DE3446578A1

DE3446578A1 - Keramischer turbinenrotor des radialtyps und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3446578A1
Application number: DE19843446578
Authority: DE
Inventors: Shingo Kuwana Sasaki
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1984-12-20
Publication date: 1985-07-11
Also published as: DE3446578C2; US4701106A; JPS60142002A; JPH0627482B2

Description

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE DIPL.-INe. W. EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ΙΝβ. W. LEHN DlPL.-lNa. K. FuCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-INQ. K. 6ORQ DIPL.-INQ. K. KOHLMANN ■ RECHTSANWALT A. NETTE

41 302

NGK Insulators, Ltd.
Nagoya City / Japan

Keramischer Turbinenrotor des Radialtyps und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf einen keramischen Turbinenrotor des Radialtyps und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Silizium-Keramikmaterialieri, wie Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Sialon und dergl. sind bei hohen Temperaturen stabiler als Metall und haben eine hohe Resistenz gegen Oxidation, Korrosion und Schrumpfdeformation. Daher wird die Verwendung von Silizium-Keramikmaterialien in Maschinenteilen in erheblichem Umfang beobachtet. Insbesondere bestehen Turbinenrotoren des Radialtyps aus keramischen Materialien, da diese Rotoren leichtgewichtiger sind als Metallrotoren und bei höheren Temperaturen arbeiten können als Metallrotoren.

Außerdem ist die Wärmewirksamkeit besser als bei einem Metallrotor. Keramische Turbinenrotoren wurden jüngsthin besonders attraktiv als Turboladerotoren für Automobile und als Gasturbinenrotoren und dergl.

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ARABELLASTRASSE 4 . D-SOOO MÜNCHEN 81 · TELEFON COSOJ 911GÖ7 TELBX S 2QOICj C¹ATHL-J · TL LI-KOPIERI H

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* Ein bekannter keramischer Turbinenrotor des Radialtyps ist in der Japanischen Offenlegungsschrift 88 20/82 beschrieben. Dieser Turbinenrotor wurde durch ein Verfahren erzeugt, bei dem (Fig. 2) ein Schaufelglied 1 eine komplizierte dreidimensionale Form hat und beispielsweise durch Spritzgießen aus Keramikmaterial hergestellt ist. Eine Welle 2 wird in einer Gummipresse aus einem Grünkörper der Welle hergestellt, welcher aus Keramikmaterial besteht, und zwar beispielsweise mittels eines Preßvorganges in einer Metallform. Das sich ergebende Schaufelglied 1 und die Welle 2 werden konisch ineinandergesetzt und miteinander verklebt. Der verklebte Gegenstand wurde gebrannt, um dadurch den monolithischen keramischen Turbinenrotor zu erzielen, wie er in Fig. 2 dargestellt ist.

Der gemäß diesem Verfahren hergestellte bekannte keramische Turbinenrotor hat jedoch Nachteile dahingehend, daß (1) während des Entparaffinierens in Abschnitten großer Dicke des geformten Gegenstandes für das Schaufelglied , hergestellt durch Spritzgießen, Brüche auftreten. (2) Es notwendig ist, die Form des Schaufelgliedes beim Kleben exakt mit der Welle in Berührung zu bringen. Wenn ihre Formen nicht genau aufeinander abgepaßt sind, so treten Spalte und andere schlechte Klebeverhältnisse auf oder die Dicke der Paste in der Klebezwischenflache ist ungleichförmig, woraus eine verminderte Klebefestigkeit resultiert; und (3) es schwierig ist, den gebrannten Rotor beim Prazisionsbearbeiten genau zentrisch einzuspannen, so daß die Bearbeitbarkeit des gebrannten Rotors schwierig ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Nachteile des herkömmlichen keramischen Rotors zu verhindern, d.h. insbesondere die Ausbildung von Brüchen in Abschnitten großer Dicke des Schaufelgliedes während des Entparaffinierens bei der Herstellung der Turbinenrotoren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen keramischen Turbinenrotors des Radialtyps gelöst, bei dem ein Axialloch durch das Schaufelglied verläuft, und zwar von dessen Vorderseite bis zur Spitze der eingesetzten Welle.

Das Schaufelglied kann somit leicht mit der Welle verklebt werden, und zwar unter Vermeidung von schlechten Klebeverhältnissen, wie die Ausbildung von Spalten oder dergleichen im Klebebereich, wobei eine gleichförmige Klebeschicht der keramischen Paste erzielbar ist und womit die Klebefestigkeit erhöht werden kann. Das erfindungsgemäße Axialloch kann bei der Endbearbeitung als Zentrierloch verwendet werden, wodurch die Bearbeitbarkeit des Turbinenrotors verbessert wird.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in dem Herstellungsverfahren eines keramischen Turbinenrotors des Radialtyps. Entsprechend diesem Verfahren ist das Schaufelglied mit einem konisch konkaven Abschnitt in einem konisch konvexen Abschnitt einer Welle eingesetzt. Die Verbesserung besteht darin, daß im Schaufelglied ein Axialloch vorgesehen wird, welches durch dieses von dessen Vorderseite bis zur Spitze der eingesetzten Welle verläuft. Dieses Axialloch nimmt hinsichtlich seines Durchmessers graduell zu oder ab, und zwar innerhalb des Bereiches von 2 bis 5 mm. Das Axialloch konvergiert oder divergiert in einem maximalen Winkel von 5°, vorzugsweise nicht mehr als 2° hinsichtlich der Mittelachse des Rotors. Die Welle wird in einem getrennten Vorgang hergestellt. Das Schraubenglied und die Welle werden so bearbeitet, daß sie mittels der konisch konkaven und konvexen Abschnitte ineinandergesetzt werden. In diesen konkaven und konvexen Abschnitten erfolgt ein festes Verbinden des Schaufelgliedes und der Welle über eine keramische Paste. Die sich ergebende Anordnung wird dann bei atmoshärischem Druck gebrannt.

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Weitere Einze]heiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines keramischen Turbinenrotors des Radialtyps der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen keramischen Turbinenrotors des Radialtyps.

Entsprechend Fig. 1 umfaßt ein keramischer Turbinenrotor des Radialtyps der Erfindung ein Schaufelglied 1 und eine Welle 2, die im Mittelabschnitt 3 des Schaufelgliedes 1 an dieses geklebt ist. Das Schaufelglied 1 weist ein axiales Loch 6 auf, welches durch das Schaufelglied verläuft, und zwar von der Vorderseite 4 zur Spitze 5 der Welle 2. Beim keramischen Turbinenrotor des Radialtyps sind das Schaufelglied 1 und die Welle 2 im wesentlichen dadurch miteinander verklebt, daß die konisch konkaven und konvexen Abschnitte ineinandergesetzt sind. Das Axialloch 6 ist vorzugsweise mit einem Winkel konisch sich verjüngend ausgebildet, welcher kleiner ist als der Konuswinkel des Konus der Klebfläche 7. Das axiale Loch hat einen graduell zunehmenden oder abnehmenden Durchmesser zwischen der Vorderseite 4 des Schaufelgliedes 1 und der Spitze 5 der Welle 2. Dabei beträgt der Durchmesser an der Vorderseite 4 des Schaufelgliedes 1 und an der Spitze 5 der Welle 2 - 5 mm und verläuft von der Vorderseite 4 des Schaufelgliedes in Richtung auf die Spitze 5 der Welle oder umgekehrt konisch verjüngend mit einem maximalen Winkel von 5°, vorzugsweise nicht größer als 2° hinsichtlich der Mittelachse 8 des Rotors.

^ Das Herstellungsverfahren des keramischen Turbinenrotors des Radialtyps der vorliegenden Erfindung wird nun erläutert. Keramikpulver, wie Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Sialon oder dergl., wird zusammen mit einer Sinterungshilfe, wie Y₂°3' ^M<3°' ^Ce02' ^Sr0' ^Be0* ^B/^C oder dergl., geknetet, um ein homogenes Gemisch zu erzeugen. Dann wird das Gemisch zusammen mit einem Binder geknetet, wie Harz, Wachs oder dergl., und zwar unter Erwärmung, wodurch ein keramisches Rohmaterial für das Spritzgießen erzeugt wird. Das keramische Rohmaterial wird dann mittels einer Metallgießform in einem geformten Gegenstand für das Schaufelglied spritzgegossen, wobei die Metallform so eingestellt worden ist, daß diese ein Schaufelglied 1 mit einem darin befindlichen Axialloch 6 erbringt, wie dies der Fig. 1 zu entnehmen ist. Dieses axiale Loch 6 verläuft durch das Schaufelglied 1 von dessen Vorderseite 4 zur Spitze 5 der Welle und hat nach dem Brennen zwischen der Vorderseite 4 des Schaufelglieds 1 und der Spitze 5 der Welle 2 einen graduell zunehmenden oder abnehmenden Durchmesser im Bereich von 2 bis 5 mm und ist von der Vorderseite 4 des Schaufelgliedes in Richtung auf die Spitze 5 der Welle 2 oder umgekehrt in einem Winkel von maximal 5°, vorzugsweise nicht größer als 2°, hinsichtlich der Mittelachse 8 des Rotors verjüngend ausgebildet. Alternativ kann das zuvor beschriebene axiale Loch mittels eines Sintercarbidbohrers oder dergl·. in einem spritzgegossenen Gegenstand ausgebiidet werden, wodurch ein Schaufelg^ed 1 erzeugt wird, der das zuvor beschriebene axiale Loch 6 aufweist. Dann wird der so ausgeformte Gegenstand durch Erwärmen in einem elektrischen Ofen entparaffiniert, um die Bindemittel zu entfernen, wie Harz, Wachs bzw. Paraffin und dergl., welche durch das Spritzgießen im ausgeformten Gegenstand enthalten sind. Der Wärmevorgang muß an die Art und Menge des Harzes, Paraffins oder dergl. angepaßt werden. Im allgemeinen beträgt die Temperaturanhebrate bis auf 500⁰C in einem Betrag, der nicht höher ist als 100°C/h. Vorzugsweise beträgt die Temperaturanhebrate bis auf 300⁰C nicht höher als 10°C/h.

-δι Getrennt; wird die Welle 2 aus dem zuvor beschriebenen keramischen Rohmaterial hergestellt, und zwar durch ein herkömmliches Verfahren zum Herstellen eines keramischen Artikels, wie Spritzgießen, Schlickerguß, Metallgießform, Preßverfahren, isostatisches Preßverfahren oder dergl.

Auf diese Weise ist es nicht immer notwendig, daß der geformte Gegenstand für das Schaufelglied und der geformte Gegenstand für die Welle aus demselben keramischen Rohmaterial bestehen. Jedoch die Verwendung desselben keramisehen Rohmaterials für diese geformten Gegenstände ist aufgrund des geringen Unterschiedes der thermischen Ausdehnungen beider geformten Artikel bevorzugt. Der das Schaufelglied bildende geformte Gegenstand und der die Welle bildende geformte Gegenstand werden bei 800-1200⁰C kalziniert und so mechanisch bearbeitet, daß eine konisch konkave und eine konisch konvexe Paßfläche an den Klebflächen 7 beider geformten Gegenstände ausgebildet sind. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß die Spitze 5 der Welle 2 in das Axialloch 6 ragt. Obwohl daher die Spitze 5 eine konische Spitze als solche sein kann, kann die Spitze 5 eine abgerundete Form haben, und zwar mit einem Krümmungsradius von ungefähr 2 bis 5 mm, welcher dem Durchmesser des 'Axialloches 6 entspricht. Nachdem eine wärmeresistente keramische Paste, vorzugsweise aus demselben Material hergestellt wie das Schaufelglied 1 und die Welle 2, auf die Klebeflächen 7 der beiden geformten Gegenstände aufgebracht worden ist, werden die beiden geformten Gegenstände in feste Berührung miteinander gebracht. So werden beide geformten Gegenstände nur

QQ durch die konisch konvexen und konisch konkaven Abschnitte miteinander verklebt, die die Klebefläche 7 bilden. Dabei ragt die Spitze 7 in das Axialloch 6. In diesem Fall kann übermäßig auf die Klebefläche 7 aufgebrachte Paste in das axiale Locn 6 fließen und ermöglicht so

cc eine gleichförmige Pastenschicht an der Klebefläche 7 und somit eine hohe Klebefestigkeit. Die in das axiale Loch 6

einfließende Paste hat keinen nachteiligen Einfluß auf die nachfolgenden Herstellungsschritte. Das Axialloch 6 kann darüber hinaus noch wirksam als Zentrierloch verwendet werden .

Die aus den fest miteinander in Berührung gebrachten geformten Gegenständen gebildete Anordnung wird mit einem Elastomer abgedeckt, wie Latex, Gummi oder dergl. und wird dann einem isostatischen Pressen mit einem Druck unterworfen, welcher nicht größer ist als 5 t/cm². Dann wird der sich ergebende Gegenstand bei einer Temperatur und einer Atmosphäre gebrannt, welche für das Schaufelglied 1, die Welle 2 und die keramische Paste optimal sind, um einen festverklebten monolithischen keramischen Rotor zu erzielen. Um weiterhin ein Endprodukt zu erzeugen, wird das zuvor beschriebene Axialloch 6 als Zentrierloch verwendet. Das Schaufelglied 1 und die Welle 2 werden genau bearbeitet, um den in Fig. 1 dargestellten keramischen Turbinenrotor des Radialtyps zu erhalten.

Der Grund dafür, daß der Durchmesser des Axialloches 6 erfindungsgemäß auf 2-5 mm begrenzt ist, besteht darin, daß es schwierig ist, ein Axialloch 6 auszubilden, welches einen Durchmesser von weniger als 2 mm im Schaufelglied 1 hat, während das Schaufelglied ausgebildet wird oder danach. Weiterhin kann ein Axialloch 6 mit einem Durchmesser von weniger als 2 mm nicht vollständig als Ausstoßloch für den Binder wirken, wenn das Entparaffinieren erfolgt. Wenn im Gegensatz dazu, der Durchmesser des Axialloches größer als 5 mm ist, so wird der Kontaktbereich zwischen dem Schaufelglied und der Welle klein und es besteht ein Risiko dahingehend, daß die Welle an ihrer Spitze 5 zu brechen beginnt. Wenn der Durchmesser des Axialloches 6 innerhalb des Bereiches von ungefähr 2-5 mm liegt, kann die Welle während der Hochqr.Tjr-hw i na i cjke i t sdrohunq des Rotors nicht: brechen.

-ιοί Turbinenrotoren werden im allgemeinen an dem Abschnitt einer Welle 2 einer Maxialbeanspruchung unterworfen, welcher in das Schaufelglied 1 eingesetzt ist. Beim Turbinenrotor der vorliegenden Erfindung hat dieser Abschnitt jedoch eine Dicke, die größer als die des Schaufelgliedes. Somit kann dieser Abschnitt eine höhere Zugbeanspruchung aufnehmen, die durch die Hochgeschwindigkeitsdrehung des Rotors erzeugt wird.

Der Grund für den konvergierenden oder divergierenden Winkel des Axialloches 6 ist vorzugsweise maximal und besteht darin, daß, wenn das Axialloch 6 mit einem Winkel von 5° oder weniger konvergiert oder divergiert, die Aufgabe der Erfindung zufriedenstellend gelöst werden kann, wenn der Durchmesser des Axialloches innerhalb des Bereiches von 2-5 mm an der Spitze 5 der Welle gehalten wird.

Nachfolgend werden zwei Beispiele beschrieben. 20

Beispiel 1

100 Gewichtsanteilen Si-N.-Partikel mit einer mittleren Partikelgröße von 1 um wurden 2 Gewichtsanteile SrO, 3 Gewichtsanteile MgO und 3 Gewichtsanteile CeO- als Sinterungshilfen zugegeben, um Si^N,-Gemisch für das Sintern bei atmosphärischem Druck vorzubereiten. Ein

OQ Gewichtsanteil dieses Gemisches wurde mit 15 Gew.-% Polyethylenwachs und 2 Gew.-% Stearinsäure gemischt, wobei beide Mengen auf der Gesamtmencje Si-,Ν .-Gemisch, Polyethylenwachs und Stearinsäure basieren. Das sich ergebende Gemisch wurde erwärmt und geknetet, um ein

o,- keramisches Rohmaterial für das Spritzgießen vorzubereiten. Das sich ergebende Rohmaterial wurde zu einem

Schaufelglied 1 spritzgegossen, und zwar unter Verwendung einer Metallform, welche so eingestellt worden ist, daß durch diese Metallform ein Schaufelglied 1 eines Turbinenrotors des Radialtyps erzeugt werden kann, wobei das Schaufelglied 1 einen Maxxmaldurchmesser von 50 mm und ein Axialloch 6 mit einem Durchmesser von 2 mm an. der Vorderseite 4 des Schaufelteils 1 aufweist, welches von der Vorderseite 4 des Schaufelgliedes in Richtung auf die Spitze 5 der Welle 2 mit einem Winkel von 5° hinsichtlich der Mittelachse des Rotors divergiert. Das sich ergebende Schaufelglied 1 wurde mit einer Temperaturanhebrate von 3°/h in einem Elektroofen auf 400°C erwärmt und für das Entparaffinieren für 5 h auf 400⁰C gehalten. Nach dem Entparaffinieren wurden keine Brüche an irgendwelchen Stellen des Schaufelgliedes festgestellt.

Ein anderer Teil des zuvor beschriebenen Si_.N.-Gemisches wurde vollständig zusammen mit 2 Gew.-% Polyvinylalkohol geknetet, wobei die Menge des Polyvinylalkohols auf der Gesamtmenge Si-.N.-Gemisch und Polyvinylalkohol basiert. Das sich ergebende Gemisch wurde mittels einer Metallform preßgegossen. Der sich ergebende Gegenstand wurde isotropisch mittels einer Gummipresse komprimiert, um einen geformten Gegenstand für die Welle zu erzeugen. Dieser geformte Gegenstand wurde an seiner Spitze auf einer Drehbank in eine konische Form verarbeitet, um die Welle 2 zu erzeugen.

Jede der Klebeflächen 7 des sich ergebenden Schaufelgliedes 1 und der Welle 2 wurde auf der Drehbank in eine glatte Oberfläche bearbeitet, wonach eine Paste aufgetragen wurde, welche aus Si,N.-Pulver bestand, die 4 Gewichtsteile MgO, 3 Gewichtsteile SrO und 4,5 Gewichtsanteile CeO„ enthielt, und zwnr erfolgte? der Auftrag in einer Menge, daß ein Film mit einer Dicke von 100 um nach dem Brennen ausgebildet ist. Sodann

wurden das Schaufelglied 1 und die Welle 2 in feste Berührung miteinander gebracht. Die sich ergebende Anordnung wurde vollständig mit Latexgummi abgedeckt und dann einem isostatischen Pressen unter einem Druck von 2 t/cm² unterworfen, um einen geformten Gegenstand monolithischen Aufbaus zu erhalten, welcher aus dem Schaufelglied 1 und der Welle 2 besteht, die fest miteinander verklebt sind. Dann wurde der so ausgebildete Gegenstand für 30 min in einer Stickstoffatmosphäre bei 1720⁰C gebrannt. Dann wurde das in der Vorderseite des Schaufelgliedes ausgebildete Axialloch als Zentrierloch verwendet und der gebrannte Gegenstand auf einer Drehbank präzisionsbearbeitet, um schließlich den in Fig. 1 dargestellten keramischen Turbinenrotor des Radialtyps zu erhalten.

Um einen Drehversuch des resultierenden keramischen Rotors durchzuführen, wurde der Rotorabschnitt in ein Ungleichgewicht von 0,005 g.cm gebracht und die Metallwelle auf den Rotorabschnitt aufgesetzt, um das vergrößerte Ungleichgewicht zu beseitigen und das Gleichgewicht so einzustellen, daß das gesamte Ungleichgewicht 0,005 g.cm betragen würde. Dann wurde der Rotor einem Drehversuch unterworfen, während graduell die Drehzahl erhöht wurde. Der Rotor brach auch nicht bei einer Drehzahl von mehr als 220.000 Umdrehungen pro min.

Beispiel 2

100 Gewichtsanteilendes SiC-Pulvers, welches hauptsächlich aus ß-Phasen SiC besteht und eine mittlere Partikelgröße

go von 0,5 um hat, wurden 3 Gewichtsanteile B.C und 2 Gewichtsanteile C als Sinterungshilfen zugegeben, um ein SiC-Gemisch für das Sintern bei atmosphärischem Druck zu erzeugen. Ein Teil des sich ergebenden SiC-Gemisches wurde mit 5 Gew.-% EVA~-Harz und 15 Gew. -% Polyethylenwachs gemischt, wobei die Mengen an EVA-Harz und PoIyethylenwachs auf der Gesamtmenge an SiC-Gemisch, EVA-Harz und Polyethylenwachs basieren. Das sich ergebende Gemisch

wurde unter Erwärmen geknetet, um so ein'- keramisches Rohmaterial für das Spritzgießen zu erzeugen. Das keramische Rohmaterial wurde in einem geformten Gegenstand für das Schaufelglied 1 des Turbinenrotors des Radialtyps spritzgegossen, und zwar unter Verwendung einer Metallform, welche vorher so eingestellt worden ist, daß ein Schaufelglied 1 mit einem Maximaldurchmesser von 90 mm nach dem Brennen erzielt werden konnte. Ein Axialloch 6 wurde durch den das Schaufelglied bildenden geformten Gegenstand im Mittelabschnitt gebohrt, was durch einen Sintercarbidbohrer erfolgte. Das Axialloch 6 hatte einen Durchmesser von 5 mm an der Vorderseite 4 des geformten Gegenstandes und nahm hinsichtlich des Durchmessers graduell in Richtung auf die Spitze einer Welle ab. Dann wurde der so geformte Gegenstand mit einer Temperaturanhebrate von 3°C/h auf 500⁰C erwärmt und für 10h bei dieser Temperatur von 500°C gehalten, um den Binder zu entfernen. Im entparaffinierten Schaufelglied wurden keine Brüche beobachtet.

Ein anderer Teil des zuvor beschriebenen SiC-Gemisches wurde vollständig zusammen mit 2 % Polyvinylalkohol geknetet, wobei die Menge an Polyvinylalkohol auf der Gesamtmenge an SiC-Gemisch und Polyvinylalkohol basierte.

Das resultierende Gemisch wurde mittels einer Metallform preßgeformt, wonach der geformte Gegenstand isotropisch mittels einer Gummipresse komprimiert wurde, um für die Welle einen geformten Gegenstand zu erzeugen. Der geformte Gegenstand wurde an seiner Spitze in eine konische Form bearbeitet, und zwar unter Verwendung einer Drehbank, um eine Welle 2 zu erzeugen.

Jede der Klebeflächen 7 des sich ergebenden Schaufelgliedes 1 und der sich ergebenden Welle 2 wurde in eine ge glatte Oberfläche bearbeitet, was durch eine Drehbank erfolgte. Danach wurde eine Paste aus Z i C-Pu J.ver

bracht. Dieses SiC-Pulver enthielt eine Sinterungshilfe in einer Menge, daß nach dem Brennen eine Filmdicke von 100 urn gebildet wurde. Dann wurden das Schaufelglied 1 und die Welle 2 fest miteinander in Berührung gebracht. Die resultierende Anordnung wurde vollständig mit Latexgummi abgedeckt, wonach ein isostatisches Pressen in einem Druck von 3 t/cm² erfolgte, um so einen Gegenstand zu erhalten, der eine monolithische Struktur hat, die aus dem Schaufelglied 1 und der Welle 2 besteht, die fest miteinander verklebt sind. Dann wurde der so ausgebildete Gegenstand bei 2150⁰C für 30 min in einer Argonatmosphäre unter atmosphärischem Druck gebracht. Dann wurde das in der Vorderseite des Schaufelgliedes 1 ausgebildete Axialloch 6 als Zentrierloch verwendet, und der gebrannte Gegen-

jL5 stand mittels einer Drehbank präzise bearbeitet, um den in Fig. 1 dargestellten keramischen Turbinenrotor des Radialtyps zu erhalten.

Um einen Drehversuch des sich ergebenden keramischen 2Q Rotors durchzuführen, wurde der Rotorabschnitt in ein

Ungleichgewicht von 0,02 g.cm gebracht. Die Metallwelle wurde in den Rotorabschnitt so eingesetzt, daß das vergrößerte Ungleichgewicht beseitigt wurde, wobei das Gleichgewicht so eingestellt wurde, daß das gesamte Ungleichofgewicht 0,02 g.cm betragen würde. Dann wurde der Rotor einem Drehversuch unterworfen, wobei die Drehzahl graduell erhöht wurde. Der Rotor brach nicht, obwohl die Drehzahl auf 100.000 Umdrehungen pro min angehoben wurde.

_Λ Entsprechend der vorstehenden Beschreibung werden beim keramischen Turbinenrotor des Radialtyps der Erfindung das Schaufelglied und die Welle durch die im wesentlich konisch konkaven und konisch konvexen Abschnitte ineinandergesetzt. Ein Axialloch ist im Schaufelglied vorgesehen

und verläuft von der Vorderseite zur Spitze der Welle durch 35

das Schaufelglied, wodurch die Ausbildung von Brüchen im Schaufelglied während des Entparaffinierens verhindert

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werden können. Ein schlechtes Verkleben des Schaufelgliedes mit der Welle kann verhindert werden. Außerdem kann die Klebefestigkeit durch das Schaufelglied und die Welle verstärkt werden. Das in der Vorderseite des Schaufelgliedes ausgebildete Axialloch kann bei der Bearbeitung des keramischen Rotors in seiner Endform als Zentrierloch verwendet werden. Der erfindungsgemäße keramische Rotor hat eine verbesserte Bearbeitbarkeit. Der keramische Rotor der vorliegenden Erfindung kann im Vergleich mit herkömmlichen keramischen Rotoren sehr wirksam erzeugt werden und ist daher in der Industrie auf nützliche Weise einsetzbar.

- Leerseite

Claims

HOFFMANN -SlTLiE'&PAftTN£l4 ^: 3446578

PATENT-UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN . D1PL.-ING. W. LEHN

DIPL.-INQ. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-INQ. K. GC3RQ

DIPL.-INQ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

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NGK Insulators, Ltd.
Nagoya City / Japan

Keramischer Turbinenrotor des Radialtyps und Verfahren zu dessen Herstellung

Patentansprüche

.J Keramischer Turbinenrotor des Radialtyps mit einem Schaufelglied (1) und einer damit mittig verklebten Welle (2), dadurch gekennzeichnet , daß ein Axialloch (6) durch das Schaufelglied (1) von dessen Vorderseite (4) bis zur Spitze (5) der Welle (2) verläuft.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelglied (1) und die Welle (2) mit im wesentlichen konisch konkaven bzw. konisch

konvexen Abschnitten miteinander verklebt sind.
3. Verfahren zum Erzeugen eines keramischen Turbinenrotors des Radialtyps mit einem Schaufelglied und einer Welle, die durch im wesentlichen konisch konkave und konisch konvexe Abschnitte miteinander verklebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein

ARABELLASTRASSE 4 · D-8OOO MÜNCHEN 81 · TELEFON CO 89} 9110 87 · TELEX 5-29619 CPATHEJ · TELEKOPIERER

.::λ/-· Λ..ζ:.'^:.:·'Τ 3Α46578

.Sch.ui Γ c> I (| I i eil .ίο .IUJi(JcI)M(IcI. i.sl , d.ili durch rliciWi von dessen Vorderseite zur Spitze der Wolle ein Axinlloch verläuft, daß dieses Schaufelglied getrennt von der Welle hergestellt wird, daß das Schaufelglied die Welle so bearbeitet, daß sie durch im wesentlichen konisch konkave und konisch konvexe Abschnitte ineinandergesetzt werden können, daß das Schaufelglied und die Welle mit einer dazwischen befindlichen keramischen Paste über die konkaven und konvexen Abschnitte in feste Berührung miteinander gebracht werden und daß danach die gesamte Anordnung unter atmosphärischem Druck gebrannt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Axialloch beim Spritzgießen des Schaufelgliedes ausgebildet wird.