CN115485479B - 闭式叶轮和闭式叶轮的制造方法 - Google Patents

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Abstract

叶轮主体(20)具有多个叶片部(22)。轮盖(30)被冲压成型为与叶片部(22)的顶端部对应的形状。在轮盖(30)的位于叶轮主体(20)侧的面上，设置有多个突出部(33)。突出部(33)沿着叶片部(22)延伸并通过硬钎料(32)与叶片部(22)相接合。

Description

闭式叶轮和闭式叶轮的制造方法
技术领域
本公开涉及一种闭式叶轮和闭式叶轮的制造方法。
背景技术
专利文献1公开了下述叶轮的制造方法：将轮盘与叶片一起从母材中切削出来而形成为一体，并经由硬钎料将轮盖(盖板)与叶片接合起来。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报特开2010－174652号公报
发明内容
－发明要解决的技术问题－
在此，本申请的发明人研究探讨了对板状部件进行冲压成型来形成轮盖，将轮盖与叶片重合并进行硬钎焊的方案。
但是，冲压成型所得到的轮盖与经机械加工而成的叶片相比，轮盖的尺寸精度差，存在轮盖与叶片之间的间隙变大而产生硬钎焊不良的情况。
本公开的目的在于：抑制对冲压成型所得到的轮盖进行硬钎焊时产生缺陷。
－用于解决技术问题的技术方案－
本公开的第一方面涉及一种闭式叶轮，其包括具有多个叶片部22的叶轮主体20、和与该叶轮主体20重合的轮盖30，所述轮盖30被冲压成型为与所述叶片部22的顶端部对应的形状，在所述轮盖30上，设置有从位于所述叶轮主体20侧的面突出且沿所述多个叶片部22延伸的多个突出部33，至少在所述突出部33的顶端部设置有硬钎料32。
在第一方面中，在冲压成型所得到的轮盖30的位于叶轮主体20侧的面上设置有多个突出部33。突出部33沿着叶片部22延伸，并通过硬钎料32与叶片部22相接合。
由此，在将冲压成型所得到的轮盖30与叶轮主体20重合起来时，能够在组装间隙小的状态下进行硬钎焊。
本公开的第二方面在第一方面的基础上，从所述叶轮主体20侧的面观察，在所述轮盖30的除了所述突出部33的顶端部以外的部分，没有设置所述硬钎料32。
在第二方面中，在轮盖30的位于叶轮主体20侧的面上，除了突出部33的顶端部以外没有设置硬钎料32。
由此，通过事先将不用于叶轮主体20与轮盖30接合的部分处的硬钎料32去除，从而能够抑制硬钎料滴落。
本公开的第三方面在第一方面或第二方面的基础上，所述叶片部22的顶端部形成为与所述突出部33的顶端部对应的形状。
在第三方面中，使叶片部22的顶端部的形状与突出部33的顶端部的形状相对应。
由此，能够在减小叶片部22与突出部33之间的间隙的情况下进行硬钎焊。
本公开的第四方面在第一方面到第三方面中任一方面的基础上，所述轮盖30具有第一部件37和第二部件38，所述第一部件37与所述叶轮主体20相接合，所述第二部件38与该第一部件37的位于该叶轮主体20的相反侧的面相接合。
在第四方面中，轮盖30具有第一部件37和第二部件38。第一部件37与叶轮主体20相接合。第二部件38在叶轮主体20的相反侧与第一部件37相接合。
由此，能够根据第二部件38的厚度将闭式叶轮的外径调节为任意尺寸。
本公开的第五方面在第四方面的基础上，在所述第一部件37的位于所述叶轮主体20侧的接合面和位于所述第二部件38侧的接合面上，分别设置有所述硬钎料32。
在第五方面中，在第一部件37的位于叶轮主体20侧的接合面和位于第二部件38侧的接合面上，分别设置有硬钎料32。
由此，通过在第一部件37的两个面上设置硬钎料32，从而能够将叶轮主体20和第二部件38硬钎焊到第一部件37上。
本公开的第六方面涉及一种闭式叶轮的制造方法，所述闭式叶轮包括具有多个叶片部22的叶轮主体20、和与该叶轮主体20重合的轮盖30，所述闭式叶轮的制造方法包括：对所述叶轮主体20进行机械加工的工序；对所述轮盖30进行冲压成型的工序；通过对所述轮盖30的位于所述叶轮主体20侧的面的一部分进行切削，从而形成相对突出且沿着所述多个叶片部22延伸的多个突出部33的工序；以及将所述叶片部22与所述突出部33重合并进行硬钎焊的工序。
在第六方面中，对叶轮主体20进行机械加工，对轮盖30进行冲压成型。将轮盖30的位于叶轮主体20侧的面的一部分切削掉，从而形成多个突出部33。将突出部33与叶片部22重合并进行硬钎焊。
由此，在将冲压成型所得到的轮盖30与叶轮主体20重合起来时，能够在组装间隙小的状态下进行硬钎焊。
本公开的第七方面在第六方面的基础上，所述轮盖30具有设置有所述突出部33的第一部件37，所述闭式叶轮的制造方法包括：将第二部件38硬钎焊在所述第一部件37的位于所述叶轮主体20的相反侧的面上的工序；以及对所述第二部件38的一部分进行切削的工序。
在第七方面中，第二部件38被硬钎焊在第一部件37的位于叶轮主体20的相反侧的面上。在硬钎焊工序后，第二部件38的一部分被切削掉。
由此，在对第一部件37和第二部件38进行硬钎焊时，使存在于要被切削掉的第二部件38的切削预定部分的硬钎料32流向需要接合的部分后再进行硬钎焊，从而能够提高接合强度。
本公开的第八方面在第六方面或第七方面的基础上，在所述轮盖30的位于所述叶轮主体20侧的面上设置有硬钎料32，所述轮盖30的外周部处的所述硬钎料32的厚度比该轮盖30的中心部处的该硬钎料32的厚度大，在将所述叶片部22与所述突出部33重合并进行硬钎焊的工序中，以使所述轮盖30的中心部朝下的姿态进行硬钎焊。
在第八方面中，使轮盖30的外周部处的硬钎料32的厚度比轮盖30的中心部处的硬钎料32的厚度大。在硬钎焊工序中，成为使轮盖30的中心部朝下的姿态。
由此，在硬钎焊工序中，即使在轮盖30的外周部处的硬钎料32成为液相且其一部分流向中心部的情况下，也能够确保介于外周部的突出部33与叶片部22之间的硬钎料32的量，从而能够提高接合强度。
附图说明
图1是示出本第一实施方式所涉及的闭式叶轮的结构的立体图；
图2是闭式叶轮的分解立体图；
图3是从叶轮主体侧的面观察轮盖时的立体图；
图4是示出机械加工前的轮盖的结构的侧面剖视图；
图5是示出机械加工后的轮盖的结构的侧面剖视图；
图6是示出轮盖和叶轮主体的结构的侧面剖视图；
图7是示出硬钎焊后的闭式叶轮的结构的侧面剖视图；
图8是本第二实施方式所涉及的闭式叶轮的第一部件、第二部件和叶轮主体的结构的侧面剖视图；
图9是示出将第一部件、第二部件和叶轮主体重合起来的状态的侧面剖视图；
图10是示出机械加工后的闭式叶轮的结构的侧面剖视图。
具体实施方式
(第一实施方式)
下面对第一实施方式进行说明。
如图1所示，闭式叶轮1形成为近似圆锥台状。闭式叶轮1具有外径最小的中心部11和外径最大的外周部12。在闭式叶轮1的旋转中心形成有通孔13。
未图示的离心压缩机的旋转轴插入闭式叶轮1的通孔13中。离心压缩机的旋转轴与电动机等驱动装置相连接，驱动装置的驱动力经由旋转轴传递给闭式叶轮1。由此，闭式叶轮1进行旋转。
中心部11具有吸入口15。吸入口15朝闭式叶轮1的轴向开口。外周部12具有喷出口16。喷出口16朝闭式叶轮1的径向外侧开口。在闭式叶轮1的内部设置有连接吸入口15与喷出口16的内部流路17。
闭式叶轮1的吸入口15是由后述的轮毂部21的上游端部25、叶片部22和轮盖30围起来的开口。
闭式叶轮1的喷出口16是由后述的轮毂部21的下游端部27、叶片部22和轮盖30围起来的开口。
闭式叶轮1的内部流路17是由后述的轮毂部21的弯曲部26(参照图2)、叶片部22和轮盖30包围起来的空间。
通过使闭式叶轮1在离心压缩机内旋转，从而自吸入口15吸入流体。已被从吸入口15吸入的流体流经内部流路17，并且一边随着闭式叶轮1旋转而加速，一边被引向喷出口16。已被从喷出口16喷出的流体在离心压缩机的扩压器内得到压缩。
亦如图2所示，闭式叶轮1具有叶轮主体20和轮盖30。轮盖30覆盖叶轮主体20的叶片部22。
叶轮主体20由铝合金制成。叶轮主体20具有轮毂部21和多个叶片部22。轮毂部21和叶片部22是通过对铝合金块进行机械加工而一体成型的。
轮毂部21形成为近似圆锥台状。轮毂部21具有上游端部25、下游端部27和弯曲部26。上游端部25是吸入口15侧的端部。下游端部27是喷出口16侧的端部。
弯曲部26连接上游端部25与下游端部27。弯曲部26以其在包含闭式叶轮1的旋转中心的剖面中的轮廓向内侧凹陷的方式弯曲。弯曲部26在圆周方向上的距离随着从上游端部25朝向下游端部27而逐渐扩大。
在轮毂部21中形成有沿轴向贯穿的通孔13。通孔13在上游端部25的中央部和下游端部27的中央部分别开口。
叶轮主体20具有多个叶片部22。叶片部22从弯曲部26向轮盖30侧立起设置。当从吸入口15侧以俯视角度观察时，叶片部22形成为螺旋状。叶片部22在从轮毂部21的上游端部25开始到下游端部27为止的整个范围内延伸。叶片部22的顶端部形成为沿着后述的轮盖30的突出部33的顶端部弯曲的形状。
轮盖30由硬钎焊板(brazing sheet)构成。轮盖30具有芯材31和在芯材31的一个面上以层状设置的硬钎料32(参照图5)。
轮盖30是通过对硬钎焊板进行冲压成型而形成为漏斗状的。轮盖30以覆盖叶片部22的顶端部的方式布置。在轮盖30的中央设置有中央开口35。在中央开口35内布置有轮毂部21的上游端部25(参照图1)。
如图3所示，轮盖30具有多个突出部33。突出部33沿着叶轮主体20的叶片部22呈螺旋状延伸。在突出部33的顶端部设置有硬钎料32。在轮盖30的位于叶轮主体20侧的面上，在除了突出部33以外的部分没有设置硬钎料32。
具体而言，如图4所示，轮盖30是通过对在一个面上设置有硬钎料32的硬钎焊板进行冲压成型而形成为漏斗状的。此时，在轮盖30内侧的整个表面上设置有硬钎料32。
如图5所示，利用球头立铣刀80切削掉轮盖30内侧的表面的一部分，从而使多个突出部33相对地突出出来。其结果是，在突出部33的顶端部保留有硬钎料32，而除此以外的其他部分的硬钎料32则被去除。
在将轮盖30的突出部33与叶轮主体20的叶片部22重合起来的状态下，加热硬钎料32使其熔融，由此轮盖30与叶轮主体20被接合起来。
需要说明的是，在构成轮盖30的硬钎焊板上设置有厚度为100～150μm左右的硬钎料32。对于不用于叶轮主体20与轮盖30的接合的部分，既可以将硬钎料32全部去除，也可以在作为接合部分的突出部33附近利用球头立铣刀80将硬钎料32切削掉20～80μm左右，从而保留硬钎料32。
〈闭式叶轮的制造方法〉
闭式叶轮1例如通过以下方法制造。首先，分别准备叶轮主体20和轮盖30。
轮盖30是通过对具有芯材31和硬钎料32的硬钎焊板进行冲压成型而形成的。例如，硬钎焊板具有由含有0.20质量％以上且小于1.80质量％的Mg的铝合金制成的芯材31、以及由Al－Si类合金制成且具有100～150μm的厚度的硬钎料32。
在由硬钎焊板制造轮盖30时，以硬钎焊板的硬钎料32布置在闭式叶轮1的内侧、即布置在与叶片部22相对的一侧的方式进行冲压成型即可。
接下来，在轮盖30的位于叶轮主体20侧的面上形成多个突出部33。具体而言，如图5所示，利用球头立铣刀80切削掉轮盖30内侧的表面的一部分，从而使多个突出部33相对地突出出来。在突出部33的顶端部保留硬钎料32，而将除此以外的其他部分的硬钎料32去除。
例如能够通过对铝合金块实施机械加工，将轮毂部21与叶片部22一体成型，从而来获得叶轮主体20。
此时，对叶轮主体20的叶片部22的顶端部的形状进行机械加工，以使该形状与轮盖30的突出部33的顶端部的形状相对应。具体而言，事先用三维测量机等对冲压成型所得到的轮盖30进行形状测量，使用该测量所得到的数据，对叶轮主体20的叶片部22的顶端部的形状进行加工。需要说明的是，在对叶轮主体20进行机械加工时，也可以将轮盖30安装在加工机上，然后使用由加工机进行形状测量所得到的数据。
并且，根据需要，在轮盖30上的硬钎料32不消失的程度范围内，也可以通过机械加工使硬钎料32的厚度变薄，从而减小轮盖30的突出部33与叶轮主体20的叶片部22的顶端部之间的间隙。例如，由于硬钎料32的厚度为100～150μm左右，因此可以切削掉20～80μm左右。
并且，使轮盖30的外周部处的硬钎料32的厚度比轮盖30的中心部处的硬钎料32的厚度大。例如，使轮盖30的外周部处的硬钎料32的厚度为100μm，使轮盖30的中心部处的硬钎料32的厚度为50μm。
如图6所示，使按照上述方式准备好的轮盖30成为轮盖30的中心部朝下的姿态。然后，使轮盖30的突出部33与叶轮主体20的叶片部22重合。此时，使叶轮主体20的叶片部22的顶端部与布置在轮盖30的突出部33的顶端部的硬钎料32抵接。
然后，在惰性气体中对叶轮主体20和轮盖30进行加热，使硬钎料32熔融，从而将叶轮主体20与轮盖30硬钎焊在一起。
如图7所示，叶轮主体20的叶片部22与轮盖30经由硬钎料32接合起来。由此，制造出闭式叶轮1。
这样一来，通过使用由硬钎焊板构成的轮盖30，从而不需要使用现有的浸渍硬钎焊中所使用的粘结剂和助焊剂，就能够进行硬钎焊。
－第一实施方式的效果－
在本实施方式中，在冲压成型所得到的轮盖30的位于叶轮主体20侧的面上设置有多个突出部33。突出部33沿着叶片部22延伸，并通过硬钎料32与叶片部22相接合。
由此，在将冲压成型所得到的轮盖30与叶轮主体20重合起来时，能够在组装间隙小的状态下进行硬钎焊。并且，硬钎焊后的硬钎料32的厚度变薄，能够提高接合强度。
在本实施方式中，在轮盖30的位于叶轮主体20侧的面上，除了突出部33的顶端部以外没有设置硬钎料32。
由此，通过事先将不用于叶轮主体20与轮盖30的接合的部分的硬钎料32去除，从而能够抑制硬钎料滴落。
在本实施方式中，使叶片部22的顶端部的形状与突出部33的顶端部的形状相对应。由此，能够在减小叶片部22与突出部33之间的间隙的情况下进行硬钎焊。
在本实施方式中，对叶轮主体20进行机械加工，对轮盖30进行冲压成型。将轮盖30的位于叶轮主体20侧的面的一部分切削掉，从而形成多个突出部33。将突出部33与叶片部22重合并进行硬钎焊。
由此，在将冲压成型所得到的轮盖30与叶轮主体20重合起来时，能够在组装间隙小的状态下进行硬钎焊。
在本实施方式中，使轮盖30的外周部处的硬钎料32的厚度比轮盖30的中心部处的硬钎料32的厚度大。在硬钎焊工序中，成为使轮盖30的中心部朝下的姿态。
由此，在硬钎焊工序中，即使在轮盖30的外周部处的硬钎料32成为液相而其一部分流向中心部的情况下，也能够确保介于外周部的突出部33与叶片部22之间的硬钎料32的量，从而能够提高接合强度。
(第二实施方式)
下面对第二实施方式进行说明。下面，对与上述第一实施方式相同的部分标注相同的符号，仅说明不同点。
如图8所示，闭式叶轮1包括叶轮主体20和轮盖30。叶轮主体20具有轮毂部21和多个叶片部22。
轮盖30具有第一部件37和第二部件38。第一部件37具有芯材31和分别设置在芯材31的两个面上的硬钎料32。第一部件37是通过冲压成型而形成的。第一部件37以覆盖叶片部22的顶端部的方式布置。
在第一部件37的位于叶轮主体20侧的面上设置有多个突出部33。突出部33沿着叶轮主体20的叶片部22呈螺旋状延伸。在突出部33的顶端部设置有硬钎料32。
第二部件38通过冲压成型而形成为漏斗状。第二部件38的中心部的孔径形成为与第一部件37的中心部的外径大致相同的尺寸。第二部件38布置在第一部件37的与叶轮主体20相反的一侧的面上。
轮盖30以第一部件37和第二部件38的中心部朝下的姿态布置。并且，使叶轮主体20的叶片部22与轮盖30的突出部33重合。此时，使叶轮主体20的叶片部22的顶端部与布置在轮盖30的突出部33的顶端部的硬钎料32抵接。
然后，在惰性气体中对叶轮主体20、第一部件37和第二部件38进行加热，使硬钎料32熔融，从而将叶轮主体20与轮盖30硬钎焊在一起。
如图9所示，叶轮主体20的叶片部22与轮盖30的第一部件37经由设置在突出部33上的硬钎料32而接合起来。并且，第一部件37与第二部件38经由设置在第一部件37的外侧面上的硬钎料32而接合起来。
如图10所示，在将叶轮主体20与轮盖30硬钎焊起来后，利用球头立铣刀80将第二部件38的一部分切削掉。
具体而言，轮盖30由于是通过冲压成型而形成的，因此能够进行冲压成型的板厚是有限的。但是，对于现有的离心压缩机而言，如果想要替换为本实施方式的闭式叶轮1，例如存在轮盖30的中心部的外径与安装于轮盖30的部件(例如密封环)的尺寸不相符的情况。
因此，在本实施方式中，在制造轮盖30时，通过在将第二部件38硬钎焊在第一部件37上来增加壁厚之后，对第二部件38的一部分进行切削加工，从而能够将闭式叶轮1的外径调节为任意尺寸。
由此，制造出闭式叶轮1。
－第二实施方式的效果－
在本实施方式中，轮盖30具有第一部件37和第二部件38。第一部件37与叶轮主体20相接合。第二部件38在叶轮主体20的相反侧与第一部件37相接合。
由此，能够根据第二部件38的厚度将闭式叶轮的外径调节为任意尺寸。
在本实施方式中，在第一部件37的位于叶轮主体20侧的接合面和位于第二部件38侧的接合面上，分别设置有硬钎料32。
由此，通过在第一部件37的两个面上设置硬钎料32，从而能够将叶轮主体20和第二部件38硬钎焊到第一部件37上。
在本实施方式中，第二部件38被硬钎焊在第一部件37的位于叶轮主体20的相反侧的面上。在硬钎焊工序后，第二部件38的一部分被切削掉。
由此，在对第一部件37和第二部件38进行硬钎焊时，使存在于要被切削的第二部件38的切削预定部分的硬钎料32流向需要接合的部分后再进行硬钎焊，从而能够提高接合强度。
(其他实施方式)
上述实施方式也可以采用如下结构。
在本实施方式中，通过对硬钎焊板进行冲压成型，从而形成在一个面上设置有硬钎料32的轮盖30，并将其与叶轮主体20进行硬钎焊，但并不限于该方式。
例如，也可以对铝合金制的芯材31进行冲压成型而形成轮盖30，并通过涂在轮盖30与叶轮主体20之间的硬钎料来进行硬钎焊。
并且，在本实施方式中，在对轮盖30的突出部33进行机械加工时，也可以将轴向上的尺寸加工得比设计形状的尺寸大。具体而言，在对叶轮主体20和轮盖30进行硬钎焊时，有可能存在下述情况：轮盖30的突出部33上的硬钎料32熔融，使得轮盖30相对于叶轮主体20在轴向上相对移动而导致间隔变窄，致使内部流路17的流路面积变小。
因此，在对轮盖30进行机械加工时，考虑到因硬钎料32熔融而使叶轮主体20与轮盖30之间的间隔变窄的情况，优选使切削尺寸增大，以便能够确保内部流路17的流路面积。
并且，在本实施方式中，为了能够容易地判断对轮盖30进行机械加工后的去除状态，也可以使硬钎料32形成为多层状，且构成为以不同的颜色对每层进行着色。并且，也可以使轮盖30的芯材31形成为多层状，且构成为以不同的颜色对每层进行着色。
以上，说明了实施方式和变形例，但应理解的是能够在不脱离权利要求书的主旨及范围的情况下，对方式、具体结构进行各种改变。只要不影响本公开的对象的功能，还可以对上述实施方式和变形例适当地进行组合和替换。此外，说明书和权利要求书中的“第一”、“第二”、“第三”……这些词语仅用于区分包含上述词语的语句，并不是要限定该语句的数量、顺序。
－产业实用性－
综上所述，本公开对于闭式叶轮和闭式叶轮的制造方法是有用的。
－符号说明－
1闭式叶轮
20叶轮主体
22叶片部
30轮盖
32硬钎料
33突出部
37第一部件
38第二部件

Claims (8)

1.一种闭式叶轮，其包括具有多个叶片部(22)的叶轮主体(20)、和与该叶轮主体(20)重合的轮盖(30)，其特征在于：
所述轮盖(30)被冲压成型为沿着所述叶片部(22)的顶端部弯曲的形状，
在所述轮盖(30)上，设置有从位于所述叶轮主体(20)侧的面突出且沿所述多个叶片部(22)的顶端部弯曲着延伸的多个突出部(33)，
所述突出部(33)的突出量小于所述轮盖(30)的板厚，
至少在所述突出部(33)的顶端部设置有硬钎料(32)。
2.根据权利要求1所述的闭式叶轮，其特征在于：
从所述叶轮主体(20)侧的面观察，在所述轮盖(30)的除了所述突出部(33)的顶端部以外的部分，没有设置所述硬钎料(32)。
3.根据权利要求1或2所述的闭式叶轮，其特征在于：
所述叶片部(22)的顶端部形成为与所述突出部(33)的顶端部对应的形状。
4.根据权利要求1或2所述的闭式叶轮，其特征在于：
所述轮盖(30)具有第一部件(37)和第二部件(38)，所述第一部件(37)与所述叶轮主体(20)相接合，所述第二部件(38)与该第一部件(37)的位于该叶轮主体(20)的相反侧的面相接合。
5.根据权利要求4所述的闭式叶轮，其特征在于：
在所述第一部件(37)的位于所述叶轮主体(20)侧的接合面和位于所述第二部件(38)侧的接合面上，分别设置有所述硬钎料(32)。
6.一种闭式叶轮的制造方法，所述闭式叶轮包括具有多个叶片部(22)的叶轮主体(20)、和与该叶轮主体(20)重合的轮盖(30)，其特征在于：
所述闭式叶轮的制造方法包括：
对所述叶轮主体(20)进行机械加工的工序；
将所述轮盖(30)冲压成型为沿着所述叶片部(22)的顶端部弯曲的形状的工序；
通过对所述轮盖(30)的位于所述叶轮主体(20)侧的面的一部分进行切削，从而形成以比所述轮盖(30)的板厚小的突出量相对突出且沿着所述多个叶片部(22)的顶端部弯曲着延伸的多个突出部(33)的工序；以及
将所述叶片部(22)与所述突出部(33)重合并进行硬钎焊的工序。
7.根据权利要求6所述的闭式叶轮的制造方法，其特征在于：
所述轮盖(30)具有设置有所述突出部(33)的第一部件(37)，
所述闭式叶轮的制造方法包括：
将第二部件(38)硬钎焊在所述第一部件(37)的位于所述叶轮主体(20)的相反侧的面上的工序；以及
对所述第二部件(38)的一部分进行切削的工序。
8.根据权利要求6或7所述的闭式叶轮的制造方法，其特征在于：
在所述轮盖(30)的位于所述叶轮主体(20)侧的面上设置有硬钎料(32)，
所述轮盖(30)的外周部处的所述硬钎料(32)的厚度比该轮盖(30)的中心部处的该硬钎料(32)的厚度大，
在将所述叶片部(22)与所述突出部(33)重合并进行硬钎焊的工序中，以使所述轮盖(30)的中心部朝下的姿态进行硬钎焊。
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