具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的玻璃钢离心叶轮模组及其制造方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实施例提供一种玻璃钢离心叶轮模组，如图1所示，所述玻璃钢离心叶轮模组包括一体成型制造的内芯110、叶轮前盖120、叶轮底板(图中未示出)和多个叶片130，所述内芯110呈圆筒状，所述叶轮前盖120和所述叶轮底板均呈圆环状，且分位于所述内芯110的两端以形成型腔，多个所述叶片130均匀分布于所述型腔中，且一端与所述内芯110的外壁相连。

具体的，内芯110是叶轮模组的入风口，因此其内壁可以呈锥状以实现对气流的压缩。叶轮前盖120和叶轮底板用于适配离心机的外轮廓，同时还用于保护叶片130，因此在本实施例中叶轮前盖120和叶轮底板均设计为圆环状。叶片130一端与内芯110相连，从而能够在内芯110转动时带动叶片130旋转。

本实施例提供的玻璃钢离心叶轮模组，通过一体加工成型，不仅省去了手糊工艺所需的大量人工，还能够保证各叶轮模组之间的一致性。此外，借助一体加工成型技术，还能够保证各加工过程的精准度，从而精确控制叶轮模组的质量。相较于现有技术，本实施例提供的玻璃钢离心叶轮模组不仅加工质量高、生产效率高，而且人工成本低，有利于批量生产。

本实施例提供的玻璃钢离心叶轮模组的材质包括纤维层、包裹于所述纤维层外部的加固层和包裹于所述加固层外部的耐用层；所述纤维层的材质包括竹纤维、石墨、玻璃纤维和聚丙烯；所述加固层的材质包括聚酯树脂、聚氨酯、加固固化剂、加固促进剂、加固填料和阻燃剂；所述耐用层的材质包括环氧树脂、酚醛树脂、氨基二苯醚树脂、耐用固化剂、耐用促进剂、耐用填料、阻燃剂和抗氧化剂。

本实施例提供的玻璃钢离心叶轮模组，通过纤维层整体铺设，铺贴角度与厚度更准确，从而提高了一体成型叶轮模组的质量和产品一致性；通过加固层提高叶轮模组的受力，通过耐用层提高叶轮模组的耐用性和耐腐蚀性，使得叶轮模组的寿命和质量得到了保证。如此，利用一体成型技术解决了现有玻璃钢离心叶轮分体式制造导致的质量不稳定且效率低下的问题。

具体的，在本实施例中，所述叶片130为圆弧叶片，所述圆弧叶片与所述内芯之间的夹角为30～60°。圆弧叶片具有良好的空气动力学特性，效率高、强度好、刚度大，在夹角为30～60°具有较高的工作效率。

进一步的，在本实施例中，所述叶轮前盖120设置有多个前盖加强筋121，所述前盖加强筋121的数量少于所述叶片130的数量，所述前盖加强筋121呈直线且与所述内芯110之间的夹角为45～85°。增加加强筋能够有效提高叶轮前盖的耐受力和强度，此外，将加强筋设置为直线的好处在于能够有效均衡提升叶轮前盖各处的受力，将加强筋设置为与内芯的夹角为45～85°能够在叶片旋转时保证叶轮前盖的结构不会因叶片的旋转而变形。

同样的，所述叶轮底板设置有多个底板加强筋，所述底板加强筋的数量少于所述叶片的数量，所述底板加强筋呈直线且与所述内芯之间的夹角为45～85°。

较佳的，在本实施例中，多个所述前盖加强筋均匀分布于所述叶轮前盖靠近所述叶轮底板的一侧；多个所述底板加强筋均匀分布于所述叶轮底板靠近所述叶轮前盖的一侧。如此，有利于叶轮模组的组装，且能够提高叶轮模组外观的美观性。所述前盖加强筋的数量和所述底板加强筋的数量一致，且所述前盖加强筋和所述底板加强筋对称分布。如此可以保证叶轮前盖和叶轮底板的强度和受力点一致，保证叶轮模组两侧的稳定性。

例如，如图1所示，叶片的数量为10，叶轮前盖和叶轮底板上的加强筋数量各为5，叶片与加强筋的数量比为2:1，通过一个加强筋来承担2个叶片旋转造成的受力，能够在尽可能降低结构复杂度的基础上提高结构的强度和稳定性。

在本实施例中，所述纤维层的材质按重量百分比包括：50％～74％的聚丙烯、20％～36％的竹纤维、8％～15％的石墨和5％～20％的玻璃纤维。

添加了竹纤维的玻璃钢材料能够比常规玻璃钢材料有更强的韧性、透气性和耐磨性，此外还能够抗紫外线，从而提高叶轮模组的寿命。利用纤维层进行打底整体铺设，能够提高加工精度，使得叶轮模组的稳定性和一致性更高。

另外，在本实施例中，所述加固层的材质按重量百分比包括：30％～46％的聚酯树脂、25％～34％的聚氨酯、10％～18％的加固固化剂、8％～12％的加固促进剂、15％～25％的加固填料和5％～8％的阻燃剂。

具体的，所述加固固化剂包括苯二甲胺、间苯二胺、苯酚甲基咪唑、邻苯二甲酸酐和双氰胺的一种或多种；所述加固促进剂包括丁醛苯胺、六次甲基四胺和异丙基黄原酸锌中的一种或多种；所述加固填料包括重量百分比为68％～85％的玻璃纤维、重量百分比为10％～20％的硅灰石和重量百分比为10％～20％的碳化硅；所述阻燃剂为无卤阻燃剂。

硅灰石和碳化硅能够有效提高叶轮模组的耐磨性和绝缘性。无卤阻燃剂不仅能够有效阻燃，还环保。抗氧化剂能够有效提高叶轮模组的抗氧化性能，从而提高叶轮模组的使用寿命。

以及，在本实施例中，所述耐用层的材质按重量百分比包括：30％～40％的环氧树脂、25％～35％的酚醛树脂、10％～20％的氨基二苯醚树脂、8％～15％耐用固化剂、6％～12％的耐用促进剂、10％～20％的耐用填料、3％～8％的阻燃剂和2％～5％的抗氧化剂。

具体的，所述耐用固化剂包括乙二胺、乙烯基三胺、苯二甲胺、邻苯二甲酸酐和十二烯基琥珀酸酐中的一种或多种；所述耐用促进剂包括环烷酸钴、苄基二甲胺、四乙基氢氧化铵和酮酸甲酯酸酐中的一种或多种；所述耐用填料包括重量百分比为40％～65％的玻璃纤维、重量百分比为5％～20％的二氧化钛、重量百分比为12％～20％的高岭土、重量百分比为10％～15％的蒙脱土、重量百分比为8％～10％的氧化锌和重量百分比为5％～12％的硅烷偶联剂；所述阻燃剂为无卤阻燃剂。

二氧化钛能够提高叶轮模组的耐高温性能，且具有一定的抗紫外线功效，从而能够提高叶轮模组的使用寿命。高岭土，又称白云土，能够提高耐用层的可塑性和各材质的结合性，此外，高岭土具有较好的耐火性和电绝缘性，从而避免叶轮在长期使用中因叶片旋转而产生的静电导致的着火等安全问题。蒙脱土作为吸附材料和催化材料，能够提高加固层和耐用层之间的粘合度，以及使叶轮模组的力学性能、阻燃性能和热稳定性能得到提高。氧化锌能够有效屏蔽紫外线，防止玻璃钢材质发生老化，提高叶轮模组的寿命；较佳的，可以选择纳米氧化锌，从而提供更好的紫外防护；此外，添加氧化锌后还可以增加耐用层的耐腐蚀性、耐火性和抗撕裂性。硅烷偶联剂用于改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，从而提高玻璃钢的强度、电气、抗水、抗气候等机械性能和物理性能；硅烷偶联剂具体可以为乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。

本实施例还提供一种玻璃钢离心叶轮模组的制造方法，如图2所示，所述制造方法包括：

配制纤维层加工材料、加固层加工材料和耐用层加工材料；

设计加工并组装一体制造模具；

利用组装好的所述一体制造模具生产加工玻璃钢离心叶轮模组。

其中，如图3所示，所述一体制造模具包括内芯模210、上盖模220、底板模230、叶片模240、定位板250、抽芯260、支撑座270和旋转机构280；所述内芯模210用于形成内芯；所述上盖模220用于形成叶轮前盖；所述底板模230用于形成叶轮底板；所述叶片模240用于形成多个叶片；所述定位板250用于使所述上盖模220和所述底板模230固定于所述内芯模210的两端以形成灌注腔，并使所述叶片模240位于所述灌注腔内并相对于所述内心模210的位置固定；所述抽芯260贯穿所述内芯模210、所述上盖模220、所述底板模230、所述叶片模240和所述定位板250，并于所述定位板250处定位；所述支撑座270用于承载所述内芯模210、所述上盖模220、所述底板模230、所述叶片模240和所述定位板250；所述旋转机构280位于所述支撑座270的底部，用于带动所述支撑座270整体旋转。

具体的，如图4所示，旋转机构280包括支撑固定器281和基座固定器282，支撑固定器281和基座固定器282相对可旋转的套设，在支撑固定器281和基座固定器282接触部位设置有避震限位块以限制支撑固定器281和基座固定器282之间的相对位置，同时使得支撑固定器281相对于基座固定器282旋转时两者之间无摩擦，且不会发生抖动，从而提高旋转机构280的使用寿命。当然，旋转机构280还应当有电力驱动模块，此模块的设计为本领域技术人员所熟知的，此处不再赘述。

需要说明的是，本实施例提供的一体制造模具的具体结构，如流道、定位销、各模块的结构、模具材质、加工方式等均为模具制造领域技术人员所熟知的，此处不再赘述。

在本实施例中，所述配制纤维层加工材料、加固层加工材料和耐用层加工材料的方法包括：

配制纤维层加工材料，包括：

将聚丙烯、石墨和玻璃纤维按预设比例混合，并在真空、160～240℃下熔融；

降温至140～170℃，加入预设量的竹纤维，并充分搅拌均匀，其中，所述竹纤维的平均长度为5～9mm；

挤出并切割，得到平均粒径为3～8mm的纤维层加工颗粒；

将纤维层加工颗粒包装储存待用。

配制加固层加工材料，包括：

将聚酯树脂和聚氨酯按预设比例混合，并在140～190℃下熔融；

降温至60～120℃，加入预设量的加固固化剂、加固促进剂、加固填料和阻燃剂，并充分搅拌均匀，其中，所述加固填料包括重量百分比为68％～85％的玻璃纤维、重量百分比为10％～20％的硅灰石和重量百分比为10％～20％的碳化硅；

挤出并切割，得到平均粒径为3～8mm的加固层加工颗粒；

将加固层加工颗粒包装储存待用。

配制耐用层加工材料，包括：

在清洁环境下将环氧树脂、酚醛树脂和氨基二苯醚树脂按预设比例混合；

加入预设量的耐用固化剂、耐用促进剂、耐用填料、阻燃剂和抗氧化剂，并充分搅拌均匀，得到耐用层加工溶剂，其中，所述耐用填料包括重量百分比为40％～65％的玻璃纤维、重量百分比为5％～20％的二氧化钛、重量百分比为12％～20％的高岭土、重量百分比为10％～15％的蒙脱土、重量百分比为8％～10％的氧化锌和重量百分比为5％～12％的硅烷偶联剂；

将混合后的耐用层加工溶剂密封储存待用。

以及，在本实施例中，所述一体制造模具在闭合时具有第一状态、第二状态和第三状态；所述利用组装好的所述一体制造模具生产加工玻璃钢离心叶轮模组的方法包括：

使所述一体制造模具处于第一状态，利用所述纤维层加工颗粒灌注成型纤维层，此时的成型温度为160～180℃、成型压力为0.5～0.8MPa、成型时间为5～12s；

在3～10min内缓慢降温至40～80℃，以使所述纤维层的固化程度至60％以上；

使所述一体制造模具处于第二状态，利用所述加固层加工颗粒在所述纤维层表面灌注成型加固层，此时的成型温度为120～140℃、成型压力为0.3～0.5MPa、成型时间为14～26s；

在5～20min内缓慢降温至30～60℃，以使所述加固层的固化程度至80％以上；

降温至室温，使所述一体制造模具处于第三状态，灌注所述耐用层加工溶剂以在所述加固层表面成型耐用层；

使所述一体制造模具保持第三状态30～45min，以使所述耐用层的固化程度至90％以上；

打开所述一体制造模具，取出一体加工成型的玻璃钢离心叶轮毛坯；

将所述玻璃钢离心叶轮毛坯在常温下放置24～72小时，以使所述玻璃钢离心叶轮毛坯完全冷却固化；

打磨所述玻璃钢离心叶轮毛坯以形成玻璃钢离心叶轮模组。

需要说明的是，本领域技术人员可以理解的是，为在纤维层上形成加固层，第二状态下的模具空腔尺寸应大于第一状态下的空腔尺寸，以及，为在加固层上形成耐用层，第三状态下的模具空腔尺寸应大于第二状态下的空腔尺寸。当然，为使加固层均匀裹覆于纤维层表面、耐用层均匀裹覆于加固层表面，模具中适当位置应当具有支撑及定位结构，如定位柱等。

利用一体制造模具制造玻璃钢离心叶轮毛坯的制造过程与注塑工艺类似，具体包括以下几个步骤：

架模，将一体制造模具架设在注塑机基座平台上，并固定。在本实施例中，利用旋转机构和抽芯以及其他辅助固定设备将一体制造模具架设固定。

然后，将注塑机连接有三个进料口，以分别对模具灌注纤维层加工材料、加固层加工材料和耐用层加工材料，从而实现叶轮模组的自动化的一体制造成型。

最后，利用上述加工工艺进行灌注注塑成型。由于叶轮模组为中心对称，因此灌注口设置在内芯模处，考虑到叶轮模组的尺寸通常较大，为了加速材料的填充，以及模具内空气的流出，可以利用旋转机构进行旋转，利用离心力将材料快速甩入一体制造模具的边缘处，且可以保证材料填充紧实。旋转的速率需根据实际的模具结构和尺寸大小而定。

由于叶轮模组在一体加工制造过程中三个阶段有着不同的温度需求，因此在取出玻璃钢离心叶轮毛坯后需在常温下自然冷却固化，保证内部因温差造成的应力完全释放，以及结构完全定型。以及，由于叶轮模组在一体加工制造过程中需要高压进行压合，以保证叶轮模组中不存在气泡等影响产品质量，因此可能会在模具的合模线处产生毛边，如此便需要对玻璃钢离心叶轮毛坯进行打磨，以去除毛边。

以下，以一具体实施例重点说明本发明提供的玻璃钢离心叶轮模组的材质及制造工艺。

首先，配制纤维层加工材料：将重量百分比为60％的聚丙烯、重量百分比为10％的石墨和重量百分比为5％的玻璃纤维混合，并在真空、200℃下熔融；降温至150℃，加入重量百分比为25％的竹纤维，并充分搅拌均匀，其中，所述竹纤维的平均长度为5～9mm；挤出并切割，得到平均粒径为3～8mm的纤维层加工颗粒；将纤维层加工颗粒包装储存待用。

然后，配制加固层加工材料：将重量百分比为32％的聚酯树脂和重量百分比为28％的聚氨酯混合，并在160℃下熔融；降温至100℃，加入重量百分比为10％的加固固化剂、重量百分比为8％的加固促进剂、重量百分比为17％的加固填料和重量百分比为5％的阻燃剂，并充分搅拌均匀，其中，加固固化剂选用间苯二胺，加固促进剂选择六次甲基四胺，所述加固填料包括重量百分比为70％的玻璃纤维、重量百分比为15％的硅灰石和重量百分比为15％的碳化硅，阻燃剂选择氢氧化铝和氢氧化镁的混合物；挤出并切割，得到平均粒径为3～8mm的加固层加工颗粒；将加固层加工颗粒包装储存待用。

接着，配制耐用层加工材料：在清洁环境下将重量百分比为35％的环氧树脂、重量百分比为25％的酚醛树脂和重量百分比为10％的氨基二苯醚树脂混合；加入重量百分比为8％的耐用固化剂、重量百分比为6％的耐用促进剂、重量百分比为10％的耐用填料、重量百分比为4％的阻燃剂和重量百分比为2％的抗氧化剂，并充分搅拌均匀，得到耐用层加工溶剂，其中，耐用固化剂为乙二胺、邻苯二甲酸酐和十二烯基琥珀酸酐的混合物，耐用促进剂为环烷酸钴，所述耐用填料包括重量百分比为50％的玻璃纤维、重量百分比为15％的二氧化钛、重量百分比为12％的高岭土、重量百分比为10％的蒙脱土、重量百分比为8％的氧化锌和重量百分比为5％的硅烷偶联剂，阻燃剂为磷酸酯阻燃剂，抗氧化剂为丁基羟基茴香醚(BHA)和二丁基羟基甲苯(BHT)的混合物；将混合后的耐用层加工溶剂密封储存待用。

之后，在注塑机台上架设一体制造模具并固定，内芯模连接有三个送料口，三个送料口用于分别输送纤维层加工材料、加固层加工材料和耐用层加工材料。

设定好机台参数。具体的，在第一状态时，模具接通纤维层加工材料送料口，且成型温度为165℃、成型压力为0.5MPa、成型时间为8s；在第二状态时，模具接通加固层加工材料送料口，且成型温度为130℃、成型压力为0.4MPa、成型时间为18s；在第三状态时，模具接通耐用层加工材料送料口，并保持设备的最终参数不变。以及，机台的温控装置用于监控模内温度，并在模内温度达到设定值时发生状态的切换，具体的，当设备启动加工后，当监测到模内温度下降至55℃后使一体制造模具切换至第二状态，以及在顺次加工后，监测到模内温度再次发生下降并下降至26℃时切换至第三状态。在切换至第三状态后，机台自动计时，并在45分钟后自动打开一体制造模具，以取出玻璃钢离心叶轮毛坯。

设备参数设置完成后，按下启动按钮，设备自动进行一体灌注成型作业，直至一体制造模具自动打开，取出玻璃钢离心叶轮毛坯。较佳的，可以利用机械手取出玻璃钢离心叶轮毛坯。之后进行人工打磨、检验、包装等工序。

以上述方法制造的玻璃钢离心叶轮模组，不仅加工效率高、产品良率及稳定性高，还使得生产的玻璃钢离心叶轮模组具有较佳的工作性能。

综上所述，本实施例提供的玻璃钢离心叶轮模组及其制造方法，包括一体成型制造的内芯、叶轮前盖、叶轮底板和多个叶片，所述内芯呈圆筒状，所述叶轮前盖和所述叶轮底板均呈圆环状，且分位于所述内芯的两端以形成型腔，多个所述叶片均匀分布于所述型腔中，且一端与所述内芯的外壁相连；其中，所述玻璃钢离心叶轮模组的材质包括纤维层、包裹于所述纤维层外部的加固层和包裹于所述加固层外部的耐用层；所述纤维层的材质包括竹纤维、石墨、玻璃纤维和聚丙烯；所述加固层的材质包括聚酯树脂、聚氨酯、加固固化剂、加固促进剂、加固填料和阻燃剂；所述耐用层的材质包括环氧树脂、酚醛树脂、氨基二苯醚树脂、耐用固化剂、耐用促进剂、耐用填料、阻燃剂和抗氧化剂。通过一体成型，不仅避免了反复的手糊工艺还使得叶轮模组的质量和生产效率得到了提升；通过纤维层整体铺设，铺贴角度与厚度更准确提高一体成型叶轮模组的质量和寿命；通过加固层提高叶轮模组的受力，通过耐用层提高叶轮模组的耐用性和耐腐蚀性，使得叶轮模组的寿命和质量得到了保证，解决了现有玻璃钢离心叶轮分体式制造导致的质量不稳定且效率低下的问题。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。