叶轮和制造所述叶轮的方法与流程

技术领域

根据示例性实施例的设备和方法涉及一种用在诸如压缩机或泵的旋转设备中的叶轮以及制造所述叶轮的方法，更具体地说，涉及一种包括盖板(shroud)的叶轮以及制造所述叶轮的方法。

背景技术：

在现有技术中，压缩流体的压缩机或泵包括产生旋转力(turning force)的叶轮。

叶轮向流体传递旋转运动能并增大流体的压力。叶轮包括位于盘的一个表面上用于使流体运动并向流体传递旋转运动能的多个叶片。在叶片的与盘结合的表面相对的表面上安装有用于覆盖叶片的盖板。盖板和叶片用作流体流经叶轮的运动路径。

当制造叶轮时，在现有技术中已经使用一种单独生产包括叶片的盘和盖板并通过焊接将单独生产的盘与盖板结合的方法。

然而，包含焊接和结合的这样的方法可能导致在焊接工艺过程中盖板或叶片不期望地变形，并且这样的变形可能会对叶轮的质量造成不利的影响。此外，焊接和结合方法难以焊接盖板和叶片的整个接触部分，并且该方法可能引起结合力的问题。

因此，为了解决这样的缺点，需要一种制造叶轮的新方法。

技术实现要素：

一个或更多个示例性实施例提供了一种改进的叶轮以及一种制造所述改进的叶轮的方法，所述叶轮具有被稳定地结合的盘和盖板，所述盘包括多个叶片。

根据示例性实施例的一方面，提供了一种制造叶轮的方法，所述方法包括：提供包括多个叶片的盘；在模具中将盖板铸造到第一状态；在模具中提供安装空间；将盘安装在所述安装空间中；将盖板铸造到第二状态，以使盖板与所述多个叶片牢固地结合。

所述第一状态可以是半固体状态，且所述第二状态可以是完全凝固状态。

在将盖板铸造到第二状态之后，多个叶片和盖板可彼此结合。

所述将盖板铸造到第二状态包括使盖板冷却到完全凝固状态。

模具可包括外铸件和中央铸件，所述外铸件和中央铸件形成与盖板的形状对应的空间，其中，所述将盖板铸造到第一状态包括：将熔化的金属注射到所述空间中；使所述熔化的金属冷却到半固体状态。

所述提供安装空间可包括通过移除中央铸件来准备盘的安装空间。

所述方法还可包括移除外铸件。

所述方法还可包括抛光盖板的表面。

所述提供盘包括将填充材料填充在多个叶片之间。

所述填充材料可包括成型砂。

所述方法还可包括通过敲打和打破成型砂来移除成型砂。

所述填充材料可包括石蜡。

所述方法还可包括通过热熔化石蜡来除去石蜡。

根据另一示例性实施例的一方面，提供一种叶轮，所述叶轮包括：盘，包括多个叶片；盖板，接触并结合到所述多个叶片，其中，所述多个叶片和盖板的结合部可包括所述多个叶片和盖板之间的接触表面的整个区域。

所述多个叶片和盖板之间的结合部可形成圆角。

所述多个叶片的端部的一部分可嵌入到盖板中。

盖板的接触所述多个叶片的端部的部分可朝向所述多个叶片突出。

盖板的接触所述多个叶片的端部的部分可包括圆的外表面。

附图说明

通过结合附图对本公开的示例性实施例进行的详细描述，上述和/或其他特点和优点将会变得更加明显，在附图中：

图1是通过使用根据示例性实施例的方法制造的叶轮的结构的透视图；

图2是图1的叶轮的截面图；

图3A至图3H是根据示例性实施例的依次描述制造叶轮的工艺的示图；

图4A至图4H是根据另一示例性实施例的依次描述制造叶轮的工艺的示图。

具体实施方式

现在将参照附图对本公开进行更完整的描述，本发明的示例性实施例被示出在附图中。附图中的相同的标号指示相同的元件，因此将省略它们的描述。

图1是通过使用根据示例性实施例的方法制造的叶轮100的结构的透视图。图2是图1的叶轮100的截面图。图3A至图3H是根据示例性实施例的依次描述制造叶轮100的工艺的示图。

根据示例性实施例的叶轮100可用在诸如压缩机、泵或风机的旋转机械中，并包括作为主体的盘110和作为盖的盖板120，如图1和图2所示。

盘110包括内芯111、基座单元112和多个叶片113。

内芯111被构造成具有圆形的形状。安装孔111a形成在内芯111的中央。在装配叶轮100期间，旋转轴(未示出)插入到安装孔111a中，从而内芯111将旋转轴的动力传递到叶轮100。

基座单元112布置在内芯111的外侧。基座单元112的表面112a被构造成具有倾斜的曲面，从而基座单元112提供流体流动的流体路径的平滑的底表面(floor surface)并且向流体最大程度地传递能量。

叶片113形成在基座单元112的表面112a上。叶片113引导流体的运动并将叶轮100的动能传递给流体。

盖板120结合到叶片113的上部，且具有伞状，所述伞状具有敞开的中央部分，并且盖板120覆盖叶片113的上部。

盖板120形成流体路径的顶表面(ceiling surface)，从而盖板120、基座单元112和叶片113一起构成流体的运动路径。

下面将描述通过使用上述叶轮100的旋转运动来向流体传递能量的过程。

如果旋转轴旋转，则叶轮100的盘110和盖板120一起旋转。

因此，流体沿图2的箭头的方向注入到叶轮100的入口100a中，接收旋转运动能，并以高压状态喷射到出口100b。此后，流经分散器(diffuser)(未示出)的流体的速度下降，并且流体的压力增大到期望的水平。

现在将参照图3A至图3G描述根据示例性实施例的制造叶轮100的方法。

如图3A所示，准备包括叶片113的盘110。可按照与现有技术的制造工艺相同的方式通过机械加工来生产包括叶片113的盘110。盘110和叶片113可由诸如碳钢的含铁金属或者诸如铝的不含铁金属制成。

此后，如图3B所示，在盘110的叶片113之间的区域中填充作为填充材料的成型砂114。

然后，如图3C所示，准备模具200，所述模具200包括与盖板120的形状对应的中空的空间201。模具200包括中央铸件220和外铸件210。中央铸件220和外铸件210之间的中空的空间201与盖板120的形状对应。

在准备模具200之后，如图3D所示，向中空的空间201中注射被熔化的金属，以进行铸造盖板120的第一铸造操作。被熔化的金属可包括如上所述的诸如碳钢的含铁金属或者诸如铝的不含铁金属。然后，冷却填充在中间的空间201中的被熔化的金属，并因此缓慢地铸造成盖板120。在该工艺中，冷却工艺并不被执行到熔化的金属完全凝固的程度而是被执行到熔化的金属以在第一铸造操作期间盖板120的形状不会破碎的方式部分凝固的程度。

然后，如图3E所示，移除模具200的中央铸件220，并将包括叶片113的盘110安装在中央铸件220被移除的模具200中。

因此，盘110的叶片113被紧紧地粘附到处于半固体状态(即，第一状态)的盖板120，如图3F所示。作为填充材料的成型砂114填充在叶片113之间，从而处于半固体状态的盖板120不会溢入到叶片120之间。然后，直到盖板120完全凝固(即，第二状态)才执行冷却盖板120的第二铸造操作，并且随着盖板120凝固，彼此接触的叶片113和盖板120牢固地彼此结合。

最后，如图3G所示，如果移除外铸件210并且移除填充在叶片113之间的成型砂114，则叶片113和盖板120牢固地彼此结合的叶轮100被制造成。随后，可额外地对盖板120的表面执行抛光工艺。

因此，如果通过使用上述方法来制造叶轮100，则叶片113和处于半固体状态的盖板120彼此接触，并且随着盖板120凝固使得叶片113和盖板120彼此结合。与现有技术的焊接和结合方法相比，这样的示例性方法减少了在制造工艺过程中不期望的变形，并因此制造出具有非常稳定的质量的叶轮100。

此外，由于仅在实际上执行焊接的部分中进行结合，所以现有技术的焊接和结合方法可能会具有弱的结合力，然而根据本示例性实施例的铸造方法通过将叶片113的端部嵌入到盖板120中而使叶片113和盖板120之间的整个接触部分紧密地结合，因此，可制造与现有技术的叶轮相比具有非常优异的结合强度的叶轮100。具体地说，如图3H所示，叶片113和具有圆角形状的盖板120之间的结合部A有利于获得稳定的结合力。盖板120的接触多个叶片113的端部的两侧的部分朝向多个叶片突出，并且盖板120的接触多个叶片的端部的两侧的部分具有圆的外表面。

如果成型砂114被适当地填充在叶片113之间的区域中，则根据本示例性实施例的方法容易地形成圆角。因此，上述方法在获得叶片113和盖板120之间的结合力方面提供非常有益的效果。

虽然在本示例性实施例中在准备盘110之后执行对盖板120执行的第一铸造操作，但相反的是，可在第一铸造操作的半凝固工艺期间准备盘110。即，没有必要在执行第一铸造操作之前准备盘110，并且也可在执行第二铸造操作之前准备盘110。

现在将参照图4A至图4G描述根据另一示例性实施例的制造叶轮100的方法。相同的标号指示在先前示例性实施例和本示例性实施例之间的相同元件。

如图4A所示，准备包括叶片113的盘110。盘110和叶片113可使用诸如碳钢的含铁金属或者诸如铝的不含铁金属。

随后，如图4B所示，将填充材料填充在盘110的叶片113之间的区域中。使用石蜡115作为填充材料。即，虽然在先前的实施例中使用成型砂114(见图3B)作为填充材料，但在本示例性实施例中使用可被热熔化和除去的石蜡115作为填充材料。

之后，如图4C所示，准备包括与盖板120的形状对应的中空的空间201的模具200。模具200包括中央铸件220和外铸件210。中央铸件220和外铸件210之间的中空的空间201与盖板120的形状对应。

如果准备模具200，则如图4D所示，向中空的空间201中注射被熔化的金属，以进行铸造盖板120的第一铸造操作。被熔化的金属可使用诸如碳钢的含铁金属或者诸如铝的不含铁金属。然后，冷却填充在中间的空间201中的被熔化的金属，并因此缓慢地铸造成盖板120。在该工艺中，冷却并不被执行到熔化的金属完全地固的程度而是被执行到熔化的金属以在第一铸造操作期间盖板120的形状不会破碎的方式部分凝固的程度。

然后，如图4E所示，移除模具200的中央铸件220，并将盘110安装在中央铸件220被移除的模具200中。

因此，盘110的叶片113被紧紧地粘附到处于半固体状态(即，第一状态)的盖板120，如图4F所示。这里，作为填充材料的石蜡115填充在叶片113之间，从而处于半固体状态的盖板120不会到溢入叶片120之间。直到盖板120完全凝固(即，第二状态)才执行冷却盖板120的第二铸造操作。然后，随着盖板120凝固，彼此接触的叶片113和盖板120牢固地彼此结合。

最后，如图4G所示，如果移除外铸件210并且除去填充在叶片113之间的石蜡115，则叶片113和盖板120彼此牢固地结合的叶轮100被制造，然后，可额外地对盖板120的表面执行抛光工艺。石蜡115可被热熔化和除去。即，在先前示例性实施例中成型砂114被用作填充材料，因此可轻轻地敲打、打破和除去填充材料，然而，在本实施例中，石蜡115被用作填充材料，因此可热熔化并除去填充材料。

如果通过使用上述方法制造叶轮100，则叶片113和处于半固体状态的盖板120彼此接触，并且随着盖板120凝固使得叶片113和盖板120彼此结合。与传统的焊接和结合方法相比，该方法降低了在制造工艺过程中不想要的变形，并因此制造具有非常稳定的质量的叶轮100。

此外，由于仅在实际上执行焊接的部分中执行结合，所以现有技术的焊接和结合方法导致弱的结合力，然而根据本示例性实施例的铸造方法通过将叶片113的端部嵌入到盖板120中而使叶片113和盖板120之间的整个结合部分紧密地结合，因此，可制造与现有技术的叶轮相比具有非常优异的结合强度的叶轮100。具体地说，如图4H所示，叶片113和具有圆角形的盖板120之间的结合部A有利于获得稳定的结合力。如图4H所示，盖板120的接触多个叶片113的端部的两侧的部分朝向多个叶片突出，并且盖板120的接触多个叶片的端部的两侧的部分具有圆状的外表面。如果石蜡115被适当的形成，则根据本示例性实施例的方法非常有利于形成圆角。因此，上述方法在获得更强的结合力方面提供非常有益的效果。

虽然在本示例性实施例中在准备盘110之后执行对盖板120执行的第一铸造操作，但相反的是，可在第一铸造操作的半凝固工艺期间准备盘110。即，没有必要在执行第一铸造操作之前准备盘110，并且也可在执行第二铸造操作之前准备盘110。

根据示例性实施例的叶轮以及制造所述叶轮的方法，可使叶片和盖板的结合部的不期望的变形最小化，并且可增大叶片和盖板之间的结合强度。

虽然已具体示出和描述了示例性实施例，但本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节上的各种改变。