JP3600443B2 - 羽根車構造体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、腐食性ガスのコンプレッサを構成する一要素である羽根車構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、腐食性ガスのコンプレッサを構成する羽根車構造体としては、図３に示すようなものが利用されていた。これは、羽根車５の中心に、回転軸１を軸端ナット６によって連結するとともに、これら羽根車５、回転軸１全体を覆うようにケーシング８が設けられた構造となっている。なお、図１においては、羽根車５、回転軸１の回転中心線を境界とする半面のみを図示したものとなっている。図示されていない半面はこの図１と対称関係にある。
【０００３】
腐食性ガス１０は、上記ケーシング８内を、図中に示した矢印のように導入されることになる。ケーシング８内には、腐食性ガス１０が大気中にリークするのを防ぐために、その軸貫通部２０においてラビリンスシール７が設けられるとともに、シールガスライン９から窒素、空気等のシールガスが導入されるようになっている。また、ケーシング８には、リークガスを回収するためのリークガス回収ライン１１が設けられている。
【０００４】
上記羽根車構造体を構成する各部品、例えば羽根車５やラビリンスシール７等は、腐食性ガス１０によって腐食されることを予め防止するため、耐腐食性を備えたステンレス鋼で製作されたものとなっている。しかし、前記回転軸１は、材料費削減等の目的もあって、耐腐食性が低い炭素鋼等で製作されるのが通常であるため、当該回転軸１が前記腐食性ガス１０と接する部分には、ステンレス鋼等で製作されたスリーブＳが被覆されている。
【０００５】
このスリーブＳと回転軸１とは、焼きばめにより取り付けられている。この際、羽根車５の背面とスリーブＳとは完全に密着するようにし、その部位において隙間を生じさせないようにして、耐腐食性ガス１０の進入によって回転軸１が腐食することを防止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ラビリンスシール７には、前記シールガスライン９及びリークガス回収ライン１１にそれぞれ対応したシールガスポート１２及びリークガス回収ポート１３を設ける必要があり、また、リーク量を可能な限り小さなものとするため、ラビリンスシール７の列数を増加させるような構造とする必要がある。したがって、ラビリンスシール７は、比較的長めに設定されることになる。
【０００７】
上記の事情から、スリーブＳの軸方向も長くしなければならない。このことはしかし、焼きばめによってスリーブＳを回転軸１に対して正確に取り付けることを困難にする。すなわち、スリーブＳ焼きばめ時に、その長さ方向における応力が不均一に分布する等の事態が発生するため、回転軸１を曲げてしまう等の不具合を生じさせる可能性があった。回転軸１が曲がってしまうと、完成後の羽根車構造体において、回転時の軸振動を増加させる要因となり、その性能に大きな影響を及ぼすことになる。
【０００８】
また、この長いスリーブＳを回転軸１に焼きばめする方式では、上記軸端ナット６を締め付ける際に、焼きばめ部で回転軸１とスリーブＳとがすべって、スリーブＳに被覆された回転軸１部分が伸ばされる場合と、同焼きばめ部で回転軸１とスリーブＳとがすべらずに、スリーブＳに被覆されていない回転軸１部分が伸ばされる場合の二通りの事象が発生する可能性があり、同じ軸端ナット６の締め付けトルクでも羽根車５を回転軸１に押しつける力がばらついて大きく異なってしまうという問題があった。
【０００９】
このような事情は、羽根車５背面と回転軸１との接触摩擦によって、回転トルクの伝達を行う本羽根車構造体においては問題となる。すなわち、上記のように締め付けトルクの正確な管理ができないことによって、押しつけ力のばらつきが生じる場合にも、完成後の羽根車構造体に対して所望の性能を期待することができなくなるからである。
【００１０】
これを避けるため、例えば、スリーブＳの内径を段付けとし（図３参照）、羽根車５と反対側にあたるスリーブＳ端部のみを焼きばめするような方法も採られている。しかし、羽根車５の取り付けは、長いスリーブＳに対して軸端ナット６を締め付ける構造をとっているため、この軸端ナット６締め付け時に、やはり回転軸１を曲げる可能性があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、腐食ガスコンプレッサに適した羽根車構造体を提供することにある。
【００１２】
【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手段をとった。
すなわち、請求項１記載の羽根車構造体は、羽根車と、該羽根車に取り付けられた回転軸と、前記羽根車の背面に接触するように前記回転軸の外周面に取り付けられ前記回転軸よりも長さが小とされた内側スリーブと、該内側スリーブの外周面を覆うように設けられ前記内側スリーブよりも長さが大とされた外側スリーブとを備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
これによれば、回転軸は内側スリーブと外側スリーブの二重のスリーブによって覆われたような形態となっていることがわかる。したがって、回転軸の周りに腐食性ガスが存在するような場合においては、当該回転軸がその腐食性ガスと接触するような事態を回避することが可能となる。また、内側スリーブの長さが回転軸に対して短く設定されていることから、これらを焼きばめにより互いに固定するときには、内側スリーブから回転軸に対して無理な力がかかるというようなことがない。
【００１４】
また、請求項２記載の羽根車構造体は、前記内側スリーブの外周面と前記外側スリーブの内周面との間には、Ｏリングが設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
これによれば、前記Ｏリングによって、内側スリーブと外側スリーブとの間には前記腐食性のガスが入り込むことがない。したがって、回転軸が腐食性ガスに曝されることがない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。なお、これらの図においては、従来の技術で説明した羽根車構造体と構成を一にする部分について、図３と同一の符号を付すこととする。
【００１７】
図１は、羽根車構造体Ｗの構成を示す側面図である。羽根車５の中心には、回転軸１が軸端ナット６によって連結されている。回転軸１には、当該回転軸１の長さに対して短い内側スリーブ２、及び該内側スリーブ２よりも長い外側スリーブ３がそれぞれ設けられている。内側スリーブ２は、羽根車５背面と回転軸１とが接触する部分近傍に設けられている。回転軸１はこの部分において、図１に示すような段付け部１ａが形成されており、内側スリーブ２はこの段付け部１ａ外周を覆うように、焼きばめによって取り付けられている。
【００１８】
一方、外側スリーブ３は、前記内側スリーブ２及び後述するケーシング８内に収められる回転軸１部位の長さ全体にわたって、その外周面を覆うように設けられている。この外側スリーブ３の回転軸１に対する取付は、羽根車５の反対側にあたる外側スリーブ３の端部のみで焼きばめすることによって実現されている。また、上記端部以外の外側スリーブ３内周面と回転軸１外周面との間には、隙間１８が形成されるようになっている。
【００１９】
また、前記外側スリーブ３の長さは、これを回転軸１に焼きばめした際に、羽根車５背面と当該外側スリーブ３の端面との間に隙間１７が形成されるようなものとする。この隙間１７は、以下で説明するラビリンスシール７と、外側スリーブ３とが接触する際に発生する熱によって、当該外側スリーブ３が熱伸びする分を吸収するために設けられている。これは、回転軸１にその熱による変形を伝達させないための工夫である。
【００２０】
さらに、前記隙間１８の部位であって、かつ内側スリーブ２外周面と外側スリーブ３内周面とが対向する部分には、Ｏリング４が設けられている。つまり、このＯリング４は羽根車５背面近傍に設けられていることになる。外側スリーブ３の内周面には、このＯリング４を収め、その位置を確定するための溝１６が形成されている。
【００２１】
上記構成となる羽根車構造体Ｗは、図２に示すように、ケーシング８内部に配置される。なお、図２においては、羽根車５、回転軸１の回転中心線を境界とする半面のみを図示したものとなっている。図示されていない半面は、図示された部分と対称関係にある。ケーシング８内には、図中矢印に示すように腐食性ガス１０が導入されようになっている。また、ケーシング８内には、腐食性ガス１０が大気中にリークするのを防ぐために、その軸貫通部２０においてラビリンスシール７が設けられるとともに、シールガスライン９が設けられ、ここから窒素、空気等のシールガスが導入されるようになっている。また、ケーシング８には、リークガスを回収するためのリークガス回収ライン１１が設けられている。
【００２２】
このような構成となる羽根車構造体Ｗにおいては次のことがいえる。すなわち、まず内側スリーブ２はその長さが短いために、これを回転軸２に焼きばめする際には、当該回転軸２に対して無理な力がかかることがない。つまり、回転軸２を曲げてしまうような変形を生じさせることがない。また、この長さの短い内側スリーブ２が、回転軸１と羽根車５との間のトルクを伝達する部材となるから、同じ締め付けトルクによる押し付け力の値のばらつきが小さい。したがって、完成後の羽根車構造体Ｗにおいては、所望の性能発揮が期待されることになる。
【００２３】
また、外側スリーブ３は、羽根車５と反対側となる外側スリーブ３の端部のみを焼きばめし、他の部分は回転軸１との間に隙間１８を設けた構造としているから、外側スリーブ３の焼きばめ時にも回転軸１に無理な応力がかかることはなく、やはり回転軸１を曲げるなどの不具合を発生させることがない。ところで、外側スリーブ３とラビリンスシール７とが何らかの事情により接触し熱が発生するような場合があっても、前記隙間１８が形成されていることから、その熱により変形するのは外側スリーブ３のみであり、回転軸１にその影響が及ぶことがない。なお、隙間１８においては、外側スリーブ３内周面と内側スリーブ２外周面とが対向する位置にＯリング４が備えられているから、回転軸１と腐食性ガス１０とが接触するようなことがない。
【００２４】
要すれば、本実施形態における羽根車構造体Ｗは、内側スリーブ２及び外側スリーブ３という二重のスリーブを設けること、及びＯリング４とを備えることによって、腐食性ガス１０から回転軸１を確実に守ることができると共に、これらスリーブ２、３を回転軸１に焼きばめしても、回転軸１を変形させるようなことがない。したがって、羽根車構造体Ｗは、常に安定した状態での運転が保証されることになる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の羽根車構造体は、回転軸が内側スリーブ、外側スリーブの二重スリーブによって覆われた形態となっているから、回転軸周囲に腐食性ガスが存在する場合でも、当該回転軸そのものがその腐食性ガスに接触するようなことがない。よって、回転軸が腐食するような事態を回避することができ、安定した羽根車構造体の運転を実施することができる。また、内側スリーブの長さが回転軸に対して短く設定されていることから、これらを焼きばめにより固定するときには、内側スリーブから回転軸に対して無理な力がかかるというようなことがない。すなわち、回転軸が曲がる等の変形を受けることがないから、これによっても安定した羽根車構造体の運転を保証することができる。
【００２６】
また、請求項２記載の羽根車構造体は、前記内側スリーブと前記外側スリーブとの間にＯリングが設けられていることから、この空間に腐食性ガスが入り込むようなことがやはりない。したがって、回転軸が腐食性ガスに曝されるような事態はこれによっても回避することができ、やはり回転軸自体が腐食するようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】羽根車構造体の構成を示す側面図である。
【図２】図１に示す羽根車構造体を腐食性ガスが流通するケーシング内に備えたときの構成を示す側面図である。
【図３】従来の羽根車構造体の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 回転軸
２ 内側スリーブ
３ 外側スリーブ
４ Ｏリング
５ 羽根車
Ｗ 羽根車構造体

Claims (2)

1. 羽根車と、該羽根車に取り付けられた回転軸と、
   前記羽根車の背面に接触するように前記回転軸の外周面に取り付けられ前記回転軸よりも長さが小とされた内側スリーブと、
   該内側スリーブの外周面を覆うように設けられ前記内側スリーブよりも長さが大とされた外側スリーブとを備えていることを特徴とする羽根車構造体。
2. 前記内側スリーブの外周面と前記外側スリーブの内周面との間には、Ｏリングが設けられていることを特徴とする請求項１記載の羽根車構造体。

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