用於具有真實蝸殼形狀的離心式壓縮機的模鑄壓縮機殼體的製作方法

2023-05-15 10:39:26

專利名稱：用於具有真實蝸殼形狀的離心式壓縮機的模鑄壓縮機殼體的製作方法
技術領域：
本發明總體來說涉及用於離心式壓縮機的鑄造壓縮機殼體。具體而言，本發明提供了一種模鑄件和用來形成殼體的方法，該殼體具有壓縮機出口的真實蝸殼形狀。
背景技術：
用於徑向式壓縮機的殼體一般是鑄鋁零件，這些零件使用砂型鑄造或者P模(P-mold)技術來製造，因為在壓縮機出口導管中需要蝸殼形狀以得到氣動性能。以前，不能採用拉模鑄造，因為不能得到出口導管的真實蝸殼形狀，這使氣動性能惡化。
拉模鑄造對於批量生產來講是非常理想的方法，因為藉助於模鑄鋁可以得到鑄件的固有尺寸穩定性和再生產能力及材料性能。與其它技術相反，採用拉模鑄造更加容易實現更小的誤差和淨形狀要求。另外，與其它方法相比，拉模鑄造提供了高得多的批量生產能力。因此，最好提供一種模鑄壓縮機殼體，而該殼體在出口導管中具有真實的蝸殼形狀。

發明內容
本發明提供了一種包括外殼的模鑄壓縮機殼體，該外殼具有局部外圓周蝸殼壁部分和突出部，該突出部環繞著外殼內的孔周圍。具有第一部分的插入物安裝在外殼的孔內並且包括空氣入口，而該第一部分具有基本上是圓柱形的外壁。該插入物具有第二部分，該第二部分沿著徑向向外延伸並且包括配合突出部，該配合突出部與外殼突出部接合，從而形成了內部圓周蝸殼壁部。後板在鄰近它的外圓周處具有第三突出部，該第三突出部安裝在外殼內的間隙(relief)內並且形成了外圓周蝸殼壁部。外殼突出部具有第一區域，該第一區域與配合突出部上的第二區域接合，第一和第二區域相對於基準呈螺旋形下降，並且該間隙具有第三區域，而該第三區域與第三突出部上的第四區域隔開，第三和第四區域相對於基準呈螺旋形下降。


參照附圖和詳細描述，可以更加清楚地理解本發明的細節和特徵，在附圖中圖1是本發明的實施例的三個元件的分解圖；圖2是在裝配結構中的、圖1的壓縮機殼體的側剖視圖；圖3是在裝配結構中的、圖1的壓縮機殼體的端視圖；及圖4是壓縮機殼體的另一實施例的側剖視圖。
具體實施例方式
參照附圖，圖1示出了體現本發明的徑向式壓縮機的殼體。該壓縮機包括殼體外殼10、進口和擴散器壁插入物12及後板14。壓縮機殼體的出口連接件16被連接到發動機的進氣管或者接受壓縮空氣的其它裝置上。壓縮空氣通過入口18進入，最好參見圖2。
除了空氣進口之外，插入物12包括第一部分，該第一部分在鄰近壓縮機葉輪(未示出)處提供導入壁20，而該葉輪可以繞著軸線A進行旋轉。插入物的第二部分提供了徑向延伸的表面，該表面基本上垂直於葉輪的旋轉軸線，從而形成了擴散器外壁24。第二部分還形成了蝸殼內壁部分26，並且沿著第一配合突出部28進行延伸，以形成蝸殼內部圓周壁的一部分。插入物的第一部分基本上是具有臺階外表面的圓柱形狀，在所示出的實施例中，該插入物的第一部分通過過盈配合安放在殼體外殼的中央孔30內，從而保持在相對於後板的插入位置上，而這些在後面將作更加詳細的描述。該孔與旋轉軸線共心，從而進行殼體的對準。
外殼提供了蝸殼的外壁32，並且在鄰近和包圍安裝有插入物的該孔的位置上含有第二配合突出部34，第二配合突出部接合第一配合突出部，從而形成了該蝸殼的內圓周壁部分的其餘部分。
後板包括擴散器內壁36並且包括第三配合突出部38，該第三配合突出部38構成了蝸殼的外圓周壁部分的一部分。第三配合突出部安放在外殼的間隙(relief)40中。對於附圖中所示出的實施例來講，外殼的邊緣部分42在由數字45所示出的平面上接合後板的邊緣部分44，並且通過螺栓(未示出)或者其它連接裝置(即V形帶夾子、粘接劑等)來固定，該螺栓或其它連接裝置安放在法蘭柄舌(flange tangs)50和52的配合孔46和48中，最好參見圖1或者3。返回圖2，機加工出後板和外殼的邊緣部分的配合表面。外殼的邊緣部分42包括倒角54，倒角54鄰近後板上的槽56，該槽接合O形環或者金屬密封58。孔60容納著軸，該軸把壓縮機葉輪(未示出)連接到它的電動迴轉裝置如渦輪增壓器透平或者機械/電驅動裝置上。對於附圖中所示出的實施例而言，後板包括密封區域64和螺栓連接柄舌(tangs)66，最好參見圖1，從而把壓縮機殼體連接到渦輪增壓器的中心殼體上。
外殼、插入物和後板的整體組件形成完整的渦殼。作為示例，圖2的下部(開始於左部並且順時針方向運動)、後板上的第三突出部和鄰近間隙的外殼形成了渦殼壁的圓周外部，而外殼本身形成了壁的外部，外殼上的第一突出部和插入物上的配合突出部形成了壁的內圓周部分，插入物的第二部分的延伸部分形成了壁的內部。
再參照圖2，第一和第二突出部終止於配合區域70和72，這些配合區域相對於基準呈螺旋形地上升，對於所示出的實施例而言，該基準是外殼和後板之間的接合平面45。同樣地，第三突出部和外殼上的間隙終止於接合區域74和76，這些區域相對於該基準呈螺旋形下降。用於第一突出部28、第二突出部34和第三突出部38的區域70、72、74和76及間隙的尺寸大小由圖2的尺寸大小M、N和R來定義出，這些尺寸大小描繪為表1所示的實施例。表1的尺寸大小標準的扇形位置從圖3所示的0度基準增加15度。表1還用與第一突出部28和第二突出部34相應的D1和D2示出了突出部距離軸線A的徑向尺寸大小，同時，B1和B2與第三突出部38相應。尺寸大小C1和C2與外殼中的區域76和間隙40的內圓周的徑向尺寸大小相應。表1中的值沒有量綱，使用圖2所示的擴散器的直徑作為因子Φ。
採用本發明的壓縮機殼體的三個元件中的每一個為相應的鑄模提供了淨變長(clear draw)。配合區域在這些元件上的螺旋形上升和下降可以保持準確的蝸殼形狀以得到壓縮機殼體的最大氣動性能。每個元件以接近淨形狀和尺寸大小來鑄造，最後的機加工僅根據需要在配合區域70和72上的密封部、外殼內的插入物接受孔、及外殼和後板的邊緣部分的配合表面上進行。尺寸間隙設置在配合區域74和76內，這使得相關間隔保持具有足夠的容隙，從而基本上可以密封接觸區域70和72。區域74和76的交界面的任何洩漏物藉助於密封件58和外殼及後板的邊緣部分的配合表面來容納。
圖4示出了本發明的另一實施例，該實施例裝有壓縮機入口78作為外殼的一部分，並且擴散器壁插入物頸部80安放在外殼的入口部分內。
根據專利規定的需要詳細地描述了本發明，但是，本領域普通技術人員知道可以對這裡所公開的具體實施例進行變形和變換。這些變形和變換落入下面權利要求所定義出的本發明的範圍和意義之內。
表1區段# 12 3 4 5 6 7角度- 15 3045 60 7590B1-5.9035745 5.8783902 5.8508936 5.8325209 5.8160229 5.7922134B2-6.0281839 6.0033120 5.9760654 5.9575053 5.9408198 5.9173853C1-5.9029496 5.8775153 5.8501437 5.8319585 5.8155230 5.7914635C2-6.0888638 6.0637420 6.0361829 6.0177477 6.0013123 5.9775028D1-2.9744406 3.0058742 3.0382452 3.0780527 3.1205474 3.1606049D2-3.1621047 3.1934758 3.2260342 3.2655293 3.3080239 3.3483939M-2.0341832 2.0258092 1.9885014 1.9400699 1.8935758 1.8511436N-2.3058367 2.2487189 2.1971003 2.1489188 2.1019247 2.0561804R-1.9716285 1.9635045 1.9262592 1.8775153 1.8310211 1.78858898 9 10 11 1213區段# 105 120 135 150 165 180角度5.7646544 5.7385951 5.7164104 5.6971003 5.6752280 5.6481689B15.8895763 5.8634545 5.8413948 5.8220847 5.8001499 5.7732158B25.7636545 5.7374078 5.7152855 5.6960379 5.6741032 5.6467941C15.9500062 5.9238845 5.9018997 5.8823897 5.8605799 5.8334583C23.2020997 3.2491563 3.3033370 3.3638295 3.4261342 3.4893138D13.3896262 3.4369453 3.4913135 3.5517435 3.6140482 3.4896887D21.8088363 1.7620922 1.7108486 1.6571678 1.6037370 1.5513060M2.0122484 1.9701912 1.9282589 1.8844519 1.8373953 1.7874015N1.7462192 1.6994750 1.6482939 1.5946131 1.5411823 1.4887514R區段# 14 15 16 17 1819角度 195210 225 240 255 270B15.6137985.5756785.5388075.5038125.459192 5.396075B25.7388455.7006625.6637925.6284215.584301 5.521184C15.6121735.5738655.5369325.5019375.457442 5.394263C25.7991505.7610925.7241595.6891635.644606 5.394075D13.5525553.6168603.6849763.7550933.826584 3.895325D23.7405323.8053993.8729533.9430694.014560 4.083239M1.4992501.4456941.3883261.3257711.258342 1.188038N1.7359081.6837891.6309211.5751781.513685 1.442944R1.4366951.3831391.3257711.2631541.195663 1.125359區段# 20 21 22 23 24 25角度 285300 315 330 345 360B15.3191475.239470 - ---B25.4442565.364829 - ---C15.3171475.224534 - ---C25.5047495.425071 - ---D13.9835674.0424945.3811393.3423943.028308 2.945944D24.1524804.2312834.3201473.5542433.408386 3.133483M 1.1157351.038057 - - --N 1.3615791.2715281.1784152.4921252.427821 2.366891R 1.0529930.975253 - - --
權利要求
1.一種用於壓縮機葉輪的模鑄壓縮機殼體，該殼體包括外殼，它具有局部外圓周蝸殼壁部分和突出部，該突出部接近於外殼內的中心孔周圍，所述中心孔與壓縮機葉輪的旋轉軸線共心；具有第一部分的插入物，該第一部分具有基本上呈圓柱形的外壁，安裝在外殼的孔內並且包括空氣進口，所述插入物還具有第二部分，該第二部分相對於軸線從第一部分沿著徑向向外延伸並且包括配合突出部，該配合突出部與外殼突出部接合，從而形成了內部圓周蝸殼壁部；及後板，它在鄰近外圓周部分處具有第三突出部，該第三突出部安裝在外殼中的間隙內並且形成了外圓周蝸殼壁部；所述外殼突出部具有第一區域，該第一區域與配合突出部上的第二區域接合，第一和第二區域相對於基準呈螺旋形下降；及所述間隙具有第三區域，而該第三區域與在第三突出部上的第四區域間隔開，第三和第四區域相對於基準呈螺旋形下降。
2.如權利要求1所述的模鑄壓縮機殼體，其特徵在於，插入物的第二部分還包括用於擴散器的外壁，並且後板包括從第三突出部徑向向內的部分，該部分具有用於擴散器的內壁。
3.如權利要求1所述的模鑄壓縮機殼體，其特徵在於，插入物的第二部分還包括內蝸殼壁部。
4.如權利要求1所述的模鑄壓縮機殼體，其特徵在於，第一和第二區域以15度的扇形從基準下降，該扇形具有如下的標稱尺寸大小外形2.3058367，2.2487189，2.1971003，2.1489188，2.1019247，2.0561804，2.0122484，1.9701912，1.9282589，1.8844519，1.8373953，1.7874015，1.735908，1.683789，1.630921，1.575178，1.513685，1.442944，1.361579，1.271528，1.178415，2.492125，2.427821，2.366891；及第四區域以相應的15度的扇形從基準下降，該扇形具有如下的標稱尺寸大小外形1.9716285，1.9635045，1.9262592，1.8775153，1.8310211，1.7885889，1.7462192，1.6994750，1.6482939，1.5946131，1.5411823，1.4887514，1.436695，1.383139，1.325771，1.263154，1.195663，1.125359，1.052993，0.975253；及第三區域以與第四區域間隔開的關係進行下降。
全文摘要
一種模鑄壓縮機殼體包括:外殼(10),它具有局部外圓周蝸殼壁部分(32)和突出部(34),該突出部環繞著外殼(10)內的孔(30)周圍,該孔與具有第一部分的插入物(12)配合,該插入物安裝在外殼(10)的孔(30)內並且包括空氣進口,而該第一部分具有基本上是圓柱形的外壁。插入物(12)具有第二部分,該第二部分沿著徑向向外延伸並且包括配合突出部(28),該配合突出部(28)與外殼突出部(34)接合,從而形成了內部圓周蝸殼壁部。後板(14)在鄰近它的外圓周處具有第三突出部(38),該第三突出部安裝在外殼(10)內的間隙(40)內並且形成了外圓周蝸殼壁部。外殼突出部(34)具有第一區域(70),該第一區域與配合突出部上的第二區域(72)接合,第一和第二區域(70、72)相對於基準(45)呈螺旋形下降;並且間隙(40)具有第三區域(76),而該第三區域與第三突出部(38)上的第四區域(74)隔開,第三和第四區域(76、74)相對於基準(45)各自呈螺旋形下降。
文檔編號F04D29/44GK1359452SQ00809756
公開日2002年7月17日 申請日期2000年6月30日 優先權日1999年6月30日
發明者G·A·阿德夫, C·S·馬爾 申請人:聯合訊號公司