CN104343738A - 轴流压缩机的静叶构造 - Google Patents
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Abstract
一种轴流压缩机的静叶构造，能够尽可能地减小形成在静叶角度可变型的轴流压缩机的静叶的径向的端面所面对的部分上的间隙的大小，抑制空气的泄漏，得到稳定的压缩空气。在壳体(13)的内侧面上形成收容静叶座(11b)的外壳(13a)，使该外壳的周边部形成为凹状球面(14)。在静叶(11)的外侧面上形成与所述凹状球面同心的凸状球面(15)，使凹状球面和凸状球面卡合。通过球面状的凹部(11c)和凸部(12a)使静叶的内侧面和转子轴(12)的外周面配合。使静叶以静叶轴(11a)为中心转动时，这些球面(14、15)和配合并能够平顺地转动。无论静叶的转动角度如何，球面及球面的各自的间隙保持一定，空气的泄漏少，能够可靠地得到所期望的压力的压缩空气。
Description
技术领域
本发明涉及轴流压缩机的静叶的构造，特别地，本发明涉及在以与动叶的旋转轴正交的方向为轴使静叶转动来改变角度，从而调整空气的流路的情况下，也能够减小静叶的端部和壳体的内壁面的间隙，尽可能地消除空气的泄漏的轴流压缩机的静叶构造。
背景技术
压缩从吸入口吸入了的空气而生成高压空气并从排出口排出的装置具有压缩机，这种压缩机中的轴流压缩机在使被吸入的空气流动的同时逐渐压缩而生成高压的空气。在筒状的壳体的内壁上，以指向内侧的状态，在轴向上以适当的间隔并列设置静叶。转子轴能够旋转地被支承在中心部，在该转子轴上，在所述静叶之间的位置配置动叶。即，由动叶和静叶构成的级沿轴向并列设置多级，利用通过转子轴的旋转而回旋的动叶加压空气，利用不旋转的静叶使该气流的方向改变并导向后续的级的同时对空气加压。另外，存在以径向的轴为中心能够转动地被支承在所述静叶上的静叶角度可变型的压缩机和不能转动的静叶角度固定型的压缩机。
图3是用于说明轴流压缩机1的概要构造的沿轴向剖切的剖视图。在筒状的壳体2上以适当间隔并列设置有适当形状的静叶3。以驱动轴4为中心能够转动地配置转子轴5，被安装在该转子轴5上并通过该转子轴5的旋转而回旋的动叶6被配置在所述静叶3之间的位置。此外，如图3所示，成为如下构造，所述静叶3的间隔逐渐变窄，配置在静叶3之间位置的动叶6的轴向长度逐渐变小。
图4及图5表示这种以往的静叶3和壳体2的关系，图4表示不使静叶3转动的状态，图5表示使静叶3转动约75°的状态。多片静叶3沿以转子轴5为中心的圆的周向并列设置，外周侧通过沿着转子轴5的径向的静叶轴3a相对于壳体2能够转动地被支承。此外，将直径比形成在静叶3的外侧端部上的静叶轴3a大的静叶座3b收容在壳体2的内周面上由凹部形成的外壳2a中。
如图3所示，在所述壳体2的端部设置有空气吸入口7，从该空气吸入口7吸入的空气通过动叶6的旋转而被压缩，并且通过静叶3将气流引导到后级的动叶6，反复进行该过程使空气逐渐被升压，被充分压缩的高压空气从排出口8排出。
作为上述轴流压缩机的静叶形状，专利文献1公开了使静叶的角度位置的误差或偏差最少的用于轴流压缩机的静叶装置形状。另外，专利文献2公开了一种轴流压缩机的可变静叶机构，构成叶列的各静叶以沿径向延伸的轴心为中心能够摆动地被支承，各静叶的叶端部具有挠性密封部件，该密封部件由末端部厚而前端部薄的耐热橡胶部件形成，一端被固定在叶端部，另一端与支承静叶的壁面接触的同时滑动。另外，对于同轴地被枢支在压缩机壳体内的动叶鼓的外侧面，前端隔开间隔相对地配置，这样的轴流式空气压缩机的静叶形状是如下形状，向轴流式空气压缩机的后向延伸且从静叶的基端朝向前端穿过静叶的各截面重合的部分的堆叠轴的位置被设定在该静叶的前端附近(专参照利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭64-12035号公报
专利文献2：日本特开2000-345997号公报
专利文献3：日本实用新型注册第2602142号公报
发明内容
发明要解决的课题
在所述静叶角度可变型的静叶3中，以穿过静叶轴3a和转子轴5的中心的所述径向为轴转动，由此改变角度来调整前后级间的开度，将压缩空气的流动引导至后级的动叶6。在通过该静叶3被引导的压缩空气的状态不当的情况下，由该轴流压缩机产生的高压空气的压力或流量等不能成为所期望的状态。
特别地，在静叶角度可变型的轴流压缩机中，静叶3通过所述静叶轴3a能够转动地被支承，从而分别在静叶3的外侧面和壳体2的内侧面之间、以及静叶3的内侧面和转子轴5的外周面之间形成间隙。压缩空气从该间隙向前级逆流，因此根据该间隙的变化，也会影响压缩空气的状态。例如，在所述专利文献2记载的可变静叶机构中，采用了利用密封部件封闭所述间隙的构造。
然而，在以往的静叶角度可变型的静叶3中，如图4所示，该静叶3的外侧的面被加工成倾斜的平面状。由此，在静叶3转动的状态下，不能避免在该静叶的外侧和壳体2的内侧形成间隙，压缩空气从该间隙向前级逆流。另外，静叶3的靠转子轴6这一侧的面也被加工成直线状，从而如图5(c)所示，转动的状态的静叶3的前端面和转子轴6之间的间隔发生变化，一部分间隙变大，有可能导致压缩空气泄漏。在发生压缩空气从静叶3的泄漏时，有可能不能得到所期望的压力的压缩空气。
因此，本发明的目的是提供一种轴流压缩机的静叶构造，能够尽可能地减小静叶角度可变型的静叶的内外表面与壳体及转子轴之间的间隙。
解决课题的技术方案
作为实现所述目的的技术方案，本发明的轴流压缩机的静叶结构是如下的结构，即，该轴流压缩机为静叶角度可变型，其具有静叶，该静叶利用以转子轴为中心的圆弧的径向的支承轴被支承在壳体上并以该支承轴为中心转动自如，其特征在于，所述静叶的外侧面由凸状球面形成，该凸状球面以所述支承轴的中心轴上的点为中心，由向外侧鼓出的球面形成，在所述壳体的内侧面上且与所述凸状球面相对的部分形成凹状球面，该凹状球面与该凸状球面同心且由向所述壳体的内侧面凹陷的球面形成，所述凸状球面和凹状球面卡合来引导所述静叶的转动。
以由球面形成的球节形式使所述静叶的外侧面和壳体的内侧面配合。在该情况下，使静叶的外侧面向外侧鼓出而形成为凸状球面，并且使壳体的内侧面凹陷地形成为凹状球面。另外，由于壳体处于被固定的状态，所以所述凹状球面和所述凸状球面的中心只要位于静叶的所述支承轴上即可，优选的是，以该静叶的转动中心轴和所述转子轴的中心轴的交点为中心，不与相邻的静叶干涉地形成所述凹状球面即可。
另外，技术方案2的发明的轴流压缩机的静叶支承构造为如下的结构，即，轴流压缩机为静叶角度可变型，其具有静叶，该静叶利用以转子轴为中心的圆弧的径向的支承轴被支承在壳体上并以该支承轴为中心转动自如，其特征在于，在所述转子轴的外周面上，使以该转子轴的旋转中心轴和所述静叶的转动轴的交点为中心的球体的一部分鼓出，以该鼓出的部分不与相邻的静叶干涉的大小形成轴侧球面座，在所述静叶的内侧面上形成与所述轴侧球面座匹配的凹状的静叶侧球面座，所述轴侧球面座和静叶侧球面座卡合。
形成在所述转子轴的外周面上的球面座的球体的中心作为静叶的转动轴和转子轴的各自的中心轴的交点，并且做成不与相邻的静叶干涉的大小。由于球面座的中心处于转子轴的中心轴上，所以即使在转子轴旋转而使球体回旋的情况下，也处于所述轴侧球面座和静叶侧球面座的卡合关系保持一定的状态。而且，在该状态下，即使在静叶转动的情况下，也能够维持这些轴侧球面座和静叶侧球面座的卡合关系。
另外，技术方案3的发明的轴流压缩机的静叶支承构造，其特征在于，在所述转子轴的外周面上，使以该转子轴的旋转中心轴和所述静叶的转动轴的交点为中心的球体的一部分鼓出，以该鼓出的部分不与相邻的静叶干涉的大小形成轴侧球面座，在所述静叶的内侧面上形成与所述轴侧球面座匹配的凹状的静叶侧球面座，所述轴侧球面座和静叶侧球面座卡合。
即，分别以所谓的球节形式使静叶的外侧面和壳体的内侧面、以及静叶的内侧面和转子轴的外周面配合。
另外，技术方案4的发明的轴流压缩机的静叶支承构造为如下的结构，即，轴流压缩机为静叶角度可变型，其具有静叶，该静叶利用以转子轴为中心的圆弧的径向的支承轴被支承在壳体上并以该支承轴为中心转动自如，其特征在于，在所述静叶的外侧面且与所述支承轴的连接部上形成直径比该支承轴大的静叶座，在所述壳体的内侧面上形成收容所述静叶座的外壳，使静叶座的内侧面和壳体的内侧面通过同一球面配合，由此，与静叶的旋转角度无关地，所述静叶座的全部被收容在所述外壳中。
通过静叶座和外壳的卡合，静叶的转动能够稳定地进行。该静叶座的全部位于外壳内。
另外，技术方案5的发明的轴流压缩机的静叶支承构造，其特征在于，具有如下两种构造中的一者或两者：由球面形成所述静叶的外侧面和壳体的内侧面并使它们配合的构造、和由球面形成所述静叶的内侧面和转子轴的外周面并使它们配合的构造，并且具有：在所述静叶的外侧面且与所述支承轴的连接部上直径比该支承轴大的所述静叶座；形成在所述壳体的内侧面上并收容所述静叶座的外壳。
即，对于通过球面使静叶和壳体或者静叶和转子轴配合的构造，也具有由上述静叶座和外壳的配合形成的构造。
发明效果
根据本发明的轴流压缩机的静叶支承构造，即使在静叶转动来改变支承轴的角度的情况下，由于静叶的外侧面和壳体的内侧面的间隙保持一定，所以也能够尽可能地减小该间隙。
另外，根据技术方案2的发明的轴流压缩机的静叶支承构造，通过转子轴的旋转而回旋的所述轴侧球面座和静叶侧球面座的卡合关系，无论静叶侧球面座的转动角度如何都被保持成一定的间隙，因此能够尽可能地减小该间隙，能够尽可能地抑制压缩空气从该间隙的泄漏。
另外，根据技术方案3的发明的轴流压缩机的静叶支承构造，静叶的外侧面和壳体内表面的间隙、以及静叶的内侧面和转子轴的外周面的间隙无论静叶的转动角度如何都是一定的，并且可以极其地小。由此，能够尽可能地抑制压缩空气的泄漏。
另外，根据技术方案4的发明的轴流压缩机的静叶支承构造，由于静叶座的内侧端部不向壳体内突出，所以不存在压缩空气的流路的障碍物。因此，能够可靠地生成所期望的压力的空气。
另外，根据技术方案5的发明的轴流压缩机的静叶支承构造，通过使将静叶座收容在外壳中的构造与静叶的外侧面和壳体的内侧面形成为球面的构造协作，能够尽可能地减小静叶的外侧面和壳体的内侧面的间隙，而且，由于静叶座的端部不向壳体内突出，所以不会阻碍空气的流动。
附图说明
图1是表示本发明的轴流压缩机的静叶支承构造的图，示出了静叶旋转前的状态，图1(a)是俯视图，图1(b)是主视图，图1(c)是图1(b)中的C-C向视图。
图2表示在图1所示的静叶支承构造中静叶旋转后的状态，图2(a)是俯视图，图2(b)是主视图，图2(c)是图2(b)中的D-D向视图。
图3是用于说明轴流式压缩机的构造的图，是用包含转子轴的面剖切地表示的概要剖视图。
图4是表示以往的静叶支承构造的图，示出了静叶旋转前的状态，图4(a)是俯视图，图4(b)是主视图，图4(c)是图4(b)中的A-A向视图。
图5表示在图4所示的静叶支承构造中静叶旋转后的状态，图5(a)是俯视图，图5(b)是主视图，图5(c)是图5(b)中的B-B向视图。
具体实施方式
以下，基于图1和图2所示的优选实施方式，具体说明本发明的轴流压缩机的静叶支承构造。
如图1(a)所示，图1示出了静叶11位于与空气的流路平行的位置的状态，并且该静叶11处于旋转前的状态。静叶11通过转子轴12的径向的静叶轴11a相对于壳体13能够转动地被支承。通过配置在壳体13的外侧的未图示的调整机构，改变静叶11的转动角度，能够根据转动角度改变空气流路的开度，从而改变排出流量。
在所述静叶11的外侧端部形成圆柱状的静叶座11b，在该静叶座11b上连接有所述静叶轴11a。另一方面，在所述壳体13的内壁凹陷地形成外壳13a，所述静叶座11b被收容在该外壳13a中。在外壳13a的周边部形成以球面凹陷的凹状球面14，面向该凹状球面14的静叶11的外侧面形成了与该凹状球面14同心的凸状球面15。即，通过这些凹状球面14和凸状球面15构成了所谓的球节形式的球面座。此外，所述静叶座11b位于外壳13a的内部。
另外，在转子轴12的外周面上，如图1(b)所示，形成由向外侧鼓出的球面构成的凸部12a，另一方面，在静叶11的内侧面即前端面上，如该图所示，形成由向内侧凹陷的球面构成的凹部11c。而且，形成这些凸部12a和凹部11c的球面的球体的中心作为转子轴12的旋转中心轴和静叶11的所述静叶轴11a的旋转中心轴的交点。而且，所述球体的半径的大小做成所述凸部12a不与相邻的静叶11干涉的大小。
具有如上所述地构成的支承构造的静叶11以所述静叶轴11a为轴转动，能够改变空气流路的开度。图2(a)表示使静叶11转动至大致75°的状态，该图2(b)是其主视图。通过所述凹状球面14和凸状球面15的配合、以及球面状的所述凹部11c和所述凸部12a的配合，该静叶11的转动能够平顺地进行。而且，通过凹状球面14和凸状球面15配合，静叶11的外侧端部和壳体13的内侧面的间隙小且保持一定。另外，在静叶11的前端面和转子轴12的外周面上使所述凹部11c和凸部12a卡合，从而能够平顺地进行静叶11的转动。
另外，所述静叶座11b被收容在外壳13a中，通过同一球面使静叶座11b的内侧面和壳体13的内侧面配合，从而无论静叶11的转动角度如何，静叶座11b的端部都不向壳体13的内侧突出。因此，对于空气的流路来说，不存在障碍物。
工业实用性
根据本发明的轴流压缩机的静叶支承构造，能够尽可能地减小静叶和壳体的内表面的间隙，并且在使静叶转动的情况下，也能够维持成间隙小的结构，从而能够可靠地进行压缩空气的生成，有助于轴流压缩机的动作的输出的稳定化。
附图标记的说明
1轴流压缩机2壳体3静叶4驱动轴5转子轴6动叶7空气吸入口8排出口11静叶11a静叶轴11b静叶座11c凹部12转子轴12a凸部13壳体13a外壳14凹状球面15凸状球面。
Claims (5)
1.一种轴流压缩机的静叶支承构造，该轴流压缩机为静叶角度可变型，其具有静叶，该静叶利用以转子轴为中心的圆弧的径向的支承轴被支承在壳体上并以该支承轴为中心转动自如，其特征在于，
所述静叶的外侧面由凸状球面形成，该凸状球面以所述支承轴的中心轴上的点为中心，由向外侧鼓出的球面形成，
在所述壳体的内侧面上且与所述凸状球面相对的部分形成凹状球面，该凹状球面与该凸状球面同心且由向所述壳体的内侧面凹陷的球面形成，
所述凸状球面和凹状球面卡合来引导所述静叶的转动。
2.一种轴流压缩机的静叶支承构造，该轴流压缩机为静叶角度可变型，其具有静叶，该静叶利用以转子轴为中心的圆弧的径向的支承轴被支承在壳体上并以该支承轴为中心转动自如，其特征在于，
在所述转子轴的外周面上，使以该转子轴的旋转中心轴和所述静叶的转动轴的交点为中心的球体的一部分鼓出，以该鼓出的部分不与相邻的静叶干涉的大小形成轴侧球面座，
在所述静叶的内侧面上形成与所述轴侧球面座匹配的凹状的静叶侧球面座，
所述轴侧球面座和静叶侧球面座卡合。
3.如权利要求1所述的轴流压缩机的静叶支承构造，其特征在于，在所述转子轴的外周面上，使以该转子轴的旋转中心轴和所述静叶的转动轴的交点为中心的球体的一部分鼓出，以该鼓出的部分不与相邻的静叶干涉的大小形成轴侧球面座，
在所述静叶的内侧面上形成与所述轴侧球面座匹配的凹状的静叶侧球面座，
所述轴侧球面座和静叶侧球面座卡合。
4.一种轴流压缩机的静叶支承构造，该轴流压缩机为静叶角度可变型，其具有静叶，该静叶利用以转子轴为中心的圆弧的径向的支承轴被支承在壳体上并以该支承轴为中心转动自如，其特征在于，
在所述静叶的外侧面且与所述支承轴的连接部上形成直径比该支承轴大的静叶座，
在所述壳体的内侧面上形成收容所述静叶座的外壳，
使静叶座的内侧面和壳体的内侧面通过同一球面配合，由此，与静叶的旋转角度无关地，所述静叶座的全部被收容在所述外壳中。
5.如权利要求1～3中任一项所述的轴流压缩机的静叶支承构造，其特征在于，具有：在所述静叶的外侧面且与所述支承轴的连接部上直径比该支承轴大的所述静叶座；形成在所述壳体的内侧面上并收容所述静叶座的外壳。
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