一种轴端阻尼结构、具有阻尼结构的压缩机转子及压缩机的制作方法

1.本发明属于高速转子阻尼结构，具体涉及一种轴端阻尼结构、具有阻尼结构的压缩机转子及压缩机。


背景技术：

2.随着离心压缩机的高端化发展，其转子转速越来越高，在诸多应用场景下常常需要大跨距转子的压缩机，其转子为多级细长轴结构，这类转子对动力学设计的要求较高。
3.目前，一般是通过采用改变机型，降低转速的方案来实现。增大叶轮模型级进口处的轴径，加粗主轴，并增大叶轮直径的方式来满足该类多级细长轴的动力学设计要求。但这样的设计方式往往会使转子越来越重，成本越来越高，且机组的气动性能较差，使产品在市场上缺乏竞争力。因此，就需要开发新的结构来解决高速多级细长轴压缩机的动力学问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种轴端阻尼结构、具有阻尼结构的压缩机转子及压缩机,旨在解决目前高速多级细长轴压缩机的转子动力学问题。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种轴端阻尼结构，用于端面中部开设有盲孔的转子，转子位于轴承体内，且端部伸出轴承体，转子与轴承体之间留有间隙；
7.其特殊之处在于，包括阻尼环和阻尼环壳体；
8.所述阻尼环通过环衬套设于转子端部外侧，环衬与转子之间留有间隙；
9.所述阻尼环壳体设置于阻尼环外部，阻尼环壳体与轴承体固定连接，用于将阻尼环压紧于轴承体端面上；阻尼环壳体、转子端面盲孔和阻尼环形成过渡腔体；
10.所述轴承体内开设有第一油路，所述阻尼环内开设有第二油路，所述转子端面盲孔侧壁开设有第三油路，所述第一油路、第二油路和第三油路相连通，第一油路的入口用于润滑油进入，第三油路的出口连通于转子与轴承体之间的间隙；
11.所述第二油路的出口位于环衬处。
12.进一步地，所述阻尼环壳体内部开设有环形腔；
13.位于所述环形腔靠近转子一侧的阻尼环壳体内开设有第四油路，所述第一油路、环形腔、第四油路和第二油路依次连通。
14.进一步地，所述第一油路、第四油路、第二油路的内径逐步减小；
15.所述第二油路和所述第三油路均开设有多个；
16.多个所述第三油路的截面积总和大于等于多个所述第二油路的截面积总和。
17.进一步地，所述第三油路的数量与所述第二油路数量之比为1.2-2；
18.所述环衬焊接在阻尼环内部。
19.进一步地，所述阻尼环壳体与所述阻尼环之间设有两个o型圈，两个所述o型圈分别位于阻尼环的两端，且第二油路入口位于两个所述o型圈之间。
20.进一步地，所述第一油路包括径向第一油路和轴向第一油路；
21.所述径向第一油路的入口位于轴承体的外壁；
22.所述轴向第一油路的入口与径向第一油路的出口相交，轴向第一油路的出口位于轴承体的端面上，且位于环形腔内。
23.进一步地，所述轴承体的端面呈一级台阶状，且靠近转子的台阶面低于远离转子的台阶面，两个台阶面之间通过过渡面相连；
24.所述阻尼环压紧于轴承体端面靠近转子的台阶面上，位于所述环形腔靠近转子一侧的阻尼环壳体位于轴承体端面两个台阶面之间过渡面和阻尼环之间；
25.所述第四油路相对转子径向倾斜设置，且第四油路入口朝向轴向第一油路的出口；
26.所述第二油路沿转子径向设置，第二油路入口与所述第四油路出口相对应。
27.进一步地，所述第三油路相对于转子径向倾斜设置，且相对于第二油路靠近转子端面盲孔底部设置；
28.所述环衬两端与转子之间的间隙宽度相等，且环衬两端与转子之间的间隙宽度小于环衬中部与转子之间的间隙宽度。
29.本发明还提供了一种具有阻尼结构的压缩机转子，其特殊之处在于，所述压缩机转子一端部或两端部设置有上所述轴端阻尼结构。
30.另外，本发明还提供了一种具有阻尼结构的压缩机，其特殊之处在于，所述压缩机的转子采用上述具有阻尼结构的压缩机转子。
31.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
32.1.本发明的轴端阻尼结构针对轴端端面开设有盲孔的转子而设计，润滑油在一定的压力下由第一油路入口进入，依次经第一油路和第二油路到达阻尼环的环衬处，转子高速旋转过程中，阻尼环的环衬与转子轴端之间形成油膜，能够起到类似于支撑轴承的作用，对转子轴端起到一定的支撑作用，这种辅助支撑结构能够有效限制转子径向振动的振幅，具有阻尼减振功能，之后，润滑油从环衬两端排出，一部分从环衬后端直接排出至转子与轴承体之间的间隙，另一部分从环衬前端流入转子端面盲孔所在过渡腔体内，再经第三油路流出至转子与轴承体之间的间隙，第三油路的开设能够避免润滑油在环衬处的堆积。
33.2.本发明中通过阻尼环壳体的结构形状设计，保证整体油路连通的同时，还能够保证阻尼环的安装稳定性。
34.3.本发明为了使转子端面盲孔所在过渡腔体内的润滑油能够有效排出，设计由过渡腔体内向外的排油管路即多个第三油路的截面积总和大于等于多个第二油路的截面积总和。
35.4.本发明中第一油路、第四油路和第二油路的内径逐步减小，使得由第一油路入口处进入的具有一定压力的润滑油，到达环衬与转子处时，具备一定的流速，因此，有利于环衬处油膜的形成。
附图说明
36.图1为本发明具有阻尼结构的压缩机转子实施例的示意图；
37.图2为本发明图1中a处的局部放大。
38.其中：1-转子、2-阻尼环、3-阻尼环壳体、4-o型圈、5-轴承体、6-进油口、7-排油口、801-第一油路、8011-径向第一油路、8012-轴向第一油路、802-第二油路、803-第三油路、804-第四油路、9-环衬、10-环形腔、11-过渡腔体。
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
40.本发明为了解决高速多级离心压缩机转子动力学问题。通过在转子上增加阻尼结构，并配置相应的油路，在环衬处形成油膜来抑制转子振动，升高转子的临界转速或降低临界转速对应的放大系数，从而满足转子动力学设计要求。
41.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
42.参见图1，为本发明具有阻尼结构的压缩机转子的一个实施例，本发明中涉及的压缩机转子主要针对端面中部开设有盲孔的转子1，与一般压缩机中转子1的设置位置相同，转子1位于轴承体5内，且端部伸出轴承体5，转子1与轴承体5之间留有间隙。为了解决前述问题，在转子1两端均设置轴端阻尼结构，包括阻尼环2和阻尼环壳体3。阻尼环2通过环衬9套设于转子1端部伸出轴承体5的外部，环衬9与转子1之间留有间隙，能够使润滑油从该间隙的两端流出。阻尼环壳体3设置于阻尼环2外部，阻尼环壳体3与轴承体5固定连接，用于将阻尼环2压紧于轴承体5端面上，阻尼环壳体3、转子1端面盲孔和阻尼环2能够形成过渡腔体11。阻尼环2和阻尼环壳体3的具体形状结构可有多种设置方式，图1为一种优选的方法，阻尼环壳体3内部开设有环形腔10，轴承体5的端面呈一级台阶状，且靠近转子1的台阶面在轴向上低于远离转子1的台阶面，两个台阶面之间通过过渡面相连，形成一级台阶。阻尼环2压紧于轴承体5端面靠近转子1的台阶面上，位于所述环形腔10靠近转子1一侧的阻尼环壳体3位于轴承体5端面两个台阶面之间过渡面和阻尼环2之间，这种结构形式，使阻尼环2的安装状态更加稳固。
43.轴承体5内开设有第一油路801，阻尼环2内开设有第二油路802，转子1端面盲孔侧壁开设有第三油路803，位于所述环形腔10靠近转子1一侧的阻尼环壳体3内开设有第四油路804，第一油路801、环形腔10、第四油路804和第二油路802依次连通，第一油路801的入口处为进油口6，用于润滑油进入，第三油路803的出口处为排油口7，连通于转子1与轴承体5之间的间隙，用于润滑油排出，第二油路802的出口位于环衬9处，用于使润滑油流出第二油路802时，将润滑油引至转子1与阻尼环2之间，使转子1轴端处在转子1高速运转时形成油膜。
44.如下为整个油路的一种优选设置方式：第一油路801包括径向第一油路8011和轴向第一油路8012，径向第一油路8011沿转子1径向设置，径向第一油路8011的入口位于轴承体5的外壁，即进油口6位于轴承体5的侧壁，轴向第一油路8012沿转子1轴向设置，轴向第一油路8012的入口与径向第一油路8011的出口相交，形成连续油路，轴向第一油路8012的出口位于轴承体5的端面上，且位于环形腔10内，使润滑油从轴向第一油路8012流出后直接进入环形腔10内。第四油路804相对转子1径向倾斜设置，且第四油路804入口朝向轴向第一油
路8012的出口，第二油路802沿转子1径向设置，第二油路802入口与第四油路804出口相对应。第二油路802出口位于环衬9中心处，润滑油从第二油路802出口处排出后，分别向环衬9两端流动，向环衬9前端流动的润滑油进入阻尼环壳体3、转子1端面盲孔和阻尼环2形成过渡腔体11内，再经第三油路803流出至转子1与轴承体5之间的间隙内，向环衬9后端流动的润滑油直接进入转子1与轴承体5之间的间隙内。第三油路803相对于转子1径向倾斜设置，且相对于第二油路802靠近转子1端面盲孔底部设置，环衬9两端与转子1之间的间隙宽度相等，且环衬9两端与转子1之间的间隙宽度小于环衬9中部与转子1之间的间隙宽度，环衬9的剖面呈门字型。在本发明的其他实施例中，各油路的具体设置方式，如形状、路径等可以根据需要进行调整，只要保证润滑油能够通至环衬9处，在转子1高速旋转时，在转子1轴端形成油膜，对转子形成一定支撑，降低转子1的振动即可。
45.另外，阻尼环壳体3与阻尼环2之间设有两个o型圈4，两个o型圈4分别位于阻尼环2的两端，且第二油路802位于两个o型圈4之间，避免润滑油从旁路流出，o型圈4的数量和具体形状可根据实际情况进行调整，本实施例中仅示出了一种优选的方案。
46.为了有效排出阻尼环壳体3、转子1端面盲孔和阻尼环2形成过渡腔体11内的润滑油，使润滑油能够充分发挥作用，油路从入口到出口，管径截面逐步减小以利于在环衬处形成油膜，即第一油路801、第四油路804、第二油路802的内径逐步减小。再者，要求过渡腔体11内向外的排油管径不低于阻尼环2内的油管径，过渡腔体11内向外的排油管数目大于阻尼环2内的油管数目，即第二油路802和第三油路803均开设有多个，多个第三油路803的截面积总和大于等于多个所述第二油路802的截面积总和，第三油路803的数量可以设置为第二油路802数量的1.2-2倍。各油路的设置数量均可以是一条，也可以是多条，均为本发明的合理调整。
47.另外，本发明上述的轴端阻尼结构，除了用于压缩机转子，还可以应用于其他任何高速旋转的轴，在其他应用环境下，将轴替换为前述的转子1，即可进行应用，也能够有效降低高速旋转轴的振动，相应的，轴承体5可替换为与轴相应的其他结构，相应油路的开设位置和路径进行适应性调整即可。
48.将本发明具有阻尼结构的压缩机转子直接安装于压缩机中，可用于加工新的压缩机，也可在现有压缩机结构的基础上进行改装，使压缩机能够适应于高转速发展。在转子1高速旋转过程中，阻尼环2的环衬9处形成油膜，起到辅助支撑的作用，增加了结构约束，限制了振动辐值，从而实现了转子1动力学设计满足更高要求。
49.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种轴端阻尼结构，用于端面中部开设有盲孔的转子(1)，转子(1)位于轴承体(5)内，且端部伸出轴承体(5)，转子(1)与轴承体(5)之间留有间隙；其特征在于，包括阻尼环(2)和阻尼环壳体(3)；所述阻尼环(2)通过环衬(9)套设于转子端部外侧，环衬(9)与转子(1)之间留有间隙；所述阻尼环壳体(3)设置于阻尼环(2)外部，阻尼环壳体(3)与轴承体(5)固定连接，用于将阻尼环(2)压紧于轴承体(5)端面上；阻尼环壳体(3)、转子(1)端面盲孔和阻尼环(2)形成过渡腔体(11)；所述轴承体(5)内开设有第一油路(801)，所述阻尼环(2)内开设有第二油路(802)，所述转子(1)端面盲孔侧壁开设有第三油路(803)，所述第一油路(801)、第二油路(802)和第三油路(803)相连通，第一油路(801)的入口用于润滑油进入，第三油路(803)的出口连通于转子(1)与轴承体(5)之间的间隙；所述第二油路(802)的出口位于环衬(9)处。2.如权利要求1所述一种轴端阻尼结构，其特征在于：所述阻尼环壳体(3)内部开设有环形腔(10)；位于所述环形腔(10)靠近转子(1)一侧的阻尼环壳体(3)内开设有第四油路(804)，所述第一油路(801)、环形腔(10)、第四油路(804)和第二油路(802)依次连通。3.如权利要求2所述一种轴端阻尼结构，其特征在于：所述第一油路(801)、第四油路(804)和第二油路(802)的内径逐步减小；所述第二油路(802)和所述第三油路(803)均开设有多个；多个所述第三油路(803)的截面积总和大于等于多个所述第二油路(802)的截面积总和。4.如权利要求3所述一种轴端阻尼结构，其特征在于：所述第三油路(803)的数量与所述第二油路(802)数量之比为1.2-2；所述环衬(9)焊接在阻尼环(2)内部。5.如权利要求1至4任一所述一种轴端阻尼结构，其特征在于：所述阻尼环壳体(3)与所述阻尼环(2)之间设有两个o型圈(4)，两个所述o型圈(4)分别位于阻尼环(2)的两端，且第二油路(802)入口位于两个所述o型圈(4)之间。6.如权利要求5所述一种轴端阻尼结构，其特征在于：所述第一油路(801)包括径向第一油路(8011)和轴向第一油路(8012)；所述径向第一油路(8011)的入口位于轴承体(5)的外壁；所述轴向第一油路(8012)的入口与径向第一油路(8011)的出口相交，轴向第一油路(8012)的出口位于轴承体(5)的端面上，且位于环形腔(10)内。7.如权利要求6所述一种轴端阻尼结构，其特征在于：所述轴承体(5)的端面呈一级台阶状，且靠近转子(1)的台阶面低于远离转子(1)的台阶面，两个台阶面之间通过过渡面相连；所述阻尼环(2)压紧于轴承体(5)端面靠近转子(1)的台阶面上，位于所述环形腔(10)靠近转子(1)一侧的阻尼环壳体(3)位于轴承体(5)端面两个台阶面之间过渡面和阻尼环(2)之间；所述第四油路(804)相对转子(1)径向倾斜设置，且第四油路(804)入口朝向轴向第一
油路(8012)的出口；所述第二油路(802)沿转子(1)径向设置，第二油路(802)入口与所述第四油路(804)出口相对应。8.如权利要求7所述一种轴端阻尼结构，其特征在于：所述第三油路(803)相对于转子(1)径向倾斜设置，且相对于第二油路(802)靠近转子(1)端面盲孔底部设置；所述环衬(9)两端与转子(1)之间的间隙宽度相等，且环衬(9)两端与转子(1)之间的间隙宽度小于环衬(9)中部与转子(1)之间的间隙宽度。9.一种具有阻尼结构的压缩机转子，其特征在于：所述压缩机转子一端部或两端部设置有权利要求1至8任一所述轴端阻尼结构。10.一种具有阻尼结构的压缩机，其特征在于：所述压缩机的转子采用权利要求9所述具有阻尼结构的压缩机转子。

技术总结
本发明公开了一种轴端阻尼结构、具有阻尼结构的压缩机转子及压缩机，旨在解决高速多级压缩机的细长轴转子动力学问题。轴端阻尼结构包括阻尼环和阻尼环壳体，阻尼环通过环衬套设于转子端部伸出轴承体的外部，阻尼环壳体设置于阻尼环外部，阻尼环壳体、转子端面盲孔和阻尼环形成过渡腔体，轴承体内开设有第一油路，阻尼环内开设有第二油路，转子端面盲孔侧壁开设有第三油路，第一油路、第二油路和第三油路相连通，第二油路的出口位于环衬处。压缩机转子的轴端设置有该轴端阻尼结构，压缩机的转子采用该设有轴端阻尼结构的转子。采用该设有轴端阻尼结构的转子。采用该设有轴端阻尼结构的转子。


技术研发人员：张小龙 周根标 祁周会 周亚锋 袁志才 申振 乔社宁 尹鹏宇 刘妮 张武帅 赵鹏 陈光 施欢 白瑾
受保护的技术使用者：西安陕鼓动力股份有限公司
技术研发日：2022.01.28
技术公布日：2023/8/9