轴向力平衡与密封结构及高功率密度离心风机制造技术

本发明专利技术公开了一种轴向力平衡与密封结构及高功率密度离心风机。本发明专利技术的轴向力平衡与密封结构，通过将轴向力平衡盘与密封结构一体化设计，简化了系统结构，同时减小了附加在输出轴上的质量，对高速转动的输出轴的动力学特性产生的影响较小。另外，设计了三层密封结构，确保了密封的可靠性。轴向力平衡盘的两侧设计了压力腔，由两个压力腔之间的压力差产生的轴向力可以抵消一部分叶轮高速转动产生的轴向力，轴向力平衡盘两侧的空腔中充满了压力气体，可以很好地吸收输出轴的轴向振动能量，起到提高输出轴稳定性的作用。密封结构处的间隙中也会存在较薄的气体薄膜，可以抑制输出轴的径向振动，确保输出轴具有良好的动力学特性，高速转动更加稳定。

Axial Force Balance and Sealing Structure and High Power Density Centrifugal Fan

The invention discloses an axial force balance and sealing structure and a high power density centrifugal fan. The axial force balancing and sealing structure of the invention simplifies the system structure by integrating the axial force balancing disc with the sealing structure, reduces the mass attached to the output shaft, and has less influence on the dynamic characteristics of the high-speed rotating output shaft. In addition, a three-layer sealing structure was designed to ensure the reliability of the seal. The pressure chamber is designed on both sides of the axial force balancing disk. The axial force produced by the pressure difference between the two pressure chambers can offset the axial force produced by the high-speed rotation of a part of the impeller. The cavity on both sides of the axial force balancing disk is filled with pressure gas, which can absorb the axial vibration energy of the output shaft well and improve the stability of the output shaft. There will also be thin gas film in the clearance of the sealing structure, which can restrain the radial vibration of the output shaft, ensure that the output shaft has good dynamic characteristics, and the high-speed rotation is more stable.

【技术实现步骤摘要】
轴向力平衡与密封结构及高功率密度离心风机
本专利技术涉及离心风机
，特别地，涉及一种轴向力平衡与密封结构，另外，还涉及一种采用上述的轴向力平衡与密封结构的高功率密度离心风机。
技术介绍
随着离心风机设备向高速、高功率密度方向发展，对于离心叶轮的密封和轴向力的平衡装置提出了更高的要求。离心叶轮产生的轴向力较小则直接由轴承承受，但对于大功率的高速离心风机设备，离心叶轮的轴向力较大，可能超出轴承的承受范围，故一般是在轴上加轴向力平衡盘，减小轴向力后，再由轴承承受剩余轴向力。但是，现有的轴向力平衡装置会导致转子结构复杂，此外，现有的轴向力平衡盘装置的左右需要有气路提供压力气体，以便在平衡盘两侧形成压力差，因此还需在平衡盘的左右两侧设计专门的气路结构，导致离心风机的结构更加复杂。另外，还需要设计密封装置来对离心叶轮进行密封，进一步加大了离心风机的结构复杂度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种轴向力平衡与密封结构及采用该轴向力平衡与密封结构的高功率密度离心风机，以解决现有的高功率离心风机的轴向力平衡装置和密封装置结构复杂的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种轴向力平衡与密封结构，适用于高功率密度离心风机，高功率密度离心风机包括输出轴、蜗壳、叶轮、滑动轴承推力盘、滑动轴承和高速齿轮箱，蜗壳安装在高速齿轮箱的外箱体上，输出轴通过滑动轴承安装在高速齿轮箱的内箱体上，叶轮安装在输出轴上且位于蜗壳内，滑动轴承推力盘安装在输出轴上，所述轴向力平衡与密封结构包括用于起到轴向密封作用的轴向力平衡盘、用于起到轴向密封作用和径向密封作用的第一密封件以及用于起到轴向密封作用的第二密封件，所述轴向力平衡盘安装在输出轴上且叶轮的下端抵靠在轴向力平衡盘上，所述第一密封件安装在高速齿轮箱的内箱体上且套设在滑动轴承推力盘的外围，所述第二密封件安装在蜗壳的蜗壳转接段上，所述第二密封件与叶轮之间、所述轴向力平衡盘与蜗壳的蜗壳转接段之间、所述第一密封件和滑动轴承推力盘之间均采用非接触式篦齿迷宫密封结构，且所述第二密封件与叶轮之间、所述轴向力平衡盘与蜗壳的蜗壳转接段之间、所述第一密封件和滑动轴承推力盘之间均留有间隙。进一步地，所述第一密封件靠近叶轮的一端为轴向密封端，第一密封件远离叶轮的一端为径向密封端，所述第一密封件的轴向密封端与滑动轴承推力盘之间的间隙为0.18mm～0.22mm，所述第一密封件的径向密封端与滑动轴承推力盘之间的间隙为0.37mm～0.42mm。进一步地，所述第二密封件与叶轮之间的间隙为0.22mm～0.28mm。进一步地，所述轴向力平衡盘靠近蜗壳转接段的端面上开设有环形密封槽，所述轴向力平衡盘与蜗壳转接段之间的间隙为0.18mm～0.23mm。进一步地，所述轴向力平衡盘与蜗壳转接段之间的间隙处设置有第一润滑层，所述第一密封件的轴向密封端与滑动轴承推力盘之间的间隙处设置有第二润滑层，所述第一密封件的径向密封端与滑动轴承推力盘之间的间隙处设置有第三润滑层。进一步地，所述第一润滑层、第二润滑层和第三润滑层由软质固体润滑剂喷涂而成。进一步地，所述软质固体润滑剂为二硫化钼。进一步地，所述轴向力平衡盘采用锻铝加工而成。进一步地，所述高速齿轮箱采用斜齿进行扭矩传递。本专利技术还提供一种高功率密度离心风机，所述高功率密度离心风机包括如上所述的轴向力平衡与密封结构。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的轴向力平衡与密封结构，通过将轴向力平衡盘与密封结构一体化设计，将轴向力平衡与密封结构集成在一起，简化了系统结构，同时减小了附加在输出轴上的质量，对高速转动的输出轴动力学特性产生的影响较小。另外，设计了三层密封结构，确保了密封的可靠性。并且，轴向力平衡盘的两侧设计了压力腔，由两个压力腔之间的压力差产生的轴向力可以抵消一部分叶轮高速转动产生的轴向力，轴向力平衡盘两侧的空腔中充满了压力气体，可以作为输出轴的轴向附加阻尼器，可以很好地吸收输出轴的轴向振动能量，起到提高输出轴稳定性的作用。并且，密封结构处的间隙中也会存在较薄的气体薄膜，同样可以起到径向阻尼器的作用，可以抑制输出轴的径向振动，确保输出轴具有良好的动力学特性，高速转动更加稳定，即使叶轮的转速达到40000r/min以上，整个转子系统仍然能够保持高度稳定的运行状态。另外，本专利技术的高密度功率离心风机同样具有上述优点。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的高功率密度离心风机的结构示意图。图2是本专利技术优选实施例的高功率密度离心风机在另一角度下的结构示意图。图3是本专利技术优选实施例的图1中的高速齿轮箱的剖面结构示意图。图4是本专利技术优选实施例的图3中的轴向力平衡与密封结构的示意图。图5是本专利技术另一实施例的离心风机控制系统的模块结构示意图。图例说明：1、底座；2、高速齿轮箱；3、蜗壳叶轮组件；4、柜体；5、油液散热器；6、放空阀；7、消声组件；8、油气分离组件；9、三相异步电机；10、出气管道；11、油液过滤器；20、内箱体；21、输出轴；22、输入轴；23、输入大齿轮；24、中间齿轮；25、中间齿轮轴；26、齿轮泵；27、进油管；28、滑动轴承；29、调心轴承；210、油箱；211、圆柱滚子轴承；212、深沟球轴承；213、外箱体；31、蜗壳；32、叶轮；33、叶轮锁紧螺母；34、轴向力平衡盘；35、第二密封件；36、第一密封件；37、第一空腔；38、第二空腔；39、滑动轴承推力盘；341、第一润滑层；342、第三润滑层；343、第二润滑层；41、进风口。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。如图1和图2所示，本专利技术的优选实施例提供一种高功率密度离心风机，所述高功率密度离心风机包括底座1、高速齿轮箱2、蜗壳叶轮组件3、柜体4、油液散热器5、放空阀6、消声组件7、油气分离组件8、三相异步电机9、出气管道10和油液过滤器11，所述柜体4安装在底座1上，所述底座1起到支撑作用，所述柜体4起到安全防护作用，所述高速齿轮箱2、蜗壳叶轮组件3、油液散热器5、放空阀6、三相异步电机9、出气管道10和油液过滤器11均安装在柜体4内部，所述消声组件7和油气分离组件8部分位于柜体4内部。其中，所述柜体4包括两个安装区域，所述三相异步电机9位于一个安装区域内，高速齿轮箱2、蜗壳叶轮组件3、柜体4、油液散热器5、放空阀6、消声组件7、油气分离组件8、三相异步电机9、出气管道10和油液过滤器11位于另外一个安装区域中，便于对各个组件进行安装和维护。所述高速齿轮箱2安装在柜体4的底面上，所述蜗壳叶轮组件3安装在高速齿轮箱2上，所述三相异步电机9的动力输出齿轮轴与高速齿轮箱2连接，高速齿轮箱2将三相异步电机9的转动扭矩传输至蜗壳叶轮组件3的叶轮，蜗壳叶轮组件3与出气管道10连接，蜗壳叶轮组件3的叶轮在三相异步电机9的带动下高速转动从而输出高压气体并通过出气管道10输出至外界。所述三相异步电机9采用三相永磁同步电机，可以减小电机运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴向力平衡与密封结构，适用于高功率密度离心风机，高功率密度离心风机包括输出轴(21)、蜗壳(31)、叶轮(32)、滑动轴承推力盘(39)、滑动轴承(28)和高速齿轮箱(2)，蜗壳(31)安装在高速齿轮箱(2)的外箱体(213)上，输出轴(21)通过滑动轴承(28)安装在高速齿轮箱(2)的内箱体(20)上，叶轮(32)安装在输出轴(21)上且位于蜗壳(31)内，滑动轴承推力盘(39)安装在输出轴(21)上且靠近滑动轴承(28)，其特征在于，所述轴向力平衡与密封结构包括用于起到轴向密封作用的轴向力平衡盘(34)、用于起到轴向密封作用和径向密封作用的第一密封件(36)以及用于起到轴向密封作用的第二密封件(35)，所述轴向力平衡盘(34)安装在输出轴(21)上且叶轮(32)的下端抵靠在轴向力平衡盘(34)上，所述第一密封件(36)安装在高速齿轮箱(2)的内箱体(20)上且套设在滑动轴承推力盘(39)的外围，所述第二密封件(35)安装在蜗壳(31)的蜗壳转接段(311)上，所述第二密封件(35)与叶轮(32)之间、所述轴向力平衡盘(34)与蜗壳(31)的蜗壳转接段(311)之间、所述第一密封件(36)和滑动轴承推力盘(39)之间均采用非接触式篦齿迷宫密封结构，且所述第二密封件(35)与叶轮(32)之间、所述轴向力平衡盘(34)与蜗壳(31)的蜗壳转接段(311)之间、所述第一密封件(36)和滑动轴承推力盘(39)之间均留有间隙。...

【技术特征摘要】
1.一种轴向力平衡与密封结构，适用于高功率密度离心风机，高功率密度离心风机包括输出轴(21)、蜗壳(31)、叶轮(32)、滑动轴承推力盘(39)、滑动轴承(28)和高速齿轮箱(2)，蜗壳(31)安装在高速齿轮箱(2)的外箱体(213)上，输出轴(21)通过滑动轴承(28)安装在高速齿轮箱(2)的内箱体(20)上，叶轮(32)安装在输出轴(21)上且位于蜗壳(31)内，滑动轴承推力盘(39)安装在输出轴(21)上且靠近滑动轴承(28)，其特征在于，所述轴向力平衡与密封结构包括用于起到轴向密封作用的轴向力平衡盘(34)、用于起到轴向密封作用和径向密封作用的第一密封件(36)以及用于起到轴向密封作用的第二密封件(35)，所述轴向力平衡盘(34)安装在输出轴(21)上且叶轮(32)的下端抵靠在轴向力平衡盘(34)上，所述第一密封件(36)安装在高速齿轮箱(2)的内箱体(20)上且套设在滑动轴承推力盘(39)的外围，所述第二密封件(35)安装在蜗壳(31)的蜗壳转接段(311)上，所述第二密封件(35)与叶轮(32)之间、所述轴向力平衡盘(34)与蜗壳(31)的蜗壳转接段(311)之间、所述第一密封件(36)和滑动轴承推力盘(39)之间均采用非接触式篦齿迷宫密封结构，且所述第二密封件(35)与叶轮(32)之间、所述轴向力平衡盘(34)与蜗壳(31)的蜗壳转接段(311)之间、所述第一密封件(36)和滑动轴承推力盘(39)之间均留有间隙。2.如权利要求1的轴向力平衡与密封结构，其特征在于，所述第一密封件(36)靠近叶轮(32)的一端为轴向密封端，第一密封件(36)远离叶轮(32)的一端为径向密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，
申请(专利权)人：湖南泛航智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43