JP5967966B2 - インペラ及びこれを備えた回転機械 - Google Patents
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Description
この発明に係るインペラは、軸線回りに回動される回転軸が挿通されるとともに、該回転軸の軸線方向の一側に設けられて前記回転軸に固定されるグリップ部を有する略筒状の筒部と、前記グリップ部よりも軸線方向他側に設けられ前記筒部から前記回転軸の径方向外側に向かって延出するディスク本体部と、を備えたディスク部と、前記ディスク本体部から軸線方向に突出するブレード部とを備え、前記ディスク部は、前記筒部から、前記ディスク本体部の最も前記軸線方向他側よりも前記軸線方向他側に径方向厚さを漸次減厚して延出されたフープ応力抑制部を備えることを特徴としている。
このようにすることで、軸方向応力が集中する箇所を、第一軸方向応力変位溝および、第二軸方向応力変位溝よりも径方向外側に変位させることができる。これにより、軸方向応力が集中する箇所とフープ応力が集中する箇所とを径方向に離間することができるため、ディスク部における応力集中を低減することができる。
このようにすることで、フープ応力抑制部の材料として、ディスク部よりもヤング率の高い材料などを採用できるため、フープ応力抑制部をより変形し難くすることができる。
このように構成することで、ディスク本体部背面の重量増加を抑制しつつ、ディスク部の背面剛性を向上することができる。
このように構成することで、インペラのメンテナンス性を向上することができる。更に、回転時におけるインペラの破損を防止できるため、信頼性の向上を図ることができる。
図1は、この実施形態の回転機械である遠心圧縮機100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100のケーシング105には、ジャーナル軸受105aおよびスラスト軸受105bを介して回転軸5が軸支されている。回転軸5は、軸線O回りに回動可能とされ、軸線O方向に並んで複数のインペラ10が取り付けられている。各インペラ10は、回転軸5の回転による遠心力を利用してケーシング105に形成された上流側の流路104から供給されるガスGを下流側の流路104へと段階的に圧縮して流す。
図4に示すように、インペラ10は、フープ応力抑制部50によってフープ応力が分散され均されているものの、ディスク本体部35の径方向内側に位置する内径部32bにフープ応力が集中する。なお、図4中、フープ応力が最も集中する箇所を符号「f」で示している。
例えば、上述した第二実施形態の第二変形例として、図9に示すインペラ310のように、筒部32及びディスク本体部35に対して、フープ応力抑制部350を別部材として備えていてもよい。この図9に示す第二変形例の場合、ディスク部30の軸線O方向後側面36に後側から見て円環状の凹部37が形成されている。そして、フープ応力抑制部350は、上記凹部37の径方向内側の管状部38に焼き嵌めにより固定される管状部352と、管状部352の軸線O方向後側において径方向内側に屈曲された屈曲部353とを備えている。この場合、屈曲部353の前側面353aと、筒部32の後側面32dと、管状部352の内周面352aとにより、上述した第一溝61と同様の機能を備える第一溝361が形成されている。
5 回転軸
30 ディスク部
31 前側面
32 筒部
32c 内周面
33,433 グリップ部(一側部)
35 ディスク本体部
39 後側面
40 ブレード部
50 フープ応力抑制部
50a 内周面
61 第一溝(第一軸方向応力変位溝)
62 第二溝(第二軸方向応力変位溝)
O 軸線
Claims (4)
- 軸線回りに回動される回転軸が挿通されるとともに、該回転軸の軸線方向の一側に設けられて前記回転軸に固定されるグリップ部を有する略筒状の筒部と、
前記グリップ部よりも軸線方向他側に設けられ前記筒部から前記回転軸の径方向外側に向かって延出するディスク本体部と、を備えたディスク部と、
前記ディスク本体部から軸線方向に突出するブレード部とを備え、
前記ディスク部は、
前記筒部から、前記ディスク本体部の最も前記軸線方向他側よりも前記軸線方向他側に径方向厚さを漸次減厚して延出されたフープ応力抑制部を備え、
前記ディスク部は、前記筒部または前記フープ応力抑制部の内周面に、最もフープ応力が集中する位置の軸線方向両側に設けられ、前記ディスク部に作用する軸方向応力が集中する位置を前記フープ応力が最も集中する位置から径方向外側に変位させる第一軸方向応力変位溝および第二軸方向応力変位溝を備えるインペラ。 - 前記ディスク部は、前記筒部及びディスク本体部に対して前記フープ応力抑制部を別部材として備える請求項1に記載のインペラ。
- 前記ディスク本体部と、前記フープ応力抑制部とに亘るリブを備える請求項2に記載のインペラ。
- 請求項1から請求項3の何れか一項に記載のインペラを備えることを特徴とする回転機械。
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