[发明专利]一种具有复合材料衬层的蜗壳制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及蜗壳制造领域，尤其涉及一种用于制造具有复合材料衬层的蜗壳的方法。

背景技术

泵、风机和压缩机是提高气体或液体压力、输送气体或液体的典型流体机械。泵的泵壳和风机与压缩机的机壳(统称蜗壳)以及叶轮是泵、风机和压缩机的关键零件，蜗壳是基体，叶轮安装在蜗壳内。叶轮与蜗壳之间形成的腔体在气体或液体入口吸入气体或液体，随着叶轮的旋转，腔体发生位置和体积变化，将气体或液体提升压力并转移至气体或液体出口，实现气体或液体的输送。

叶轮与蜗壳之间腔体的精确尺寸对泵、风机和压缩机的性能、效率和运行可靠性有着重要的影响。目前蜗壳主要采用铸造、机械加工等方法制造，存在精度低、表面粗糙等缺点，导致叶轮与蜗壳之间间隙大、间隙不均匀，叶轮与蜗壳之间腔体的尺寸难以精确控制；在泵、风机和压缩机运行时，容易产生气体或液体的回流等现象，降低泵、风机和压缩机的效率，对压力和流量也存在影响。同时蜗壳内表面粗糙，气体或液体高速流动时，因摩擦导致的阻力显著增大，需要消耗驱动电机功率，进一步降低泵、风机和压缩机的效率。同时，摩擦产生的热量将使泵、风机和压缩机的温度升高，影响泵、风机和压缩机的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制造内表面粗糙度低、精度高的蜗壳的方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种具有复合材料衬层的蜗壳制造方法，具体包括如下步骤：

步骤S1:设计时，在蜗壳基体的内腔留出空隙用于成型复合材料衬层，在留出的空隙上先设有网格状的加强筋，该加强筋用于加强固定复合材料衬层，防止衬层变形、脱胶剥离、或与蜗壳基体产生相对滑动而破坏等。作为本发明的优选方案，留出的空隙厚度为2毫米至4毫米之间，使蜗壳基体在不改变外形尺寸的前提下，既能保证蜗壳有足够强度，又能方便复合材料衬层的制造，还能保持复合材料衬层强度及其与蜗壳基体的粘结强度。将加强筋的厚度设置为1毫米至2毫米之间，既能保证复合材料衬层与蜗壳基体间获得良好的粘结和固定效果，又能减小对复合材料衬层的整体强度的影响。

步骤S2:制造蜗壳基体，采用铸造工艺或机加工工艺制造出蜗壳的基体；然后对该基体的毛坯进行清洗处理，并按照蜗壳和叶轮安装的精度要求对除成型复合材料衬层区域外的蜗壳基体其它部位(包括叶轮安装部位)进行精密加工，除复合材料衬层与蜗壳基体粘结面外的其它部位的形状尺寸精度与蜗壳一致。

步骤S3:在蜗壳基体上开设用于注入复合材料的注射孔；注射孔的数量为一个或多个，注射孔的直径为2毫米至5毫米，一方面有助于液态复合材料的注射成型，另一方面便于成型后注射孔的封堵。

步骤S4:根据蜗壳内表面的形状和复合材料衬层的厚度要求，设计用于复合材料衬层成型的成型模具，并安装在蜗壳基体上，成型模具的安装方法与叶轮的安装方式一致。成型模具与蜗壳基体之间形成用于注射复合材料的成型腔。进一步的，根据实际需要，该步骤中还包括设计并制造用于注射时将液态复合材料密封的模具，该密封模具与成型模具、蜗壳基体一起构成用于注射成型的复合材料成型腔，可以更好地将成型腔密封，避免液态复合材料在注入时从其它地方溢出。更进一步的，为了方便成型模具和密封模具脱模，所述成型模具和密封模具的成型腔的内壁上都均匀涂有脱模剂。更进一步的，为提高复合材料衬层与蜗壳基体间的粘结强度，对蜗壳基体与复合材料衬层粘结的表面进行清洗和酸洗处理；更进一步的，还可以对成型腔内表面涂抹硅烷偶联剂进行硅烷膜处理，可以明显进一步提高复合材料衬层与蜗壳基体的粘结强度。

步骤S5:以液体高分子树脂胶为基体，加入一定比例的短切碳纤维和高分子树脂胶固化剂后获得液体状复合材料；其中，添加短切碳纤维可以对复合材料进行增强，提高衬层的强度；其中，添加固化剂可以促进高分子复合材料的固化成型。

步骤S6:通过注射孔将液体状复合材料注入成型腔，并进行保压固化，形成复合材料衬层；该复合材料衬层与蜗壳基体(包含加强筋)的内腔紧密粘结。

步骤S7:将成型模具拆卸出来，并封堵蜗壳基体上的注射孔，最终得到具有复合材料衬层的蜗壳。

一种采用上述蜗壳制造方法制造的蜗壳，包括蜗壳基体和用于减少表面粗糙度的复合材料衬层。所述蜗壳基体内腔设有用于加固复合材料衬层的网格状加强筋，所述复合材料衬层由液状复合材料通过注射工艺在蜗壳基体内腔成型。该复合材料衬层可以降低蜗壳内表面的粗糙度，提高内腔形状尺寸精度，从而降低运转时的摩擦，提高蜗壳工作的可靠性和工作效率。