JP2010127240A - 羽根車の取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】加工工程の簡略化を図り、コンプレッサ羽根車をロータ軸に取り付ける際の作業工程を簡素化し、コンプレッサ羽根車をロータ軸に取り付ける際の作業時間を短縮させること。
【解決手段】羽根車２０の底面から回転軸線Ｃに沿って、羽根車２０の頂面と反対側に突出する突部４１と、ロータ軸１５に取り付けられてロータ軸１５とともに回転するスリーブ４２とを備え、羽根車２０およびスリーブ４２をロータ軸１５に組み付けた際に、スリーブ４２の頂面と対向する突部４１の端面には、周方向にわたって連続する第１の接触面４４が平坦面となるように形成され、スリーブ４２の頂面には、周方向にわたって連続する第２の接触面４３が平坦面となるように形成されており、羽根車２０およびスリーブ４２をロータ軸１５に組み付けた際に、第１の接触面４４と第２の接触面４３とが、周方向全体にわたって接触するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、過給機（例えば、排気タービン過給機）や遠心圧縮機等のコンプレッサ羽根車をロータ軸に取り付ける羽根車の取付構造に関するものである。

従来の羽根車の取付構造は、例えば、特許文献１に開示された過給機に適用され得るものであり、コンプレッサ羽根車の底面（大径側の端面）中央部に形成された２個または４個の爪部と、これら爪部と嵌合する４個の溝部が頂面に形成されたスリーブとを備えている。
特開２００５−９８２６７号公報

また、このような羽根車の取付構造では、コンプレッサ羽根車をロータ軸に取り付けた際に、コンプレッサ羽根車がロータ軸に対して傾かないよう、各爪部の頂面および各溝部の底面を、回転軸線に対して垂直となるように加工する必要がある。各爪部の頂面は、旋盤等で同時に加工することができるため、各爪部の頂面を回転軸線に対して垂直となるように加工することができる。これに対して、各溝部の底面は、旋盤等で同時に加工することができない。そのため、各溝部は、エンドミル等によって加工することになる。各溝部をエンドミル等によって加工した場合、各溝部の底面を回転軸線に対して垂直となるように加工することは難しく、コンプレッサ羽根車をロータ軸に取り付けた際に、コンプレッサ羽根車がロータ軸に対して傾いてしまうことがある。そして、コンプレッサ羽根車がロータ軸に対して傾いた状態で取り付けられていると、安定した高速回転を得ることができず、好ましくない。
そこで、このような場合には、ロータ軸に取り付けたコンプレッサ羽根車を一旦取り外し、コンプレッサ羽根車をロータ軸に取り付けた際に、コンプレッサ羽根車がロータ軸に対して傾かないよう、各溝部の底面を、熟練した作業員が手作業で修正していた。そのため、コンプレッサ羽根車をロータ軸に取り付けるのに多大な時間が費やされてしまうといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、加工工程の簡略化を図ることができ、コンプレッサ羽根車をロータ軸に取り付ける際の作業工程を簡素化することができて、コンプレッサ羽根車をロータ軸に取り付ける際の作業時間を短縮させることができる羽根車の取付構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る羽根車の取付構造は、羽根車をロータ軸に取り付ける羽根車の取付構造であって、前記羽根車の底面から回転軸線に沿って、前記羽根車の頂面と反対側に突出する突部と、前記ロータ軸に取り付けられて前記ロータ軸とともに回転するスリーブとを備え、前記羽根車および前記スリーブを前記ロータ軸に組み付けた際に、前記スリーブの頂面と対向する前記突部の端面には、周方向にわたって連続する第１の接触面が平坦面となるように形成され、前記スリーブの頂面には、周方向にわたって連続する第２の接触面が平坦面となるように形成されており、前記羽根車および前記スリーブを前記ロータ軸に組み付けた際に、前記第１の接触面と前記第２の接触面とが、周方向全体にわたって接触するように構成されている。

本発明に係る羽根車の取付構造によれば、旋盤等で同時に加工することができる第１の接触面および第２の接触面を備え、羽根車をロータ軸に取り付けた際に、羽根車がロータ軸に対して傾いてしまうことがないので、取付（組立）作業時における接触面の修正作業をなくすことができて、取付（組立）作業に要する作業時間を短縮させることができる。

上記羽根車の取付構造において、前記突部の端面で、前記第１の接触面の半径方向外側または半径方向内側に、前記羽根車の頂面と反対側に突出する複数個の爪部が形成され、前記スリーブの頂面で、前記羽根車および前記スリーブを前記ロータ軸に組み付けた際に、前記爪部と対向する領域に、前記爪部を受け入れる溝部が形成されており、前記羽根車および前記スリーブを前記ロータ軸に組み付けた際に、前記爪部の頂面と前記溝部の底面との間に隙間が形成されるように構成されているとさらに好適である。

このような羽根車の取付構造によれば、爪部は、溝部内に嵌り込むように形成されているので、スリーブに対して羽根車を容易に位置決めすることができるとともに、スリーブに対する羽根車の周方向へのズレ（移動）を制限（防止）することができる。

上記羽根車の取付構造において、前記スリーブの頂面で、前記第２の接触面の半径方向外側または半径方向内側に、前記スリーブの底面と反対の側に突出する複数個の爪部が形成され、前記突部の端面で、前記羽根車および前記スリーブを前記ロータ軸に組み付けた際に、前記爪部と対向する領域に、前記爪部を受け入れる溝部が形成されており、前記羽根車および前記スリーブを前記ロータ軸に組み付けた際に、前記爪部の頂面と前記溝部の底面との間に隙間が形成されるように構成されているとさらに好適である。

このような羽根車の取付構造によれば、爪部は、溝部内に嵌り込むように形成されているので、スリーブに対して羽根車を容易に位置決めすることができるとともに、スリーブに対する羽根車の周方向へのズレ（移動）を制限（防止）することができる。

本発明に係る排気タービン過給機は、羽根車をロータ軸に取り付けた際に、羽根車がロータ軸に対して傾いてしまったり、スリーブ（すなわち、ロータ軸）に対して羽根車が周方向へズレてしまうことのない羽根車の取付構造を具備している。
本発明に係る排気タービン過給機によれば、安定した高速回転を得ることができ、性能および信頼性を向上させることができる。

本発明に係る遠心圧縮機は、羽根車をロータ軸に取り付けた際に、羽根車がロータ軸に対して傾いてしまったり、スリーブ（すなわち、ロータ軸）に対して羽根車が周方向へズレてしまうことのない羽根車の取付構造を具備している。
本発明に係る遠心圧縮機によれば、安定した高速回転を得ることができ、性能および信頼性を向上させることができる。

本発明に係る羽根車の取付構造は、加工工程の簡略化を図ることができ、コンプレッサ羽根車をロータ軸に取り付ける際の作業工程を簡素化することができて、コンプレッサ羽根車をロータ軸に取り付ける際の作業時間を短縮させることができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る羽根車の取付構造について、図１から図４を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る羽根車の取付構造を具備した排気タービン過給機の縦断面図、図２は図１の要部拡大図、図３は図１および図２に示すコンプレッサ羽根車の底面を示す図であって、スリーブと対向する部分のみを示す底面図、図４は図１および図２に示すスリーブの平面図である。

以下、本発明に係る羽根車の取付構造の一実施形態について、図１から図４を参照しながら説明する。
本発明に係る羽根車の取付構造は、例えば、図１に示すような排気タービン過給機１０に適用され得るものである。
また、本発明に係る羽根車の取付構造を具備した排気タービン過給機１０は、例えば、図示しない舶用ディーゼル機関（例えば、低速２サイクルディーゼル機関）に装着されて、舶用ディーゼル機関を構成するシリンダライナ（図示せず）の内部と連通する給気マニホールド（図示せず）に、圧縮された空気を供給する装置である。

図１に示すように、排気タービン過給機１０は、ガス入口ケーシング１１、ガス出口ケーシング１２、軸受台１３、およびコンプレッサ側の空気案内ケーシング１４がボルト（図示せず）によって一体に締結されることにより構成されている。ロータ軸１５は、軸受台１３内にスラスト軸受１６およびラジアル軸受１７，１８により回転自在に支持されており、一端部にタービン部を構成するタービン１９が固結され、他端部にコンプレッサ部を構成するコンプレッサ羽根車（羽根車）２０が固結されている。

タービン１９は外周部に多数のブレード１９ａを有している。このブレード１９ａは、ガス入口ケーシング１１に設けられた排気ガス導入路２２と、ガス出口ケーシング１２に設けられた排気ガス排出路２３との間に配置されている。
一方、コンプレッサ羽根車２０は外周部に多数のブレード２０ａを有している。ブレード２０ａは、空気案内ケーシング１４に設けられた吸入空気導入路２４の後方に配置されている。吸入空気導入路２４は、コンプレッサ羽根車２０を介して渦巻き室２５に接続され、さらに渦巻き室２５は図示しない吸入空気導入路を介してエンジンの燃焼室に接続されている。
なお、符号２６は吸入空気が吸入空気導入路２４に吸入される前段で吸入空気を通過させることで該吸入空気を整流するフィルタである。

また、軸受台１３には潤滑油供給通路２７が形成されており、この潤滑油供給通路２７の基端部はエンジンのオイルポンプに接続されている。一方、潤滑油供給通路２７の他端部は、スラスト軸受１６およびラジアル軸受１７，１８にそれぞれ接続される分岐通路２８，２９，３０に分岐されており、各軸受にはこれら３つの分岐通路を介して潤滑油が供給されるようになっている。

さらに、軸受台１３におけるタービン１９側の端部にはシール部材３１が取り付けられており、このシール部材３１はタービン１９に摺接することで、排気ガスの漏洩を防止している。一方、軸受台１３におけるコンプレッサ羽根車２０側の端部にはシール部３２が設けられている。このシール部材３２は、コンプレッサ羽根車２０に摺接することで吸入空気の漏洩を防止している。

さて、図１および図２に示すように、羽根車の取付構造４０は、コンプレッサ羽根車２０の底面（大径側の端面）中央部に形成された突部４１と、ロータ軸１５に取り付けられてロータ軸１５とともに回転するスリーブ４２とを備えている。
突部４１は、コンプレッサ羽根車２０の底面から回転軸線Ｃ（図２参照）に沿って、コンプレッサ羽根車２０の頂面（小径側の端面）と反対側に突出するとともに、底面視環形状を呈する突起である。図２および図３に示すように、突部４１の半径方向内側で、コンプレッサ羽根車２０およびスリーブ４２をロータ軸１５に組み付けた際に、スリーブ４２の頂面に形成された接触面（第２の接触面）４３と対向する領域（位置）には、周方向全体にわたって一定の高さを有する平坦な接触面（第１の接触面）４４が形成されている。また、この接触面４４の半径方向外側で、コンプレッサ羽根車２０およびスリーブ４２をロータ軸１５に組み付けた際に、スリーブ４２の頂面に形成された溝部（凹部）４５と対向する領域（位置）には、その溝部４５の底面に向かって突出する複数個の爪部（本実施形態では９０度間隔に配置された４個の凸部）４６が形成されている。そして、突部４１の中央部（すなわち、接触面４４の半径方向内側）には、回転軸線Ｃ（図２参照）に沿って、ロータ軸１５を貫通させる貫通穴４７が形成されている。

スリーブ４２は、所定の板厚を有する環状の部材である。図２および図３に示すように、スリーブ４２の半径方向内側で、コンプレッサ羽根車２０およびスリーブ４２をロータ軸１５に組み付けた際に、突部４１に形成された接触面４４と対向する領域（位置）には、周方向全体にわたって一定の高さを有する平坦な接触面４３が形成されている。また、この接触面４３の半径方向外側で、コンプレッサ羽根車２０およびスリーブ４２をロータ軸１５に組み付けた際に、突部４１に形成された爪部（凸部）４６と対向する領域（位置）には、その爪部４６を受け入れる複数個の溝部（本実施形態では９０度間隔に配置された４個の凹部）４５が形成されている。そして、スリーブ４２の中央部（すなわち、接触面４３の半径方向内側）には、回転軸線Ｃ（図２参照）に沿って、ロータ軸１５を貫通させる貫通穴４８が形成されている。また、この貫通穴４８の内周面には、回転軸線Ｃに沿ってロータ軸１５の外周面に形成された複数本（本実施形態では３０本）の凸部４９と嵌合する複数本（本実施形態では３０本）の凹部５０が筋状に形成されている。

なお、図２に示すように、ロータ軸１５にコンプレッサ羽根車２０およびスリーブ４２が組み付けられた際には、突部４１の接触面４４とスリーブ４２の接触面４３とは、周方向全体にわたって接触することとなるが、爪部４６の頂面（溝部４５の底面と対向する面）と溝部４５の底面（爪部４６の頂面と対向する面）との間には隙間が形成され、爪部４６の頂面と溝部４５の底面とは、周方向全体にわたって接触しないようになっている。
また、溝部４５は、周方向の寸法および半径方向の寸法が、爪部４６の周方向の寸法および半径方向の寸法よりも大きくなるように形成されており、ロータ軸１５にコンプレッサ羽根車２０およびスリーブ４２が組み付けられた際には、溝部４５の側面（半径方向に沿う面）と爪部４６の側面（半径方向に沿う面）との間、および溝部４５の周面（周方向に沿う面）と爪部４６の周面（周方向に沿う面）との間に隙間が形成されるようになっている。

本実施形態に係る羽根車の取付構造４０によれば、旋盤等で同時に加工することができる接触面４３，４４を備え、コンプレッサ羽根車２０をロータ軸１５に取り付けた際に、コンプレッサ羽根車２０がロータ軸１５に対して傾いてしまうことがないので、取付（組立）作業時における接触面の修正作業をなくすことができて、取付（組立）作業に要する作業時間を短縮させることができる。
また、爪部４６は、溝部４５内に嵌り込むように形成されているので、スリーブ４２に対してコンプレッサ羽根車２０を容易に位置決めすることができるとともに、スリーブ４２に対するコンプレッサ羽根車２０の周方向へのズレ（移動）を制限（防止）することができる。

本実施形態に係る羽根車の取付構造４０を具備した排気タービン過給機１０によれば、コンプレッサ羽根車２０をロータ軸１５に取り付けた際に、コンプレッサ羽根車２０がロータ軸１５に対して傾いてしまったり、スリーブ４２（すなわち、ロータ軸１５）に対してコンプレッサ羽根車２０が周方向へズレてしまうことがないので、安定した高速回転を得ることができ、性能および信頼性を向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、適宜必要に応じて変形実施および変更実施することができる。
例えば、上述した実施形態において、溝部（凹部）４５を突部４１の側に設け、爪部（凸部）４６をスリーブ４２の側に設けるようにすることもできる。
また、図５に示すように、突部４１の半径方向内側に爪部４６を設け、半径方向外側に接触面４４を設けるようにすることもできる。この場合、スリーブ４２の半径方向内側に溝部４５が形成され、半径方向外側に接触面４３が形成されることとなる。
さらに、図６に示すように、スリーブ４２の半径方向内側に爪部４６を設け、半径方向外側に接触面４３を設けるようにすることもできる。この場合、凸部４１の半径方向内側に溝部４５が形成され、半径方向外側に接触面４４が形成されることとなる。
さらにまた、上述した実施形態では、本発明に係る羽根車の取付構造を排気タービン過給機１０に適用した例を説明したが、本発明はこのようなものに限定されるものではなく、例えば、タービン部を備えていない遠心圧縮機にも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る羽根車の取付構造を具備した排気タービン過給機の縦断面図である。 図１の要部拡大図である。 図１および図２に示すコンプレッサ羽根車の底面を示す図であって、スリーブと対向する部分のみを示す底面図である。 図１および図２に示すスリーブの平面図である。 本発明の他の実施形態を示す図であって、図３と同様の図である。 本発明の別の実施形態を示す図であって、図４と同様の図である。

符号の説明

１０ 排気タービン過給機
１５ ロータ軸
２０ コンプレッサ羽根車（羽根車）
４０ 羽根車の取付構造
４１ 突部
４２ スリーブ
４３ 接触面（第２の接触面）
４４ 接触面（第１の接触面）
４５ 溝部
４６ 爪部
Ｃ 回転軸線

Claims (5)

1. 羽根車をロータ軸に取り付ける羽根車の取付構造であって、
   前記羽根車の底面から回転軸線に沿って、前記羽根車の頂面と反対側に突出する突部と、前記ロータ軸に取り付けられて前記ロータ軸とともに回転するスリーブとを備え、
   前記羽根車および前記スリーブを前記ロータ軸に組み付けた際に、前記スリーブの頂面と対向する前記突部の端面には、周方向にわたって連続する第１の接触面が平坦面となるように形成され、
   前記スリーブの頂面には、周方向にわたって連続する第２の接触面が平坦面となるように形成されており、
   前記羽根車および前記スリーブを前記ロータ軸に組み付けた際に、前記第１の接触面と前記第２の接触面とが、周方向全体にわたって接触することを特徴とする羽根車の取付構造。
2. 前記突部の端面で、前記第１の接触面の半径方向外側または半径方向内側に、前記羽根車の頂面と反対側に突出する複数個の爪部が形成され、
   前記スリーブの頂面で、前記羽根車および前記スリーブを前記ロータ軸に組み付けた際に、前記爪部と対向する領域に、前記爪部を受け入れる溝部が形成されており、
   前記羽根車および前記スリーブを前記ロータ軸に組み付けた際に、前記爪部の頂面と前記溝部の底面との間に隙間が形成されることを特徴とする請求項１に記載の羽根車の取付構造。
3. 前記スリーブの頂面で、前記第２の接触面の半径方向外側または半径方向内側に、前記スリーブの底面と反対の側に突出する複数個の爪部が形成され、
   前記突部の端面で、前記羽根車および前記スリーブを前記ロータ軸に組み付けた際に、前記爪部と対向する領域に、前記爪部を受け入れる溝部が形成されており、
   前記羽根車および前記スリーブを前記ロータ軸に組み付けた際に、前記爪部の頂面と前記溝部の底面との間に隙間が形成されることを特徴とする請求項１に記載の羽根車の取付構造。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の羽根車の取付構造を備えてなることを特徴とする排気タービン過給機。
5. 請求項１から３のいずれか一項に記載の羽根車の取付構造を備えてなることを特徴とする遠心圧縮機。

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