一种碳纤维材质的离心风机蜗壳及其成型方法与流程

本发明涉及离心风机蜗壳领域，尤其涉及一种碳纤维材质的离心风机蜗壳及其成型方法。

背景技术：

碳纤维复合材料，是一种以树脂为基体，碳纤维丝为增强材料；含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，并且又兼备纺织纤维的柔软可加工性又兼备纺织纤维的柔软可加工性，在国防军工和民用方面都是重要材料。近年来随着新技术的不断发展，对材料的要求日益增加，碳纤维所具有的高强度、出色的耐热性、出色的抗热冲击性、低热膨胀系数(变形量小)、热容量小、比重小、优秀的抗腐蚀与辐射性能等优势，而大量应用于航空航天、叶轮等结构上，目前碳纤维材料已被广泛走向市场，如风力发电机叶轮、推进器叶轮等逐步开始被碳纤维复合材料取代。

离心风机蜗壳是离心风机的重要组成部分，由风道弯曲板、两个侧盖板、风道侧板和出风法兰构成，现有的离心风机蜗壳中，风道弯曲板、两个侧盖板、风道侧板和出风法兰均由金属材质制成，再通过焊接的方式组装成一体，导致离心风机蜗壳的重量较大，耐腐蚀性也较差，由于采用焊接的生产方式，导致生产过程复杂、周期较长；此外，现有的离心风机蜗壳中，为了增强蜗壳整体的强度，会在两个侧盖板的外侧表面追加焊接多个钢条作为加强筋，不仅使离心风机蜗壳的重量进一步增加，更由于每个钢条都需要单独焊接，使生产过程极为复杂，生产周期大幅延长。

技术实现要素：

为解决上述现有的离心风机蜗壳的问题，本发明提供了一种碳纤维材质的离心风机蜗壳及其成型方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种碳纤维材质的离心风机蜗壳，包括风道弯曲板、两个侧盖板、风道侧板和出风法兰，两个侧盖板分别竖直设置在风道弯曲板的两侧并支撑风机蜗壳，两个侧盖板上均开设有进风口，风道侧板与风道弯曲板和两个侧盖板同时连接，从而配合构成出风口，出风法兰安装在出风口上，所述风道弯曲板、两个侧盖板、风道侧板和出风法兰均由多层碳纤维材料沿其厚度方向依次贴合构成，两个侧盖板内部分别夹设有多个碳纤维增强条，从而在侧盖板内部形成多个加强筋，相邻的两层碳纤维材料以及相邻的碳纤维材料与碳纤维增强条之间均填充有用于固化粘接的环氧树脂，风道弯曲板、两个侧盖板、风道侧板和出风法兰之间的连接处均通过碳纤维材料与环氧树脂混合固化粘接。

优选的，所述的碳纤维材料采用碳纤维预浸料、碳纤维干布、碳纤维粉末、碳纤维单向丝的其中一种。

优选的，所述风道弯曲板、两个侧盖板、风道侧板均由各自的多层碳纤维材料单独构成，风道弯曲板、两个侧盖板、风道侧板之间的连接处均填充有环氧树脂。

优选的，所述风道弯曲板、两个侧盖板、风道侧板由多层连续设置的碳纤维材料一体固化粘接构成。

一种碳纤维材质的离心风机蜗壳的成型方法，预先制作模具，所述的模具包括一块与风道弯曲板和风道侧板形状匹配的中模板、两块分别安装于中模板两侧的侧模板、与中模板和两块侧模板同时连接的法兰模板，法兰模板与出风法兰相匹配，在模具的内壁上以及法兰模板的外表面逐层铺设碳纤维材料，并在各层碳纤维材料中填充碳纤维增强条和环氧树脂，然后在模具内放置內涨芯模，将模具加热并保温，使环氧树脂固化，即可得到碳纤维材质的离心风机蜗壳。

优选的，所述的中模板、侧模板和法兰模板均为等厚薄板结构，中模板、侧模板和法兰模板之间分别通过螺栓连接。

优选的，铺设碳纤维材料时，在中模板和两块侧模板的内壁上分别单独铺设多层碳纤维材料，使风道弯曲板、两个侧盖板和风道侧板分别由各自的多层碳纤维材料单独构成，再固化粘接成离心风机蜗壳整体。

优选的，铺设碳纤维材料时，在中模板和两块侧模板的内壁上同时铺设多层连续设置的碳纤维材料，使风道弯曲板、两个侧盖板和风道侧板由相同的多层连续设置的碳纤维材料一体固化粘接成离心风机蜗壳整体。

优选的，铺设碳纤维材料前，预先在模具的内壁上涂抹脱模剂，放置內涨芯模前，预先在內涨芯模的外壁上涂抹脱模剂。

优选的，所述的內涨芯模采用气囊或硅胶芯模；放置內涨芯模后，将模具放入烘箱内加热。

根据上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明中，将风道弯曲板、两个侧盖板、风道侧板和出风法兰均由金属材质改为了碳纤维材料，从而能减轻离心风机蜗壳整体的重量，并大幅提升离心风机蜗壳的防腐性能；风道弯曲板、两个侧盖板、风道侧板和出风法兰之间均通过碳纤维材料与环氧树脂混合固化粘接，就可以在风道弯曲板、两个侧盖板、风道侧板和出风法兰分别成型的时候将其直接做成一个整体，而不需要再分别进行焊接，使生产过程大为简化、周期缩短；本发明中，通过在侧盖板内部夹设有多个碳纤维增强条，使侧盖板的内部能够直接形成加强筋，与现有技术在侧盖板的表面焊接加强筋相比，位于内部的加强筋能够起到更为明显的增强作用，并且使离心风机蜗壳的重量进一步减轻，所有加强筋在侧盖板的成型过程中都可以一次直接成型，与现有技术需要分别焊接所有加强筋相比，生产过程得到了极为明显的简化，生产周期大幅缩短。

附图说明

图1为现有技术中离心风机蜗壳的结构示意图；

图2为本发明的离心风机蜗壳的结构示意图；

图3为碳纤维材料和加强筋的铺设方式示意图；

图4为成型用模具的结构示意图。

图中标记：1、风道弯曲板，2、侧盖板，3、风道侧板，4、出风法兰，5、加强筋，6、碳纤维材料，7、中模板，8、侧模板，9、法兰模板。

具体实施方式

参见附图，具体实施方式如下：

如图1所示，为现有的离心风机蜗壳，为了提升整体强度，在其两个侧盖板2的外表面上焊接有多个加强筋5。

如图2所示，为本发明的一种碳纤维材质的离心风机蜗壳，包括风道弯曲板1、两个侧盖板2、风道侧板3和出风法兰4，两个侧盖板2分别竖直设置在风道弯曲板1的两侧并支撑风机蜗壳，两个侧盖板2上均开设有进风口，风道侧板3与风道弯曲板1和两个侧盖板2同时连接，从而配合构成出风口，出风法兰4安装在出风口上，风道弯曲板1、两个侧盖板2、风道侧板3和出风法兰4均由多层碳纤维材料6沿其厚度方向依次贴合构成，碳纤维材料6采用碳纤维预浸料、碳纤维干布、碳纤维粉末、碳纤维单向丝的其中一种，如图3所示，在两个侧盖板2内部分别夹设有多个碳纤维增强条，从而在侧盖板2内部形成多个加强筋5，相邻的两层碳纤维材料6以及相邻的碳纤维材料6与碳纤维增强条之间均填充有用于固化粘接的环氧树脂，风道弯曲板1、两个侧盖板2、风道侧板3和出风法兰4之间的连接处均通过碳纤维材料6与环氧树脂混合固化粘接。

风道弯曲板1、两个侧盖板2、风道侧板3和出风法兰4之间的连接方式，可以为风道弯曲板1、两个侧盖板2、风道侧板3均由各自的多层碳纤维材料6单独构成，风道弯曲板1、两个侧盖板2、风道侧板3之间的连接处均填充有环氧树脂；也可以为风道弯曲板1、两个侧盖板2、风道侧板3由多层连续设置的碳纤维材料6一体固化粘接构成。

一种碳纤维材质的离心风机蜗壳的成型方法，预先制作模具，如图4所示，模具包括一块与风道弯曲板1和风道侧板3形状匹配的中模板7、两块分别安装于中模板7两侧的侧模板8、与中模板7和两块侧模板8同时连接的法兰模板9，中模板7、侧模板8和法兰模板9均为等厚薄板结构，中模板7、侧模板8和法兰模板9之间分别通过螺栓连接，法兰模板9与出风法兰4相匹配。

先在模具的内壁上涂抹脱模剂，然后在模具的内壁上以及法兰模板9的外表面逐层铺设碳纤维材料6，并在各层碳纤维材料6中填充碳纤维增强条和环氧树脂，然后在模具内放置內涨芯模，內涨芯模采用气囊或硅胶芯模，将模具放入烘箱内加热并保温，使环氧树脂固化，即可得到碳纤维材质的离心风机蜗壳。

在铺设碳纤维材料6时，可以在中模板7和两块侧模板8的内壁上分别单独铺设多层碳纤维材料6，使风道弯曲板1、两个侧盖板2和风道侧板3分别由各自的多层碳纤维材料6单独构成，再固化粘接成离心风机蜗壳整体；也可以在中模板7和两块侧模板8的内壁上同时铺设多层连续设置的碳纤维材料6，使风道弯曲板1、两个侧盖板2和风道侧板3由相同的多层连续设置的碳纤维材料6一体固化粘接成离心风机蜗壳整体。