[发明专利]流体机械和用于这种流体机械的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的带有活动的叶轮 (Laufrad)的流体机械尤其是径向压缩机 (Radialverdichter)或螺旋压缩机，径向膨胀机(Radialexpander)或螺旋膨 胀机，轴同幅流式涡轮机(Francis-Turbine)，或者径向泵(Radialpumpe)、 离心泵(Zentrifugalpumpe)或螺旋壳体泵并且涉 及一种用于制造这种流体机械的方法。

背景技术

在这种类型的流体机械中，在轴向扩压器(Diffusor)和螺旋部 (Spirale，有时或称蜗壳)或者集流室(Sammelraum)之间布置有叶轮 (Laufrad)，并且，该叶轮使流体在轴向方向和径向方向之间转向 (umlenken)。例如，叶轮可通过被驱动的叶轮轴(Laufradwelle)而旋转， 在此，流体在轴向方向上通过扩压器而被吸入并被导引到螺旋部或集 流室中。通过方向转向和随后的螺旋部或随后的集流室，流体的流速 转化为压力，从而，这种流体机械可例如作为压气机(Kompressor)而 压缩气体或者作为泵而输送液体。

相反地，流进螺旋部或集流室中并且从轴向扩压器中流出的流体 在其流动方向的转向下获得动量矩(Drehimpuls)，该流体在经过叶轮时 将该动量矩部分地传递给叶轮，从而，叶轮在流动能或压力能释放 (Abbau)的情形下驱动与叶轮连接的叶轮轴(Laufradwelle)。例如，径向 膨胀机可在气体的压力能的释放的情形下被使用以用于能量获取，或 者轴同幅流式涡轮机可在液体的流动能的释放的情形下被使用以用 于能量获取。两种应用可能性也可彼此组合。这样，举例而言，第一 个这种类型的流体机械可呈膨胀机的形式通过内燃机的排气而被驱 动。那么，与该第一流体机械的叶轮相连接的第二流体机械的叶轮可 压缩新鲜空气并将其供给内燃机。由此，这种类型的流体机械可尤其 地形成优选为自点火式的内燃机的涡轮增压器的膨胀机和/或压缩机。

螺旋部和其它集流室接下来统一地称作螺旋部，然而，它们同样 可包括其它几何形状。因此，举例而言，螺旋轮廓(Spiralkontur)通常 同样可理解为不具有螺旋形状的其它集流室轮廓。因此，概念“螺旋” 或“螺旋部”同样始终可通过“集流室”来替代。

迄今为止，螺旋部作为容纳叶轮和扩压器嵌件(Diffusoreinsatz)的 铸造壳体而被铸造。这使得作为自由型面的螺旋几何形状的节省材料 的制造成为可能。然而不利的是，这种制造方法要求耐久的(verlorene) 或者可再利用的铸造模型(Gussmodelle)。为了限制所需的铸造模型的 数量，所以，这种流体机械仅以很少的不同的结构尺寸进行生产。然 而，这种从受限的产品系列中可选的流体机械无法最佳地匹配于相应 的流体流量和不同的叶轮直径。另一方面，因为尤其对直径相同但通 流方向(Durchlaufrichtung)相反的螺旋部而言，为同一直径需备有各两 个铸造模型，所以这种操作方法一如既往地要求不同铸造模型的相对 较大数量的制造和储存。

因此，在企业内已在尝试这样的该类型的流体机械，即，在该流 体机械中，螺旋轮廓被铣制到螺旋凸缘(Sprialflansch)中，其 与后板以对接的方式(stumpf)相焊接。在螺旋凸缘处额外地焊接有压力 接管(Druckstutzen)，其与螺旋部相连通并被设置用于流体的流入或流 出。

对于这种流体机械而言，有利的是，无需库存不同的铸造模型。 此外，被铣制的螺旋部可针对相应的叶轮或流体流量而被优化。螺旋 凸缘、后板和压力接管等的半成品可由能够廉价地被制造和储藏的棒 -锻造材料来制造。

然而，不利的是在螺旋凸缘、后板和压力接管之间的所需的焊缝。 一方面，它们的制造耗时且成本高。另一方面，所必需的流体密封的 (fluiddicht)并且压力密封的(druckdicht)焊缝要求相对高的焊接质量， 这进一步提高了制造费用。此外，仅可使用可焊接的半成品，这尤其 妨碍了半成品的作为原形件(Urformteil)(例如铸件，如有必要时带有随 后的切削加工式的(spanabhebend)处理)的简单且廉价的制造。因此， 这种带有焊接的螺旋凸缘(在该螺旋凸缘中铣制有螺旋轮廓)的流体机 械至今仅针对小的结构尺寸(带有相应地低的流体流量或流体压力)而 被尝试。

发明内容