一种回流式平衡盘结构的制作方法

本发明涉及一种回流式平衡盘结构。

背景技术：
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离心式压缩机机中叶轮所受的轴向力是主要载荷之一，而这个载荷最终需要由止推轴承来承担。随着增压比和级数的提高，轴承所受的轴向力也会随之提高。

在高转速压缩机中，转速越高则压缩机体积越小、材料成本越低。为了提高转速，这些压缩机常常采用高转速机械轴承，或者气悬浮轴承、磁悬浮轴承。但随着转速提高，高速机械轴承的承载力也越低，成本和安装精度要求越高。气悬浮轴承和磁悬浮轴承虽然能够承受更高的转速，但承载力相对于机械轴承却要低得多，气悬浮止推轴承在这方面的缺点尤其突出。因此在高速离心压气机中常常采用平衡盘来抵消一部分轴向力，降低轴承的轴向载荷。

通常的离心压气机平衡盘结构如图1所示。该结构中叶轮11所受轴向力向左。平衡盘12左侧气体来自叶轮出口，压力较高；右侧气体联通大气，压力较低；平衡盘外侧有密封结构以降低两侧气体泄漏。因此平衡盘所受气体压力向右，与叶轮轴向力相互抵消，从而降低了轴承的轴向载荷。

但是在上面的结构中存在几个缺点：

1)平衡盘12外侧的密封不能做到零泄漏，因此必然有部分工作气体会从排气口10排放到大气中。

由于转速较高，这里也不能采用泄漏更低的机械密封。而如果不设置排气口，则平衡盘两侧压力会最终达到平衡，从而使平衡盘失去作用。

2)当叶轮压比高、出口压力不高时，平衡盘过大过重。

由于叶轮轴向力取决于叶轮大小和进出口压力差，而平衡盘轴向力取决于平衡盘面积和叶轮出口相对大气的压力差，因此在一些进口压力低的压缩机中，叶轮轴向力很大而出口相对大气的压力差很小，则需要很大的平衡盘才能有效降低轴向力。过大的平衡盘不仅成本更高、密封更困难，还会降低转子最高转速，因此在高速压缩机中不适用。

3)该平衡盘的作用仅当叶轮出口压力高于大气压时才有效。

当进口气体压力较低、叶轮出口压力也低于大气压时，上面结构的平衡盘所受的压力与叶轮轴向力是一致的，不能互相抵消。

因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。

技术实现要素：
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本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种回流式平衡盘结构。

本发明所采用的技术方案有：一种回流式平衡盘结构，包括叶轮、定子、转子以及机壳，所述定子设于机壳内，转子支承于定子内，叶轮固定于转子上，还包括平衡盘、回流管和蜗壳，所述蜗壳固定于机壳上，平衡盘套设于转子上，且平衡盘的外圆周壁与机壳内壁之间密封连接，回流管的一端与机壳相连通，另一端与蜗壳相连通。

进一步地，所述平衡盘的外圆周壁上设有梳齿。

本发明具有如下有益效果：

1)回流式平衡盘可以做到零泄漏。

虽然仍然有气体从平衡盘12上的梳齿密封泄漏到右侧，但这部分气体会回流到进气道，不会排入大气。因此采用回流式平衡盘结构的压缩机可以依靠机壳上的静密封结构做到零泄漏。

2)平衡盘两侧压力差与叶轮进出口压力差相同，面积较小。

平衡盘两侧压力差和叶轮进出口压力差相同，因此当叶轮出口压力较低时仍然可以用较小的平衡盘获得较大的平衡力。而且叶轮轴向力和平衡盘轴向力是同步变化的，轴承载荷变化较为平稳。

3)当叶轮出口压力低于大气压时，回流式平衡盘仍然正常工作。

由于回流式平衡盘两侧压力差不受大气压影响，因此当叶轮出口压力低于大气压时，平衡盘右侧压力仍然低于左侧，仍然可以起到降低轴向力的作用。

附图说明：

图1为现有技术中平衡盘结构的示意图。

图2为本发明回流式平衡盘结构的示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图2所示，本发明一种回流式平衡盘结构，包括叶轮11、平衡盘12、回流管13、定子15、转子16、机壳17以及蜗壳21，蜗壳21与机壳17固定连接，定子15设于机壳17内，转子16支承于定子15内，且一端伸于机壳17外并与叶轮11固定连接，叶轮11置于蜗壳21内。平衡盘12套设于转子16上，且平衡盘12的外圆周壁与机壳17内壁之间密封连接，回流管13的一端与机壳17相连通，另一端与蜗壳21相连通。

在平衡盘12的外圆周壁上设有梳齿120。平衡盘12上的梳齿120与机壳17的内壁之间形成迷宫式的密封结构。

本发明具有如下优点：

1)回流式平衡盘可以做到零泄漏。

虽然仍然有气体从平衡盘12上的梳齿密封泄漏到右侧，但这部分气体会回流到进气道，不会排入大气。因此采用回流式平衡盘结构的压缩机可以依靠机壳上的静密封结构做到零泄漏。

2)平衡盘两侧压力差与叶轮进出口压力差相同，面积较小。

从图2中可以看出，平衡盘两侧压力差和叶轮进出口压力差相同，因此当叶轮出口压力较低时仍然可以用较小的平衡盘获得较大的平衡力。而且叶轮轴向力和平衡盘轴向力是同步变化的，轴承载荷变化较为平稳。

3)当叶轮出口压力低于大气压时，回流式平衡盘仍然正常工作。

由于回流式平衡盘两侧压力差不受大气压影响，因此当叶轮出口压力低于大气压时，平衡盘右侧压力仍然低于左侧，仍然可以起到降低轴向力的作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。