JPH0622082Y2 - タ−ビン回転体 - Google Patents
タ−ビン回転体Info
- Publication number
- JPH0622082Y2 JPH0622082Y2 JP6229786U JP6229786U JPH0622082Y2 JP H0622082 Y2 JPH0622082 Y2 JP H0622082Y2 JP 6229786 U JP6229786 U JP 6229786U JP 6229786 U JP6229786 U JP 6229786U JP H0622082 Y2 JPH0622082 Y2 JP H0622082Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotating body
- ceramic
- turbine
- hub
- back surface
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Testing Of Balance (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 本考案はガスタービン、ターボチャージャ等の高温ガス
流体が作用するタービン回転体に関するものである。
流体が作用するタービン回転体に関するものである。
近年、各種の産業機械装置における高温ガス流体が作用
するタービン回転体には、従来の耐熱性、耐蝕性金属材
よりなるタービン回転体では耐熱性に限界があることか
ら、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
ミック製タービン回転体が研究され提案されてきた。
するタービン回転体には、従来の耐熱性、耐蝕性金属材
よりなるタービン回転体では耐熱性に限界があることか
ら、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
ミック製タービン回転体が研究され提案されてきた。
前記産業機械装置に組込まれるタービン回転体は、ハブ
部と該ハブ部の外周部に設けられた複数個のブレード
と、前記バブ部の軸芯部に一体的に形成した突起部を有
するセラミック製回転体に、炭素鋼、工具鋼、耐熱合金
鋼または前記セラミック焼結体よりなる回転軸が焼嵌
め、あるいはロウ付けなどの手段により接合され、回転
可能に支持されている。
部と該ハブ部の外周部に設けられた複数個のブレード
と、前記バブ部の軸芯部に一体的に形成した突起部を有
するセラミック製回転体に、炭素鋼、工具鋼、耐熱合金
鋼または前記セラミック焼結体よりなる回転軸が焼嵌
め、あるいはロウ付けなどの手段により接合され、回転
可能に支持されている。
このようなタービン回転体は、毎分数十万回転にも及ぶ
高速回転をするため、タービン回転体の回転軸線周りの
質量の極めて微少なアンバランスがあっても、非常に大
きな振動や軸受の偏摩耗が生じ、その結果、回転振動音
を発生したり、軸受部の寿命が短くなるだけではなく、
タービン回転体及びこれと一体の回転軸に大きな曲げモ
ーメントが作用し、セラミック製回転体がタービン室の
壁面に接触してセラミック製回転体自体を破損させ、更
には装置全体をも破壊する重大な事態を招くことにな
る。
高速回転をするため、タービン回転体の回転軸線周りの
質量の極めて微少なアンバランスがあっても、非常に大
きな振動や軸受の偏摩耗が生じ、その結果、回転振動音
を発生したり、軸受部の寿命が短くなるだけではなく、
タービン回転体及びこれと一体の回転軸に大きな曲げモ
ーメントが作用し、セラミック製回転体がタービン室の
壁面に接触してセラミック製回転体自体を破損させ、更
には装置全体をも破壊する重大な事態を招くことにな
る。
従って、高速回転をするタービン回転体は高精度な動的
バランスを必要とするものである。
バランスを必要とするものである。
一般に前記の如き構造を有するタービン回転体の動的バ
ランスの修正は、セラミック製回転体と回転軸との接合
体の芯出し仕上げ加工が終了した後、測定器によりター
ビン回転体の回転軸線周りの質量がアンバランスである
方向と量を見出し、これに基づいて第７図に示すように
セラミック製回転体１３のハブ部１４の小径側に一体的
に形成された突出部１５の一端部と前記ハブ部１４の背
面１６を夫々研削除去することにより行われている。
ランスの修正は、セラミック製回転体と回転軸との接合
体の芯出し仕上げ加工が終了した後、測定器によりター
ビン回転体の回転軸線周りの質量がアンバランスである
方向と量を見出し、これに基づいて第７図に示すように
セラミック製回転体１３のハブ部１４の小径側に一体的
に形成された突出部１５の一端部と前記ハブ部１４の背
面１６を夫々研削除去することにより行われている。
しかしながら、前記ハブ部１４の背面１６は高速回転時
に極めて大きな応力が生じ、前記の如く背面１６を研削
除去して動的バランスの修正をすると、研削除去した部
分に応力が集中してセラミック製回転体自体が破壊する
恐れがある。
に極めて大きな応力が生じ、前記の如く背面１６を研削
除去して動的バランスの修正をすると、研削除去した部
分に応力が集中してセラミック製回転体自体が破壊する
恐れがある。
そこで背面１６の研削加工を避けて、セラミック製回転
体１３の背面１６側のブレード端面１７をブレード付根
部１８よりブレード先端部１９にかけて斜めに研削除去
したり、セラミック製回転体１３の最大外径部２０のブ
レード先端部１９を研削除去したりすることが行われて
いる。
体１３の背面１６側のブレード端面１７をブレード付根
部１８よりブレード先端部１９にかけて斜めに研削除去
したり、セラミック製回転体１３の最大外径部２０のブ
レード先端部１９を研削除去したりすることが行われて
いる。
しかし、このような動的バランス修正方法では、第８図
にしめすようにハブ部１４の外周部に設けられた複数個
のブレード２１のうち、一部のブレード２１の外周部を
研削除去してしまうことから、燃焼ガス流の乱れを生じ
て低速回転域でブレード付根部１８に続くハブ部１４の
背面１６からセラミック製回転体１３が破壊し易く、タ
ービン回転体の破壊回転数の低下を招くため望ましくな
い。
にしめすようにハブ部１４の外周部に設けられた複数個
のブレード２１のうち、一部のブレード２１の外周部を
研削除去してしまうことから、燃焼ガス流の乱れを生じ
て低速回転域でブレード付根部１８に続くハブ部１４の
背面１６からセラミック製回転体１３が破壊し易く、タ
ービン回転体の破壊回転数の低下を招くため望ましくな
い。
本考案は上記の現状に鑑みなされたもので、セラミック
製回転体に金属等よりなる回転軸を接合してなるタービ
ン回転体において、該セラミック製回転体の背面側のブ
レード端面間とハブで囲まれた開口部の周縁のスカロッ
プ部が、動的バランスの修正用に研削除去された曲面ま
たはテーパー面を有することを特徴とするものである。
製回転体に金属等よりなる回転軸を接合してなるタービ
ン回転体において、該セラミック製回転体の背面側のブ
レード端面間とハブで囲まれた開口部の周縁のスカロッ
プ部が、動的バランスの修正用に研削除去された曲面ま
たはテーパー面を有することを特徴とするものである。
本考案においてはセラミック製回転体のハブ部の背面を
研削除去したり、該セラミック製回転体の複数個のブレ
ードの背面側の端面や、ブレードの外周先端部を研削除
去することなく動的バランスの修正を行うため、該ハブ
部の背面に応力の集中する部分がなく、また前記複数個
のブレード外周先端部がいずれも同一形状のため燃焼ガ
ス流の乱れもないことから、タービン回転体の破壊回転
数をより高い回転数に向上するように作用する。
研削除去したり、該セラミック製回転体の複数個のブレ
ードの背面側の端面や、ブレードの外周先端部を研削除
去することなく動的バランスの修正を行うため、該ハブ
部の背面に応力の集中する部分がなく、また前記複数個
のブレード外周先端部がいずれも同一形状のため燃焼ガ
ス流の乱れもないことから、タービン回転体の破壊回転
数をより高い回転数に向上するように作用する。
以下、図面に基づき本考案の実施例について詳細に説明
する。
する。
第１図乃至第４図は本考案によるタービン回転体の一実
施例を示し、ハブ部２の背面８がテーパー形状をなした
ものであり、第５図及び第６図は夫々該背面８がストレ
ート形状及び段付きテーパー形状をなした他の実施例を
示す。
施例を示し、ハブ部２の背面８がテーパー形状をなした
ものであり、第５図及び第６図は夫々該背面８がストレ
ート形状及び段付きテーパー形状をなした他の実施例を
示す。
これらの図において、１はタービン回転体を示してお
り、該タービン回転体１は、コーン形状のハブ部２と、
ハブ部２の外周部に設けられた複数個のブレード３と、
ハブ部２の軸芯部に一体的に形成した突出部４を有する
窒化珪素質焼結体よりなるセラミック製回転体５に、ハ
ブ部２の大径側の突出部４にて耐熱合金鋼よりなる回転
軸６を焼嵌め、あるいはロウ付けなどの手段により一体
的に接合されている。
り、該タービン回転体１は、コーン形状のハブ部２と、
ハブ部２の外周部に設けられた複数個のブレード３と、
ハブ部２の軸芯部に一体的に形成した突出部４を有する
窒化珪素質焼結体よりなるセラミック製回転体５に、ハ
ブ部２の大径側の突出部４にて耐熱合金鋼よりなる回転
軸６を焼嵌め、あるいはロウ付けなどの手段により一体
的に接合されている。
前記の如き構造を有するタービン回転体１は芯出し仕上
げ加工が終了した後、測定機によりタービン回転体１の
回転軸線周りの質量がアンバランスである方向と量を見
出し、これに基づいて動的バランス修正箇所としてセラ
ミック製回転体５の背面８側のブレード端面１１間とハ
ブ部２で囲まれた開口部１２の周縁のスカロップ部７
を、ブレード３の厚さの1/2以下の面取りをしたテーパ
ー面９、もしくは該厚さの1/2以下の曲率を有する曲面1
0となる様に研削し、アンバランス量が0.02g・cm未満と
なるように動的バランスを修正し、排気ガス温度を950
℃とした高温高速回転耐久テストを行い、第１表の結果
を得た。
げ加工が終了した後、測定機によりタービン回転体１の
回転軸線周りの質量がアンバランスである方向と量を見
出し、これに基づいて動的バランス修正箇所としてセラ
ミック製回転体５の背面８側のブレード端面１１間とハ
ブ部２で囲まれた開口部１２の周縁のスカロップ部７
を、ブレード３の厚さの1/2以下の面取りをしたテーパ
ー面９、もしくは該厚さの1/2以下の曲率を有する曲面1
0となる様に研削し、アンバランス量が0.02g・cm未満と
なるように動的バランスを修正し、排気ガス温度を950
℃とした高温高速回転耐久テストを行い、第１表の結果
を得た。
なお、動的バランス修正箇所としてハブ部の背面部及び
ブレード外周先端部を研削除去したタービン回転体を比
較例とし、第１表の試料番号に＊印を付けて示した。
ブレード外周先端部を研削除去したタービン回転体を比
較例とし、第１表の試料番号に＊印を付けて示した。
第１表から明らかな様に、動的バランス修正箇所として
ハブ部の背面部を研削した比較例（試料番号１、６、
８、１０、１２、１４、１６）ではいずれも低速回転域
で該背面部の研削箇所より破壊しており、同じくブレー
ドの外周先端部を研削した比較例（試料番号２、４）で
は破壊回転数がスカロップ部を研削した本願考案例（試
料番号３、５、７、９、１１、１３、１５、１７）より
低いという試験結果が得られた。
ハブ部の背面部を研削した比較例（試料番号１、６、
８、１０、１２、１４、１６）ではいずれも低速回転域
で該背面部の研削箇所より破壊しており、同じくブレー
ドの外周先端部を研削した比較例（試料番号２、４）で
は破壊回転数がスカロップ部を研削した本願考案例（試
料番号３、５、７、９、１１、１３、１５、１７）より
低いという試験結果が得られた。
以上のように本願考案によれば、スカロップ部を曲面ま
たはテーパー面を有する如く研削除去して動的バランス
修正することから、低速回転域でセラミック製回転体が
破壊してしまうという恐れがなく、その上、タービン回
転体の形状バランスを良好に保持できるため、セラミッ
ク製回転体とタービン室との接触を防止できることは勿
論、高温高速回転時の回転安定性をも向上することがで
き、タービン回転体の回転性能の向上に極めて有効なも
のである。
たはテーパー面を有する如く研削除去して動的バランス
修正することから、低速回転域でセラミック製回転体が
破壊してしまうという恐れがなく、その上、タービン回
転体の形状バランスを良好に保持できるため、セラミッ
ク製回転体とタービン室との接触を防止できることは勿
論、高温高速回転時の回転安定性をも向上することがで
き、タービン回転体の回転性能の向上に極めて有効なも
のである。
【図面の簡単な説明】 第１図は本考案によるタービン回転体の一実施例を示
し、第２図は第１図Ａ−Ａ断面図を、第３図及び第４図
は第２図Ｂ−Ｂブレード断面の拡大図を、第５図及び第
６図は本考案による他の実施例を、第７図は従来のター
ビン回転体を示し、第８図は第７図のＣ−Ｃ断面図を示
す。 １……タービン回転体 ２……ハブ部 ３……ブレード ４……突出部 ５……セラミック製回転体 ６……回転軸 ７……スカロップ部 ８……背面 ９……テーパー面 １０……曲面 １１……ブレード端面 １２……開口部
し、第２図は第１図Ａ−Ａ断面図を、第３図及び第４図
は第２図Ｂ−Ｂブレード断面の拡大図を、第５図及び第
６図は本考案による他の実施例を、第７図は従来のター
ビン回転体を示し、第８図は第７図のＣ−Ｃ断面図を示
す。 １……タービン回転体 ２……ハブ部 ３……ブレード ４……突出部 ５……セラミック製回転体 ６……回転軸 ７……スカロップ部 ８……背面 ９……テーパー面 １０……曲面 １１……ブレード端面 １２……開口部
Claims (1)
- 【請求項１】ハブ部と、該ハブ部の外周部に設けられた
複数個のブレードを有するセラミック製回転体から成る
タービン回転体において、前記セラミック製回転体の背
面側のブレード端面間とハブ部で囲まれた開口部の周縁
のスカロップ部に、動的バランス修正用の曲面またはテ
ーパー面を形成したことを特徴とするタービン回転体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6229786U JPH0622082Y2 (ja) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | タ−ビン回転体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6229786U JPH0622082Y2 (ja) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | タ−ビン回転体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62173501U JPS62173501U (ja) | 1987-11-04 |
| JPH0622082Y2 true JPH0622082Y2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=30896432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6229786U Expired - Lifetime JPH0622082Y2 (ja) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | タ−ビン回転体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0622082Y2 (ja) |
-
1986
- 1986-04-23 JP JP6229786U patent/JPH0622082Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62173501U (ja) | 1987-11-04 |
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