一种磁悬浮膨胀机叶轮轴向力平衡结构的制作方法

1.本实用新型涉及膨胀机技术领域，具体涉及一种磁悬浮膨胀机叶轮轴向力平衡结构。


背景技术：

2.膨胀机主要是利用来自蒸发器的高温高压气体在膨胀机内进行绝热膨胀推动叶轮旋转，消耗气体本身的内能和压力势能，从而将热源热能转化为驱动发电机转子的机械能，叶轮进出口压差作用于叶轮产生较大的轴向拉力。
3.叶轮轴向力会增加轴承的负荷、增加轴承损耗及故障率。由于磁悬浮轴承对载荷比机械轴承更加敏感，所以需要采取措施降低轴承的轴向负荷。同时，由于磁悬浮膨胀机的转子转速远高于普通膨胀机，所以需要压缩轴向尺寸以提高转子的固有频率。传统的力平衡结构通过主轴增加平衡盘，平衡气压作用在主轴上产生的轴向力，传统结构增加了主轴的长度，降低了主轴刚度。


技术实现要素：

4.技术目的：针对现有膨胀机采用平衡盘平衡气压产生的轴向力，增加了主轴长度，降低主轴刚度的不足，本实用新型公开了一种能够减小转子轴向长度，同时减小轴向力的磁悬浮膨胀机叶轮轴向力平衡结构。
5.技术方案：为实现上述技术目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种磁悬浮膨胀机叶轮轴向力平衡结构，包括叶轮和密封轴，所述密封轴套接在磁悬浮膨胀机的转子端部，密封轴一端与叶轮固定连接，传递转子施加的转矩，另一端抵接在转子轴肩上，与转子的轴肩贴平；密封轴采用直径逐渐缩小的台阶轴结构，直径较小的一端朝向转子所在一侧，磁悬浮膨胀机在密封轴处对应设有与密封轴上的台阶间间隙配合的密封齿。
7.优选地，本实用新型的密封轴与叶轮一体铸造再加工成型。
8.优选地，本实用新型的密封轴设有扁平孔，在转子的端部设有与扁平孔的形状相匹配的转矩传递段。
9.优选地，本实用新型的叶轮通过同心穿设的双头螺栓与转子之间固定连接。
10.优选地，本实用新型的叶轮的尾部与磁悬浮膨胀机的喷嘴在圆周方向上对应，通过喷嘴喷射膨胀气流推动叶轮转动。
11.有益效果：本实用新型所提供的一种磁悬浮膨胀机叶轮轴向力平衡结构具有如下有益效果：
12.1、本实用新型在叶轮上增加密封轴，密封轴采用阶梯轴结构，减小产生风压接触面积，降低轴向压力。
13.2、本实用新型的密封轴套接在转子上，无需增加转子主轴的长度，可以提高主轴的刚度，提高固有频率。
14.3、本实用新型磁悬浮膨胀机在密封轴外部设置与密封轴的阶梯结构间隙配合的密封齿，可以形成迷宫式的气封结构，避免膨胀气体进入磁悬浮膨胀机机体内部。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。
16.图1为本实用新型沿转子轴向剖视图；
17.图2为本实用新型密封轴端面结构图；
18.图3为本实用新型叶轮和密封轴整体结构图；
19.其中，1-叶轮、2-密封轴、3-磁悬浮膨胀机、4-转子、5-密封齿、6-扁平孔、7-双头螺栓、8-喷嘴。
具体实施方式
20.下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
21.如图1-图3所示为本实用新型所公开的一种磁悬浮膨胀机叶轮轴向力平衡结构，包括叶轮1和密封轴2，所述密封轴2套接在磁悬浮膨胀机3的转子4端部，密封轴2一端与叶轮1固定连接，传递转子4施加的转矩，另一端抵接在转子4轴肩上，与转子4的轴肩贴平；密封轴2采用直径逐渐缩小的台阶轴结构，直径较小的一端朝向转子4所在一侧，磁悬浮膨胀机3在密封轴2处对应设有与密封轴上的台阶间间隙配合的密封齿5。作为优选，本实用新型的密封轴2与叶轮1一体铸造再加工成型，可以增加整体结构强度。
22.同时本实用新型的密封轴2设有扁平孔6，在转子4的端部设有与扁平孔6的形状相匹配的转矩传递段，叶轮1通过同心穿设的双头螺栓7与转子4之间固定连接；依靠密封轴2传递转子的转矩，免传递扭矩孔直接加工到叶轮1内部，在转速提高的同时扭矩也在增大，这种结构能满足高转速电机要求。
23.在与磁悬浮膨胀机进行装配时，本实用新型的叶轮1的尾部与磁悬浮膨胀机3的喷嘴在圆周方向上对应，通过喷嘴8喷射膨胀气流推动叶轮1转动。
24.本实用新型在使用时，磁悬浮膨胀机所处的系统中，膨胀气流通过喷嘴达叶轮1出，在膨胀气流带动下，叶轮进行转动，直径逐渐缩小的台阶轴结构，降低气体作用在叶轮上的轴向力，同时在密封齿与密封轴之间形成的迷宫式的密封结构，也能够避免气体进入膨胀机内部，形成涡流空间，降低压差与流速。
25.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种磁悬浮膨胀机叶轮轴向力平衡结构，其特征在于，包括叶轮（1）和密封轴（2），所述密封轴（2）套接在磁悬浮膨胀机（3）的转子（4）端部，密封轴（2）一端与叶轮（1）固定连接，传递转子（4）施加的转矩，另一端抵接在转子（4）轴肩上，与转子（4）的轴肩贴平；密封轴（2）采用直径逐渐缩小的台阶轴结构，直径较小的一端朝向转子（4）所在一侧，磁悬浮膨胀机（3）在密封轴（2）处对应设有与密封轴上的台阶间间隙配合的密封齿（5）。2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮膨胀机叶轮轴向力平衡结构，其特征在于，所述密封轴（2）与叶轮（1）一体铸造再加工成型。3.根据权利要求1或2所述的一种磁悬浮膨胀机叶轮轴向力平衡结构，其特征在于，所述密封轴（2）设有扁平孔（6），在转子（4）的端部设有与扁平孔（6）的形状相匹配的转矩传递段。4.根据权利要求3所述的一种磁悬浮膨胀机叶轮轴向力平衡结构，其特征在于，所述叶轮（1）通过同心穿设的双头螺栓（7）与转子（4）之间固定连接。5.根据权利要求1所述的一种磁悬浮膨胀机叶轮轴向力平衡结构，其特征在于，所述叶轮（1）的尾部与磁悬浮膨胀机（3）的喷嘴在圆周方向上对应，通过喷嘴（8）喷射膨胀气流推动叶轮（1）转动。

技术总结
本实用新型公开了一种磁悬浮膨胀机叶轮轴向力平衡结构，包括叶轮和密封轴，所述密封轴套接在磁悬浮膨胀机的转子端部，密封轴一端与叶轮固定连接，传递转子施加的转矩，另一端抵接在转子轴肩上，与转子的轴肩贴平；密封轴采用直径逐渐缩小的台阶轴结构，直径较小的一端朝向转子所在一侧，磁悬浮膨胀机在密封轴处对应设有与密封轴上的台阶间间隙配合的密封齿；本实用新型的密封轴能够减小产生风压接触面积，降低轴向压力，配合密封齿，可以形成迷宫式的气封结构，避免膨胀气体进入磁悬浮膨胀机机体内部。机体内部。机体内部。


技术研发人员：黄振华 胡思宁 林英哲 吴立华 董继勇
受保护的技术使用者：南京磁谷科技股份有限公司
技术研发日：2022.12.06
技术公布日：2023/5/13