用于制冷机转子的卡环装配装置及方法

技术领域

本发明属于制冷机装配技术领域，具体涉及一种用于制冷机转子的卡环装配装置及方法。

背景技术

制冷机组广泛应用于石化、机场、军工等领域，制冷机的转子包括主轴和多级叶轮，多级叶轮设置在主轴上并锁紧固定。常规叶轮一般采用过盈方式锁紧，而在低温机组中一般采用键连接的方式进行锁紧。对于一些分子量较大的低温制冷机组，例如丙烷制冷机组，叶轮材料通常采用铝合金等热变形比较小的材料，同时由于制冷剂的分子量较大，所以单个叶轮需要传递较大功率。该机组中，转子的叶轮锁紧机构一般由卡环和卡爪组成，卡环与卡爪之间为过盈结构，但由于工况条件限制，卡环的装配不允许采用加热方式进行，所以装配难度较大，装配效率低且耗费人力物力。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于制冷机转子的卡环装配装置及方法，能够降低卡环的装配难度，提高装配效率和良品率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于制冷机转子的卡环装配装置，包括：底座、顶板、活塞套和缸体。底座上包括第一定位套和支撑组件。顶板可升降的设置于支撑组件上。顶板上设有通孔。通孔与第一定位套同轴。活塞套设置于顶板的底面上且与通孔同轴。缸体套设于活塞套上。缸体能够在驱动装置的驱动作用下，沿活塞套的轴线方向向远离顶板的方向移动。

可选地，活塞套的外侧表面呈阶梯状，包括相互连接的第一大径段和第一小径端。第一大径段与第一小径段的连接处形成第一台面。第一大径段靠近顶板。缸体的内侧表面呈阶梯状，包括相互连接的第二大径段和第二小径端。第二大径段与第二小径段的连接处形成第二台面。第二大径段套设于第一大径段上。第二小径段套设于第一小径段上。第二台面与第一台面贴合。

可选地，第二大径段与第一大径段之间设有第一密封圈。第二小径段与第一小径段之间设有第二密封圈。活塞套的外侧表面、缸体的内侧表面、第一密封圈及第二密封圈围成密封腔。驱动装置的输出端与密封腔连通，用于向密封腔中注入压力，以推动第二台面远离第一台面，进而驱动缸体移动。

可选地，在活塞套的外侧表面上，沿活塞套的周向，分别设有第一安装槽和第二安装槽。沿活塞套的轴线方向，第一安装槽和第二安装槽分别位于第一台面的两侧。第一密封圈设置于第一安装槽中。第二密封圈设置于第二安装槽中。

可选地，缸体的侧壁上设有安装孔。安装孔连通于密封腔。驱动装置包括：接头和液压泵。接头密封连接于安装孔。液压泵的输出端通过管路连接于接头。

可选地，第一台面为斜面，由第一大径端向第一小径段倾斜。第二台面为斜面，由第二大径段向第二小径段倾斜。

可选地，支撑组件包括：多个螺杆，多个螺杆的一端连接于底座上。每个螺杆上设有定位螺母和压紧螺母。顶板上设有多个连接孔，每个连接孔套设于一个螺杆上。定位螺母位于顶板的下方。压紧螺母位于顶板的下方。

可选地，还包括：第二定位套。第二定位套用于套设在主轴上。第二定位套用于补偿主轴的直径与活塞套的内径差。

本发明还提供了一种用于制冷机转子的卡环装配方法，利用上述的卡环装配装置，方法包括如下步骤：

将叶轮和卡爪装配到主轴上；

将主轴的大径端安装在第一定位套中；

将卡环由主轴的小径端落装在卡爪上；

将顶板安装在支撑组件上，并下降顶板，使活塞套和通孔由主轴的小径端套设在主轴上，当缸体与卡环抵接时，锁紧支撑组件以固定顶板的位置；

利用驱动装置驱动缸体向远离顶板的方向移动，进而推动卡环，将卡环装配到卡爪上。

可选地，卡环装配装置还包括第二定位套，第二定位套用于套设在主轴上。第二定位套用于补偿主轴的直径与活塞套的内径差。

将顶板安装在支撑组件上，并下降顶板，使活塞套和通孔由主轴的小径端套设在主轴上，当缸体与卡环抵接时，锁紧支撑组件以固定顶板的位置，包括：

将第二定位套由主轴的小径端安装到主轴上；

将顶板安装在支撑组件上，并下降顶板，使活塞套和通孔由主轴的小径端套设在主轴上，并使活塞套套设于第二定位套；

当缸体与卡环抵接时，锁紧支撑组件以固定顶板的位置。

有益效果

1、本发明的实施例中所提供的用于制冷机转子的卡环装配装置在使用时，利用底座、顶板及活塞套的配合固定主轴，利用驱动装置驱动缸体实现卡环的装配，无需对卡环进行加热，且在装配过程中卡环受力均匀，装配精度高；顶板可升降的设置在设置于支撑组件，则顶板与底座之间的距离能够调节，能够适用于多级叶轮的装配，适用范围广；本发明的实施例中所提供的用于制冷机转子的卡环装配装置能够有效的降低装配难度、提高装配效率和良品率，节省人力物力。

2、本发明的实施例中所提供的用于制冷机转子的卡环装配方法能够将卡环快速准确的装配到卡爪上，不仅有利于提高装配效率，还能够提高装配精度。

附图说明

图1为本发明提供的一个实施例的用于制冷机转子的卡环装配装置的使用状态示意图；

图2为本发明提供的一个实施例的用于制冷机转子的卡环装配装置的另一种使用状态示意图；

图3为本发明提供的一个实施例的用于制冷机转子的卡环装配装置的再一种使用状态示意图；

图4为本发明提供的一个实施例的活塞套的示意图；

图5为本发明提供的一个实施例的缸体的示意图；

图6为本发明提供的一个实施例的底座的示意图；

图7为本发明提供的一个实施例的第一定位套的示意图；

图8为本发明提供的一个实施例的顶板的示意图；

图9为本发明提供的一个实施例的第二定位套的示意图；

图10为本发明提供的一个实施例的螺杆的示意图；

图11为本发明提供的一个实施例的用于制冷机转子的卡环装配方法的流程图；

图12为本发明提供的另一个实施例的用于制冷机转子的卡环装配方法的流程图。

附图标记表示为：

01、主轴；01a、小径端；01b；大径端；02、叶轮；03、卡爪；04、卡环；05、隔套；

021、一级叶轮；022、二级叶轮；023、三级叶轮；

1、底座；2、第一定位套；3、支撑组件；4、顶板；5、活塞套；6、缸体；7、驱动装置；8、第二定位套；

11、螺纹孔；

21、第一边沿；

31、螺杆；32、定位螺母；33、锁紧螺母；

311、第一螺纹段；312、第二螺纹段；

41、通孔；42、连接孔；43、螺钉孔；

51、第一大径段；52、第一小径段；53、第一台面；54、第二边沿；55、第一安装槽；56、第二安装槽；

61、第二大径段；62、第二小径段；63、第二台面；64、安装孔；

71、接头；72、液压泵。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

第一方面，本实施例提供了一种用于制冷机转子的卡环装配装置。图1为本实施例提供的一种用于制冷机转子的卡环装配装置的使用状态示意图。图2为本实施例提供的一种用于制冷机转子的卡环装配装置的另一种使用状态示意图。图3为本实施例提供的一种用于制冷机转子的卡环装配装置的再一种使用状态示意图。

如图1～3所示，本实施例的用于制冷机转子的卡环装配装置包括：底座1、顶板4、活塞套5和缸体6。底座1上包括第一定位套2和支撑组件3。顶板4可升降的设置于支撑组件3上。顶板4上设有通孔41。通孔41与第一定位套2同轴。活塞套5设置于顶板4的底面上且与通孔41同轴。缸体6套设于活塞套5上。缸体6能够在驱动装置7的驱动作用下，沿活塞套5的轴线方向向远离顶板4的方向移动。

在一些示例中，如图1～3所示，第一定位套2与底座1之间通过螺钉连接。如此设置，便于第一定位套2的安装和拆卸，便于更换。可以理解的是，在其他实施例中，第一定位套2也可以通过螺栓固定在底座1上，本实施例不做过多限制。

图7为本实施例提供的一种第一定位套的示意图。如图7所示，第一定位套2的底部设有第一边沿21。第一边沿21与底座1贴合。第一边沿21上设有孔，螺钉的一端经过第一边沿21上的孔连接至底座1上，以实现第一定位套2的固定。

在一些示例中，参阅图7，第一定位套2为尼龙材质(MC901)。如此设置，能够避免在主轴01落入过程中，第一定位套2研伤转子轴径。

在一些示例中，如图1～3所示，活塞套5与顶板4之间通过螺钉连接。如此设置，便于活塞套5的安装和拆卸，便于更换。可以理解的是，在其他实施例中，活塞套5也可以通过螺栓固定在顶板4上，本实施例不做过多限制。

图8为本实施例提供的一种顶板的示意图。在一些实施例中，如图8所示，顶板4上包括多个螺钉孔43。每个螺钉通过一个螺钉孔43连接于活塞套5的第二边沿54上。

本实施例中所提供的用于制冷机转子的卡环装配装置利用底座1、顶板4及活塞套5的配合固定主轴01，利用驱动装置7驱动缸体6实现卡环04的装配，无需对卡环04进行加热，且在装配过程中卡环04受力均匀，装配精度高；顶板4可升降的设置在设置于支撑组件3，则顶板4与底座1之间的距离能够调节，能够适用于多级叶轮的装配，适用范围广；本发明的实施例中所提供的用于制冷机转子的卡环装配装置能够有效的降低装配难度、提高装配效率和良品率，节省人力物力。

图4为本实施例提供的一种活塞套的示意图。图5为本实施例提供的一种缸体的示意图。

在一些实施例中，如图4所示，活塞套5的外侧表面呈阶梯状，包括相互连接的第一大径段51和第一小径端52。第一大径段51与第一小径段52的连接处形成第一台面53。第一大径51段靠近顶板4。如图5所示，缸体6的内侧表面呈阶梯状，包括相互连接的第二大径段61和第二小径端62。第二大径段61与第二小径段62的连接处形成第二台面63。第二大径段61套设于第一大径段51上。第二小径段62套设于第一小径段52上。第二台面63与第一台面53贴合。

在一些示例中，如图4所示，活塞套5的第一大径段51的顶端设有第二边沿54。第二边沿54与顶板4的底面贴合，活塞套5通过第二边沿54连接在顶板4上。如此设置，便于将活塞套5固定在顶板4上。

本实施例的活塞套5的外侧表面呈阶梯状，包括相互连接的第一大径段51和第一小径端52。缸体6的内侧表面呈阶梯状，包括相互连接的第二大径段61和第二小径端62。缸体6套设在活塞套5上时，第二大径段61套设于第一大径段51上且相互贴合，第二小径段62套设于第一小径段52上且相互贴合，第二台面63与第一台面53贴合，既能够为缸体6向远离顶板4的方向移动提供导向，又能够对缸体6起到限位的作用。

在一些实施例中，参阅图1～5，第二大径段61与第一大径段51之间设有第一密封圈。第二小径段62与第一小径段53之间设有第二密封圈。活塞套5的外侧表面、缸体6的内侧表面、第一密封圈及第二密封圈围成密封腔。驱动装置7的输出端与密封腔连通，用于向密封腔中注入压力，以推动第二台面63远离第一台面53，进而驱动缸体6移动。

本实施例利用驱动装置7向密封腔中注入压力，在压力的作用下，推动第二台面63远离第一台面53，进而使缸体6向远离顶板4的方向移动。利用缸体6的位移能够将卡环04装配到卡爪03上。装配过程稳定可靠，方便控制，有利于提高装配效率和装配精度。

在一些实施例中，如图4所示，在活塞套5的外侧表面上，沿活塞套5的周向，分别设有第一安装槽55和第二安装槽56。沿活塞套5的轴线方向，第一安装槽55和第二安装槽56分别位于第一台面53的两侧。第一密封圈设置于第一安装槽55中。第二密封圈设置于第二安装槽56中。

本实施例在活塞套5的外侧表面上设置第一安装槽55和第二安装槽56，用于容纳第一密封圈和第一密封圈，能够对第一密封圈和第一密封圈起到限位的作用，当驱动装置驱动缸体6移动时，能够确保第一密封圈和第一密封圈不随缸体6移动，进而保证密封腔的密封性。

在一些实施例中，如图5所示，缸体6的侧壁上设有安装孔64。安装孔64连通于密封腔。驱动装置7包括：接头71和液压泵72。接头71密封连接于安装孔64。液压泵72的输出端通过管路连接于接头71。

在一些示例中，如图5所示，安装孔64贯穿至缸体6内壁的第二大径段61与第二台面63的交汇处。如此设置，能够便于驱动缸体6移动。

本实施例利用液压泵72驱动缸体6，能够使缸体6平稳快捷的移动，有利于提高装配效率。本实施例的液压泵72利用接头71与安装孔64的配合连通于密封腔。便于液压泵72的安装和拆卸，便于整体的组装以及收纳运输。

在一些实施例中，如图4和图5所示，第一台面53为斜面，由第一大径端51向第一小径段52倾斜。第二台面63为斜面，由第二大径段61向第二小径段62倾斜。

本实施例的第一台面53和第二台面63均为斜面，二者相互平行，使活塞套5与缸体6更容易组装到位，确保第一台面53和第二台面63之间对应贴合。

在一些实施例中，如图1～3所示，支撑组件3包括：多个螺杆31，螺杆31的一端连接于底座1上。每个螺杆1上设有定位螺母32和压紧螺母33。顶板4上设有多个连接孔42，每个连接孔42套设于一个螺杆31上。定位螺母32位于顶板4的下方。压紧螺母33位于顶板4的下方。

图10为本实施例提供的一种螺杆的示意图。在一些示例中，如图10所示，螺杆31上包括第一螺纹段311和第二螺纹段312。第一螺纹段311设置于螺杆31的上部，定位螺母32和压紧螺母33设置于第一螺纹段311上。第二螺纹段312设置于螺杆31的底部，用于连接底座1。如此设置，便于调节定位螺母32和压紧螺母33的位置，进而便于调节顶板4与底座1之间的距离。

图6为本实施例提供的一种底座的示意图。在一些示例中，如图6所示，底座1上设有多个螺纹孔11。每个螺杆31通过第二螺纹段312连接于一个螺纹孔11中。如此设置，便于螺杆31与底座1的组装和拆卸，便于螺杆31的更换。

在一些示例中，如图8所示，顶板3上设有多个连接孔42，连接孔42与底座1上的螺纹孔11一一对应，每个连接孔42套设于一个螺杆31上。如此设置，通过旋转定位螺栓32能够固定顶板4的高度，通过旋转压紧螺母33，将顶板4压紧在定位螺母32上，即能够实现对顶板4的固定。

本实施例的支撑组件3包括多个螺杆31，每个螺杆31上设有定位螺母32和压紧螺母33。顶板4上设有多个连接孔42，每个连接孔42套设于一个螺杆31上，定位螺母32位于顶板4的下方，压紧螺母33位于顶板4的下方，利用定位螺母32支撑顶板4，通过旋转定位螺母32能够调节顶板4与底座1之间的距离，压紧螺母33能够将顶板4压紧于定位螺母32上，以固定顶板4，使顶板4能够对活塞套5起到支撑的作用。

图9为本实施例提供的一种第二定位套的示意图。在一些实施例中，如图3所示，卡环装配装置还包括：第二定位套8。第二定位套8用于套设在主轴01上。第二定位套8用于补偿主轴01的直径与活塞套5的内径差。

在一些示例中，参阅图9，第二定位套8为尼龙材质(MC901)。如此设置，能够避免在落入过程中，第二定位套8研伤转子轴径。

本实施例通过设置第二定位套8能够在主轴01直径小于活塞套5内径的情况下补偿主轴01与活塞套5之间的周向孔隙，确保活塞套5的稳定性。

以上对用于制冷机转子的卡环装配装置的结构进行了介绍，接下来介绍一种利用上述卡环装配装置的装配方法。

第二方面，本实施例提供了一种用于制冷机转子的卡环装配方法。图11为本实施例提供的一种用于制冷机转子的卡环装配方法的流程图。

如图11所示，本实施例的用于制冷机转子的卡环装配方法包括如下步骤：

S1.将叶轮02和卡爪03装配到主轴01上；

S2.将主轴01的大径端01b安装在第一定位套2中；

S3.将卡环04由主轴01的小径端01a落装在卡爪03上；

S4.将顶板4安装在支撑组件3上，并下降顶板4，使活塞套5和通孔41由主轴01的小径端01a套设在主轴01上，当缸体6与卡环04抵接时，锁紧支撑组件3以固定顶板4的位置；

S5.利用驱动装置7驱动缸体6向远离顶板4的方向移动，进而推动卡环04，将卡环04装配到卡爪03上。

在一些示例中，参阅图11，步骤S3中，将卡环04由主轴01的小径端01a落装在卡爪03上之后还需对卡环04进行调整，使卡环04大致水平，以便于装配的顺利进行。

在一些示例中，参阅图11，经过步骤S5，则完成了一个叶轮02的卡环04装配，此时需要将顶板4、活塞套5及缸体6由支撑组件3上拆卸下来，并将主轴01从第一定位套2中取出，之后在主轴01上安装隔套05。之后重复上述步骤S1～S5，进行下一级叶轮02的卡环04安装，直至所有的叶轮02装配完成。

本实施例中所提供的用于制冷机转子的卡环装配方法能够将卡环04快速准确的装配到卡爪03上，不仅有利于提高装配效率，还能够提高装配精度。

图12为本实施例提供的另一种用于制冷机转子的卡环装配方法的流程图。

在一些实施例中，如图12所示，卡环装配装置还包括第二定位套8，第二定位套8用于套设在主轴01上。第二定位套8用于补偿主轴01的直径与活塞套5的内径差。

S4.将顶板4安装在支撑组件3上，并下降顶板4，使活塞套5和通孔41由主轴01的小径端01a套设在主轴01上，当缸体6与卡环04抵接时，锁紧支撑组件3以固定顶板4的位置，包括：

S41.将第二定位套8由主轴01的小径端01a安装到主轴01上；

S42.将顶板4安装在支撑组件3上，并下降顶板4，使活塞套5和通孔41由主轴01的小径端01a套设在主轴01上，并使活塞套5套设于第二定位套8；

S43.当缸体6与卡环04抵接时，锁紧支撑组件3以固定顶板4的位置。

本实施例通过设置第二定位套8能够在主轴01直径小于活塞套5内径的情况下补偿主轴01与活塞套5之间的周向孔隙，确保活塞套5的稳定性，保证卡环04的装配精度。

以上对装配方法进行了介绍，接下来以某制冷机转子为例，具体介绍一下该转子的装配过程。如图1～3所示，该转子包括主轴01、一级叶轮021、二级叶轮022和三级叶轮023。

(1)首先装配一级叶轮021，如图1所示，步骤如下：

(1.1)将一级叶轮021和卡爪03装配到主轴01上；

(1.2)将主轴01的大径端01b安装在第一定位套2中；

(1.3)将卡环04由主轴01的小径端01a落装在卡爪03上；

(1.4)将顶板4安装在支撑组件3上，并下降顶板4，使活塞套5和通孔41由主轴01的小径端01a套设在主轴01上，当缸体6与卡环04抵接时，锁紧支撑组件3以固定顶板4的位置；

(1.5)利用驱动装置7驱动缸体6向远离顶板4的方向移动，进而推动卡环04，将卡环04装配到卡爪03上；

(1.6)将顶板4、活塞套5及缸体6由支撑组件3上拆卸下来，并将主轴01从第一定位套2中取出，之后在主轴01上安装隔套05。

(2)再装配二级叶轮022，如图2所示，步骤如下：

(2.1)将二级叶轮022和卡爪03装配到主轴01上；

(2.2)将主轴01的大径端01b安装在第一定位套2中；

(2.3)将卡环04由主轴01的小径端01a落装在卡爪03上；

(2.4)将顶板4安装在支撑组件3上，并下降顶板4，使活塞套5和通孔41由主轴01的小径端01a套设在主轴01上，当缸体6与卡环04抵接时，锁紧支撑组件3以固定顶板4的位置；

(2.5)利用驱动装置7驱动缸体6向远离顶板4的方向移动，进而推动卡环04，将卡环04装配到卡爪03上；

(2.6)将顶板4、活塞套5及缸体6由支撑组件3上拆卸下来，并将主轴01从第一定位套2中取出，之后在主轴01上安装隔套05。

(3)最后装配三级叶轮023，如图3所示，此时装配的位置靠近主轴01的小径段01a，此处主轴01的外径小于活塞套5的内径。步骤如下：

(3.1)将三级叶轮023和卡爪03装配到主轴01上；

(3.2)将主轴01的大径端01b安装在第一定位套2中；

(3.3)将卡环03由主轴01的小径端01a落装在卡爪03上；

(3.4)将第二定位套8由主轴01的小径端01a安装到主轴01上；

(3.5)将顶板4安装在支撑组件3上，并下降顶板4，使活塞套5和通孔41由主轴01的小径端01a套设在主轴01上，并使活塞套5套设于第二定位套8；

(3.6)当缸体6与卡环04抵接时，锁紧支撑组件3以固定顶板4的位置；

(3.7)利用驱动装置7驱动缸体6向远离顶板4的方向移动，进而推动卡环04，将卡环04装配到卡爪03上；

(3.8)将顶板4、活塞套5及缸体6由支撑组件3上拆卸下来，并将主轴01从第一定位套2中取出，完成转子的装配。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。