[发明专利]磁悬浮透平膨胀机转子叶轮总成及其定位方法

说明书

本发明公开了磁悬浮透平膨胀机转子叶轮总成及其定位方法，属于透平机械技术领域，包括转子轴、叶轮、锁紧垫片、风帽、轴向位移检测板和配重螺钉。通过在转子轴端部螺纹段对称加工防转纵面的方法，使螺纹段同时具有了轴向连接与周向定位防转的功能，叶轮、锁紧垫片分别加工对应防转孔装配到转子轴上，风帽与转子轴螺纹连接压紧叶轮，锁紧垫片外止动齿扣入风帽止动槽锁紧风帽，叶轮套筒作为密封面的同时压紧位移传感器板，实现风帽压紧力对轴封后零件的轴向限位，被压紧的位移检测板与转子轴螺纹连接限制检测板转动和平动，进而作为转子动平衡配重面和保护轴承限位面。本发明磁悬浮透平膨胀机转子叶轮总成具有结构简单，装配方便，安全可靠的优点。

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮透平膨胀机转子叶轮总成及其定位方法，属于透平机械技术领域。

背景技术

目前现有的高速磁悬浮透平膨胀机械中叶轮通常使用键与键槽的配合与轴实现周向定位，键槽与键在径向留有间隙，平键在高转速运行中容易径向松动引起动不平衡，且装配不便；叶轮端部的锁紧垫片等定位件需要在叶轮或转子上另外开孔或开槽实现周向定位，需要对转子或叶轮进行额外加工；叶轮内的键槽需要从叶轮底端一直开到平键配合部位，精加工的键槽壁长度较大，对于底部有套筒的叶轮来说，键槽的存在使得套筒壁厚增大，质量增加

目前最新的无独立推力盘而使用转子轴肩作为轴向磁轴承吸盘的磁悬浮透平膨胀机械，虽然省去了热套的推力盘使得磁轴承模块化和转子装配更容易，但由于轴肩空间紧凑，无法同时作为轴向传感器检测面，因此轴向位移传感器检测板通常直接设置于叶轮轮盘底面或转子尾端，前者使得蜗壳需要单独开孔以安装轴向传感器，使得蜗壳的密封和耐压性能变差；对于在中高温介质环境下运行的透平膨胀机来说，蜗壳内工作温度一般高于传感器的工作要求，叶轮轮盘无法作为轴向位移检测面，这类磁悬浮透平机械通常使用转子尾端作为位移检测面，由于尾端与叶轮端距离过大，其位移容易受中部转子热胀冷缩影响，不利于准确检测叶轮的轴向位移。

目前为了达到比较好的密封效果，磁悬浮透平膨胀机械普遍使用轴向密封并将转子轴直接作为密封面，密封件隔断了端部叶轮与轴封后面零件的联系，而磁悬浮转子在轴封之后安装的其他非热套部件则还需采取额外的紧固措施。

目前现有的磁悬浮透平机械通常采用在叶轮顶端风帽上开设转子动平衡配重孔，由于风帽处于轴向迎风面，其表面开孔对气流的流动有较大影响。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新的磁悬浮透平膨胀机转子叶轮总成及其定位方法，具有结构简单，拆装方便，安全可靠等优点。

本发明采用如下技术方案：一种磁悬浮透平膨胀机转子叶轮总成，其包括转子轴、保护轴承、轴向位移检测板、轴向密封件、叶轮、锁紧垫片、风帽；叶轮的轮盘底端有定位套筒；转子轴由上向下依次包括小螺纹段、小圆柱段、大螺纹段、大圆柱段； 上述保护轴承、轴向位移检测板、带定位套筒的叶轮、锁紧垫片、风帽由下向上依次安装于转子轴；

进一步的，所述保护轴承安装于转子轴的大圆柱段，内圈与大圆柱段间留有间隙；

进一步的，所述轴向位移检测板通过螺纹配合关系安装于大螺纹段，轴向位移检测板下端面作为保护轴承的内圈限位面，下端面高出转子台阶面外圆，其高度足够挡住保护轴承内圈并与保护轴承之间留有间隙，在转子轴向窜动过量时与保护轴承接触，防止损坏磁轴承，轴向位移检测板延径向内侧作为动平衡配重面，视情况安装配重螺钉，延径向外侧作为轴向位移传感器的检测部分；

进一步的，所述叶轮安装于转子轴的小螺纹段的下半部分和小圆柱段，小螺纹段侧面具有两个防转纵面，叶轮顶端开有与小螺纹段的防转纵面配合的异形防转孔，尾端开有与小圆柱段配合的圆柱孔，所述叶轮内圆柱孔与异形孔交界的台阶面在装配时与转子小螺纹段尾部台阶面之间有一定间隙，使叶轮的定位套筒下端面能够压紧位移检测板对其进行轴向固定，轴向密封件安装于叶轮的定位套筒与透平机壳体之间，与叶轮定位套筒接触，放置透平机内流体通过转子轴泄漏；