CN203201605U - 具有自密封功能的透平膨胀机外功输出连接装置的连接轴结构 - Google Patents

Abstract

一种具有自密封功能的透平膨胀机外功输出连接装置的连接轴结构，属于低温设备技术领域。包括连接轴本体，连接轴本体的左端构成左支承轴段、右端构成右支承轴段，左支承轴段包括左轴承配合段、左密封圈配合段和膨胀机传动连接段，右支承轴段包括右轴承配合段、右密封圈配合段和外功设备传动连接段，特点：在左密封圈配合段上并且在朝向左轴承配合段的一端直接构成有左自密封机构，在右密封圈配合段上且在朝向的右轴承配合段的一端构成有右自密封机构。 能阻止润滑油侵入膨胀机机体内并且同时起到阻止有可能从膨胀机机体内渗出的介质侵袭外功输出连接装置的作用；能阻止润滑油侵入外功设备并且同时起到阻止外部水汽侵入外功输出连接装置的作用。

Description

具有自密封功能的透平膨胀机外功输出连接装置的连接轴结构

技术领域

 本实用新型属于低温设备技术领域，具体涉及一种具有自密封功能的透平膨胀机外功输出连接装置的连接轴结构。

背景技术

透平膨胀机是以气体膨胀时速度能的变化而藉以传递能量的机械，其传递的能量也称外功，通常通过与其连接的配接设备如并不限于的发电机、鼓风机、水泵、增压机、油制动器等吸收。在已公开的中国专利文献中不乏关于透平膨胀机的技术信息，略以例举的如CN2388351Y推荐有“微型透平膨胀机”、CN2185339Y提供有“气体悬浮式陶瓷低温透平膨胀机”、CN200955408Y公告有“透平膨胀机组”、CN201367920Y公开有“透平膨胀机”和CN202039906U举荐有“一种气体轴承透平膨胀机”，等等。

如业界所知，由于透平膨胀机在运行时的转速极高（10000n/min以上），因此必须对作为外功输出连接装置的连接轴采取密封与润滑双管齐下的措施。但是在对用于支承连接轴的轴承套润滑的过程中，往往会出现润滑油循着连接轴与轴承套之间的配合间隙朝着连接轴的末端蔓延的问题，就连接轴与膨胀机相连接的一端而言，自连接轴末端渗出的润滑油会对膨胀机的气室中的供气系统产生污染；就连接轴与配接设备例如前述的发电机、鼓风机、水泵、增压机、油制动器等传动连接的一端而言，自连接轴末端渗出的润滑油会污染配接设备。并且润滑油的泄漏还会影响对轴承套的润滑效果和浪费润滑油。

为解决上述问题，已有技术通常将注意力倾注于设置在密封圈座内的密封套与连接轴之间的配合效果以及密封套的材质，但是实践证明仅能起到事倍功半的作用。

实用新型专利授权公告号CN202690148U推荐有“透平膨胀机的外功输出连接装置的连接轴结构”（该专利由本申请人提出），该专利方案可以说在密封与润滑之间找到了合理的平衡点，客观地体现了其说明书第0013栏中著称的技术效果，具体可参见该专利的说明书第0026至0029栏。但是该专利方案对压力空气特别是润滑油的密封方式表现为消极而非积极式的密封，因为通过对该专利的说明书第0029栏的解读可知，构成于连接轴上的甩油盘仅能将势图朝向密封圈座方向渗透的润滑油甩入甩油槽（甩油槽位于连接轴上的甩油盘与轴承套配合段朝向密封套配合段的一端的端面之间）内的作用，进入甩油槽内的油液自油隙进入连接套筒的套筒腔内，由与套筒腔相通的回油孔经管路引入油箱，因此并不能主动地阻止泄漏的润滑油进入膨胀机机体内的作用。然而，如业界所知之理，一旦用于对支承连接轴的轴承润滑并冷却的润滑油顺着连接轴蔓延而渗透到膨胀机机体内，那么会与膨胀机机体内的介质如空气、液氧或液氮相混合，对介质产生污染，最终影响膨胀机的工作效果，甚至损及膨胀机。

针对上述已有技术，本申请人作了有益的探索与设计，终于形成了下面将要介绍的技术方案，并且在采取了严格的保密措施下经实验证明是切实可行的。

发明内容

本实用新型的任务在于提供一种有助于以积极方式阻止用于对支承连接轴的轴承润滑并冷却的润滑油侵入膨胀机机体内而藉以避免对膨胀机机体内的介质产生污染、有利于以积极方式阻止有可能自膨胀机泄漏的介质侵袭外功输出连接装置和有益于同样以积极方式防止润滑油对外功设备产生影响并且同时防止外部水汽侵袭外功输出连接装置而藉以保障外功输出连接装置的工作稳定性的具有自密封功能的透平膨胀机外功输出连接装置的连接轴结构。

本实用新型的任务是这样来完成的，一种具有自密封功能的透平膨胀机外功输出连接装置的连接轴结构，包括一连接轴本体，该连接轴本体的左端构成有一窄缩的直径比连接轴本体的直径小的左支承轴段，该左支承轴段在使用状态下与透平膨胀机传动连接，在连接轴本体的右端同样构成有一窄缩的直径比连接轴本体的直径小的右支承轴段，该右支承轴段在使用状态下与外功设备传动连接，所述的左支承轴段包括左轴承配合段、左密封圈配合段和膨胀机传动连接段，右支承轴段包括右轴承配合段、右密封圈配合段和外功设备传动连接段，其中：左轴承配合段位于左密封圈配合段与连接轴本体之间，而左密封圈配合段位于膨胀机传动连接段与左轴承配合段之间；右轴承配合段位于右密封圈配合段与连接轴本体之间，而右密封配合段位于外功设备传动连接段与右轴承配合段之间，特征在于：在所述的左密封圈配合段上并且在朝向所述的左轴承配合段的一端直接构成有一左自密封机构，而在所述的右密封圈配合段上并且在朝向所述的右轴承配合段的一端直接构成有一右自密封机构。

在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的左自密封机构包括左阻气环和左甩油环，左阻气环和左甩油环均凸起于所述左密封圈配合段的表面，并且左阻气环在所述左密封圈配合段上的位置位于左甩油环的左侧；所述的右自密封机构包括右阻气环和右甩油环，右阻气环和右甩油环均凸起于所述右密封圈配合段的表面，并且右阻气环在右密封圈配合段上的位置位于右甩油环的右侧。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的左阻气环和左甩油环以螺旋状态直接构成于所述左密封圈配合段上，所述的右阻气环和右甩油环以螺旋状态直接构成于所述的右密封圈配合段上。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的左阻气环的螺旋方向为右螺旋；所述的左甩油环的螺旋方向为左螺旋；所述的右阻气环的螺旋方向为左螺旋；所述的右甩油环的螺旋方向为右螺旋。

在本实用新型的再一个具体的实施例中，所述的膨胀机传动连接段的直径小于所述左密封圈配合段的直径，而左密封圈配合段的直径小于所述左轴承配合段的直径；所述外功设备传动连接段的直径小于所述右密封圈配合段的直径，而右密封圈配合段的直径小于所述右轴承配合段的直径。

在本实用新型的还有一个具体的实施例中，所述的左、右轴承配合段的长度以及直径是相同的；所述的左、右密封圈配合段的长度以及直径是相同的；所述的膨胀机传动连接段和外功设备传动连接段的长度以及直径是相同的。

本实用新型提供的技术方案由直接构成于左支承轴段的左密封圈配合段上的左自密封机构起到阻止润滑油侵入膨胀机机体内并且同时起到阻止有可能从膨胀机机体内渗出的介质侵袭外功输出连接装置的作用；由直接构成于右支承轴段的右密封圈配合段上的右自密封机构起到阻止润滑油侵入外功设备并且同时起到阻止外部水汽侵入外功输出连接装置的作用。

附图说明

图1为本实用新型的实施例结构图。

图2为图1所示的左支承轴段的A部放大图。

图3为本实用新型的应用例示意图。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。

实施例：

请参见图1和图2，在图1中示出了作为透平膨胀机的外功输出连接装置的结构体系的连接轴本体1，关于外功输出连接装置可以通过对并非限于下面例举的中国发明专利申请公布号CN102767401A（透平膨胀机的外功输出装置的转动轴支承机构）、CN102767398A（透平膨胀机的叶轮与主轴的配合结构）和CN102767623A（透平膨胀机的外功输出传动连接装置）的阅读而得到充分理解。连接轴轴体1是外功连接装置中的一个部件，而外功输出连接装置是介于透平膨胀机与外功输出设备之间的过渡装置，外功设备如前述的发电机、鼓风机、水泵、增压机和油制动器，等等。

由图1所示，在前述的连接轴本体1的左端构成有或称延伸有一左支承轴段2，该左支承轴段2包括左轴承配合段21、左密封圈配合段22和膨胀机传动连接段23，左轴承配合段21位于左密封圈配合段22与连接轴本体1之间，而左密封圈配合段22位于膨胀机传动连接段23与左轴承配合段21之间。从申请人给出的这些附图标记的字面释意可知，左轴承配合段21用于与左轴承配合，而左密封圈配合段22供设置左密封圈，由左密封圈起到密封作用，确切地讲起到阻止位于左轴承配合段21上的左轴承泄出的润滑油朝着膨胀机传动连接段23蔓延的作用。由图所示，膨胀机传动连接段23的直径小于左密封圈配合段22的直径，而左密封圈配合段22的直径小于左轴承配合段21的直径。

在连接轴本体1的右端构成有或称延伸有一右支承轴段3，该右支承轴段3包括右轴承配合段31、右密封圈配合段32和外功设备传动连接段33，右轴承配合段31位于右密封圈配合段32与连接轴本体1之间，而右密封圈配合段32位于外功设备传动连接段33与右轴承配合段31之间。同样的道理，从申请人给出的这些附图标记的字面释意可知，右轴承配合段31用于与右轴承配合，而右密封圈配合段32供设置右密封圈，由右密封圈起到密封作用，确切地讲起到阻止位于右轴承配合段31上的右轴承泄出的润滑油朝着外功设备传动连接段33蔓延的作用。由图1所示，外功设备传动连接段33的直径小于右密封圈配合段32的直径，而右密封圈配合段32的直径小于右轴承配合段31的直径。

作为优选的方案，前述的左、右轴承配合段21、31的长度及直径设计为彼此相同；前述的左、右密封圈配合段22、32的长度及直径设计为彼此相同；前述的膨胀机传动连接段23和外功设备传动连接段33的长度及直径设计为彼此相同。

请继续见图1和图2，作为本实用新型提供的技术方案的技术要点，在前述的左密封圈配合段22上并且在朝向前述左轴承配合段21的一端即在与左轴承配合段21相交界的部位直接构成有一左自密封机构221，这里所讲的直接构成的概念是指：左自密封机构221是在左密封圈配合段22上一体成形的；在前述的右密封圈配合段32上并且在朝向前述右轴承配合段31的一端即在与右轴承配合段31相接壤的部位直接构成有一右自密封机构321，直接构成的概念如同对左自密封机构221的描述。

请重点见图2并且继续结合图1，前述的左自密封机构221包括左阻气环2211和左甩油环2212，左阻气环2211和左甩油环2212均凸起于左密封圈配合段22的表面，并且左阻气环2211在左密封圈配合段22上的位置位于左甩油环2212的左侧，这里所讲的凸起于左密封圈配合段22的表面的凸起程度优选与左轴承配合段21的表面平齐。由图1所示，左阻气环2211和左甩油环2212是以螺旋状态直接构成于左密封圈配合段22上的，并且左阻气环2211和左甩油环2212的螺旋方向彼此相反，更具体地讲，左阻气环2211的螺旋方向为右螺旋，而左甩油环2212的螺旋方向为左螺旋。

前述的右自密封机构231包括右阻气环3211和右甩油环3212，右阻气环3211和右甩油环3212均凸起于右密封圈配合段32的表面，并且右阻气环3211在右密封圈配合段32上的位置位于右甩油环3212的右侧，这里所讲的凸起于右密封圈配合段32的表面的凸起程度优选与右轴承配合段31的表面平齐。由图1所示，右阻气环3211和右甩油环3212是以螺旋状态直接构成于右密封圈配合段32上的，并且右阻气环3211和右甩油环3212的螺旋方向彼此相反，更确切地讲，右阻气环3211的螺旋方向为左螺旋，而右甩油环3212的螺旋方向为右螺旋。

在使用状态下，由于左支承轴段2与透平膨胀机传动连接，更具体地讲由于膨胀机传动连接段23与透平膨胀机传动连接，因此在工作过程中不可避免地存在自透平膨胀机内泄出的介质侵袭外功连接装置的情形，即存在侵袭连接轴本体1及其上的部件的情形，因此当介质如气体势图向右侵入时，由于左自密封机构221的左阻气环2211的作用，即在随连接轴本体1高速旋转下产生一个向左方向的涡旋气流，该涡旋气流对泄漏气体或称介质产生一阻力，从而阻止泄漏气体向左侵入而达到气密封作用。同样的道理，当位于左轴承配合段21上的左轴承存在润滑油泄出情形时，那么由于左甩油环2212随连接轴本体1高速旋转，从而得以阻止渗出左轴承的润滑油向左蔓延，避免润滑油侵入透平膨胀机内对介质产生污染，可见左甩油环2212起到了优异的油密封作用。本申请人的这段文字说明是基于连接轴本体1以图1中标示的箭头的旋转方向而言的。

由于右支承轴段3与外功设备传动连接，更具体地讲由于外功设备传动连接段33与外功设备如前述的发电机、鼓风机、水泵、增压机或油制动器等传动连接，由于右自密封机构321的右阻气环3211的作用，即其在随连接轴本体1高速旋转产生一个向右方向的涡旋气流，该涡旋气流对外界气体产生阻力，从而阻止外界气体向左侵入而达到气密封作用。同样的道理，当位于右轴承配合段31上的右轴承存在润滑油泄出情形时，那么由于右甩油环3212随连接轴本体1高速旋转，从而得以阻止渗出右轴承的润滑油向右蔓延而污及外功设备。

应用例：

请参见图3，给出了作为前述的外功输出连接装置的结构体系的连接套筒4、左、右轴承5a、5b、左密封圈6和右密封圈7，左轴承5a和左密封圈6设置在连接套筒4的左端（以图示状态为例），右轴承5b和右密封圈7设置在连接套筒4的右端（以图示状态为例），本实用新型的由上述实施例所述的连接轴本体1位于连接套筒4的连接套筒腔41内，而连接轴本体1的左支承轴段2的左轴承配合段21转动地支承在左轴承5a上，左密封圈配合段22则与左密封圈6相配合，连接轴本体1的右支承轴段3的右轴承配合段31转动地支承在右轴承5b上，右密封圈配合段32则与右密封圈7相配合。由于图3所示结构体系除本实用新型改进的连接轴本体1的结构外均由前述CN102767623A公开，因此本申请人不再赘述。

综上所述，本实用新型提供的技术方案克服了已有技术中的欠缺，完成了发明任务，兑现了申请人在上面的技术效果栏中所述的技术效果。

Claims (6)

1.一种具有自密封功能的透平膨胀机外功输出连接装置的连接轴结构，包括一连接轴本体(1)，该连接轴本体(1)的左端构成有一窄缩的直径比连接轴本体(1)的直径小的左支承轴段(2)，该左支承轴段(2)在使用状态下与透平膨胀机传动连接，在连接轴本体(1)的右端同样构成有一窄缩的直径比连接轴本体(1)的直径小的右支承轴段(3)，该右支承轴段(3)在使用状态下与外功设备传动连接，所述的左支承轴段(2)包括左轴承配合段(21)、左密封圈配合段(22)和膨胀机传动连接段(23)，右支承轴段(3)包括右轴承配合段(31)、右密封圈配合段(32)和外功设备传动连接段(33)，其中：左轴承配合段(21)位于左密封圈配合段(22)与连接轴本体(1)之间，而左密封圈配合段(22)位于膨胀机传动连接段(23)与左轴承配合段(21)之间；右轴承配合段(31) 位于右密封圈配合段(32)与连接轴本体(1)之间，而右密封配合段(32)位于外功设备传动连接段(33)与右轴承配合段(31)之间，其特征在于：在所述的左密封圈配合段(22)上并且在朝向所述的左轴承配合段(21)的一端直接构成有一左自密封机构(221)，而在所述的右密封圈配合段(32)上并且在朝向所述的右轴承配合段(31)的一端直接构成有一右自密封机构(321)。

2.根据权利要求1所述的具有自密封功能的透平膨胀机外功输出连接装置的连接轴结构，其特征在于所述的左自密封机构(221)包括左阻气环(2211) 和左甩油环(2212)，左阻气环(2211)和左甩油环(2212)均凸起于所述左密封圈配合段(22)的表面，并且左阻气环(2211)在所述左密封圈配合段(22)上的位置位于左甩油环(2212)的左侧；所述的右自密封机构(321)包括右阻气环(3211)和右甩油环(3212)，右阻气环(3211)和右甩油环(3212)均凸起于所述右密封圈配合段(32)的表面，并且右阻气环(3211)在右密封圈配合段(32)上的位置位于右甩油环(3212)的右侧。

3.根据权利要求2所述的具有自密封功能的透平膨胀机外功输出连接装置的连接轴结构，其特征在于所述的左阻气环(2211)和左甩油环(2212)以螺旋状态直接构成于所述左密封圈配合段(22)上，所述的右阻气环(3211)和右甩油环(3212)以螺旋状态直接构成于所述的右密封圈配合段(32)上。

4.根据权利要求3所述的具有自密封功能的透平膨胀机外功输出连接装置的连接轴结构，其特征在于所述的左阻气环(2211)的螺旋方向为右螺旋；所述的左甩油环(2212)的螺旋方向为左螺旋；所述的右阻气环(3211)的螺旋方向为左螺旋；所述的右甩油环(3212)的螺旋方向为右螺旋。

5.根据权利要求1所述的具有自密封功能的透平膨胀机外功输出连接装置的连接轴结构，其特征在于所述的膨胀机传动连接段(23)的直径小于所述左密封圈配合段(22)的直径，而左密封圈配合段(22)的直径小于所述左轴承配合段(21)的直径；所述外功设备传动连接段(33)的直径小于所述右密封圈配合段(32)的直径，而右密封圈配合段(32)的直径小于所述右轴承配合段(31)的直径。

6.根据权利要求5所述的具有自密封功能的透平膨胀机外功输出连接装置的连接轴结构，其特征在于所述的左、右轴承配合段(21、31)的长度以及直径是相同的；所述的左、右密封圈配合段(22、32)的长度以及直径是相同的；所述的膨胀机传动连接段(23)和外功设备传动连接段(33)的长度以及直径是相同的。

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