CN106164497A - 离心压缩机、增压器及离心压缩机的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种离心压缩机、增压器及离心压缩机的制造方法。本发明所提供的离心压缩机具备：叶轮(11)，安装于转轴(30)，并且对从进入口(11a)流入的空气进行压缩并从排出口(11b)排出；空气引导筒(12)，容纳叶轮(11)；涡旋部(13)，比空气引导筒(12)更靠外周侧配置，并且流入有从排出口(11b)排出的压缩空气；第1密封圈(14)，以绕转轴(30)的轴线(X)环绕叶轮(11)的方式安装在空气引导筒(12)与涡旋部(13)的连结位置。

Description

离心压缩机、增压器及离心压缩机的制造方法
技术领域
本发明涉及一种离心压缩机、增压器及离心压缩机的制造方法。
背景技术
以往，已知有离心压缩机作为将供给至船舶等所使用的内燃机的空气提高到大气压以上的增压器的压缩机(例如，参考专利文献1。)。离心压缩机具备：叶轮，安装于转轴；引导筒，容纳叶轮；及涡旋部，流入有从引导筒排出的压缩空气。离心压缩机对从进入口向轴线方向流入的空气进行压缩的同时引导至从轴线方向倾斜的方向，并从排出口排出压缩空气。
在离心压缩机中，通过由高速旋转引起的离心力的影响，有可能发生叶轮的全部或一部分断裂或者脱落的不良情况。专利文献2中公开有一种离心压缩机，所述离心压缩机设置有对容纳润滑油的罐进行保护的缓冲隔板，以使即使在叶轮(压缩机叶轮)的全部或一部分因离心力而向外飞散的情况下，也不会因飞散的叶轮而发生润滑油的泄漏。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-117417号公报
专利文献2：日本特开2001-132465号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
在专利文献2中公开的离心压缩机中，通过由高速旋转引起的离心力的影响，发生叶轮的全部或一部分断裂或者脱落的不良情况时，容纳润滑油的罐得到保护。
然而，当叶轮的全部或一部分断裂或者脱落，从而向与转轴的轴线方向正交的径向飞散时，有可能叶轮的全部或一部分破损位于外侧的引导筒而向外部飞散。并且，有可能通过叶轮的全部或一部分与引导筒发生碰撞，从而在离心压缩机的一部分产生间隙(开口)，破损的叶轮的全部或一部分从该间隙向外部飞散。
本发明是鉴于这些情况而完成的，其目的在于提供一种当叶轮的全部或一部分断裂或者脱落而向与转轴的轴线方向正交的径向飞散时，能够抑制叶轮的全部或一部分向外部飞散的不良情况的离心压缩机。
并且，本发明的目的在于提供一种具备前述离心压缩机的增压器及前述离心压缩机的制造方法。
用于解决技术课题的手段
为了达到上述目的，本发明采用以下方式。
本发明的一方式所涉及的离心压缩机中，具备：叶轮，安装于转轴，并且对从进入口流入的流体进行压缩并从排出口排出；引导筒，容纳该叶轮；涡旋部，比该引导筒更靠外周侧配置，并且流入有从所述排出口排出的压缩流体；及环状部件，以绕所述转轴的轴线环绕所述叶轮的方式安装在所述引导筒的所述排出口侧与所述涡旋部的连结位置。
关于离心压缩机的叶轮，排出口侧的叶片的外径大于进入口侧。因此，叶轮的重心位于排出口侧。而且，引导筒的排出口侧与涡旋部的连结位置成为在轴线中与叶轮的重心对应的位置(以下，称作重心位置。)或者重心位置附近。
在重心位置或者重心位置附近，当叶轮的全部或一部分断裂或者脱落时，其断裂或者脱落的部分的重量较大，向与轴线方向正交的径向飞散时的冲击力变大。
因此，在本发明的一方式中，在该连结位置设置环状部件，并配置为从叶轮的重心位置向与轴线方向正交的径向飞散时也使断裂或者脱落的叶轮的全部或一部分与其碰撞。即使在由于断裂或者脱落的叶轮的全部或一部分的碰撞而导致引导筒发生脆裂的情况下，对环状部件的碰撞也不至于到脆裂，而是仅止于塑性变形。因此，能够抑制断裂或者脱落的叶轮的全部或一部分向外部飞散的不良情况。
在本发明的一方式所涉及的离心压缩机中，所述环状部件可以由延展性比所述引导筒更高的材料构成。
通过如此设定，能够更加确保当延展性较高的环状部件与断裂或者脱落的叶轮的全部或一部分发生碰撞时，环状部件不至于到脆裂，而是仅止于塑性变形。
在此所谓的延展性较高是表示具有直至破坏伴有较大的塑性变形的特性，并表示塑性变形较少的状况下导致破坏的脆性特性较少。具体而言，能够通过比较导致破损的抗拉破坏强度与延伸(率)，确认到延展性较高。
在本发明的一方式所涉及的离心压缩机中，也可以是如下结构，即具备圆筒状部件，所述圆筒状部件在比所述引导筒更靠与所述轴线正交的径向的外周侧且比所述涡旋部更靠所述径向的内周侧，与所述转轴同轴配置。
根据本结构的离心压缩机，叶轮的全部或一部分断裂或者脱落时，叶轮的全部或一部分向与转轴的轴线方向正交的径向飞散并与引导筒碰撞。与引导筒碰撞的叶轮的一部分使引导筒发生脆裂而进一步向径向外侧飞散，并到达圆筒状部件。即使在引导筒发生脆裂的情况下，圆筒状部件也能够通过塑性变形抑制叶轮的一部分向外部飞散的不良情况。
在上述结构的离心压缩机中，所述圆筒状部件的所述排出口侧的端部与所述环状部件的所述进入口侧的端部也可以在所述径向上重叠，并且配置于在所述径向上靠近的位置。
通过如此设定，在断裂部件向外部飞散，并与配置于径向的内周侧的圆筒状部件或环状部件中的任一个发生碰撞时，受到冲击的一部件朝向径向的外周侧移动而与任一个另一部件发生碰撞。由此，限制在圆筒状部件与环状部件之间产生间隙。
在上述结构的离心压缩机中，也可以为，所述圆筒状部件由延展性比所述引导筒更高的材料构成，相对于所述轴线，所述环状部件的直径与所述圆筒状部件的直径一致，所述环状部件的所述轴线方向的端面与所述圆筒状部件的所述轴线方向的端面在所述轴线方向上相隔规定距离而隔开。
根据本结构的离心压缩机，由于环状部件的直径与圆筒状部件的直径一致，因此环状部件与圆筒部件形成绕转轴环绕引导筒的同一圆筒面。使引导筒脆裂而向径向的外侧飞散的叶轮的全部或一部分，与形成同一圆筒面的环状部件及圆筒部件中的任一个碰撞。由于形成有同一圆筒面，因此不会形成环状部件的外周面的直径与圆筒状部件的外周面的直径不同时产生的间隙。因此，叶轮的全部或一部分从由于环状部件与圆筒部件的外周面的直径的不同而形成的间隙向外部飞散的不良情况得到抑制。
并且，根据本结构的离心压缩机，环状部件的所述轴线方向的端面与所述圆筒状部件在所述轴线方向上相隔规定距离而隔开。连结环状部件与圆筒状部件，或者形成为一个部件时，若在该部件的轴线方向的两端部中产生因温度差而引起的热延伸量的差，则有可能导致部件的变形或破损。因此，在本方式中，将环状部件与圆筒状部件构成为不同部件，并在轴线方向上相隔规定距离而隔开，由此即使在各部件产生因温度差而引起的热延伸量的差，也使环状部件及圆筒状部件均不发生变形或者破损。
在本发明的一方式所涉及的离心压缩机中，也可以是如下结构，即在配置有所述环状部件的所述轴线方向的位置范围，存在所述叶轮的所述轴线方向的重心位置。
叶轮的重心位置或者重心位置附近的全部或一部分断裂或者脱落时，其断裂或者脱落的部分的重量较大，向与轴线方向正交的径向飞散时的冲击力变大。
因此，在本结构中设为，在配置有环状部件的轴线方向的位置范围，存在叶轮的轴线方向的重心位置。由此，叶轮的重心位置或者重心位置附近的全部或一部分断裂或者脱落时，使其断裂或者脱落的部分与环状部件碰撞，能够抑制叶轮的全部或一部分向外部飞散的不良情况。
本发明的一方式所涉及的离心压缩机中，也可以为如下结构，即所述环状部件与所述引导筒一同形成流通有从所述排出口排出的所述压缩流体的流路的流路壁，所述环状部件在与所述轴线正交的径向的外周侧且在所述轴线方向的所述流路侧具有向所述径向的内侧突出的环状突起部，所述连结位置中的所述引导筒在所述径向的外周侧且在所述轴线方向的所述流路侧具有环状阶梯部，所述引导筒与所述环状部件在将所述环状突起部配置于所述环状阶梯部的状态下被连接。
根据本结构的离心压缩机，随着转轴的转速得到提高而从排出口排出的压缩流体的压力得到提高，环状部件从压缩流体所受的压力得到提高。环状部件在流路侧具有的环状突起部配置于引导筒在流路侧具有的环状阶梯部。因此，随着环状部件从压缩流体所受的压力得到提高，环状突起部与环状阶梯部的接触力得到提高。由此，在环状部件与引导筒的连接位置中压缩流体泄漏的不良情况得到抑制。
本发明的一方式所涉及的增压器具备上述任一方案所述的离心压缩机、及通过从内燃机排出的排气绕所述轴线旋转，并且连结于所述转轴的涡轮。
根据本发明的一方式所涉及的增压器，当叶轮的重心位置附近的全部或一部分断裂或者脱落而向与转轴的轴线方向正交的径向飞散时，能够抑制叶轮的全部或一部分向外部飞散的不良情况。
本发明的一方式所涉及的离心压缩机的制造方法，其特征在于，具备：将对从进入口流入的流体进行压缩并从排出口排出的叶轮安装于转轴的工序；以容纳所述叶轮的方式安装引导筒，形成将从所述进入口流入的流体导入到所述排出口的流路的工序；在比所述引导筒更靠与所述转轴的轴线方向正交的径向的外周侧，配置流入有从所述排出口排出的压缩流体的涡旋部的工序；以绕所述轴线环绕所述叶轮的方式，在所述引导筒与所述涡旋部的连结位置安装环状部件的工序。
根据通过本发明的一方式所涉及的制造方法而制造的离心压缩机，当叶轮的重心位置附近的全部或一部分断裂或者脱落时，叶轮的全部或一部分向与转轴的轴线方向正交的径向飞散而到达引导筒与涡旋部的连结位置。由于在连结位置上以环绕叶轮的方式安装有环状部件，因此飞散的叶轮的全部或一部分与环状部件碰撞。即使在引导筒发生脆裂的情况下，环状部件也能够通过塑性变形抑制叶轮的全部或一部分向外部飞散的不良情况。
发明效果
根据本发明，能够提供如下离心压缩机，即当叶轮的重心位置附近的全部或一部分断裂或者脱落而向与转轴的轴线方向正交的径向飞散时，能够抑制叶轮的全部或一部分向外部飞散的不良情况。
并且，根据本发明，能够提供具备前述离心压缩机的增压器、及前述离心压缩机的制造方法。
附图说明
图1是表示第1实施方式的增压器的纵剖视图。
图2是图1所示的离心压缩机的主要部分放大图。
图3是图2所示的第1密封圈附近的主要部分放大图。
图4是表示第2实施方式的增压器的纵剖视图。
图5是图4所示的离心压缩机的主要部分放大图。
图6是图5所示的排出口附近的主要部分放大图。
图7是第2实施方式的变形例的离心压缩机的排出口附近的主要部分放大图。
图8是第2实施方式的变形例的离心压缩机的排出口附近的主要部分放大图。
图9是第2实施方式的变形例的离心压缩机的排出口附近的主要部分放大图。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下，参考附图对第1实施方式的增压器进行说明。
本实施方式的增压器100为将供给至用于船舶的船用柴油发动机(内燃机)的空气(气体)提高到大气压以上来提高船用柴油发动机的燃烧效率的装置。
如图1所示，本实施方式的增压器100具备离心压缩机10及涡轮20。离心压缩机10及涡轮20分别连结于转轴30。
离心压缩机10为对从增压器100的外部流入的空气进行压缩，并将已压缩的空气(以下，称作压缩空气(压缩流体)。)供给至与构成船用柴油发动机的气缸套(图示省略)的内部连通的进气歧管(图示省略)的装置。
离心压缩机10具备叶轮11、空气引导筒12、涡旋部13、第1密封圈14(环状部件)、第2密封圈15(圆筒状部件)、消音器16。
空气引导筒12及涡旋部13由为了形成复杂的形状而通过铸造制造的金属部件构成。作为该金属部件，例如使用以铁为主成分并含有2％以上碳的Fe-C系合金即铸铁。只要是铸铁则可以使用灰铸铁等各种材料，但优选使用基地组织中的黑烟被球化的球墨铸铁(FCD：Ferrum Casting Ductile)。
基于铸造的金属材料通过浇铸形成而容易形成复杂的形状，但相反具有脆性特性。
第1密封圈14及第2密封圈15由通过轧制制造的金属部件构成。作为该金属部件，例如使用以铁为主成分并含有微量(约0.2％)碳的Fe-C系合金即钢铁材料。只要是钢铁材料则可以使用各种材料，但优选使用被称为SS400的一般结构用轧制钢材(JIS G 3101；ASTM A283)。
基于轧制的金属材料由适于轧制工序的组成构成，并保有较大的塑性变形之后导致破坏的延展性。另一方面，基于铸造的金属材料由适于铸造工序的组成构成，导致破坏的延伸小于基于轧制的金属材料。如此，基于轧制的金属材料的导致破坏的延伸大于基于铸造的金属材料，即，延展性较高，因此，与基于铸造的金属材料相比，基于轧制的金属材料保有对冲击的破坏强度较高的特性。
例如，关于常温下的抗拉强度，球墨铸铁材料及SS400材料均保有400～500N/mm2左右。另一方面，关于破坏时的延伸，相对于球墨铸铁材料为10％左右，SS400材料保有20％以上。因此，与球墨铸铁材料相比，SS400材料的延展性较高。
涡轮20具备涡轮壳体21、涡轮叶片22、涡轮盘23及涡轮喷嘴24。涡轮壳体21为绕轴线X配置的空心的筒状部件，在其内部容纳有涡轮叶片22、涡轮盘23及涡轮喷嘴24。沿着图1的右方所示的箭头，从船用柴油发动机排出的排气流入至涡轮壳体21。
导入到涡轮壳体21的排气在通过涡轮喷嘴24时静压膨胀，并导入到涡轮叶片22。涡轮叶片22绕轴线以一定间隔安装于固定于转轴30的大致圆板状的涡轮盘23的外周面。静压膨張的排气通过涡轮叶片22，由此绕轴线X的旋转力被施加于涡轮盘23。该旋转力成为使转轴30旋转的动力，并使连结于转轴30的叶轮11绕轴线X旋转。
如此，本实施方式的增压器100将从船用柴油发动机排出的排气导入到涡轮20，从而使安装有涡轮叶片22的涡轮盘23绕轴线X旋转。伴随涡轮盘23的旋转，经由转轴30而连结的叶轮11进行旋转，从进入口11a流入的空气被压缩，压缩空气从排出口11b排出。从排出口11b排出的压缩空气流入涡旋部13，并导入到船用柴油发动机的进气歧管。
消音器16为降低离心压缩机10内所产生的噪音等级的装置。如图1所示，消音器16划定将从与轴线X正交的方向流入的空气导入到空气引导筒12的进入口11a的流路。流路的周囲配置有消音材料16a。通过该消音材料16a，吸收离心压缩机10内所产生的部分噪音，降低噪音等级。
接着，对离心压缩机10所具备的各结构进行说明。
如图2所示，叶轮11安装于沿轴线X延伸的转轴30，并伴随转轴30绕轴线X旋转而绕轴线X旋转。叶轮11通过绕轴线X旋转，对从进入口11a流入的空气进行压缩，并从排出口11b排出。
如图2所示，叶轮11具备安装于转轴30的轮毂11c、安装于轮毂11c的外周面上的隔板11d、流路11e。叶轮11中设置有由轮毂11c的外周面与空气引导筒12的内周面形成的空间，该空间被多个隔板11d分隔成多个空间。并且，叶轮11对沿着轴线X方向从进入口11a流入的空气赋予径向的离心力，从而使其向与轴线X方向正交的方向(倾斜的方向；叶轮11的半径方向)排出，并使从排出口11b排出的压缩空气流入扩压器13a。
空气引导筒12为容纳叶轮11，并且将沿转轴30的轴线X方向从进入口11a流入的空气从排出口11b排出的部件。空气引导筒12与叶轮11一同形成将沿着轴线X从进入口11a流入的空气沿与轴线X正交的径向引导而导入到排出口11b的流路11e。
涡旋部13为流入有从排出口11b排出的压缩空气并将施加于压缩空气的动能(动压)转换成压能(静压)的装置。涡旋部13比空气引导筒12更靠与轴线X方向正交的径向的外周侧配置。
涡旋部13具备扩压器13a、扩散盘(Diffuser disk)13b、外涡壳13c(参考图1。)、内涡壳13d及涡形室13e。涡形室13e为由外涡壳13c及内涡壳13d划定的空间。
如图2所示，内涡壳13d通过紧固螺栓43连结于空气引导筒12。
扩压器13a为配置于叶轮11的排出口11b下游侧的翼型部件，并形成将压缩空气从排出口11b导入到涡形室13e的流路。扩压器13a设置于与转轴30同轴配置的圆环形的扩散盘13b的圆周向的多处。以环绕设置于叶轮11的全周的压缩空气的排出口11b的方式设置扩压器13a。
如图2所示，扩散盘13b通过紧固螺栓44连结于内涡壳13d。
扩压器13a通过使从叶轮11的排出口11b排出的压缩空气的流速减速，将施加于压缩空气的动能(动压)转换成压能(静压)。通过扩压器13a时流速被减速的压缩空气流入与扩压器13a连通的涡形室13e。流入涡形室13e的工作流体向排出配管(图示省略)排出。
第1密封圈14为以绕轴线X环绕叶轮11的方式安装在空气引导筒12的排出口11b侧与内涡壳13d的连结位置的环状部件。如图1所示，第1密封圈14与转轴30同轴配置。如图2所示，第1密封圈14通过紧固螺栓41连结于空气引导筒12。
第2密封圈15为比空气引导筒12更靠径向的外周侧且比涡旋部13更靠径向的内周侧配置的圆筒状部件。如图1所示，第2密封圈15与转轴30同轴配置。如图2所示，第2密封圈15通过紧固螺栓42连结于空气引导筒12。
第1密封圈14及第2密封圈15由通过轧制制造的金属部件构成，与由通过铸造制造的金属部件构成的空气引导筒12相比，延展性较高。
在此所谓的延展性较高表示直至破坏伴有较大的塑性变形，在塑性变形较少的状况下导致破坏的脆性特性较少。因此，发生冲击载荷时，延展性较高的材料能够通过塑性变形来吸收并制止冲击的动能。因此，对于冲击载荷也能够不至于到破坏，而是仅止于塑性变形。
本实施方式中，作为通过铸造制造的金属材料而使用的球墨铸铁材料保有在常温下的抗拉强度为400～500N/mm2左右，延伸为10％左右。另一方面，作为通过轧制制造的金属部件而使用的SS400材料保有在常温下的抗拉强度同样为400～500N/mm2左右，延伸为20％以上。因此，从延伸的不同能够确认到，与球墨铸铁材料相比，SS400材料为延展性较高的材料。
如此，第1密封圈14及第2密封圈15比空气引导筒12延展性更高。因此，即使在叶轮11发生破损或脱落时，在叶轮11的全部或一部分向径向飞散而与空气引导筒12碰撞的情况下，第1密封圈14及第2密封圈15也抑制叶轮11的全部或一部分向外部飞散。
即，即使在由于叶轮11的全部或一部分的碰撞而导致空气引导筒12脆裂的情况下，通过第1密封圈14及第2密封圈15发生塑性变形，叶轮的全部或一部分向外部飞散的不良情况也得到抑制。
如图2所示，第1密封圈14的外周面的半径D1与第2密封圈15的外周面的半径D2一致。使半径D1与半径D2一致是为了不形成第1密封圈14的外周面的直径与第2密封圈15的外周面的直径相异时所产生的间隙。若形成该间隙，则有可能导致叶轮11的全部或一部分向外部飞散。
另外，即使在第1密封圈14的外周面的半径D1与第2密封圈15的外周面的半径D2不一致的情况下，只要轴线X方向上的第1密封圈14的端部与轴线X方向上的第2密封圈15的端部之间的间隙微小，则能够将向径向飞散的叶轮11的全部或一部分向外部飞散的可能性抑制为较低。
因此，不一定非要使第1密封圈14的外周面的半径D1与第2密封圈15的外周面的半径D2一致成相同的直径。
并且，如图3所示，第1密封圈14的轴线X方向的端面14a与第2密封圈15的轴线X方向的端面15a在轴线X方向上相隔规定距离W而隔开。在连结第1密封圈14与第2密封圈15，或者作为一个部件形成时，若在该部件的轴线X方向的两端部中产生由温度差引起的热延伸量之差，则有可能导致部件变形或者破损。
因此，本实施方式中，通过使第1密封圈14及第2密封圈15在轴线X方向上相隔规定距离W而隔开，即使在各部件产生由温度差引起的热延伸量之差，也使得第1密封圈14及第2密封圈15均不发生变形或者破损。
如图2所示，配置有第1密封圈14的轴线X方向的位置成为位置P1。该位置P1与叶轮11的轴线方向的重心位置一致。
如图1及图2所示，关于本实施方式的离心压缩机10的叶轮11，排出口11b侧的叶片的外径大于进入口11a侧。因此，叶轮11的重心位置成为比进入口11a侧更靠近排出口11b侧的位置P1。
叶轮11绕轴线X高速旋转时(例如，以每分钟旋转1万次以上的方式旋转时)，有时叶轮11的全部或一部分断裂或者脱落。叶轮11在脱落时向与轴线X方向正交的径向的冲击力在重心位置尤为变大。本实施方式中，配置有第1密封圈14的轴线X方向的位置P1与叶轮11的轴线方向的重心位置一致。
因此，即使在重心位置断裂或者脱落的叶轮11向径向飞散，也与第1密封圈14碰撞。并且，通过延展性较高的第1密封圈14发生塑性变形，能够抑制叶轮11的全部或一部分向外部飞散的不良情况。
如图2所示，第1密封圈14与空气引导筒12一同形成流通从排出口11b排出的压缩空气的流路11e的外周侧的流路壁。
如图3所示，第1密封圈14在径向的外周侧且在轴线X方向的流路11e侧具有向径向的内侧突出的环状突起部14b。
并且，如图3所示，空气引导筒12在径向的外周侧且在轴线X方向的流路11e侧具有环状阶梯部12a。空气引导筒12与第1密封圈14在将环状突起部14b配置于环状阶梯部12a的状态下被连接。该环状阶梯部12a与环状突起部14b之间设有间隙。通过该间隙，能够使得即使存在空气引导筒12的热膨胀，也不会因热膨胀而变形扩散到第1密封圈14。
在连结内涡壳13d与空气引导筒12的连结位置上，内涡壳13d的内周侧端面13f与第1密封圈14的径向的外周侧端面14c以相互对置的方式配置。
在内周侧端面13f形成有沿绕轴线X的周向延伸的无端状的环状槽部13g。环状槽部13g中嵌入有O型环13h(环状密封部件)。并且，在外周侧端面14c形成有沿绕轴线X的周向延伸的无端状的环状槽部14d。环状槽部14d中嵌入有O型环14e(环状密封部件)。
通过O型环13h与外周侧端面14c接触，O型环14e与内周侧端面13f接触，在内周侧端面13f与外周侧端面14c对置的位置，来自流路11e的压缩空气的流出被遮断。
接着，对本实施方式的离心压缩机的制造方法进行说明。
本实施方式的离心压缩机10的制造方法通过以下工序来制造离心压缩机10。
在第1工序中，将叶轮11安装于转轴30，所述叶轮11对从进入口11a流入的空气进行压缩并从排出口11b排出。
在第2工序中，以容纳叶轮11的方式安装空气引导筒12，形成将沿着转轴30的轴线X方向从进入口11a流入的空气沿从轴线X方向倾斜的方向引导而导入到排出口11b的流路。
在第3工序中，将流入有从排出口11b排出的压缩空气的涡旋部13配置于比空气引导筒12更靠与轴线X方向正交的径向的外周侧。
在第4工序中，以绕轴线X环绕叶轮11的方式，在空气引导筒12与涡旋部13的连结位置安装第1密封圈14，所述第1密封圈14主要由延展性比构成空气引导筒12或者涡旋部13的铸铁高的钢铁材料构成。
在第5工序中，在比空气引导筒12更靠径向的外周侧且比涡旋部13更靠径向的内周侧安装第2密封圈15，所述第2密封圈15主要由延展性比构成空气引导筒12或者涡旋部13的铸铁高的钢铁材料构成。
通过以上的工序来制造本实施方式的离心压缩机10。
对以上所说明的本实施方式的增压器100所发挥的作用及效果进行说明。
本实施方式的增压器100所具备的压缩机为离心压缩机。因此，关于叶轮11，排出口11b侧的叶片的外径大于进入口11a侧。因此，叶轮11的重心位置成为排出口11b侧的位置P1。并且，空气引导筒12的排出口11b侧与涡旋部13的连结位置成为轴线X中叶轮11的重心位置。
在重心位置中，叶轮的全部或一部分断裂或者脱落时，其断裂或者脱落的部分的重量较大，向与轴线方向正交的径向飞散时的冲击力变大。
因此，本实施方式中，在该连结位置设置第1密封圈14(环状部件)，所述第1密封圈14(环状部件)主要由延展性比作为主体构成空气引导筒12及涡旋部13的铸铁高的钢铁材料构成，并配置成即使从叶轮11的重心位置向与轴线X方向正交的径向飞散时，也使断裂或者脱落的叶轮11的全部或一部分与其碰撞。即使在因断裂或者脱落的叶轮11的全部或一部分的碰撞而导致空气引导筒12脆裂的情况下，对延展性较高的第1密封圈14的碰撞也不至于到脆裂，而是仅止于塑性变形。由此，能够抑制断裂或者脱落的叶轮11的全部或一部分向增压器100的外部飞散的不良情况。
根据本实施方式的离心压缩机10，第1密封圈14的外周面的直径与第2密封圈15的外周面的直径一致。因此，第1密封圈14与第2密封圈15形成绕转轴30环绕空气引导筒12的同一圆筒面。
使空气引导筒12脆裂而向径向的外侧飞散的叶轮11的全部或一部分与形成同一圆筒面的第1密封圈14及第2密封圈15中的任一个碰撞。由于形成同一圆筒面，因此不形成第1密封圈14的外周面的直径与第2密封圈15的外周面的直径相异时产生的间隙。因此，叶轮11的全部或一部分从由于第1密封圈14与第2密封圈15的外周面的直径的不同而形成的间隙向增压器100的外部飞散的不良情况得到抑制。
并且，根据本实施方式的增压器100所具备的离心压缩机10，第1密封圈14的轴线X方向的端面14a与第2密封圈15的轴线X方向的端面15a在轴线X方向上相隔规定距离W而隔开。在连结第1密封圈14与第2密封圈15，或者作为一个部件形成时，若在该部件的轴线X方向的两端部产生由温度差引起的热延伸量之差，则有可能导致部件变形或者破损。
因此，本实施方式中，将第1密封圈14及第2密封圈15构成为不同部件，并在轴线X方向上相隔规定距离W而隔开。由此，即使在各部件产生由温度差引起的热延伸量之差，也使得第1密封圈14及第2密封圈15均不发生变形或者破损。
根据本实施方式的增压器100所具备的离心压缩机10，随着转轴30的转速得到提高而从排出口11b排出的压缩空气的压力得到提高，第1密封圈14从压缩空气受到的压力得到提高。第1密封圈14在流路11e侧具有的环状突起部14b配置于空气引导筒12在流路11e侧具有的环状阶梯部12a。因此，随着第1密封圈14从压缩空气受到的压力得到提高，环状突起部14b与环状阶梯部12a的接触力得到提高。由此，在第1密封圈14与空气引导筒12的连接位置中压缩空气泄漏的不良情况得到抑制。
根据本实施方式的增压器100所具备的离心压缩机10，在连结位置中的涡旋部13的径向的内周侧端面13f与第1密封圈14的径向的外周侧端面14c之间，配置有O型环13h及O型环14e(环状密封部件)。通过如此设定，涡旋部13与第1密封圈14对置的位置中压缩空气泄漏的不良情况得到抑制。
本实施方式的空气引导筒12及涡旋部13由通过铸造制造的金属部件形成。作为该金属部件，优选使用容易制造复杂的形状的灰铸铁或球墨铸铁。并且，第1密封圈14及第2密封圈15由通过轧制制造的金属部件形成。作为该金属部件，优选使用被称为SS400的一般结构用轧制钢材，所述一般结构用轧制钢材比铸铁材料延展性高，且对于冲击载荷也通过发生塑性变形而难以导致破损。
通过如此设定，能够使通过轧制制造的金属部件即第1密封圈14及第2密封圈15的延展性高于通过铸造制造的金属部件即空气引导筒12及涡旋部13的延展性。
[第2实施方式]
以下，参考附图对第2实施方式的增压器进行说明。
第2实施方式的增压器200是对第1实施方式的增压器100进行变形的增压器。除了在以下特别说明的情况以外，视为与第1实施方式的增压器100相同的增压器，并省略对标注相同符号的元件的说明。
第1实施方式的增压器100使第1密封圈14及第2密封圈15在轴线X方向上相隔规定距离W而隔开，针对于此，第2实施方式的增压器200使第1密封圈14’及第2密封圈15’在径向上重叠，并且配置于在径向上靠近的位置。
如图4所示，离心压缩机10具备第1密封圈14’(环状部件)及第2密封圈15’(圆筒状部件)。第1密封圈14’及第2密封圈15’由与第1实施方式的第1密封圈14及第2密封圈15相同的金属部件构成。
如图5所示，第1密封圈14’为以绕轴线X环绕叶轮11的方式安装在空气引导筒12的排出口11b侧与内涡壳13d的连结位置的环状部件。如图5所示，第1密封圈14’与转轴30同轴配置。如图5所示，第1密封圈14’通过紧固螺栓41连结于空气引导筒12。
第2密封圈15’为比空气引导筒12更靠径向的外周侧且比涡旋部13更靠径向的内周侧而配置的圆筒状部件。如图4所示，第2密封圈15’与转轴30同轴配置。如图5所示，第2密封圈15’通过紧固螺栓42连结于空气引导筒12。
如图5所示，第1密封圈14’的外周面的半径D1与第2密封圈15’的外周面的半径D2一致。使半径D1与半径D2一致是为了不形成第1密封圈14’的外周面的直径与第2密封圈15’的外周面的直径相异时所产生的间隙。若形成该间隙，则有可能导致叶轮11的全部或一部分向外部飞散。
并且，如图6所示，第2密封圈15’的排出口11b侧的端部15a’与第1密封圈14’的进入口11a侧的端部14a’在径向上重叠，并且配置于在径向上靠近的位置。
配置于内周侧的端部14a’与配置于外周侧的端部15a’之间的径向的间隙设定成使这些部件保持不会因热膨胀而接触的程度的距离。通过如此设定，防止第1密封圈14’的端部14a’与配置于外周侧的第2密封圈15’的端部15a’因热膨胀而接触，并各自发生变形或者破损的不良情况。
并且，配置于内周侧的端部14a’与配置于外周侧的端部15a’之间的径向的间隙设定为，当端部14a’因由断裂部件引起的冲击而塑性变形时，端部14a’接触于端部15a’的程度的距离。通过如此设定，当端部14a’因由断裂部件引起的冲击而塑性变形时，与端部14a’接触，能够通过第1密封圈14’及第2密封圈15’这两者吸收断裂部件的冲击。
如图5所示，配置有第1密封圈14’的轴线X方向的位置成为位置P1。该位置P1与叶轮11的轴线方向的重心位置一致。位置P1成为与图6所示的第1密封圈14’的环状突起部14b的进入口11a侧的端面一致的位置。
如图5及图6所示，关于本实施方式的离心压缩机10的叶轮11，排出口11b侧的叶片的外径大于进入口11a侧。因此，叶轮11的重心位置成为比进入口11a侧更靠近排出口11b侧的位置P1。
叶轮11绕轴线X高速旋转时(例如，以每分钟旋转1万次以上的方式旋转时)，有时叶轮11的全部或一部分断裂或者脱落。叶轮11在脱落时向与轴线X方向正交的径向的冲击力在重心位置尤为变大。本实施方式中，配置有第1密封圈14’的轴线X方向的位置P1与叶轮11的轴线方向的重心位置一致。
因此，在重心位置断裂或者脱落的叶轮11向径向飞散而使空气引导筒12破损，进而向径向飞散时，叶轮11与第1密封圈14’碰撞。并且，通过延展性较高的第1密封圈14’发生塑性变形，能够抑制叶轮11的全部或一部分向外部飞散的不良情况。
如图5所示，第1密封圈14’与空气引导筒12一同形成流通从排出口11b排出的压缩空气的流路11e的外周侧的流路壁。
如图6所示，第1密封圈14’在径向的内周侧且在轴线X方向的流路11e侧具有向径向的内侧突出的环状突起部14b。
并且，如图6所示，空气引导筒12在径向的外周侧且在轴线X方向的流路11e侧具有环状阶梯部12a。空气引导筒12与第1密封圈14’在将环状突起部14b配置于环状阶梯部12a的状态下被连接。该环状阶梯部12a与环状突起部14b之间设有间隙。通过该间隙，能够使得即使存在空气引导筒12的热膨胀，也不会因热膨胀而变形扩散到第1密封圈14’。
在连结内涡壳13d与空气引导筒12的连结位置，内涡壳13d的内周侧端面13f与第1密封圈14’的径向的外周侧端面14c以相互对置的方式配置。
对以上所说明的本实施方式的增压器200所发挥的作用及效果进行说明。
本实施方式的增压器200所具备的压缩机为离心压缩机。因此，关于叶轮11，排出口11b侧的叶片的外径大于进入口11a侧。因此，叶轮11的重心位置成为排出口11b侧的位置P1。并且，空气引导筒12的排出口11b侧与涡旋部13的连结位置成为轴线X中叶轮11的重心位置。
在重心位置中，叶轮的全部或一部分断裂或者脱落时，其断裂或者脱落的部分的重量较大，向与轴线方向正交的径向飞散时的冲击力变大。
因此，本实施方式中，在该连结位置设置第1密封圈14’(环状部件)，所述第1密封圈14’(环状部件)主要由延展性比作为主体构成空气引导筒12及涡旋部13的铸铁高的钢铁材料构成，并配置成即使从叶轮11的重心位置向与轴线X方向正交的径向飞散时，也使断裂或者脱落的叶轮11的全部或一部分(断裂部件)与其碰撞。即使在因断裂部件的碰撞而导致空气引导筒12脆裂的情况下，对延展性较高的第1密封圈14’的碰撞也不至于到脆裂，而是仅止于塑性变形。由此，能够抑制断裂部件向增压器200的外部飞散的不良情况。
并且，本实施方式中，在比空气引导筒12更靠径向的外周侧且比涡旋部13更靠径向的内周侧，配置了由延展性比空气引导筒12更高的材料构成的第2密封圈15’。所述第2密封圈15’的排出口11b侧的端部15a’与第1密封圈14’的进入口11a侧的端部14a’在轴线X方向上重叠，并且配置于在径向上靠近的位置。
因此，断裂部件向外部飞散，并与配置于径向的内周侧的第1密封圈14’碰撞时，受到冲击的端部14a’朝向径向的外周侧移动而与第2密封圈15的端部15a’碰撞。由此，限制第2密封圈15’与第1密封圈14’之间产生间隙。由于第2密封圈15’及第1密封圈14’的延展性均比空气引导筒12高，因此由碰撞引起的冲击通过第2密封圈15’及第1密封圈14’这两者发生塑性变形而被吸收。
本实施方式中，在配置有第1密封圈14’的轴线X方向的位置范围存在叶轮11的轴线X方向的重心位置P1。
叶轮11的重心位置P1或者重心位置P1附近的全部或一部分断裂或者脱落时，其断裂或者脱落的部分的重量较大，向与轴线X方向正交的径向飞散时的冲击力变大。
因此，本实施方式中，设为在配置有第1密封圈14’的轴线X方向的位置范围存在叶轮11的轴线X方向的重心位置P1。由此，叶轮11的重心位置P1或者重心位置P1附近的全部或一部分断裂或者脱落时，使其断裂或者脱落的部分与第1密封圈14’碰撞，叶轮11的全部或一部分向外部飞散的不良情况得到抑制。
根据本实施方式的增压器200所具备的离心压缩机10，随着转轴30的转速得到提高而从排出口11b排出的压缩空气的压力得到提高，第1密封圈14’从压缩空气受到的压力得到提高。第1密封圈14’在流路11e侧具有的环状突起部14b配置于空气引导筒12在流路11e侧具有的环状阶梯部12a。因此，随着第1密封圈14’从压缩空气受到的压力得到提高，环状突起部14b与环状阶梯部12a的接触力得到提高。由此，在第1密封圈14’与空气引导筒12的连接位置中压缩空气泄漏的不良情况得到抑制。
根据本实施方式的增压器200所具备的离心压缩机10，在连结位置中的涡旋部13的径向的内周侧端面13f与第1密封圈14’的径向的外周侧端面14c之间，配置有O型环13h及O型环14e(环状密封部件)。通过如此设定，涡旋部13与第1密封圈14’对置的位置中压缩空气泄漏的不良情况得到抑制。
本实施方式的空气引导筒12及涡旋部13由通过铸造制造的金属部件形成。作为该金属部件，优选使用容易制造复杂的形状的灰铸铁或球墨铸铁。并且，第1密封圈14’及第2密封圈15’由通过轧制制造的金属部件形成。作为该金属部件，优选使用被称为SS400的一般结构用轧制钢材，所述一般结构用轧制钢材比铸铁材料延展性高，且对于冲击载荷也通过发生塑性变形而难以导致破损。
通过如此设定，能够使通过轧制制造的金属部件即第1密封圈14’及第2密封圈15’的延展性高于通过铸造制造的金属部件即空气引导筒12及涡旋部13的延展性。
[其他实施方式]
在以上的说明中，连结有离心压缩机10所具备的叶轮11的转轴30通过因从船用柴油发动机排出的排气而旋转的涡轮20而绕轴线X旋转，但也可以为其他方式。例如，转轴30也可通过连结于转轴30的马达等其他动力源而旋转。
在以上的说明中，将配置有第1密封圈14、14’的轴线X方向的位置P1设成与叶轮11的重心位置一致的位置。以上说明中的“一致”并非指位置P1与重心位置完全一致。即使在位置P1配置于重心位置附近的情况下，也视为位置P1与叶轮11的重心位置一致。即，位置P1只要是可承受在重心位置由尤为变大的叶轮11引起的向径向的冲击力的位置，则视为位置P1与叶轮11的重心位置一致。
并且，在以上说明中，第1密封圈14、14’的外周面的半径D1与第2密封圈15、15’的外周面的半径D2设为一致。以上说明中的“一致”并非指半径D1与半径D2完全一致。即使在半径D1与半径D2相异的情况下，第1密封圈14、14’与第2密封圈15、15’之间设有断裂部件不能通过的程度的间隙时，视为半径D1与半径D2一致。
在第2实施方式中，第1密封圈14’的形状及第2密封圈15’的形状如图6所示，但也可以是其他方式。
例如，如图7所示，也可以将第1密封圈14’的端部14a’设为朝向进入口11a侧外径逐渐变小的锥形形状，将第2密封圈15’的端部15a’设为朝向排出口11b侧内径逐渐变大的锥形形状，通过如此设定，能够简单地进行组装。
并且例如，如图8所示，也可以将第2密封圈15’的端部15a’的形状设为与端部15a’以外的其他部分的形状相同。此时，第2密封圈15’从进入口11a侧的端部到排出口11b侧的端部为止与轴线X正交的径向的板厚大致恒定。
通过如此设定，断裂部件在轴线X方向的任一位置上发生碰撞，与因碰撞引起的冲击力相应的塑性变形量都同等。因此，第2密封圈15’在轴线X方向的任一位置上都能够发挥恒定的冲击吸收性能。
并且例如，如图9所示，也可以将第1密封圈14’的端部14a’配置于外周侧，将第2密封圈15’的端部15a’配置于内周侧。
符号说明
10-离心压缩机，11-叶轮，11a-进入口，11b-排出口，11e-流路，12-空气引导筒(引导筒)，12a-环状阶梯部，13-涡旋部，13a-扩压器，13c-外涡壳，13d-内涡壳，14、14’-第1密封圈(环状部件)，14b-环状突起部，15、15’-第2密封圈(圆筒状部件)，30-转轴，100、200-增压器。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.[2015年8月11日(11.08.2015)国际事务局受理]
(补正后)一种离心压缩机，其具备：
叶轮，安装于转轴，并且对从进入口流入的流体进行压缩并从排出口排出；
引导筒，容纳该叶轮；
涡旋部，比该引导筒更靠外周侧配置，并且流入有从所述排出口排出的压缩流体；及
环状部件，以绕所述转轴的轴线环绕所述叶轮的方式安装在所述引导筒的所述排出口侧与所述涡旋部的连结位置，
所述环状部件与所述引导筒一同形成流通从所述排出口排出的所述压缩流体的流路的流路壁。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其中，
所述环状部件由延展性比所述引导筒更高的材料构成。
3.根据权利要求1或2所述的离心压缩机，其具备：
圆筒状部件，在比所述引导筒更靠与所述轴线正交的径向的外周侧且比所述涡旋部更靠所述径向的内周侧，与所述转轴同轴配置。
4.根据权利要求3所述的离心压缩机，其中，
所述圆筒状部件的所述排出口侧的端部与所述环状部件的所述进入口侧的端部在所述径向上重叠，并且配置于在所述径向上靠近的位置。
5.根据权利要求3所述的离心压缩机，其中，
所述圆筒状部件由延展性比所述引导筒更高的材料构成，
相对于所述轴线，所述环状部件的直径与所述圆筒状部件的直径一致，
所述环状部件的所述轴线方向的端面与所述圆筒状部件的所述轴线方向的端面在所述轴线方向上相隔规定距离而隔开。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的离心压缩机，其中，
在配置有所述环状部件的所述轴线方向的位置范围，存在所述叶轮的所述轴线方向的重心位置。
7.(补正后)根据权利要求1至6中任一项所述的离心压缩机，其中，
所述环状部件在与所述轴线正交的径向的内周侧且在所述轴线方向的所述流路侧具有向所述径向的内侧突出的环状突起部，
所述连结位置中的所述引导筒在所述径向的外周侧且在所述轴线方向的所述流路侧具有环状阶梯部，
所述引导筒与所述环状部件在将所述环状突起部配置于所述环状阶梯部的状态下被连接。
8.一种增压器，其具备：
权利要求1至7中任一项所述的离心压缩机、及
涡轮，通过从内燃机排出的排气绕所述轴线旋转，并且连结于所述转轴。
9.(补正后)一种离心压缩机的制造方法，其特征在于，具备：
将对从进入口流入的流体进行压缩并从排出口排出的叶轮安装于转轴的工序；
以容纳所述叶轮的方式安装引导筒，形成将从所述进入口流入的流体导入到所述排出口的流路的工序；
在比所述引导筒更靠与所述转轴的轴线方向正交的径向的外周侧，配置流入有从所述排出口排出的压缩流体的涡旋部的工序；及
以绕所述轴线环绕所述叶轮的方式，在所述引导筒与所述涡旋部的连结位置安装环状部件的工序，
所述安装工序中，在所述连结位置安装所述环状部件，以使所述环状部件与所述引导筒一同形成流通从所述排出口排出的所述压缩流体的流路的流路壁。

Claims (9)

1.一种离心压缩机，其具备：
叶轮，安装于转轴，并且对从进入口流入的流体进行压缩并从排出口排出；
引导筒，容纳该叶轮；
涡旋部，比该引导筒更靠外周侧配置，并且流入有从所述排出口排出的压缩流体；及
环状部件，以绕所述转轴的轴线环绕所述叶轮的方式安装在所述引导筒的所述排出口侧与所述涡旋部的连结位置。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其中，
所述环状部件由延展性比所述引导筒更高的材料构成。
3.根据权利要求1或2所述的离心压缩机，其具备：
圆筒状部件，在比所述引导筒更靠与所述轴线正交的径向的外周侧且比所述涡旋部更靠所述径向的内周侧，与所述转轴同轴配置。
4.根据权利要求3所述的离心压缩机，其中，
所述圆筒状部件的所述排出口侧的端部与所述环状部件的所述进入口侧的端部在所述径向上重叠，并且配置于在所述径向上靠近的位置。
5.根据权利要求3所述的离心压缩机，其中，
所述圆筒状部件由延展性比所述引导筒更高的材料构成，
相对于所述轴线，所述环状部件的直径与所述圆筒状部件的直径一致，
所述环状部件的所述轴线方向的端面与所述圆筒状部件的所述轴线方向的端面在所述轴线方向上相隔规定距离而隔开。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的离心压缩机，其中，
在配置有所述环状部件的所述轴线方向的位置范围，存在所述叶轮的所述轴线方向的重心位置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的离心压缩机，其中，
所述环状部件与所述引导筒一同形成流通从所述排出口排出的所述压缩流体的流路的流路壁，
所述环状部件在与所述轴线正交的径向的外周侧且在所述轴线方向的所述流路侧具有向所述径向的内侧突出的环状突起部，
所述连结位置中的所述引导筒在所述径向的外周侧且在所述轴线方向的所述流路侧具有环状阶梯部，
所述引导筒与所述环状部件在将所述环状突起部配置于所述环状阶梯部的状态下被连接。
8.一种增压器，其具备：
权利要求1至7中任一项所述的离心压缩机、及
涡轮，通过从内燃机排出的排气绕所述轴线旋转，并且连结于所述转轴。
9.一种离心压缩机的制造方法，其特征在于，具备：
将对从进入口流入的流体进行压缩并从排出口排出的叶轮安装于转轴的工序；
以容纳所述叶轮的方式安装引导筒，形成将从所述进入口流入的流体导入到所述排出口的流路的工序；
在比所述引导筒更靠与所述转轴的轴线方向正交的径向的外周侧，配置流入有从所述排出口排出的压缩流体的涡旋部的工序；及
以绕所述轴线环绕所述叶轮的方式，在所述引导筒与所述涡旋部的连结位置安装环状部件的工序。
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