旋转机的旋转体及制造该旋转体的方法

摘要

根据示例性实施例的一方面，提供一种旋转机的旋转体，所述旋转体包括叶轮和护罩，所述叶轮包括叶片，所述护罩与叶轮一体地形成并具有其中多个激光熔覆层堆叠的熔覆堆叠结构。

说明书

技术领域

示例性实施例涉及一种旋转机的旋转体以及制造该旋转体的方法，更具 体地讲，涉及一种诸如压缩机或泵的旋转机的旋转体以及制造该旋转体的方 法。

背景技术

压缩流体的压缩机或者泵通常具有其中包括有旋转体的旋转机的结构。

通常，这样的旋转机包括作为旋转体的叶轮，其中，叶轮被构造为通过 将旋转动能传递至流体而增加流体的压力。因此，叶轮包括用于辅助流体流 动并将能量传递给流体的多个叶片。

护罩被设置在叶轮的外部，以与叶片一起形成流体的流动路径。

通常，由于压缩机的效率随着叶片和护罩之间的间隔减小而增加，因此， 近来已经通过将护罩与叶轮结合起来来制造护罩，以增加压缩机的效率。

发明内容

技术问题

当护罩与叶轮结合时，叶轮的叶片和护罩需要相互固定，而多个操作被 用于使它们相互固定。例如，第2011-0080889号韩国专利公开披露了一种通 过焊接来使叶片和护罩相互固定的方法。

技术方案

一个或更多个示例性实施例提供一种降低了制造成本的旋转体和制造该 旋转体的方法。

根据示例性实施例的一方面，提供一种旋转机的旋转体，所述旋转体包 括叶轮和护罩，所述叶轮包括叶片，所述护罩与所述叶轮一体地形成并具有 其中多个激光熔覆层堆叠的熔覆堆叠结构。

本发明的有益效果

根据示例性实施例，所述旋转体可被制造为具有低制造成本、高精度和 高耐用性。

附图说明

通过参照附图对示例性实施例进行的描述，上述和其他方面将变得更明 显，其中：

图1是示意性地示出根据示例性实施例的旋转机的旋转体的透视图；

图2是图1的旋转体的截面图；

图3是根据示例性实施例在制造旋转体的过程之中的最初的安装堆叠支 撑件的过程期间的旋转体的透视图。

图4是示意性地示出根据示例性实施例的堆叠支撑件的透视图；

图5是示意性地示出根据示例性实施例的制造旋转机的旋转体的方法的 视图；

图6至图9是示出根据示例性实施例的制造旋转机的旋转体的方法的平 面图。

实施本发明的最佳方式

根据示例性实施例的一方面，提供一种旋转机的旋转体，所述旋转体包 括叶轮和护罩，所述叶轮包括叶片，所述护罩与叶轮一体地形成并具有多个 激光熔覆层堆叠的熔覆堆叠结构。

旋转机机器可以是压缩机或泵。

根据示例性实施例的一方面，提供一种制造旋转体的方法，所述旋转体 包括：叶轮，包括叶片；护罩，一体地安装在所述叶轮上，所述方法包括： 制备包括叶片的叶轮；通过经由激光熔覆工艺顺序地堆叠激光覆层，来形成 具有熔覆堆叠结构的护罩。

形成护罩的步骤可包括：将堆叠支撑件固定到所述叶轮；通过顺序地将 激光熔覆层堆叠在堆叠支撑件的一个表面上形成熔覆堆叠结构。

所述方法还可包括：当熔覆堆叠结构到到达堆叠支撑件的所述一个表面 的相对表面的附近时移除所述堆叠支撑件；通过重新开始激光熔覆层的堆叠 而用熔覆堆叠结构来填充堆叠支撑件被移除后的空间。

形成护罩的步骤可包括：在叶轮旋转的同时通过顺序地堆叠激光熔覆层 而形成熔覆堆叠结构。

叶轮的旋转轴的方向可垂直于重力方向。

所述旋转机可以是压缩机或泵。

具体实施方式

以下，将参照附图详细地描述一个或更多个实施例。另外，在附图中， 为避免重复，相同的标号指示相同的元件。

图1是示意性地示出根据示例性实施例的旋转机的旋转体100的透视图， 并且图2是图1的旋转体100的截面图。

根据本实施例的旋转机是压缩机，并且如图1和图2所示，其中的旋转 体100包括叶轮110和护罩120。

根据本实施例的旋转机是压缩机，但不限于此。换句话说，旋转机可以 是能够利用旋转体100的旋转运动改变流体的压力和速度的设备。例如，旋 转机可以是泵或鼓风机。

叶轮110包括内芯111、基座112和多个叶片113。这里，基座112和叶 片113可由重量轻的碳钢或非铁金属(例如，铝)形成。

内芯111可呈圆筒形。

安装孔111a形成在内芯111的中心处，并且旋转轴210(参照图5)在 装配过程期间插入到安装孔111a中。因此，内芯111将旋转轴210的能量传 递到叶轮110。

基座112设置在内芯111的外部，这里，基座112的表面112a不仅通过 具有倾斜的弯曲表面以形成流体路径的底表面从而使流体流动平滑，表面 112a还被设计为增加传递到流体的能量。

叶片113形成在基座112的表面112a上，并在将叶轮110的动能传递至 流体的同时引导流体的流动。

护罩120形成流体路径的顶表面，以与基座112和叶片113一起形成流 体的流动路径。

护罩120与叶片113的顶部结合，以与叶轮110一体地形成，并呈具有 敞开的中部的伞状，以覆盖叶片113的顶部。

护罩120具有其中多个激光熔覆层(laser cladding layers)121a彼此堆叠 的熔覆堆叠结构121。

激光覆层121a通过供应熔覆材料(金属、陶瓷等)同时发射激光束并使 熔覆材料熔化而形成，稍后将对其进行详细的描述。

现在将描述通过利用旋转体100的旋转运动而将能量传递至流体的过 程。

当旋转体100旋转时，叶轮110以及与叶轮110一体地形成的护罩120 也旋转。

流体流动到旋转体100的入口100a中，并且当接收旋转体100的旋转动 能时在高压力下沿着如图2所示的箭头方向从出口100b排放。然后，流体流 经扩散器(未示出)，以降低流体的速度，同时将压力增加至期望点。这里将 省略对其的描述。

以下，将参照图3至图9描述制造示例性实施例的根据旋转体100的方 法。

图3是根据示例性实施例在制造旋转体100的过程之中的最初的安装堆 叠支撑件220的过程期间的旋转体100的透视图，图4是示意性地示出根据 示例性实施例的堆叠支撑件220的透视图，图5是示意性地示出根据示例性 实施例的制造旋转机的旋转体100的方法的视图，图6至图9是示出根据示 例性实施例的制造旋转机的旋转体100的方法的平面图。

首先，操作员制备叶轮110。

然后，如图3所示，操作员将堆叠支撑件220固定到叶轮110上。可通 过粘合剂或焊接将堆叠支撑件220安装在叶片113的顶端上，或者安装在叶 轮110的顶部处的外部夹具上。

堆叠支撑件220具有如图4所示的曲杆的形状，其中，曲杆的曲线被构 造为包含护罩120的横截面的曲线。这里，堆叠支撑件220的表面221是激 光熔覆层121a开始形成的表面，并且相对表面222是与表面221相对的表面。

堆叠支撑件220由与叶片113的材料相同的材料形成，并通过粘合剂或 焊接而附着到叶片113的顶端。

根据本实施例，堆叠支撑件220由与叶片113相同的材料形成，但堆叠 支撑件220的材料不限于此，只要激光熔覆层121a形成并彼此堆叠即可。

接下来，如图5所示，操作员将旋转轴210插入到内芯111的安装孔111a 中，将旋转轴210的方向调整为垂直于重力方向D，然后使旋转轴210以预 定角度一点一点地旋转，以执行激光熔覆工艺(laser cladding process)。

这里，通过在利用气体喷嘴240喷射保护气体G(例如，氩气)的同时 利用喷嘴232喷射储存在储料器231中的熔覆粉末S，并通过利用激光照射 设备250照射激光束来执行激光熔覆工艺。

根据本实施例的激光熔覆工艺通过利用熔覆粉末S来执行，但是可替换 地，激光熔覆工艺可通过利用任何熔覆材料(例如，线或箔)来执行。

由于已知设备和熔覆材料可被用于本实施例的激光熔覆工艺，因此这里 将不描述其细节。

另外，在本实施例中，通过将旋转轴210的方向调整为垂直于重力方向 D，然后使旋转轴210旋转，来执行激光熔覆工艺，但是可替换地，旋转轴 210的方向可不垂直于重力方向D。然而，如果旋转轴210的方向垂直于重 力方向D，那么可防止在激光熔覆工艺期间熔化并向下流动的激光熔覆层 121a的一部分掉落到基座112的表面112a。

在下文中，现在将详细地描述执行激光熔覆工艺。

首先，如图6所示，激光熔覆层121a经激光熔覆工艺形成在堆叠支撑件 220的表面221上。

这里，工作线PL是设置激光熔覆设备的位置并且是执行激光熔覆工艺 的线。这里，激光熔覆工艺在工作线PL中的方向没有特别限定，并且激光熔 覆层121a可从图3中的A点向B点形成或者从B点向A点形成。

然后，如图7所示，在使叶轮110以预定旋转角度一点一点地旋转的同 时，在工作线PL上执行激光熔覆工艺，其中，叶轮110的顶部通过顺序地堆 叠激光覆层121a而被覆盖，以逐渐增加熔覆堆叠结构121的尺寸。这里，激 光覆层121a的堆叠高度方向是叶轮110的圆周方向，并且叶轮110的预定旋 转角度在激光熔覆工艺期间可以是每次旋转大约2°到3°。

接下来，持续执行如上所述的激光熔覆工艺，以经过到达如图8所示的 状态以及到达如图9所示的状态而形成熔覆堆叠结构121。这里，在图8中， 由于叶轮110的预定旋转角度的总和为大约180°，因此熔覆堆叠结构121 的形状几乎为半圆形。

另外，在图9中，熔覆堆叠结构121到达与堆叠支撑件220的表面221 相对的相对表面222附近。这里，熔覆堆叠结构121和堆叠支撑件220的相 对表面222之间的距离可足够长，以使堆叠支撑件220可被移除。

然后，操作员将堆叠支撑件220移除并再次开始激光熔覆工艺，以用熔 覆堆叠结构121填充堆叠支撑件220被移除后的空间，以形成覆盖叶片113 的顶部(即，叶轮110的顶部)的护罩120。

根据本实施例，在移除堆叠支撑件220之后形成护罩120，但是可替换 地，可通过在不移除堆叠支撑件220的情况下将熔覆堆叠结构121填充直至 堆叠支撑件220而形成护罩120。

在上述激光熔覆工艺期间，叶片113的顶端和熔覆堆叠结构121彼此自 然地结合。换句话说，在形成熔覆堆叠结构121的同时，熔化的熔覆堆叠结 构121的底表面与叶片113的顶端接触，因此，熔覆堆叠结构121和叶片113 彼此结合。

然后，操作员通过在操作S104中执行最终切削加工而完成护罩120的形 成。

根据本实施例，执行最终切削加工来精确地形成护罩120的形状，但是 可替换地，可不执行最终切削加工。

另外，在本实施例中，激光熔覆设备被固定和设置，并且在使安装在叶 轮110上的旋转轴210旋转的同时在工作线PL上执行激光熔覆工艺，但是可 替换地，可在激光熔覆设备运动的同时不必使叶轮110运动来执行激光熔覆 工艺。

如上所述，根据示例性实施例，由于通过利用经由激光熔覆工艺顺序地 堆叠激光熔覆层121a而形成的熔覆堆叠结构121来形成护罩120，因此相对 于单独制造护罩并将其安装到叶轮上的通常方法相比，可降低制造成本。

另外，根据示例性实施例，由于使用能够执行高精度工艺的激光熔覆工 艺，因此可按照相比当使用气焊或电焊时的高精度来制造旋转体100，并且 旋转体100可相比钎焊具有高耐久性的结合质量。具体地讲，由于旋转体100 可被形成为具有高精度，因此，即使当旋转体100的尺寸小时，也可容易地 制造旋转体100。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但本领 域的普通技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和 范围的情况下，可在形式上和细节上做出各种变型。

产业上的可应用性

根据示例性实施例的一方面，提供一种旋转机的旋转体以及制造所述旋 转体的方法。