CN113107868A - 复合材料低惯量离心压气机叶轮及其配合安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了复合材料低惯量离心压气机叶轮及其配合安装装置，该复合材料低惯量离心压气机叶轮，包括叶轮主体，叶轮主体上一体连接有叶轮轮毂，叶轮轮毂上设置有叶轮叶片和叶轮进气前缘和与之贯通的叶轮出气后缘，复合材料低惯量离心压气机叶轮整体采用树脂复合材料制成，叶轮主体内开设有安装孔，叶轮主体上位于叶轮轮毂的后方一体连接有加强筋组件，本发明能够产品化实现生产，并且生产便捷，可以将传统的涡轮增压器的压气机叶轮、氢燃料电池的空气压缩机叶轮、其它燃烧器的离心压气机叶轮中的响应性、耐腐蚀性、成本要素的场景得到有效实现；产品批量制造能力更好、成本低，能够满足各种离心压气机增压需求。

Description

复合材料低惯量离心压气机叶轮及其配合安装装置

技术领域

本发明专利属于离心压气机增压技术领域，具体的说，涉及一种复合材料低惯量离心压气机叶轮及其配合安装装置。

背景技术

传统的涡轮增压器或电动增压器，通过利用发动机排出的废气或直接利用电机的驱动力，由与涡轮或电机同步旋转的转子轴带动离心压气机叶轮高速旋转，来实现对空气、燃气或者其它可压缩混合气的增压目的，以解决发动机及其它燃烧器的进气瓶颈，改善燃烧，并提升上述装置的功率输出。

在发动机领域，随着发动机升功率的不断提升以及国6排放标准的全面实施，对涡轮增压器的加速响应性、压气机流量范围拓展、高原适应性等指标要求越来越高，需要不断开发新技术以解决和应对上述需求。以燃气热水器为代表的其它需要空气参与燃烧的应用领域，也希望有低惯量并对进气腐蚀性气体有更强耐受能力的离心压气机叶轮相关技术获得应用。

涡轮增压器领域的压气机叶轮多数采用了以ZL105A为代表的铝合金通过铸造工艺和固定热处理达成，随着不同应用环境的需要和制造工艺的改进，也在不断的采用新材料、新工艺实现，例如采用锻造铝合金或钛合金，通过五轴加工中心实现对高强度、耐高温应用需求的压气机叶轮的加工。

上述及其它相关的压气机叶轮的技术实现成本高、对加工设备依赖程度大，在满足了高压比、高压缩温度需求的情况下，叶轮转动惯量大的问题一直得不到解决，虽然通过改善叶轮的气动特性，在同等通流能力下努力将叶轮轮径缩小，以控制和改善叶轮的转动惯量，但效果有限，特别是在中小型增压器、燃气热水器增压器、氢燃料电池电驱增压器应用方面，效果有限。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种采用低密度复合材料以及与铝合金等相关结构配合形成的复合叶轮，进而实现对低惯量、耐腐蚀压气机需求的复合材料低惯量离心压气机叶轮及其配合安装装置。

为解决上述技术问题，本发明专利提供如下技术方案：

复合材料低惯量离心压气机叶轮，包括叶轮主体，叶轮主体上一体连接有叶轮轮毂，叶轮轮毂上设置有叶轮叶片和叶轮进气前缘和与之贯通的叶轮出气后缘，复合材料低惯量离心压气机叶轮整体采用树脂复合材料制成，叶轮主体内开设有安装孔，叶轮主体上位于叶轮轮毂的后方一体连接有加强筋组件。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

叶轮主体上靠近前后两端面的位置处分别布设有叶轮前端面和叶轮后端面，叶轮前端面与叶轮后端面之间的长度为离心压气机叶轮长度L4。

进一步优化：安装孔包括相互连通的叶轮配合内柱面和叶轮配合内锥面，叶轮配合内锥面的内表面为圆锥面，圆锥面的锥角为β1，叶轮配合内柱面和叶轮配合内锥面上沿安装孔的轴向间隔布设有多个叶轮变形容纳槽。

进一步优化：安装孔还包括叶轮配合后柱面，叶轮配合后柱面布设在叶轮配合内锥面远离叶轮配合内柱面的一侧位置处，叶轮配合内柱面、叶轮配合内锥面和叶轮配合后柱面相互连通。

进一步优化：叶轮主体上位于叶轮轮毂的后方位置处布设有加强套，加强套与叶轮主体为一体注塑成型，加强套的外表面上开设有多个加强套密封环槽，加强套远离叶轮轮毂的一端设置有复合叶轮后端面，叶轮前端面与复合叶轮后端面之间的长度为安装孔长度L5。

基于上述的复合材料低惯量离心压气机叶轮的配合安装装置，该装置包括转子轴，转子轴的一端连接有定距锁紧螺母，定距锁紧螺母穿设在复合材料低惯量离心压气机叶轮的安装孔内，定距锁紧螺母的外表面与安装孔紧密连接，所述叶轮前端面和叶轮后端面分别与相对应的定距锁紧螺母和轴封相顶接进行轴向配合和力矩传递，轴封套设在转子轴上。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

转子轴包括转子轴主体，转子轴主体的一端上设置有转子轴配合柱面，转子轴配合柱面与转子轴主体的连接处设置有转子轴定距台阶,转子轴配合柱面上远离转子轴主体的一端位置处开设有转子轴外螺纹。

进一步优化：复合材料低惯量离心压气机叶轮的后方固定安装有密封环套座，密封环套座内开设有密封环套座内面，轴封的外表面通过密封组件与密封环套座内面密封连接，转子轴配合柱面上位于转子轴定距台阶与轴封之间的位置处设有止推套。

进一步优化：定距锁紧螺母包括一体连接的螺母段和配合连接段，配合连接段的外表面与安装孔的内表面紧密配合，螺母段与配合连接段的连接处设置有螺母叶轮配合面，配合连接段远离螺母段的一端面上设有螺母定距配合面，螺母叶轮配合面与螺母定距配合面之间的定位距离为L1，定位距离L1≤离心压气机叶轮长度L4，所述定位距离L1≤安装孔长度L5。

进一步优化：螺母段和配合连接段内开设有连接沉孔，连接沉孔包括螺母径向配合内孔，螺母径向配合内孔与转子轴配合柱面为间隙定位配合，螺母径向配合内孔内开设有螺母拧紧内螺纹，螺母拧紧内螺纹与转子轴外螺纹螺纹连接。

本发明采用上述技术方案，构思巧妙，结构合理，能够产品化实现生产，并且生产便捷，可以将传统的涡轮增压器的压气机叶轮、氢燃料电池的空气压缩机叶轮、其它燃烧器的离心压气机叶轮中的响应性、耐腐蚀性、成本要素的场景得到有效实现；产品批量制造能力更好、成本低，能够满足各种离心压气机增压需求。

并且复合材料低惯量离心压气机叶轮由低密度的聚合物材料注塑成型，压气机叶轮包括轮毂、叶轮叶片、叶轮内孔、叶轮前端面、叶轮后端面等结构，叶轮叶片与叶轮轮毂注塑成一体，沿着轮毂的外表面轴向延伸，实现对压气机气体的压缩和气流转向功能，压气机叶轮的叶轮前端面与定距锁紧螺母的螺母叶轮配合端面实现紧密配合，压气机叶轮的叶轮后端面与轴封前端面配合，并经过轴封后端面与止推套配合端面配合后传递给止推套以实现与转子轴轴向配合端面的紧密接触，实现整个离心压气机叶轮及其配合装置的紧固、定距功能。

复合材料低惯量离心压气机叶轮为了改善强度，在背部位置增加了加强筋，强度有所改善，随着离心压气机叶轮旋转速度、增压比的提升，该类型压气机叶轮会因为材料强度原因出现塑性变形问题，为了改善这个问题，该发明对压气机叶轮背部进行了高强度材料嵌入结构，离心压气机叶轮与嵌入块直接注塑成为一体，嵌入块位于叶轮背部配合外圆外侧，减少叶轮变形量。

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

附图说明

图1为传统涡轮增压器的结构示意图；

图2为传统电驱离心压气机的结构示意图；

图3为本发明实施例1的总体结构爆炸图；

图4为本发明实施例1的总体结构示意图；

图5为本发明实施例1中离心压气机叶轮的结构示意图；

图6为本发明实施例1中离心压气机叶轮的总体结构侧视图；

图7为本发明实施例1中定距锁紧螺母的结构示意图；

图8为本发明实施例1中定距锁紧螺母的剖视图；

图9为本发明实施例2中离心压气机叶轮的结构示意图；

图10为本发明实施例2中离心压气机叶轮的剖视图；

图11为本发明实施例2中加强套的结构示意图；

图12为本发明实施例2的总体结构示意图。

图中：100-压气机主体；101-压气机进口；102-复合材料低惯量离心压气机叶轮；1021-叶轮主体；103-定距锁紧螺母；104-压气机集气流道；105-压气机出口；106-密封环套座；107-密封环；108-止推套；109-止推轴承；110-轴封；111-轴承体；112-浮动轴承；113-转子轴；114-涡轮叶轮；115-涡轮机出口；116-涡轮机集气流道；117-高速涡轮机进口；200-低惯量离心压气机配合安装装置；201-螺母导向端；202-螺母压力平衡孔；203-螺母拧紧端；204-螺母叶轮配合面；205-螺母定距配合面；206-螺母径向配合内孔；207-螺母配合锥面；208-螺母配合柱面；209-螺母拧紧内螺纹；210-螺母配合内空腔；211-螺母去重外端面；212-叶轮前端面；213-叶轮进气前缘；214-叶轮出气后缘；215-叶轮轮毂；216-轮背加强筋；217-叶轮后端面；218-叶轮配合内锥面；219-叶轮变形容纳槽；220-叶轮配合内柱面；221-密封环外端面；222-密封环侧端面；223-轴封前端面；224-密封环槽；225-轴封后端面；226-轴封内孔；227-止推套配合端面；228-止推套内孔；229-转子轴外螺纹；230-转子轴配合柱面；231-转子轴定距台阶；232-叶轮配合后柱面；233-复合叶轮后端面；234-加强套密封环槽；235-加强套；236-叶轮槽轴向配合端面；237-叶轮配合槽内径；238-叶轮配合槽外径；239-加强套前配合端面；240-加强套内槽配合直径；241-加强套外槽配合直径；242-密封环套座内面；243-转子轴主体；244-螺母配合后柱面。

具体实施方式

实施例1：请参阅图3-图6，复合材料低惯量离心压气机叶轮，包括叶轮主体1021，所述叶轮主体1021上一体连接有叶轮轮毂215，叶轮轮毂215的前方沿叶轮轮毂215的周向布设有多个叶轮叶片。

所述叶轮轮毂215上的叶轮叶片之间设置有叶轮进气前缘213和与之贯通的叶轮出气后缘214，所述叶轮主体1021内开设有安装孔，所述叶轮主体1021上位于叶轮轮毂215的后方一体连接有加强筋组件。

这样设计，当叶轮主体1021转动通过叶轮轮毂215带动叶轮叶片转动，此时被压缩介质从叶轮进气前缘213进入，被叶轮叶片压缩后，从叶轮出气后缘214流出，方便使用。

所述叶轮进气前缘213和叶轮出气后缘214均附着在叶轮轮毂215上，且形成一个有机的整体。

所述复合材料低惯量离心压气机叶轮102整体采用树脂复合材料制成，所述树脂复合材料为PA66和GF25复合材料。

在本实施例中，所述树脂复合材料还可以采用PA66和GF30复合材料。

所述该树脂复合材料其整体密度比传统铝合金材料密度低，并且该复合材料低惯量离心压气机叶轮102为降低转动惯量的主要部分，结合工程实践，采用树脂复合材料其整体性能优于传统的铝合金材料制成的压气机叶轮。

所述PA66材料具有抗冲击性和高强度的性能；所述GF25材料具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等。

所述叶轮轮毂215远离叶轮进气前缘213的一侧设置有凹陷槽，所述凹陷槽用于使叶轮轮毂215的壁厚均匀，并且能够降低该复合材料低惯量离心压气机叶轮102的整体重量，使该复合材料低惯量离心压气机叶轮102整体更加轻便。

并且通过该凹陷槽使复合材料低惯量离心压气机叶轮102能够获得更低惯量和更好的工艺性。

所述加强筋组件包括布设在叶轮轮毂215远离叶轮进气前缘213一侧面上的多个轮背加强筋216，所述多个轮背加强筋216沿叶轮主体1021的周边呈放射状均匀布设。

所述轮背加强筋216分别与叶轮主体1021和叶轮轮毂215一体连接。

在本实施例中，两相邻的轮背加强筋216之间的夹角β2优选为：35°-65°。

所述复合材料低惯量离心压气机叶轮102在高速旋转和压缩工质的时候，离心力容易导致叶轮发生变形，这种变形在靠近叶轮后端面217的位置更加明显，通过加设轮背加强筋216，能够改善这一问题，提高该复合材料低惯量离心压气机叶轮102的整体结构强度。

这样设计，复合材料低惯量离心压气机叶轮102作为工作的主要部件，在实现对压缩工质压缩的同时，通过低密度的树脂复合材料降低了工作密度，同时，根据聚合物材料的成型特性，把叶轮的配合内孔的定位功能进一步拓展，实现叶轮轴向分离的承载能力，这对于缺少轴向主动止推承载能力的低成本电驱压气机非常重要，对于带有止推轴承109的涡轮增压器等产品，也可以大幅度的降低轴承的载荷，提高轴承的工作效率。

所述叶轮主体1021上靠近前后两端面的位置处分别布设有叶轮前端面212和叶轮后端面217，所述叶轮前端面212和叶轮后端面217相互平行且均为平面。

所述叶轮前端面212与叶轮后端面217之间的长度设定为离心压气机叶轮长度L4。

所述安装孔的整体结构呈两段相互连通式结构，所述安装孔具有包括由叶轮前端面212向叶轮后端面217依次开设的叶轮配合内柱面220、叶轮配合内锥面218，所述叶轮配合内柱面220与叶轮配合内锥面218相互连通。

所述叶轮配合内柱面220位于叶轮进气的前端部分，所述叶轮配合内锥面218位于安装孔的中间及后部。

所述叶轮配合内锥面218主要为了实现径向定位。

所述叶轮配合内锥面218的内表面为圆锥面，所述圆锥面的锥角β1为2°-6°。

所述叶轮配合内柱面220和叶轮配合内锥面218上沿安装孔的轴向依次间隔布设有多个叶轮变形容纳槽219。

在本实施例中，所述叶轮变形容纳槽219的数量为2个以上。

所述叶轮变形容纳槽219能够承受工作中比金属材料更大的变形量的需求。

请参阅图3-图8所示，本实施例还公开了一种复合材料低惯量离心压气机叶轮的配合安装装置，基于上述实施例1中的复合材料低惯量离心压气机叶轮，所述配合安装装置包括转子轴113，所述转子轴113的一端通过螺纹固定连接有定距锁紧螺母103，所述定距锁紧螺母103穿设在复合材料低惯量离心压气机叶轮102的安装孔，且定距锁紧螺母103的外表面与安装孔紧密连接，所述复合材料低惯量离心压气机叶轮102的叶轮前端面212和叶轮后端面217分别与相对应的定距锁紧螺母103和轴封110相顶接进行轴向配合和力矩传递，所述轴封110套设在转子轴113上。

所述转子轴113包括转子轴主体243，所述转子轴主体243的一端上设置有转子轴配合柱面230，所述转子轴配合柱面230的外表面尺寸小于转子轴主体243的表面尺寸，所述转子轴配合柱面230与转子轴主体243的连接处设置有转子轴定距台阶231。

所述转子轴配合柱面230上远离转子轴主体243的一端位置处开设有转子轴外螺纹229。

所述复合材料低惯量离心压气机叶轮102的后方固定安装有密封环套座106，所述密封环套座106内开设有密封环套座内面242。

所述轴封110上开设有轴封内孔226，所述轴封110通过轴封内孔226套设在转子轴113的转子轴配合柱面230上。

所述轴封110通过密封组件与密封环套座106的密封环套座内面242密封连接。

所述密封组件包括开设在轴封110上的密封环槽224，所述密封环槽224内安装有密封环107，所述密封环107的密封环外端面221与密封环套座106的密封环套座内面242配合密封，密封环107的密封环侧端面222与密封环槽224配合密封，进而实现轴向间隙密封。

所述轴封110靠近复合材料低惯量离心压气机叶轮102的一端设置有轴封前端面223，所述轴封前端面223与叶轮后端面217紧密连接。

所述轴封110远离复合材料低惯量离心压气机叶轮102的一端设置有轴封后端面225。

所述轴封110远离复合材料低惯量离心压气机叶轮102的一侧设置有止推套108，所述止推套108内开设有止推套内孔228。

所述止推套108通过止推套内孔228套设在转子轴113的转子轴配合柱面230上。

所述止推套108的两侧分别设置有止推套配合端面227，所述止推套108靠近轴封110一侧的止推套配合端面227与止推套108的轴封后端面225紧密接触。

所述止推套108另一侧的止推套配合端面227与转子轴定距台阶231相接触，所述转子轴定距台阶231用于限定止推套108的轴向位置。

所述定距锁紧螺母103在低惯量离心压气机及其配合安装装置中实现对轴向旋转零部件传递力矩和限定离心压气机叶轮102轴向距离的作用。

所述定距锁紧螺母103包括螺母段和配合连接段，所述螺母段和配合连接段为一体连接，所述螺母段和配合连接段内开设有连接沉孔，所述螺母段具有气动外形，以减少气流损失。

所述螺母段包括螺母导向端201、螺母拧紧端203和螺母去重外端面211，所述螺母导向端201、螺母拧紧端203和螺母去重外端面211相互一体连接。

所述气动外形设置在螺母导向端201上，所述气动外形可采用椭圆形结构。

这样设计，可通过气动外形能够减少气流损失，提高使用效果，并且将气动外形设计呈椭圆形结构，能够减少设计和制造的复杂程度。

所述螺母拧紧端203的外表面形状呈外六方状或者12棱梅花形，实现拧紧力矩的加载。

所述螺母去重外端面211为标准圆柱型，所述螺母去重外端面211的外径≤叶轮轮毂215的配合直径，以减少进气阻力。

所述定距锁紧螺母103上位于螺母去重外端面211远离螺母拧紧端203的一侧设置有螺母叶轮配合面204，所述螺母叶轮配合面204与叶轮前端面212紧密连接，实现定位和限定复合材料低惯量离心压气机叶轮102的位置。

所述螺母导向端201的外表面上周向开设有多个螺母压力平衡孔202,所述螺母压力平衡孔202的轴线与定距锁紧螺母103的轴线之间设置有倾斜夹角α1，所述倾斜夹角α1为30°-90°。

这样设计，可通过螺母压力平衡孔202能够减少进气噪音及引起流动损失，提高使用效果。

在本实施例中，所述螺母压力平衡孔202的数量为2个以上，且多个螺母压力平衡孔202沿螺母导向端201的外表面呈周向布设，以减少对平衡特性的影响。

所述螺母压力平衡孔202主要实现外部气流与螺母配合内空腔210中压力的均衡，减少装配过程中，空气挤压形成的“弹簧”阻力，实现内部压力均衡。

所述配合连接段的整体结构呈两段一体连接式结构，其具体包括：螺母配合柱面208和螺母配合锥面207，所述螺母配合柱面208与螺母配合锥面207为一体连接，所述螺母配合锥面207远离螺母配合柱面208的一端设置有螺母定距配合面205。

所述螺母定距配合面205与轴封前端面223实现紧密配合并限定轴向距离，所述螺母叶轮配合面204与螺母定距配合面205和轴封前端面223之间的定位距离为L1，所述定位距离L1≤离心压气机叶轮长度L4，实现对离心压气机叶轮102的预压缩。

所述定位距离L1与离心压气机叶轮长度L4的差值为拧紧后复合材料低惯量离心压气机叶轮102的预压缩量。

所述螺母配合柱面208的长度为L2，所述螺母配合锥面207的长度为L3，所述螺母配合锥面207的长度L3＞螺母配合柱面208的长度L2。

所述螺母配合锥面207的外表面为圆锥面，且该圆锥面的锥角为α2，所述螺母配合锥面207的锥角α2与叶轮配合内锥面218的锥角β1相同，实现紧密配合，并承载离心压气机叶轮102指向叶轮进口方向的气动分力。

所述定距锁紧螺母103的配合连接段装配在复合材料低惯量离心压气机叶轮102的安装孔内，所述螺母配合柱面208与叶轮配合内柱面220配合连接，所述螺母配合锥面207与叶轮配合内锥面218紧密配合连接。

这样设计，通过螺母配合柱面208与叶轮配合内柱面220的配合连接和螺母配合锥面207与叶轮配合内锥面218的紧密配合连接，能够将复合材料低惯量离心压气机叶轮102安装在定距锁紧螺母103的配合连接段上，并且螺母配合锥面207的长度L3＞螺母配合柱面208的长度L2，能够更好的承载气动轴向力，提高使用效果。

所述连接沉孔包括螺母径向配合内孔206，所述螺母径向配合内孔206的一端螺母配合内空腔210连通，所述螺母径向配合内孔206的另一端贯穿螺母定距配合面205。

所述螺母径向配合内孔206与转子轴113的转子轴配合柱面230实现间隙定位配合。

所述螺母径向配合内孔206内靠近螺母配合内空腔210的位置处开设有螺母拧紧内螺纹209，所述螺母拧紧内螺纹209与转子轴113上的转子轴外螺纹229螺纹连接，用于起到紧固和传递力矩的作用。

所述定距锁紧螺母103将离心压气机叶轮102、轴封110、止推套108、转子轴113紧固配合到一起。

上述设计，通过定距锁紧螺母103将离心压气机叶轮102、轴封110、止推套108与转子轴有效的紧固到一起，同时，起到了径向定心和轴向定距的目标，为实现复合材料低惯量离心压气机的功能奠定了结构基础。紧固装配完成后，定距锁紧螺母103的轴向长度L1限制了离心压气机叶轮102的轴向变形量，能够有效控制轴向配合间隙。

所述转子轴113上远离转子轴外螺纹229的一端处一体连接有涡轮叶轮114。

在安装时，首先将密封环107套设在轴封110上的密封环槽224内，然后轴封110安装在密封环套座106内的密封环套座内面242内，然后按照套装顺序：止推套108、轴封110、复合材料低惯量离心压气机叶轮102，将止推套108、轴封110、复合材料低惯量离心压气机叶轮102依次套设在转子轴113的转子轴配合柱面230上，并使止推套108的两侧止推套配合端面227分别与相对应的转子轴定距台阶231和轴封后端面225紧密连接。

然后将定距锁紧螺母103安装在复合材料低惯量离心压气机叶轮102的安装孔内，此时转动定距锁紧螺母103可使螺母拧紧内螺纹209与转子轴外螺纹229螺纹连接，并且长度L1≤离心压气机叶轮长度L4，此时继续转动定距锁紧螺母103可使螺母配合柱面208与叶轮配合内柱面220的配合连接、螺母配合锥面207与叶轮配合内锥面218的紧密配合连接，用于起到紧固和传递力矩的作用，进而实现将复合材料低惯量离心压气机叶轮102安装在转子轴113上。

实施例2：

请参阅图9-图11所示，上述实施例1中的复合材料低惯量离心压气机叶轮，还可以采用图9-图11所示结构。

所述实施例2公开的复合材料低惯量离心压气机叶轮，主要针对复合材料低惯量离心压气机叶轮102的轮背结构进行了强度提升，同时做了部分功能集成，以适合实际工程应用。

所述叶轮主体1021上位于叶轮轮毂215的后方布设有加强套235，所述加强套235与叶轮主体1021为一体注塑成型。

所述加强套235能够增加轮背承载力的目的。

叶轮主体1021的轮背位置设置有多个呈周向均布且深度不同的叶轮配合槽内径237和叶轮配合槽外径238，所述叶轮配合槽内径237和叶轮配合槽外径238分别与加强套235的对应结构进行配合，以增加不同材料间的结合强度。

所述加强套235周向方向分布有加强套内槽配合直径240和加强套外槽配合直径241，其数量与叶轮上周向均布的深度不同的叶轮配合槽内径237和叶轮配合槽外径238数量相同。

所述加强套235轴向端部设有加强套前配合端面239，所述加强套前配合端面239与叶轮主体1021上开设的叶轮槽轴向配合端面236紧密配合，实现加强套235的轴向定位。

所述叶轮槽轴向配合端面236布设在叶轮配合槽内径237靠近叶轮轮毂215的一侧面上。

以抵消增加加强套235后，引起的离心压气机叶轮轴向距离的增加，同时为了更好的实现功能集成，将离心压气机叶轮和轴封做了进一步的集成改进。

所述加强套235的外表面上开设有多个加强套密封环槽234，所述多个加强套密封环槽234沿加强套235的轴向依次间隔布设。

为了更好的实现密封效果，所述加强套密封环槽234的数量为2个，所述加强套密封环槽234内分别套设有呈7。

通过将密封环107安装在加强套密封环槽234内，鞥能够实现对应的密封功能。

所述加强套235远离叶轮轮毂215的一端设置有复合叶轮后端面233，所述复合叶轮后端面233与叶轮后端面217位于同一平面内。

所述加强套235与复合材料低惯量离心压气机叶轮102是通过注塑工艺形成的一个有机整体。

所述安装孔的整体结构呈三端相互连通式结构，所述安装孔具有包括由叶轮前端面212向叶轮后端面217依次开设的叶轮配合内柱面220、叶轮配合内锥面218和叶轮配合后柱面232，所述叶轮配合内柱面220、叶轮配合内锥面218和叶轮配合后柱面232相互连通。

所述叶轮配合后柱面232与叶轮配合内柱面220共同实现径向定位的目的。

这样设计，因为安装孔的轴向长度的增加，为了更好的定位，在安装孔的后方位置处增加了一个叶轮配合后柱面232，该叶轮配合后柱面232与叶轮配合内柱面220共同实现径向定位的目的。

所述叶轮前端面212与复合叶轮后端面233之间的长度设定为安装孔长度L5。

在本实施例外，所述复合材料低惯量离心压气机叶轮102内部的叶轮配合内锥面218还可以设计为标准圆柱面，整体结构呈标准圆柱面的叶轮配合内锥面218虽然承载轴向力的能力减弱，但仍然可以实现离心压气机叶轮装置的相关功能。

在本实施例外，所述离心压气机叶轮102的内部叶轮配合内锥面218还可以设计为多边形的配合面结构，虽然会导致与其配合的定距锁紧螺母103的工艺性不好，但仍然可以实现离心压气机叶轮装置的相关功能。

请参阅图9-图12：本实施例中，还公开了一种复合材料低惯量离心压气机叶轮的配合安装装置，基于上述实施例2中的复合材料低惯量离心压气机叶轮，所述配合安装装置包括转子轴113，所述转子轴113的一端通过螺纹固定连接有定距锁紧螺母103，所述定距锁紧螺母103穿设在复合材料低惯量离心压气机叶轮102的安装孔，且定距锁紧螺母103的外表面与安装孔紧密连接，所述复合材料低惯量离心压气机叶轮102的叶轮前端面212和叶轮后端面217分别与相对应的定距锁紧螺母103的螺母叶轮配合面204和止推套108的止推套配合端面227相顶接进行轴向配合和力矩传递，所述轴封110套设在转子轴113上。

所述本实施例2中的定距锁紧螺母103与实施例1中的定距锁紧螺母103整体结构相类似，其不同之处在于：所述定距锁紧螺母103配合连接段的整体结构呈三端一体连接式结构，其具体包括：螺母配合柱面208、螺母配合锥面207和螺母配合后柱面244。

所述定距锁紧螺母103安装在复合材料低惯量离心压气机叶轮102的安装孔内时，所述螺母配合柱面208与叶轮配合内柱面220配合连接，所述螺母配合锥面207与叶轮配合内锥面218配合连接，所述螺母配合后柱面244与叶轮配合后柱面232配合连接。

所述定距锁紧螺母103上位于螺母配合后柱面244远离螺母配合锥面207的一端面上设置有螺母定距配合面205。

所述螺母叶轮配合面204与螺母定距配合面205之间的定位距离为L1，所述定位距离L1任然遵循：定位距离L1≤离心压气机叶轮长度L5的关系，实现注塑压气机叶轮的预压缩。

本发明还公开了一种低惯量离心压气机，所述低惯量离心压气机包括压气机主体100，所述压气机主体100内安装有上述实施例1或实施例2中的复合材料低惯量离心压气机叶轮102和低惯量离心压气机配合安装装置200。

所述压气机主体100内压气腔和高压腔，所述低惯量离心压气机配合安装装置200安装在压气机主体100内，且低惯量离心压气机配合安装装置200上的复合材料低惯量离心压气机叶轮102位于压气腔内，所述低惯量离心压气机配合安装装置200上涡轮叶轮114位于高压腔内。

所述转子轴113上安装有多个浮动轴承112，所述多个浮动轴承112沿转子轴113的轴线依次间隔布设，所述浮动轴承112固定安装在压气机主体100内，所述转子轴113通过浮动轴承112与压气机主体100转动连接。

所述压气机主体100内位于压气腔的位置处开设有压气机集气流道104，所述压气机主体100上靠近压气腔的位置处设置有压气机进口101和压气机出口105。

所述压气机进口101和压气机出口105的轴线呈垂直布设，且压气机进口101和压气机出口105分别与压气腔连通。

所述压气机主体100内位于高压腔的位置处开设有涡轮机集气流道116，所述述压气机主体100上靠近高压腔的位置处设置有高速涡轮机进口117和涡轮机出口115。

所述高速涡轮机进口117和涡轮机出口115的轴线呈垂直布设，且高速涡轮机进口117和涡轮机出口115分别与高压腔连通。

所述低惯量离心压气机配合安装装置200安装在压气机主体100内后，其低惯量离心压气机配合安装装置200上的密封环套座106通过螺栓禁锢件与压气机主体100固定连接。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明专利的教导，在不脱离本发明专利的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.复合材料低惯量离心压气机叶轮，包括叶轮主体（1021），叶轮主体（1021）上一体连接有叶轮轮毂（215），叶轮轮毂（215）上设置有叶轮叶片和叶轮进气前缘（213）和与之贯通的叶轮出气后缘（214），其特征在于：复合材料低惯量离心压气机叶轮（102）整体采用树脂复合材料制成，叶轮主体（1021）内开设有安装孔，叶轮主体（1021）上位于叶轮轮毂（215）的后方一体连接有加强筋组件。

2.根据权利要求1所述的复合材料低惯量离心压气机叶轮，其特征在于：叶轮主体（1021）上靠近前后两端面的位置处分别布设有叶轮前端面（212）和叶轮后端面（217），叶轮前端面（212）与叶轮后端面（217）之间的长度为离心压气机叶轮长度L4。

3.根据权利要求2所述的复合材料低惯量离心压气机叶轮，其特征在于：安装孔包括相互连通的叶轮配合内柱面（220）和叶轮配合内锥面（218），叶轮配合内锥面（218）的内表面为圆锥面，圆锥面的锥角为β1，叶轮配合内柱面（220）和叶轮配合内锥面（218）上沿安装孔的轴向间隔布设有多个叶轮变形容纳槽（219）。

4.根据权利要求2所述的复合材料低惯量离心压气机叶轮，其特征在于：安装孔还包括叶轮配合后柱面（232），叶轮配合后柱面（232）布设在叶轮配合内锥面（218）远离叶轮配合内柱面（220）的一侧位置处，叶轮配合内柱面（220）、叶轮配合内锥面（218）和叶轮配合后柱面（232）相互连通。

5.根据权利要求4所述的复合材料低惯量离心压气机叶轮，其特征在于：叶轮主体（1021）上位于叶轮轮毂（215）的后方位置处布设有加强套（235），加强套（235）与叶轮主体（1021）为一体注塑成型，加强套（235）的外表面上开设有多个加强套密封环槽（234），加强套（235）远离叶轮轮毂（215）的一端设置有复合叶轮后端面（233），叶轮前端面（212）与复合叶轮后端面（233）之间的长度为安装孔长度L5。

6.基于权利要求1-5任一项所述的复合材料低惯量离心压气机叶轮的配合安装装置，其特征在于：该装置包括转子轴（113），转子轴（113）的一端连接有定距锁紧螺母（103），定距锁紧螺母（103）穿设在复合材料低惯量离心压气机叶轮（102）的安装孔内，定距锁紧螺母（103）的外表面与安装孔紧密连接，所述叶轮前端面（212）和叶轮后端面（217）分别与相对应的定距锁紧螺母（103）和轴封（110）相顶接进行轴向配合和力矩传递，轴封（110）套设在转子轴（113）上。

7.根据权利要求6所述的复合材料低惯量离心压气机叶轮的配合安装装置，其特征在于：转子轴（113）包括转子轴主体（243），转子轴主体（243）的一端上设置有转子轴配合柱面（230），转子轴配合柱面（230）与转子轴主体（243）的连接处设置有转子轴定距台阶（231）,转子轴配合柱面（230）上远离转子轴主体（243）的一端位置处开设有转子轴外螺纹（229）。

8.根据权利要求7所述的复合材料低惯量离心压气机叶轮的配合安装装置，其特征在于：复合材料低惯量离心压气机叶轮（102）的后方固定安装有密封环套座（106），密封环套座（106）内开设有密封环套座内面（242），轴封（110）的外表面通过密封组件与密封环套座内面（242）密封连接，转子轴配合柱面（230）上位于转子轴定距台阶（231）与轴封（110）之间的位置处设有止推套（108）。

9.根据权利要求8所述的复合材料低惯量离心压气机叶轮的配合安装装置，其特征在于：定距锁紧螺母（103）包括一体连接的螺母段和配合连接段，配合连接段的外表面与安装孔的内表面紧密配合，螺母段与配合连接段的连接处设置有螺母叶轮配合面（204），配合连接段远离螺母段的一端面上设有螺母定距配合面（205），螺母叶轮配合面（204）与螺母定距配合面（205）之间的定位距离为L1，定位距离L1≤离心压气机叶轮长度L4，所述定位距离L1≤安装孔长度L5。

10.根据权利要求9所述的复合材料低惯量离心压气机叶轮的配合安装装置，其特征在于：螺母段和配合连接段内开设有连接沉孔，连接沉孔包括螺母径向配合内孔（206），螺母径向配合内孔（206）与转子轴配合柱面（230）为间隙定位配合，螺母径向配合内孔（206）内开设有螺母拧紧内螺纹（209），螺母拧紧内螺纹（209）与转子轴外螺纹（229）螺纹连接。

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