JPS58178803A - タ−ビン軸 - Google Patents
タ−ビン軸Info
- Publication number
- JPS58178803A JPS58178803A JP6042782A JP6042782A JPS58178803A JP S58178803 A JPS58178803 A JP S58178803A JP 6042782 A JP6042782 A JP 6042782A JP 6042782 A JP6042782 A JP 6042782A JP S58178803 A JPS58178803 A JP S58178803A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- metal
- ceramic
- turbine
- aluminum
- 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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (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】
本発明は、タービン軸に関し、特に、ターボチャジャ−
やガスタービン用に開発されているセラミックスタービ
ンジー夕のタービン軸ニ関する。
やガスタービン用に開発されているセラミックスタービ
ンジー夕のタービン軸ニ関する。
第１図は従来のこのようなタービン軸の一例を示すもの
で、この種のタービン軸は特開昭５ｖ〜１７２、ｔ２０
号公報にも開示されている。ここで、ｌはセラミックス
タービンロータλと１体に形成されたセラミックスター
ビン軸であり、セラミックス軸ｌの嵌め合い部／Ａと、
圧縮機インペラ３を取付けた金属スリーブｌとは焼き嵌
め、圧入または接着等の方法で接合されている。また、
金属スリーブＶの嵌合孔４’Ａを設けた側の端部４’Ｂ
にはテーパ面が周設されており、焼き嵌め等による両者
の嵌合後、セラミックス軸／がスリーブリの端部４’Ｈ
の処で不連続人大、きい接触圧を受けて、その応力によ
り破損するのを防止している。
で、この種のタービン軸は特開昭５ｖ〜１７２、ｔ２０
号公報にも開示されている。ここで、ｌはセラミックス
タービンロータλと１体に形成されたセラミックスター
ビン軸であり、セラミックス軸ｌの嵌め合い部／Ａと、
圧縮機インペラ３を取付けた金属スリーブｌとは焼き嵌
め、圧入または接着等の方法で接合されている。また、
金属スリーブＶの嵌合孔４’Ａを設けた側の端部４’Ｂ
にはテーパ面が周設されており、焼き嵌め等による両者
の嵌合後、セラミックス軸／がスリーブリの端部４’Ｈ
の処で不連続人大、きい接触圧を受けて、その応力によ
り破損するのを防止している。
ｊは金属スリーブダ側に設けられた７０−ティング型の
軸受、また、乙はセラミックス軸ｌ側に設けられたセラ
ミックスの７０−ティングプッシュであり、耐磨耗性が
考慮されている。ｒおよび９はインペラ３の固着に用い
られているワッシャおよびナツト、／θは金属スリーブ
ｌに刻設されたねじである。
軸受、また、乙はセラミックス軸ｌ側に設けられたセラ
ミックスの７０−ティングプッシュであり、耐磨耗性が
考慮されている。ｒおよび９はインペラ３の固着に用い
られているワッシャおよびナツト、／θは金属スリーブ
ｌに刻設されたねじである。
しかしながら、このような従来のタービン軸では、ロー
タ２と７体に形成されているセラミックス軸／が金属ス
リーブｌと嵌め合いの形で接合されており、運転中の高
温にさらされるとセラミックスと金属とでは熱膨張率の
差があることから、嵌合部に繍みが生じ易い。また余り
に締めｌ−ろが大きすぎると、スリーブグの端部に焼き
嵌め応力による破損が生じる。
タ２と７体に形成されているセラミックス軸／が金属ス
リーブｌと嵌め合いの形で接合されており、運転中の高
温にさらされるとセラミックスと金属とでは熱膨張率の
差があることから、嵌合部に繍みが生じ易い。また余り
に締めｌ−ろが大きすぎると、スリーブグの端部に焼き
嵌め応力による破損が生じる。
これらを防ｄ−するには締めしるが適正な値に維持され
なければならず、金属スリーブグやセラミックス軸ｌの
加工の場合に士Ｓμｍ以下の加工精度が要求され、加工
費の上昇を招く。また、締めしろを大きくとる場合はス
リーブｌにマレージング鋼などの高強度材を使用しなけ
ればならｒ１材料費が高くつく。
なければならず、金属スリーブグやセラミックス軸ｌの
加工の場合に士Ｓμｍ以下の加工精度が要求され、加工
費の上昇を招く。また、締めしろを大きくとる場合はス
リーブｌにマレージング鋼などの高強度材を使用しなけ
ればならｒ１材料費が高くつく。
本発明の目的は、上述の点に鑑みて、軽量金属軸とセラ
ミックス軸とを突合せ接合してなる軽量で廉価なタービ
ン軸を提供することにある。
ミックス軸とを突合せ接合してなる軽量で廉価なタービ
ン軸を提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明ではセラミックス
軸に接合する金属軸を、セラミックスになじんで融着若
しくは溶着し易いアルミニウムまたはアルミニウム系合
金で形成し、このような金属軸とセラミックス軸とを突
合せて接着すると共に、その軸受に接する金属軸外周面
に硬質の皮膜を形成する。
軸に接合する金属軸を、セラミックスになじんで融着若
しくは溶着し易いアルミニウムまたはアルミニウム系合
金で形成し、このような金属軸とセラミックス軸とを突
合せて接着すると共に、その軸受に接する金属軸外周面
に硬質の皮膜を形成する。
以下で、本発明を図面によって詳細に説明する。
第２図は本発明の一実施例を示し、ここで／／は、セラ
ミックス軸／と突合せの状態で溶着させる金属軸であり
、金属軸ｌ／の材質は、セラミックスとの接合状態が良
好に保たれるようにするために、純アルミニウムまたは
アルミニウム！合金（以下ではアルミニウム系金属とい
う）とする。また、タービンロータコおよびセラミック
ス軸ｌのセラミック材料としては炭化けい素、窒化けい
素、窒化アルミニウムまたはサイアロン等を用いるのが
好適である。ここで、金属軸／／とセラミックス軸スと
の接合にあたっては、例えば摩擦圧接、レーザビーム溶
接、電子ビーム溶接または高周波溶接等の方法を用いれ
ばよく、ここで金属軸／／とセラミックス軸／とは接合
に際してゴいになじみ易い材質を選定しているので、十
分強固な結合が得られる。
ミックス軸／と突合せの状態で溶着させる金属軸であり
、金属軸ｌ／の材質は、セラミックスとの接合状態が良
好に保たれるようにするために、純アルミニウムまたは
アルミニウム！合金（以下ではアルミニウム系金属とい
う）とする。また、タービンロータコおよびセラミック
ス軸ｌのセラミック材料としては炭化けい素、窒化けい
素、窒化アルミニウムまたはサイアロン等を用いるのが
好適である。ここで、金属軸／／とセラミックス軸スと
の接合にあたっては、例えば摩擦圧接、レーザビーム溶
接、電子ビーム溶接または高周波溶接等の方法を用いれ
ばよく、ここで金属軸／／とセラミックス軸／とは接合
に際してゴいになじみ易い材質を選定しているので、十
分強固な結合が得られる。
本発明では、金属軸ｌ／を硬度の比較的低い′γアルミ
ニウム系金属材料形成するので、その外周面を保護する
ために、金属軸／／のフローティングメタルＳとの接触
面および図示しないスラスト軸受カラーとの接触面を含
む範囲の領域にわたり、皮膜面／ノを形成する。この皮
膜向１２は、例えば硬質クロムめっき、硬質金九のプラ
ズマ溶射またはアルマイト処理などによる陽極酸化皮膜
の生成等によって金属軸／／の表面を硬化させて形成す
ることができ、軸λとの接合後最終寸法に仕上加工する
。
ニウム系金属材料形成するので、その外周面を保護する
ために、金属軸／／のフローティングメタルＳとの接触
面および図示しないスラスト軸受カラーとの接触面を含
む範囲の領域にわたり、皮膜面／ノを形成する。この皮
膜向１２は、例えば硬質クロムめっき、硬質金九のプラ
ズマ溶射またはアルマイト処理などによる陽極酸化皮膜
の生成等によって金属軸／／の表面を硬化させて形成す
ることができ、軸λとの接合後最終寸法に仕上加工する
。
かくして得られる皮膜面／２では、従来の金属軸１等に
おいてニッケルクロムモリブデン＃Ｉｌｉ等を使用して
表面焼入れを行ってきたものに十分匹敵するだけの表面
硬度が得られる。
おいてニッケルクロムモリブデン＃Ｉｌｉ等を使用して
表面焼入れを行ってきたものに十分匹敵するだけの表面
硬度が得られる。
なお〜、このような表面処理の必要がないように、セラ
ミックス軸／を軸受Ｓ等の位置より更にインペラ３側に
まで延在させることが考えられるが、（３） ガスタービンの場合のように軸長が長くなるものにおい
てはセラミックス軸／の成形が困難となるので好ましく
ない。
ミックス軸／を軸受Ｓ等の位置より更にインペラ３側に
まで延在させることが考えられるが、（３） ガスタービンの場合のように軸長が長くなるものにおい
てはセラミックス軸／の成形が困難となるので好ましく
ない。
第３図は本発明の他の実施例を示し、本例では、第１図
に示す金属軸ｌ／と同等の材質で形成した金属軸方にス
リーブｎを焼き嵌めまたは圧入等により装着する。その
他の構成については、第２図の例と同様とし、金属軸〃
とセラミックス軸／とを突合せの状態で接続する。この
ように構成したタービン軸では、線膨張率の大きいアル
ミ系の金属を用いて形成した金属軸〃にスリーブｎを焼
き嵌めしたので、運転中高温にさらされても金属軸Ｉと
スリーブｎとの間に緩みが生じるようなことがなく、従
って締めしるも小さくて済み加工費および材料費を共に
節減することができる。また、締めしるが小さくて済む
ので焼き嵌め応力も小さい。
に示す金属軸ｌ／と同等の材質で形成した金属軸方にス
リーブｎを焼き嵌めまたは圧入等により装着する。その
他の構成については、第２図の例と同様とし、金属軸〃
とセラミックス軸／とを突合せの状態で接続する。この
ように構成したタービン軸では、線膨張率の大きいアル
ミ系の金属を用いて形成した金属軸〃にスリーブｎを焼
き嵌めしたので、運転中高温にさらされても金属軸Ｉと
スリーブｎとの間に緩みが生じるようなことがなく、従
って締めしるも小さくて済み加工費および材料費を共に
節減することができる。また、締めしるが小さくて済む
ので焼き嵌め応力も小さい。
以上説明してきたように、本発明によれば、タービンロ
ータと一体のセラミックス軸に金属軸全接合してなるタ
ービン軸において、金属軸をアルミニウム系金属材料で
形成し、このよう寿金属軸ｆ、＜１ とセラミックス軸とを突合せて溶着すると共に、この金
属軸の軸受に接する外周…ＩＫ硬質皮膜を設けたので、
従来のように嵌合接手のために両者間に緩みが生じたり
、嵌合部における締めしるの適正値を得るために厳しい
加工精度が要求されたりすることがなくなり、しかも軸
受部における耐摩耗性を維持することができ、材料費や
加工費の低減が図られる。また、軸体の軽量化に伴い、
慣性モーメントが小さくて済み、軸系の加減速特性が改
善される。
ータと一体のセラミックス軸に金属軸全接合してなるタ
ービン軸において、金属軸をアルミニウム系金属材料で
形成し、このよう寿金属軸ｆ、＜１ とセラミックス軸とを突合せて溶着すると共に、この金
属軸の軸受に接する外周…ＩＫ硬質皮膜を設けたので、
従来のように嵌合接手のために両者間に緩みが生じたり
、嵌合部における締めしるの適正値を得るために厳しい
加工精度が要求されたりすることがなくなり、しかも軸
受部における耐摩耗性を維持することができ、材料費や
加工費の低減が図られる。また、軸体の軽量化に伴い、
慣性モーメントが小さくて済み、軸系の加減速特性が改
善される。
まだ、金属軸の外周面に設ける硬質皮膜を金属スリーブ
の挿入により形成すれば、金属軸の剛性が増されること
によりタービン軸の曲げ強度が増し、軸の振動時に生じ
る曲げ応力に対する強度が向上する。
の挿入により形成すれば、金属軸の剛性が増されること
によりタービン軸の曲げ強度が増し、軸の振動時に生じ
る曲げ応力に対する強度が向上する。
第１図はセラミックス軸と金属軸とを接合してなる従来
のタービン軸の構成の一例を示す断面図、第２図は本発
明タービン軸の構成の一例を示す断面図、第３図は本発
明の他の実施例の構成を不す断面図である。 ／ セラミックス軸、 ／Ａ・・嵌め合い部、λ−・・
タービンーータ、 ３・・インペラ、ｌ・スリーブ、
４’Ａ−・・嵌合孔、ＩＩＢ・・端部、
Ｓ・・軸受、６・・−ブツシュ、 ｇ・
・・ワッシャ、？・・ナツト、 ／θ・・・
ねじ、／／ 、 ２／・金属軸、 ／２・−皮膜
面、〃・ スリーブ。 特許出願人 日産自動車株式会社
のタービン軸の構成の一例を示す断面図、第２図は本発
明タービン軸の構成の一例を示す断面図、第３図は本発
明の他の実施例の構成を不す断面図である。 ／ セラミックス軸、 ／Ａ・・嵌め合い部、λ−・・
タービンーータ、 ３・・インペラ、ｌ・スリーブ、
４’Ａ−・・嵌合孔、ＩＩＢ・・端部、
Ｓ・・軸受、６・・−ブツシュ、 ｇ・
・・ワッシャ、？・・ナツト、 ／θ・・・
ねじ、／／ 、 ２／・金属軸、 ／２・−皮膜
面、〃・ スリーブ。 特許出願人 日産自動車株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）セラミックスタービンロータと一体ノセラミックス
軸に金属軸を接合してなるタービン軸において、前記金
属軸をアルミニウムまたはアルミニウム系合金材料で形
成し、前記金属軸と前記セラミックス軸とを突合せによ
り溶着すると共に、前記金属軸の少なくとも軸支面に硬
質の耐摩耗被膜面を有することを特徴とするタービン軸
。 ２、特許請求の範囲第１項記載のタービン軸において、
前記セラミックス軸の材質を炭化けい素、窒化けい素、
窒化アルミニウムおよびサイアロンのうちのいずれかひ
とつであることを特徴とするタービン軸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6042782A JPS58178803A (ja) | 1982-04-13 | 1982-04-13 | タ−ビン軸 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6042782A JPS58178803A (ja) | 1982-04-13 | 1982-04-13 | タ−ビン軸 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58178803A true JPS58178803A (ja) | 1983-10-19 |
Family
ID=13141912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6042782A Pending JPS58178803A (ja) | 1982-04-13 | 1982-04-13 | タ−ビン軸 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58178803A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6082501U (ja) * | 1983-11-15 | 1985-06-07 | 三菱重工業株式会社 | セラミツク一体羽根車の回転軸 |
| JPS6116204A (ja) * | 1984-07-02 | 1986-01-24 | Honda Motor Co Ltd | 軸付タ−ビン翼車 |
| JPS6119903A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-28 | Honda Motor Co Ltd | 軸付タ−ビン翼車 |
| JPS61286501A (ja) * | 1985-06-12 | 1986-12-17 | Ngk Insulators Ltd | タ−ビンロ−タ−およびその製造法 |
| US4915589A (en) * | 1988-05-17 | 1990-04-10 | Elektroschmelzwerk Kempten Gmbh | Runner with mechanical coupling |
| US6431781B1 (en) * | 2000-06-15 | 2002-08-13 | Honeywell International, Inc. | Ceramic to metal joint assembly |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55107003A (en) * | 1979-02-13 | 1980-08-16 | Nissan Motor Co Ltd | Radial turbine rotor |
-
1982
- 1982-04-13 JP JP6042782A patent/JPS58178803A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55107003A (en) * | 1979-02-13 | 1980-08-16 | Nissan Motor Co Ltd | Radial turbine rotor |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6082501U (ja) * | 1983-11-15 | 1985-06-07 | 三菱重工業株式会社 | セラミツク一体羽根車の回転軸 |
| JPS6116204A (ja) * | 1984-07-02 | 1986-01-24 | Honda Motor Co Ltd | 軸付タ−ビン翼車 |
| JPS6119903A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-28 | Honda Motor Co Ltd | 軸付タ−ビン翼車 |
| JPH0351882B2 (ja) * | 1984-07-06 | 1991-08-08 | Honda Motor Co Ltd | |
| JPS61286501A (ja) * | 1985-06-12 | 1986-12-17 | Ngk Insulators Ltd | タ−ビンロ−タ−およびその製造法 |
| JPH0411721B2 (ja) * | 1985-06-12 | 1992-03-02 | Nippon Gaishi Kk | |
| US4915589A (en) * | 1988-05-17 | 1990-04-10 | Elektroschmelzwerk Kempten Gmbh | Runner with mechanical coupling |
| US6431781B1 (en) * | 2000-06-15 | 2002-08-13 | Honeywell International, Inc. | Ceramic to metal joint assembly |
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