CN109715957A - 注塑成型叶轮 - Google Patents

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CN109715957A CN201780057346.7A CN201780057346A CN109715957A CN 109715957 A CN109715957 A CN 109715957A CN 201780057346 A CN201780057346 A CN 201780057346A CN 109715957 A CN109715957 A CN 109715957A
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Abstract

本发明提供一种注塑成型叶轮，能够防止在注塑成型时在叶片的表面脊线产生毛刺，并能够降低除去叶片的毛刺所需要的制造成本。注塑成型叶轮(1)具有中心轴部(3)、以及在其中心轴部(3)的周围等间隔地形成的多枚叶片(5)，通过以中心轴部(3)的轴心(CL)为中心进行旋转，使从沿着中心轴部(3)的轴心(CL)的方向向相邻的叶片(5、5)间流入的流体向径向外侧流出。叶片(5)具有：从中心轴部(3)沿径向直线状地延伸的无修整形状部(10)、以及从该无修整形状部(10)延伸至径向外端的圆弧状的流动修整部(13)，从沿着中心轴部(3)的轴心(CL)的一端(7)侧向另一端(8)侧形成为螺旋状。

Description

注塑成型叶轮
技术领域
本发明涉及使沿轴向流入的流体向径向外侧流出的注塑成型叶轮。
背景技术
近年来，树脂制的叶轮通过注塑成型来制造。即，树脂制叶轮是向模具的腔体内注塑熔融树脂，在向模具的腔体内注塑的熔融树脂冷却、固化后，从模具的腔体内取出的注塑成型品(注塑成型叶轮)。
图8是表示上述注塑成型叶轮100的注塑成型模具101的图。需要说明的是，图8(a)是移除第一模具102而表示第二模具103的俯视图。另外，图8(b)是注塑成型模具101的纵向剖视图。
如该图8所示，注塑成型叶轮100的注塑成型模具101在第一模具102与第二模具103的模具结合面104侧形成有腔体105，在该腔体105可滑动地配置有多个中间件106，利用向各中间件106间的间隙流入的熔融树脂形成叶片107。在第一模具102与第二模具103分离后(开模后)，使各中间件106向注塑成型叶轮100的径向外侧滑动，使之与注塑成型叶轮100分离，由此而能够分离注塑成型叶轮100与第二模具103(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)实开平1-76525号公报(特别参照第四页第十一行至第十八行的说明)
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，图8所示的注塑成型叶轮100因为各中间件106与第一模具102的分模面(分割面)108a～108c位于叶片107的表面，所以容易沿各叶片107的表面脊线产生毛刺。例如，在离心压缩机中使用的注塑成型叶轮100当在叶片的表面脊线产生毛刺时，该叶片107的毛刺妨碍流体流动，使离心压缩机的效率降低。因此，图8所示的注塑成型叶轮100需要通过抛光加工等二次加工来除去在各叶片107的表面脊线产生的毛刺，存在制造成本增加这样的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种注塑成型叶轮，其能够防止在注塑成型时在叶片的表面脊线产生毛刺，能够降低除去叶片的毛刺所需要的制造成本。
用于解决技术问题的技术方案
本发明涉及一种注塑成型叶轮1，其具有：中心轴部3、以及在所述中心轴部3的周围等间隔地形成的多枚叶片5，通过以所述中心轴部3的轴心CL为中心进行旋转，使从沿着所述中心轴部3的轴心CL的方向向相邻的所述叶片5、5间流入的流体向径向外侧流出。在本发明中，所述叶片5具有：从所述中心轴部3沿径向直线状地延伸的无修整形状部10、以及从该无修整形状部10延伸至径向外端的圆弧状的流动修整部11、13，从沿着所述中心轴部3的轴心CL的一端7侧向另一端8侧形成为螺旋状。
发明的效果
本发明的注塑成型叶轮因为叶片从沿着中心轴部的轴心的一端侧向另一端侧形成为螺旋状，所以只通过使注塑成型模具的一部分(中间件部)相对转动，同时使注塑成型模具的一部分(中间件部)向沿着中心轴部的轴心的方向相对移动，就能够与注塑成型模具的一部分(中间件部)分离。其结果是，本发明的注塑成型叶轮不需要将现有例那样的多个中间件可滑动地设置于注塑成型模具的腔体内，并且不需要现有例那样的中间件与模具的分模面位于叶片的表面，因此，能够防止在叶片的表面脊线产生毛刺，能够降低除去叶片的毛刺所需要的制造成本。
附图说明
图1是表示本发明的实施例的注塑成型叶轮的图，图1(a)是注塑成型叶轮的俯视图，图1(b)是注塑成型叶轮的主视图，图1(c)是注塑成型叶轮的后视图。
图2(a)是简化表示本发明的实施例的注塑成型叶轮的叶片基本形状的剖视图，图2(b)是简化表示图1所示的注塑成型叶轮的叶片形状的剖视图，图2(c)是简化表示图1所示的注塑成型叶轮的辅助叶片形状的剖视图。
图3(a)是表示图2(a)所示的叶片的上端面(沿着中心轴部的轴心的一端侧的端面)的形状的图，图3(b)是表示图2(a)所示的叶片的上端面与下端面(沿着中心轴部的轴心的另一端侧的端面)的位置关系的图(表示叶片扭转程度的图)。
图4是表示叶片的高度位置(沿着中心轴部的轴心的方向的位置)与叶片的径向外端位置的关系的图(表示叶片扭转状态的图)。
图5(a)是注塑成型叶轮的第一成型工序的注塑成型模具的剖视图，图5(b)是注塑成型叶轮的第二成型工序的注塑成型模具的剖视图。
图6(a)是注塑成型叶轮的第三成型工序的注塑成型模具的剖视图，图6(b)是表示注塑成型叶轮的取出工序的注塑成型模具的剖视图。
图7是表示本发明的变形例的叶轮的图，图7(a)是简化表示本变形例的叶轮的叶片基本形状的图，图7(b)是本变形例的叶轮的俯视图，图7(c)是本变形例的叶轮的主视图。
图8是表示现有注塑成型叶轮的注塑成型模具的图，图8(a)是移除第一模具而表示第二模具与多个中间件的俯视图，图8(b)是注塑成型模具的纵向剖视图。
具体实施方式
下面，基于附图，详细说明本发明的实施例。
(叶轮)
图1是表示本发明的实施例的注塑成型叶轮1(下面简称为叶轮1)的图。需要说明的是，图1(a)是叶轮1的俯视图。另外，图1(b)是叶轮1的主视图。另外，图1(c)是叶轮1的后视图。
如图1所示，本实施例的叶轮1具有：形成有轴孔2的圆筒状的中心轴部3、在该中心轴部3的外周侧一体形成的大致锥状的叶片支承部4、跨过中心轴部3的外周面3a及叶片支承部4的外表面4a而形成且以等间隔位于中心轴部3的周围而形成的多枚叶片5、以及在相邻的叶片5、5间的叶片支承部4的外表面4a形成的辅助叶片6(参照图2)。上述叶轮1使用含有碳纤维的PEEK、含有碳纤维的PPS等合成树脂材料注塑成型。
叶片5沿着中心轴部3的轴心CL、以一定的扭转角(θ)从一端7侧向另一端8侧形成为螺旋状(参照图3及图4)。如图1(a)所示，该叶片5的扭转方向在使叶轮1朝逆时针方向(左旋方向)旋转的情况下，从沿着中心轴部3的轴心CL的一端7侧向另一端8侧形成为顺时针方向(右旋方向)的扭转。需要说明的是，图4是表示叶片5的高度位置(沿着中心轴部3的轴心CL的方向的位置Z0～Zn)与叶片5的径向外端位置(r0～rn)的关系的图(表示叶片5的扭转状态的图)，表示叶片5以一定的扭转角θ形成。
图2(a)及图3(a)是简化表示叶轮1的叶片5的基本形状的图。如上述图所示，叶片5形成为薄板状，从中心轴部3的外周面3a向与中心轴部3的轴心CL正交的径向外侧延伸，其径向外端与叶片支承部4的径向外端一致。而且，叶片5具有：从径向内端(中心轴部3的外周面3a)沿径向(向径向外侧)直线状地延伸的无修整形状部10、以及从该无修整形状部10延伸至径向外端的圆弧状的流动修整部11。该叶片5的流动修整部11与无修整形状部10平滑地连接，向与叶轮1的旋转方向相反的方向平滑地弯曲并延伸。并且，流动修整部11的径向外端为叶片的径向外端，为流体的流出端。需要说明的是，图4的叶片5的高度尺寸(h)在图2(a)中为从沿着中心轴部3的轴心CL的叶片5的一端Z0至叶片5的另一端Zn的、沿着轴心CL的长度尺寸。
图2(b)是简化表示图1所示的叶轮1的叶片5的形状的图，是叶轮1的剖视图。该图2(b)所示的叶轮1的叶片5为了将叶轮1收纳在离心压缩机的壳体等中，形成为将图2(a)所示的叶片5的径向外端侧且沿着轴心CL的一端7侧切除为大致1/4椭圆形状的形状。
图2(c)是简化表示图1所示的叶轮1的辅助叶片6的形状的图，是叶轮1的剖视图。该图2(c)所示的叶轮1的辅助叶片6形成为从沿着图2(b)所示的叶片5的轴心CL的一端7切除高度尺寸h的60％后的形状(切除叶片5的流体流入侧后的形状)。
如图1及图2所示，叶轮1的叶片支承部4连接多枚叶片5，并且形成相邻的叶片5、5间的流路的底面，是形成为与中心轴部3的厚度尺寸相同的厚度尺寸的板状体。该叶片支承部4的外表面4a形成为将从沿着中心轴部3的轴心CL的方向向相邻的叶片5、5间流入的流体向与中心轴部3的轴心CL正交的径向外侧平滑地引导的弯曲面状。在该叶片支承部4的背面4b与中心轴部3的外周面3a之间形成有沿着中心轴部3的轴心CL的剖面形状为大致三角形状的减薄部12。
(注塑成型模具)
图5至图6是表示本发明的实施例的叶轮1的注塑成型模具20的图。如上述图所示，注塑成型模具20具有：固定侧模具21、可动侧模具22、以及配置在上述固定侧模具21与可动侧模具22之间的腔体件23。而且，如图5(a)所示，注塑成型模具20在将腔体件23插入固定侧模具21与可动侧模具22之间锁模时，构成为使腔体件23的内部空间成为用于形成叶轮1的腔体24。另外，腔体件23具有：支承件部25、以及在该支承件部25经由轴承26可旋转地进行支承的中间件部27。
(注塑成型方法)
参照图5至图6，说明本实施例的叶轮1的注塑成型方法。
如图5(a)所示，在腔体件23的中间件部27与固定侧模具21接触且可动侧模具22与腔体件23的中间件部27接触的锁模状态下，在中间件部27的内部形成有用于形成叶轮1的腔体24，从固定侧模具21的浇口28向该腔体24内注塑熔融树脂(第一成型工序)。
在该第一成型工序中，从浇口28向腔体24内注塑的熔融树脂从位于沿着叶轮1的轴心CL的一端7侧的小径部分侧向位于沿着叶轮1的轴心CL的另一端8侧的大径部分侧顺畅地流动。因此，本实施例的叶轮1的注塑成型方法例如与为了从位于沿着叶轮1的轴心CL的另一端8侧的大径部分侧向位于沿着叶轮1的轴心CL的一端7侧的小径部分侧流动而配置浇口28的情况相比，向腔体24(特别是形成叶片5的部分)的填充效率良好。另外，因为注塑成型模具20的浇口28配置在沿着叶轮1的轴心CL的一端7侧的小径部分侧，所以能够将保持压充分施加至位于沿着叶轮1的轴心CL的另一端8侧的大径部分的叶片5及辅助叶片6的末端。其结果是，根据使用了本实施例的注塑成型模具20的叶轮1的注塑成型方法，能够制造高精度的叶轮1。
接着，在保持压力的状态下使向腔体24内注塑的熔融树脂冷却、固化后，如图5(b)所示，将腔体件23与可动侧模具22作为一体而与固定侧模具21分离，将腔体24内的叶轮1(在腔体24内固化的树脂)与浇口28内的树脂拆分(第二成型工序)。而且，腔体件23及可动侧模具22成为一体而从图5(a)的锁模位置移动至图5(b)的第一脱模位置。
在该第二成型工序中，在腔体24内冷却、固化的树脂材料制的叶轮1因为收缩率比金属制的腔体件23及可动侧模具22大，所以在用于形成叶片5及辅助叶片6的中间件部27的螺旋状槽30与叶片5及辅助叶片6之间产生间隙，叶片支承部4将可动侧模具22的轴模部31及圆锥台形状部32紧固。另外，在该第二成型工序中，叶轮1的叶片5及辅助叶片6利用中间件部27的螺旋状槽30而形成，如现有例那样的分模面没有位于表面，所以在表面没有产生毛刺。
接着，在腔体件23与可动侧模具22一起移动至第一脱模位置(图5(b)所示的位置)后，当可动侧模具22与腔体件23分离并向第二脱模位置(图6(a)所示的位置)移动时，叶轮1的叶片支承部4在将可动侧模具22的轴模部31及圆锥台形状部32紧固了的状态下，与可动侧模具22一起移动，叶轮1的螺旋状叶片5及辅助叶片6在中间件部27的螺旋状槽30内滑动(参照图5(b)及图6(a))。其结果是，腔体件23的中间件部27利用与可动侧模具22一体移动的叶轮1的叶片5及辅助叶片6而转动，与和可动侧模具22一体移动的叶轮1分离(第三成型工序)。
接着，如图6(a)所示，当可动侧模具22移动至第二脱模位置时，叶轮1由收纳于可动侧模具22的推管33及顶针34按压，与可动侧模具22分离，从注塑成型模具20中取出(参照图6(b))。
(本实施例的效果)
如上所述的本实施例的叶轮1因为叶片5及辅助叶片6以一定的扭转角θ形成，螺旋状的叶片5及辅助叶片6能够在中间件部27的螺旋状槽30内滑动，所以能够使腔体件23的中间件部27相对转动，并且使腔体件23的中间件部27在沿着中心轴部3的轴心CL的方向相对移动，能够与腔体件23的中间件部27顺畅地分离。其结果是，本实施例的叶轮1能够利用刻于中间件部27的螺旋状槽30(腔体24的一部分)形成叶片5及辅助叶片6，因为中间件部27没有以每枚叶片5进行分割，分模面没有位于叶片5及辅助叶片6的表面，所以不会在叶片5及辅助叶片6的表面产生毛刺，能够降低后期加工中除去毛刺所需要的制造成本。相对于上述本实施例的叶轮1，图8所示的现有的叶轮100因为各中间件106与第一模具102的分模面(分割面)108a～108c位于叶片107的表面，所以容易沿各叶片107的表面脊线产生毛刺。
另外，本实施例的叶轮1因为叶片5及辅助叶片6具有向与叶轮1的旋转方向相反的方向平滑地弯曲并延伸的流动修整部11，所以，与叶片5及辅助叶片6只由无修整形状部10形成的叶轮相比，能够提高效率(将旋转能转换为流体的动能的效率)。
(叶轮的第一变形例)
图7是表示上述实施例的叶轮1的第一变形例的图。需要说明的是，图7(a)是简化表示本变形例的叶轮1的叶片5的基本形状的图，是与图3(a)对应的图。另外，图7(b)是本变形例的叶轮1的俯视图，是与图1(a)对应的图。另外，图7(c)是本变形例的叶轮1的主视图，是与图1(b)对应的图。另外，本变形例的叶轮1对于与图1所示的叶轮1对应的部分，使用相同的标记，省略与图1所示的叶轮1重复的说明。
如图7所示，叶轮1的叶片5形成为薄板状，从中心轴部3的外周面3a向与中心轴部3的轴心CL正交的径向外侧延伸，其径向外端与叶片支承部4的径向外端一致。如图4所示，该叶片5以一定的扭转角(θ)形成为螺旋状。而且，叶片5具有：从径向内端(中心轴部3的外周面3a)沿径向直线状地延伸的无修整形状部10、以及从该无修整形状部10延伸至径向外端的圆弧状的流动修整部13。该叶片5的流动修整部13与无修整形状部10平滑地连接，向与叶轮1的旋转方向相同的方向平滑地弯曲并延伸。需要说明的是，图7(b)及图7(c)所示的叶轮1如图2(b)所示形成有叶片5，并且如图2(c)所示形成有辅助叶片6。
如上所述构成的本变形例的叶轮1利用与上述实施例的叶轮1相同的注塑成型方法成型，能够得到与上述实施例的效果相同的效果。
另外，本变形例的叶轮1因为叶片5及辅助叶片6具有向与叶轮1的旋转方向相同的方向平滑地弯曲并延伸的流动修整部13，所以与叶片5及辅助叶片6只由无修整形状部10形成的叶轮相比，能够使之高输出化(以与上述实施例的叶轮1相同的旋转数，能够得到比上述实施例的叶轮1高的输出)。
(叶轮的第二变形例)
本发明的叶轮1不限于上述实施例及上述第一变形例的叶轮1，只要叶片5及辅助叶片6能够在发生了弹性变形的状态下在中间件部27的螺旋状槽30内滑动，叶片5及辅助叶片6使中间件部27旋转并与中间件部27顺利地分离，也可以使扭转角从沿着中心轴部3的轴心CL的一端7侧向另一端8侧变化。
(叶轮的第三变形例)
本发明的叶轮1不限于上述实施例及上述各变形例的叶轮1，可以将辅助叶片6的高度(h1)确定为与叶片5的最大径或希望的输出性能对应的最佳尺寸。
(叶轮的第四变形例)
另外，本发明的叶轮1不限于上述实施例及上述各变形例的叶轮1，在只利用叶片5就能够发挥希望的性能的情况下，也可以省略辅助叶片6。
附图标记说明
1 叶轮(注塑成型叶轮)；3 中心轴部；5 叶片；CL 轴心；7 一端；8 另一端；10 无修整形状部；11，13 流动修整部。

Claims (5)

1.一种注塑成型叶轮，具有中心轴部、以及在所述中心轴部的周围等间隔地形成的多枚叶片，通过以所述中心轴部的轴心为中心进行旋转，使从沿着所述中心轴部的轴心的方向向相邻的所述叶片间流入的流体向径向外侧流出，其特征在于，
所述叶片具有：从所述中心轴部沿径向直线状地延伸的无修整形状部、以及从所述无修整形状部延伸至径向外端的圆弧状的流动修整部，从沿着所述中心轴部的轴心的一端侧向另一端侧形成为螺旋状。
2.如权利要求1所述的注塑成型叶轮，其特征在于，
所述叶片从沿着所述中心轴部的轴心的一端侧以一定的扭转角向另一端侧形成为螺旋状。
3.如权利要求1或2所述的注塑成型叶轮，其特征在于，
所述流动修整部向与旋转方向相反的方向平滑地弯曲并延伸。
4.如权利要求1或2所述的注塑成型叶轮，其特征在于，
所述流动修整部向与旋转方向相同的方向平滑地弯曲并延伸。
5.如权利要求1至4中任一项所述的注塑成型叶轮，其特征在于，
在所述中心轴部的外周侧连接有所述多枚叶片，并且形成有形成相邻的所述叶片间的流路的底面的叶片支承部，
所述叶片支承部形成有弯曲面状的外表面，该弯曲状的外表面将从沿着所述中心轴部的轴心的方向向相邻的所述叶片间流入的流体朝与所述中心轴部的所述轴心正交的径向外侧平滑地引导，
在所述叶片支承部的所述外表面且相邻的所述叶片间形成有辅助叶片，该辅助叶片具有切除所述叶片的流体流入侧的形状。
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