羽根車およびその製造方法
【課題】表面を高耐食性の材料で被覆され、複雑な形状でかつ高耐食性を有する遠心圧縮機やポンプに用いられる新規な構成を持つ羽根車および羽根車を製造する新規な方法を提供する。
【解決手段】羽根車の構成部材として鉄を主成分とする合金を基材として用い、構成部材の表面にニッケル基合金を被覆する。被覆された羽根と付き合わされる構成部材の突き合わせ面に所定の開先を設け、羽根を開先に挿入した後に羽根と構成部材とを溶接し羽根車を製造する。
【解決手段】羽根車の構成部材として鉄を主成分とする合金を基材として用い、構成部材の表面にニッケル基合金を被覆する。被覆された羽根と付き合わされる構成部材の突き合わせ面に所定の開先を設け、羽根を開先に挿入した後に羽根と構成部材とを溶接し羽根車を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ガスや空気等の気体搬送に用いられる遠心圧縮機、各種液体の搬送装置に用いられる軸流ポンプ等の羽根車およびその製造方法に係り、特に複雑な形状からなる羽根車およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心圧縮機等に用いられる羽根車の中で、図１２に示される心板２、側板３、羽根１から構成される羽根車１０の製造では、通常それらの構成部材を溶接して接合し一体化する。この羽根車の溶接方法としては、図１３に示されるように個別部材として加工され表面にニッケル基合金等からなる耐食性の耐食被覆層４を被覆した羽根１、心板２、側板３を、アーク溶接、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接等のアーク溶接方法で溶接部に肉盛ビード６を形成して肉盛溶接する方法がある。また図１４に示されるように、精密鋳造と機械加工による削り出し等で心板２と一体に形成した羽根１を、羽根を溶接する開先（溝部）を開孔した側板３と重ね合わせて、開先をアーク溶接法で充填肉盛ビード７を形成して肉盛溶接して羽根端部と側板を接合する方法が多く用いられている。
【０００３】
しかし、前者は多数の部材の位置合わせを必要とし充分な精度が得にくく所定の性能が得られない問題がある。また心板２と側板３との間の空隙が狭い場合には、溶接部に溶接棒や溶接トーチが入らずに溶接が困難になるなどの問題がある。さらに、耐食被覆層を有する構成部材を溶接する場合には溶接部の充填肉盛ビード７部分での化学組成が大きく変化し、所定の強度や耐食性が得られない問題がある。
【０００４】
後者は、側板の外側から溶接するために心板２と側板３との間の空隙が狭い場合にも適用できる利点があるが、溶接時の入熱量が多いために溶接後の変形が大きく、また溶接アークの不均一により羽根１と側板３との接合部に形成される肉盛ビードの形状や化学組成が不均質になりやすい等の問題がある。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、例えば特許文献１に見られるように、心板を鍛造と切削加工により形成するとともに羽根を精密鋳造により形成し、複数の羽根と心板とを組み合わせて羽根の位置を設定した後に複数の羽根と心板を溶接し、熱処理により所定の機械的性質を付与し、その後に精密仕上げ加工を施し、所定の形状と寸法に仕上げる技術が公開されている。
【０００６】
一方、遠心圧縮機や軸流ポンプ等に用いられる材料としては、炭素鋼からステンレス鋼まで鉄を主成分とする合金が通常用いられている。移送される気体の中には、硫化水素など金属に対して腐食性を有する気体も存在するため、移送対象となる気体の腐食性に応じて使用する金属材料を選定している。特に、腐食性の高い気体を移送する圧縮機等では、ニッケルを主成分とするニッケル基合金が用いられる場合もある。しかし、ニッケル基合金は、鉄を主成分とする合金と比較して材料強度が低い合金が多く、圧縮機やポンプの設計に制限を及ぼす場合がある。
【０００７】
この問題を解決する方法として、例えば特許文献２に見られるように、ステンレス鋼からなるポンプ部品の母材表面にニッケル基合金で被覆することにより、鉄を主成分とする合金が持つ強度と、ニッケル基合金が持つ耐食性と耐摩耗性を有する被覆部材を提供する技術が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２３９４８４公報
【特許文献２】特許第３８８６３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の公知技術では、複雑な形状の羽根車を製造後に羽根車表面を高耐食性材料で均一に被覆することが困難である、あるいは表面被覆部材に精密仕上げ加工を施して所定の形状と寸法に仕上げることが困難である等の技術課題がある。また、予めニッケル基合金で被覆した部材を溶接して遠心圧縮機等を製造した場合に、所定の形状と寸法に仕上げることが困難である他に、ニッケル基合金で被覆した部材の溶接部近傍が所定の強度や耐食性を得ることができない等の技術課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、材料強度に関する設計上の制限を少なくし、かつ安価で耐食性に優れた羽根車およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成された羽根車において、前記羽根と心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記羽根と心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成されたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記羽根と心板は予め一体に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、前記羽根が溶接される心板及び側板の少なくとも一方に、羽根先端を収容し溶接部の位置決めを行う開先を設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記開先内に前記羽根の先端を突出させたことを特徴とする。
【００１５】
また、羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成された羽根車において、前記羽根に耐食性合金を使用し、前記心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成されたことを特徴とする。
【００１６】
また、前記羽根を構成する耐食性合金としては、ニッケル基合金がよい。例えば、５４ｍａｓｓ％Ｎｉ−１９ｍａｓｓ％Ｃｒ−５ｍａｓｓ％Ｎｂ−３ｍａｓｓ％Ｍｏの組成を持つニッケル基合金、または４２ｍａｓｓ％Ｎｉ−３２ｍａｓｓ％Ｆｅ−２１ｍａｓｓ％Ｃｒ−３ｍａｓｓ％Ｍｏの組成を持つニッケル基合金がよい。
【００１７】
また、前記羽根が溶接される心板及び側板の少なくとも一方に、羽根先端を収容し溶接部の位置決めを行う開先を設けたことを特徴とする。
【００１８】
また、前記開先内に羽根の先端を突出させたことを特徴とする。
【００１９】
さらに、羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成された羽根車であって、前記羽根と心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記羽根と心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成される羽根車において、鉄を主成分とする合金により前記羽根と心板と側板を形成する工程と、前記羽根と心板と側板の表面をニッケル基合金で被覆して耐食被覆層を形成する工程と、前記耐食被覆層が形成された羽根と心板及び側板の少なくとも一方を接合させて羽根位置を位置決めする工程と、接合された羽根と心板および側板の少なくとも一方を溶接する工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
さらに、羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成される羽根車であって、前記羽根にニッケル基合金を使用し、心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成される羽根車において、ニッケル基合金で前記羽根を形成する工程と、鉄を主成分とする合金により前記心板と側板を形成する工程と、前記心板と側板の表面をニッケル基合金で被覆して耐食被覆層を形成する工程と、前記羽根と心板及び側板の少なくとも一方を接合させて羽根位置を位置決めする工程と、接合された羽根と心板および側板の少なくとも一方を溶接する工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
さらに、前記羽根と接合される心板及び側板の少なくとも一方の突き合わせ面に開先を設け、前記羽根を前記開先に挿入した後に羽根と前記心板および側板の少なくとも一方を溶接することを特徴とする。
【００２２】
さらに、前記羽根と接合される心板及び側板の少なくとも一方の前記羽根との接合面に前記羽根に向けて所定の断面形状と深さの開先を設ける工程と、前記開先の底部と羽根の端部とを裏波溶接する工程と、前記開先底部に溶加材を供給して開先を充填肉盛溶接する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の羽根車では、構成部材の基材として強度の高い材料を用い基材表面を耐食性に優れるニッケルを主成分としたニッケル基合金で被覆しているため、強度と耐食性を兼ね備えた遠心圧縮機や軸流ポンプ等を提供できる効果がある。また、ニッケルの使用量を削減できるため、全体がニッケル基合金で製造された羽根車と比較して安価な羽根車を提供できる効果がある。
【００２４】
また、構成部材の羽根にニッケル基合金を使用することにより、羽根車の耐久性をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１の羽根車の模式図。
【図２】本発明の実施例１の変形例の模式図。
【図３】本発明の実施例１の他の変形例の模式図。
【図４】本発明の実施例２の羽根車の模式図。
【図５】本発明の実施例２の変形例の模式図。
【図６】本発明の実施例２の他の変形例の模式図。
【図７】本発明の実施例３の羽根車の模式図。
【図８】本発明の実施例３の変形例の模式図。
【図９】本発明の実施例３の他の変形例の模式図。
【図１０】本発明の実施例４の羽根車の模式図。
【図１１】本発明の実施例４の羽根車の断面図。
【図１２】一般的な遠心圧縮機用羽根車の外観を示す斜視図。
【図１３】従来の羽根車溶接方法の一例を示す模式図。
【図１４】従来の羽根車溶接方法の他の例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の詳細について実施例を用いて説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１に、実施例１の羽根車１１０の模式図を示す。羽根車１１０は羽根１０１の上下に設けた心板１０２あるいは側板１０３の溶接部に、羽根端部が挿入される開先Ｇを設け、羽根１０１と心板１０２および側板１０３とが溶接された構造を有する。ここで、羽根１０１、心板１０２、側板１０３のいずれも、基材としてＣｒが約２ｍａｓｓ％添加された低合金鋼が用いられその表面はニッケル基合金からなる耐食被覆層４で覆われている。
【００２８】
次にこの羽根車１１０の製造方法を説明する。先ず、羽根車を構成する羽根１０１、心板１０２、側板１０３の各々の構成部材を、低合金鋼の鋳造あるいは鍛造等と切削加工とを組み合わせて所定の形状と寸法に加工した。次に、アーク溶射法を用いてニッケル基合金を各構成部材の表面に溶射付着させ耐食被覆層４を形成した。次に、耐食被覆層４を付着させた心板１０２と側板１０３に羽根１０１の溶接位置を位置決めする開先Ｇを加工形成した。
【００２９】
羽根車の構成部材を以下の手順で組み合わせて羽根車を製造した。先ず、羽根１０１を心板１０２に形成した開先Ｇに挿入して位置決めした後に、羽根１０１と心板１０２との間に形成されるくさび状の空隙の羽根側に耐食被覆層４のニッケル基合金相当の化学組成を持つ溶接合金を供給し、ＴＩＧ溶接法で溶解して心板１０２の羽根側に裏波ビード５を形成させた。裏波ビードは片側溶接において完全な溶接状態を持つ溶接部裏面に形成される波型のビードをいう。
【００３０】
次に、羽根１０１と心板１０２間の空隙に、耐食被覆層４のニッケル基合金相当の化学組成を持つ合金、すなわち耐食被覆層４に近い組成と耐食性を持つ合金を溶加材として供給し開先Ｇに肉盛溶接を行い、充填肉盛ビード７を形成し羽根１０１と心板１０２の空隙を充填して所定の形状を形成した。さらに、羽根１０１と心板１０２が溶接された溶接体と側板３を組み合わせて溶接位置を位置決めした後に、同様の手順で羽根１０１と側板１０３を裏波溶接し、次いで肉盛溶接により充填肉盛ビード７で羽根１０１と側板１０３の空隙を充填して羽根車１１０を製造した。
【００３１】
上記実施例が示すように、羽根車を構成する部材の基材として低合金鋼が用いられているため、低合金鋼がもつ強度をそのまま利用することができる。加えて、基材表面がニッケル基合金で被覆されているとともに、構成部材の溶加材として耐食被覆層４のニッケル基合金相当の溶接合金を用いることにより溶接部外表面もニッケル基合金が露出しているため、羽根車は耐食被覆層と同じ耐食性を有し、かつニッケルの使用量を削減できるためニッケル基合金で製造された羽根車と比較して安価な羽根車を提供できる。
【００３２】
さらに、上記の構成によれば、羽根１０１の端部が心板１０２と側板１０３の開先Ｇの内部に突出して溶接されるため、強固な接合強度と高い寸法精度を持つ羽根車が得られる。
【００３３】
上記実施例は、外装体を形成する心板１０２と側板１０３の両方に羽根１０１の位置決めをする開先を形成したが、図２に示す変形例、図３に示す他の変形例のように、心板２と側板３の一方のみに位置決め用の開先Ｇを形成し、羽根１１１または１２１の一端を開先Ｇに挿入して位置を決定し肉盛溶接により羽根と心板または側板の空隙を充填し、他端は通常の肉盛溶接法により他の部材を接合して同様の溶接手順により羽根車を製造してもよい。この場合は、図１の実施例に比べやや寸法精度と強度に劣るが、工程が簡略化されるとともに実用上十分な性能が得られる。
【実施例２】
【００３４】
図４は、本発明の実施例２の羽根車２１０の模式図である。羽根車２１０は羽根２０１の両端の心板２０２あるいは側板２０３に羽根端部が挿入される開先Ｇを設け、羽根２０１と心板２０２、あるいは側板２０３とが溶接された構造を有する。
【００３５】
ここで、羽根２０１は、耐食性を有する５４ｍａｓｓ％Ｎｉ−１９ｍａｓｓ％Ｃｒ−５ｍａｓｓ％Ｎｂ−３ｍａｓｓ％Ｍｏの組成を持つニッケル基合金を加工して作成し、心板２０２、側板２０３は、いずれも１３ｍａｓｓ％Ｃｒのマルテンサイト系ステンレス鋼が基材として用いられており、その表面はニッケル基合金からなる耐食被覆層４で覆われている。
【００３６】
次に、この羽根車の製造方法を示す。先ず、羽根車２１０を構成する羽根２０１、心板２０２、側板２０３の各々の構成部材は、素材金属の鋳造あるいは鍛造等と切削加工とを組み合わせて、所定の形状と寸法に加工された。ここで、心板２０２と側板２０３に羽根２０１の溶接位置を決定する開先Ｇを予め加工形成した。次に、アーク溶射法を用いて心板２０２と側板２０３の表面全面にニッケル基合金からなる耐食被覆層４を付着させた。
【００３７】
このように開先を設けてからニッケル基合金の被覆を行い、開先内まで合金層を設けることにより、開先内の溶接金属部との溶接性が向上する。また、開先内に鋼材が露出していないため、耐食性を低下させる鉄とニッケルとの混合層が生じにくい。一方、被覆層を設けてから開先を設けることは、作業工程が容易であり好ましい。
【００３８】
各々表面被覆された心板２０２と側板２０３と羽根２０１を以下の手順で組み合わせて、羽根車を製造した。先ず、羽根２０１と心板２０２との空隙の羽根側、および、羽根２０１と側板２０３との空隙の羽根側に、耐食被覆層４のニッケル基合金と相当の化学組成を持つ溶接金属を若干溶着させた。次に、溶接金属が溶着された羽根２０１を心板２０２に形成した開先Ｇに挿入して位置決めを行った。
【００３９】
先ず始めに、羽根２０１に溶着させた溶接金属をＴＩＧ溶接法で再溶解し、心板２の羽根面側に裏波ビード５を形成させた。次に、羽根２０１と心板２０２の空隙に耐食被覆層４のニッケル基合金相当の化学組成を持つ合金を溶加材として供給して開先に充填肉盛ビード７を形成し、羽根２０１と心板２０２の空隙を充填して、所定の形状を形成した。
【００４０】
さらに、羽根２０１と心板２０２が溶接された溶接体と側板２０３を組み合わせて、羽根２０１と心板２０２の接合方法と同様の手順で、羽根２０１と側板２０３を接合し、羽根車２１０を製造した。
【００４１】
上記実施例２が示すように、羽根車の心板２０２と側板２０３の構成部材としてマルテンサイト系ステンレス鋼が用いられているためその強度を利用することができる。加えて、心板２０２と側板２０３の基材表面がニッケル基合金で被覆されているとともに、心板２０２および側板２０３と羽根２０１の溶接部の外表面もニッケル基合金が露出しているため、羽根車２０１は耐食被覆層と同等の耐食性を有する。さらに、心板２０２と側板２０３の基材がマルテンサイト系ステンレス鋼であって羽根車に使用するニッケルの量を削減できるため、ニッケル基合金で製造された羽根車と比較して、安価な羽根車を提供できる。
【００４２】
実施例２は羽根２０１に５４ｍａｓｓ％Ｎｉ−１９ｍａｓｓ％Ｃｒ−５ｍａｓｓ％Ｎｂ−３ｍａｓｓ％Ｍｏの組成を持つ耐食性のニッケル基合金を用いるため、実施例１より高価になるものの、最も損傷を受けやすい羽根部分の耐久性が大幅に向上する。
【００４３】
上記実施例は、心板２と側板３の両方に羽根２０１の位置決めをする開先Ｇを形成したが、図５に示す変形例、図６に示す他の変形例のように、羽根２１１、羽根２２１を用意し、心板２０２と側板２０３の少なくとも一方のみに位置決め用の開先Ｇを形成して溶接し、他方は通常の肉盛溶接法により部材を接合し、同様の溶接手順により羽根車を製造してもよい。この場合も、図４の実施例２に比べやや寸法精度と強度に劣るが、工程が簡略化されるとともに実用上十分な性能が得られる。
【実施例３】
【００４４】
図７は、本発明の実施例３の羽根車の模式図である。羽根車３１０は羽根３０１の両端に、羽根を溶接するための開先Ｇを有し、羽根３０１と心板３０２あるいは側板３０３が溶接された構造を有する。ここで、羽根３０１は、耐食性を有する４２ｍａｓｓ％Ｎｉ−３２ｍａｓｓ％Ｆｅ−２１ｍａｓｓ％Ｃｒ−３ｍａｓｓ％Ｍｏの組成を持つニッケル基合金を加工して作成し、心板３０２、側板３０３は、いずれも約９ｍａｓｓ％のＮｉが添加された低合金鋼が基材として用いられており、その表面はニッケル基合金からなる耐食被覆層４で覆われている。
【００４５】
次に、この羽根車の製造方法を示す。先ず、羽根車を構成する羽根３０１、心板３０２、側板３０３の各々の構成部材は、素材金属を鋳造あるいは鍛造等と切削加工とを組み合わせて所定の形状と寸法に加工された。ここで、心板３０２と側板３０３に羽根３０１を溶接するための開先Ｇを予め加工形成した。次に、アーク溶射法を用いて心板３０２と側板３０３の表面全面にニッケル基合金の耐食被覆層４を付着させた。
【００４６】
次にニッケル基合金で表面被覆された心板３０２と側板３０３と羽根３０１を以下の手順で組み合わせて羽根車３１０を製造した。先ず、羽根３０１と心板３０２とを位置決めした後に、羽根３０１と心板３０２の空隙に羽根３０１に使用したニッケル基合金相当の化学組成を持つ合金を供給し、レーザー溶接法で挿入した合金を溶解することにより、心板３０２の羽根面側に裏波ビード５を形成させた。次に、羽根３０１と心板３０２の空隙に羽根３０１に使用したニッケル基合金相当の化学組成を持つ合金を溶加材として供給して開先Ｇに充填肉盛ビード７を形成して、羽根３０１と心板３０２の広い空隙を充填し所定の形状を形成した。
【００４７】
さらに、羽根３０１と心板３０２が溶接された溶接体と側板３０３を組み合わせて、羽根３０１と心板３０２を接合した方法と同様の手順で羽根３０１と側板３０３を裏波溶接し、肉盛溶接により羽根３０１と側板３０３の空隙を埋めて羽根車３１０を製造した。
【００４８】
実施例３は羽根に４２ｍａｓｓ％Ｎｉ−３２ｍａｓｓ％Ｆｅ−２１ｍａｓｓ％Ｃｒ−３ｍａｓｓ％Ｍｏの組成を持つニッケル基合金を用いるため、実施例１より高価になるものの、最も損傷を受けやすい羽根部分の耐久性が大幅に向上する。
【００４９】
上記実施例は、外装体を形成する心板３０２と側板３０３の両方に羽根３０１の位置決めをする開先を形成したが、図８に示す変形例、図９に示す他の変形例のように、羽根３１１、羽根３２１を用意し、心板３０２と側板３０３の少なくとも一方のみに位置決め用の開先Ｇを形成して充填肉盛ビード７を形成し、他方は通常の肉盛溶接法により接合部材を製造し、同様の溶接手順により羽根車を製造してもよい。この場合も、図７の実施例３に比べやや寸法精度と強度に劣るが、工程が簡略化されるとともに実用上十分な性能が得られる。
【実施例４】
【００５０】
図１０に実施例４の模式図を示す。実施例４は羽根４０１、心板４０２、側板４０３から構成される軸流ポンプで用いられる羽根車４１０を示す。図１１はその断面図である。所定の性能を得るため、羽根車４１０は図１０（ｂ）に示すように羽根４０１と心板４０２を一体成形した三次元曲面を有しており、精密鋳造した後に機械加工により正確な寸法精度を得ている。
【００５１】
羽根車４１０の製造方法は、まず側板４０３の羽根４０１の溶接される部分に開先Ｇを形成し、羽根４０１先端を開先Ｇに挿入し突き合わせた後、突合せ部を溶接する開先突合せ溶接法により、図１０（ａ）に示すように一体に羽根車を製造する。
【００５２】
羽根４０１と心板４０２、側板４０３の構成は、実施例１〜３で説明したと同様の各種の複合金属材料が用いられる。
【００５３】
実施例４では羽根４０１と心板４０２が予め一体に形成されているため、寸法精度及び強度に優れた羽根車を得ることができ、また加工工程を大幅に短縮することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０１、１１１、１２１、２０１、２１１、２２１、３０１、３１１、３２１：羽根
１０２、２０２、３０２：心板
１０３、２０３、３０３：側板
４：耐食被覆層
５：裏波ビード部
６：肉盛ビード部
７：充填肉盛ビード部
Ｇ：開先
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ガスや空気等の気体搬送に用いられる遠心圧縮機、各種液体の搬送装置に用いられる軸流ポンプ等の羽根車およびその製造方法に係り、特に複雑な形状からなる羽根車およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心圧縮機等に用いられる羽根車の中で、図１２に示される心板２、側板３、羽根１から構成される羽根車１０の製造では、通常それらの構成部材を溶接して接合し一体化する。この羽根車の溶接方法としては、図１３に示されるように個別部材として加工され表面にニッケル基合金等からなる耐食性の耐食被覆層４を被覆した羽根１、心板２、側板３を、アーク溶接、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接等のアーク溶接方法で溶接部に肉盛ビード６を形成して肉盛溶接する方法がある。また図１４に示されるように、精密鋳造と機械加工による削り出し等で心板２と一体に形成した羽根１を、羽根を溶接する開先（溝部）を開孔した側板３と重ね合わせて、開先をアーク溶接法で充填肉盛ビード７を形成して肉盛溶接して羽根端部と側板を接合する方法が多く用いられている。
【０００３】
しかし、前者は多数の部材の位置合わせを必要とし充分な精度が得にくく所定の性能が得られない問題がある。また心板２と側板３との間の空隙が狭い場合には、溶接部に溶接棒や溶接トーチが入らずに溶接が困難になるなどの問題がある。さらに、耐食被覆層を有する構成部材を溶接する場合には溶接部の充填肉盛ビード７部分での化学組成が大きく変化し、所定の強度や耐食性が得られない問題がある。
【０００４】
後者は、側板の外側から溶接するために心板２と側板３との間の空隙が狭い場合にも適用できる利点があるが、溶接時の入熱量が多いために溶接後の変形が大きく、また溶接アークの不均一により羽根１と側板３との接合部に形成される肉盛ビードの形状や化学組成が不均質になりやすい等の問題がある。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、例えば特許文献１に見られるように、心板を鍛造と切削加工により形成するとともに羽根を精密鋳造により形成し、複数の羽根と心板とを組み合わせて羽根の位置を設定した後に複数の羽根と心板を溶接し、熱処理により所定の機械的性質を付与し、その後に精密仕上げ加工を施し、所定の形状と寸法に仕上げる技術が公開されている。
【０００６】
一方、遠心圧縮機や軸流ポンプ等に用いられる材料としては、炭素鋼からステンレス鋼まで鉄を主成分とする合金が通常用いられている。移送される気体の中には、硫化水素など金属に対して腐食性を有する気体も存在するため、移送対象となる気体の腐食性に応じて使用する金属材料を選定している。特に、腐食性の高い気体を移送する圧縮機等では、ニッケルを主成分とするニッケル基合金が用いられる場合もある。しかし、ニッケル基合金は、鉄を主成分とする合金と比較して材料強度が低い合金が多く、圧縮機やポンプの設計に制限を及ぼす場合がある。
【０００７】
この問題を解決する方法として、例えば特許文献２に見られるように、ステンレス鋼からなるポンプ部品の母材表面にニッケル基合金で被覆することにより、鉄を主成分とする合金が持つ強度と、ニッケル基合金が持つ耐食性と耐摩耗性を有する被覆部材を提供する技術が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２３９４８４公報
【特許文献２】特許第３８８６３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の公知技術では、複雑な形状の羽根車を製造後に羽根車表面を高耐食性材料で均一に被覆することが困難である、あるいは表面被覆部材に精密仕上げ加工を施して所定の形状と寸法に仕上げることが困難である等の技術課題がある。また、予めニッケル基合金で被覆した部材を溶接して遠心圧縮機等を製造した場合に、所定の形状と寸法に仕上げることが困難である他に、ニッケル基合金で被覆した部材の溶接部近傍が所定の強度や耐食性を得ることができない等の技術課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、材料強度に関する設計上の制限を少なくし、かつ安価で耐食性に優れた羽根車およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成された羽根車において、前記羽根と心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記羽根と心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成されたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記羽根と心板は予め一体に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、前記羽根が溶接される心板及び側板の少なくとも一方に、羽根先端を収容し溶接部の位置決めを行う開先を設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記開先内に前記羽根の先端を突出させたことを特徴とする。
【００１５】
また、羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成された羽根車において、前記羽根に耐食性合金を使用し、前記心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成されたことを特徴とする。
【００１６】
また、前記羽根を構成する耐食性合金としては、ニッケル基合金がよい。例えば、５４ｍａｓｓ％Ｎｉ−１９ｍａｓｓ％Ｃｒ−５ｍａｓｓ％Ｎｂ−３ｍａｓｓ％Ｍｏの組成を持つニッケル基合金、または４２ｍａｓｓ％Ｎｉ−３２ｍａｓｓ％Ｆｅ−２１ｍａｓｓ％Ｃｒ−３ｍａｓｓ％Ｍｏの組成を持つニッケル基合金がよい。
【００１７】
また、前記羽根が溶接される心板及び側板の少なくとも一方に、羽根先端を収容し溶接部の位置決めを行う開先を設けたことを特徴とする。
【００１８】
また、前記開先内に羽根の先端を突出させたことを特徴とする。
【００１９】
さらに、羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成された羽根車であって、前記羽根と心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記羽根と心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成される羽根車において、鉄を主成分とする合金により前記羽根と心板と側板を形成する工程と、前記羽根と心板と側板の表面をニッケル基合金で被覆して耐食被覆層を形成する工程と、前記耐食被覆層が形成された羽根と心板及び側板の少なくとも一方を接合させて羽根位置を位置決めする工程と、接合された羽根と心板および側板の少なくとも一方を溶接する工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
さらに、羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成される羽根車であって、前記羽根にニッケル基合金を使用し、心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成される羽根車において、ニッケル基合金で前記羽根を形成する工程と、鉄を主成分とする合金により前記心板と側板を形成する工程と、前記心板と側板の表面をニッケル基合金で被覆して耐食被覆層を形成する工程と、前記羽根と心板及び側板の少なくとも一方を接合させて羽根位置を位置決めする工程と、接合された羽根と心板および側板の少なくとも一方を溶接する工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
さらに、前記羽根と接合される心板及び側板の少なくとも一方の突き合わせ面に開先を設け、前記羽根を前記開先に挿入した後に羽根と前記心板および側板の少なくとも一方を溶接することを特徴とする。
【００２２】
さらに、前記羽根と接合される心板及び側板の少なくとも一方の前記羽根との接合面に前記羽根に向けて所定の断面形状と深さの開先を設ける工程と、前記開先の底部と羽根の端部とを裏波溶接する工程と、前記開先底部に溶加材を供給して開先を充填肉盛溶接する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の羽根車では、構成部材の基材として強度の高い材料を用い基材表面を耐食性に優れるニッケルを主成分としたニッケル基合金で被覆しているため、強度と耐食性を兼ね備えた遠心圧縮機や軸流ポンプ等を提供できる効果がある。また、ニッケルの使用量を削減できるため、全体がニッケル基合金で製造された羽根車と比較して安価な羽根車を提供できる効果がある。
【００２４】
また、構成部材の羽根にニッケル基合金を使用することにより、羽根車の耐久性をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１の羽根車の模式図。
【図２】本発明の実施例１の変形例の模式図。
【図３】本発明の実施例１の他の変形例の模式図。
【図４】本発明の実施例２の羽根車の模式図。
【図５】本発明の実施例２の変形例の模式図。
【図６】本発明の実施例２の他の変形例の模式図。
【図７】本発明の実施例３の羽根車の模式図。
【図８】本発明の実施例３の変形例の模式図。
【図９】本発明の実施例３の他の変形例の模式図。
【図１０】本発明の実施例４の羽根車の模式図。
【図１１】本発明の実施例４の羽根車の断面図。
【図１２】一般的な遠心圧縮機用羽根車の外観を示す斜視図。
【図１３】従来の羽根車溶接方法の一例を示す模式図。
【図１４】従来の羽根車溶接方法の他の例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の詳細について実施例を用いて説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１に、実施例１の羽根車１１０の模式図を示す。羽根車１１０は羽根１０１の上下に設けた心板１０２あるいは側板１０３の溶接部に、羽根端部が挿入される開先Ｇを設け、羽根１０１と心板１０２および側板１０３とが溶接された構造を有する。ここで、羽根１０１、心板１０２、側板１０３のいずれも、基材としてＣｒが約２ｍａｓｓ％添加された低合金鋼が用いられその表面はニッケル基合金からなる耐食被覆層４で覆われている。
【００２８】
次にこの羽根車１１０の製造方法を説明する。先ず、羽根車を構成する羽根１０１、心板１０２、側板１０３の各々の構成部材を、低合金鋼の鋳造あるいは鍛造等と切削加工とを組み合わせて所定の形状と寸法に加工した。次に、アーク溶射法を用いてニッケル基合金を各構成部材の表面に溶射付着させ耐食被覆層４を形成した。次に、耐食被覆層４を付着させた心板１０２と側板１０３に羽根１０１の溶接位置を位置決めする開先Ｇを加工形成した。
【００２９】
羽根車の構成部材を以下の手順で組み合わせて羽根車を製造した。先ず、羽根１０１を心板１０２に形成した開先Ｇに挿入して位置決めした後に、羽根１０１と心板１０２との間に形成されるくさび状の空隙の羽根側に耐食被覆層４のニッケル基合金相当の化学組成を持つ溶接合金を供給し、ＴＩＧ溶接法で溶解して心板１０２の羽根側に裏波ビード５を形成させた。裏波ビードは片側溶接において完全な溶接状態を持つ溶接部裏面に形成される波型のビードをいう。
【００３０】
次に、羽根１０１と心板１０２間の空隙に、耐食被覆層４のニッケル基合金相当の化学組成を持つ合金、すなわち耐食被覆層４に近い組成と耐食性を持つ合金を溶加材として供給し開先Ｇに肉盛溶接を行い、充填肉盛ビード７を形成し羽根１０１と心板１０２の空隙を充填して所定の形状を形成した。さらに、羽根１０１と心板１０２が溶接された溶接体と側板３を組み合わせて溶接位置を位置決めした後に、同様の手順で羽根１０１と側板１０３を裏波溶接し、次いで肉盛溶接により充填肉盛ビード７で羽根１０１と側板１０３の空隙を充填して羽根車１１０を製造した。
【００３１】
上記実施例が示すように、羽根車を構成する部材の基材として低合金鋼が用いられているため、低合金鋼がもつ強度をそのまま利用することができる。加えて、基材表面がニッケル基合金で被覆されているとともに、構成部材の溶加材として耐食被覆層４のニッケル基合金相当の溶接合金を用いることにより溶接部外表面もニッケル基合金が露出しているため、羽根車は耐食被覆層と同じ耐食性を有し、かつニッケルの使用量を削減できるためニッケル基合金で製造された羽根車と比較して安価な羽根車を提供できる。
【００３２】
さらに、上記の構成によれば、羽根１０１の端部が心板１０２と側板１０３の開先Ｇの内部に突出して溶接されるため、強固な接合強度と高い寸法精度を持つ羽根車が得られる。
【００３３】
上記実施例は、外装体を形成する心板１０２と側板１０３の両方に羽根１０１の位置決めをする開先を形成したが、図２に示す変形例、図３に示す他の変形例のように、心板２と側板３の一方のみに位置決め用の開先Ｇを形成し、羽根１１１または１２１の一端を開先Ｇに挿入して位置を決定し肉盛溶接により羽根と心板または側板の空隙を充填し、他端は通常の肉盛溶接法により他の部材を接合して同様の溶接手順により羽根車を製造してもよい。この場合は、図１の実施例に比べやや寸法精度と強度に劣るが、工程が簡略化されるとともに実用上十分な性能が得られる。
【実施例２】
【００３４】
図４は、本発明の実施例２の羽根車２１０の模式図である。羽根車２１０は羽根２０１の両端の心板２０２あるいは側板２０３に羽根端部が挿入される開先Ｇを設け、羽根２０１と心板２０２、あるいは側板２０３とが溶接された構造を有する。
【００３５】
ここで、羽根２０１は、耐食性を有する５４ｍａｓｓ％Ｎｉ−１９ｍａｓｓ％Ｃｒ−５ｍａｓｓ％Ｎｂ−３ｍａｓｓ％Ｍｏの組成を持つニッケル基合金を加工して作成し、心板２０２、側板２０３は、いずれも１３ｍａｓｓ％Ｃｒのマルテンサイト系ステンレス鋼が基材として用いられており、その表面はニッケル基合金からなる耐食被覆層４で覆われている。
【００３６】
次に、この羽根車の製造方法を示す。先ず、羽根車２１０を構成する羽根２０１、心板２０２、側板２０３の各々の構成部材は、素材金属の鋳造あるいは鍛造等と切削加工とを組み合わせて、所定の形状と寸法に加工された。ここで、心板２０２と側板２０３に羽根２０１の溶接位置を決定する開先Ｇを予め加工形成した。次に、アーク溶射法を用いて心板２０２と側板２０３の表面全面にニッケル基合金からなる耐食被覆層４を付着させた。
【００３７】
このように開先を設けてからニッケル基合金の被覆を行い、開先内まで合金層を設けることにより、開先内の溶接金属部との溶接性が向上する。また、開先内に鋼材が露出していないため、耐食性を低下させる鉄とニッケルとの混合層が生じにくい。一方、被覆層を設けてから開先を設けることは、作業工程が容易であり好ましい。
【００３８】
各々表面被覆された心板２０２と側板２０３と羽根２０１を以下の手順で組み合わせて、羽根車を製造した。先ず、羽根２０１と心板２０２との空隙の羽根側、および、羽根２０１と側板２０３との空隙の羽根側に、耐食被覆層４のニッケル基合金と相当の化学組成を持つ溶接金属を若干溶着させた。次に、溶接金属が溶着された羽根２０１を心板２０２に形成した開先Ｇに挿入して位置決めを行った。
【００３９】
先ず始めに、羽根２０１に溶着させた溶接金属をＴＩＧ溶接法で再溶解し、心板２の羽根面側に裏波ビード５を形成させた。次に、羽根２０１と心板２０２の空隙に耐食被覆層４のニッケル基合金相当の化学組成を持つ合金を溶加材として供給して開先に充填肉盛ビード７を形成し、羽根２０１と心板２０２の空隙を充填して、所定の形状を形成した。
【００４０】
さらに、羽根２０１と心板２０２が溶接された溶接体と側板２０３を組み合わせて、羽根２０１と心板２０２の接合方法と同様の手順で、羽根２０１と側板２０３を接合し、羽根車２１０を製造した。
【００４１】
上記実施例２が示すように、羽根車の心板２０２と側板２０３の構成部材としてマルテンサイト系ステンレス鋼が用いられているためその強度を利用することができる。加えて、心板２０２と側板２０３の基材表面がニッケル基合金で被覆されているとともに、心板２０２および側板２０３と羽根２０１の溶接部の外表面もニッケル基合金が露出しているため、羽根車２０１は耐食被覆層と同等の耐食性を有する。さらに、心板２０２と側板２０３の基材がマルテンサイト系ステンレス鋼であって羽根車に使用するニッケルの量を削減できるため、ニッケル基合金で製造された羽根車と比較して、安価な羽根車を提供できる。
【００４２】
実施例２は羽根２０１に５４ｍａｓｓ％Ｎｉ−１９ｍａｓｓ％Ｃｒ−５ｍａｓｓ％Ｎｂ−３ｍａｓｓ％Ｍｏの組成を持つ耐食性のニッケル基合金を用いるため、実施例１より高価になるものの、最も損傷を受けやすい羽根部分の耐久性が大幅に向上する。
【００４３】
上記実施例は、心板２と側板３の両方に羽根２０１の位置決めをする開先Ｇを形成したが、図５に示す変形例、図６に示す他の変形例のように、羽根２１１、羽根２２１を用意し、心板２０２と側板２０３の少なくとも一方のみに位置決め用の開先Ｇを形成して溶接し、他方は通常の肉盛溶接法により部材を接合し、同様の溶接手順により羽根車を製造してもよい。この場合も、図４の実施例２に比べやや寸法精度と強度に劣るが、工程が簡略化されるとともに実用上十分な性能が得られる。
【実施例３】
【００４４】
図７は、本発明の実施例３の羽根車の模式図である。羽根車３１０は羽根３０１の両端に、羽根を溶接するための開先Ｇを有し、羽根３０１と心板３０２あるいは側板３０３が溶接された構造を有する。ここで、羽根３０１は、耐食性を有する４２ｍａｓｓ％Ｎｉ−３２ｍａｓｓ％Ｆｅ−２１ｍａｓｓ％Ｃｒ−３ｍａｓｓ％Ｍｏの組成を持つニッケル基合金を加工して作成し、心板３０２、側板３０３は、いずれも約９ｍａｓｓ％のＮｉが添加された低合金鋼が基材として用いられており、その表面はニッケル基合金からなる耐食被覆層４で覆われている。
【００４５】
次に、この羽根車の製造方法を示す。先ず、羽根車を構成する羽根３０１、心板３０２、側板３０３の各々の構成部材は、素材金属を鋳造あるいは鍛造等と切削加工とを組み合わせて所定の形状と寸法に加工された。ここで、心板３０２と側板３０３に羽根３０１を溶接するための開先Ｇを予め加工形成した。次に、アーク溶射法を用いて心板３０２と側板３０３の表面全面にニッケル基合金の耐食被覆層４を付着させた。
【００４６】
次にニッケル基合金で表面被覆された心板３０２と側板３０３と羽根３０１を以下の手順で組み合わせて羽根車３１０を製造した。先ず、羽根３０１と心板３０２とを位置決めした後に、羽根３０１と心板３０２の空隙に羽根３０１に使用したニッケル基合金相当の化学組成を持つ合金を供給し、レーザー溶接法で挿入した合金を溶解することにより、心板３０２の羽根面側に裏波ビード５を形成させた。次に、羽根３０１と心板３０２の空隙に羽根３０１に使用したニッケル基合金相当の化学組成を持つ合金を溶加材として供給して開先Ｇに充填肉盛ビード７を形成して、羽根３０１と心板３０２の広い空隙を充填し所定の形状を形成した。
【００４７】
さらに、羽根３０１と心板３０２が溶接された溶接体と側板３０３を組み合わせて、羽根３０１と心板３０２を接合した方法と同様の手順で羽根３０１と側板３０３を裏波溶接し、肉盛溶接により羽根３０１と側板３０３の空隙を埋めて羽根車３１０を製造した。
【００４８】
実施例３は羽根に４２ｍａｓｓ％Ｎｉ−３２ｍａｓｓ％Ｆｅ−２１ｍａｓｓ％Ｃｒ−３ｍａｓｓ％Ｍｏの組成を持つニッケル基合金を用いるため、実施例１より高価になるものの、最も損傷を受けやすい羽根部分の耐久性が大幅に向上する。
【００４９】
上記実施例は、外装体を形成する心板３０２と側板３０３の両方に羽根３０１の位置決めをする開先を形成したが、図８に示す変形例、図９に示す他の変形例のように、羽根３１１、羽根３２１を用意し、心板３０２と側板３０３の少なくとも一方のみに位置決め用の開先Ｇを形成して充填肉盛ビード７を形成し、他方は通常の肉盛溶接法により接合部材を製造し、同様の溶接手順により羽根車を製造してもよい。この場合も、図７の実施例３に比べやや寸法精度と強度に劣るが、工程が簡略化されるとともに実用上十分な性能が得られる。
【実施例４】
【００５０】
図１０に実施例４の模式図を示す。実施例４は羽根４０１、心板４０２、側板４０３から構成される軸流ポンプで用いられる羽根車４１０を示す。図１１はその断面図である。所定の性能を得るため、羽根車４１０は図１０（ｂ）に示すように羽根４０１と心板４０２を一体成形した三次元曲面を有しており、精密鋳造した後に機械加工により正確な寸法精度を得ている。
【００５１】
羽根車４１０の製造方法は、まず側板４０３の羽根４０１の溶接される部分に開先Ｇを形成し、羽根４０１先端を開先Ｇに挿入し突き合わせた後、突合せ部を溶接する開先突合せ溶接法により、図１０（ａ）に示すように一体に羽根車を製造する。
【００５２】
羽根４０１と心板４０２、側板４０３の構成は、実施例１〜３で説明したと同様の各種の複合金属材料が用いられる。
【００５３】
実施例４では羽根４０１と心板４０２が予め一体に形成されているため、寸法精度及び強度に優れた羽根車を得ることができ、また加工工程を大幅に短縮することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０１、１１１、１２１、２０１、２１１、２２１、３０１、３１１、３２１：羽根
１０２、２０２、３０２：心板
１０３、２０３、３０３：側板
４：耐食被覆層
５：裏波ビード部
６：肉盛ビード部
７：充填肉盛ビード部
Ｇ：開先
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成された羽根車において、
前記羽根と心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記羽根と心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成されたことを特徴とする羽根車。
【請求項２】
請求項１に記載された羽根車において、前記羽根と心板は予め一体に形成されていることを特徴とする羽根車。
【請求項３】
請求項１または２に記載された羽根車において、前記羽根が溶接される心板及び側板の少なくとも一方に、羽根先端を収容し溶接部の位置決めを行う開先を設けたことを特徴とする羽根車。
【請求項４】
請求項３に記載された羽根車において、前記開先内に前記羽根の先端を突出させたことを特徴とする羽根車。
【請求項５】
羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成された羽根車において、
前記羽根にニッケル基合金を使用し、前記心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成されたことを特徴とする羽根車。
【請求項６】
請求項５に記載された羽根車において、前記羽根が溶接される心板及び側板の少なくとも一方に、羽根先端を収容し溶接部の位置決めを行う開先を設けたことを特徴とする羽根車。
【請求項７】
請求項６に記載された羽根車において、前記開先内に羽根の先端を突出させたことを特徴とする羽根車。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の羽根車を有する遠心圧縮機。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の羽根車を有する軸流ポンプ。
【請求項１０】
羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成された羽根車であって、前記羽根と心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記羽根と心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成される羽根車において、
鉄を主成分とする合金により前記羽根と心板と側板を形成する工程と、前記羽根と心板と側板の表面をニッケル基合金で被覆して耐食被覆層を形成する工程と、前記耐食被覆層が形成された羽根と心板及び側板の少なくとも一方を接合させて羽根位置を位置決めする工程と、接合された羽根と心板および側板の少なくとも一方を溶接する工程とを有することを特徴とする羽根車の製造方法。
【請求項１１】
羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成される羽根車であって、前記羽根にニッケル基合金を使用し、心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成される羽根車において、
ニッケル基合金で前記羽根を形成する工程と、鉄を主成分とする合金により前記心板と側板を形成する工程と、前記心板と側板の表面をニッケル基合金で被覆して耐食被覆層を形成する工程と、前記羽根と心板及び側板の少なくとも一方を接合させて羽根位置を位置決めする工程と、接合された羽根と心板および側板の少なくとも一方を溶接する工程とを有することを特徴とする羽根車の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載された羽根車の製造方法において、前記羽根と接合される心板及び側板の少なくとも一方の突き合わせ面に開先を設け、前記羽根を前記開先に挿入した後に羽根と前記心板および側板の少なくとも一方を溶接することを特徴とする羽根車の製造方法。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載された羽根車の製造方法において、前記羽根と接合される心板及び側板の少なくとも一方の前記羽根との接合面に前記羽根に向けて所定の断面形状と深さの開先を設ける工程と、前記開先の底部と羽根の端部とを裏波溶接する工程と、前記開先底部に溶加材を供給して開先を充填肉盛溶接する工程とを有することを特徴とする羽根車の製造方法。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の製造方法により製造された羽根車を有する遠心圧縮機。
【請求項１５】
請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の製造方法により製造された羽根車を有する軸流ポンプ。
【請求項１】
羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成された羽根車において、
前記羽根と心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記羽根と心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成されたことを特徴とする羽根車。
【請求項２】
請求項１に記載された羽根車において、前記羽根と心板は予め一体に形成されていることを特徴とする羽根車。
【請求項３】
請求項１または２に記載された羽根車において、前記羽根が溶接される心板及び側板の少なくとも一方に、羽根先端を収容し溶接部の位置決めを行う開先を設けたことを特徴とする羽根車。
【請求項４】
請求項３に記載された羽根車において、前記開先内に前記羽根の先端を突出させたことを特徴とする羽根車。
【請求項５】
羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成された羽根車において、
前記羽根にニッケル基合金を使用し、前記心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成されたことを特徴とする羽根車。
【請求項６】
請求項５に記載された羽根車において、前記羽根が溶接される心板及び側板の少なくとも一方に、羽根先端を収容し溶接部の位置決めを行う開先を設けたことを特徴とする羽根車。
【請求項７】
請求項６に記載された羽根車において、前記開先内に羽根の先端を突出させたことを特徴とする羽根車。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の羽根車を有する遠心圧縮機。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の羽根車を有する軸流ポンプ。
【請求項１０】
羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成された羽根車であって、前記羽根と心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記羽根と心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成される羽根車において、
鉄を主成分とする合金により前記羽根と心板と側板を形成する工程と、前記羽根と心板と側板の表面をニッケル基合金で被覆して耐食被覆層を形成する工程と、前記耐食被覆層が形成された羽根と心板及び側板の少なくとも一方を接合させて羽根位置を位置決めする工程と、接合された羽根と心板および側板の少なくとも一方を溶接する工程とを有することを特徴とする羽根車の製造方法。
【請求項１１】
羽根と心板と側板を有し、前記羽根と心板と側板の少なくとも二つを溶接接合して形成される羽根車であって、前記羽根にニッケル基合金を使用し、心板と側板に鉄を主成分とする合金を使用し、かつ前記心板と側板の表面をニッケルを主成分とするニッケル基合金の耐食被覆層で被覆し、前記羽根と心板と側板の溶接部が、前記ニッケル基合金の耐食被覆層に相当する成分を有する合金から構成される羽根車において、
ニッケル基合金で前記羽根を形成する工程と、鉄を主成分とする合金により前記心板と側板を形成する工程と、前記心板と側板の表面をニッケル基合金で被覆して耐食被覆層を形成する工程と、前記羽根と心板及び側板の少なくとも一方を接合させて羽根位置を位置決めする工程と、接合された羽根と心板および側板の少なくとも一方を溶接する工程とを有することを特徴とする羽根車の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載された羽根車の製造方法において、前記羽根と接合される心板及び側板の少なくとも一方の突き合わせ面に開先を設け、前記羽根を前記開先に挿入した後に羽根と前記心板および側板の少なくとも一方を溶接することを特徴とする羽根車の製造方法。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載された羽根車の製造方法において、前記羽根と接合される心板及び側板の少なくとも一方の前記羽根との接合面に前記羽根に向けて所定の断面形状と深さの開先を設ける工程と、前記開先の底部と羽根の端部とを裏波溶接する工程と、前記開先底部に溶加材を供給して開先を充填肉盛溶接する工程とを有することを特徴とする羽根車の製造方法。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の製造方法により製造された羽根車を有する遠心圧縮機。
【請求項１５】
請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の製造方法により製造された羽根車を有する軸流ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２２９８９４（Ｐ２０１０−２２９８９４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７８４８６（Ｐ２００９−７８４８６）
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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