JP5285556B2 - 鍛造用金型およびこれを用いて製造された羽根車ならびに羽根車を有する遠心圧縮機 - Google Patents
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Description
言い換えると、羽根車の鍛造素材には削除される肉が含まれているため、鍛造素材を形成するために投入される金属材料の量が多くなるという欠点があった。
本発明の鍛造用金型は、切削加工されることにより羽根車となる略円柱状に形成された羽根車素材の鍛造に用いられる鍛造用金型であって、前記羽根車素材における吸気側端面および側面を形成する凹部を有する第1金型と、前記羽根車素材における排気側端面を形成する第2金型と、前記吸気側端面における前記羽根車素材の中心軸線まわりであって、前記羽根車の翼間に相当する部分から、前記凹部の内側に向かって突出する複数の吸気側突起と、前記側面における前記排気側端面の近傍における前記羽根車の翼間に相当する部分から、前記凹部の内側に向かって突出する複数の外周側突起と、が設けられ、前記吸気側突起および前記外周側突起は、前記中心軸線まわりに相対位置が変更可能とされていることを特徴とする。
その一方で、羽根車素材の取り外し方向と、隙間が延びる方向とが交差していると、金型から羽根車素材を取り外す際に、羽根車素材における隙間に侵入した部分が、当該隙間から抜けにくいため、羽根車素材が取り外しにくくなる。
例えば、形成される羽根車における翼プロファイルの種類に応じて、位置決めピンおよび位置決め穴の組み合わせを予め準備することにより、形成される羽根車における翼プロファイルが異なる場合であっても、一つの鍛造用金型で容易に対応することができる。
また、本発明の羽根車は、上記に記載の鍛造用金型を用いて製造されたことを特徴とする。
さらに、本発明の遠心圧縮機は、上記に記載の羽根車を有することを特徴とする。
以下、本発明の第1の実施形態に係る鍛造用金型ついて図1から図4を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る鍛造用金型の構成を説明する断面図である。
図2は、図1の鍛造用金型で鍛造された羽根車素材の形状を説明する斜視図である。
本実施形態の鍛造用金型1は、遠心圧縮機の羽根車における鍛造素材である羽根車素材50(図2参照。)を鍛造するものである。
鍛造用金型1には、図1に示すように、下金型(第1金型)2と、上金型(第2金型)3と、第3金型4と、が設けられている。
下金型2には、凹部21と、嵌合部22と、が設けられている。
凹部21における吸入側端面51と対応する内面(図1における下側の内面)には、複数の吸気側突起23が設けられている。
吸気側突起23は、羽根車素材50の中心軸線L、つまり、凹部21の中心軸線まわりに等間隔に配置されるとともに、凹部21の内面から凹部21の開口に向かって(図1の上方向に向かって)、延びる突起である。
嵌合部22には、内側壁面24と、位置決め穴25と、が設けられている。
言い換えると、下金型2における嵌合部22の内周側には、凹部21の開口に向かって突出する環状部26が設けられ、環状部26の径方向外側の側面に内側壁面24が設けられている。
第3金型4は円環状に形成され、径方向内側の面は、羽根車素材50における側面52の排気側端面53側の領域の形状に形成されたものである。
外周側突起41は、図1に示すように、羽根車素材50の側面52の排気側端面53側の領域における余肉をぬすむ外周側凹み55を形成する突出部である。外周側突起41は、羽根車素材50の中心軸線L、つまり、凹部21の中心軸線まわりに等間隔に配置されるとともに、第3金型4の内周面から中心軸線Lに向かって延びる突起である。
鍛造用金型1を用いて羽根車素材50を鍛造する場合には、最初に、吸気側突起23および外周側突起41における中心軸線Lまわりの相対位置が調節される。
ここで、羽根車素材50を切削加工して形成される羽根車60には、図4に示すように、複数の翼61Aが設けられており、翼61Aの形状であるプロファイルは、羽根車60が用いられる遠心圧縮機に求められる性能や容量等に応じて定められている。
図4には、翼61Aのプロファイルの他に、異なる翼61Bのプロファイルや、翼61Cのプロファイルが示されている。
この組み合わせに係る位置決め穴25に位置決めピン42を差し込むことにより、下金型2および第3金型4の相対位置が定められ、吸気側突起23および外周側突起41の相対位置が定められる。
そのため、環状部26と第3金型4との間には、金属素材が侵入しにくくなる。
それに対して、下金型2および第3金型4の隙間が凹部21の開口方向に向かって延びている場合には、羽根車素材50の取り外し方向と、隙間が延びる方向とが一致し、下金型2から羽根車素材を取り外しやすくなる。
例えば、形成される羽根車60における翼のプロファイルの種類に応じて、位置決めピン42および位置決め穴25の組み合わせを予め準備することにより、形成される羽根車60における翼のプロファイルが異なる場合であっても、一つの鍛造用金型1で容易に対応することができる。
次に、本発明の第2の実施形態について図5を参照して説明する。
本実施形態の鍛造用金型の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、吸入側突起および外周側突起の相対位置の変更方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図5を用いて吸入側突起および外周側突起の相対位置の変更方法のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図5は、本実施形態に係る鍛造用金型の構成を説明する断面図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
下金型102には、凹部121と、嵌合部122と、が設けられている。
凹部121における羽根車素材50の側面52の排気側端面53側の領域と対応する内面には、複数の外周側突起141が設けられている。
嵌合部122には、内周壁面124と、位置決め穴125と、が設けられている。
つまり、下金型2は、羽根車素材50の鍛造時に第3金型4に働く径方向外側に向う力を受けるために、径方向の寸法を大きくする必要があったのに対して、本実施形態の下金型102では、第3金型104に働く中心軸線L方向に向かう力を受ければよいため、径方向の寸法を小さくすることができる。
第3金型104は円板状に形成され、凹部121の開口側の面(図5の上側の面)は、羽根車素材50における吸入側端面51の形状に形成されるとともに、複数の吸気側突起123と、位置決めピン142と、が設けられている。
吸気側突起123は、羽根車素材50の中心軸線L、つまり、凹部121の中心軸線まわりに等間隔に配置されるとともに、第3金型104の上面から凹部121の開口に向かって(図5の上方向に向かって)、延びる突起である。
鍛造用金型101を用いて羽根車素材50を鍛造する場合には、最初に、吸気側突起23および外周側突起41における中心軸線Lまわりの相対位置が調節される。
この組み合わせに係る位置決め穴125に位置決めピン142を差し込むことにより、下金型102および第3金型104の相対位置が定められ、吸気側突起23および外周側突起41の相対位置が定められる。
2,102 下金型(第1金型)
3 上金型(第2金型)
4,104 第3金型
21,121 凹部
23,123 吸気側突起
25,125 位置決め穴
41,141 外周側突起
42,142 位置決めピン
50 羽根車素材
60 羽根車
Claims (6)
- 切削加工されることにより羽根車となる略円柱状に形成された羽根車素材の鍛造に用いられる鍛造用金型であって、
前記羽根車素材における吸気側端面および側面を形成する凹部を有する第1金型と、
前記羽根車素材における排気側端面を形成する第2金型と、
前記吸気側端面における前記羽根車素材の中心軸線まわりであって、前記羽根車の翼間に相当する部分から、前記凹部の内側に向かって突出する複数の吸気側突起と、
前記側面における前記排気側端面の近傍における前記羽根車の翼間に相当する部分から、前記凹部の内側に向かって突出する複数の外周側突起と、
が設けられ、
前記吸気側突起および前記外周側突起は、前記中心軸線まわりに相対位置が変更可能とされていることを特徴とする鍛造用金型。 - 前記第1金型と組み合わされることにより、前記第1金型の凹部とともに前記羽根車素材における吸気側端面および側面を形成する内周面を有するとともに、
前記第1金型に対して前記中心軸線まわりに相対位置が変更可能な第3金型が設けられ、
前記吸気側突起および前記外周側突起の一方が前記第1金型と一体とされ、他方が前記第3金型と一体とされていることを特徴とする請求項1記載の鍛造用金型。 - 前記第1金型および前記第3金型との間の隙間のうち、前記凹部および前記内周面と隣接する領域は、前記凹部の開口方向に向かって延びていることを特徴とする請求項2記載の鍛造用金型。
- 前記第1金型および前記第3金型の一方には、他方に向かって延びる位置決めピンが設けられ、
前記第1金型および前記第3金型の他方には、前記位置決めピンが挿通される位置決め穴が設けられていることを特徴とする請求項2または3に記載の鍛造用金型。 - 請求項1から4のいずれかに記載の鍛造用金型を用いて製造されたことを特徴とする羽根車。
- 請求項5に記載の羽根車を有することを特徴とする遠心圧縮機。
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