[發(fā)明專利]通過組裝多個(gè)渦輪構(gòu)件的渦輪機(jī)葉輪的制造

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580036602.5
• 申請日: 2015-07-02
• 公開（公告）號: CN107027298B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P.莫拉;G.馬西;M.P.佩特爾;L.托納雷利;F.約澤利
• 申請（專利權(quán)）人: 諾沃皮尼奧內(nèi)股份有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F5/00;B22F5/04;F04D29/02;F04D29/22;F04D29/28;F04D29/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳俊;胡斌

描述了一種用于制造渦輪機(jī)葉輪的方法。該方法提供用于制造多個(gè)管狀構(gòu)件(13)，各個(gè)管狀構(gòu)件形成內(nèi)通路(21)，其定形為最終葉輪(1)的流動(dòng)通路中的一個(gè)。管狀構(gòu)件組裝在一起，形成半成品葉輪(1S)。半成品葉輪設(shè)有圍繞葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線延伸的環(huán)形腔(41,43)，以及相鄰管狀構(gòu)件(13)之間的間隙(S)。間隙和腔填充有金屬粉末，并且半成品葉輪經(jīng)受熱等靜壓，以使金屬粉末密實(shí)化，并且形成整體最終葉輪(1)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及渦輪機(jī)制造。更具體而言，本文中公開的主題涉及用于制造渦輪機(jī)葉輪的方法，例如，用于離心或向心渦輪機(jī)(如，離心泵和壓縮機(jī)和向心渦輪)的葉輪。

背景技術(shù)

渦輪機(jī)包括一個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和一個(gè)或更多個(gè)靜止構(gòu)件。在渦輪壓縮機(jī)中，流動(dòng)穿過渦輪機(jī)的流體由旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加速，并且在靜止構(gòu)件中減慢，其中流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能。在渦輪或膨脹器中，包含在流動(dòng)穿過渦輪機(jī)的流體中的能量轉(zhuǎn)換成可用在渦輪軸或膨脹器軸上的機(jī)械功率。

離心渦輪機(jī)如離心泵和壓縮機(jī)通常包括安裝用于在殼中旋轉(zhuǎn)的一個(gè)或更多個(gè)葉輪。葉輪可安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，該旋轉(zhuǎn)軸由適合的軸承支承在殼中，并且在其中與葉輪一起旋轉(zhuǎn)。各個(gè)葉輪包括具有前表面和后表面的盤，并且設(shè)有用于旋轉(zhuǎn)軸的中心孔。在一些已知實(shí)施例中，葉輪設(shè)有前齒，使相互相鄰的葉輪與彼此扭轉(zhuǎn)地接合。中心桿沿軸向?qū)⑷~輪鎖定在一起。

葉片從盤的前表面延伸，并且限定其間的流體通路(也稱為葉輪導(dǎo)葉)。葉輪還可包括護(hù)罩，其連接于葉片，并且在與盤相對的側(cè)部上閉合流體通路或?qū)~。

形成在相鄰葉片之間的導(dǎo)葉或流體通路通常具有復(fù)雜形狀，其由流體動(dòng)力考慮指示。各個(gè)葉輪與擴(kuò)散器組合，該擴(kuò)散器接收從葉輪加速的流體，并且其中流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能，因此升高流體壓力。擴(kuò)散器通常形成在收納在機(jī)器殼中的所謂的靜止隔板中。

與流體流相互作用的渦輪機(jī)構(gòu)件經(jīng)常具有相當(dāng)復(fù)雜的形狀。這適用于靜止構(gòu)件以及旋轉(zhuǎn)構(gòu)件如葉輪兩者。

制造復(fù)雜的渦輪構(gòu)件如擴(kuò)散器和葉輪有時(shí)由數(shù)字控制的除屑機(jī)加工來執(zhí)行。然而，由除屑的機(jī)加工限于擴(kuò)散器和葉輪的一些形狀，因?yàn)椴皇敲總€(gè)流體動(dòng)力表面都可由除屑工具機(jī)加工。根據(jù)其它已知方法，葉輪通過將單個(gè)構(gòu)件焊接于彼此來制造。根據(jù)又一個(gè)已知方法，熔模鑄造用于葉輪制造。

用于制造渦輪機(jī)葉輪的另一個(gè)選擇是通過所謂的放電機(jī)加工(EDM)技術(shù)，其中盤形的工件置于介電液體中并且與電極共同作用。施加了工件與電極之間的電壓差，因此生成電火花，其侵蝕工件的表面。電極定形成以使所需的腔由侵蝕獲得。具有不同電極的不同工具按順序使用來機(jī)加工工件，直到獲得最終的葉輪形狀。

另外，EDM具有局限性和缺點(diǎn)，特別是因?yàn)樾枰褂貌煌螤畹娜舾呻姌O以便實(shí)現(xiàn)葉輪的所需最終形狀。電極經(jīng)受磨損，并且必須經(jīng)常更換。此外，放電機(jī)加工是相當(dāng)緩慢的過程。

根據(jù)又一已知技術(shù)，渦輪機(jī)葉輪可通過使用熱等靜壓過程的粉末冶金來制造。圖1和2示意性示出了用于葉輪制造的該已知粉末冶金過程的示例性實(shí)施例。圖1示出了由粉末冶金過程制造的壓縮機(jī)葉輪的示意性局部截面視圖，并且圖2示出了用于制造圖1中示意性示出的葉輪的芯部的軸側(cè)視圖。