一种降低叶轮轴向推力的结构的制作方法

1.本实用新型涉及旋转机械技术领域，尤其涉及一种降低叶轮轴向推力的结构。


背景技术：

2.在蒸汽压缩机管道增压系统中，低品位蒸汽经过压缩机叶轮做功，再经扩压器和压气机壳，升温升压，转变为可利用的高品位蒸汽。管道增压系统相对于mvr(蒸汽机械再压缩技术)系统来说，有蒸汽压力高、转速高的两大特点。
3.在压缩机运行过程中，高品位蒸汽会在叶轮背端产生较大的静压，而叶轮进气端静压较小，从而会对叶轮产生一个背端指向进气端的轴向推力。一般地，会增加一个轴向推力轴承来平衡这个推力，但管道增压系统的蒸汽压力较高，产生的轴向推力较大，且叶轮转速高，限制了推力轴承推力面的设计，导致无法平衡轴向推力，且当压缩机发生喘振时，产生的轴向推力数倍增长，推力轴承极易损坏，影响压缩机的正常运行。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种降低叶轮轴向推力的结构，以解决叶轮受到轴向推力过大而影响压缩机的正常运行的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种降低叶轮轴向推力的结构，包括主轴、轴套、气封盖、扩压器和叶轮，所述叶轮与所述主轴固定连接，所述叶轮位于所述主轴的侧面，所述叶轮具有多个平衡孔，多个所述平衡孔绕所述叶轮的轴线呈圆周均匀分布，所述轴套与所述主轴固定连接，所述轴套套设在所述主轴的外部，所述轴套穿设在所述扩压器的内部，所述轴套设置有平衡盘，所述扩压器设置有梳齿，所述平衡盘与所述梳齿间隙配合，所述气封盖与所述扩压器固定连接，所述气封盖套设在所述轴套的外部，所述气封盖具有进气孔和出气孔，所述进气孔和所述出气孔上下间隔设置。
6.其中，所述降低叶轮轴向推力的结构还包括拉杆，所述拉杆穿设在所述叶轮的内部，并与所述主轴固定连接。
7.其中，所述降低叶轮轴向推力的结构还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述拉杆螺纹连接。
8.本实用新型的一种降低叶轮轴向推力的结构，减小所述叶轮设置所述平衡孔后的背端压力、减小所述轴套的所述平衡盘与所述气封盖形成的腔体的压力、增大所述平衡盘的外径，可以有效增大叶轮轴向推力减小量，从而降低所述叶轮受到的轴向推力，从而解决所述叶轮受到轴向推力过大而影响压缩机的正常运行的问题。
附图说明
9.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提
下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
10.图1是本实用新型提供的一种降低叶轮轴向推力的结构的结构示意图。
11.1-主轴、2-轴套、21-平衡盘、3-气封盖、31-进气孔、32-出气孔、4-扩压器、41-梳齿、5-叶轮、51-平衡孔、6-拉杆、7-锁紧螺母。
具体实施方式
12.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
13.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
14.请参阅图1，本实用新型提供一种降低叶轮轴向推力的结构，包括主轴1、轴套2、气封盖3、扩压器4和叶轮5，所述叶轮5与所述主轴1固定连接，所述叶轮5位于所述主轴1的侧面，所述叶轮5具有多个平衡孔51，多个所述平衡孔51绕所述叶轮5的轴线呈圆周均匀分布，所述轴套2与所述主轴1固定连接，所述轴套2套设在所述主轴1的外部，所述轴套2穿设在所述扩压器4的内部，所述轴套2设置有平衡盘21，所述扩压器4设置有梳齿41，所述平衡盘21与所述梳齿41间隙配合，所述气封盖3与所述扩压器4固定连接，所述气封盖3套设在所述轴套2的外部，所述气封盖3具有进气孔31和出气孔32，所述进气孔31和所述出气孔32上下间隔设置。
15.在本实施方式中，所述叶轮5轴向开有所述平衡孔51，所述平衡孔51沿所述叶轮5轴的轴线圆周均匀分布，所述轴套2热套在所述主轴1上，与所述主轴1同步旋转，所述轴套2设置有所述平衡盘21，所述平衡盘21与所述扩压器4的所述梳齿41配合形成一定的密封效果，所述气封盖3安装在所述扩压器4上，所述气封盖3与所述轴套2配合，所述气封设置有所述进气孔31和所述出气孔32通密封气，工作时，所述叶轮5对低品位蒸汽做功，使之转变为压力较高的高品位蒸汽，高品位蒸汽在所述叶轮5背端，低品位蒸汽在叶轮5进气端，由于高、低品位蒸汽的压力差存在，会产生一个叶轮5背端指向进口端的轴向推力f，其轴向推力f的计算公式如下：
16.f＝p1×
π(r
12-r
02
)-p2×
πr
22-f
0-f1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
17.公式(1)中，p1为叶轮5的背端静压，p2为叶轮5的进气端静压，r0为轴套2的半径，r1为叶轮5的背端半径，r2为叶轮5的进气端半径，f0为气动推力，f1为齿轮力，所述叶轮5通过设置所述平衡孔51，使高品位蒸汽沿着所述平衡孔51流通至所述叶轮5进口端，所述叶轮5背端的压力降低，所述叶轮5进气端压力无明显变化，减小了所述叶轮5背端和进气端的压差，从而降低了所述叶轮5受到的轴向推力，所述叶轮5增加所述平衡孔51后其轴向推力f’计算公式如下：
18.f’＝p3×
π(r
12-r
02
)-p2×
πr
22-f
0-f1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
19.公式(2)中，p3为所述叶轮设置所述平衡孔51后的背端压力，由公式(1)和公式(2)，可得增加所述平衡孔51后所述叶轮5的轴向推力减小量
△
f1：
20.△
f1＝f-f’＝[p1×
π(r
12-r
02
)-p2×
πr
22-f
0-f1]-[p3×
π(r
12-r
02
)-p2×
πr
22-f
0-f1]＝(p
1-p3)
×
π(r
12-r
02
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0021]
所述轴套2设置所述平衡盘21，且所述平衡盘21的外圆与所述扩压器4的所述梳齿41相配合，轮背后的高品位蒸汽沿着所述扩压器4的所述梳齿41与所述平衡盘21外圆的间隙中流通至所述平衡盘21和所述气封盖3之间的腔体中，然后随着密封气从所述气封盖3的所述出气孔32排出，高品位蒸汽经过所述梳齿41会有压力损失，导致所述平衡盘21和所述气封盖3之间的腔体与所述平衡盘21和所述叶轮5背端的腔体之间形成压力差，从而产生一个所述叶轮5背端指向气封端的推力，其推力
△
f2计算如下：
[0022]
△
f2＝(p
1-p4)
×
π(r
32-r
02
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0023]
公式(4)中，p4为所述轴套2的所述平衡盘21与所述气封盖3形成的腔体的压力，r3为所述平衡盘21的外圆半径，由公式(3)和公式(4)，可得增加所述平衡孔51和所述平衡盘21后所述叶轮5的轴向推力减小量
△
f：
[0024]
△
f＝
△
f1+
△
f2＝(p
1-p3)
×
π(r
12-r
02
)+(p
1-p4)
×
π(r
32-r
02
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0025]
从计算结果可以看出减小所述叶轮5设置的所述平衡孔51后背端压力p3、减小所述轴套2的所述平衡盘21与所述气封盖3形成的腔体的压力p4、增大所述平衡盘21的外径，可以有效增大叶轮轴向推力减小量
△
f，从而降低所述叶轮5受到的轴向推力，减小叶轮后背端压力p3可以通过设置所述平衡孔51，所述平衡孔51越大、越多，p3越小；减小所述轴套2的平衡盘21与所述气封盖3形成的腔体的压力p4可以增加梳齿密封，所述梳齿41越多、所述梳齿41与所述平衡盘21外圆间隙越小，p4越小；从而解决所述叶轮5受到轴向推力过大而影响压缩机的正常运行的问题。
[0026]
进一步的，所述降低叶轮轴向推力的结构还包括拉杆6，所述拉杆6穿设在所述叶轮5的内部，并与所述主轴1固定连接；
[0027]
所述降低叶轮轴向推力的结构还包括锁紧螺母7，所述锁紧螺母7与所述拉杆6螺纹连接。
[0028]
在本实施方式中，所述拉杆6穿设在所述叶轮5中，并通过所述锁紧螺母7对所述叶轮5进行抵持，从而将所述叶轮5固定在所述主轴1上。
[0029]
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。