JP2002235694A - 遠心式圧縮機用ロータの製造方法 - Google Patents
遠心式圧縮機用ロータの製造方法Info
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Abstract
体のディスク(10)から製造される遠心式圧縮機用の
ロータの製造方法を提供する。 【解決手段】 この方法は、絶縁媒体中で、ロータの極
性と反対の極性を有する少なくとも1つの第1の電極を
使用することからなり、前記ロータのブレード(14)
及びキャビティ(13)を製造するために、前記第1の
電極が一体のディスク(10)の外径から始まって作用
し、ブレード(14)の形状寸法を正確に製造するため
に、第1の荒削り段階と、それに続く、第1の荒削り段
階に使用する電極の形状と類似の形状を有する工具によ
る第2の仕上げ段階からなる処理が、連続経路で行われ
る。
Description
ロータを製造する方法に関する。
ータの中心に向かって収束する幾つかの通路を形成する
ようにラジアル状に配置される幾つかのブレードから構
成される、1つ又は複数のロータ又はインペラを使用す
ることにより、受け取った流体の圧力変化のために必要
なエネルギーを該受け取った流体に伝えて、圧縮可能流
体を、受け取った時よりも大きい圧力にする機械、と定
義される。
常は、標準的な方法で試験されるロータ20を備える。
本発明による方法についての以下の説明に特に関連性を
有すると想定される事実として、所定の直径に関して、
ロータの形状寸法は一定のものであり、また異なる用途
についても同じくロータの形状寸法は一定のものであ
る。より具体的には、これら遠心式圧縮機用のロータの
主たる構成要素は、ハブ、シュラウド、及びブレードで
ある。
技術分野における本当に重大な問題は、ロータの安定性
を保証することである。
ンスにより誘起される合成力が、前記ロータに影響を与
える許容できない準同期振動を生じることがある。実際
には、これらの力に対するロータの感度は、多かれ少な
かれ、ロータの可撓性に比例して増加する。更に、ロー
タ全体の動的挙動は、この種の用途には特に重要なもの
であり、同じ作動状況(すなわち、同じベアリング、気
体の同じ温度及び圧力等)においてロータの剛性を高め
る最も簡単な手段は、直径の大きいシャフトを使用する
ことである。
の両方の直径を大きくして、外乱に対する感度を低下さ
せ、それにより、遠心式高圧圧縮機に特徴的な回転力学
的挙動を向上させている。このため、スペーサを取り除
き、シャフト上に直接に空気力学的な通路を得ている。
なり、後方のものは一体片からなる2つのリングが、軸
位置を維持し、高水準の硬度を有するコーティングがシ
ャフトを保護するようにしている。
しないよう保証し、この構成が特に効率的にシャフトの
剛性を確実に増すようにするが、これらの変更は、これ
ら遠心式圧縮機のロータ製造には異なる技術が考慮され
なければならないことを意味している。
は、通常は、ハブ(又はシュラウド)をミリングし、次
いで、部品を接合するために開口部の内側から溶接を行
うことにより作られる。内側から溶接するにはブレード
が薄すぎる流量係数の低いロータには、別の技術が使用
される。
端と同一直径を有するノーズ部、すなわち、シュラウド
前部があることから、2つの部品はハブの後ろからスロ
ット溶接される(ブレードをシュラウド上に機械加工さ
れる)。溶接が行われた後に熱処理も行われるが、これ
は、理解されているように、生成される残留張力を減ら
すためである。
な空気力学的な空間を作り出すために、スペーサにより
互いに離間させられる。したがって、これらのことか
ら、ハブの直径を大きくし、それによって外側からのス
ロット溶接の直径を大きくすることが極めて困難になる
ことは明らかである。
の要求が満たされるような、遠心式圧縮機用のロータを
製造する方法を提供することである。
合致する極めて高水準の寸法精度を得ることのできる、
遠心式圧縮機用ロータを製造する方法を提供することで
ある。
造的な抵抗力を得る可能性をもたらす遠心式圧縮機用ロ
ータの製造方法を提供することである。
の寸法精度と共に最適な表面品質を得ることのできる、
遠心式圧縮機用ロータの製造方法を提供することであ
る。
的及びその他の目的は、遠心式圧縮機用のロータを製造
する方法により達成され、該方法において、前記ロータ
は、中央に穴が設けられた一体のディスクから製造さ
れ、絶縁媒体中において、前記ロータの極性と反対の極
性を有する少なくとも1つの第1の電極を使用し、前記
ロータのブレード及びキャビティを形成するために、該
第1の電極が該一体のディスクの外径から始まって作用
し、前記ブレードの形状寸法を正確に製造するために、
第1の荒削り段階と、それに続く、第1の荒削り段階に
使用する電極の形状と類似の形状を有する工具による第
2の仕上げ段階とからなる処理が、連続経路において行
われる。
は、ディスクの内側における前記ブレードの主端を丸く
するために、前記ロータの内側部分においてブレード表
面に電極が作用する、更なる仕上げ段階を含む。
な変形によると、電極は、ブレードの正圧側及び負圧側
の両方の輪郭の各々を製造できるような形状にされてお
り、電極が本方法による少なくとも第1の荒削り段階を
行う。実際は、この電極は、第1及び第2の部分を有
し、この第1及び第2の部分がブレードを設けるために
必要な空間により互いに離間されている。
徴は、本明細書に添付する他の請求項に記載する。
方法における特徴及び利点は、添付の概略図を参照し、
限定する目的ではない実施例によりなされる以下の代表
的な実施形態の説明から、更に明らかとなるであろう。
から最終的に選択されたものであるという理解に基づい
て、特に関連ある図面を参照し、本発明による方法を説
明する。実際は、電気侵食の加工作業において、2つの
金属部品を絶縁液体の中に浸し、電源に接続する。
つの金属部品間に電圧が生じる。2つの部品を、互いに
適切な距離をとって配置した場合には、電圧が放電さ
れ、2つの部品間の距離を電気スパークが通り抜ける。
このスパークが当たった部分では、金属が溶融するほど
に加熱される。
れらスパークを大量に当てた後に、電極の形状にならっ
て、所望の形状の金属片を段階的に製造することができ
る。侵食が起こる前に、これらスパークを毎秒ごとに数
十万回生成させる必要がある。結果は、放電の強度、周
波数、持続時間、長さ、及び極性に依存して、大きな変
動がある。
ットEDMと言う名称で技術的に公知の2つの異なる方
法があり、ここでEDMとは、放電加工を表わす。上述
の2つの電気侵食方法において、電源の電気エネルギー
は、所望の結果に従って、高度な先進技術の形式による
制御されたパルス発生器によって変換される。EDM法
は、通常は、金属残渣の全てを除去するように、継続的
に再生されろ過される絶縁液中で行われる。
または数日間を要するとしても、全ての工程を通じて、
外部的条件は変化せずに維持される。
きく、すなわち、切削及び除去の高速化、極めて効率的
な自動制御、繰り返される非常に長い製造サイクルの相
互連結とデータ蓄積が可能であり、最終形状、及び完全
に滑らかなものから極めて荒いものまで加工される金属
表面のほとんど100%の監視が可能である。これら並
外れた特性を有することから、EDMは大きな将来性の
ある技術であると考えられる。
は金属を除く形で三次元電極により形成される。3つの
主軸x、y、z上の動きを重ね合わせることにより、他
のいかなる加工システムによっても得られない方法で、
最も変化に富む形状、凹部及びキャビティが形成でき
る。例えば、単体の鋼材に螺旋状のキャビティを形成す
ること、又は長方形の穴を開けること、或いは機械的圧
力を加えることのできない非常に薄い硬化した金属板を
加工することができる。
の形状がコンピュータに記憶され、機械が理解できるコ
ードの形で送信され、続いてその機械がワイヤを経路に
沿って案内し、独自に形状を切削する。切削を要する複
雑な形状、または角のある形状、円錐形などその他の例
外的な表面の場合、上下ワイヤ案内システムがその場合
に合わせて異なる動作を実行する。
の説明に関して、より詳細に、以下に説明を行う。
一体のディスク10であり、電気侵食によりラジアル圧
縮機ロータを製造するために、中央に穴11が開いてい
る。より具体的に述べると、本発明の方法においては、
数値制御された機械を使用することが好ましい。この方
法に使用する工具及びロータ自体は、反対の極性を有す
る電極であり、絶縁手段は、通常は、油又は高水準の抵
抗性を有する特定の流体である。
式の工具を使用する。参照番号12として示す第1の電
極は、ディスク10の外径から始まって、ロータのブレ
ード14及びキャビティ13を製造できる。
体と同一形状を有し、図1及び図2に示すように移動
し、図1及び図2において、開始時の位置と終了時の位
置を見出すことができる。この第1段階の最終状態も図
2に示されており、電極12の侵食部分の間に残った材
料部分は、未だ荒い状態のブレード14の外表面であ
る。平坦な物体であることから、電極12はまた軸方向
に移動させる必要がある。
まり、形状が電極12に類似しているが、ブレード14
の形状寸法を正確に製造可能な特定の工具による仕上げ
段階が続く。電極12が作業完了した時には、ディスク
10の内側のブレード14は平坦な主端を有する。
に別の電極16を作用させ、また表面20上に作用可能
な更なる電極19を使用して、図4及び図5に示す加工
処理を行う必要がある。或いは、図3に示すような特定
の形状を有する電極15により、電気侵食方法の荒削り
段階を行うこともできる。
することから、ブレード14の正圧側及び負圧側の両方
の側面の輪郭を形成する。より具体的には、電極15
は、ブレード14の存在のために必要な距離だけ離間し
た第1の部分15’及び第2の部分15”を有する。
方法における特徴及び利点は、以下の説明から明らかと
なる。上記の利点をより明確かつ正確に特定するため
に、次のまとめとなる点及び見解について述べる。
で、ロータのハブの直径を大きくすることができる。ロ
ータのハブの直径を大きくできることに加えて、電気侵
食を用いる主な利点は、第1に、構造的な不連続性がな
いことである。
力が得られると共に、高水準の寸法精度が得られ、最終
的には、完成品の最適な表面品質が得られる可能性があ
るということである。
われる機械のために設計されたロータを製造する場合に
は、特に重要である。
特に吐出スクロールとして知られている位相において、
空気力学的場の歪みに起因する圧力パルスが、目だって
大きな周期的な力を生じさせることがある。しかしなが
ら、この点に関し、本発明による方法は、ロータ内部の
いかなる治金的な不連続性をも避けることができ、著し
い技術的前進を明らかに示すという事実が理解されるで
あろう。関連する遠心式圧縮機は、寸法精度に関して、
通常は、極めて低い流量係数を特徴とする。
3〜0.4インチ(7.6〜10.2mm)という極めて
狭い空気力学的通路が生じる結果となる。低い流量水準
を有するこれらロータについて、スロット溶接として知
られている加工工程に関連する歪みにより、ブレードの
幅が、5%又はそれ以上、増減することがある。
すなわち電気侵食では、得ることのできる精度は、1〜
2%であり、これは、期待される性能水準と得られる性
能水準の間により正確な一致をもたらすものである。
用のロータ製造方法に対して、発明の着想に固有の新規
性の原則から逸脱することなく、他に多くの変更を加え
ることが可能なことは明らかである。本発明の実用にお
いて、要求に応じていかなる材料、寸法及び形状も使用
でき、技術的に均等な他のものと置き換えることができ
ることもまた明らかである。本発明の技術的範囲は添付
の特許請求の範囲により特定される。
ることを目的とするロータ上に作用する、侵食の第1の
作用位置にある電気侵食用の電極を示す図。
置にある図1の電気侵食用の電極を示す図。
する電気侵食用の第2の電極を示す図。
側部分に作用する電気侵食用の第3の電極を示す図。
側部分に作用する電気侵食用の第4の電極を示す図。
Claims (9)
- 【請求項1】 ロータが、中央に穴(11)が設けられ
た一体のディスク(10)から製造される遠心式圧縮機
用のロータの製造方法であって、絶縁媒体中で、前記ロ
ータの極性と反対の極性を有する少なくとも1つの第1
の電極を使用することからなり、前記ロータのブレード
(14)及びキャビティ(13)を形成するために、前
記第1の電極が前記一体のディスク(10)の外径から
始まって作用し、前記ブレード(14)の形状寸法を正
確に製造するために、第1の荒削り段階と、それに続
く、前記第1の荒削り段階に使用する電極の形状と類似
の形状を有する工具による第2の仕上げ段階とからなる
処理が、連続経路において行われることを特徴とする方
法。 - 【請求項2】 前記ディスク(10)の内側における前
記ブレード(14)の主端を丸くするために、前記ロー
タの内側部分の前記ブレード(14)の表面(17、1
8、20)上に電極(16、19)が作用する、更なる
仕上げ段階を含むことを特徴とする、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項3】 電極(15)は、前記ブレード(14)
の正圧側及び負圧側の両方の輪郭の各々を形成できるよ
うな形状にされており、前記電極(15)が、前記方法
による少なくとも前記第1の荒削り段階を行うことを特
徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 前記電極(15)は第1及び第2の部分
(15’、15”)を有し、前記第1及び第2の部分
(15’、15”)がブレード(14)が存在するため
に必要な距離だけ離れていることを特徴とする、請求項
3に記載の方法。 - 【請求項5】 前記第1の電極(12)が前記キャビテ
ィ(13)の開口部自体とほぼ同じ形状を有し、点によ
り定められ円周上の円弧に類似させることができる曲線
に沿って移動することを特徴とする、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項6】 前記製造方法が、型彫りEDM形式の電
気侵食方法であり、該方法は絶縁流体中で行われ、該絶
縁流体は全ての金属残渣を取り除くように連続的に再生
されろ過されることを特徴とする、請求項1に記載の方
法。 - 【請求項7】 三次元電極により前記ディスク(10)
の金属を取り除く形で所望の形状が形成され、3つの主
軸x、y、z上での移動を重ね合わせることにより、シ
ュラウド開口部内側の円環状の表面を含む所望の最も変
化に富む形状、凹み、及びキャビティを製造可能である
ことを特徴とする、請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 前記方法が、ワイヤカットEDM形式の
電気侵食方法であって、所望の形状がコンピュータのメ
モリに蓄積され、機械が理解できるコードの形で送信さ
れ、次いで、機械が電極を加工経路に沿って案内しその
形状を独自に切削することを特徴とする、請求項1に記
載の方法。 - 【請求項9】 前記使用される絶縁手段が、高抵抗率を
有する油又は特定の流体であることを特徴とする、前記
請求項のいずれか1項に記載の方法。
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