JP5787599B2 - インペラ - Google Patents

Description

本発明は、多段遠心圧縮機等に利用されるインペラに関する。

多段遠心圧縮機等に利用される従来のインペラは、例えば、図５に示すように、円筒状をなすハブ１１の外周に環状をなすディスク１２が同軸をなして設けられると共に、当該ディスク１２の正面側（図５Ｂ中、左側）に円弧状をなすブレード１３が当該ディスク１２の周方向に所定の間隔で複数突設され、当該ブレード１３の正面側（図５Ｂ中、左側）に環状をなすシュラウド１４が上記ハブ１１と同軸をなして設けられており、上記ハブ１１の軸心を中心にして回転することにより、当該ハブ１１の外周と上記シュラウド１４の内周との間に形成された受入口１５から流体１を取り込んで、当該流体１を当該シュラウド１４と上記ディスク１２との間で上記ブレード１３に沿って案内しながら、当該ディスク１２の外周と当該シュラウド１４の外周との間に形成された送出口１６から送出することができるようになっている。

このような構造をなす従来のインペラ１０においては、前記ハブ１１の前記ディスク１２の背面側（図５Ｂ中、右側）の内径を当該ディスク１２の正面側（図５Ｂ中、左側）の内径よりも小さくした焼き嵌め部１７が突設されており、当該焼き嵌め部１７を回転軸に対して焼き嵌めすることにより、当該焼き嵌め部１７を介して当該ハブ１１を回転軸に固定することができるようになっている。

特開２００２−２３５６９４号公報

ところで、前述したような従来のインペラ１０においては、回転軸が高速度で回転すると、遠心力によって、重心位置の関係から、図６に示すように、前記焼き嵌め部１７の前記ディスク１２側（図５Ｂ中、左側）に径方向外側へ向かうモーメントやせん断力等が大きく加わって、当該焼き嵌め部１７の上記ディスク１２側が回転軸から浮き上がり、当該回転軸に対して周方向や軸方向に滑りを生じて取り付け状態に変化を生じてしまう可能性がある。

このような取り付け状態の変化を生じてしまうと、回転軸全体のアンバランスが変わって、軸振動が変化して、許容値を超える振動を生じてしまうおそれがある。

このようなことから、本発明は、高速度で回転しても、焼き嵌め部の浮き上がりを抑制することができるインペラを提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係るインペラは、円筒状をなすハブと、前記ハブの外周の軸方向中程に同軸をなして設けられる環状のディスクと、前記ディスクの正面側に周方向に所定の間隔で複数設けられるブレードと、前記ハブと同軸をなして前記ディスクとの間で前記ブレードを挟み込むように当該ブレードに設けられる環状のシュラウドと、前記ハブの、前記ディスクの正面よりも背面側で当該背面よりも軸方向外側の端部側の内周に突設された焼き嵌め部とを備えているインペラにおいて、前記焼き嵌め部の、前記ハブの前記ディスクの正面側の端部側の内径が、当該焼き嵌め部の、当該ハブの当該ディスクの背面側の端部側の内径よりも小さくなるように、当該焼き嵌め部が形成されていることを特徴とする。

第二番目の発明に係るインペラは、第一番目の発明において、前記焼き嵌め部が、前記ハブの前記ディスクの背面側の端部側の内径よりも正面側の端部側の内径を小さくするように、内周にテーパ面を形成されていることを特徴とする。

第三番目の発明に係るインペラは、第一番目又は第二番目の発明において、前記焼き嵌め部が、前記ハブの前記ディスクの背面側の端部側に形成されて当該ハブの内径よりも小さい内径をなす薄肉部と、前記ハブの前記ディスクの正面側の端部側に形成されて前記薄肉部の内径よりも小さい内径をなす厚肉部とを備えていることを特徴とする。

第四番目の発明に係るインペラは、円筒状をなすハブと、前記ハブの外周に同軸をなして設けられる環状のディスクと、前記ディスクの正面側に周方向に所定の間隔で複数設けられるブレードと、前記ハブと同軸をなして前記ディスクとの間で前記ブレードを挟み込むように当該ブレードに設けられる環状のシュラウドと、前記ハブの、前記ディスクの背面側の端部側の内周に突設された焼き嵌め部とを備えているインペラにおいて、回転に伴って前記焼き嵌め部に径方向外側へ向かって加わるモーメントを低減させるモーメント低減手段を有しており、前記ハブが、軸方向に２つに分割されて、外周に前記ディスクを設けられると共に内周に前記焼き嵌め部を突設された基端部と、内周に焼き嵌め部を形成された先端部とからなることにより、前記モーメント低減手段をなしていることを特徴とする。

第五番目の発明に係るインペラは、第四番目の発明において、前記モーメント低減手段が、前記ディスクの背面側と前記焼き嵌め部との間の前記ハブの外周に形成された切欠き部を備えていることを特徴とする。

本発明に係るインペラによれば、高速度で回転しても、焼き嵌め部が径方向外側へ向かうモーメントに抗して回転軸への嵌合を維持できるので、焼き嵌め部の浮き上がりを抑制することができ、回転軸に対して周方向や軸方向へ滑りを生じることなく取り付け状態をそのまま維持することができる。

本発明に係るインペラの第一番目の実施形態の概略構造図である。 本発明に係るインペラの第二番目の実施形態の概略構造図である。 本発明に係るインペラの第三番目の実施形態の概略構造図である。 本発明に係るインペラの第四番目の実施形態の概略構造図である。 従来のインペラの一例の概略構造図である。 図５のインペラの高速回転時の状態説明図である。

本発明に係るインペラの実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する実施形態のみに限定されるものではない。

［第一番目の実施形態］
本発明に係るインペラの第一番目の実施形態を図１に基づいて説明する。

図１に示すように、円筒状をなすハブ１１１の外周の軸方向中程には、環状をなすディスク１１２が同軸をなして一体的に形成されている。前記ディスク１１２の正面側（図１Ｂ中、左側）には、当該ディスク１１２の径方向へ長手方向を向けるように配向された円弧状をなすブレード１１３が当該ディスク１１２の周方向に所定の間隔で一体的に複数突設されている。前記ブレード１１３の正面側（図１Ｂ中、左側）には、環状をなすシュラウド１１４が当該ブレード１１３を上記ディスク１１２との間で挟み込むように前記ハブ１１１と同軸をなして一体的に形成されている。

前記ハブ１１１の外周と前記シュラウド１１４の内周との間には、前記ディスク１１２と当該シュラウド１１４との間に流体１を取り込む受入口１１５が形成されている。前記ディスク１１２の外周と前記シュラウド１１４の外周との間には、取り込んだ上記流体１を送出する送出口１１６が形成されている。

前記ハブ１１１の、前記ディスク１１２の背面側（図１Ｂ中、右側）の内周には、当該ハブ１１１の、当該ディスク１１２の正面側（図１Ｂ中、左側）の内径よりも小さい内径をなす環状の焼き嵌め部１１７が一体的に突設されており、当該焼き嵌め部１１７は、当該ハブ１１１の上記ディスク１１２の正面側の端部側（図１Ｂ中、左側）が、当該ディスク１１２の背面側の端部側（図１Ｂ中、右側）よりも小さい内径となるように、すなわち、大きい焼き嵌め代となるように、内周面をテーパ状に形成されている。

このような構造をなすインペラ１００は、前記焼き嵌め部１１７を回転軸に対して焼き嵌めすることにより、当該焼き嵌め部１１７を介して前記ハブ１１１を回転軸に固定することができる。

このようにしてインペラ１００を取り付けた回転軸を回転させると、当該インペラ１００は、前記ハブ１１１の軸心を中心にして回転することにより、前記受入口１１５から流体１を取り込んで、当該流体１を前記ディスク１１２と前記シュラウド１１４との間で前記ブレード１１３に沿って案内しながら前記送出口１１６から送出することができる。

そして、回転軸が高速回転すると、重心位置の関係から、遠心力によって、前記インペラ１００の前記焼き嵌め部１１７に径方向外側へ向かうモーメントやせん断力等が大きく加わるものの、当該焼き嵌め部１１７の、前記ハブ１１１の前記ディスク１１２の正面側の端部側（図１Ｂ中、左側）が、当該ハブ１１１の当該ディスク１１２の背面側の端部側（図１Ｂ中、右側）よりも小さい内径、すなわち、大きい焼き嵌め代となるテーパ面に形成されていることから、当該焼き嵌め部１１７の前記ディスク１１２側が前記モーメントや前記せん断力等に抗して回転軸への嵌合を維持することができる。

したがって、本実施形態に係るインペラ１００によれば、高速度で回転しても、焼き嵌め部１１７の浮き上がりを抑制することができるので、回転軸に対して周方向や軸方向へ滑りを生じることなく取り付け状態をそのまま維持することができる。

［第二番目の実施形態］
本発明に係るインペラの第二番目の実施形態を図２に基づいて説明する。なお、前述した実施形態と同様な部分については、前述した実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。

図２に示すように、前記ハブ１１１の、前記ディスク１１２の背面側（図２中、右側）の内周には、当該ハブ１１１の、当該ディスク１１２の正面側（図２中、左側）の内径よりも小さい内径をなす環状の焼き嵌め部２１７が一体的に突設されており、当該焼き嵌め部２１７は、当該ハブ１１１の上記ディスク１１２の正面側の端部側（図２中、左側）が、当該ディスク１１２の背面側の端部側（図２中、右側）よりも小さい内径となるように、すなわち、大きい焼き嵌め代となるように、当該ハブ１１１の当該ディスク１１２の背面側の端部側（図２中、右側）の内周に当該ハブ１１１の内径よりも小さい内径をなす薄肉部２１７ａが形成されると共に当該ハブ１１１の当該ディスク１１２の正面側の端部側（図２中、左側）の内周に上記薄肉部２１７ａの内径よりも小さい内径をなす厚肉部２１７ｂが形成されている。

つまり、前述した第一番目の実施形態に係るインペラ１００は、前記ハブ１１１の前記ディスク１１２の正面側の端部側（図１Ｂ中、左側）が背面側の端部側（図１Ｂ中、右側）よりも小さい内径となるテーパ状に形成した焼き嵌め部１１７を備えたが、本実施形態に係るインペラ２００は、前記ハブ１１１の前記ディスク１１２の正面側の端部側（図２中、左側）が背面側の端部側（図２中、右側）よりも小さい内径となるように、上記背面側の端部側（図２中、右側）に大内径の薄肉部２１７ａ、上記正面側の端部側（図２中、左側）に小内径の厚肉部２１７ｂを段状に形成した焼き嵌め部２１７を備えたのである。

したがって、本実施形態に係るインペラ２００によれば、前述した実施形態の場合と同様な効果を得ることができると共に、前述した実施形態の前記焼き嵌め部１１７よりも容易に前記焼き嵌め部２１７を形成することができるので、前述した実施形態の場合よりも製造作業の容易化及び製造コストの低減を図ることができる。

［第三番目の実施形態］
本発明に係るインペラの第三番目の実施形態を図３に基づいて説明する。なお、前述した実施形態と同様な部分については、前述した実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。

図３に示すように、前記ハブ１１１の、前記ディスク１１２の背面側（図３中、右側）の内周には、当該ハブ１１１の、当該ディスク１１２の正面側（図３中、左側）の内径よりも小さい内径をなす環状の焼き嵌め部３１７が一体的に突設されている。前記ディスク１１２の背面側と前記焼き嵌め部３１７との間の前記ハブ１１１の外周には、モーメント低減手段である切欠き部となる切欠き溝３１８が当該ハブ１１１の周方向にわたって形成されている。

このような構造をなすインペラ３００は、前述した実施形態の場合と同様に、前記焼き嵌め部３１７を回転軸に対して焼き嵌めすることにより、当該焼き嵌め部３１７を介して前記ハブ１１１を回転軸に固定することができる。

そして、回転軸が高速回転すると、重心位置の関係から、遠心力によって、前記インペラ３００の前記焼き嵌め部１１７に径方向外側へ向かってモーメントやせん断力等が加わるものの、前記ディスク１１２の背面側と前記焼き嵌め部３１７との間の前記ハブ１１１の外周に前記切欠き溝３１８が形成されている、すなわち、前記ハブ１１１の前記ディスク１１２側の重量が前記焼き嵌め部３１７側の重量よりも小さくなっていることから、当該焼き嵌め部３１７の当該ディスク１１２側に加わる前記モーメントや前記せん断力等を低減させることができるので、当該焼き嵌め部３１７の前記ディスク１１２側が当該モーメントや当該せん断力等に抗して回転軸への嵌合を維持することができる。

したがって、本実施形態に係るインペラ３００によれば、前述した実施形態の場合と同様に、高速度で回転しても、焼き嵌め部３１７の浮き上がりを抑制することができるので、回転軸に対して周方向や軸方向へ滑りを生じることなく取り付け状態をそのまま維持することができる。

［第四番目の実施形態］
本発明に係るインペラの第四番目の実施形態を図４に基づいて説明する。なお、前述した実施形態と同様な部分については、前述した実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。

図４に示すように、円筒状をなすハブ４１１は、基端部４１１ａ（図４中、右側）と先端部４１１ｂ（図４中、左側）との２つに軸方向で分割されている。前記ハブ４１１の前記基端部４１１ａの外周には、ディスク１１２が同軸をなして一体的に形成されている。前記ハブ４１１の前記基端部４１１ａの前記ディスク１１２の背面側（図４中、右側）の内周には、焼き嵌め部３１７が一体的に形成されている。前記ハブ４１１の前記先端部４１１ｂの前記基端部４１１ａ側の内周には、前記焼き嵌め部３１７と同様な形状の焼き嵌め部４１７が一体的に形成されている。

このような前記基端部４１１ａと前記先端部４１１ｂとの２つに軸方向で分割された前記ハブ４１１によりモーメント低減手段を構成した本実施形態に係るインペラ４００においては、上記ハブ４１１の上記先端部４１１ｂを回転軸に対して焼き嵌めした後に、上記基端部４１１ａを回転軸に対して焼き嵌めすることにより、前記焼き嵌め部３１７，４１７を介して当該ハブ４１１の当該基端部４１１ａ及び当該先端部４１１ｂを回転軸に固定することができる。

そして、回転軸が高速回転すると、重心位置の関係から、遠心力によって、前記インペラ３００の前記焼き嵌め部１１７に径方向外側へ向かうモーメントやせん断力等が加わるものの、上記インペラ４００は、前記ハブ４１１が前記基端部４１１ａ（図４中、右側）と前記先端部４１１ｂ（図４中、左側）との２つに軸方向で分割されている、すなわち、前記ハブ４１１の前記焼き嵌め部３１７の前記ディスク１１２側の重量が小さくなると共に、重心位置が当該焼き嵌め部３１７寄りに位置するようになることから、当該焼き嵌め部３１７の当該ディスク１１２側に加わる前記モーメントや前記せん断力等を低減させることができるので、当該焼き嵌め部３１７の前記ディスク１１２側が当該モーメントや当該せん断力等に抗して回転軸への嵌合を維持することができる。

したがって、本実施形態に係るインペラ４００によれば、前述した実施形態の場合と同様に、高速度で回転しても、焼き嵌め部３１７の浮き上がりを抑制することができるので、回転軸に対して周方向や軸方向へ滑りを生じることなく取り付け状態をそのまま維持することができる。

［他の実施形態］
なお、前述した第二番目の実施形態においては、前記薄肉部２１７ａと前記厚肉部２１７ｂとの間を段状に連絡した焼き嵌め部２１７を備えたインペラ２００の場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、薄肉部と厚肉部との間をテーパ状に連絡するように当該間にテーパ面を形成することも可能である。

また、本発明に係るインペラは、前述した各実施形態のみに限らず、各実施形態の技術的特徴を適宜組み合わせる、例えば、前述した第三番目の実施形態に係る技術的特徴と前述した第四番目の実施形態に係る技術的特徴とを組み合わせることも可能である。

本発明に係るインペラは、焼き嵌め部の浮き上がりを抑制することができ、回転軸に対して周方向や軸方向へ滑りを生じることなく取り付け状態をそのまま維持することができるので、多段遠心圧縮機等を始めとして各種の産業に極めて有益に利用することができる。

１ 流体
１００ インペラ
１１１ ハブ
１１２ ディスク
１１３ ブレード
１１４ シュラウド
１１５ 受入口
１１６ 送出口
１１７ 焼き嵌め部
２００ インペラ
２１７ 焼き嵌め部
２１７ａ 薄肉部
２１７ｂ 厚肉部
３００ インペラ
３１７ 焼き嵌め部
３１８ 切欠き溝
４００ インペラ
４１１ ハブ
４１１ａ 基端部
４１１ｂ 先端部
４１７ 焼き嵌め部

Claims (5)

1. 円筒状をなすハブと、
   前記ハブの外周の軸方向中程に同軸をなして設けられる環状のディスクと、
   前記ディスクの正面側に周方向に所定の間隔で複数設けられるブレードと、
   前記ハブと同軸をなして前記ディスクとの間で前記ブレードを挟み込むように当該ブレードに設けられる環状のシュラウドと、
   前記ハブの、前記ディスクの正面よりも背面側で当該背面よりも軸方向外側の端部側の内周に突設された焼き嵌め部と
   を備えているインペラにおいて、
   前記焼き嵌め部の、前記ハブの前記ディスクの正面側の端部側の内径が、当該焼き嵌め部の、当該ハブの当該ディスクの背面側の端部側の内径よりも小さくなるように、当該焼き嵌め部が形成されている
   ことを特徴とするインペラ。
2. 請求項１に記載のインペラにおいて、
   前記焼き嵌め部が、前記ハブの前記ディスクの背面側の端部側の内径よりも正面側の端部側の内径を小さくするように、内周にテーパ面を形成されている
   ことを特徴とするインペラ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のインペラにおいて、
   前記焼き嵌め部が、
   前記ハブの前記ディスクの背面側の端部側に形成されて当該ハブの内径よりも小さい内径をなす薄肉部と、
   前記ハブの前記ディスクの正面側の端部側に形成されて前記薄肉部の内径よりも小さい内径をなす厚肉部と
   を備えていることを特徴とするインペラ。
4. 円筒状をなすハブと、
   前記ハブの外周に同軸をなして設けられる環状のディスクと、
   前記ディスクの正面側に周方向に所定の間隔で複数設けられるブレードと、
   前記ハブと同軸をなして前記ディスクとの間で前記ブレードを挟み込むように当該ブレードに設けられる環状のシュラウドと、
   前記ハブの、前記ディスクの背面側の端部側の内周に突設された焼き嵌め部と
   を備えているインペラにおいて、
   回転に伴って前記焼き嵌め部に径方向外側へ向かって加わるモーメントを低減させるモーメント低減手段を有しており、
   前記ハブが、軸方向に２つに分割されて、外周に前記ディスクを設けられると共に内周に前記焼き嵌め部を突設された基端部と、内周に焼き嵌め部を形成された先端部とからなることにより、前記モーメント低減手段をなしている
   ことを特徴とするインペラ。
5. 請求項４に記載のインペラにおいて、
   前記モーメント低減手段が、前記ディスクの背面側と前記焼き嵌め部との間の前記ハブの外周に形成された切欠き部を備えている
   ことを特徴とするインペラ。

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