JPS6224603B2 - - Google Patents

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JPS6224603B2
JPS6224603B2 JP54068315A JP6831579A JPS6224603B2 JP S6224603 B2 JPS6224603 B2 JP S6224603B2 JP 54068315 A JP54068315 A JP 54068315A JP 6831579 A JP6831579 A JP 6831579A JP S6224603 B2 JPS6224603 B2 JP S6224603B2
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JP
Japan
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rotor
turbine rotor
ceramic
tapered
fitting hole
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JP54068315A
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Naoto Sasaki
Kenji Nakayama
Tadahisa Hirao
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Nissan Motor Co Ltd
Nippon Tokushu Togyo KK
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Nissan Motor Co Ltd
Nippon Tokushu Togyo KK
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Publication date
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    • 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
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/284—Selection of ceramic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンエンジンやターボチヤー
ジヤに適用するセラミツクタービンロータの改良
に関する。
常時高温ガスにさらされるタービンロータの耐
熱性を高めるために、近年セラミツク製のタービ
ンロータが開発されている（特開昭55−107003号
公報参照）。
これを第１図によつて説明すると、１はセラミ
ツクでつくられたタービンロータ、２は金属性の
回転軸部で、タービンロータ１の中心に形成した
透孔３に締結ボルト４を挿通し、このボルト４の
先端を回転軸部２に締付けるとともに、ロータ１
と軸部２の接合面に形成したカービツクカツプリ
ング５により両者を一体的に結合している。
ところがこの場合、高温となるタービンロータ
１の根元にセラミツクと金属との結合部分があ
り、とくに金属部の強度低下やボルト４の緩みな
どに起因して破損が生じやすく、また生産面では
カービツクカツプリング５の機械加工によるコス
トアツプ、あるいは小型タービンへの適用の困難
性など数多くの問題をかかえていた。
これに対して、ロータと軸部とをセラミツクで
一体的に形成することも考えられるが、タービン
翼部とデイスク部及び軸部の各々の肉厚に極端な
差があるため、通常の射出成形法、スリツプキヤ
スト法あるいは静水圧成形法などでは、成形が困
難であるのと、焼結時のひび割れの発生や、内部
のひけ巣、低密度部の発生などの問題があり、さ
らに成形時に用いる成形剤（熱可塑性樹脂、澱粉
など）の脱脂工程においても肉厚内部の揮発ガス
圧力により割れの危険もあつて、実用化にへ程遠
いのが現状である。
本発明はかかる点に鑑み提案されたもので、タ
ービンロータと軸部との別体にセラミツクでつく
り、両者をグリーン状態あるいは焼結後に化学的
に結合することにより、割れ及び内部欠陥がなく
しかも生産性にすぐれたセラミツクタービンロー
タを提供することを目的とする。
以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。
第２図において、１０はタービンロータ部、１
１は回転軸部を示し、それぞれセラミツクあるい
は金属ケイ素の焼結により形成される。
タービンロータ部１０の成形には、一般的に用
いられている射出成形法やスリツプキヤスト成形
法を、また軸部１１はスリツプキヤスト法や静水
圧法などを利用する。
ロータ部１０の軸心には軸部１１を挿入するた
めの嵌合孔１２が形成してあり、両者はグリーン
状態あるいは焼結後（仮焼結後も含む）に接合さ
れる。
この場合、軸部１１の嵌合部１３はテーパ状
（円錐台形）に形成し、同様にロータ部１０の嵌
合孔１２もテーパ状に形成する。
これにより、ロータ部１０はラジアルタービン
のロータ形状に対応してテーパ状嵌合孔１２が軸
心に形成され、その肉厚が均一的に薄肉化できる
とともに嵌合面の接着面積も増大する。
その接合は、両者の嵌合面に同質材スリツプを
附着させてから軸部１１を嵌合し、その後焼結セ
ラミツク化して結合する。
なお、素材として金属ケイ素を用いるときは、
グリーン状態で両者をそのまま嵌合して焼結して
もよい。
したがつて上記実施例によれば、軸部１１をロ
ータ部１０と別体に形成するため、個々の肉厚が
ほぼ均等化して、焼結時の焼結だれや、ひび割れ
あるいは内部欠陥の発生を未然に防止できる。
また、ロータ部１０の軸部１１の結合も化学的
（焼結結着）に行うので、機械的加工部分がなく
て生産性が向上する。
第３図の実施例は、このようにして成形したタ
ービンロータに対して、金属性の圧縮機インペラ
１５を同軸上に取付ける場合を示す。
前記回転軸部１１の他端には段付部１６及びね
じ部１７を形成する。このねじ部１７は、例えば
成形時に粗形をつくつておき、本焼結後に機械加
工（ダイヤモンド研削）によつて仕上げる。
圧縮機インペラ１５の軸孔１８に段付部１６を
挿通して、ワツシヤ１９、ナツト２０を介して締
結する。
このとき、嵌合面に耐熱性のある接着剤を充填
すれば、この取付けは一層堅固なものとなる。
また、この嵌め合いは、インペラ１５の回転
数、駆動馬力、使用温度などの条件により、すき
まばめ、しまりばめなど適宜選択する。
なお、図中２２は軸受部材をあらわす。
以上のように本発明によれば、ラジアルタービ
ンロータ部の軸心にテーパ状の嵌合孔を形成し、
回転軸部の端部を上記嵌合孔に対応させたテーパ
状に形成し、このテーパ状軸部をロータ部嵌合孔
に嵌めて焼成結着したため、以下のような効果を
生じる。
(A) タービンロータ部と回転軸部との接合面積が
拡大されることから、焼成結着したときの接合
強度が増し、相互の回り止めのための複雑な嵌
合形状などの必要性が全くない。
(B) タービンロータはラジアルタービンロータ
で、肉部が略円錐状の断面を有しているが、そ
の円錐軸心にテーパ状の嵌合孔を形成してある
ため、ロータ肉厚がほぼ均一化でき、焼成時に
焼むらがなく、かつ熱応力も均等になつて、ひ
び割れなどの防止に一層の効果を生じる。
(C) タービンロータ部と回転軸部との嵌合部分
は、これら回転軸心に同心的なテーパ面であつ
て、非円形な形状を含まないことから製作性が
良好で、しかもテーパ嵌合のために仮に両者が
グリーン状態のセラミツクであつても円滑に挿
し込むことができ、生産性の向上などがはがれ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来装置の断面図、第２図は本発明の
実施例を示す断面図、第３図は圧縮機インペラを
取付けた実施例の断面図である。 １０……タービンロータ部、１１……回転軸
部、１２……嵌合孔、１３……嵌合部、１５……
圧縮機インペラ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ タービンロータ部と回転軸部とがそれぞれ別
    体にセラミツク成形されたセラミツクタービンロ
    ータにおいて、ラジアルタービンロータ部の軸心
    にロータ形状に対応してテーパ状の嵌合孔を形成
    し、回転軸部の端部を上記嵌合孔に対応させたテ
    ーパ状に形成し、このテーパ状軸部をロータ部嵌
    合孔に嵌めて焼成結着したことを特徴とするセラ
    ミツクタービンロータ。
JP6831579A 1979-06-01 1979-06-01 Ceramic turbine rotor Granted JPS55161902A (en)

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JP6831579A JPS55161902A (en) 1979-06-01 1979-06-01 Ceramic turbine rotor
US06/155,012 US4396445A (en) 1979-06-01 1980-05-30 Method of making a ceramic turbine rotor unit

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