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JPH0153142B2 - - Google Patents
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JPH0153142B2 - - Google Patents

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JPH0153142B2
JPH0153142B2 JP57178146A JP17814682A JPH0153142B2 JP H0153142 B2 JPH0153142 B2 JP H0153142B2 JP 57178146 A JP57178146 A JP 57178146A JP 17814682 A JP17814682 A JP 17814682A JP H0153142 B2 JPH0153142 B2 JP H0153142B2
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JP
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mold
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block
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Kenji Ootomo
Takahiro Takahashi
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04Use of lost patterns

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軸流蒸気タービンのノズルリングを、
消失分割鋳造パターンを組立てて、組立パターン
によりセルモールド法により製造する際に用いら
れる消失分割鋳造パターン用の金型に関するもの
である。
従来この種のノズルリングは小型タービンでは
穿孔ノズル、それ以外は溶接組立式ノズルであ
り、前者は安価であるが効率が悪く、後者は効率
は良いが高価であるという欠点があつた。
第1図は従来例の溶接組立式ノズルリングのノ
ズルブロツクの平面図、第2図は第1図の背面
図、第3図は第2図の側面図、第4図は第2図の
A−A断面図である。ノズルブロツク1はノズル
ブロツクの両側を円弧2,3に削成し、相隣るノ
ズルブロツク1(第4図は二個のノズルブロツク
を示し、一つは二点鎖線で示す)の円弧2,3を
当接して合せるようになつている。ノズルブロツ
ク1は溝Gを切込んでその底にノズル翼4の翼表
5を形成する。ノズル翼表5に対する翼裏は円弧
2であり、一つのノズルブロツクの円弧2と、そ
のノズルブロツクに隣接するノズルブロツクの翼
表5間でノズル流路6が構成されている。円弧
2,3の関係は更に後に組立の説明において説明
される。ノズルブロツク1の側面には後述する内
輪13の溝14が嵌入する突条7が設けてあり、
ノズルリングは組立状態において一円弧でありノ
ズルブロツク1はノズルリングの細分した円弧部
分をなすので側面8,9は加工を簡単にするため
平面に作られる。ノズルリングとして組立状態に
おいて平板となるように端面11,12は平行平
面に作られている。
以上のノズルブロツク1はステンレス鋼で作ら
れ、切削加工により形成するから加工工数が極め
て大である。
第5図aはノズルブロツクの上記実施例とは寸
法割合のみ異る他の実施例の斜視図である。この
ノズルブロツク1は第5図bのように円環の一部
として突合わされて溶接せられるものである。
第6図は第1図乃至第4図のノズルブロツクを
用いて組立てたノズルリングの平面図、第7図は
第6図のB−B断面図である。ノズルブロツク1
は円弧2,3を当接させて中心Cの円上に配され
る。その方法をのべる。ノズルブロツク1の突条
7を内輪13の円周溝14に嵌入する。そして第
6図に示すノズルリングの中心Cに中心を一致さ
せた円柱15の接線上に円弧2,3の合せ面の表
面に表われる線16とを一致させるように組上げ
て仮溶接し各ノズルブロツク1間を固定し、又、
端部にはノズル流路6のあいていないノズルブロ
ツク1と同一内外形の円弧形の埋金17,18,
19,21を配して同様に固定する。そしてノズ
ルブロツク1等の側面9に接する外輪22を当接
し、仮溶接する。以上のように仮溶接した後、組
立精度を測定して確認し本溶接を行い、両端面及
び内外周の旋削、研削を行う。
このような機械加工と溶接によるノズルリング
の製作は(1)相隣るノズルブロツク1の合せ面は製
作上円弧2,3とせざるを得ずその面が又ノズル
流路6の内壁になるので流路部形状が制約され
る。(2)機械加工工数が大である。(3)合せ面の線1
6を正しく出してから溶接しなければならないの
で組立工数が大である。(4)部品が多いので溶接時
間がかかる。(5)溶接時の溶接歪みにより全体的な
精度低下を避けるための技術的対策が必要であ
る。等の多くの問題点がある。
上記(4),(5)の溶接に関する問題点を避けるため
組立のみによつてノズルリングを製作もできる
が、そのためには組立のみによつて構成されねば
ならず内輪に内周に沿つてT溝もしくは蟻溝を必
要とし構成が溶接組立式ノズルリングより一層複
雑となり、各構成部品は密着するように正確に仕
上げられねばならないため著しく機械加工工数が
増大する。
上記各問題点を解決するため普通鋳造により製
作するものがある。然し乍ら鋳造特有の歪み、不
正確さ等が生じ、正確なノズル形状を得るのが困
難である。そして鋳造パターンはノズルの変更に
応じて夫々作つているため小量生産の場合鋳造パ
ターン代が極めて高いものとなつている。そのた
め多少の不適合があつても同一ノズルリングを用
いることとなる。
特開昭57−68261号公報の発明はタービンイン
ペラの製造方法において、分割消失鋳造パターン
を配列して鋳型を作るものであり、この従来例を
応用するとノズルリングの製造が容易となり、ノ
ズル形状は機械加工の場合と比較してかなり自由
に選択でき流路となる面に対応するパターン翼背
面は円と直線の組合せ、或は図示しないが二円の
組合せその他の曲線又は曲線の組合せも可能であ
り、流路の他の面についても同様であり効率のよ
い形状とすることができる。
処で、上記ノズルリング用の分割消失鋳造パタ
ーンを作るには金型が用いられる。この場合、蒸
気条件に対応してノズル膨張比のシリーズを有す
る場合には各ノズル膨張比毎に金型を用意する必
要がある。然し乍ら、このように金型を用意する
と、金型の種類がきわめて多くなり、ノズルリン
グの製作個数が少ない場合は製品のイニシアルコ
ストが高いものとなる。
そこで本発明ではノズルリング用の分割消失パ
ターンを如何ようにして安価に作るかという課題
が生じたのである。
本発明は上記課題を解決し、各膨張比毎に新た
な金型を用意することなく、各膨張比に対応でき
る金型を提供することにより、分割消失鋳造パタ
ーンを用いた軸流タービンのノズルリングの製造
に用いられる金型価格の低減を計ることを目的と
する。
本発明はノズルリングを半径方向もしくはノズ
ルリング中心を中心とする小円に接する直線にて
扇形状に分割した形状の一つのノズルを含むノズ
ルブロツク及び盲ブロツクを消失鋳造パターンに
て形成し、相隣つて当接する仕切面がノズル流路
の翼裏面と同一面となるノズルブロツクの分割消
失鋳造パターン、及び盲ブロツクの分割消失鋳造
パターンを結合して一体形とした消失鋳造パター
ンを用いてセラミツクセル鋳型を作り鋳湯する精
密鋳造により一体形に軸流タービンのノズルリン
グを製作する方法における前記ノズルブロツクの
消失鋳造パターン製作に用いられる金型であつ
て、該金型はノズル膨張比に適合した流路形状を
なすように可変こま金型と、不変のベース金型を
備え、不変のベース金型に可変のこま金型を交換
可能に取付取外しできるようにしてなることを特
徴とする軸流タービンのノズルリングの製造に用
いられる金型である。
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
第8図は分割されたノズルリングの消失鋳造パ
ターンの平面図であつてノズルリングを半径方向
に分割した中心角の小さな円弧をブロツクとする
分割型である。この実施例ではノズルリングの内
径面26、外径面27までを一体形に作る。即
ち、従来例の溶接組立式のノズルブロツク1では
内径面は内輪13の外径、ノズルリング1の外周
面は外輪22の内径であるが従来例のようにノズ
ルブロツク1に対応する型と別に内輪、外輪に対
応する型を作らないのである。即ち、本発明の実
施例ではノズルリングは一体鋳型に完成する。第
9図は第8図の背面図、第10図は第9図の左側
面図、第11図は第8図のC−C拡大断面図であ
る。消失鋳造パターンの高さは端面23,24間
がノズルリングの厚さと同一である。ノズルブロ
ツクの消失鋳造パターンを組立てたノズルリング
のパターンの軸方向の端面の何れかに組立用の基
準孔25を設ける。ノズル翼パターン104はパ
ターン翼表105形状を有するがパターン翼背面
102形状は従来の溶接組立式或は機械加工例と
異なり円弧ではなくノズル空間106が最適に形
成せられるように円弧面R1と平面L1よりなつて
いる。そして消失材ブロツクの翼背面102と反
対面103は翼背面102と表裏関係の同形状で
ある。このようなノズル翼パターン104の翼表
105の形状は蒸気の膨張比によつて変化させて
作る。
上述した消失鋳造パターンを作るための金型は
斜視図で示す第12図A,Bのように一対で作
る。即ち、第12図Aに示すように第11図と対
比するとベース金型28は面103に対応して面
1031を備え、円弧面R1に対応して金型円弧面
R1 1を、そして平面L1に対応して平面L1 1を備え
る。ベース金型28にノズル空間106を形成す
るこま1061をベース金型28の円弧面1031
の円周方向の溝29にこま1061の突条31を
嵌入し、ベース金型28下面より図示されないボ
ルトにより固定し、取付取外し可能とする。そし
てこま1061のパターン翼表105形状に対応
する金型面1051は蒸気膨張比により変化する
のでこま1061のみ変換可能とする。251は組
立用の基準孔25を形成するための型でベース金
型28に植設してある。ベース金型28に上金型
32をかぶせる。上金型32はパターン翼背面1
02に対応する形状の型面1021を備える。ベ
ース金型28と上金型32とは合せ面33と3
4,35と36を当接させる。そして図示されな
い金型枠に上金型32、ベース金型28両者を収
容して金型を組立て溶融した消失材を流し込み第
8図乃至第11図に示す消失材による分割パター
ンを製作する。
上述の消失材製の分割パターンのノズル膨張比
の異るものの分割パターンを例示すると第13
図、第14図は第11図と同断面で示されてお
り、パターンのノズル翼表105の形状が異つて
いるのであり、他は同一である。
第16図は以上のようにして作られた消失材に
よる分割消失鋳造パターン(符号37)の端面2
3(第10図)を治具38上にのせ基準孔25を
治具38に植設した位置決めピン25Jに嵌入す
ると分割消失鋳造パターン37は面102,10
3を当接し、面102,103の母線方向がノズ
ルリング中心のと同心の小円板に接する方向にな
るように扇形に配される。
第15図は機械加工も終り完成したノズルリン
グの平面図である。組立てられた消失鋳造パター
ンは第15図においてボルト孔42、座付ボルト
孔43、ノツクピン孔44、タツプ孔45はなく
内外周両端面に仕上代が付されたものである。第
16図に示されるように中間に円弧形に配された
分割消失鋳造パターン37の両側には第15図に
示すように両側に全体を半円形とした埋金に相当
する消失鋳造パターン39,41を配する。そし
て上述消失鋳造パターン37相互及び消失鋳造パ
ターン37と39,41夫々の当接面には組立て
に際して接着剤を塗布しておく。
接着剤が固化すると第15図において説明した
ノズルリングと同じ一体形の消失鋳造パターンが
出来上る。
尚、ノズルを含む分割消失鋳造パターンを複数
個上述のように結合するのは同じだが、部分的に
夫々仕組接着して、更に部分組立てしたパターン
を組合せてノズルリングの消失鋳造パターンを作
り上げるようにしてもよい。
このようにして作られたノズルリングの鋳造模
型を用いて公知のセラミツクシエル法によりスラ
リーコーテイング、サンデイング、乾燥を繰り返
して行なう。その後消失材の鋳造模型を溶出した
後、600℃で残つた鋳型を焼成し、更に1000℃で
焼成してセラミツク鋳型を得る。
鋳造はステンレス材を真空溶解炉で溶融して高
温に加熱してあるセラミツク鋳型に注湯する。型
バラシをして湯口、押湯を切断する。そして苛性
ソーダにより水洗してノズル流路6内につまつて
いる砂及び周壁に附着している砂を溶出する。
その後焼鈍、調質のため熱処理を行ない鋳造素
材が完成する。
機械加工は両端面、内外径面の荒引加工後、端
面軸方向のタービンケーシングへの取付孔加工を
行ない、その後両端面を研削仕上する。
以上のように本発明はノズル膨張比に適合した
流路形状をなすように可変こま金型と、不変のベ
ース金型を備え、不変のベース金型に可変のこま
金型を交換可能に取付取外しできるようにしてな
ることを特徴とする軸流タービンのノズルリング
の製造に用いられる金型としたから、ノズルの流
路形状をノズルの蒸気膨張比に従つて変更するの
で低価格で金型準備が可能となり、軸流タービン
のノズルリングを消失鋳造パターンを用いるセル
モールド法により製造する際、イニシアルコスト
を低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第7図は従来例のノズルリングの製
造方法並びにノズルリングを示す図であつて、第
1図はノズルブロツクの平面図、第2図は第1図
の背面図、第3図は第2図の側面図、第4図は第
2図のA−A断面図、第5図aはノズルブロツク
の斜視図、第5図bはノズルブロツクの組立を示
す斜視図、第6図はノズルブロツクの組立を示す
平面図、第7図は第6図のB−B断面図、第8図
以下は本発明の実施例を示す図面であつて、第8
図はノズル部の分割消失鋳造パターンの平面図、
第9図は第8図の背面図、第10図は第9図の側
面図、第11図は第8図のC−C拡大断面図、第
12図A、第12図Bは分割消失鋳造パターン用
金型の斜視図、第13図、第14図はノズル部分
割消失鋳造パターンの他の実施例を示す第8図の
C−C断面図、第15図は本発明により完成した
ノズルリングの平面図、第16図はノズル部分分
割消失鋳造パターンの組立を示す斜視図である。 1……ノズルブロツク、2,3……円弧、4…
…ノズル翼、5……翼表、6……ノズル流路、7
……突条、8,9……側面、11,12……端
面、13……内輪、14……溝、15……円柱、
16……線、17,18,19,21……埋金、
22……外輪、23,24……端面、25……基
準孔、26……内径面、27……外径面、28…
…ベース金型、29……溝、31……突条、32
……上金型、33,34……合せ面、35,36
……合せ面、37……分割消失鋳造パターン、3
8……治具、39,41……消失鋳造パターン、
42……ボルト孔、43……座付ボルト孔、44
……ノツクピン孔、45……タツプ孔、251
…型、25J……ピン、102……パターン翼背
面、103……反対面、104……ノズル翼パタ
ーン、105……パターン翼表、106……ノズ
ル空間、1021……型面、1031……面、10
1……金型面、1061……こま、C……中心、
G……溝、L1……平面、L1 1……平面、R1……円
弧面、R1 1……金型円弧面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ノズルリングを半径方向もしくはノズルリン
    グ中心を中心とする小円に接する直線にて扇形状
    に分割した形状の一つのノズルを含むノズルブロ
    ツク及び盲ブロツクを消失鋳造パターンにて形成
    し、相隣つて当接する仕切面がノズル流路の翼裏
    面と同一面となるノズルブロツクの分割消失鋳造
    パターン、及び盲ブロツクの分割消失鋳造パター
    ンを結合して一体形とした消失鋳造パターンを用
    いてセラミツクセル鋳型を作り鋳湯する精密鋳造
    により一体形に軸流タービンのノズルリングを製
    作する方法における前記ノズルブロツクの消失鋳
    造パターン製作に用いられる金型であつて、該金
    型はノズル膨張比に適合した流路形状をなすよう
    に可変こま金型と、不変のベース金型を備え、不
    変のベース金型に可変のこま金型を交換可能に取
    付取外しできるようにしてなることを特徴とする
    軸流タービンのノズルリングの製造に用いられる
    金型。
JP17814682A 1982-10-09 1982-10-09 軸流タービンのノズルリングの製造に用いられる金型 Granted JPS5966948A (ja)

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