一种具有复合材料衬层的蜗壳结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有复合材料衬层的蜗壳结构，包括蜗壳基体和用于减少表面粗糙度的复合材料衬层；所述蜗壳基体内腔设有用于加固复合材料衬层的加强筋，所述加强筋设为网格状；所述复合材料衬层设置在蜗壳基体内壁的上方，与含有加强筋的内壁固定连接。本实用新型专利技术提供的蜗壳结构简单，设计合理，制造难度低，复合材料衬层能够有效降低蜗壳基体内腔的粗糙度，减少叶轮运转时的流体流动空气阻力；通过成型获得的具有复合材料衬层的蜗壳内腔形状尺寸精度高，能精确控制叶片与蜗壳之间的均匀间隙，可以明显提高泵、风机或压缩机运转的效率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及蜗壳制造领域，尤其涉及一种具有复合材料衬层的蜗壳结构。
技术介绍
泵、风机和压缩机是提高气体或液体压力、输送气体或液体的典型流体机械。泵的泵壳和风机与压缩机的机壳(统称蜗壳)以及叶轮是泵、风机和压缩机的关键零件，蜗壳是基体，叶轮安装在蜗壳内。叶轮与蜗壳之间形成的腔体在气体或液体入口吸入气体或液体，随着叶轮的旋转，腔体发生位置和体积变化，将气体或液体提升压力并转移至气体或液体出口，实现气体或液体的输送。叶轮与蜗壳之间腔体的精确尺寸对泵、风机和压缩机的性能、效率和运行可靠性有着重要的影响。目前蜗壳主要采用铸造、机械加工或钣金加工等方法制造，存在形状尺寸精度低、表面粗糙等缺点，导致叶轮与蜗壳之间间隙大、间隙不均匀，叶轮与蜗壳之间腔体的尺寸难以精确控制；在泵、风机和压缩机运行时，容易产生气体或液体的回流等现象，降低泵、风机和压缩机的效率，对压力和流量也存在影响。同时蜗壳内表面粗糙，气体或液体高速流动时，因摩擦导致的阻力显著增大，需要消耗驱动电机功率，进一步降低泵、风机和压缩机的效率。同时，摩擦产生的热量将使泵、风机和压缩机的温度升高，影响泵、风机和压缩机的可靠性。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有复合材料衬层的高精度蜗壳结构。本技术的目的通过下述技术方案实现：一种具有复合材料衬层的蜗壳结构，主要包括蜗壳基体、以及用于减少表面粗糙度和提高蜗壳形状尺寸精度的复合材料衬层。所述蜗壳基体内腔上设有用于加固复合材料衬层的加强筋，为了获得更好的粘结和固定效果，所述加强筋设为网格状。所述复合材料衬层设置在蜗壳基体内表面及加强筋的上方，与蜗壳基体内表面及加强筋通过高分子树脂胶固定连接。该复合材料衬层可以降低蜗壳内表面的粗糙度，提高蜗壳内表面的形状尺寸精度，从而减小叶轮与蜗壳之间间隙、保证间隙的均匀、确保叶轮与蜗壳之间腔体尺寸的精确控制，以提高泵、风机和压缩机的效率，提升泵、风机和压缩机的输出压力，同时可以降低运转时蜗壳内表面的摩擦，提高蜗壳工作的可靠性和工作效率。作为本技术的优选方案，所述复合材料衬层的厚度为2毫米至4毫米之间，使蜗壳基体在不改变蜗壳外形尺寸的前提下，既能保证蜗壳的有足够强度，又能方便复合材料衬层的制造，还能保持复合材料衬层强度及其与蜗壳基体的粘结强度。作为本技术的优选方案，所述加强筋的厚度设为1毫米至2毫米之间，既能保证复合材料衬层与蜗壳基体间获得良好的粘结和固定效果，又能减小对复合材料衬层的整体强度的影响。作为本技术的优选方案，所述复合材料衬层由液状复合材料通过注射工艺在蜗壳基体内腔成型后固化得到，既有利于复合材料衬层的成型及与蜗壳基体的直接粘结，又能保证蜗壳内表面形状尺寸精度以及与叶片间的合理均匀的间隙。进一步的，所述蜗壳基体上还设有用于注射液状复合材料的若干注射孔，所述注射孔可以设置在加强筋上，或者设置在其它位置上。优选的，所述注射孔的直径尺寸为2毫米至5毫米，一方面有助于既由于液态复合材料的注射成型，另一方面便于成型后注射孔的封堵。作为本技术的优选方案，所述液状复合材料以高分子树脂胶为基体，加入短切碳纤维和高分子树脂胶固化剂制成。添加短切碳纤维可以对复合材料进行增强，提高衬层的强度；添加的高分子树脂胶固化剂可以促进高分子复合材料的固化成型。一种具有复合材料衬层的蜗壳结构，具体包括如下步骤：步骤S1:设计时，在蜗壳基体的内腔留出空隙用于成型复合材料衬层，在留出的空隙上先设有网格状的加强筋，该加强筋用于加强固定复合材料衬层，防止衬层变形、脱胶剥离、或与蜗壳基体产生相对滑动而破坏等。作为本技术的优选方案，留出的空隙厚度为2毫米至4毫米之间；加强筋的厚度为1毫米至2毫米之间。步骤S2:制造蜗壳基体，采用铸造工艺、机加工或钣金加工工艺制造出蜗壳的基体；然后对该基体的毛坯进行清洗处理，并按照蜗壳和叶轮安装的精度要求对除成型复合材料衬层区域外的蜗壳基体其它部位，包括叶轮安装部位，进行精密加工，除复合材料衬层与蜗壳基体粘结面外的其它部位形状尺寸精度与蜗壳一致。步骤S3:在蜗壳基体上开设用于注入复合材料的注射孔；注射孔的数量为一个或多个，注射孔的直径为2毫米至5毫米。步骤S4:根据蜗壳内表面的形状和复合材料衬层的厚度要求，设计用于复合材料衬层成型的成型模具，并安装在蜗壳基体上，成型模具的安装方法与叶轮的安装方式一致。成型模具与蜗壳基体之间形成用于注射复合材料的成型腔。进一步的，根据实际需要，该步骤中还包括设计并制造用于注射时将液态复合材料密封的模具，该密封模具与成型模具、蜗壳基体一起构成用于注射成型的复合材料成型腔，可以更好地将成型腔密封，避免液态复合材料在注入时从其它地方溢出。更进一步的，为了方便成型模具和密封模具脱模，所述成型模具和密封模具的成型腔内壁上都均匀涂有脱模剂。更进一步的，为提高复合材料衬层与蜗壳基体间的粘结强度，对蜗壳基体与复合材料衬层粘结的表面，进行酸洗处理，或再涂抹硅烷偶联剂进行硅烷膜处理。步骤S5:以液体高分子树脂胶为基体，加入一定比例的短切碳纤维和高分子树脂胶固化剂后获得液体状复合材料；其中，添加短切碳纤维可以对复合材料进行增强，提高衬层的强度；其中，添加固化剂促进高分子复合材料的固化成型。步骤S6:通过注射孔将液体状复合材料注入成型腔，并进行保压固化，形成复合材料衬层；该复合材料衬层与蜗壳基体包含加强筋的内腔紧密粘结。步骤S7:将成型模具拆卸出来，并封堵蜗壳基体上的注射孔，最终得到具有复合材料衬层的蜗壳。本技术的工作过程和原理是：本技术将复合材料设置在蜗壳基体的内腔上，利用复合材料具有强粘结性和低粗糙度的特点来降低泵、风机或压缩机在运转时的气体或液体流动阻力，可以显著提高叶轮的运行效率和可靠性；另外，通过设置网格状的加强筋，可以增大蜗壳基体与复合材料的粘结面积，使复合材料粘黏得更稳固，不容易产生变形、脱胶剥离、或与蜗壳基体产生相对滑动等现象；最后将成型模具和密封模具安装在蜗壳基体内，构成复合材料衬层的成型腔，可以精确控制衬层的尺寸和形状，将液态状的复合材料通过注射孔注入成型腔内，保压成型固化后便可以稳固地粘黏在蜗壳基体内。本技术提供的蜗壳结构简单，设计合理，制造难度低，复合材料衬层能够有效降低蜗壳基体内腔的粗糙度，减少叶轮运转时的气体或液体流动阻力；通过成型获得的复合材料衬层蜗壳内腔形状尺寸精度高，能精确控制叶片与蜗壳之间的均匀间隙，可以明显提高泵、风机或压缩机运转的效率和可靠性。与现有技术相比，本技术还具有以下优点：(1)本技术将复合材料衬层的厚度控制在2毫米至4毫米之间，对蜗壳基体的结构和强度影响小，厚度尺寸的控制精度高。(2)本技术在衬层下方设有网格状的加强筋，有助于固定复合材料衬层，避免发生变形、脱落现象。(3)本技术采用蜗壳基体和成型模具、密封模具的配合，通过注射孔将液体复合材料注射成型，可以精确控制蜗壳复合材料衬层的形状尺寸，避免与叶轮产生干涉。(4)本技术采用高分子树脂胶复合材料衬层的蜗壳内腔，表面粗糙度低，降低气体或液体流动阻力，避免泵、风机或压缩机等运行时升温过快，导致运转效率降低。附图说明图1是本技术所提供的蜗壳的立体示意图。图2是本技术所提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有复合材料衬层的蜗壳结构，其特征在于，包括蜗壳基体和用于减少表面粗糙度和提高蜗壳内腔形状尺寸精度的复合材料衬层；所述蜗壳基体内腔设有用于加固复合材料衬层的加强筋，所述加强筋设为网格状；所述复合材料衬层设置在加强筋的上方，与包含加强筋的蜗壳基体内腔通过高分子树脂胶固定粘结。

【技术特征摘要】
1.一种具有复合材料衬层的蜗壳结构，其特征在于，包括蜗壳基体和用于减少表面粗糙度和提高蜗壳内腔形状尺寸精度的复合材料衬层；所述蜗壳基体内腔设有用于加固复合材料衬层的加强筋，所述加强筋设为网格状；所述复合材料衬层设置在加强筋的上方，与包含加强筋的蜗壳基体内腔通过高分子树脂胶固定粘结。2.根据权利要求1所述的具有复合材料衬层的蜗壳结构，其特征在于，所述复...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖恒斌，章争荣，程永奇，肖小亭，张鹏，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44