CN219654746U - 一种便于拆卸的叶轮结构及涡轮机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及叶轮机械技术领域，提供一种便于拆卸的叶轮结构及涡轮机，其中叶轮结构包括转轴本体；叶轮，于叶背侧设有沿轴向延伸的安装轴；连接组件，所述叶轮的所述安装轴通过所述连接组件与所述转轴本体轴向可拆卸连接；传扭键，与所述安装轴和所述转轴本体均可拆卸连接，使所述传扭键能分担所述连接组件承受的所述叶轮带动所述转轴本体旋转的扭矩。涡轮机包括第一导气壳体、第二导气壳体、密封壳体、密封组件件及前述的叶轮结构。本申请设计合理，通过设置传扭键分担叶轮与转轴本体之间的扭矩，使得叶轮便于拆卸，同时降低了盲孔中螺纹旋向的加工要求。

Description

一种便于拆卸的叶轮结构及涡轮机

技术领域

本实用新型涉及叶轮机械技术领域，特别涉及一种便于拆卸的叶轮结构及涡轮机。

背景技术

超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术是采用超临界二氧化碳作为工质的闭式循环涡轮发电技术，是近年来快速发展起来的一项前沿技术。与电厂常见的高温蒸汽朗肯循环发电系统相比，超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术的压缩机和涡轮机尺寸非常小，且转速相对较高，可达30000～60000r/min。

传统的发电机组中，离心叶轮的安装形式通常会选择中心拉杆用以在轴向固定叶轮。但在超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术中，由于压缩机和涡轮机尺寸变小，离心叶轮轮毂直径较小，考虑到叶轮强度问题，在选择安装形式时无法选择叶轮带中心孔的中心拉杆固定形式，因而只能采用螺纹盲孔安装形式。螺纹盲孔安装形式中通过叶轮末端的螺纹盲孔或者叶轮末端伸出螺纹段与转轴进行连接，叶轮和转轴轴端端面通过摩擦传扭。但在超临界二氧化碳布雷顿循环发电机组中，叶轮带动转轴高速旋转，叶轮与转轴接触的端面上正压力较大，两零件的端面有发生粘连的风险，从而在机组分解过程中经常会出现离心叶轮难以拆解的问题。此外，为了防止叶轮在工作过程中松动，通常将螺纹旋向设置成与转轴旋向相反，工作过程中叶轮与转轴的连接越旋越紧，叶轮与转轴接触端面的压力和摩擦力会进步增大，进而加大了叶轮拆解的难度。

实用新型内容

本申请为了解决上述问题，提供一种便于拆卸的叶轮结构及涡轮机，设计合理，通过设置传扭键分担叶轮与转轴本体之间的扭矩，使得叶轮便于拆卸，同时降低了盲孔中螺纹旋向的加工要求，本申请所采用的技术方案如下：

一种便于拆卸的叶轮结构，包括：

转轴本体；叶轮，于叶背侧设有沿轴向延伸的安装轴；连接组件，所述叶轮的所述安装轴通过所述连接组件与所述转轴本体轴向可拆卸连接；传扭键，与所述安装轴和所述转轴本体均可拆卸连接，使所述传扭键能分担所述连接组件承受的所述叶轮带动所述转轴本体旋转的扭矩。

通过传扭键分担叶轮传递给转轴本体的扭矩，减少叶轮和转轴本体通过螺杆和盲孔的配合传递的扭矩和减少叶轮与转轴本体通过端面摩擦传递的扭矩，进而便于将叶轮从转轴本体上拆卸下来。

在一些实施方式中，所述安装轴径向设有第一嵌固槽，所述转轴本体径向设有第二嵌固槽，所述第一嵌固槽和所述第二嵌固槽相邻设置，所述第一嵌固槽和所述第二嵌固槽中均安装有所述传扭键的一部分。

在一些实施方式中，所述安装轴的端面设有垂直于轴向的所述第一嵌固槽，所述转轴本体的端面设有垂直于轴向的所述第二嵌固槽，所述传扭键安装在所述第一嵌固槽、所述第二嵌固槽之间。

在一些实施方式中，所述传扭键设有拔出螺纹孔，所述拔出螺纹孔的轴向与所述转轴本体的轴向垂直。

通过在传扭键上设置拔出螺纹孔，便于传扭键的拆卸。

在一些实施方式中，所述第一嵌固槽设有两个且在所述安装轴的端面均匀分布，所述第二嵌固槽设有两个且在所述转轴本体的端面均匀分布，所述第二嵌固槽位置与所述第一嵌固槽位置对应；

所述传扭键设有两个；所述连接组件包括相互适配的盲孔和螺杆，所述安装轴沿轴向设有所述盲孔和所述螺杆其中之一，所述转轴本体连接所述安装轴的一端沿轴向设有所述盲孔和所述螺杆中的另一个。

另一方面，本申请提供一种涡轮机，包括第一导气壳体、第二导气壳体、密封壳体、密封组件件及上述的一种便于拆卸的叶轮结构；

所述第一导气壳体，设于所述叶轮正面；所述密封壳体，设于所述转轴本体外侧；所述第二导气壳体，设于所述第一导气壳体和所述密封壳体之间；所述密封壳体和所述第二导气壳体内部的相邻位置设有安装腔；

所述密封组件，设于所述安装腔内并环绕于所述安装轴外侧，使拆卸所述叶轮结构时，可依次拆卸所述第一导气壳体、所述第二导气壳体、所述密封组件、所述传扭键和所述叶轮。

在一些实施方式中，所述密封组件包括两个半环形密封件，两个所述半环形密封件通过螺栓组件连接成整环并环绕于所述安装轴外侧。

通过采用两个半环形密封件形成的整环密封组件对安装轴进行密封，便于密封组件的安装和拆卸，当传扭键安装后，可安装密封组件，当密封组件拆卸后，可拆卸传扭键。

在一些实施方式中，所述传扭键至少一部分与所述半环形密封件贴合，以限制所述传扭键沿所述安装轴径向的移动。

通过将传扭键部分或全部与密封组件内壁贴合，可限制叶轮和转轴本体在高速旋转时传扭键的甩出。

在一些实施方式中，两个所述半环形密封件的相邻连接面上均设有对应的密封槽，所述密封槽设有密封片，以减少气体向所述第二导气壳体与所述密封壳体的连接处泄露，以及向所述密封壳体内的泄露。

通过在两个所述半环形密封件的相邻连接面上均设置对应的密封槽，及在密封槽中安装密封片，以限制气体通过两个所述半环形密封件的连接缝隙泄露到涡轮机外部或泄露到密封壳体内。

在一些实施方式中，所述半环形密封件的密封类型为迷宫密封且所述半环形密封件内壁沿轴向设有梳齿状环形凹槽。

本申请提供的一种便于拆卸的叶轮结构及涡轮机，至少具有以下有益效果：

1、本申请提供的一种便于拆卸的叶轮结构及涡轮机，通过传扭键分担叶轮传递给转轴本体的扭矩，减少叶轮和转轴本体通过螺杆和盲孔的配合传递的扭矩和减少叶轮与转轴本体通过端面摩擦传递的扭矩，进而便于将叶轮从转轴本体上拆卸下来；

2、本申请提供的一种便于拆卸的叶轮结构及涡轮机，通过在传扭键上设置拔出螺纹孔，便于传扭键的拆卸；

3、本申请提供的一种便于拆卸的叶轮结构及涡轮机，通过采用两个半环形密封件形成的整环密封组件对安装轴进行密封，便于密封组件的安装和拆卸，当传扭键安装后，可安装密封组件，当密封组件拆卸后，可拆卸传扭键；

4、本申请提供的一种便于拆卸的叶轮结构及涡轮机，通过将传扭键部分或全部与密封组件内壁贴合，可限制叶轮和转轴本体在高速旋转时传扭键的甩出；

5、本申请提供的一种便于拆卸的叶轮结构及涡轮机，通过在两个所述半环形密封件的相邻连接面上均设置对应的密封槽，及在密封槽中安装密封片，以限制气体通过两个所述半环形密封件的连接缝隙泄露到涡轮机外部或泄露到密封壳体内。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种便于拆卸的叶轮结构及涡轮机的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明：

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是本申请实施例的整体结构爆炸示意图；

图3是图1沿轴线剖切示意图；

图4是本申请实施例的叶轮和转轴本体示意图；

图5是本申请实施例的半环形密封件示意图。

附图标号说明：

叶轮1，安装轴101，转轴本体2，传扭键3，第一嵌固槽4，第二嵌固槽5，盲孔6，螺杆7，第一导气壳体8，第二导气壳体9，密封壳体10，半环形密封件111，密封槽112，环形凹槽113。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本申请的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本申请相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术的压缩机和涡轮机整体尺寸非常小，而且转速相对较高，可达30000～60000r/min。叶轮和转轴本体作为涡轮机的组成部件，受涡轮机的整体尺寸限制，导致叶轮和转轴本体径向尺寸也非常小。为保证叶轮和转轴本体在高速转动过程的稳定连接，叶轮和转轴本体一般通过盲孔和螺杆进行连接，这种连接方式主要通过叶轮与转轴本体的端面摩擦传递扭矩，叶轮带动转轴本体高速旋转过程中，两零件的端面有时会发生粘连，使得叶轮难以从转轴本体上拆卸下来。此外，为了防止叶轮在旋转过程中松动，通常将转轴本体旋紧方向设置成与转轴本体工作时旋向相反，旋转过程中叶轮与转轴本体的连接越旋越紧，进一步加大了叶轮的拆卸难度。

为解决以上问题，参考说明书附图图2至图4，本申请提供一种便于拆卸的叶轮结构，包括

转轴本体2；叶轮1，于叶背侧设有沿轴向延伸的安装轴101；连接组件，叶轮1的安装轴101通过连接组件与转轴本体2轴向可拆卸连接；传扭键3，与安装轴101和转轴本体2均可拆卸连接，使传扭键3能分担连接组件承受的叶轮1带动转轴本体2旋转的扭矩。

具体地，叶轮1和转轴本体2的轴向连接可通过螺杆7和盲孔6的配合来完成，即带有螺杆7的一端旋入带有盲孔6的一端便可完成叶轮1和转轴本体2的轴向连接，叶轮1的安装轴101设有盲孔6和螺杆7之一，转轴本体2设有盲孔6和螺杆7中的另一个，叶轮1和转轴本体2的轴向连接也可采用其他形式，本文不对叶轮1和转轴本体2的轴向连接形式做任何限制。

通过传扭键3分担叶轮1传递给转轴本体2的扭矩，减少叶轮1和转轴本体2通过螺杆7和盲孔6的配合传递的扭矩和减少叶轮1与转轴本体2通过端面摩擦传递的扭矩，同时因传扭键3限制叶轮1与转轴本体2的相对转动，导致叶轮1在转动过程中不会出现相对转轴本体2的松动，也就无需将转轴本体2的旋紧方向与转轴本体2工作时的旋转方向相反设置，换句话说，转轴本体2的旋紧方向与转轴本体2工作时的旋转方向可以相同或相反，降低了叶轮1或转轴本体2的加工要求。

参考说明书附图图2至图4，在一个实施例中，安装轴101径向设有第一嵌固槽4，转轴本体2径向设有第二嵌固槽5，第一嵌固槽4和第二嵌固槽5相邻设置，第一嵌固槽4和第二嵌固槽5中均安装有传扭键3的一部分。

具体地，第一嵌固槽4沿安装轴101径向设置，第二嵌固槽5沿转轴本体2的径向设置，第一嵌固槽4与第二嵌固槽5在径向相通且位置对应，传扭键3以销轴的形式插入第一嵌固槽4和第二嵌固槽5即可完成对叶轮1与转轴本体2的相对转动的限制，起到传递扭矩的作用，优选地，在安装轴101的端面上开设垂直于轴向的第一嵌固槽4，在转轴本体2的端面开设垂直于轴向的第二嵌固槽5，第一嵌固槽4和第二嵌固槽5相邻设置，传扭键3安装在第一嵌固槽4、第二嵌固槽5之间即可完成对叶轮1与转轴本体2的相对转动的限制，起到传递扭矩的作用，此种传扭键3的连接方式中，传扭键3沿转轴或叶轮1径向的安装深度较浅，便于安装和拆卸，且可提供较大扭矩承载力。

在一个实施例中，传扭键3设有拔出螺纹孔，拔出螺纹孔的轴向与转轴本体2的轴向垂直。具体地，当传扭键3需要拔出时，可将带有与拔出螺纹孔适配的螺杆旋拧到拔出螺纹孔中，然后将传扭键3拔出，由于拔出螺纹孔开设在传扭键3内部，而非在传扭键3外部设置，对传扭键3的外部空间影响较小。

参考说明书附图图2至图4，在一个实施例中，第一嵌固槽4设有两个且在安装轴101的端面均匀分布，第二嵌固槽5设有两个且在转轴本体2的端面均匀分布，第二嵌固槽5位置与第一嵌固槽4位置对应。具体地，叶轮1和转轴本体2完成轴向连接时，第一嵌固槽4可与第二嵌固槽5位置对应。

参考说明书附图图1至图3，本申请提供一种涡轮机，包括第一导气壳体8、第二导气壳体9、密封壳体10、密封组件及上述的一种便于拆卸的叶轮结构；

第一导气壳体8，设于叶轮1正面；密封壳体10，设于转轴本体2外侧；第二导气壳体9，设于第一导气壳体8和密封壳体10之间；密封壳体10和第二导气壳体9内部的相邻位置设有安装腔；

密封组件，设于安装腔内并环绕于安装轴101外侧，使拆卸叶轮1结构时，可依次拆卸第一导气壳体8、第二导气壳体9、密封组件、传扭键3和叶轮1。

具体地，因传扭键3安装在叶轮1与转轴本体2的连接处，且限制叶轮1与转轴本体2的相对转动，这就导致在单独拆卸叶轮1和转轴本体2时，需要先将传扭键3拆下，再将叶轮1从转轴本体2上拆卸下来，而叶轮1安装时，与前述过程相反，需先完成叶轮1与转轴本体2的轴向连接，再安装传扭键3。由于传扭键3部分或全部位于密封组件的内壁在轴向投影的范围内或位于密封壳体10内，导致拆除传扭键3前，需要先拆卸密封组件，为传扭键3拆除提供拆除空间，换句话说，传扭键3安装后，才能安装密封组件。

参考说明书附图图2和图3，在一个实施例中，密封组件包括两个半环形密封件111，两个半环形密封件111通过螺栓组件连接成整环并环绕于安装轴101外侧。通过采用两个半环形密封件111形成的整环密封组件对安装轴101进行密封，便于密封组件的安装和拆卸，当传扭键3安装后，可安装密封组件，当密封组件拆卸后，可拆卸传扭键3。密封组件也可分割成三个、四个或者其他更多个部分，所有部分可组合成整环的密封组件即可，优选地，密封组件由两部分组成，可减少每部分之间连接时的缝隙，进而减少气体泄露风险。

参考说明书附图图3，在上述实施例基础上，传扭键3至少一部分与半环形密封件111贴合，以限制传扭键3沿安装轴101径向的移动。

通过将传扭键3部分或全部与密封组件内壁贴合，可限制叶轮1和转轴本体2在高速旋转时传扭键3的甩出。

参考说明书附图图2、图3、图5，在一个实施例中，两个半环形密封件111的相邻连接面上均设有对应的密封槽112，密封槽112设有密封片，以减少气体向第二导气壳体9与密封壳体10的连接处泄露，以及向密封壳体10内的泄露。

通过在两个半环形密封件111的相邻连接面上均设置对应的密封槽112，及在密封槽112中安装密封片，以限制气体通过两个半环形密封件111的连接缝隙泄露到涡轮机外部或泄露到密封壳体10内。

具体地，密封槽112的形状根据各部件的连接情况和密封组件的形状而定，如图2、图3、图5所示，密封槽112包括水平部分和竖直部分，水平部分防止气体沿两个半环形密封件111连接处的缝隙向径向泄露，竖直部分防止气体沿两个半环形密封件111连接处的缝隙向轴向泄露。

参考说明书附图图2、图3、图5，在一个实施例中，半环形密封件111的密封类型为迷宫密封且半环形密封件111内壁沿轴向设有梳齿状环形凹槽113。

具体地，半环形密封件111内壁沿轴向设置多个环形凹槽113，多个环形凹槽113排列形成梳齿状，两个半环形密封件111的环形凹槽113一一对应，每两个对应的环形凹槽113形成一个整环凹槽，当气体经过凹槽时产生节流效应，从而起到密封作用。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种便于拆卸的叶轮结构，其特征在于，包括：

转轴本体；

叶轮，于叶背侧设有沿轴向延伸的安装轴；

连接组件，所述叶轮的所述安装轴通过所述连接组件与所述转轴本体轴向可拆卸连接；

传扭键，与所述安装轴和所述转轴本体均可拆卸连接，使所述传扭键能分担所述连接组件承受的所述叶轮带动所述转轴本体旋转的扭矩。

2.根据权利要求1所述的一种便于拆卸的叶轮结构，其特征在于，所述安装轴径向设有第一嵌固槽，所述转轴本体径向设有第二嵌固槽，所述第一嵌固槽和所述第二嵌固槽相邻设置，所述第一嵌固槽和所述第二嵌固槽中均安装有所述传扭键的一部分。

3.根据权利要求2所述的一种便于拆卸的叶轮结构，其特征在于，所述安装轴的端面设有垂直于轴向的所述第一嵌固槽，所述转轴本体的端面设有垂直于轴向的所述第二嵌固槽，所述传扭键安装在所述第一嵌固槽、所述第二嵌固槽之间。

4.根据权利要求2所述的一种便于拆卸的叶轮结构，其特征在于，所述传扭键设有拔出螺纹孔，所述拔出螺纹孔的轴向与所述转轴本体的轴向垂直。

5.根据权利要求3所述的一种便于拆卸的叶轮结构，其特征在于，所述第一嵌固槽设有两个且在所述安装轴的端面均匀分布，所述第二嵌固槽设有两个且在所述转轴本体的端面均匀分布，所述第二嵌固槽位置与所述第一嵌固槽位置对应；

所述传扭键设有两个；

所述连接组件包括相互适配的盲孔和螺杆，所述安装轴沿轴向设有所述盲孔和所述螺杆其中之一，所述转轴本体连接所述安装轴的一端沿轴向设有所述盲孔和所述螺杆中的另一个。

6.一种涡轮机，其特征在于，包括第一导气壳体、第二导气壳体、密封壳体、密封组件件及权利要求1-5任一所述的一种便于拆卸的叶轮结构；

所述第一导气壳体，设于所述叶轮正面；

所述密封壳体，设于所述转轴本体外侧；

所述第二导气壳体，设于所述第一导气壳体和所述密封壳体之间；

所述密封壳体和所述第二导气壳体内部的相邻位置设有安装腔；

所述密封组件，设于所述安装腔内并环绕于所述安装轴外侧，使拆卸所述叶轮结构时，可依次拆卸所述第一导气壳体、所述第二导气壳体、所述密封组件、所述传扭键和所述叶轮。

7.根据权利要求6所述的一种涡轮机，其特征在于，所述密封组件包括两个半环形密封件，两个所述半环形密封件通过螺栓组件连接成整环并环绕于所述安装轴外侧。

8.根据权利要求7所述的一种涡轮机，其特征在于，所述传扭键至少一部分与所述半环形密封件贴合，以限制所述传扭键沿所述安装轴径向的移动。

9.根据权利要求7所述的一种涡轮机，其特征在于，两个所述半环形密封件的相邻连接面上均设有对应的密封槽，所述密封槽设有密封片，以减少气体向所述第二导气壳体与所述密封壳体的连接处泄露，以及向所述密封壳体内的泄露。

10.根据权利要求9所述的一种涡轮机，其特征在于，所述半环形密封件的密封类型为迷宫密封且所述半环形密封件内壁沿轴向设有梳齿状环形凹槽。