JPH0143160B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、高温ガスを送風することのできるフ
アン（高温フアン）などに使用しうるセラミツク
ス製翼車に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a ceramic impeller that can be used in a fan (high temperature fan) capable of blowing high temperature gas.
［従来の技術］
高温フアンなどの翼車は、従来耐熱合金などの
金属材料で構成されており、こうした金属材料の
強度は使用温度の上昇につれて急激に低下するの
で、かかる翼車の使用温度は約800〜850℃以下に
限定されるのみならず、さらに高温ガスに酸化性
や腐食性がある場合には翼車の寿命が著しく短縮
されるなどの欠点を有していた。[Prior Art] Impellers such as high-temperature fans have conventionally been made of metal materials such as heat-resistant alloys, and the strength of these metal materials rapidly decreases as the operating temperature rises. Not only is it limited to temperatures below about 800 to 850 degrees Celsius, but it also has the disadvantage that if the high-temperature gas has oxidizing or corrosive properties, the life of the impeller will be significantly shortened.
より高温のガスにも使用可能で耐食性にも優れ
るセラミツクスでかかる翼車を構成することも提
案されている。すなわちセラミツクス製の翼部を
セラミツクス製または金属製のデイスク部にとり
つけ、デイスク部に金属製の軸部を接続して翼車
とするものがその一例である。しかしこうした翼
車を高温ガスに対して使用する場合には、軸部な
どの金属部分を冷却する必要があつて構造が複雑
となる。またセラミツクスと金属との接続部分が
高温にさらされることとなり、接続強度の低下、
接続部分のゆるみやがたの発生などを招き、高速
回転時に振動を起こすなどの問題点を有する。ま
た翼部、デイスク部、軸部をいずれもセラミツク
ス製とし、これを一体に焼結し、あるいは各部を
別個に焼結したのち適宜な方法で接続もしくは接
合してなる翼車は別の例である。かかる翼車は軸
がセラミツクス製であるため、金属製の動力伝達
軸を翼車の軸部に焼きばめあるいは接合などによ
り接続する必要があるが、この接続部分も高温下
にさらされるため、焼きばめ強度あるいは接合強
度などが低下することになる。 It has also been proposed that such impellers be made of ceramics, which can be used with higher temperature gases and have excellent corrosion resistance. One example is a blade wheel in which a ceramic blade is attached to a ceramic or metal disk, and a metal shaft is connected to the disk. However, when such a blade wheel is used for high-temperature gas, it is necessary to cool metal parts such as the shaft, making the structure complicated. In addition, the connection between ceramics and metal will be exposed to high temperatures, resulting in a decrease in connection strength and
This leads to problems such as loosening and rattling of the connection parts, and vibration during high-speed rotation. Another example is a blade wheel in which the blade, disk, and shaft are all made of ceramics and are sintered together, or each part is sintered separately and then connected or bonded by an appropriate method. be. Since the shaft of such a blade wheel is made of ceramics, it is necessary to connect the metal power transmission shaft to the shaft of the blade wheel by shrink fitting or bonding, but since this connection part is also exposed to high temperatures, Shrink fit strength or bonding strength will decrease.
例えば、従来のセラミツクス製軸部の端部と金
属軸との焼きばめのみによる接続においては、充
分な接続強度を与えようとすれば、室温時におい
ては金属軸の焼きばめ部内径をセラミツクス製軸
端部外径に比べてかなり小さくしておき、金属軸
側を相対的にかなりの高温にまで加熱して内径を
膨張拡大させておいてはめ合わせることになり、
室温に戻したときには焼きばめによる接続強度は
充分に大きいが、同時にセラミツクス製の軸部の
端部に加わる応力も大きく、このままでも、ある
いはわずかの回転使用による応力が加わつてもセ
ラミツクスの軸部分が破損しやすいものとなる。
この問題を避けて、室温時の金属軸の焼きばめ部
内径をセラミツクスの軸部の端部外径に比べてわ
ずかに小さくしておき、これを焼きばめした場合
には、室温時での使用においても接続強度が不足
しがちであるのみならず、この接続部分が高温ガ
ス雰囲気にさらされたり、高温部分からの伝熱に
より加熱されると接続強度が急速に低下して回転
力を伝達できなくなることになる。 For example, in a conventional connection between the end of a ceramic shaft and a metal shaft using only shrink fit, in order to provide sufficient connection strength, it is necessary to The outer diameter of the shaft end is made considerably smaller than the outer diameter, and the metal shaft side is heated to a relatively high temperature to expand and expand the inner diameter before fitting.
When the temperature is returned to room temperature, the connection strength due to shrink fit is sufficiently high, but at the same time, the stress applied to the end of the ceramic shaft is also large, and even if the ceramic shaft remains as it is or is subjected to stress due to slight rotation, the ceramic shaft will not work properly. becomes easily damaged.
To avoid this problem, the inner diameter of the shrink-fitted part of the metal shaft at room temperature is made slightly smaller than the outer diameter of the end of the ceramic shaft. Not only does the connection strength tend to be insufficient when using a It will become impossible to communicate.
［発明が解決しようとする課題］
本発明は従来のセラミツクス製翼車のかかる問
題点を解決し、信頼性が高く、翼車と金属軸との
間で充分に回転力を伝達しうる高温ガス用のセラ
ミツクス製翼車を提供しようとするものである。[Problems to be Solved by the Invention] The present invention solves the problems of conventional ceramic impellers, and provides high-temperature gas that is highly reliable and capable of sufficiently transmitting rotational force between the impeller and the metal shaft. The purpose is to provide a ceramic impeller for use in
［発明の構成］
すなわち本発明は、前述の問題点を解決すべく
なされたものであり、本発明のセラミツクス製翼
車は、翼部、デイスク部、および軸部を一体に焼
結してなる高温ガス用のセラミツクス製翼車であ
つて、デイスク部と軸部の中心を通る挿通孔を設
け、軸部の端部において挿通孔の内径を縮径せし
め、挿通孔に金属製ボルトを通して金属製ボルト
のネジ側を軸部の端面から突き出させるとき、金
属製ボルトの頭が縮径した部分に当たつて抜け出
ないようにし、ボルトを介して軸部と金属製の軸
とを接続する手段により、軸部と金属製の軸との
間で回転力の伝達を可能としたことを特徴とす
る。[Structure of the Invention] That is, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems. It is a ceramic impeller for high-temperature gas, with an insertion hole passing through the center of the disk part and the shaft part, the inner diameter of the insertion hole is reduced at the end of the shaft part, and a metal bolt is passed through the insertion hole. When the threaded side of the bolt protrudes from the end face of the shaft, the head of the metal bolt hits the reduced diameter part and does not come off, and the shaft is connected to the metal shaft via the bolt. , is characterized in that rotational force can be transmitted between the shaft portion and the metal shaft.
本発明のセラミツクス製翼車の好ましい態様で
は、挿通孔の内径を縮径せしめる箇所にテーパが
設けられている。 In a preferred embodiment of the ceramic impeller of the present invention, a taper is provided at a portion where the inner diameter of the insertion hole is reduced.
本発明のセラミツクス製翼車の他の好ましい態
様では、軸部の端部の外径が拡径され、軸の他の
部分の外径より大きくし、軸部と金属製の軸との
接続に焼きばめの併用を容易とした。 In another preferred embodiment of the ceramic impeller of the present invention, the outer diameter of the end of the shaft is enlarged to be larger than the outer diameter of the other part of the shaft, and the outer diameter of the end of the shaft is enlarged so that the outer diameter of the end of the shaft is larger than that of the other part of the shaft. Easy to use in combination with shrink fit.
本発明のセラミツクス製翼車の他の好ましい態
様では、軸部の端部の外径がテーパを設けて拡径
されている。 In another preferred embodiment of the ceramic impeller of the present invention, the outer diameter of the end of the shaft is tapered to increase the diameter.
本発明のセラミツクス製翼車の他の好ましい態
様では、セラミツクスが反応焼結法により焼結さ
れたものである炭化珪素質および／または窒化珪
素質である。 In another preferred embodiment of the ceramic impeller of the present invention, the ceramic is silicon carbide and/or silicon nitride sintered by a reaction sintering method.
図面で説明すると、第１図は本発明の一つの好
ましい実施例であるセラミツクス製斜流型翼車を
示している。翼部１はデイスク部２の周囲に配置
されており、デイスク部と一体の円管状の軸部３
がデイスク部から軸方向に延出している。翼部は
その翼根部１ａのみならずその翼側部１ｂにおい
てもデイスク部と一体化されているので、高速回
転時においても翼部の振動が起きにくくなつてい
る。 Referring to the drawings, FIG. 1 shows a ceramic mixed flow impeller according to a preferred embodiment of the present invention. The wing section 1 is arranged around the disk section 2, and has a circular tubular shaft section 3 that is integral with the disk section.
extends axially from the disk portion. Since the blade portion is integrated with the disk portion not only at the blade root portion 1a but also at the blade side portion 1b, vibration of the blade portion is less likely to occur even during high speed rotation.
軸の軸端部は、第３図の拡大図に示すように、
軸端部の挿通孔の内径d4は軸の他の部分の挿通孔
の内径d3に比べて小さく、かつ、内径は内側テー
パ部分５及び内側テーパ部分の両端に設けたアー
ル部分を介してd3からd4まで漸次小さくなるよう
に縮径されている。なお、ここで内径が漸次小さ
くなるとは、内径が変化しない部分すなわち断面
図において内径を示す線が回転軸に平行な直線で
示される部分が局部的に存在する場合をも含む概
念である。また、軸の軸端部の外径D4は軸の他
の部分の外径D3と比べて大きくしてあり、かつ
外径は外側テーパ部分６および外側テーパ部分の
両端に設けたアール部分を介してD3からD4まで
漸次大きくなるように拡径されている。なお、こ
こで外径が漸次大きくなるとは、外径が変化しな
い部分すなわち断面図において外径を示す線が回
転軸に平行な直線で示される部分が局部的に存在
する場合をも含む概念である。 As shown in the enlarged view of Fig. 3, the shaft end of the shaft is
The inner diameter d 4 of the insertion hole at the end of the shaft is smaller than the inner diameter d 3 of the insertion hole in other parts of the shaft, and the inner diameter is The diameter is gradually reduced from d 3 to d 4 . Note that the concept that the inner diameter gradually decreases here also includes the case where there is a local portion where the inner diameter does not change, that is, a portion where the line indicating the inner diameter in the cross-sectional view is a straight line parallel to the rotation axis. Further, the outer diameter D 4 of the shaft end of the shaft is larger than the outer diameter D 3 of other parts of the shaft, and the outer diameter is the outer diameter of the outer tapered portion 6 and the rounded portions provided at both ends of the outer tapered portion. The diameter is gradually increased from D 3 to D 4 through the . Note that the concept that the outer diameter gradually increases here also includes the case where there is a local portion where the outer diameter does not change, that is, a portion where the line indicating the outer diameter in the cross-sectional view is a straight line parallel to the rotation axis. be.
第２図はかかる翼車を用いる高温フアンの一例
を示す。セラミツクス製の軸部の端部を内側にし
て把合するように挿通孔を有する金属軸７が翼車
の軸部の端部に焼きばめされている。さらに座金
８を取り付けた金属製の長ボルト１０が翼車の中
心を貫く挿通孔に挿通され、縮径された挿通孔お
よび金属軸の挿通孔を貫通し、ボルトのネジ側は
板バネ９の弾性に抗してナツト１１により絞めつ
けられている。このようにして金属軸と翼車とを
接続することにより、金属軸の回転力は高温時に
おいても充分に翼車に伝達される。 FIG. 2 shows an example of a high temperature fan using such a blade wheel. A metal shaft 7 having an insertion hole is shrink-fitted to the end of the shaft of the impeller so that the end of the ceramic shaft faces inside. Further, a long metal bolt 10 with a washer 8 attached is inserted into the insertion hole passing through the center of the impeller, and passes through the reduced diameter insertion hole and the insertion hole of the metal shaft, and the screw side of the bolt is inserted into the insertion hole passing through the center of the impeller. It is tightened by a nut 11 against elasticity. By connecting the metal shaft and the impeller in this manner, the rotational force of the metal shaft is sufficiently transmitted to the impeller even at high temperatures.
すなわち、本発明のセラミツクス製翼車にあつ
ては、例えば第２図のような接続方法を採用する
ことが可能となり、焼きばめによる締め付け力と
皿バネを介したナツト締めにより内側テーパ部に
働く摩擦力が、セラミツクス製軸部の端部の外側
と内側に作用して、金属軸とセラミツクス製軸部
とは強固に接合される。このため焼きばめによる
結合力を過大にとる必要がなく、セラミツクス製
の軸部に加わる応力が過大になつてセラミツクス
の軸部が破損することもない。また、セラミツク
ス製の軸部が延出しているため、このままで、あ
るいは軸部の端部に適宜な冷却手段を講ずること
により、セラミツクスと金属の接続部分を翼部と
デイスク部に比べて低温度に保持することが可能
であり、充分な接続強度を維持することが出来
る。さらに金属軸と長ボルトとはほぼ同じ長さで
あるので、両者を同様な材質で構成してナツト締
めの力を接続部分の温度にかかわらずほぼ一定に
維持することが可能であり、あるいは両者を熱膨
張率の異なる材質で構成して、接続部分が加熱さ
れて焼きばめにより結合力が低下すると、ナツト
締めの力がこれを補償するように構成することも
可能である。 That is, in the case of the ceramic impeller of the present invention, it is possible to adopt the connection method as shown in FIG. The applied frictional force acts on the outside and inside of the end of the ceramic shaft, and the metal shaft and the ceramic shaft are firmly joined. Therefore, there is no need to apply excessive bonding force by shrink fitting, and the stress applied to the ceramic shaft does not become excessive and cause damage to the ceramic shaft. In addition, since the ceramic shaft extends, it is possible to keep the ceramic and metal connection area at a lower temperature than the blade and disk parts by leaving it as is or by providing an appropriate cooling means to the end of the shaft. It is possible to maintain sufficient connection strength. Furthermore, since the metal shaft and the long bolt are approximately the same length, it is possible to construct them both from the same material and maintain the nut tightening force approximately constant regardless of the temperature of the connecting part, or it is possible to It is also possible to configure the connectors to be made of materials with different coefficients of thermal expansion so that when the connecting portion is heated and the bonding force decreases due to shrink fit, the nut tightening force compensates for this.
このように本発明のセラミツクス製翼車ではそ
の軸部の端部において、外側から焼きばめ力およ
び軸部の内側において作用する摩擦力により、金
属軸との間に動力を伝達しあえるように出来る。
したがつてたとえば長ボルトの頭部形状を座金８
と一体化し、座金８を省略してもよく、あるいは
長ボルト頭部と座金との間にバネを介在せしめる
ようにしてもよい。 In this way, the ceramic impeller of the present invention is capable of transmitting power to and from the metal shaft at the end of the shaft by shrink-fitting force from the outside and frictional force acting inside the shaft. I can do it.
Therefore, for example, the head shape of a long bolt can be changed to washer 8.
The washer 8 may be omitted, or a spring may be interposed between the long bolt head and the washer.
第４図、第５図、第６図はいずれも本発明のセ
ラミツクス製翼車の異なる実施例の軸部の端部を
示す。第４図は軸部が一様に一定かつ等しい外径
を有し、軸部の挿通孔の内径のみが端部において
不連続的に小さくなつている。この場合には第３
図の内側テーパ部分に相当する部分が回転軸と直
交する平面となつており、構造が簡単で、製作が
容易である。第５図は軸部の外径については第４
図の場合と同様であるが、軸部の挿通孔の内径は
端部において内側テーパ部分を介して小さい内径
となつている。この場合には回転を伝達する摩擦
力に起因してセラミツクス製軸部の端部に生じる
応力の集中が、第４図の場合に比べて緩和される
長所などを有する。さらに軸部の挿通孔の内径に
ついて第３図のように内側テーパ部分の両側にア
ール部分をとることにより、応力の集中はさらに
緩和される。 4, 5, and 6 all show the ends of the shaft portions of different embodiments of the ceramic impeller of the present invention. In FIG. 4, the shaft portion has a uniformly constant and equal outer diameter, and only the inner diameter of the insertion hole of the shaft portion becomes smaller discontinuously at the end. In this case, the third
The portion corresponding to the inwardly tapered portion in the figure is a plane perpendicular to the rotation axis, and the structure is simple and manufacturing is easy. Figure 5 shows the outer diameter of the shaft.
Although it is similar to the case shown in the figure, the inner diameter of the insertion hole of the shaft portion becomes smaller through the inner tapered portion at the end. This case has the advantage that the concentration of stress generated at the end of the ceramic shaft due to the frictional force that transmits rotation is alleviated compared to the case shown in FIG. 4. Furthermore, by forming rounded portions on both sides of the inner tapered portion of the inner diameter of the insertion hole of the shaft portion, as shown in FIG. 3, the concentration of stress is further alleviated.
また軸部の外径については、第４図、第５図の
ように軸端部周辺においてストレートであつても
よいが、軸部の外径に比べて軸部の端部の外径を
大きくしておくと、焼きばめをするときセラミツ
クス製軸部の端部に作用する前断応力が緩和され
るので好ましい。さらに第６図に示すように軸部
の外径にテーパ部分を設けて大きくしておくこと
が応力の集中を避ける上でより好ましく、第３図
のようにテーパ部分の両側にアール部分を設けて
外径をなめらかに大きくなるように構成すると、
応力集中の緩和の点でより好ましい。第６図に示
す軸部の端部においては、第５図と同様の挿通孔
の内径を有するとともに、外径は軸部の端部にお
いて、テーパ部分を設けて拡径した後、小さい逆
テーパが端面まで設けて縮径されている。 Regarding the outer diameter of the shaft, it may be straight around the shaft end as shown in Figures 4 and 5, but the outer diameter of the end of the shaft may be larger than the outside diameter of the shaft. This is preferable because the front shear stress acting on the end of the ceramic shaft during shrink fitting is alleviated. Furthermore, as shown in Fig. 6, it is more preferable to provide a tapered portion on the outer diameter of the shaft portion to increase the diameter, in order to avoid concentration of stress. If you configure the outer diameter to increase smoothly,
This is more preferable in terms of alleviating stress concentration. At the end of the shaft shown in FIG. 6, the insertion hole has an inner diameter similar to that shown in FIG. is provided up to the end face and has a reduced diameter.
この場合には金属軸の焼きばめ部内径とセラミ
ツクス軸端部外径の間に寸法誤差が多少存在して
も容易に焼きばめ接続ができる長所を有する。 This case has the advantage that even if there is some dimensional error between the inner diameter of the shrink-fit portion of the metal shaft and the outer diameter of the ceramic shaft end, the connection can be easily achieved by shrink-fit.
また内側テーパ部分は第３図に示すごとく外側
テーパ部分よりデイスク部側に寄せて配置されて
いることが、焼きばめを併用する接続状態におけ
るセラミツクス軸部側に生じる応力集中を緩和し
破損を防止する上で好ましいが、必ずしも限定さ
れるものではなく、両者がほぼ同位置にあつて
も、あるいは外側テーパ部分が内側テーパ部分よ
りボス部側に位置していても使用条件によつては
さしつかえない。 In addition, as shown in Figure 3, the inner tapered portion is placed closer to the disk portion than the outer tapered portion, which alleviates the stress concentration that occurs on the ceramic shaft side in the connection state using shrink fit and prevents damage. Although it is preferable to prevent this, it is not necessarily limited, and even if both are located at approximately the same position, or even if the outer tapered part is located closer to the boss than the inner tapered part, it may be prohibited depending on the usage conditions. do not have.
軸部の内径d3に対し、軸部の小さい内径d4の比
率は0.8〜0.3、特には0.7〜0.4となつていること
が、回転を伝達するのに必要な摩擦力を確保し、
かつ軸部および軸部の端部のいずれにも過大な応
力がかかるのを避けられる点で好ましい。また軸
部の外径D3に対し、軸部の端部の外径D4の比率
は1.01〜1.5、特には1.03〜1.2となつていること
が焼きばめをした際の応力の集中を緩和できる点
で好ましい。さらに軸部の端部の拡径された部分
の長さはD4に対し0.5〜３のの比率になつている
ことが好ましい。 The ratio of the small inner diameter d 4 of the shaft to the inner diameter d 3 of the shaft is 0.8 to 0.3, especially 0.7 to 0.4, to ensure the frictional force necessary to transmit rotation,
Further, it is preferable in that it is possible to avoid applying excessive stress to both the shaft portion and the end portion of the shaft portion. In addition, the ratio of the outer diameter D 4 of the end of the shaft to the outer diameter D 3 of the shaft is 1.01 to 1.5, especially 1.03 to 1.2, which reduces stress concentration during shrink fitting. This is preferable because it can be relaxed. Further, it is preferable that the length of the enlarged diameter portion at the end of the shaft is in a ratio of 0.5 to 3 to D4 .
本発明のセラミツクス製翼車ではデイスク部の
挿通孔は中空となつていればさしつかえなく、成
形、焼結を容易にするために、デイスク部の回転
軸と交叉する少なくとも一方、より望ましくは双
方に開孔部を有して、軸部の挿通孔と通じている
ことが好ましい。さらに第１図のようにデイスク
部、軸部の双方にわたつて等しい径の挿通孔によ
つて貫通されてもよく、デイスク部の軸に直交す
る断面の挿通孔の内径を軸部の内径以上とする
（すなわち軸部の内径と等しいかまたはより大き
い）ことが、長ボルトをこの翼車のデイスク部側
の開孔部から挿入取付できる点で好ましい。 In the ceramic impeller of the present invention, the insertion hole in the disk part may be hollow as long as it is hollow, and in order to facilitate molding and sintering, the insertion hole should be formed at least on one side, more preferably on both sides, intersecting the rotation axis of the disk part. It is preferable to have an opening and communicate with the insertion hole of the shaft. Further, as shown in Fig. 1, both the disc part and the shaft part may be penetrated by an insertion hole having the same diameter, and the inner diameter of the insertion hole in the cross section perpendicular to the axis of the disc part is greater than or equal to the inner diameter of the shaft part. It is preferable that the diameter be equal to or larger than the inner diameter of the shaft portion, since the long bolt can be inserted and attached from the opening on the side of the disk portion of the impeller.
第７図は本発明の別の実施例であるセラミツク
ス製軸流型翼車を用いた高温フアンを示す。この
場合、長ボルトは、たとえば軸方向に平行に二つ
または三つなどに分割して軸部の端面側の開孔部
から挿通した後、適宜な方法で一体化することに
よりセラミツクス製軸部の端部と金属軸との接続
部分を構成することができる。 FIG. 7 shows a high temperature fan using a ceramic axial flow impeller, which is another embodiment of the present invention. In this case, the long bolt is divided into two or three parts parallel to the axial direction, inserted through the opening on the end face of the shaft part, and then integrated by an appropriate method to form the ceramic shaft part. A connecting portion between the end of the metal shaft and the metal shaft can be formed.
また第２図では軸部は翼車の吸込側の裏側に延
出しているが、軸部を吸込み側に延出させてもよ
く、また第７図では軸部は翼車の吸込み側に延出
しているが、軸部を吹出し側に延生させてもよ
い。さらに軸部が両側に延出している構成も本発
明のセラミツクス製翼車の応用として可能であ
る。延出する軸部の長さは特には限定されない
が、デイスク部の回転軸方向の厚さの0.5倍以上、
特には0.7〜５倍であることが好ましい。 In addition, in FIG. 2, the shaft extends to the back side of the suction side of the impeller, but the shaft may extend to the suction side, and in FIG. 7, the shaft extends to the suction side of the impeller. However, the shaft portion may extend toward the blowing side. Further, the ceramic impeller of the present invention may be applied to a configuration in which the shaft portion extends to both sides. The length of the extending shaft portion is not particularly limited, but is at least 0.5 times the thickness of the disk portion in the direction of the rotational axis,
In particular, it is preferably 0.7 to 5 times.
本発明のセラミツクス製の翼車はセラミツクス
を一体に焼結してなるものである。一体に焼結し
てなるとは、一体に成形するとともに焼結し、あ
るいは一体に成形したのち焼結し、あるいは部分
ごとに成形したのち合体して焼結時に一体化する
ことなどであつて、焼結されたセラミツクス部分
同士を接合あるいは係合することを含まない。な
お、成形したという意味には未焼結のみならず半
焼結の状態を含むものである。一体に焼結してな
るものであるため、この翼車はどの部分も強度が
大きく、接合あるいは係合に由来する強度不足、
がた、ゆるみなどの問題が発生しないとともに、
この翼車は接続部分以外に金属部分が存在しない
ので翼車が軽量である。さらにデイスク部、軸
部、軸部の端部に挿通孔を設けてあるので、さら
に軽量化されるとともに、セラミツクスの厚肉部
分をなくして、翼車の全体を充分に焼結すること
が容易になるなどの長所を有する。 The ceramic impeller of the present invention is made by integrally sintering ceramics. "Sintered in one piece" means that it is molded as one piece and sintered, or that it is molded as one piece and then sintered, or that it is molded in parts and then combined and integrated during sintering. It does not include joining or engaging sintered ceramic parts. Note that the term "molded" includes not only an unsintered state but also a semi-sintered state. Because it is integrally sintered, every part of this impeller has great strength, and there is no possibility of insufficient strength due to joining or engagement.
No problems such as rattling or loosening occur, and
This blade wheel has no metal parts other than the connecting parts, so the blade wheel is lightweight. Furthermore, since there are insertion holes in the disk, shaft, and end of the shaft, the weight is further reduced, and thick ceramic parts are eliminated, making it easy to sinter the entire blade wheel. It has advantages such as:
セラミツクスの材質としては高温でも高強度を
有するものであれば特に限定されず、たとえばア
ルミナ質、ジルコニア質、窒化アルミニウム質、
炭化ケイ素質、窒化ケイ素質、サイアロン質など
が採用可能であり、なかでも反応焼結法により焼
結される炭化ケイ素質および／または窒化ケイ素
質が好適である。すなわち本発明の翼車のごとき
複雑な形状のセラミツクスを一体に焼結すること
はしばしば困難を伴うものであるが、反応焼結法
を用いることにより焼結時における寸法変化がほ
とんどなく、寸法精度の良い所定の形状・大きさ
の焼結体を容易に得ることができる。 The ceramic material is not particularly limited as long as it has high strength even at high temperatures, such as alumina, zirconia, aluminum nitride,
Silicon carbide, silicon nitride, sialon, etc. can be used, and among them, silicon carbide and/or silicon nitride, which are sintered by a reaction sintering method, are preferable. In other words, it is often difficult to sinter ceramics with complex shapes such as the impeller of the present invention into one piece, but by using the reaction sintering method, there is almost no dimensional change during sintering, and dimensional accuracy can be improved. A sintered body having a predetermined shape and size with good properties can be easily obtained.
なお、反応焼結法とは、通常炭化ケイ素粉末と
炭素粉末を主成分として成形体を形成し、これに
金属ケイ素を液状または気体状で炭素成分と反応
させて炭化ケイ素質化するとともに残留する気孔
に金属ケイ素を含浸させることにより焼結せし
め、あるいは金属ケイ素、含ケイ素化合物などを
主成分とする成形体を窒素ガスあるいは窒素含有
化合物の雰囲気下で加熱して窒化ケイ素質化する
とともに焼結せしめるなどの、炭化ケイ素およ
び／または窒化ケイ素の原料物質を少なくとも一
部含有する成形体を加熱下で焼結してこれらの原
料物質の少くとも一部を炭化ケイ素および／また
は窒化ケイ素となす方法である。 Note that the reaction sintering method usually involves forming a molded body mainly composed of silicon carbide powder and carbon powder, and reacting metallic silicon with the carbon component in liquid or gaseous form to convert it into silicon carbide and leaving a residue. Sintering is performed by impregnating the pores with metallic silicon, or by heating a molded body mainly composed of metallic silicon or a silicon-containing compound in an atmosphere of nitrogen gas or a nitrogen-containing compound to form a silicon nitride and sintering. A method of sintering a molded body containing at least a portion of raw materials of silicon carbide and/or silicon nitride under heat to convert at least a portion of these raw materials into silicon carbide and/or silicon nitride. It is.
以上、主として斜流型翼車を例に挙げて説明し
たが、本発明はこれに限定されず、遠心型翼車、
単段または多段の軸流型翼車などにも応用でき
る。また、こうした翼車の用途は例示したような
高温フアンに限定されず、ガスタービン、ターボ
チヤージヤー、その他の高温ガス用ターボ機械な
どがある。 Although the explanation has been given above mainly using a mixed flow type impeller as an example, the present invention is not limited to this, but includes centrifugal type impellers, centrifugal type impellers, etc.
It can also be applied to single-stage or multi-stage axial flow impellers. Furthermore, the applications of such a blade wheel are not limited to the high-temperature fans as exemplified, but include gas turbines, turbochargers, and other high-temperature gas turbomachines.
第１図〜第７図はいずれも断面図であつて、第
１図は本発明の一実施例であるセラミツクス製斜
流型翼車、第２図は第１図に示した翼車を用いた
高温フアンの要部、第３図は第１図の翼車の軸部
の端部の拡大図、第４図〜第６図は本発明の別の
実施例である翼車の軸部の端部を示す図、第７図
は本発明のさらに別の実施例であるセラミツクス
製軸流型翼車を用いた高温フアンの要部を示す。
１…翼部、２…デイスク部、３…軸部、４…軸
部の端部、５…内側テーパ部分、６…外側テーパ
部分、７…金属軸、８…座金、９…バネ、１０…
長ボルト、１１…ナツト、１２…ケーシング。
Figures 1 to 7 are all cross-sectional views, where Figure 1 is a ceramic mixed-flow type impeller according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a cross-sectional view using the impeller shown in Figure 1. FIG. 3 is an enlarged view of the end of the shaft of the impeller shown in FIG. 1, and FIGS. 4 to 6 show the shaft of the impeller according to another embodiment of the present invention. The end view, FIG. 7, shows the main parts of a high-temperature fan using a ceramic axial-flow impeller, which is still another embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Wing part, 2... Disk part, 3... Shaft part, 4... End part of shaft part, 5... Inner tapered part, 6... Outer tapered part, 7... Metal shaft, 8... Washer, 9... Spring, 10...
Long bolt, 11... nut, 12... casing.
Claims (1)
してなる高温ガス用のセラミツクス製翼車であつ
て、デイスク部と軸部の中心を通る挿通孔を設
け、軸部の端部において挿通孔の内径を縮径せし
め、挿通孔に金属製ボルトを通して金属製ボルト
のネジ側を軸部の端面から突き出させるとき、金
属製ボルトの頭が縮径した部分に当たつて抜け出
ないようにし、ボルトを介して軸部と金属製の軸
とを接続する手段により、軸部と金属製の軸との
間で回転力の伝達を可能としたことを特徴とする
セラミツクス製翼車。 ２ 挿通孔の内径を縮径せしめる箇所にテーパが
設けられている特許請求の範囲１記載のセラミツ
クス製翼車。 ３ 軸部の端部の外径が拡径され、軸の他の部分
の外径より大きくし、軸部と金属製の軸との接続
に焼きばめの併用を容易とした特許請求の範囲１
または２記載のセラミツクス製翼車。 ４ 軸部の端部の外径がテーパを設けて拡径され
ている特許請求の範囲３記載のセラミツクス製翼
車。 ５ セラミツクスが反応焼結法により焼結された
ものである炭化珪素質および／または窒化珪素質
である特許請求の範囲１乃至４のいずれか記載の
セラミツクス製翼車。[Scope of Claims] 1. A ceramic impeller for high-temperature gas formed by integrally sintering a blade part, a disk part, and a shaft part, which is provided with an insertion hole passing through the center of the disc part and the shaft part, When the inner diameter of the insertion hole is reduced at the end of the shaft and a metal bolt is inserted into the insertion hole so that the threaded side of the metal bolt protrudes from the end surface of the shaft, the head of the metal bolt hits the reduced diameter part. Ceramics characterized by making it possible to transmit rotational force between the shaft part and the metal shaft by means of connecting the shaft part and the metal shaft via bolts so that the shaft part and the metal shaft do not fall out. Made winged car. 2. The ceramic impeller according to claim 1, wherein a taper is provided at a portion where the inner diameter of the insertion hole is reduced. 3. Claims in which the outer diameter of the end of the shaft is enlarged to be larger than the outer diameter of other parts of the shaft, making it easy to use shrink fitting to connect the shaft and a metal shaft. 1
Or the ceramic impeller described in 2. 4. The ceramic impeller according to claim 3, wherein the outer diameter of the end of the shaft portion is tapered and expanded. 5. The ceramic impeller according to any one of claims 1 to 4, wherein the ceramic is silicon carbide and/or silicon nitride sintered by a reaction sintering method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6032282A JPS58178900A (en) | 1982-04-13 | 1982-04-13 | Impellor made of ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6032282A JPS58178900A (en) | 1982-04-13 | 1982-04-13 | Impellor made of ceramics |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58178900A JPS58178900A (en) | 1983-10-19 |
| JPH0143160B2 true JPH0143160B2 (en) | 1989-09-19 |
Family
ID=13138817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6032282A Granted JPS58178900A (en) | 1982-04-13 | 1982-04-13 | Impellor made of ceramics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58178900A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008001319A (en) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Jtekt Corp | Steering device, and fitting method between housings of the steering device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5934099U (en) * | 1982-08-27 | 1984-03-02 | 株式会社新潟鐵工所 | Joint structure of rotating body and drive shaft |
| JPS60107383U (en) * | 1983-12-21 | 1985-07-22 | アイシン精機株式会社 | Rotor member for fluid equipment |
| JPS6255498A (en) * | 1985-09-05 | 1987-03-11 | Asahi Glass Co Ltd | Ceramic impeller |
| JPH0720393Y2 (en) * | 1988-08-09 | 1995-05-15 | セイコー化工機株式会社 | Vertical pump |
| US5134842A (en) * | 1988-12-06 | 1992-08-04 | Allied-Signal Inc. | High temperature turbine engine structure |
| JPH04296698A (en) * | 1990-12-21 | 1992-10-21 | Gebr Sulzer Ag | Runner imparting pump action for high-temperature liquid of nuclear reactor |
| US7287960B2 (en) * | 2004-07-28 | 2007-10-30 | B{dot over (o)}rgWarner, Inc. | Titanium aluminide wheel and steel shaft connection thereto |
-
1982
- 1982-04-13 JP JP6032282A patent/JPS58178900A/en active Granted
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58178900A (en) | 1983-10-19 |
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