JPS6240521B2 - - Google Patents
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- JPS6240521B2 JPS6240521B2 JP178983A JP178983A JPS6240521B2 JP S6240521 B2 JPS6240521 B2 JP S6240521B2 JP 178983 A JP178983 A JP 178983A JP 178983 A JP178983 A JP 178983A JP S6240521 B2 JPS6240521 B2 JP S6240521B2
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- shaft
- ceramic
- rotating shaft
- thermal expansion
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- Expired
Links
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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
- F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はセラミツクス軸と複合材料軸との接
合回転軸に関する。
合回転軸に関する。
窒化珪素Si3N4、その透導体の一種である
SIALON、又は炭化珪素SiC等のセラミツクス材
料は高温（1000〜2000℃）での強度特性に優れ、
且つ比重は約3.2で鉄鋼材料（約7.8）の半分以下
であるため、高温で慣性能率の軽減を必要とする
ガスタービンエンジンの動翼やガソリンエンジン
のターボチヤージヤに用いられて高速回転時の遠
心応力の低減が図られている。
SIALON、又は炭化珪素SiC等のセラミツクス材
料は高温（1000〜2000℃）での強度特性に優れ、
且つ比重は約3.2で鉄鋼材料（約7.8）の半分以下
であるため、高温で慣性能率の軽減を必要とする
ガスタービンエンジンの動翼やガソリンエンジン
のターボチヤージヤに用いられて高速回転時の遠
心応力の低減が図られている。
ところが、このようなセラミツクス材料は加工
がきわめて困難であるので、高温のガスが直接作
用する翼車（インペラ）、およびこの翼車に一体
的に形成される回転軸の一部をセラミツクス材料
で構成し、高温ガスからやや離れた部分は加工性
に優れた金属材料を用いた回転軸となし、セラミ
ツクス軸と金属軸とを接着等によつて接合した接
合回転軸が注目されている。
がきわめて困難であるので、高温のガスが直接作
用する翼車（インペラ）、およびこの翼車に一体
的に形成される回転軸の一部をセラミツクス材料
で構成し、高温ガスからやや離れた部分は加工性
に優れた金属材料を用いた回転軸となし、セラミ
ツクス軸と金属軸とを接着等によつて接合した接
合回転軸が注目されている。
第１図は、例えばASME（アメリカ機械技術者
協会）ペーパ78−GT−178に記載されているよう
な、従来のターボチヤージヤに用いられているラ
ジアルタービンを示すもので、セラミツクス材料
からなるラジアルタービンの翼車１にはセラミツ
クス軸１ａが一体的に形成され、このセラミツク
ス軸１ａに、金属軸２がエポキシ系又はセラミツ
クス系等の接着剤３で接合されて一体化されてい
る。
協会）ペーパ78−GT−178に記載されているよう
な、従来のターボチヤージヤに用いられているラ
ジアルタービンを示すもので、セラミツクス材料
からなるラジアルタービンの翼車１にはセラミツ
クス軸１ａが一体的に形成され、このセラミツク
ス軸１ａに、金属軸２がエポキシ系又はセラミツ
クス系等の接着剤３で接合されて一体化されてい
る。
また、金属軸２の端部には小径部２ａが設けら
れ、この小径部２ａの一端にはねじ部２ｂが形成
され、この小径部２ａに圧縮機翼車４が嵌着され
て、ねじ部２ｂに螺着したナツト５により翼車４
が金属軸２に一体的に固定されている。
れ、この小径部２ａの一端にはねじ部２ｂが形成
され、この小径部２ａに圧縮機翼車４が嵌着され
て、ねじ部２ｂに螺着したナツト５により翼車４
が金属軸２に一体的に固定されている。
しかしながら、セラミツクス材料の熱膨張係数
は、窒化珪素の場合は約３×10-6／℃、炭化珪素
の場合は約５×10-6／℃であるのに対し、金属材
料では、ニツケルクロム鋼の場合は約15×10-6／
℃、Cr14％ステンレス鋼の場合は約18×10-6／
℃というように、両者の間には熱膨張係数に大き
い差があるため、この両者が接合されている従来
の接合回転軸にあつては、タービンからの高熱に
より接合回転軸が高温になると、セラミツクス軸
と金属軸との熱膨張の差によりその接着面が剥離
する恐れがあつた。
は、窒化珪素の場合は約３×10-6／℃、炭化珪素
の場合は約５×10-6／℃であるのに対し、金属材
料では、ニツケルクロム鋼の場合は約15×10-6／
℃、Cr14％ステンレス鋼の場合は約18×10-6／
℃というように、両者の間には熱膨張係数に大き
い差があるため、この両者が接合されている従来
の接合回転軸にあつては、タービンからの高熱に
より接合回転軸が高温になると、セラミツクス軸
と金属軸との熱膨張の差によりその接着面が剥離
する恐れがあつた。
この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、
セラミツクス軸に接合する回転軸に、熱膨張係数
がセラミツクス材料にはほぼ等しい複合材料を使
用することにより接着面の剥離のおそれがない接
合回転軸を提供するものである。
セラミツクス軸に接合する回転軸に、熱膨張係数
がセラミツクス材料にはほぼ等しい複合材料を使
用することにより接着面の剥離のおそれがない接
合回転軸を提供するものである。
以下、添付図面の第２図および第３図を参照し
てこの発明の実施例を説明するが、第１図と同一
の部分には同一の符号を付してその部分の説明を
省略する。
てこの発明の実施例を説明するが、第１図と同一
の部分には同一の符号を付してその部分の説明を
省略する。
第２図はこの発明の一実施例を示すもので、窒
化珪素Si3N4、や炭化珪素SiC等のセラミツクス材
料からなるラジアルタービンの翼車１にセラミツ
クス軸１ａを一体的に形成し、このセラミツクス
軸１ａの端面に、炭素繊維強化プラスチツク等の
複合材料からなる回転軸６の端面を接着剤７によ
り接合する。
化珪素Si3N4、や炭化珪素SiC等のセラミツクス材
料からなるラジアルタービンの翼車１にセラミツ
クス軸１ａを一体的に形成し、このセラミツクス
軸１ａの端面に、炭素繊維強化プラスチツク等の
複合材料からなる回転軸６の端面を接着剤７によ
り接合する。
回転軸６の端部に小径部６ａを設け、その一端
にねじ部６ｂを形成し、小径部６ａに圧縮機翼車
４を嵌着してねじ部６ｂに螺着したナツト５によ
り回転軸６に一体的に固定する。
にねじ部６ｂを形成し、小径部６ａに圧縮機翼車
４を嵌着してねじ部６ｂに螺着したナツト５によ
り回転軸６に一体的に固定する。
この実施例は上記のような構成からなるもの
で、炭素繊維強化プラスチツクからなる複合材料
の熱膨張係数は２〜４×10-6／℃であつて、窒化
珪素からなるセラミツクス材料の熱膨張係数３×
10-6／℃にほぼ等しいので、高温下におけるセラ
ミツクス軸１ａと複合材料回転軸６との熱膨張の
差はきわめて小さく、接着部が熱により剥離する
ことはない。
で、炭素繊維強化プラスチツクからなる複合材料
の熱膨張係数は２〜４×10-6／℃であつて、窒化
珪素からなるセラミツクス材料の熱膨張係数３×
10-6／℃にほぼ等しいので、高温下におけるセラ
ミツクス軸１ａと複合材料回転軸６との熱膨張の
差はきわめて小さく、接着部が熱により剥離する
ことはない。
次に、第３図はこの発明の他の実施例を示すも
ので、セラミツクス軸１ａに接合する複合材料回
転軸８の接合側の一端に凹部８ａを設け、この凹
部８ａにセラミツクス軸１ａの一端を圧入嵌合又
は焼きばめにより嵌着して、セラミツクス軸１ａ
と複合材料回転軸８とを一体化したほかは、第２
図に示した前実施例と全く同様である。
ので、セラミツクス軸１ａに接合する複合材料回
転軸８の接合側の一端に凹部８ａを設け、この凹
部８ａにセラミツクス軸１ａの一端を圧入嵌合又
は焼きばめにより嵌着して、セラミツクス軸１ａ
と複合材料回転軸８とを一体化したほかは、第２
図に示した前実施例と全く同様である。
この実施例によれば、接着剤が不要なので接合
時の作業性が改善され、セラミツクス軸１ａと複
合材料回転軸８との圧入部の温度が上昇しても嵌
合強度が低下するおそれがなく、さらに両回転軸
の熱膨張差がきわめて小さいので、嵌合部の締め
代を小さく設定することができ、回転軸８の圧入
部に過大なフープ応力を生じさせることがない。
時の作業性が改善され、セラミツクス軸１ａと複
合材料回転軸８との圧入部の温度が上昇しても嵌
合強度が低下するおそれがなく、さらに両回転軸
の熱膨張差がきわめて小さいので、嵌合部の締め
代を小さく設定することができ、回転軸８の圧入
部に過大なフープ応力を生じさせることがない。
なお、上記実施例においては、セラミツクス軸
に接合する複合材料回転軸に炭素繊維強度プラス
チツクを用いたが、複合材料としてはこれに限る
ものではなく、繊維強化金属その他、熱膨張係数
がセラミツクス材料にほぼ等しく高温特性の良好
なものならいかなる複合材料でも差支えない。
に接合する複合材料回転軸に炭素繊維強度プラス
チツクを用いたが、複合材料としてはこれに限る
ものではなく、繊維強化金属その他、熱膨張係数
がセラミツクス材料にほぼ等しく高温特性の良好
なものならいかなる複合材料でも差支えない。
以上述べたように、この発明によれば、セラミ
ツクス材料からなる回転軸と、このセラミツクス
材料とほぼ等しい熱膨張係数を有する複合材料か
らなる回転軸とを互いに接合したので、両回転軸
の温度が上昇してもその熱膨張差は皆無に近く、
接合部の熱膨張差に基く剥離が防止される。
ツクス材料からなる回転軸と、このセラミツクス
材料とほぼ等しい熱膨張係数を有する複合材料か
らなる回転軸とを互いに接合したので、両回転軸
の温度が上昇してもその熱膨張差は皆無に近く、
接合部の熱膨張差に基く剥離が防止される。
また、複合材料は、金属材料として通常使用さ
れる鋼等に比して一般に比重が小さいので、接合
回転軸が軽量化され、慣性能率が軽減されて負荷
変動に迅速に対応し得ると共に、接着剤に対する
負荷が小さく、この点からも接合部剥離の可能性
がなくなる優れた効果を有する。
れる鋼等に比して一般に比重が小さいので、接合
回転軸が軽量化され、慣性能率が軽減されて負荷
変動に迅速に対応し得ると共に、接着剤に対する
負荷が小さく、この点からも接合部剥離の可能性
がなくなる優れた効果を有する。
第１図は、従来の接合回転軸を示す一部断面側
面図、第２図は、この発明の一実施例を示す一部
断面側面図、第３図は、この発明の他の実施例を
示す側断面図である。 １……翼車、１ａ……セラミツクス軸、４……
圧縮機翼車、６，８……複合材料回転軸、７……
接着剤。
面図、第２図は、この発明の一実施例を示す一部
断面側面図、第３図は、この発明の他の実施例を
示す側断面図である。 １……翼車、１ａ……セラミツクス軸、４……
圧縮機翼車、６，８……複合材料回転軸、７……
接着剤。
Claims (1)
- １ セラミツクス材料からなる回転軸と、該セラ
ミツクス材料とほぼ等しい熱膨張係数を有する複
合材料からなる回転軸とを互いに接合したことを
特徴とする接合回転軸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP178983A JPS59128901A (ja) | 1983-01-11 | 1983-01-11 | 接合回転軸 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP178983A JPS59128901A (ja) | 1983-01-11 | 1983-01-11 | 接合回転軸 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59128901A JPS59128901A (ja) | 1984-07-25 |
| JPS6240521B2 true JPS6240521B2 (ja) | 1987-08-28 |
Family
ID=11511336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP178983A Granted JPS59128901A (ja) | 1983-01-11 | 1983-01-11 | 接合回転軸 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59128901A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3816796A1 (de) * | 1988-05-17 | 1989-11-30 | Kempten Elektroschmelz Gmbh | Laufzeug mit mechanischer kupplung |
| JP4919861B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-04-18 | 新明和工業株式会社 | 高圧洗浄車 |
-
1983
- 1983-01-11 JP JP178983A patent/JPS59128901A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59128901A (ja) | 1984-07-25 |
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