JP2002257092A - 半径流インペラ付き流体機械 - Google Patents
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Abstract
(8)を備える流体機械を改良し、インペラの破片が圧
縮機ハウジングから飛出るのを防止する。 【解決手段】 圧縮機ハウジングは、外側渦形室(1
0)と、半径方向(B)に渦形室とインペラの間に位置
する内側差込みハウジング部分(12)とを有し、渦形
室は半径方向外側に向く流路部分(11)を有し、内側
差込みハウジング部分の内側輪郭(13)はインペラの
ハブ(4)の外側輪郭(6)と共に、流路の軸方向
(A)に延びる流路部分(14)を形成し、渦形室は内
側差込みハウジング部分を包囲する内側円筒部(15)
と一体をなし、内側差込みハウジング部分は内側円筒部
に、軸方向に可撓性を持つ固定装置(17)で取り付け
られて中空室(16)を形成する。内側差込みハウジン
グ部分の可撓性固定装置は、軸受ハウジングの圧縮機ハ
ウジングの剛性固定装置より弱い破損防護機能を持つ。
Description
記載の、渦巻き状流路付きの圧縮機ハウジングで包囲さ
れた半径流インペラを備える流体機械に関する。
(送風機)のような流体機械の基本的な構成と作用は既
に公知であり、これについて詳細に説明する迄もない。
即ち、例えばドイツ特許第19502808号明細書
は、排気駆動過給機の半径流圧縮機の形を持つ、冒頭に
述べた形式の流体機械を開示している。圧縮機ハウジン
グ内部で、インペラと羽根の直径は流れ方向に増大し、
羽根の外側輪郭は円弧状をなし、外向きに円環面状に湾
曲した渦巻き状流路の流路壁の内側輪郭に対応した形状
を持ち、圧縮機ハウジングの流路壁はインペラのハブの
外側輪郭と共に外側に転向する流路部分を境界づけ、こ
の部分内に羽根が入っている。この半径方向外側に転向
した流路部分に、渦形流路に開口する環状流路部分が続
く。
ングとその組込み物は、通常、剛性に形成されている。
わたり運転すると、腐食、侵食および劣化により、イン
ペラの破損が回避できない程に弱まる。インペラが2、
3個の大きな部材に割れるようなインペラの破損事故が
生じた際、それら破片はかなりの遠心力により外に向け
て放り出される。そしてその破片は圧縮機ハウジングか
ら飛出る。その場合、インペラは完全に破壊され、残存
するハブは軸受ハウジングと圧縮機ハウジングの間にか
じり込む。ハブの形状に応じ、ハウジングに大きな軸方
向衝撃力を与えるくさび作用が生ずる。
大きな壁厚と強固なハウジング部分で受ける。大形排気
駆動過給機の場合、通常ハウジング壁厚は鋳造技術上の
理由から薄く制限されるので、上述のような荷重が加わ
った際、直ぐに材料の破壊強度に達してしまい、ハウジ
ングが破損してしまう。破片は排気駆動過給機から飛び
出し、大きな間接被害をもたらす。
目的のため、今日、インペラを収容する圧縮機ハウジン
グの外に、補助的な破裂防護体を設けるのが通例であ
る。
に述べた形式の流体機械を、破裂したインペラの破片が
渦形室外に補助的な破裂防護体を設けることなく、単純
で安価な手段により、圧縮機ハウジングから飛出るのを
防止できるよう改良することにある。
れば、請求項1に記載の手段により解決される。
向においてこの外側渦形室とインペラとの間に設けた内
側差込みハウジング部分とを有し、外側渦形室が流路の
半径方向外側に転向された流路部分を有し、内側差込み
ハウジング部分の内側輪郭がインペラのハブの外側輪郭
と共に、流路の軸方向に延びる流路部分を形成し、渦形
室を内側差込みハウジング部分を少なくとも部分的に包
囲する内側円筒部と一体に形成し、内側差込みハウジン
グ部分を内側円筒部に軸方向に可撓性を有する固定装置
により取り付けて中空室を形成し、内側差込みハウジン
グ部分の可撓性固定装置を、軸受ハウジングにおける圧
縮機ハウジングの剛性固定装置よりも弱い破損防護機能
に形成することで、「破壊部分(衝撃緩衝部分)」付き
渦形室が形成され、破裂したインペラの破片の飛出しを
防げる。破裂インペラの破片の運動エネルギは、排気駆
動過給機の内部で完全に変形エネルギと熱に変換され
る。
と、内側差込みハウジング部分自体とが、渦形室の内側
差込みハウジング部分の可撓性固定装置よりもかなり大
きな運動エネルギを吸収することで、非常時に内側差込
みハウジング部分を軸方向にインペラから遠ざけること
ができる。かくして、インペラ破片の運動エネルギは、
変形エネルギとそれに伴う熱とに変換され、大部分が吸
収される。破片の残りの運動エネルギはハウジングで吸
収される。
である。
分的に包囲する内側円筒部と渦形室を一体に形成し、内
側差込みハウジング部分を、中空室を形成するよう内側
円筒部に軸方向に可撓性を有する固定装置により取り付
けることによって、渦形室自体の破壊に対する大きな防
護を保障し、排気駆動過給機からの破片の飛び出しに対
する効果的な「ブレーキ」が得られる。特に、圧縮機ハ
ウジングの剛性固定装置を、軸受ハウジングにおける渦
形室の堅いフランジ継手により形成し、内側差込みハウ
ジング部分の可撓性固定装置を、渦形室の内側円筒部を
軸方向に貫通する伸びボルト継手により形成すると有利
である。
した軸受ハウジングの壁を、半径方向においてインペラ
のハブの外側輪郭の外側端迄延ばし、両者間に隙間を開
けると有利である。これにより、補助的な「ブレー
キ」、即ちインペラの破片の半径方向への飛び出しに対
する防護装置が得られる。
縮機ハウジングを、外側渦形室を介して軸受ハウジング
に分割接合部を形成した状態で、転向流路部分を含む外
側渦形室を軸受ハウジングにおける圧縮機ハウジングの
剛性固定装置を越えて半径方向内側に引き入れるように
形成し、剛性固定装置を半径方向において渦形室と軸受
ハウジングとの間の接合部より外側に配置する。この分
割接合部の特別な配置は、軸受ハウジングにおける圧縮
機ハウジングの剛性固定装置が場合によって流路の中に
食い込んだ破片で全く損傷せず、この結果、圧縮機ハウ
ジングの破損をより一層防止することを保障する。
明を詳細に説明する。
た本発明に基づく流体機械を部分断面図で示す。
軸2は軸方向中央部位で軸受ハウジング1に支持され、
両端は軸受から突出する。軸2は一端でタービンランナ
(図示せず)を支持し、他端で概略的に図示した半径流
インペラ3を支持する。
動される軸2に相対回転不能に固着されたハブ4を有
し、ハブ4の外周に、半径方向に突出して延びる複数の
羽根5を備える。ハブ4の外側輪郭6は、圧縮機ハウジ
ング8の内側輪郭7と共に、軸方向Aから半径方向Bに
転向し、外に向けて狭まる流路9を形成している。流路
9の横断面形状は羽根5の形状に対応する。圧縮機ハウ
ジング8は剛性固定装置18で軸受ハウジング1に取着
されている。ハブ4と羽根5の直径は流れの入口から出
口へと増大し、従ってインペラ3の中央横断面に対して
非対称的な縦断面形状が生じ、その結果質量分布もイン
ペラ3の全長にわたり増大している。
内側差込みハウジング部分12からなる。外側渦形室1
0は、剛性固定装置18で軸受ハウジング1に固定さ
れ、流路9の半径方向Bから外側に転向する流路部分1
1を備える。内側差込みハウジング部分12は、半径方
向Bにおいて渦形室10とインペラ3の間に設けられ、
内側輪郭13はインペラ3のハブ4の外側輪郭6と共
に、流路9の軸方向に延びる流路部分14を形成してい
る。
介し軸受ハウジング1に分割接合部を形成した状態で、
転向流路部分11を含む外側渦形室10が軸受ハウジン
グ1における圧縮機ハウジング8の剛性固定装置18を
越えて半径方向B内側に引き入れられるよう構成されて
いる。従って、剛性固定装置18は、半径方向Bにおい
て渦形室10と軸受ハウジング1の間の接合部22より
外側に配置される。この分割接合部22の特別な配置
は、軸受ハウジング1における圧縮機ハウジング8の剛
性固定装置が、場合により流路9内に食い込んだ破片で
全く損傷されないよう保障し、この結果、圧縮機ハウジ
ング8の破損もなお一層防止できる。
隔を、渦形室10における転向流路部分11の最大横断
面24の面中心23と軸2の間隔より小にするとよい。
12を少なくとも部分的に包囲する内側円筒部15と一
体に形成されている。内側差込みハウジング部分12は
中空室16を形成すべく、軸方向Aに可撓性を持つ固定
装置17により内側円筒部15に取り付けられている。
この内側差込みハウジング部分12の可撓性固定装置1
7は、軸受ハウジング1における渦形室10の剛性固定
装置18よりも明らかに弱い破損防護機能を示すよう形
成されている。
性固定装置18は、軸受ハウジング1における渦形室1
0の堅いフランジ継手により、ハウジング部分12の可
撓性固定装置17は、渦形室10の内側円筒部15を軸
方向に貫通する伸びボルト継手により形成されている。
受ハウジング1の壁19は、半径方向Bにおいてインペ
ラ3のハブ4の外側輪郭6における外側端20迄延ばさ
れ、両者19、20間に隙間21が開けられている。
の方向に、内側に向かって徐々に小さくなるよう形成さ
れている。
づく流体機械の部分断面図。
分の内側輪郭 8 圧縮機ハウジング 9 流路 10 渦形室 11 転向流路部分 12 内側差込みハウジング部分 13 内側差込みハウジング部分の内側輪郭 14 軸方向流路部分 15 内側円筒部 16 中空室 17 可撓性固定装置 18 剛性固定装置 19 軸受ハウジングの壁 20 ハブの外側輪郭の外側端 21 隙間 22 渦形室と軸受ハウジングとの間の分割接合部 23 面中心 24 転向流路部分の最大横断面 A 軸方向 B 半径方向
Claims (6)
- 【請求項1】 半径流インペラ(3)が流体機械の軸受
ハウジング(1)に軸受支持された軸(2)上に設けら
れ、渦巻き状流路(9)付き圧縮機ハウジング(8)内
に配置され、インペラ(3)のハブ(4)の外側輪郭
(6)および圧縮機ハウジング(8)の内側輪郭(7)
が、軸方向から半径方向に転向された流路(9)を形成
し、圧縮機ハウジング(8)が剛性固定装置(18)に
よって軸受ハウジング(1)に固定された半径流インペ
ラ付き流体機械において、 圧縮機ハウジング(8)が外側渦形室(10)およびこ
の外側渦形室(10)とインペラ(3)との間の内側差
込みハウジング部分(12)から構成され、外側渦形室
(10)が流路(9)の半径方向(B)外側に転向され
た流路部分(11)を有し、内側差込みハウジング部分
(12)の内側輪郭(13)がインペラ(3)のハブ
(4)の外側輪郭(6)と共に、流路(9)の軸方向
(A)に延びる流路部分(14)を形成し、渦形室(1
0)が内側差込みハウジング部分(12)を少なくとも
部分的に包囲する内側円筒部(15)と一体に形成さ
れ、内側差込みハウジング部分(12)が内側円筒部
(15)に軸方向(A)に可撓性を有する固定装置(1
7)により取り付けられて中空室(16)を形成し、内
側差込みハウジング部分(12)の可撓性固定装置(1
7)が、軸受ハウジング(1)における圧縮機ハウジン
グ(8)の剛性固定装置(18)よりも弱い破損防護機
能を有することを特徴とする半径流インペラ付き流体機
械。 - 【請求項2】 圧縮機ハウジング(8)の剛性固定装置
(18)が、軸受ハウジング(1)における渦形室(1
0)の堅いフランジ継手により形成されたことを特徴と
する請求項1記載の流体機械。 - 【請求項3】 内側差込みハウジング部分(12)の可
撓性固定装置(17)が、渦形室(10)の内側円筒部
(15)を軸方向に貫通する伸びボルト継手により形成
されたことを特徴とする請求項1記載の流体機械。 - 【請求項4】 渦形室(10)の剛性固定(18)のた
めに用意された軸受ハウジング(1)の壁(19)が、
半径方向(B)においてインペラ(3)のハブ(4)の
外側輪郭(6)の外側端(20)迄、両者(19、2
0)間に隙間(21)を開けた状態で延びることを特徴
とする請求項1記載の流体機械。 - 【請求項5】 圧縮機ハウジング(8)が、外側渦形室
(10)を介して軸受ハウジング(1)に、分割接合部
(22)を形成した状態で、転向流路部分(11)を含
む外側渦形室(10)が軸受ハウジング(1)における
圧縮機ハウジング(8)の剛性固定装置(18)を越え
て半径方向(B)内側に引き入れられるように固定さ
れ、剛性固定装置(18)が半径方向(B)において渦
形室(10)と軸受ハウジング(1)との間の接合部
(22)より外側に配置されたことを特徴とする請求項
1ないし4の1つに記載の流体機械。 - 【請求項6】 分割接合部(22)と軸(2)の間隔
が、渦形室(10)における転向流路部分(11)の最
大横断面(24)の面中心(23)と軸(2)の間隔よ
り小さいことを特徴とする請求項5記載の流体機械。
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