CN102632194A - 用于浇铸叶轮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用至少部分消失的铸模浇铸用于流体动力组件的叶轮的方法。本发明的特征在于，铸模在叶轮朝向流体动力组件的后来的工作腔的一侧上由一个陶瓷件形成，铸模在背离流体动力组件的后来的工作腔的一侧上形成为砂模。

Description

用于浇铸叶轮的方法

技术领域

本发明涉及一种浇铸用于流体动力组件的叶轮的方法。

背景技术

由一般的现有技术公知许多流体动力组件。它们例如包括具有两个叶轮的流体动力的联接器。传递到其中一个叶轮上的旋转运动通过一种工作介质被传递到一个第二叶轮上，所述工作介质位于叶轮之间的一个工作腔中。传递功率例如相应地受到工作腔中工作介质量的影响。其他流体动力组件例如有流体动力减速器。流体动力减速器可以类似地构造成为一个流体动力联接器，其中，其中一个叶轮被固定住并且不做旋转运动。如果现在另一个叶轮相应地旋转，并且工作腔填充有工作介质，那么就在自转的叶轮上形成制动效果。积累的制动功率作为余热输入到工作介质中，并且可以/必须“冷却”。作为选择也可以考虑的是，通过一个合适的传动机构在其中一个旋转方向上驱动一个叶轮，并且在另一个旋转方向上驱动另一个叶轮。然后形成一种所谓的对转减速器(Gegenlaufretarder)。已知一种所谓的流体动力变换器作为其他的流体动力组件，它的基本构造等同于差不多一个流体动力的联接器，但是除了所述两个叶轮还额外具有一个第三个叶轮，它也被称为导轮(Leitrad)。这个导轮可以被相应地移动位置，使得由工作介质从初级轮传递到次级轮上的功率或者说传递的转矩可以被相应地调节(变换)。

对于所有这些流体动力组件至关重要的是，叶轮至少在朝向工作腔的一侧具有比较高的表面质量，以避免由于叶轮表面太过粗糙而发生不希望的流体效果和流压损耗。

因为叶轮通常具有非常复杂的形状，所以通过浇铸法进行生产在生产复杂的几何形状方面具有至关重要的优点。然而一般来说，浇铸法具有一个缺点，即，它比较容易导致生产出来的构件的表面粗糙。因此，必须至少对叶轮的朝向工作腔的一侧的表面进行再加工。这样做非常耗费工时并且花费不菲。这就导致成本很高并且生产耗时耗力。

那些作为可选择的能确保更好的表面质量的浇铸法都同样昂贵并且耗时耗力，并且/或者不能使用通常用于制造叶轮的材料。其他可选的生产方法，例如通过切削加工，在生产相应的复杂的形状时特别耗时耗力并且昂贵。

关于其他常见的现有技术，指出了以下文献：

DE 10 2009 011 041 A1，示出一种传动机构，其具有一个浇注成型的传动机构壳体；

DE 10 2005 061 004 B3，示出一种用于流体动力机器的叶轮及其制造方法；

DE 10 2007 060 764 A1，示出一种流体动力机器，尤指一个流体动力减速器；

DE 15 08 710 A，示出一种用于制造浇铸叶轮的型芯的方法和装置；以及

DE 11 72 402 A，示出一种用于为浇铸目的形成型芯的装置。

发明内容

因此，本发明的任务是，提出一种用于浇铸流体动力组件的叶轮的方法，它避免了上述缺点，并且能够以最小的生产耗费和合理的生产成本，在没有或者最小化再加工方面的耗费的情况下，保证所需的表面质量。

依据本发明，所述任务通过权利要求1的特征部分的所述特征得以解决。依据本发明的方法具有优点的构造方案由其从属权利要求中得出。

依据本发明的用于浇铸叶轮的方法设计的是，铸模在后来朝向流体动力组件的工作腔的区域，即叶片和叶轮底部的叶轮壁区域内，利用陶瓷件作为铸模浇铸，而背离后来的工作腔的一侧，即叶轮的外侧或背侧，按传统方法在一个砂模中浇铸。针对本发明的方法由型砂和陶瓷组合而成的型模例如这样形成，即，将陶瓷件嵌入到一个砂模中。因此在后来的叶轮的由陶瓷件形成的区域内获得一个相应高的表面质量，因为陶瓷的质地可以非常细腻，并且与此相应地确保与之相连的浇铸材料的表面细腻并且平滑。在不需要这样高的表面质量的区域，即在叶轮的背侧上，就按传统方式在一个砂模中浇铸，因为这相对于一个陶瓷模成本明显要低得多。通过依据本发明将一个铸模与一个陶瓷件组合，仅仅用在需要高的表面质量的区域内，并且在后来形成叶轮的其他区域中与一个传统的砂模组合，形成一个用于浇铸叶轮的方法，它确保了需要高质量的区域有高的表面质量，并且却可以相对成本低廉地执行，因为毕竟大部分铸模可以由型沙制成。

在依据本发明的方法一个特别具有优点的改进构造中，在此可以设计的是，同时浇铸至少两个叶轮，其中，所述铸模在至少两个叶轮的朝向后来的工作腔的侧面上由一个共同的陶瓷件形成。因此在依据本发明方法的这个优选的构造方案中设计的是，为了制造至少两个叶轮在一个铸模中同时嵌入一个共同的陶瓷件。所述至少两个叶轮在此尤其可以是同一个流体动力组件的初级轮和次级轮。原则上也可以考虑分别共同浇铸两个初级轮或者两个次级轮或者也可以多于两个叶轮。所述共同的陶瓷件在此可以被安置在用于后来的叶轮的中空室之间，并且整体构造的外面可以用型砂套住。于是形成至关重要的优点，即，为了浇铸需要相应的高质量的表面而使用的比较昂贵的陶瓷件可以同时用于至少其中两个叶轮。这个共同的陶瓷件在此形成的形状不比上述的用于制造单个叶轮的陶瓷件更大更复杂，或者仅略微大一点复杂一点。这样一来就使得在依据本发明的方法的这个特别有利的构造方案中，用于陶瓷构件的成本进一步降低。

只要这些叶轮或者这个叶轮被构造成可以旋转脱模，根据依据本发明的方法一个具有优点的改进构造，在上述两个变形方案的其中之一中可以多次使用所述陶瓷件，因为叶轮在这种情况下可以从陶瓷件中脱模。然后该陶瓷件通常没有损害地经历几次浇铸流程，使得它可以在五到六次的数量等级中再次使用，由此进一步节约了成本。

如果这个或者这些叶轮不能够旋转脱模，那么所述陶瓷件就以已知的方式和方法形成消失的铸模的一部分，就如包围叶轮的型砂也是如此。

依据本发明的方法在此十分灵活，由于用于铸模的型砂和陶瓷都是十分耐高温的材料，所以能够毫无问题地浇铸铝合金也可以浇铸铁合金或者说钢。

附图说明

依据本发明的方法的其他具有优点的构造方案由剩下的从属权利要求中得出，并且借助一个实施例清楚说明，下面参照附图更详尽地阐述这个实施例。

其示出：

图1一个流体动力组件的原理说明；以及

图2穿过一个用于依据本发明的方法的一个特别有利的实施方式的铸模的横截面图。

具体实施方式

在图1的示图中示例性地并且按工作原理示出一个流体动力组件1。该流体动力组件1在这个所示的是实施例中由一个壳体、一个初级轮3和一个次级轮4组成。所述初级轮3和次级轮4之间连同壳体2围出一个环形的工作腔5，它在有需要的情况下可以填充一种工作介质，例如一种油，或者在一个水流减速器中也可以填充水。在图1的示图中可以看出的流体动力组件1例如可以是一个流体动力联接器(Kupplung)，它的功率由一个与初级轮3相连的输入轴6传递到一个与次级轮4相连的输出轴7上。在这里是通过在初级轮3中以公知的方式和方法形成的叶片实现传递的，这些叶片通过工作介质借助相应地驱动具有类似形成的叶片的次级轮4，从而通过初级轮3的旋转产生次级轮4的旋转。

所述流体动力组件1也可以用作减速器。为此可以相应地牢固制动次级轮4，或者与壳体2牢固连接，使得在工作腔5中存在工作介质时，相应地制动初级轮3，并且由此使工作介质升温。原则上也可以考虑构造为对转减速器(Gegenlaufretarder)，那么就必须通过次级轮4上的一个相应的传动装置产生一个与初级轮3上的不同的转向。由此也可以导致高强度制动。在这个过程中升温的工作介质必须相应地冷却，或者通过一个中间冷却器和一个冷却回路，或者直接在冷却回路中加入冷却剂，正如一个水流减速器中一样。

为了达到所述流体动力组件1的良好功能性，并且避免在工作腔5已排空的情况下造成不必要的流体损耗和通风损耗，叶轮3、4的朝向工作腔5的侧面必须具有一个相应的良好的表面质量。然而由于叶轮3、4的形状复杂，这只能通过切削加工法艰难实现，例如磨削。与之相应地，生产这种叶轮3、4便相应地昂贵并且耗时耗力。

因为叶轮的形状复杂，优选地要通过浇铸生产而成，所以进行这种再加工在实践上不可避免，因为形状复杂就相应地要求铸模复杂，尤其是砂模。但是，由于这些砂模比较粗糙，所以只允许浇铸而成的表面有一定的表面质量，它通常不足以满足朝向工作腔5的表面要求。

这里有一种新的用于浇铸叶轮的方法可以提供帮助。这借助图2中的原理图示出。图2的示图中的铸模11的构造使得例如这里可以同时浇铸两个叶轮3、4。尤其是它们可以是同一个流体动力组件1的次级轮4和初级轮3。用于这两个叶轮的铸模11由一个共同的陶瓷件8组成，它被安置在一方面用于初级轮3并且另一方面用于次级轮4的两个中空室9之间。在图2的示图中，这个共同的陶瓷件8的特征在于一个交叉影线部分。所述共同的陶瓷件8例如可在一个硅模或者一个类似的合适的型模中预先浇铸而成，并且然后被硬化或者烧结。完成的陶瓷件8然后以公知的方式和方法连同相应的用于初级轮3和次级轮4的型模嵌入到型砂10中。然后硬化这样形成的铸模11，并且填充用于浇铸叶轮3、4的材料。这通过在此未清晰示出的浇注区域以已知的方式和方法得以实现。

由型砂10和共同的陶瓷件8制成的铸模11在此相应地高温稳定，使得不仅铝合金还有铁合金或者说铸钢或者灰口铸铁都可以用来制造叶轮3、4。然后叶轮3、4以公知的方式和方法从铸模11或者说型砂10中脱模。如果这些叶轮的朝向后来的工作腔5的侧面形成为可旋转脱模，那么它们可以从所述共同的陶瓷件8中脱模，而不必毁坏陶瓷件。这个陶瓷件就可以再利用几次。如果叶轮3、4的该构造方案不能做到这一点，那么所述共同的陶瓷件8也可以像型砂10一样作为消失的型模部件使用。

正如图2的示图中所示，其中，所述共同的陶瓷构件8基本上可以形成为盘形。因为表面质量基本上在叶轮3、4的直接朝向工作腔5的区域起至关重要的作用，即叶壁和叶轮底部区域，所以原则上也可以考虑的是，为了省去其他成本，并且不必强制地让浇注通道穿通所述陶瓷件8，要让陶瓷件基本上环形地

或者说圆环形地

形成，并且要在型砂10中形成位于安装叶片的区域和叶轮3，4的转轴之间的区域的叶轮3、4的两侧。

如图2的示图中所示的并且上面阐述过的相应构造方案不言而喻地也可以相应地用于同时浇铸两个初级轮3或者两个次级轮4，同样地像浇铸一个单独的叶轮3、4。

图2中描述的构造方案在此具有至关重要的优点，因为为了制造一个或者优选地两个叶轮3、4可以只用较小部分的陶瓷。昂贵而耗时耗力的陶瓷型模在此可以减少到最少的材料。剩下的部分可以还利用比较简单并且便宜的砂模实现。因为叶轮3、4的所有后来朝向工作腔5的表面都在铸模11中通过陶瓷件8形成，所以在这些区域由于陶瓷件8的材质细腻并且表面非常平滑可以达到非常高的表面质量。在那些不需要高的表面质量的区域中，更易于操作并且成本低的型砂10用于铸模11就足够了。因此为了优化成本可以浇铸一个叶轮3、4，使它的朝向后来的工作腔5的区域具有所需要的表面质量，而不需要对这些区域进行耗时耗力的再加工。在那些不需要这么高的表面质量的区域中，通过型砂10达到的表面质量就完全足以让这些区域也不必要进行再加工。这样浇铸而成的叶轮3、4就使得在最小化生产耗费并且最小化生产成本的情况下可以有最佳的质量，使得所述用于浇铸叶轮3、4的方法可以成本低廉地制成具有高质量和良好功能性的流体动力组件1。

Claims (7)

1.一种利用至少部分消失的铸模(11)浇铸用于流体动力组件(1)的叶轮(3、4)的方法，其特征在于：

所述铸模(11)在所述叶轮(3、4)的朝向所述流体动力组件(1)的后来的工作腔(5)的一侧由陶瓷件(8)形成，以及

所述铸模(11)在背离所述流体动力组件(1)的后来的工作腔(5)的一侧上形成为砂模(10)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，同时浇铸至少两个叶轮(3、4)，其中，所述铸模(11)在至少两个叶轮(3、4)的朝向流体动力组件(1)的后来的工作腔(5)的一侧由一个共同陶瓷件(8)形成。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，多次使用所述陶瓷件(8)。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述叶轮(3、4)至少部分地由一种铝合金浇铸而成。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述陶瓷件(8)形成为盘形。

6.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述陶瓷件(8)形成为环形。

7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，利用所述方法制造流体动力减速器(1)的或者流体动力联接器(1)的叶轮(3、4)。

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