JP2003269383A - 圧縮機のインペラーの構造 - Google Patents

圧縮機のインペラーの構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インペラーの羽根の振動を抑制することによ
り耐久性を向上させる。 【解決手段】 ケーシング2内にオープンタイプのイン
ペラー6が回転自在に設けられる圧縮機のインペラーの
構造であって、インペラー6の複数の羽根8、8…の外
周側の少なくとも一部に環状のリング12を一体に設
け、このリング12によって隣接する羽根8、8の外周
端間を相互に連結する。インペラー6の回転時に各羽根
8に遠心応力が作用した場合に、その遠心応力によって
各羽根8が振動するのを抑制できるので、各羽根8の根
元部に亀裂が生じたり、破損したりするのを防止でき、
耐久性を高めることができることになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機のインペラ
ーの構造に関し、特に、オープンタイプのインペラーを
備えた大型ギアード圧縮機に有効なインペラーの構造に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】圧縮機に用いられるインペラーには、羽
根の外周側にカバーを有するクローズドタイプのインペ
ラーと、羽根の外周側にカバーを有しないオープンタイ
プのインペラーとがあり、高回転が要求される大型ギア
ード圧縮機には、オープンタイプのインペラーが使用さ
れている。
【0003】オープンタイプのインペラーの一例を図3
に示す。このインペラー26は、圧縮機21のケーシン
グ22に回転自在に設けられる回転軸25に一体に取り
付けられるディスク27と、ディスク27の外周側に周
方向に向かって所定の間隔ごとに一体に設けられる流線
形状の複数の羽根28、28…とを備えたものであっ
て、隣接する羽根28、28間にそれぞれ流体の流路2
9が形成されるようになっている。
【0004】この場合、複数の羽根28、28…は、鋳
造によってディスク27と一体に形成したり、機械によ
る切削加工によってディスク27と一体に形成したり、
ディスク27と別体に形成して、ディスク27の外周側
に溶接により一体に接合したりすることなどにより、デ
ィスク27と一体に形成されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成のオープンタイプのインペラー26にあって
は、回転時に各羽根28に遠心応力が作用した場合に、
その遠心応力によって各羽根28に振動が発生し、その
振動によって各羽根28に応力が集中し、短期間で各羽
根28に亀裂や破損が生じてしまい、耐久性が大幅に低
下してしまう。特に各羽根28の根元部(ディスク27
との境界部)には、その応力集中の傾向が顕著である。
【0006】本発明は、上記のような従来の問題に鑑み
なされたものであって、回転時に各羽根に振動が生じる
のを抑制することにより、各羽根(特に羽元部)に応力
が集中するのを阻止し、これにより短期間で各羽根(特
に羽元部)の亀裂や破損が生じるのを防止し、耐久性を
大幅に高めることができる圧縮機のインペラーの構造を
提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、以下のような手段を採用している。す
なわち、請求項1に係る発明は、ケーシング内にオープ
ンタイプのインペラーが回転自在に設けられる圧縮機の
インペラーの構造であって、前記インペラーの複数の羽
根の外周側の少なくとも一部に、隣接する羽根間を相互
に連結する連結部材を設けたことを特徴とする。この発
明による圧縮機のインペラーの構造によれば、隣接する
羽根の外周側間が連結部材で連結されることになるの
で、インペラーの回転時に各羽根に生じる振動を抑制す
ることができる。
【0008】請求項2に係る発明は、請求項1に記載の
圧縮機のインペラーの構造であって、前記連結部材は、
前記複数の羽根の外周側の少なくとも一部に一体に設け
られる環状のリングであることを特徴とする。この発明
による圧縮機のインペラーの構造によれば、複数の羽根
の外周側の少なくとも一部に環状のリングである連結部
材が設けられ、この連結部材により各羽根に生じる振動
が抑制されることになる。
【0009】請求項3に係る発明は、請求項1又は2に
記載の圧縮機のインペラーの構造であって、前記複数の
羽根の外周側のうち、流体の流入口側に対応する部分に
連結部材を設けたことを特徴とする。この発明による圧
縮機のインペラーの構造によれば、複数の羽根の外周側
のうち、遠心応力が最大となる流体の流入口側に対応す
る部分に連結部材が設けられることになるので、各羽根
に生じる振動が効果的に抑制されることになる。
【0010】請求項4に係る発明は、請求項1から3の
何れかに記載の圧縮機のインペラーの構造であって、前
記連結部材と前記ケーシングとの間にラビリンスシール
を設けたことを特徴とする。この発明による圧縮機のイ
ンペラーの構造によれば、連結部材によって各羽根に生
じる振動が抑制されるとともに、連結部材とケーシング
との間がラビリンスシールによってシールされることに
なる。
【0011】請求項5に係る発明は、請求項1から4の
何れかに記載の圧縮機のインペラーの構造であって、前
記複数の羽根の外周側と対向する前記ケーシングの部分
のうち、前記連結部材に対向する部分を除く部分に衝撃
緩衝材を設けたことをことを特徴とする。この発明によ
る圧縮機のインペラーの構造によれば、インペラーの回
転時に各羽根の外周端がケーシング側に接触しても、ケ
ーシング側には衝撃緩衝部材が設けられているので、各
羽根の外周側の部分に亀裂が生じたり、破損が生じたり
するのを防止できることになる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す本発明の実施の
形態について説明する。図1には、本発明による圧縮機
のインペラーの構造の第1の実施の形態が示されてい
て、この圧縮機のインペラーの構造は、特に、ギアード
圧縮機に使用されるオープンタイプのインペラーに有効
に適用できるものである。
【0013】ギアード圧縮機1は、ケーシング2と、ケ
ーシング2に回転自在に設けられる回転軸5とインペラ
ー6とからなるローター4とを備えている。
【0014】ケーシング2の内部には静止流路3が設け
られ、この静止流路3の一端にケーシング2内外を貫通
する流体の吸込口(図示せず)が連通し、他端にケーシ
ング2内外を貫通する流体の吐出口(図示せず)が連通
するようになっている。
【0015】ケーシング2の中心部には、回転軸5を挿
通させるための挿通孔(図示せず)が軸線方向に貫通し
た状態で設けられ、この挿通孔内に回転軸5が回転自在
に挿着されるようになっている。回転軸5は、ケーシン
グ2の軸方向の両端部に設けられている軸受(図示せ
ず)によって回転自在に支持されるようになっている。
回転軸5の一端は原動機の出力軸(図示せず)に連結さ
れ、原動機の作動時に出力軸と一体に回転駆動するよう
になっている。
【0016】回転軸5には、インペラー6が一体に取り
付けられるようになっている。インペラー6は、ケーシ
ング2内の静止流路3内に回転自在に位置するようにな
っている。インペラー6は、回転軸5に一体に固定され
る環状のディスク7と、ディスク7の外周側に周方向に
向かって所定の間隔ごとに一体に設けられる流線形状の
複数の羽根8、8…とから構成されている。
【0017】この場合、各羽根8は、鋳造によりディス
ク7と一体に形成しても良いし、機械による切削加工に
よってディスク7と一体に形成しても良いし、ディスク
7と別体に形成して溶接によりディスク7に一体に接合
し、ディスク7と一体に形成しても良い。
【0018】隣接する羽根8、8間にはそれぞれ流線形
状の流体の流路9が形成され、各流路9は、一端に位置
する吸込口10がケーシング2の吸込口に連通し、他端
に位置する吐出口11がケーシング2の静止流路3に連
通するようになっている。
【0019】複数の羽根8、8…の外周側のうち、各流
路9の吸込口10に対応する部分には連結部材である環
状のリング12が一体に設けられ、このリング12によ
って隣接する羽根8、8の外周端間が相互に連結される
ようになっている。
【0020】この場合、リング12は、溶接によって複
数の羽根8、8…の外周側に一体に設けても良いし、ネ
ジ止め等によって一体に設けても良いし、嵌合によって
一体に設けても良いし、その他の公知の手段によって一
体に設けても良い。また、リング12は、この実施の形
態に示すもののように、複数の羽根8、8…の外周側に
突出した状態で設けても良いし、複数の羽根8、8…の
外周側に段部(図示せず)を設けて、その段部内に設け
て複数の羽根8、8…の外周端と面一となるように設け
ても良い。
【0021】なお、リング12は、図示はしないが、複
数の羽根8、8…の外周側のうち、各流路9の吸込口1
0に対応する部分だけでなく、各流路9の吐出口11に
対応する部分にも設けても良いし、その他の部分(吸込
口10と吐出口11との中間部等)に設けても良い。あ
るいは、それらの組み合わせでも良い。
【0022】そして、原動機を作動させると、原動機の
出力軸と一体に回転軸5及びインペラー6が回転駆動
し、ケーシング2の吸込口からケーシング2内に流体が
吸い込まれ、その流体はインペラー6の各流路9の吸込
口10から各流路9内に吸い込まれ、各流路9内を流れ
て吐出口11から静止流路3内に吐出されて、静止流路
3内を流れてケーシング2の吐出口からケーシング2外
に吐出されることになる。
【0023】上記のように構成したこの実施の形態によ
る圧縮機のインペラーの構造にあっては、インペラー6
を構成する複数の羽根8、8…の外周側のうち、最も大
きな遠心応力が作用する流路9の吸込口10に対応する
部分にリング12を設け、このリング12により隣接す
る羽根8、8の外周端間を一体に連結しているので、各
羽根8に生じる振動を抑制することができることにな
る。
【0024】従って、各羽根8(特に根元部(ディスク
7との境界部))に振動による応力が集中するのを阻止
できるので、各羽根8(特に根元部)に亀裂が生じた
り、破損したりするのを防止でき、耐久性を大幅に高め
ることができることになる。
【0025】図2には、本発明による圧縮機のインペラ
ーの構造の第2の実施の形態が示されていて、この圧縮
機のインペラーの構造は、リング12の外周面に対応す
るケーシング2側の部分にラビリンスシール13を設け
て、リング12とケーシング2との間をシールするとと
もに、リング12の設けられていない羽根8の部分に対
向するケーシング2側の部分に、衝撃緩衝部材であるア
ブレダブレ材14を設けたものであって、その他の構成
は前記第1の実施の形態に示すものと同様である。
【0026】そして、この実施の形態に示す圧縮機のイ
ンペラーの構造にあっても、前記第1の実施の形態に示
すものと同様に、インペラー6を構成する複数の羽根
8、8…の外周側のうち、最も大きな遠心応力が作用す
る流路9の吸込口10に対応する部分にリング12を設
けて、隣接する羽根8、8の外周端間を一体に連結して
いるので、各羽根8に生じる振動を抑制することができ
ることになる。
【0027】従って、各羽根8の根元部(ディスク7と
の境界部)に振動による応力が集中するのを阻止できる
ので、各羽根8の根元部に亀裂が生じたり、破損したり
するのを防止でき、耐久性を大幅に高めることができる
ことになる。
【0028】また、この実施の形態においては、リング
12とケーシング2との間にラビリンスシール13を設
けて、それらの間をシールしているので、インペラー6
の羽根8、8…とケーシング2との間からの流体のリー
クを低減させることができることになる。従って、圧縮
性能を大幅に高めることができることになる。
【0029】さらに、リング12の設けられていない部
分の羽根8、8…に対応するケーシング2側の部分に衝
撃緩衝部材であるアブレダブレ材14を設けているの
で、インペラー6の回転時に各羽根8の外周端がケーシ
ング2側に接触しても、その衝撃を衝撃緩衝部材である
アブレダブレ材14で緩衝することができることにな
る。従って、各羽根8の外周端がケーシング2側に接触
しても、各羽根8の外周部に亀裂が生じたり、破損した
りすることはなく、耐久性を大幅に高めることができる
ことになる。
【0030】なお、前記各実施の形態においては、ギア
ードタイプの圧縮機1のオープンタイプのインペラー6
に適用した場合について説明したが、それ以外のタイプ
の圧縮機のオープンタイプのインペラーに本発明を適用
しても良いものであり、その場合にも同様の作用効果を
奏するのは勿論のことである。
【0031】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の請求項
1に記載の圧縮機のインペラーの構造によれば、インペ
ラーの複数の羽根の外周側の少なくとも一部に、隣接す
る羽根間を相互に連結する連結部材が設けられるので、
インペラーの回転時に各羽根に作用する遠心応力によっ
て各羽根が振動するのを抑制できることになる。従っ
て、各羽根(特に根元部)に応力が集中して各羽根(特
に根元部)に亀裂が生じたり、破損したりするようなこ
とを防止できるので、耐久性を大幅に高めることができ
ることになる。
【0032】また、請求項2に記載の圧縮機のインペラ
ーの構造によれば、複数の羽根の外周側の少なくとも一
部に連結部材である環状のリングが一体に設けられるの
で、インペラーの回転時に各羽根に作用する遠心応力に
よって各羽根が振動するのを抑制できることになる。従
って、各羽根(特に根元部)に応力が集中して各羽根
(特に根元部)に亀裂が生じたり、破損したりするよう
なことを防止できるので、耐久性を大幅に高めることが
できることになる。
【0033】さらに、請求項3に記載の圧縮機のインペ
ラーの構造によれば、複数の羽根の外周側のうち、流体
の流入口側に対応する部分に連結部材が設けられるの
で、インペラーの回転時に最も大きな遠心応力が作用す
る各羽根の部分の振動を抑制できることになる。従っ
て、各羽根(特に根元部)に応力が集中して各羽根(特
に根元部)に亀裂が生じたり、破損したりするようなこ
とを防止できるので、耐久性を大幅に高めることができ
ることになる。
【0034】さらに、請求項4に記載の圧縮機のインペ
ラーの構造によれば、連結部材とケーシングとの間はラ
ビリンスシールによってシールされることになるので、
連結部材とケーシングとの間を介しての流体のリークを
低減させることができることになる。従って、圧縮効率
を高めることができることになる。
【0035】さらに、請求項5に記載の圧縮機のインペ
ラーの構造によれば、複数の羽根の外周側と対向するケ
ーシングの部分のうち、連結部材に対向する部分を除く
部分に衝撃緩衝材が設けられることになるので、インペ
ラーの回転時に各羽根の外周端がケーシング側に接触し
ても、そのときの衝撃力を衝撃緩衝部材で緩衝すること
ができることになる。従って、各羽根の外周側の部分に
接触による衝撃によって亀裂が生じたり、破損が生じた
りするのを防止でき、耐久性を大幅に高めることができ
ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による圧縮機のインペラーの構造の第
1の実施の形態を示した概略図である。
【図2】 本発明による圧縮機のインペラーの構造の第
2の実施の形態を示した概略図である。
【図3】 従来の圧縮機のインペラーの構造の一例を示
した概略図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 ケーシング 6 インペラー 8 羽根 10 吸込口 12 連結部材(リング) 13 ラビリンスシール 14 衝撃緩衝材(アブレダブレ材)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H022 AA02 BA02 BA04 CA33 DA08 DA11 DA13 3H033 AA01 AA02 AA12 BB03 BB06 BB11 CC01 CC04 DD06 DD29 DD30 EE06 EE11 EE13 EE19

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケーシング内にオープンタイプのインペ
    ラーが回転自在に設けられる圧縮機のインペラーの構造
    であって、前記インペラーの複数の羽根の外周側の少な
    くとも一部に、隣接する羽根間を相互に連結する連結部
    材を設けたことを特徴とする圧縮機のインペラーの構
    造。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の圧縮機のインペラーの
    構造であって、前記連結部材は、前記複数の羽根の外周
    側の少なくとも一部に一体に設けられる環状のリングで
    あることを特徴とする圧縮機のインペラーの構造。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の圧縮機のインペ
    ラーの構造であって、前記複数の羽根の外周側のうち、
    流体の流入口側に対応する部分に連結部材を設けたこと
    を特徴とする圧縮機のインペラーの構造。
  4. 【請求項4】 請求項1から3の何れかに記載の圧縮機
    のインペラーの構造であって、前記連結部材と前記ケー
    シングとの間にラビリンスシールを設けたことを特徴と
    する圧縮機のインペラーの構造。
  5. 【請求項5】 請求項1から4の何れかに記載の圧縮機
    のインペラーの構造であって、前記複数の羽根の外周側
    と対向する前記ケーシングの部分のうち、前記連結部材
    に対向する部分を除く部分に衝撃緩衝材を設けたことを
    ことを特徴とする圧縮機のインペラーの構造。
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