[发明专利]引导流动的构件

说明书

本发明涉及一种引导流动的构件，其中，在该构件中在各个区域之间的过渡部具有沟槽，其中，沟槽的载荷集可计算测定，其中，从外部仅可困难地和/或甚至不能直接地接近的沟槽相应于其机械负荷在几何上来成形。

技术领域

本发明涉及在特别考虑机械负载的情况下引导流动的构件的几何设计，其中，在该构件中在各个区域之间的过渡部通过沟槽(Kerbe)来赋予，其中，沟槽的载荷集(Lastkollektiv)可计算测定，以及涉及这样的构件的制造。

背景技术

引导流动的构件以不同的实施形式已知。根据应用条件(即工作压力、输送介质、介质温度等)，构件由特殊材料制成。壳体的静态结构同样与应用领域极其相关。

特别受载的区域且尤其在不同区域之间的过渡部处可能建立有特别的机械应力，其导致缩短的使用寿命。通过沟槽的有利的设计可显著减小应力，然而这需要利用工具加工过渡区域。

文件EP 1 785 590 A1示出一种泵或涡轮机的叶轮(Laufrad)的设计和制造，其中，特别关注沟槽的造型。叶轮在多个位置中被焊接，其中，直接阻止应力。该方式在制造时需要以相应的工具接近沟槽。

对于引导流动的构件不仅铸造技术而且焊接技术很快到达极限，因为有时从外面仅可困难地并且/或者甚至不能直接地接近沟槽。这导致在设计构件的几何形状时显著的限制。

发明内容

本发明的目的是对于在引导流动的构件的过渡部位处、特别是在沟槽的区域中的机械负载找到和运用一种可简单地且成本有利地制造的几何设计。

该解决方案设置成计算测定沟槽的载荷集、使沟槽相应于其机械负荷在几何上成形，尤其在从外部仅可困难地并且/或者甚至不能直接地接近沟槽之处。

在此有利的是，可无传统规定地来设计引导流动的部件(其例如可以是用于离心泵的叶轮)。在设计构件时不须考虑铸造技术和/或接合方法的限制，因为仅机械的和液压的特性是重要的。这样免除传统的设计原则使能够全新地设计叶轮。

在另一设计方案中，在引导流动的构件中沟槽实施成使得在构件中从第一区域A至第二区域B的过渡部包围角度α，其中，测定角度α的角平分线(Winkelhalbierende)，其中，沿着该角平分线确定点P，其中，相应有垂线从形成角度α的侧边(Schenkel)(A,B)中的一个垂下通过点P，其中，通过点P将一直线以45º的角度置于相应的垂线处，其中，通过该直线与相应的侧边(A,B)的相交相应确定线段(S,S')，点Q,Q'确定其相应的中点，其中，到点Q,Q'处相应将直线以22.5º的角度置于在点R,R'与侧边(A,B)相交的线段S,S'处，其中，该结构的包络线E,E'规定沟槽的几何设计。

该简单的设计方法使能够非常简单地测定几何形状，其根据方向有差别地考虑构件中的机械负载。在所输送的介质和所设置的工作条件的影响下来分析作用的力，其中，测定最小和最大的值。相应于这些值，测定叶轮对机械稳定性的需求。该计算方法规定了几何设计且因此也规定了材料使用和工件加工。

在一有利的设计方案中，引导流动的构件以生成式(generativ)方法来制造，其中，尤其金属粉末通过射束熔融方法(Strahlschmelzverfahren)、例如激光-或电子射束熔融被连接成构件。这具有该优点，即叶轮可非常简单地且尽管如此非常稳定地制造。上述方法使能够以高的细化可能性(Detaillierungsmoeglichkeit)制造流体密封的构件。在这些方法中还可给这些构件附加地留下特殊的表面结构(例如鲨鱼皮)，其附加地改善机械的和液压的特性。

在另一有利的设计方案中，在引导流动的构件中至少一个沟槽布置在构件的内部中、尤其在空腔和或底切(Hinterschneidung)中。这具有该优点，即在构件的几何设计中可使机械再加工不能接近的部位有利地成形。该细化的设计使能够在材料使用较少的情况下制造更能机械受载的构件。