JPS63212702A - セラミツクロ−タのバランス修正方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセラミックロータのバランス修正方法、例えば
ガスタービン用ロータの動的つり合いをとるに最適なバ
ランス修正方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ガスタービン用ロータ等は主に耐熱性、耐食性の
ある金属材により構成されていたが、該金属製ロータで
は加工性に優れるものの耐熱性に限界があり、それがた
めに定常状態における使用゛温度はたかだか５００乃至
７００℃程度と低いのが一般的であった。

近年、各種の産業機械装置における７００℃を越える高
温ガス流体が作用するガスタービン用ロータやターボロ
ータ等には機械的強度、耐熱性、耐摩耗性に優れ比重の
小さいセラミック体、とりわけジルコニア、窒化珪素、
サイアロン、炭化珪素等の焼結体を適用せんとして種々
のセラミックロータが研究され提案されてきた。

しかし乍ら、この主のセラミックロータは高い熱効率を
実現すべく、より高温高圧の燃焼ガスを取り入れ、毎分
数万乃至数十万回転の高回転域で使用されるため、極め
て微小なアンバランスであ　　。

っても上記ロータに振動を生じることはもとより、該振
動に起因した応力が大なる場合にはロータ自体が破壊に
至る危険性が極めて大であり、それゆえ該ロータには極
めて高精度な静的、動的バラン入状態が必要であった。

それ故、セラミックロータの製造において前述の高精度
なバランス状態を得るべく、製造条件を厳密に管理して
いるが、セラミック焼結体の微小な焼成変形や密度の不
均一性を皆無とすることが困難なため、焼成前のセラミ
ックロータ成形体のハブに一体的に突設された軸にあら
かじめ穿設されたセンター穴を基準として、焼成後の上
記軸及びハブ側面をダイヤモンド砥石等で研磨加工した
後、バランス修正を行っていた。

しかし乍ら、上記の如きバランス修正方法では焼成変形
による軸心に対するハブの傾きを修正することが困難な
ため、セラミックロータの形状・寸法が規格外となった
り、ハブの重心位置と軸心とのズレが大きいため、アン
バランス量が極めて大きく、最終のバランス修正におい
ても修正不可なるものを生じるという問題があった。

そこで、斯る問題点を解消すべく、焼成後、セラミック
ロータ焼結体のアンバランス量が最少となる位置に前述
のセンター穴を修正加工し、修正後のセンター穴を基準
として前述のセラミック焼結体の軸を、次いでハブ側面
をダイヤモンド砥石で研磨加工した後、バランス修正す
ることが行われていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし乍ら、上記の如くセンター穴を修正する方法では
ハブの重心位置と軸心とを一致させて研磨加工すること
は可能となるが、以前として軸心に対するハブの傾きは
完全には修正されず、上記センター穴を基準としてハブ
側面を研磨加工すると、除去される量が不均一となり逆
にアンバランス量を増す可能性があり、それがために最
終のバランス修正においても従来のバランス修正方法に
よる結果と同様、修正し切れないものを生じるという問
題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るセラミックロータのバランス修正方法は、
ハブ外周の幾何学的中心を通り、かつ上記ハブに直交す
る線上に軸の基準点を仮設してまず軸を、次いでハブ側
面を研磨加工するため軸心に対するハブの傾きは完全に
修正され、しかもその上でアンバランス量が最少となる
位置に上記基準点を修正加工し、該基準点に基づき軸を
仕上げ加工するためハブの重心位置と軸心とを完全に一
致させることが可能となり、バランス修正を極めて容易
になし得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例としてガスタービン用セラミック
製軸流型ロータに適用した場合について、図面に基づき
詳細に説明する。

第１図はガスタービン用セラミック製軸流型ロータを示
す断面図であり、ｌは窒化珪素、サイアロン、炭化珪素
等のセラミック焼結体よりなる軸流型ロータで軸流型ロ
ータ１はハブ２とハブ２の中央部に一体的に穿設された
軸３，３゛およびハブ２の外周上に形成された複数個の
翼４とからなる構造体を成している。

次に斯る軸流型ロータｌのバランス修正にあたり、まず
焼成後の軸流型ロータ１の軸３，３゛の外径を全面が研
磨面となるまでダイヤモンド砥石を装着した万能研削盤
にて研摩加工する。

その後、三次元座標測定機を用いてハブ２の外周面を基
準面としてハブ外周５を測定し、ハブ２の幾何学的中心
座標を求め、これを原点とする。

続いて一方の軸３の外周を同様にして測定し、該軸３の
幾何学的中心座標を求めてハブ２の中心座標とのズレの
量を修正する様に軸３にセンター穴を穿設し、基準点を
仮設する。更に他方の軸３゛についても同様にして基準
点を仮設する。

上記軸３，３゛のセンター穴を用いてまず軸３，３゛の
外径を全面、新しい研摩面となるまで前述の万能研削盤
にて研摩、加工する。次いで研摩加工後の軸３または３
゛を把持して形状ダイヤモンド砥石を装着した高速スピ
ンドルヘッドにてハブ側面を研摩加工し、所定の形状・
寸法に仕上げることにより軸心に対するハブの傾きは完
全に修正される。

その後、動的つり合い試験機を用いてハブ側面まで研摩
仕上げされた軸流型ロータのアンバランス量を測定し、
該アンバランス量が最少となる位置に前記センター穴を
修正加工し、修正後のセンタ−穴を基準として前述の万
能研削盤にて軸３，３゛を再度研摩加工し、所定の形状
・寸法に仕上げることによりハブの重心位置と軸心とが
完全に一致する。

以上の如くして製作した軸流型ロータを動的って合い試
験機によりアンバランス量を測定し、所定位置において
所定量だけ研削除去して該軸流型ロータのアンバランス
重量を調整する。

実施例１ 泥漿鋳込み成形法により製作した窒化珪素質焼結体より
成るロータ径６５１１ＩＩｌ、軸径１２ｍｍの軸流型ロ
ータ６個を用い、成形体の辞典で仮設されたセンター穴
を利用して軸を研摩加工し、三次元測定機を用いて測定
したハブの中心座標に対する軸の中心座標のズレをダイ
ヤモンド工具を装着したボール盤により修正し、その後
、前述の一連の加工を施し最終のバランス修正を行った
ところ、いずれも残留アンバランス量が０．０２ｇ、ｃ
ｍ以下であった。

一方、軸心に対するハブの傾きが完全に修正されない従
来のバランス修正方法を採用した軸流型ロータでは残留
アンバランス量が０．０２ｇ、ｃｍを越えるものが２０
個中１０個もあった。

実施例２ ０一タ径１００ｍｍ　、軸径１８ｍｍの窒化珪素質焼結
体より成る軸流型ロータ７個を用い実施例１と同様にし
て最終のバランス修正を行ったところ、いずれも残留ア
ンバランス量が０．０７６ｇ、ｃｍ以下であり、従来の
バランス修正方法を採用した軸流型ロータでは残留アン
バランス量が０．０７６ｇ、ｃｍを越えるものが２０個
中９個もあった。

〔発明の効果〕

本発明に係るセラミックロータのバランス修正方法は軸
心に対するハブの傾きを完全に修正し、かつハブの重心
位置と軸心とを完全に一致する様に研摩加工した後、バ
ランス修正するため極めて容易に高精度な静的、動的バ
ランス状態を得ることができることは勿論、高精度な形
状・寸法のセラミックロータが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービン用セラミック製軸流型ロータの断
面図である。 １・・・軸流型ロータ ２・・・ハブ ３．３゛・・・軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミックロータのハブ外周の幾何学的中心を通り、か
   つ上記ハブに直交する線上に、該ハブに一体的に突設し
   た軸の基準点を仮設し、該基準点に基づき上記軸を、次
   いでハブ側面を研磨加工した後、アンバランス量が最少
   となる位置に上記基準点を修正加工し、該修正加工後の
   基準点に基づき上記軸を仕上げ加工し、その後、バラン
   ス修正することを特徴とするセラミックロータのバラン
   ス修正方法。