CN86101358A - 回转机械 - Google Patents

Abstract

一种改进回转机械，如用于重载荷下转动的离心式压缩机包括许多不可移动地红套配合安装在主轴上的叶轮。为了有效地抑制由于叶轮在主轴上的配合松动引起的转子振动，这种改进包括在每个叶轮上配备与叶轮整体制造的套筒部分，从主轴的轴向观察，套筒部分位于远离叶轮主要部件的位置，该位置根据材料强度理论以这种方式确定：由于回转机械转动产生的离心力引起叶轮在径向的位移不影响套筒位部分置位的确定，其中套筒部分红套配合在叶轮的主轴上。

Description

本发明涉及包括许多叶轮的回转机械，该叶轮不可移动地安装在主轴上，更具体地说，本发明涉及回转机械，如蒸汽涡轮机，燃气轮机等叶轮或转子的改进，该转子或叶轮红套在主轴上。

在高载荷、高转速离心压缩机的叶轮运转时，由离心力在每个叶轮上产生推力和每个叶轮截面的压差，出于这种原因，有必要在回转机械运转过程正确地保持旋转中心，不管在离心力影响下叶轮在径向有多大膨胀，离心力都不能使叶轮滑动。为了防止叶轮在主轴上的滑动，现在都采用由红套配合将叶轮不可移动地安装在主轴上的方法代替通常的采用花键槽、键、压配合等的方法。

为了便于理解本发明，图2表示了一种将叶轮不可移动地安装在主轴上的通常方法。每个叶轮1的内周部分C红套在主轴2上，隔开叶轮1的套筒3的部分D同样也红套在主轴上。

众所周知，最新的回转机械是要在高转速、高载荷的操作状态下运转，因此，存在着一种危险，即回转机械不能在由通常的红套配合的方法不可移动地安装在主轴上以稳定的状态运转。由于叶轮以较高转速转动，这将产生较大的离心力，导致内圆周部分C径向的膨胀增加。为了保证将扭矩适当地从主轴2传递到叶轮1次及使主轴2顶住由于产生在叶轮上的压力的轴向力转动，在主轴2的外圆周表面和每个叶轮1内周壁之间必须有足够的摩擦力，为了满足这一要求，必须有足够的红套配合距离。由于红套配合距离的增加，在红套配合时，相对于叶轮内周壁的切线方向应力增加，导致在压缩机运转时和停止运转时之间应力差增加。这将引起钉个叶轮内周部分在每次压缩机起动和停止运转时膨胀和收缩，并且径向作用在叶轮上的表面压力分布发生变化。这将导致叶轮1相对于主轴2的位移并且有引起转子振动的危险。

例如，假设叶轮1的外径为400mm，内径为130mm，转数为15，000r.p.m，在叶轮转动时，内径的膨胀距离大约为2/1000×（内径）。如果红套配合的距离予定在2.5/1000×（内径），在叶轴转动时，则红套配合的有效距离只有0.5/1000×（内径）。这意味着上述红套配合有效距离不足以保证可靠地将扭矩从主轴2传递到叶轮1和产生令人满意地经受每个叶轮截面差压的摩擦力。此外，为了获得2.5/1000×（内径）的红套配合，必须将每个叶轮在炉中加热到300℃到500℃的范围，从加热温度的角度来看，任何增加红套配合距离的要求都受到限制。

这样，根据上述头脑中的问题作出本发明，其目的在于提供一种回转机械能够保证有效地防止由于在主轴上叶轮的配合松动引起的转子振动并能获得很高的机械运转可靠性。

本发明的另一个目的是要提供一种回转机械具有下述的优点，能够采用与通常回转机械转轴同长的主轴。

为了实现上述目的，提供的一种回转机械包括许多不可移动地安装在主轴上的叶轮，其特征在于：每个叶轮配备有与叶轮整体制做的套筒部分，套筒部分从主轴轴向观察时位于远离叶轮主要部件的位置，上述位置根据材料强度理论以这样一种方法确定：由于回转机械转动产生的离心力使叶轮半径方向的位移不影响套筒部分位置的确定，其中套筒部分红套配合在叶轮主轴上。

本发明的其他目的，特性和优点在阅读了下面根据附图所作的说明将变得更清楚。

图1是本发明一个最佳实施例的离心式压缩机转子局部截面图;

图2是与以图1相同方式所示的离心式压缩机通常转子的局部截面图。

现在将参照图示本发明最佳实施例的图1详细说明本发明。

图1由局部截面视图图示了离心式压缩机的转子，许多叶轮1由其套筒部分A红套配合在主轴2上。出于筒化的目的，下面只根据三个叶轮中位于中间的一个叶轮进行说明。从时图中可以清楚看出，叶轮1由许多叶片11，侧盘12和主盘13组合构成，大部分由叶轮1转动产生的离心力产生在主盘13的内圆周部分B上。从材料强度理论可以知道，由叶轮1产生的离心力在距离L处对套筒部分A没有影响，该距离可以由下面不等式表示：

$\mathrm{L\; \ge }\sqrt{\mathrm{1.8RT}}$

其中：R：叶轮套筒部分的平均半径

T：L部分的平均厚度。

本发明由位于靠上不等式确定的距离L与主盘13的内周部分13隔开的位置上的套筒部分A组成，其中，叶轮1转动产生的离心力直接产生在主盘13的内周部分B上，图1所示的实施例涉及一侧吸入型多级压缩机并只图示了三个叶轮。当然，应当理解到，本发明并不由此限定，而是可以用于两侧吸入型多级压缩机。

在图示的实施例中，套筒部分A布置在相对于叶轮1的左侧，如附图所示，换句话说，套筒部分也可以布置在右侧，即相对于叶轮1的后侧。从附图中可以看出，在叶轮1的内周部分B和主轴2之间以及叶轮隔开距离部分L和主轴2之间有一微小间隙t。在图中，参考数字4代表许多迷宫凸棱。

下面将说明本发明的作用。

从上述说明可以理解到，套筒A完全不受叶轮转动产生的离心力的影响，因为套筒位于由材料强度理论确定的距离L远离部分B，其中部分B是在离心力影响下的运转区域。由于红套配合套筒部分A是一个薄壁筒，因此，很明显，由于叶轮转动产生的离心力使套筒部分A在径向的膨胀和应力都能减小。根据下面一个具体实例将说明这一点。

假设套筒部分A外径为142mm，内径为130mm，并以15，000rpm的转速转动。此时，套筒部分A半径方向内径膨胀量大约0.5/1000×（内径），如果红套配合距离予定为2.5/1000×（内径），则在叶轮转动时仍有2/1000×（内径）的有效红套距离。这样，叶轮就没有可能从主轴上移动，由此就保证压缩机的稳定运转。

由于本发明的回转机械由上述方法构成，就不会发生在高载荷影响下叶轮在回转机械主轴上配合松动引起转子可察觉的振动的问题，这就保证回转机械的可靠性。当考虑回转机械结构时，改进仅限于这种程度：套筒的分离结构改进为整体结构，因此，对于主轴长度来说并没有变化。

尽管本发明仅根据一个最佳实施例进行说明，但应当理解到，它并不由此受到限制，而是可以以可以接受的方式做出各种变化和改进，而不脱离本发明附属权利要求确定的精神和范围。

Claims (3)

1、一种包括许多不可移动地安装在主轴上叶轮的回转机械，其特征在于：每个上述叶轮配备有与叶轮整体制造的套筒部分，上述套筒部分从主轴轴向观察位于远离叶轮主要部件的位置，上述位置以这样的方式根据材料强度理论确定：由于回转机械转动而产生的离心力使叶轮在半径方向的位移不影响套筒部分位置的确定，其中，套筒为红套配合在叶轮主轴上。

2、根据权利要求1要求的回转机械，其特征在于：当假设套筒部分的平均半径为R，从叶轮内周部分到套筒部分测量的距离为L，内周部分和套筒部分之间部分的平均厚度为T时，距离L由下例不等式确定。

$\mathrm{L\; \ge }\sqrt{\mathrm{1.8RT}}$

3、根据权利要求1或2要求的回转机械，其特征在于：在每个叶轮内周部分和主轴之间以及由上述公式确定的距离L和主轴之间有一个微小的环形间隙。

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