JPS61169689A - 複合スクリユ−ロ−タ - Google Patents
複合スクリユ−ロ−タInfo
- Publication number
- JPS61169689A JPS61169689A JP907985A JP907985A JPS61169689A JP S61169689 A JPS61169689 A JP S61169689A JP 907985 A JP907985 A JP 907985A JP 907985 A JP907985 A JP 907985A JP S61169689 A JPS61169689 A JP S61169689A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermal expansion
- screw rotor
- screw
- rotor
- low thermal
- 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
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
- F01C1/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or engines
- F01C1/084—Toothed wheels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、スクリュー型圧縮機に用いられるスクリュー
ロータにおいて、#膨張が非常に小さく、しかも曲げ剛
性、疲労強度も高いスクリューロータを得るため、歯塁
部と細部を別材質とした複合スクリューロータに関する
ものである。
ロータにおいて、#膨張が非常に小さく、しかも曲げ剛
性、疲労強度も高いスクリューロータを得るため、歯塁
部と細部を別材質とした複合スクリューロータに関する
ものである。
スクリュー型圧縮機はオスロータ、メスロータ一対で吸
込、圧縮、排気が行なわれる構造となっている。このス
クリュー圧縮機用のスクリューロータは圧縮工程中に2
00C程度まで加熱される。
込、圧縮、排気が行なわれる構造となっている。このス
クリュー圧縮機用のスクリューロータは圧縮工程中に2
00C程度まで加熱される。
この加熱によるスクリューロータの熱膨張によってロー
タ間ギャップは小さくなり最終的に接触を起し、ロータ
の摩耗等により運転不能、圧縮効率の大巾低下が起こる
。従ってこの事を考慮して、室温組み立て時に熱膨張量
の分だけロータ間ギャップを大きくして製作されている
。現在、スクリューロータ材料として530Cから84
.3C程度の度であシ、スクリューロータの起動・停止
時の疲労強度、圧縮時の耐曲げ剛性等の仕様を満足する
ため使用されている。従って熱膨張係数が比較的大きい
ため、ロータ間ギャップを小さくすることが出来ず、ス
クリュー圧縮機の圧縮効率を大巾に高めることが出来な
い。
タ間ギャップは小さくなり最終的に接触を起し、ロータ
の摩耗等により運転不能、圧縮効率の大巾低下が起こる
。従ってこの事を考慮して、室温組み立て時に熱膨張量
の分だけロータ間ギャップを大きくして製作されている
。現在、スクリューロータ材料として530Cから84
.3C程度の度であシ、スクリューロータの起動・停止
時の疲労強度、圧縮時の耐曲げ剛性等の仕様を満足する
ため使用されている。従って熱膨張係数が比較的大きい
ため、ロータ間ギャップを小さくすることが出来ず、ス
クリュー圧縮機の圧縮効率を大巾に高めることが出来な
い。
池万、スクリューロータ材料として低熱膨張材料を使用
したスクリュー型圧縮機ではロータ間ギャップを極めて
小さく出来るため圧縮効率を大巾に高めることが出来る
。しかしF′e、−Ni系及びFe−Ni−Co系の低
熱膨張材料はオーステナイト材料であるため、切削性が
悪く、複雑な三次元形状を有するスクリュー歯型部材料
としては適さない。従って、高負荷が作用する軸部はヤ
ング率、強度が高く、歯形部は低熱膨張で切削性の良い
材料とした複合スクリューロータを使用することにより
高効率のスクリュー聾圧縮機の開発が可能となる。尚、
この複合スクリューロータに関連し JACT NEW
S 1976゜7.20発行が知られている。
したスクリュー型圧縮機ではロータ間ギャップを極めて
小さく出来るため圧縮効率を大巾に高めることが出来る
。しかしF′e、−Ni系及びFe−Ni−Co系の低
熱膨張材料はオーステナイト材料であるため、切削性が
悪く、複雑な三次元形状を有するスクリュー歯型部材料
としては適さない。従って、高負荷が作用する軸部はヤ
ング率、強度が高く、歯形部は低熱膨張で切削性の良い
材料とした複合スクリューロータを使用することにより
高効率のスクリュー聾圧縮機の開発が可能となる。尚、
この複合スクリューロータに関連し JACT NEW
S 1976゜7.20発行が知られている。
本発明の目的は熱膨張が小さく、シかも曲げ剛性、疲労
強度が高いスクリュー圧縮機用スクリューロータを提供
するととくある。
強度が高いスクリュー圧縮機用スクリューロータを提供
するととくある。
スクリュー型縮機用のスクリューロータには性能及び強
度の面から次に示す様な特性が要求される。
度の面から次に示す様な特性が要求される。
1、性能
スクリュー圧縮機の定常運転時の圧縮効率はスクリュー
ロータのロータ間隙によって決定される。
ロータのロータ間隙によって決定される。
しかし、運転時は必ずしも定常状態ばかシではなく異状
に高い温度東件にさらされる事もあシ、この事も考慮し
て室温組み立て時にロータ間隙が設定される。従ってス
クリューロータの歯形部には低熱膨張の材料はどロータ
間隙を小さくできるため圧縮効率向上に良好である。
に高い温度東件にさらされる事もあシ、この事も考慮し
て室温組み立て時にロータ間隙が設定される。従ってス
クリューロータの歯形部には低熱膨張の材料はどロータ
間隙を小さくできるため圧縮効率向上に良好である。
2・強度
スクリュー圧縮機用のスクリューロータを強度面から見
ると耐曲げ剛性、耐疲労強度が特に要求される。耐曲げ
剛性は起動停止及び圧縮工程中のロータの曲シに関する
もので、曲シが大きいとロータの接触あるいはケーシン
グとの接触が起シ、定常運転は出来ない。一般に構造材
料の曲げ応力とたわみ量の関係は材料のヤング率に逆比
例する。
ると耐曲げ剛性、耐疲労強度が特に要求される。耐曲げ
剛性は起動停止及び圧縮工程中のロータの曲シに関する
もので、曲シが大きいとロータの接触あるいはケーシン
グとの接触が起シ、定常運転は出来ない。一般に構造材
料の曲げ応力とたわみ量の関係は材料のヤング率に逆比
例する。
例えばヤング率が半分になるとたわみ量は2倍になる。
この材料のヤング率は材質あるいは組織形態によって決
まシ、炭素鋼では21000Wsw”、低熱膨張のFe
−40%Ni合金では18000Kg/+w” 、Fe
−40%Ni Z4C281−lMn合金の黒鉛を
球状化したもの14000Kg/wx ”、さらに片状
黒鉛を有する材料では11000h/+w”となる。従
って従来の炭素鋼で作られたスクリューロータを低熱膨
張材に変更すると曲シが大きくなる問題があった。
まシ、炭素鋼では21000Wsw”、低熱膨張のFe
−40%Ni合金では18000Kg/+w” 、Fe
−40%Ni Z4C281−lMn合金の黒鉛を
球状化したもの14000Kg/wx ”、さらに片状
黒鉛を有する材料では11000h/+w”となる。従
って従来の炭素鋼で作られたスクリューロータを低熱膨
張材に変更すると曲シが大きくなる問題があった。
さらにスクリュー圧縮機用スクリューロータには圧縮機
の起動停止にともなうねじシ応力が軸部に作用する。こ
のねじシ応力は圧縮機の大きさによっても異なるが、約
10”l/wx”にも達する。
の起動停止にともなうねじシ応力が軸部に作用する。こ
のねじシ応力は圧縮機の大きさによっても異なるが、約
10”l/wx”にも達する。
切欠係数、安全率を考慮し、<シ返し数を5X10’回
とすれば約45Kq/ws”の疲労強度が必要と言われ
ている。この疲労強度も材質によって決まる。
とすれば約45Kq/ws”の疲労強度が必要と言われ
ている。この疲労強度も材質によって決まる。
前述した材料の5X10’回の疲労強度を実験によって
求めて見ると845C調質材50Kg/w”、Fe−4
0%Ni合金40Kg/m” 、 B’ e−40’1
6N i −Z4 C−2S i −1Mnダクタイル
鋳鉄30 h / 101” 、F 、e 40 %
N +−λ4C−28i−IMn片状黒鉛鋳鉄15
Kg / 1III”となシ、低熱膨張材では強度が不
足する問題があった。
求めて見ると845C調質材50Kg/w”、Fe−4
0%Ni合金40Kg/m” 、 B’ e−40’1
6N i −Z4 C−2S i −1Mnダクタイル
鋳鉄30 h / 101” 、F 、e 40 %
N +−λ4C−28i−IMn片状黒鉛鋳鉄15
Kg / 1III”となシ、低熱膨張材では強度が不
足する問題があった。
この他スクリューロータはスクリュ部がホブによシ切削
加工されるため、切削性が良いことも要求される。切削
性は炭素鋼程度であれば従来のホブ加工によシ光分切削
できるので、定性的に切削性を検討した。前述した材料
において切削性を比較するとJ’e−40%N1−Z4
C−28i −IMn片状黒鉛鋳鉄、Fe−40%Ni
Ni−5L4C−28i−Iダクタイル鋳鉄、炭素鋼、
Fe−401N i合金の順になった。以上スクリュー
るために軸部は剛性、強度を有する材料歯形部は低熱膨
張で切削性の良い材料とした複合スクリューロータを考
案した。
加工されるため、切削性が良いことも要求される。切削
性は炭素鋼程度であれば従来のホブ加工によシ光分切削
できるので、定性的に切削性を検討した。前述した材料
において切削性を比較するとJ’e−40%N1−Z4
C−28i −IMn片状黒鉛鋳鉄、Fe−40%Ni
Ni−5L4C−28i−Iダクタイル鋳鉄、炭素鋼、
Fe−401N i合金の順になった。以上スクリュー
るために軸部は剛性、強度を有する材料歯形部は低熱膨
張で切削性の良い材料とした複合スクリューロータを考
案した。
第1図にその断面図を示す。第1図(a)は軸を通した
スクリューロータ断面図であシ、第1図(b)は軸と歯
形部を接合した構造である。軸部材料と歯形部材料の接
合方法は(a)の構造では肉盛浴接、鋳ぐるみ、焼ばめ
および冷しばめ等の接合方法が適し、(b)の構造では
溶接、圧接、摩擦圧接、拡散接合、ろう付等が適する。
スクリューロータ断面図であシ、第1図(b)は軸と歯
形部を接合した構造である。軸部材料と歯形部材料の接
合方法は(a)の構造では肉盛浴接、鋳ぐるみ、焼ばめ
および冷しばめ等の接合方法が適し、(b)の構造では
溶接、圧接、摩擦圧接、拡散接合、ろう付等が適する。
ここでは接合方式により軸部分と歯型部分が異なる。す
なわち(a)の構造ではハツチングをほどこした部分が
軸材料となる。
なわち(a)の構造ではハツチングをほどこした部分が
軸材料となる。
また、(b)構造でも同様である。
実施例1
第2図KFe−Ni合金の熱膨張係数を示す。
6X1(M’/C以下の熱膨張係数となるNi添加量は
33wt チ(重量%)から44wt96である。
33wt チ(重量%)から44wt96である。
第3図にCZ4wtl、Si2[wl 及びMfl I
Wtチを添加した高Niダクタイル鋳鉄の熱膨張係数を
示す。6xiO−’/C以下の熱膨張係数となるNi量
は37w1から41wt %である。このようにC,S
i、Mn等によって熱膨張係数は増大する傾向にある。
Wtチを添加した高Niダクタイル鋳鉄の熱膨張係数を
示す。6xiO−’/C以下の熱膨張係数となるNi量
は37w1から41wt %である。このようにC,S
i、Mn等によって熱膨張係数は増大する傾向にある。
よってC,8i、Mn等の添加は極力少ない事が望まし
い。しかしFe、−Nr金合金は切削性が悪く、切削性
の改善、溶湯の脱酸、基地の強化等に必要な量は添加し
てもかまわない。しかしCに限って言えばC0,5wt
%以下では切削性の改善の効果が少なく、また3、5w
tチ以上では過共晶黒鉛の浮遊が生ずる。従ってCはQ
、5wt%から3.5wt%に限定すべきである。
い。しかしFe、−Nr金合金は切削性が悪く、切削性
の改善、溶湯の脱酸、基地の強化等に必要な量は添加し
てもかまわない。しかしCに限って言えばC0,5wt
%以下では切削性の改善の効果が少なく、また3、5w
tチ以上では過共晶黒鉛の浮遊が生ずる。従ってCはQ
、5wt%から3.5wt%に限定すべきである。
一方coもNiとほぼ等価の作用をするので第2図及び
第3図のNi添加量をNi+Co添加量としても同様で
あろう 実施例2 工Vクトロスラグ再溶解法による複合スクリューロータ
う 本発明を実施するための装置の構造を第4図に示すっ水
冷定盤1上に歯形部用水冷鋳型2及びシェル3を載置し
、空間に消耗電極4を挿入する。
第3図のNi添加量をNi+Co添加量としても同様で
あろう 実施例2 工Vクトロスラグ再溶解法による複合スクリューロータ
う 本発明を実施するための装置の構造を第4図に示すっ水
冷定盤1上に歯形部用水冷鋳型2及びシェル3を載置し
、空間に消耗電極4を挿入する。
定盤1の側面には集電ブラシ5が複数個取付けられ、回
転できるようになっている。集電ブラシ5にはケーブル
7の一端が接続され、ケーブル7の他端は電源8へ接続
されるう 以上の状態でエレクトロスラグ再溶解をスタートさせる
。消耗電極4は一端をスラグ浴6中に浸漬し、他端をケ
ーブル9を介して電源8へ接続する。消耗電極4はスラ
グ浴6の抵抗熱によって溶解して溶融金属とl)、スラ
グ浴6の下部に溶融金属浴10を形成する。そして凝固
して軸部11を形成する。
転できるようになっている。集電ブラシ5にはケーブル
7の一端が接続され、ケーブル7の他端は電源8へ接続
されるう 以上の状態でエレクトロスラグ再溶解をスタートさせる
。消耗電極4は一端をスラグ浴6中に浸漬し、他端をケ
ーブル9を介して電源8へ接続する。消耗電極4はスラ
グ浴6の抵抗熱によって溶解して溶融金属とl)、スラ
グ浴6の下部に溶融金属浴10を形成する。そして凝固
して軸部11を形成する。
具体的にはpe−39*Ni−λ4C−2Si−IMn
ダクタイル鋳鉄よシなる内径4oφ、外径120φ、高
さ2205mの円筒鋼塊の空所に545Cよシなる直径
22φの消耗電極を挿入してエレクトロスラグ再溶解を
行った。スラグにはCaF Ca0−Alz Os
S i02 MgFzよシなるスラグを用いた。電圧
は30V、電流は900Aとし、再溶解のスタートはコ
ールドスタート法で行った。鋼塊を軸線方向に二つ割り
し、軸部と歯形部の溶着性を確認した。その結果、溶着
は良好であることがわかった。また得られた複合スクリ
ューロータの曲げ剛性は、炭素鋼の場合を1とすれば0
.95となりほぼ同等の曲げ剛性となった。
ダクタイル鋳鉄よシなる内径4oφ、外径120φ、高
さ2205mの円筒鋼塊の空所に545Cよシなる直径
22φの消耗電極を挿入してエレクトロスラグ再溶解を
行った。スラグにはCaF Ca0−Alz Os
S i02 MgFzよシなるスラグを用いた。電圧
は30V、電流は900Aとし、再溶解のスタートはコ
ールドスタート法で行った。鋼塊を軸線方向に二つ割り
し、軸部と歯形部の溶着性を確認した。その結果、溶着
は良好であることがわかった。また得られた複合スクリ
ューロータの曲げ剛性は、炭素鋼の場合を1とすれば0
.95となりほぼ同等の曲げ剛性となった。
さらに熱膨張係数は炭素鋼の場合12X10’″6/C
1複合スクリューロータ6X10−6/cとなり、はぼ
半分の熱膨張係数が得られた。従って複合スクリューロ
ータにすることにょシ熱膨張が小さく、しかも曲げ剛性
の高いスクリューロータを得ることができた。
1複合スクリューロータ6X10−6/cとなり、はぼ
半分の熱膨張係数が得られた。従って複合スクリューロ
ータにすることにょシ熱膨張が小さく、しかも曲げ剛性
の高いスクリューロータを得ることができた。
本発明による複合スクリューロータをスクリュー型圧縮
機に適用すれば圧縮効率は大巾に向上する。ここでは従
来のスクリューロータと本発明による複合スクリューロ
ータの機能を比較する。
機に適用すれば圧縮効率は大巾に向上する。ここでは従
来のスクリューロータと本発明による複合スクリューロ
ータの機能を比較する。
(1)曲げ剛性:炭素鋼製スクリューロータ、J’e−
401Ni−Z4C−28i −1Mnダクタイル鋳鉄
製スクリューロータ及び複合スクリューロータはすぐれ
ている。(2)熱膨張%注:炭素鋼及びFe−tow−
N i−2,4C−281−lMnダクタイル鋳鉄の熱
膨張係数はそれぞれ12X10−6+5、6 X 10
− ’である。一方複合スクリユーロータで第2図(b
)の構造のものは5.6X10−’、第2図(a)のも
のは内部に熱膨張の大きい材料が入ったため若干大きく
な、!1)6X10−6程度の熱膨張係数となる。
401Ni−Z4C−28i −1Mnダクタイル鋳鉄
製スクリューロータ及び複合スクリューロータはすぐれ
ている。(2)熱膨張%注:炭素鋼及びFe−tow−
N i−2,4C−281−lMnダクタイル鋳鉄の熱
膨張係数はそれぞれ12X10−6+5、6 X 10
− ’である。一方複合スクリユーロータで第2図(b
)の構造のものは5.6X10−’、第2図(a)のも
のは内部に熱膨張の大きい材料が入ったため若干大きく
な、!1)6X10−6程度の熱膨張係数となる。
第1図(a)、 (b)はそれぞれ本発明の複合スクリ
ューロータの実施例の説明図、第2図、第3図はそれぞ
れ第1図のスクリューロータの歯形部の材料に関し第2
図はF e −N i合金の熱膨張係数説明図、第3図
は高N1ダクタイル鋳鉄の熱膨張係数説明図、第4図は
エレクトロスラグ再溶解法による第1図の複合スクリュ
ーロータ製造法説明図である。 6・・・スラグ浴、10・・・金属浴、11・・・軸部
。
ューロータの実施例の説明図、第2図、第3図はそれぞ
れ第1図のスクリューロータの歯形部の材料に関し第2
図はF e −N i合金の熱膨張係数説明図、第3図
は高N1ダクタイル鋳鉄の熱膨張係数説明図、第4図は
エレクトロスラグ再溶解法による第1図の複合スクリュ
ーロータ製造法説明図である。 6・・・スラグ浴、10・・・金属浴、11・・・軸部
。
Claims (1)
- 1、スクリュー型圧縮機に用いられるスクリューロータ
において、歯形部が20℃〜200℃の平均熱膨張係数
で6×10^−^6/℃以下の低熱膨張材料で軸部がヤ
ング率で18000Kg/mm^2以上で、さらに5×
10^4回の疲労強度が45Kg/mm^2以上の強度
を有した通常の合金元素を含む鉄基材料としたことを特
徴とする複合スクリューロータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP907985A JPS61169689A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | 複合スクリユ−ロ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP907985A JPS61169689A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | 複合スクリユ−ロ−タ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61169689A true JPS61169689A (ja) | 1986-07-31 |
Family
ID=11710607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP907985A Pending JPS61169689A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | 複合スクリユ−ロ−タ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61169689A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63272986A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-10 | Hitachi Ltd | 圧縮機用複合スクリューロータの製造法 |
JPH0342083U (ja) * | 1989-08-30 | 1991-04-22 |
-
1985
- 1985-01-23 JP JP907985A patent/JPS61169689A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63272986A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-10 | Hitachi Ltd | 圧縮機用複合スクリューロータの製造法 |
JPH0342083U (ja) * | 1989-08-30 | 1991-04-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0837221B1 (en) | Ti-Al turbine rotor and method of manufacturing said rotor | |
EP1621774B1 (en) | Titanium aluminide wheel and steel shaft connection thereto | |
RU2480316C2 (ru) | Способ и устройство для соединения разнородных металлов | |
US4283822A (en) | Method of fabricating composite nozzles for water cooled gas turbines | |
JPS583902A (ja) | カムシヤフトの製造法 | |
US4642495A (en) | Electric rotary machine having superconducting rotor | |
JP5364721B2 (ja) | 蒸気タービンロータの製造方法及び蒸気タービンロータ | |
EP0042180B1 (en) | A high cavitation erosion resistance stainless steel and hydraulic machines being made of the same | |
CN1139457C (zh) | 钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料 | |
JP2000505523A (ja) | タービン軸 | |
JPS61169689A (ja) | 複合スクリユ−ロ−タ | |
JPH10220236A (ja) | TiAl製タービンローター | |
US5553369A (en) | Method for producing an engine valve | |
JPH10193087A (ja) | TiAl製タービンローターの製造方法 | |
JP2622684B2 (ja) | 圧縮機用複合スクリューロータの製造法 | |
CN107208210A (zh) | 奥氏体系耐热钢及涡轮机部件 | |
JPS5861959A (ja) | 軸受台金 | |
JPS5623367A (en) | Production of rotor shaft | |
JPS60135536A (ja) | 軸とその製造方法 | |
RU2106230C1 (ru) | Способ изготовления паяной телескопической конструкции | |
JPS62170464A (ja) | タ−ビン動翼の製造法 | |
JPH108924A (ja) | 大型ディーゼルエンジン用バルブの製造方法 | |
JPH108904A (ja) | ガスタービン用ディスク及びガスタービン | |
JPH04308302A (ja) | タービンブレード | |
JPH09239519A (ja) | エレクトロスラグ再溶解鋳塊の製造方法およびエレクトロスラグ再溶解によるタービンロータシャフトの製造方法 |