JP3653054B2 - 圧縮機のインペラーの構造 - Google Patents

Description

【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２９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るとともに、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。
また、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。
【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。
【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１０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。
また、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。
【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。
【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）

Claims (4)

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るとともに、
   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特徴とする圧縮機のインペラーの構造。
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。

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