[发明专利]用于制造涡轮机构件的方法

说明书

一种用于制造涡轮机构件的方法，包括以下步骤：(a)通过添加制造来生产涡轮机构件(1)的多个分开的节段(1S)，其具有包围对应于涡轮机构件的大块部分的空体积(11V)的表皮；(b)将涡轮机构件的分开的节段组装在一起，形成半成品构件，其中具有空腔；(c)利用可流动的松散材料填充半成品构件的腔；(d)致密化和凝固腔中的可流动的松散材料。

技术领域

本公开涉及涡轮机制造。更具体地，本文所公开的主题涉及用于制造涡轮机构件(特别地诸如但并非排它地为涡轮机叶轮，例如用于离心泵和压缩机的叶轮)的方法。

背景技术

涡轮机包括一个或更多个旋转构件和一个或更多个固定构件。流过涡轮机的流体被旋转构件的旋转运动加速，并且在固定构件中被减慢下来，此处流体的动能转换成压力能。

离心涡轮机(诸如离心泵和压缩机)通常包括安装成用于在旋转轴上旋转的一个或更多个叶轮。轴支承在壳体中。各个叶轮包括具有前表面和后表面、且设有中心孔的盘，中心孔用于安装在旋转轴上。叶片从盘的前表面延伸，并且在它们之间限定了流体通路。叶轮可进一步包括护罩，其连接至叶片，并且在与盘相反的一侧上封闭流体通路。

形成于相邻的叶片之间的流体通路通常具有复杂的形状，其受流体动力因素控制。各个叶轮与扩散器组合，扩散器接收由叶轮加速的流体，且其中，流体的动能转换成压力能，因此增大流体压力。扩散器通常形成于容纳在机器壳体中的所谓的固定涡轮隔板(diaphragm)中。

与流体流相互作用的涡轮机构件通常具有相当复杂的形状。这既应用于固定构件，也应用于旋转构件，诸如叶轮。

诸如扩散器和叶轮的复杂的涡轮机构件的制造有时通过数控的除屑机加工来执行。然而，通过除屑进行机加工局限于一些种类的扩散器和叶轮，因为并非所有流体动力表面都可以通过除屑工具来机加工。

制造涡轮机叶轮的另一选项是通过所谓的放电加工(EDM)：一种其中盘状的工件放置在电介质液体中且与电极共同作用的技术。在工件与电极之间施加电压差，从而产生电火花，其侵蚀工件的表面。电极成形为使得通过侵蚀获得所需要的腔。顺序地使用具有不同电极的不同的工具，以机加工工件直至获得最终的叶轮形状。

同样，EDM具有限制和缺点，特别是由于需要使用不同形状的若干电极以便实现叶轮的需要的最终形状。电极经受磨损，且必须经常更换。此外，放电加工是非常缓慢的过程。

因此，存在对于制造复杂的涡轮机构件(特别是诸如但不限于用于泵和压缩机的离心叶轮)的改进的方法的需要。

发明内容

根据本文所公开的主题的一些实施例，一种方法，其实现了通过添加制造来制造大的涡轮机构件，克服了由添加制造装置的结构所施加的限制。根据本文所公开的主题的实施例，提供了一种方法，其包括如下步骤：通过添加制造来生产涡轮机构件的多个分开的节段，分开的节段的至少一些具有包围对应于涡轮机构件的大块部分的至少一个空体积的表皮。该方法可进一步包括将涡轮机构件的分开的节段组装在一起而形成半成品涡轮机构件的步骤。分开的节段的空体积因此形成半成品涡轮机构件中的至少一个内部腔。根据一些实施例，内部腔具有环形延伸部。根据本文所公开的方法的示例性实施例，进一步提供了利用可流动的松散材料(bulk flowable material)填充半成品涡轮机构件的至少一个内部腔的步骤。

根据一些实施例，可流动的松散材料可为液体或者半液体材料。在一些示例性实施例中，可流动的松散材料可包括悬浮在液相中的固体材料的微粒。根据本公开的其它实施例，可流动的松散材料可为粉末形式。

根据本文所公开的实施例，该方法可进一步包括密封地闭合填充有可流动的松散材料的至少一个内部腔的步骤。可流动的松散材料可被致密化且被转换成固体材料，填充内部腔且形成涡轮机构件的内芯体。

本文所公开的主题的示例性实施例提供了利用粉末材料填充内部腔，以及通过高温等静压(即所谓的“热等静压(hipping)”)来致密化粉末材料。