CN1163356A - 离心式压气机的叶轮及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种离心式压气机的叶轮，该叶轮具有良好的压气性能，生产周期短，成本低。上述叶轮含有一个在叶轮转动轴线上的轴套、若干个设置在一个圆周上的叶片和一个其外径大于护罩的内径的轮毂。上述叶轮用一种含有型芯的模具模压成一种整体构件，上述型芯置于与由轮毂、护罩和叶片构成的空间相对应的区域内，每一个上述的型芯包含一个可从模具中径向向外抽出的下型芯块，和一个可绕一轴线转动而从模具中抽出的上型芯块，它转动时不会与模压好的轮毂相碰。

Description

离心式压气机的叶轮及其制造方法
本发明涉及一种离心式压气机(或称风扇)的叶轮并涉及制造该叶轮的方法，更具体说，本发明适用于制造一种用于空气调节器的树脂模压叶轮。
在公知的一种叶轮中，其轮毂的外径小于护罩的内径，并用抽模法将轴套、轮毂、若干叶片和护罩制成一种整体构件，再将一个外径大于护罩内径的轮毂圆环牢牢地固定或者说连接到轮毂的外圆周和上述的几个叶片的端部上。例如，未决日本专利No.61-197800公开了这种离心式压气机的叶轮，在该叶轮中，护罩与轮毂之间在转动轴线方向上的距离是沿径向逐渐减小的。
在上述的普通离心式压气机的叶轮中，设置了一个轮毂圆环，使轮毂的外径大于护罩的内径，但是，在制造这种叶轮时，含有一个护罩、一个轮毂和若干叶片的叶轮分组件和轮毂圆环是通过注射模压法分别成形的，然后将叶轮分组件与轮毂圆环连接在一起，并互相平衡。因此，需要三道工步，结果，制造叶轮所需的时间长，设备成本高，从而提高了总的成本。
于是，本发明的一个目的是提供一种离心式压气机的叶轮，该叶轮具有良好的压气性能而增加供气量，并具有良好的减小噪音的效果，它可通过单一道制造工步在较短的时间内制造出来，并具有高的平衡精度等等，而且制造成本低。
本发明的另一个目的是提出一种制造上述叶轮的方法。
按照本发明的一个方面，提供一种离心式压气机的叶轮，它含有：一个设置在叶轮转动轴线上的轴套；一个从该轴套径向向外延伸的轮毂；若干个设置在一个其圆心位于转动轴线上的圆周上的叶片；和一个护罩，上述轮毂的外径大于护罩的内径。
其特征在于，上述护罩的结构使得护罩与轮毂之间沿转动轴线方向上的距离向着叶轮的外圆周逐渐减小，并且，
其特征还在于，叶片的形状是这样的：与任两个相邻叶片中的一个叶片的位于另一个叶片前面(沿转动方向看)的负压面上处于上述护罩的外圆周与内圆周之间的任意点的切线和与上述的另一个叶片的受压面上处于上述护罩的外圆周与内圆周之间的任意点的切线彼此间的交点位于上述护罩的外圆周径向向内处。
轮毂的外径大于护罩的内径，护罩与轮毂之间沿转动轴线方向上的距离向着叶轮的外圆周逐渐减小。采用这种结构，可提高压气性能。采用上述的叶片形状，可将叶轮模压成一个整体构件。
最好用这样一个模具将叶轮模压成整体构件，所述模具含有：一个用来形成轮毂的固定模块，一个用来形成护罩的可向上移动的模块，和若干个型芯，这些型芯各置于与由轮毂、护罩和叶片构成的空间相对应的区域内，每个型芯可沿大致与相应的叶片相切的方向抽出。
按照上述的设计，可以高效地制成叶轮而不影响叶轮的强度。
上述的护罩最好具有一个弧形截面的外围部分，上述轮毂最好也具有一个弧形截面的外围部分，并且这两个部分的圆弧的中心基本上彼此重合。
采用上述结构，可以提高压气性能，尤其是可增加供气量，并可达到减小噪音的效果。
每个型芯最好含有一个用来形成轮毂的下型芯块和一个用来形成护罩的上型芯块，当由模具模压出整体结构的叶轮之后，便从模具中沿轮毂的径向向外抽出下型芯块，并绕一根枢轴轴线转动上型芯块而将它从模具中取出。采用这种结构，可提高平衡精度等等。
每个型芯最好含有一个用来形成轮毂的下型芯块和一个用来形成护罩的上型芯块，该上型芯块可绕枢轴转动，并且在它转动时不会与模压好的轮毂相碰，采用模具模压出整体结构的叶轮后，就从模具中沿轮毂的径向向外抽出下型芯块，并绕枢轴轴线转动上型芯块，而将它从模具中取出。
采用这种结构，可将轮毂和护罩分别做成对于压气性能来说是最佳的形状，并且，由于采用模压整体结构而可进一步降低成本。
按照本发明的另一方面，提出了一种制造离心式压气机叶轮的方法，所述叶轮含有一个设置在叶轮转动轴线上的轴套、一个从该轴套径向向外延伸的轮毂、若干个置于一个其圆心位于转动轴线上的圆周上的叶片；和一个护罩，上述轮毂的外径大于上述护罩的内径，上述的制造叶轮的方法包含如下工步：
制备一个含有型芯的模具，所述型芯置于与由轮毂、护罩和叶片构成的空间相地应的区域内，每个型芯含有一个用来形成轮毂的下型芯块和一个用来形成护罩的上型芯块，该上型芯块可绕枢轴转动，并且在它转动时不会与模压好的轮毂相碰；
将一种模料浇入上述模具中；和
在模料固化后，从模具中抽出下型芯块，然后，绕枢轴转动上型芯块而将它从模具中抽出。
采用上述方法，可以高效率地制成叶轮，而不会影响叶轮的压气性能。
根据本发明的再一个方面，提供了一种离心式压气机的叶轮，该叶轮含有：
一个设置在叶轮转动轴线上的轴套；
一个从上述轴套径向向外延伸的轮毂，该轮毂的外径为350～400mm；
若干个设置在一个其圆心位于转动轴线上的圆周上的叶片，该叶片的数目为6～11；和
一个内径为200～250mm的护罩，
其特征在于，护罩与轮毂之间沿转动轴线方向上的距离向着叶轮的外圆周逐渐减小，
并且，叶轮采用一种模具模压成一个整体构件，所述模具含有一个用来形成轮毂的固定模块、一个用来形成护罩的、可向上移动的模块、和若干个型芯，这些型芯各置于与由轮毂、护罩和叶片构成的空间相对应的区域内，每个型芯可从模具中沿径向向外抽出。
护罩的内径为200～250mm，而轮毂的外径为350～400mm，叶片的数目为6～11片。采用这种结构，所有型芯可径向设置，带有这些型芯的模具容易制造。采用这种叶片形状，可有效地提高压气性能，轮毂和护罩也可各自具有最佳的结构。
下面参看附图详细说明本发明，附图中：
图1是本发明的叶轮的最佳实施例的透视图，该实施例是本发明的基本结构；
图2是图1所示叶轮的顶视平面图；
图3是图2所示叶轮(第一实施例)的剖视图，其叶片突出在圆柱形本体上；
图4是叶轮的顶视平面图，示出位于护罩与轮毂之间的抽出型芯的通道；
图5是与图4相似的视图，但示出本发明的一个改型，其中，每个叶片的形状是直线的或者说线性的；
图6是第一实施例的剖视图，其叶片突出在圆柱形本体上；
图7是第一实施例的剖视图，示出了处于闭合或者说夹紧状态的模具；
图8是本发明第二实施例的剖视图，其叶片突出在圆柱形本体上；
图9是第二实施例的剖视图，示出处于闭合状态的模具；
图10是第三实施例的剖视图，其叶片突出在圆柱形本体上；
图11是第三实施例的剖视图，示出处于闭合状态的模具；
图12是第四实施例的剖视图，其叶片突出在圆柱形本体上；
图13是第四实施例的剖视图，示出处于闭合状态的模具；
图14是第四实施例的顶视平面图，示出所有型芯从模具径向向外抽出的情况；和
图15是第四实施例的剖视图，示出模具从模压好的叶轮上取去的情况。
下面参看图1～15详细说明本发明的最佳实施例。图1是一种离心式压气机叶轮的透视图；图2是叶轮的顶视平面图；图3是叶轮的剖视图，其叶片4从圆柱形本体上突出来；图4表示位于护罩5与轮毂3之间的一个型芯抽出通道的顶视平面图；图5是与图4相似的顶视平面图，但其叶片是直线型的。
图1和2所示的离心式压气机叶轮1含有一个置于其转动轴线上的轴套2、一个轮毂3和多个叶片4以及一个护罩5。轮毂3的外径DH1大于护罩5的内径dS1(即DH1＞dS1)，护罩5与轮毂3之间沿叶轮转动轴线方向上的距离如图中Y1、Y2和Y3那样沿径向向外(即向着外圆周)逐渐减小(即Y1＞Y2＞Y3)。
叶片4的形状是这样的：如果从图4所示的叶轮的顶视图看，与叶片401的背离转动方向的一面(负压面)上位于护罩5的外圆周(即定护罩5的外径)与型芯D01的内圆周之间的任意点上的切线和与叶片402的对着转动方向的一面(受压面)上位于护罩5的外圆周与型芯D01的内圆周之间的任意点上的切线彼此的交点不位于护罩5的外圆周径向向外而是位于护罩5的外圆周径向向内处。
因此，如图4所示，上述的型芯D01可以在上述两根切线构成的最小夹角θ0的范围内径向向外抽出或者说取去，如图中D02所示。
在图5所示的本发明的一个改型中，叶片4的形状是这样的：由叶片411的背离转动方向的面(负压面)所形成的线是一条从护罩5的外圆周(限定护罩5的外径)至型芯D11的内圆周的直线，而由叶片412的对着转动方向的面(受压面)所形成的线也是一条从护罩5的外圆周至型芯D11的内圆周的直线。
在这一实施例中，上述两条直线的交点不位于护罩5的外圆周径向向外处。
因此，如图5所示，型芯D11可在由上述两条直线构成的夹角θ1的范围内径向向外抽出或者说取出，如图中D12所示。
图6和7示出按上述条件设置的离心式压气机叶轮的剖面。图6是叶轮的剖视图，图7是用来模压图6的叶轮的模具处于闭合或者说夹紧状态下的剖视图。
在图6的叶轮中，护罩5的剖面弧形部分的圆弧(它对着叶片4)的中心和轮毂3的剖面弧形部分的圆弧(它位于模具分型面L的径向向外处，并向着叶片4)的中心相重合，与枢轴轴线a位于同一点上，如图7所示。
图7示出模具的结构。将模具闭合或者说夹紧，然后将一种合成树脂或类似的模料浇入模具中。此后，将活动模块A1向上抽出或者说向上取去，再将每块型芯C1绕枢轴轴线a向外转动，并从固定模块B1上取去。
图8和9示出本发明的离心式压气机叶轮的第二实施例。
图8是叶轮的剖视图，图9是用来模压图8所示叶轮的模具处于闭合或者说夹紧状态时的剖视图。
如图8所示，护罩5在直径大于其内径dS1并且对着叶片4的那一部分的剖面是弧形的，轮毂3的位于模具分型面L径向向外并朝向叶片4的外围部分在其向轮毂3外周边延伸时并不是越来越靠近护罩5的外缘。轮毂3外围部分与轮毂3端部的直线部分之间的距离h1、h2、h3规定为h1≥h2≥h3。护罩5弧形部分的圆弧(它对着叶片4)的中心与轮毂3弧形部分的圆弧(它位于模具分型面L之径向向外处并对着叶片4)的中心彼此重合，与枢轴轴线b位于同一点上，如图9所示。
至于模具，其每一块型芯分为两个部分，即轮毂3的下型芯D1和上型芯D2，见图9。将模具闭合或者说夹紧，然后将合成树脂或类似的模料浇入模具内，之后，将下型芯D1沿轮毂径向向外抽出，使其移离固定模块B2。然后，将每块上型芯D2绕轴线b向外转动，并将活动模块A2向上抽出。
图10和11示出上面按图4或图5所述的条件设置的离心式压气机叶轮的第三实施例。
图10是叶轮的剖视图，图11是用来模压图10所示叶轮的模具处于其闭合或者说夹紧状态下的剖视图。
图10中，护罩5在其直径大于内径dS1的范围并对着叶片4的部位的剖面不是一个弧形，轮毂3在模具分型面L之径向向外处并对着叶片4的外围部分在逐渐向其外周边延伸时并不越来越接近护罩5的直线部分(或者说与该直线部分的距离不变)。轮毂3的直线部分与轮毂3之间的距离h1、h2、h3的关系规定为h1≥h2≥h3。
至于模具，每块型芯分为两部分，即轮毂3的型芯D3和型芯D4(见图11)。将模型闭合，或者说夹紧，然后将合成树脂或类似的模料浇入模具中。之后，将型芯D3沿轮毂3的径向向外抽出，并移离固定模块B3，然后，将每另一块型芯D4沿轮毂3的转动轴线转动，并沿轮毂3的径向向外抽出，再将活动模块A3向上抽出。
图12和13示出按上面对图4或图5所述条件设置的离心式压气机叶轮的第四实施例。
图12是叶轮的剖视图，图13是用来模压图12所示叶轮的模具处于其闭合或者说夹紧状态下的剖视图，图14是表示沿径向抽出型芯的方法的顶视平面图，图15是表示已将模具从模压好的叶轮取去的状态的剖视图。
图12中，护罩5在其直径大于内径dS1的范围内并对着叶片4的部位的剖面不是一个弧形，轮毂3的位于模具分型面L之径向向外处并对着叶片4的外围部分在向轮毂3的外周边延伸时并不是越来越靠近护罩5的外缘。轮毂3的外围部分与轮毂3端部的直线部分之间的距离h1、h2、h3的关系规定为h1≥h2≥h3。
至于模具，每个型芯分成两个部分，即轮毂的型芯D5和型芯D6(见图13)，型芯D6可绕轴线C相对于护罩5的对着叶片4的部分转动。
将模具合闭或者说夹紧，然后将合成树脂或类似的模料浇入模具内。之后，将型芯D5沿轮毂3的径向向外抽出，并移离固定模块B4(见图14)，然后，将每一块其他的型芯D6绕轴线C沿轮毂3的径向向外转动，然后，向上抽出活动模块A4，并从模具中取出模压好的叶轮，见图15。
在本发明中，叶轮可用注射模压法或类似方法整体地模压出来。因此，所提供的离心式压气机叶轮具有良好的压气性能而增加空气供给量，并具有良好的减少噪音的效果，叶轮的生产周期短，成本低，并具有高的平衡精度，等等。

Claims (11)

1.一种离心式压气机的叶轮，含有：一个设置在上述叶轮的转动轴线上的轴套；一个从该轴套径向向外延伸的轮毂；若干个设置在其圆心位于上述转动轴线上的圆周上的叶片；和一个护罩，上述轮毂的外径大于上述护罩的内径，
其特征在于，上述护罩的结构使得上述护罩与上述轮毂之间沿转动轴线方向上的距离向着上述叶轮的外圆周逐渐减小，
而且，上述叶片的形状是这样的：与任两个相邻叶片中的一个叶片的位于另一叶片的前面(沿转动方向看)的负压面上处于上述护罩的外圆周与内圆周之间的任意点的切线和与上述另一个叶片的受压面上处于上述护罩的外圆周与内圆周之间的任意点的切线彼此间的交点位于上述护罩的外圆周的径向向内处。
2.一种离心式压气机的叶轮，含有：一个设置在上述叶轮的转动轴线上的轴套；一个从上述轴套径向向外延伸的轮毂；多个设置在其圆心位于上述转动轴线上的圆周上的叶片；和一个护罩，上述轮毂的外径大于上述护罩的内径。
其特征在于，上述护罩的结构使得上述护罩与上述轮毂之间沿转动轴线方向上的距离向着上述叶轮的外圆周逐渐减小，
而且，上述的叶轮用一个模具模压成一个整体构件，所述的模具含有：一个用来形成上述轮毂的固定模块；一个用来形成上述护罩的可向上移动的模块；和若干个置于与由上述轮毂、上述护罩和上述叶片构成的空间相对应的区域内的型芯，每个型芯可沿着大致与相应的叶片相切的方向抽出。
3.根据权利要求2的叶轮，其特征在于，上述护罩有一个弧形截面的外围部分，而上述轮毂有一个弧形截面的外围部分，上述护罩的上述截面为弧形的部分的圆弧的中心和上述轮毂的上述截面为弧形的部分的圆弧的中心彼此基本上重合。
4.根据权利要求3的叶轮，其特征在于，上述的每一个型芯含有一个用来形成上述轮毂的下型芯和一个用来形成上述护罩的上型芯，在用上述模具模压出一个整体结构的上述叶轮后，使沿上述轮毂的径向将上述的下型芯从上述模具中向外抽出，并使上述的上型芯绕上述中心转动，而从上述模具中将它抽出。
5.根据权利要求2的叶轮，其特征在于，上述的护罩具有一个截面为弧形的外围部分，上述轮毂的外围部分与它的外端部所处的平面之间的轴向距离向着上述轮毂的外周边逐渐减小。
6.根据权利要求5的叶轮，其特征在于，每一个上述的型芯含有一个用来形成上述轮毂的下型芯块和一个用来形成上述护罩的上型芯块。
7.根据权利要求2的叶轮，其特征在于，上述轮毂的外围部分与上述轮毂的外端部所处的平面之间的轴向距离向着上述轮毂的外周边逐渐减小。
8.根据权利要求7的叶轮，其特征在于，每一个上述的型芯含有一个用来形成上述轮毂的下型芯块和一个用来形成上述护罩的上型芯块，上述的上型芯块可绕一轴线转动，在它转动时不会碰到模压好的轮毂，在用上述模具模压好上述的整体结构的叶轮后，就将上述的下型芯块从上述模具中沿上述轮毂的径向向外抽出，并将上述的上型芯块绕上述轴线转动，而从上述模具中抽出。
9.一种离心式压气机的叶轮，含有：一个设置在上述叶轮的转动轴线上的轴套；一个从该轴套径向向外延伸的轮毂；若干个设置在一个其圆心位于上述转动轴线上的圆周上的叶片；和一个护罩，上述轮毂的外径大于上述护罩的内径。
其特征在于，上述轮毂的外围部分与上述轮毂的外端部所处的平面之间的轴向距离向着上述轮毂的外周边逐渐减小，上述的叶轮用合成树脂模压而成，并且具有整体结构。
10.制造离心式压气机叶轮的方法，所述叶轮含有：一个设置在上述叶轮的转动轴线上的轴套；一个从上述轴套径向向外延伸的轮毂；若干个设置在一个其圆心位于上述转动轴线上的圆周上的叶片；和一个护罩，上述轮毂的外径大于上述护罩的内径，上述的制造叶轮的方法包含如下步骤：
制备一个含有型芯的模具，所述型芯置于与由上述轮毂、上述护罩和上述叶片构成的空间相对应的区域内，每一个上述的型芯含有一个用来形成上述轮毂的下型芯块，和一个用来形成上述护罩的上型芯块，上述的上型芯块可以转动，在它转动时不会与模压好的轮毂相碰；
将模料浇入上述模具中；
其后，在上述模料固化后，从上述模具中抽出上述的下型芯块，然后，转动上述的上型芯块而将其从上述模具中取出。
11.一种离心式压气机叶轮，含有：
一个设置在上述叶轮的转动轴线上的轴套；
一个从上述轴套径向向外延伸的轮毂，该轮毂的外径为300～400mm；
若干个设置在一个其圆心位于上述转动轴线上的圆周上的叶片，该叶片的数目为6～11；和
一个护罩，其内径为200～250mm；
其特征在于，上述护罩与上述轮毂之间沿上述转动轴线方向上的距离向着上述叶轮的外圆周逐渐减小；而且
上述的叶轮用一种模具模压成一种整体构件，所述模具含有一个用来形成上述轮毂的固定模块，一个用来形成上述护罩的、可向上移动的模块，和几个型芯，它们各置于与由上述轮毂、上述护罩和上述叶片构成的空间相对应的区域内，每一个上述的型芯可从上述模具中径向向外抽出。
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