流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉輪組件及其制造方法
【專利摘要】提供了一種流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉輪組件和一種制造葉輪組件的方法，所述方法包括：提供葉輪，其中，葉輪包括：旋轉(zhuǎn)軸；基體部分，從旋轉(zhuǎn)軸徑向地向外延伸；以及多個(gè)葉片，從旋轉(zhuǎn)軸徑向地向外延伸且設(shè)置在基體部分上，所述多個(gè)葉片中的每個(gè)被設(shè)置為在圍繞旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向上彼此分隔開；在所述多個(gè)葉片之間的區(qū)域中提供模具；以及形成覆蓋所述多個(gè)葉片的上部和模具的上部的罩板，其中，形成罩板的步驟包括在所述多個(gè)葉片的上部和模具的上部上施加熔化的金屬。
【專利說明】流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉輪組件及其制造方法
[0001]本申請(qǐng)要求于2013年8月7日提交到韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的第10-2013-0093785號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部公開通過引用被包含于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]符合示例性實(shí)施例的設(shè)備和方法涉及一種流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉輪組件以及一種制造葉輪組件的方法，更具體地說，涉及一種易于制造且具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的葉輪組件以及一種制造葉輪組件的方法。

【背景技術(shù)】
[0003]用于壓縮流體的壓縮機(jī)或泵包括作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的葉輪。葉輪被構(gòu)造為通過增大流體的壓力來向流體傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能量。葉輪包括引導(dǎo)流體的運(yùn)動(dòng)并向流體傳遞能量的多個(gè)葉片。設(shè)置成覆蓋葉輪的罩板(也抓舊)與多個(gè)葉片一起形成流體的運(yùn)動(dòng)路徑。
[0004]如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，多個(gè)葉片與罩板之間的距離越短，壓縮機(jī)的效率越高。因此，近期有接合葉輪與罩板以形成整體結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)，由此最大化壓縮機(jī)的效率。
[0005]在通過接合葉輪與罩板來制造葉輪組件的技術(shù)中，應(yīng)該執(zhí)行固定地接合多個(gè)葉輪的葉片與罩板的工藝。為此，使用諸如鑄造工藝、釬焊工藝、電子束焊接等工藝。
[0006]例如，第2004-353608號(hào)日本公開專利發(fā)布公開了通過焊接罩板與葉輪來加強(qiáng)罩板與葉輪的接合的技術(shù)，其中，通過使葉輪與罩板接觸并焊接在一起來將葉輪和罩板彼此固定。
[0007]然而，如果根據(jù)這個(gè)方法制造葉輪組件，則當(dāng)葉輪組件的總尺寸增大時(shí)難以制造葉輪組件。即，當(dāng)葉輪組件的總尺寸增大時(shí)，罩板的尺寸和厚度也自然地增大。然而，在這種情況下，過度產(chǎn)生輸入焊接電能以將厚罩板和葉輪焊接在一起，因此葉輪和罩板可能過度變形。
[0008]盡管在焊接工藝中使用薄罩板被認(rèn)為可使變形最小化，但當(dāng)葉片被設(shè)計(jì)為薄的時(shí)，罩板不能穩(wěn)定地支撐葉輪組件的葉片，并且流體機(jī)械的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和性能可能劣化。
[0009]在現(xiàn)有技術(shù)中，也可使用鑄造工藝來制造葉輪組件，但當(dāng)熔化的金屬硬化時(shí)由于葉輪組件的不同質(zhì)量的部分而出現(xiàn)不同的收縮特性。具體地，葉輪組件的圓角部分過度變形，由此妨礙精確地形成三維(30)葉片的輪廓。
[0010]可選擇地，在現(xiàn)有技術(shù)中，可以在不對(duì)基礎(chǔ)材料造成損壞的情況下通過熔化填料材料而使用將基礎(chǔ)材料與具有低熔點(diǎn)的填料材料結(jié)合成一體的真空釬焊工藝來制造葉輪組件。然而，在真空釬焊工藝中，當(dāng)將得到的結(jié)構(gòu)加熱至反應(yīng)溫度的范圍并接著冷卻時(shí)，由于其厚度的變化，因此得到的結(jié)構(gòu)的多個(gè)部分的冷卻速率不同，由此導(dǎo)致圓角部分在很大程度上變形。因此，當(dāng)變形不在可容許的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)時(shí)葉輪組件是不能使用的，并且因?yàn)槭褂免F焊工藝而結(jié)合成一體的多個(gè)部分的粘附強(qiáng)度低于使用焊接工藝而結(jié)合成一體的多個(gè)部分的粘附強(qiáng)度，所以葉輪組件不能應(yīng)用于在高的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(1--)下使用的產(chǎn)品。
[0011]當(dāng)通過同時(shí)使用焊接工藝和釬焊工藝來將葉輪和罩板接合在一起時(shí)，可使用釬料來制造其中罩板和葉輪彼此結(jié)合成一體的圓角部分。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于圓角部分形成為具有大約0.8_的半徑的小尺寸，所以應(yīng)力集中地施加于圓角部分。因此，難以將使用上述的方法制造的葉輪組件應(yīng)用于大尺寸產(chǎn)品。
[0012]此外，可通過諸如切割、鉆孔等機(jī)械加工來制造封閉型葉輪組件。然而，當(dāng)葉輪組件的總尺寸小或葉片的高度低時(shí)，難以確保工作空間能夠使加工設(shè)備放入其中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例提供了一種即使當(dāng)葉輪組件的總尺寸增大時(shí)仍維持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉輪組件，以及一種制造葉輪組件的方法。
[0014]一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例提供了一種簡(jiǎn)單的且易于制造的葉輪組件，以及一種制造葉輪組件的方法。
[0015]一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例提供了一種流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉輪組件，其中，通過熔化并施加金屬來形成罩板，以形成罩板與葉片的穩(wěn)定組合結(jié)構(gòu)，以及一種制造葉輪組件的方法。
[0016]根據(jù)本示例性實(shí)施例的一方面，提供了一種流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉輪組件，所述葉輪組件包括:旋轉(zhuǎn)軸；基體部分，從旋轉(zhuǎn)軸徑向地向外延伸；多個(gè)葉片，從旋轉(zhuǎn)軸徑向地向外延伸，并且設(shè)置在基體部分上，所述多個(gè)葉片中的每個(gè)被設(shè)置為在圍繞旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向上彼此分隔開；以及罩板，設(shè)置在所述多個(gè)葉片的徑向地向外的部分上，其中，通過使金屬熔化并將熔化的金屬施加到所述多個(gè)葉片的徑向向外的部分上來形成罩板。
[0017]熔化的金屬可包括與金屬的化學(xué)組成不同的化學(xué)組成。
[0018]所述多個(gè)葉片的寬度可從所述多個(gè)葉片與基體部分的接觸部分向所述多個(gè)葉片的端部減小。
[0019]端部可被構(gòu)造為接觸罩板。
[0020]所述多個(gè)葉片中的每個(gè)可包括堆疊的多個(gè)層。
[0021]罩板可包括覆層。
[0022]罩板可包括至少兩層。
[0023]根據(jù)另一示例性實(shí)施例的一方面，提供了一種制造葉輪組件的方法，所述方法包括如下步驟:提供葉輪，葉輪包括:旋轉(zhuǎn)軸；基體部分，從旋轉(zhuǎn)軸徑向地向外延伸；多個(gè)葉片，從旋轉(zhuǎn)軸徑向地向外延伸且設(shè)置在基體部分上，所述多個(gè)葉片中的每個(gè)設(shè)置為在圍繞旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向上彼此分隔開；在所述多個(gè)葉片之間的區(qū)域中提供模具；以及形成覆蓋所述多個(gè)葉片的上部和模具的上部的罩板，其中，形成罩板的步驟包括:在所述多個(gè)葉片的上部和模具的上部上施加熔化的金屬。
[0024]形成罩板的步驟可包括:將金屬粉末提供到所述多個(gè)葉片的上部和模具的上部；以及將激光照射到金屬粉末上以使金屬粉末熔化。
[0025]形成罩板的步驟可包括:使金屬熔化；將熔化的金屬施加到所述多個(gè)葉片的上部和模具的上部上；以及使施加的金屬硬化。
[0026]所述方法還可包括:形成具有至少兩層的罩板。
[0027]提供葉輪的步驟可包括:對(duì)所述多個(gè)葉片執(zhí)行三維(3D)印刷。
[0028]執(zhí)行3D印刷可包括:在基體部分重復(fù)地堆疊多個(gè)層。
[0029]所述多個(gè)葉片的寬度可從所述多個(gè)葉片與基體部分的接觸部分向所述多個(gè)葉片的端部減小。
[0030]在相鄰的葉片之間提供模具，模具的寬度可從模具與基體部分的接觸部分向模具的端部增大。
[0031]在所述多個(gè)葉片之間提供模具的步驟可包括:用陶瓷材料漿糊填充相鄰的葉片之間的空間。
[0032]在所述多個(gè)葉片之間提供模具的步驟還可包括:在所述多個(gè)葉片之間提供模具之后使模具硬化。
[0033]在所述多個(gè)葉片之間提供模具的步驟可包括:插入具有與相鄰的葉片之間的空間對(duì)應(yīng)的形狀的預(yù)制的模具。
[0034]所述方法還可包括:移除模具。
[0035]移除模具的步驟可包括研磨模具、將超聲振動(dòng)傳遞至模具、將高壓水噴射到模具上和將激光束照射到模具上中的至少一個(gè)。
[0036]附圖解釋
[0037]通過下面結(jié)合附圖對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行的描述，上述和/或其他方面將變得明顯并且更加容易理解，在附圖中:
[0038]圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的葉輪組件的示意性剖視圖；
[0039]圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于解釋加工葉輪以制造圖1的葉輪組件的工序的透視圖；
[0040]圖3是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于解釋用模具填充圖2的葉輪的工序的透視圖；
[0041]圖4是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于解釋在圖3的葉輪中形成罩板的工序的透視圖；
[0042]圖5是根據(jù)示例性實(shí)施例的制造葉輪組件的方法的示意性流程圖；
[0043]圖6是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于示意性地解釋包括在制造圖5的葉輪組件的方法中的制備葉輪的側(cè)視圖；
[0044]圖7是根據(jù)示例性實(shí)施例的使用圖6的工序完成的葉輪的側(cè)視圖；
[0045]圖8是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于解釋用模具填充圖7的葉輪的工序的側(cè)視圖；
[0046]圖9是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于解釋在圖8的葉輪中形成罩板的工序的側(cè)視圖；
[0047]圖10是根據(jù)示例性實(shí)施例的罩板形成在圖9的葉輪中的狀態(tài)的側(cè)視圖；
[0048]圖11是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于解釋在圖10的葉輪中硬化金屬的工序的側(cè)視圖；
[0049]圖12是根據(jù)示例性實(shí)施例的在圖10的葉輪中形成的罩板的紋理的橫截面的照片；
[0050]圖13是根據(jù)示例性實(shí)施例的圖12的罩板的紋理的橫截面的放大部分的照片；
[0051]圖14是現(xiàn)有技術(shù)的金屬的紋理的橫截面的放大部分的照片。

【具體實(shí)施方式】
[0052]現(xiàn)在將詳細(xì)地參照示例性實(shí)施例，在附圖中示出了示例性實(shí)施例的示例,其中，同樣的附圖標(biāo)記始終指的是同樣的元件。在這點(diǎn)上，示例性實(shí)施例可具有不同的形式并且不應(yīng)被解釋為局限于在此闡明的描述。因此，下面通過參照附圖僅描述示例性實(shí)施例，以解釋發(fā)明構(gòu)思的方面。
[0053]圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的葉輪組件100的示意性剖視圖。
[0054]參照?qǐng)D1，根據(jù)示例性實(shí)施例的葉輪組件100包括葉輪110和罩板120。
[0055]葉輪組件100可用在壓縮機(jī)中，但示例性實(shí)施例不限于此。即，葉輪組件100可用在通過使用葉輪組件100的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而能夠改變流體的壓力和速度的各種類型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中。例如，適用葉輪組件100的各種類型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械可包括泵、通風(fēng)機(jī)等。
[0056]圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于解釋加工葉輪以制造圖1的葉輪組件100的工序(步驟)的透視圖；
[0057]通過加工如圖2所示的葉輪110并在葉輪110中形成罩板120來制造葉輪組件100。
[0058]參照?qǐng)D1和圖2，葉輪110包括:旋轉(zhuǎn)軸111 ；基體部分112，形成在旋轉(zhuǎn)軸111的外側(cè)處，基體部分112的外徑沿旋轉(zhuǎn)軸111的延伸方向增大，并且在圓周和半徑方向上向外延伸；以及多個(gè)葉片113，設(shè)置在基體部分112上，以在圓周方向上彼此分隔開預(yù)定的間距并從基體部分112徑向地(放射狀地)向外延伸。
[0059]基體部分112可接合在旋轉(zhuǎn)軸111的外側(cè)上，并且具有沿旋轉(zhuǎn)軸111的延伸方向增大的外徑，如圖1所示。基體部分112的表面被設(shè)計(jì)成凹傾斜的曲面以形成流體通路的底面112^使得不僅流體可順暢地流動(dòng)而且最大量的能量可傳遞給流體。
[0060]多個(gè)葉片113設(shè)置在基體部分112上，以引導(dǎo)流體的運(yùn)動(dòng)并將葉輪110的動(dòng)能傳遞給流體。
[0061]多個(gè)葉片113可從旋轉(zhuǎn)軸111沿徑向方向向外延伸，以在圍繞旋轉(zhuǎn)軸111的圓周方向上彼此分隔開預(yù)定的間距，并且可布置在基體部分112上，以在基本上徑向方向上延伸(例如從流體通路的底表面1124。如圖1所示，當(dāng)多個(gè)葉片113旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)由入口 1003流入葉輪組件100的流體通過離心力被壓縮并接著經(jīng)由出口 1006排出到外部。
[0062]罩板120可具有中空的圓錐形狀，罩板120的上端打開以形成流體的入口 1003并從打開的上端到下端沿多個(gè)葉片113的外圓周徑向地?cái)U(kuò)展。罩板120形成流體通路的頂表面，并與基體部分112和多個(gè)葉片113—起形成流體的運(yùn)動(dòng)路徑。
[0063]罩板120沿圓周方向和徑向方向從旋轉(zhuǎn)軸111向外延伸并被設(shè)置以覆蓋多個(gè)葉片113的上部。因此，當(dāng)將罩板120和葉輪110裝配在一起時(shí)，多個(gè)葉片113的上部被罩板覆蓋，因此葉輪組件100被完成為具有完全封閉的形狀，使得流體可通過多個(gè)葉片113之間的空間從入口 1003穿至出口 1006。
[0064]通過使金屬熔化并將熔化的金屬施加到多個(gè)葉片113上來形成罩板120。例如，通過激光熔覆技術(shù)來形成罩板120。下面將詳細(xì)地描述形成罩板120的方法。
[0065]罩板120可包括覆蓋多個(gè)葉片113的上部的多個(gè)層121和122。罩板120的層121和122的數(shù)量不限于在圖2中示出的示例。例如，罩板120可體現(xiàn)為具有一層或三層或更多層。
[0066]激光熔覆技術(shù)是通過激光能量在金屬的表面上形成諸如粉末、箔(611)、線等的不同類型的原材料的合金或者生長(zhǎng)并堆疊金屬層的技術(shù)。當(dāng)使用激光熔覆技術(shù)時(shí)，產(chǎn)品的壽命可延長(zhǎng)，且可精確地和自由地控制待生長(zhǎng)的金屬的厚度。因此，激光熔覆技術(shù)可均適用于大尺寸的產(chǎn)品和小尺寸的產(chǎn)品。另外，當(dāng)使用激光熔覆技術(shù)時(shí)，熱變形的程度低，填料材料和金屬表面之間的結(jié)合率高，且可容易地形成期望的形狀的覆層(覆蓋層)。
[0067]在具有上述的結(jié)構(gòu)的葉輪組件100中，通過將熔化的金屬施加到葉輪110的多個(gè)葉片113上來形成罩板120，而不需要通過焊接來接合罩板120和葉輪110。因此，葉輪組件100可使用簡(jiǎn)單的裝配工藝來制造并且可具有牢固的和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
[0068]現(xiàn)在將參照?qǐng)D1描述通過葉輪組件100的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來壓縮流體的過程。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸111旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪110和罩板120與旋轉(zhuǎn)軸111 一起旋轉(zhuǎn)。
[0069]通過由葉輪組件100的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能產(chǎn)生的離心力來在高壓狀態(tài)下壓縮經(jīng)由入口1003流入葉輪組件100的流體，然后流體經(jīng)由出口 1006排出到外部。當(dāng)流體穿過例如擴(kuò)散器(未示出)時(shí)，從葉輪組件100經(jīng)由出口 1006排出流體的速度可減小，同時(shí)，流體的壓力可增大至期望的水平。
[0070]圖3是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于解釋用模具填充圖2的葉輪110的工序的透視圖。圖4是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于解釋在圖3的葉輪110中形成罩板120的工序的透視圖。圖5是根據(jù)示例性實(shí)施例的制造葉輪組件的方法的示意性流程圖。
[0071]根據(jù)示例性實(shí)施例的制造圖5的葉輪組件的方法包括:提供包括葉片的葉輪(操作3110)；在葉片之間的區(qū)域113“圖7)中提供模具(操作3120)；通過在葉片上施加熔化的金屬來形成罩板(操作3130)；以及移除模具(操作3150)。
[0072]在提供葉輪(操作3110)中，可制備在圖2中示出的葉輪110。即，參照?qǐng)D2，在提供葉輪(操作3110)中，通過在基體部分112上提供多個(gè)葉片113來制備葉輪110。
[0073]圖6是用于示意性地解釋包括在圖5的制造葉輪組件的方法中的制備葉輪的側(cè)視圖。圖7是使用圖6的工序完成的葉輪的側(cè)視圖。
[0074]圖6和圖7示出了制備葉輪110的工序的示例，其中，通過重復(fù)地將層1133施加到基體部分112上來執(zhí)行三維(30)印刷法以形成多個(gè)葉片113。30印刷法是通過使用噴嘴3在基體部分112上施加例如金屬材料或樹脂來形成30結(jié)構(gòu)的方法。
[0075]然而，將多個(gè)葉片113設(shè)置在基體部分112上的方法不限于30印刷法。例如，可加工盤型基體部分112，然后可使用焊接工藝等將多個(gè)葉片113設(shè)置在基體部分112上。另夕卜，在制造葉輪110期間，可使用金屬加工法來形成其上通過切割(例如機(jī)械加工)金屬基體材料來執(zhí)行金屬加工而形成有多個(gè)葉片113的基體部分112。另外，可通過基體部分112和多個(gè)葉片113兩者的精確鑄造來制造葉輪110。
[0076]多個(gè)葉片113和基體部分112可由輕碳鋼、諸如鋁的非鐵金屬或高硬度塑料形成。
[0077]圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于解釋用模具填充圖7的葉輪的工序的側(cè)視圖。
[0078]圖8示意性地示出將模具130設(shè)置在多個(gè)葉片113之間的區(qū)域1136中的狀態(tài)。在圖8中，可通過使用如圖3所示的填充噴嘴5來用填充材料130“可為由陶瓷材料形成的漿糊)填充多個(gè)葉片113之間的空間而形成模具130。填充材料1306可為漿糊型材料，但在本公開中，術(shù)語“漿糊”可理解為不僅包括不含液體的干燥粉末而且包括含液體的凝膠型材料。
[0079]陶瓷材料可為暫時(shí)硬化的且能通過沖擊或振動(dòng)而破壞的材料，例如熟石膏或石膏。
[0080]可在用填充材料1306填充多個(gè)葉片113之間的區(qū)域1136之后將填充材料1306硬化?？赏ㄟ^使填充材料1306硬化來完成具有在圖8中示出的形狀的模具130。模具130從旋轉(zhuǎn)軸111在多個(gè)葉片113延伸所沿的方向上徑向地向外延伸，并具有與相鄰的葉片113之間的區(qū)域1136對(duì)應(yīng)的形狀。因此，模具130能夠牢固地維持多個(gè)葉片113之間的間距，由此使在隨后的工序期間多個(gè)葉片113的形狀或位置的變化最小化。
[0081]如圖6所示，多個(gè)葉片113可形成為使得其沿圍繞旋轉(zhuǎn)軸111的圓周方向的寬度從多個(gè)葉片113與基體部分112的接觸部分向接觸罩板120的多個(gè)葉片113的端部變小。另外，在圍繞旋轉(zhuǎn)軸111的圓周方向上填充在多個(gè)葉片113之間的區(qū)域1136中的模具130的寬度可從模具130與基體部分112的接觸部分向接觸罩板120的模具130的端部變大。
[0082]如上所述，多個(gè)葉片113的寬度和模具130的寬度可被設(shè)為從基體部分112向多個(gè)葉片113的端部和模具130的端部變化，由此穩(wěn)定地維持模具130設(shè)置在相鄰的葉片113之間的裝配狀態(tài)。因此，可牢固地維持多個(gè)葉片113的位置，因此可在下面將描述的形成罩板120的工序期間精確地且穩(wěn)定地接合罩板120和多個(gè)葉片113。
[0083]在多個(gè)葉片113之間提供模具130不限于在圖3中示出的用由陶瓷材料漿糊形成的填充材料1306填充多個(gè)葉片113之間的區(qū)域1136的方法。即，可通過形成例如具有與相鄰的多個(gè)葉片113之間的區(qū)域1136對(duì)應(yīng)的形狀的模具并將形成的模具插入在多個(gè)葉片113之間的區(qū)域1136之間來執(zhí)行在多個(gè)葉片113之間提供模具130的工序。
[0084]圖9是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于解釋在圖8的葉輪中形成罩板的工序的側(cè)視圖。圖10是罩板形成在圖9的葉輪中的狀態(tài)的側(cè)視圖。
[0085]在多個(gè)葉片113之間設(shè)置模具130之后，可形成如圖4、圖9和圖10所示的罩板120。可通過使用金屬噴嘴8將金屬粉末1206施加到多個(gè)葉片113和模具130的上表面上并通過經(jīng)由如圖4和圖9所示的激光熔覆技術(shù)使用激光7將激光照射到金屬粉末1206上來熔化金屬粉末120)3而形成罩板120。
[0086]激光熔覆技術(shù)是通過激光能量在金屬1203的表面上形成諸如粉末、箔、線等的不同類型的原材料1206的合金或者生長(zhǎng)并堆疊金屬層的技術(shù)。激光熔覆技術(shù)是通過將高輸出的激光束照射到金屬的表面上且同時(shí)將粉末型熔覆材料(金屬、合金、陶瓷等)從外部提供至金屬的表面來立即產(chǎn)生熔化池而在金屬表面上形成具有與金屬的化學(xué)組成完全不同的化學(xué)組成和精細(xì)結(jié)構(gòu)的新覆層的激光表面改性方法的示例。
[0087]當(dāng)使用激光熔覆技術(shù)時(shí)，可延長(zhǎng)產(chǎn)品的壽命，且可控制待生長(zhǎng)的金屬的厚度。因此，激光熔覆技術(shù)均可應(yīng)用于大尺寸的產(chǎn)品和小尺寸的產(chǎn)品。另外，當(dāng)使用激光熔覆技術(shù)時(shí)，熱變形的程度低，填充熔化物和金屬表面之間的結(jié)合率高，而且可形成期望的形狀的覆層(覆蓋層
[0088]罩板120的形成不限于激光熔覆技術(shù)，可通過在分開的工序中使金屬熔化并將熔化的金屬施加在多個(gè)葉片113的上表面和模具130的上表面上來形成罩板120。
[0089]罩板120可包括如圖10所示的多個(gè)層121和122。在圖10的示例性實(shí)施例中，罩板120包括兩個(gè)層121和122，但不例性實(shí)施例不限于此，罩板120可包括僅一層或三層或更多層。
[0090]圖11是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于解釋在圖10的葉輪中使金屬硬化的工序的側(cè)視圖。
[0091]在施加金屬層以形成罩板120之后，可通過使用加熱機(jī)9向金屬層施加熱來硬化金屬層。在金屬層被硬化后，還可執(zhí)行精研磨工序，以精確地研磨罩板120的表面。
[0092]當(dāng)使用包括上述的操作的制造葉輪組件的方法時(shí)，罩板120不需要通過焊接與葉輪110的多個(gè)葉片113的上部接合，因此簡(jiǎn)化了制造包括罩板120的葉輪組件100的工序。
[0093]另外，如果即使制造大尺寸的葉輪組件100，仍可獲得罩板120與多個(gè)葉片113牢固地結(jié)合成一體的結(jié)構(gòu)。因此，與使用焊接等的現(xiàn)有技術(shù)的方法相比，整個(gè)葉輪組件100具有牢固的且穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。另外，可根據(jù)葉輪組件100的尺寸自由地且精確地確定構(gòu)成罩板120的多個(gè)層121和122的數(shù)量和厚度，因此能夠容易地設(shè)計(jì)和制造葉輪組件100。
[0094]可在使罩板120硬化之后移除設(shè)置在多個(gè)葉片113之間的模具130，但示例性實(shí)施例不限于此。即，可在使罩板120硬化之前移除模具130。
[0095]模具130的移除可包括:例如通過對(duì)整個(gè)葉輪組件100施加超聲振動(dòng)以將超聲振動(dòng)傳遞至模具130來研磨模具130 ；以及清除研磨后的模具130?？赏ㄟ^對(duì)其噴射高壓水或高壓空氣來清除研磨后的模具130。
[0096]可選擇地，模具130的移動(dòng)可包括:例如通過將高壓水或空氣噴射到模具130上或?qū)⒓す馐丈涞侥＞?30上來研磨模具130 ；以及清除研磨后的模具130。
[0097]當(dāng)制造葉輪組件100時(shí)，模具130的移除不是不可缺少的操作，可將完成的葉輪組件100在其中包括模具130的狀態(tài)下包裝并置于市場(chǎng)上。
[0098]在這種情況下，可將葉輪組件100在模具130被設(shè)置在葉輪組件100的多個(gè)葉片113之間的狀態(tài)下運(yùn)送，從而使在葉輪組件100的運(yùn)送期間由震動(dòng)造成的對(duì)多個(gè)葉片113的損壞最小化。如果將葉輪組件100在模具130被設(shè)置在葉輪組件100的多個(gè)葉片113之間的狀態(tài)下投入市場(chǎng)，則可在移除模具130之后將葉輪組件100安裝在流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械中。
[0099]圖12是根據(jù)示例性實(shí)施例的在圖10的葉輪中形成的罩板120的紋理的橫截面的照片。圖13是根據(jù)示例性實(shí)施例的圖12的罩板120的紋理的橫截面的放大部分的照片。圖14是現(xiàn)有技術(shù)的金屬的紋理的橫截面的放大部分的照片。
[0100]圖12和圖13中示出的紋理的橫截面是當(dāng)使用激光熔覆技術(shù)形成罩板120時(shí)的示例。當(dāng)使用激光熔覆技術(shù)時(shí)，不同類型的金屬可容易地且牢固地彼此結(jié)合成一體。在這種情況下，相對(duì)于如圖14所示的現(xiàn)有技術(shù)的金屬的紋理的橫截面，如圖13所示，通過激光熔化的金屬粉末可與基體材料強(qiáng)力地結(jié)合成一體，因此不同類型的金屬可在熔化的金屬粉末和基體材料的結(jié)合部分處更牢固地組合，由此改善了葉輪組件的諸如耐腐蝕性的機(jī)械性能。
[0101]如上所述，根據(jù)示例性實(shí)施例，在流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉輪組件100及制造葉輪組件100的方法中，罩板120不需要通過焊接與葉輪110的葉片113的上部結(jié)合成一體，而是通過施加熔化的金屬來形成，由此簡(jiǎn)化了制造葉輪組件100的方法。
[0102]另外，相對(duì)于使用焊接等的現(xiàn)有技術(shù)的方法，即使制造大尺寸的葉輪組件100，也可獲得罩板120與葉片113的上部牢固地結(jié)合成一體的結(jié)構(gòu)，并且整個(gè)葉輪組件100具有牢固的且穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
[0103]另外，可根據(jù)葉輪組件100的尺寸自由地確定將要形成罩板120的層的數(shù)量和厚度，由此能夠容易地且簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)并制造葉輪組件100。
[0104]應(yīng)該理解的是，這里描述的示例性實(shí)施例應(yīng)該僅以描述性的意思來考慮，并非出于限制的目的。每個(gè)示例性實(shí)施例內(nèi)的特征或方面的描述通常應(yīng)該被視為可用于其他實(shí)施例中的其他類似的特征或方面。
[0105]盡管上面已具體示出和描述了示例性實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可在這里做出各種改變。
【權(quán)利要求】
1.一種流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉輪組件，所述葉輪組件包括: 旋轉(zhuǎn)軸； 基體部分，從旋轉(zhuǎn)軸向外徑向地延伸； 多個(gè)葉片，從旋轉(zhuǎn)軸向外徑向地延伸，并且設(shè)置在基體部分上，所述多個(gè)葉片中的每個(gè)被設(shè)置為在圍繞旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向上彼此分隔開；以及罩板，設(shè)置在所述多個(gè)葉片的徑向地向外的部分上， 其中，罩板是通過使金屬熔化并將熔化的金屬施加到所述多個(gè)葉片的徑向地向外的部分上來形成的。
2.如權(quán)利要求1所述的葉輪組件，其中，熔化的金屬包括與金屬的化學(xué)組成不同的化學(xué)組成。
3.如權(quán)利要求1所述的葉輪組件，其中，所述多個(gè)葉片的寬度從所述多個(gè)葉片與基體部分的接觸部分向所述多個(gè)葉片的端部減小。
4.如權(quán)利要求3所述的葉輪組件，其中，端部被構(gòu)造為接觸罩板。
5.如權(quán)利要求1所述的葉輪組件，其中，所述多個(gè)葉片中的每個(gè)包括堆疊的多個(gè)層。
6.如權(quán)利要求1所述的葉輪組件，其中，罩板包括覆層。
7.如權(quán)利要求1所述的葉輪組件，其中，罩板包括至少兩個(gè)層。
8.—種制造葉輪組件的方法，所述方法包括: 提供葉輪，葉輪包括:旋轉(zhuǎn)軸；基體部分，從旋轉(zhuǎn)軸徑向地向外延伸；以及多個(gè)葉片，從旋轉(zhuǎn)軸徑向地向外延伸且設(shè)置在基體部分上，所述多個(gè)葉片中的每個(gè)設(shè)置為在圍繞旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向上彼此分隔開； 在所述多個(gè)葉片之間的區(qū)域中提供模具；以及 形成覆蓋所述多個(gè)葉片的上部和模具的上部的罩板， 其中，形成罩板的步驟包括將熔化的金屬施加在所述多個(gè)葉片的上部和模具的上部上。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，形成罩板的步驟包括: 將金屬粉末提供到所述多個(gè)葉片的上部和模具的上部；以及 將激光照射到金屬粉末上以使金屬粉末熔化。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，形成罩板的步驟包括: 使金屬熔化； 將熔化的金屬施加到所述多個(gè)葉片的上部和模具的上部上；以及 使施加的金屬硬化。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，所述方法還包括:形成具有至少兩層的罩板。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，提供葉輪的步驟包括:對(duì)所述多個(gè)葉片執(zhí)行三維印刷。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，執(zhí)行三維印刷的步驟包括:在基體部分上重復(fù)堆疊多個(gè)層。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述多個(gè)葉片的寬度從所述多個(gè)葉片與基體部分的接觸部分向所述多個(gè)葉片的端部減小。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，在相鄰的葉片之間提供模具， 其中，模具的寬度從模具與基體部分的接觸部分向模具的端部增大。
16.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在所述多個(gè)葉片之間提供模具的步驟包括:用陶瓷材料漿糊填充相鄰的葉片之間的空間。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，在所述多個(gè)葉片之間提供模具的步驟還包括:在所述多個(gè)葉片之間提供模具之后使模具硬化。
18.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在所述多個(gè)葉片之間提供模具的步驟包括:插入具有與相鄰的葉片之間的空間對(duì)應(yīng)的形狀的預(yù)制的模具。
19.如權(quán)利要求8所述的方法，所述方法還包括:移除模具。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，移除模具的步驟包括研磨模具、將超聲振動(dòng)傳遞至模具、將高壓水噴射到模具上和將激光束照射到模具上的至少一個(gè)。
【文檔編號(hào)】C23C24/10GK104343726SQ201410266983
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】安鐘基 申請(qǐng)人:三星泰科威株式會(huì)社