空心轴排污系统和离心排污结构的制作方法

1.本发明涉及一种离心排污系统，具体而言，涉及一种空心轴排污系统和离心排污结构。


背景技术：

2.接长轴广泛应用于解决多转子轴系总体布局中的轴系连接问题，其中空心连接轴特别是大直径的空心连接轴，因其具有较好的抗扭和抗弯性能且重量相对较小，能较好地满足轴系设计的需求。但是当空心连接轴的联轴器法兰置于液体环境中，例如处于轴承箱的润滑区域，且联轴器法兰端面存在张口时，这种结构存在液体通过法兰端面进入空心轴，从而引起轴系振动的风险。
3.基于此，现有技术中常采用两种方案来应对空心连接轴的泄漏风险，第一种方案如图1所示，在联轴器端面采用螺纹封堵，或者加端面密封圈的方法来保证密封；第二种方案是在空心轴上对称打孔作为排污通道用于排污。
4.这两种方案均存在较大的弊端。第一种方案中的螺纹封堵仅适用于小直径的空心轴，当空心轴直径较大时，螺纹的密封性能难以保证且加工较为困难。端面密封圈可以较好地解决静止状态下的密封，但对于承受离心力且带张口的端面法兰来说，密封效果难以保证。并且第一种方案在液体已泄漏进空心轴时无法排出。第二种方案在空心轴内外圆开圆孔可以排出因密封失效而泄漏进去的液体，但是此种开放式开孔的位置受限，仅适用不存在其他异物进入空心轴的清洁空间范围，且排污对周围环境有影响。
5.在实用新型cn203614230u公开了一种燃气轮机转子的封油装置，其包括：封油件，具有套筒状主体和设置在套筒状主体的外周壁上的外螺纹；燃气轮机转子的叶轮轴，封油件套装在叶轮轴上并一起转动，外螺纹的螺旋线方向和叶轮轴的转动方向相反；具有进油孔的轴承座，封油件嵌入轴承座中，且套筒状主体的一端穿过轴承，外螺纹与轴承座的内壁之间形成径向间隙，其中，进油孔位于轴承与外螺纹之间。该方案提供了螺纹密封、垫圈密封、高压气体密封和挡油环密封四种密封方式，但是加工困难，密封效果难以保证且在液体泄漏进空心轴时无法排出。
6.鉴于以上技术问题，特推出本发明。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的在于提供一种空心轴排污系统和空心轴离心排污结构，用于解决空心轴的液体泄漏问题。
8.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提出了一种空心轴排污系统，包括轴组件，排污通道以及设置在排污通道内的离心排污结构，排污通道开设在轴组件的外周壁上并与轴组件内部空间连通，流体物质由轴组件内部空间进入排污通道，离心排污结构对流体物质增压，将流入轴组件内部空间的流体物质排出，离心排污结构包括开启和闭合两种状态，离心排污结构由流体物质离心驱动进入开启状态，以将流体物质排出。
9.进一步的，离心排污结构包括阀芯，阀体以及弹性组件，阀芯和阀体在弹性组件作用下密封接触；流体物质离心力作用于阀芯，迫使阀芯脱离与阀体间的密封接触；阀芯在弹性组件的作用力下恢复与阀体的密封接触。
10.进一步的，离心排污结构还包括中间隔板，中间隔板与阀芯和阀体围设形成第一腔体和第二腔体。
11.进一步的，中间隔板上分布多个流体进口，第二腔体内的流体物质经流体进口进入第一腔体，实现了第一级增压。
12.进一步的，流体物质经流体进口进入第一腔体内实现第二次增压。
13.进一步的，阀芯包括阀杆，阀杆由第一腔体穿过开设于中间隔板上的第一安装孔，延伸至第二腔体。
14.进一步的，弹性组件套设于阀杆，与阀杆作用连接。
15.进一步的，弹性组件位于第二腔体，并且一端抵靠中间隔板。
16.进一步的，弹性组件包括弹性结构和罩帽，弹性结构至少部分位于罩帽的内部，并且弹性结构的一端与罩帽作用连接，罩帽的轴向长度限定了弹性结构的最大压缩量。
17.进一步的，弹性结构另一端抵靠中间隔板，当罩帽沿着阀杆的轴向移动时，改变弹性结构的压缩量。
18.进一步的，弹性组件还包括紧固件，紧固件一端与罩帽作用连接，紧固件与阀杆作用连接，紧固件沿阀杆移动，推动罩帽移动，进而带动弹性结构移动，改变弹性结构的压缩量，以调整弹性结构的预压缩力。
19.进一步的，弹性组件还包括第一套筒，第一套筒套设在弹性结构外部，限制弹性结构沿其非轴线方向上的偏移。进一步的，阀芯还包括端部，端部与阀体之间形成密封接触面，流体物质的离心力作用于密封接触面，迫使阀芯移动，脱离与阀体之间的密封接触。
20.进一步的，阀体设有流体物质出口，流体物质出口靠近密封接触面，流体物质经流体物质出口作用于密封接触面，迫使阀芯移动，脱离与阀体的密封接触。
21.进一步的，第一腔体沿其轴向的截面面积逐渐减小。
22.进一步的，离心排污结构还包括第二套筒，第二套筒连接阀体和中间隔板，阀杆部分套设在第二套筒中，限制阀杆沿其非轴向偏移。
23.进一步的，离心排污结构的阀体与排污通道可拆卸连接，防止阀体在离心力作用下沿排污通道移动。
24.进一步的，轴组件包括第一半联轴器和空心轴，第一半联轴器套设在空心轴的外侧，第一半联轴器和空心轴围设形成内部容纳空间，流体物质经内部容纳空间进入排污通道。
25.进一步的，第一半联轴器包括法兰部和延伸部，法兰部与延伸部轴向上连接，排污通道开设在法兰部和/或延伸部的外周壁，并与内部容纳空间连通。
26.进一步的，排污通道开设在空心轴的外周壁，并与内部容纳空间连通。
27.进一步的，还包括第二半联轴器，第二半联轴器与第一半联轴器轴向连接，形成接触端面，离心排污结构将沿接触端面流入到内部容纳空间的流体物质排出。
28.应用本发明的提出的空心轴排污系统，至少实现了如下有益效果：
29.1、本空心轴排污系统利用流体物质的离心力将轴组件内部空间的流体物质通过
排污通道排出，从而解决空心轴内腔泄露液体可能引发轴系振动的风险；
30.2、本空心轴排污系统内设置的离心排污结构有开启和闭合两种状态，使得在排出轴组件内部空间的流体物质后或者内部空间无流体物质的情况下处于闭合状态，外部流体物质无法通过排污通道进入空心轴内部，保证了密封性；
31.3、本空心轴排污系统在轴组件内部空间存在流体物质时，无需拆装联轴器法兰，即可排出流体物质，从而简化了检修流程，提高了效率；
32.4、本空心轴排污系统可作为旋转空心轴现场动平衡增加平衡质量点的备用方案。
33.为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提出了一种离心排污结构，用于将离心流体物质排出，离心排污结构包括开启和闭合两种状态，流体物质在离心力作用下进入离心排污结构，经离心排污结构增压，增压后的流体物质作用于离心排污结构，迫使离心排污结构由闭合状态转变为开启状态。
34.进一步的，包括阀芯，阀体以及弹性组件，阀芯和阀体在弹性组件作用下密封接触；流体物质离心力作用于阀芯，迫使阀芯脱离与阀体间的密封接触；阀芯在弹性组件的作用力恢复与阀体的密封接触。
35.进一步的，还包括中间隔板，中间隔板与阀芯和阀体围设形成第一腔体和第二腔体。
36.进一步的，中间隔板上分布多个流体进口，第二腔体内的流体物质经流体进口进入第一腔体，实现了第一级增压。
37.进一步的，流体物质经流体进口后进入第一腔体内实现第二次增压。
38.进一步的，阀芯包括阀杆，阀杆由第一腔体穿过开设于中间隔板上的第一安装孔，延伸至第二腔体。
39.进一步的，弹性组件套设于阀杆，与阀杆作用连接，并且弹性组件位于第二腔体，并且一端抵靠中间隔板。
40.进一步的，弹性组件包括弹性结构和罩帽，弹性结构至少部分位于罩帽的内部，并且弹性结构的一端与罩帽作用连接，罩帽的轴向长度限定了弹性结构的最大压缩量。
41.进一步的，弹性结构另一端抵靠中间隔板，当罩帽沿着阀杆的轴向移动时，改变弹性结构的压缩量。
42.进一步的，弹性组件还包括紧固件，紧固件一端与罩帽作用连接，紧固件与阀杆作用连接，紧固件沿阀杆移动，推动罩帽移动，进而带动弹性结构移动，改变弹性结构的压缩量，以调整弹性结构的预压缩力。
43.进一步的，阀芯包括端部，端部与阀体之间形成密封接触面，流体物质的离心力作用于密封接触面，迫使阀芯移动，脱离与阀体的密封接触。
44.进一步的，阀体设有流体物质出口，流体物质出口靠近密封接触面，流体物质经流体物质出口作用于密封接触面，迫使阀芯移动，脱离与阀体的密封接触。
45.应用本发明的提出的离心排污结构，至少实现了如下有益效果：
46.1、本离心排污结构利用流体物质的离心力能够将轴组件内部空间的流体物质排出，从而解决空心轴内腔泄露液体可能引发轴系振动的风险；
47.2、本离心排污结构能够对流体物质进行两级加压，增大流体物质的离心力，从而更加便于离心排污结构进入开启状态以将流体物质排出；
48.3、本离心排污结构具有开启和关闭两种状态，使得在排出轴组件内部空间的流体物质后或者内部空间无流体物质的情况下处于关闭状态，外部流体物质无法通过排污通道进入空心轴内部，保证了密封性；
49.4、本离心排污结构与排污通道可拆卸连接，拆装方便。
附图说明
50.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
51.图1示出了现有技术中的第一种方案的示意图；
52.图2示出了本发明实施例1的空心轴排污系统剖视图；
53.图3示出了本发明实施例1的空心轴排污系统变种剖视图；
54.图4示出了本发明实施例1的离心排污结构开启状态下的剖视图；
55.图5示出了本发明实施例1的离心排污结构闭合状态下的剖视图；
56.图6示出了本发明实施例2的空心轴排污系统剖视图。
57.其中，上述附图包括以下附图标记：
58.20、轴组件；22、第一半联轴器；23、第二半联轴器；24、空心轴；26、内部容纳空间；30、排污通道；100、阀芯；120、阀杆；140、端部；200、阀体；210、密封接触面；220、流体物质出口；222、法兰部；224、延伸部；232、接触端面；300、弹性组件；320、弹性结构；340、罩帽；360、紧固件；380、第一套筒；400、中间隔板；410、第一腔体；420、第二腔体；430、流体进口；440、第一安装孔；500、第二套筒。
具体实施方式
59.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
60.以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。术语“包括”在使用时表明存在特征，但不排除存在或增加一个或多个其它特征；术语“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
61.在描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
62.实施例1：
63.当空心连接轴的联轴器法兰置于液体环境中，且联轴器法兰端面存在张口时，存在液体通过法兰端面进入空心轴，从而引起轴系振动的风险。本发明提出一种空心轴排污
系统，采用离心排污结构，在关闭状态下密封排污通道以防止泄露，在开启状态下能够有效排出空心连接轴中的液体。
64.根据本发明的一个方面，提出了一种空心轴排污系统，如图2左侧所示，空心轴排污系统包括轴组件20，排污通道30以及设置在排污通道30内的离心排污结构。排污通道30开设在轴组件20的外周壁上并与轴组件20内部空间连通，流体物质由轴组件20内部空间进入排污通道30；离心排污结构对流体物质增压，将流入轴组件20内部空间的流体物质排出。
65.需要说明的是，此处的“流体物质”指的是泄露进轴组件内部空间并积累的液态物质，其包括但不限于润滑油。
66.此外，空心轴排污系统还包括第二半联轴器23，第二半联轴器23与第一半联轴器22轴向连接，形成接触端面232，离心排污结构将沿接触端面232流入到内部容纳空间26的流体物质排出。
67.具体来讲，如图2左侧所示，轴组件20包括第一半联轴器22和空心轴，第一半联轴器22套设在空心轴的外侧，第一半联轴器22和空心轴围设形成内部容纳空间26，流体物质经内部容纳空间26进入排污通道30。
68.如图3所示，第一半联轴器22包括法兰部222和延伸部224，法兰部222与延伸部224轴向上连接，排污通道30开设在法兰部222和/或延伸部224的外周壁，并与内部容纳空间26连通。即排污通道30可以如图2所示开设在第一半联轴器22的法兰部222外周壁，注意需要避开法兰部222上的紧固件。此外，排污通道30也可以如图3所示开设在第一半联轴器22的延伸部224的外周壁上，并与内部容纳空间26连通。空心轴排污系统在轴组件内部空间存在流体物质时，无需拆装联轴器法兰，即可排出流体物质，从而简化了检修流程，提高了效率。
69.优选地，可参考图2右侧所示，可在第一半联轴器22的法兰部222和/或延伸部224的外周壁的同一个截面位置上均匀地开设4个排污通道30，在每个排污通道30中设置一个离心排污结构，从而更加有效地排出轴组件内部空间的流体物质。
70.结合图4和图5所示，离心排污结构包括开启和闭合两种状态，离心排污结构由流体物质离心驱动进入开启状态，以将流体物质排出。
71.具体来讲，如图4所示，离心排污结构包括阀芯100，阀体200以及弹性组件300。当流体物质离心力作用于阀芯100，迫使阀芯100脱离与阀体200间的密封接触，此时离心排污结构进入开启状态。流体物质经过排污通道30从离心排污结构排出。当流体物质排出后，阀芯100在弹性组件300的作用力下又恢复与阀体200的密封接触，此时离心排污结构处在闭合状态下，如图5所示。
72.本空心轴排污系统内设置的离心排污结构有开启和闭合两种状态，使得在排出轴组件内部空间的流体物质后或者内部空间无流体物质的情况下处于闭合状态，外部流体物质无法通过排污通道进入空心轴内部，保证了密封性。
73.如图5所示，离心排污结构还包括中间隔板400，中间隔板400与阀芯100和阀体200围设形成第一腔体410和第二腔体420。中间隔板400上分布多个流体进口430，第二腔体420内的流体物质经流体进口430进入第一腔体410，实现了第一级增压。第一腔体410沿其轴向的截面面积逐渐减小，流体物质经流体进口430进入第一腔体410内实现第二次增压。本离心排污结构能够对流体物质进行两级加压，增大流体物质的离心力，从而更加便于离心排污结构进入开启状态以将流体物质排出。
74.具体来讲，阀芯100包括阀杆120和端部140，阀杆120由第一腔体410穿过开设于中间隔板400上的第一安装孔440，延伸至第二腔体420。端部140与阀体200之间形成密封接触面210，流体物质的离心力作用于密封接触面210，迫使阀芯100移动，脱离与阀体200之间的密封接触。阀体200设有流体物质出口220，流体物质出口220靠近密封接触面210，流体物质经流体物质出口220作用于密封接触面210，迫使阀芯100移动，脱离与阀体200的密封接触。
75.此外，可参考图5，弹性组件300套设于阀杆120，与阀杆120作用连接。弹性组件300位于第二腔体420，并且一端抵靠中间隔板400。弹性组件300包括弹性结构320、罩帽340、紧固件360以及第一套筒380。
76.具体来讲，弹性结构320至少部分位于罩帽340的内部，并且弹性结构320的一端与罩帽340作用连接，另一端则抵靠中间隔板400。第一套筒380套设在弹性结构320外部，以限制弹性结构320沿其非轴线方向上的偏移。当罩帽340沿着阀杆120的轴向移动时，可以改变弹性结构320的压缩量。罩帽340的轴向长度限定了弹性结构320的最大压缩量，即当罩帽340与第一套筒380抵靠而不能继续沿着阀杆120向上移动时，弹性结构320即达到最大压缩量。
77.此外，阀杆120向靠近弹性结构320延伸，穿过弹性结构320、罩帽340以及紧固件360。紧固件360一端与罩帽340作用连接，另一端与阀杆120通过螺纹结构连接。紧固件360可以相对于阀杆120移动，推动罩帽340移动，进而带动弹性结构320移动，改变弹性结构320的压缩量，以调整弹性结构320的预压缩力。
78.优选地，弹性结构320采用弹簧元件。安装弹簧元件时需要通过设置该弹簧元件的预压缩力，使离心排污结构的阀芯100在最高允许工作转速的条件下，阀芯100的离心力仍小于该弹簧元件的预压缩力，使得阀芯100与阀体200之间保持密封接触，使得离心排污结构保持闭合状态，从而保证在最高允许工作转速的条件下排污通道30不存在泄漏风险。可通过计算获得该弹簧元件的预压缩力，并旋转紧固件360，调整紧固件360在阀杆120上的相对位置，即可以调整该弹簧元件的预压缩力。
79.在工作转速条件下，当轴组件内部空间具有流体物质时，流体物质通过排污通道30进入阀芯100的内部，流体物质通过压缩增压，同时增加阀芯100的离心力。阀芯的离心力增大到和弹簧元件的预压缩力的平衡被破坏后，迫使阀芯100移动，脱离与阀体200之间的密封接触，离心排污结构进入开启状态。当内部流体物质全部泄漏后，阀芯的离心力小于弹簧元件的预压缩力，使得阀芯100与阀体200重新恢复关闭的密封状态。
80.此外，离心排污结构还包括第二套筒500，第二套筒500连接阀体200和中间隔板400，阀杆120部分套设在第二套筒500中，以限制阀杆120沿其非轴向偏移。
81.离心排污结构的阀体200与排污通道30可拆卸连接，防止阀体200在离心力作用下沿排污通道30移动。本离心排污结构与排污通道可拆卸连接，拆装方便。
82.总之，从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例中的空心轴排污系统实现了如下技术效果：1、本空心轴排污系统利用流体物质的离心力能够将轴组件内部空间的流体物质通过排污通道排出，从而解决空心轴内腔泄露液体可能引发轴系振动的风险；2、本空心轴排污系统内设置的离心排污结构有开启和闭合两种状态，使得在排出轴组件内部空间的流体物质后或者内部空间无流体物质的情况下处于闭合状态，外部流体物质无法通过排污通道进入空心轴内部，保证了密封性；3、本空心轴排污系统在轴组件内部空间存在流
体物质时，无需拆装联轴器法兰，即可排出流体物质，从而简化了检修流程，提高了效率；4、本空心轴排污系统可作为旋转空心轴现场动平衡增加平衡质量点的备用方案。
83.根据本发明的另一个方面，提出了一种离心排污结构，用于将离心流体物质排出，离心排污结构包括开启和闭合两种状态，流体物质在离心力作用下进入离心排污结构，经离心排污结构增压，增压后的流体物质作用于离心排污结构，迫使离心排污结构由闭合状态转变为开启状态。
84.有关离心排污结构的内容在上文空心轴排污系统的介绍中已经详述，此处不再赘述。
85.总之，从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例中的离心排污结构实现如下技术效果：1、本离心排污结构利用流体物质的离心力能够将轴组件内部空间的流体物质排出，从而解决空心轴内腔泄露液体可能引发轴系振动的风险；2、本离心排污结构能够对流体物质进行两级加压，增大流体物质的离心力，从而更加便于离心排污结构进入开启状态以将流体物质排出；3、本离心排污结构具有开启和关闭两种状态，使得在排出轴组件内部空间的流体物质后或者内部空间无流体物质的情况下处于关闭状态，外部流体物质无法通过排污通道进入空心轴内部，保证了密封性；4、本离心排污结构与排污通道可拆卸连接，拆装方便。
86.实施例2：
87.本发明实施例2与实施例1的空心轴排污系统和离心排污结构其他部分均相同，所不同之处如下：
88.如图6所示，空心轴排污系统的轴组件20包括第一半联轴器22和空心轴24，第一半联轴器22套设在空心轴24的外侧，第一半联轴器22和空心轴24围设形成内部容纳空间26，流体物质经内部容纳空间26进入排污通道30。
89.排污通道30开设在空心轴24的外周壁，并与内部容纳空间26连通。优选地，可类似实施例1，在空心轴24的同一个截面位置上的外周壁均匀地开设4个排污通道30，在每个排污通道30中设置一个离心排污结构，从而更加有效地排出轴组件内部空间的流体物质。
90.空心轴排污系统还还包括第二半联轴器23，第二半联轴器23与第一半联轴器22轴向连接，形成接触端面232，离心排污结构将沿接触端面232流入到内部容纳空间26的流体物质排出。
91.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。