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CN110966229A - 一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构 - Google Patents

一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构 Download PDF

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刘海杰
钱勇
张晓丹
周帅
赵先波
周勇
梁银林
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Abstract

本发明公开了一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，包括转轴和从左往右依次设置且与转轴一体成型的轴颈Ⅰ、第二级压气机叶轮、第一级压气机叶轮、透平转子轮盘、轴颈Ⅱ、推力盘和联轴器轮盘，所述的透平转子轮盘上设置有透平动叶片，第二级压气机叶轮与第一级压气机叶轮背靠背设置。本发明的有益效果是：本方案使第二级压气机叶轮与第一级压气机叶轮背靠背设置，同时在透平转子轮盘开平衡孔，能够使转子整体在轴向上的推力相互平衡，避免转子承受较大的推力而与轴承发生碰磨的情况，有利于保护转子的形状精度不被破坏，从而起到延长转子的使用寿命、避免产生振动噪音的效果。

Description

一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构
技术领域
本发明涉及透平压气机技术领域，具体的说，是一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构。
背景技术
工业干燥工艺为了获得粉末状的产品，需要将产品溶液进行喷雾干燥，用适宜温度的热空气或其它气体穿过液滴、带走水分。目前工业应用行业中除少数使用余热加热外，干燥气体通常需要火炉或电炉加热，鼓风机维持流动，投入设备和能源成本较高，而吸收水分后的干燥气体依然具有较高的温度，这部分能量未经充分利用就排入大气，造成能源浪费，干燥处理后的气体还包含大量水分，排放时会产生明显的白烟，同时与夹带的产品颗粒形成气溶胶，是雾霾形成的重要来源。故现需设计出能直接替代原喷雾干燥系统并具有解决干燥过程中产生的环境污染和能源浪费问题的设备：湿空气透平压气机。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，用于增加转子的强度，延长转子的使用寿命。
本发明通过下述技术方案实现：一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，包括转轴和从左往右依次设置且与转轴一体成型的轴颈Ⅰ、第二级压气机叶轮、第一级压气机叶轮、透平转子轮盘、轴颈Ⅱ、推力盘和联轴器轮盘，所述的透平转子轮盘上设置有透平动叶片，第二级压气机叶轮与第一级压气机叶轮背靠背设置。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的轴颈Ⅰ与第二级压气机叶轮的入口之间设置有内凹的第二进气导流锥；第一级压气机叶轮与透平转子轮盘之间设置有内凹的第一进气导流锥。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的轴颈Ⅰ与第二进气导流锥之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿；所述的轴颈Ⅰ与J型气封齿之间设置有挡油锥。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的第二级压气机叶轮与第一级压气机叶轮之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的第一进气导流锥与透平转子轮盘之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的J型气封齿与透平转子轮盘之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的气封凸台。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的透平转子轮盘与轴颈Ⅱ之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的J型气封齿与轴颈Ⅱ之间设置有若干个挡油锥。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的推力盘与联轴器轮盘设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的轴颈Ⅰ的自由端设置有测速齿盘。
本方案所取得的有益效果是：
(1)本方案使第二级压气机叶轮与第一级压气机叶轮背靠背设置，同时在透平转子轮盘开平衡孔，能够使转子整体在轴向上的推力相互平衡，避免转子承受较大的推力而与轴承发生碰磨的情况，有利于保护转子的形状精度不被破坏，从而起到延长转子的使用寿命、避免产生振动噪音的效果；
(2)本方案采用两个压气机叶轮和一个透平动叶片能够形成双级径流压气机转子和单级轴流透平转子同轴一体的结构，省去了转子之间的联轴器、连接零件等多余零部件，简化轴系结构，减少转子加工制造及辅助设备配置的难度和成本，在保证足够转子强度及轴系稳定性的情况下大大缩短转子长度，并保证较高的通流效率，从而提高整个湿空气透平压气机设备的经济性；
(3)本方案利用J型气封齿能够减少泄露，提高能量转化率，提高湿空气透平压气机设备的经济性；
(4)本方案通过设置挡油锥能够避免润滑油向内流动进入到压气机叶轮内，避免压气机叶轮的叶轮或叶片受到损坏；
(5)本方案利用导流锥能够对气流起到引导的作用，减少气流流动时的压损。
附图说明
图1为本方案的结构示意图；
图2为测速齿盘的A向示意图；
图3为联轴器轮盘的B向示意图；
图4为第二级压气机叶轮的结构示意图；
图5为J型气封齿的结构示意图；
图6为气封凸台的结构示意图；
图7为透平转子轮盘的结构示意图；
其中1-测速齿盘，2-挡油锥，3-J型气封齿，41-第二进气导流锥，42-第一进气导流锥，5-第二级压气机叶轮，6-第一级压气机叶轮，7-气封凸台，8-透平转子轮盘，9-透平动叶片，10-推力盘，11-联轴器轮盘，12-轴颈Ⅰ，13-轴颈Ⅱ，14-转子光轴，15-平衡孔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，本实施例中，一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，包括转轴和从左往右依次设置且与转轴一体成型的轴颈Ⅰ12、第二级压气机叶轮5、第一级压气机叶轮6、透平转子轮盘8、轴颈Ⅱ13、推力盘10和联轴器轮盘11，所述的透平转子轮盘8上设置有透平动叶片9，第二级压气机叶轮5与第一级压气机叶轮6背靠背设置。
轴颈Ⅰ12与轴颈Ⅱ13用于与轴承连接并对整个转轴起到支撑的作用，本方案在湿空气透平压气机内工作时，湿空气沿着转轴的轴线方向向透平动叶片9流动，湿空气推动透平转子轮盘8转动从而将湿空气的热能转化为转子的机械能，做完功的湿空气再流向第一级压气机叶轮6及第二级压气机叶轮5，在压气机叶轮的作用下，转子的部分机械能又转化为湿空气的压力能。联轴器轮盘11能够连接传动结构，再通过传动结构将机械能输出。使转轴与轴颈Ⅰ12、第二级压气机叶轮5、第一级压气机叶轮6、透平转子轮盘8、轴颈Ⅱ13、推力盘10和联轴器轮盘11等结构一体成型，能够增强转子的强度以及稳定性，并且能够省去相应的连接结构以及多余的零部件，从而简化整体结构，降低转子生产、装配的难度以及成本。
如图3所示，所述的联轴器轮盘11上设置有若干个用于螺钉穿过的孔，以便于使联轴器轮盘11与联轴器螺纹连接。
如图4所示，第二级压气机叶轮5为径流结构，每级叶轮包含沿圆周方向均布的12只弯扭叶片及叶轮体，第一级压气机叶轮6与第二级压气机叶轮5的结构相同。
如图1所示，所述的第一级压气机叶轮6及第二级压气机叶轮5各自的推力均朝向入口侧，采用背靠背的结构可以使得两级叶轮的推力朝向不同，从而进行推力的抵消，同时如图7所示，透平转子轮盘8上开有一圈平衡通孔15，可有效降低透平转子轮盘前后的推力，综上从而有效平衡整根转子的推力。
实施例2：
在上述实施例的基础上，本实施例中，所述的轴颈Ⅰ12与第二级压气机叶轮5的入口之间设置有内凹的第二进气导流锥41；第一级压气机叶轮6与透平转子轮盘8之间设置有内凹的第一进气导流锥42。第二进气导流锥41与第二级压气机叶轮5的入口平滑连接，在第二进气导流锥41远离第二级压气机叶轮5的一端与第二级压气机叶轮5之间形成平滑的弧形弯道，第一进气导流锥42与第一级压气机叶轮6的入口平滑连接，在第一进气导流锥42远离第一级压气机叶轮6的一端与第一级压气机叶轮6之间形成平滑的弧形弯道。利用弧形弯道能够对气流起到引导的作用，便于使气流对准第二级压气机叶轮5或第一级压气机叶轮6的入口从而使气流直接进入，有利于减少气流的压损。
实施例3：
如图1、图5所示，在上述实施例的基础上，本实施例中，所述的轴颈Ⅰ与第二进气导流锥之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿。
如图6所示，所述的轴颈Ⅰ12与第二进气导流锥41之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿3；所述的轴颈Ⅰ12与J型气封齿3之间设置有挡油锥2。
本实施例中，所述的第二级压气机叶轮5与第一级压气机叶轮6之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿3。
本实施例中，所述的第一进气导流锥42与透平转子轮盘8之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿3。
本实施例中，所述的J型气封齿3与透平转子轮盘8之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的气封凸台7。J型气封齿3与气封凸台7之间设置有一段光轴14。
本实施例中，所述的透平转子轮盘8与轴颈Ⅱ13之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿3。
本实施例中，所述的J型气封齿3与轴颈Ⅱ13之间设置有若干个挡油锥2。
本实施例中，所述的推力盘10与联轴器轮盘11设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿3。
利用J型气封齿3能够减少泄漏，提高了湿空气透平压气机设备的经济性。利用挡油锥2能有效的阻挡润滑油进入通流，避免润滑油对叶轮及叶片的损坏。
J型气封齿3其特殊结构使得相同的轴向长度可布置更多的齿数，而齿数越多泄漏量越小，同时动静交错的J型气封齿3流量系数非常小，也能减少泄漏。挡油锥2使得转子在轴承附近形成一个较高的挡油面，可有效阻挡润滑油进入通流，同时挡油锥2的非油侧为锥面，在有少量润滑油越过挡油锥时可在高转速下将润滑油重新甩回轴承箱。
实施例4：
如图1、图2所示，在上述实施例的基础上，本实施例中，所述的轴颈Ⅰ12的自由端设置有测速齿盘1。利用测速齿盘1便于测试转子的转速。
本实施例中，其它未描述的内容与上述实施例相同，故不赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，其特征在于：包括转轴和从左往右依次设置且与转轴一体成型的轴颈Ⅰ(12)、第二级压气机叶轮(5)、第一级压气机叶轮(6)、透平转子轮盘(8)、轴颈Ⅱ(13)、推力盘(10)和联轴器轮盘(11)，所述的透平转子轮盘(8)上设置有透平动叶片(9)，第二级压气机叶轮(5)与第一级压气机叶轮(6)背靠背设置。
2.根据权利要求1所述的一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，其特征在于：所述的轴颈Ⅰ(12)与第二级压气机叶轮(5)的入口之间设置有内凹的第二进气导流锥(41)；第一级压气机叶轮(6)与透平转子轮盘(8)之间设置有内凹的第一进气导流锥(42)。
3.根据权利要求1所述的一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，其特征在于：所述的轴颈Ⅰ(12)与第二进气导流锥(41)之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿(3)；所述的轴颈Ⅰ(12)与J型气封齿(3)之间设置有挡油锥(2)。
4.根据权利要求1所述的一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，其特征在于：所述的第二级压气机叶轮(5)与第一级压气机叶轮(6)之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿(3)。
5.根据权利要求1所述的一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，其特征在于：所述的第一进气导流锥(42)与透平转子轮盘(8)之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿(3)。
6.根据权利要求5所述的一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，其特征在于：所述的J型气封齿(3)与透平转子轮盘(8)之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的气封凸台(7)。
7.根据权利要求1所述的一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，其特征在于：所述的透平转子轮盘(8)与轴颈Ⅱ(13)之间设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿(3)。
8.根据权利要求7所述的一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，其特征在于：所述的J型气封齿(3)与轴颈Ⅱ(13)之间设置有若干个挡油锥(2)。
9.根据权利要求1所述的一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，其特征在于：所述的推力盘(10)与联轴器轮盘(11)设置有若干个沿转轴轴线方向依次设置的J型气封齿(3)。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种同轴一体径轴混流湿空气透平压气机转子结构，其特征在于：所述的轴颈Ⅰ(12)的自由端设置有测速齿盘(1)。
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