一种旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，通过将承载环设置在外部固定端上，并在承载环上设置第一阶梯和第二阶梯，由固定环与第一阶梯和第二阶梯配合构成用于容置封严部的容置槽；封严部则包括封严环和设置在封严环外圈上的连接环，由连接环卡入容置槽内实现封严环的固定；封严环的内圈上设置与叶轮的卸荷件相对应的封严蓖齿，并将封严蓖齿的齿顶与卸荷件的间距设定为预设值，通过卸荷件与封严蓖齿之间的低转速小间隙密封、迷宫式密封和高转速零间隙密封相结合的结构参数，在不同状态下，分流传给气浮轴承的载荷，解决了轴系外传给动压气浮轴承的载荷导致动压气浮轴承无法在旋转机械中广泛应用的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构
本技术属于轴系减振技术，尤其涉及一种旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构。
技术介绍
目前的高速旋转机械轴系为获得较大的做功能力，叶轮设计转速，越来越高。但叶轮外径受材料等因素限制，外径线速度很难有较大突破。其叶轮内径设计越来越低(特别是对于第二次增压的叶轮)，轴系与叶轮的配合直径越来越小，导致轴系第一阶叶轮摆头振动模态越来越低。轴系在跨一阶叶轮摆头振动模态以上工作，需设计弹性支撑，保证轴系跨临界工作。而在腐蚀力强的工质的情况下，叶轮需采用高密度合金，使叶轮连跨第一、第二阶叶轮摆头振动模态工作，使设计难度，越来越高。需设计能够跨第一、第二阶叶轮摆头振动模态的弹性支撑，保证轴系跨二阶临界转速模态工作。其弹性支撑的设计，相比跨第一阶临界转速的弹性支撑难度更大。同时，受速度限制，目前传统滚珠、滚棒轴承，越来越难满足高转速、高效率叶轮机械的使用需求。动压气浮轴承有使用速度高、结构简单、无污染等优点。但相比传统轴承、轴瓦，动压气浮轴承有以下不足：1.动压气浮轴承，承载力与转速正相关。当设计承载力一定时，转速越低，轴径越靠近轴瓦，当转速过低时，轴径与轴瓦之间的最小间隙趋向于零，动压气浮轴承失去承载能力，会发生刮擦甚至抱死。因此，动压气浮轴承，转速越低，承载能力越小、抗振动能力越弱。2.由于，动压气浮轴承是利用气体介质弹性势能，来起支撑作用的轴承。因此，对于突发的大载荷，相对传统轴承、轴瓦，适应性较弱。3.动压气浮轴承，在非设计点状态，支撑反力并不是指向轴瓦的圆心，其作用力与轴系偏心的方向不在一条线上，该问题对轻载荷转子影响较小，但对于叶轮过临界时的大载荷，会使叶轮机械短时间丧失工作能力。因此，动压气浮轴承用于低转速、振动较大、载荷较重或在低转速跨临界，有突发载荷的叶轮机械，必须降低轴系外传给动压气浮轴承的载荷,控制振动水平。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，以解决轴系外传给动压气浮轴承的载荷导致动压气浮轴承无法在旋转机械中广泛应用的问题。为解决上述问题，本技术的技术方案为：本技术的一种旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，包括承载环、固定环、封严部；叶轮的下表面设有与所述封严部相对应的卸荷件；所述承载环的外圈与外部固定端连接；所述承载环的上表面上由内向外依次设有相连的第一阶梯和第二阶梯；所述第一阶梯的内圈直径与所述承载环的内圈直径相同；所述第二阶梯上表面高于所述第一阶梯的上表面；所述固定环设于所述第二阶梯的上表面上，且所述固定环的内圈直径小于所述第二阶梯的内圈直径；所述固定环的下表面、所述第二阶梯的内圈表面和所述第一阶梯的上表面配合形成一容置槽；所述封严部包括封严环和连接环；所述连接环设于所述封严环的外圈上；所述连接环卡接于所述容置槽内；所述封严环上表面的高度大于等于所述固定环上表面的高度；所述封严环的内圈上设有封严蓖齿，且所述封严蓖齿的齿顶与卸荷件之间的间距为预设值，用于在所述叶轮低转速状态下，所述卸荷件与所述封严蓖齿之间形成小间隙密封和迷宫式密封；在所述叶轮高转速状态下，所述卸荷件与所述封严蓖齿之间形成零间隙密封。本技术的旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，所述封严环的材料为聚四氟乙烯或碳基复合材料或碳化硅或尼龙复合材料。本技术的旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，封严蓖齿的齿形为矩形齿或梯形齿或高篦齿。本技术的旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，所述封严环的下表面与所述第一阶梯的上表面之间紧度配合并充填润滑脂，紧度为0.05～0.20mm。本技术的旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，所述连接环的上表面与所述固定环的下表面之间紧度配合并充填润滑脂，紧度为0.05～0.20mm。本技术的旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，所述连接环的外圈表面与所述第二阶梯的内圈表面之间间隙配合并充填润滑脂，间隙为0.05～0.50mm。本技术的旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，所述连接环的外圈表面与所述第二阶梯的内圈表面之间间隙配合并充填润滑脂，间隙为0.05～0.50mm。本技术的旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，还包括至少一个弹性环，所述弹性环设于所述连接环的外圈表面与所述第二阶梯的内圈表面之间。本技术的旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，所述固定环和所述承载环上均设有相对应的螺纹孔，所述固定环与所述承载环通过所述螺纹孔螺纹固定连接。本技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：1、本技术一实施例通过将承载环设置在外部固定端上，并在承载环上设置第一阶梯和第二阶梯，由固定环与第一阶梯和第二阶梯配合构成用于容置封严部的容置槽；封严部则包括封严环和设置在封严环外圈上的连接环，由连接环卡入容置槽内实现封严环的固定；封严环的内圈上设置与叶轮的卸荷件相对应的封严蓖齿，并将封严蓖齿的齿顶与卸荷件的间距设定为预设值，通过卸荷件与封严蓖齿之间的低转速小间隙密封、迷宫式密封和高转速零间隙密封相结合的结构参数，在不同状态下，分流传给气浮轴承的载荷，解决了轴系外传给动压气浮轴承的载荷导致动压气浮轴承无法在旋转机械中广泛应用的问题。2、本技术一实施例的封严蓖齿选用聚四氟乙烯等材料，摩擦系数小(0.01～0.1)、使用温度跨度大(-196℃～260℃)、本身具有自润滑能力、其又具有耐磨损、有较大的柔韧度和弹性等特点。利用该材料，设计封严环，达到控制轴系，在低转速叶轮摆头振动的最大振幅，并破坏和改变，叶轮轴系周期振动固有模态。使轴系可顺利跨过第一、第二阶，低转速叶轮摆头振动临界转速模态。3、本技术一实施例利用聚四氟乙烯等材料，具有自润滑、耐磨损、摩擦系数小、柔韧度、弹性好的特点，实现篦齿齿尖趋近于零间隙配合。利用篦齿弹性刚度和齿槽内气体介质压力，为大载荷叶轮轴系提供一定的抗振动阻尼，吸收振动能量，提高大载荷叶轮轴系工作的稳定性。附图说明图1为本技术的叶轮轴系辅助支撑结构的示意图；图2为本技术的叶轮轴系辅助支撑结构的放大图；图3为本技术的叶轮轴系辅助支撑结构的矩形齿的示意图；图4为本技术的叶轮轴系辅助支撑结构的梯形齿的示意图；图5为本技术的叶轮轴系辅助支撑结构的高篦齿的示意图。附图标记说明：1：承载环；2：固定环；3：封严部；4：叶轮；5：动压气浮轴承；6：转轴；7：弹性环；8：矩形齿；9：梯形齿；10：高篦齿。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提出的一种旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。参看图1至图5，在一个实施例中，一种旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，包括承载环1、固定环2、封严部3。叶轮4的下表面设有与封严部3相对应的卸荷件。承载环1的外圈与外部固定端连接。承载环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，其特征在于，包括承载环、固定环、封严部；/n叶轮的下表面设有与所述封严部相对应的卸荷件；/n所述承载环的外圈与外部固定端连接；所述承载环的上表面上由内向外依次设有相连的第一阶梯和第二阶梯；所述第一阶梯的内圈直径与所述承载环的内圈直径相同；所述第二阶梯上表面高于所述第一阶梯的上表面；/n所述固定环设于所述第二阶梯的上表面上，且所述固定环的内圈直径小于所述第二阶梯的内圈直径；所述固定环的下表面、所述第二阶梯的内圈表面和所述第一阶梯的上表面配合形成一容置槽；/n所述封严部包括封严环和连接环；所述连接环设于所述封严环的外圈上；所述连接环卡接于所述容置槽内；所述连接环上表面的高度大于等于所述固定环上表面的高度；所述封严环的内圈上设有封严蓖齿，且所述封严蓖齿的齿顶与卸荷件之间的间距为预设值，用于在所述叶轮低转速状态下，所述卸荷件与所述封严蓖齿之间形成小间隙迷宫式密封；在所述叶轮高转速状态下，所述卸荷件与所述封严蓖齿之间形成零间隙密封。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，其特征在于，包括承载环、固定环、封严部；
叶轮的下表面设有与所述封严部相对应的卸荷件；
所述承载环的外圈与外部固定端连接；所述承载环的上表面上由内向外依次设有相连的第一阶梯和第二阶梯；所述第一阶梯的内圈直径与所述承载环的内圈直径相同；所述第二阶梯上表面高于所述第一阶梯的上表面；
所述固定环设于所述第二阶梯的上表面上，且所述固定环的内圈直径小于所述第二阶梯的内圈直径；所述固定环的下表面、所述第二阶梯的内圈表面和所述第一阶梯的上表面配合形成一容置槽；
所述封严部包括封严环和连接环；所述连接环设于所述封严环的外圈上；所述连接环卡接于所述容置槽内；所述连接环上表面的高度大于等于所述固定环上表面的高度；所述封严环的内圈上设有封严蓖齿，且所述封严蓖齿的齿顶与卸荷件之间的间距为预设值，用于在所述叶轮低转速状态下，所述卸荷件与所述封严蓖齿之间形成小间隙迷宫式密封；在所述叶轮高转速状态下，所述卸荷件与所述封严蓖齿之间形成零间隙密封。


2.如权利要求1所述的旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，其特征在于，所述封严环的材料为聚四氟乙烯或碳基复合材料或碳化硅或尼龙复合材料。


3.如权利要求1所述的旋转机械的叶轮轴系辅助支撑结构，其特征在于，封严蓖齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一峰，刘顶凯，周璇，林钢，
申请(专利权)人：上海慕帆动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31