闭式叶轮和具有其的离心压缩机的制作方法

1.本实用新型属于压缩机技术领域，特别是涉及一种闭式叶轮和具有其的离心压缩机。


背景技术：

2.近年来，随着压缩机技术应用越来越广泛，小冷量、小尺寸的离心压缩机的需求日渐增多。而对于离心压缩机的闭式叶轮目前的加工方法主要依赖铸造工艺，但是这种工艺在制造小型叶轮时存在诸多的缺陷，例如叶轮对于其内部的精度具有较高的要求，而铸造工艺是无法满足，并且铸造而成的闭式叶轮内部流道难以清理，容易堵塞，这需要人工进一步处理，不利于批量生产。


技术实现要素：

3.本实用新型的一个目的旨在克服现有技术中的至少一个缺陷，提供一种用于离心压缩机的闭式叶轮。
4.本实用新型一个进一步的目的是要实现定位轮盘和轮盖的位置。
5.本实用新型另一个进一步的目的是要简化闭式叶轮组装方式，便于安装人员对闭式叶轮的叶片进行精度优化处理。
6.特别地，本实用新型提供了一种用于离心压缩机的闭式叶轮，包括：
7.轮盘、轮盖和多个叶片，轮盘和轮盖间隔设置以限定出流道，多个叶片沿轮盘的周向均匀排布在流道中；
8.轮盖可拆卸地连接于至少部分叶片；且
9.轮盖上形成有至少一个第一定位部，至少部分叶片上形成有至少一个第二定位部，在轮盖连接于叶片时，第一定位部与第二定位部相互约束，以对轮盖的位置进行定位。
10.进一步地，第一定位部为开设于轮盖表面的定位凹陷部；
11.第二定位部为凸出于叶片表面的定位凸出部，并且每个定位凸出部对应一个叶片。
12.进一步地，轮盖上开设有多个螺钉孔，至少部分叶片上开设有与螺钉孔位置相对的螺纹孔，以便利用螺钉将轮盖固定于叶片。
13.进一步地，螺纹孔与定位凸出部的数量相同；且
14.螺纹孔一一对应地开设于定位凸出部处。
15.进一步地，每个叶片上形成有一个第二定位部；且
16.各第二定位部位于与轮盘同心的圆周上。
17.进一步地，定位凸出部为多边形。
18.进一步地，轮盘为圆形；且
19.轮盘的直径不大于80mm。
20.进一步地，每个叶片与轮盘的连接处形成有圆角。
21.进一步地，圆角的半径是叶片高度的1/8至1之间。
22.特别地，本实用新型提供了一种离心压缩机，该离心压缩机包括上述任一项的闭式叶轮。
23.本实用新型的闭式叶轮中，由于轮盘和轮盖为分体式可拆卸地连接，叶片沿轮盘的周向均匀排布在轮盘和轮盖形成的流道中，轮盖上形成有至少一个第一定位部，至少部分叶片上形成有至少一个第二定位部。因此，在组装过程中，安装人员可以利用第一定位部与第二定位部约束轮盘和轮盖的相对位置，以对轮盘和轮盖的位置进行定位。
24.进一步地，本实用新型的闭式叶轮中，由于闭式叶轮为分体式，在组装时，将轮盘和轮盖定位之后还可以利用螺钉对其进行固定。轮盖上开设有至少一个第二定位部，至少部分叶片上开设有与第二定位部位置相对的螺纹孔，以便利用螺钉将轮盖固定于叶片。因此，在组装时，安装人员在利用第一定位部与第二定位部实现定位后然后利用螺钉对轮盘和轮盖进行固定，这种组装方式不仅能够提高组装效率，而且由于闭式叶轮为分体式，轮盘进行铸造完成后叶片可以暴露在外部，安装人员可以进一步对叶片的表面进行优化处理，使流道更加更加光滑，避免闭式叶轮出现角涡现象，提高离心压缩机的压缩效率。
25.根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
26.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
27.图1是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机的整机结构示意图；
28.图2是对图1所示离心压缩机沿离心叶轮的轴线方向剖切后得到的示意性剖视图；
29.图3是图2的a处放大图；
30.图4是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机中闭式叶轮的示意图，其中隐去了螺钉；
31.图5是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机中闭式叶轮的分解图；
32.图6是根据本实用新型一个实施例的闭式叶轮中轮盘的立体图；
33.图7是根据本实用新型一个实施例的闭式叶轮中轮盘的正视图；
34.图8是根据本实用新型一个实施例的闭式叶轮中轮盖的正视图；
35.图9是根据本实用新型一个实施例的闭式叶轮中轮盘与叶片的位置关系示意图，其中，h为叶片的高度，r为圆角的半径。
具体实施方式
36.请参见图1至图3，图1是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机的整机结构示意图，图2是对图1所示离心压缩机沿离心叶轮的轴线方向剖切后得到的示意性剖视图，图3是图2的a处放大图；本实用新型提出一种离心压缩机1，该离心压缩机1一般性地可以包括机壳10、电机40和至少一个压缩单元20、30。
37.机壳10限定有容纳空间，电机40安装于机壳10内。电机40包括定子41和转子42，定
子41固定于机壳10，转子42可相对定子41转动。压缩单元20、30的数量可为一个或多个。例如，可使离心压缩机1为单级压缩式，仅设置一个压缩单元。也可使离心压缩机1为多级压缩式，其设置多个压缩单元20、30。每个压缩单元20、30包括安装于机壳10的蜗壳100和设置在蜗壳100内的闭式叶轮200。闭式叶轮200配置成在电机40驱动下转动，以对进入蜗壳100的气流进行压缩并将其经蜗壳100的出口排出。
38.在一些具体的实施例中，例如图1和图2所示，离心压缩机1可为双级压缩式，压缩单元的数量为两个。可知，两个压缩单元20、30中必然有一个为低压级，另一个为高压级，如图1和图2中，位于图面左侧的压缩单元20为低压级，右侧的压缩单元30为高压级。低压级的压缩单元20的蜗壳100的出口通过连接管50与高压级的压缩单元30的蜗壳100的进口连通。具体地，连接管50的进口端设置法兰51以与低压级的压缩单元20的蜗壳100出口的法兰60相接，连接管50出口端设置法兰52以与高压级压缩单元30的蜗壳100连接。优选使低压级的压缩单元20与高压级的压缩单元20分别位于电机40的轴向两侧，以便两个压缩单元20、30的闭式叶轮200分别直接连接于电机40，且利于使两个闭式叶轮200的轴向力进行部分抵消。
39.蜗壳100内限定有沿气流方向依次相连的进气流道101、蜗形流道102和出气流道103，即蜗壳100流道分为三个区段。进气流道101的进口即构成本文所述的蜗壳100的进口，出气流道103的出口构成蜗壳100的出口。进气流道101沿闭式叶轮200的轴线方向(x轴方向)延伸。
40.每个压缩单元还可以包括闭式叶轮200，闭式叶轮200具有朝向进气流道101的进口201和朝向蜗形流道102的出口202，从进气流道101进入的气流首先从闭式叶轮200的进口201进入闭式叶轮200，经闭式叶轮200压缩后将其排向出口202，进入蜗形流道102，最终从出气流道103排出离心压缩机1。
41.请参见图3至图8，图4是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机中闭式叶轮的示意图，图5是根据本实用新型一个实施例的离心压缩机中闭式叶轮的分解图，图6是根据本实用新型一个实施例的闭式叶轮中轮盘的立体图，图7是根据本实用新型一个实施例的闭式叶轮中轮盘的正视图，图8是根据本实用新型一个实施例的闭式叶轮中轮盖的正视图；该闭式叶轮200还可以包括轮盘210、轮盖220和多个叶片230。轮盘210和轮盖220间隔设置以限定出流道212，多个叶片230沿轮盘210的周向排布在该流道212中，轮盖220可拆卸地连接于至少部分叶片230，轮盘210还可以通过紧固件例如铆钉、螺钉等安装在电机40的转子42上，以实现转子42驱动轮盘210旋转。轮盖220可以设置成圆环状，并且轮盖220的内圈向背离叶片230的方向延伸以形成连接区段222，连接区段222的内部还可以限定出闭式叶轮200的进口201。
42.对于闭式叶轮而言，由于其叶片230设置于闭式叶轮200的内部，在加工中，叶片230表面的精度更加难以保证。在本实施例中，例如图5至图7所示，轮盘210和轮盖220为分体式，这样便于对轮盘210和轮盖220分别进行制作，进而便于对内部叶片230的精度优化处理。优选地，多个叶片230可以通过一体成型的方式直接形成于轮盘210上，使得叶片230直接暴露在外部，加工人员可以方便地对每个叶片230的表面进行处理，使其更加光滑。
43.请参见图6至图8，为了进一步提高加工效率，本实施例的闭式叶轮在分体式的基础上还可以增加预定位装置，以使得在组装轮盘210和轮盖220过程对其进行预定位。
44.具体地，轮盖220上形成有至少一个第一定位部224，至少部分叶片230上形成有至少一个第二定位部232，在轮盖220连接于叶片230时，第一定位部224与第二定位部232相互约束，以对轮盘210和轮盖220的位置进行定位。
45.各叶片230上可以设置一个或者多个第二定位部232，例如一个叶片230上可以设置1个、2个或更多第二定位部232。也即是，当第二定位部232为多个时，多个第二定位部232可以集中设置于其中一个叶片230上，也可以设置于不同的叶片230上。例如，当第二定位部232为3个时，3个第二定位部232可以分别设置在3个不同的叶片230上，也可以设置在2个叶片230上(其中一个叶片230设置1个，另一个叶片230设置2个)，或者设置于3个第二定位部232全部集中设置于其中一个叶片230上。
46.上述方案均能够实现对轮盘210和轮盖220的位置定位，但是需要说明的是，上述举例说明仅是为了更加清楚地描述本实施例的技术方案，不应理解为对本技术的限制。本领域技术人员可以根据上述描述作简单的变形进而形成更多替换方案，在此不一一阐述。
47.请参见图6至图8，在一些实施例中，第一定位部224为开设于轮盖220表面的定位凹陷部，第二定位部232为凸出于叶片230表面的定位凸出部，并且每个定位凸出部对应一个叶片230。
48.轮盖220向内凹进形成定位凹陷部，对应地，叶片230的顶端凸出形成与该定位凹陷部进行配合的定位凸出部。在组装轮盖220和轮盘210时，定位凸出部可以伸入至其对应的定位凹陷部，以对轮盖220和轮盘210进行定位。
49.在一些实施例中，当定位凸出部和定位凹陷部为一组(一个定位凸出部和一个定位凹陷部为一组)时，定位凸出部和定位凹陷部还可以分别设置成多边形，例如三角形、四边形等，以使得定位凸出部和定位凹陷部和形状配合，进而在定位凸出部和定位凹陷部仅为一组时就能够实现对轮盖220和轮盘210定位。
50.当定位凸出部和定位凹陷部为多组时，定位凸出部和定位凹陷部可以为任意形状，例如多边形、圆柱状等，当每个定位凸出部对应地伸入定位凹陷部后就可以实现对轮盖220和轮盘210定位。
51.请参见图6至图8，在一些实施例中，由于闭式叶轮200为分体式，在组装时，将轮盘210和轮盖220定位之后还可以利用螺钉240对其进行固定。具体地，轮盖220上开设有至少一个第二定位部226，至少部分叶片230上开设有与第二定位部226位置相对的螺纹孔234，以便利用螺钉240将轮盖220固定于叶片230。
52.在本实施例中，为了使闭式叶轮200在转动时更加可靠，轮盘210和轮盖220可以采用多个螺钉240进行固定。每个叶片230上可以开设多个螺纹孔234，每个螺纹孔234在轮盖220对应的位置处开设有第二定位部226，以供螺钉240穿过。
53.在一些具体的实施例中，第二定位部226的数量为多个，例如可以为2个、3个或更多，螺纹孔234与第二定位部226的位置、数量相对应，第二定位部226可以设置于集中设置于其中一个叶片230上，也可以设置于不同的叶片230上。例如，当第二定位部226为3个时，3个第二定位部226可以分别设置在3个不同的叶片230上，也可以设置在2个叶片230上(其中一个叶片230设置1个，另一个叶片230设置2个)，或者设置于3个第二定位部226全部集中设置于其中一个叶片230上。在一些优化的实施例中，每个叶片230分别设置一个第二定位部226，并且每个第二定位部226均匀地分布，以保证闭式叶轮平衡。例如当第二定位部226为3
个时，3个第二定位部226分别呈120
°
分布，当第二定位部226为4个时，4个第二定位部226分别呈90
°
分布，等等。
54.在一些实施例中，螺纹孔234与定位凸出部的数量相同，并且螺纹孔234一一对应地开设于定位凸出部处。
55.在本实施例中，螺纹孔234为多个，并且每个定位凸出部对应一个叶片230，螺纹孔234与定位凸出部的数量相同，螺纹孔234一一对应地开设于定位凸出部处。也即，每个叶片230分别对应设置一个螺纹孔234和一个定位凸出部，并且螺纹孔234设置于定位凸出部上。
56.请参见图7，在一些实施例中，每个叶片230上形成有一个第二定位部232，且各个第二定位部232位于与轮盘210同心的圆周上。
57.也即，每个叶片230上均形成一个第二定位部232，由于多个叶片230均匀地分布设置于均匀排布在流道212中，当各个第二定位部232位于与轮盘210同心的圆周上时，多个第二定位部232也均匀地分布于轮盘210上，这样可以保证轮盘210各部分的重量平衡，进一步地保证了闭式叶轮在高速转动过程的可靠性。
58.在一些实施例中，轮盘210的直径可以设置成不大于80mm，例如80mm、70mm、60mm等。如背景技术部分所述，当闭式叶轮小型化时，现有铸造工艺无法满足内部叶片230精度要求，尤其是当轮盘210的直径不大于80mm时，由于整体尺寸过小，加工人员无法对内的叶片230进行精度处理工序。而利用本实施例的分体式组装方式，即将轮盘210和轮盖220分别铸造，将叶片230暴露在外部，在进行精度处理工序，最后利用螺钉240进行组装。
59.请参见图9，图9是根据本实用新型一个实施例的闭式叶轮中轮盘与叶片的位置关系示意图；在一些实施例中，每个叶片230与轮盘210的连接处形成有圆角214。圆角214不仅可以提高叶片230根部的强度，缓解该局部应力集中，而且可以使得每个通流流道212更加光滑、消除了气流的角涡现象，保证了流场的均匀性。
60.请参见图9，图9中h表示叶片230的高度，r表示圆角214的半径；进一步地，圆角214的半径r还可以配置成叶片230高度h的1/8至1之间。例如，1/8、1/5或者1等等。当圆角214的半径r与叶片230的高度比值为1时，也即圆角214的半径r与叶片230的高度相等，通流流道212的内壁整体呈圆弧状。发明人通过多次试验发现，通过上述限定可以保证在不影响通流流道212面积的前提下获得更佳的气流场，以进一步提高压缩效果。
61.本实用新型的闭式叶轮中，由于轮盘210和轮盖220为分体式可拆卸地连接，叶片230沿轮盘210的周向均匀排布在轮盘210和轮盖220形成的流道212中，轮盖220上形成有至少一个第一定位部224，至少部分叶片230上形成有至少一个第二定位部232。因此，在组装过程中，安装人员可以利用第一定位部224与第二定位部232约束轮盘210和轮盖220的相对位置，以对轮盖220的位置进行定位。
62.进一步地，本实用新型的闭式叶轮中，由于闭式叶轮为分体式，在组装时，将轮盘210和轮盖220定位之后还可以利用螺钉240对其进行固定。轮盖220上开设有至少一个第二定位部226，至少部分叶片230上开设有与第二定位部226位置相对的螺纹孔234，以便利用螺钉240将轮盖220固定于叶片230。因此，在组装时，安装人员在利用第一定位部224与第二定位部232实现定位后然后利用螺钉240对轮盘210和轮盖220进行固定，这种组装方式不仅能够提高组装效率，而且由于闭式叶轮为分体式，轮盘210进行铸造完成后叶片230可以暴露在外部，安装人员可以进一步对叶片230的表面进行优化处理，使流道212更加更加光滑，
避免闭式叶轮出现角涡现象，提高离心压缩机1的压缩效率。
63.至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。