JP3232333B2

JP3232333B2 - インペラ鋳造用鋳型

Info

Publication number: JP3232333B2
Application number: JP35582692A
Authority: JP
Inventors: 康博河原; 幹夫神竹; 三千男阪本
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 2001-11-26
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JPH06182492A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型滑走艇などの水噴
射装置等で使用するのに好適なインペラを鋳造するため
の鋳型の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】インペラは、中心部（ボス部）の外周に
複数枚の翼（羽根）を形成した構造をしており、一般
に、エンジン等の駆動源によりドライブシャフト等を介
して回転駆動することにより、流体（液体や気体）に運
動エネルギーを与えるために使用され、例えば、船舶の
スクリュー、ポンプ、冷却ファン、小型滑走艇の推進ポ
ンプなど、種々の分野で使用されている。

【０００３】ところで、船舶のスクリューのように隣り
合う翼が互いに重ならない（ラップしない）状態で配列
されている場合には、上下方向（軸方向）に抜く構造の
鋳型で鋳造することができる。また、自動車等で使用さ
れているターボチャージャーのように、翼が重なり合っ
ていても、翼の外周部から内周部（ボス部）に向かって
翼厚が次第に厚くなるとともにインペラ軸線に対する翼
の取り付け角が軸中心に向かって一定である場合には、
型を放射状（半径方向）に抜く構造の鋳型で鋳造するこ
とができる。さらに、翼が重なっている場合、重なり部
分のみを別の型、例えば複数のスライド型や置き中子型
で構成すれば鋳造可能となる。しかし、このような鋳型
構造では、翼面に型の分割線（パーティングライン）が
走ってしまい、鋳バリの仕上げに工数を要したり、翼の
精度が低下する場合がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば小型滑走艇等の
水噴射ポンプなどで使用されているインペラでは、翼形
をインペラの軸線に対する翼の角度が翼の外周部から内
周部（ボス部）に向かって小さくなっていくとともに、
翼の同円周断面においても翼前方から後方へ向かって小
さくなっていくように捩じれた形状（以後、捩れ形状と
称する）にし、複数の捩れ形状の翼を隣り合ったもの同
士重なる状態で配列する場合がある。

【０００５】このような場合には、鋳型を円周方向の複
数部分に分割し、各分割型を水平方向に抜くように構成
したとしても、翼の重なり部分では翼と翼の軸方向の間
隔が外周部より内周部（ボス近傍部）の方が広くなるの
で、分割型を単純に放射状に抜くことができない。その
ため、翼の重なり部分では置き中子を用いたり、さらに
複数の分割型に分けるなどの鋳型構造にせざるを得ず、
鋳型の分割の仕方が複雑になってしまう。その結果、翼
面の形状精度が悪くなり、翼面にバリがさし込み、鋳造
工程後に鋳バリの除去に手間がかかってしまう。また、
鋳型を繰り返し使用する金型で翼面を一体構成すると、
アンダーカットで金型構成が成り立たなくなってしま
う。

【０００６】本発明はこのような技術的課題に鑑みてな
されたものであり、本発明の目的は、捩じれ形状を有す
る翼を重なった状態で配列するインペラの場合でも、こ
れを容易にかつ安価に鋳造することが可能なインペラ鋳
造用鋳型を提供することである。

【０００７】

【課題解決のための手段】本発明は、上記目的を達成す
るため、円周方向に配列された複数の翼を有するインペ
ラを鋳造するための鋳型において、翼の数と同じ数の複
数の分割型ブロック単体から成り、各分割型ブロック単
体は消耗鋳型材料によって成形され、各分割型ブロック
単体の分割面は、各翼の前端縁及び後端縁より該翼から
離れる方向に所定距離離れた位置に選定された垂直部分
と一つの翼とこれに重なる隣の翼との間を通る部分とか
ら成り、各分割型ブロック単体には、前記分割面を利用
して一つの翼の上面を形成する成形面とその隣の翼の下
面を形成するための成形面とインペラのボス部を形成す
るための成形面とが設けられ、翼の数と同じ数の前記分
割型ブロック単体を組み合わせて鋳型を構成することを
特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を具体的に説明
する。図９は本発明による鋳型によって鋳造されるイン
ペラを例示する模式的縦断面図であり、図１０は図９中
の線１０−１０から見た正面図であり、図１１は図９の
インペラの側面図である。図９〜図１１において、イン
ペラ１０は、ボス部１１の周面に複数枚の翼（羽根）１
２を一体的に形成するとともに、ボス部１１の中心にド
ライブシャフト（不図示）と結合するための取付け孔１
３を形成した構造を有している。

【０００９】前記複数枚（図示の例では５枚）の翼１２
は、ボス部１１の周面に円周方向等分割で形成されてい
る。そして、各翼１２は図６中に両矢印Ａで示す円周長
さを有しており、隣接する翼同士は円周長さＢだけ互い
に重なっている。なお、図示のインペラ１０は矢印Ｃ方
向に回転駆動されるものであり、したがって、各翼１２
の前端縁を符号１４で示し、後端縁を符号１５で示す。
また、各翼１２は、平板状ではなく、図１１に示すよう
な捩じれ形状になっている。したがって、上記インペラ
１０は、これを矢印Ｃ方向に回転駆動し、図９および図
１１中の矢印Ｄ方向に水等の流体を噴出するのに使用さ
れる。

【００１０】図１は、上記インペラ１０を鋳造するため
の鋳型２０を示す模式的斜視図である。図１において、
鋳型２０は、翼（羽根）１２と同数（図示の例では５
個）の分割型ブロック単体２１を組み立てて構成されて
いる。各分割型ブロック単体２１は、シェル砂に結合剤
等を混入して調製したシェル材料など、鋳造毎に消耗さ
れる消耗鋳型材料を金型内で加熱焼結して成形されるも
のである。そして、各分割型ブロック単体２１を成形す
る型は、一つの翼とこれに重なる隣の翼との間を通る分
割面で分割されている。

【００１１】図２は１個の上記分割型ブロック単体２１
を示す模式的斜視図であり、図３は図２中の矢印Ｅ方向
から見た模式的斜視図である。図１〜図３において、各
分割型ブロック単体２１は、鋳型円周方向の前後の分割
型ブロック単体２１、２１と分割面２２で接合して組み
立てられるものであり、これらの分割面で隣り合う分割
型ブロック単体２１、２１のそれぞれ上下面によって各
翼１２の形状を成形するように構成されている。すなわ
ち、各分割型ブロック単体２１には、図２および図３に
示すように、前記分割面２２を利用して一つの翼１２の
上面を形成するための成形面２３とその隣りの翼１２の
下面を形成するための成形面２４とが設けられている。
各分割型ブロック単体２１の内径部（図１の鋳型２０に
組み合わせた状態で内径部となる部分）には、前記ボス
１１の周面を形成するための成形面２９が形成されてい
る。

【００１２】図２、図３、図１０、図１１において、符
号２５は一つの翼１２の前端縁１４に対応する位置、符
号２６は該一つの翼の後端縁１５に対応する位置、符号
２７は隣りの翼１２の前端縁１４に対応する位置、符号
２８は該隣りの翼１２の後端縁１５に対応する位置、を
それぞれ示す。そして、前記分割面２２の垂直部分は、
これらの各翼１２の前端縁１４および後端縁１５より、
該翼１２から離れる方向に、所定距離（例えば、数ミリ
程度）離れた位置に選定されている。図１１中の破線Ｇ
は翼１２の前端縁１４の近傍における前記分割線２２の
位置を示す。また、図１２は図１１中の分割線の位置Ｇ
と翼１２の前端縁１４とが離れている状態（間隔Ｈ）を
模式的に示す部分側面図である。

【００１３】このように翼１２の端縁と分割面２２とを
離隔することにより、鋳造後の翼１２の端縁部をシャー
プエッジで仕上げを必要としない形状に容易に成形する
ことが可能になる。また、以上説明したような分割面２
２により翼１２と同数に分割された分割型ブロック単体
２１のそれぞれは、重なる翼と翼の間を通る分割面で分
割され、図３中の矢印Ｆ、Ｆ方向（上下方向）に抜く構
造の金型によって成形するので、該翼１２がどんな捩じ
れ形状をしている場合でも容易に成形することができ
る。なお、前記鋳型２０（図１）を構成する複数（５
個）の分割型ブロック単体２１は、全て同じ形状寸法の
ものを用いて鋳型２０を構成することができるので、金
型費を低減することができ、生産性を高めることもでき
る。

【００１４】図４〜図８は以上説明した分割型ブロック
単体２１を組み合わせて図１に示すようなインペラ鋳造
用鋳型２０を構成する手順を示す模式的斜視図である。
図４は図２と同様の分割型ブロック単体２１を１個（ａ
で示す）だけ設置した状態を示す。図５は上記一番目の
分割型ブロック単体ａに二番目の分割型ブロック単体ｂ
を組み合わせた状態を示し、この状態では２個の分割型
ブロック単体ａ、ｂにより１個目の翼１２の成形空間３
０ａが形成されている。図６は図５に三番目の分割型ブ
ロック単体ｃを組み合わせた状態を示し、ここでは、２
個の翼成形空間３０ａ、３０ｂが形成されている。図７
はさらに四番目の分割型ブロック単体ｄを追加した状態
を示し、この時点では３箇の翼成形空間３０ａ、３０
ｂ、３０ｃが形成されている。

【００１５】図８は、図７の状態に五番目の分割型ブロ
ック単体ｅを追加することにより、図１と同様の、イン
ペラ１０のボス部１１および各翼１２を成形するための
円筒状の鋳型２０が構成された状態を示す。すなわち、
この五番目の分割型ブロック単体ｅを組み合わせること
により、これと分割型ブロック単体ｄおよび最初の分割
型ブロック単体ａとの間に同時に２個の翼成形空間３０
ｄ（不図示）、３０ｅ（不図示）が完成されるととも
に、ボス部１１の周面の成形面も完成される。こうして
組み立てられた鋳型２０は、シェル砂等の消耗鋳型材料
で構成されていることから、溶湯が凝固した後でこれを
破壊することにより、鋳造品としてのインペラ１０が取
り出される。

【００１６】以上説明した実施例によれば、円周方向に
配列された複数の翼１２を有するインペラ１０を鋳造す
るための鋳型において、翼１２の数と同じ数の複数の分
割型ブロック単体２１から成り、各分割型ブロック単体
２１は消耗鋳型材料によって成形され、各分割型ブロッ
ク単体２１の分割面２２は、各翼の前端縁１４及び後端
縁１５より該翼から離れる方向に所定距離離れた位置に
選定された垂直部分と一つの翼とこれに重なる隣の翼と
の間を通る部分とから成り、各分割型ブロック単体に
は、前記分割面２２を利用して一つの翼の上面を形成す
る成形面２３とその隣の翼の下面を形成するための成形
面２４とインペラのボス部を形成するための成形面２９
とが設けられ、翼１２の数と同じ数の前記分割型ブロッ
ク単体２１を組み合わせて鋳型を構成するので、捩れ形
状を有する翼１２を重なった状態で配列するインペラ１
０を鋳造する場合でも、鋳型の分割面２２を翼形状から
離れた位置に配置できることから、成形された翼の表面
における段差や鋳ばりの発生による翼形状の精度低下を
防止することができ、また、ボス部１１と翼１２を共通
の成形型で成形できることから、ボス部を成形するため
の余分な型を必要とせず、当該インペラを容易にかつ安
価に鋳造することが可能なインペラ鋳造用鋳型が提供さ
れる。

【００１７】なお、前述の実施例では、５枚の翼（羽
根）を有するインペラの場合を例に挙げて説明したが、
本発明は、２枚以上の翼を有するインペラであれば、任
意の数の翼を有するインペラの場合にも同様に適用で
き、同様の効果が得られるものである。また、回転軸方
向に２段またはそれ以上の段数に渡って翼列を設けるイ
ンペラの場合にも、上記構成の鋳型を複数段にわたって
構成することにより、同様に適用することができ、同様
の効果が得られるものである。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなごとく、本発明
によれば、円周方向に配列された複数の翼を有するイン
ペラを鋳造するための鋳型において、翼の数と同じ数の
複数の分割型ブロック単体から成り、各分割型ブロック
単体は消耗鋳型材料によって成形され、各分割型ブロッ
ク単体の分割面は、各翼の前端縁及び後端縁より該翼か
ら離れる方向に所定距離離れた位置に選定された垂直部
分と一つの翼とこれに重なる隣の翼との間を通る部分と
から成り、各分割型ブロック単体には、前記分割面を利
用して一つの翼の上面を形成する成形面とその隣の翼の
下面を形成するための成形面とインペラのボス部を形成
するための成形面とが設けられ、翼の数と同じ数の前記
分割型ブロック単体を組み合わせて鋳型を構成するの
で、捩れ形状を有する翼を重なった状態で配列するイン
ペラを鋳造する場合でも、鋳型の分割面を翼形状から離
れた位置に配置できることから、成形された翼の表面に
おける段差や鋳ばりの発生による翼形状の精度低下を防
止することができ、また、ボス部と翼を共通の成形型で
成形できることから、ボス部を成形するための余分な型
を必要とせず、当該インペラを容易にかつ安価に鋳造す
ることが可能なインペラ鋳造用鋳型が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインペラ鋳造用鋳型の一実施
例を模式的に示す斜視図である。

【図２】図１の鋳型を構成する分割型ブロック単体の模
式的斜視図である。

【図３】図２の分割型ブロック単体を同図中の矢印Ｅ方
向から見た模式的斜視図である。

【図４】本発明によるインペラ鋳造用鋳型を組み立てる
際の第１の分割型ブロック単体を示す模式的斜視図であ
る。

【図５】本発明によるインペラ鋳造用鋳型を組み立てる
途中で２個の分割型ブロック単体を組み付けた状態を示
す模式的斜視図である。

【図６】本発明によるインペラ鋳造用鋳型を組み立てる
途中で３個の分割型ブロック単体を組み付けた状態を示
す模式的斜視図である。

【図７】本発明によるインペラ鋳造用鋳型を組み立てる
途中で４個の分割型ブロック単体を組み付けた状態を示
す模式的斜視図である。

【図８】５個の分割型ブロック単体を組み付けて本発明
によるインペラ鋳造用鋳型を構成し終えた状態を示す模
式的斜視図である。

【図９】本発明による鋳造用鋳型で鋳造することが可能
なインペラを例示する縦断面図である。

【図１０】図９のインペラを同図中の線１０−１０から
見た正面図である。

【図１１】図９のインペラの外観側面図である。

【図１２】図９のインペラの翼の前端縁の近傍における
分割型ブロック単体の分割面の位置を例示する模式的部
分側面図である。

【符号の説明】

１０インペラ１１ボス部１２翼（羽根）１４翼の前端縁１５翼の後端縁２０インペラ鋳造用鋳型２１分割型ブロック単体２２分割型ブロック単体間の分割面２３翼の上面の成形面２４翼の下面の成形面２９ボス部の成形面３０翼成形用の空間Ａ一枚の翼の円周方向長さＢ翼と翼の重なり代Ｃインペラの回転方向Ｄインペラによる流体噴出方向Ｆ分割型ブロック単体の成形金型の抜き方向Ｇ分割型ブロック単体の翼前端近傍の分割面の
位置Ｈ分割型ブロック単体の分割面と翼前端との間
隔

フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−68548（ＪＰ，Ａ) 特開平６−154951（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22C 9/22 B22C 9/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円周方向に配列された複数の翼を有する
インペラを鋳造するための鋳型において、翼の数と同じ数の複数の分割型ブロック単体から成り、
各分割型ブロック単体は消耗鋳型材料によって成形さ
れ、各分割型ブロック単体の分割面は、各翼の前端縁及
び後端縁より該翼から離れる方向に所定距離離れた位置
に選定された垂直部分と一つの翼とこれに重なる隣の翼
との間を通る部分とから成り、各分割型ブロック単体に
は、前記分割面を利用して一つの翼の上面を形成する成
形面とその隣の翼の下面を形成するための成形面とイン
ペラのボス部を形成するための成形面とが設けられ、翼
の数と同じ数の前記分割型ブロック単体を組み合わせて
鋳型を構成することを特徴とするインペラ鋳造用鋳型。