蒸汽压缩机的制作方法

本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种蒸汽压缩机。

背景技术：

蒸汽压缩机是对前道蒸发工序中产生的二次蒸汽进行压缩，提高蒸汽的压力及温度，使其能够重新进入蒸发循环中的热回收设备，其广泛应用于化工、医疗、食品浓缩、溶液回收等多个重要的工业领域。目前国内的蒸汽压缩机生产厂家，还无法生产性能优良的蒸汽压缩机，产品相对不够成熟，高端的蒸汽压缩机长期依赖进口。其主要的原因，是叶轮的功率输出无法实现高效的转化，蒸汽压缩机的整机性能不够优良。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种改进的蒸汽压缩机，其叶轮做功效率相对较高，整机性能相对优良。

本发明提供一种蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机包括壳体、叶轮、主轴、驱动部件及公用底座，所述叶轮套设于所述主轴的一端并收容于所述壳体内，所述主轴相对所述叶轮的另一端连接于所述驱动部件，所述公用底座承载所述壳体、所述主轴及所述驱动部件，所述叶轮包括轮毂、叶片组件、轮盖及轮盘，所述主轴嵌入所述轮毂内，所述叶片组件的一端固定连接于所述轮毂，另一端连接于所述轮盖及所述轮盘，所述轮盖及所述轮盘连接于所述轮毂的两侧，所述轮盘上还设置有导风板，所述导风板的一端连接于所述轮盘，另一端连接于所述轮毂的侧面，所述导风板配合所述轮毂引导流体介质进入所述叶轮内。

进一步地，所述轮毂的中心处开设有通孔，所述通孔包括临近所述轮盖的第一段及临近所述轮盘的第二段，所述通孔的第二段呈锥形，所述叶轮通过所述通孔的第二段连接于所述主轴，所述主轴与所述轮毂锥面配合连接。

进一步地，所述主轴与所述轮毂之间过盈配合。

进一步地，所述导风板与所述轮毂及所述轮盖形成导风结构，所述导风结构包括第一面、第二面及第三面，所述第二面的一端连接于所述第一面，另一端连接于所述第三面，所述第一面及所述第二面为所述轮毂临近所述轮盖的两段外侧面，所述第三面为所述导风板邻近所述轮盖的侧面，所述第一面与所述轮毂中心轴线形成的夹角大于所述第二面与所述轮毂中心轴线形成的夹角，所述第三面与所述轮毂中心轴线形成的夹角大于所述第一面与所述轮毂中心轴线形成的夹角。

进一步地，所述叶片组件包括第一叶片及第二叶片，所述第一叶片与所述第二叶片间隔设置，所述第一叶片的长度小于所述第二叶片的长度，所述第一叶片连接于所述轮毂的一端为三维扭矩结构，所述第一叶片与所述第二叶片对进入所述叶轮内的流体介质做功并压缩流体介质。

进一步地，所述第一叶片及所述第二叶片上均设置有叶片齿，所述轮盘上对应所述叶片齿的位置开设有焊接槽，所述叶片齿嵌入所述焊接槽内并通过焊接连接方式与所述轮盘固定连接。

进一步地，所述叶片齿与所述轮盘通过塞焊的连接方式相互固定。

进一步地，所述主轴与所述壳体之间碳环密封。

进一步地，所述壳体包括进风罩与出风罩，所述进风罩用于供蒸汽进入，所述出风罩用于供压缩后的蒸汽排出，所述主轴上还设置有阻尼系统，所述阻尼系统用于减少所述主轴的震动。

进一步地，所述蒸汽压缩机还包括润滑系统，所述润滑系统设置于所述公用底座上并连接于所述主轴，所述润滑系统用于润滑设置于所述主轴上的轴承，所述主轴与所述驱动部件之间设置有联轴器，所述联轴器的一端连接于所述主轴，另一端连接于所述驱动部件的转轴。

本发明提供的所述蒸汽压缩机，将所述叶片组件垂直设置，提高了所述叶轮的做功能力，通过所述碳环密封所述壳体与所述主轴，提高了所述蒸汽压缩机的密封性能，从而提高所述蒸汽压缩机的整机性能，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明一实施方式中的蒸汽压缩机的结构示意图。

图2为图1所示蒸汽压缩机另一视角的结构示意图。

图3为图1所示蒸汽压缩机再一视角的结构示意图。

图4为图1所示叶轮的立体示意图。

图5为图4所示叶轮的部分剖视示意图。

图6为图4所示叶轮的剖视示意图。

图7为图6所示叶轮的部分结构放大图。

图8为图1所示蒸汽压缩机的a处的部分结构放大图。

图9为图4所示叶轮与轮盖的连接状态图。

图10为图9所示叶轮与轮盖另一视角的连接状态图。

图11为图4所示轮毂与轮盘的连接状态图。

图12为图11所示轮毂与轮盘另一视角的连接状态图。

图13为图1所示蒸汽压缩机的b处的部分结构放大图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请一并参阅图1至图3，图1为本发明一实施方式中的蒸汽压缩机100的结构示意图，图2为图1所示蒸汽压缩机100另一视角的结构示意图，图3为图1所示蒸汽压缩机100再一视角的结构示意图。蒸汽压缩机100用于压缩蒸汽循环系统中产生的二次蒸汽，通过对蒸汽做功来提高蒸汽的温度和压力，使得压缩后的蒸汽能够重新进入蒸发循环中，达到对二次蒸汽汽化潜能的热循环利用。

本实施方式中，蒸汽压缩机100应用于化工领域中。可以理解，本发明提供的蒸汽压缩机100并不限于应用于化工领域中，在其他的实施方式中，本发明提供的蒸汽压缩机100还可以应用于医疗、食品浓缩、溶液回收等其他的工业领域中。

蒸汽压缩机100包括壳体10、叶轮20、主轴30、驱动部件40及公用底座50，壳体10、主轴30及驱动部件40连接于公用底座50，叶轮20收容于壳体10内，主轴30的一端连接于叶轮20，另一端连接于驱动部件40，壳体10用于保护叶轮20，叶轮20用于压缩蒸汽，主轴30用于带动叶轮20转动，驱动部件40用于带动主轴30转动，公用底座50用于承载壳体10、叶轮20、主轴30及驱动部件40。驱动部件40驱动主轴30转动并带动壳体10内的叶轮20转动，叶轮20压缩进入壳体10内的蒸汽，使得蒸汽的压力增大，温度增高，增高和增温后的蒸汽通过壳体10向外排出并重新进入蒸汽循环中，从而实现对二次蒸汽汽化潜能的回收利用。

壳体10包覆并保护叶轮20，其能够将高速转动的叶轮20与外部环境隔离，避免人员因触碰叶轮20而造成安全事故，壳体10具有密闭的容纳腔11，该容纳腔11用于容置叶轮20，容纳腔11的一端由外部的蒸汽发生设备(图未示)密封连接，另一端与主轴30密封连接。壳体10上设置有进风罩12和出风罩13，进风罩12设置于叶轮20与外部蒸汽发生设备之间，外部的蒸汽发生设备产生的二次蒸汽通过进风罩12进入壳体10内。本实施方式中，进风罩12的中心轴线与叶轮20的中心轴线大致重合，以提高蒸汽压缩机100的工作效率。

出风罩13设置在壳体10的侧面上，出风罩13用于引导压缩后的蒸汽重新进入蒸汽循环中。本实施方式中，出风罩13的出风口水平设置，出风罩13与壳体10螺纹连接。可以理解，在其他的实施方式中，出风罩13的出风口还可以采用竖直设置、倾斜设置等其他的安装方式，出风罩13与壳体10之间还可以采用焊接、铆接、胶固等其他的连接方向相互固定。

本实施方式中，为了便于安装，壳体10与进风罩12及出风罩13采用分体结构。可以理解，在其他的实施方式中，壳体10与进风罩12及出风罩13还可以采用一体成型的方式，以提高壳体10与进风罩12及出风罩13的连接强度和稳定性。

请一并参阅图4至图8，图4为图1所示叶轮20的立体示意图，图5为图4所示叶轮20的部分剖视示意图，图6为图4所示叶轮20的剖视示意图，图7为图6所示叶轮20的部分结构放大图，图8为图1所示蒸汽压缩机的a处的部分结构放大图。叶轮20套设于主轴30的一端，叶轮20能够在主轴30的带动下转动，并对通过进风罩12进入叶轮20内部的蒸汽做功。

叶轮20包括轮毂21、叶片组件22、轮盖23及轮盘24，叶片组件22的一端连接于轮毂21，另一端连接于轮盖23及轮盘24，轮毂21、轮盖23及轮盘24围成一压缩腔25，叶片组件22容置于该压缩腔25内，该压缩腔25用于压缩二次蒸汽以提高二次蒸汽的温度和压力。

轮毂21大致呈中空圆柱形，轮毂21的大致中心处开设有通孔211，通孔211的中心轴线与轮毂21的中心轴线大致重合，轮毂21通过通孔211套设于主轴30，通孔211用于允许主轴30穿入，使得轮毂21能够实现与外部连接轴的紧固连接。

本实施方式中，通孔211设置为台阶状，通孔211包括第一段212及与第一段212相连接的第二段213，第一段212呈圆柱形，第二段213呈圆锥形，第二段213沿自身中心轴线的方向自轮盖23向轮盘24逐渐扩展，将第二段213设置为锥形面，能够使得轮毂21更紧密地扣合主轴30。

叶片组件22为三维扭曲叶片，叶片组件22用于卷动二次蒸汽，将二次蒸汽卷入压缩腔25中。叶片组件22包括多个第一叶片221及与第一叶片221相互间隔设置的多个第一叶片2222，第一叶片221与第一叶片2222沿叶轮20的径向布设并环状分布于叶轮20上。第一叶片221及第一叶片2222的一端均与轮盖23及轮盘24平齐，第一叶片221的长度相对第一叶片2222的长度要长，每一个第一叶片221沿叶轮20的径向设置于两个第一叶片2222的大致中心处，每一个第一叶片2222沿叶轮20的径向设置于两个第一叶片221的大致中心处。第一片叶21与第一叶片2222的长度交错设置，能够提高叶轮20的做功能力。

本实施方式中，第一叶片221为三维扭矩叶片，第一叶片221的一端设置于两个第一叶片2222之间，另一端三维扭曲并连接于轮毂21的外侧面上。第一叶片221及第一叶片2222远离轮毂21的一端用以输出压缩后的工作流体，为叶片组件22的输出端；第一叶片221靠近轮毂21的一端用以卷入进入叶轮20内的工作流体，为叶片组件22的输入端。

本实施方式中，第一叶片221的数量与第一叶片2222的数量均为十二个。可以理解，在其他的实施方式中，第一叶片221的数量还可以采用除十二个之外的其他数量，第一叶片2222的数量还可以采用除十二个之外的其他数量，只要第一叶片221与第一叶片2222能够相互配合，实现对工作流体的压缩做功即可。

本实施方式中，为了提高叶片组件22的做功输出能力，第一叶片221与第一叶片2222均垂直设置于轮盖23及轮盘24，此时第一叶片221及第一叶片2222与蒸汽流体介质具有较大的迎风接触面积，叶轮20具有相对较高的做功能力。

轮盘24连接于轮毂21相对叶片组件22的另一端。本实施方式中，轮盘24与轮盖23的远离其中心轴线的板面相互平行设置，轮盘24大致垂直于轮毂21的中心轴线。可以理解，在其他的实施方式中，轮盘24与轮盖23还可以采用其他的角度相互倾斜设置。

轮盘24上还设置有导风板26，导风板26的一端连接于轮盘24，另一端连接于轮毂21，导风板26用以加强叶轮20的结构强度并引导二次蒸汽卷入压缩腔25内，减少二次蒸汽进入压缩腔25时的气流分离层。

本实施方式中，导风板26倾斜设置于轮毂21上，导风板26与轮毂21中心轴线的夹角呈30°至60°，此时叶轮20具有相对较高的导风效率。可以理解，在其他的连接方式中，导风板26还可以采用除上述30°至60°之外的其他角度设置于轮毂21上。

本实施方式中，导风板26采用焊接的连接方式固定连接于轮毂21及轮盘24。可以理解，在其他的实施方式中，导风板26还可以采用铆接、胶固等其他的连接方式固定连接于轮毂21及轮盘24。

本发明提供的叶轮20，其轮毂21的外侧面与导风板26形成导风结构27，从而使得二次蒸汽能够快速的卷入叶轮20内，减少二次蒸汽的气流分离层，提高叶轮20的工作能力。

用以引导二次蒸汽进入叶轮20内部的导风结构27包括第一面271、第二面272及第三面273，第一面271及第二面272为轮毂21临近轮盖23的两段外侧面，第三面273为导风板26临近轮盖23的侧面，二次蒸汽依次通过第一面271、第二面272及第三面273进入轮盖23与轮盘24之间，经过叶片组件22的做功后提高自身的温度和压力再重新进入蒸发循环中，达到对二次蒸汽汽化潜能的热循环利用。

第一面271与轮毂21中心轴线形成的夹角大于第二面272与轮毂21中心轴线形成的夹角，第三面与轮毂21中心轴线形成的夹角大于第一面271与轮毂21中心轴线形成的夹角。优选地，第一面271与轮毂21中心轴线形成的夹角为0°至45°，第二面272与轮毂21中心轴线形成的夹角为0°至45°，第三面273与轮毂21中心轴线形成的夹角为30°至60°。

主轴30的一端穿过壳体10，再伸入轮毂21中的通孔211内，另一端连接于驱动部件40，主轴30与轮毂21配合固定，从而实现主轴30带动叶轮20转动的运动过程。主轴30与叶轮20之间采用锥面连接，即主轴30伸入轮毂21内的一端设置为锥形，轮毂21中第二段213的内侧面也设置为锥形，主轴30伸入轮毂21的第二段213内，从而实现主轴30与叶轮20的相互连接。本实施方式中，为了提高主轴30与叶轮20的连接强度，主轴30与叶轮20之间过盈配合。

本发明提供的叶轮20，为了避免在传统的叶轮加工中出现的由于三维叶片的扭曲幅度和角度较大，叶片个数众多而引起的焊接难的问题，叶轮20中的叶片组件22与轮盘24之间还设置有焊接结构。

在传统的叶轮加工中，由于叶片扭曲的幅度和角度较大，叶片的个数多而密集，焊接工具如焊枪、焊丝等难以伸入叶片与轮盖、轮盘的接触面上，自然也就无法对叶片进行焊接作业。仅仅对叶片临近轮毂的一端进行焊接，又降低了叶轮20的整体连接强度，加之叶轮一般需要长时间作业，这降低了叶轮的服役寿命，甚至会对正常的生产造成干扰。

本发明提供的叶轮20，在叶片组件22与轮盘24之间还设置有焊接结构，以提高叶片组件22的焊接连接强度。

请一并参阅图9至图12，图9为图4所示叶轮20与轮盖23的连接状态图，图10为图9所示叶轮20与轮盖23另一视角的连接状态图，图11为图4所示轮毂21与轮盘24的连接状态图，图12为图11所示轮毂21与轮盘24另一视角的连接状态图。

本发明提供的叶轮20采用分体焊接的结构形式，叶轮20先将叶片组件22焊接设置于轮盖23上，再将轮毂21与轮盘24焊接固定连接，最后再将叶片组件22远离轮盖23的一端焊接固定设置于轮盘24上，从而实现对叶轮20的固定连接过程。

第一叶片221及第一叶片222的一端与轮盖23焊接固定，此时在第一叶片221及第一叶片222远离轮盖23的一端上设置叶片齿223，叶片齿223相对凸设于第一叶片221及第一叶片222上。

在轮盘24上对应于叶片齿223的位置开设用于容置叶片齿223的焊接槽241，焊接槽241的开设位置与叶片组件22上叶片齿223的装设位置对应，每一个焊接槽241内容置一个叶片齿223。

本实施方式中，焊接槽241的数量为二十四个，其中十二个焊接槽241间隔设置用于容置间隔设置的第一叶片221，余下的十二个焊接槽241间隔设置用于容置间隔设置的第一叶片222。

本实施方式中，为了简便焊接加工过程，第一叶片221上设置的叶片齿223的尺寸与第一叶片222上设置的叶片齿223尺寸相同，每个焊接槽241的尺寸也相同，此时叶片组件22的焊接安装过程相对简便。可以理解，在其他的实施方式中，第一叶片221上设置的叶片齿223的尺寸与第一叶片222上设置的叶片齿223的尺寸还可以不同，焊接槽241的尺寸与每个叶片齿223对应匹配，此时叶片组件22的安装精度相对较高。

叶片齿223嵌入焊接槽241后，叶片齿223与轮盘24嵌合连接，此时在叶片齿223与焊接槽241之间填入焊接材料，叶片齿223与轮盘24通过塞焊的方式相互固定，从而实现叶轮20的整体安装过程。

由于叶片组件22与轮盘24采用塞焊的方式相互固定，使得叶片组件22的整体能够固定连接于轮盘24上，叶轮20的连接强度提高，叶轮20在保证做功能力的同时具有较高的连接强度和服役寿命。

请一并参阅图13，图13为图1所示蒸汽压缩机100的b处的部分结构放大图，主轴30上设置有碳环31，碳环31套设于主轴30，碳环31设置于壳体10上开设有凹槽14内，其一端固定于壳体10，另一端固定于主轴30，碳环31用于密封壳体10与主轴30之间的间隙，避免壳体10内的蒸汽向外泄露，避免造成蒸汽外泄和工作效率的下降。

本实施方式中，碳环31和凹槽14的数量四个，四个碳环31相互平行设置。可以理解，在其他的实施方式中，碳环31和凹槽14的数量还以为四个以下或四个以上，只要其能够实现对壳体10和主轴30的密封即可。

主轴30上还设置有阻尼系统32，阻尼系统32用于减小主轴30的振动。本实施方式中，阻尼系统32采用现有的液压阻尼方式来缓冲主轴30的振动，其通过高压油液在主轴30振动时的流动产生阻尼感，从而减小和缓冲主轴30的振动。可以理解，在其他的实施方式中，阻尼系统32还可以采用吸振器等其他的元器件来实现对主轴30的缓振作用。

驱动部件40设置在公用底座50上，驱动部件40连接于主轴30，驱动部件40用于在外部能量源的能量供给下带动主轴30转动。本实施方式中，驱动部件40为电机。可以理解，在其他的实施方式中，驱动部件40还可以采用液压马达等其他的驱动元件。

本实施方式中，主轴30与驱动部件40之间设置有联轴器41，联轴器41的一端连接于主轴30，另一端连接于驱动部件40，联轴器41用于连接主轴30和驱动部件40的转轴，并可以在主轴30承受过大载荷时起到过载保护的作用。

公用底座50用于承载公用底座50用于承载壳体10、叶轮20、主轴30及驱动部件40，蒸汽压缩机100还包括润滑系统60，润滑系统60设置于公用底座50上，润滑系统60连接于主轴30，润滑系统60用于为设置在主轴30上的轴承(未标号)提供循环油润滑，从而保证主轴30转动的稳定性。可以理解，当无需考虑轴承润滑的使用场合，润滑系统60也可以省略。

蒸汽压缩机100卷入通过进风罩12进入叶轮20内的二次蒸汽，叶轮20压缩二次蒸汽并将其转换为增压增温的饱和蒸汽，再将饱和蒸汽重新通入蒸发循环中，实现对二次蒸汽汽化潜能的热循环利用。

本发明提供的蒸汽压缩机100，将叶片组件22垂直设置，提高了叶轮20的做功能力，通过碳环31密封壳体10与主轴30，提高了蒸汽压缩机100的密封性能，从而提高蒸汽压缩机100的整机性能，具有广泛的应用前景。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。