JP2017172344A - インペラ、回転機械、およびインペラの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インペラは、軸線を中心とした円盤状をなすディスク3aと、ディスク3aの軸線方向一方側を向く面に、軸線の周方向に間隔をあけて形成された複数のブレード3bと、これら複数のブレード3bを軸線方向一方側から囲うカバー3cと、を備え、カバー3cは、軸線方向他方側から一方側に向かうに従って縮径してブレード3bと接続された内周面11と、内周面11の軸線方向一方側の端部から径方向外側に向かって延びて軸線方向一方側を向く先端面13と、を有し、ブレード3bの軸線方向一方側の縁部である前縁部20は、内周面11と先端面13との境界Kから径方向内側に向かって延びている。
【選択図】図2
Description
このようなインペラにおいては、カバーとブレードとディスクとをそれぞれ個別に成形した後に組み立てる3ピース製法や、カバーのみを個別に成形して組み立てる2ピース製法ではなく、カバーとブレードとディスクとを初めから一体の状態で成形する1ピース製法が採用される場合がある。特に、作動流体が腐食性ガスである場合は、耐腐食性材料の溶接が困難であるため、1ピース製法が採用されることが多い。
また、小径のインペラなど流路幅が極端に狭くなり、溶接部の脚長が流路幅に対して大きくなり過ぎ、性能信頼性への懸念がある場合なども1ピース製法が採用される。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、容易に加工を行うことができるインペラ、回転機械、およびインペラの製造方法を提供することを目的とする。
このように構成することで、ブレードの前縁よりも軸線方向一方側にカバーが突出することを抑制できる。そのため、工具がカバーに干渉したり、放電極の形状が複雑化したりすることを抑制して、容易に加工を行うことができる。また、カバーの回転によりブレードの前縁の直前で生じていた旋回流を低減できる。そのため、カバー側において、ブレード前縁付近における境界層を薄くすることができ、インペラ性能を向上できる。
このように構成することで、工具等の干渉を更に抑制できる。
このようにブレードの前縁部の径方向外側の部分に突出縁部が設けられていることで、ブレードの前縁部の形状によらず、突出縁部を介して前記内周面と前記先端面との境界からブレードの前縁部を連続するように形成することができる。
このように構成することで、回転機械を容易に作成することができるとともに、インペラ性能向上に伴い、回転機械の効率向上を図ることができる。
このようにすることで、ディスクへの工具の干渉を抑制できる。そのため、容易にインペラを製造することができる。
次に、この発明の第一実施形態におけるインペラおよび回転機械を図面に基づき説明する。
図1は、この発明の第一実施形態における遠心圧縮機の概略構成を示す構成図である。
図1に示すように、遠心圧縮機1は、回転軸2と、インペラ3Aと、ジャーナル軸受5Aと、スラスト軸受5Bと、ケーシング6と、を備えている。
また、この実施形態における遠心圧縮機1の回転軸2は、軸線O方向に複数のインペラ3Aを備えており、これにより多段式インペラ群3Gが構成されている。
排出口6eは、接続流路6dにより導かれたガスを、ケーシング6の外部へ排出する。この排出口6eは、ケーシング6の外周面6fのうち、軸線O方向における最も第二端部2bに近い側に配置されている。
図2に示すように、インペラ3Aのカバー3cは、内周面11と、外周面12と、先端面13と、後端面14と、をそれぞれ備えている。内周面11は、上記した通りの形状であり、図2に示す軸線Oを含む断面では凸曲面となっている。
図3のグラフにおいて、破線は、比較例であって、ブレード3bの前縁部20が、境界部Kよりも第二端部2b側の位置から径方向内側に延びる場合である。一方で、図3のグラフにおいて、実線は、上述した実施形態の場合である。図3に示すように、比較例では、スパン方向において、ブレード3bの前縁部20の位置(図3中、矢印で示す)の直前に、ガスの周方向速度の絶対値が上昇する領域がある。これは、ブレード3bの前縁部20よりも第一端部2a側に配置されたカバー3cと、ガスと、が接触してしまうことで、ガスの周方向速度の絶対値が上昇していると考えられる。
図4は、この発明の第一実施形態におけるインペラの製造方法を示すフローチャートである。
まず、ステンレス等の金属により、例えば、カバー3cの外周面12と先端面13とが形成された母材を形成する(ステップS01)。
次いで、図2に示すような切削工具Tを用いてブレード3b、カバー3cの内周面11、および、ディスク3aを切削加工により成形する(ステップS02)。この際、ブレード3bの前縁部20を、カバー3cの内周面11と先端面13との境界部Kから径方向内側に向かって延びるように、ブレード3bを切削により形成する。その後、必要に応じて、表面研摩等の仕上げ加工を行う。
次に、この発明の第二実施形態におけるインペラを図面に基づき説明する。この第二実施形態は、上述した第一実施形態と先端面13の形状が異なるだけである。そのため、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図5に示すように、第二実施形態におけるインペラ3Bは、ディスク3aと、ブレード3bと、カバー103cと、をそれぞれ有している。
カバー103cは、複数のブレード3bを軸線O方向の第一端部2a側(図3における紙面左側)から覆っている。また、カバー103cは、ディスク3aと対向するように設けられ、内周面11と、外周面12と、先端面113と、後端面14と、をそれぞれ備えている。
上述した各実施形態においては、ブレード3bの前縁部20の全体が、境界部Kから径方向内側に延びる場合を一例に説明した。しかし、この構成に限られない。
図6は、この発明の第一実施形態の変形例における図2に相当する拡大図である。
図6に示すように、インペラ3Cの前縁部20Cが、その径方向外側に、軸線O方向の第一端部2a側に突出する突出縁部22を備えていても良い。
この突出縁部22は、前縁部20Cの残部20Cbの延長線Eよりも、軸線O方向の第一端部2a側に突出するように形成されており、境界部Kから軸線Oを中心とした径方向の内側、且つ、第二端部2b側に斜めに延びて、残部20Cbに連続するように形成されている。この突出縁部22を設けることで、前縁部20Cを、例えば、第一実施形態のように軸線O方向で前縁部20の全体を第一端部2a側に配置できない場合であっても、前縁部20Cを境界部Kから軸線Oを中心とした径方向の内側に延びるように形成することができる。
上述した実施形態においては、遠心圧縮機を一例に説明したが、圧縮機に限られず、例えば、タービン等の回転機械にも適用できる。
Claims (5)
- 軸線を中心とした円盤状をなすディスクと、
前記ディスクの軸線方向一方側を向く面に、前記軸線の周方向に間隔をあけて形成された複数のブレードと、
これら複数のブレードを軸線方向一方側から囲うカバーと、を備え、
前記カバーは、
前記軸線方向他方側から一方側に向かうに従って縮径して前記ブレードと接続された内周面と、
前記内周面の前記軸線方向一方側の端部から径方向外側に向かって延びて前記軸線方向一方側を向く先端面と、を有し、
前記ブレードの前記軸線方向一方側の縁部である前縁部は、前記内周面と前記先端面との境界から径方向内側に向かって延びているインペラ。 - 前記先端面は、
径方向内側ほど前記軸線方向他方側に配置される凸曲面を備える請求項1に記載のインペラ。 - 前記前縁部は、
その径方向外側に、前記軸線方向一方側に突出する突出縁部を備える請求項1又は2に記載のインペラ。 - 請求項1から3の何れか一項に記載のインペラを備える回転機械。
- 軸線を中心とした円盤状をなすディスクと、
前記ディスクの軸線方向一方側を向く面に、前記軸線の周方向に間隔をあけて形成された複数のブレードと、
これら複数のブレードを軸線方向一方側から囲うカバーと、を有し、
前記カバーが、前記軸線方向他方側から一方側に向かうに従って縮径して前記ブレードと接続された内周面と、前記内周面の前記軸線方向一方側の端部から径方向外側に向かって延びて前記軸線方向一方側を向く先端面と、を備えるインペラの製造方法であって、
前記ブレードの前記軸線方向一方側の縁部である前縁部を、前記内周面と前記先端面との境界から径方向内側に向かって延びるように形成する工程を含むインペラの製造方法。
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