專利名稱：焊接槽密封結(jié)構(gòu)及其焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接槽密封結(jié)構(gòu)及其坪接方法。
技術(shù)背景安裝在離心壓縮機(jī)等上的葉輪，在將葉片與側(cè)板接合的情況下一 般使用焊接。在通過該焊接制作葉輪時，對葉片高度和葉片的形狀有 限制。例如，為了制造手夠不到、不能焊接的葉輪，有時使用專利文獻(xiàn)1、 2中所述的液相擴(kuò)散接合。并且，在制造復(fù)雜的葉輪的情況下，有 時使用激光狹縫焊接(k 一 if義口少卜溶接)。在這些焊接中，事先在與焊接有葉片的側(cè)板或芯板的葉片相反側(cè) 的表面上加工槽，從該槽側(cè)照射激光，使側(cè)板或芯板和葉片熔化而進(jìn) 行焊接。但該方法在將葉片與側(cè)板或芯板焊接后，需要進(jìn)行一面撒入 粉末一面照射激光、用熔化的粉末填埋槽的堆焊操作。這是由于如果 槽空著則會使葉輪的流體性能明顯下降。專利文獻(xiàn)1:日本特開平5-202701號7>才艮專利文獻(xiàn)2:日本特開平6-272696號〃>才艮根據(jù)上述現(xiàn)有的技術(shù)，在利用激光焊接葉片和側(cè)板或芯板后，一 旦要堆焊填埋為了進(jìn)行激光焊接而在側(cè)板或芯板上加工的槽，則將產(chǎn)生堆焊引起的熱變形。并且，如果使槽空著，則具有流體性能降低的 問題。本發(fā)明的目的是提供不使流體性能降低就可以減少熱變形的離心 壓縮機(jī)等的焊接槽密封結(jié)構(gòu)及其焊接方法。 發(fā)明內(nèi)容上述目的通過以下方案實現(xiàn)，即， 一種焊接槽密封結(jié)構(gòu)，在具有 圓板形的芯板、以規(guī)定的角度放射狀地安裝在該芯板的表面上的多張葉片以及安裝在該葉片的外緣的側(cè)板的葉輪中，在所述側(cè)板的表面上 加工槽，所述葉片與該槽的背面抵接，從所述槽的面照射激光，焊接 所述側(cè)板和所述葉片，在這樣的焊接密封結(jié)構(gòu)中，在將所述側(cè)板進(jìn)行 激光焊接后的槽的與所述葉片相反側(cè)的表面上，設(shè)置與側(cè)板不同的部 件，使所述槽與所述側(cè)板形成為同一個平面。并且，上述目的通過以下方案實現(xiàn)，即，在激光焊接所述葉片和 所述側(cè)板后將所述槽填埋至中間，然后，在所述槽的表面設(shè)置與所述 側(cè)板不同的部件。并且，上述目的通過以下方案實現(xiàn)，即，與所述側(cè)板不同的部件 焊接在所述側(cè)板上。并且，上述目的通過以下方案實現(xiàn)，即，與所述側(cè)板不同的部件 利用螺釘固定在所述側(cè)板上。并且，上述目的通過以下方案實現(xiàn)，即，與所述側(cè)板不同的部件 利用釬焊固定在所述側(cè)板上。并且，上述目的通過以下方案實現(xiàn)，即， 一種焊接槽密封結(jié)構(gòu)， 在具有圓板形的芯板、以規(guī)定的角度放射狀地安裝在該芯板的表面的 多張葉片以及安裝在該葉片的外緣的側(cè)板的葉輪中，在所述側(cè)板的表 面加工槽，所述葉片與該槽的背面抵接，從所述槽的面照射激光，焊 接所述側(cè)板和所述葉片，在這樣的焊接密封結(jié)構(gòu)中，利用樹脂密封加 工在所述側(cè)板上的槽。并且，上述目的通過以下方案實現(xiàn)，即，利用與所述側(cè)板不同的 部件覆蓋所述樹脂的上部。并且，上述目的通過以下方案實現(xiàn)，即，密封所述槽的樹脂材料 是纖維強(qiáng)化樹脂。并且，上述目的通過以下方案實現(xiàn)，即， 一種焊接槽密封結(jié)構(gòu)， 在具有圓板形的芯板、以規(guī)定的角度放射狀地安裝在該芯板的表面上 的多張葉片以及安裝在該葉片的外緣的側(cè)板的葉輪中，在所述側(cè)板的 表面上加工槽，所述葉片與該槽的背面抵接，從所述槽的面照射激光， 焊接所述側(cè)板和所述葉片，在這樣的焊接密封結(jié)構(gòu)中，利用混合了金屬和釬料的材料密封加工在所述側(cè)板上的槽。并且，上述目的通過以下方案實現(xiàn)，即，利用與所述側(cè)板不同的 部件覆蓋混合了所述金屬和釬料的材料的上部。并且，上述目的通過以下方案實現(xiàn)，即， 一種焊接方法，在具有 圓板形的芯板、以規(guī)定的角度放射狀地安裝在該芯板的表面的多張葉 片以及安裝在該葉片的外緣的側(cè)板的葉輪中，在所述側(cè)板的表面加工 槽，所述葉片與該槽的背面抵接，從所述槽的面照射激光，焊接所述側(cè)板和所述葉片，具有將槽形成在所述葉片所抵接的所述側(cè)板的面 的相反面上的工序；朝向所述槽照射激光、使所述葉片熔化，與所述 側(cè)板焊接的工序；利用所述激光使撒入到所述槽內(nèi)的粉末熔化、進(jìn)行 堆焊的工序；研磨經(jīng)過所述堆焊的面，精加工成與所述側(cè)板同一個面 的工序。根據(jù)本發(fā)明，可提供不使流體性能降低就可以減少熱變形的離心 壓縮機(jī)等的焊接槽密封結(jié)構(gòu)及其焊接方法。


圖l是一般的葉輪的俯視圖。圖2是圖1的A-A，剖視圖。圖3是放大側(cè)板和葉片的焊接部分的立體圖。圖4是具有第一實施例的焊接部分的剖視圖。圖5是表示進(jìn)行激光焊接前的葉片和芯板結(jié)構(gòu)的焊接部分的剖視圖。圖6是具有第二實施例的焊接部分的剖視圖。 圖7是具有第三實施例的焊接部分的剖視圖。 圖8是具有第四實施例的焊接部分的剖視圖。 圖9是具有第五實施例的焊接部分的剖視圖。 圖IO是具有第六實施例的焊接部分的剖視圖。 圖11是具有第七實施例的焊接部分的剖視圖。
具體實施方式
以下，根據(jù)附圖就本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。對于離心壓縮機(jī)等的葉輪，有在安裝于芯板上葉片的外周側(cè)安裝 側(cè)板的封閉式和不安裝側(cè)板的開放式。對于開放式，在將葉片焊接在 芯板上時，由于沒有側(cè)板，因此焊接作業(yè)人員的手可以夠到整個葉片 的全長，可使用電弧焊接等。但是，對于封閉式，由于有側(cè)板，別說葉片與芯板的焊接，就是 葉片與側(cè)板的焊接，焊接作業(yè)人員的手也夠不到，具有不能進(jìn)行電弧 焊接的問題。該問題不僅是離心壓縮機(jī)，可以說泵或水輪機(jī)也有同樣 的問題。因此，在本發(fā)明的離心壓縮機(jī)等的葉輪中，對于在利用激光烀接 葉片和側(cè)板后、將為了進(jìn)行焊接而加工的側(cè)板側(cè)的槽進(jìn)行密封的結(jié)構(gòu) 進(jìn)行了各種研究，結(jié)果得到了以下的各實施例。在本實施例中，就將葉片和芯板進(jìn)行一體加工、將側(cè)板激光焊接 在葉片上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但也可適用于葉片與側(cè)板形成一體、對 葉片和芯板進(jìn)行激光焊接的情況。首先，利用圖l、圖2就一般的壓縮機(jī)用葉輪的構(gòu)成進(jìn)行說明。 圖l是一般的離心壓縮機(jī)用葉輪的俯視圖。 圖2是圖1的A-A，線剖視圖。在圖1、圖2中，l表示整個葉輪。多張葉片3放射狀地焊接在作 為旋轉(zhuǎn)軸的芯板2 (如圖2所示)上。通過該葉片3的旋轉(zhuǎn)，從圖2 所示的氣體入口部5吸入的氣體通過離心力向氣體出口部6壓縮、排 出，從該處輸送到確定的外部設(shè)備。4是側(cè)板，以覆蓋葉片3的方式 焊接在葉輪3本身上。葉片3通過機(jī)械加工等設(shè)置在芯板2上，也可將芯板2和葉片3 加工成規(guī)定的形狀，然后，焊接芯板2和葉片3。并且，在將葉片3 設(shè)置在芯板2上后，將葉片3焊接在側(cè)板4上。此時的焊接是激光焊 接。另外，假定在本實施例中說明的葉輪1的直徑為300mm左右， 后述的槽的寬度為10mm左右。 第一實施例以下，利用圖3和圖4就第一實施方式的葉片和側(cè)板的激光焊接 進(jìn)行說明。圖3是焊接后的葉片和側(cè)板的立體圖。圖4是安裝在芯板上的葉 片和側(cè)板的焊接部分的剖視圖。在圖3、圖4中，在固定在芯板2上的葉片3與側(cè)板4抵接的狀 態(tài)下、在相對的相反側(cè)面的側(cè)板4上設(shè)置槽7。從該槽4的方向照射 激光、焊接葉片3和側(cè)板。槽7的寬度最好比葉片3的板厚稍大。通 過從側(cè)板4的加工有槽7的面照射激光，側(cè)板4和葉片3熔融而進(jìn)行 一體化。8是通過葉片3和側(cè)板的焊接而形成的角焊縫，即形成在角 部的圓部分。這樣，在焊接葉片3和側(cè)板4后不進(jìn)行槽7的堆焊，而設(shè)置與側(cè) 板4不同的部件10以遮住側(cè)板4的槽7。部件IO相當(dāng)于所謂的蓋， 通過用該部件10 (蓋)覆蓋槽7，槽7與側(cè)板4成為同一個平面。在 圖5中進(jìn)行了說明，在側(cè)板4的與葉片3相反的一側(cè)的槽表面?zhèn)阮A(yù)先 加工用于i殳置部件10的凹部9。 11是部件10和側(cè)板4的焊接部。在對葉片3和側(cè)板4進(jìn)行激光焊接之前預(yù)先加工凹部9, 一旦激 光焊接葉片3和側(cè)板4，則有時側(cè)板4將發(fā)生變形、部件10進(jìn)不去。 在這種情況下，再次加工凹部9、使部件10進(jìn)去。在將部件10設(shè)置 在凹部9上后，fj用電弧焊接等，形成側(cè)板4和部件10的焊接部11。 在進(jìn)行焊接的情況下，部件IO是金屬制的，可以是與側(cè)板4是相同的 材質(zhì)也可以是不同的材質(zhì)。這樣，通過利用部件10覆蓋槽7，可不降 低流體性能。并且，也可不產(chǎn)生因堆焊而引起的熱變形。第二實施例利用圖5和圖6就本發(fā)明的第二實施例進(jìn)行說明。 圖5是安裝部件前的槽的狀態(tài)的剖視圖。 圖6是安裝了部件后的槽的狀態(tài)的剖視圖。在圖5、圖6中，本實施例的對槽進(jìn)行密封的部件10的固定方法 不使用焊接，而是用螺釘進(jìn)行固定。在利用激光將葉片3焊接在側(cè)板 4上后，將部件10嵌入凹部9，該凹部9加工在槽7的表面兩側(cè)，所述槽7位于側(cè)板的與葉片3相反的一側(cè)。在凹部9的下面加工嵌合有 螺釘13。并且，在部件10上加工有比螺釘直徑稍大的貫通孔14。在部件10上開設(shè)有貫通孔14,使螺釘12穿過部件10的貫通孔 14、到達(dá)凹部9的陰螺紋位置。然后，利用螺釘12將部件10固定在 側(cè)板4上。在利用激光焊接葉片3和側(cè)板4后，如果側(cè)板4幾乎不發(fā) 生熱變形，則也可在焊接前加工凹部9和陰螺紋13。但是，如果因焊 接而引起的側(cè)板4的熱變形變大，則在焊接后加工凹部9和螺母13。 通過利用螺釘將部件固定在側(cè)板上，可不發(fā)生將部件焊接在側(cè)板上時 產(chǎn)生的熱變形。第三實施例利用圖7就本發(fā)明的其它實施例進(jìn)行說明。 圖7是安裝了部件后的槽的狀態(tài)的剖視圖。本實施例的對槽進(jìn)行密封的部件的固定方法是使用釬焊的方法。 在部件10和側(cè)板4之間設(shè)置釬料。然后，將整個葉輪1加熱到釬料 15熔化的規(guī)定溫度。通過釬料15熔化，側(cè)板4和部件IO形成一體， 可密封在側(cè)板4上加工的槽7。釬料15多使用鎳類或金類(金系)。 雖然在本實施例中使用了釬料，但是也可使用粘合劑。與焊接或擰緊 螺釘?shù)淖鳂I(yè)相比較，使用釬焊或粘合可減少作業(yè)工時。第四實施例利用圖8就本發(fā)明的其它實施例進(jìn)行說明。本實施例是如下的方法，即，在利用激光焊接葉片和側(cè)板后，直 到槽的中間為止進(jìn)行堆焊，然后利用部件10密封槽7。進(jìn)行多次堆焊， 逐漸填埋槽7 ，不全部填埋而是填埋到中間。通過這樣填埋到中間，與用堆焊16填埋整個槽7時相比，可抑制 側(cè)板4的熱變形。并且，與完全不填埋槽7時相比，可增加側(cè)板4的 強(qiáng)度。在利用堆焊16填埋到槽7的中間后，在凹部中設(shè)置部件IO， 該凹部加工在側(cè)板4的與葉片相反側(cè)的表面上。該部件10利用第一至 第三實施例所述的方法固定在側(cè)板4上。第五實施例利用圖9就本發(fā)明的其它實施例進(jìn)行說明。本實施例是利用樹脂填埋在側(cè)板上加工的槽的方法。與第一實施 例相同地利用激光焊接葉片3和側(cè)板4。在焊接后，將樹脂17放入槽 7。樹脂如果使用不飽和聚酯，則可在室溫下硬化。并且，在使用環(huán)氧樹脂等加熱硬化型樹脂時，使整個葉輪l上升 到樹脂的硬化溫度。最好向槽內(nèi)放置多達(dá)從槽7的上部溢出的程度的 樹脂17。然后，在樹脂硬化后，利用切削刀等工具將從槽7溢出的樹 脂削掉。利用樹脂全部填滿槽7與使槽7空著的狀態(tài)相比可增加側(cè)板 4的強(qiáng)度。第六實施例利用圖IO就本發(fā)明的其它實施例進(jìn)行說明。在本實施例中使用如下的方法，即，在利用樹脂17填埋在側(cè)板4 上加工的槽7后，將部件10設(shè)置在樹脂17的上部。與第一實施例相 同地焊接葉片3和側(cè)板4。在焊接后，利用樹脂17填埋槽7。此時使 用的樹脂17可使用上述的在室溫下可進(jìn)行硬化的不飽和聚酯或加熱 硬化型環(huán)氧樹脂。此時，最好使樹脂17流入到凹部位置，該凹部位置加工在側(cè)板4 的與葉片3相反的一側(cè)的表面上。然后，削掉從槽7溢到凹部9的樹 脂17，使部件10收容在凹部9內(nèi)。在該狀態(tài)下，通過焊接、釬焊、 螺釘、粘合將部件10固定在側(cè)板4上。這樣，通過將部件10設(shè)置在 樹脂上部，與只用樹脂填埋槽時相比可降低葉輪旋轉(zhuǎn)時槽7的變形。在本實施例和第五實施例中利用樹脂填埋槽7，但也可使用混合 金屬和釬料的材料來代替樹脂進(jìn)行填埋。由于混合金屬和釬料的材料 與樹脂相比，楊氏模量等機(jī)械性質(zhì)高，因此，與利用樹脂密封相比可 降低葉輪旋轉(zhuǎn)時槽的變形。第七實施例利用圖11就本發(fā)明的其它實施例進(jìn)行說明。 本實施例是利用纖維強(qiáng)化樹脂填埋側(cè)板4的槽7的方法。在利用 激光焊接葉片3和側(cè)板4后，利用纖維強(qiáng)化樹脂18填埋槽7。纖維強(qiáng)化樹脂18可使用使金屬須或短纖維分散在樹脂中的材料，也可使用層 壓多張被稱為預(yù)成型料的薄片的材料。預(yù)成型料是使纖維在樹脂中定 向在一個方向的材料。并且，也有如下的方法，即，將被稱為玻璃纖 維板的薄片設(shè)置在槽中，然后，使不飽和聚酯樹脂浸透。這些纖維有玻璃、碳、氧化鋁等，樹脂有不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂 等。而且，如第六實施例所示，也可將部件IO設(shè)置在纖維強(qiáng)化樹脂的 上部。由于纖維強(qiáng)化樹脂與樹脂相比，楊氏模量等的機(jī)械性質(zhì)高，因 此與利用樹脂密封相比可降低葉輪旋轉(zhuǎn)時的槽的變形。并且，使釬料 熔化的溫度通常是1000。C左右的高溫，而環(huán)氧樹脂的硬化溫度為100 30ox:左右，可減少熱變形。以下，參照圖4就葉片和側(cè)板的焊接方法的工序進(jìn)行說明，首先， 通過機(jī)械加工等在側(cè)板4上加工槽7。將葉片3設(shè)置在規(guī)定位置上， 該規(guī)定位置位于加工了該槽7的側(cè)板4的與槽7相反的一側(cè)。然后， 從側(cè)板4的槽上部照射激光，使側(cè)板4和葉片3熔化而形成一體。此 時，在葉片3和側(cè)板4一體化后的熔融部形成角焊縫。之后，進(jìn)行堆 焊作業(yè)，即， 一面撒下粉末一面照射激光，利用熔化后的粉末填埋槽 7。堆焊作業(yè)通常分成幾次進(jìn)行，逐漸填埋槽。這樣，在焊接全部葉片 3和側(cè)板4后，通過機(jī)械加工等研磨側(cè)板4的最外周面、將葉輪的外 徑精加工成規(guī)定的尺寸。
權(quán)利要求
1.一種焊接槽密封結(jié)構(gòu)，在具有圓板形的芯板、以規(guī)定的角度放射狀地安裝在該芯板的表面上的多張葉片以及安裝在該葉片的外緣的側(cè)板的葉輪中，在所述側(cè)板的表面上加工槽，所述葉片與該槽的背面抵接，從所述槽的面照射激光，焊接所述側(cè)板和所述葉片，在這樣的焊接密封結(jié)構(gòu)中，其特征在于，在將所述側(cè)板進(jìn)行激光焊接后的槽的與所述葉片相反側(cè)的表面上，設(shè)置與側(cè)板不同的部件，使所述槽與所述側(cè)板形成為同一個平面。
2. 如權(quán)利要求l所述的焊接槽密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，在激光焊 接所述葉片和所述側(cè)板后將所述槽填埋至中間，然后，在所述槽的表 面設(shè)置與所述側(cè)板不同的部件。
3. 如權(quán)利要求l所述的焊接槽密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，與所述側(cè) 板不同的部件焊接在所述側(cè)板上。
4. 如權(quán)利要求l所述的焊接槽密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，與所述側(cè) 板不同的部件利用螺釘固定在所述側(cè)板上。
5. 如權(quán)利要求l所述的焊接槽密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，與所述側(cè) 板不同的部件利用釬焊固定在所述側(cè)板上。
6. —種焊接槽密封結(jié)構(gòu)，在具有圓板形的芯板、以規(guī)定的角度放側(cè)板的葉輪中，A 丄'丄rf丄厶工 l丄一 < 墻 t:^ ，j ut k 接上上j匕工J"產(chǎn) ，i匕6 /pt/v| 3^'|^取《^恭叫上/^工槽，〃ia一i "巧i^及槽trv月叫^Si橫，yyv〃|述槽的面照射激光，焊接所述側(cè)板和所述葉片，在這樣的焊接密封結(jié) 構(gòu)中，其特征在于，利用樹脂密封加工在所述側(cè)板上的槽。
7. 如權(quán)利要求6所述的焊接槽密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，利用與所 述側(cè)板不同的部件覆蓋所述樹脂的上部。
8. 如權(quán)利要求6所述的焊接槽密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，密封所述槽的樹脂材料是纖維強(qiáng)化樹脂。
9. 一種焊接槽密封結(jié)構(gòu)，在具有圓板形的芯板、以規(guī)定的角度放 射狀地安裝在該芯板的表面上的多張葉片以及安裝在該葉片的外緣的 側(cè)板的葉輪中，在所述側(cè)板的表面上加工槽，所述葉片與該槽的背面抵接，從所 述槽的面照射激光，焊接所述側(cè)板和所述葉片，在這樣的焊接密封結(jié) 構(gòu)中，其特征在于，利用混合了金屬和釬料的材料密封加工在所述側(cè)板上的槽。
10. 如權(quán)利要求9所述的焊接槽密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，利用與 所述側(cè)板不同的部件覆蓋混合了所述金屬和釬料的材料的上部。
11. 一種焊接方法，在具有圓板形的芯板、以規(guī)定的角度放射狀 地安裝在該芯板的表面上的多張葉片以及安裝在該葉片的外緣的側(cè)板 的葉輪中，在所述側(cè)板的表面加工槽，所述葉片與該槽的背面抵接，從所述 槽的面照射激光，焊接所述側(cè)板和所述葉片，其特征在于，具有將槽形成在所述葉片所抵接的所述側(cè)板的面的相反面上的 工序；朝向所述槽照射激光、使所述葉片熔化，與所述側(cè)板焊接的工 序；利用所述激光使撒入到所述槽內(nèi)的粉末熔化、進(jìn)行堆焊的工序； 研磨經(jīng)過所述堆焊的面，精加工成與所述側(cè)板同一個面的工序。
全文摘要
本發(fā)明所要解決的問題是，葉片與芯板表面連接，在焊接了葉片的側(cè)板的與葉片側(cè)相反側(cè)的表面上加工槽。葉片設(shè)置在槽的背面，從加工了槽的面照射激光，焊接側(cè)板和葉片。使粉末在為了進(jìn)行焊接而在側(cè)板上加工的槽內(nèi)熔化、填埋會產(chǎn)生熱變形。并且使槽空著具有使流體性能降低的問題。本發(fā)明在焊接葉片和進(jìn)行了槽加工的側(cè)板后，在槽的與葉片相反側(cè)的表面上設(shè)置部件。或者利用樹脂等與側(cè)板的材質(zhì)不同的材質(zhì)填埋槽。通過形成這樣的結(jié)構(gòu)，可不使流體性能降低地減少焊接熱所引起的變形。該方法也適用于如下的槽，即，葉片不形成在芯板上而形成在側(cè)板表面上，在利用激光焊接葉片和芯板后，在芯板上加工的槽。
文檔編號F04D29/00GK101275580SQ20081000316
公開日2008年10月1日 申請日期2008年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者前田義尚, 塚本武志, 小林博美, 巖佐正明, 有動龍二郎, 桑野哲也, 野際日出人 申請人:株式會社日立工業(yè)設(shè)備技術(shù)