CN209294129U - 叶轮组件及设有其的压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种叶轮组件及设有其的压缩机，叶轮组件包括：叶轮，具有在叶轮的中心轴线方向上相对设置的前端面与后端面，叶轮开设有连通前端面与后端面的叶轮中心孔；驱动轴，驱动轴的一端自后端面插设于叶轮中心孔，驱动轴插设于叶轮中心孔的一端开设有驱动轴中心孔；压紧垫片，压紧垫片的一端自前端面插设于叶轮中心孔，压紧垫片的另一端抵持于前端面；锁紧件，锁紧件包括锁紧头及连接锁紧头一端的锁紧杆，锁紧杆穿过压紧垫片插设于驱动轴中心孔，锁紧头抵持于压紧垫片。上述叶轮组件在拆装方便的同时，实现了可靠的定位与锁紧，从而简化了设有该叶轮组件的压缩机的拆装工序，提高了压缩机的运行可靠性。

Description

叶轮组件及设有其的压缩机

技术领域

本实用新型涉及压缩装置领域，特别是涉及一种叶轮组件及设有其的压缩机。

背景技术

离心式压缩机是一种依靠高转速产生压力差从而做功的旋转式机械设备，其通常的运行转速在5000RPM-50000RPM之间。在高转速下，旋转轴系零件的强度、定位以及锁紧对压缩机的运行有着至关重要的影响。而叶轮作为旋转轴系零件中最重要的部件，承担了产生离心力以压缩气体的作用，其定位锁紧的方式对于压缩机的运行格外重要。

目前，常用的叶轮定位锁紧方式包括：

一、通过键与锁紧螺母固定。如图1所示，叶轮轮毂的后端面与驱动轴的轴肩贴合而实现叶轮的轴向定位，叶轮轮毂的中心孔与驱动轴的外圆面配合实现叶轮的径向定位，同时叶轮与驱动轴键连接而实现驱动轴到叶轮的动力传递。锁紧螺母套设于驱动轴并抵持于叶轮轮毂的前端面，从而起到轴向防松的作用。采用该定位锁紧方式固定叶轮，具有加工成本低、拆装方便的优点。但与此同时，驱动轴的前端伸出较长，导致轴系挠度变大，叶轮在高速旋转中容易产生较大抖动与梳齿密封摩擦异常等现象。而且驱动轴与叶轮的键槽根部存在较大的应力集中，且削弱了驱动轴与叶轮的强度，叶轮与驱动轴的同心度较差。此外，伸出叶轮的前端面的驱动轴影响叶轮进口处的气体的分布，影响了叶轮的气动性能。

二、通过锁紧螺母固定。如图2所示，驱动轴插设于叶轮的中心孔中，锁紧螺母穿过叶轮的前端面插设于驱动轴内。采用该定位锁紧方式固定叶轮，具有加工成本低、拆装方便的优点。但是与此同时，在叶轮经过多次拆装后，叶轮的前端面与锁紧螺母的配合面摩擦明显而存在明显的毛刺，并且由于锁紧螺母缺乏可靠的定位，因此锁紧螺母在装配过程中存在轻微的倾斜，从而导致叶轮挤压变形，造成叶轮在旋转过程中发生局部跳动，并且锁紧螺母与叶轮的进风口之间存在突变过渡，不利于叶轮的运行性能与运行过程中的噪音控制。

三、通过液压拉紧的方式锁紧锁紧螺母。如图3所示，驱动轴直接穿设于叶轮，锁紧螺母直接套设于驱动轴上以锁紧叶轮，而无需设置键等结构。采用该定位锁紧方式固定叶轮，转矩通过静摩擦力产生，具有没有应力集中以及磨损问题的优点，但与此同时，由于需要的静摩擦力较大，因此通常采用在驱动轴上加上特定的液压工装，通过液压工装对驱动轴施加较大的轴向力拉伸驱动轴，并在拉伸驱动轴的同时锁紧锁紧螺母，反复几次后拆除液压设备，由于锁紧螺母阻碍了驱动轴的变形恢复，因此可产生较大的轴向力，该轴向力可在摩擦面上产生足够的静摩擦力以提供叶轮转动所需的力矩，同时使锁紧螺母可靠锁紧。而这样安装方法需要借助专门的液压设备，因此装配效率很低，维修困难。

综上所述，目前叶轮难以在拆装方便的同时达到可靠的定位、锁紧，从而难以在简化压缩机的拆装工艺的同时提高压缩机的运行可靠性。

实用新型内容

基于此，有必要针对叶轮难以在拆装方便的同时达到可靠的定位与锁紧的问题，提供一种拆装方便的同时定位锁紧可靠的叶轮组件及设有其的压缩机。

一种叶轮组件，所述叶轮组件包括：

叶轮，具有在所述叶轮的中心轴线方向上相对设置的前端面与后端面，所述叶轮开设有连通所述前端面与所述后端面的叶轮中心孔；

驱动轴，所述驱动轴的一端自所述后端面插设于所述叶轮中心孔，所述驱动轴插设于所述叶轮中心孔的一端开设有驱动轴中心孔；

压紧垫片，所述压紧垫片的一端自所述前端面插设于所述叶轮中心孔，所述压紧垫片的另一端抵持于所述前端面；以及

锁紧件，所述锁紧件包括锁紧头及连接所述锁紧头一端的锁紧杆，所述锁紧杆穿过所述压紧垫片插设于所述驱动轴中心孔，所述锁紧头抵持于所述压紧垫片。

上述叶轮组件在组装过程中，首先通过热套工艺将叶轮安装于驱动轴一端，待叶轮冷却后安装压紧垫片，然后按照规定力矩紧固锁紧件即可，叶轮的拆卸过程则是上述组装过程的方向操作。由此可见，叶轮组件的拆装过程简单方便，具有较高的拆装效率。而且，由于驱动轴与锁紧件分别从叶轮的两端插设于叶轮中心孔而并非由驱动轴完全穿过叶轮中心孔，因此驱动轴的长度较短，从而减小了高速旋转过程中发生的挠性形变，进而减小了叶轮的跳动。此外，锁紧件通过压紧垫片压紧叶轮的前端面而实现了叶轮的轴向定位，从而避免了锁紧件与叶轮直接接触而磨损叶轮的前端面，而且压紧垫片与叶轮配合实现了叶轮的径向定位，限制了叶轮的变形。如此，上述叶轮组件在拆装方便的同时，实现了可靠的定位与锁紧，从而简化了设有该叶轮组件的压缩机的拆装工序，提高了压缩机的运行可靠性。

在其中一个实施例中，所述叶轮中心孔包括相互连通的第一连接段与第二连接段，所述第一连接段背离所述第二连接段的一端连通所述后端面，所述第二连接段背离所述第一连接段的一端连通所述前端面；所述第一连接段的孔径大于所述第二连接段的孔径，所述驱动轴的一端限位于所述第一连接段，所述压紧垫片的一端限位于所述第二连接段。

在其中一个实施例中，所述第一连接段的孔壁开设有自所述前端面延伸至所述后端面的第一键槽，所述驱动轴的外圆面开设有与所述第一键槽匹配的第二键槽；所述叶轮组件还包括连接键，所述连接键限位于所述第一键槽与第二键槽共同形成的容纳腔内。

在其中一个实施例中，所述驱动轴中心孔包括设有内螺纹的螺纹连接段，所述锁紧杆包括设有外螺纹的螺纹连接部，所述螺纹连接部与所述螺纹连接段螺纹连接。

在其中一个实施例中，所述驱动轴中心孔还包括连接于所述螺纹连接段的定位段，所述锁紧杆包括连接于所述螺纹连接部的定位部，所述定位段与至少部分所述定位部间隙配合。

在其中一个实施例中，所述压紧垫片包括第一压紧部及连接于所述第一压紧部一端的第二压紧部，所述第二压紧部的外径小于所述第一压紧部，所述第二压紧部插设于所述叶轮中心孔，所述第一压紧部连接所述第二压紧部一端的端面抵持于所述前端面。

在其中一个实施例中，所述压紧垫片开设有第一压紧孔及与所述第一压紧孔连通的第二压紧孔，所述第一压紧孔一端连通所述第一压紧部远离所述第二压紧部一侧的端面，所述第二压紧孔连通所述第一压紧孔与所述第二压紧部远离所述第一压紧部一侧的端面，所述第二压紧孔的孔径小于所述第一压紧孔的孔径，所述第一压紧孔与所述第二压紧孔之间形成台阶面，所述锁紧杆穿过所述第一压紧孔，所述锁紧头抵持于所述台阶面。

在其中一个实施例中，所述压紧垫片与所述锁紧件突出所述前端面的一侧表面形成引导气流流动的气动面。

在其中一个实施例中，所述气动面为向远离所述后端面方向凸起的曲面。

一种压缩机，包括上述的叶轮组件。

附图说明

图1为背景技术中方案一的示意图；

图2为背景技术中方案二的示意图；

图3为背景技术中方案三的示意图；

图4为本实用新型的一实施例的叶轮组件的示意图；

图5为图4所示的叶轮组件的正视图；

图6为图4所示的叶轮组件的叶轮的示意图；

图7为图4所示的叶轮组件的驱动轴的示意图；

图8为图4所示的叶轮组件的压紧垫片的示意图；

图9为图8所示的压紧垫片的正视图；

图10为图4所示的叶轮组件的锁紧件的示意图；

图11为图10所示的锁紧件的正视图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图4及图5所示，本实用新型的一实施例的一种离心式压缩机(图未示)，包括用于提高气体压力的叶轮组件100。叶轮组件100包括叶轮10、驱动轴30、压紧垫片50以及锁紧件70，叶轮10通过压紧垫片50与锁紧件70安装于驱动轴30上，叶轮10可跟随驱动轴30高速旋转以提高气体压力。

叶轮10具有在叶轮10的中心轴线方向上相对设置的前端面123与后端面125(如图6所示)，叶轮10跟随驱动轴30转动产生离心力使气流自前端面123一侧向叶轮10内部流动。叶轮10的中心开设有连通前端面123与后端面125的叶轮中心孔121。驱动轴30的一端自后端面125插设于叶轮中心孔121，驱动轴30插设于叶轮中心孔121的一端开设有驱动轴中心孔34。压紧垫片50的一端自前端面123插设于叶轮中心孔121，压紧垫片50的另一端抵持于前端面123。锁紧件70包括锁紧头72及连接锁紧头72一端的锁紧杆74，锁紧杆74穿过压紧垫片50插设于驱动轴中心孔34，锁紧头72抵持于压紧垫片50。

上述叶轮组件100在组装过程中，首先通过热套工艺将叶轮10安装于驱动轴30一端，待叶轮10冷却后安装压紧垫片50，然后按照规定力矩紧固锁紧件70即可，叶轮10的拆卸过程则是上述组装过程的方向操作。由此可见，叶轮组件100的拆装过程简单方便，具有较高的拆装效率。而且，由于驱动轴30与锁紧件70分别从叶轮10的两端插设于叶轮中心孔121而并非由驱动轴30完全穿过叶轮中心孔121，因此驱动轴30的长度较短，从而减小了高速旋转过程中发生的挠性形变，进而减小了叶轮10的跳动。此外，锁紧件70通过压紧垫片50压紧叶轮10的前端面123而实现了叶轮10的轴向定位，从而避免了锁紧件70与叶轮10直接接触而磨损叶轮10的前端面123，而且压紧垫片50与叶轮10配合实现了叶轮10的径向定位，限制了叶轮10的变形。如此，上述叶轮组件100在拆装方便的同时，实现了可靠的定位与锁紧，从而简化了设有该叶轮组件100的压缩机的拆装工序，提高了压缩机的运行可靠性。

如图4及图6所示，具体在一些实施例中，叶轮10包括轮毂12及沿周向环绕轮毂12的叶片14，前端面123与后端面125形成于轮毂12两端，叶轮中心孔121的中心轴线与叶轮10的中心轴线重合。叶轮中心孔121包括相互连通的第一连接段1212与第二连接段1214，第一连接段1212连通轮毂12的后端面125，第二连接段1214连通轮毂12的前端面123，且第一连接段1212的孔径大于第二连接段1214的孔径，第一连接段1212在轴向上的长度也远大于第二连接段1214在轴向上的长度。

在一实施例中，第一连接段1212的孔壁还开设有沿轴向自前端面123延伸至后端面125的第一键槽1216，第一键槽1216用于容纳与驱动轴30配合的连接键，从而实现驱动轴30至叶轮10的扭矩传递。具体在一实施例中，第一键槽1216的数量为两个，两个第一键槽1216与叶轮10中心点的连线呈180°。可以理解，第一键槽1216的数量不限，可根据需要设置。

如图4及图7所示，驱动轴30的一端插设于叶轮10的叶轮中心孔121，且与叶轮中心孔121过渡配合或过盈配合。驱动轴30插设于叶轮中心孔121一端的外圆面开设有与第一键槽1216匹配的第二键槽32，叶轮组件100还包括连接键90，连接键90限位于第一键槽1216与第二键槽32共同形成的容纳腔内。如此，驱动轴30的一端通过外圆面及连接键90与叶轮10配接，叶轮10可跟随驱动轴30同步转动。

在一些实施例中，驱动轴30的驱动轴中心孔34包括沿轴线方向依次连接的过渡段341、定位段343以及螺纹连接段345，驱动轴30通过驱动轴中心孔34与锁紧件70相互配接。

其中，过渡段341连通于驱动轴30插设于叶轮中心孔121内的一端端面，定位段343连接于连接段远离叶轮10的前端面123的一端(即连接段远离驱动轴30插设于叶轮中心孔121内的一端端面的一侧)，螺纹连接段345连接于定位段343远离过渡段341一端。其中，螺纹连接段345设有内螺纹以与锁紧件70的锁紧杆74的一部分配接，定位段343的内壁光滑以与锁紧件70的锁紧杆74的一部分配接，过渡段341的孔径自连接定位段343一端向远离定位段343一端逐渐增大。具体在一实施例中，定位段343的轴向长度为定位段343的孔径的0.5-1倍，以满足加工、装配以及连接效果的要求。

如图4、图8及图9所示，压紧垫片50包括第一压紧部52及连接于第一压紧部52一端的第二压紧部54，第二压紧部54的外径小于第一压紧部52。其中，第二压紧部54插设于叶轮中心孔121的第二连接段1214并与第二连接段1214间隙配合而实现压紧垫片50的径向定位，而由于叶轮10上开设的第一键槽1216导致了叶轮10存在一定程度的应力不均匀的问题，因此第二压紧部54具有限制叶轮10中轮毂12变形的作用。第一压紧部52连接第二压紧部54一端的端面抵持于轮毂12的前端面123，从而实现了压紧垫片50的轴向定位，避免锁紧件70与叶轮10的前端面123直接接触。

压紧垫片50沿轴向开设有第一压紧孔56及与第一压紧孔56连通的第二压紧孔58，第一压紧孔56一端连通第一压紧部52远离第二压紧部54一侧的端面，第二压紧孔58连通第一压紧孔56与第二压紧部54远离第一压紧部52一侧的端面。第二压紧孔58的孔径小于第一压紧孔56的孔径，第一压紧孔56与第二压紧孔58之间形成台阶面。

如图4、图10及图11所示，锁紧件70的锁紧头72包括第一头部721与第二头部723，第二头部723连接于第一头部721一端且第二头部723的外径小于第一头部721。其中，第二头部723插入压紧垫片50的第一压紧孔56内，第二头部723远离第一头部721的一侧端面抵持于台阶面，从而将压紧垫片50压紧于轮毂12的前端面123。第一头部721连接第二头部723一侧的端面抵持于压紧垫片50连接第一压紧孔56的端面，第一头部721远离第二头部723一侧的端面与压紧垫片50突出前端面123一侧的表面共同形成向远离后端面125方向凸起的曲面，以形成引导气流平滑地向叶轮10的径向方向流入叶轮10的气动面，从而有效降低了气流冲击锁紧件70产生的噪音，并且使气流进入叶轮10的角度更贴近于叶轮10最优涉及的进口气流角，从而提高了叶轮10的气动性能。

在一实施例中，锁紧头72的第一头部721远离第二头部723一侧表面开设有多个沿周向间隔设置的锁紧孔7232，锁紧孔7232用于配合特定工装锁紧锁紧件70。可以理解，锁紧件70的锁紧方式不限于此，在其它实施例中，也可以将锁紧孔7232替换为位于第一头部721的中心的内六角孔以匹配标准力矩工具。

锁紧杆74自锁紧头72沿轴线方向设有依次连接的过渡部741、定位部743以及螺纹连接部745。其中，过渡部741穿过压紧垫片50的第一压紧孔56伸入叶轮中心孔121的第二连接段1214中。定位部743穿过驱动轴中心孔34的过渡段341伸入定位段343中并与定位段343间隙配合，且定位部743的外径小于过渡段341的孔径而与过渡段341的孔壁间隔设置。螺纹连接部745设有外螺纹，螺纹连接部745插设于驱动轴中心孔34的螺纹连接段345内并与螺纹连接段345螺纹连接。如此，在螺纹连接部745与螺纹连接段345螺纹连接而实现轴向定位的同时，定位部743与定位段343间隙配合实现了锁紧件70在驱动轴30内的径向定位，消除了螺纹配合中存在的螺纹间隙带来了锁紧件70的定位精度不够而导致锁紧件70相对驱动轴30倾斜，进而使叶轮10受压变形的现象。

上述叶轮组件100及设有其的压缩机，驱动轴30与锁紧件70从两端分别伸入叶轮10的叶轮中心孔121内，因此相比于驱动轴30穿过并突出叶轮10的前端面123的现有技术方案，有效缩短了驱动轴30的长度，降低了驱动轴30的挠性形变的，从而降低了叶轮10的跳动异常，解决了压缩机运行过程中由于叶轮10跳动过大造成梳齿密封摩擦损坏等问题。而且，驱动轴30、压紧垫片50与锁紧件70的相互配合提高了叶轮10的定位可靠性，将叶轮10牢固地锁紧于驱动轴30上以跟随驱动轴30转动，同时多次拆装也不会对叶轮10造成损伤。进一步地，该叶轮组件100的装配精度仅取决于零件的机加工精度，从而避免了人为装配误差带来的影响，提高了叶轮组件100的装配一致性与叶轮组件100的结构可靠性。此外，叶轮10的前端面123处的气流可在压紧垫片50与锁紧件70的引导下平缓进入的叶轮10内部，从而提高了叶轮10的气动性，使气流冲击叶轮10产生的噪音可以控制至很低的水平。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种叶轮组件(100)，其特征在于，所述叶轮组件(100)包括：

叶轮(10)，具有在所述叶轮(10)的中心轴线方向上相对设置的前端面(123)与后端面(125)，所述叶轮(10)开设有连通所述前端面(123)与所述后端面(125)的叶轮中心孔(121)；

驱动轴(30)，所述驱动轴(30)的一端自所述后端面(125)插设于所述叶轮中心孔(121)，所述驱动轴(30)插设于所述叶轮中心孔(121)的一端开设有驱动轴中心孔(34)；

压紧垫片(50)，所述压紧垫片(50)的一端自所述前端面(123)插设于所述叶轮中心孔(121)，所述压紧垫片(50)的另一端抵持于所述前端面(123)；以及

锁紧件(70)，所述锁紧件(70)包括锁紧头(72)及连接所述锁紧头(72)一端的锁紧杆(74)，所述锁紧杆(74)穿过所述压紧垫片(50)插设于所述驱动轴中心孔(34)，所述锁紧头(72)抵持于所述压紧垫片(50)。

2.根据权利要求1所述的叶轮组件(100)，其特征在于，所述叶轮中心孔(121)包括相互连通的第一连接段(1212)与第二连接段(1214)，所述第一连接段(1212)背离所述第二连接段(1214)的一端连通所述后端面(125)，所述第二连接段(1214)背离所述第一连接段(1212)的一端连通所述前端面(123)；所述第一连接段(1212)的孔径大于所述第二连接段(1214)的孔径，所述驱动轴(30)的一端限位于所述第一连接段(1212)，所述压紧垫片(50)的一端限位于所述第二连接段(1214)。

3.根据权利要求2所述的叶轮组件(100)，其特征在于，所述第一连接段(1212)的孔壁开设有自所述前端面(123)延伸至所述后端面(125)的第一键槽(1216)，所述驱动轴(30)的外圆面开设有与所述第一键槽(1216)匹配的第二键槽(32)；所述叶轮组件(100)还包括连接键(90)，所述连接键(90)限位于所述第一键槽(1216)与第二键槽(32)共同形成的容纳腔内。

4.根据权利要求1所述的叶轮组件(100)，其特征在于，所述驱动轴中心孔(34)包括设有内螺纹的螺纹连接段(345)，所述锁紧杆(74)包括设有外螺纹的螺纹连接部(745)，所述螺纹连接部(745)与所述螺纹连接段(345)螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的叶轮组件(100)，其特征在于，所述驱动轴中心孔(34)还包括连接于所述螺纹连接段(345)的定位段(343)，所述锁紧杆(74)包括连接于所述螺纹连接部(745)的定位部(743)，所述定位段(343)与至少部分所述定位部(743)间隙配合。

6.根据权利要求1所述的叶轮组件(100)，其特征在于，所述压紧垫片(50)包括第一压紧部(52)及连接于所述第一压紧部(52)一端的第二压紧部(54)，所述第二压紧部(54)的外径小于所述第一压紧部(52)，所述第二压紧部(54)插设于所述叶轮中心孔(121)，所述第一压紧部(52)连接所述第二压紧部(54)一端的端面抵持于所述前端面(123)。

7.根据权利要求6所述的叶轮组件(100)，其特征在于，所述压紧垫片(50)开设有第一压紧孔(56)及与所述第一压紧孔(56)连通的第二压紧孔(58)，所述第一压紧孔(56)一端连通所述第一压紧部(52)远离所述第二压紧部(54)一侧的端面，所述第二压紧孔(58)连通所述第一压紧孔(56)与所述第二压紧部(54)远离所述第一压紧部(52)一侧的端面，所述第二压紧孔(58)的孔径小于所述第一压紧孔(56)的孔径，所述第一压紧孔(56)与所述第二压紧孔(58)之间形成台阶面，所述锁紧杆(74)穿过所述第一压紧孔(56)，所述锁紧头(72)抵持于所述台阶面。

8.根据权利要求1所述的叶轮组件(100)，其特征在于，所述压紧垫片(50)与所述锁紧件(70)突出所述前端面(123)的一侧表面形成引导气流流动的气动面。

9.根据权利要求8所述的叶轮组件(100)，其特征在于，所述气动面为向远离所述后端面(125)方向凸起的曲面。

10.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的叶轮组件(100)。