CN207701448U - 一种镶套式组合叶轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于聚丙烯、聚乙烯石化等行业所属循环轴流泵技术领域，具体涉及一种镶套式组合叶轮。本叶轮包括叶轮轴、叶轮本体以及镶套，镶套的套腔至少具备两个以上的配合平面且各配合平面均平行叶轮轴轴线，叶轮轴上相应设置与上述各配合平面彼此面贴合的接触面以便使得镶套套接于叶轮轴上；镶套外周壁至少设置两个以上的接触平面且各接触平面均平行叶轮轴轴线，叶轮本体的筒腔处相应设置与上述各接触平面彼此面贴合的配合面，以便使得叶轮本体套接于镶套上。本实用新型加工简单而成本可控，可在平稳实现力矩传递功能的同时，能避免物料的集聚和叶轮轴的损伤，叶轮使用寿命也得到有效保证。

Description

一种镶套式组合叶轮

技术领域

本实用新型属于聚丙烯、聚乙烯石化等行业所属循环轴流泵技术领域，具体涉及一种镶套式组合叶轮。

背景技术

近年来，我国石油和化工技术重点发展方向是完成进口装置及设备的国产化。聚丙烯环管法工艺均聚和共聚技术国产化是其中重要一部分。国内一些公司经过消化吸收引进技术，开发了具有自主知识产权的环管法聚丙烯生产技术及核心设备：环管反应器，使环管反应器实现了国产化，进而实现了从工艺技术到反应器设计制造的完全国产化，已经在茂名石化乙烯改造聚丙烯装置中得到应用。但其中的心脏设备：循环轴流泵，仍然依赖于进口或使用国外品牌的设备。在循环轴流泵中，出于对叶轮轻质化及使用性能的综合考虑，叶轮的轮叶常采用轻质材料制作而叶轮轴硬度则远大于轮叶硬度，这导致在实际使用时，常因轮叶过软而使得轮叶与叶轮轴的键连接部位出现受力变形等状况，进而严重影响了循环轴流泵的正常工作。目前国外解决上述问题的措施，大都通过研发更为先进的材料来替代传统铝制叶轮来实现，这也是为何国内类似装置上的循环轴流泵全部依赖进口并形成产品垄断的根本原因。如何寻求一种新型的可应用于循环轴流泵内叶轮结构，从而从结构上而不是材质上来进行叶轮改良，从而使得即使应用普通材质的轮叶，也一样能实现叶轮的高寿命使用需求，为本领域近年来所亟待解决的技术难题。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种结构简洁而合理的镶套式组合叶轮结构，其加工简单而成本可控，可在平稳实现力矩传递功能的同时，能避免物料的集聚和叶轮轴的损伤，叶轮使用寿命也得到有效保证。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种镶套式组合叶轮，其特征在于：本叶轮包括叶轮轴及与叶轮轴同轴布置的叶轮本体，叶轮本体外形呈套筒状且叶轮本体的外筒壁处布置轮叶；本叶轮还包括位于叶轮本体与叶轮轴之间配合间隙处的镶套，所述镶套的套腔至少具备两个以上的配合平面且各配合平面均平行叶轮轴轴线，叶轮轴上相应设置与上述各配合平面彼此面贴合的接触面以便使得镶套套接于叶轮轴上；镶套外周壁至少设置两个以上的接触平面且各接触平面均平行叶轮轴轴线，叶轮本体的筒腔处相应设置与上述各接触平面彼此面贴合的配合面，以便使得叶轮本体套接于镶套上。

优选的，所述镶套为正多面体，镶套的外周壁与套腔所分别形成的正多面体的平面数目彼此一致。

优选的，所述叶轮轴为至少五段式的阶梯轴结构；叶轮轴包括由前至后轴径逐渐增大的第一轴体、第二轴体、第三轴体、第四轴体及第五轴体；所述第五轴体连接动力源，叶轮本体的筒腔外形呈二段式的阶梯孔状以便套接第三轴体及第四轴体；叶轮本体的位于第三轴体的筒腔一端处同轴凹设有四方孔状的沉孔，四方孔状的镶套卡嵌于该沉孔内且镶套的四方孔状的套腔卡嵌于第三轴体的接触面处；本叶轮还包括盖帽及紧固螺母，盖帽外形呈半圆球状且底面直径等于叶轮本体的外径；盖帽的朝向叶轮本体端部的底面轴向凸设有定位柱，以便插入叶轮本体端部处凹设的定位孔内并与之构成定位配合；紧固螺母螺纹紧固于第一轴体上且紧固螺母的一端抵紧于盖帽顶部处。

优选的，叶轮本体的朝向盖帽底面的端面处环绕叶轮本体轴线而布置环形密封槽，环形密封槽内填塞有密封环以便与盖帽底面间构成密封配合；第四轴体处凹设有环形凹槽，环形密封槽内填塞有密封环以便与叶轮本体筒腔之间构成密封配合。

优选的，所述镶套的外周壁所形成的正多面体的各拐角处均布置45°外倒角；镶套的套腔所形成的正多面体的各拐角处均倒圆角。

本实用新型的有益效果在于：

1)、本实用新型抛弃了传统的期望使用材质更佳而成本更高的材料替换来制作叶轮本体所导致的诸多问题，转而另辟蹊径的从结构改良上作研发，通过在材质较软的叶轮本体上，镶套上材质较硬的镶套，再以镶套作为中间件来套接叶轮轴。叶轮本体通过配合而与叶轮轴保证同心，且本身不直接与叶轮轴进行力矩的传递。这样，实际使用时，每当叶轮轴转动，首先将力通过配合平面而传递至镶套，再通过镶套处的接触平面而将力递送至叶轮本体处，以实现整个叶轮的转动效果。在上述整个动作过程中，镶套作为中间件，一方面具备了键连接的功能，稳定实现了力矩的可靠传递；另一方面又相对传统键连接而言，显著增大了叶轮轴与叶轮本体之间的接触面积，平摊了相对软质的叶轮本体处单位面积的受力能力。即使叶轮本体材质上选择常见且偏软的铝制轮体，由于镶套具备更大的接触面，也能同样避免物料的积聚以及叶轮本体及叶轮轴的损伤，叶轮使用寿命及循环轴流泵的正常工作均可得到有效保证。

2)、作为本实用新型的进一步优选方案，镶套为正多边形，与镶套对应的叶轮轴相应部分亦为正多边形，同时叶轮本体的与镶套配合部分同样为正多边形。通过镶套与轴正多边形的配合，力矩传递能够更加的平稳，进而能更好的实现上述无键传动需求。

3)、进一步的，本实用新型的组合叶轮，实际上包含了叶轮本体、镶套、叶轮轴、盖帽及紧固螺母。盖帽一方面底面与叶轮本体同直径，以确保其水力性能；另一方面，盖帽也能起到封闭镶套所处沉孔空间的功能，以避免外部介质浸入沉孔空间而导致镶套被腐蚀等诸多问题的发生。紧固螺母作为轴向紧固件，则可确保盖帽相对叶轮本体的配合性。通过定位柱与定位孔的配合，则有利于确保盖帽相对叶轮本体的便捷化的定位安装效果。多层阶梯式的叶轮轴设计，也利用了阶梯轴的轴肩部位，起到的对叶轮本体、盖帽乃至紧固螺钉的单向止口式安装及最大动作行程的限定效果，本实用新型的结构布局的合理性及装配的效率性均能得到有效保证。

4)、优选的，环形密封槽及环形凹槽的布置，可在上述盖帽封闭的基础上，进一步提升镶套相对外部介质环境的密封性，以期进一步的提升镶套的实际使用寿命。而镶套的筒腔与外周壁所形成的两组正多面体，其各拐角转折处都应当采用倒角构造。具体而言，镶套的外周壁所形成的正多面体的各拐角处均布置45°外倒角；镶套的套腔所形成的正多面体的各拐角处均倒圆角。镶套的外周壁处的45°外倒角，使得正四面体的镶套外周壁能够以更多的平面折角来接触相对软质的叶轮本体，从而提升其力矩传递效果；而镶套的套腔处的倒圆角，则利于镶套快速的套入叶轮轴处，以提升其插接装配的便捷性。当各正多面体倒角后，镶套的整体结构的稳定性可得到极大提升，同时镶套与相应部件间的配合程度也能得到保证，显然一举多得。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为镶套的正面视图；

图3为图2的A-A向剖视图。

图示各结构的标号与本系统各部件名称对应如下：

10-叶轮轴 10a-环形凹槽

11-第一轴体 12-第二轴体 13-第三轴体 14-第四轴体

15-第五轴体 16-沉孔

20-叶轮本体 20a-环形密封槽 21-轮叶

30-镶套 31-配合平面 32-接触平面

40-盖帽 41-定位柱 50-紧固螺母

具体实施方式

为便于理解，此处结合图示对本实用新型的具体实施结构及工作流程作以下进一步阐述：

本实用新型用于聚丙烯行业使用的循环轴流泵上，是为聚丙烯装置环管反应器提供循环动力时，所使用的一种镶套式组合叶轮。本实用新型为组合结构，也即在材质较软的叶轮本体20上，镶嵌上材质较硬的镶套30；叶轮本体20通过配合，与叶轮轴10保证同心，不进行力矩的传递。镶套30为正多边形，与镶套30对应的轴亦为正多边形，通过镶套30与叶轮轴10间以及镶套30与叶轮本体20间的双正多边形式的配合，实现传递力矩的功能，从而实现无键传动，避免物料的积聚和轴的损伤。

本实用新型的具体构造参见图1所示，包括叶轮本体20、叶轮轴10、镶套30、盖帽40以及紧固螺钉。其中，叶轮本体20的外周壁处径向延伸布置轮叶21，而叶轮本体20的筒腔则套设于叶轮轴10上。在图1所示结构中，叶轮本体20的前端面的筒腔处凹设有四方形的沉孔16，而四方形的镶套30套装在叶轮本体20的该沉孔16内。而叶轮轴10上的相应位置设置有相应的配合面，以供镶套30套入。盖帽40的底面面贴合于叶轮本体20的前端面处，并通过紧固螺母50将叶轮本体20和盖帽40锁紧在叶轮轴10上。

实际使用时，镶套30材质较叶轮本体20更硬，如采用结构钢等，叶轮本体20材质为软质金属，如合金铝等。镶套30的外形则参见图2-3所示，其套腔为正四边形或其他正多边形，且正四边形或其他正多边形中心与叶轮本体20轴线同轴，或者说正四边形或其他正多边形的各个面均平行叶轮本体20的轴线。同理的，镶套30的外周壁同样为正四边形或其他正多边形，且正四边形或其他正多边形中心与叶轮本体20轴线同轴，或者说正四边形或其他正多边形的各个面均平行叶轮本体20的轴线。当镶套30制作完毕后，镶套30的外周壁所形成的正多面体的各拐角处均布置45°外倒角，而镶套30的套腔所形成的正多面体的各拐角处均倒圆角，具体如图2所示。

综上，本实用新型能够使两种不同硬度材质的叶轮本体20与叶轮轴10，通过镶套30所形成的镶嵌结构实现力矩的有效传递，避免了传统依靠键连接结构传动的缺陷，为聚丙烯装置的长周期和稳定化运行提供了保证，可打破进口产品垄断国内市场的态势。通过将本实用新型应用于现有循环轴流泵中，能够部分解决进口泵价格昂贵以及维修成本过高等不足，实现了装置的稳产、高产，满足高附加值共聚产品的生产需求，尤其对石油化工等行业的持续稳定发展具有特别重要的意义。

Claims (5)

1.一种镶套式组合叶轮，其特征在于：本叶轮包括叶轮轴(10)及与叶轮轴(10)同轴布置的叶轮本体(20)，叶轮本体(20)外形呈套筒状且叶轮本体(20)的外筒壁处布置轮叶(21)；本叶轮还包括位于叶轮本体(20)与叶轮轴(10)之间配合间隙处的镶套(30)，所述镶套(30)的套腔至少具备两个以上的配合平面(31)且各配合平面(31)均平行叶轮轴(10)轴线，叶轮轴(10)上相应设置与上述各配合平面(31)彼此面贴合的接触面以便使得镶套(30)套接于叶轮轴(10)上；镶套(30)外周壁至少设置两个以上的接触平面(32)且各接触平面(32)均平行叶轮轴(10)轴线，叶轮本体(20)的筒腔处相应设置与上述各接触平面(32)彼此面贴合的配合面，以便使得叶轮本体(20)套接于镶套(30)上。

2.根据权利要求1所述的一种镶套式组合叶轮，其特征在于：所述镶套(30)为正多面体，镶套(30)的外周壁与套腔所分别形成的正多面体的平面数目彼此一致。

3.根据权利要求1所述的一种镶套式组合叶轮，其特征在于：所述叶轮轴(10)为至少五段式的阶梯轴结构；叶轮轴(10)包括由前至后轴径逐渐增大的第一轴体(11)、第二轴体(12)、第三轴体(13)、第四轴体(14)及第五轴体(15)；所述第五轴体(15)连接动力源，叶轮本体(20)的筒腔外形呈二段式的阶梯孔状以便套接第三轴体(13)及第四轴体(14)；叶轮本体(20)的位于第三轴体(13)的筒腔一端处同轴凹设有四方孔状的沉孔(16)，四方孔状的镶套(30)卡嵌于该沉孔(16)内且镶套(30)的四方孔状的套腔卡嵌于第三轴体(13)的接触面处；本叶轮还包括盖帽(40)及紧固螺母(50)，盖帽(40)外形呈半圆球状且底面直径等于叶轮本体(20)的外径；盖帽(40)的朝向叶轮本体(20)端部的底面轴向凸设有定位柱(41)，以便插入叶轮本体(20)端部处凹设的定位孔内并与之构成定位配合；紧固螺母(50)螺纹紧固于第一轴体(11)上且紧固螺母(50)的一端抵紧于盖帽(40)顶部处。

4.根据权利要求3所述的一种镶套式组合叶轮，其特征在于：叶轮本体(20)的朝向盖帽(40)底面的端面处环绕叶轮本体(20)轴线而布置环形密封槽(20a)，环形密封槽(20a)内填塞有密封环以便与盖帽(40)底面间构成密封配合；第四轴体(14)处凹设有环形凹槽(10a)，环形密封槽(20a)内填塞有密封环以便与叶轮本体(20)筒腔之间构成密封配合。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种镶套式组合叶轮，其特征在于：所述镶套(30)的外周壁所形成的正多面体的各拐角处均布置45°外倒角；镶套(30)的套腔所形成的正多面体的各拐角处均倒圆角。