专利名称：一种前向多翼式窄型腔叶轮及其整体铸造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于离心风机具备低噪特性的前向多翼式窄型腔叶轮及其该叶
轮的整体铸造工艺。
背景技术：
离心风机被广泛应用于工业生产的各个领域，现有的离心风机在保证运转的可靠
性前提下，正朝向低噪、高效、节能型的多翼式离心风机趋势发展。其中风机的低噪声化越
来越受到重视，尤其在舰船行业，对风机的噪声振动指标越来越严格。而叶轮是离心风机的
关键部件，叶轮的结构形式和加工工艺直接影响风机的各项性能和噪声指标。 前向多翼式窄型腔叶轮一般多用在高压、小流量的特种离心风机上，如滤器风机，
在低噪声离心风机中应用较为普遍，该类型风机在舰艇等船舶上应用的数量较多，比较集
中布置在人员工作、活动、休息的密集区域，因此对该类型的专用离心风机的噪声控制比较
严格，低噪声化是该类型风机的发展趋势和基本要求。然而由于其结构形式特点和加工技
术条件的限制，以往该类型风机大都采用铆接组合叶轮，其噪声控制手段有限，噪声指标已
经不能够满足风机发展的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种前向 多翼式窄型腔叶轮及其整体铸造成型工艺，该叶轮在结构强度和减振降噪方面能得到明显 的提高和改善。 本发明前向多翼式窄型腔叶轮的技术方案为包括有基盘和中空的前盘，在基盘 和前盘之间沿周向安设窄型叶片，其不同之处在于所述的叶片呈弧形，叶片径向长度L为 20mm 30mm，叶片子午面出口高度H为10mm 20mm，叶片沿周向均布20 60片，整个叶
轮整体铸造成型。 按上述方案，所述的叶片为圆弧形，弧度9为JI/6 JI，曲率半径R为10mm 30mm。 按上述方案，所述的叶片厚度S为1. 5mm 3mm。 按上述方案，所述的基盘外径D为150mm 600mm，叶片沿基盘外周一侧端面布设， 叶片的另一侧与前盘相联，前盘呈中空环形，外径与基盘外径相同，中间开设进风孔，进风 孔直径Dl为50mm 200mm。 按上述方案，所述的叶轮由铝合金铸造而成；所述的基盘中部设置有叶轮钢套，叶 轮钢套与基盘镶合成一体。 本发明整体铸造成型工艺的技术方案为 制作金属浇铸叶轮砂型模，将熔化的金属液体注入叶轮砂型模模腔进行浇铸，冷 却成型开模除砂即成整体铸造叶轮；所述的叶轮砂型模由叶轮外廓砂型模和安设在叶轮外 廓砂型模模腔内的叶轮内芯脱胚模组成，其不同之处在于所述的叶轮内芯脱胚模由以下步骤制作而成首先加工出单片的活动叶片模型，活动叶片模型高度高于实际叶片高度，再制
作带叶片穿孔的模型基盘，将活动叶片模型分别插入模型基盘叶片穿孔内定位制成叶轮内
芯芯模，放入叶轮内芯模内，并放入内芯笼骨后进行叶轮内芯砂型压制，压制完毕后翻面将
活动叶片模型从模型基盘中逐一抽出，随后对内芯进行脱坯，形成叶轮内芯脱坯模。 按上述方案，所述的单片的活动叶片模型用线切割数控机床加工而成，叶片高度
伸出模型基盘后端平面外20mm 40mm，可便于抽出。 按上述方案，所述的模型基盘两端面带内止口，将叶轮分流段模型弧锥活动轴盘
按叶轮左右旋要求装于模型基盘的一端内止口内，在模型基盘的盘面外周布设叶片穿孔，
叶片穿孔与活动叶片模型的配合间隙为0. 03mm 0. 07mm。 按上述方案，所述的活动叶片模型和模型基盘由钢材制成。 本发明的有益效果在于1、采用整体铸造成型的前向多翼式窄型腔叶轮结构紧 凑、噪声低、重量轻、结构强度高、维护简便；通过与大量相同空气动力性能的低噪声离心通 风机比较，空气噪声明显降低3dB(A) 5dB(A);风机机脚振动加速度级弹性安装的条件下 在10Hz 10kHz范围内能够达到小于或等于115dB，远远低于同类产品。同时其结构强度 在舰船环境试验当中得到验证，各项试验如振动、冲击、倾斜摇摆等试验均一次性通过，试 验后的风机性能指标基本没有发生变化。2、研究表明叶轮材料选用阻尼降噪性能较好的铝 合金，可利用材质内部晶体的可动区和内摩擦引起的振动滞后损耗效应，使振动机械能转 化为热能，从而达到进一步降低叶轮噪声的目的。3、用活动叶片模型结构制作出叶轮内芯 脱胚模，完成叶轮的整体铸造，解决了窄腔型、封闭式结构叶轮无法脱模的技术难题；不仅 叶轮铸造精度高，质量好，而且铸造成本低，生产效率高。本发明工艺可广泛应用于各种多 翼式叶轮的整体浇铸，其空气噪声和振动加速度级控制手段简便，效果明显优于同类型产
图1为本发明一个实施例中叶轮的正剖视图。 图2为图1的左视图。 图3为本发明一个实施例中的叶轮内芯芯模的正剖视图。 图4为图3的左视图。 图5为本发明一个实施例中的叶轮内芯模正剖视图。 图6为本发明一个实施例中的叶轮外廓成型模正视图。 图7为本发明一个实施例中的制作叶轮内芯脱胚模型模正视图。 图8为本发明一个实施例中的叶轮内芯脱胚模正视图。 图9为本发明叶轮外廓砂型模正视图。 图10为本发明叶轮砂型模及浇铸的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 本发明的前向多翼式窄型腔叶轮的结构如图1、2所示，包括有基盘4和中空的前 盘2，基盘外径D为235mm，在基盘和前盘之间沿周向安设窄型叶片l，所述的叶片为圆弧形，弧度9为2JI/3,曲率半径R为15mm，叶片径向长度L为28mm，叶片子午面出口高度H为 16mm，叶片厚度S为2mm，叶片沿周向均布26片，各叶片均匀间隔形成窄型腔5，叶片的另 一侧与前盘相联，前盘呈中空环形，外径与基盘外径相同，中间开设进风孔，进风孔直径D1 为142mm。整个叶轮由铝合金整体铸造成型；所述的基盘中部设置有向前凸起的叶轮分流 段弧锥和叶轮钢套3，叶轮钢套与基盘镶合成一体，用于和转轴的联接。
本发明整体铸造成型工艺包括叶轮砂型模的制作和浇铸，叶轮由叶轮砂型模浇铸 而成，图3 图10为制作叶轮砂型模制作过程的各种模具的结构图，所述的叶轮砂型模由 叶轮外廓砂型模和安设在叶轮外廓砂型模模腔内的叶轮内芯脱胚模12组成；其中叶轮外 廓砂型模采用分箱造型法由叶轮外廓成型模10压入上、下砂型模腔13、14构成，如图6、图 9所示；叶轮内芯脱胚模由以下步骤制作而成首先加工出单片的活动叶片模型6，单片的 活动叶片模型用线切割数控机床加工而成，叶片高度伸出模型基盘8后端平面外40mm，再 制作带叶片穿孔的模型基盘8，所述的模型基盘两端面带内止口 ，将叶轮分流段模型弧锥活 动轴盘7按叶轮左右旋要求装于模型基盘的一端内止口内，在模型基盘的盘面外周布设叶 片穿孔，叶片穿孔与活动叶片模型的配合间隙为O. 05mm，将活动叶片模型分别插入模型基 盘叶片穿孔内定位制成叶轮内芯芯模，如图3、图4所示，所述的活动叶片模型和模型基盘 由钢材制成。再将叶轮内芯芯模放入叶轮内芯模9内，并放入内芯笼骨ll后进行叶轮内芯 砂型压制，压制完毕后翻面将活动叶片模型从模型基盘中逐一抽出，随后对内芯进行脱坯， 形成叶轮内芯脱坯模，如图5、图7、图8所示。将制成的叶轮内芯脱坯12模置于叶轮外廓 砂型模模腔即构成可用于金属浇铸的叶轮砂型模，如图IO所示。将熔化的金属液体从浇铸 口 15注入叶轮砂型模模腔进行浇铸，冷却成型开模除砂即成整体铸造叶轮。
权利要求
一种前向多翼式窄型腔叶轮，包括有基盘和中空的前盘，在基盘和前盘之间沿周向安设窄型叶片，其特征在于所述的叶片呈弧形，叶片径向长度L为20mm～30mm，叶片子午面出口高度H为10mm～20mm，叶片沿周向均布20～60片，整个叶轮整体铸造成型。
2. 按权利要求l所述的前向多翼式窄型腔叶轮，其特征在于所述的叶片为圆弧形，弧 度9为JI/6 JI ，曲率半径R为10mm 30mm。
3. 按权利要求1或2所述的前向多翼式窄型腔叶轮，其特征在于所述的叶片厚度S为 1. 5mm 3mm。
4. 按权利要求1或2所述的前向多翼式窄型腔叶轮，其特征在于所述的基盘外径D为 150mm 600mm，叶片沿基盘外周一侧端面布设，叶片的另一侧与前盘相联，前盘呈中空环 形，外径与基盘外径相同，中间开设进风孔，进风孔直径Dl为50mm 200mm。
5. 按权利要求1所述的前向多翼式窄型腔叶轮，其特征在于所述的叶轮由铝合金整体 铸造而成；所述的基盘中部设置有叶轮钢套，叶轮钢套与基盘镶合成一体。
6. —种权利要求1所述的前向多翼式窄型腔叶轮整体铸造工艺，制作金属浇铸叶轮砂 型模，将熔化的金属液体注入叶轮砂型模模腔进行浇铸，冷却成型开模除砂即成整体铸造 叶轮；所述的叶轮砂型模由叶轮外廓砂型模和安设在叶轮外廓砂型模模腔内的叶轮内芯脱 胚模组成，其特征在于所述的叶轮内芯脱胚模由以下步骤制作而成首先加工出单片的活 动叶片模型，活动叶片模型高度高于实际叶片高度，再制作带叶片穿孔的模型基盘，将活动 叶片模型分别插入模型基盘叶片穿孔内定位制成叶轮内芯芯模，放入叶轮内芯模内，并放 入内芯笼骨后进行叶轮内芯砂型压制，压制完毕后翻面将活动叶片模型从模型基盘中逐一 抽出，随后对内芯进行脱坯，形成叶轮内芯脱坯模。
7. 按权利要求6所述的前向多翼式窄型腔叶轮整体铸造工艺，其特征在于所述的单片 的活动叶片模型用线切割数控机床加工而成，叶片高度伸出模型基盘后端平面外20mm 40mm 。
8. 按权利要求6或7所述的前向多翼式窄型腔叶轮整体铸造工艺，其特征在于所述的 模型基盘两端面带内止口 ，将叶轮分流段模型弧锥活动轴盘按叶轮左右旋要求装于模型基 盘的一端内止口内，在模型基盘的盘面外周布设叶片穿孔，叶片穿孔与活动叶片模型的配 合间隙为0. 03mm 0. 07mm。
9. 按权利要求6或7所述的前向多翼式窄型腔叶轮整体铸造工艺，其特征在于所述的 活动叶片模型和模型基盘由钢材制成。
全文摘要
本发明涉及一种用于离心风机具备低噪特性的前向多翼式窄型腔叶轮及其该叶轮的整体铸造工艺。包括有基盘和中空的前盘，在基盘和前盘之间沿周向安设窄型叶片，其不同之处在于所述的叶片呈弧形，叶片径向长度L为20mm～30mm，叶片子午面出口高度H为10mm～20mm，叶片沿周向均布20～60片，整个叶轮整体铸造成型。本发明结构紧凑、噪声低、重量轻、结构强度高、维护简便；用活动叶片模型结构制作出叶轮内芯脱胚模，完成叶轮的整体铸造，解决了窄腔型、封闭式结构叶轮无法脱模的技术难题；不仅叶轮铸造精度高，质量好，而且铸造成本低，生产效率高。本发明工艺可广泛应用于各种多翼式叶轮的整体浇铸，效果明显优于同类型产品。
文档编号B22D25/02GK101787984SQ201010100790
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月22日 优先权日2010年1月22日
发明者任凡, 余成伟, 余黎, 吴声敏, 张京伟, 彭光明, 彭文波, 李志印, 毛志强, 王勇 申请人:中国舰船研究设计中心;黄冈市天元科技有限公司