CN104929975A - 一种离心式风机及用于连接其叶轮和转轴的连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心式风机及用于连接其叶轮和转轴的连接装置，该连接装置包括拉杆和与拉杆螺接的紧固件，拉杆和转轴固定连接，叶轮套设于拉杆并与转轴同轴设置，拉杆预拉伸至弹性拉伸状态，以通过拉杆的弹性力和紧固件的预紧力的合力，将叶轮压紧于转轴的径向端面上。显然，与叶轮和转轴的传统装配方式相比，采用上述连接装置一方面可实现叶轮的快速拆装，另一方面省去了转轴和叶轮锥形配合段的加工，大大地降低了零部件的加工成本、缩短了其加工周期，进而极大地降低了离心式风机整体的制造成本。此外，还规避了现有技术中转轴和叶轮采用锥形配合段过盈装配而引起的两者抱起问题的发生。

Description

一种离心式风机及用于连接其叶轮和转轴的连接装置

技术领域

本发明涉及离心式风机的叶轮和转轴连接技术领域，特别涉及一种离心式风机及用于连接其叶轮和转轴的连接装置。

背景技术

离心式风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。

如图1所示，离心式风机包括蜗壳1′、形环2′、叶轮3′、转轴4′和轴承5′，其中，蜗壳1′和形环2′通过螺栓组件固连形成腔体，蜗壳1′开设有轴承孔和排风口O′_out，形环2′开设有进风口O′_in，且，该进风口O′_in与轴承孔同轴设置。

转轴4′通过轴承5′可转动且密封安装于蜗壳1′的轴承孔内，转轴4′伸入腔体内的伸入端与叶轮3′过盈配合同轴连接，其伸出于腔体的伸出端与驱动电机或者其他驱动装置连接，以使转轴4′在驱动装置作用下带动叶轮3′相对于蜗壳1′和形环2′转动。

叶轮3′将腔体分割为吸气腔和扩压腔，其中，吸气腔位于叶轮3′的入口侧并与进风口O′_in连通，扩压腔位于叶轮3′的出口侧并与排风口O′_out连通。

启动驱动电机，转轴4′带动叶轮3′在腔体高速转动，叶道(叶片构成的流道)内的空气，受到离心力作用而向外运动，在叶轮3′中央产生真空度，因而从进风口O′_in轴向吸入空气。吸入的空气再叶轮3′入口处折转90°后进入叶道，在叶片作用下获得动能和压力能后从叶道甩出，然后进入扩压腔，经减速增压后由排风口O′_out排出。

离心式风机在工作过程中，叶轮3′与转轴4′之间不允许有脱转现象，因此，在设计阶段必须确保在整个转速范围内叶轮3′和转轴4′之间不能松动。此外，装配过程中对叶轮3′的中心孔与转轴4′的同轴度精度要求较高，以免引发振动、不稳定流动等不利因素。

为了满足上述要求，叶轮3′和转轴4′通常采用过盈配合连接，具体地，叶轮3′中心孔为圆锥孔，相应地，转轴4′上与之配合段为与该圆锥孔相适配的外圆锥面。装配时，利用热套的方法将叶轮3′压装于转轴4′上。

实践中，上述装配过程存在以下几个问题：

1、拆装前均需将叶轮3′加热至预定温度，致使拆装过程复杂，装配难度过大；

2、由于加热温度不易控制，既有可能造成叶轮3′和转轴4′抱死而使整个转子报废；

3、对转轴4′和叶轮3′两者的锥形配合段的加工精度要求极高，通常需要磨削加工，这样使得离心式风机整体制造成本偏高。

有鉴于此，本领域技术人员亟需改进叶轮3′和转轴4′的连接方式，以简化两者的拆装过程、降低叶轮3′和转轴4′的制造成本，同时规避两者间抱死问题的发生。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供一种用于连接离心式风机的叶轮和转轴的连接装置。在此基础上，本发明还提供一种包括该连接装置的离心式风机。

本发明所提供的用于连接离心式风机的叶轮和转轴的连接装置，包括拉杆和与所述拉杆螺接的紧固件，所述拉杆和所述转轴固定连接，所述叶轮套设于所述拉杆并与所述转轴同轴设置，所述拉杆预拉伸至弹性拉伸状态，以通过所述拉杆弹性力和所述紧固件的预紧力的合力，将所述叶轮压紧于所述转轴的径向端面上。

装配时，首先将拉杆固连于转轴，再将叶轮套设于拉杆上，并，使之与转轴的径向端面接触，然后用拉伸工装将拉杆拉伸至其处于弹性变形状态后，再将锁紧紧固件拧紧至其径向端面与叶轮相抵，最后卸除外载荷。拆卸时，只需将紧固件拧出即可。

拉杆的弹性张力和紧固件的预紧力的合力将以正压力方式施加于压轮与紧固件和转轴的径向配合面间，当转轴转动时，转轴和叶轮的配合面间将会形成巨大的摩擦力，该摩擦力将转轴的扭矩传递至叶轮使压轮随其同步转动。

显然，与叶轮和转轴的传统装配方式相比，采用上述连接装置一方面可实现叶轮的快速拆装，另一方面省去了转轴和叶轮锥形配合段的加工，大大地降低了零部件的加工成本、缩短了其加工周期，进而极大地降低了离心式风机整体的制造成本。此外，还规避了现有技术中转轴和叶轮采用锥形配合段过盈装配而引起的两者抱起问题的发生。

可选地，所述拉杆和所述转轴螺纹连接。

可选地，沿轴向上，所述叶轮的中心孔的长度B大于所述拉杆上与之配合的叶轮配合段A的长度。

可选地，沿轴向上，沿轴向上，所述叶轮的中心孔的长度B和所述叶轮配合段的长度A的比例关系为7:1。

可选地，所述拉杆上与所述叶轮配合的叶轮配合段位于所述叶轮的中心孔的中部。

可选地，所述紧固件具体为锁紧螺母。

可选地，所述转轴和所述叶轮通过相适配的定位凸缘和定位孔径向预定位，所述定位凸缘和所述定位孔一者设置于所述转轴，另一者设置于所述叶轮。

除上述连接装置外，本发明还提供一种离心式风机，包括叶轮和转轴，其特征在于，所述叶轮和所述转轴通过如上所述连接装置连接。

由于上述连接装置具有上述技术效果，因此包括该连接装置的离心式风机同样也具有上述技术效果，故而本文在此不再赘述。

附图说明

图1示出了现有离心式风机轴向剖视结构示意图；

图2示出了本发明所提供的离心式风机的轴向剖视结构示意图；

图3示出了图2中离心式风机的轴向剖视结构示意图的局部视图；

图4示出了拉杆的结构示意图。

图1中附图标记与各个部件名称之间的对应关系：

1′蜗壳、2′形环、3′叶轮、4′转轴、5′轴承；

O′_in进风口、O′_out排风口。

图2至图4中附图标记与各个部件名称之间的对应关系：

1蜗壳、2形环、3叶轮、31定位凸缘、4转轴、41定位孔、5轴承、6拉杆、61叶轮配合段、7紧固件；

O_in进风口、O_out排风口。

具体实施方式

本发明的核心目的在于，提供一种一种离心式风机及用于连接其叶轮和转轴的连接装置，以简化拆装工艺、降低叶轮及转轴的制造成本，并规避叶轮与轴承抱死问题发生。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参见图2和图3，其中，图2示出了发明所提供的离心式风机的轴向剖视结构示意图，图3示出了图2中离心式风机的轴向剖视结构示意图的局部视图。

由图2可知，这种离心式风机包括蜗壳1、形环2、叶轮3、转轴4和轴承5，其中，蜗壳1和形环2通过螺栓组件固连形成腔体，蜗壳1开设有轴承孔和排风口O_out，形环2开设有进风口O_in，且，该进风口O_in与轴承孔同轴设置。转轴4通过轴承5可转动且密封安装于蜗壳1的轴承孔内，其伸入腔体内的伸入端通过连接装置与叶轮3同轴连接，其伸出于腔体的伸出端与驱动电机或者其他驱动装置连接，以使转轴4在驱动装置作用下带动叶轮3相对于蜗壳转动。

叶轮3将腔体分割为吸气腔和扩压腔，其中，吸气腔位于叶轮3的入口侧并与进风口O_in连通，扩压腔位于叶轮3的出口侧并与排风口O_out连通。

启动驱动电机，转轴4带动叶轮3在蜗壳腔体高速转动，叶道(叶片构成的流道)内的空气，受到离心力作用而向外运动，在叶轮3中央产生真空度，因而从进风口O_in轴向吸入空气。吸入的空气再叶轮3入口处折转90°后进入叶道，在叶片作用下获得动能和压力能，再从叶道甩出进入扩压腔，经减速增压后由排风口O_out排出。

需要说明的是，上述离心式风机的蜗壳1、形环2、叶轮3及转轴4的具体结构基本与现有技术相同，本领域技术人员基于现有技术完全可以实施，故而本文在此仅对本发明的发明点-用于连接转轴4和叶轮3的连接装置加以详述。

如图3所示，连接装置包括拉杆6和与之螺接的紧固件7，其中，转轴4和拉杆6固定连接，叶轮3套设于拉杆6并与转轴4同轴设置，拉杆6预拉伸至弹性变形阶段，以通过其弹性力和紧固件7的预紧力将叶轮3压紧于转轴4的径向端面上。

详细地，叶轮3和转轴4同轴套设于拉杆6，且，叶轮3和转轴4的径向端面相抵，拉杆6与转轴4固连，紧固件7与拉杆6端部螺纹连接，并，与叶轮3另一径向端面相抵，拉杆6位于弹性拉伸状态。

装配时，首先将拉杆6固连于转轴4，再将叶轮3套设于拉杆6上，并，使之与转轴4的径向端面接触，然后用拉伸工装将拉杆6拉伸至其处于弹性变形状态后，再将锁紧紧固件7螺接于拉杆至其径向端面与叶轮3相抵，最后卸除外载荷。拆卸时，只需将紧固件7拧出即可。

拉杆6的弹性张力和紧固件7的预紧力的合力，将以正压力方式施加于压轮与紧固件7和转轴4的径向配合面间，当转轴4转动时，转轴4和叶轮3的配合面间将会形成巨大的摩擦力，该摩擦力将转轴4的扭矩传递至叶轮3使压轮随其同步转动。

显然，与叶轮3和转轴4传统装配方式相比，采用上述连接装置一方面可实现叶轮3的快速拆装，另一方面省去了转轴4和叶轮3锥形配合段的加工，大大地降低了零部件的加工成本、缩短了其加工周期，进而极大地降低了离心式风机整体的制造成本。此外，还规避了现有技术中转轴4和叶轮3采用锥形配合段过盈装配而引起的两者抱起问题的发生。

需要说明的是，本具体实施方式中的紧固件7优选选有锁紧螺母，以保证叶轮3和转轴4具有较强的连接强度。

当然，在满足与拉杆6螺接并限定叶轮3沿脱离拉杆6方向位移功能、加工及装配工艺要求的基础上，该紧固件亦可为开口销，装配时将其插入开设于拉杆6的插孔内，并与叶轮3的径向端面相抵。

进一步，如图3所示，拉杆6和转轴4可拆卸连接，具体地，两者为螺纹连接。

详细地，转轴4上沿轴线加工有螺纹孔，该螺纹孔的中心线与转轴4轴线重合，拉杆6加工有与该螺纹孔相适配的外螺纹段，转轴4和拉杆6通过相适配的螺纹孔和外螺纹段连接，拆装方便快捷。

可以理解，在满足转轴4和拉杆6连接强度、加工及装配工艺要求的基础上，两者间亦可通过卡接等其他可拆卸连接方式，当然，也可以通过焊接、铆接或粘接的方式不可拆卸的固连。

再者，叶轮3和转轴4的压紧配合面为径向端面，也就是说，两者的压紧配合面与转轴4的轴线和叶轮3安装孔的中心线垂直设置，如此，可提高叶轮3和转轴4装配精度。

更进一步，沿轴向上，拉杆6上与叶轮3配合的叶轮配合段61的长度A与叶轮3中心孔的长度B成一定比例设置，通常情况下，两者间的比例关系为7：1，也就是说，拉杆6上与叶轮3配合的叶轮配合段61的长度A要小于叶轮3中心孔的长度B。

如此设置，可减小拉杆6与叶轮3装配误差对叶轮3和转轴4同轴度的不利影响，进一步提高两者间的装配精度。

另外，沿轴向上，拉杆6的叶轮配合段61大致位于叶轮3的中心孔的中部，以保证叶轮3和转轴4间的同轴度。

继续参见图3可知，叶轮3具有定位凸缘31，该定位凸缘31由叶轮3的中心孔的外周壁沿轴向凸起形成，相应地，转轴4的对应位置开设有定位孔41，定位凸缘31插装于定位孔41，在安装时对叶轮3实现径向预定位，进一步提高装配效率、提高装配精度。

可以理解，在满足预定位叶轮3和转轴4功能、加工及装配工艺要求的基础上，定位凸缘和定位孔可以反向设置，也就是说，定位孔开设于叶轮3上，而定位凸缘设置于转轴4的相应位置。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.用于连接离心式风机的叶轮和转轴的连接装置，其特征在于，包括拉杆(6)和与所述拉杆(6)螺接的紧固件紧固件(7)，所述拉杆(6)和所述转轴(4)固定连接，所述叶轮(3)套设于所述拉杆(6)并与所述转轴(4)同轴设置，所述拉杆(6)预拉伸至弹性拉伸状态，以通过所述拉杆(6)的弹性力和所述紧固件(7)的预紧力的合力，将所述叶轮(3)压紧于所述转轴(4)的径向端面上。

2.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述拉杆(6)和所述转轴(4)螺纹连接。

3.如权利要求1或2所述的连接装置，其特征在于，沿轴向上，所述叶轮(3)的中心孔的长度B大于所述拉杆(6)上与之配合的叶轮配合段(61)的长度A。

4.如权利要求3所述的连接装置，其特征在于，沿轴向上，沿轴向上，所述叶轮(3)的中心孔的长度B和所述叶轮配合段(61)的长度A的比例关系为7:1。

5.如权利要求1或2所述的连接装置，其特征在于，所述拉杆(6)上与所述叶轮(3)配合的叶轮配合段(61)位于所述叶轮(3)的中心孔的中部。

6.如权利要求1或2所述的连接装置，其特征在于，所述紧固件(7)具体为锁紧螺母。

7.如权利要求1或2所述的连接装置，其特征在于，所述转轴(4)和所述叶轮(3)通过相适配的定位凸缘(31)和定位孔(41)径向预定位，所述定位凸缘(31)和所述定位孔(41)一者设置于所述转轴(4)，另一者设置于所述叶轮(3)。

8.一种离心式风机，包括叶轮(3)和转轴(4)，其特征在于，所述叶轮(3)和所述转轴(4)通过权1至权7中任一项所述连接装置连接。