JP2002047901A - タービンノズルとその製造方法 - Google Patents
タービンノズルとその製造方法Info
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Abstract
ビンノズルに適用することができ、かつ静翼列の角度を
複数スペックに対応させることができ、しかも鋳造用の
金型コストを従来の単一の金型より大幅に低減すること
ができるタービンノズルとその製造方法を提供する。 【解決手段】 外輪1及び内輪2とその間の静翼列3と
からなるタービンノズル。タービンノズル10は、周方
向に分割された複数のノズルセグメント4からなる。こ
のノズルセグメントは、外輪を分割した外輪セグメント
1aと、内輪を分割した内輪セグメント2aと、その間
に一体成形された単一の静翼3aとからなる。このノズ
ルセグメント4の外輪セグメント1aと内輪セグメント
2aの分割面5を静翼3aの複数の角度に対応させて複
数の面にそれぞれ加工し、これにより複数スペックの静
翼列を有する複数のタービンノズルを製造する。
Description
ジャーのタービンノズルとその製造方法に関する。
ンと圧縮機が同軸に構成された過給機であり、エンジン
(内燃機関)の排気ガスがタービンノズルを通して軸流
タービンに供給されて、これを回転駆動し、その駆動力
で圧縮機を駆動して給気を加圧してエンジンへ過給する
ようになっている。そのため、タービンノズルは高温ガ
スに晒されるため、例えばニッケルベースの超耐熱合金
製である。また、タービンノズルは従来,一体の精密鋳
造で作られている。
チャージャーでは、そのタービンノズルも大型となり、
例えば、最大直径が500mm以上にも達する。そのた
め、超耐熱合金の一体精密鋳造に適した大型で高価な鋳
造用金型が必要であった。
その間の静翼列からなり、静翼列を構成する複数の静翼
の角度(迎え角)を種々に変化させることにより、ノズ
ルの向きとスロートが変化する。そのため、軸流ターボ
チャージャーの用途(適用エンジン)やその運転条件に
対応させるために、静翼の角度を変えた複数(例えば8
スペック)のタービンノズルが必要となり、鋳造用金型
のコストが大幅(複数倍)に増大してしまう問題点があ
った。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、直
径が500mm以上にも達する大型のタービンノズルに
適用することができ、かつ静翼列の角度を複数スペック
に対応させることができ、しかも鋳造用の金型コストを
従来の単一の金型より大幅に低減することができるター
ビンノズルとその製造方法を提供することにある。
(1)及び内輪(2)とその間の静翼列(3)とからな
るタービンノズルであって、該タービンノズルは、周方
向に分割された複数のノズルセグメント(4)からな
り、該ノズルセグメントは、外輪を分割した外輪セグメ
ント(1a)と、内輪を分割した内輪セグメント(2
a)と、その間に一体成形された単一の静翼(3a)と
からなる、ことを特徴とするタービンノズルが提供され
る。
ルが周方向に分割された複数のノズルセグメント(4)
からなるので、直径が500mm以上にも達する大型の
タービンノズルに適用しても小型のノズルセグメントを
複数製作すればよく、鋳造用の金型コストを大幅に小型
にできる。また、各ノズルセグメントが、外輪セグメン
ト(1a)と内輪セグメント(2a)とその間に一体成
形された単一の静翼(3a)とからなるので、その分割
面(5)を静翼の複数の角度に対応させて加工するだけ
で、小型かつ単一の金型で、静翼列の角度を複数スペッ
クに対応させることができる。
した外輪セグメント(1a)と、内輪(2)を分割した
内輪セグメント(2a)と、その間に一体成形された単
一の静翼(3a)とからなるノズルセグメント(4)の
外輪セグメント(1a)と内輪セグメント(2a)の分
割面(5)を静翼の複数の角度に対応させて複数の面に
それぞれ加工し、これにより複数スペックの静翼列を有
する複数のタービンノズルを製造する、ことを特徴とす
るタービンノズルの製造方法が提供される。
たノズルセグメント(4)の分割面(5)を静翼の複数
の角度に対応させて複数の面にそれぞれ加工するだけ
で、静翼列の角度を複数スペックに対応させることがで
き、必要な金型数を大幅に低減(例えば1つだけに)す
ることができる。
ノズルセグメント(4)を静翼(3a)を基準にして所
定の治具(6)に固定し、該治具を5軸加工機に取り付
けて、静翼の複数の角度に対応させて前記ノズルセグメ
ントを複数の位置に位置決めし、前記分割面(5)を複
数の面にそれぞれ加工する。
て、5軸加工機で静翼の複数の角度に対応させてノズル
セグメントを複数の位置に位置決めできるので、同一の
治具で分割面(5)を複数の面にそれぞれ加工すること
ができ、必要な治具数を最小限(低減(例えば1つだけ
に)することができる。
(6)に固定したまま、3次元計測機で加工精度を計測
し、次いで5軸加工機に再取り付けして計測結果に基づ
く補正加工を行う。この方法により、同一の治具を用い
て、加工と検査を繰り返すことができ、治具へのノズル
セグメントの取付/取り外し、及び治具自体の位置決め
のやり直しをなくし、加工効率と加工精度を高めること
ができる。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
面図であり、図2(A)は、図1のA−A線における断
面図、図2(B)はそのB−B線における断面図であ
る。図1及び図2に示すように、本発明のタービンノズ
ル10は、外輪1及び内輪2とその間の静翼列3とから
なる。すなわち、このタービンノズル10は、図2に破
線の矢印で示すように、エンジン(内燃機関)の排気ガ
ス7を図示しない軸流タービンに供給して回転駆動し、
その駆動力で圧縮機を駆動して給気を加圧してエンジン
へ過給するようになっている。
ービンノズル10は、周方向に分割された複数のノズル
セグメント4からなる。この例では、24個のノズルセ
グメント4は、タービンノズル10の軸線に対して傾斜
した分割面5で周方向に15°毎に分割されている。図
1に単一のノズルセグメント4をハッチングで示す。
した外輪セグメント1aと、内輪2を分割した内輪セグ
メント2aと、その間に一体成形された単一の静翼3a
とからなる。また、図2(A)に示すように、各ノズル
セグメント4の内輪セグメント2aには、軸方向に貫通
する取付孔2bが設けられており、この孔を通る締結金
具8(例えば、ボルト)により、各ノズルセグメント4
を内側に位置するノズルリング9に取付け、全体のター
ビンノズル10を組み立てるようになっている。
周方向に分割された複数のノズルセグメント4からなる
ので、直径が500mm以上にも達する大型のタービン
ノズルに適用しても小型のノズルセグメントを複数製作
すればよく、鋳造用の金型コストを大幅に小型にでき
る。また、各ノズルセグメント4が、外輪セグメント1
aと内輪セグメント2aとその間に一体成形された単一
の静翼3aとからなるので、その分割面5を静翼3aの
複数の角度に対応させて加工するだけで、小型かつ単一
の金型で、静翼列の角度を複数スペックに対応させるこ
とができる。
するノズルセグメント4の側面図であり、図3(B)は
そのC−C矢視図である。また、図4は、静翼の角度3
aと分割面との関係を示す図である。図3(A)と図4
における二点鎖線は、加工前のノズルセグメント4の外
形線11を示している。
ルセグメント4の外輪セグメント1aと内輪セグメント
2aには、十分な加工代が設けられており、この分割面
5と前後面12a,12bを加工して、図3(B)に示
すような平行四辺形で囲まれるノズルセグメント4を形
成する。
ズルセグメント4の外輪セグメント1aと内輪セグメン
ト2aの分割面5及び前後面12a,12bを静翼3a
の所定の複数の角度に対応させて複数の面にそれぞれ加
工する。この方法により、静翼3aの角度を所定の基準
角度に対して、図の例では、+Δαから−Δαの範囲
(例えば±5°の範囲)で、複数種のノズルセグメントを
加工時に自由に設定することができる。
具の使用説明図である。この治具6は、取付板13a、
締結部材13b、締結ロッド13c、ワーク支持材1
4、ワーク挟持具15等からなり、5軸加工機16に着
脱可能な取付板13aの上に固定されたワーク支持材1
4とワーク挟持具15との間にノズルセグメント4を挟
持して位置決めて、これを締結部材13b、締結ロッド
13cで固定して、ノズルセグメント4の分割面5と前
後面12a,12bをフライス等で加工する。なお、5
軸加工機16は、直交するx,y,z軸方向の移動とx
軸まわりの回転θxと、y軸まわりの回転θyの5軸を
数値制御でき、位置決めした状態で例えばz軸を中心に
回転するフライスにより上面及び側面を加工するように
なっている。
静翼3aを基準にして上述の治具6に固定し、さらにこ
の治具6を5軸加工機16に取り付け、5軸加工機16
の軸回転により、静翼3aの所望の複数の角度に対応さ
せてノズルセグメント4を複数の位置に位置決めし、分
割面5及び前後面12a,12bを複数の面にそれぞれ
加工する。また、この加工の後、ノズルセグメント4を
治具6に固定したまま、別の3次元計測機に治具毎取付
て加工精度を計測し、次いで5軸加工機に再取り付けし
て計測結果に基づく補正加工を行う。
金型で製造したノズルセグメント4の分割面5及び前後
面12a,12bを静翼3aの複数の角度に対応させて
複数の面にそれぞれ加工するだけで、静翼列の角度を複
数スペックに対応させることができ、必要な金型数を大
幅に低減(例えば1つだけに)することができる。
を用いて、5軸加工機で静翼の複数の角度に対応させて
ノズルセグメントを複数の位置に位置決めできるので、
同一の治具で分割面5を複数の面にそれぞれ加工するこ
とができ、必要な治具数を最小限に低減(例えば1つだ
けに)することができる。更に、同一の治具6を用い
て、加工と検査を繰り返すことができ、治具6へのノズ
ルセグメント4の取付/取り外し、及び治具自体の位置
決めのやり直しをなくし、加工効率と加工精度を高める
ことができる。
ず、本発明の要旨を逸脱しない限りで自由に変更するこ
とができることは勿論である。
ルは、分割型になっており、この例では24個のノズル
セグメント4をノズルリング9に組み付けることにより
一体のタービンノズルとして機能する。また、ノズルセ
グメント4の加工角度を変えることにより、同一鋳造素
材から所定のスペック品を削り出すことができる。更
に、3軸フライス加工機の代わりに5軸加工機を用いる
ことで、異なる8スペックに対して少ない(例えば3つ
の)治具で所望のノズルセグメント4を加工することが
できるようになった。また、3次元計測機による測定量
を、ただちに加工へフィードバックして、面角度、追い
込み量の補正を行うことが可能となった。
造方法は、直径が500mm以上にも達する大型のター
ビンノズルに適用することができ、かつ静翼列の角度を
複数スペックに対応させることができ、しかも鋳造用の
金型コストを従来の単一の金型より大幅に低減すること
ができる、等の優れた効果を有する。
−B線における断面図(B)である。
側面図(A)とそのC−C矢視図である。
である。
輪セグメント、3 静翼列、3a 静翼、4 ノズルセ
グメント、5 分割面、6 治具、7 排気ガス、8
締結金具(ボルト)、9 ノズルリング、10 タービ
ンノズル、11 外形線、12a,12b 前後面、1
3a 取付板、13b 締結部材、13c 締結ロッ
ド、14 ワーク支持材、15 ワーク挟持具、16
5軸加工機
Claims (4)
- 【請求項1】 外輪(1)及び内輪(2)とその間の静
翼列(3)とからなるタービンノズルであって、該ター
ビンノズルは、周方向に分割された複数のノズルセグメ
ント(4)からなり、該ノズルセグメントは、外輪を分
割した外輪セグメント(1a)と、内輪を分割した内輪
セグメント(2a)と、その間に一体成形された単一の
静翼(3a)とからなる、ことを特徴とするタービンノ
ズル。 - 【請求項2】 外輪(1)を分割した外輪セグメント
(1a)と、内輪(2)を分割した内輪セグメント(2
a)と、その間に一体成形された単一の静翼(3a)と
からなるノズルセグメント(4)の外輪セグメント(1
a)と内輪セグメント(2a)の分割面(5)を静翼の
複数の角度に対応させて複数の面にそれぞれ加工し、こ
れにより複数スペックの静翼列を有する複数のタービン
ノズルを製造する、ことを特徴とするタービンノズルの
製造方法。 - 【請求項3】 前記ノズルセグメント(4)を静翼(3
a)を基準にして所定の治具(6)に固定し、該治具を
5軸加工機に取り付けて、静翼の複数の角度に対応させ
て前記ノズルセグメントを複数の位置に位置決めし、前
記分割面(5)を複数の面にそれぞれ加工する、ことを
特徴とする請求項2に記載のタービンノズルの製造方
法。 - 【請求項4】 前記ノズルセグメント(4)を治具
(6)に固定したまま、3次元計測機で加工精度を計測
し、次いで5軸加工機に再取り付けして計測結果に基づ
く補正加工を行う、ことを特徴とする請求項3に記載の
タービンノズルの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000232960A JP4437515B2 (ja) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | タービンノズルの製造方法 |
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JP2000232960A JP4437515B2 (ja) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | タービンノズルの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002047901A true JP2002047901A (ja) | 2002-02-15 |
JP4437515B2 JP4437515B2 (ja) | 2010-03-24 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007192225A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | General Electric Co <Ge> | 構成部品を製造するための方法及び装置 |
JP2013227980A (ja) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Alstom Technology Ltd | タービンダイアフラム構成 |
-
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- 2000-08-01 JP JP2000232960A patent/JP4437515B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2013227980A (ja) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Alstom Technology Ltd | タービンダイアフラム構成 |
US9840928B2 (en) | 2012-04-26 | 2017-12-12 | General Electric Technology Gmbh | Turbine diaphragm construction |
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---|---|
JP4437515B2 (ja) | 2010-03-24 |
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