CN1800587A - 自由形式焊接的动力系统组件 - Google Patents

自由形式焊接的动力系统组件 Download PDF

Info

Publication number
CN1800587A
CN1800587A CNA2005100035069A CN200510003506A CN1800587A CN 1800587 A CN1800587 A CN 1800587A CN A2005100035069 A CNA2005100035069 A CN A2005100035069A CN 200510003506 A CN200510003506 A CN 200510003506A CN 1800587 A CN1800587 A CN 1800587A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shell
impeller
ridged spare
ridged
spare
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2005100035069A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1800587B (zh
Inventor
B·卡门
S·奥哈拉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of CN1800587A publication Critical patent/CN1800587A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1800587B publication Critical patent/CN1800587B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/08—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of toothed articles, e.g. gear wheels; of cam discs
    • B22F5/085—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of toothed articles, e.g. gear wheels; of cam discs with helical contours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/04—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines
    • F01D5/043—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines of the axial inlet- radial outlet, or vice versa, type
    • F01D5/048—Form or construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/001—Turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/22—Manufacture essentially without removing material by sintering
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05D2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/30—Manufacture with deposition of material
    • F05D2230/31—Layer deposition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

本发明旨在提供一种用于一工作机械的一动力系统组件。该动力系统组件可包括具有一个或多个自由形式焊接的构件的叶轮。该叶轮可包括：一前端；一后端；以及一中心的轴向脊形件，该脊形件从前端延伸到后端。该叶轮还可包括一外壳，该外壳在前端处毗邻脊形件，向后端延伸，并在后端附近远离脊形件而呈喇叭状沿径向张开。该外壳可包括一前表面和一后表面，且还包括一个或多个前表面突起的叶片。该叶轮还包括：至少一个间隙，该间隙形成于脊形件与外壳后后表面之间；以及至少一个加强结构，该加强结构将外壳与前端和后端之间的脊形件的一部分连接。

Description

自由形式焊接的动力系统组件
技术领域
本发明涉及一种动力系统组件，尤其涉及一种自由形式焊接(free-formweld)的动力系统组件。
背景技术
利用诸如增压(supercharging)或涡轮增压之类的强制吸入(forceinduction)可增强内燃机的性能。诸如机械增压器或涡轮增压器之类的强制吸入装置实际上是空气压缩机，它们可迫使比内燃机自身可以吸入的空气更多的空气进入内燃机中。有了这些增加了的空气，可喷入更多的燃料以生成平衡然而更有效力的空气-燃料混合物。这一空气-燃料混合物可更剧烈地燃烧，从而使内燃机产生更多的动力。
强制吸入装置可包括涡轮机叶轮和/或压缩机叶轮，该叶轮旋转用来压缩吸入的空气，并从而增加进入内燃机地空气流。然而，这些叶轮是有质量的，因此会有惯性。克服这种惯性并使这些叶轮旋转(“卷起”)的能力是内燃机灵敏性的一个基本要素。也就是说，强制吸入装置越是快地使这些叶轮加速，内燃机也就越灵敏。此外，较快地使叶轮加速可使瞬时排放(即不是由内燃机在稳定工作状态下的排放，比如加速或转速恒定而负载增加)能得到更好地控制同时又不牺牲内燃机的性能。如果强制吸入装置可快速旋转以使增加的燃料与增加的空气匹配，那么在快速增加对燃烧室的燃料供应时可保持空气-燃料比。保持一所希望的空气-燃料比的能力可使排放得以更好地控制。因此，就会要求减少这些叶轮的质量，以减少惯性并使旋转更快。
已经研发出了只用一个以上强制吸入装置(比如双涡轮)的强制吸入系统。通过使用两个较小的涡轮而不是一个大涡轮，双涡轮可更快地旋转，因为两个较小的涡轮的质量会小于单个大涡轮。然而，如果这些类型的系统的零件做得更轻些仍可从中受益。另外，具有多强制吸入装置的系统会使成本更高且/或制造和保养更复杂。
已经研发出了某些类型的装置的叶轮的内部做成中空的，以减少质量和/或使流体从中空的内部通过。例如，2002年9月24日授予Beyer的美国专利6454533(533专利)揭示了一种用于液压涡轮机的一空心叶轮。然而，‘533专利的叶轮是为转速为90转/分的液压涡轮机设计的。相反，强制吸入装置可以200,000转/分以上的转速旋转。这些高转速要求制造工艺极端精确，以确保在这样的要求下的零件的结构整体性。一些诸如铸造之类的制造技术在精确度和/或可以生产的结构方面有局限性。已经对铸造技术进行了革新，但这些革新校复杂和/或麻烦。
发明内容
本发明的动力系统组件旨在克服以上的一个或多个问题。
在一个方面，本发明旨在提供一种用于一工作机械的一动力系统组件。该动力系统组件可包括一具有一个或多个自由形式焊接的构件的叶轮。该叶轮可包括：一前端；一后端；以及一中心的轴向的脊形件(spine)，该脊形件从前端延伸到后端。该叶轮还可包括一外壳，该外壳在前端处毗邻于该脊形件，向后端延伸，并在后端附近远离脊形件而呈喇叭状沿径向张开。该外壳可包括一前表面和一后表面，且还包括一个或多个延伸自前表面的突起部。该叶轮还包括：至少一个间隙，该间隙形成于脊形件与外壳后表面之间；以及至少一个加强结构，该加强结构将外壳与前端和后端之间的脊形件的一部分连接。
在另一个方面，本发明旨在提供一种制造用于一工作机械的一动力系统叶轮的方法。该方法可包括将金属粉末以受控的形式融合以形成叶轮的第一层。该方法还可包括将另外一个或多个附加的金属粉末层以受控的形式融合(meld)，每一层建立在前一层之上，从而形成从第一端延伸到第二端的中心的轴向脊形件。另外，该方法还可包括继续融合诸附加层，从而形成一外壳，该外壳在叶轮的第一端与脊形件毗邻，向第二端延伸，并在第二端附近远离脊形件而呈喇叭状沿径向张开。该外壳可包括一第一表面和一第二表面、一个或多个延伸自第一表面的突起部、以及至少一个在脊形件与外壳的第二表面之间形成的间隙。
在另一个方面，本发明旨在提供一种工作机械，它包括一框架、一安装在该框架上的发动机、以及一与发动机连接的动力系统组件。该动力系统组件可包括一具有一个或多个自由形式焊接件的叶轮。该叶轮可包括：一前端；一后端；以及一中心的轴向脊形件，该脊形件从前端延伸到后端。该叶轮还可包括一外壳，该外壳从前端向后端延伸，并在后端附近远离脊形件而张开。该外壳可包括一前表面和一后表面，并且该叶轮可包括一个或多个延伸自前表面的突起部。该叶轮还可包括至少一个间隙，该间隙形成于脊形件与外壳后表面之间。此外，该叶轮可包括至少一个加强结构，该加强结构将外壳与前端和后端之间的脊形件的一部分连接。
附图说明
图1是具有根据所揭示的一示例性实施例的一强制吸入动力系统的一工作机械的示意性视图；
图2是根据所揭示的一示例性实施例的一动力系统组件的前侧的示意性视图；
图3是根据所揭示的一示例性实施例的一动力系统组件的后侧的示意性视图；
图4是根据所揭示的一示例性实施例的、具有加强结构的一动力系统组件的后侧的示意性视图；
图5是根据所揭示的一示例性实施例的、具有一支撑板的一动力系统组件的后侧的示意性视图；
图6是根据所揭示的一示例性实施例的、具有加强结构的一动力系统组件的局部示意图；
图7是根据所揭示的一示例性实施例的、具有加强结构的另一动力系统组件的局部示意图。
具体实施方式
现在将详细参考附图。在可能的地方，在所有附图中，相同的标号将表示相同或类似的零件。
在一个实施例中，可以通过自由形式焊接来制造用于一工作机械的一动力系统组件的一个或多个零件(例如用于强制吸入装置的压缩机叶轮或涡轮机叶轮)。自由形式焊接可包括通过电脑控制方式用焊接金属粉将零件一层一层地组装(例如将至少一些粉末颗粒通过熔化、烧结、熔合或任何其它适合的结合机制联结在一起)从而形成每一层。可使用任何合适的技术将金属粉融合在一起，诸如激光烧结、电子束焊接或其它受控的焊接方法。在某些实施例中，整个零件可由自由形式焊接来形成。在其它实施例中，只有选定的部分可用自由形式焊接，而其它部分可由其它技术形成并在一个或多个独立的步骤中连接到自由形式焊接的部分上。
图1示出了一种工作机械10。该工作机械10可包括一操作台12。工作机械10还可包括一个或多个牵引装置14、一发动机16(例如一内燃机)以及一强制吸入系统18。
虽然将工作机械10显示为一卡车，但工作机械10可以是任何类型具有一发动机的设备。因此，牵引装置14可为任何类型的牵引装置，比如如图1所示的叶轮、履带、皮带或其任意的结合。
发动机16可为任意类型的内燃机。例如，发动机16可为一汽油发动机、柴油发动机、天然气发动机或任何其它燃烧空气-燃料混合物以产生动力的发动机。
强制吸入系统18可包括一涡轮增压器20，如图1所示。该涡轮增压器20可包括一涡轮机叶轮22，该涡轮机叶轮可由流经一上游废气管24的废气在进入一下游废气管26之前旋转。涡轮机叶轮22可与一压缩机叶轮28通过一轴30连接。可将压缩机叶轮28构造成将空气从一空气进口32吸入、压缩并导入发动机16的诸燃烧室中。
或者，强制吸入系统18可包括一增压器(未示出)或任何其它类型的压缩机。该增压器可以一类似的方式将进入空气压缩，但与使用废气流来旋转轴30不同的是该增压器可由一独立的电动机或发动机16的曲柄(例如通过传动轮系统)驱动。
图2示出了压缩机叶轮28的正视图。压缩机叶轮28可包括一个或多个自由形式焊接的构件。压缩机叶轮28可包括具有一前表面38和一后表面39(见图3)的一外壳36。压缩机叶轮28还可包括诸突起部，比如一个或多个从前表面38突起的叶片40。可将诸叶片40构造成可将空气从压缩机叶轮28的前方吸入并使其沿侧向(即离心向)进入发动机16。在其它实施例中(比如涡轮机叶轮)，可将叶片40构造成由空气流沿侧向推动旋转并将空气向叶轮前方引导。
图3示出了压缩机叶轮28的后视图。压缩机叶轮28可包括一前端42和一后端44。压缩机叶轮28还可包括一中心的轴向脊形件46，该脊形件沿一纵轴线48从前端42延伸到后端44。此外，压缩机叶轮28可包括在前端42处与脊形件46毗邻的一外壳36。该外壳36可向后端44延伸并在后端44附近远离脊形件46而呈喇叭状沿径向张开。压缩机叶轮28还可包括至少一个在脊形件46与外壳的后表面39之间的间隙。
图4示出了压缩机叶轮28的一个实施例的后视图，该压缩机叶轮28可包括一加强结构52，该结构将外壳36与前端42和后端44之间的脊形件46连接起来。加强结构52可包括一栅格或蜂巢结构。例如，加强结构52可包括多个轴向对准的肋条54，这些肋条从脊形件46向外壳36沿径向突起。或者(或另外还有的是)，加强结构52可包括多个绕脊形件46而沿径向对准的同心的肋条56。
图5示出了在后端44处将脊形件46与外壳36连接的一支撑板58。图5的部分剖切部分60显示了在该支撑板58下面的加强结构52。支撑板58还可与加强结构52连接以提供额外的结构支承。支撑板58可包括一个或多个与间隙相对应的狭缝62，从而可在自由形式焊接完成而支撑板58还未装上之前将未融合的粉末从间隙50中清除。
图6示出了压缩机叶轮28的一个实施例，其中加强结构52包括至少一个径向延伸的加强盘64。支撑板58可通过自由形式焊接而成，而没有任何狭缝。作为对狭缝62的替代物，压缩机叶轮28可形成有至少一个将间隙50与中心孔68连接的管道66，从而可将未融合的粉末清除。
图7示出了具有多个与图4所示类似的加强的同心肋条56的压缩机叶轮28的一个实施例，但没有径向延伸的肋条54。另外，图7所示的实施例可包括支撑板58。压缩机叶轮28还可包括一个以上将间隙与中心孔68连接的通道66，从而可将未融合的粉末清除。诸通道66可以任何形式排列(例如绕压缩机叶轮28间距递增地间隔开排列)。
工业实用性
所揭示的组件可在任何适合的内燃机上使用。这些应用可包括例如诸如发电机组之类的静止装置或诸如交通工具之类的移动装置。所揭示的系统可用于任何种类的交通工具，比如汽车、工作机械(包括道路用以及非道路用)和其它重型设备。
所揭示的组件可包括一如上所述的叶轮。在一个实施例中，该组件可包括用于诸如涡轮增压器或增压器之类强制吸入装置的压缩机叶轮。或者，该组件可为用于涡轮增压器的涡轮机叶轮。
自由形式焊接可用于制造所揭示的组件，以便于形成空心几何结构，在一些实施例中，该空心几何结构包括加强结构。这些空心几何结构可提供有效的方法来减少组件的质量。由于一些实施例可为铸造的，铸造可包括许多步骤，比如形成一原型或模型，并用该原型或模型形成铸模。自由形式焊接将原型和模铸的过程都跳过了。组件可在电脑上设计(即用电脑辅助设计，简称“CAD”)，然后可使用CAD模型通过电脑数字控制(CNC)来控制焊接机。跳过了原型步骤不仅可节省时间和可能的成本，而且可帮助确保所制造的零件的精确度。通过直接由CAD数据形成零件，可以高精度形成零件的尺寸，而在形成一原型和/或从该原型进行模铸的过程中会丧失一些精确度。
对于本领域的技术人员显而易见的是，可对所揭示的自由形式焊接的动力系统组件进行多种修改和变型而不会背离本发明的范围。在参考了本说明书和此处所揭示的本发明的实施方式以后其它实施方式对于本领域的技术人员来说是显而易见的。应认为本说明书和所讨论的例子只是示例性的，本发明的真正的范围由所附权利要求及其等效内容所限定。

Claims (10)

1、一种用于一工作机械的动力系统组件包括：
一叶轮，该叶轮具有一个或多个自由形式焊接的构件，该叶轮包括：
一前端和一后端；
一中心的轴向脊形件，该脊形件从前端延伸到后端；
一外壳，该外壳在前端处毗邻于脊形件，向后端延伸，并在后端附近远离脊形件而呈喇叭状沿径向张开；
该外壳具有一前表面和一后表面，且还包括一个或多个延伸自前表面的突起部
至少一个间隙，该间隙形成于脊形件与外壳后表面之间；以及
至少一个加强结构，该加强结构将外壳与前端和后端之间的脊形件的一部分连接。
2、如权利要求1所述的零件，其特征在于，至少一个加强结构包括一结构，该结构选自于以下组成的组群：从脊形件向外壳突起的诸轴向对准肋条；围绕脊形件的诸轴向对准的同心肋条；以及一个或多个轴向延伸的加强盘。
3、如权利要求1所述的零件，其特征在于，还包括一支撑板，该支撑板在后端处将脊形件与外壳连接。
4、如权利要求3所述的零件，其特征在于，还包括一个或多个开口，这些开口选自由以下组成的组群：至少一个狭缝，该狭缝在支撑板中，与至少一个间隙相对应；以及至少一个通道，该通道将至少一个间隙与一中心孔连接。
5、一种制造用于一工作机械的一动力系统的方法包括：
将金属粉末以受控的形式融合以形成叶轮的一第一层；
将另外一个或多个金属粉末层以受控的形式融合，每一层建立在前一层之上，从而形成从第一端延伸到第二端的一中心的轴向脊形件；以及
继续融合其它层，从而形成外壳，该外壳在叶轮的第一端与脊形件毗邻，向第二端延伸，并在第二端附近远离脊形件而呈喇叭状沿径向张开，该外壳具有一第一表面和一第二表面，且还包括一个或多个从第一表面突起的叶片以及至少一个在脊形件与外壳的第二表面之间形成的间隙。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括使用自由形式焊接来形成叶轮的所有部分。
7、如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括自由形式焊接一支撑板，该支撑板在第二端处将脊形件与外壳连接。
8、如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括连接一支撑板，从而在第二端处将脊形件与外壳连接。
9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括将支撑板焊接在与叶轮的其它部分的自由形式焊接分离的地方。
10、如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括将未融合的粉末从至少一个间隙中清除。
CN2005100035069A 2004-12-29 2005-12-28 自由形式焊接的动力系统组件 Expired - Fee Related CN1800587B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/024,313 US7281901B2 (en) 2004-12-29 2004-12-29 Free-form welded power system component
US11/024,313 2004-12-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1800587A true CN1800587A (zh) 2006-07-12
CN1800587B CN1800587B (zh) 2011-11-23

Family

ID=36599531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2005100035069A Expired - Fee Related CN1800587B (zh) 2004-12-29 2005-12-28 自由形式焊接的动力系统组件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7281901B2 (zh)
CN (1) CN1800587B (zh)
DE (1) DE102005055320A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104284746A (zh) * 2012-02-23 2015-01-14 诺沃皮尼奥内股份有限公司 涡轮机叶轮制造
CN106015037A (zh) * 2015-03-30 2016-10-12 日本电产株式会社 叶轮以及送风机
CN106660122A (zh) * 2014-05-26 2017-05-10 诺沃皮尼奥内股份有限公司 用于制造涡轮机构件的方法
CN107250553A (zh) * 2015-02-09 2017-10-13 阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司 叶轮及制造这种叶轮的方法
CN111379738A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司 叶轮、配备有叶轮的涡轮压缩机和用于制造叶轮的方法
US10781823B2 (en) 2015-10-02 2020-09-22 Ihi Corporation Impeller and supercharger

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8499558B2 (en) * 2007-02-05 2013-08-06 Borgwarner Inc. Turbocharger with mixing device upstream of compressor inlet
US9776274B2 (en) 2007-10-26 2017-10-03 Ariel Andre Waitzman Automated welding of moulds and stamping tools
CN102387882A (zh) * 2009-04-09 2012-03-21 巴斯夫欧洲公司 生产废气汽轮增压器用汽轮的方法
DE102011108957B4 (de) * 2011-07-29 2013-07-04 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen, Reparieren und/oder Austauschen eines Gehäuses, insbesondere eines Triebwerkgehäuses, sowie ein entsprechendes Gehäuse
US10634153B1 (en) * 2015-07-14 2020-04-28 Florida Turbine Technologies, Inc. Apparatus and process for manufacturing a centrifugal pump with a rotor within a single piece housing
US9074482B2 (en) 2012-04-24 2015-07-07 United Technologies Corporation Airfoil support method and apparatus
DE112013001877T5 (de) 2012-05-03 2014-12-31 Borgwarner Inc. Superback-Rad mit reduzierter Spannung
DE102012215895A1 (de) * 2012-09-07 2014-03-13 Robert Bosch Gmbh Schaufelrad für eine Strömungsmaschine sowie Verfahren zum Herstellen eines Turbinenrads für eine Strömungsmaschine
DE102012222205A1 (de) 2012-12-04 2014-06-05 Robert Bosch Gmbh Turbomaschine, Abgasturbolader
US20140169971A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-19 Hamilton Sundstrand Corporation Additively manufactured impeller
US20140178188A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 GM Global Technology Operations LLC Turbo Wheel And Shaft Assembly
DE102013205244A1 (de) * 2013-03-25 2014-09-25 Mahle International Gmbh Verwendung eines additiven Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug
DE102013208327B3 (de) * 2013-05-07 2014-09-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, welcher einen Zugmitteltrieb aufweist
DE102013221990A1 (de) * 2013-10-29 2015-04-30 Continental Automotive Gmbh Aus mehreren Bauteilen zusammengesetztes Verdichterrad
CN103657263B (zh) * 2013-12-26 2015-07-22 彭健智 一种仿生除尘表面及仿生除尘装置
DE102014213343A1 (de) * 2014-07-09 2016-01-14 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Turbinenrad eines Abgasturboladers und zugehöriges Herstellungsverfahren
US20160010469A1 (en) * 2014-07-11 2016-01-14 Hamilton Sundstrand Corporation Hybrid manufacturing for rotors
TW201617016A (zh) * 2014-11-14 2016-05-16 盈太企業股份有限公司 渦輪
JP6210459B2 (ja) * 2014-11-25 2017-10-11 三菱重工業株式会社 インペラ、及び回転機械
WO2016149774A1 (en) * 2015-03-26 2016-09-29 Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap Method for manufacturing a centrifugal metal impeller and a centrifugal impeller obtained with such a method
BE1023131B1 (nl) * 2015-03-26 2016-11-25 Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap Werkwijze voor het vervaardigen van een centrifugaal schoepenrad en centrifugaal schoepenrad bekomen met zulke werkzijze.
US20180195524A1 (en) * 2015-06-24 2018-07-12 Basf Se Compressor wheel and use of the compressor wheel
US9987683B2 (en) 2015-06-26 2018-06-05 Caterpillar Inc. Metallic 3D printing detachment technique
CN106337833A (zh) 2015-07-06 2017-01-18 杭州三花研究院有限公司 叶轮、离心泵以及电驱动泵
DE102015117463A1 (de) * 2015-10-14 2017-04-20 Atlas Copco Energas Gmbh Turbinenlaufrad für eine Radialturbine
MX2018006917A (es) 2015-12-09 2018-08-24 Atlas Copco Airpower Nv Metodo para fabricar impulsores cerrados.
DE102016217349A1 (de) * 2016-09-12 2018-03-15 Robert Bosch Gmbh Laufrad für eine Turbine und Verfahren zur Herstellung eines Laufrads
EP3366926B1 (en) * 2017-02-22 2020-12-02 Borgwarner Inc. Compressor impeller with curved ribs on the back side of the backplate
EP3421157A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-02 Sulzer Management AG Verfahren zur herstellung eines laufrads einer rotationsmaschine sowie laufrad hergestellt nach einem solchen verfahren
US11130174B2 (en) * 2018-08-03 2021-09-28 General Electric Company Support structure and methods for additively manufacturing impellers
BE1026931B1 (nl) 2018-12-27 2020-07-27 Atlas Copco Airpower Nv Schoepenrad en turbocompressor uitgerust met dergelijk schoepenrad
EP3901469A1 (en) * 2020-04-20 2021-10-27 Hamilton Sundstrand Corporation An impeller
US11891915B2 (en) * 2022-04-22 2024-02-06 Hamilton Sundstrand Corporation Auxiliary turbomachinery weight reduction using internal engineered design
GB2624190A (en) * 2022-11-09 2024-05-15 Dyson Technology Ltd An impeller
CN116921692B (zh) * 2023-07-26 2024-03-26 烟台龙港泵业股份有限公司 一种离心泵叶轮制造工艺

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1150278A (en) 1914-09-18 1915-08-17 Daniel F Lepley Ventilating fan-wheel.
JPS5925083B2 (ja) * 1979-07-30 1984-06-14 日産自動車株式会社 ラジアルタ−ビンロ−タ
JPS5912389B2 (ja) 1980-06-24 1984-03-22 石川島播磨重工業株式会社 スクリユシヤフトの羽根の肉盛溶接方法
JPS594971A (ja) 1982-06-29 1984-01-11 Kawasaki Steel Corp 肉盛り溶接方法
DE3430114C2 (de) 1984-08-16 1986-12-18 J.M. Voith Gmbh, 7920 Heidenheim Vorrichtung zum Aufbauen eines Werkstücks durch Auftragschweißen
JPS61234205A (ja) 1985-04-10 1986-10-18 Toshiba Corp タ−ビン羽根車
US4903888A (en) 1988-05-05 1990-02-27 Westinghouse Electric Corp. Turbine system having more failure resistant rotors and repair welding of low alloy ferrous turbine components by controlled weld build-up
DE3907624A1 (de) 1988-07-08 1990-01-11 Mtu Maintenance Gmbh Vorrichtung zum auftragsschweissen der schaufelspitzen von turbinen- und kompressor-schaufeln
EP0496181B1 (de) 1991-01-21 1998-08-19 Sulzer Hydro AG Verfahren zur Herstellung von metallischen Werkstücken mit einer Schweissvorrichtung und Vorrichtung zur Ausführung desselben
JP2966684B2 (ja) 1993-03-22 1999-10-25 三菱重工業株式会社 ガスタービンの中空翼製造方法
US5429877A (en) 1993-10-20 1995-07-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Internally reinforced hollow titanium alloy components
US5433002A (en) 1994-05-05 1995-07-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fabrication process for complex composite parts
CN1236196C (zh) * 1994-06-10 2006-01-11 株式会社荏原制作所 离心或混流涡轮机械
DE19542080C1 (de) 1995-11-11 1997-01-30 Mtu Muenchen Gmbh Schaufelblatt für Turbotriebwerke zur Herstellung von Laufrädern mit integralen Hohlschaufeln
DE19547903C1 (de) 1995-12-21 1997-03-20 Mtu Muenchen Gmbh Verfahren zur Herstellung oder Instandsetzung von Schaufeln für Turbomaschinen mittels Laserstrahlauftragsschweißen unter Verwendung eines Metallpulvers als Zusatzwerkstoff, sowie Stützform zur Herstellung oder Instandsetzung derartiger Schaufeln und Verfahren zur Herstellung der Stützform
FR2754478B1 (fr) 1996-10-16 1998-11-20 Snecma Procede de fabrication d'une aube creuse de turbomachine
US6144008A (en) 1996-11-22 2000-11-07 Rabinovich; Joshua E. Rapid manufacturing system for metal, metal matrix composite materials and ceramics
JPH10245658A (ja) 1997-03-05 1998-09-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高Ｃｒ精密鋳造材及びタービン翼
US6004097A (en) 1997-09-26 1999-12-21 Sure Alloy Steel Corp. Coal mill exhauster fan
US6155783A (en) 1998-05-20 2000-12-05 Voith Siemens Hydro Power Generation, Inc. Hollow blade for hydraulic turbine or pump
GB9826728D0 (en) 1998-12-04 1999-01-27 Rolls Royce Plc Method and apparatus for building up a workpiece by deposit welding
EP1342882B1 (de) 1998-12-10 2006-05-17 ALSTOM Technology Ltd Verfahren zur Herstellung eines geschweissten Rotors einer Strömungsmaschine
US6305169B1 (en) * 1999-02-22 2001-10-23 Ralph P. Mallof Motor assisted turbocharger
US6364616B1 (en) 2000-05-05 2002-04-02 General Electric Company Submerged rib hybrid blade
DE10064267A1 (de) 2000-12-22 2002-07-04 Alstom Switzerland Ltd Verfahren zum schnellen Herstellen von hohlen Turbinenschaufeln für die Fertigungsentwicklung und Bauteiltests
CN2494875Y (zh) * 2001-07-18 2002-06-12 中国兵器工业第七○研究所 混流涡轮叶轮

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104284746A (zh) * 2012-02-23 2015-01-14 诺沃皮尼奥内股份有限公司 涡轮机叶轮制造
CN104284746B (zh) * 2012-02-23 2018-06-19 诺沃皮尼奥内股份有限公司 涡轮机叶轮制造
CN106660122A (zh) * 2014-05-26 2017-05-10 诺沃皮尼奥内股份有限公司 用于制造涡轮机构件的方法
US11448230B2 (en) 2014-05-26 2022-09-20 Nuovo Pignone Tecnologie S.r.l. Method for manufacturing a turbomachine component
CN107250553A (zh) * 2015-02-09 2017-10-13 阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司 叶轮及制造这种叶轮的方法
CN106015037A (zh) * 2015-03-30 2016-10-12 日本电产株式会社 叶轮以及送风机
CN106015037B (zh) * 2015-03-30 2018-11-13 日本电产株式会社 叶轮以及送风机
US10781823B2 (en) 2015-10-02 2020-09-22 Ihi Corporation Impeller and supercharger
CN111379738A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司 叶轮、配备有叶轮的涡轮压缩机和用于制造叶轮的方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102005055320A1 (de) 2006-07-13
US20060140767A1 (en) 2006-06-29
CN1800587B (zh) 2011-11-23
US7281901B2 (en) 2007-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1800587B (zh) 自由形式焊接的动力系统组件
CN1090284C (zh) 带助动器的可变几何形状的涡轮增压系统
KR101590539B1 (ko) 가변 흐름 웨이스트게이트
US6941755B2 (en) Integrated bypass and variable geometry configuration for an exhaust gas turbocharger
KR101586821B1 (ko) 베인 링들을 구비한 간단한 가변 기하형상 터보차저
CN101498239B (zh) 可变涡轮增压器及其控制方法
CN101663472B (zh) 可变涡轮几何形状的涡轮增压器
CN101790625A (zh) 新改进的增压系统和具有该系统的内燃机
CN101260827A (zh) 用于内燃机的两级涡轮增压器系统设备
CN102803679A (zh) 涡轮增压器和用于装配涡轮增压器的调节装置的方法
CN103403298B (zh) 涡轮机叶轮、涡轮机及其使用
CN102648334B (zh) 可变几何涡轮机
CN1278032C (zh) 可变喷嘴型涡轮增压器的控制装置及其控制方法
CN203867702U (zh) 轴流式空气动力内燃机涡轮进气增压器
Matsumoto et al. Development of compact and high-performance turbocharger for 1,050 C exhaust gas
CN102667069A (zh) 可变几何涡轮机
JP5490053B2 (ja) 車両の制御装置
JP5716352B2 (ja) ターボ過給システム
CN201080832Y (zh) 一种可变截面蜗轮增压器
JP4965603B2 (ja) 車両の制御装置
JP2011111929A (ja) 内燃機関及びその制御方法
CN107916985A (zh) 发动机系统
Ikeya et al. Development of advanced model of turbocharger for automotive engines
CN106194406A (zh) 具有混流涡轮机的机械增压内燃发动机
US20240110579A1 (en) Compressor

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111123

Termination date: 20171228

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee