CN103343753A

CN103343753A - 半开式叶轮结构及降低半开式叶轮最大等效应力的方法

Info

Publication number: CN103343753A
Application number: CN2013103107877A
Authority: CN
Inventors: 金华明
Original assignee: Wuxi GL Turbo Compressor Co Ltd
Current assignee: Wuxi GL Turbo Compressor Co Ltd
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明涉及高速离速离心风机或压缩机的部件，特别是一种半开式叶轮结构及其减少最大等效应力的方法。本发明的半开式叶轮结构，包括叶片组和轮盘，所述叶片组有若干个大小相同叶片组成，所述叶片以轮盘中心呈中心对称均匀分布于轮盘的正面，所述轮盘的中心设有一轴向的贯通孔，所述贯通孔用于轴的固定；一般情况下，轴置于贯通孔中，紧固螺钉通过贯通孔旋进轴端的螺纹孔，从而与轴进行轴向的固定；叶轮结构通过轴转动来传动扭矩；在轮盘的背面法向量方向向外凸出形成凸台甲，所述凸台甲的轴线与所述轮盘的轴线重合，所述贯通孔贯通所述凸台甲。本发明结构简单且结构强度高，在相同的受力承载下，其最大等效应力可下降25%以上，且生产成本低。

Description

半开式叶轮结构及降低半开式叶轮最大等效应力的方法

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其是高速离速离心风机或压缩机的部件，特别是一种半开式叶轮结构及其降低最大等效应力的方法。

背景技术

现有技术中，高速离心风机或压缩机多采用半开式叶轮，此种叶轮由叶片和轮盘构成。

从叶轮的受力来看，其主要受旋转所产生的离心力影响，从受力分布来看，最大应力集中在叶轮的中心通孔内。而轮背结构对于此最大应力有着关键性的作用。当大流量的叶轮压比超过3时，需要很高的转速。而离心力与转速的平方成正比，也就意味着叶轮的受力急剧攀升，对结构的要求更加苛刻。而上述的叶轮结构在强度上已无法满足使用要求，若被迫采用更高强度的材料，则会大幅提高生产成本。

如何在不采用高强度材料的情况的下，提高叶轮的强度，降低叶轮的最大等效应力成了业界的亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在提供一种无需采用高强度的材料，可有效满足大流量高压比的性能要求，且成本低，具有高承载能力的半开式叶轮的改进结构。

本发明的发明目的这样实现的：

半开式叶轮结构，包括叶片组和轮盘，所述叶片组有若干个大小相同叶片组成，所述叶片以轮盘中心呈中心对称均匀分布于轮盘的正面，所述轮盘的中心设有一轴向的贯通孔，所述贯通孔用于轴的固定；一般情况下，轴置于贯通孔中，紧固螺钉通过贯通孔旋进轴端的螺纹孔，从而与轴进行轴向的固定；叶轮结构通过轴转动来传动扭矩；在轮盘的背面法向量方向向外凸出形成凸台甲，所述凸台甲的轴线与所述轮盘的轴线重合，所述贯通孔贯通所述凸台甲。

进一步地，所述凸台甲由轮盘的背面向外延伸至高度甲后继续向外凸出至高度H而形成，其所述凸台甲设有甲A表面、甲B表面和连接面，所述连接面分别连接所述甲A表面和所述甲B表面，所述连接面的倒角半径为R。

进一步地，所述甲A表面法向量方向向外凸出形成凸台乙，所述凸台乙设有乙A表面和乙B表面，所述乙B表面分别连接所述甲A表面和所述乙A表面，所述凸台乙的轴线与所述轮盘的轴线重合，所述贯通孔贯通所述凸台乙。

进一步地，所述凸台乙的横截面呈多边形，所述多边形由叁段半径为R1的圆弧和叁段半径为R2的圆弧依次间隔相切联接而成，其中R1大于R2。

进一步地，所述轮盘的外径为D1，所述凸台甲的直径为D2，所述凸台甲的高度为H，所述连接面的倒角半径为R，0.2D1≤D2≤0.3D1， 0.1D1≤H≤0.2D1，0.4D1≤R≤0.5D1。

本发明的另一目的在提供一种无需采用高强度的材料，即可有效满足大流量高压比的性能要求，提高承载能力，且降低半开式叶轮最大等效应力同时提高强度的方法。

降低半开式叶轮最大等效应力的方法，其中，半开式叶轮结构包括叶片组和轮盘，所述叶片组有若干个大小相同的叶片组成；所述叶片以轮盘中心呈中心对称均匀分布于轮盘的正面，所述轮盘的中心设有一轴向的贯通孔，将轮盘的背面沿法向量方向向外凸出形成凸台甲，且使所述凸台甲的轴线与所述轮盘的轴线重合，所述贯通孔贯通所述凸台甲，所述凸台甲由轮盘的背面向外延伸至高度甲后继续向外凸出至高度H而形成，其所述凸台甲设有甲A表面、甲B表面和连接面，所述连接面分别连接所述甲A表面和所述甲B表面，所述连接面的倒角半径为R。

进一步地，使所述甲A表面法向量方向向外凸出形成凸台乙，所述凸台乙设有乙A表面和乙B表面，所述乙B表面分别连接所述甲A表面和所述乙A表面，使所述凸台乙的轴线与所述轮盘的轴线重合，且所述贯通孔贯通所述凸台乙。

进一步地，使所述轮盘的外径为D1，凸台甲直径为D2，凸台甲的高度为H，连接面的倒角半径为R；使所述轮盘的外径为D1、凸台甲直径为D2、凸台甲的高度为H、连接面的倒角半径为R符合0.2D1≤D2≤0.3D1、 0.1D1≤H≤0.2D1、0.4D1≤R≤0.5D1的条件。

本发明具有以下优点：

1、结构简单且结构强度高，在相同的受力承载下，其最大等效应力可下降25%以上。

2、无需采用更高强度材料即可满足所需的结构强度，因而生产成本低。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明结构的A-A视图。

图中：

1叶片组，

2轮盘，

21轮盘的正面，

22轮盘的背面，

23贯通孔，

24凸台甲，

241高度甲，242甲B表面，243甲A表面，244连接面，

h凸台甲自轮盘背面至指定点的高度，

n凸台甲出去自轮盘背面至指定点的高度后的剩余高度，

H凸台甲高度，

D1轮盘的外径，

D2凸台甲的最小直径，

R倒角半径，

25凸台乙，

251乙B表面，252乙A表面。

具体实施方式

为了更确切地描述本发明及其所带来的有益效果，下面将结合附图对本发明做进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于具体实施方式所表述的内容。

实施例1：

半开式叶轮结构，包括叶片组1和轮盘2。叶片组1有16个大小相同的叶片组成；叶片以轮盘中心呈中心对称均匀分布于轮盘的正面21，轮盘的中心设有一轴向的贯通孔23，贯通孔23用于轴的固定，轴置于贯通孔23中，紧固螺钉通过贯通孔23旋进轴端的螺纹孔，从而与轴进行轴向的固定；叶轮结构通过轴转动来传动扭矩；在轮盘的背面22法向量方向向外凸出形成凸台甲24，凸台甲24的轴线与轮盘2的轴线重合，贯通孔23贯通凸台甲24。

凸台甲24由轮盘的背面22向外延伸至高度甲241后继续向外凸出至凸台甲高度H而形成，凸台甲24直径自轮盘的背面22至高度甲241时不变，与轮盘的背面22的直径相同；

凸台甲24直径自高度甲241开始至高度H凸台甲24时逐渐减少，凸台甲24设有甲A表面243、甲B表面242和连接面244，连接面244分别连接甲A表面243和甲B表面242。凸台甲24在连接面244形成的倒角半径为45cm。

甲A表面243法向量方向向外凸出形成凸台乙25，凸台乙25设有乙A表面252和乙B表面251，乙B表面251分别连接甲A表面243和乙A表面252，凸台乙25的轴线与轮盘2的轴线重合，贯通孔23贯通凸台乙25。

凸台乙25的横截面呈多边形，多边形由叁段半径为19.85cm的圆弧和叁段半径为8.15cm的圆弧依次间隔相切联接而成。

轮盘的外径为100cm，凸台甲直径为25cm，凸台甲的高度为15cm。

D1可以是任意尺寸，一般D1在20cm至100cm之间。

此时，半开式叶轮最大等效应力的可降低25%。

实施例2：

一般情况下半开式叶轮结构包括叶片组1和轮盘2，叶片组1有若干个大小相同的叶片组成；叶片以轮盘2中心呈中心对称均匀分布于轮盘的正面21，轮盘2的中心设有一轴向的贯通孔23。

降低半开式叶轮最大等效应力，只需将轮盘的背面22沿法向量方向向外凸出形成凸台甲24，凸台甲24的轴线与轮盘2的轴线重合，贯通孔23贯通凸台甲24，凸台甲24由轮盘2的背面向外延伸至高度甲241后继续向外凸出至凸台甲高度H而形成，其凸台甲24设有甲A表面243、甲B表面242和连接面244，连接面244分别连接甲A表面243和甲B表面242，连接面244的倒角半径为R。

将轮盘的背面22沿法向量方向向外凸出形成凸台甲24，凸台甲24沿其法向量方向向外凸出形成凸台乙25，凸台乙25的直径小于凸台甲24的直径，贯通孔23贯通凸台甲24和凸台乙25，且凸台甲24和凸台乙25的轴线与轮盘2的轴线重合。

且确保使轮盘的外径为D1、凸台甲直径为D2、凸台甲的高度为H、凸台甲的倒角半径为R，符合0.2D1≤D2≤0.3D1、 0.1D1≤H≤0.2D1、0.4D1≤R≤0.5D1的条件。

轮盘的外径为100cm，凸台甲直径为25cm，凸台甲的高度为15cm。

D1可以是任意尺寸，一般D1在20cm至100cmm之间。

此时，半开式叶轮最大等效应力的可降低25%。

Claims

1.半开式叶轮结构，包括叶片组和轮盘，所述叶片组有若干个叶片组成，所述叶片以轮盘中心呈中心对称均匀分布于轮盘的正面，所述轮盘的中心设有一轴向的贯通孔，其特征在于，在轮盘的背面法向量方向向外凸出形成凸台甲，所述凸台甲的轴线与所述轮盘的轴线重合，所述贯通孔贯通所述凸台甲。

2.根据权利要求1所述的半开式叶轮结构，其特征在于，所述凸台甲由轮盘的背面向外延伸至高度甲后继续向外凸出至高度H而形成，其所述凸台甲设有甲A表面、甲B表面和连接面，所述连接面分别连接所述甲A表面和所述甲B表面，所述连接面的倒角半径为R。

3.根据权利要求2所述的半开式叶轮结构，其特征在于，所述甲A表面法向量方向向外凸出形成凸台乙，所述凸台乙设有乙A表面和乙B表面，所述乙B表面分别连接所述甲A表面和所述乙A表面，所述凸台乙的轴线与所述轮盘的轴线重合，所述贯通孔贯通所述凸台乙。

4.根据权利要求3所述的半开式叶轮结构，其特征在于，所述凸台乙的横截面呈多边形，所述多边形由叁段半径为R1的圆弧和叁段半径为R2的圆弧依次间隔相切联接而成，其中R1大于R2。

5.根据权利要求2至4任一项所述的半开式叶轮结构，其特征在于，所述轮盘的外径为D1，所述凸台甲的直径为D2，所述凸台甲的高度为H，所述连接面的倒角半径为R，0.2D1≤D2≤0.3D1， 0.1D1≤H≤0.2D1，0.4D1≤R≤0.5D1。

6.降低半开式叶轮最大等效应力的方法，半开式叶轮结构包括叶片组和轮盘，所述叶片组有若干个大小相同的叶片组成；所述叶片以轮盘中心呈中心对称均匀分布于轮盘的正面，所述轮盘的中心设有一轴向的贯通孔，其特征在于，将轮盘的背面沿法向量方向向外凸出形成凸台甲，所述凸台甲的轴线与所述轮盘的轴线重合，所述贯通孔贯通所述凸台甲，所述凸台甲由轮盘的背面向外延伸至高度甲后继续向外凸出至高度H而形成，其所述凸台甲设有甲A表面、甲B表面和连接面，所述连接面分别连接所述甲A表面和所述甲B表面，所述连接面的倒角半径为R。

7.根据权利要求6所述降低半开式叶轮最大等效应力的方法，其特征在于，所述甲A表面法向量方向向外凸出形成凸台乙，所述凸台乙设有乙A表面和乙B表面，所述乙B表面分别连接所述甲A表面和所述乙A表面，所述凸台乙的轴线与所述轮盘的轴线重合，所述贯通孔贯通所述凸台乙。

8.根据权利要求6或7所述降低半开式叶轮最大等效应力的方法，其特征在于，所述轮盘的外径为D1，凸台甲直径为D2，凸台甲的高度为H，凸台甲的倒角半径为R；使所述轮盘的外径为D1、凸台甲直径为D2、凸台甲的高度为H、凸台甲的倒角半径为R符合0.2D1≤D2≤0.3D1、 0.1D1≤H≤0.2D1、0.4D1≤R≤0.5D1的条件。