專利名稱：用于離心式葉輪的模具，模具嵌入件及用于建造離心式葉輪的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中所公開的主題的實施例大體上涉及用于渦輪機械(特別而言，但不排他地，用于石油和天然氣應(yīng)用)的復(fù)合離心式葉輪(impeller)及相關(guān)的生產(chǎn)方法。其它實施例大體上涉及用于生產(chǎn)該離心式葉輪的模具，利用該模具來制造該離心式葉輪的一些特定構(gòu)件，以及可在其中使用所述葉輪的渦輪機械。
背景技術(shù)：
離心式渦輪機械的一個構(gòu)件是離心式葉輪，其通常將能量從驅(qū)動渦輪機械的馬達 傳遞至通過使流體從旋轉(zhuǎn)中心向外加速而被壓縮或泵送的工作流體；當(dāng)該流體的向外運動被擴散器和機械殼體限界時，由葉輪施加至工作流體的動能被轉(zhuǎn)變成壓力能。這種離心機械通常被稱為壓縮機(如果工作流體是氣體)或泵(如果工作流體是液體)。另一種類型的離心式渦輪機械是膨脹器，其通過使用流體可在其中膨脹的葉輪來使用工作流體的壓力在軸上產(chǎn)生機械功。US 4676722描述了一種用于離心式壓縮機的葉輪，其由多個纖維裝填的戽部(scoop)制成。這種特定葉輪的一個缺點是，各個戽部大致沿徑向方向具有直接纖維增強，所以很難平衡高速旋轉(zhuǎn)下由離心力所產(chǎn)生的周向應(yīng)力。制造之后，通過結(jié)合劑的粘接強度使部段彼此連接，這限制最大操作速度。此外，制造的方法(在其中通過纖維絲將組件拉到位)受限于相對簡單的可具有低的空氣動力學(xué)效率的幾何結(jié)構(gòu)(例如，帶有直邊緣的部段)。US 5944485描述了一種熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的渦輪(尤其是具有大的直徑的渦輪)，以及用于制造該渦輪的方法，該方法依靠螺栓、凹槽、槽口等提供用于其組件的機械聯(lián)接。這種葉輪的一個缺點是，當(dāng)使用腐蝕性或侵蝕性工作流體時機械聯(lián)接不能確保高旋轉(zhuǎn)速度下的高抗性。因此該構(gòu)件的可靠性可急劇降低。此外，用于將翼型件附接至輪軸(hub)的結(jié)構(gòu)在通路的內(nèi)部拐角周圍為使用者提供連續(xù)的纖維。由于這些通常是高應(yīng)力區(qū)，期望具有從翼型件到蓋以及從翼型件到輪軸的連續(xù)的纖維。US 6854960描述了一種分段復(fù)合式葉輪或螺旋槳裝置和制造方法。這種葉輪的主要缺點是，它依賴于粘接結(jié)合來連接相同節(jié)段。因此，它不具有對在高旋轉(zhuǎn)速度下工作的高機械抗性，并且離心力可使相同節(jié)段分離并破壞葉輪本身。另一個缺點是，不可能建造帶有具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的導(dǎo)葉的葉輪，而在三維或類似葉輪中的情況是這樣的。大體而言，所有前述葉輪的缺點是，它們呈現(xiàn)相對復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)，因為它們由若干不同構(gòu)件組成，這些構(gòu)件需要獨立地制成并且然后機械地組裝在一起。此外，由纖維制成的構(gòu)件通常需要通過昂貴的金屬模具來建造，從而增加了制造的成本。此外，對于每種不同類型的葉輪，需要使用不同的金屬模具來建造這些纖維構(gòu)件，這顯著增加了制造的成本。再次，這些機械組件不容易依靠自動化機械實現(xiàn)，進一步增加了制造的時間和成本。另一個缺點是，這些葉輪的導(dǎo)葉沒有被以任何方式保護而免于懸浮于工作流中的固體或酸性顆粒的損害，因此侵蝕和腐蝕問題可很嚴(yán)重并可導(dǎo)致構(gòu)件的破壞。又一個缺點是，可能難以實現(xiàn)所有構(gòu)件的機械裝配，這是葉輪在高速下的最佳操作所需要的。此外，由使用期間形成的張力和作用力所產(chǎn)生的任何變形可在操作期間(尤其是在高速下)造成問題；在操作期間可出現(xiàn)振動，其由磨損和/或由各種構(gòu)件的錯誤組裝引起。因此，葉輪可失效。迄今為止，盡管在技術(shù)上有發(fā)展，但是，這些缺點造成問題并且形成這樣的需要，即，以甚至更快和更便宜的方式生產(chǎn)用于渦輪機械的簡單并且廉價的離心式葉輪，同時生產(chǎn)一種改進的并且高品質(zhì)的成品。存在通過利用復(fù)合和纖維技術(shù)來生產(chǎn)創(chuàng)新的離心式葉輪的特定需求，并且同時保持機械葉輪的機械的、流體動力學(xué)的及空氣動力學(xué)的性質(zhì)，以便在渦輪機械領(lǐng)域中有效地使用該創(chuàng)新的葉輪。需要設(shè)計上的改進以更好地利用復(fù)合材料的固有強度，并且與典型的金屬葉輪所能做到的相比使在更高梢速下的安全操作能夠?qū)崿F(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是，生產(chǎn)一種用于建造離心式葉輪的簡單、快速、廉價的模具，克服上述至少一些弊端。進一步的目的是，開發(fā)一種用于生產(chǎn)所述葉輪的方法，特別是一種用于使用復(fù)合材料形成葉輪的方法。進一步的目的是，生產(chǎn)一些構(gòu)件以便以簡單且廉價的方式通過所述模具制成所述葉輪。根據(jù)第一方面，用于渦輪機械的離心式葉輪包括多個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉；每個導(dǎo)葉包括內(nèi)壁，織物(fabric)元件至少關(guān)聯(lián)在該內(nèi)壁上。換言之，空氣動力學(xué)導(dǎo)葉是相鄰葉片之間的空的空間。在葉輪的使用期間，簡單說來，工作流體進入每個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉的入口孔，經(jīng)過導(dǎo)葉，該流體在導(dǎo)葉中被導(dǎo)葉自身的幾何結(jié)構(gòu)以及葉輪的旋轉(zhuǎn)徑向地推進，并且最終通過每個導(dǎo)葉的出口孔離開。必須理解，在該描述和在所附權(quán)利要求中，用語“織物”被用來表示許多織成模式的各種不同纖維結(jié)構(gòu)的一種或者多種，該模式例如編織模式、縫制模式，或者層的組件(而不僅僅是編織配置)。參見下面的描述。在所公開的主題的特別有利的實施例中，第一織物元件配置為圍繞每個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉以便大體上復(fù)制空氣動力學(xué)導(dǎo)葉的形狀，使得保持所述導(dǎo)葉的空氣動力學(xué)特性。該織物包括纖維，這些纖維有利地并且優(yōu)選地在每個導(dǎo)葉的整個內(nèi)表面周圍連續(xù)，從而提供對在這些位置處產(chǎn)生的機械應(yīng)力的高抗性。這樣，單個導(dǎo)葉變得特別耐機械應(yīng)力，并且同時能保持其空氣動力學(xué)特性。在本發(fā)明的另一有利的實施例中，第二織物元件配置為交替地圍繞導(dǎo)葉的上壁以及沿著在其間的相應(yīng)葉片延伸的相鄰導(dǎo)葉的下壁，使得保持所述導(dǎo)葉的空氣動力學(xué)特性。
在另一有利的實施例中，第三織物元件具有大體上錐形的表面，其中織物葉片從該表面伸出；這些織物葉片能大致地復(fù)制成品葉輪的葉片。
顯然，可根據(jù)制造或使用的特定需求以不同方式實現(xiàn)上述三個實施例；并且，不排除以彼此組合的方式來實現(xiàn)這些實施例。在另一實施例中，成形構(gòu)件關(guān)聯(lián)在每個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉內(nèi)，以便抵抗由工作流體所造成的侵蝕或腐蝕現(xiàn)象。事實上，工作流體可為 氣體、液體或通常其混合物，并且侵蝕或腐蝕過程可由于葉輪的高旋轉(zhuǎn)速度而惡化，這導(dǎo)致在流中的液體或固體顆粒以更高的作用力沖擊葉片。在另一有利的實施形式中，葉輪包括放置在空氣動力學(xué)導(dǎo)葉上方的第四織物元件；該第四織物元件可大致具有離心罩的形狀和功能。此外，葉輪可包括具有大致環(huán)形平坦形狀的第五織物元件，其大致實現(xiàn)用于葉輪自身的后板。第六織物元件可適配在空氣動力學(xué)導(dǎo)葉的下方；該元件具有大致環(huán)形的形狀并且能與導(dǎo)葉的外部在下(inferior)表面匹配。第七織物元件可有利地適配在軸孔(渦輪機械的轉(zhuǎn)子適配在該軸孔內(nèi))周圍?？商峁┑谒?、第五、第六和第七織物元件(優(yōu)選地以彼此組合的方式)，以便增加成品葉輪的機械抗性；但是，必須理解，根據(jù)制造或使用的特定需求，這些織物元件可單獨使用或者以不同的組合的方式使用。在有利的實施例中，所有上述織物元件(當(dāng)提供時)被包封或關(guān)聯(lián)在填充材料(通常被稱為“基質(zhì)”)中，以便獲得用于葉輪的更剛性的形狀。在特別有利的實施例中，所有上述織物元件(當(dāng)提供時)匹配或壓在一起以便最小化在它們之間的空的空間。在這種情況下，盡可能地減少用于填充在相鄰纖維元件之間的空間的填充材料，以便最大化體積內(nèi)的結(jié)構(gòu)纖維的量。這將進一步增加成品葉輪的機械抗性。在又一有利的實施例中，內(nèi)部核心元件放置在空氣動力學(xué)導(dǎo)葉的下方以便于葉輪的制造過程，特別是便于所述第四、第五、第六和第七纖維元件沉積即位，并且，當(dāng)提供時，為纖維布置提供基礎(chǔ)。此外，核心元件可有利地配置為在成品葉輪于高旋轉(zhuǎn)速度下工作期間賦予更高的強度和剛度。該核心可由至少比填充材料(在其固化之前)更剛性的材料制成，例如木頭(例如輕木)，泡沫(例如環(huán)氧樹脂、酹醒塑料、聚丙烯(polypropelyne)、聚氨酯、聚氯乙烯PVC、丙烯腈丁二烯-苯乙烯ABS、纖維素醋酸酯(cellulois acetate)),蜂巢狀物質(zhì)(例如芳絕紙、牛皮紙、碳纖維或玻璃增強塑料、鋁合金、鈦，以及其它金屬合金)，聚合物(例如酚醛塑料、聚酰亞胺、聚醚酰亞酯、聚醚醚酮)，或者金屬材料或其它。 在特別有利的實施例中，該核心包括未填充的腔，其降低核心的整體密度，使得其大大低于織物或填充材料的密度。這將導(dǎo)致在經(jīng)受高旋轉(zhuǎn)速度時對相鄰結(jié)構(gòu)較低的作用力。在具體實施例中，核心可部分地被上述織物元件的至少一種包圍-單獨地或者以不同組合(當(dāng)提供時)_以便獲得特別緊湊、剛性和有抗性的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，上述織物元件由多個單向或多向纖維制成，大致實現(xiàn)為至少沿優(yōu)選方向具有高的各向異性。這些纖維可具有大致螺紋形的形狀，如例如碳纖維、玻璃纖維、石英、硼、玄武巖、聚合聚乙烯(例如芳香族聚酰胺或伸直鏈聚乙烯)、陶瓷(例如碳化硅或氧化鋁)等等。但是，并不排除這些織物元件可實現(xiàn)為帶有兩層或更多層纖維、帶有不同類型的纖維的組合或帶有不同類型的元件，如例如帶有粒狀、薄片狀或球狀元件，或者編造、縫合、編織、非卷曲的或其它織物，單向條帶或絲束，或任何其它纖維構(gòu)造。上述填充材料可通過能保持在一起的材料實現(xiàn)，以便在內(nèi)部均勻分布張力，并為織物元件提供對高溫和磨損的高抗性；反之，織物元件主要能在葉輪的工作期間提供對張力的高抗性。此外，填充材料可布置為呈現(xiàn)低的比質(zhì)量或密度以便降低葉輪的重量以及因此在工作期間生成的離心力。填充材料可優(yōu)選地是有機、天然或合成的聚合物材料，其主要成分是帶有高分子量分子的聚合物，并且其由通過化學(xué)鍵連接在一起的大量基本單元(單體)形成。在結(jié)構(gòu)上，這些分子可由直鏈或支鏈(彼此纏結(jié)在一起)或三維晶格形成，并且主要由碳原子和氫原子(以及在一些情況下，氧、氮、氯、硅、氟、硫等)組成。通常，聚合物材料是成百上千種不同物質(zhì)的非常大的族群。可將一種或多種輔助性化合物添加至聚合物材料，例如微米或納米微粒，其根據(jù) 具體需求具有不同的功能，例如增強、增韌、穩(wěn)定、保護、液化、著色、漂白或保護聚合物使之免于氧化。在本發(fā)明的有利的實施形式中，聚合物填充材料至少部分地由熱塑性聚合物組成，熱塑性聚合物例如PPS (聚苯硫醚)、PA (聚酰胺或尼龍),PMMA (或丙烯酸)、LCP (液態(tài)晶體聚合物)、Ρ0Μ(乙縮醛)和PAI (聚酰胺酰亞胺)、PEEK (聚醚醚酮)，PEKK (聚醚酮酮)、PAEK (聚芳基醚酮)、PET (聚對苯二甲酸乙二酯)、PC (聚碳酸)、PE (聚乙烯)、PEI (聚醚酰亞胺)、PES (聚醚)、PPA(聚鄰苯二 (甲)酰胺(poliptalamide))、PVC(聚氯乙烯)、PU(聚氨酯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、PPO(聚苯醚(polifenilene oxide))、PI (聚酰亞胺；存在為熱固性物質(zhì))，等等。對于特別高溫的應(yīng)用，各種聚酰亞胺，例如聚合的單體反應(yīng)物(PMR)樹脂、帶有苯乙炔封端的6F-聚酰亞胺(HFPE)，以及苯乙炔封端的酰亞胺(PETI)低聚物可以是優(yōu)先的。在本發(fā)明的另一有利的實施形式中，聚合物填充材料至少部分地由熱固性聚合物組成，例如環(huán)氧樹脂、酚醛塑料、聚酯、乙烯基酯、胺、呋喃、PI (也存在為熱塑性材料)、BMI (雙馬來酰亞胺)、CE(氰酸鹽)、酞腈(Pthalanonitrile)、苯并惡嗪或更多的。對于特別高溫的應(yīng)用，可優(yōu)先考慮各種熱固性聚酰亞胺，例如聚合的單體反應(yīng)物(PMR)樹脂、帶有苯乙炔封端的6F-聚酰亞胺(HFPE)，以及苯乙炔封端的酰亞胺(PETI)低聚物。根據(jù)本發(fā)明的另一有利的實施例，填充材料由陶瓷材料(例如碳化硅或氧化鋁等)組成，或者甚至至少部分地由金屬(例如鋁、鈦、鎂、鎳、銅或它們的合金)、碳(如在碳-碳復(fù)合材料的情況下)等組成。根據(jù)本發(fā)明形成的葉輪的優(yōu)點是其呈現(xiàn)出高品質(zhì)和創(chuàng)新的特性。特別而言，該葉輪非常輕，但是同時，相對于用于渦輪機械領(lǐng)域的由金屬制成的已知葉輪而言具有可比較的抗性(對于高旋轉(zhuǎn)速度并且對于高壓力比而言)。事實上,傳統(tǒng)的金屬葉輪的重量取決于葉輪大小可從大約10千克至2000千克,而根據(jù)本發(fā)明的葉輪的重量可從大約O. 5千克至20千克(對于同樣類型的葉輪而言)。因此,重量減少大于75%。另一優(yōu)點是，根據(jù)本發(fā)明制成的葉輪可與很多不同的流體(液體、氣體或其混合物)一起使用并且與呈現(xiàn)高腐蝕性或侵蝕特性的流體一起使用。進一步的優(yōu)點來自于這樣的事實，即，生產(chǎn)和處理起來特別便宜和簡單。參見下面的描述。另一優(yōu)點是，特別易于應(yīng)用更多的構(gòu)件或元件以便根據(jù)具體要求提高葉輪的品質(zhì)或機械特性，類似于成形構(gòu)件或制成為具體形狀的纖維元件等。同樣，另一優(yōu)點是，根據(jù)本發(fā)明制成的葉輪可為不同類型，同時保持空氣動力學(xué)和機械特性。例如，該葉輪可為三維葉輪、二維葉輪或其它。根據(jù)第二方面，存在一種渦輪機械，其中應(yīng)用了如上所述的至少一種離心式葉輪。特別而言，該渦輪機械可為離心式壓縮機(對于氣體)或泵(對于液體)，或者，它可為離心式膨脹器；在任何情況下，該渦輪機械優(yōu)選地具有多個這樣的葉輪，其關(guān)聯(lián)在由金屬或其它材料(例如復(fù)合材料)制成的公共軸上。根據(jù)第三方面，存在一種用以建造用于渦輪機械的離心式葉輪的模具，其至少包 括，復(fù)制成品葉輪的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉的包括多個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件的環(huán)形嵌入件。特別而言，環(huán)形嵌入件可由單個部件制成，或者優(yōu)選地，通過將多個部件接合在一起，見下文。該模具優(yōu)選地并且有利地包括具有內(nèi)部面和外部面的基板，內(nèi)部面配置為復(fù)制葉輪的后表面，外部面與內(nèi)部面大致相對；上部環(huán)具有內(nèi)部面和外部面，內(nèi)部面配置為復(fù)制葉輪的前表面，并且外部面與該內(nèi)部面大致相對。在其它實施例中，該模具包括上述的織物元件，其優(yōu)選地并且有利地具有(半)剛性的形狀并且在置于模具內(nèi)之前單獨制造。在本發(fā)明的特別有利的實施例中，該模具包括關(guān)聯(lián)在離心式葉輪平臺下方并且在基板上方的內(nèi)部核心；根據(jù)不同的技術(shù)需求或使用要求，該內(nèi)部核心可在許多不同的實施例中實現(xiàn)。見下文。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，該模具包括多個成形構(gòu)件，其能關(guān)聯(lián)在每個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件的外表面上；這些成形構(gòu)件配置為在成品葉輪的工作期間抵抗工作流體的侵蝕或腐蝕。特別而言，這些成形構(gòu)件可關(guān)聯(lián)在上述織物元件中的一個以及環(huán)形嵌入件對應(yīng)于導(dǎo)葉的壁的表面之間，在工作流體所造成的侵蝕或腐蝕過程更高的位置處。可提供封閉系統(tǒng)以便封閉在基板與上部/環(huán)之間的平臺，從而使所述葉輪平臺在它們之間居中并鎖定在它們之間。該系統(tǒng)可在多種不同類型下實現(xiàn)，例如在機械系統(tǒng)(定位銷、螺絲或其它)中，幾何系統(tǒng)(成形孔、成形槽、成形牙、成形面或其它)中，或者其它系統(tǒng)。提供了噴射系統(tǒng)以便依靠制成于基板和/或上部環(huán)內(nèi)的噴射通道將填充材料注入模具內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的模具的優(yōu)點是，該模具產(chǎn)生的成品葉輪是高品質(zhì)的并且具有用于渦輪機械領(lǐng)域的創(chuàng)新特性。另一優(yōu)點是，用于環(huán)形嵌入件的材料可為成本低廉并且易于加工的東西，例如高密度泡沫或陶瓷。此外，該材料很緊湊但又非常靈活，因為在提供具體幾何結(jié)構(gòu)和形狀的環(huán)形嵌入件的情況下可制成許多不同類型的葉輪(特別是三維或二維葉輪)。該模具設(shè)計的又一優(yōu)點是,它允許填充材料通過整個部件的單步灌輸(infusion)和固化。這提供了高強度的部件并且消除了對可能昂貴和費時的第二接合操作(例如結(jié)合、加工或機械附連)的需要。此外，消除了操作之間的部分污染或處理損壞的可能性。根據(jù)第四方面，存在空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件，其配置為至少復(fù)制成品離心式葉輪的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉，使得保持成品葉輪的導(dǎo)葉的空氣動力學(xué)特性。有利地，該空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件至少包括中央?yún)^(qū)域以及端部區(qū)域，該至少一個中央?yún)^(qū)域配置為合適地復(fù)制空氣動力學(xué)導(dǎo)葉，端部區(qū)域配置為與相鄰嵌入件的端部區(qū)域關(guān)聯(lián)，從而形成環(huán)形組件。在特別有利的實施例中，這些成形端部區(qū)域配置為與相鄰嵌入件的端部區(qū)域關(guān)聯(lián)以便形成入口孔和相應(yīng)的出口孔，其用于工作流體并且還用于將嵌入件處理、定位在模具內(nèi)，以及容納樹脂通道。此外，成形端部區(qū)域可設(shè)有密封元件以避免填充材 料在注射期間的泄漏。在優(yōu)選實施例中，空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件至少由單個部件制成；但是不排除嵌入件可由兩個或更多的部件制成，或者相反，根據(jù)特定實施例，單個嵌入件可產(chǎn)生兩個或更多個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉。本發(fā)明的該方面的優(yōu)點是，其允許制造帶有復(fù)雜3D幾何結(jié)構(gòu)的導(dǎo)葉，使得可在填充材料已固化后容易地將嵌入件從葉輪移除。
根據(jù)另一示例性實施例，空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件與其它導(dǎo)葉嵌入件接合以形成環(huán)形組件，其復(fù)制成品葉輪的所有空氣動力學(xué)導(dǎo)葉，使得保持成品葉輪的導(dǎo)葉的空氣動力學(xué)特性。該環(huán)形嵌入件也可由單個部件制成。見下文。在優(yōu)選實施例中，該環(huán)形嵌入件優(yōu)選地并且有利地包括第一面、第二面、多個成形槽口，以及軸向孔。第一面配置為復(fù)制成品葉輪的所有空氣動力學(xué)導(dǎo)葉的環(huán)形組件的上表面；第二面與第一面大致相對并配置為復(fù)制上述環(huán)形組件的下表面；多個成形槽口提供成大致復(fù)制導(dǎo)葉的側(cè)壁；并且軸向孔大致復(fù)制成品葉輪的軸向孔(渦輪機械的轉(zhuǎn)子放置于其中)。有利地，可根據(jù)制作工藝或成品葉輪的類型通過合適的材料制成空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件和環(huán)形嵌入件，并且該材料可為可溶性的或易碎的材料、可改良的材料，或者在多個部件中可提取的固體材料，例如但不限于金屬、陶瓷、聚合物、木材或蠟。一些具體的例子包括水溶性陶瓷(例如來自Advanced Ceramics Manufacturing的Aquapour ),狀態(tài)變化材料(例如來自2Phase Technologies的“快速改良工具系統(tǒng)”)，形狀記憶聚合物(例如來自 Cornerstone Research Group 的 Verif lex 可重復(fù)使用模芯(Mandrels))。根據(jù)本發(fā)明的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件和環(huán)形嵌入件的優(yōu)點是，它們能建造用于渦輪機械領(lǐng)域的具有高品質(zhì)并帶有創(chuàng)新特性的成品葉輪。另一個優(yōu)點是，它們非常靈活，因為可能在提供具體幾何結(jié)構(gòu)和其形狀的情況下制成許多不同類型的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉，例如二維或三維類型的葉輪，或其它。又一優(yōu)點是-大體而言-成品葉輪可在單次注射中制成并且不要求后續(xù)的組裝和結(jié)合。這減少制造時間并提高部件的結(jié)構(gòu)完整性。然而，并不排除將每個導(dǎo)葉單獨注射和固化并且然后在后續(xù)步驟中將這些導(dǎo)葉與輪軸和罩組合。根據(jù)第五方面，存在一種建造用于渦輪機械的離心式葉輪的方法，其至少包括這樣的步驟，即，制作包括多個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件的環(huán)形嵌入件，該空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件復(fù)制成品葉輪的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉，使得保持導(dǎo)葉和成品葉輪的空氣動力學(xué)特性?？諝鈩恿W(xué)導(dǎo)葉是兩個相鄰葉片之間的空的空間，當(dāng)葉輪工作時工作流體可流動通過其中，還參見之前的描述。在本發(fā)明的有利的實施例中，該方法包括這樣的步驟，S卩，建造多個由所述合適材料制成的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件，每個嵌入件至少復(fù)制葉輪的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉并且每個嵌入件配置為彼此關(guān)聯(lián)以實現(xiàn)環(huán)形嵌入件。在本發(fā)明的備選實施例中，提供了這樣的步驟，S卩，使用具體模具從單個部件建造環(huán)形嵌入件。在本發(fā)明的另一實施例中，提供這樣的步驟，S卩，建造能關(guān)聯(lián)在每個所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件周圍的第一織物元件。 在又一實施例中，提供了另一步驟來建造第二織物元件，第二織物元件能關(guān)聯(lián)在導(dǎo)葉的上壁上以及環(huán)形嵌入件的相鄰導(dǎo)葉的下壁上。此外，提供了其它步驟來建造第三織物元件，第三織物元件能連續(xù)地形成多個葉片壁以及在葉片之間的壁。但是，顯然，根據(jù)組件或應(yīng)用需求，可存在很多方式以建造織物元件并將它們關(guān)聯(lián)在葉輪嵌入件上。在本發(fā)明的另一實施例中，提供了另一步驟以使成形構(gòu)件至少關(guān)聯(lián)在每個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件(在關(guān)聯(lián)織物元件到其上之前)的外表面上。以這種方式，可能將成形構(gòu)件包封在空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件及相應(yīng)的織物元件之間。在本發(fā)明的又一實施例中，提供了另一步驟以將內(nèi)部核心關(guān)聯(lián)在環(huán)形嵌入件下方，以便在成品葉輪于高旋轉(zhuǎn)速度下工作期間賦予更高的強度和剛度，并且同時，有助于其結(jié)構(gòu)為纖維布置提供堅實的基礎(chǔ)。有利地，可通過灌輸工藝將填充材料填充在模具內(nèi)，該灌輸工藝?yán)鐦渲瑐鬟f模塑(RTM)、真空輔助樹脂傳遞模塑(VARTM)、結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射成型(SRIM)、增強反應(yīng)注射成型(RRIM),等等。顯然,不排除根據(jù)構(gòu)建(construction)或使用的具體需要而使用其它方法。在另一優(yōu)選實施例中，提供了另一步驟以便在填充材料的灌輸和固化工藝之后移除環(huán)形嵌入件；這可以通過利用液體或氣體沖洗(在可溶性嵌入件的情況下)，加熱(在可熔嵌入件的情況下)，破碎(在易碎嵌入件的情況下)，或者將環(huán)形嵌入件的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計為使得其可沒有變化地移除(在固體嵌入件的情況下)來實現(xiàn)?？傊?，該移除步驟使得可在使得保持成品葉輪的導(dǎo)葉的空氣動力學(xué)特性的情況下，在灌輸工藝之后將環(huán)形嵌入件從成品葉輪取出或分離。在另一優(yōu)選實施例中，還提供了另一步驟以便制作空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件和環(huán)形嵌入件的全部或部分，其使用疊加(additive)制造技術(shù)以最小化對嵌入件進行加工的需要。這些疊加制造方法包括但不僅限于光成形、熔融沉積建模、激光燒結(jié)和電子束熔煉。方法的選擇將取決于許多因素，包括成型溫度和所需的葉輪尺寸公差。這對于要生產(chǎn)帶有相同形狀的少量的葉輪的應(yīng)用而言尤其具有吸引力。在又一優(yōu)選實施例中，可使用壓模(die)來鑄造全部或部分的嵌入件，該壓模由上面提到的疊加制造方法中的一種制成。在這種情況下，嵌入件材料可包括可溶的陶瓷。
根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點是，通過該方法生產(chǎn)的成品葉輪是高品質(zhì)的并且具有用于渦輪機械領(lǐng)域的前述創(chuàng)新特性。另一個優(yōu)點是，特別容易提供進一步的階段來添加構(gòu)件或元件，以便根據(jù)具體要求提高成品葉輪的質(zhì)量或機械特性。又一優(yōu)點是，這種方法非常靈活，因為可能在保持其空氣動力學(xué)和機械特性的情形下建造不同類型的葉輪，例如二維或三維葉輪或其它。


通過理解說明書和附圖將使本發(fā)明更加明顯，附圖示意性地顯示并且不是按比例的，從而并不限制實際的實施例。更具體而言，在附圖中，相同的標(biāo)號表示相同或相應(yīng)的部分
圖1A、圖IB和圖IC顯示了根據(jù)不同實施例的葉輪的截面；
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的模具的分解裝配；
圖3顯示類似于圖2的模具的側(cè)向和分解視 圖4顯示了用于圖3的模具的構(gòu)件；
圖5和圖6顯示了圖2或圖3的模具的構(gòu)件的多個視 圖7和圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的其它構(gòu)件；
圖9A、圖9B和圖9C顯示了根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的相應(yīng)纖維元件；
圖10顯示了圖2或圖3的模具的截面；以及 圖IlA至圖IlL顯示用于本發(fā)明的不同實施例的多種纖維。
具體實施例方式在附圖中，其中相同的標(biāo)號在所有各個圖中對應(yīng)相同的部分，大體上利用標(biāo)號IOA來表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的用于渦輪機械的成品離心式葉輪，參見圖1A。該葉輪IOA包括形成于空氣動力學(xué)葉片15之間的多個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉13，空氣動力學(xué)葉片15由第一織物元件IA (也參見9A)制成并滲透有第一填充材料M，其通常被稱為“基質(zhì)”。顯然，織物元件、空氣動力學(xué)葉片和相應(yīng)導(dǎo)葉的數(shù)量和形狀將根據(jù)葉輪的特定實施例而改變。參見上面的描述。工作流體沿著進入方向A進入每個導(dǎo)葉13的入口孔，行進通過導(dǎo)葉13，并且沿著方向B從相同導(dǎo)葉的出口孔離開。成形構(gòu)件19(在圖IA中未按照比例顯示)布置在每個葉片15之間的導(dǎo)葉13的在下壁131上以便防止工作流體在葉輪IOA的工作期間的侵蝕。第四織物元件4有利地提供在導(dǎo)葉13上方，其具有大致離心罩的形狀和功能。內(nèi)部核心元件21關(guān)聯(lián)在導(dǎo)葉13下，并且可被多個進一步的織物元件5、6、7包圍。參見下面的描述。在該實施例中，(也參見圖7的描述)該成形構(gòu)件19大致復(fù)制導(dǎo)葉13的在下壁131 (在那里由工作流體的流導(dǎo)致的侵蝕過程可能更高)的形狀；但是不排除這些構(gòu)件19可利用另一形狀或其它材料制成。參見下面的描述。圖IB顯示了第二實施例，其中，葉輪IOB被提供有第二織物元件IB(也參見圖9B的描述)，其配置為交替地圍繞導(dǎo)葉13的上壁以及沿著在其之間的相應(yīng)葉片15延伸的相鄰導(dǎo)葉13的下壁。
圖Ic顯示了第三實施例，其中，葉輪IOC被提供有第三織物元件1C(也參見圖9C的描述)，其配置為形成葉片15以及每個葉片15之間的導(dǎo)葉13的在上(superior)壁13S ；該第三織物元件IC大致由環(huán)形板組成，其帶有多個從板伸出的成形板材以形成葉片。在實施例IOB和IOC中均可提供對于圖IA的第一實施例描述的相同元件，如圖自身所示的那樣，比如成形元件19、內(nèi)部核心21，以及其它。在圖2中顯示了用以建造所述離心式葉輪10A、IOB或IOC的模具100的分解視圖，模具100基本上包括環(huán)形嵌入件110 (在該圖中以分解視圖將其自身顯示)以及在基板113與上部環(huán)115之間的內(nèi)部核心元件21。 在該特定實施例中，環(huán)形嵌入件110通過使多個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件200 (它們中的每一個復(fù)制成品葉輪的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉13)關(guān)聯(lián)而制成，以便形成大致環(huán)形或環(huán)面的組件。見下文?；?13具有內(nèi)部面113A以及外部面113B，內(nèi)部面113A配置為復(fù)制成品葉輪10AU0B或IOC的后表面，外部面113B與內(nèi)部面113A大致相對。上部環(huán)115具有內(nèi)部面115A以及外部面115B，內(nèi)部面115A配置為復(fù)制葉輪的前表面，外部面115B與內(nèi)部面115A大致相對。內(nèi)部核心元件21關(guān)聯(lián)在環(huán)形嵌入件110下方，并呈現(xiàn)第一面21A(也參見圖2、圖3和圖9)、相對的第二面21B以及軸向孔21C。第一面21A有利地具有罩形的形式(類似于鐘或康乃馨(tulipan))，其配置為匹配平臺110的在下表面；相對的第二面21B配置為大致復(fù)制成品葉輪的后表面，并且軸向孔21C能關(guān)聯(lián)在機械的軸R(成品葉輪可安裝在那里)上。在該圖中，核心元件21被第五纖維元件5、第六纖維元件6以及第七纖維元件7包圍。見下文。必須指出的是，在這些圖中，核心元件21的形狀被顯示為完全填充軸與平臺110之間的空間；并不排除將核心元件21實現(xiàn)為部分地填充該空間以便降低壓力并且同時降低成品葉輪的重量。在另一有利的實施例中，當(dāng)核心元件21由金屬材料制成時，可不提供這些進一步的織物元件5、6或7。此外，成形腔或孔可提供在由金屬材料制成的核心元件21上并且嵌入有織物元件的一部分以便使這些元件更穩(wěn)固地適配在其上。此外，在圖2中顯示了一個封閉系統(tǒng)119，其包括(在該有利的實施例中)多個固定在基板113的內(nèi)部面113A的邊緣上的封閉銷119A，并且其中相應(yīng)的封閉孔119B制成于上部環(huán)115的內(nèi)部面115A的邊緣上；嵌入孔119C在特定位置處提供在每個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件200上，見下面的描述。顯然，封閉系統(tǒng)119在這里被描述為實際情況的一個示例；該系統(tǒng)可根據(jù)特定實施例而極大地改變。在圖2中顯示了更多的軸向嵌入件121，以便形成由具體材料制成的成品葉輪的軸向孔21C，最終同樣材料的平臺110和/或嵌入件200。
應(yīng)當(dāng)指出的是，圖2還顯示了多個第一織物元件1A，它們中的每一個關(guān)聯(lián)在相應(yīng)空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件200的外表面上；顯然，模具100還可分別包括第二織物元件IB和第三織物元件IC (為了簡單起見未在圖2中顯示)，以便實現(xiàn)分別在圖IB和圖IC中示意性顯示的成品葉輪。圖3顯示了類似于圖2那樣的模具的分解視圖和側(cè)視圖，其中嵌入件200關(guān)聯(lián)在一起以形成環(huán)形嵌入件110。在該圖中，為了簡單起見，既沒有顯示第一織物元件1A，也沒有顯示第二織物元件IB或第三織物元件1C。此外，在該圖中顯示了第四、第五和第六織物元件4、5、6，其可提供在模具100內(nèi)以形成在本發(fā)明的有利的實施例中的成品葉輪。
特別而言，第四織物元件4配置為關(guān)聯(lián)在環(huán)形嵌入件110與上部環(huán)115之間；第五織物元件5配置為關(guān)聯(lián)在核心21與基板113的內(nèi)部面113A之間；第六織物元件6配置為關(guān)聯(lián)在環(huán)形嵌入件110與核心21之間；第七織物元件7配置為關(guān)聯(lián)在核心21的軸向孔21C內(nèi)。這些織物元件4、5、6、7在制造過程期間可滲透有第一填充材料M。此外，在圖3中還以截面部分地顯示了環(huán)形嵌入件110，并且其配置為復(fù)制成品葉輪的多個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉的環(huán)形組件，使得保持成品葉輪的空氣動力學(xué)特性。在這里所述的優(yōu)選實施例中，環(huán)形嵌入件110包括第一面110A，其由導(dǎo)葉環(huán)形組件的上表面形成并且具有大致類似于鐘或郁金香的形式，并且能與第四織物元件4匹配。第二面IlOB與第一面IlOA大致相對并且由導(dǎo)葉環(huán)形組件的下表面制成；提供了多個成形槽口 137以便大致復(fù)制每個導(dǎo)葉13的葉片15和軸向孔21C(其能被關(guān)聯(lián)至渦輪機械的轉(zhuǎn)子R)。該環(huán)形嵌入件110可通過互相接合多個所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件200 (如在這些圖中所示的)或者通過單個部件而形成，如上面所述地。在圖4中示意性地顯示了分段織物元件37 (也參見圖1A)，其能適配在所述成形槽口 137的拐角處的空間內(nèi)，以增加成品葉輪的整體組件的剛度，對于填充材料消除優(yōu)選流動路徑，并且避免僅僅包含填充材料而沒有纖維的區(qū)域(在固化期間可能開始開裂)。
在優(yōu)選實施例中，所有織物元件I至7和37由呈現(xiàn)軟或(半)剛性特征的織物材料制成，所以它們可單獨制成或在模具組裝期間關(guān)聯(lián)在一起。然而，根據(jù)不同實施例或成品葉輪的使用的需求，織物材料可由其它的類型制成。此外，根據(jù)不同的實施例，這些織物元件可由不同類型的纖維材料制成，見下文。在圖5和圖6中示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的有利實施例的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件200，其中其包括中央?yún)^(qū)域200A和相對的成形端部區(qū)域200B、200C，中央?yún)^(qū)域200A配置為復(fù)制成品葉輪的導(dǎo)葉13，成形端部區(qū)域200B、200C配置為與相鄰導(dǎo)葉嵌入件200的成形端部區(qū)域200B和200C分別關(guān)聯(lián)以便將環(huán)形組件安排為實現(xiàn)環(huán)形嵌入件110。特別而言，端部區(qū)域200B、200C分別包括側(cè)表面200D、200E，其能分別與相鄰導(dǎo)葉嵌入件200的側(cè)表面200D和200E接合。有利地，相對的成形端部區(qū)域200B、200C復(fù)制導(dǎo)葉13的入口孔和相應(yīng)出口孔。 此外，在該特定實施例中，端部區(qū)域200B、200C被成形以便配合相鄰嵌入件200的端部區(qū)域，并且，同時，用于在模具100內(nèi)處理和定位導(dǎo)葉嵌入件200。顯然，根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，這些端部區(qū)域200B、200C的形式和形狀可變化。
應(yīng)當(dāng)指出，如本文所示，導(dǎo)葉嵌入件200呈現(xiàn)為三維導(dǎo)葉；但是，顯然，可根據(jù)其它不同類型制成該嵌入件200，例如二維導(dǎo)葉或其它。
在圖7中示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的有利的實施例的上述成形元件19，其能覆蓋成品葉輪的導(dǎo)葉13的侵蝕過程更高的部分，例如其底部(參見圖1A)。特別而言，該成形元件19通過第一表面SI以及側(cè)邊緣S2和S3實現(xiàn)，第一表面SI能復(fù)制導(dǎo)葉13的形狀并且關(guān)聯(lián)在導(dǎo)葉13的在下壁131上，也參見圖IA ;側(cè)邊緣S2和S3用以部分地復(fù)制導(dǎo)葉13內(nèi)的葉片15的形狀并且關(guān)聯(lián)在葉片15的側(cè)壁上。有利的是，該成形元件19可關(guān)聯(lián)在導(dǎo)葉嵌入件200的中央?yún)^(qū)域200A上并且被第一織物元件1A、第二織物元件IB或第三織物元件IC包封，也參見圖5和圖6。在圖8中顯示了相對于圖7的不同實施例，其中，成形構(gòu)件20能夠套住或完全覆蓋導(dǎo)葉13的壁；換句話說，該成形構(gòu)件20大致形成能完全復(fù)制導(dǎo)葉13的封閉通道，工作流體在該封閉通道中流動。特別而言，該成形元件20通過第一在下表面LI、側(cè)邊緣L2和L3以及第二在上表面L4實現(xiàn)，第一下表面LI能復(fù)制導(dǎo)葉13的形狀并關(guān)聯(lián)在導(dǎo)葉13的在下壁131上；側(cè)邊緣L2和L3用以復(fù)制導(dǎo)葉13內(nèi)的葉片15的形狀并關(guān)聯(lián)在葉片15的側(cè)壁上，第二在上表面L4·用以復(fù)制導(dǎo)葉13的在上壁13S的形狀并關(guān)聯(lián)在在上壁13S上。同時，該成形元件20可關(guān)聯(lián)在嵌入件200的中央?yún)^(qū)域200A上并且被第一織物元件1A、第二織物元件IB或第三織物元件IC包封。這些成形元件19、20可由耐侵蝕或腐蝕的材料(如例如金屬或陶瓷或聚合物或其它)制成，并且還可進一步被用來提高成品葉輪的機械抗性。顯然，成形元件19、20必須復(fù)制導(dǎo)葉的形狀，所以它們可為三維或二維類型，或者根據(jù)特定導(dǎo)葉(其將被關(guān)聯(lián)到其中)的形狀的其它類型。應(yīng)當(dāng)指出，成形元件19、20可通過填充材料M并且還通過其成形形式以簡單而有用的方式固定在導(dǎo)葉13內(nèi)。圖9A顯示了第一纖維元件IA(也參見圖1A)，其所呈現(xiàn)的形狀近似地復(fù)制導(dǎo)葉13的形狀。在這種情況下，該元件IA可由任何類型的纖維(如前所述)制成并且其可有利地為半彈性或適應(yīng)性，以致擴展自身以越過嵌入件200的端部區(qū)域200B或200C并且然后在中央?yún)^(qū)域200A周圍封閉。顯然，在又一實施例中，嵌入件200可不包括端部區(qū)域200B、200C。在另一實施例中，可將元件IA直接編織(或者以其它方式生產(chǎn))在嵌入件200上，因而不要求織物變形。圖9B顯示了第二纖維元件IB (也參見圖1B)，其呈現(xiàn)出配置為交替地環(huán)繞導(dǎo)葉13的在上壁13S以及沿著其間的相應(yīng)葉片15延伸的相鄰導(dǎo)葉13的在下壁131的形狀。特別而言，該第二元件IB大致由罩板制成，該罩板成形為以致連續(xù)地形成環(huán)形組件的所有導(dǎo)葉13，在模具100的組裝期間將導(dǎo)葉嵌入件200和相鄰導(dǎo)葉嵌入件200相對地放置在其表面上。圖9C顯示了第三纖維元件1C(也參見圖1C)，其呈現(xiàn)大致由環(huán)形板形成的構(gòu)造以便形成在上壁13S或在下壁131，同時葉片表面從該板伸出以形成成品葉輪的葉片15 ;可在模具100的組裝期間將該第三織物元件IC大致放置在環(huán)形嵌入件110 (如圖9C中所示)上方或環(huán)形嵌入件110 (如圖IC中所示)下方。在圖10中示意性地顯示了圖2和圖3的模具100的截面，在其中你可特別地看到導(dǎo)葉嵌入件200和空的空間，在該空間內(nèi)包含上述織物元件I到7，并且在其中填充有填充材料Μ。在一個特別有利的實施例中，該空的空間被制成為用以將放置于其中的織物元件I到7配合或壓在一起，使得相鄰的織物元件相互嚴(yán)格接觸。這樣，可能使在兩個相鄰的纖維元件I至7之間的空的空間盡可能降低；填充材料M能填充相同的纖維元件I至7的纖維之間的空間，以便提供高的、受控的纖維體積分?jǐn)?shù)，見上文；特別而言，使用封閉的模具可能控制這些空間以便提供高的、受控的纖維體積分?jǐn)?shù)。填充材料M可從制成于基板113和/或上部環(huán)115中的多個注射孔123注入。根據(jù)本發(fā)明的不同實施例，在圖IIA到圖IIL中顯示了可被用來制成纖維元件1Α、1B、1C、4、5、6、7或37的多個纖維。 特別而言，在圖IlA中顯示了包括填充材料M的復(fù)合材料，多個連續(xù)的纖維R2被包封在其中，纖維R2可沿優(yōu)選的方向定向以便在成品葉輪的使用期間在纖維元件上具有最佳的強度分布。在圖IlB和圖IlC中顯示了包括填充材料M的復(fù)合材料，多個微粒纖維R3和相應(yīng)的不連續(xù)纖維R4被包封在其中。在圖IlD到圖IlL中分別顯示了由雙軸網(wǎng)格R5、縫狀網(wǎng)格R6、三軸網(wǎng)格R7、多層翹曲網(wǎng)格R8、三維纏繞纖維R9、圓柱形三維網(wǎng)格RlO以及相應(yīng)的三維交織網(wǎng)格Rll組成的纖維。所有這些類型的纖維或網(wǎng)格可不同地定向以便在纖維元件上具有最佳的強度分布。應(yīng)當(dāng)指出，多年來已經(jīng)開發(fā)出多種類型的合成纖維，其呈現(xiàn)可用于根據(jù)特定實施例的特定應(yīng)用的具體特性。例如，“HighPerformance Fibers b. v. Corporation，，公司的 Dyneema (也被稱為“凝膠紡聚乙烯”，或HDPE)是一種適于生產(chǎn)用于牽引的纜線的人工合成纖維，并且它被用于諸如風(fēng)箏沖浪、登山、垂釣和防具生產(chǎn)的運動；類似于Dyneema纖維的另一種纖維是由美國公司擁有專利的Spectra ;并且可從市場得到的另一種纖維是Nomex ，其是由杜邦在60年代初制成的一種芳纟侖纖維物質(zhì)。所公開的示例性實施例提供物件和方法以便實現(xiàn)帶有創(chuàng)新特征的葉輪。應(yīng)當(dāng)理解，該描述不意圖限制本發(fā)明。相反，示例性實施例意圖覆蓋被包括在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替代物、變型和等同物。此外，在示例性實施例的詳細(xì)描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對主張權(quán)利的發(fā)明的全面理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，許多實施例可不帶有這樣的具體細(xì)節(jié)來實施。雖然本示例性實施例的特征和元件在實施例中以特定組合而描述，但是，每個特征或元件可單獨使用而不帶有實施例的其它特征和元件，或者在不同組合中帶有或不帶有本文所公開的其它特征和元件。本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并實施任何合并的方法。本發(fā)明的專利保護范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所想到的其它示例。如果其它示例包括與權(quán)利要求的字面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件或者如果其它示例包括與權(quán)利要求的字面語言并無實質(zhì)差別的等效結(jié)構(gòu)元件，則這些其它示例預(yù)期在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用以建造用于渦輪機械的離心式葉輪的模具，其中，所述模具包括環(huán)形嵌入件(110)，所述環(huán)形嵌入件(110)包括復(fù)制成品葉輪的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉(13)的多個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件(200)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模具，其特征在于，所述模具包括能關(guān)聯(lián)在每個所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件(200)的外表面上的多個成形構(gòu)件(19;20)，其中，所述成形構(gòu)件(19;20)配置為用以在所述成品葉輪的工作期間抵抗工作流體的侵蝕。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模具，其特征在于，所述環(huán)形嵌入件(110)由單個部件制成或者通過彼此接合多個部件而制成。
4.根據(jù)至少權(quán)利要求I所述的模具，其特征在于，所述模具包括下列項中的至少一項 基板(113)，所述基板(113)具有內(nèi)部面(113A)和外部面(113B)，所述內(nèi)部面(113A)配置為復(fù)制所述成品葉輪的后表面，并且所述外部面(113B)與所述內(nèi)部面(113A)大致相對； 上部環(huán)(115)，所述上部環(huán)(115)具有內(nèi)部面(115A)和外部面(115B)，所述內(nèi)部面(115A)配置為復(fù)制所述成品葉輪的前表面，并且所述外部面(115B)與所述內(nèi)部面(115A)大致相對； 內(nèi)部核心元件(21)，所述內(nèi)部核心元件(21)關(guān)聯(lián)在所述環(huán)形嵌入件(110)下方并在所述基板(113)上方。
5.一種空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件(200)，配置為至少復(fù)制成品離心式葉輪的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件，其特征在于，所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件包括下列項中的至少一項 中央?yún)^(qū)域(200A)，所述中央?yún)^(qū)域(200A)配置為大致復(fù)制所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉(13);以及 相對的成形端部區(qū)域(200B;200C)，所述成形端部區(qū)域(200B; 200C)配置為與相鄰導(dǎo)葉嵌入件(200)的端部區(qū)域(200B;200C)關(guān)聯(lián)以便形成環(huán)形嵌入件(110)； 成形構(gòu)件(19; 20)，所述成形構(gòu)件(19; 20)能關(guān)聯(lián)在所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件的外表面上；所述成形構(gòu)件(19;20)配置為在所述成品葉輪的工作期間抵抗工作流體的侵蝕。
7.根據(jù)至少權(quán)利要求5所述的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件，其特征在于，所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件由單個部件制成或者由兩個或更多部件制成。
8.根據(jù)至少權(quán)利要求5所述的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件，其特征在于，所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件由可溶材料、易碎材料、可改良材料或者可在多個部件中提取的固體材料制成。
9.一種用于建造用于渦輪機械的離心式葉輪的方法，所述方法包括制作環(huán)形嵌入件(110)，所述環(huán)形嵌入件(110)包括復(fù)制成品葉輪的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉(13)的多個空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件(200)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括下列項中的至少一項 至少在將織物元件(1A;1B;1C)關(guān)聯(lián)到每個所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件(200)的外表面上之前，使成形構(gòu)件(19; 20)至少關(guān)聯(lián)在每個所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件(200)的外表面上； 建造第一織物元件(IA)，所述第一織物元件(IA)能關(guān)聯(lián)在每個所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件(200)周圍； 建造第二織物元件(IB)，所述第二織物元件(IB)能關(guān)聯(lián)在每個所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件(200)的上壁上并且關(guān)聯(lián)在相鄰的所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件(200)的下壁上；建造第三織物元件(1C)，所述第三織物元件(IC)能在所述空氣動力學(xué)導(dǎo)葉嵌入件(200)之間連續(xù)地形成多個葉片(15)。
全文摘要
一種用以建造用于渦輪機械的離心式葉輪的模具，特征在于包括能復(fù)制成品葉輪的空氣動力學(xué)導(dǎo)葉(13)的環(huán)形組件的至少一個環(huán)形嵌入件(110)；所述環(huán)形嵌入件(110)被用來形成空氣動力學(xué)導(dǎo)葉(13)并且這樣使其可在模鑄工藝期間從所述模具容易地移除。
文檔編號F01D5/28GK102713307SQ201080062105
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者A.馬西尼, B.阿克塞爾, C.拉諾, I.焦文內(nèi)蒂, J.奧弗林, M.蓋諾茲, S.芬 申請人:諾沃皮尼奧內(nèi)有限公司