用于直接驱动的压缩机的联接件制造技术

一种联接件(6)，以将压缩机的叶轮(32)附接到电动马达的轴(16)上。联接件具有联接件本体(100)，其在其端中的第一个处附接到叶轮上，且在相对的第二端处附接到马达轴上。联接件本体具有在联接件本体的第一端与第二端之间的可变形区段(106)。可变形区段构造成使得：在叶轮失效时，在靠着联接件本体施加的失衡负载下,可变形区段将永久地变形，而没有超过形成联接件本体的材料的极限强度且在轴的永久变形之前。以此方式，电动马达在叶轮失效时免受损坏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于直接驱动的压缩机的联接件(coupling)，其中，离心压缩机的叶轮由联接件连接到电动马达的轴上。更具体而言，本专利技术涉及此类联接件，其设计成在叶轮的失效时变形，以防止对电动马达的破坏。
技术介绍
离心压缩机在许多工业中具有广泛应用。在低温分离工厂中，压缩机用来将空气分离成其组成部分，空气由多级离心压缩机压缩，且然后冷却至适于空气的蒸馏的温度。在已经冷却之后，空气在蒸馏塔中精馏来产生氮、氧和氩产物。在此类工厂中，离心压缩机还采用为产品压缩机，以压缩产品氮气和产品氧气。尽管在任何压缩应用中，有可能的是在单个级中压缩气体，但在包括低温空气分离工业的许多工业中，更常见的是在连续压缩级中压缩气体，特别是在排出压力比入口压力的一点五倍更高时。这样的原因在于，当气体被压缩时，其温度升高，且升高的气体温度需要提高功率来压缩气体。在气体在级中压缩且在级之间冷却的情况下，由于与没有级间冷却的压缩相比更接近于等温压缩，故压缩功率需求减小。在典型压缩机设施中，各个级均使用离心压缩机，其中进入至压缩机的入口的气体分配至称为叶轮(impeller)的带叶片(vaned)的压缩机轮，叶轮旋转来加速气体，且从而将旋转能给予气体。此能量上的增大伴随有速度上的增大和压力升高。压力在静止的带叶片或无叶片的扩散器中回收，扩散器包绕叶轮且起作用为减小气体的速度，且从而增大气体的压力。多级压缩机的压缩级的个体压缩机可由共同的驱动器(如，驱动一体式齿轮箱的电动马达)来驱动。然而，在一个类型的压缩机组件中，压缩机级直接地连接到电动马达上，如，没有齿轮传动(gearing)的永磁体电动马达。压缩机和电动马达的直接联接克服了齿轮箱布置中固有的低效率，在齿轮箱布置中，热损失在电动马达与压缩机之间的齿轮传动内发生。此类直接联接称为直接传动压缩机组件，其中电动马达轴和叶轮均以相同速度旋转。典型地，此类电动马达能够可变速操作。因此，通过改变驱动器速度，直接驱动的压缩机可操作成输送穿过压缩机的一定范围的流动速率以及穿过压缩机的一定范围的压力比。直接驱动的压缩机组件例如可通过将压缩机叶轮安装在电动马达的轴的一端上来构造。压缩机叶轮和马达转子以相同速度旋转。还有可能的是，直接驱动的压缩机组件包含由公共马达驱动且安装在电动马达的相同轴的相对端上的两个或多个压缩机叶轮。还有可能的是，单个电极驱动连接在电动马达轴的一端处的两个压缩机。取决于安装在公共轴上的压缩机叶轮、马达和任何其它可旋转的驱动器或受驱装置的数目，若干排列和组合可能用于构造直接驱动的压缩机组件。直接驱动的压缩机组件中的普遍失效模式是叶轮，其可经历开裂且然后失去一部分叶片。叶片的损失通常产生非常显著的不平衡力，其必须由转子和其轴承系统来反作用。由于旋转叶轮的质量并未在叶轮的径向方向上均等地分布，马达轴上的负载的失衡将产生。换言之，由于将以直角作用到轴上的质量的不均等分布和叶轮的旋转，力将产生。由于此类失衡负载，故马达轴将经历附加的力和力矩，其中支承轴承必须对这些附加的失衡负载反作用，这可导致在电动马达中使用的径向轴承的失效。这些轴承可为油润滑的轴承或箔或在旋转和轴向方向两者上支承马达轴的电磁轴承，以及在箔或电磁轴承失效的情况下支承马达轴的后备轴承。在任何情况下，此类轴承的失效都将导致电动马达的完全破坏。除叶轮叶片开裂之外，可产生非常显著的失衡力的其它异常操作状态包括叶轮在无叶片区域中开裂、叶轮材料的侵蚀、结垢产物或外来碎片沉积在叶轮中、以及公共旋转轴的叶轮端上的部分的意外松开。此清单并不旨在为全面的清单，且本领域的有经验的人员将认识到如果仍未检查到则可导致马达轴的永久变形的可产生非常大的失衡力和力矩的其它异常操作状态。在现有技术中，断开组件已用于使用压缩机的各种装置中，以控制叶轮的结构失效，且防止对相关联的设备的破坏。例如，在US 7，001，155中，提供了增压器，其中连接到排气气体驱动涡轮上的压缩机设有叶轮，其具有延伸穿过叶轮毂的带螺纹的开孔，来与传动轴的带螺纹的端接合。叶轮开孔设有扩大部分，其产生叶轮毂的薄壁区段，这将在开孔内的螺纹将剥除之前破裂。这确保了叶轮的任何失效都使毂完好无损且连接到轴上，以控制失效，且从而防止对发动机的破坏。在US 5，443，372中，汽车空调压缩机具有联接板部件，其包括可在预定量的转矩或其它施加的机械力下容易地破坏或破裂以便也防止发动机损坏的部分。在压缩机组件中(如在空气分离工厂中)，驱动压缩机的电动马达典型地是消耗或许0.1到50兆瓦的功率的非常强大的装置。因此，由电动马达输送至压缩机叶轮的转矩需要马达轴与叶轮之间的足够强健以允许此类转矩被输送的联接件。因此，现有技术的断开解决方案(如，上文已论述的)不适用于涉及马达轴与叶轮之间的高水平功率输送的工业压缩机应用。如将论述的那样，不同于现有技术的断开解决方案，本专利技术提供了一种联接件，其将允许叶轮在电动马达轴由于叶轮失效而受损且导致非常大的失衡负载之前失效。
技术实现思路
本专利技术提供了一种联接件，以将压缩机的叶轮附接到电动马达的轴上，其设有联接件本体，联接件本体具有相对的第一端和第二端。提供器件来将联接件本体在端中的第一个(the first of the ends)处附接到叶轮上，且提供器件来将联接件本体在端中的第二个(the second of the ends)处附接到轴上。联接件本体具有在第一端与第二端之间的可变形区段，其构造成使得:在叶轮失效而未超过形成联接件本体的材料的极限强度时且在轴的永久变形之前，且可能地在支承电动马达内的轴的径向轴承失效之前，可变形区段将在靠着联接件本体施加的失衡负载下永久地变形。当在本文中和权利要求中使用时，用语“失衡负载”意思是除剪切负载之外的负载，力以直角施加到联接件本体的轴线上，这将引起马达轴的弯曲。此失衡负载引起联接件本体的至少一个区段在负载大于弹性极限但小于形成联接件本体的材料的极限屈服点时变形。如上文所描述，此类失衡负载可由于引起叶轮的质量在其径向方向上不均等地分布的叶轮失效而产生，如，由失效叶片的开裂或失去部分所引起的叶轮中的失衡产生。如可认识到的那样，由于联接件本体的可变形区段将永久地变形而联接件自身或马达轴承不会失效，故叶轮的失效将不会引起马达轴的永久变形，且可能地具有失衡负载的力和力矩的轴承由联接件本体所可传输的限制。在此方面，永久变形是其中超过材料的弹性极限的变形。实际上，叶轮将在此类破坏发生之前在压缩机内失效。同时，由于此类变形在联接件本体自身的失效之前发生，故联接件本体将强到足以将转矩传递至叶轮。联接件本体可设有轴向开孔，其具有一部分，该部分尺寸确定为使得联接件本体在沿联接件本体的长度的一个位置处具有与联接件本体的其余部分的壁厚相比减小的壁厚，以形成可变形区段。轴向开孔可从联接件本体的端中的第一个延伸至端中的第二个，且轴向开孔的部分是其较宽的部分，其从端中的第二个朝端中的第一个向内延伸，且轴向开孔的较窄部分从较宽部分延伸至联接件的端中的第一个。在此情况下，用于将联接件本体附接到轴上的器件可为包绕轴向开孔的较宽部分的联接件本体的环形凸缘状区段，以及将环形凸缘状区段在其一端处连接到轴上的一组预加载螺钉。此外，用于将联接件本体附接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联接件，以将压缩机的叶轮附接到电动马达的轴上，所述联接件包括：具有相对的第一端和第二端的联接件本体；用于将所述联接件本体在所述端中的第一个处附接到所述叶轮上的器件；以及用于将所述联接件本体在所述端中的第二个处附接到所述轴上的器件；所述联接件本体具有在所述第一端与所述第二端之间的能变形区段，所述能变形区段构造成使得：在所述叶轮失效时，所述能变形区段将在靠着所述联接件本体施加的失衡负载下永久地变形，而没有超过形成所述联接件本体的材料的极限强度且在所述轴的永久变形之前。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ斯坦科，CL施瓦斯，WJ欧文斯，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US