JPS6032901A - セラミックス製高速回転体 - Google Patents
セラミックス製高速回転体Info
- Publication number
- JPS6032901A JPS6032901A JP14236383A JP14236383A JPS6032901A JP S6032901 A JPS6032901 A JP S6032901A JP 14236383 A JP14236383 A JP 14236383A JP 14236383 A JP14236383 A JP 14236383A JP S6032901 A JPS6032901 A JP S6032901A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine rotor
- balance
- ceramics
- rotating body
- protrusions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/027—Arrangements for balancing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は２回転軸の周囲に複数僧の突起を設け。
該突起の所定部分を所定の量だけ除去することによって
０回転時のアンバランスを修正できるようにしたセラミ
ックス製高速回転体に関するものである。
０回転時のアンバランスを修正できるようにしたセラミ
ックス製高速回転体に関するものである。
近年、セラミックス、特に窒化珪素や炭化珪素等の非酸
化物系セラミックス、の高強度と高温耐久性を生かして
ガスタービンエンジンや過給器のタービン等高速回転体
をセラミックスにより製作することが試みられている。
化物系セラミックス、の高強度と高温耐久性を生かして
ガスタービンエンジンや過給器のタービン等高速回転体
をセラミックスにより製作することが試みられている。
これらの高速回転体は、毎分数万回から数十万回転の高
回転数域で使用されるので、数十ｍｙ−αの重量アンバ
ランスがあっても、これが原因となって該回転体が振動
することはもとよりこの振動による力によって該回転体
が破壊することもある。
回転数域で使用されるので、数十ｍｙ−αの重量アンバ
ランスがあっても、これが原因となって該回転体が振動
することはもとよりこの振動による力によって該回転体
が破壊することもある。
それ故、該回転体には、極めて高い精度の静的。
動的重量パワンス状態が必要とされる。
それ故、上記に速回転体の製造において、前述の高精度
な重量パフンスを付与できるようにｍ造条−件を厳重に
管理している。しかしながら、＊：ｊ記セーラミックヌ
は通常焼ｋにおいて長さで１０〜２０％の収縮を伴う。
な重量パフンスを付与できるようにｍ造条−件を厳重に
管理している。しかしながら、＊：ｊ記セーラミックヌ
は通常焼ｋにおいて長さで１０〜２０％の収縮を伴う。
また１反応焼結法においても成形時のわずかな変形や密
度の不均一性を伴なうので、焼結したままで前記高い重
量パフンスを得ることは困難である。
度の不均一性を伴なうので、焼結したままで前記高い重
量パフンスを得ることは困難である。
そこで１本発明者らは上記高速回転体の回転ノくランス
な容易に調整することのできるセラミックス製高速回転
体を提供することを目的として、鋭意研究を重ねた結果
１本発明を為すに至った。
な容易に調整することのできるセラミックス製高速回転
体を提供することを目的として、鋭意研究を重ねた結果
１本発明を為すに至った。
本発明は、セラミックス製高速回転体であって。
該高速回転体の回転軸と直角な面内に少なくとも８個の
回転バランス調整用突起を配設してなることを特徴とす
るセフミックス製高速回転体である。
回転バランス調整用突起を配設してなることを特徴とす
るセフミックス製高速回転体である。
本発明におけるセラミックス製高速回転体には。
少なくとも８個の回転バランス調整用突起を配設しであ
るので、該高速回転体は、所定位置の突起を、所定量だ
け除去する等して、静的、動的ノ＜ランスを容易に、し
かも短時間に調整できるとし１う特徴を有する。それ故
、該セラミックス製高速回転体は１回転中重量アンバワ
ンヌによる振動を生ずることはもちろん破壊することも
ない。また。
るので、該高速回転体は、所定位置の突起を、所定量だ
け除去する等して、静的、動的ノ＜ランスを容易に、し
かも短時間に調整できるとし１う特徴を有する。それ故
、該セラミックス製高速回転体は１回転中重量アンバワ
ンヌによる振動を生ずることはもちろん破壊することも
ない。また。
従来セラミックス製では重量バランスの高し１ものが製
造困難であったが、製造工程において容易にバランス調
整が可能となったので、精度よくバランスのとれたセフ
ミックス製高速回転体を得ることができる。
造困難であったが、製造工程において容易にバランス調
整が可能となったので、精度よくバランスのとれたセフ
ミックス製高速回転体を得ることができる。
以下本発明を高速回転体の一揮であるグーピン式過給器
用セラミックヌ製タービンローターにより、より詳細に
説明する。
用セラミックヌ製タービンローターにより、より詳細に
説明する。
第１図は、タービンロークーを示す概要図である。
該タービンローターは１回転軸１と、こノＩＭ ｔｒ＋
表面にとりつけた複数個のタービン［２１からなるタ
ービン部２および複数個の回転バランス調整用突起８と
から成るものである。該タービンローターは窒化珪素、
広化球素、酸化アルミニウム等のセラミックス材料によ
り焼結成形したものであり。
表面にとりつけた複数個のタービン［２１からなるタ
ービン部２および複数個の回転バランス調整用突起８と
から成るものである。該タービンローターは窒化珪素、
広化球素、酸化アルミニウム等のセラミックス材料によ
り焼結成形したものであり。
金属製の場合のようにドリル孔をあける等して材料を部
分的に除去する方法によりアンバランス重量を補正する
ことが困難なものである。
分的に除去する方法によりアンバランス重量を補正する
ことが困難なものである。
第２図は、第１図中の回転バランス調整用突起３を回転
軸直角方向に切断し、その断面を丞したものである。突
起８は１回転軸１を中心として放射状に配置されている
。これらの突起は、該高速回転体の周囲を流れる動作流
体に抵抗を与えないようにするため、軸１に設けた環状
溝４の中に列設されている。
軸直角方向に切断し、その断面を丞したものである。突
起８は１回転軸１を中心として放射状に配置されている
。これらの突起は、該高速回転体の周囲を流れる動作流
体に抵抗を与えないようにするため、軸１に設けた環状
溝４の中に列設されている。
回転バランス調整用突起３を設ける位置は、第８図に示
すように、タービンｒ２１の先端２２．タービン翼の基
部２３でも良く、該タービンロータの回転機能を防げず
、該高速回転体の使用時に大ハ きな１１ＩＩｗ、的応力、あるいは流体の流氷に乱れを
生じさせな鬼ハ部位であればよい。
すように、タービンｒ２１の先端２２．タービン翼の基
部２３でも良く、該タービンロータの回転機能を防げず
、該高速回転体の使用時に大ハ きな１１ＩＩｗ、的応力、あるいは流体の流氷に乱れを
生じさせな鬼ハ部位であればよい。
回転バランス調整用突起Ｓは、それらの体積あるいは重
量が個々に容易に調整できるように所望の景だけ削除又
は折除しやすくした形状が望ましい。具体的な形状とし
ては、該り起の直径を細くし、爪切り様の工具により簡
単に除去できるようにした棒状のもの、あるいは、ペン
チ等により簡単に折除できるように第４図に示すような
切欠き８１１をつけた棒状、板状のものがよい。
量が個々に容易に調整できるように所望の景だけ削除又
は折除しやすくした形状が望ましい。具体的な形状とし
ては、該り起の直径を細くし、爪切り様の工具により簡
単に除去できるようにした棒状のもの、あるいは、ペン
チ等により簡単に折除できるように第４図に示すような
切欠き８１１をつけた棒状、板状のものがよい。
突起８の大きさや重量は、＃タービンロータの形状や大
きさならびに製造方法によって決まる回転バランスのば
らつき範囲によって、バランスを補正するのに必要十分
な量にすればよい。突起の数は、該タービンローターの
重量バランスを正確に調整できるようにするため［こは
、少なくとも８個以上設けることが必要であり、これら
の突起は回転軸を中心にして放射状に等間隔を置いて設
けるのが好ましい。
きさならびに製造方法によって決まる回転バランスのば
らつき範囲によって、バランスを補正するのに必要十分
な量にすればよい。突起の数は、該タービンローターの
重量バランスを正確に調整できるようにするため［こは
、少なくとも８個以上設けることが必要であり、これら
の突起は回転軸を中心にして放射状に等間隔を置いて設
けるのが好ましい。
該少な（とも８個の回転バランス調整用突起は。
これを−組として本例のように１個所のみに設けるので
もよいが、静的、動的バランスを正＃に調整するために
は上記の他に、タービンの基部等。
もよいが、静的、動的バランスを正＃に調整するために
は上記の他に、タービンの基部等。
合計２個所以上に設けるとより効果的である。
結局、突起の形状、大きさ１重量、およびその個数等あ
るいは設ける位置は、研削等の機械加工ばかりでなく、
折断等によって容易に、しかも短時間に回転バランスを
取れるものであれば、特に制限を設ける必要はない。
るいは設ける位置は、研削等の機械加工ばかりでなく、
折断等によって容易に、しかも短時間に回転バランスを
取れるものであれば、特に制限を設ける必要はない。
上記のようなタービンローターは、たとえば次のように
して製作することができる。すなわち。
して製作することができる。すなわち。
まずスチレン等の熱可塑性樹脂に滑剤等を加えて！
よく混練して樹脂組成物をしたのち、窒化珪素等のセラ
ミックス粉末を加えてさらによく混練する。
ミックス粉末を加えてさらによく混練する。
そして、得られた混練物を射出成形機により所望形状の
回転バランス調整用突起を有する予備成形体を成形する
。さらに、該予備成形体を上記樹脂のガヌ化温度に加熱
して注意深く樹脂をガス化して除去し、セラミックス粉
末のみからなる成形体を得る。最後に、該成形体を所望
の焼結温度で焼結することにより１本発明にかかるセブ
ミックス製高速回転体の一例であるタービンローターを
得ることができる。
回転バランス調整用突起を有する予備成形体を成形する
。さらに、該予備成形体を上記樹脂のガヌ化温度に加熱
して注意深く樹脂をガス化して除去し、セラミックス粉
末のみからなる成形体を得る。最後に、該成形体を所望
の焼結温度で焼結することにより１本発明にかかるセブ
ミックス製高速回転体の一例であるタービンローターを
得ることができる。
以上のようにして製作したタービンローターを回転式の
バランス測定器により試験を行ない、あらかじめ定めら
れた規則に従ってアンバランス量を検出したのち、所定
位置の突起において所定の量だけ、材料を除去して、該
タービンロータのアンバランス重量を調整することがで
きる。その結果、該タービンロータは５〜８０万回転／
秒の高速で回転しても破壊することはなく、振動するこ
ともない。
バランス測定器により試験を行ない、あらかじめ定めら
れた規則に従ってアンバランス量を検出したのち、所定
位置の突起において所定の量だけ、材料を除去して、該
タービンロータのアンバランス重量を調整することがで
きる。その結果、該タービンロータは５〜８０万回転／
秒の高速で回転しても破壊することはなく、振動するこ
ともない。
実施例り
直径１５１１１１の回転軸の端面付近に、直径１．５ｍ
。
。
高さ８ＷＭの回転パフンスツ整用棒状突起１０本をＪ３
有し、タービン径がｆｌｏｌの窒化珪素製の過給器用タ
ービンローターを射出成形により製作した。
ービンローターを射出成形により製作した。
該グービンローターをバランス測定器で測定し。
重量過多となっている方向の突起を８本ペンチで折断し
、再度バランス測定器により測定し、先１こ。
、再度バランス測定器により測定し、先１こ。
折断した突起の隣の突起をもう一本折断除去した。
折断した突起の全重量はＩＭＩＷｙで２）つた。
さらにもう一度パヲンヌ測定器によりバランスｆｆ１ｌ
＋定を行ないわずかのアンバランスを検出し、ダイヤモ
ンド砥石つきのグラインダーで、先に折断した突起の破
断面を研削するこ七により修正し、完全にバランスを調
整することができた。全作業時間は８４分であった。
＋定を行ないわずかのアンバランスを検出し、ダイヤモ
ンド砥石つきのグラインダーで、先に折断した突起の破
断面を研削するこ七により修正し、完全にバランスを調
整することができた。全作業時間は８４分であった。
一方１回転バランス閥整用突起のない同ｔＩ質同様形状
のタービンロータを製作し、該タービンロータをバラン
ス測定器により試験し、タービン翼の一部をダイヤモン
ド砥石で修正する等して完全にバランスを調整を無毒だ
。この調整に要した時間は約８時間であった。
のタービンロータを製作し、該タービンロータをバラン
ス測定器により試験し、タービン翼の一部をダイヤモン
ド砥石で修正する等して完全にバランスを調整を無毒だ
。この調整に要した時間は約８時間であった。
実施例２
第１図に示すような、直径１５寵の回転軸の端面部付近
に９幅４ ｆｌ 、高さ２朋、厚さ１ｍの破断の容易な
回転バランス調整用板状突起を等間隔シこ１０枚（ｔ！
Ｓ１調整部）設けるとともに、第３図ｍ示すような、タ
ービンブレードの先端２８にも幅４順、高さ３ｍ、厚さ
１ｍの突起を形成し、１０枚の突起（第２調節部）を有
する窒化珪素製タービンロータを製作した。
に９幅４ ｆｌ 、高さ２朋、厚さ１ｍの破断の容易な
回転バランス調整用板状突起を等間隔シこ１０枚（ｔ！
Ｓ１調整部）設けるとともに、第３図ｍ示すような、タ
ービンブレードの先端２８にも幅４順、高さ３ｍ、厚さ
１ｍの突起を形成し、１０枚の突起（第２調節部）を有
する窒化珪素製タービンロータを製作した。
該タービンローターに、同軸状態で金属製圧縮タービン
を結合して回転体部品とし、該回転体部品をバランス測
定器によりアンバランスｉ ヲｆｆ１ｌｌ 定した。ア
ンバランス量を調整するために第１１ｍ１’！整部の連
続する突起を２本、第２調整部の突起を１本ペンチで折
断し除去した。除去した突起の重量シよ１４０〜であっ
た。
を結合して回転体部品とし、該回転体部品をバランス測
定器によりアンバランスｉ ヲｆｆ１ｌｌ 定した。ア
ンバランス量を調整するために第１１ｍ１’！整部の連
続する突起を２本、第２調整部の突起を１本ペンチで折
断し除去した。除去した突起の重量シよ１４０〜であっ
た。
該回転体部品のバランスを再度測定したところ。
わずかにアンバランス重量が残っていたので第２調整部
の突起で先に破断したのと逆側のものの先端をダイヤモ
ンド砥石で研削することｔこより、完全にバランス調整
することができた。バランス調整に要した作業時間は約
４５分であった。
の突起で先に破断したのと逆側のものの先端をダイヤモ
ンド砥石で研削することｔこより、完全にバランス調整
することができた。バランス調整に要した作業時間は約
４５分であった。
一方１回転パランヌ調整用突起を設けていない同材質、
同様形状の窒化珪素製ロータを組みつけた回転体部品の
バランス調整作業に要した時間は約４時間であった。
同様形状の窒化珪素製ロータを組みつけた回転体部品の
バランス調整作業に要した時間は約４時間であった。
このように９本発明における回転パラン；４調整用突起
を設けることｔこより、バランス調整作業が簡単に、し
かも短時間に完了することができる。
を設けることｔこより、バランス調整作業が簡単に、し
かも短時間に完了することができる。
側面図、第２図は回転バランス調整用突起の例を示す断
面図、第３図は第１図に示したタービンローグーのター
ビン界の正面図で、該タービン界に突起を設けた例を示
す図。第４Ｍは、切欠きつき突起の例を示す斜視図であ
る。
面図、第３図は第１図に示したタービンローグーのター
ビン界の正面図で、該タービン界に突起を設けた例を示
す図。第４Ｍは、切欠きつき突起の例を示す斜視図であ
る。
Claims (2)
- （１）セラミックス製高速回転体であって、該高速回転
体の回転軸と直角な面内に少なくとも３個の回転バラン
ス調整用突起を配設してなることを特徴とするセラミッ
クス製高速回転体。 - （２） 上記少なくとも８個の回転バフンヌ調整用突起
はこれを一組として回転軸と同軸にして２個所以上に設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
セラミックス製高速回転体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14236383A JPS6032901A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | セラミックス製高速回転体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14236383A JPS6032901A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | セラミックス製高速回転体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6032901A true JPS6032901A (ja) | 1985-02-20 |
Family
ID=15313638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14236383A Pending JPS6032901A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | セラミックス製高速回転体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6032901A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003129995A (ja) * | 1993-03-29 | 2003-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | 電動送風機 |
| US9388697B2 (en) | 2012-07-17 | 2016-07-12 | Solar Turbines Incorporated | First stage compressor disk configured for balancing the compressor rotor assembly |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5629082A (en) * | 1979-08-15 | 1981-03-23 | Toshiba Corp | Closed electric compressor |
| JPS57200832A (en) * | 1981-06-04 | 1982-12-09 | Toyota Motor Corp | Rotor with blade and manufacture thereof and unbalance measuring method using said rotor |
| JPS57200831A (en) * | 1981-06-04 | 1982-12-09 | Toyota Motor Corp | Rotor with blade and manufacture thereof |
-
1983
- 1983-08-03 JP JP14236383A patent/JPS6032901A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5629082A (en) * | 1979-08-15 | 1981-03-23 | Toshiba Corp | Closed electric compressor |
| JPS57200832A (en) * | 1981-06-04 | 1982-12-09 | Toyota Motor Corp | Rotor with blade and manufacture thereof and unbalance measuring method using said rotor |
| JPS57200831A (en) * | 1981-06-04 | 1982-12-09 | Toyota Motor Corp | Rotor with blade and manufacture thereof |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003129995A (ja) * | 1993-03-29 | 2003-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | 電動送風機 |
| US9388697B2 (en) | 2012-07-17 | 2016-07-12 | Solar Turbines Incorporated | First stage compressor disk configured for balancing the compressor rotor assembly |
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