CN104114876B - 轴流流体机械及其可变静叶片驱动装置 - Google Patents

Abstract

在本发明的轴流流体机械的可变静叶片驱动装置中，支承可动环(31)的环支承机构(40)具备：第一滚子(41)；第一支承部(44)，其将第一滚子支承为不能相对于静叶片保持环(20)在径向(Dr)以及轴向(Da)上相对移动；第二滚子(51)；第二支承部(54)，其将第二滚子支承为能够相对于静叶片保持环在径向上相对移动，并且沿着径向对第二滚子施力；第三滚子(61)，其允许可动环的径向上的相对移动，并限制可动环的轴向上的相对移动；以及第三支承部(64)，其将第三滚子支承为不能相对于静叶片保持环在轴向以及径向上相对移动。

Description

轴流流体机械及其可变静叶片驱动装置

技术领域

本发明具备设置有多个动叶片的回转件以及可变静叶片的轴流流体机械及其可变静叶片驱动装置。

本申请基于2012年2月21日向日本申请的特愿2012-035373号而主张优先权，并在此引用其内容。

背景技术

在燃气轮机、涡轮制冷机中，为了压缩气体而使用作为轴流流体机械的一种的轴流压缩机。这种轴流流体机械具备呈环状地配置在回转件的周围的多个可变静叶片和改变该可变静叶片的朝向的可变静叶片驱动装置。

例如，如以下的专利文献1所记载那样，可变静叶片驱动装置具备可动环、环支承机构、致动器以及连杆机构。可动环配置在静叶片支承环(外壳)的外周侧且呈环状。环支承机构将可动环支承成能够旋转。致动器使可动环旋转。连杆机构将可动环与多个可变静叶片连结起来。环支承机构具有两个第一滚子和一个第二滚子。第一滚子配置在可动环的外周侧，且以在可动环的周向上隔开间隔的方式配置在静叶片支承环的下侧。第二滚子配置在可动环的内周侧，且以在可动环的周向上与两个第一回转件隔开间隔的方式配置在静叶片支承环的下侧。

两个第一滚子从下方支撑可动环，并限制该可动环向下方的移动。一个第二滚子借助弹簧向下方施力而将可动环向下方按压。即，第二滚子向可动环靠近第一滚子的方向按压可动环，确保可动环与第一滚子之间的接触压力。

在轴流压缩机中，随着趋近下游侧，气体的压力逐渐增加，该气体的温度增高。因此，在轴流压缩机的起动过程以及停止过程中，在静叶片支承环的内侧与外侧产生温度差，在静叶片支承环与配置在该静叶片支承环的外周侧的可动环之间产生热伸长差。因此，在专利文献1所记载的可变 静叶片驱动装置中，仅可动环的下侧的部分由第一滚子以及第二滚子支撑。另外，即使在使可动环的上侧处于自如状态，可动环发生热膨胀，在可动环的直径比静叶片支承环的直径大的情况下，可动环的上侧部分能够向上方移动。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-1821号公报

发明概要

发明要解决的课题

在上述专利文献1所记载的可变静叶片驱动装置中，即使静叶片支承环与可动环产生热伸长差，也会使可动环的伸长向上侧退让。因此，不会对可动环的支承施加过载荷，能够使可动环顺畅地旋转。

另外，在这种可变叶片驱动装置中，优选利用可动环的旋转使多个可变静叶片分别改变目标叶片角度。

发明内容

因此，本发明提供能够确保可动环的顺畅旋转并且能够将可变静叶片设为目标叶片角度的轴流流体机械及其可变静叶片驱动装置。

解决方案

为了实现上述目的发明的轴流流体机械的可变静叶片驱动装置具备：环状的可动环，其沿着呈环状配置的多个可变静叶片的外周侧设置；静叶片保持环，其覆盖上述多个可变静叶片的外周侧且保持上述多个可变静叶片；环支承机构，其将上述可动环支承为能够相对于上述静叶片保持环旋转；驱动力传递机构，其将上述可动环与上述多个可变静叶片连结起来，以便利用上述可动环的旋转来改变上述多个可变静叶片的朝向，其中，

上述环支承机构具有：多个第一滚子，其与上述可动环滚动接触；第一支承部，其将上述第一滚子支承为不能相对于上述静叶片保持环在上述静叶片保持环的径向以及轴向上相对移动；一个以上的第二滚子，其与上述可动环滚动接触；第二支承部，其将上述第二滚子支承为能够相对于上述静叶片保持环在上述径向上相对移动，并且向上述可动环被按压于上述 第一滚子一侧沿着上述径向对上述第二滚子施力；一个以上的第三滚子，其确保自身与上述可动环之间的上述径向上的间隙，允许上述可动环的上述径向上的相对移动，并且限制上述可动环的上述轴向上的相对移动；以及第三支承部，其将上述第三滚子支承为不能相对于上述静叶片保持环在上述轴向以及上述径向上相对移动。

在本发明的一实施方式的可变静叶片驱动装置(以下，称作本发明的可变静叶片驱动装置)中，第二滚子以及第三滚子允许可动环的径向上的相对移动。并且，第二滚子以将可动环按压于第一滚子的方式被第二支承部施力，因此确保了各滚子与可动环之间的接触。由此，产生静叶片保持环与可动环之间的热伸长差，即使热伸长所导致的静叶片保持环的直径的变化与可动环的直径的变化不同，静叶片保持环的直径的变化也会因膨胀而比可动环的直径的变化大，能够避免对将可动环支承为能够旋转的环支承机构施加过负载，或者相反地能够避免静叶片保持环的直径的变化因收缩而比可动环的直径的变化大、从而导致可动环从环支承机构脱落。由此，能够使可动环稳定且顺畅地旋转。

另外，在本发明的可变静叶片驱动装置中，热伸长所导致的静叶片保持环的直径的变化与可动环的直径的变化不同，即使可动环相对于第三滚子在径向上相对移动，也能够限制可动环相对于第三滚子的轴向上的相对移动。

即，本在发明的可变静叶片驱动装置中，支承第二滚子的第二支承部允许可动环的径向上的移动，由此吸收可动环的径向上的热伸长，第三滚子以及支承第三滚子的第三支承部限制可动环相对于静叶片保持环的轴向上的位移。由此，可动环在轴向不移动而仅在径向上移动。

然而，假设当可动环沿着轴向移动时，可动环与各可变静叶片之间的轴向的距离发生变化，可动环与可变静叶片连结起来的驱动力传递机构的状态发生变化，因此无法使各可变静叶片形成为目标叶片角度。然而，在本发明的可变静叶片驱动装置中，如前所述，利用第三滚子限制可动环的轴向上的移动，因此能够保持可动静叶片与可动环之间的轴向的距离，能够使可变静叶片形成为目标叶片角度。

在上述轴流流体机械的可变静叶片驱动装置基础上，也可以是，在上 述第三滚子与上述可动环中的一方形成从上述第三滚子与上述可动环中的一方朝向另一方突出的突出部，在上述另一方形成有在上述轴向上夹着上述突出部的一对凸缘部，形成于上述一方的突出部中的朝向上述轴向的一对侧面形成相对于上述轴向垂直的面，形成于上述另一方的上述一对凸缘部形成有彼此对置且与上述轴向垂直的面。

在本发明的可变静叶片驱动装置中，允许可动环相对于第三滚子在径向上相对移动，可靠地限制可动环相对于第三滚子的轴向上的相对移动。

另外，在上述轴流流体机械的可变静叶片驱动装置的基础上，也可以是，上述第一滚子限制上述轴向上的上述可动环的相对移动。

在该可变静叶片驱动装置中，能够限制可动环相对于第一滚子的轴向上的相对移动，因此能够在多个位置限制可动环的轴向上的移动。因此，在该可变静叶片驱动装置中，能够使可动环与各可变静叶片之间的轴向上的距离大致恒定，能够使多个可变静叶片的目标叶片角度大致一致。

另外，在上述轴流流体机械的可变静叶片驱动装置的基础上，也可以是，上述第二滚子限制上述轴向上的上述可动环的相对移动，上述第二支承部将上述第二滚子支承为不能相对于上述静叶片保持环在上述轴向上相对移动。

在该可变静叶片驱动装置中，能够限制可动环相对于第二滚子的轴向上的相对移动，因此能够在多个位置限制可动环的轴向上的移动。因此，在该可变静叶片驱动装置中，也能够使可动环与各可变静叶片之间的轴向上的距离大致恒定，能够使多个可变静叶片的目标叶片角度大致一致。

另外，在上述轴流流体机械的可变静叶片驱动装置的基础上，也可以是，在将上述静叶片保持环沿着周向等分割为两个区域而得到的第一区域的外周侧配置有多个上述第一滚子，在第二区域的外周侧配置有上述第三滚子。

在该可变静叶片驱动装置中，通过使多个第一滚子配置为偏离第一区域的外周侧，由此在热伸长所导致的静叶片保持环的直径的变化与可动环的直径的变化不同时，能够使可动环中的相对于静叶片保持环在径向上移动的部分向配置在第二区域的外周侧的第三滚子侧偏移。因此，在本发明的可变静叶片驱动装置中，在热伸长所导致的静叶片保持环的直径的变化 与可动环的直径的变化不同时，能够利用第三滚子高效地限制伴随着该直径的变化差的可动环的轴向上的移动。

另外，在上述轴流流体机械的可变静叶片驱动装置的基础上，也可以是，该轴流流体机械的可变静叶片驱动装置具备两个上述第一滚子，两个上述第一滚子中的第一个第一滚子配置在上述第一区域内的周向上的一侧，第二个第一滚子配置在上述第一区域内的周向上的另一侧。

在本发明的可变静叶片驱动装置中，能够将第一滚子分别配置于第一区域内的两端侧，两个第一滚子彼此隔开间隔，因此能够高效地限制可动环相对于静叶片保持环的径向上的移动。

另外，在上述轴流流体机械的可变静叶片驱动装置的基础上，也可以是，该轴流流体机械的可变静叶片驱动装置具备两个上述第二滚子，两个上述第二滚子中的第一个第二滚子配置在上述第二区域内的周向上的一侧，第二个第二滚子配置在上述第二区域内的周向上的另一侧。

在本发明的可变静叶片驱动装置中，能够利用两个第二滚子使可动环被按压的方向稳定。

另外，在上述轴流流体机械的可变静叶片驱动装置的基础上，也可以是，上述第三滚子配置在上述第二区域内，且配置在多个上述第一滚子的上述径向上的相对于上述可动环的支承力的合力作用线的延长线上。

在本发明的可变静叶片驱动装置中，能够利用第三滚子限制以第一滚子为基准的可动环的径向上的位移量最大的部分的轴向上的移动，因此能够高效地限制热伸长所导致的静叶片保持环的直径的变化与可动环的直径的变化不同时的、伴随着该直径的变化差的可动环的轴向上的移动。

另外，在上述轴流流体机械的可变静叶片驱动装置的基础上，也可以是，上述静叶片保持环的轴线沿着水平方向延伸，上述第一区域是以上述轴线作为基准的上侧与下侧中的一侧的区域，上述第二区域是以上述轴线作为基准的上侧与下侧中的另一侧的区域。

在本发明的可变静叶片驱动装置中，基于第三环的允许可动环的径向上的相对移动的方向为上下方向，因此也能够允许可动环的自重所导致的变形。

用于实现上述目的的发明的其他方式即轴流流体机械(以下称作本发 明的轴流流体机械)具备：上述可变静叶片驱动装置；上述静叶片保持环；回转件，其配置在上述静叶片保持环内，具有沿着上述轴向延伸的回转件主体以及设置在上述回转件主体的外周的多个动叶片；以及上述多个可变静叶片，其配置在上述回转件主体的外周侧，且配置在多个上述动叶片的轴向上的一侧。

在本发明的轴流流体机械中，由于具备上述可变静叶片驱动装置，因此能够确保可动环的顺畅旋转并且能够使可变静叶片形成为目标叶片角度。

上述轴流流体机械也可以是利用上述回转件的旋转来压缩气体的压缩机。另外，也可以是，该轴流流体机械是供由一次压缩机压缩后的气体流入并利用上述回转件的旋转进一步压缩上述气体的升压压缩机，该轴流流体机械具备外壳，该外壳覆盖上述静叶片保持环的外周侧以及上述可动环的外周侧，并且形成有吸入口和排出口，该吸入口吸入由上述一次压缩机压缩后的上述气体，该排出口排出利用上述回转件的旋转进一步压缩后的上述气体。

发明效果

在本发明中，即使在静叶片保持环与可动环之间产生热伸长差，该热伸长所导致的静叶片保持环的直径的变化与可动环的直径的变化不同，也能够确保可动环的顺畅旋转并且能够使可变静叶片改变为目的叶片角度。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的轴流流体机械的剖视图。

图2是本发明的第一实施方式的可变静叶片驱动装置的立体图。

图3是图1的III-III线剖视图。

图4是本发明的第一实施方式的可变静叶片驱动装置的示意性的剖视图。

图5是图3的V-V线剖视图。

图6是图3的VI-VI线剖视图。

图7是图3的VII-VII线剖视图。

图8是本发明的第二实施方式的可变静叶片驱动装置的示意性的剖视 图。

图9是本发明的第三实施方式的可变静叶片驱动装置的示意性的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的轴流流体机械的实施方式进行详细说明。

第一实施方式

首先，参照图1～图7对本发明的轴流流体机械的第一实施方式进行说明。

本实施方式的轴流流体机械是对由一次压缩机压缩后的气体进一步进行压缩的升压压缩机。

如图1所示，该轴流流体机械C具备回转件10、多个静叶片16、18、静叶片保持环20以及外壳25。回转件10具有多个动叶片12。多个静叶片16、18以隔开间隔的方式呈环状地配置在回转件10的外周侧。静叶片保持环20覆盖多个动叶片12以及多个静叶片16、18。外壳25覆盖该静叶片保持环20的外周侧并且将回转件10支承为能够旋转。

回转件10具有回转件主体11和多个动叶片12。回转件主体11通过多个转盘层叠而构成。多个动叶片12的多个转盘中的每一个转盘向放射方向延伸。即，该回转件10由多段动叶片构成。该回转件10由外壳25支承为能够以回转件主体11的轴线(以下为回转件轴线Ar)作为中心而旋转。需要说明的是，在本实施方式中，回转件轴线Ar沿着水平方向延伸。

多个动叶片12中的、在回转件轴线Ar延伸的轴向Da的最靠一侧(以下，设为上游侧)的转盘上固定的多个动叶片12形成第一动叶片段12a。另外，在与该转盘的另一侧(以下，设为下游侧)邻接的转盘上固定的多个动叶片12形成第二动叶片段12b，以下，在设于下游侧的各转盘上固定的多个动叶片12形成第三动叶片段12c、…。

在各动叶片段12a、12b、…的上游侧，在回转件主体11的周围呈环状地配置有多个静叶片16、18。在第一动叶片段12a的上游侧配置的多个静叶片16形成第一静叶片段16a。另外，在第二动叶片段12b的上游侧配 置的多个静叶片18形成第二段静叶片18b，以下，在设于下游侧的各动叶片段12c、…的上游侧配置的多个静叶片18形成第三段静叶片18c、…。

在本实施方式中，各静叶片段16a、18b、…中的、构成第一静叶片段16a的静叶片16形成可变静叶片，构成第二段之后的静叶片段18b、18c、…的静叶片18形成固定静叶片。构成第二段之后的静叶片段18b、18c、…的静叶片18、即固定静叶片均固定在静叶片保持环20的内周侧。需要说明的是，以下将构成第一静叶片段16a的静叶片16简称作可变静叶片16。

在外壳25的上游侧的外周侧形成有用于吸入由一次压缩机压缩后的气体的吸入口26，在下游侧的外周侧形成有用于排出在该外壳25内被进一步压缩后的气体的排出口27。

本实施方式的轴流流体机械C还具备用于改变多个可变静叶片16的朝向的可变静叶片驱动装置30。该可变静叶片驱动装置30具备可动环31、环支承机构40、旋转驱动机构70以及驱动力传递机构75。可动环31配置在静叶片保持环20的外周侧，其形状为环状。环支承机构40将可动环31支承为能够以回转件轴线Ar为中心而旋转。旋转驱动机构70能够使可动环31以回转件轴线Ar为中心而旋转。驱动力传递机构75将可动环31与可变静叶片16连结起来，以便能够利用可动环31的旋转改变可变静叶片16的朝向。

旋转驱动机构70例如具有直行致动器和连杆机构。直行致动器中，直行致动器的杆进行直行驱动。连杆机构将该直行致动器的杆与可动环31连结起来。

如图1以及图2所示，驱动力传递机构75具有静叶片旋转轴76、连接片77以及连结销78。静叶片旋转轴76从相对于回转件轴线Ar的径向内侧Dri向径向外侧Dro贯穿静叶片保持环20，在径向内侧Dri的端部固定有可变静叶片16。连接片77以及连结销78将可动环31与静叶片旋转轴76连结起来。连接片77固定于静叶片旋转轴76的径向外侧Dro的端部。连结销78将连接片77与可动环31连结起来。具有连接片77以及连结销78的连杆机构是利用可动环31的旋转使静叶片旋转轴76旋转以改变可变静叶片16的朝向的机构。

如图3以及图4所示，环支承机构40具有两个第一滚子41、第一支 承部44、两个第二滚子51、第二支承部54、一个第三滚子61以及第三支承部64。两个第一滚子41与可动环31滚动接触。第一支承部44将第一滚子41支承为不能相对于静叶片保持环20在轴向Da以及径向Dr上相对移动。两个第二滚子51与可动环31滚动接触。第二支承部54将第二滚子51支承为不能相对于静叶片保持环20在径向Dr上相对移动，并且在径向Dr上、且在可动环31被按压于第一滚子41的方向上对第二滚子51施力。一个第三滚子61具有一对凸缘部62，该一对凸缘部62在该第三滚子61与可动环31之间确保径向Dr上的间隙，且在轴向Da上夹住可动环31的一部分。第三支承部64将第三滚子61支承为不能相对于静叶片保持环20在轴向Da以及径向Dr上相对移动。此外，在静叶片保持环以及可动环沿着轴向Da以及径向Dr热伸长时，第一支承部44将第一滚子41支承为不能相对于静叶片保持环20在轴向Da以及径向Dr上相对移动指的是，热伸长后的静叶片保持环以及可动环与第一滚子41的轴向Da以及径向Dr上的相对位置关系相同的状态。对于上述第二滚子51以及第三滚子61也相同。

第一滚子41、第二滚子51以及第三滚子61以其旋转轴线与回转件轴线Ar平行的方式被各支承部44、54、64支承。

在周向上将静叶片保持环20等分割为两个区域，将一个区域作为第一区域R1，将另一个区域作为第二区域R2。第一区域R1是静叶片保持环20的上侧的区域，第二区域R2是静叶片保持环20的下侧的区域。

两个第一滚子41配置在静叶片保持环20的第一区域R1的外周侧，且配置在相对于穿过回转件轴线Ar的铅垂线彼此线对称的位置。另外，两个第二滚子51配置在静叶片保持环20的第二区域R2的外周侧，且配置在相对于穿过回转件轴线Ar的铅垂线彼此线对称的位置。一个第三滚子61配置在静叶片保持环20的第二区域R2的外周侧，且配置在穿过回转件轴线Ar的铅垂线上的位置。换句话说，第三滚子61配置在回转件轴线Ar的铅垂下方的位置。

如图3以及图5所示，第一滚子41具有在轴向Da上彼此对置的一对凸缘部42。一对凸缘部42的彼此对置的面与轴向面对，形成轴向限制面42a。一对轴向限制面42a以随着靠近第一滚子41的中心而使一对轴向限 制面42a彼此之间的间隔逐渐缩窄的方式形成为锥面。在可动环31的与第一滚子41对置的部分形成有向径向内侧Dri突出且嵌入第一滚子41的一对凸缘部42之间的突出部34。突出部34的面向轴向Da的一对侧面形成为第一滚子41的与各轴向限制面42a对置的对置面34a。一对该对置面34a以随着靠近径向内侧Dri而使一对对置面34a彼此之间的间隔逐渐缩窄的方式形成为锥面。

支承第一滚子41的第一支承部44具有滚子轴45、滚子支承台46以及多个螺栓49。滚子轴45沿着轴向Da贯穿第一滚子41的中心，并将第一滚子41支承为能够旋转。滚子支承台46支承该滚子轴45。多个螺栓49将滚子支承台46固定于静叶片保持环20。需要说明的是，在此，虽然滚子轴45将第一滚子41支承为能够旋转，但也可以是滚子轴45固定于第一滚子41，该滚子轴45以能够旋转的方式支承于滚子支承台46。

如图3以及图6所示，第二滚子51是与第一滚子41相同的滚子。即，第二滚子51也具有在轴向Da上彼此对置的一对凸缘部52。另外，一对凸缘部52的彼此对置的面与第一滚子41的轴向限制面42a相同地，也作为轴向限制面52a而形成为锥面。在可动环31中的与第二滚子51对置的部分也形成有向径向内侧Dri突出并嵌入第二滚子51的一对凸缘部52之间的突出部35。该突出部35的朝向轴向Da的一对侧面也作为与第二滚子51的各轴向限制面52a对置的对置面35a而形成为锥面。

支承第二滚子51的第二支承部54具有滚子轴55、滚子支承台56、多个螺栓59以及螺旋弹簧57。滚子轴55沿着轴向Da贯穿第二滚子51的中心，并将第二滚子51支承为能够旋转。滚子支承台56支承该滚子轴55。多个螺栓59允许滚子支承台56相对于静叶片保持环20在径向Dr上相对移动并且限制朝向其他方向的移动。螺旋弹簧57对滚子支承台56向径向外侧Dro施力。

滚子支承台56具有基板部56a、滚子轴支承部56b以及被引导凸部56c。基板部56a与静叶片保持环20的外周面相接。滚子轴支承部56b沿着径向Dr方向与基板部56a垂直地设置。被引导凸部56c从基板部56a向与滚子轴支承部56b相反的一侧突出。在基板部56a形成有供螺栓59的轴部穿过的螺栓插通孔56d。滚子轴55穿过滚子轴支承部56b而被固定。

在静叶片保持环20的安装有滚子支承台56的部分形成有引导孔21。引导孔21从径向外侧Dro向径向内侧Dri凹陷，在滚子支承台56的被引导凸部56c与引导孔21之间具有间隔，滚子支承台56的被引导凸部56c能够相对于引导孔21进出。滚子支承台56能够借助该间隔相对于静叶片保持环20在轴向Da上移动。在引导孔21的底面与滚子支承台56的被引导凸部56c之间配置有前述的螺旋弹簧57。

螺栓59的轴部穿过基板部56a的螺栓插通孔56d，并且被拧入到形成在静叶片保持环20的引导孔21的周围的内螺纹孔22。螺栓59的螺栓头部与静叶片保持环20的外周面之间的间隔比径向上的滚子支承台56的基板部56a的厚度大。因此，滚子支承台56能够在径向Dr上移动螺栓头部与静叶片保持环20的外周面之间的间隔和基板部56a的厚度之差的长度。另外，该滚子支承台56被螺旋弹簧57向径向外侧Dro施力。

因而，第二滚子51借助该第二支承部54支承为能够在径向Dr以及轴向Da上移动且被向径向外侧Dro施力。

如图3以及图7所示，第三滚子61具有在轴向Da上彼此对置的一对凸缘部62。一对凸缘部62的彼此对置的面形成轴向限制面62a。一对轴向限制面62a相对于第三滚子61的旋转轴线垂直，换句话说与轴向Da垂直且相互平行。在可动环31中的与第三滚子61对置的部分形成有向径向内侧Dri突出且嵌入到第三滚子61的一对凸缘部62之间的突出部36。突出部36的朝向轴向Da的一对侧面形成与第三滚子61的各轴向限制面62a对置的对置面36a。该一对对置面36a与轴向Da垂直且相互平行。另外，第三滚子61与可动环31的径向Dr上彼此对置的面相互不接触。因此，可动环31虽能够相对于第三滚子61在径向Dr上移动，但无法在轴向Da上相对移动。

支承第三滚子61的第三支承部64具有滚子轴65、滚子支承台66以及多个螺栓69。滚子轴65与第一支承部44相同地沿着轴向Da贯穿第三滚子61的中心，并将第三滚子61支承为能够旋转。滚子支承台66支承该滚子轴65。多个螺栓69将滚子支承台66固定于静叶片保持环20。

在本实施方式的轴流流体机械C即升压压缩机中，若由一次压缩机压缩而温度上升后的气体在起动时流入到外壳25内，则该气体与可动环31 接触并使该可动环31变热。该气体进一步流入静叶片保持环20内，借助回转件10的旋转被加压，温度进一步升高。因此，静叶片保持环20的温度在可动环31的温度上升开始之后开始上升。因而，在起动时，可动环31与静叶片保持环20之间的温度差随着时间经过而变化，并且温度差达到最大。当升压压缩机起动后经过规定时间达到稳定状态时，可动环31的温度与静叶片保持环20的温度反转。换句话说，静叶片保持环20的温度升高，其温度差比起动时的温度差小，并且该温度差大致恒定。另外，在停止时，可动环31的温度开始下降之后静叶片保持环20的温度开始下降。因此，在停止时，与起动时相同，可动环31与静叶片保持环20之间的温度差也随着时间经过而变化，并且温度差达到最大。

若静叶片保持环20与可动环31之间存在温度差，则会产生静叶片保持环20与可动环31之间的热伸长差，且因该热伸长而使静叶片保持环20的直径的变化与可动环31的直径的变化产生差异。若静叶片保持环20的直径的变化与可动环31的直径的变化不同，则会对将可动环31支承为能够旋转的环支承机构40施加过负载，或者相反，可动环31从支承机构40脱落。由此，无法使可动环31稳定且顺畅地旋转。

因此，在本实施方式中，在可动环31的上侧即第一区域R1的外周侧配置用于限制可动环31的轴向Da以及径向Dr上的相对移动的第一滚子41，另一方面，在可动环31的下侧即第二区域R2的外周侧配置允许可动环31的径向Dr上的相对移动的第二滚子51以及第三滚子61，使可动环31的下侧部分能够向下方移动。并且，在本实施方式中，为了实现第一滚子41所带来的可动环31的轴向Da以及径向Dr上的相对移动的限制，利用第二滚子51沿着包含可动环31能够移动的铅垂下方分量的方向对可动环31施力，确保第一滚子41与可动环31之间的接触压力。

因而，在本实施方式中，在静叶片保持环20与可动环31之间因温度差而产生静叶片保持环20与可动环31之间的热伸长差，即使静叶片保持环20的直径的变化与可动环31的直径的变化不同，也能够避免对将可动环31支承为能够旋转的环支承机构40施加过负载，或者相反地能够避免可动环31从环支承机构40脱落。由此，能够使可动环31稳定且顺畅地旋转。

另外，在本实施方式中，即使热伸长所导致的静叶片保持环20的直径的变化与可动环31的直径的变化不同，也确保了可动环31与第一滚子41的接触压力，因此可动环31的突出部34的一对对置面(锥面)34a与第一滚子41的一对轴向限制面(锥面)42a接触，能够限制可动环31相对于第一滚子41的轴向Da上的相对移动。并且，在本实施方式中，第三滚子61的一对轴向限制面62a以及与该轴向限制面62a对置的可动环31的突出部36的一对对置面36a均是相对于轴向Da垂直的面，因此，热伸长所导致的静叶片保持环20的直径的变化与可动环31的直径的变化不同，即使可动环31相对于第三滚子61在径向Dr上相对移动，也能够限制可动环31相对于第三滚子61的轴向Da上的相对移动。即，在本实施方式中，即使热伸长所导致的静叶片保持环20的直径的变化与可动环31的直径的变化不同，也能利用两个第一滚子41限制可动环31的轴向Da上的相对移动，并且也能利用一个第三滚子61限制可动环31的轴向Da上的相对移动，在可动环31的整周上限制了可动环31的轴向Da上的移动。

然而，若可动环31在轴向Da上移动，则可动环31与各可变静叶片16之间的轴向Da上的距离发生变化，将可动环31与可变静叶片16连结起来的驱动力传递机构75的状态发生变化，因此无法使各可变静叶片16形成为目标的叶片角度。然而，在本实施方式中，如前所述，由于在可动环31的整周上限制可动环31的轴向Da上的移动，因此能够将各可动静叶片16、18与可动环31之间的轴向Da上的距离保持为恒定，能够使各可变静叶片16形成为目标的叶片角度。

如上，在本实施方式中，能够确保可动环31的顺畅旋转，并且能够使各可变静叶片16的朝向形成为目标叶片角度。

第二实施方式

接下来，参照图8对本发明的轴流流体机械的第二实施方式进行说明。

本实施方式的轴流流体机械改变了第一实施方式的轴流流体机械中的各滚子41、51、61的数量以及配置，其他结构基本上与第一实施方式的轴流流体机械相同。因此，以下对本实施方式的轴流流体机械中的各滚子41a、51a、61a的数量以及配置等进行详细说明，基本上省略其他内容 的说明。

本实施方式的轴流流体机械的可变静叶片驱动装置30a具备两个第一滚子41a、一个第二滚子51a以及两个第三滚子61a。

两个第一滚子41a与第一实施方式相同地配置在静叶片保持环20的第一区域R1的外周侧，且配置在相对于穿过回转件轴线Ar的铅垂线彼此线对称的位置。另外，一个第二滚子51a配置在静叶片保持环20的第二区域R2的外周侧，且配置在穿过回转件轴线Ar的铅垂线上的位置。换句话说，第二滚子51a配置在回转件轴线Ar的铅垂下方的位置。两个第三滚子61a配置在静叶片保持环20的第二区域R2的外周侧，且配置在相对于穿过回转件轴线Ar的铅垂线彼此线对称的位置。

即，本实施方式的可变静叶片驱动装置30a使第一实施方式中的第二滚子51的位置与第三滚子61的位置相反。

在本实施方式中，与第一实施方式相同，也在可动环31的上侧即第一区域R1的外周侧配置用于限制可动环31的轴向Da以及径向Dr上的相对移动的第一滚子41a，另一方面，也在可动环31的下侧即第二区域R2的外周侧配置允许可动环31的径向Dr上的相对移动的第二滚子51a以及第三滚子61a，使可动环31的下侧部分能够向下方移动。并且，在本实施方式中，为了实现第一滚子41a所带来的可动环31的轴向Da以及径向Dr上的相对移动的限制，也利用第二滚子51a沿着包含可动环31能够移动的铅垂下方分量的方向对可动环31施力，确保第一滚子41a与可动环31之间的接触压力。

由此，在本实施方式中，与第一实施方式相同，即使在静叶片保持环20与可动环31之间因温度差而使得热伸长所导致的静叶片保持环20的直径的变化与可动环31的直径的变化不同，也能够避免对将可动环31支承为能够旋转的环支承机构40a施加过负载，或者相反地能够避免可动环31从环支承机构40a脱落。由此，能够使可动环31稳定且顺畅地旋转。

并且，在本实施方式中，由于在可动环31的整周上限制可动环31的轴向Da上的移动，因此能够将各可变静叶片16与可动环31之间的轴向Da上的距离保持为恒定，能够使各可变静叶片16形成为目标叶片角度。

第三实施方式

接下来，参照图9对本发明的轴流流体机械的第三实施方式进行说明。

本实施方式的轴流流体机械改变了第一以及第二实施方式的轴流流体机械中的各滚子的数量以及配置，其他结构基本上与第一以及第二实施方式的轴流流体机械相同。因此，以下对本实施方式的轴流流体机械中的各滚子41b、51b、61b的数量以及配置等进行详细说明，基本上省略其他内容的说明。

本实施方式的轴流流体机械的可变静叶片驱动装置30b与第一实施方式相同地具有两个第一滚子41b、一个第二滚子51b以及一个第三滚子61b。

两个第一滚子41b配置在静叶片保持环20的下侧的第二区域R2的外周侧且可动环31的外周侧，并配置在相对于穿过回转件轴线Ar的铅垂线彼此线对称的位置。一个第二滚子51b配置在静叶片保持环20的第二区域R2的外周侧且可动环31的内周侧，并配置在穿过回转件轴线Ar的铅垂线上的位置。一个第三滚子61b配置在静叶片保持环20的上侧的第一区域R1的外周侧且可动环31的内周侧，并配置在穿过回转件轴线Ar的铅垂线上的位置。

以上，在本实施方式中，与第一以及第二实施方式相同，也不会对环支承机构40b施加过负载，能够确保可动环31的顺畅旋转并且使各可变静叶片16形成为目标叶片角度。

需要说明的是，在本实施方式中，虽将第一滚子41b配置在可动环31的外周侧，但第三滚子61b也可以配置在可动环31的外周侧。并且，第二滚子51b也可以配置在可动环31的外周侧。其中，在该情况下，需要使第二支承部54的螺旋弹簧57对第二滚子51b的作用力的方向与以上的实施方式的朝向相反。另外，在第一实施方式以及第二实施方式中，也可以将第一滚子41、41a、第二滚子51、51a、第三滚子61、61a均配置在可动环31的外侧。

另外，在以上的实施方式中，也可以使各滚子相对于回转件轴线Ar的上下关系相反。

并且，在以上的实施方式中，均在滚子侧形成一对凸缘部，在可动环31侧形成进入到一对凸缘部之间的突出部，但也可以相反地在可动环31 侧形成一对凸缘部，在滚子侧形成进入到一对凸缘部之间的突出部。另外，进入到一对凸缘部之间的突出部也可以不必一定是凸状。例如，在将突出部形成于滚子侧的情况下，滚子的旋转轴延伸的方向上的滚子整体的宽度形成为一对凸缘部之间的宽度，即使没有将滚子的外周侧形成为凸状，滚子的外周侧部分也以原状成为突出部。

另外，以上的实施方式的轴流流体机械均是升压压缩机，但也可以是对大气压的气体进行压缩的普通的压缩机。在该情况下，该压缩机的外壳构成静叶片保持环。

另外，以上的实施方式的轴流流体机械均是用于压缩气体的压缩机，但本发明不限定于此，也可以应用于涡轮等其他的轴流流体机械C。

工业实用性

在本发明中，即使在静叶片保持环与可动环之间产生热伸长差而使得该热伸长所导致的静叶片保持环的直径的变化与可动环的直径的变化不同，也能够确保可动环的顺畅旋转，并且能够使可变静叶片形成为目标叶片角度。

附图标记说明如下：

10：回转件

11：回转件主体

12：动叶片

16：可变静叶片

20：静叶片保持环

25：外壳

26：吸入口

27：排出口

30、30a、30b：可变静叶片驱动装置

31：可动环

34、35、36：突出部

34a、35a、36a：对置面

40、40a、40b：环支承机构

41、41a、41b：第一滚子

42、52、62：凸缘部

42a、52a、62a：轴向限制面

44：第一支承部

51、51a、51b：第二滚子

54：第二支承部

57：螺旋弹簧

61、61a、61b：第三滚子

64：第三支承部

70：旋转驱动机构

75：驱动力传递机构

Claims (12)

1.一种轴流流体机械的可变静叶片驱动装置，其具备：环状的可动环，其沿着呈环状配置的多个可变静叶片的外周侧设置；静叶片保持环，其覆盖所述多个可变静叶片的外周侧且保持所述多个可变静叶片；环支承机构，其将所述可动环支承为能够相对于所述静叶片保持环旋转；驱动力传递机构，其将所述可动环与所述多个可变静叶片连结起来，以便利用所述可动环的旋转来改变所述多个可变静叶片的朝向，

所述轴流流体机械的可变静叶片驱动装置的特征在于，

所述环支承机构具有：

多个第一滚子，其与所述可动环滚动接触；

第一支承部，其将所述第一滚子支承为不能相对于所述静叶片保持环在所述静叶片保持环的径向以及轴向上相对移动；

一个以上的第二滚子，其与所述可动环滚动接触；

第二支承部，其将所述第二滚子支承为能够相对于所述静叶片保持环在所述径向上相对移动，并且向所述可动环被按压于所述第一滚子的一侧沿着所述径向对所述第二滚子施力；

一个以上的第三滚子，其确保自身与所述可动环之间的所述径向上的间隙，允许所述可动环的所述径向上的相对移动，并且限制所述可动环的所述轴向上的相对移动；以及

第三支承部，其将所述第三滚子支承为不能相对于所述静叶片保持环在所述轴向以及所述径向上相对移动。

2.根据权利要求1所述的轴流流体机械的可变静叶片驱动装置，其中，

在所述第三滚子与所述可动环中的一方形成有从所述第三滚子与所述可动环中的一方朝向另一方突出的突出部，在所述另一方形成有在所述轴向上夹着所述突出部的一对凸缘部，

形成于所述一方的突出部中的朝向所述轴向的一对侧面成为相对于所述轴向垂直的面，形成于所述另一方的所述一对凸缘部形成有彼此对置且与所述轴向垂直的面。

3.根据权利要求1或2所述的轴流流体机械的可变静叶片驱动装置，其中，

所述第一滚子限制所述轴向上的所述可动环的相对移动。

4.根据权利要求1或2所述的轴流流体机械的可变静叶片驱动装置，其中，

所述第二滚子限制所述轴向上的所述可动环的相对移动，

所述第二支承部将所述第二滚子支承为不能相对于所述静叶片保持环在所述轴向上相对移动。

5.根据权利要求1或2所述的轴流流体机械的可变静叶片驱动装置，其中，

在将所述静叶片保持环沿着周向等分割为两个区域而得到的第一区域的外周侧配置有多个所述第一滚子，在第二区域的外周侧配置有所述第三滚子。

6.根据权利要求5所述的轴流流体机械的可变静叶片驱动装置，其中，

所述轴流流体机械的可变静叶片驱动装置具备两个所述第一滚子，

两个所述第一滚子中的第一个第一滚子配置在所述第一区域内的周向上的一侧，第二个第一滚子配置在所述第一区域内的周向上的另一侧。

7.根据权利要求5所述的轴流流体机械的可变静叶片驱动装置，其中，

所述轴流流体机械的可变静叶片驱动装置具备两个所述第二滚子，

两个所述第二滚子中的第一个第二滚子配置在所述第二区域内的周向上的一侧，第二个第二滚子配置在所述第二区域内的周向上的另一侧。

8.根据权利要求5所述的轴流流体机械的可变静叶片驱动装置，其中，

所述第三滚子配置在所述第二区域内，且配置在多个所述第一滚子的所述径向上的相对于所述可动环的支承力的合力作用线的延长线上。

9.根据权利要求5所述的轴流流体机械的可变静叶片驱动装置，其中，

所述静叶片保持环的轴线沿着水平方向延伸，

所述第一区域是以所述轴线作为基准的上侧与下侧中的一侧的区域，所述第二区域是以所述轴线作为基准的上侧与下侧中的另一侧的区域。

10.一种轴流流体机械，其中，

所述轴流流体机械具备：

权利要求1至9中任一项所述的可变静叶片驱动装置；

所述静叶片保持环；

回转件，其配置在所述静叶片保持环内，且具有沿着所述轴向延伸的回转件主体以及设置在所述回转件主体的外周的多个动叶片；以及

所述多个可变静叶片，其配置在所述回转件主体的外周侧，且配置在多个所述动叶片的轴向上的一侧。

11.根据权利要求10所述的轴流流体机械，其中，

所述轴流流体机械是利用所述回转件的旋转来压缩气体的压缩机。

12.根据权利要求10所述的轴流流体机械，其中，

所述轴流流体机械是供由一次压缩机压缩后的气体流入并利用所述回转件的旋转进一步压缩所述气体的升压压缩机，

所述轴流流体机械具备外壳，该外壳覆盖所述静叶片保持环的外周侧以及所述可动环的外周侧，并且形成有吸入口和排出口，所述吸入口吸入由所述一次压缩机压缩后的所述气体，所述排出口排出利用所述回转件的旋转进一步压缩后的所述气体。