CN101254578A - 大型涡轮分子泵的涡轮转子的制造方法 - Google Patents

大型涡轮分子泵的涡轮转子的制造方法 Download PDF

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张勤德
邹蒙
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Abstract

一种用于大型涡轮分子泵的涡轮转子的制造方法，其包括以下步骤：①通过车床、铣床加工单级叶片和内芯连接件，清洗单级叶片和内芯连接件，清洗后把每个单级叶片安装在内芯上；②利用真空电子束焊接，使之形成整体涡轮转子，并且所述真空电子束焊接的焊接深度为3～18mm。

Description

大型涡轮分子泵的涡轮转子的制造方法
技术领域
本发明涉及气体流体领域，是一种真空获得设备的部件的制作方法，更具体地讲，本发明是一种用于大型涡轮分子泵的涡轮转子的制作方法。
背景技术
在真空获得设备中，分子泵是一种高转速、高精度的真空泵。同样结构的涡轮分子泵，转速越高，抽速越大，但受转子结构、转动惯量和材料力学性能的影响，不能达到理想转速的目的。目前，大型涡轮分子泵的涡轮转子分为两类。一种是把涡轮转子分解为多个单片，然后依靠螺钉按照顺序把每一片落装紧固在一起，形成一个涡轮转子，其优点是加工费用较低，缺点是装配变化性较大、涡轮转子重量较大、转动惯量较大、高速性能较差、启动时间较长。另一种是整体涡轮转子，利用大型多轴数控铣床加工。其优点是整体性能较好、高速性能较好，缺点是材料单件较大、均用性要求较高、加工设备要求较高、涡轮转子价格昂贵。
发明内容
本发明的目的在于，针对已有制作方法的不足，提供既能减小涡轮转子转动惯量、提高分子泵速度、减小启动时间，又能降低加工难度、降低加工成本的方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
所述的涡轮转子制作方法为首先通过普通车床、铣床加工单级叶片和内芯连接件，再进行焊前清洗，清洗后把每个单级叶片安装在内芯上，利用真空电子束焊接，使之形成一个整体涡轮转子的方法。
所述的总体结构为若干级单级叶片和内芯连接件通过定位和焊接形成一个整体，该整体是10～13级单级叶片按照一定间距、一定顺序排列，并与内芯共同构成一个多级叶轮整体。
所述的单级叶片结构总体为圆盘状，中心圆孔，圆盘从边缘到中心为阶梯状分布，边缘薄，中心厚，圆盘边缘为均匀分布叶齿，叶齿与盘面呈20～40度。
所述的内芯为圆柱形阶梯轴结构，阶梯厚度为18～22mm，阶梯轴直径差为6mm，阶梯轴中心为锥形安装孔。
所述的电子束焊接为利用周向焊接的办法焊接组装后的零件，焊接深度为3～18mm。
由于本发明采用了上述技术方案，在设计上进行了优化设计，使得涡轮转子重量得以大大减轻，转动惯量大大减小，提高了转子的整体性，有利于提高运转速度，增大抽速，明显提高了运转寿命；该方法简便易行，降低了制造费用和制造难度，便于推广应用。
附图说明
下面结合附图对本发明进行说明，其中：
图1是涡轮转子制作方法工艺流程图。
图2是内芯结构剖面图。
图3是单级叶片主视图、侧视图。
图4是本发明的涡轮转子总体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。附图1是制作方法工艺流程图。如该图所示首先通过普通车床、铣床加工单级叶片和内芯连接件，再进行焊前清洗，清洗后把每个单级叶片安装在内芯上，利用真空电子束焊接，使之形成一个整体涡轮转子的方法。附图2是内芯结构剖面图。如该图所示，内芯为圆柱形阶梯轴结构，阶梯厚度为18～22mm，阶梯轴直径差为6mm，阶梯轴中心为锥形安装孔。附图3是单级叶片主视图、侧视图。如该图所示，单击叶片结构总体为圆盘状，中心圆孔，圆盘从边缘到中心为阶梯状分布，边缘薄，中心厚，圆盘边缘为均匀分布叶齿，叶齿与盘面之间角度α为20～40度。附图4是本发明的涡轮转子总体结构示意图。如该图所示，总体结构为若干级单级叶片和内芯通过过渡配合定位焊接形成一个整体，该整体是10～13级单级叶片按照一定间距、一定顺序排列，并与内芯共同构成一个多级叶轮整体；图中A、B、C的位置为电子束焊接位置，其中A位置处焊接深度不得小于15～18mm，B位置处焊接深度为3～5mm，C位置处焊接深度为10～12mm。
在一个具体实例中，涡轮转子制作方法为首先通过普通车床、铣床加工11个单级叶片和1个内芯，再进行焊前清洗，清洗后先把上面4个单级叶片逐一安装在内芯上，利用真空电子束焊接，然后再把其余7个单级叶片一次装配，一次焊接，从而使之形成一个整体涡轮转子的方法。所述的单级叶片结构总体为圆盘状，中心圆孔，圆盘从边缘到中心为阶梯状分布，边缘薄，中心厚，圆盘边缘为均匀分布叶齿，叶齿与盘面所呈角度α分别为40°、30°、20°。所述的内芯为圆柱形阶梯轴结构，阶梯厚度L1、L2、L3分别为18mm、19.5mm、22mm，阶梯轴直径差为6mm，阶梯轴中心是锥度为1∶10锥形安装孔。所述的电子束焊接为利用周向焊接的办法焊接组装后的零件，A、B、C处焊接深度分别为15mm、3mm、10mm三种。
在另一个具体实例中，涡轮转子制作方法为首先通过普通车床、铣床加工11个单级叶片和1个内芯，再进行焊前清洗，清洗后先把上面4个单级叶片逐一安装在内芯上，利用真空电子束焊接，然后再把其余7个单级叶片一次装配，一次焊接，从而使之形成一个整体涡轮转子的方法。所述的单级叶片结构总体为圆盘状，中心圆孔，圆盘从边缘到中心为阶梯状分布，边缘薄，中心厚，圆盘边缘为均匀分布叶齿，叶齿与盘面所呈角度α分别为40°、30°、20°。所述的内芯为圆柱形阶梯轴结构，阶梯厚度L1、L2、L3分别为18mm、19.5mm、22mm，阶梯轴直径差为6mm，阶梯轴中心是锥度为1∶10锥形安装孔。所述的电子束焊接为利用周向焊接的办法焊接组装后的零件，A、B、C处焊接深度分别为18mm、5mm、12mm三种。
由于本发明采用了上述技术方案，在设计上进行了优化设计，使得涡轮转子重量得以大大减轻，转动惯量大大减小，提高了转子的整体性，有利于提高运转速度，增大抽速，明显提高了运转寿命；该方法与已有技术进行了比较试验，比较对象为原有螺钉连接的涡轮转子，其重量降低了40％，同样转速下转动惯量降低了30％，抽速增加了30％。该方法简便易行，降低了制造费用和制造难度，便于推广应用。

Claims (8)

1. 一种用于大型涡轮分子泵的涡轮转子的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
①通过车床、铣床加工单级叶片和内芯连接件，清洗单级叶片和内芯连接件，清洗后把每个单级叶片安装在内芯上；
②利用真空电子束焊接，使之形成整体涡轮转子。
2. 根据权利要求1所述的涡轮转子的制造方法，其特征在于，所述真空电子束焊接的焊接深度为3～18mm。
3. 根据权利要求2所述的涡轮转子的制造方法，其特征在于，所述的电子束焊接为利用周向焊接的方法焊接组装后的零件。
4. 根据权利要求1所述的涡轮转子的制造方法，其特征在于，所述的涡轮转子是由10～13级单级叶片与内芯共同构成的多级叶轮整体。
5. 根据权利要求1所述的涡轮转子的制造方法，其特征在于，所述的单级叶片结构为圆盘状，圆盘中心为圆孔，从圆盘边缘到中心为阶梯状分布，边缘薄，中心厚。
6. 根据权利要求5所述的涡轮转子的制造方法，其特征在于，所述圆盘边缘为均匀分布叶齿，叶齿与盘面呈20～40度。
7. 根据权利要求1所述的涡轮转子的制造方法，其特征在于，所述内芯为圆柱形阶梯轴结构，阶梯厚度为18～22mm，阶梯轴直径差为6mm。
8. 根据权利要求7所述的涡轮转子的制造方法，其特征在于，所述阶梯轴中心为锥形安装孔。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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