JP2012172645A - インペラ及びこれを備えたロータ並びにインペラの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内周側部品20と外周側部品30との二つの部品からインペラ10を構成する。内周側部品20は、円筒状に成形する。外周側部品30は、内周側部品20の外周面21に外嵌される環状円盤31と、該環状円盤31の軸線O方向他方側を向く面に周方向に間隔をあけて複数設けられて径方向に向かって延びる流路を形成するブレード40と、複数のブレード40を軸線方向他方側から覆い、内周側部品20が径方向に間隔をあけて軸線O方向に挿通する挿通孔53を有するカバー50とを一体成形により形成する。
【選択図】図1
Description
このインペラ81におけるディスク82は、回転軸に外嵌される円筒部82a及び該円筒部82aの外周面における軸線O方向一方側(図6における右側)の部分から径方向外側に張り出す環状円盤部82bとが一体成形されることで構成されている。上記ブレード83は、当該環状円盤部82bの軸線O方向他方側(図6における左側)を向く面に周方向に間隔をあけて複数配置されており、これらブレード83を軸線O方向他方側から覆うようにしてカバー84が一体に取り付けられている。
これに対して、母材としてのインペラ材に加工工具90を用いた切削加工を施すことにより、ディスク82、ブレード83及びカバー84を一体成形する製造方法が提案されている。
なお、円筒部82aを軸線方向一方側にさらに延ばして焼き嵌め箇所の位置を重心からさらに離間させることも考えられが、この場合、例えば複数段のインペラ81を備える遠心圧縮機では、回転軸の長大化を招き、軸体格が弱くなってしまう問題がある。
即ち、本発明に係るインペラは、内周側部品と外周側部品とからなるインペラであって、前記内周側部品は、軸線を中心とした円筒状をなしており、前記外周側部品は、前記内周側部品の外周面における前記軸線方向一方側の部分に外嵌される環状円盤と、該環状円盤の前記軸線方向他方側を向く面に周方向に間隔をあけて複数設けられ、径方向に向かって延びる流路を形成するブレードと、前記複数のブレードを前記軸線方向他方側から覆い、前記内周側部品が径方向に間隔をあけて前記軸線方向に挿通する挿通孔を有するカバーとが一体成形されてなることを特徴とする。
そして、このような内周側部品に外周側部品の環状円盤を外嵌させることのみをもって、これら内周側部部品と環状円盤とによってディスクが構成され、当該ディスク、ブレード及びカバーを備えたインペラを得ることができる。
これによって、内周側部品と外周側部品との軸線方向の位置を容易に定めることができる。
これによって、嵌め合い部の面圧を一定にすることができる。したがって、インペラの重心を適正な箇所に維持することができ、回転時のがたつき等を回避することが可能となる。
これによって、内周側部品と外周側部品とをより強固に固定一体化することができる。
これにより、ロータをより強固に回転軸に対して取り付けることができる。
この場合、内周側部品を回転軸に固定する作業を行う必要がないため、ロータを構構成する際の作業工程数を減らすことができる。
ロータ1は例えば圧縮機やタービン等の回転機械に用いられるものであって、図1に示すように、軸線O方向に延びる円柱状をなして該軸線O回りに回転可能とされた回転軸2の外周側にインペラ10が一体に取り付けられることによって構成されている。このインペラ10は、軸線O方向に流通する流体を径方向外側へと向かって送り出すものである。
以下では、流体の下流側となる図1における右側を軸線O方向一方側と称し、流体の上流側となる図1の左側を軸線O方向他方側と称することとする。
内周側部品20は、軸線Oを中心とした略円筒状をなしており、該内周側部品20の外周面21は、小径部22、拡径部23及び大径部24とから構成されている。
小径部22は、内周側部品20の外周面21における軸線O方向他方側の端部を含む部分であって、該小径部22の軸線O方向一方側には当該軸線O方向一方側に向かうに従って漸次拡径する拡径部23が連続している。また、この拡径部23の軸線O方向一方側には、内周側部品20の外周面21における軸線O方向一方側の端部を含む部分であって上記小径部22よりも一回り大径をなす大径部24が連続している。
環状円盤31は、軸線Oを中心として形成された円盤状をなす部材であって、その中央には軸線O方向に貫通する嵌合孔32が形成されている。この嵌合孔32の内径は、上記内周側部品20の大径部24の外径と同一か僅かに小さい程度に形成されている。なお、嵌合孔32の軸線O方向の寸法は、上記内周側部品20の大径部24の軸線O方向の寸法と略同一とされている。
また、環状円盤31における軸線O方向他方側を向く面は、径方向内側から外側に向かうに従って軸線O方向一方側に緩やかに後退する湾曲面33とされている。
まず、内周側部品20を成形する。この内周側部品20は、炭素鋼からなる細長い円柱形状のブルーム材を切断することに円盤状部材を作製し、当該円盤状部材に対して加工工具により切削加工を施すことによって成形する。
また、この内周側部品20の成形とは別個に、外周側部品30を成形する。この外周側部品30も内周側部品20同様、円盤状部材に対して加工工具による切削加工を施すことによって成形する。
また、本実施形態では、インペラ10の内周側部品20を焼き嵌めによって回転軸2に外嵌させることとしたため、当該インペラ10をより強固に回転軸2に対して取り付けることができる。
例えば、第一変形例として、図2に示すように、内周側部品20と外周側部品30との嵌め合い部60が段差状に形成されていてもよい。即ち、この第一変形例では、内周側部品20の大径部24が軸線O方向他方側から一方側に向かうにしたがって一段縮径することにより軸線O方向一方側を向く内周側段差部71が形成されている。さらに、外周側部品30の大径部24が軸線O方向他方側から一方側に向かうに従って一段縮径することにより軸線O方向他方側を向く外周側段差部72が形成されている。そして、内周側部品20と外周側部品30とが互いに嵌合した際には、外周側段差部72と上記内周側段差部71とが互いに当接する。
これによって、嵌め合い部60の面圧を一定にすることができるため、インペラ10の重心を適正な箇所に維持することができ、回転時のがたつき等を回避することが可能となる。
第一〜第三変形例を適宜組み合わせることで、内周側部品20と外周側部品30との嵌め合い部60を構成してもよい。
2 回転軸
3 外周面
10 インペラ
20 内周側部品
21 外周面
22 小径部
23 拡径部
24 大径部
25 内周面
26 第一内周面
27 第二内周面
30 外周側部品
31 環状円盤
32 嵌合孔
33 湾曲面
40 ブレード
50 カバー
51 カバー本体
52 縁部
53 挿通孔
60 嵌め合い部
61 ディスク
62 導入部
71 内周側段差部
72 外周側段差部
73 キー部材
O 軸線
R 流路
Claims (10)
- 内周側部品と外周側部品とからなるインペラであって、
前記内周側部品は、軸線を中心とした円筒状をなしており、
前記外周側部品は、前記内周側部品の外周面における前記軸線方向一方側の部分に外嵌される環状円盤と、該環状円盤の前記軸線方向他方側を向く面に周方向に間隔をあけて複数設けられ、径方向に向かって延びる流路を形成するブレードと、前記複数のブレードを前記軸線方向他方側から覆い、前記内周側部品が径方向に間隔をあけて前記軸線方向に挿通する挿通孔を有するカバーとが一体成形されてなることを特徴とするインペラ。 - 前記環状円盤が焼き嵌めによって前記内周側部品に外嵌されることを特徴とする請求項1に記載のインペラ。
- 前記カバーに、その径方向内側から前記軸線方向他方側に円筒状に立ち上がる縁部が設けられ、
該縁部と前記内周側部品の外周面とによって前記流路への流体の導入部が画成されることを特徴とする請求項2に記載のインペラ。 - 前記内周側部品と前記外周側部品における前記環状円盤との嵌め合い部の少なくとも一部が、段差状に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のインペラ。
- 前記内周側部品と前記外周側部品における前記環状円盤との嵌め合い部の少なくとも一部が、テーパ状に形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のインペラ。
- 前記内周側部品と前記外周側部品における前記環状円盤との嵌め合い部に、これら内周側部品と外周側部品とを互いに固定するキー部材が介在されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のインペラ。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載のインペラと、
該インペラの前記内周側部品の内周面における軸線方向他方側の部分が外嵌される回転軸を備えることを特徴とするロータ。 - 前記内周側部品が焼き嵌めによって前記回転軸に外嵌されることを特徴とする請求項7に記載のロータ。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載のインペラと、
該インペラと一体に回転する回転軸とを備えるロータにおいて、
前記インペラの内周側部品が前記回転軸と一体成形されていることを特徴とするロータ。 - 内周側部品と外周側部品とからなるインペラの製造方法であって、
軸線を中心とした円筒状をなす前記内周側部品を成形する工程と、
前記内周側部品の外周面における軸線方向一方側の部分に外嵌可能な環状円盤と、該環状円盤の軸線方向他方側を向く面に周方向に間隔をあけて複数設けられ、径方向に向かって延びる流路を形成するブレードと、該複数のブレードを軸線方向他方側から覆い、前記内周側部品が径方向に間隔をあけて前記軸線方向に挿通する挿通孔を有するカバーとを有する前記外周側部品を一体成形する工程と、
前記内周側部品における軸線方向他方側の部分に前記環状円盤を外嵌させることにより前記内周側部品と前記外周側部品とを固定一体化する工程とを備えることを特徴とするインペラの製造方法。
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