CN103008902A - 旋转机器的旋转部件的接合结构及其接合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旋转机器的旋转部件的接合结构及其接合方法，其中，所述旋转部件包括多个叶片和护罩，所述接合结构包括：焊接部分，包括所述叶片和护罩的固化的熔融部分；钎焊部分，设置在所述叶片和护罩的接合部分处。

Description

旋转机器的旋转部件的接合结构及其接合方法
本申请要求于2011年9月27日提交到韩国知识产权局的第10-2011-0097570号韩国专利申请的优先权，该申请公开的全部内容通过引用被包含于此。
技术领域
与示例性实施例一致的设备和方法涉及一种旋转机器的旋转部件的接合结构及其接合方法，更具体地讲，涉及一种诸如压缩机或泵的旋转机器的旋转部件的接合结构及其接合方法。
背景技术
压缩机或泵是一种其主要部件是旋转部件的旋转机器。
通常，旋转机器包括作为旋转部件的叶轮，叶轮通过将旋转动能传递给流体而使流体的压力增加。为此，叶轮包括用于引导流体的流动并将能量传递给流体的多个叶片。
同时，护罩设置在叶轮的外部，并与叶片一起形成流体通道。
由于压缩机的效率主要是随着叶片和护罩之间的距离的减小而增加，因此已经提出了一种通过将护罩与叶轮的叶片结合来使压缩机的效率最大化的方法。
发明内容
一个或多个示例性实施例可克服上述缺点以及上面未描述的其他缺点。然而，应该理解的是，一个或多个示例性实施例不需要克服上面所描述的缺点，并且一个或多个示例性实施例可能没有克服上面所描述的问题中的任何一个问题。
一个或多个示例性实施例提供一种旋转机器的旋转部件的接合结构及其接合方法，所述接合结构具有足够的强度和可靠性。
根据示例性实施例的一方面，提供一种旋转机器的旋转部件的接合结构，所述旋转部件包括多个叶片和护罩，所述接合结构包括：焊接部分，通过使叶片和护罩的熔融部分固化而形成；钎焊部分，形成在叶片和护罩的接合部分处。
所述旋转机器可以是压缩机或泵。
所述钎焊部分可包括：填角部分，形成在所述接合部分处；间隙结合部分，形成在所述接合部分的位于叶片和护罩之间的微小间隙处。
根据示例性实施例的另一方面，提供一种旋转机器的旋转部件的接合方法，所述旋转部件包括多个叶片和护罩，所述方法包括下述步骤：制备叶片和护罩；将叶片设置在护罩的一个表面上；将用于钎焊工艺的填充金属设置在叶片和护罩的接合部分处；通过将电子束或激光束照射到护罩的另一表面的一部分上并通过使用由电子束或激光束产生的热使填充金属熔融来执行钎焊工艺，其中，护罩的另一表面的所述一部分与护罩的所述一个表面的设置有叶片的部分相对；通过将电子束或激光束照射到护罩的另一表面的一部分上并使叶片和护罩熔融以形成熔融部分来焊接叶片和护罩，其中，护罩的另一表面的所述一部分与护罩的所述一个表面的设置有叶片的部分对应。
所述旋转机器可以是压缩机或泵。
所述填充金属可以是膏体的形式。
执行钎焊工艺的步骤可包括：在所述接合部分处形成填角部分；通过使用熔融的填充金属在所述接合部分的位于叶片和护罩之间的微小间隙处形成间隙结合部分。
根据示例性实施例的另一方面，提供一种旋转机器的旋转部件的接合方法，所述旋转部件包括多个叶片和护罩，所述方法包括下述步骤：制备叶片和护罩；将叶片设置在护罩的一个表面上；通过将电子束或激光束照射到护罩的另一表面的一部分上并使叶片和护罩熔融以形成熔融部分来焊接叶片和护罩，其中，护罩的另一表面的所述一部分与护罩的所述一个表面的设置有叶片的部分相对；将用于钎焊工艺的填充金属设置在叶片和护罩的接合部分处；通过将热施加到所述接合部分并使设置的填充金属熔融来执行钎焊工艺。
所述旋转机器可以是压缩机或泵。
所述填充金属可以是膏体的形式。
执行钎焊工艺的步骤可包括：在所述接合部分处形成填角部分；通过使用熔融的填充金属在所述接合部分的位于叶片和护罩之间的微小间隙处形成间隙结合部分。
附图说明
通过参照附图对示例性实施例进行的详细描述，上述和其他方面将变得更加明显，在附图中：
图1是根据示例性实施例的旋转机器的旋转部件的透视图；
图2是在II-II处观看到的图1的剖视图；
图3是根据示例性实施例的在图1中示出的旋转部件的接合结构的剖视图；
图4是图3中示出的A部分的放大剖视图；
图5是示出根据示例性实施例的用于形成旋转机器的旋转部件的接合结构的工艺的流程图；
图6至图9是示出根据示例性实施例的在图1中示出的旋转部件的接合方法的顺序过程的剖视图；
图10是示出根据另一示例性实施例的用于形成旋转机器的旋转部件的接合结构的工艺的流程图；
图11至图13是示出根据另一示例性实施例的在图1中示出的旋转部件的接合方法的顺序过程的剖视图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述示例性实施例。在附图中，相同的标号指示相同的元件，因此将省略重复的描述。
图1是根据示例性实施例的旋转机器的旋转部件100的透视图。图2是在II-II处观看到的图1的剖视图。图3是根据示例性实施例的在图1中示出的旋转部件100的接合结构的剖视图。图4是图3中示出的A部分的放大剖视图。
根据当前实施例的旋转机器是压缩机，如图1和图2所示，旋转机器的旋转部件100包括叶轮110和护罩120。
旋转机器不限于压缩机，并且可以是能够因旋转部件的旋转运动而使流体的压力和速度改变的任何装置。例如，旋转机器可以是泵或鼓风机。
叶轮110包括内芯111、基座单元112和多个叶片113。
内芯111具有圆柱形形状。
安装孔111a形成在内芯111的中央。由于在装配工艺中旋转轴(未示出)被安装到安装孔111a中，因此内芯111将动力从旋转轴传递到叶轮110。
基座单元112设置在内芯111的外侧。由于基座单元112的表面112a倾斜并弯曲而形成流体通道的底表面，因此，流体可平稳地流动并且最大的能量可被传递到流体。
叶片113形成在基座单元112的表面112a上，引导流体流动，并将叶轮110的动能传递到流体。
同时，护罩120接合到叶片113上，呈中央部分敞开且具有凹曲度(concave curvature)的灯罩形，并覆盖叶片113的上部。
护罩120形成流体通道的顶表面，并且还与基座单元112和叶片113一起形成流体通道。
现在，将描述因上面所描述的旋转部件100的旋转运动而将能量传递到流体的过程。
当旋转轴旋转时，叶轮110和护罩120也旋转。
流体沿图2中箭头所指的方向流入到旋转部件100的入口100a中，接收旋转部件100的旋转动能，然后以高压状态从出口100b流出。随后，流体经过扩散器(diffuser)(未示出)，流体速度减小，并且流体压力增加到期望水平。没有提供对这部分内容的详细描述。
现在，将参照图3和图4描述根据示例性实施例的旋转部件100的接合结构。
旋转部件100的接合结构主要包括焊接部分121和钎焊部分122。
通过照射电子束或激光束，使叶片113和护罩120熔融以形成熔融部分，并使熔融部分固化，由此形成焊接部分121。
钎焊部分122形成在叶片113和护罩120的接合部分J处，并且钎焊部分122包括填角部分122a和间隙结合部分122b。
填角部分122a形成在接合部分J处，间隙结合部分122b形成在接合部分J的位于叶片113和护罩120之间的间隙处。
通过将用于钎焊工艺的填充金属设置在叶片113和护罩120的接合部分J处，然后通过施加热执行钎焊工艺，由此形成钎焊部分122。下面，将详细描述钎焊工艺。
由于旋转部件100的接合结构既包括钎焊部分122又包括焊接部分121，因此可提高叶片113和护罩120之间的接合力和接合可靠性。这是因为熔融的填充金属形成填角部分122a，并均匀地扩散到接合部分J的位于叶片113和护罩120之间的微小间隙中，从而形成间隙结合部分122b。
图5是示出根据示例性实施例的用于形成旋转机器的旋转部件的接合结构的工艺的流程图，图6至图9是示出根据示例性实施例的在图1中示出的旋转部件100的接合方法的顺序过程的剖视图。
首先，用户制备由金属形成的叶片113和护罩120(操作S101)。
在操作S101中，已经将叶片113安装在基座单元112的表面112a上，并且叶片113和护罩120之间的接合工艺已准备就绪。然而，示例性实施例不限于此。例如，叶片113可首先被接合到护罩120，然后叶片113可被附着到基座单元112并被安装在基座单元112上。
叶片113和护罩120可由重量轻的碳钢形成，或者可由诸如铝的非铁金属形成。即，叶片113和护罩120不特别限于任何材料，只要叶片113和护罩120由金属形成即可。
然后，如图6所示，用户以叶片113的至少一部分接触护罩120的一个表面120a的方式设置叶片113(操作S102)。
然后，如图7所示，用户将用于钎焊工艺的填充金属130设置在叶片113和护罩120的接合部分J处(操作S103)。
根据基体材料(即，叶片113和护罩120的材料)，填充金属130可具有各种类型和形式。通常，就填充金属130的类型而言，填充金属130可以是锡焊料、银焊料、黄铜焊料、银镍合金、铜、铝硅合金或者其他公知的填充金属，就填充金属130的形式而言，填充金属130可以是粉末、膏体或溶液。
根据叶片113和护罩120的材料，填充金属130可以是任何合适的填充金属，并且可以是包含填充金属的膏体的形式。然而，填充金属130不特别限于上面所提及的类型和形式。
然后，如图8所示，用户通过将电子束或激光束照射到护罩120的另一表面120b的一部分上并通过使用由电子束或激光束产生的热使填充金属130熔融来形成钎焊部分122(操作S104)，其中，护罩120的另一表面120b的所述一部分与护罩120的一个表面120a的设置有叶片113的部分相对。如上所述，其上照射了电子束或激光束的部分是护罩120的另一表面120b的所述一部分。
通常，通过利用将电子的动能转换成热能的原理来执行电子束焊接。在当前的示例性实施例中，电子束可由用于一般的电子束焊接系统中的电子束发生器照射产生。
通常，通过利用将激光的能量转换成热能的原理来执行激光束焊接。在示例性实施例中，激光束可由用于一般的激光束焊接系统中的激光束发生器照射产生。
更详细地讲，当开始照射电子束或激光束时，产生热并因此使护罩120的温度增加。热从照射了电子束或激光束的部分传递，到达接合部分J，并因此被传递到填充金属130。
归因于钎焊特性，由于填充金属130的熔融温度低于基体材料的熔融温度(这里为叶片113和护罩120的熔融温度)，因此填充金属130首先熔融。当填充金属130开始熔融时，熔融的填充金属130在接合部分J处均匀地扩散。在当前的实施例中，归因于毛细现象，熔融的填充金属130还扩散到叶片113和护罩120之间的微小间隙中。因此，如图3、图4和图8所示，形成包括填角部分122a和间隙结合部分122b的钎焊部分122。
通过(例如)计算填角部分122a的强度来在设计过程中预先确定填角部分122a的尺寸，为了使填角部分122a变成确定的尺寸，对填充金属130的量以及电子束或激光束的照射强度和照射时间进行调节。
接着，如图9所示，用户通过将电子束或激光束充分照射在护罩120的另一表面120b的所述一部分上，使叶片113和护罩120熔融以形成熔融部分121’，并使熔融部分121’固化来形成焊接部分121(操作S105)，其中，护罩120的另一表面120b的所述一部分与护罩120的一个表面120a的设置有叶片113的部分相对。如上所述，其上照射了电子束或激光束的部分是护罩120的另一表面120b的所述一部分。
在操作S105中应该注意的是，必须合适地确定照射电子束或激光束的区域、强度和时间，以尽可能使在操作S104中形成的钎焊部分122的损坏最小化。
如果在操作S105中充分照射了电子束或激光束，则护罩120的一部分通过使用因照射产生的热而熔融，熔融部分逐渐变大而到达叶片113并与叶片113的熔融部分混合，从而形成熔融部分121’。
图9示出了熔融部分121’变大，从而以足够的接合力将叶片113与护罩120接合。如果熔融部分121’变得足够大(如图9所示)，则用户停止照射电子束或激光束，使熔融部分121’冷却以形成如图3所示的焊接部分121，并因此完成接合操作。此外，如图9所示，归因于上述接合操作，产生热影响区(HAZ)。
尽管在上面的描述中，在执行了操作S104之后立即执行操作S105，但是当前的实施例不限于此。即，如有必要，在操作S104被完全执行、足够的冷却时间已经过去并因此完全形成钎焊部分122之后，用户可执行操作S105。
如上所述，根据当前的实施例，由于在使用填充金属130执行钎焊工艺之后通过执行使相当于基体材料的叶片113和护罩120熔融的焊接工艺来执行接合操作，因此旋转部件100的接合结构可具有较小的加工变形，并可在叶片113和护罩120之间实现优良的接合力。
此外，根据钎焊工艺的特性，由于熔融的填充金属130因毛细现象而均匀地扩散到叶片113和护罩120之间的微小间隙中，因此可防止接合部分J出现裂纹，并因此可提高接合可靠性。
图10是示出根据另一示例性实施例的用于形成旋转机器的旋转部件的接合结构的工艺的流程图，图11至图13是示出根据另一示例性实施例的在图1中示出的旋转部件100的接合方法的顺序过程的剖视图。
首先，用户制备由金属形成的叶片113和护罩120(操作S201)，如图6所示，用户以叶片113的至少一部分接触护罩120的一个表面120a的方式设置叶片113(操作S202)。操作S201和S202与以上参照图6描述的操作S101和S102相同。
接着，如图11所示，用户通过将电子束或激光束充分照射在护罩120的另一表面120b的一部分上，使叶片113和护罩120熔融以形成熔融部分121’，并使熔融部分121’固化来形成焊接部分121(操作S203)，其中，护罩120的另一表面120b的所述一部分与护罩120的一个表面120a的设置有叶片113的部分相对。如上所述，其上照射了电子束或激光束的部分是护罩120的另一表面120b的所述一部分。
如果在操作S203中充分照射了电子束或激光束，则护罩120的一部分通过使用因照射产生的热而熔融，熔融部分逐渐变大而到达叶片113并与叶片113的熔融部分混合，从而形成熔融部分121’。
图11示出了熔融部分121’变大，从而以足够的接合力将叶片113与护罩120接合。如果熔融部分121’变得足够大(如图11所示)，则用户停止照射电子束或激光束，使熔融部分121’冷却以形成焊接部分121，并因此完成焊接工艺。
接着，如图12所示，用户将用于钎焊工艺的填充金属130设置在叶片113和护罩120的接合部分J处(操作S204)。
根据基体材料(即，叶片113和护罩120的材料)，填充金属130可具有各种类型和形式。通常，就填充金属130的类型而言，填充金属130可以是锡焊料、银焊料、黄铜焊料、银镍合金、铜、铝硅合金或者其他公知的填充金属，就填充金属130的形式而言，填充金属130可以是粉末、膏体或溶液。
根据叶片113和护罩120的材料，填充金属130可以是任何合适的填充金属，并且可以是包含填充金属的膏体的形式。然而，填充金属130不特别限于上面所提及的类型和形式。
然后，如图13所示，用户将旋转部件100设置在熔炉140中，并通过操作熔炉140将热施加到接合部分J。如果向接合部分J施加热，则填充金属130熔融以形成钎焊部分122(操作S205)。
当填充金属130开始熔融时，熔融的填充金属130在叶片113和护罩120之间的接合部分J处均匀地扩散。在这种情况下，归因于毛细现象，熔融的填充金属130还扩散到叶片113和护罩120之间的微小间隙中。因此，如图3和图4所示，形成包括填角部分122a和间隙结合部分122b的钎焊部分122。
通过(例如)计算填角部分122a的强度来在设计过程中预先确定填角部分122a的尺寸，为了使填角部分122a变成确定的尺寸，对填充金属130的量以及电子束或激光束的照射强度和照射时间进行调节。
尽管在上面的描述中通过利用熔炉140来执行钎焊工艺，但是当前的实施例不限于上述钎焊方法。即，钎焊方法不受特别限制，只要可通过将热施加到接合部分J来执行钎焊工艺即可。例如，可使用各种钎焊方法，诸如，焊炬钎焊、感应钎焊、沉浸钎焊、盐浴钎焊和电阻钎焊。
如上所述，根据当前的实施例，由于在执行使相当于基体材料的叶片113和护罩120熔融的焊接工艺之后通过使用填充金属130执行钎焊工艺来执行接合操作，因此旋转部件100的接合结构可具有较小的加工变形，并可在叶片113和护罩120之间实现优良的接合力。
此外，根据钎焊工艺的特性，由于熔融的填充金属130因毛细现象而均匀地扩散到叶片113和护罩120之间的微小间隙中，因此可防止接合部分J出现裂纹，并因此可提高接合可靠性。
此外，由于焊接工艺在相对高的温度条件下执行，然后钎焊工艺在相对低的温度条件下执行，因此可防止由于高温而对钎焊部分122造成损坏。即，由于在焊接工艺中形成的熔融部分121’充分冷却而形成焊接部分121之后使用填充金属130执行钎焊工艺，因此不会损坏钎焊部分122。
根据当前的示例性实施例，可提高叶片和护罩之间的接合结构的强度和可靠性。
尽管已经参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式上和细节上的各种改变。示例性实施例应该被认为仅具有描述性意义，而非为了限制性目的。

Claims (20)

1.一种旋转机器的旋转部件的接合结构，所述旋转部件包括多个叶片和护罩，所述接合结构包括：
焊接部分，包括每个叶片和护罩的固化的熔融部分；
钎焊部分，设置在每个叶片和护罩的接合部分处。
2.如权利要求1所述的接合结构，其中，所述旋转机器是压缩机或泵。
3.如权利要求1所述的接合结构，其中，所述钎焊部分包括：
填角部分，形成在所述接合部分处；
间隙结合部分，形成在所述接合部分的位于叶片和护罩之间的微小间隙处。
4.一种旋转机器的旋转部件的接合方法，所述方法包括下述步骤：
制备叶片和护罩；
将叶片设置在护罩的一个表面上；
将填充金属设置在叶片和护罩的接合部分处；
执行钎焊工艺；
在执行了钎焊工艺之后对叶片和护罩执行焊接工艺。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述旋转机器是压缩机或泵。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述填充金属是膏体的形式。
7.如权利要求4所述的方法，其中，所述执行钎焊工艺的步骤包括：
将电子束或激光束照射到护罩的另一表面的一部分上，其中，护罩的另一表面的所述一部分与护罩的所述一个表面的设置有叶片的部分相对；
通过使用由电子束或激光束产生的热使填充金属熔融。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述执行钎焊工艺的步骤还包括：
在所述接合部分处形成填角部分；
通过使用熔融的填充金属在所述接合部分的位于叶片和护罩之间的微小间隙处形成间隙结合部分。
9.如权利要求4所述的方法，其中，所述执行焊接工艺的步骤包括：
将电子束或激光束照射到护罩的另一表面的一部分上，其中，护罩的另一表面的所述一部分与护罩的所述一个表面的设置有叶片的部分相对；
使叶片和护罩熔融以形成熔融部分。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述执行焊接工艺的步骤还包括：使所述熔融部分固化。
11.如权利要求4所述的方法，所述方法还包括：将叶片附着到叶轮的基座单元。
12.一种旋转机器的旋转部件的接合方法，所述方法包括下述步骤：
制备叶片和护罩；
将叶片设置在护罩的一个表面上；
对叶片和护罩执行焊接工艺；
将填充金属设置在叶片和护罩的接合部分处；
通过将热施加到所述接合部分并使设置的填充金属熔融来执行钎焊工艺。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述执行焊接工艺的步骤包括：
将电子束或激光束照射到护罩的另一表面的一部分上，其中，护罩的另一表面的所述一部分与护罩的所述一个表面的设置有叶片的部分相对；
使叶片和护罩熔融以形成熔融部分。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述执行焊接工艺的步骤还包括：使所述熔融部分固化。
15.如权利要求12所述的方法，其中，所述执行钎焊工艺的步骤包括：将旋转部件设置在熔炉中以加热接合部分来执行钎焊工艺。
16.如权利要求12所述的方法，其中，所述执行钎焊工艺的步骤包括：执行焊炬钎焊、感应钎焊、沉浸钎焊、盐浴钎焊和电阻钎焊中的一种。
17.如权利要求12所述的方法，其中，所述旋转机器是压缩机或泵。
18.如权利要求12所述的方法，其中，所述填充金属是膏体的形式。
19.如权利要求12所述的方法，其中，所述执行钎焊工艺的步骤包括：
在所述接合部分处形成填角部分；
通过使用熔融的填充金属在叶片和护罩之间的间隙处形成间隙结合部分。
20.如权利要求12所述的方法，其中，所述方法还包括：将叶片附着到叶轮的基座单元。
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