Máy nén ly tâm là một loại máy quay phổ biến, chủ yếu được sử dụng để nén khí, được sử dụng rộng rãi trong hóa chất, dầu khí, tách không khí, làm lạnh, điều hòa không khí và điện và các ngành công nghiệp khác. Nó hoạt động dựa trên lý thuyết truyền động lượng, tăng tốc khí bằng cách quay cánh quạt, sau đó giảm tốc độ trong bộ khuếch đại, chuyển động năng thành năng lượng áp suất, do đó đạt được nén khí. Máy nén ly tâm chủ yếu bao gồm hai phần là thành phần truyền động và thành phần cố định.

I. Yếu tố xoay

Trong máy nén ly tâm, cơ thể quay bao gồm trục chính, bánh công tác, đĩa cân bằng, đĩa đẩy, khớp nối, tay áo (hoặc tay áo trục) và vòng chặt và vòng cố định và các yếu tố quay khác được gọi là rôto, tức là phần tử quay

1, trục chính

Trục chính là một trong những bộ phận chính của máy nén ly tâm, vai trò của nó là truyền tải công suất, vị trí của rôto hỗ trợ và các thành phần cố định để đảm bảo hoạt động bình thường của máy. Trục chính theo cấu trúc thường chia làm ba loại trục bậc thang, trục roi và trục quang.

Kích thước đường kính của trục bậc thang là giảm dần từ giữa sang hai đầu. Loại trục này có thể dễ dàng lắp đặt cánh quạt, đĩa cân bằng, đĩa đẩy và tay áo trục và các yếu tố chuyển động khác, cánh quạt cũng có thể được định vị bằng vai trục và phím, và độ cứng hợp lý.

Trên trục roi có đào một phần dòng chảy hình lõm hình vòng, giữa các giai đoạn không có tay áo trục, bánh công tác được định vị bởi vai trục và chốt. Hình thức trục chính này vừa đáp ứng nhu cầu của luồng không khí vừa đủ độ cứng.

Cấu hình của trục quang là đơn giản, và cổ trục của phần cánh quạt được lắp đặt bằng nhau, không có vai trục. Khi lắp ráp rôto cần có vòng kẹp công nghệ để định vị trục, bánh công tác được định vị bằng tay áo trục và phím.

Linh kiện trên trục chính phối hợp với trục, thông thường đều áp dụng biện pháp bọc nóng. Cánh quạt, đĩa cân bằng và các bộ phận khác của khẩu độ sưởi ấm, làm cho nó lớn hơn 0,30~0,50mm so với đường kính trục, sau đó nhanh chóng đặt ở vị trí được chỉ định trên trục chính, sau khi làm mát có thể được buộc chặt trên trục do sự co lại của khẩu độ. Đối với cánh quạt, đĩa cân bằng của khẩu độ và trục phù hợp, thường được lựa chọn theo IT7.

Các bộ phận trên trục chính ngoài tay áo nóng, đôi khi để ngăn chặn sự thay đổi nhiệt độ, rung động hoặc các lý do khác làm cho các bộ phận và trục hợp tác để tạo ra lỏng lẻo, cũng có vít hoặc kết nối phím. Khi kết nối bằng phím, các phím của cánh quạt các cấp phải được đặt cách nhau 180 °, điều này có lợi cho sức mạnh của trục và sự cân bằng của rôto.

Trục chính thường được rèn bằng 35CrMo, 40Cr, 2Cr13 và các vật liệu thép khác. Vật liệu của bánh xe roulette và vỏ bánh xe thường sử dụng 45, 35CrMo, 35CrMoV, Cr17Ni2, 34CrNi3Mo, 1CrI8Ni9Ti, 2Cr13 và các vật liệu khác, lưỡi dao thường sử dụng Cr17Ni2, 18Cr18Ni9Ti và các vật liệu khác, đinh tán thường được sử dụng 20Cr.

Sau khi trục chính rèn xe thô, mẫu kim loại nên được cắt, giới hạn sức mạnh, giới hạn năng suất, tỷ lệ co rút của mặt cắt, độ giãn dài, độ bền va đập và các tính chất cơ học khác được kiểm tra, trước khi xe hoàn thiện được phát hiện, để kiểm tra sau khi xử lý cắt và xử lý nhiệt, các khiếm khuyết bên trong phôi và tình hình thay đổi sau khi xử lý.

Yêu cầu về trục chính và các thành phần chuyển động khác của việc chạy xuyên tâm và chạy trục tương đối nghiêm ngặt. Phần cổ trục thường được xử lý theo yêu cầu độ chính xác IT7, độ nhám bề mặt là 0,4, nói chung vòng ngoài sau khi hoàn thiện xe phải được mài và chế biến, sau đó sử dụng nó làm cơ sở trong lắp ráp cuối cùng, với trục hỗ trợ và vòng bi lực đẩy để nghiên cứu và phối hợp. Sau khi lắp xong cánh quạt, xác định yêu cầu quy định về hướng tâm và hướng trục.

2, Cánh quạt

1) Cấu trúc và hình thức của cánh quạt

Theo hình thức uốn lưỡi, cánh quạt có thể được chia thành ba loại: cánh quạt kiểu lưỡi cong phía trước, cánh quạt kiểu lưỡi hướng tâm và cánh quạt kiểu lưỡi cong phía sau. Trong số đó có hai hình thức khác của cánh quạt cánh quạt hướng tâm, một là dòng chảy xuyên tâm vào dòng chảy cánh quạt, với cánh quạt kiểu cánh quạt hướng tâm uốn cong; Một loại khác là cánh quạt kiểu cánh quạt thẳng hướng tâm, nơi có một bánh xe hướng dẫn gió ở dân số của cánh quạt, luồng không khí đi vào cánh quạt theo trục và sau khi được hướng dẫn bởi bánh xe hướng dẫn, dòng chảy cánh quạt kiểu hướng tâm của con người được tái chảy.

Đối với máy nén ly tâm cố định, hiệu quả của nó là chỉ số kinh tế hàng đầu, vì vậy sử dụng cánh quạt cong phía sau; Và đối với máy nén ly tâm di động, để làm cho cấu trúc nhỏ gọn và giảm trọng lượng, sử dụng cánh quạt xuyên tâm hoặc cánh quạt uốn cong phía trước; Đối với máy nén ly tâm đa giai đoạn, cánh quạt kiểu cánh quạt xuyên tâm cũng thường được sử dụng để giảm số lượng tiến trình.

Bánh công tác thông thường là do bánh xe, phiến lá và nắp bánh xe tạo thành. Theo hình thức cấu trúc của nó cũng có thể được chia thành bốn loại cánh quạt kín, cánh quạt bán mở, cánh quạt mở và cánh quạt nạp hai mặt. Máy nén ly tâm thường được sử dụng có ba loại cánh quạt kín, cánh quạt bán mở và cánh quạt nạp hai mặt.

(1) Bánh công tác khép kín Nó được tạo thành từ bánh xe, lưỡi dao và nắp bánh xe. Nó được đặc trưng bởi hiệu quả cao và ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên, độ nhàm chán của nắp bánh xe lớn, dẫn đến độ bền của nắp bánh xe thấp, hạn chế sự gia tăng tốc độ chu vi của cánh quạt và do đó tỷ lệ áp suất một giai đoạn được cải thiện bởi con đường hiệu quả là tốc độ chu vi. Hiện nay, tốc độ vòng tròn của các vật liệu thép thường được sử dụng thường dưới 320m/s.

(2) Cánh quạt bán mở Loại cánh quạt này không có nắp bánh xe và thường sử dụng lưỡi thẳng hướng tâm, được gọi là cánh quạt cánh thẳng hướng tâm bán mở. Đặc điểm của nó là không có nắp bánh xe, thích hợp để chịu lực quán tính ly tâm, do đó có lợi cho sức mạnh của cánh quạt, làm cho tốc độ chu vi của cánh quạt cao hơn nhiều so với các hình thức khác của cánh quạt. Đối với tốc độ chu vi cánh quạt của thép thường được sử dụng hiện nay có thể đạt 450~540m/s, tỷ lệ áp suất một giai đoạn có thể đạt 6,5. Tuy nhiên, tốc độ dòng không khí trong dòng chảy cánh quạt này cao hơn và tổn thất năng lượng lớn hơn. Một lần nữa, vì cánh quạt không có nắp bánh xe, khoảng cách trục của cánh quạt lớn hơn, dễ bị rò rỉ bên trong lớn hơn, do đó hiệu quả thấp hơn.

(3) Cánh quạt hút khí hai mặt còn được gọi là cánh quạt hút đôi. Về cơ bản, nó được tạo ra từ hai cánh quạt hút đơn song song. Nó được đặc trưng bởi khả năng nạp khí ở cả hai mặt, phù hợp với dòng chảy lớn của máy nén ly tâm hoặc giai đoạn đầu tiên của máy nén ly tâm nhiều giai đoạn. Cánh quạt này cũng có ưu điểm là lực trục tự cân bằng, nhưng cấu trúc và quy trình sản xuất phức tạp hơn.

Hình dạng phiến lá của bánh công tác có thể chia làm phiến lá hình cung tròn, phiến lá hình parabol và phiến lá hình xoắn, trong đó phiến lá hình cung tròn là rộng nhất.

2) Các thông số chính của cánh quạt

Hình 5-33 cho thấy cấu trúc của một cánh quạt cong phía sau điển hình. Các thông số chính của cánh quạt như sau:

D2 - Đường kính ngoài của cánh quạt;

D1 - đường kính nhập khẩu của cánh quạt;

Do - đường kính nhập khẩu cánh quạt;

d - Đường kính của trung tâm nhập khẩu cánh quạt;

b2 - Chiều rộng đầu ra của cánh quạt;

b2 - chiều rộng nhập khẩu của cánh quạt;

δ - độ dày của lưỡi;

Z - Số lượng lá;

β 2A - Góc gắn đầu ra của lưỡi;

B1A Một lưỡi nhập khẩu gắn góc;

θ - độ dốc của vỏ bánh xe của cánh quạt;

γ - vát nhập khẩu của cánh quạt;

r - Bán kính góc tròn nhập khẩu của nắp bánh xe.

3, vòng chặt và vòng cố định

Bánh công tác và các bộ phận khác trên trục chính và sự phối hợp của trục chính, thường được sử dụng để phối hợp quá tải, nhưng do tốc độ quay của rôto cao hơn, vai trò của lực quán tính ly tâm sẽ làm cho lỗ bên trong bánh công tác và vị trí phối hợp của trục bị lỏng lẻo, để làm cho bánh công tác sản xuất dịch chuyển. Để ngăn chặn sự xuất hiện của sự dịch chuyển, sau khi phối hợp đầy đủ, sau đó sử dụng vít chìm để cố định, nhưng một số cấu trúc chính nó không cho phép sử dụng vít để cố định, và sử dụng một nửa vòng cố định và vòng chặt chẽ để cố định.

4, Lực trục của rôto và sự cân bằng của nó

Trong máy nén ly tâm, phương pháp cân bằng lực trục thường được sử dụng nhiều nhất là hai phương pháp sắp xếp đối xứng cánh quạt và thiết lập đĩa cân bằng.

5, đĩa đẩy

Đĩa cân bằng có thể cân bằng hầu hết các lực dọc trục, nhưng có một phần nhỏ lực dọc trục không được cân bằng, phần còn lại của lực dọc trục được cân bằng bằng vòng bi lực đẩy. Đĩa đẩy là thiết bị truyền lực trục đến vòng bi đẩy.

6, Trục tay áo

Vai trò của tay áo trục là giữ một khoảng cách nhất định giữa cánh quạt và cánh quạt trên trục, ngăn chặn cánh quạt tạo ra sự di chuyển trên trục chính. Tay áo trục được lắp đặt trên trục chính của máy nén ly tâm, một đầu của nó có rãnh mở, chủ yếu để niêm phong, đầu kia cũng được xử lý với mặt lõm hình cung, vị trí của mặt hồ quang này trên trục chính được kết nối chính xác với đầu vào của cánh quạt trên trục chính, do đó có thể giảm tổn thất dòng xoáy và tổn thất ma sát do luồng không khí vào cánh quạt.

II. Các yếu tố cố định

Máy nén ly tâm ngoài các yếu tố quay trên, thường có buồng hút khí, bộ khuếch đại áp suất, khúc cua, bộ hồi lưu và xoắn ốc và các thành phần cố định khác không quay với trục chính, trong máy nén ly tâm, hiệu quả cánh quạt và hiệu quả của từng thành phần cố định liên quan trực tiếp đến hiệu quả của máy nén, ngay cả khi hiệu quả cánh quạt cao hơn nhưng không đủ phối hợp với các thành phần cố định, điều này cũng sẽ làm cho hiệu quả của toàn bộ máy nén giảm.

1, Phòng hút

Vai trò của buồng hút khí nằm trong việc đưa khí từ đường ống dẫn khí hoặc bánh công tác làm mát trung gian trơn tru, làm cho luồng không khí từ mặt bích buồng hút giai đoạn đến lỗ hút của cánh quạt tạo ra tổn thất dòng chảy nhỏ hơn, có tốc độ dòng chảy đồng đều, và làm cho khí đi qua buồng hút không tạo ra vòng quay tiếp tuyến và ảnh hưởng đến đầu năng lượng của cánh quạt.

Hình thức của buồng hút khí về cơ bản có thể được chia thành bốn hình thức sau đây, đầu tiên là buồng hút khí hướng trục, hình thức này là đơn giản nhất, thường được sử dụng cho một giai đoạn cantilever quạt hoặc máy nén, để làm cho dòng không khí vào cánh quạt đồng đều, ống hút của nó có thể được làm thành một hình thức hội tụ. Loại thứ hai là buồng hút khí dạng ống khuỷu tay, bởi vì khi nạp khí dạng này, chỗ rẽ của dòng khí dễ dàng sinh ra hiện tượng tốc độ không đều, cho nên thường tăng bán kính quay, đồng thời làm cho dòng khí tăng tốc một chút. Loại thứ ba là buồng hút khí của ống hút hướng tâm. Thường được sử dụng trong máy nén với vòng bi kép, hình thức buồng hút này được sử dụng khi cánh quạt giai đoạn đầu tiên có trục xuyên qua. Loại thứ tư là buồng hút khí của một nửa volute hút khí ngang, loại buồng hút này chủ yếu được sử dụng cho máy thổi ly tâm đa giai đoạn hoặc máy nén với ổ đỡ kép. Đặc điểm của nó là thông đạo khí không đối xứng với trục mà lệch sang một bên, không liên quan đến nửa trên vỏ máy của phần ngang, cho nên sửa chữa rất thuận tiện.

2, Bộ khuếch đại áp suất

Trong máy nén ly tâm, tốc độ khí thoát ra khỏi cánh quạt là rất lớn, đặc biệt là cánh quạt của đầu năng lượng cao lớn hơn, tốc độ luồng không khí đầu ra cánh quạt có thể đạt trên 500m/s. Phần này của động năng biểu hiện dưới dạng vận tốc chiếm một phần đáng kể của toàn bộ đầu năng lượng. Đối với bánh công tác hướng tâm mà nói, phần động năng này chiếm gần 50% công suất tiêu hao của bánh công tác; Đối với bánh công tác uốn cong sau hoặc uốn cong sau mạnh, phần động năng này chiếm 25 - 40% công suất tiêu hao của bánh công tác. Đối với máy nén khí mà nói, là nâng cao năng lượng tĩnh áp (tức là áp suất) làm chủ chứ không phải tốc độ. Yêu cầu về tốc độ chỉ có thể đảm bảo duy trì lượng không khí cần thiết trong một khu vực dòng chảy nhất định của khí quản, và bộ khuếch đại đóng vai trò chuyển đổi động năng của luồng không khí tốc độ cao của cánh quạt thành năng lượng áp suất tĩnh. Máy khuếch tán thường có ba loại cấu trúc không có lưỡi, có lưỡi và loại tường thẳng.

3, uốn cong và trở lại

Để hướng dẫn luồng không khí sau khi khuếch đại đến cấp độ tiếp theo để tiếp tục nén, nói chung sau khi khuếch đại thiết lập đường cong và trở lại. Khúc cua là một thông đạo hình cung nối liền máy khuếch đại và máy hồi lưu, trong thông đạo hình cung này thường không lắp phiến lá, khí lưu ở khúc cua trung chuyển 180 độ mới tiến vào máy hồi lưu, khí lưu sau khi đi qua máy hồi lưu, lại tiến vào bánh công tác cấp tiếp theo. Vai trò của bộ hồi lưu Ngoài việc hướng dẫn luồng không khí từ giai đoạn trước vào giai đoạn tiếp theo, điều quan trọng hơn là kiểm soát độ xoáy trước của luồng không khí khi vào giai đoạn tiếp theo của cánh quạt, với các lá hướng dẫn ngược được lắp đặt trong bộ hồi lưu để hướng dẫn luồng không khí. Góc lắp đặt đầu vào của cánh dẫn hướng ngược của bộ hồi lưu được quyết định theo góc hướng của luồng không khí đi ra từ khúc cua, góc lắp đặt đầu ra của nó quyết định độ xoáy trước của đầu vào của cánh quạt.

Vai trò của lá dẫn hướng ngược là làm cho tốc độ luồng không khí có thể thay đổi một cách nhẹ nhàng và thuận lợi vào bánh công tác tiếp theo. Hình thức cấu trúc của nó thường có hai loại lá dẫn độ dày bằng nhau và lá dẫn độ dày bằng nhau. Chiều rộng của bộ hồi lưu thường không thay đổi. Các cánh dẫn hướng của bộ quay trở lại có thể được đúc thành một mảnh với xi lanh, hoặc có thể được kết nối bằng bu lông sau khi sản xuất riêng biệt.

4, xoắn ốc

Volute còn được gọi là buồng xả, vai trò của nó là thu thập các giai đoạn cuối cùng của dòng chảy không khí ở giữa, đưa nó vào bộ làm mát trung gian để làm mát, hoặc gửi đến đường ống dẫn khí phía sau máy nén. Biểu đồ dưới đây cho thấy một buồng xả tiết diện có diện tích bằng nhau dọc theo chu vi của tất cả các dòng chảy, dòng khí đi vào buồng xả sau khi tổng hợp từ khí quản, do luồng khí đi vào buồng xả luôn có tính xoay tương tự như hướng quay của bánh công tác, do đó, dòng khí đi vào chu vi của buồng xả đều chuyển động theo cùng một hướng, do đó, lượng khí lớn nhất của buồng xả đến phần trước của ống xả, và lượng khí ở phần sau của ống xả là nhỏ nhất, vì vậy trong buồng xả tiết diện bằng nhau thường được hình thành ở phần có lượng khí nhỏ nhất của khu vực thông lưu có vẻ quá lớn, và ở phần có lượng khí lớn lại có vẻ quá nhỏ, do đó, diện tích thông lưu này bằng nhau Phòng khí thải mặt cắt không thích ứng tốt với dòng chảy này. Thử nghiệm đã chứng minh rằng việc sử dụng buồng xả tiết diện bằng nhau không hiệu quả bằng việc sử dụng buồng xả hình xoắn ốc có tiết diện thay đổi theo khối lượng không khí. Nhưng buồng xả với các mặt cắt bằng nhau có cấu trúc đơn giản, dễ sản xuất và dễ dàng xử lý bề mặt.

III. Vòng bi

Có hai loại vòng bi trên máy nén ly tâm: vòng bi xuyên tâm và vòng bi lực đẩy. Vòng bi xuyên tâm là cánh quạt hỗ trợ và giữ cánh quạt ở một vị trí xuyên tâm nhất định, làm cho cánh quạt quay bình thường trong đó, vòng bi lực đẩy được sử dụng để chịu lực trục, và làm cho cánh quạt và vỏ máy, bộ khuếch đại, con dấu trục và các bộ phận khác có một vị trí trục nhất định. Vòng bi lực đẩy thường được gắn vào đầu áp suất thấp của rôto.

IV. Thiết bị niêm phong

Trong máy nén ly tâm, để ngăn chặn rò rỉ khí giữa các cực và giữa các cực, thiết bị niêm phong phải được sử dụng. Con dấu mê cung thường được sử dụng giữa các lớp và các lớp, và con dấu mê cung, con dấu bơm hơi, con dấu vòng nước, niêm phong màng dầu, niêm phong vòng nổi, niêm phong bẫy, v.v. thường được sử dụng ở đầu hai trục.