平衡轴向推力结构制造技术

本实用新型专利技术实施方式提供了一种平衡轴向推力结构，包括一外壳和一传动轴，外壳为密闭空腔。所述传动轴设置在所述外壳内部。所述传动轴沿轴向设置有至少一个环形槽，所述环形槽同轴设置在所述传动轴的外表面上，所述环形槽沿所述传动轴的径向方向向内凹陷。代替了传统的平衡活塞结构使传动轴的结构更加简单，解决了现有技术中由于轴向力过大导致平衡活塞无法满足设计要求的问题。

Balanced axial thrust structure

The embodiment of the utility model provides a balanced axial thrust structure, which comprises a shell and a transmission shaft, and the shell is an airtight cavity. The transmission shaft is arranged in the inner part of the shell. The drive shaft is provided with at least one annular groove along the axial direction, the annular groove is coaxially arranged on the outer surface of the drive shaft, and the annular groove is inwardly sunken along the radial direction of the drive shaft. Instead of the traditional balancing piston structure, the structure of the transmission shaft is simpler, and the problem that the balancing piston can not meet the design requirements due to the excessive axial force in the prior art is solved.

【技术实现步骤摘要】
平衡轴向推力结构
本技术涉及传动结构领域，特别是指一种平衡轴向推力结构。
技术介绍
汽轮机是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，也就是通常所指的传动轴。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也广泛使用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。一般而言，当蒸汽流过叶片时压力会下降。因此，传动轴上会产生与蒸汽流动方向相同的轴向力。如果轴向力过大的话，那么会导致整根传动轴沿轴向窜动，并且还会产生摩擦故障。另一方面，巨大的轴向力会使轴承的工作压力过大，它会导致机械疲劳和推力轴承的损坏。
技术实现思路
本申请提供了一种平衡轴向推力结构，来解决现有技术中采用平衡活塞无法平衡大容量、高参数机组传动轴轴向推力的技术问题。本申请提供的平衡轴向推力结构，包括一外壳和一传动轴，所述外壳为密闭空腔。所述传动轴设置在所述外壳内部。所述传动轴沿轴向设置有至少一个环形槽，所述环形槽同轴设置在所述传动轴的外表面上，且所述环形槽沿所述传动轴的径向方向向内凹陷。所述环形槽的凹陷两侧压强不同，利用压强差和所述环形槽横截面积的变化产生一个与轴向推力方向相反的反作用力，以使所述传动轴的轴向推力得以平衡。在另一可选实施方式中，所述至少一个环形槽为复数个，所述环形槽均同轴设置在所述传动轴的外表面上，且所述环形槽沿所述传动轴的轴向排布。本实施方式提供了多个所述环形槽的设置方式。其目的在于当所需的反向轴向推力过大时，如果单纯加深一个所述环形槽的凹陷深度可能导致所述传动轴由于直径过小出现轴的强度问题。为了防止上述情况的出现，沿所述传动轴的轴向设置多个所述环形槽以使每个所述环形槽都提供一定的反向轴向推力。所述传动轴的轴向推力会与每个所述环形槽提供反向轴向推力的合力相互抵消，因此不但可以抵消轴向推力，还可以确保每个所述环形槽处的所述传动轴直径。在另一可选实施方式中，所述传动轴的外表面上套有至少一个轮盘，所述轮盘与所述传动轴同轴设置。所述轮盘的周圈外缘设置有复数个叶片，每个所述轮盘均设置有所述叶片。本实施方式提供了一种在所述传动轴上设置所述轮盘的具体结构，一般实际操作中，所述轮盘会与所述传动轴，以及所述环形槽一体加工。所述轮盘也为设置叶片和平衡孔提供结构上的基础。在另一可选实施方式中，所述轮盘上进一步设置有至少一个平衡孔，所述平衡孔沿所述传动轴的轴向贯穿所述轮盘。本实施方式提供了另外一种可以一定程度削减轴向推力的具体结构，即平衡孔。平衡孔可以使部分蒸汽直接穿过所述轮盘。在另一可选实施方式中，所述环形槽的凹陷处套接有至少一个密封圈，所述密封圈同轴套接在所述环形槽的凹陷处。本实施方式提供了一种密封圈的具体设置方式。在另一可选实施方式中，所述密封圈为迷宫式密封圈，所述密封圈内圈的内缘面与所述环形槽的凹陷底面配合设置。本实施方式提供了密封圈的具体形式，以及与所述环形槽的装配关系。在另一可选实施方式中，所述轮盘与所述环形槽沿所述传动轴的轴向交替设置。在本实施方式中，所述轮盘与所述环形槽的交界面为一整体平面。通常来说，每设置一个所述轮盘则会成为汽轮机中的一级，而在所述轮盘之间交替设置所述环形槽也就是对每一级的所述轮盘均分别产生一个反向轴向推力。在最后计算总反向轴向推力的时候，只需要计算末端(即蒸汽输出端的压强即可)。其实，反向轴向推力是每一级所述轮盘产生反向轴向推力的合力。如果，每一级所述轮盘对应的环形槽凹陷的深度不同，那么可以计算每一级所述轮盘的反向轴向推力再矢量求和即可。在另一可选实施方式中，所述轮盘为复数个，所述传动轴两端轮盘之间设置环形槽。本实施方式主要是为了在上述实施方式的基础上明确位于所述传动轴两端设置的具体结构为轮盘，而所述环形槽位于两端轮盘之间。在另一可选实施方式中，相邻两个所述轮盘之间均设置有所述环形槽。本实施方式进一步明确了所述轮盘和所述环形槽的位置关系。在另一可选实施方式中，所述传动轴的两端分别设置有至少一个密封圈，所述密封圈为迷宫式密封圈。本实施方式进一步明确了在所述传动轴的两端也分别设置密封圈用于建立所述外壳内的蒸汽压力。附图说明下面将通过参照附图详细描述本技术的优选实施方式，使本领域的普通技术人员更清楚本技术的上述及其它特征和优点，附图中：图1为本技术现有技术中汽轮机内部结构局部示意图；图2a示意性地示出了根据本技术一个实施例的传动轴的局部结构示意图。图2b示意性地示出了根据本技术一个实施例的平衡轴向推力结构工作原理示意图。其中，附图标记如下：标号含义1外壳2传动轴3环形槽4轮盘5叶片6平衡孔7密封圈8平衡活塞a高压端b低压端具体实施方式图1为本技术现有技术中汽轮机内部结构局部示意图。如图1所示，申请人发现现有技术中可以通过平衡活塞8来抵消汽轮机转子(即传动轴)的轴向力。平衡活塞8一般与传动轴2同轴设置，平衡活塞8加工时则与传动轴2一体成型。另外，在实际操作过程中平衡活塞8设置在汽轮机蒸汽流入的一端。平衡活塞8的主要工作原理就是从蒸汽中分流一股蒸汽，将分流出来的蒸汽通过平衡活塞8上接触面积的变化形成一个与轴向力方向相反的作用力，此处反向作用力的作用就是抵消传动轴2的轴向力。一般可以抵消90％的轴向力，其余的轴向力一般由推力轴承负担。但是，随着机组容量的增大，轴向推力越来越大，这样平衡活塞8的外径也将逐渐增大，相应地需要增加高压外轴封的外径尺寸。因此大容量、高参数机组无法采用平衡活塞8来平衡转子的轴向推力。为了解决上述问题，本技术提供了一种平衡轴向推力结构包括一外壳1和一传动轴2。外壳1密闭空间，密闭空间用于产生蒸汽的轴向推力作用。当轴向推力作用在叶片5上时，可以使汽轮机的传动轴2进行旋转。另外，在传动轴2的外表面上设置有环形凹槽3。由于环形凹槽3以传动轴2外表面为基准沿径向方向向内凹陷，当蒸汽穿过环形凹槽3的凹陷时会在环形凹槽3的凹陷两侧形成不同的压强。不同的压强差作用在接触面积上后则可以得到一个与传动轴2轴向力相反的作用力，该作用力可以用于抵消轴向力。解决了由于传动轴2轴向力过大导致传动轴的轴向窜动，以及推力轴承负担过大以至损伤的技术问题。为了对技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本技术的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。在表示各实施方式的附图中，相同的后两位数字表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本技术相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地描绘了其中的一个，或仅标出了其中的一个。图2a为本技术传动轴的局部结构示意图。如图2a所示，在一可选实施方式中，本申请提供了一种平衡轴向推力结构，包括一外壳1和一传动轴2。传动轴2设置在外壳1的密闭空腔内部，蒸汽沿传动轴2轴向的一端向另一端流动。在传动轴2上同轴设置环形槽3，环形槽3设置在传动轴2的表面沿传动轴2的径向向内凹陷。图2b示意性地示出了根据本技术一个实施例的平衡轴向推力结构工作原理示意图。如图2b所示，环形槽3的设置会使传动轴2的横截面积变小，而横截面积的改变会导致两侧环形槽3的压强产生变化，再改变通过公式F＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.平衡轴向推力结构，其特征在于，包括：一外壳(1)，所述外壳(1)为密闭空腔；和一传动轴(2)，所述传动轴(2)设置在所述外壳(1)内部；所述传动轴(2)沿轴向设置有：至少一个环形槽(3)，所述环形槽(3)同轴设置在所述传动轴(2)的外表面上，且所述环形槽(3)沿所述传动轴(2)的径向方向向内凹陷。

【技术特征摘要】
1.平衡轴向推力结构，其特征在于，包括：一外壳(1)，所述外壳(1)为密闭空腔；和一传动轴(2)，所述传动轴(2)设置在所述外壳(1)内部；所述传动轴(2)沿轴向设置有：至少一个环形槽(3)，所述环形槽(3)同轴设置在所述传动轴(2)的外表面上，且所述环形槽(3)沿所述传动轴(2)的径向方向向内凹陷。2.根据权利要求1所述的平衡轴向推力结构，其特征在于，所述至少一个环形槽(3)为复数个，所述环形槽(3)均同轴设置在所述传动轴(2)的外表面上，且所述环形槽(3)沿所述传动轴(2)的轴向排布。3.根据权利要求1或2所述的平衡轴向推力结构，其特征在于，所述传动轴(2)的外表面上套有：至少一个轮盘(4)，所述轮盘(4)与所述传动轴(2)同轴设置；所述轮盘(4)的周圈外缘设置有：复数个叶片(5)，每个所述轮盘(4)均设置有所述叶片(5)。4.根据权利要求3所述的平衡轴向推力结构，其特征在于，所述轮盘(4)上进一步设置有：至少一个平衡孔(6)，所述平衡孔(6)沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶海亮，杨长生，马秀娟，段瑞春，
申请(专利权)人：西门子工业透平机械葫芦岛有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21