PTA装置多轴空压机的制作方法

本发明涉及透平机械结构设计技术领域，具体而言，涉及一种pta装置多轴空压机。

背景技术：

众所周知，在化工技术领域中，对二甲苯(px)在醋酸(hac)溶剂中与氧气发生氧化反应，生成粗对苯二甲酸(ta)，催化剂是醋酸钴和醋酸锰，促进剂是氢溴酸，为剧烈放热反应，用于工业产生上的上述述反应的装置称之为pta装置。而在pta装置中，氧化所需的压缩空气由空压机组提供。压缩机组包括空压机、尾气膨胀机、蒸汽透平及辅助设施。现有技术中，pta装置中空压机为多轴组装式，中间大齿轮轴双出轴，分别与汽轮机和膨胀机相连，l轴和h轴各挂两级半开式叶轮，完成从大气压到15-19bar的压缩。但是，随着国内pta市场的发展，单线60万吨/年及以下级别的pta装置已经基本没有市场，拟建设的pta装置一般都是单线100-120万吨/年，传统的结构形式存在以下不足：四级半开式叶轮周速高、马赫数高、机组范围和效率都不能达到理想的效果；机组的中心距大，在齿轮箱中分面增加惰轴以拉开中心距；汽轮机与空压机中间需要带减速机；考虑推力环间隙后，第1级和第3级叶轮的效率略低于设计值。如何设计一种技术方案以解决上述现有技术中市场需求成为现阶段pta装置涉及人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于解决上述现有技术中的不足，提供一种pta装置多轴空压机。

本发明的第一目的通过如下技术方案实现：一种pta装置多轴空压机，用于pta氧化反应中提供氧气，包括机壳；

主轴，贯穿机壳，一端与汽轮机轴固定连接，另一端与机壳转动连接；

主动齿轮，设置于机壳的内部，与主轴固定连接；

第一从动轴，与机壳转动连接，且固定连接有第一从动齿轮，一端设置有第一级叶轮，第一从动齿轮与主动齿轮啮合；

第二从动轴，与机壳转动连接，且固定连接有第二从动齿轮，一端设置有第二级叶轮，另一端设置有第三级叶轮，第二从动齿轮与主动齿轮啮合；

第三从动轴，与机壳转动连接，且固定连接有第三从动齿轮，一端设置有第四级叶轮，另一端设置有第五级叶轮。

上述方案中优选的是，第一级叶轮、第二级叶轮、第三级叶轮、第四级叶轮、第五级叶轮均为闭式叶轮。

上述任一方案中优选的是，第一从动轴、第二从动轴、第三从动轴分别平行于主轴。

上述任一方案中优选的是，第一从动轴与主轴之间安装有惰轴，惰轴与汽轮机轴连接。

上述任一方案中优选的是，闭式叶轮设置有11个叶片。

上述任一方案中优选的是，在第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮上可拆卸固定安装有蜗壳。

上述任一方案中优选的是，在蜗壳内部通过止口与螺栓配合安装有扩压器。

上述任一方案中优选的是，扩压器为无叶扩压器。

上述任一方案中优选的是，在扩压器上通过止口与螺栓配合可拆卸固定安装有型环。

上述任一方案中优选的是，型环与扩压器之间设置有o型密封圈。

上述任一方案中优选的是，蜗壳的的流道的截面积与蜗壳的流量系数相匹配。

本发明提供的一种pta装置多轴空压机的有益效果在于，通过对多级叶轮的布局进行设计，优化机壳气冷方位，降低空压机的中心距；在大齿轮与第一从动轴之间设置惰轴结构并与汽轮机连接，降低了整个空压机组的中心距，提高了空压机组的效率，降低了主动齿轮的制造成本并且降低了使用者的土建成本。

附图说明

图1为本发明的一种pta装置多轴空压机的部分结构示意图；

图2为本发明的一种pta装置多轴空压机图1所示优选实施例的另一部分结构示意图；

图3为本发明的一种pta装置多轴空压机图1所示优选实施例的蜗壳的结构示意图；

图4为本发明的一种pta装置多轴空压机图1所示优选实施例的扩压器的结构示意图。

附图标记：

1-机壳；2-主轴；3-主动齿轮；4-第一从动轴；

5-第一从动齿轮；6-第一级叶轮；7-第二从动轴；

8-第二从动齿轮；9-第二级叶轮；91-第二蜗壳；

10-第三级叶轮；101-第三蜗壳；11-第三从动轴；

12-第三从动齿轮；13-第四级叶轮；131-第四蜗壳；

14-第五级叶轮；141-第五蜗壳；15-惰轴；151-惰轴齿轮；

16-第一蜗壳；161-蜗壳法兰；17-第一扩压器；

171-止口；172--螺栓。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例保护范围的限制。

参照图1-图4，为解决上述背景技术的现有技术中存在的技术问题，本实施例结合pta装置空压机的结构及生产需求的特点提供一种pta装置多轴空压机，用于pta氧化反应中提供氧气，包括机壳1；主轴2，贯穿机壳1，一端与汽轮机轴固定连接，另一端与机壳1转动连接；主动齿轮3，设置于机壳1的内部，与主轴2固定连接；第一从动轴4，与机壳1转动连接，且固定连接有第一从动齿轮5，一端设置有第一级叶轮6，第一从动齿轮5与主动齿轮3啮合；第二从动轴7与机壳1转动连接，且固定连接有第二从动齿轮8，一端设置有第二级叶轮9，另一端设置有第三级叶轮10，第二从动齿轮8与主动齿轮3啮合；第三从动轴11与机壳1转动连接，且固定连接有第三从动齿轮12，一端设置有第四级叶轮13，另一端设置有第五级叶轮14。通过模拟实验和实际生产过程可知，采用本实施例提供的pta装置多轴空压机可以使单个空压机整机效率较现有技术中的空压机提高4％。

本实施例提供的pta装置多轴空压机中设置有四个齿轮轴，位于机壳中间部位的齿轮轴为主轴2，主轴2与汽轮机或者其他形式的驱动机连接为空压机的工作提供动力。主轴2贯穿机壳1并且可转动地固定在机壳1上。参照图1，本实施例提供的pta装置多轴空压机的第一从动轴4设置在主轴2的下方，第二从动轴7设置于主轴2的上方，第三从动轴11设置于第二从动轴7的后方。第一从动轴4、第二从动轴7、第三从动轴11分别通过第一从动轮5、第二从动轮8、第三从动轮12与主轴2直接或间接啮合连接。在工作状态下，驱动机驱动主轴2转动，进而带动与之齿轮啮合连接的第一从动轴4、第二从动轴7、第三从动轴11同时进行转动，再带动第一级叶轮6第二级叶轮9、第三级叶轮10、第四级叶轮13、第五级叶轮14旋转，将气体从一级端板上的进气口吸入，逐级经过出口、冷却器然后进入到用户的气管中。

本实施例提供的pta装置多轴空压机中主轴2的中心线与第二从动轴7的中心线连接构成的平面为第一平面，第一从动轴4的中心线到第一平面的距离小于第一从动轴的半径，第三从动轴11到第一平面的距离小于主轴2、第三从动轴11的半径之和。本实施例提供的pta装置多轴空压机为五级压缩，气体经过每一级都会被冷却压缩，为实现等温压缩，每级进气均为轴向进气。

采用全新的布局方式布置各个动轴在机壳1内的空间位置既可以保障空压机的气动性能，又可以实现高效节能的目的，满足了市场的生产工艺需求，空压机机组运行性能良好稳定可靠，为实际生产提供了有效的技术手段，提高了生产效率、降低了生产成本。

进一步地，第一级叶轮6、第二级叶轮9、第三级叶轮10、第四级叶轮13、第五级叶轮14均为闭式叶轮。本实施中各级叶轮为闭式三元叶轮，采用三元闭式叶轮安装在本实施例的pta装置多轴空压机上，确保整机具有较现有技术更高的气动性能。三元闭式叶轮由轮盘、叶片和轮盖组成。这种叶轮对气体流动有利，轮盖上装有气体密封减少了内漏损失，因此效率比开式三元叶轮、半开式三元叶轮要高。另外，叶轮和机壳1侧面间隙也不像半开式叶轮那样要求严格，可以适当放大，检修时拆装方便。三元流叶轮槽道更宽，叶轮槽道气流速减小，因此可以避免汽蚀或减缓汽蚀现象发生。三元流叶片扭曲度较一元流大很多；三元流叶片进口边向来流进口伸展，减少了进口损失，提高了汽蚀性能对中、高比转速的三元流双吸叶轮，采用相邻叶片相互交错的结构，大大降低了气流脉冲，使气流更加平稳，效率更高，汽蚀余量更低三元流叶轮减少了进口冲击和出口尾迹脱流等损失，使泵效率真正得以提高。

进一步地，第一从动轴4、第二从动轴7、第三从动轴11分别平行于主轴2。这样设计的目的是能够拆装方便并且在啮合连接用的齿轮上可以节省成本，并且可使得气动性能更高，空压机在运转过程中受力能够平衡，降低在使用空压机过程中的某些安全问题。

进一步地，第一从动轴4与主轴2之间安装有惰轴15，惰轴15与汽轮机轴或者其他形式的传动轴连接。在惰轴15上设置有惰轴齿轮151，惰轴齿轮151分别与第一级叶轮5、主动齿轮3啮合连接。这样设计的情况下主轴2的动力通过惰轴传递给第一从动轴4。与此同时，惰轴15连接汽轮机轴或者其他形式的传动轴，减小了主轴2的传动负担，并且在主轴2与第一传动轴4之间设置惰轴15降低空压机机组中心距，提高效率，同时主动齿轮3轮承担的功率不含第一级，可以降低主动齿轮3的成本。

本实施例提供的pta装置多轴空压机闭式叶轮设置有11个叶片。通过大量的模拟实验以及实际生产过程得知，三元叶轮中叶片的数量高于以及低于11片时空压机的效率均不能达到最高，所以，本实施提供的pta装置多轴空压机的闭式三元叶轮的叶片数量设置为11片，使空压机的气动效率达到最高水平，进而提高空压机的工作效率，降低生产成本。

进一步地，在第一从动齿轮5、第二从动齿轮8、第三从动齿轮12上可拆卸固定安装有蜗壳，蜗壳通过蜗壳法兰161可拆卸固定在壳体1上，蜗壳与气体冷却器通过级间气管路连接。上述蜗壳包括第一蜗壳16、第二蜗壳91、第三蜗壳101、第四蜗壳131、第五蜗壳141，以第一蜗壳16为例，其他蜗壳的结构与第一蜗壳16相类似，第一蜗壳16通过蜗壳法兰161可拆卸固定安装在机壳1上。每一蜗壳为独立铸造的蜗壳。

进一步地，在蜗壳内部通过止口与螺栓配合安装有扩压器，且扩压器为无叶扩压器。本实施例中，无叶扩压器为翼型无叶扩压器，较有叶扩压器的变工况性能更好，加工简单，流动损失小，能够进一步提高空压机整体的工作效率。

进一步地，在扩压器上通过止口与螺栓配合可拆卸固定安装有型环，蜗壳的气体流道的截面积与蜗壳的流量系数相匹配。蜗壳是通过蜗壳法兰161可拆卸固定安装在机壳1上的，所以空压机可根据工需的流量系数更换蜗壳，可达到一机多用的效果，节省生产成本，提高工作效率。更进一步优选的是在型环与扩压器之间设置有o型密封圈。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。