CN220551244U - 变容式子母球螺旋流体机械装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种变容式子母球螺旋流体机械装置,定子组合体内部设有容纳腔,定子组合体的内壁上开设有多条螺旋形的过流槽,过流槽的一端设于定子组合体的顶部,过流槽的另一端设于定子组合体的底部;转子组合体形状与容纳腔的形状相同,转子组合体转动设于容纳腔内,转子组合体上转动设有多个活塞滑板,活塞滑板与过流槽一一对应,转子组合体在容纳腔内转动时,活塞滑板沿对应的过流槽滑动;转子轴与转子组合体连接。本实用新型当转子组合体在定子组合体内的容纳腔内转动时,能够将过流槽内的流体介质从定子组合体的一端推出到另一端,过流槽和活塞滑板均设置有多个,提高了一次行程内的流体的转移量,增大流体介质的能量和机械运动之间的转化率。
Description
技术领域
本实用新型属于流体机械技术领域,更具体地说,是涉及一种变容式子母球螺旋流体机械装置。
背景技术
在能源与动力专业中,流体机械工程技术装置的结构和原理这门基础学科的突破创新,是流体介质的能量和机械运动相互之间的转化效率进一步提高和发展的前提与关键。
现有的传统流体机械工程技术装置的结构和原理分为透平流体机械工程技术装置和变容式流体机械工程技术装置。其中,透平机械的优点是结构简单,扇叶和气缸之间没有接触摩擦,无需润滑,它的缺点是工作中的涡流现象与一些应用中的喘振现象,且透平机械装置的转化率较低。
而变容式流体机械工程技术装置使流体介质具备在容积可变的密闭空间环境的机械装置里实现能量和机械运动之间相互转换的工作效果,它的能量的漏失比较透平流体机械装置要少,甚至几乎可以不记。
但是,现有的变容式流体机械包括往复式流体机械工程技术装置,往复运动部件每一次的改变运动方向,都会消耗轴功率,降低了流体介质的能量和机械运动之间的转化率。
此外,每一个工作循环中活塞的工作面积和它的工作行程的比例较小,且现有往复式变容式流体机械在机械体积不改变的前提下难以将前述比例增大,导致流体介质的能量和机械运动之间的转化率较低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种变容式子母球螺旋流体机械装置,以提高变容式流体机械的转换率问题。
为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:提供一种变容式子母球螺旋流体机械装置,包括定子组合体、转子组合体和转子轴,其中,定子组合体内部设有容纳腔,所述定子组合体的内壁上开设有多条螺旋形的过流槽,所述过流槽的一端设于所述定子组合体的顶部,所述过流槽的另一端设于所述定子组合体的底部;转子组合体形状与所述容纳腔的形状相同,所述转子组合体转动设于所述容纳腔内,所述转子组合体上转动设有多个活塞滑板,所述活塞滑板与所述过流槽一一对应,所述转子组合体在所述容纳腔内转动时,所述活塞滑板沿对应的所述过流槽滑动;转子轴与所述转子组合体连接,且所述转子轴与所述定子组合体转动连接,所述转子轴的两端分别伸出到所述定子组合体的两侧。
在一种可能的实现方式中,所述定子组合体包括定子上壳体和定子下壳体,所述定子上壳体和所述定子下壳体可拆卸连接,所述定子上壳体上设有上容纳半球,所述定子下壳体上设有下容纳半球,所述上容纳半球和所述下容纳半球扣合为所述容纳腔,所述定子上壳体的内壁上设有多条上过流半槽,所述定子下壳体的内壁上设有多条下过流半槽,所述上过流半槽与所述下过流半槽一一对应,所述定子上壳体和所述定子下壳体扣合时,对应的所述上过流半槽和所述下过流半槽导通为所述过流槽。
在一种可能的实现方式中,所述定子上壳体上设有上固定环,所述定子下壳体上设有下固定环,所述定子上壳体与所述定子下壳体扣合时,所述上固定环与所述下固定环抵接,所述上固定环上设有多个上连接孔,所述下固定环上设有多个下连接孔,所述上连接孔与所述下连接孔一一对应,装配螺栓连接在对应的所述下连接孔和所述上连接孔内,使所述定子上壳体与所述定子下壳体相固定。
在一种可能的实现方式中,所述转子组合体包括转子支架、行轮槽、行轮轴、行轮和复位机构,所述转子支架与所述容纳腔的形状相同,所述行轮槽开设于所述转子支架上,且所述行轮槽的数量与所述过流槽的数量相同,所述行轮轴转动设于所述行轮槽内,所述行轮轴的轴向垂直于所述转子轴的轴向,所述行轮设于所述活塞滑板和所述行轮轴之间,使所述活塞滑板转动设置,所述复位机构设于所述活塞滑板和所述行轮轴之间,使所述活塞滑板能够做往复运动。
在一种可能的实现方式中,所述行轮轴与所述行轮槽同轴布置。
在一种可能的实现方式中,所述活塞滑板的宽度等于所述行轮槽的槽宽,所述行轮呈圆盘状,所述行轮与所述行轮轴共轴布置,所述行轮与所述行轮轴转动连接,所述行轮的内部设有滑动腔,所述活塞滑板滑动设于所述滑动腔内。
在一种可能的实现方式中,所述复位机构包括条形孔,所述行轮轴穿经所述条形孔设置,所述滑动腔与所述行轮的直径平行设置,所述行轮转动时能够使所述滑动腔的两端分别与所述过流槽的两端连通,或所述行轮转动时能够使所述滑动腔的一端与所述过流槽导通,所述过流槽包括等深段和设于所述等深段两端的变深段,所述的等深段深度相同,所述变深段的深度从槽口处向等深段逐渐变深,使所述活塞滑板的一端在所述过流槽内滑动时逐渐缩回到所述滑动腔内,同时所述活塞滑板的另一端逐渐伸入到同一所述过流槽的另一端。。
在一种可能的实现方式中,所述活塞滑板伸出到所述转子支架外侧部分的长度与所述过流槽的深度相同。
在一种可能的实现方式中,所述转子轴上设有第一花键,所述转子组合体上设有限位槽,所述第一花键插设于所述限位槽内。
在一种可能的实现方式中,所述转子轴的靠近两端的位置处设有第二花键。
本实用新型提供的变容式子母球螺旋流体机械装置的有益效果在于:与现有技术相比,本实用新型通过在定子组合体上设置过流槽,并将过流槽设置呈螺旋形,又通过设置转子组合体上的活塞滑板,当转子组合体在定子组合体内的容纳腔内转动时,能够将过流槽内的流体介质从定子组合体的一端推出到另一端,又因为过流槽和活塞滑板均设置有多个,在不改变整体体积的前提下提高了一次行程内的流体的转移量,增大了流体介质的能量和机械运动之间的转化率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的变容式子母球螺旋流体机械装置结构示意图;
图2为本实用新型实施例提供的上壳体的结构示意图;
图3为本实用新型实施例提供的下壳体的结构示意图
图4为本实用新型实施例提供的转子组合体的结构示意图
图5为本实用新型实施例提供的转子组合体的剖面图
图6为本实用新型实施例提供的转子支架的结构示意图
图7为本实用新型实施例提供的转子轴的结构示意图。
其中,图中各附图标记如下:
1、定子组合体;2、转子组合体;3、转子轴;
101、定子上壳体;102、定子下壳体;103、上过流半槽;104、下过流半槽;105、上容纳半球;106、下容纳半球;107、上固定环;108、下固定环;109、上连接孔;110、下连接孔;
201、转子支架;202、行轮槽;203、行轮;204、活塞滑板;205、行轮轴;206、条形孔;
301、第一花键;302、第二花键。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
需要进一步说明的是,本实用新型的附图和实施方式主要对本实用新型的构思进行描述说明,在该构思的基础上,一些连接关系、位置关系、动力机构、供电系统、液压系统及控制系统等的具体形式和设置可能并未没有描述完全,但是在本领域技术人员理解本实用新型的构思的前提下,本领域技术人员可以采用熟知的方式对上述的具体形式和设置予以实现。
当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
术语“长度”“宽度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
术语“第一”“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,“若干”的含义是一个或一个以上,除非另有明确具体的限定。
现对本实用新型提供的变容式子母球螺旋流体机械装置进行说明。
请一并参阅图1及图4,所述变容式子母球螺旋流体机械装置,包括定子组合体1、转子组合体2和转子轴3,其中,定子组合体1内部设有容纳腔,定子组合体的内壁上开设有多条螺旋形的过流槽,过流槽的一端设于定子组合体1的顶部,过流槽的另一端设于定子组合体1的底部;转子组合体2形状与容纳腔的形状相同,转子组合体2转动设于容纳腔内,转子组合体2上转动设有多个活塞滑板204,活塞滑板204与过流槽一一对应,转子组合体2在容纳腔内转动时,活塞滑板204沿对应的过流槽滑动;转子轴3与转子组合体2连接,且所述转子轴与所述定子组合体转动连接,转子轴3的两端分别伸出到定子组合体1的两侧。
本实施例提供的变容式子母球螺旋流体机械装置的有益效果是:与现有技术相比,本实施例提供的变容式子母球螺旋流体机械装置通过在定子组合体1上设置过流槽,并将过流槽设置呈螺旋形,又通过设置转子组合体2上的活塞滑板204,当转子组合体2在定子组合体内的容纳腔内转动时,能够将过流槽内的流体介质从定子组合体的一端推出到另一端,又因为过流槽和活塞滑板204均设置有多个,在不改变整体体积的前提下提高了一次行程内的流体的转移量,增大了流体介质的能量和机械运动之间的转化率。
基于以上设计思想,定子组合体1包括定子上壳体101和定子下壳体102。如图2和图3所示,定子上壳体101和定子下壳体102可拆卸连接。定子上壳体101和定子下壳体102之间的可拆卸连接可便于在本实用新型的变容式子母球螺旋流体机械装置发生故障时,将定子组合体1打开以对内部的转子组合体2进行维修或者更换,或者,在定子组合体1发生故障时,可以将坏掉的部分进行更换,没有发生故障的部分进行保留,降低维修和维护成本。
定子上壳体101内部上设有上容纳半球105,定子下壳体102上设有下容纳半球106,当定子上壳体101和定子下壳体102相互扣合固定时,上容纳半球105和下容纳半球106扣合为容纳腔。定子上壳体的内壁上设有多条上过流半槽103,定子下壳体的内壁上设有多条下过流半槽104,上过流半槽103与下过流半槽104一一对应,定子上壳体101和定子下壳体102扣合时,对应的上过流半槽103和下过流半槽104导通为过流槽。
在本实施例中,定子组合体1呈扁球状。当然,定子组合体1也可以是球形,只要适于使用场景即可。此外,本实施例中,容纳腔的形状是扁球状,以便于转子组合体2的外壁与容纳腔的内壁进行抵接,且此时转子组合体2能够在容纳腔内转动。
在这里,转子组合体2的形状与容纳腔的形状相同,且转子组合体2的外壁与容纳腔的内壁紧密贴合,使得过流槽和转子组合体2的外壁形成过流通道,流体介质只能够在过流通道内移动。
当然,为了防止转子组合体2在高速地转动时,转子组合体2和定子组合体1的接触面被摩擦损毁,在转子组合体2和定子组合体1的接触面之间填充有润滑和密封介质。
如图1、图2和图3所示,定子上壳体101上设有上固定环107,定子下壳体102上设有下固定环108。定子上壳体101与定子下壳体102扣合时,上固定环107与下固定环108抵接,上固定环107上设有多个上连接孔109,下固定环108上设有多个下连接孔110,上连接孔109与下连接孔一一对应,装配螺栓连接在对应的下连接孔110和上连接孔109内,使定子上壳体与定子下壳体102相固定。
在这里,上固定环107和下固定环108的设置为上连接孔109和下连接孔110的开设提供了空间,而上连接孔109和下连接孔110的设置,便于通过装配螺栓将上固定环107与下固定环108进行连接固定,也即是将定子上壳体101和定子下壳体102进行连接固定。
当然,除了前述的使用装配螺栓的固定方式,定子上壳体101与定子下壳体102之间也可以采用其他的可拆卸固定方式。举例而言,在前述的上固定环107的基础上添加固定设置的固定筒,固定筒向下延伸设置,固定筒的内壁上设置有螺纹;在下固定环108的侧壁上设置有与固定筒的螺纹相适配的螺纹,当定子上壳体101与定子下壳体102需要固定时,将下固定环108螺接进固定筒内即可。
结合图4、图5和图6所示,转子组合体2包括转子支架201、行轮槽202、行轮轴205、行轮203和复位机构,转子支架201与容纳腔的形状相同。以便于转子组合体2安装进容纳腔内后,转子组合体2的外壁与容纳腔的内壁紧密贴合,以便于上文中提到的过流通道的形成。
本实施例中,过流槽、行轮槽、行轮、行轮轴、活塞滑板和复位机构均设置有两个。组装完成后,在转子轴的作用下,整个转子组合体相对于定子组合体而言做旋转运动。其中,在行轮轴的作用下,两个活塞滑板和两个行轮均对称的做旋转运动。
行轮槽202开设于转子支架201上,且行轮槽202的数量与过流槽的数量相同,以便于为各个活塞滑板204提供安装空间。行轮轴205转动设于行轮槽202内,行轮轴205的轴向垂直于转子轴3的轴向,具体在本实施例中,行轮槽的侧壁上开设有枢转孔。行轮轴插设在枢转孔内。行轮203设于活塞滑板204和行轮轴205之间,使活塞滑板204转动设置。
复位机构设于活塞滑板和行轮轴205之间,使活塞滑板204能够做往复运动。活塞滑板204的自动复位设置,相较于传统的变容式流体机械,在复位时降低了驱动装置的做功损耗,能够有效地提高本实用新型的变容式子母球螺旋流体机械装置的流体介质的能量和机械运动之间的转化率。
作为一种优选的方案,行轮轴205与行轮槽202同轴布置,能够便于活塞滑板204绕行轮轴205转动时不被行轮槽202干涉。行轮上开设有伸出孔,活塞滑板的局部通过伸出孔伸出到行轮的外侧,使得活塞滑板能够随行轮转动。
在本实施例中,活塞滑板204的宽度等于行轮槽202的槽宽,行轮203呈圆盘状,行轮203与行轮轴205共轴布置,行轮203与行轮轴205转动连接,行轮203的内部设有滑动腔,活塞滑板204滑动设于滑动腔内。行轮203的设置,一方面能够便于活塞滑板204以行轮轴205为轴转动设置,另一方面还可以便于活塞滑板204的滑动设置,进而便于活塞滑板204的复位。其次,行轮203的设置还可以将行轮槽202的空间填满,使得行轮与转子支架的曲面配合形成圆滑的曲面,进而便于转子支架与定子组合体的内壁紧密贴合,流体介质只能够在过流通道内移动,而不能流入到行轮槽202内,从而达到了提高流体介质的能量和机械运动之间的转化率的目的。
如图5所示,复位机构包括条形孔206,行轮轴205穿经条形孔206设置,所述复位机构包括条形孔206,所述行轮轴205穿经所述条形孔206设置,所述滑动腔与所述行轮的直径平行设置,所述行轮转动时能够使所述滑动腔的两端分别与所述过流槽的两端连通,或所述行轮转动时能够使所述滑动腔的一端与所述过流槽导通。所述过流槽包括等深段和设于所述等深段两端的变深段,所述的等深段深度相同,所述变深段的深度从槽口处向等深段逐渐变深,使活塞滑板的一端在过流槽内滑动时逐渐缩回到滑动腔内,同时活塞滑板的另一端逐渐伸入到同一过流槽的另一端,使得当转子组合体安装在定子组合体内,使得过流槽与转子组合体的侧壁围合出过流通道时,过流通道的一端能够与定子组合体一端的体外空间导通,过流通道的另一端能够与定子组合体另一端的体外空间导通。
初始状态时,活塞滑板与转子轴平行,滑动腔的一端与过流槽的一端导通,滑动腔的另一端与过流槽的另一端导通,活塞滑板204的一端处于过流槽的入口处,活塞滑板的另一端位于过流槽的出口处。随着转子轴3驱动转子支架201的转动,活塞滑板204在过流槽内移动。由于过流槽呈螺旋状,活塞滑板204在过流槽内移动时,会带动行轮轴205转动,直到活塞滑板204运动到转子支架201的上方并竖直设置,此时行轮转动了180度,将过流槽内的流体介质全部排出到定子组合体1的上方。由于过流槽逐渐变浅,活塞滑板204在过流槽的底面的推动下伸出到转子支架201的下方,初始处于过流槽入口处的活塞滑板一端移动到过流槽的出口,初始位于过流槽出口的活塞滑板的另一端移动到过流槽的入口处,完成复位。
在本实施例中,每一个行轮转动一周(360度),为一个工作循环,每一个工作循环活塞滑板的两端先后做功一次。每一个工作循环中转子轴转动两周。
工作中的转子组合体的各个部件和定子组合体相互联动,活塞滑板的两端分别交替伸入到对应的过流通道内循环作螺旋运动,与流体介质进行力的相互传递作用,达到流体介质的能量与机械运动之间的相互转换目的。
优选的,活塞滑板204伸出到转子支架外侧部分的长度与过流槽的深度相同,使得活塞滑板的长度等于一个行轮的直径加一个过流槽的深度,活塞滑板的宽度和过流槽的宽度相同。当活塞滑板的一端处于过流槽内时,其另一端形成了行轮的圆周曲面的一部分,隐藏在行轮槽内,以便于活塞滑板204的另一端与过流槽的底面抵接,便于过流槽的流体介质完全排出。
如图7所示,转子轴3上设有第一花键301,转子组合体上设有限位槽,第一花键301插设于限位槽内,使得转子轴3在转动时,转子组合体能够随转子轴3的转动而转动。
最后,转子轴3的靠近两端的位置处设有第二花键302,便于转子轴3和外部的驱动装置相连接,进而便于外部的驱动装置能够驱动转子轴3的转动。
本实用新型的变容式子母球螺旋流体机械装置在使用时,有两种情况,一种是驱动,是把机械能转换为流体介质的能量,如泵和压缩机,另一种是把流体介质的能量转换为机械能,如液压马达、气动马达。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变容式子母球螺旋流体机械装置,其特征在于,包括:
定子组合体(1),内部设有容纳腔,所述定子组合体的内壁上开设有多条螺旋形的过流槽,所述过流槽的一端设于所述定子组合体(1)的顶部,所述过流槽的另一端设于所述定子组合体(1)的底部;
转子组合体(2),形状与所述容纳腔的形状相同,所述转子组合体(2)转动设于所述容纳腔内,所述转子组合体(2)上转动设有多个活塞滑板(204),所述活塞滑板(204)与所述过流槽一一对应,所述转子组合体(2)在所述容纳腔内转动时,所述活塞滑板(204)沿对应的所述过流槽滑动;
转子轴(3),与所述转子组合体(2)连接,且所述转子轴与所述定子组合体转动连接,所述转子轴(3)的两端分别伸出到所述定子组合体(1)的两侧。
2.如权利要求1所述的变容式子母球螺旋流体机械装置,其特征在于:所述定子组合体(1)包括定子上壳体(101)和定子下壳体(102),所述定子上壳体(101)和所述定子下壳体(102)可拆卸连接,所述定子上壳体(101)上设有上容纳半球(105),所述定子下壳体(102)上设有下容纳半球(106),所述上容纳半球(105)和所述下容纳半球(106)扣合为所述容纳腔,所述定子上壳体的内壁上设有多条上过流半槽(103),所述定子下壳体的内壁上设有多条下过流半槽(104),所述上过流半槽(103)与所述下过流半槽(104)一一对应,所述定子上壳体(101)和所述定子下壳体(102)扣合时,对应的所述上过流半槽(103)和所述下过流半槽(104)导通为所述过流槽。
3.如权利要求2所述的变容式子母球螺旋流体机械装置,其特征在于:所述定子上壳体(101)上设有上固定环(107),所述定子下壳体(102)上设有下固定环(108),所述定子上壳体(101)与所述定子下壳体(102)扣合时,所述上固定环(107)与所述下固定环(108)抵接,所述上固定环(107)上设有多个上连接孔(109),所述下固定环(108)上设有多个下连接孔(110),所述上连接孔(109)与所述下连接孔一一对应,装配螺栓连接在对应的所述下连接孔(110)和所述上连接孔(109)内,使所述定子上壳体与所述定子下壳体(102)相固定。
4.如权利要求1所述的变容式子母球螺旋流体机械装置,其特征在于:所述转子组合体(2)包括转子支架(201)、行轮槽(202)、行轮轴(205)、行轮(203)和复位机构,所述转子支架(201)与所述容纳腔的形状相同,所述行轮槽(202)开设于所述转子支架(201)上,且所述行轮槽(202)的数量与所述过流槽的数量相同,所述行轮轴(205)转动设于所述行轮槽(202)内,所述行轮轴(205)的轴向垂直于所述转子轴(3)的轴向,所述行轮(203)设于所述活塞滑板(204)和所述行轮轴(205)之间,使所述活塞滑板(204)转动设置,所述复位机构设于所述活塞滑板和所述行轮轴(205)之间,使所述活塞滑板(204)能够做往复运动。
5.如权利要求4所述的变容式子母球螺旋流体机械装置,其特征在于:所述行轮轴(205)与所述行轮槽(202)同轴布置。
6.如权利要求5所述的变容式子母球螺旋流体机械装置,其特征在于:所述活塞滑板(204)的宽度等于所述行轮槽(202)的槽宽,所述行轮(203)呈圆盘状,所述行轮(203)与所述行轮轴(205)共轴布置,所述行轮(203)与所述行轮轴(205)转动连接,所述行轮(203)的内部设有滑动腔,所述活塞滑板(204)滑动设于所述滑动腔内。
7.如权利要求6所述的变容式子母球螺旋流体机械装置,其特征在于:所述复位机构包括条形孔(206),所述行轮轴(205)穿经所述条形孔(206)设置,所述滑动腔与所述行轮的直径平行设置,所述行轮转动时能够使所述滑动腔的两端分别与所述过流槽的两端连通,或所述行轮转动时能够使所述滑动腔的一端与所述过流槽导通,所述过流槽包括等深段和设于所述等深段两端的变深段,所述的等深段深度相同,所述变深段的深度从槽口处向等深段逐渐变深,使所述活塞滑板的一端在所述过流槽内滑动时逐渐缩回到所述滑动腔内,同时所述活塞滑板的另一端逐渐伸入到同一所述过流槽的另一端。
8.如权利要求7所述的变容式子母球螺旋流体机械装置,其特征在于:所述活塞滑板(204)伸出到所述转子支架外侧部分的长度与所述过流槽的深度相同。
9.如权利要求1所述的变容式子母球螺旋流体机械装置,其特征在于:所述转子轴(3)上设有第一花键(301),所述转子组合体上设有限位槽,所述第一花键(301)插设于所述限位槽内。
10.如权利要求9所述的变容式子母球螺旋流体机械装置,其特征在于:所述转子轴(3)的靠近两端的位置处设有第二花键(302)。
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