榫卯式半开对称叶轮

本发明涉及流体机械领域，具体的是一种榫卯式半开对称叶轮。

背景技术：

1、半开式叶轮的叶片槽道一侧被轮盘封闭，另一侧敞开，该型式能够改善气体通道，减少流动损失并提高效率，半开式叶轮允许圆周速度高，单级压比大，常常成为单级增压器的主要叶轮形式。但受限于半开式叶轮制造过程和工作环境，流体机械叶轮通常经过焊接成型或铸造成型，叶轮一旦出现严重磨损便需要更换整个叶轮，并且半开式叶轮在运作时会产生单侧轴向力，使轴承位置受到挤压，严重时引起传动损坏，当叶轮受到撞击或共振时，叶轮可能出现裂纹或破损，因此产生了叶轮强硬度和韧性不足、叶轮轴承破损、叶轮一旦受损即需更换叶轮等问题。以上问题不仅使半开式叶轮的适用范围受限，还使生产灵活性降低，迫使企业生产成本和维护成本增加，不利于机械运转的安全性保证和高效稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种榫卯式半开对称叶轮，通过对该半开式叶轮结构的设计，避免了叶轮强硬度和韧性不足、叶轮轴承破损、叶轮一旦受损即需更换叶轮等问题，该榫卯式半开对称叶轮中的榫卯结构设计采用了风车榫啮合方式，具有三角形稳定性的同时又对叶轮进行了加固，因此能够提高叶轮的整体稳定性，提高了叶轮的韧性和耐受能力，在刚度上也无削弱。该半开式叶轮还采用了对称布置叶片的方式以消除轴向力，解决了挤压轴承的问题，并且在叶轮两侧增加了三叶形端盖，其连接方式不仅能够防止叶轮上的榫卯结构失效，还能使叶轮与传动轴形成更稳定的整体，从而增强叶轮榫卯结构的性能。最后，风车榫形式的榫卯结构首尾啮合且相互遏制，共同受力并分散载荷，当叶轮某个区域出现严重破损时只需更换对应叶轮榫卯即可，极大提高了半开式叶轮的使用寿命，提高了生产效率和叶轮的运行稳定性，降低了维护成本，提高了流体机械运转的安全性。

2、本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

3、一种榫卯式半开对称叶轮，包括一号隐藏式螺柱、一号轴套盖、卡环、转轴、第一风车榫卯、键、第二风车榫卯、第三风车榫卯、轴套、二号轴承盖、二号隐藏式螺柱；所述第一风车榫卯、第二风车榫卯、第三风车榫卯通过榫卯结构啮合形成叶轮，叶轮中心形成通孔与轴套过盈配合；所述卡环与轴套夹住叶轮并对其实现限位；所述一号隐藏式螺柱、二号隐藏式螺柱分别通过一号轴套盖和二号轴承盖上的通孔与叶轮上的榫孔、卯孔配合；所述转轴与键配合形成的组件依次穿过一号轴套盖、卡环、叶轮、轴套、二号轴承盖的中心通孔来实现密封和传动；

4、进一步的，所述一号隐藏式螺柱和二号隐藏式螺柱起到固定、连接榫卯结构和提高叶轮刚度的作用，所述一号隐藏式螺柱包括第一螺柱、第二螺柱、第三螺柱，所述二号隐藏式螺柱包括第四螺柱、第五螺柱、第六螺柱；所述第一螺柱、第二螺柱、第三螺柱的外圈设有一号外螺纹，且一端设有一号凹槽；所述第四螺柱、第五螺柱、第六螺柱外圈设有二号外螺纹，且一端设有二号凹槽；所述一号凹槽和二号凹槽为六边形凹槽，受力均匀并提高扭转性能；所述一号外螺纹和二号外螺纹分别为螺柱外侧螺纹，两者螺线旋向与叶轮旋转方向相反。

5、进一步的，所述第一风车榫卯、第二风车榫卯和第三风车榫卯为扇形的圆盘状叶轮的部分组件，其上设若干叶片，叶片关于圆盘中间轴面镜像对称，并且扇形的圆盘状的叶轮组件两边啮合位置分别设有榫和卯；所述第一风车榫卯由第一风车榫卯叶片、第一风车榫、第一榫螺孔、第一弧孔、第一卯螺孔、第一风车卯构成；所述第二风车榫卯由第二风车榫卯叶片、第二风车榫、第二榫螺孔、第二弧孔、第二卯螺孔、第二风车卯构成；所述第三风车榫卯由第三风车榫卯叶片、第三风车榫、第三榫螺孔、第三弧孔、第三卯螺孔、第三风车卯构成；所述第一风车榫卯叶片、第二风车榫卯叶片、第三风车榫卯叶片为半开式叶片，其形状可根据实际需求确定，确定后焊接于叶轮主体上；所述第一风车榫、第二风车榫、第三风车榫为扇形圆盘状的叶轮组件上的凸起部分，所述第一风车榫、第二风车榫、第三风车榫分别设有凹槽，并分别在各自的榫头中心部分设有第一榫螺孔、第二榫螺孔、第三榫螺孔；所述第一风车卯、第二风车卯、第三风车卯为扇形圆盘状的叶轮组件上的凹缺部分，所述第一风车卯、第二风车卯、第三风车卯分别设有凸起，并且分别在各凸起的中心位置设有第一卯螺孔、第二卯螺孔、第三卯螺孔；所述第一榫螺孔、第二榫螺孔、第三榫螺孔、第一卯螺孔、第二卯螺孔、第三卯螺孔均为螺孔且直径与螺柱直径相同，可与螺柱连接；所述第一弧孔、第二弧孔、第三弧孔为圆弧形缺口，三者拼合后可形成叶轮的中心通孔，并同时连接榫和卯；

6、进一步的，所述第一风车榫、第二风车榫、第三风车榫上的榫头能够完全与第一风车卯、第二风车卯、第三风车卯上的卯槽贴合，榫头的两边缘的夹角为60°，使拼合后的叶轮受力更均匀，运行更稳定；

7、进一步的，所述第一榫螺孔、第二榫螺孔、第三榫螺孔、第一卯螺孔、第二卯螺孔、第三卯螺孔的中心到达第一弧孔、第二弧孔、第三弧孔中心的距离相等；

8、进一步的，所述一号第一螺孔、第一榫螺孔、第二卯螺孔、二号第一螺孔通过第一螺柱和第四螺柱连接；所述一号第二螺孔、第二榫螺孔、第三卯螺孔、二号第二螺孔通过第二螺柱和第五螺柱连接；所述一号第三螺孔、第三榫螺孔、第一卯螺孔、二号第三螺孔通过第三螺柱和第六螺柱连接。

9、进一步的，所述一号轴套盖、二号轴套盖起到连接螺柱、固定叶轮和限位的作用，所述一号轴套盖由一号第一螺孔、一号外凸台、一号轴通孔、一号第二螺孔、一号弧盖板、一号第三螺孔、一号轴套筒、一号轴套端盖、一号键槽端盖构成，所述二号轴承盖由二号第一螺孔、二号外凸台、二号轴通孔、二号第二螺孔、二号弧盖板、二号第三螺孔、二号轴套筒、二号轴套端盖、二号键槽端盖构成；所述一号第一螺孔、一号第二螺孔、一号第三螺孔为内螺纹孔，位于一号弧盖板上，螺线旋向与一号外螺纹一致，并分别与第一螺柱、第二螺柱、第三螺柱连接；所述二号第一螺孔、二号第二螺孔、二号第三螺孔为内螺纹孔，位于二号弧盖板上，螺线旋向与二号外螺纹一致，并分别与第四螺柱、第五螺柱、第六螺柱连接；所述一号外凸台和二号外凸台为圆台状凸台，两者中心分别设有一号轴通孔和二号轴通孔，所述一号轴通孔和二号轴通孔内分别设有一号轴套筒、二号轴套筒，所述一号外凸台和二号外凸台的底面分别对应连接一号弧盖板和二号弧盖板；所述一号轴通孔、二号轴通孔为圆形通孔，用于支撑转轴；所述一号弧盖板和二号弧盖板为三叶形辐板，其平板边缘形状为弧线形；所述一号轴套筒为内阶梯形凹槽，由底面向顶面方向依次设有一号轴套端盖、一号键槽端盖；所述二号轴套筒为内阶梯形凹槽，由底面向顶面方向依次设有二号轴套端盖、二号键槽端盖；所述一号轴套端盖、一号键槽端盖、二号轴套端盖、二号键槽端盖均为圆环形平面，起到限位作用。

10、进一步的，所述卡环和轴套起到对叶轮进行限位、支撑叶轮并提高叶轮强度的作用，所述轴套由轴套凹段、轴套凸段、轴套受力段构成；所述卡环为短圆环，其内外径与轴套凸段的内外径相等；所述轴套凹段内径与转轴外径相；所述轴套凹段通过轴套凸段与轴套受力段相连；所述轴套凸段内径与轴套受力段外径相等，用于限制叶轮位置；所述轴套受力段与叶轮中心通孔紧密贴合，起到支撑叶轮和提高叶轮强度的核心作用；所述轴套中心内设轴套孔，所述轴套孔为可供转轴与键配合形成的组件穿过。

11、进一步的，所述转轴为中间设有键槽的实心长型圆柱；所述键为圆头平键；所述转轴和键的配合组件受到卡环与轴套的限制作用，其配合部分完全封闭在轴套内部；

12、借由以上的技术方案，本发明的有益效果如下：

13、1、本发明通过对该半开式叶轮结构的设计，避免了叶轮强硬度和韧性不足、叶轮轴承破损、叶轮一旦受损即需更换叶轮等问题，该榫卯式半开对称叶轮中的榫卯结构设计采用了风车榫啮合方式，具有三角形稳定性的同时又对叶轮进行了加固，因此能够提高叶轮的整体稳定性，提高了叶轮的韧性和耐受能力，在刚度上也无削弱；

14、2、本发明还采用了对称布置叶片的方式以消除轴向力，解决了挤压轴承的问题，并且在叶轮两侧增加了三叶形端盖，其连接方式不仅能够防止叶轮上的榫卯结构失效，还能使叶轮与传动轴形成更稳定的整体，从而增强叶轮榫卯结构的性能；

15、3、本发明中的风车榫形式的榫卯结构首尾啮合且相互遏制，共同受力并分散载荷，当叶轮某个区域出现严重破损时只需更换对应叶轮榫卯即可，极大提高了半开式叶轮的使用寿命，提高了生产效率和叶轮的运行稳定性，降低了维护成本，提高了流体机械运转的安全性；

16、4、本发明中的六边形凹槽扭转性能良好，且该凹槽所在的螺柱螺纹旋向与叶轮旋转方向相反，能够充分利用水流反作用于凹槽的力拧紧螺柱，因此提高了叶轮榫卯结构的结构性能和叶轮稳定性，使整体刚度提高；

17、5、本发明为流体机械的结构设计提供了新的思路，通过将中华古建筑中榫卯结构的优势与流体机械相结合，从而对叶轮实现性能的提高和更新。

18、为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。