[发明专利]将叶轮连接于轴的方法、连接布置装置及旋转机器

说明书

技术领域

本发明涉及一种将叶轮通过系杆连接于轴的方法、连接布置装置及旋转机器。

背景技术

在许多技术领域中，叶轮和轴连接在一起，以使它们集成地旋转。在一些应用中，需要将转矩(和功率)从叶轮传递至轴；在一些应用中，需要将转矩(和功率)从轴传递至叶轮；在一些应用中，更通常的是，转矩(和功率)取决于机器的操作状态来从叶轮传递或传递至叶轮。

用于例如在悬垂构造中将叶轮连接于轴的公知的解决方案提供了在轴的一端处的螺纹盲孔、叶轮的毂中的轴向通孔、呈螺栓形式的紧固件；叶轮放置成接近轴，以使叶轮的孔与轴的孔对准，紧固件插入在叶轮的孔中，并且其在轴的孔中上紧来将叶轮牢固地连接于轴。

该公知解决方案的缺点在于叶轮由于轴向通孔而弱化。实际上，任何旋转叶轮由离心力施加应力，该离心力与转速的平方成比例，并且轴向通孔引起该类应力的强度相对于实心叶轮中的应力的强度增大。由于应力增大，故必要的是限制叶轮的转速，以及因此其叶片的末端速度，以及因此其压头(例如，在压缩机叶轮的情况中)。

该缺点完全存在于其中叶轮具有轴向通孔而不管其尺寸的所有解决方案中。

该缺点部分地存在于其中叶轮的毂具有轴向盲孔而不管其尺寸的所有解决方案中。

因此，大体上需要找到用于将叶轮连接于轴的改进的解决方案。

发明内容

本发明人具备的基本构想在于使用包括实心毂、多个叶片和从实心毂沿轴向突出的集成的柱的叶轮；以该方式，如果孔或凹口为必要的，则其可位于柱中，而不弱化叶轮的毂。

本发明人还具备的基本构想在于通过不同部分传递轴向负载和转矩，以使更容易根据对应的要求来设计这些部分中的各个。

根据第一方面，本发明涉及一种将叶轮通过系杆连接于轴的方法，其中卡口联接件将系杆联接于叶轮，并且其中端面齿联接件或花键联接件将轴联接于叶轮；卡口联接件可由能够传递轴向负载的另一类型的联接件等同地替换；端面齿联接件或花键联接件可由能够传递转矩的另一类型的联接件等同地替换。

根据第二方面，本发明涉及一种连接布置装置，其包括：具有轴向通孔的轴、位于轴向通孔内的系杆，其中在系杆的端部处，存在具有从系杆沿径向突出的形状的集成的本体、包括实心毂、多个叶片和从实心毂沿轴向突出的集成的柱的叶轮；其中柱具有用于收纳本体的腔和用于将本体插入到腔中的轴向孔，柱轴向孔具有对应于本体的形状的形状，腔尺寸和形状确定成以便允许本体在腔内旋转并且一旦旋转就将本体捕集在腔中；其中轴和叶轮由联接件联接在一起；由此捕集允许了在系杆与叶轮之间传递轴向负载；由此联接件允许在轴与叶轮之间传递转矩。

根据第一方面，本发明涉及旋转机器，特别是涡轮膨胀器，其包括如上文限定的至少一个连接布置装置。

附图说明

本发明将从连同附图考虑的其实施例的以下描述变得更显而易见，在该附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的旋转机器的基本构件的简化侧视图，

图2示出了分成两个局部视图A和B的图1的实施例的纵截面，

图3示出了在四个不同条件下的图2B的细节，

图4示出了图2B的细节，以及

图5示出了图1和2中的基本构件的备选实施例的细节的纵截面。

具体实施方式

示例性实施例的以下描述提到了附图。不同图中的相同附图标记识别相同或相似的元件。以下详细描述并未限制本发明。相反地，本发明的范围由所附权利要求限定。

说明书各处提到的″一个实施例″或″实施例″是指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在公开的主题的至少一个实施例中。因此，在说明书各处各种位置的短语″在一个实施例中″或″在实施例中″的出现不一定是指相同的实施例。此外，特定的特征、结构或特性可以以任何适合的方式在一个或更多个实施例中组合。

图1示出了对应于根据本发明的旋转机器的实施例的基本构件的布置；该旋转机器为涡轮膨胀器。

图1的布置的内部细节在图2A和图2B中示出(尽管示意性地)；图2A涉及涡轮侧，而图2B涉及压缩机侧。

存在涡轮叶轮1和压缩机叶轮2；它们在其端部处固定地连接于圆柱形轴3，即，成单件。

还存在系杆4；由于其从涡轮叶轮1突出，故图1中仅可看到系杆4的小部分。螺母5拧到系杆4的端部上，即，螺接，并且邻近涡轮叶轮1。系杆4和螺母5将涡轮叶轮1、压缩机叶轮2和轴3保持固定在一起；换言之，系杆4通过叶轮1借助于螺母5装固于轴3。为了实现良好的固定，系杆4在拧上螺母5之前张紧。