[發明專利]用于制造渦輪機構件的方法

有效

• 申請號: 201580027760.4
• 申請日: 2015-05-22
• 公開（公告）號: CN106660122B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: M.吉安諾茲;I.焦文內蒂;G.梅西
• 申請（專利權）人: 諾沃皮尼奧內股份有限公司
• 主分類號: B22F3/15
• 分類號: B22F3/15;B22F3/105;B22F7/06;B23P15/00;B29C64/153;F01D5/04;F04D29/22;F04D29/28;B33Y80/00;B33Y10/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

一種用于制造渦輪機構件的方法，包括以下步驟：(a)通過添加制造來生產渦輪機構件(1)的多個分開的節段(1S)，其具有包圍對應于渦輪機構件的大塊部分的空體積(11V)的表皮；(b)將渦輪機構件的分開的節段組裝在一起，形成半成品構件，其中具有空腔；(c)利用可流動的松散材料填充半成品構件的腔；(d)致密化和凝固腔中的可流動的松散材料。

技術領域

本公開涉及渦輪機制造。更具體地，本文所公開的主題涉及用于制造渦輪機構件(特別地諸如但并非排它地為渦輪機葉輪，例如用于離心泵和壓縮機的葉輪)的方法。

背景技術

渦輪機包括一個或更多個旋轉構件和一個或更多個固定構件。流過渦輪機的流體被旋轉構件的旋轉運動加速，并且在固定構件中被減慢下來，此處流體的動能轉換成壓力能。

離心渦輪機(諸如離心泵和壓縮機)通常包括安裝成用于在旋轉軸上旋轉的一個或更多個葉輪。軸支承在殼體中。各個葉輪包括具有前表面和后表面、且設有中心孔的盤，中心孔用于安裝在旋轉軸上。葉片從盤的前表面延伸，并且在它們之間限定了流體通路。葉輪可進一步包括護罩，其連接至葉片，并且在與盤相反的一側上封閉流體通路。

形成于相鄰的葉片之間的流體通路通常具有復雜的形狀，其受流體動力因素控制。各個葉輪與擴散器組合，擴散器接收由葉輪加速的流體，且其中，流體的動能轉換成壓力能，因此增大流體壓力。擴散器通常形成于容納在機器殼體中的所謂的固定渦輪隔板(diaphragm)中。

與流體流相互作用的渦輪機構件通常具有相當復雜的形狀。這既應用于固定構件，也應用于旋轉構件，諸如葉輪。

諸如擴散器和葉輪的復雜的渦輪機構件的制造有時通過數控的除屑機加工來執行。然而，通過除屑進行機加工局限于一些種類的擴散器和葉輪，因為并非所有流體動力表面都可以通過除屑工具來機加工。

制造渦輪機葉輪的另一選項是通過所謂的放電加工(EDM)：一種其中盤狀的工件放置在電介質液體中且與電極共同作用的技術。在工件與電極之間施加電壓差，從而產生電火花，其侵蝕工件的表面。電極成形為使得通過侵蝕獲得所需要的腔。順序地使用具有不同電極的不同的工具，以機加工工件直至獲得最終的葉輪形狀。

同樣，EDM具有限制和缺點，特別是由于需要使用不同形狀的若干電極以便實現葉輪的需要的最終形狀。電極經受磨損，且必須經常更換。此外，放電加工是非常緩慢的過程。

因此，存在對于制造復雜的渦輪機構件(特別是諸如但不限于用于泵和壓縮機的離心葉輪)的改進的方法的需要。

發明內容

根據本文所公開的主題的一些實施例，一種方法，其實現了通過添加制造來制造大的渦輪機構件，克服了由添加制造裝置的結構所施加的限制。根據本文所公開的主題的實施例，提供了一種方法，其包括如下步驟：通過添加制造來生產渦輪機構件的多個分開的節段，分開的節段的至少一些具有包圍對應于渦輪機構件的大塊部分的至少一個空體積的表皮。該方法可進一步包括將渦輪機構件的分開的節段組裝在一起而形成半成品渦輪機構件的步驟。分開的節段的空體積因此形成半成品渦輪機構件中的至少一個內部腔。根據一些實施例，內部腔具有環形延伸部。根據本文所公開的方法的示例性實施例，進一步提供了利用可流動的松散材料(bulk flowable material)填充半成品渦輪機構件的至少一個內部腔的步驟。

根據一些實施例，可流動的松散材料可為液體或者半液體材料。在一些示例性實施例中，可流動的松散材料可包括懸浮在液相中的固體材料的微粒。根據本公開的其它實施例，可流動的松散材料可為粉末形式。

根據本文所公開的實施例，該方法可進一步包括密封地閉合填充有可流動的松散材料的至少一個內部腔的步驟。可流動的松散材料可被致密化且被轉換成固體材料，填充內部腔且形成渦輪機構件的內芯體。

本文所公開的主題的示例性實施例提供了利用粉末材料填充內部腔，以及通過高溫等靜壓(即所謂的“熱等靜壓(hipping)”)來致密化粉末材料。