旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體及制造該旋轉(zhuǎn)體的方法
【專利摘要】根據(jù)示例性實(shí)施例的一方面，提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體包括葉輪和護(hù)罩，所述葉輪包括葉片，所述護(hù)罩與葉輪一體地形成并具有其中多個(gè)激光熔覆層堆疊的熔覆堆疊結(jié)構(gòu)。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 示例性實(shí)施例涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體以及制造該旋轉(zhuǎn)體的方法，更具體地講， 涉及一種諸如壓縮機(jī)或泵的旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體以及制造該旋轉(zhuǎn)體的方法。 旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體及制造該旋轉(zhuǎn)體的方法

【背景技術(shù)】
[0002] 壓縮流體的壓縮機(jī)或者泵通常具有其中包括有旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)機(jī)的結(jié)構(gòu)。
[0003] 通常，這樣的旋轉(zhuǎn)機(jī)包括作為旋轉(zhuǎn)體的葉輪，其中，葉輪被構(gòu)造為通過將旋轉(zhuǎn)動(dòng)能 傳遞至流體而增加流體的壓力。因此，葉輪包括用于輔助流體流動(dòng)并將能量傳遞給流體的 多個(gè)葉片。
[0004] 護(hù)罩被設(shè)置在葉輪的外部，以與葉片一起形成流體的流動(dòng)路徑。
[0005] 通常，由于壓縮機(jī)的效率隨著葉片和護(hù)罩之間的間隔減小而增加，因此，近來已經(jīng) 通過將護(hù)罩與葉輪結(jié)合起來來制造護(hù)罩，以增加壓縮機(jī)的效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 技術(shù)問題
[0007] 當(dāng)護(hù)罩與葉輪結(jié)合時(shí)，葉輪的葉片和護(hù)罩需要相互固定，而多個(gè)操作被用于使它 們相互固定。例如，第2011-0080889號(hào)韓國(guó)專利公開披露了一種通過焊接來使葉片和護(hù)罩 相互固定的方法。
[0008] 技術(shù)方案
[0009] -個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例提供一種降低了制造成本的旋轉(zhuǎn)體和制造該旋轉(zhuǎn)體 的方法。
[0010] 根據(jù)示例性實(shí)施例的一方面，提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體包括葉輪和 護(hù)罩，所述葉輪包括葉片，所述護(hù)罩與所述葉輪一體地形成并具有其中多個(gè)激光熔覆層堆 疊的熔覆堆疊結(jié)構(gòu)。
[0011] 本發(fā)明的有益效果
[0012] 根據(jù)示例性實(shí)施例，所述旋轉(zhuǎn)體可被制造為具有低制造成本、高精度和高耐用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 通過參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行的描述，上述和其他方面將變得更明顯，其 中：
[0014] 圖1是示意性地示出根據(jù)示例性實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體的透視圖；
[0015] 圖2是圖1的旋轉(zhuǎn)體的截面圖；
[0016] 圖3是根據(jù)示例性實(shí)施例在制造旋轉(zhuǎn)體的過程之中的最初的安裝堆疊支撐件的 過程期間的旋轉(zhuǎn)體的透視圖。
[0017] 圖4是示意性地示出根據(jù)示例性實(shí)施例的堆疊支撐件的透視圖；
[0018] 圖5是示意性地示出根據(jù)示例性實(shí)施例的制造旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體的方法的視圖；
[0019] 圖6至圖9是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的制造旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體的方法的平面圖。 [0020] 實(shí)施本發(fā)明的最佳方式
[0021] 根據(jù)示例性實(shí)施例的一方面，提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體包括葉輪和 護(hù)罩，所述葉輪包括葉片，所述護(hù)罩與葉輪一體地形成并具有多個(gè)激光熔覆層堆疊的熔覆 堆疊結(jié)構(gòu)。
[0022] 旋轉(zhuǎn)機(jī)機(jī)器可以是壓縮機(jī)或泵。
[0023] 根據(jù)示例性實(shí)施例的一方面，提供一種制造旋轉(zhuǎn)體的方法，所述旋轉(zhuǎn)體包括：葉 輪，包括葉片；護(hù)罩，一體地安裝在所述葉輪上，所述方法包括：制備包括葉片的葉輪；通過 經(jīng)由激光熔覆工藝順序地堆疊激光覆層，來形成具有熔覆堆疊結(jié)構(gòu)的護(hù)罩。
[0024] 形成護(hù)罩的步驟可包括：將堆疊支撐件固定到所述葉輪；通過順序地將激光熔覆 層堆疊在堆疊支撐件的一個(gè)表面上形成熔覆堆疊結(jié)構(gòu)。
[0025] 所述方法還可包括：當(dāng)熔覆堆疊結(jié)構(gòu)到到達(dá)堆疊支撐件的所述一個(gè)表面的相對(duì)表 面的附近時(shí)移除所述堆疊支撐件；通過重新開始激光熔覆層的堆疊而用熔覆堆疊結(jié)構(gòu)來填 充堆疊支撐件被移除后的空間。
[0026] 形成護(hù)罩的步驟可包括：在葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)通過順序地堆疊激光熔覆層而形成熔 覆堆疊結(jié)構(gòu)。
[0027] 葉輪的旋轉(zhuǎn)軸的方向可垂直于重力方向。
[0028] 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)可以是壓縮機(jī)或泵。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 以下，將參照附圖詳細(xì)地描述一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例。另外，在附圖中，為避免重復(fù)， 相同的標(biāo)號(hào)指示相同的元件。
[0030] 圖1是示意性地示出根據(jù)示例性實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體100的透視圖，并且圖 2是圖1的旋轉(zhuǎn)體100的截面圖。
[0031] 根據(jù)本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)機(jī)是壓縮機(jī)，并且如圖1和圖2所示，其中的旋轉(zhuǎn)體100包括 葉輪110和護(hù)罩120。
[0032] 根據(jù)本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)機(jī)是壓縮機(jī)，但不限于此。換句話說，旋轉(zhuǎn)機(jī)可以是能夠利用 旋轉(zhuǎn)體1〇〇的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變流體的壓力和速度的設(shè)備。例如，旋轉(zhuǎn)機(jī)可以是泵或鼓風(fēng)機(jī)。
[0033] 葉輪110包括內(nèi)芯111、基座112和多個(gè)葉片113。這里，基座112和葉片113可 由重量輕的碳鋼或非鐵金屬（例如，鋁）形成。
[0034] 內(nèi)芯111可呈圓筒形。
[0035] 安裝孔111a形成在內(nèi)芯111的中心處，并且旋轉(zhuǎn)軸210 (參照?qǐng)D5)在裝配過程期 間插入到安裝孔111a中。因此，內(nèi)芯111將旋轉(zhuǎn)軸210的能量傳遞到葉輪110。
[0036] 基座112設(shè)置在內(nèi)芯111的外部，這里，基座112的表面112a不僅通過具有傾斜 的彎曲表面以形成流體路徑的底表面從而使流體流動(dòng)平滑，表面112a還被設(shè)計(jì)為增加傳 遞到流體的能量。
[0037] 葉片113形成在基座112的表面112a上，并在將葉輪110的動(dòng)能傳遞至流體的同 時(shí)引導(dǎo)流體的流動(dòng)。
[0038] 護(hù)罩120形成流體路徑的頂表面，以與基座112和葉片113 -起形成流體的流動(dòng) 路徑。
[0039] 護(hù)罩120與葉片113的頂部結(jié)合，以與葉輪110-體地形成，并呈具有敞開的中部 的傘狀，以覆蓋葉片113的頂部。
[0040] 護(hù)罩120具有其中多個(gè)激光烙覆層（laser cladding layers) 121a彼此堆疊的烙 覆堆疊結(jié)構(gòu)121。
[0041] 激光覆層121a通過供應(yīng)熔覆材料（金屬、陶瓷等）同時(shí)發(fā)射激光束并使熔覆材料 熔化而形成，稍后將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0042] 現(xiàn)在將描述通過利用旋轉(zhuǎn)體100的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而將能量傳遞至流體的過程。
[0043] 當(dāng)旋轉(zhuǎn)體100旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪110以及與葉輪110 -體地形成的護(hù)罩120也旋轉(zhuǎn)。
[0044] 流體流動(dòng)到旋轉(zhuǎn)體100的入口 100a中，并且當(dāng)接收旋轉(zhuǎn)體100的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能時(shí)在高 壓力下沿著如圖2所示的箭頭方向從出口 100b排放。然后，流體流經(jīng)擴(kuò)散器（未示出），以 降低流體的速度，同時(shí)將壓力增加至期望點(diǎn)。這里將省略對(duì)其的描述。
[0045] 以下，將參照?qǐng)D3至圖9描述制造示例性實(shí)施例的根據(jù)旋轉(zhuǎn)體100的方法。
[0046] 圖3是根據(jù)示例性實(shí)施例在制造旋轉(zhuǎn)體100的過程之中的最初的安裝堆疊支撐件 220的過程期間的旋轉(zhuǎn)體100的透視圖，圖4是示意性地示出根據(jù)示例性實(shí)施例的堆疊支撐 件220的透視圖，圖5是示意性地示出根據(jù)示例性實(shí)施例的制造旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體100的方 法的視圖，圖6至圖9是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的制造旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體100的方法的平面 圖。
[0047] 首先，操作員制備葉輪110。
[0048] 然后，如圖3所示，操作員將堆疊支撐件220固定到葉輪110上。可通過粘合劑或 焊接將堆疊支撐件220安裝在葉片113的頂端上，或者安裝在葉輪110的頂部處的外部夾 具上。
[0049] 堆疊支撐件220具有如圖4所示的曲桿的形狀，其中，曲桿的曲線被構(gòu)造為包含護(hù) 罩120的橫截面的曲線。這里，堆疊支撐件220的表面221是激光熔覆層121a開始形成的 表面，并且相對(duì)表面222是與表面221相對(duì)的表面。
[0050] 堆疊支撐件220由與葉片113的材料相同的材料形成，并通過粘合劑或焊接而附 著到葉片113的頂端。
[0051] 根據(jù)本實(shí)施例，堆疊支撐件220由與葉片113相同的材料形成，但堆疊支撐件220 的材料不限于此，只要激光熔覆層121a形成并彼此堆疊即可。
[0052] 接下來，如圖5所示，操作員將旋轉(zhuǎn)軸210插入到內(nèi)芯111的安裝孔111a中，將旋 轉(zhuǎn)軸210的方向調(diào)整為垂直于重力方向D，然后使旋轉(zhuǎn)軸210以預(yù)定角度一點(diǎn)一點(diǎn)地旋轉(zhuǎn)， 以執(zhí)行激光烙覆工藝（laser cladding process)。
[0053] 這里，通過在利用氣體噴嘴240噴射保護(hù)氣體G(例如，氬氣）的同時(shí)利用噴嘴232 噴射儲(chǔ)存在儲(chǔ)料器231中的熔覆粉末S，并通過利用激光照射設(shè)備250照射激光束來執(zhí)行激 光熔覆工藝。
[0054] 根據(jù)本實(shí)施例的激光熔覆工藝通過利用熔覆粉末S來執(zhí)行，但是可替換地，激光 熔覆工藝可通過利用任何熔覆材料（例如，線或箔）來執(zhí)行。
[0055] 由于已知設(shè)備和熔覆材料可被用于本實(shí)施例的激光熔覆工藝，因此這里將不描述 其細(xì)節(jié)。
[0056] 另外，在本實(shí)施例中，通過將旋轉(zhuǎn)軸210的方向調(diào)整為垂直于重力方向D，然后使 旋轉(zhuǎn)軸210旋轉(zhuǎn)，來執(zhí)行激光熔覆工藝，但是可替換地，旋轉(zhuǎn)軸210的方向可不垂直于重力 方向D。然而，如果旋轉(zhuǎn)軸210的方向垂直于重力方向D，那么可防止在激光熔覆工藝期間 熔化并向下流動(dòng)的激光熔覆層121a的一部分掉落到基座112的表面112a。
[0057] 在下文中，現(xiàn)在將詳細(xì)地描述執(zhí)行激光熔覆工藝。
[0058] 首先，如圖6所示，激光熔覆層121a經(jīng)激光熔覆工藝形成在堆疊支撐件220的表 面221上。
[0059] 這里，工作線PL是設(shè)置激光熔覆設(shè)備的位置并且是執(zhí)行激光熔覆工藝的線。這 里，激光熔覆工藝在工作線PL中的方向沒有特別限定，并且激光熔覆層121a可從圖3中的 A點(diǎn)向B點(diǎn)形成或者從B點(diǎn)向A點(diǎn)形成。
[0060] 然后，如圖7所示，在使葉輪110以預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度一點(diǎn)一點(diǎn)地旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，在工作 線PL上執(zhí)行激光熔覆工藝，其中，葉輪110的頂部通過順序地堆疊激光覆層121a而被覆 蓋，以逐漸增加熔覆堆疊結(jié)構(gòu)121的尺寸。這里，激光覆層121a的堆疊高度方向是葉輪110 的圓周方向，并且葉輪110的預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度在激光熔覆工藝期間可以是每次旋轉(zhuǎn)大約2° 到3。。
[0061] 接下來，持續(xù)執(zhí)行如上所述的激光熔覆工藝，以經(jīng)過到達(dá)如圖8所示的狀態(tài)以及 到達(dá)如圖9所示的狀態(tài)而形成熔覆堆疊結(jié)構(gòu)121。這里，在圖8中，由于葉輪110的預(yù)定旋 轉(zhuǎn)角度的總和為大約180°，因此熔覆堆疊結(jié)構(gòu)121的形狀幾乎為半圓形。
[0062] 另外，在圖9中，熔覆堆疊結(jié)構(gòu)121到達(dá)與堆疊支撐件220的表面221相對(duì)的相對(duì) 表面222附近。這里，熔覆堆疊結(jié)構(gòu)121和堆疊支撐件220的相對(duì)表面222之間的距離可 足夠長(zhǎng)，以使堆疊支撐件220可被移除。
[0063] 然后，操作員將堆疊支撐件220移除并再次開始激光熔覆工藝，以用熔覆堆疊結(jié) 構(gòu)121填充堆疊支撐件220被移除后的空間，以形成覆蓋葉片113的頂部（S卩，葉輪110的 頂部）的護(hù)罩120。
[0064] 根據(jù)本實(shí)施例，在移除堆疊支撐件220之后形成護(hù)罩120,但是可替換地，可通過 在不移除堆疊支撐件220的情況下將熔覆堆疊結(jié)構(gòu)121填充直至堆疊支撐件220而形成護(hù) 罩 120。
[0065] 在上述激光熔覆工藝期間，葉片113的頂端和熔覆堆疊結(jié)構(gòu)121彼此自然地結(jié)合。 換句話說，在形成熔覆堆疊結(jié)構(gòu)121的同時(shí)，熔化的熔覆堆疊結(jié)構(gòu)121的底表面與葉片113 的頂端接觸，因此，熔覆堆疊結(jié)構(gòu)121和葉片113彼此結(jié)合。
[0066] 然后，操作員通過在操作S104中執(zhí)行最終切削加工而完成護(hù)罩120的形成。
[0067] 根據(jù)本實(shí)施例，執(zhí)行最終切削加工來精確地形成護(hù)罩120的形狀，但是可替換地， 可不執(zhí)行最終切削加工。
[0068] 另外，在本實(shí)施例中，激光熔覆設(shè)備被固定和設(shè)置，并且在使安裝在葉輪110上的 旋轉(zhuǎn)軸210旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在工作線PL上執(zhí)行激光熔覆工藝，但是可替換地，可在激光熔覆設(shè) 備運(yùn)動(dòng)的同時(shí)不必使葉輪110運(yùn)動(dòng)來執(zhí)行激光熔覆工藝。
[0069] 如上所述，根據(jù)示例性實(shí)施例，由于通過利用經(jīng)由激光熔覆工藝順序地堆疊激光 熔覆層121a而形成的熔覆堆疊結(jié)構(gòu)121來形成護(hù)罩120,因此相對(duì)于單獨(dú)制造護(hù)罩并將其 安裝到葉輪上的通常方法相比，可降低制造成本。
[0070] 另外，根據(jù)示例性實(shí)施例，由于使用能夠執(zhí)行高精度工藝的激光熔覆工藝，因此可 按照相比當(dāng)使用氣焊或電焊時(shí)的高精度來制造旋轉(zhuǎn)體100,并且旋轉(zhuǎn)體100可相比釬焊具 有高耐久性的結(jié)合質(zhì)量。具體地講，由于旋轉(zhuǎn)體100可被形成為具有高精度，因此，即使當(dāng) 旋轉(zhuǎn)體1〇〇的尺寸小時(shí)，也可容易地制造旋轉(zhuǎn)體1〇〇。
[0071] 雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體示出和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員將理解的是，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在形 式上和細(xì)節(jié)上做出各種變型。
[0072] 產(chǎn)業(yè)上的可應(yīng)用性
[0073] 根據(jù)示例性實(shí)施例的一方面，提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體以及制造所述旋轉(zhuǎn)體的方 法。
【權(quán)利要求】
1. 一種旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體包括： 葉輪，包括葉片； 護(hù)罩，與所述葉輪一體地形成并具有多個(gè)激光熔覆層堆疊的熔覆堆疊結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述旋轉(zhuǎn)體，其中，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)是壓縮機(jī)或泵。
3. -種制造旋轉(zhuǎn)體的方法，所述旋轉(zhuǎn)體包括：葉輪，包括葉片；護(hù)罩，一體地安裝在所 述葉輪上，所述方法包括： 制備包括葉片的葉輪； 通過經(jīng)由激光熔覆工藝順序地堆疊激光熔覆層，來形成具有熔覆堆疊結(jié)構(gòu)的護(hù)罩。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，形成護(hù)罩的步驟包括： 將堆疊支撐件固定到所述葉輪； 通過順序地將激光熔覆層堆疊在堆疊支撐件的一個(gè)表面上來形成熔覆堆疊結(jié)構(gòu)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，所述方法還包括： 當(dāng)熔覆堆疊結(jié)構(gòu)到到達(dá)堆疊支撐件的所述一個(gè)表面的相對(duì)表面的附近時(shí)移除所述堆 疊支撐件； 通過重新開始激光熔覆層的堆疊而用熔覆堆疊結(jié)構(gòu)來填充堆疊支撐件被移除后的空 間。
6. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，形成護(hù)罩的步驟包括：在葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)通過順序 地堆疊激光熔覆層而形成熔覆堆疊結(jié)構(gòu)。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，葉輪的旋轉(zhuǎn)軸的方向垂直于重力方向。
8. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)是壓縮機(jī)或泵。
【文檔編號(hào)】F04D29/44GK104126075SQ201380009751
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月15日
【發(fā)明者】安成哲 申請(qǐng)人:三星泰科威株式會(huì)社