專利名稱：一種前向多翼式窄型腔葉輪及其整體鑄造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于離心風(fēng)機(jī)具備低噪特性的前向多翼式窄型腔葉輪及其該葉
輪的整體鑄造工藝。
背景技術(shù)：
離心風(fēng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)有的離心風(fēng)機(jī)在保證運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠
性前提下，正朝向低噪、高效、節(jié)能型的多翼式離心風(fēng)機(jī)趨勢(shì)發(fā)展。其中風(fēng)機(jī)的低噪聲化越
來越受到重視，尤其在艦船行業(yè)，對(duì)風(fēng)機(jī)的噪聲振動(dòng)指標(biāo)越來越嚴(yán)格。而葉輪是離心風(fēng)機(jī)的
關(guān)鍵部件，葉輪的結(jié)構(gòu)形式和加工工藝直接影響風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)性能和噪聲指標(biāo)。 前向多翼式窄型腔葉輪一般多用在高壓、小流量的特種離心風(fēng)機(jī)上，如濾器風(fēng)機(jī)，
在低噪聲離心風(fēng)機(jī)中應(yīng)用較為普遍，該類型風(fēng)機(jī)在艦艇等船舶上應(yīng)用的數(shù)量較多，比較集
中布置在人員工作、活動(dòng)、休息的密集區(qū)域，因此對(duì)該類型的專用離心風(fēng)機(jī)的噪聲控制比較
嚴(yán)格，低噪聲化是該類型風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)和基本要求。然而由于其結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)和加工技
術(shù)條件的限制，以往該類型風(fēng)機(jī)大都采用鉚接組合葉輪，其噪聲控制手段有限，噪聲指標(biāo)已
經(jīng)不能夠滿足風(fēng)機(jī)發(fā)展的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種前向 多翼式窄型腔葉輪及其整體鑄造成型工藝，該葉輪在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和減振降噪方面能得到明顯 的提高和改善。 本發(fā)明前向多翼式窄型腔葉輪的技術(shù)方案為包括有基盤和中空的前盤，在基盤 和前盤之間沿周向安設(shè)窄型葉片，其不同之處在于所述的葉片呈弧形，葉片徑向長度L為 20mm 30mm，葉片子午面出口高度H為10mm 20mm，葉片沿周向均布20 60片，整個(gè)葉
輪整體鑄造成型。 按上述方案，所述的葉片為圓弧形，弧度9為JI/6 JI，曲率半徑R為10mm 30mm。 按上述方案，所述的葉片厚度S為1. 5mm 3mm。 按上述方案，所述的基盤外徑D為150mm 600mm，葉片沿基盤外周一側(cè)端面布設(shè)， 葉片的另一側(cè)與前盤相聯(lián)，前盤呈中空環(huán)形，外徑與基盤外徑相同，中間開設(shè)進(jìn)風(fēng)孔，進(jìn)風(fēng) 孔直徑Dl為50mm 200mm。 按上述方案，所述的葉輪由鋁合金鑄造而成；所述的基盤中部設(shè)置有葉輪鋼套，葉 輪鋼套與基盤鑲合成一體。 本發(fā)明整體鑄造成型工藝的技術(shù)方案為 制作金屬澆鑄葉輪砂型模，將熔化的金屬液體注入葉輪砂型模模腔進(jìn)行澆鑄，冷 卻成型開模除砂即成整體鑄造葉輪；所述的葉輪砂型模由葉輪外廓砂型模和安設(shè)在葉輪外 廓砂型模模腔內(nèi)的葉輪內(nèi)芯脫胚模組成，其不同之處在于所述的葉輪內(nèi)芯脫胚模由以下步驟制作而成首先加工出單片的活動(dòng)葉片模型，活動(dòng)葉片模型高度高于實(shí)際葉片高度，再制
作帶葉片穿孔的模型基盤，將活動(dòng)葉片模型分別插入模型基盤葉片穿孔內(nèi)定位制成葉輪內(nèi)
芯芯模，放入葉輪內(nèi)芯模內(nèi)，并放入內(nèi)芯籠骨后進(jìn)行葉輪內(nèi)芯砂型壓制，壓制完畢后翻面將
活動(dòng)葉片模型從模型基盤中逐一抽出，隨后對(duì)內(nèi)芯進(jìn)行脫坯，形成葉輪內(nèi)芯脫坯模。 按上述方案，所述的單片的活動(dòng)葉片模型用線切割數(shù)控機(jī)床加工而成，葉片高度
伸出模型基盤后端平面外20mm 40mm，可便于抽出。 按上述方案，所述的模型基盤兩端面帶內(nèi)止口，將葉輪分流段模型弧錐活動(dòng)軸盤
按葉輪左右旋要求裝于模型基盤的一端內(nèi)止口內(nèi)，在模型基盤的盤面外周布設(shè)葉片穿孔，
葉片穿孔與活動(dòng)葉片模型的配合間隙為0. 03mm 0. 07mm。 按上述方案，所述的活動(dòng)葉片模型和模型基盤由鋼材制成。 本發(fā)明的有益效果在于1、采用整體鑄造成型的前向多翼式窄型腔葉輪結(jié)構(gòu)緊 湊、噪聲低、重量輕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、維護(hù)簡(jiǎn)便；通過與大量相同空氣動(dòng)力性能的低噪聲離心通 風(fēng)機(jī)比較，空氣噪聲明顯降低3dB(A) 5dB(A);風(fēng)機(jī)機(jī)腳振動(dòng)加速度級(jí)彈性安裝的條件下 在10Hz 10kHz范圍內(nèi)能夠達(dá)到小于或等于115dB，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同類產(chǎn)品。同時(shí)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 在艦船環(huán)境試驗(yàn)當(dāng)中得到驗(yàn)證，各項(xiàng)試驗(yàn)如振動(dòng)、沖擊、傾斜搖擺等試驗(yàn)均一次性通過，試 驗(yàn)后的風(fēng)機(jī)性能指標(biāo)基本沒有發(fā)生變化。2、研究表明葉輪材料選用阻尼降噪性能較好的鋁 合金，可利用材質(zhì)內(nèi)部晶體的可動(dòng)區(qū)和內(nèi)摩擦引起的振動(dòng)滯后損耗效應(yīng)，使振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn) 化為熱能，從而達(dá)到進(jìn)一步降低葉輪噪聲的目的。3、用活動(dòng)葉片模型結(jié)構(gòu)制作出葉輪內(nèi)芯 脫胚模，完成葉輪的整體鑄造，解決了窄腔型、封閉式結(jié)構(gòu)葉輪無法脫模的技術(shù)難題；不僅 葉輪鑄造精度高，質(zhì)量好，而且鑄造成本低，生產(chǎn)效率高。本發(fā)明工藝可廣泛應(yīng)用于各種多 翼式葉輪的整體澆鑄，其空氣噪聲和振動(dòng)加速度級(jí)控制手段簡(jiǎn)便，效果明顯優(yōu)于同類型產(chǎn)


圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中葉輪的正剖視圖。 圖2為圖1的左視圖。 圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的葉輪內(nèi)芯芯模的正剖視圖。 圖4為圖3的左視圖。 圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的葉輪內(nèi)芯模正剖視圖。 圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的葉輪外廓成型模正視圖。 圖7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的制作葉輪內(nèi)芯脫胚模型模正視圖。 圖8為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的葉輪內(nèi)芯脫胚模正視圖。 圖9為本發(fā)明葉輪外廓砂型模正視圖。 圖10為本發(fā)明葉輪砂型模及澆鑄的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 本發(fā)明的前向多翼式窄型腔葉輪的結(jié)構(gòu)如圖1、2所示，包括有基盤4和中空的前 盤2，基盤外徑D為235mm，在基盤和前盤之間沿周向安設(shè)窄型葉片l，所述的葉片為圓弧形，弧度9為2JI/3,曲率半徑R為15mm，葉片徑向長度L為28mm，葉片子午面出口高度H為 16mm，葉片厚度S為2mm，葉片沿周向均布26片，各葉片均勻間隔形成窄型腔5，葉片的另 一側(cè)與前盤相聯(lián)，前盤呈中空環(huán)形，外徑與基盤外徑相同，中間開設(shè)進(jìn)風(fēng)孔，進(jìn)風(fēng)孔直徑D1 為142mm。整個(gè)葉輪由鋁合金整體鑄造成型；所述的基盤中部設(shè)置有向前凸起的葉輪分流 段弧錐和葉輪鋼套3，葉輪鋼套與基盤鑲合成一體，用于和轉(zhuǎn)軸的聯(lián)接。
本發(fā)明整體鑄造成型工藝包括葉輪砂型模的制作和澆鑄，葉輪由葉輪砂型模澆鑄 而成，圖3 圖10為制作葉輪砂型模制作過程的各種模具的結(jié)構(gòu)圖，所述的葉輪砂型模由 葉輪外廓砂型模和安設(shè)在葉輪外廓砂型模模腔內(nèi)的葉輪內(nèi)芯脫胚模12組成；其中葉輪外 廓砂型模采用分箱造型法由葉輪外廓成型模10壓入上、下砂型模腔13、14構(gòu)成，如圖6、圖 9所示；葉輪內(nèi)芯脫胚模由以下步驟制作而成首先加工出單片的活動(dòng)葉片模型6，單片的 活動(dòng)葉片模型用線切割數(shù)控機(jī)床加工而成，葉片高度伸出模型基盤8后端平面外40mm，再 制作帶葉片穿孔的模型基盤8，所述的模型基盤兩端面帶內(nèi)止口 ，將葉輪分流段模型弧錐活 動(dòng)軸盤7按葉輪左右旋要求裝于模型基盤的一端內(nèi)止口內(nèi)，在模型基盤的盤面外周布設(shè)葉 片穿孔，葉片穿孔與活動(dòng)葉片模型的配合間隙為O. 05mm，將活動(dòng)葉片模型分別插入模型基 盤葉片穿孔內(nèi)定位制成葉輪內(nèi)芯芯模，如圖3、圖4所示，所述的活動(dòng)葉片模型和模型基盤 由鋼材制成。再將葉輪內(nèi)芯芯模放入葉輪內(nèi)芯模9內(nèi)，并放入內(nèi)芯籠骨ll后進(jìn)行葉輪內(nèi)芯 砂型壓制，壓制完畢后翻面將活動(dòng)葉片模型從模型基盤中逐一抽出，隨后對(duì)內(nèi)芯進(jìn)行脫坯， 形成葉輪內(nèi)芯脫坯模，如圖5、圖7、圖8所示。將制成的葉輪內(nèi)芯脫坯12模置于葉輪外廓 砂型模模腔即構(gòu)成可用于金屬澆鑄的葉輪砂型模，如圖IO所示。將熔化的金屬液體從澆鑄 口 15注入葉輪砂型模模腔進(jìn)行澆鑄，冷卻成型開模除砂即成整體鑄造葉輪。
權(quán)利要求
一種前向多翼式窄型腔葉輪，包括有基盤和中空的前盤，在基盤和前盤之間沿周向安設(shè)窄型葉片，其特征在于所述的葉片呈弧形，葉片徑向長度L為20mm～30mm，葉片子午面出口高度H為10mm～20mm，葉片沿周向均布20～60片，整個(gè)葉輪整體鑄造成型。
2. 按權(quán)利要求l所述的前向多翼式窄型腔葉輪，其特征在于所述的葉片為圓弧形，弧 度9為JI/6 JI ，曲率半徑R為10mm 30mm。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的前向多翼式窄型腔葉輪，其特征在于所述的葉片厚度S為 1. 5mm 3mm。
4. 按權(quán)利要求1或2所述的前向多翼式窄型腔葉輪，其特征在于所述的基盤外徑D為 150mm 600mm，葉片沿基盤外周一側(cè)端面布設(shè)，葉片的另一側(cè)與前盤相聯(lián)，前盤呈中空環(huán) 形，外徑與基盤外徑相同，中間開設(shè)進(jìn)風(fēng)孔，進(jìn)風(fēng)孔直徑Dl為50mm 200mm。
5. 按權(quán)利要求1所述的前向多翼式窄型腔葉輪，其特征在于所述的葉輪由鋁合金整體 鑄造而成；所述的基盤中部設(shè)置有葉輪鋼套，葉輪鋼套與基盤鑲合成一體。
6. —種權(quán)利要求1所述的前向多翼式窄型腔葉輪整體鑄造工藝，制作金屬澆鑄葉輪砂 型模，將熔化的金屬液體注入葉輪砂型模模腔進(jìn)行澆鑄，冷卻成型開模除砂即成整體鑄造 葉輪；所述的葉輪砂型模由葉輪外廓砂型模和安設(shè)在葉輪外廓砂型模模腔內(nèi)的葉輪內(nèi)芯脫 胚模組成，其特征在于所述的葉輪內(nèi)芯脫胚模由以下步驟制作而成首先加工出單片的活 動(dòng)葉片模型，活動(dòng)葉片模型高度高于實(shí)際葉片高度，再制作帶葉片穿孔的模型基盤，將活動(dòng) 葉片模型分別插入模型基盤葉片穿孔內(nèi)定位制成葉輪內(nèi)芯芯模，放入葉輪內(nèi)芯模內(nèi)，并放 入內(nèi)芯籠骨后進(jìn)行葉輪內(nèi)芯砂型壓制，壓制完畢后翻面將活動(dòng)葉片模型從模型基盤中逐一 抽出，隨后對(duì)內(nèi)芯進(jìn)行脫坯，形成葉輪內(nèi)芯脫坯模。
7. 按權(quán)利要求6所述的前向多翼式窄型腔葉輪整體鑄造工藝，其特征在于所述的單片 的活動(dòng)葉片模型用線切割數(shù)控機(jī)床加工而成，葉片高度伸出模型基盤后端平面外20mm 40mm 。
8. 按權(quán)利要求6或7所述的前向多翼式窄型腔葉輪整體鑄造工藝，其特征在于所述的 模型基盤兩端面帶內(nèi)止口 ，將葉輪分流段模型弧錐活動(dòng)軸盤按葉輪左右旋要求裝于模型基 盤的一端內(nèi)止口內(nèi)，在模型基盤的盤面外周布設(shè)葉片穿孔，葉片穿孔與活動(dòng)葉片模型的配 合間隙為0. 03mm 0. 07mm。
9. 按權(quán)利要求6或7所述的前向多翼式窄型腔葉輪整體鑄造工藝，其特征在于所述的 活動(dòng)葉片模型和模型基盤由鋼材制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于離心風(fēng)機(jī)具備低噪特性的前向多翼式窄型腔葉輪及其該葉輪的整體鑄造工藝。包括有基盤和中空的前盤，在基盤和前盤之間沿周向安設(shè)窄型葉片，其不同之處在于所述的葉片呈弧形，葉片徑向長度L為20mm～30mm，葉片子午面出口高度H為10mm～20mm，葉片沿周向均布20～60片，整個(gè)葉輪整體鑄造成型。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲低、重量輕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、維護(hù)簡(jiǎn)便；用活動(dòng)葉片模型結(jié)構(gòu)制作出葉輪內(nèi)芯脫胚模，完成葉輪的整體鑄造，解決了窄腔型、封閉式結(jié)構(gòu)葉輪無法脫模的技術(shù)難題；不僅葉輪鑄造精度高，質(zhì)量好，而且鑄造成本低，生產(chǎn)效率高。本發(fā)明工藝可廣泛應(yīng)用于各種多翼式葉輪的整體澆鑄，效果明顯優(yōu)于同類型產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B22D25/02GK101787984SQ201010100790
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者任凡, 余成偉, 余黎, 吳聲敏, 張京偉, 彭光明, 彭文波, 李志印, 毛志強(qiáng), 王勇 申請(qǐng)人:中國艦船研究設(shè)計(jì)中心;黃岡市天元科技有限公司