专利名称：透平膨胀机的叶轮与主轴的配合结构的制作方法
技术领域：
本发明属于低温设备技术领域，具体涉及ー种透平膨胀机的叶轮与主轴的配合结构。
背景技术：
膨胀机按其运动方式和结构形式通常分为两 类一为活塞膨胀机；ニ为透平膨胀机。由于透平膨胀机相对于活塞膨胀机而言具有流量大、结构简单、体积小、效率高和运转周期长等特点而被广泛应用于各种低温设备中。如业界所知之理，透平膨胀机是以气体膨胀时速度能的变化而藉以传递能量的机械，其传递的能量也称外功通常通过与叶轮连接的主轴传递给作为吸收能量的配接设备，配接设备如并不限于的发电机、鼓风机、水泵、增压机、油制动器等吸收。在已公开的中国专利文献中不乏关于透平膨胀机的技术信息，略以例举的如CN2388351Y推荐有“微型透平膨胀机”、CN2185339Y提供有“气体悬浮式陶瓷低温透平膨胀机”、CN200955408Y公告有“透平膨胀机組”、CN201367920Y公开有“透平膨胀机”和CN202039906U举荐有“一种气体轴承透平膨胀机”，等等。并不限于上面例举的专利技术方案均未披露叶轮与主轴的配合得以良好地传递其转动所需的扭矩的技术启示，因为已有技术中的透平膨胀机在高速旋转时容易发生叶轮与主轴彼此松脱的情形，轻则影响传动效果，严重时造成叶轮的叶片损坏乃至损及膨胀机。业界虽然不懈地致力于解决上述问题，但是由于膨胀机的出ロ温度通常在_150°C甚至更低，并且材料在低温环境下的收缩率大，尤其是叶轮、主轴以及紧固件(用于将叶轮与主轴连接的紧固件如螺栓和螺母等)的材质相异，因此各自的热胀冷缩系数不同，如果仅仅借助于紧固件连接，那么很难甚至无法达到期望的连接效果。针对上述已有技术，本申请人作了有益的尝试，终于找到了解决问题的办法，并且在采取了严格的保密措施下在本申请人单位进行了模拟试验，结果惊人地表现了出了意想不到的效果，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种有助于显著改善叶轮与主轴之间的连接效果而藉以满足在低温高速旋转状态下体现彼此之间的连接可靠性要求以避免两者之间因松脱而损及叶轮乃至损及膨胀机整机情形发生的透平膨胀机的叶轮与主轴的配合结构。本发明的任务是这样来完成的，一种透平膨胀机的叶轮与主轴的配合结构，所述的叶轮包括具有ー螺杆过渡孔的叶轮本体，所述的主轴包括主轴本体，主轴本体与叶轮本体的螺杆过渡孔固定连接，特征在于在所述叶轮本体朝向所述主轴本体的一侧的端面上并且围绕螺杆过渡孔的孔ロ部位的圆周方向延伸有ー异形轴套，而在所述主轴本体朝向所述叶轮本体的一端并且位于该一端的中央位置构成有一凹入主轴本体的端面的异形轴套配合腔，所述的异形轴套以榫卯配合方式置入于该异形轴套配合腔内，并且在该异形轴套配合腔的底部进而凹设有ー螺杆头固定孔，在叶轮本体与主轴本体之间配设有一端具有一第一螺杆头而另一端具有一第二螺杆头的双头螺杆，其中第一螺杆头在穿过所述的螺杆过渡孔后配设有ー用于阻止双头螺杆窜动的第一螺母，而第二螺杆头旋入所述螺杆头固定孔内并且由第二螺母锁定。在本发明的ー个具体的实施例中，所述的异形轴套的横截面形状呈圆弧过渡的三角形，而所述的异形轴套配合腔的横截面形状同样呈圆弧过渡的三角形。在本发明的另ー个具体的实施例中，在所述的双头螺杆上并且朝向所述的主轴本体的一端构成有一对用于供扳手操作的铣平面，该对铣平面围绕双头螺杆的圆周方向彼此间隔180°。本发明提供的技术方案由于在叶轮本体朝向主轴本体的一端并且在围绕螺杆过渡孔的孔ロ的圆周方向的位置延伸有ー异形轴套，而在主轴本体朝向叶轮本体的一端构成有一供异形轴套以榫卯配合方式置入的异形轴套配合腔，因而主轴本体既由其异形轴套配合腔与异形轴套配接，又由双头螺杆实现与叶轮本体固定连接，从而可满足低温高速旋转状态下的可靠的传动连接要求，不会出现因松脱而损 及叶轮乃至损及透平膨胀机整机的情形。
图I为本发明的实施例结构图。图2为图I的剖视图。图3为图2的A-A剖视图。
具体实施例方式为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。请參见图I和图2，示出了透平膨胀机的叶轮本体1，在该叶轮本体I的中央开设有ー螺杆过渡孔11，也就是说在叶轮本体I的轮毂的中央开设有自一端贯通至另一端的一螺杆过渡孔11。ー主轴本体2在对应于螺杆过渡孔11的位置与叶轮本体I固定连接，以便由叶轮本体I带动主轴本体2，进而由主轴本体2带动与其传动连接的并且依据需要而可选择的诸如发电机、水泵、鼓风机、增压机或油制动器之类的配接设备。作为本发明提供的技术方案的技术实质，在前述的叶轮本体I朝向主轴本体2的一侧的端面上并且在围绕螺杆过渡孔11的圆周方向的位置延伸有ー异形轴套12，而在主轴本体2朝向叶轮本体I的一端的中央位置构成有ー用于补偿异形轴套12的异形轴套配合腔21，并且在该异形轴套配合腔21的底部进而开设有一具有内螺纹的螺杆头固定孔21，该螺杆头固定孔21为盲孔。如果将异形轴套12定义为榫，而将异形轴套配合腔21定义为卯，那么异形轴套12与异形轴套配合腔21的彼此配合的形式表现为榫卯配合，十分有助于保障叶轮本体I与主轴本体2之间的转动所需的扭矩，不会出现主轴本体2打滑乃至消极旋转的情形。
给出的双头螺杆3的一端具有一第一螺杆头31，而另一端即朝向主轴本体2的一端具有一第二螺杆头32，第一螺杆头31在穿过前述的螺杆过渡孔11后用第一螺母311与第一螺杆头31上的螺纹相旋配，第二螺杆头32与前述的螺杆头固定孔211螺纹连接，并且由第二螺母321锁定，藉由第一、第二螺母311、321的配合而使主轴本体2避免在旋转过程中出现窜动，更确切地讲确保主轴本体2与叶轮本体I之间的良好配接。图中示意的构成于双头螺杆3上的ー对铣平面 33用以供扳手或类似的工具操作，以便第二螺杆头32可靠而省力地与螺杆头固定孔211固定连接。请參见图3，由该图3的示意可知，前述的异形轴套12的横截面形状呈圆弧过渡的三角形，这里所称的圆弧过渡是指三角形的三条棱边的部位呈圆弧形，同样，异形轴套配合腔21的横截面形状也呈圆弧过渡的三角形。由上述说明可知，双头螺杆3担当着将主轴本体2与叶轮本体I之间的拉杆式固定连接的作用，而异形轴套12与异形轴套配合腔21之间的连接担当着传递转动扭矩的连接作用，这种双管齐下的连接方式能够弥补已有技术中的连接不可靠而致松脱的问题，能满足透平膨胀机的低温(_150°C或以下)高速旋转(10000n/min或以上)的连接要求，保障工作的可靠性。
权利要求
1.一种透平膨胀机的叶轮与主轴的配合结构，所述的叶轮包括具有一螺杆过渡孔(11)的叶轮本体(I),所述的主轴包括主轴本体(2)，主轴本体(2)与叶轮本体(I)的螺杆过渡孔(11)固定连接，其特征在于在所述叶轮本体⑴朝向所述主轴本体⑵的一侧的端面上并且围绕螺杆过渡孔(11)的孔口部位的圆周方向延伸有一异形轴套(12)，而在所述主轴本体(2)朝向所述叶轮本体(I)的一端并且位于该一端的中央位置构成有一凹入主轴本体(2)的端面的异形轴套配合腔(21)，所述的异形轴套(12)以榫卯配合方式置入于该异形轴套配合腔(21)内，并且在该异形轴套配合腔(21)的底部进而凹设有一螺杆头固定孔(211)，在叶轮本体(I)与主轴本体(2)之间配设有一端具有一第一螺杆头(31)而另一端具有一第二螺杆头(32)的双头螺杆(3)，其中第一螺杆头(31)在穿过所述的螺杆过渡孔(11)后配设有一用于阻止双头螺杆(3)窜动的第一螺母(311)，而第二螺杆头(32)旋入所述螺杆头固定孔(211)内并且由第二螺母(321)锁定。
2.根据权利要求I所述的透平膨胀机的叶轮与主轴的配合结构，其特征在于所述的异形轴套(12)的横截面形状呈圆弧过渡的三角形，而所述的异形轴套配合腔(21)的横截面形状同样呈圆弧过渡的三角形。
3.根据权利要求I所述的透平膨胀机的叶轮与主轴的配合结构，其特征在于在所述的双头螺杆(3)上并且朝向所述的主轴本体(2)的一端构成有一对用于供扳手操作的铣平面(33)，该对铣平面(33)围绕双头螺杆(3)的圆周方向彼此间隔180°。
全文摘要
一种透平膨胀机的叶轮与主轴的配合结构，属于低温设备技术领域。叶轮包括具有螺杆过渡孔的叶轮本体，主轴包括主轴本体，主轴本体与叶轮本体的螺杆过渡孔连接，特点在叶轮本体的一侧延伸有异形轴套，在主轴本体的一端并且位于该一端的中央位置构成有异形轴套配合腔，异形轴套置入于异形轴套配合腔内，在异形轴套配合腔的底部进而凹设有螺杆头固定孔，在叶轮本体与主轴本体之间配设双头螺杆，第一螺杆头在穿过螺杆过渡孔后配设有第一螺母，第二螺杆头旋入螺杆头固定孔内并且由第二螺母锁定。优点可满足低温高速旋转状态下的可靠的传动连接要求，不会出现因松脱而损及叶轮乃至损及透平膨胀机整机的情形。
文档编号F01D5/02GK102767398SQ20121022787
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者杨仁泓, 陈文政 申请人:联优机械(常熟)有限公司