一种大型透平膨胀机转子轴系结构的制作方法

本发明属于透平膨胀机，具体涉及一种大型透平膨胀机转子轴系结构。

背景技术：

1、目前低温技术应用非常广泛，从航天到超导，从气体分离到能量回收等，而低温能量的获得主要靠气体的膨胀，透平膨胀机是空气分离、轻烃回收装置等获得低温的重要设备，是整个装置的心脏。随着空气分离、轻烃回收装置等处理量不断增大，膨胀机处理量也在随之增大，膨胀机发出功率已达到2000kw～10000kw，甚至更大，因此膨胀转子轴系结构就显得非常重要，直接决定了机组运行是否可靠。

2、目前，膨胀机转子常规结构如下：

3、第一、叶轮(膨胀轮、压机轮)与主轴配合为一段，即直圆孔、直圆轴间隙配合或直三棱孔、直三棱轴间隙配合结构，直圆孔与直圆轴配合利用这段的键传递扭矩，直三棱孔与直三棱轴配合就靠三棱传递扭矩。轴套 (前、后轴套)与主轴为直圆孔、直圆轴间隙配合，利用叶轮与轴套间的轴向销子使轴套与轴一起转动同时也周向定位。

4、第二、叶轮(膨胀轮和压机轮)与主轴配合为一段，即锥形圆孔、锥形圆轴或锥形三棱孔、锥形三棱轴2种结构。靠锥度匹配对叶轮径向定心和轴向定位，利用这段的键传递扭矩；锥形圆孔与锥形圆轴配合利用这段的键传递扭矩，锥形三棱孔与锥形三棱轴配合就没有键靠锥三棱传递扭矩。轴套(前、后轴套)和轴为直圆孔、直圆轴，过盈配合进行轴向、径向和周向定位，并使轴套与轴一起转动

5、第三、叶轮(膨胀轮和压机轮)与主轴靠端齿连接，端齿既定位由传递扭矩，轴套结构与上述相同。

6、以上常规结构问题在于加工要求高，加工难度大且动平衡重复性差。有键结构在运行过程中，离心力的作用下键完全有可能逃离其装配时的位置，使得运行时转子动平衡精度有所偏离；锥形三棱孔轴及端齿结构加工难度和要求是所有常规结构中最大的，对大型透平膨胀机叶轮与轴因加工报废成本非常高；轴套与主轴过盈配合，装拆轴套时非常容易拉毛主轴或轴套，导致无法拆卸或破坏性拆卸造成主轴或轴套报废，在每次拆后再装配时很难保证轴套与轴相对位置的一致性而导致转子动平衡精度偏离。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种转子动平衡精度重复性好的大型透平膨胀机转子轴系结构。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种大型透平膨胀机转子轴系结构，包括主轴，主轴的两端均设置有六方轴段和锥形段，锥形段位于六方轴段靠近主轴中部的一侧；所述主轴的一端设置有膨胀轮，主轴的另一端设置有压机轮，膨胀轮和压机轮内均设置有锥形孔和六方孔，膨胀轮的锥形孔和压机轮的锥形孔与主轴的锥形段配合，膨胀轮的六方孔和压机轮的六方孔与主轴的六方轴段配合。

4、本发明的叶轮(膨胀轮、压机轮)与主轴定位及传递扭矩分段实现，一段是锥形孔与锥形段配合定心及轴向定位；另一段是六方孔和六方轴段配合传递扭矩。本发明适用于大、中、小型透平膨胀机转子，具有加工容易，加工难度小，装拆容易且不损伤主轴和轴套，转子动平衡精度重复性好等优点。

5、作为本发明的优选方案，所述膨胀轮远离主轴的一侧套设有前导流锥，前导流锥内连接有前并紧螺钉，前并紧螺钉与主轴螺纹连接。当将前并紧螺钉旋紧时，前导流锥、膨胀轮和主轴之间依次压紧。

6、作为本发明的优选方案，所述前并紧螺钉与前导流锥之间设置有前垫片。

7、作为本发明的优选方案，所述压机轮远离主轴的一侧套设有后导流锥，后导流锥内连接有后并紧螺钉，后并紧螺钉与主轴螺纹连接。当将后并紧螺钉旋紧时，后导流锥、压机轮和主轴之间依次压紧。

8、作为本发明的优选方案，所述后并紧螺钉与后导流锥之间设置有前垫片。

9、作为本发明的优选方案，所述主轴上套设有前轴套，前轴套位于主轴靠近膨胀轮的一段上，前轴套与主轴之间连接有前0型圈。

10、作为本发明的优选方案，所述前轴套与主轴之间螺纹连接有前紧定螺钉。

11、作为本发明的优选方案，所述主轴上套设有后轴套，后轴套位于主轴靠近压机轮的一段上，后轴套与主轴之间连接有后0型圈。

12、作为本发明的优选方案，所述后轴套与主轴之间螺纹连接有后紧定螺钉。

13、本发明的有益效果为：

14、本发明的叶轮(膨胀轮、压机轮)与主轴定位及传递扭矩分段实现，一段是锥形孔与锥形段配合定心及轴向定位；另一段是六方孔和六方轴段配合传递扭矩。本发明适用于大、中、小型透平膨胀机转子，具有加工容易，加工难度小，装拆容易且不损伤主轴和轴套，转子动平衡精度重复性好等优点。

技术特征：

1.一种大型透平膨胀机转子轴系结构，其特征在于，包括主轴(8)，主轴(8)的两端均设置有六方轴段(17)和锥形段(16)，锥形段(16)位于六方轴段(17)靠近主轴(8)中部的一侧；所述主轴(8)的一端设置有膨胀轮(4)，主轴(8)的另一端设置有压机轮(12)，膨胀轮(4)和压机轮(12)内均设置有锥形孔(18)和六方孔(19)，膨胀轮(4)的锥形孔(18)和压机轮(12)的锥形孔(18)与主轴(8)的锥形段(16)配合，膨胀轮(4)的六方孔(19)和压机轮(12)的六方孔(19)与主轴(8)的六方轴段(17)配合。

2.根据权利要求1所述的一种大型透平膨胀机转子轴系结构，其特征在于，所述膨胀轮(4)远离主轴(8)的一侧套设有前导流锥(3)，前导流锥(3)内连接有前并紧螺钉(1)，前并紧螺钉(1)与主轴(8)螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种大型透平膨胀机转子轴系结构，其特征在于，所述前并紧螺钉(1)与前导流锥(3)之间设置有前垫片(2)。

4.根据权利要求1所述的一种大型透平膨胀机转子轴系结构，其特征在于，所述压机轮(12)远离主轴(8)的一侧套设有后导流锥(13)，后导流锥(13)内连接有后并紧螺钉(15)，后并紧螺钉(15)与主轴(8)螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的一种大型透平膨胀机转子轴系结构，其特征在于，所述后并紧螺钉(15)与后导流锥(13)之间设置有前垫片(2)。

6.根据权利要求1所述的一种大型透平膨胀机转子轴系结构，其特征在于，所述主轴(8)上套设有前轴套(7)，前轴套(7)位于主轴(8)靠近膨胀轮(4)的一段上，前轴套(7)与主轴(8)之间连接有前0型圈。

7.根据权利要求6所述的一种大型透平膨胀机转子轴系结构，其特征在于，所述前轴套(7)与主轴(8)之间螺纹连接有前紧定螺钉(6)。

8.根据权利要求1所述的一种大型透平膨胀机转子轴系结构，其特征在于，所述主轴(8)上套设有后轴套(9)，后轴套(9)位于主轴(8)靠近压机轮(12)的一段上，后轴套(9)与主轴(8)之间连接有后0型圈。

9.根据权利要求8所述的一种大型透平膨胀机转子轴系结构，其特征在于，所述后轴套(9)与主轴(8)之间螺纹连接有后紧定螺钉(11)。

技术总结
本发明属于透平膨胀机技术领域，具体涉及一种大型透平膨胀机转子轴系结构。其技术方案为：一种大型透平膨胀机转子轴系结构，包括主轴，主轴的两端均设置有六方轴段和锥形段，锥形段位于六方轴段靠近主轴中部的一侧；所述主轴的一端设置有膨胀轮，主轴的另一端设置有压机轮，膨胀轮和压机轮内均设置有锥形孔和六方孔，膨胀轮的锥形孔和压机轮的锥形孔与主轴的锥形段配合，膨胀轮的六方孔和压机轮的六方孔与主轴的六方轴段配合。本发明提供了一种转子动平衡精度重复性好的大型透平膨胀机转子轴系结构。

技术研发人员：李莹珂,邹云,蒲黎明,王科,郑春来,蒋志明,杨苗
受保护的技术使用者：中国石油集团工程股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12