CN116447165B - 一种铆接式闭式叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离心压缩机技术领域，提出一种铆接式闭式叶轮，包括：轮盖；叶轮，其通过铆钉与所述轮盖连接；以及铆钉，其包括：铆钉轮盖段，其与所述轮盖连接；铆钉叶轮段，其与所述叶轮连接；以及铆钉中间段，其将所述铆钉轮盖段与所述铆钉叶轮段连接。本发明的轮盖、铆钉以及叶轮全部可以通过机械加工成型，因此零件的精度和粗糙度将显著优于传统的石膏模压铸造件。闭式叶轮的强度足以承受与传统开式叶轮相同的转速，并且相较于传统的开式叶轮大大提升了效率和喘振裕度。此外，相较于石膏模压铸造的闭式叶轮，由于精度和粗糙度得到了提升，因此效率和喘振裕度也会有明显提升。

Description

一种铆接式闭式叶轮

技术领域

本发明总的来说涉及离心压缩机技术领域。具体而言，本发明涉及一种铆接式闭式叶轮。

背景技术

在现有的小功率离心压缩机(例如制冷量在100kW以下的离心制冷压缩机以及额定功率在20kW以下的离心空气压缩机)中，离心压缩机的叶轮通常是开式叶轮。由于小功率离心压缩机的叶轮尺寸通常较小，因此叶轮之间的叶尖间隙较大，叶尖间隙的高度可以占叶轮出口叶片高度的15％以上，造成强烈的叶尖泄露流，进而使得离心压缩机的效率明降低、喘振裕度显著减小。

使用闭式叶轮的离心压缩机可以通过回流损失替代叶尖泄露损失，明显提升了效率和喘振裕度。然而，现有的闭式叶轮通常使用石膏模压铸造的方式来进行加工，由于闭式叶轮的轮径和出口宽度较小，因此铸造的精度、表面光洁度以及成品率都存在不足。

发明内容

为至少部分解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种铆接式闭式叶轮，包括：

轮盖；

叶轮，其通过铆钉与所述轮盖连接；以及

铆钉，其包括：

铆钉轮盖段，其与所述轮盖连接；

铆钉叶轮段，其与所述叶轮连接；以及

铆钉中间段，其将所述铆钉轮盖段与所述铆钉叶轮段连接。

在本发明一个实施例中规定，所述轮盖包括：

轮盖壁，其中心处设有轮盖轴孔；

导流叶片，其环绕所述轮盖轴孔布置在所述轮盖壁上；以及

轮盖轮毂，其通过所述导流叶片与所述轮盖壁连接。

在本发明一个实施例中规定，所述叶轮包括：

叶轮轮盘，其中心处设有叶轮轴孔，所述叶轮轴孔与所述轮盖轮毂相配合以将所述叶轮与所述轮盖连接；以及

叶轮叶片，其环绕所述叶轮轮盘布置在所述叶轮轮盘上。

在本发明一个实施例中规定，所述叶轮轴孔与所述轮盖轮毂通过间隙配合、过渡配合或者过盈配合将所述叶轮与所述轮盖连接；和\或

在通过所述叶轮轴孔与所述轮盖轮毂相配合将所述叶轮与所述轮盖连接后将所述叶轮轮盘与所述轮盖轮毂焊接。

在本发明一个实施例中规定，所述轮盖壁上设有轮盖铆钉孔，所述轮盖铆钉孔与所述铆钉轮盖段连接；以及

所述叶轮轮盘上设有叶轮铆钉孔，所述叶轮铆钉孔与所述铆钉叶轮段连接，其中所述轮盖铆钉孔在所述轮盖壁的位置与所述叶轮铆钉孔在所述叶轮轮盘上的位置相对应。

在本发明一个实施例中规定，所述叶轮铆钉孔环绕布置在所述叶轮叶片的外围，其中所述叶轮铆钉孔的圆心位于所述叶轮叶片的尾缘的切线方向上，所述叶轮铆钉孔的圆心与所述叶轮轴孔的中心的距离大于等于所述叶轮叶片的尾缘半径的1.05倍。

在本发明一个实施例中规定，所述铆钉的布置数量小于等于所述叶轮叶片的数量，并且所述铆钉的布置数量大于等于4。

在本发明一个实施例中规定，所述铆钉轮盖段的直径以及所述铆钉叶轮段的直径小于所述铆钉中间段的直径，其中在所述铆钉轮盖以及所述铆钉叶轮段与所述铆钉中间段的连接处形成台阶面，所述台阶面被配置为在所述铆钉将所述轮盖与所述叶轮连接时支撑所述轮盖以及所述叶轮。

在本发明一个实施例中规定，通过间隙配合使所述铆钉轮盖段与所述轮盖铆钉孔连接并且使所述铆钉叶轮段与所述叶轮铆钉孔连接；和\或

使所述铆钉压紧胀开以使所述铆钉轮盖段与所述轮盖铆钉孔之间以及所述铆钉叶轮段与所述叶轮铆钉孔之间形成过盈配合。

在本发明一个实施例中规定，所述轮盖由机械加工一体成型；和\或所述叶轮由机械加工一体成型；和\或

所述铆钉由机械加工一体成型。

本发明至少具有如下有益效果：在根据本发明的铆接式闭式叶轮中，轮盖、铆钉以及叶轮全部可以通过机械加工成型，因此零件的精度和粗糙度将显著优于传统的石膏模压铸造件，通过合理的工装设计可以保证铆接装配合格率在95％以上；所述闭式叶轮的叶轮以及轮盖通过叶轮轴孔与所述轮盖轮毂相配合的方式连接，并且通过所述在本发明一个实施例中规定将轮盖壁与叶轮轮盘连接，可以使闭式叶轮的强度足以承受与传统开式叶轮相同的转速，并且相较于传统的开式叶轮大大提升了效率和喘振裕度；此外，相较于石膏模压铸造的闭式叶轮，由于精度和粗糙度得到了提升，因此效率和喘振裕度也会有明显提升。

附图说明

为进一步阐明本发明的各实施例中具有的及其它的优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出了本发明一个实施例中一个铆接式闭式叶轮的结构示意图。

图2A示出了本发明一个实施例中一个轮盖的正视图。

图2B示出了本发明一个实施例中一个轮盖的侧视图。

图3示出了本发明一个实施例中一个叶轮的正视图。

图4示出了本发明一个实施例中一个铆钉的结构示意图。

图5示出了本发明一个实施例中一个轮盖轮毂与叶轮轴孔连接处的示意图。

图6示出了本发明一个实施例中一个叶轮铆钉孔的布置示意图。

图7示出了本发明一个实施例中一个铆钉布置处的放大示意图。

附图标号：101、轮盖；102、铆钉；103、叶轮；201、轮盖壁；202、导流叶片；203、轮盖轴孔；204、轮盖轮毂；205、轮盖铆钉孔；301、叶轮轮盘；302、叶轮叶片；303、叶轮轴孔；304、叶轮铆钉孔；401、铆钉轮盖段；402、铆钉中间段；404、铆钉叶轮段。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

在本实施例中，铆钉的各段、例如铆钉轮盖段、铆钉叶轮段、铆钉中间段既可以分开制造并连接在一起，也可以一体成形，也就是说，只要铆钉的各段实现了本发明定义的相应连接功能，则该铆钉无论各段之间的连接方式如何或者各段之间的界限是否清楚都落入本发明的保护范围。

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

图1示出了本发明一个实施例中一个铆接式闭式叶轮的结构示意图。如图1所示，所述闭式叶轮包括轮盖101、铆钉102以及叶轮103，其中所述铆钉102将所述轮盖101与所述叶轮103连接，当离心压缩机运行时，所述铆接式闭式叶轮高速旋转，气体通过所述轮盖101与叶轮103之间的流道，依次经过所述轮盖101中的导流叶片202以及所述叶轮103中的叶轮叶片302的增压，形成高压气体排出。所述导流叶片102以及所述叶轮叶片302的压力面与吸力面的压差会使气体本能的从叶片一侧绕过叶片顶部流到叶片另一侧，形成叶尖泄露流动，而所述轮盖101的存在可以抑制叶尖泄露的形成，提高叶轮效率。

图2A示出了本发明一个实施例中一个轮盖的正视图。图2B示出了本发明一个实施例中一个轮盖的侧视图。如图2A和图2B所示，所述轮盖101包括轮盖壁201、导流叶片202、轮盖轴孔203、轮盖轮毂204以及轮盖铆钉孔205。所述轮盖101可以由机械加工一体成型，其中所述轮盖壁201的中心处设有轮盖轴孔203，所述导流叶片202环绕所述轮盖轴孔203布置在所述轮盖壁201上，所述轮盖轮毂204通过所述导流叶片202与所述轮盖壁201连接。多个所述轮盖铆钉孔205布置在所述轮盖壁201用于与铆钉102连接。所述轮盖壁201可以形成所述轮盖101的主体，所述导流叶片202可以对即将进入所述叶轮103的气体进行第一增压，使气流顺畅的进入叶轮叶片302。

图3示出了本发明一个实施例中一个叶轮的正视图。如图3所示，所述叶轮103包括叶轮轮盘301、叶轮叶片302、叶轮轴孔303以及叶轮铆钉孔304。所述叶轮103可以由机械加工一体成型，其中所述叶轮轮盘301的中心处设有叶轮轴孔303，所述叶轮叶片302环绕所述叶轮轴孔303布置在所述叶轮轮盘301上。所述叶轮轮盘301可以形成所述叶轮103的主体，所述叶轮叶片302可以对所述导流叶片202的出口处的气流进行第二增压，使气流顺畅的排出，高效的达到目标压力。

所述叶轮轴孔303与所述轮盖轮毂204相配合以将所述叶轮103与所述轮盖101连接，其中配合方式例如使间隙配合、过渡配合或者过盈配合。图5示出了本发明一个实施例中一个轮盖轮毂与叶轮轴孔连接处的示意图。如图5所示，在所述叶轮轴孔303与所述轮盖轮毂204配合连接后，为了增加连接强度可以进一步地将所述叶轮轮盘301与所述轮盖轮毂204焊接在一起。

图6示出了本发明一个实施例中一个叶轮铆钉孔的布置示意图。如图6所示，所述叶轮铆钉孔304布置在所述叶轮轮盘301上用于与铆钉102连接，其中所述叶轮铆钉孔304可以环绕布置在所述叶轮叶片302的外围，所述叶轮铆钉孔304的圆心位于所述叶轮叶片302的尾缘的切线方向。所述叶轮铆钉孔304的圆心与所述叶轮轴孔303的中心的距离大于等于所述叶轮叶片302的尾缘半径的1.05倍。所述轮盖铆钉孔205在所述轮盖壁201的位置与所述叶轮铆钉孔304在所述叶轮轮盘301上的位置相对应。

图4示出了本发明一个实施例中一个铆钉的结构示意图。如图4所示，所述铆钉102包括铆钉轮盖段401、铆钉中间段402以及铆钉叶轮段403。所述铆钉102可以由机械加工一体成型。所述铆钉中间段402将所述铆钉轮盖段401与所述铆钉叶轮段403连接，其中所述铆钉轮盖段401与所述轮盖铆钉孔205连接，并且所述铆钉叶轮段403与所述叶轮铆钉孔304连接以将所述轮盖101与所述叶轮103连接。所述铆钉102的布置数量可以与所述叶轮叶片302的数量相同，也可以少于所述叶轮叶片302的数量，最少为4个。

所述铆钉轮盖段401的直径和所述铆钉叶轮段403的直径小于所述铆钉中间段402的直径，其中在所述铆钉轮盖段401和所述铆钉叶轮段403与所述铆钉中间段402的连接处形成台阶面，所述台阶面可以在所述铆钉102将所述轮盖101与所述叶轮103连接时支撑所述轮盖101和所述叶轮103，以防止铆接过程中所述轮盖101接触所述叶轮叶片302使所述叶轮叶片302损坏。

在铆接过程中，首先通过间隙配合使所述铆钉轮盖段401与所述轮盖铆钉孔205连接并且使所述铆钉叶轮段403与所述叶轮铆钉孔304连接，并且使所述铆钉102压紧胀开以使所述铆钉轮盖段401与所述轮盖铆钉孔205之间以及所述铆钉叶轮段403与所述叶轮铆钉孔304之间形成过盈配合。

图7示出了本发明一个实施例中一个铆钉布置处的放大示意图。如图7所示，在通过所述铆钉102将所述轮盖101与所述叶轮103连接后，为了进一步增加连接强度，可以在图7所示的一个或者多个焊接位置处将所述铆钉102与所述轮盖壁201和所述叶轮轮盘301焊接在一起。

在本发明中，由于轮盖101、铆钉102以及叶轮103全部可以通过机械加工成型，因此零件的精度和粗糙度将显著优于传统的石膏模压铸造件，通过合理的工装设计可以保证铆接装配合格率在95％以上。所述闭式叶轮的叶轮103以及轮盖101通过叶轮轴孔303与所述轮盖轮毂204相配合的方式连接，并且通过所述铆钉102将轮盖壁201与叶轮轮盘301连接，可以使得闭式叶轮的强度足以承受与传统开式叶轮相同的转速，并且相较于传统的开式叶轮大大提升了效率和喘振裕度。此外，相较于石膏模压铸造的闭式叶轮，由于精度和粗糙度得到了提升，因此效率和喘振裕度也会有明显提升。

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (10)

1.一种铆接式闭式叶轮，其特征在于，包括：

轮盖；

叶轮，其通过铆钉与所述轮盖连接；以及

铆钉，其包括：

铆钉轮盖段，其与所述轮盖连接；

铆钉叶轮段，其与所述叶轮连接；以及

铆钉中间段，其将所述铆钉轮盖段与所述铆钉叶轮段连接，其中所述轮盖的轮盖壁、导流叶片和轮盖轮毂由机械加工一体成形，并且叶轮的叶轮轮盘和叶轮叶片由机械加工一体成形，其中轮盖具有未布置导流叶片的第一边缘，在所述第一边缘上设置有多个轮盖铆钉孔，并且叶轮具有未布置叶轮叶片的第二边缘，在所述第二边缘上设置有多个叶轮铆钉孔，其中所述叶轮铆钉孔的圆心位于所述叶轮叶片的尾缘的切线方向，并且通过所述铆钉将所述叶轮铆钉孔与所述轮盖铆钉孔连接，其中所述铆钉中间段突出于铆钉叶轮段和铆钉轮盖段。

2.根据权利要求1所述的铆接式闭式叶轮，其特征在于，所述轮盖包括：

轮盖壁，其中心处设有轮盖轴孔；

导流叶片，其环绕所述轮盖轴孔布置在所述轮盖壁上；以及

轮盖轮毂，其通过所述导流叶片与所述轮盖壁连接。

3.根据权利要求2所述的铆接式闭式叶轮，其特征在于，所述叶轮包括：

叶轮轮盘，其中心处设有叶轮轴孔，所述叶轮轴孔与所述轮盖轮毂相配合以将所述叶轮与所述轮盖连接；以及

叶轮叶片，其环绕所述叶轮轮盘布置在所述叶轮轮盘上。

4.根据权利要求3所述的铆接式闭式叶轮，其特征在于，所述叶轮轴孔与所述轮盖轮毂通过间隙配合、过渡配合或者过盈配合将所述叶轮与所述轮盖连接；和\或

在通过所述叶轮轴孔与所述轮盖轮毂相配合将所述叶轮与所述轮盖连接后将所述叶轮轮盘与所述轮盖轮毂焊接。

5.根据权利要求3所述的铆接式闭式叶轮，其特征在于，所述轮盖壁上设有轮盖铆钉孔，所述轮盖铆钉孔与所述铆钉轮盖段连接；以及

所述叶轮轮盘上设有叶轮铆钉孔，所述叶轮铆钉孔与所述铆钉叶轮段连接，其中所述轮盖铆钉孔在所述轮盖壁的位置与所述叶轮铆钉孔在所述叶轮轮盘上的位置相对应。

6.根据权利要求5所述的铆接式闭式叶轮，其特征在于，所述叶轮铆钉孔环绕布置在所述叶轮叶片的外围，所述叶轮铆钉孔的圆心与所述叶轮轴孔的中心的距离大于等于所述叶轮叶片的尾缘半径的1.05倍。

7.根据权利要求6所述的铆接式闭式叶轮，其特征在于，所述铆钉的布置数量小于等于所述叶轮叶片的数量，并且所述铆钉的布置数量大于等于4。

8.根据权利要求5所述的铆接式闭式叶轮，其特征在于，所述铆钉轮盖段的直径以及所述铆钉叶轮段的直径小于所述铆钉中间段的直径，其中在所述铆钉轮盖以及所述铆钉叶轮段与所述铆钉中间段的连接处形成台阶面，所述台阶面被配置为在所述铆钉将所述轮盖与所述叶轮连接时支撑所述轮盖以及所述叶轮。

9.根据权利要求5所述的铆接式闭式叶轮，其特征在于，通过间隙配合使所述铆钉轮盖段与所述轮盖铆钉孔连接并且使所述铆钉叶轮段与所述叶轮铆钉孔连接；和\或

使所述铆钉压紧胀开以使所述铆钉轮盖段与所述轮盖铆钉孔之间以及所述铆钉叶轮段与所述叶轮铆钉孔之间形成过盈配合。

10.根据权利要求1所述的铆接式闭式叶轮，其特征在于，

所述铆钉由机械加工一体成型。