(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の多角形状の凹凸を有し、回転機械の回転部分と静止部分のシールを行うとともに、該回転部分との間の隙間に閉じ込められた流体を介して前記回転部分のダンパー作用を行なうダンパープレートの製造方法であって、
超塑性加工を用いて薄板に多角形の前記凹凸を形成してハニカムプレートを成形した後、前記ハニカムプレートに前記静止部分の曲面に合わせた曲げ加工を施すことを特徴とするダンパープレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ポンプ等の回転機械の羽根車とケーシングの間の隙間、すべり軸受のスラストパッド、ラジアルパッド、フローティングシールのシールフェース等に用いられるダンバープレートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなダンパープレートは、回転体と静止部の間における流体の漏洩量を減少させて回転機械の効率を上昇させるとともに、回転体の振れを抑えるダンパー効果あるいは軸受効果を付与することを目的としている。従って、高速回転での接触に耐えることが必要で、しかも、回転体の振れに応じてダンパー効果を顕すための正確な多角形パターンが必要である。また、容易に曲げて曲面に合わせて取り付けることができるように板厚を小さくし、取付けや貼り付けが簡単にできる形状が望ましい。
【０００３】
従来は、このようなダンパープレートの製造方法として、図６に示すように、平板上に六角形断面を持つ凹凸を有するいわゆるハニカムプレートを用いたものがあり、これは、以下のような方法で作成されていた。
機械加工…三次元加工機で行っている。
エッチング法…金属上に多角形の穴のある薄膜を貼ってマスクとし、エッチングにて金属にへこみを作る。
レーザ加工…ビームのエネルギーで加工するが、凹凸の加工は困難であり、穴明きプレートを作成した後、底部分をプレージング、接着などにより一体化する。
ブラスト…エッチング方法と同様に、多角形パターンの穴が形成された薄膜を貼り付け、ブラストを当てて凹みを加工する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような製造方法においては、以下のような問題があった。
機械加工…微細な加工のため、工具の損耗が激しく、加工時間が長い。
エッチング法…薄膜であるために穴の周囲もエッチングされ、精度の良い多角形が得られず、また、均一なエッチングがなされるためには材料も制限される。
レーザ加工…工数および費用がかかる。
ブラスト…薄膜もブラストにより損耗するので、金属の加工は薄膜が残留する間に限られ、深い凹みを形成することが出来ない。硬い材料、ねばい材料には不向きで、適用制限を受ける。
【０００５】
以上の理由から、複雑な形状の、しかも素材の選択が限定されるハニカム型のダンパープレートを、寸法精度良く、合理的なコストで提供する実用的な方法がなかった。特に、製造の寸法精度が得られないと、かじりや接触を防止するためにダンパープレートと回転部分間の隙間を大きく設定せざるを得ないので、ハニカムプレートの性能を生かした効率の良い、振動の少ない回転機械を提供することができなかった。
【０００６】
この発明は、上記の課題に鑑み、ハニカム型のプレートを寸法精度良くかつ合理的なコストで製造することができるような回転機械用ダンパープレートの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を解決するために、表面に複数の多角形状の凹凸を有し、回転機械の回転部分と静止部分のシールを行うとともに、該回転部分との間の隙間に閉じ込められた流体を介して前記回転部分のダンパー作用を行なうダンパープレートの製造方法であって、超塑性加工を用いて薄板に多角形の前記凹凸を形成してハニカムプレートを成形した後、前記ハニカムプレートに前記静止部分の曲面に合わせた曲げ加工を施すことを特徴とするダンパープレートの製造方法である。これにより、任意の素材の薄板を、寸法精度良くハニカム加工することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照してこの発明の１つの実施の形態を説明する。
図１において、１は成形すべき凹凸を持つ表面が形成された成形用金型、２はこの金型の上部を覆う上部金型であり、この両者にはそれぞれ加圧用のガスを材料シートに導くガス流路が形成され、またガスをこれらの部材に導入し排出するガス配管３が取り付けられている。これらの金型１，２は、図１（ａ）に示すように、ヒータを内蔵するセラミックス製のプラテン４によって挟まれ、所定の温度に加熱されるようになっている。
【０００９】
このような構成の成形用金型によって、ハニカム型ダンパープレートを製造するには、
１）オーステナイトステンレス鋼、２相ステンレス鋼、アルミ合金、チタン合金、セラミック等の超塑性材料の薄板５を素材として用いる。
２）薄板５をキャビティが形成された金型１上にのせ、上部金型２で覆い、超塑性加工温度まで加熱し、加圧して多数の多角形の凹凸が形成されたハニカムプレート６を作る（図１（ｃ））。
３）ハニカムプレートを取り付ける部分の大きさに合わせて切断し（図１（ｄ））、ロール７を用いて特定の曲面あるいは平面に合わせた曲げ加工を施し（図２（ａ））、回り止めビス９でケーシング１０に固定する（図２（ｂ））、嵌合させて取り付ける（図３（ａ））、接着剤などで貼り付ける（図３（ｂ））、あるいは曲げ固定する（図３（ｃ））。
【００１０】
【実施例】
上記のようにして製造されたダンパプレートを回転機械（ポンプ）に用いて、性能試験を行った。ポンプの性能を図４に示す。
0003543875.tif 000002
【００１１】
このように、隙間寸法を従来の機械加工で製造したものの場合の１／２に設定したが、かじりや接触による摩耗は見られず、その結果、ポンプの効率が約２％上昇した。かじりや接触が発生しないのは、従来の製法に比べて製品の寸法精度が大幅に向上しているため、及び従来の素材（オーステナイト系ステンレス鋼のＳＮＳ３０４）に比べて軟質の素材を選択しているからである。
また、効率の上昇は、羽根車とケーシング１０の間にダンパープレート６を取付けることで、羽根車との隙間が狭くなるほどに流体が隙間内部に閉じ込められ、羽根車の対向面に力を及ぼして一定の隙間を保つように軸受作用を行なう緩衝作用によって回転機械の振動を減少させ、さらに緩衝作用で隙間の初期寸法を小さくすることができるので漏れ量の低減につながるからであると考えられる。
【００１２】
さらに、上記の実験時における振動解析の結果を図５（ａ）に示す。これによれば、ポンプの設計回転数Ｎ、及び１／２Ｎにおいて、図５（ｂ）に示す従来のものに比較して、振動がそれぞれ約１／２，１／３低下した。
【００１３】
【発明の効果】
このように、この発明の製造方法によれば、従来、工程的に安定して製造するのが困難であったハニカム型等の多角形パターンを有するダンパーシールを、寸法精度良く、安価に製造できるので、結果として効率の良い回転機械を提供することができる。また、この方法では、用いられる材料の適用範囲が広いので、任意の硬度差を持つ材料を選定できるため、万が一接触した場合でも羽根車の過度の「かじり」を防止することができる。また、この方法によって同一のパターンで製造したものをつなぎ合わせたり貼り合わせることで、任意の面をダンパープレートで覆うことができ、回転機械におけるダンパーリングの軸受機能付与等、産業機械の小型、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のダンパープレートの製造方法の一実施例の第１工程を示す図である。
【図２】（ａ）はこの発明のダンパープレートの製造方法の一実施例の第２工程を示す図である。
（ｂ）はこの発明のダンパープレートの製造方法により製造されたダンパープレートをポンプケーシングに取り付ける工程を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、この発明のダンパープレートの製造方法により製造されたダンパープレートをポンプケーシングに取り付ける他の工程を示す図である。
【図４】この発明の方法で製造されたダンパープレートを用いたポンプの性能を示すグラフである。
【図５】この発明の方法で製造されたダンパープレートを用いたポンプの振動解析結果を示すグラフである。
【図６】ハニカム型のダンパープレートを示す図である。
【符号の説明】
１，２    金型
３    ガス配管
４    プラテン
５    薄板
６    ダンパープレート
７    ロール
９    回り止めビス
１０    ケーシング
【図１】
0003543875.tif 000003
【図２】
0003543875.tif 000004
【図３】
0003543875.tif 000005
【図４】
0003543875.tif 000006
【図５】
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【図６】
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