JP6982440B2 - 回転機械、インペラ - Google Patents
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Description
本発明の第一の態様の回転機械は、軸線回りに回転可能な回転軸と、前記回転軸と一体に前記軸線回りに回転するインペラと、前記回転軸及び前記インペラを覆うケーシングと、を備え、前記インペラは、軸線を中心とした円盤状のディスク部と、該ディスク部の軸線方向の第一側を向く面から前記軸線方向の第一側に向かって延びるとともに、周方向に間隔をあけて配置された複数のブレード部と、前記ディスク部と一体に成形されて、該ディスク部の前記軸線方向の第二側を向く面から前記軸線を中心として前記軸線方向の第二側に向かって延びる延長軸とを備え、前記延長軸の前記軸線方向の第二側の端部と、前記回転軸の前記軸線方向の第一側の端部とを固定する固定部をさらに備え、前記延長軸は、前記軸線を中心とした柱状をなす延長軸本体と、前記延長軸本体の前記軸線方向の第二側の端部に設けられ、前記軸線を中心とする径方向の外側に前記延長軸本体の外周面から張り出す第一フランジ部とを有し、前記回転軸は、前記軸線を中心とした柱状をなす回転軸本体と、前記回転軸本体の前記軸線方向の第一側の端部に設けられ、前記径方向の外側に張り出す第二フランジ部とを有し、前記固定部は、前記第一フランジ部と前記第二フランジ部とを固定し、前記第一フランジ部には、前記軸線方向の第二側に凹むとともに、前記周方向に間隔をあけて配置された複数の第一凹部、及び該第一凹部の前記軸線方向の第一側を向く面を貫通する第一貫通孔が形成され、前記第二フランジ部には、前記軸線方向の第一側に凹むとともに、前記第一凹部と対応する前記周方向の位置に配置された複数の第二凹部、及び該第二凹部の前記軸線方向の第二側を向く面を貫通する第二貫通孔が形成され、前記固定部は、前記第一貫通孔、及び前記第二貫通孔に挿通されるボルトと、前記ボルトに取り付けられるナットとを有し、前記ボルトの頭部及びナットは、前記第一凹部及び前記第二凹部のいずれかに収容され、前記延長軸の外周面を冷却する冷却部を備え、前記冷却部は、前記軸線方向において、前記第一フランジ部と前記ディスク部との間に配置され、前記インペラは、外部から高温高圧の作動流体が導入されて、前記回転軸を回転駆動させるエキスパンダ部を構成している。
また、延長軸と回転軸とは、第一フランジ部及び第二フランジ部によって接続される。さらに、第一フランジ部と第二フランジ部は、回転軸本体及び延長軸本体よりも外周側で固定部によって互いに固定される。ここで、作動流体に曝されたディスク部から延長軸及び回転軸に伝わる熱は、延長軸本体から外周側に向かうほど伝わる熱量が少なくなる。そのため、第一フランジ部及び第二フランジ部では、ディスク部が受けた熱による熱伸び量が小さくなる。したがって、第一フランジ部及び第二フランジ部で固定することで、熱伸びによる影響をより受けにくくすることができる。これにより、インペラと回転軸との安定的な固定をより確実に維持させることができる。
また、ボルトの頭部及びナットは、第一凹部及び第二凹部のいずれか一方に収容される。即ち、ボルトの頭部及びナットは、第一フランジ部又は第二フランジ部の表面から突出しない状態となる。これにより、延長軸及び回転軸が軸線回りに回転する際に、ボルトの頭部及びナットが受ける風損を低減することができる。したがって、回転軸にインペラを固定する固定部による風損を抑え、ロータの機械効率を向上させることができる。
また、ディスク部と第一フランジ部との間を冷却することで、第一フランジ部に伝わる熱量を抑えることができる。したがって、第一フランジ部での熱伸びによる影響をより抑えることができる。
11 ケーシング
12 ラジアル軸受
13 回転軸
13D 大径部
14 インペラ
14A 第一インペラ
14B 第二インペラ
15 ピニオンギア
16 駆動歯車
17 スラスト軸受
18 吸気流路
19 排気流路
20 増速伝達部
30A エキスパンダ部
30B 圧縮部
41 ディスク部
41a 第一面
41b 第二面
41S 延長軸
411 第一ディスク部
412 第二ディスク部
42 ブレード部
44 取付穴
45 インペラ流路
45i 流入口
45o 流出口
46 スピナー
60 シール部
61 リング本体
62 ラビリンス部
62a 摺接面
63 シールガス供給路
64 シールガス排出路
B ボルト
F1 第一フランジ部
F2 第二フランジ部
H1 第一貫通孔
H2 第二貫通孔
N1,N2 ナット
R1 第一凹部
R2 第二凹部
S 固定部
Claims (3)
- 軸線回りに回転可能な回転軸と、
前記回転軸と一体に前記軸線回りに回転するインペラと、
前記回転軸及び前記インペラを覆うケーシングと、を備え、
前記インペラは、
軸線を中心とした円盤状のディスク部と、
該ディスク部の軸線方向の第一側を向く面から前記軸線方向の第一側に向かって延びるとともに、周方向に間隔をあけて配置された複数のブレード部と、
前記ディスク部と一体に成形されて、該ディスク部の前記軸線方向の第二側を向く面から前記軸線を中心として前記軸線方向の第二側に向かって延びる延長軸とを備え、
前記延長軸の前記軸線方向の第二側の端部と、前記回転軸の前記軸線方向の第一側の端部とを固定する固定部をさらに備え、
前記延長軸は、
前記軸線を中心とした柱状をなす延長軸本体と、
前記延長軸本体の前記軸線方向の第二側の端部に設けられ、前記軸線を中心とする径方向の外側に前記延長軸本体の外周面から張り出す第一フランジ部とを有し、
前記回転軸は、
前記軸線を中心とした柱状をなす回転軸本体と、
前記回転軸本体の前記軸線方向の第一側の端部に設けられ、前記径方向の外側に張り出す第二フランジ部とを有し、
前記固定部は、前記第一フランジ部と前記第二フランジ部とを固定し、
前記第一フランジ部には、前記軸線方向の第二側に凹むとともに、前記周方向に間隔をあけて配置された複数の第一凹部、及び該第一凹部の前記軸線方向の第一側を向く面を貫通する第一貫通孔が形成され、
前記第二フランジ部には、前記軸線方向の第一側に凹むとともに、前記第一凹部と対応する前記周方向の位置に配置された複数の第二凹部、及び該第二凹部の前記軸線方向の第二側を向く面を貫通する第二貫通孔が形成され、
前記固定部は、前記第一貫通孔、及び前記第二貫通孔に挿通されるボルトと、前記ボルトに取り付けられるナットとを有し、
前記ボルトの頭部及びナットは、前記第一凹部及び前記第二凹部のいずれかに収容され、
前記延長軸の外周面を冷却する冷却部を備え、
前記冷却部は、前記軸線方向において、前記第一フランジ部と前記ディスク部との間に配置され、
前記インペラは、外部から高温高圧の作動流体が導入されて、前記回転軸を回転駆動させるエキスパンダ部を構成している回転機械。 - 前記冷却部は、前記延長軸と前記ケーシングとの間をシールガスによってシールするとともに、該延長軸を前記シールガスによって冷却するシール部を有する請求項1に記載の回転機械。
- 前記シール部は、ラビリンスシールである請求項2に記載の回転機械。
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