JPH09264293A - セラミックス製羽根車の取付構造 - Google Patents

セラミックス製羽根車の取付構造

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JPH09264293A
JPH09264293A JP8103583A JP10358396A JPH09264293A JP H09264293 A JPH09264293 A JP H09264293A JP 8103583 A JP8103583 A JP 8103583A JP 10358396 A JP10358396 A JP 10358396A JP H09264293 A JPH09264293 A JP H09264293A
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JP
Japan
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impeller
ceramic
ceramic impeller
mounting structure
rotary shaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP8103583A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Kato
弘之 加藤
Shuichiro Honda
修一郎 本田
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Publication of JPH09264293A publication Critical patent/JPH09264293A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/20Mounting rotors on shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2277Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for increasing NPSH or dealing with liquids near boiling-point
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826Assembling or joining
    • Y10T29/49863Assembling or joining with prestressing of part
    • Y10T29/49865Assembling or joining with prestressing of part by temperature differential [e.g., shrink fit]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きな温度変動がある状況で使用されてもガ
タや芯ずれが起きることなく、しかもその作成に手間が
掛からないようなセラミックス製羽根車の取付構造を提
供する。 【解決手段】 軸部18の外周面に羽根板17が一体に
形成されたセラミックス製羽根車12を回転軸5の先端
に取り付けるためのセラミックス製羽根車の取付構造で
あって、上記回転軸5の先端側に金属製の筒体16が該
回転軸5に同心に取付けられ、該筒体16の内部にセラ
ミックス製羽根車12が上記羽根板17の外周を該筒体
16に接して焼き嵌めることにより固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、高温流
体の揚液に用いられる高温用モータポンプなどにおいて
用いて好適なセラミックス製羽根車の取付構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】高温流体揚液用のモータポンプとして、
遠心羽根車の前段にインデューサと呼ばれる軸流羽根車
を組み合わせた構造のものが用いられる。このインデュ
ーサは、筒状の軸部の外周に螺旋状の羽根が形成された
構造であり、製造の容易さ、コスト、耐熱性等の観点か
らセラミックスで形成される場合が多い。
【0003】このインデューサは、金属製のポンプシャ
フトの先端に取り付けられるが、そのための取付構造と
して、例えば、シャフトの先端面及びインデューサの取
付面の双方に放射状の溝を形成し、両者を係合させた状
態でボルト等を用いて固定する方法がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の技術においては、高温用モータポンプなどの用途
においては流体の移送時と非移送時の温度差が大きく、
異種材料間の熱膨張率の違いによってガタが生じ、イン
デューサの芯がずれることがある。また、セラミックス
及び金属シャフトの双方に精度の良い係合用溝を形成す
るために、多大な手間とコストを要する。
【0005】従って、この発明は、大きな温度変動があ
る状況で使用されてもガタや芯ずれが起きることなく、
しかもその作成に手間が掛からないようなセラミックス
製羽根車の取付構造を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、軸部の外周面に羽根板が一体に形成されたセラミッ
クス製羽根車を回転軸の先端に取り付けるためのセラミ
ックス製羽根車の取付構造であって、上記回転軸の先端
側に金属製の筒体が該回転軸に同心に取付けられ、該筒
体の内部にセラミックス製羽根車が上記羽根板の外周を
該筒体に接して焼き嵌めることにより固定されているこ
とを特徴とするセラミックス製羽根車の取付構造であ
る。
【0007】これにより、回転軸の端面に直接セラミッ
クス製羽根車の軸部を取り付けるのではなく、金属製の
筒体を介して間接的に取り付ける構造としているので、
芯出しが正確にかつ簡単に行える。しかも、セラミック
ス製羽根車を筒体に焼き嵌めしているので、異種材料の
接合が簡単な構成で行なわれ、その結果、温度変化に伴
う寸法変化の影響を最小限に抑えて、経時的な劣化のな
い強固な取付構造が提供される。
【0008】請求項2に記載の発明は、上記セラミック
ス製羽根車は軸流式の羽根車であり、主羽根車の前段に
配置されているインデューサであることを特徴とする請
求項1に記載のセラミックス製羽根車の取付構造であ
る。請求項3に記載の発明は、上記筒体は上記主羽根車
の側板を軸に沿って延長して形成されていることを特徴
とする請求項2に記載のセラミックス製羽根車の取付構
造である。これにより、主羽根車の一部に手を加えて用
いるので、筒体を新たに設ける必要がなく、作業や部品
コストを低減させることができる。
【0009】請求項4に記載の発明は、上記焼き嵌めに
よりセラミックス製羽根車と筒体に働く応力は、予想さ
れる最高使用温度においてセラミックス製羽根車を保持
するのに充分であり、予想される最低使用温度において
それぞれの材質の降伏強度より充分小さいようになって
いることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記
載のセラミックス製羽根車の取付構造である。
【0010】
【発明の実施の形態】図1及び図2はこの発明の一つの
実施の形態を示すもので、高温用モータポンプの下側部
分であるポンプ部1の構成を示している。このポンプ部
1の上側には図示しないモータ部があり、さらにその上
部にはシャフトを支持する磁気軸受が設けられている。
【0011】ポンプ部1のポンプケーシング2の中央に
は、上下に貫通孔3が形成され、この貫通孔3の下部は
外部に開口する吸込口4とされ、上部からはモータ軸と
一体のポンプ軸5が挿入されている。貫通孔3の上部に
はポンプ軸5を支持する軸受6が設けられ、その下側に
はポンプ室7が形成されている。このポンプ室7にはポ
ンプ軸5に固着した2段の主羽根車8,9が収容され、
その外側には渦巻き状に広がるスクロール部10が形成
され、これは吐出口11に連通している。
【0012】ポンプ軸5の先端には、セラミックス製の
インデューサ12が取り付けられており、以下その取付
構造を説明する。主羽根車8には、図2に示すように主
板13の内側にボス14が形成されており、このボス1
4にポンプ軸5を挿通して固定している。第1段の主羽
根車8は、側板15の吸込口の部分(口金部)16が先
端側に筒状に延びて形成され、この口金部16の内側
に、セラミックス製のインデューサ(副羽根車)12が
羽根板17の外周を口金部16の内周に接するようにし
て焼き嵌められて固定されている。
【0013】セラミックス製のインデューサ12は、こ
の例では筒状の軸部18の周囲に羽根板17が形成さ
れ、先端側に球面を有するキャップ部19が取付けられ
ているが、材料の強度等との関連で中実としても、また
キャップ部19を一体に形成してもよい。また、主羽根
車8のボス部14の先端は、図示するようにインデュー
サ12の基端側の面に接しており、ここには、適宜に芯
出し用の溝を形成しておいてもよく、また、補助的に両
者を直接にボルト等により結合してもよい。
【0014】次に、このような取付構造を構成する方法
を説明する。セラミックス製のインデューサ12の外径
と金属製の主羽根車8の口金部16の内径は、以下のよ
うに設定する。すなわち、予想される最高使用温度にお
いて両者の間に働く応力がインデューサ12を芯出しし
た状態でガタなく保持するのに充分であり、また、予想
される最低使用温度において両者に働く応力がそれぞれ
の材質の降伏強度より充分小さくなるように設定する。
この場合、インデューサ12には圧縮応力が掛かり、口
金部16には引っ張り応力が掛かるが、一般にセラミッ
クスは引っ張り応力に比して圧縮応力が大きいので、本
発明の取付構造はセラミックスの材質の強度特性を充分
に活用するものと言える。
【0015】上記のように寸法設定をした口金部16を
有する主羽根車8を所定温度に加熱して内径を拡大し、
これにインデューサ12を挿入して常温まで徐々に冷却
する。これによって主羽根車8が収縮して焼き嵌めがな
され、インデューサ12が自然に芯出しされた状態で固
定される。その後に、主羽根車8のボス部14をポンプ
軸5の先端に溶接等の方法で固定する。なお、このポン
プ軸5への取付は上記の焼き嵌め工程を応用して行なう
こともできる。
【0016】このような取付構造においては、インデュ
ーサ12が口金部16に対して芯出しされ、主羽根車8
がポンプ軸5に対して芯出しされていれば、インデュー
サ12もポンプ軸5に対して芯出しされている。この場
合、2つの取付部分がともに筒状面どうしの接合である
ので、芯出し作業が容易であり、自然に精度の高い芯出
しが行われる。また、上述したような寸法設定になって
いるので、高温流体を圧送する時の高温において主羽根
車8が膨張しても、両者の間に充分な応力が働いてお
り、インデューサ12は芯出しされた状態でガタなく保
持される。また、流体が移送されていない低温時におい
ても両者に間に働く応力はそれぞれの材質の降伏強度よ
り充分小さく、これらの部材が破断するようなこともな
い。
【0017】
【実施例】図2に示すような軸部18と羽根板17を有
する形状のインデューサ12を炭化珪素を主成分とする
セラミックスで作成し、また、口金部16を有する主羽
根車8をインコネル625から形成し、両者を焼き嵌め
して固着した。この場合の寸法、焼き嵌め温度の条件は
以下の通りである。 材料 インデューサ:炭化珪素 主羽根車:インコネル625 焼き嵌め部径: 58mmφ 焼き嵌め温度: 300℃
【0018】この場合、予想最高使用温度である400
℃において、インデューサには5kg/mm2の圧縮応力が掛
かっており、これはインデューサを芯出しした状態で保
持するのに充分である。また、予想最低使用温度である
20℃において、インデューサには45kg/mm2の圧縮応
力が掛かっており、これはこの材質の圧縮強度の約10
%程度である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、従来の回転軸の端面に直接セラミックス製羽根車の
軸部を取り付ける場合に比較して、金属製の筒体を介し
て間接的に取り付ける構造としているので、芯出しが正
確にかつ簡単に行える。しかも、セラミックス製羽根車
を筒体に焼き嵌めすることで、異種材料の接合であって
も、温度変化に伴う寸法変化の影響を最小限に抑えて、
経時的な劣化のない強固な取付構造を提供することがで
きる。また、筒体として主羽根車の側板を軸に沿って延
長して形成することで、筒体を新たに設けずに上記の構
造を作成することができ、作業や部品コストを大幅に低
減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一つの実施の形態である高温用モー
タポンプのポンプ部の構成を示す断面図である。
【図2】図1の要部の拡大図である。
【符号の説明】
5 回転軸 8 主羽根車 12 セラミックス製羽根車 16 口金部(筒体) 17 羽根板 18 軸部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸部の外周面に羽根板が一体に形成され
    たセラミックス製羽根車を回転軸の先端に取り付けるた
    めのセラミックス製羽根車の取付構造であって、 上記回転軸の先端側に金属製の筒体が該回転軸に同心に
    取付けられ、該筒体の内部にセラミックス製羽根車が上
    記羽根板の外周を該筒体に接して焼き嵌めることにより
    固定されていることを特徴とするセラミックス製羽根車
    の取付構造。
  2. 【請求項2】 上記セラミックス製羽根車は軸流式の羽
    根車であり、主羽根車の前段に配置されているインデュ
    ーサであることを特徴とする請求項1に記載のセラミッ
    クス製羽根車の取付構造。
  3. 【請求項3】 上記筒体は上記主羽根車の側板を軸に沿
    って延長して形成されていることを特徴とする請求項2
    に記載のセラミックス製羽根車の取付構造。
  4. 【請求項4】 上記焼き嵌めによりセラミックス製羽根
    車と筒体に働く応力は、予想される最高使用温度におい
    てセラミックス製羽根車を保持するのに充分であり、予
    想される最低使用温度においてそれぞれの材質の降伏強
    度より充分小さいようになっていることを特徴とする請
    求項1ないし3のいずれかに記載のセラミックス製羽根
    車の取付構造。
JP8103583A 1996-03-29 1996-03-29 セラミックス製羽根車の取付構造 Pending JPH09264293A (ja)

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EP97105245A EP0798467A3 (en) 1996-03-29 1997-03-27 Turbomachinery
US08/826,334 US5947684A (en) 1996-03-29 1997-03-27 Turbomachinery

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EP0798467A3 (en) 1999-01-20
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US5947684A (en) 1999-09-07

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