JPH1181914A

JPH1181914A - 組立て一体型翼車及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1181914A
Application number: JP24100097A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kobayashi; 一幸小林
Original assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Current assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 1999-03-26
Anticipated expiration: 2017-09-05
Also published as: JP3464753B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、例えば、回転機械に用いられる組
立て一体型翼車及びその製造方法に関し、複数の部位を
高精度に加工でき且つ高生産性を確保できる組立て一体
型翼車及びその製造方法を提供することである。【解決手段】軸孔を有する胴体部と、胴体部を囲んで
該胴体部に連続して配置された複数の羽根と、胴体部の
端面に突設した円形軸部とで構成された翼車本体と、翼
車本体の胴体部の外径とほぼ同等の外径を有し軸孔の回
りに環状フランジを一端に設けてなる円筒軸とを備え、
翼車本体の軸孔の中心軸線と円筒軸の軸線が一致した状
態で翼車本体，円筒軸は一体に焼嵌め処理にて組み付け
られてなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、回転機械
に用いられる組立て一体型翼車及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば回転機械としてのガスター
ビンに圧縮機が用いられているが、圧縮機を回転させる
ための手段としての翼車に、例えば、図６に示すものが
知られている。図６，図７に示すように、翼車１０１
は、複数の羽根１０２Ａを配置してなる翼車本体１０２
と、翼車本体１０２の両側に連続する第１軸１０３，第
２軸１０４とで構成され、材料として機械構造用合金鋼
（例えばＳＣＭ４３５またはＳＣＭ４４０）が用いられ
ている。第１軸１０３，翼車本体１０２，第２軸１０４
を軸孔１０５が貫通した状態で形成されている。

【０００３】上記の翼車１０１は、機械加工により、次
のように削り出される。素材が準備され、焼入れ等の熱
処理が施された後、適当な工作機械により、第１軸１０
３の軸受用支持面１０３Ａ，第２軸１０４の軸受用支持
面１０４Ａ，軸孔１０５の内周面１０５Ａの係合部１０
５Ｂ，翼車本体１０２の羽根１０２Ａ及び羽根１０２Ａ
の径方向先端部１０２Ｂの外周面が機械加工される。こ
の場合、軸孔１０５の中心軸線から羽根１０２Ａの径方
向先端部１０２Ｂの外周面までの径寸法に精度が要求さ
れ、第１軸１０３の軸受用支持面１０３Ａ，第２軸１０
４の軸受用支持面１０４Ａに軸孔１０５の中心軸線から
の径寸法の精度が要求される。

【０００４】そして、翼車１０１の軸孔１０５をシャフ
ト１０６が貫通し、シャフト１０６は螺子１０７により
翼車１０１に締め付けられている。第１軸１０３の外周
面の軸受用支持面１０３Ａは第１軸受１０８に支持さ
れ、第２軸１０４の外周面の軸受用支持面１０４Ａは第
２軸受１０９に支持される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、翼車１０１
は焼入れ等の熱処理を施した機械構造用合金鋼を用いて
機械加工して造られることから、高精度に加工できる
が、焼入れ等の熱処理を施した機械構造用合金鋼は硬
く、加工時間が長く、生産性が低いという問題がある。

【０００６】また、加工部位として、第１軸１０３の軸
受用支持面１０３Ａ，第２軸１０４の軸受用支持面１０
４Ａ，軸孔１０５の内周面１０５Ａの係合部１０５Ｂ，
翼車本体１０２の羽根１０２Ａ及び羽根１０２Ａの径方
向先端部１０２Ｂがある。このような加工部位が多い翼
車１０１は、単一の工程における単一の工作機械で種々
の加工部位を加工しなければならず、加工時間が長く、
生産性が低いという問題がある。なお、機械工程を複数
の工程に分割してラインを構成することも考えられる
が、設備規模が大きくなり、搬送にも時間が掛かり、特
に多品種少量生産の場合には好ましくない。

【０００７】また、翼車の全体を精密鋳造で製造するこ
ともできる。この場合には、翼車の全体の体積が大きく
なり、材料欠陥が発生する可能性が高くなり、信頼性が
低下する。また、鋳造の歩止りが悪くなるという問題が
あり、好ましくない。また、翼車１０１を、翼車本体１
０２，第１軸１０３，第２軸１０４の３つに分割して、
摩擦圧接で一体化することも考えられるが、摩擦圧接で
は、接合する径の大きさに限界があり、小物部品に限定
される。その上、摩擦圧接に「バリ」が大きく発生し、
「バリ」を除去する仕上作業が必要となり、後処理に時
間がかかり、好ましくない。

【０００８】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、複数の部位で加工精度が
要求される場合において、複数の部位を高精度に加工で
き且つ高生産性を確保できる組立て一体型翼車及びその
製造方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
軸孔を有する胴体部と、胴体部を囲んで該胴体部に連続
して配置された複数の羽根と、胴体部の端面に突設した
円形軸部とで構成された翼車本体と、翼車本体の両端に
軸孔を有する環状フランジを一端に設けてなる円筒軸と
を備え、翼車本体の軸孔の中心軸線と円筒軸の軸線が一
致した状態で翼車本体，円筒軸は焼嵌め処理にて一体に
組み付けられていることを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の組
立て一体型翼車において、翼車本体の円形軸部の外周面
に円筒軸の環状フランジの内周面が焼嵌め処理にて一体
に組み付けられていることを特徴とする。請求項３記載
の発明は、軸孔を有する胴体部と、胴体部を囲んで該胴
体部に連続して配置された複数の羽根と、胴体部の端面
に設けられた円形軸部とで構成された翼車本体を、精密
鋳造により造り、翼車本体の胴体部の外径とほぼ同等の
外径を有し軸孔の回りに環状フランジを一端に設けてな
る円筒軸の外周面に形成された軸受面を、仕上げ精度に
近い精度に加工し、翼車本体の円形軸部の外周面に、円
筒軸の環状フランジの内周面を嵌合させて、翼車本体に
円筒軸を、その軸線を翼車本体の軸孔の中心軸線に一致
させて焼嵌め処理にて組み付け、次に、翼車本体の羽根
の径方向先端部の外周面及び円筒軸の軸受面を仕上げ加
工することを特徴とする。

【００１１】（作用）請求項１記載の発明においては、
翼車本体の軸孔の中心軸線と円筒軸の軸線が一致した状
態で翼車本体，円筒軸は焼嵌めにて一体に組み付けら
れ、請求項２記載の発明においては、翼車本体の円形軸
部の外周面と円筒軸の環状フランジの内周面は焼嵌め処
理にて一体化されている。

【００１２】この時、組立て一体型翼車が回転すると、
翼車本体，円筒軸は遠心力を受け、遠心力により、翼車
本体の円形軸部，円筒軸の環状フランジは、径外方に変
形する。ここで、円筒軸は、翼車本体の胴体部の外径と
ほぼ同等の外径を有しているから、翼車本体に作用する
遠心力は円筒軸に作用する遠心力より大きい。従って、
翼車本体の円形軸部の径外方への変形量は、円筒軸の環
状フランジの径外方への変形量より大きい。

【００１３】翼車本体の円形軸部の外周面と円筒軸の環
状フランジの内周面の締まり代は、増大し、翼車本体と
円筒軸の結合はさらに強固になる。請求項３記載の発明
においては、各翼車本体，円筒軸毎に加工工程が分割さ
れ、サブ工程として翼車本体，円筒軸を並行に、予め仕
上げ精度に近い精度に機械加工される。

【００１４】すなわち、軸孔を有する胴体部と、胴体部
を囲んで該胴体部に連続して配置された複数の羽根と、
胴体部の端面に設けられた円形軸部とで構成された翼車
本体は、精密鋳造により造られる。また、翼車本体の胴
体部の外径とほぼ同等の外径を有し軸孔の回りに環状フ
ランジを一端に設けてなる円筒軸の外周面に形成された
軸受面が、仕上げ精度に近い精度に加工される。

【００１５】そして、翼車本体の円形軸部の外周面に、
円筒軸の環状フランジの内周面を嵌合させて、翼車本体
に円筒軸が、その軸線を翼車本体の軸孔の中心軸線に一
致させて組み付けられる。次に、翼車本体の羽根の径方
向先端部の外周面及び円筒軸の軸受面が仕上げ加工され
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。図１ないし図５により、請求項
１ないし請求項３記載の発明の実施の形態に係わる組立
て一体型翼車及びその製造方法について、ガスタービン
に適用して説明する。最初に組立て一体型翼車につい
て説明する。

【００１７】図１において、組立て一体型翼車１は、翼
車本体２と、翼車本体２の両端に突設した第１円筒軸
３，第２円筒軸４とを焼嵌め処理にて一体に組み付けら
れている。一体に組み付けられた状態において、翼車本
体２の軸孔５Ｂの中心軸線５Ａ，第１円筒軸３の軸線１
０Ａ，第２円筒軸４の軸線１４Ａは一致しており、翼車
本体２の第１円形軸部８の外周面８Ｂに第１円筒軸３の
環状フランジ１１の内周面１１Ａは焼嵌め処理にて一体
に組み付けられている。

【００１８】以下、詳しく説明する。翼車本体２は、軸
孔５Ｂを有する胴体部５と、胴体部５を囲んで該胴体部
５に連続して配置された複数の羽根６と、胴体部５の端
面５Ｃ，５Ｄに突設された第１円形軸部８，第２円形軸
部９とで構成されている。胴体部５には、両側の端面５
Ｃから端面５Ｄにかけて貫通する軸孔５Ｂが形成されて
いる。

【００１９】図１，図３において、軸孔５Ｂの中心軸線
５Ａの回りに、３次元形状に捻った羽根６が放射状に複
数個一体となって胴体部５に設けられている。各羽根６
の間には空気を流通させる翼車流路７がそれぞれ３次元
形状に形成されている。翼車本体２の胴体部５の軸孔５
Ｂ付近の厚さ寸法（第１円形軸部８の端面８Ａから第２
円形軸部９の端面９Ａまでの距離）は、羽根６の径方向
先端部６Ａの厚さ寸法Ｌ１より、大きくなっている。

【００２０】翼車本体２の材料として例えばＳＵＳ６３
０相当或いはＳＵＳ６３１相当のものが用いられてい
る。後述のように、羽根６を含んだ翼車本体２は精密鋳
造により造られ、羽根６の面の形状，精度に比して、羽
根６の軸孔５Ｂの中心軸線５Ａから羽根６の径方向先端
部６Ａの外周面６Ｂまでの径寸法に精度が要求される。
これは、組立て一体型翼車１の回転時、遠心力のアンバ
ランスを無くすためである。

【００２１】第１円形軸部８，第２円形軸部９が胴体部
５の端面５Ｃ，５Ｄに突設されて軸孔５Ｂの中心軸線５
Ａの回りに位置している。第１円筒軸３は、一端側に形
成された大径部３Ｃと、大径部３Ｃに連続する小径部３
Ａとで構成され、材料として機械構造用合金鋼（例えば
ＳＣＭ４３５またはＳＣＭ４４０）が用いられている。
ＳＣＭ材は、Ｃｒ鋼にＭｏを加えて焼入れ性と靱性に優
れており、その熱膨張率は翼車本体２の材料の熱膨張率
とほぼ同じとされている。

【００２２】第１円筒軸３の小径部３Ａ，大径部３Ｃに
は軸孔１０が形成され、軸孔１０の軸線１０Ａは、翼車
本体２の軸孔５Ｂの中心軸線５Ａと一致している。大径
部３Ｃには、軸孔１０の軸線１０Ａの回りに環状フラン
ジ１１が設けられている。小径部３Ａ，大径部３Ｃの径
は、胴体部５の外径より小さくなっているが、羽根６の
大きさを基準としてみれば、第１円筒軸３の大径部３
Ｃ，小径部３Ａは、翼車本体２の胴体部５の外径とほぼ
同等の外径となっている。従って、第１円筒軸３の重量
は翼車本体２の重量より小さくなっている。また、回転
時の第１円筒軸３の軸線１０Ａから遠心力作用点Ｇ₂ま
での距離は、翼車本体２の中心軸線５Ａから遠心力作用
点Ｇ₁までの距離より小さくなっている。

【００２３】軸孔１０の内周面１０Ｂに後述するシャフ
ト２９との結合部位として２つの平坦面からなる駆動伝
達用係合部１２が形成されている。駆動伝達用係合部１
２は軸孔１０の方向で大径部３Ｃと同じ位置にある。ま
た、第１円筒軸３の小径部３Ａの段差部３Ｅの図１の右
側部分における外周面３Ｂに軸受面１３が形成されてい
る。この軸受面１３には後述する第１軸受３４を取り付
けるための精度（第１円筒軸３の軸線１０Ａから軸受面
１３までの径寸法）が要求されている。

【００２４】環状フランジ１１は、第１円筒軸３の軸線
から内周面１１Ａまでの径寸法は精度が要求されてい
る。なお、第１円形軸部８の端面８Ａと第１円筒軸３の
環状フランジ１１の内側底部１１Ｂの間に隙間Ｄが形成
されており、第１円筒軸３には、隙間Ｄから大径部３Ｃ
の外周面３Ｄにかけて空気通路Ｃが形成されている。

【００２５】第２円筒軸４は、一端側に形成された大径
部４Ａと、大径部４Ａに連続する小径部４Ｂとで構成さ
れ、材料として機械構造用合金鋼（例えばＳＣＭ４３５
またはＳＣＭ４４０）が用いられ、その熱膨張率は翼車
本体２とほぼ同じとされている。

【００２６】第２円筒軸４の大径部４Ａ，小径部４Ｂに
は軸孔１４が形成され、軸孔１４の軸線１４Ａは、翼車
本体２の軸孔５Ｂの中心軸線５Ａと一致している。大径
部４Ａ，小径部４Ｂの径は、胴体部５の外径より小さく
なっているが、羽根６の大きさを基準としてみれば、第
２円筒軸４の大径部４Ａ，小径部４Ｂは、翼車本体２の
胴体部５の外径とほぼ同等の外径となっている。従っ
て、第２円筒軸４の重量は翼車本体２の重量より小さく
なっている。また、回転時の第２円筒軸４の軸線１４Ａ
から遠心力作用点Ｇ₃までの距離は、翼車本体２の中心
軸線５Ａから遠心力作用点Ｇ₁までの距離より小さくな
っている。

【００２７】第２円筒軸４の一端側の大径部４Ａには、
軸孔１４の回りに環状フランジ１５が設けられている。
環状フランジ１５の第２円筒軸４の軸線１４Ａから内周
面１５Ａまでの径寸法は精度が要求されている。第２円
筒軸４の小径部４Ｂの外周面４Ｃには、スプライン係合
部１６と、スプライン係合部１６の図１の右方に位置す
る軸受面１７と、段差部４Ｅとが順番に図１の左側から
形成されている。この軸受面１７には後述する第２軸受
３５を取り付けるため精度（第２円筒軸４の軸線から軸
受面１７までの径寸法）が要求されている。

【００２８】軸孔１４の内周面１４Ｂから大径部４Ａの
外周面４Ｄにかけて空気通路１８，１８が形成されてい
る。図１，図２に示すように、空気通路１８，１８から
後述の吸気用案内ケーシング１９の先端と第２円筒軸４
の大径部４Ａの外周面４Ｄの間の隙間に空気を導くこと
により、後述のラビリンスシール４３とともに第２軸受
３５の油粒子の組立て一体型翼車１への飛散の防止を確
実にしている。

【００２９】そして、符号Ｓは締付手段で、締付手段Ｓ
は、翼車本体２の軸孔５Ｂ，第１円筒軸３の軸孔１０，
第２円筒軸４の軸孔１４を貫通して出力軸からなるシャ
フト２９と、シャフト２９の両端に設けられ翼車本体
２，第１円筒軸３，第２円筒軸４の両側の一対の挟持部
２９Ａ，挟持部２９Ｂとで構成され、該挟持部２９Ｂ
（螺子３９）を締め付けることにより一体化されてい
る。挟持部２９Ａは、タービン翼車２７の段部からな
る。

【００３０】次に、組立て一体型翼車１を適用したガス
タービンについて説明する。図２に示すように、ガスタ
ービンＧＴには、吸気用案内ケーシング１９，コンプレ
ッサ用ケーシング２０，支持部材２１，排出側ケーシン
グ２２が図面上の左側から順番に配置されている。吸気
用案内ケーシング１９は傘形形状に構成されており、そ
の先端には孔部１９Ｂが形成されている。

【００３１】吸気用案内ケーシング１９の外周面１９Ａ
とコンプレッサ用ケーシング２０の間に環状吸気口２３
が形成されている。コンプレッサ用ケーシング２０には
径方向に沿って圧縮空気を燃焼器（図示せず）に導く導
出路２４が形成されている。支持部材２１の一側には第
１孔部２１Ａが形成され、他側には第２孔部２１Ｂが形
成され、第１孔部２１Ａと第２孔部２１Ｂは連通してい
る。

【００３２】支持部材２１の両側にコンプレッサ用ケー
シング２０，排出側ケーシング２２が取り付けられてい
る。排出側ケーシング２２は、円筒状の排出口２５と、
排出口２５の一側に形成されて燃焼器から燃焼ガスを導
くガス導入路２６を備えてなる。コンプレッサ用ケーシ
ング２０と支持部材２１の一側の間に前記組立て一体型
翼車１が配置され、排出側ケーシング２２と支持部材２
１の他側の間に、タービン翼車２７が配置されている。

【００３３】タービン翼車２７は、捻った羽根２８Ａを
放射状にかつ３次元形状に複数個配置したタービン翼車
本体２８と、タービン翼車本体２８に一体化された前記
シャフト２９とで構成されている。

【００３４】各羽根２８Ａの間には空気を流通させる翼
車流路（図示せず）がそれぞれ３次元形状に形成されて
いる。シャフト２９は、組立て一体型翼車１の翼車本体
２の軸孔５Ｂ，第１円筒軸３の軸孔１０，第２円筒軸４
の軸孔１４を貫通しており、シャフト２９と組立て一体
型翼車１の間には、径方向で第１環状隙間３０Ａ，第２
環状隙間３０Ｂが形成されている。

【００３５】シャフト２９の途中には面取り部３１，断
面Ｄ型形状の支持部３２が形成され、先端には螺子部３
３が形成されている。支持部３２には、隙間３２Ａが形
成され、前記第１環状隙間３０Ａと前記第２環状隙間３
０Ｂは、隙間３２Ａを介して連通している。第１円筒軸
３の軸受面１３には第１軸受３４が嵌合され、第１軸受
３４は、支持部材２１に装着されている。

【００３６】第２円筒軸４の軸受面１７には第２軸受３
５が嵌合され、第２軸受３５は、吸気用案内ケーシング
１９の裏側に設けたブロック３６に装着されている。第
２円筒軸４のスプライン係合部１６には、スリーブ３８
がスプライン結合され、第２円筒軸４に螺合された螺子
４０を締め付けることにより、スリーブ３８を螺子４０
と第２軸受３５の間に保持している。

【００３７】締付手段Ｓの一対の挟持部２９Ａ，２９Ｂ
により、翼車本体２，第１円筒軸３，第２円筒軸４は両
側から挟持され、シャフト２９の先端の螺子部３３に螺
合された螺子３９を締め付けて一体化されている。従っ
て、タービン翼車２７，組立て一体型翼車１は、一体化
され、第１軸受３４，第２軸受３５に回転自在に支持さ
れた状態になっている。

【００３８】また、スリーブ３８には駆動力取出部材３
８Ａ（２点鎖線で示す）が連結されているまた、シャフ
ト２９の付根部の外周面２９Ｄと支持部材２１の第１孔
部２１Ａの内周面の間にはラビリンスシール４１が介装
されている。ラビリンスシール４１により、第１軸受３
４の油粒子がタービン翼車本体２８に飛散するのが防止
されている。

【００３９】第１円筒軸３の大径部３Ｃの外周面３Ｄと
支持部材２１の第２孔部２１Ｂの内周面の間にはラビリ
ンスシール４２が介装されている。ラビリンスシール４
２により、第１軸受３４の油粒子が組立て一体型翼車１
に飛散するのが防止されている。第２円筒軸４の大径部
４Ａの外周面４Ｄと吸気用案内ケーシング１９の孔部１
９Ｂの内周面の間にラビリンスシール４３が介装されて
いる。ラビリンスシール４３により、第２軸受３５の油
粒子が組立て一体型翼車１に飛散するのが防止されてい
る。

【００４０】しかして、環状吸気口２３に導かれた空気
は、組立て一体型翼車１の回転により、圧縮されて圧縮
空気となる。圧縮空気は、導出路２４を介して燃焼器
（図示せず）に導かれ、燃焼器により燃焼ガスが生成さ
れる。燃焼ガスは、燃焼器からガス導入路２６を介して
タービン翼車２７に導かれて、該タービン翼車２７に回
転力を与え、排出口２５へ排出される。

【００４１】タービン翼車２７の回転力は、タービン翼
車本体２８→面取り部３１→第１円筒軸３→組立て一体
型翼車１→第２円筒軸４→スリーブ３８→駆動力取出部
材３８Ａの順序で駆動力取出部材３８Ａに伝達される。
次に、組立て一体型翼車１における作用を説明する。翼
車本体２の第１円形軸部８の外周面８Ｂと第１円筒軸３
の環状フランジ１１の内周面１１Ａは焼嵌め処理にて一
体化した状態になっており、翼車本体２の第２円形軸部
９の外周面９Ｂと第２円筒軸４の環状フランジ１５の内
周面１５Ａは焼嵌め処理にて一体化した状態になってお
り、締付手段Ｓの一対の挟持部２９Ａ，２９Ｂにより、
翼車本体２，第１円形軸部８，第２円形軸部９は両側か
ら挟持され、シャフト２９の先端の螺子部３３に螺合さ
れた螺子３９で締め付けられて一体化されている。

【００４２】この時、組立て一体型翼車１が回転する
と、翼車本体２，第１円筒軸３，第２円筒軸４は遠心力
を受ける。遠心力により、翼車本体２の第１円形軸部８
の環状フランジ１１は、径外方に変形する。また、遠心
力により、翼車本体２の第２円形軸部９の環状フランジ
１５は、径外方に変形する。

【００４３】第１円筒軸３，第２円筒軸４は翼車本体２
の胴体部５の外径とほぼ同等の外径を有していることか
ら、翼車本体２に作用する遠心力は第１円筒軸３，第２
円筒軸４に作用する遠心力より大きくなっている。従っ
て、翼車本体２の第１円形軸部８の径外方への変形量
は、第１円筒軸３の環状フランジ１１の径外方への変形
量より大きくなっており、翼車本体２の第２円形軸部９
の径外方への変形量は、第２円筒軸４の環状フランジ１
５の径外方への変形量より大きくなっている。

【００４４】従って、翼車本体２の第１円形軸部８の外
周面８Ｂと第１円筒軸３の環状フランジ１１の内周面１
１Ａの締まり代は、増大し、翼車本体２と第１円筒軸３
の結合は強固になる。翼車本体２の第２円形軸部９の外
周面と第２円筒軸４の環状フランジ１５の内周面の締ま
り代は、増大する。翼車本体２と第２円筒軸４の結合は
強固になる。

【００４５】また、組立て一体型翼車１の回転時、翼車
本体２においては、遠心力による応力は、その内径側で
最大になり、翼車本体２の外径寸法は第１円筒軸３，第
２円筒軸４の外径寸法より大きいことから、翼車本体２
の内径側の応力が大きくなるが、翼車本体２の軸孔５Ｂ
付近の厚さ寸法（第１円形軸部８の端面８Ａから第２円
形軸部９の端面９Ａまでの距離）は、羽根６の径方向先
端部６Ａの厚さ寸法Ｌ１より大きくなっていることか
ら、応力が緩和されている。

【００４６】なお、組立て一体型翼車１の回転により、
Ａ部における空気は高圧となっており、Ｂ部における空
気は負圧になっていることから、空気は、Ａ部→空気通
路Ｃ→隙間Ｄ→第１環状隙間３０Ａ→図５の支持部３２
の横の隙間３２Ａ→第２環状隙間３０Ｂ→空気通路１
８，１８の順序でラビリンスシール４３に導かれ、ラビ
リンスシール４３とともに第２軸受３５の油粒子の組立
て一体型翼車１への飛散の防止を確実にしている。

【００４７】以上の如き構成によれば、翼車本体２と第
１円筒軸３，第２円筒軸４を別体にして焼嵌め処理にて
一体に組み立てても、組立て一体型翼車１の回転時に
は、翼車本体２の遠心力は第１円筒軸３，第２円筒軸４
の遠心力よりも大きくなり、翼車本体２の第１円形軸部
８の外周面８Ｂと第１円筒軸３の環状フランジ１１の内
周面１１Ｂの締まり代は、増大するとともに、第２円形
軸部９の外周面９Ｂと第２円筒軸４の環状フランジ１１
の内周面１１Ｂの締まり代は、増大し、結合を強固に
し、組立て一体型翼車の強度を確保できる。

【００４８】また、組立て一体型翼車１は翼車本体２，
第１円筒軸３，第２円筒軸４と３つの部品で構成されて
いるので、各部品毎に加工工程を分割してサブ工程とし
て翼車本体２，第１円筒軸３，第２円筒軸４を並行に、
予め仕上げ精度に近い精度に機械加工でき、高生産性を
確保できる。さらに、翼車本体２と第１円筒軸３，第２
円筒軸４を一体にして仕上げ精度に機械加工することに
より、組立て一体型翼車１を高精度にすることができ
る。

【００４９】次に、本実施の形態に係わる組立て一体型
翼車の製造方法について説明する。上述の構造の翼車本
体２は、精密鋳造により造られる。精密鋳造で造られた
素材は機械加工され、翼車本体２の羽根６の径方向先端
部６Ａの外周面６Ｂ，第１円筒軸３の軸受面１３，第２
円筒軸４の軸受面１７の加工部位が仕上げ精度に近い精
度となる。

【００５０】一方、第１円筒軸３，第２円筒軸４は、焼
入れ，焼戻し等の熱処理が施された後、仕上げ精度に近
い精度に加工される。また、第１円筒軸３の駆動伝達用
係合部１２が二面加工される。第２円筒軸４のスプライ
ン係合部１６がスプライン加工され、空気通路１８，１
８が孔明け加工される。

【００５１】第１円筒軸３の環状フランジ１１の内周面
１１Ａ，第１円筒軸３の大径部３Ｃの外周面３Ｄは、同
軸加工により切削され、同芯度が確保される。第２円筒
軸４の環状フランジ１５の内周面１５Ａ，第２円筒軸４
の大径部４Ａの外周面４Ｄは、同軸加工により切削さ
れ、同芯度が確保される。翼車本体２の第１円形軸部８
の外周面８Ｂと第１円筒軸３の環状フランジ１１の内周
面１１Ａを焼嵌め処理で結合させることにより、翼車本
体２に第１円筒軸３が組み付けられる。

【００５２】翼車本体２の第２円形軸部９の外周面９Ｂ
と第２円筒軸４の環状フランジ１５の内周面１５Ａを焼
嵌め処理で結合させることにより、翼車本体２に第２円
筒軸４が組み付けられる。焼嵌め処理における翼車本体
２と第１円筒軸３，第２円筒軸４の締まり代は、翼車本
体２と第１円筒軸３，第２円筒軸４間の伝達トルクによ
り相違する。伝達トルクが大きいほど、締まり代を大き
くし、温度差を大きくする必要がある。

【００５３】翼車本体２は、−１５０℃に冷却され、第
１円筒軸３，第２円筒軸４は、１２０℃に加熱されて焼
嵌め処理される。翼車本体２と第１円筒軸３，第２円筒
軸４の温度差は、２７０℃になって焼嵌め処理で結合さ
れるが、第１円筒軸３，第２円筒軸４の温度を１２０℃
に加熱する理由は、第１円筒軸３，第２円筒軸４の温度
を１２０℃以上より高くすると、焼入れ，焼戻し等の熱
処理が施された第１円筒軸３，第２円筒軸４に対して熱
処理が元に戻るのを防ぐためである。

【００５４】次に、一体化された翼車本体２，第１円筒
軸３，第２円筒軸４は、Ｘ部（大径部３Ｃの外周面３
Ｄ），Ｙ部（大径部４Ａの外周面４Ｄ）を基準として位
置決めされる。すなわち、翼車本体２の羽根６の径方向
先端部６Ａの外周面６Ｂを工作機械（図示せず）にチャ
ッキングし、Ｘ部，Ｙ部の径の振れをダイヤルゲージで
計測し、Ｘ部，Ｙ部の径の中心をそれぞれ結んだ仮想線
が工作機械の回転中心と一致した状態で、チャッキング
をＸ部，Ｙ部に固定する。これにより、Ｘ部，Ｙ部の径
の中心を結ぶ線が加工中心となり、最終的に仕上げ加工
された組立て一体型翼車１の回転の際の軸線となる。

【００５５】この位置決め状態で、翼車本体２の羽根６
の径方向先端部６Ａの外周面６Ｂ，第１円筒軸３の軸受
面１３，第２円筒軸４の軸受面１７の加工部位が仕上げ
加工される。以上の如き構成の組立て一体型翼車１によ
れば、組立て一体型翼車１による効果に加えて次の効果
を奏する。

【００５６】鋼製の第１円筒軸３，第２円筒軸４を仕上
げ精度に近い精度に加工した後、翼車本体２に第１円筒
軸３，第２円筒軸４を焼嵌め処理にて一組み付け、次
に、翼車本体２または第１円筒軸３の軸受面，第２円筒
軸４の軸受面１７を最終の仕上げ加工するので、削り代
が少なくなり、加工時間を短くし、高生産性を確保でき
る。

【００５７】そして、組立て一体型翼車１は翼車本体
２，第１円筒軸３，第２円筒軸４と３分割型の構造とな
っているので、翼車本体２，第１円筒軸３を精密鋳造に
より造って一体にした２分割型の構造を考えた場合に比
して、第１円筒軸３における軸孔５Ｂの内周面の加工部
位（駆動伝達用係合部１２）を容易に２面加工すること
ができる。

【００５８】また、機械構造用合金鋼を材料とした第１
円筒軸３，第２円筒軸４に比べて許容応力が低い鋳造品
である翼車本体２では、その最も応力の高くなる内径側
を複雑な形状にすることを避け、製品としての信頼性を
確保することができる。

【００５９】翼車本体２，第２円筒軸４を精密鋳造によ
り造って一体にした２分割型の構造を考えた場合に比し
て、機械構造用合金鋼を材料とした第２円筒軸４上にス
プライン係合部１６が施されているので、精密鋳造品の
上に加工するよりも、製品としての信頼性を確保するこ
とができる。なお、本実施の形態においては、翼車本体
２と第１円筒軸３，第２円筒軸４は焼嵌め処理で結合さ
れているが、伝達トルクが小さければ、締嵌めにするこ
ともできる。

【００６０】また、本実施の形態においては、組立て一
体型翼車１は翼車本体２，第１円筒軸３，第２円筒軸４
と３分割されているが、例えば、翼車本体２，第２円筒
軸４を一体にして精密鋳造により造って２分割にするこ
ともできるし、翼車本体２，第１円筒軸３を一体にして
精密鋳造により２分割することもできる。さらに、本実
施の形態においては、第１円筒軸３の駆動伝達用係合部
１２が二面加工され、第１円筒軸３の駆動伝達用係合部
１２がシャフト２９に係合されているが、駆動伝達用係
合部１２をスプライン加工，キー加工することもでき
る。

【００６１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、円筒軸を
仕上げ精度に近い精度に加工した後、翼車本体に焼嵌め
処理にて円筒軸が組み付けられているので、削り代が少
なくなり、加工時間を短くし、高生産性を確保できる。
また、組立て一体型翼車は翼車本体，円筒軸と複数の部
品で構成されているので、各部品毎に加工工程を分割し
てサブ工程として翼車本体，円筒軸を並行に、予め仕上
げ精度に近い精度に機械加工でき、高生産性を確保でき
る。

【００６２】さらに、翼車本体と円筒軸を一体にして仕
上げ精度に機械加工することにより、組立て一体型翼車
を高精度にすることができる。請求項２記載の発明によ
れば、組立て一体型翼車の回転時には、翼車本体と円筒
軸を別体にして一体に組み立てても、翼車本体の円形軸
部の外周面に円筒軸の環状フランジの内周面が結合して
いるので、翼車本体の円形軸部の外周面と円筒軸の環状
フランジの内周面の締まり代は、増大し、翼車本体の円
形軸部の外周面と円筒軸の環状フランジの内周面におけ
る結合を強固にし、組立て一体型翼車の強度を確保でき
る。

【００６３】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明による効果に加えて次の効果を奏する。円筒軸
を仕上げ精度に近い精度に加工して、翼車本体に円筒軸
を組み付けた後、翼車本体の羽根の径方向先端部，円筒
軸の軸受面を最終的に仕上げ加工するので、削り代が少
なくなり、加工時間を短くし、高生産性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わる組立て一体型翼車
の一部断面側面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係わる組立て一体型翼車
を適用したガスタービンの断面側面図である。

【図３】図１の組立て一体型翼車の翼車本体を示す斜視
図である。

【図４】図２におけるシャフトの面取り部と第１円筒軸
の組付け状態を示す断面図である。

【図５】図２におけるシャフトの支持部における隙間を
示す断面図である。

【図６】従来の翼車を示す断面側面図である。

【図７】従来の翼車の羽根を示す斜視図である。

【符号の説明】

１組立て一体型翼車２翼車本体２Ａ端面２Ｂ端面３第１円筒軸４第２円筒軸４第１円筒軸５胴体部５Ａ中心軸線５Ｂ軸孔６羽根６Ａ径方向先端部６Ｂ外周面８第１円形軸部９第２円形軸部１０軸孔１０Ａ軸線１１環状フランジ１３軸受面１４軸孔１４Ａ軸線１５環状フランジ１７軸受面２９シャフト２９Ａ挟持部２９Ｂ挟持部Ｓ締付手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｃ 7/00 Ｆ０２Ｃ 7/00 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸孔を有する胴体部と、胴体部を囲んで
該胴体部に連続して配置された複数の羽根と、胴体部の
端面に突設した円形軸部とで構成された翼車本体と、翼車本体の両端に軸孔を有する環状フランジを一端に設
けてなる円筒軸とを備え、翼車本体の軸孔の中心軸線と円筒軸の軸線が一致した状
態で翼車本体，円筒軸は焼嵌め処理にて一体に組み付け
られていることを特徴とする組立て一体型翼車。
【請求項２】翼車本体の円形軸部の外周面に円筒軸の
環状フランジの内周面が焼嵌め処理にて一体に組み付け
られていることを特徴とする請求項１記載の組立て一体
型翼車。
【請求項３】軸孔を有する胴体部と、胴体部を囲んで
該胴体部に連続して配置された複数の羽根と、胴体部の
端面に設けられた円形軸部とで構成された翼車本体を、
精密鋳造により造り、翼車本体の胴体部の外径とほぼ同等の外径を有し軸孔の
回りに環状フランジを一端に設けてなる円筒軸の外周面
に形成された軸受面を、仕上げ精度に近い精度に加工
し、翼車本体の円形軸部の外周面に、円筒軸の環状フランジ
の内周面を嵌合させて、翼車本体に円筒軸を、その軸線
を翼車本体の軸孔の中心軸線に一致させて焼嵌め処理に
て組み付け、次に、翼車本体の羽根の径方向先端部の外周面及び円筒
軸の軸受面を仕上げ加工することを特徴とする組立て一
体型翼車の製造方法。