[发明专利]用于增压器和膨胀机的增材制造转子

说明书

提供了由增材制造工艺形成的转子。在一个实例中，提出了一种制造转子的方法，包括限定施加第一材料的打印顺序，以及通过以打印顺序添加第一材料形成围绕中心开口或轴螺旋布置的多个凸起，其中多个凸起中的每一个限定外表面。

相关申请的交叉引用

本申请作为PCT国际专利申请于2017年2月24日提交，并要求2016年2月25日提交的美国专利申请序列号62/299,844的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本申请涉及增材制造的旋转部件，例如用于增压器和膨胀器的罗茨型转子。

背景技术

存在用于增压器和膨胀器的罗茨型转子的各种实例。在一些应用中，流体温度需要使用能够承受高温的转子的材料。然而，与由不需要承受高温的材料制造的转子相比，这种材料的使用通常导致具有相对高的转动惯量的转子。

发明内容

由于具有旋转部件(例如容积式转子或罗茨型转子)的设备的新应用，例如WHR(废热回收)、ORC(有机朗肯循环)和涡轮增压器进料增压器入口的复合增压，需要更高温度的材料，因此需要较低的惯性来改善瞬态响应，并且正在研究不同的热膨胀系数以最大化设备效率。能够在更高温度下执行的材料通常具有更高的密度，因此我们需要成本不是过高的轻质转子的解决方案。

本公开中详述的教导集中于用于产生旋转部件例如转子的金属增材制造的方法。通过使用增材技术，以前的实心转子可以在高温材料中开发并挖空以减小惯性。除了空心转子之外，增材方法还允许形成网格结构，这可以允许更薄壁的结构，从而进一步减小惯性。本发明还涵盖直接打印在轴上的空心或实心转子。本发明中涵盖的另一种可能性是以多种材料打印和在涂层上打印，从而避免转子的任何后处理。涂层也可以是与转子相同的材料，其中涂层以比转子应用更高的孔隙率施加，从而产生较低密度的外涂层。转子的各个部分可以设置有不同的材料密度，以解决特定位置处的不同应力，从而进一步减小转子的惯性。

另外的目的和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过实践本文提出的教导来知晓。借助于所附权利要求中具体指出的元件和组合，也将实现和获得目的和优点。应该理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都只是示例性和说明性的，并不是对要求保护的发明的限制。

附图说明

图1是安装在轴上的通过增材制造工艺形成的空心钢转子的示意性透视图，其是根据本发明的一个方面的实例。

图2是图1中所示的转子的示意性透视图，其中未示出转子的外涂层。

图3是从轴上移除的图1中所示的转子的示意性透视图。

图4是图1中所示的转子的示意性端视图。

图5是图1中所示的转子的示意性端视图。

图6是图1中所示的转子的示意性侧视图。

图7是图6中所示的转子的示意性横截面侧视图。

图8是图1中所示的转子处于预完成状态的示意性透视图，并示出了优选的制造方法。

图9是图8中所示的预完成转子的示意性侧视图。

图10是图8中所示的预完成转子的端部的剖视图。

图11是图10中所示的转子的凸起的示意性横截面侧视图。

图12是通过增材制造方法形成的薄壁空心钢转子的示意性透视图，其是根据本发明的方面的实例。

图13是通过增材制造工艺形成的具有内部网格结构的薄壁转子的示意性透视图，其是根据本发明的方面的实例。

图14是通过增材制造工艺形成的薄壁转子的示意性透视图，其中转子直接打印在轴上，这是根据本发明的方面的实例。