專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于回轉(zhuǎn)軸流式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子軸，特別涉及大型軸流式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子 軸O
背景技術(shù)：
回轉(zhuǎn)軸流式壓縮機(jī)是一種提供壓縮氣體的透平機(jī)械設(shè)備，是石油、化工、冶金、環(huán) 保、制藥、制氨等大型供風(fēng)、氣體壓縮的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，主要是由主機(jī)、齒輪箱、電機(jī)等幾大 主體部件組成，其中主機(jī)是軸流式壓縮機(jī)最為重要的部分，而轉(zhuǎn)子更是主機(jī)的“心臟”，按照 行業(yè)慣例，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸的葉片安裝段直徑大于710mm即為大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸。對(duì)于軸 流式壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，由于進(jìn)、排氣端的壓力差和被壓縮氣體的反作用力，轉(zhuǎn)子軸會(huì)受到由排氣 端指向進(jìn)氣端的較強(qiáng)的軸向力，為了保證轉(zhuǎn)子正常工作，需要設(shè)置平衡該軸向力的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn) 有的平衡機(jī)構(gòu)由高壓平衡管道和止推軸承構(gòu)成的，即在軸流式壓縮機(jī)主機(jī)上設(shè)計(jì)有一個(gè)高 壓平衡管道，高壓平衡管道是將排氣端的高壓氣體引向進(jìn)氣端的平衡腔，以平衡一部分由 排氣端指向進(jìn)氣端的軸向推力，減輕排氣端止推軸承的負(fù)荷，延長(zhǎng)止推軸承的壽命。但是 對(duì)于大型軸流式壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，由于進(jìn)、排氣端的氣壓差大，轉(zhuǎn)子軸所受的由排氣端指向進(jìn)氣 端的軸向推力大，現(xiàn)有高壓平衡管起的作用微乎其微，致使排氣端止推軸承的壽命縮短，此 外，高壓平衡管在結(jié)構(gòu)上也較為復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的大型軸流式壓縮機(jī) 轉(zhuǎn)子軸，通過(guò)轉(zhuǎn)子軸自身的結(jié)構(gòu)來(lái)平衡由排氣端指向進(jìn)氣端的軸向力，從而提高排氣端止 推軸承的壽命，并簡(jiǎn)化主機(jī)的結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是在大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置平衡轂，通過(guò)平衡 轂和排氣端的止推軸承來(lái)平衡轉(zhuǎn)子軸所受由排氣端指向進(jìn)氣端的軸向力。所述平衡轂位于 轉(zhuǎn)子軸的葉片安裝段與排氣端裝配段之間，與葉片安裝段和排氣端裝配段為整體式結(jié)構(gòu)且 同軸線。試驗(yàn)表明，平衡轂長(zhǎng)度L2 = 0. 15L1 0. 25L1為宜，式中Ll為葉片安裝段的長(zhǎng)度。本實(shí)用新型所述大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其平衡轂的結(jié)構(gòu)有以下三種形式1、平衡轂由外輪廓向下凹的圓弧-直線組合型臺(tái)體和圓柱臺(tái)體組成，圓柱臺(tái)體的 直徑大于轉(zhuǎn)子軸葉片安裝段的直徑，外輪廓向下凹的圓弧-直線組合型臺(tái)體的大端直徑與 圓柱臺(tái)體的直徑相同，外輪廓向下凹的圓弧-直線組合型臺(tái)體的小端直徑與轉(zhuǎn)子軸葉片安 裝段的直徑相同，外輪廓向下凹的圓弧-直線組合型臺(tái)體的大端接圓柱臺(tái)體。2、平衡轂由圓錐臺(tái)體和圓柱臺(tái)體組成，圓柱臺(tái)體的直徑大于轉(zhuǎn)子軸葉片安裝段的 直徑，圓錐臺(tái)體的大端直徑與圓柱臺(tái)體的直徑相同，圓錐臺(tái)體的小端直徑與轉(zhuǎn)子軸葉片安 裝段的直徑相同，圓錐臺(tái)體的大端接圓柱臺(tái)體。3、平衡轂由外輪廓向下凹的圓弧臺(tái)體和圓柱臺(tái)體組成，圓柱臺(tái)體的直徑大于轉(zhuǎn)子 軸葉片安裝段的直徑，外輪廓向下凹的圓弧臺(tái)體的大端直徑與圓柱臺(tái)體的直徑相同，外輪廓向下凹的圓弧臺(tái)體的小端直徑與轉(zhuǎn)子軸葉片安裝段的直徑相同，外輪廓向下凹的圓弧臺(tái) 體的大端接圓柱臺(tái)體。上述三種結(jié)構(gòu)形式的平衡轂，其圓柱臺(tái)體的長(zhǎng)度L3 = 0.05L1 0. 15L1，式中Ll 為葉片安裝段長(zhǎng)度，其圓柱臺(tái)體直徑D2 = 1. IDl 1. 5D1，式中Dl為葉片安裝段直徑。本實(shí)用新型具有以下有益效果1、由于在轉(zhuǎn)子軸的葉片安裝段與排氣端裝配段之間設(shè)置了平衡轂，平衡轂上所形 成的由進(jìn)氣端指向排氣端的軸向力可有效平衡作用在轉(zhuǎn)子軸上的由排氣端指向進(jìn)氣端的 軸向力，不僅保證了轉(zhuǎn)子正常工作，而且大大改善了排氣端止推軸承的受力狀況，提高排氣 端止推軸承的使用壽命。2、在轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置平衡轂與在主機(jī)上設(shè)置高壓平衡管道相比，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，加 工更為方便。

圖1是現(xiàn)有大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型所述大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中的大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸所設(shè)置的平衡轂的結(jié)構(gòu)示意圖，所述平 衡轂由外輪廓向下凹的圓弧-直線組合型臺(tái)體和圓柱臺(tái)體組成；圖4是本實(shí)用新型所述大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸的第二種結(jié)構(gòu)示意圖，其平衡轂 由圓錐臺(tái)體和圓柱臺(tái)體組成；圖5是本實(shí)用新型所述大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸的第三種結(jié)構(gòu)示意圖，其平衡轂 由外輪廓向下凹的圓弧臺(tái)體和圓柱臺(tái)體組成。圖中，1-進(jìn)氣端裝配段、2-葉片安裝段、3-平衡轂(3-1 外輪廓向下凹的圓弧-直 線組合型臺(tái)體、3-2 圓柱臺(tái)體、3-3:圓錐臺(tái)體、3-4:外輪廓向下凹的圓弧臺(tái)體)、4_排氣端 裝配段、5-排氣端止推軸承作用位置、Dl-葉片安裝段直徑、D2-圓柱臺(tái)體直徑、Ll-葉片安 裝段長(zhǎng)度、L2-平衡轂長(zhǎng)度、L3-圓柱臺(tái)體長(zhǎng)度、L4-外輪廓向下凹的圓弧_直線組合型臺(tái) 體中平行于轉(zhuǎn)子軸軸線的線段長(zhǎng)度、α-外輪廓向下凹的圓弧-直線組合型臺(tái)體中傾斜于 轉(zhuǎn)子軸軸線的線段與轉(zhuǎn)子軸軸線的夾角、Rl-外輪廓向下凹的圓弧_直線組合型臺(tái)體中的 圓弧半徑、R2-外輪廓向下凹的圓弧臺(tái)體中的圓弧半徑、TO-排氣端止推軸承所提供的由進(jìn) 氣端指向排氣端的軸向平衡力、Tl-平衡轂所提供的由進(jìn)氣端指向排氣端的軸向平衡力、 Τ2-作用在轉(zhuǎn)子軸上的由排氣端指向進(jìn)氣端的軸向力。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型所述大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)及平衡轂的作 用做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1本實(shí)施例中，大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)如圖2所示，依次由進(jìn)氣端裝配段 1、葉片安裝段2、平衡轂3和排氣端裝配段4組成，葉片安裝段2的長(zhǎng)度Ll = 4200mm,葉片 安裝段2的直徑Dl = 800mm，平衡轂3的長(zhǎng)度L2 = 730mm。平衡轂的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由外輪廓向下凹的圓弧_直線組合型臺(tái)體3-1和圓柱臺(tái)體3-2組成；圓柱臺(tái)體3-2的長(zhǎng)度L3 = 315mm，圓柱臺(tái)體3-2的直徑D2 = 990mm ；外輪廓 向下凹的圓弧-直線組合型臺(tái)體3-1的外輪廓由半徑Rl = 500mm的圓弧與一段平行于轉(zhuǎn) 子軸軸線的線段和一段傾斜于轉(zhuǎn)子軸軸線的線段相切而成，所述平行于轉(zhuǎn)子軸軸線的線段 與葉片安裝段2的倒角端部相接，長(zhǎng)度L4 = 80mm，所述傾斜于轉(zhuǎn)子軸軸線的線段與圓柱臺(tái) 體外輪廓線相接，其與轉(zhuǎn)子軸軸線的夾角α =30°。軸流壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸所受軸向力可簡(jiǎn)化為圖3所示的三個(gè)力Τ0、Τ1和Τ2，三者的關(guān) 系為Τ0+Τ1 = Τ2。Τ2為轉(zhuǎn)子軸所受的由軸流壓縮機(jī)排氣端指向進(jìn)氣端的力，TO為軸流壓縮 機(jī)排氣端止推軸承提供的由進(jìn)氣端指向排氣端的軸向平衡力(其力的大小直接決定著止 推軸承的使用狀況和壽命)，Tl為平衡轂所提供的由進(jìn)氣端指向排氣端的軸向平衡力。由 于Tl的存在，大大的減小了 T0，從而大大改善了止推軸承的受力狀況。實(shí)施例2本實(shí)施例中，大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)如圖4所示，依次由進(jìn)氣端裝配段 1、葉片安裝段2、平衡轂3和排氣端裝配段4組成，葉片安裝段2的長(zhǎng)度Ll = 4200mm,葉片 安裝段2的直徑Dl = 800mm，平衡轂3的長(zhǎng)度L2 = 900mm。平衡轂的結(jié)構(gòu)如圖4所示，由圓錐臺(tái)體3-3和圓柱臺(tái)體3-2組成；圓柱臺(tái)體3_2的 長(zhǎng)度L3 = 480mm，圓柱臺(tái)體3-2的直徑D2 = 1200mm ；圓錐臺(tái)體3-3的大端直徑與圓柱臺(tái)體 的直徑D2相同，圓錐臺(tái)體3-3的小端直徑與葉片安裝段2的直徑Dl相同，圓錐臺(tái)體3-3的 大端接圓柱臺(tái)體3-2。本實(shí)施例中，軸流壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸所受軸向力的狀況與實(shí)施例1相同，由于Tl的存 在，大大的減小了 T0，從而大大改善了止推軸承的受力狀況。實(shí)施例3本實(shí)施例中，大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)如圖5所示，依次由進(jìn)氣端裝配段 1、葉片安裝段2、平衡轂3和排氣端裝配段4組成，葉片安裝段2的長(zhǎng)度Ll = 4200mm,葉片 安裝段2的直徑Dl = 800mm，平衡轂3的長(zhǎng)度L2 = 780mm。平衡轂的結(jié)構(gòu)如圖5所示，由外輪廓向下凹的圓弧臺(tái)體3-4和圓柱臺(tái)體3-2組成； 圓柱臺(tái)體3-2的長(zhǎng)度L3 = 380mm,圓柱臺(tái)體3-2的直徑D2 = 920mm ；外輪廓向下凹的圓弧 臺(tái)體3-4的外輪廓為半徑R2 = 550mm的圓弧，所述圓弧的一端接葉片安裝段2的倒角端部， 所述圓弧的另一端接圓柱臺(tái)體外輪廓線。本實(shí)施例中，軸流壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸所受軸向力的狀況與實(shí)施例1相同，由于Tl的存 在，大大的減小了 T0，從而大大改善了止推軸承的受力狀況。
權(quán)利要求一種大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸，包括葉片安裝段(2)及分別位于葉片安裝段兩側(cè)的進(jìn)氣端裝配段(1)、排氣端裝配段(4)，其特征在于還包括用于平衡轉(zhuǎn)子軸所受由排氣端指向進(jìn)氣端的軸向力的平衡轂(3)，所述平衡轂(3)位于葉片安裝段(2)與排氣端裝配段(4)之間，與葉片安裝段(2)和排氣端裝配段(4)為整體式結(jié)構(gòu)且同軸線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于所述平衡轂(3)的長(zhǎng) 度L2 = 0. 15L1 0. 25L1，式中Ll為葉片安裝段(2)的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于所述平衡轂由外 輪廓向下凹的圓弧-直線組合型臺(tái)體(3-1)和圓柱臺(tái)體(3-2)組成，圓柱臺(tái)體(3-2)的直 徑大于所述葉片安裝段(2)的直徑，外輪廓向下凹的圓弧-直線組合型臺(tái)體(3-1)的大端 直徑與圓柱臺(tái)體的直徑相同，外輪廓向下凹的圓弧-直線組合型臺(tái)體(3-1)的小端直徑與 所述葉片安裝段(2)的直徑相同，外輪廓向下凹的圓弧-直線組合型臺(tái)體(3-1)的大端接 圓柱臺(tái)體(3-2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于圓柱臺(tái)體長(zhǎng)度L3=0.05L1 0.15L1，式中Ll為所述葉片安裝段(2)的長(zhǎng)度，圓柱臺(tái)體的直徑D2 = 1. IDl 1.5D1，式中Dl為所述葉片安裝段(2)的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于所述平衡轂由圓 錐臺(tái)體(3-3)和圓柱臺(tái)體(3-2)組成，圓柱臺(tái)體(3-2)的直徑大于所述葉片安裝段(2)的 直徑，圓錐臺(tái)體(3-3)的大端直徑與圓柱臺(tái)體的直徑相同，圓錐臺(tái)體(3-3)的小端直徑與所 述葉片安裝段(2)的直徑相同，圓錐臺(tái)體(3-3)的大端接圓柱臺(tái)體(3-2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于圓柱臺(tái)體的長(zhǎng)度L3=0.05L1 0.15L1，式中Ll為所述葉片安裝段(2)的長(zhǎng)度，圓柱臺(tái)體的直徑D2 = 1. IDl 1.5D1，式中Dl為所述葉片安裝段(2)的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于所述平衡轂由外 輪廓向下凹的圓弧臺(tái)體(3-4)和圓柱臺(tái)體(3-2)組成，圓柱臺(tái)體(3-2)的直徑大于所述葉 片安裝段(2)的直徑，外輪廓向下凹的圓弧臺(tái)體(3-4)的大端直徑與圓柱臺(tái)體的直徑相同， 外輪廓向下凹的圓弧臺(tái)體(3-4)的小端直徑與所述葉片安裝段(2)的直徑相同，外輪廓向 下凹的圓弧臺(tái)體(3-4)的大端接圓柱臺(tái)體(3-2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其特征在于圓柱臺(tái)體的長(zhǎng)度L3=0.05L1 0.15L1，式中Ll為所述葉片安裝段(2)的長(zhǎng)度，圓柱臺(tái)體的直徑D2 = 1. IDl 1.5D1，式中Dl為所述葉片安裝段(2)的直徑。
專(zhuān)利摘要一種大型軸流式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸，依次由進(jìn)氣端裝配段、葉片安裝段、平衡轂和排氣端裝配段組成。平衡轂的結(jié)構(gòu)有三種形式1、平衡轂由外輪廓向下凹的圓弧-直線組合型臺(tái)體和圓柱臺(tái)體組成。2、平衡轂由圓錐臺(tái)體和圓柱臺(tái)體組成。3、平衡轂由外輪廓向下凹的圓弧臺(tái)體和圓柱臺(tái)體組成。由于在轉(zhuǎn)子軸的葉片安裝段與排氣端裝配段之間設(shè)置了平衡轂，平衡轂上所形成的由進(jìn)氣端指向排氣端的軸向力可有效平衡作用在轉(zhuǎn)子軸上的由排氣端指向進(jìn)氣端的軸向力，不僅保證了轉(zhuǎn)子正常工作，而且可提高排氣端止推軸承的使用壽命。
文檔編號(hào)F04D29/053GK201671874SQ201020173408
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者劉棟梁, 宋宜成, 師亞洲, 張智軍, 賴(lài)德清 申請(qǐng)人:成都發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限公司