JPH0557450U - ターボ機械のインペラ取付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ホイール部１１とその一方の面に設けた複数
枚の羽根部１２とからなるインペラ１と、インペラ１を
回転駆動する駆動軸２とを備え、インペラ１の背面に突
出する円柱の先端部に雄螺子を設けたインペラ取付部１
５と、駆動軸２の軸端にインペラ取付部１５に嵌合する
中空円筒の底部に雌螺子を設けた軸端部２１とで、イン
ペラ１と駆動軸２を螺子結合し、インペラ１の背面１４
と駆動軸２の軸端面２４とを密着させるようにしたもの
である。 【効果】 高速回転時に遠心力によってインペラのホイ
ール部と駆動軸の軸端部とに生じる径方向の変形量に差
が出ないようにして、インペラと駆動軸を常に密着した
状態に維持するので、インペラがバランスを崩すことが
なく、ターボ機械の性能を安定した状態に維持すること
ができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、高速回転するターボ機械のインペラ取付装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ターボ圧縮機等のターボ機械のインペラには、図４に示すように、円板 状のホイール部１１と、その一方の面に設けた羽根部１２とからなり、ホイール 部１１の中心に貫通する取付穴１３を設けてある。また、インペラ１を回転駆動 する駆動軸２の軸端部２１にはテーパまたは段付の細径部２２を突出させて設け てある。インペラを駆動軸に固定する場合、細径部２２をインペラ１の取付穴１ ３に隙間のないように嵌合し、細径部２２の先端部に設けた雄螺子２３にナット ３を螺合してある。 このように、ホイール部１１の背面１４と駆動軸２の軸端面２４とが密着する ようにナット３により締めつけて、面接触により駆動軸２からインペラ１に動力 を伝達するようにしたものが開示されている（例えば、特開昭６１−１４９６１ ５号）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記構成では、駆動軸２は中実の丸棒で比較的外径が小さく、かつ 抗張力の高い鉄系の材料を用いているため、高速回転した時でも遠心力による変 形は小さい。 一方、ホイール部１１の材料は耐熱性高抗張力軽合金を使用することが多いが 、高抗張力合金鋼などと比較するとヤング率が小さく、遠心力による変形量は駆 動軸２に比較して大きい。 遠心力は半径の２乗に比例して大きくなるが、ホイール部１１は外径が大きく 、取付穴１３を設けてあるので、さらに、遠心力による変形量は大きくなり、高 速回転時のホイール部１１と駆動軸２の遠心力による変形量に差が出る。 このように、回転していない時に、ナット３によりホイール部１１の背面１４ と駆動軸２の軸端面２４とが密着するように締めつけていても、高速回転するこ とにより、変形量の差により接触面に滑りが生じる。次に回転が停止した時、変 形が元の状態に戻ろうとして再び逆方向の滑りが生じる。しかし、回転が停止し ても、接触面に摩擦が生じるため必ずしも元の相対位置関係に戻ることはなく、 加減速のくり返しにより駆動軸２とホイール部１１との相対位置関係はミクロに 見てランダムに変化する。このことによりインペラ１のバランスが悪くなり、振 動などを引き起こすという課題があった。 本考案は、ホイール部と駆動軸の遠心力による変形量に差が出ないようにして 安定して高速回転するターボ機械を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、ホイール部とその一方の面に設けた複数枚の羽根部とからなるイン ペラと、前記インペラを回転駆動する駆動軸とを備え、前記インペラの背面と前 記駆動軸の軸端面とを密着させるようにして前記インペラを前記駆動軸に固定す るターボ機械のインペラ取付装置において、前記インペラの背面に突出する円柱 の先端に雄螺子を設けたインペラ取付部と、前記駆動軸の軸端に前記インペラ取 付部に嵌合する中空円筒の底部に雌螺子を設けた軸端部とで、前記インペラと前 記駆動軸を螺子結合することにより前記駆動軸の軸端面と前記インペラの背面を 密着させるものである。

【０００５】

【作用】

インペラを高速回転させると、ホイール部は外径が大きいために大きな遠心力 が働くが、インペラ取付部は中実の円柱状であるため、遠心力による変形は極め て小さく、インペラの背面の軸端面と密着する部分の変形も極めて小さい。した がって、インペラ取付部の嵌合部と軸端部の径方向の変形量はほぼ同じとなるか 、嵌合部が軸端部の内側から外側に押し付けるようになるので径方向の変形量に 差ができず、インペラの背面と軸端面の相対的位置関係は変化しない。 したがって、インペラの背面と軸端部に高速回転することによる遠心力が作用 しても、互いに滑りが生じることがなく、背面と軸端面の密着状態を常に維持す ることができる。

【０００６】

【実施例】

本考案を図に示す実施例について説明する。 図１は本考案の実施例を示す側断面図で、インペラ１は高抗張力軽合金からな り、ほぼ円板状のホイール部１１と、その一方の面に設けられた複数枚の羽根部 １２からなり、羽根部１２が設けられた面と反対の背面１４にはホイール部１１ と同心に突出する円柱状の嵌合部１５Ａを有するインペラ取付部１５を設けてあ る。インペラ取付部１５の先端付近を細くして雄螺子１６を設けてある。ホイー ル部１１の羽根部１２を設けた面の中央にはナット部１７を設けてある。 駆動軸２は高抗張力合金鋼からなり、軸端部２１には駆動軸２の外周と同心に インペラ取付部１５の嵌合部１５Ａと隙間なく嵌合する取付穴２５を設け、取付 穴２５の底部の内径を小さくしてインペラ１の雄螺子１６と螺合する雌螺子２６ を設けてある。 インペラ１を駆動軸２に固定する場合は、インペラ取付部１５を駆動軸２の取 付穴２５に挿入して嵌合部１５Ａを取付穴２５に嵌合し、雄螺子１６を雌螺子２ ６に螺合させて、ナット部１７によって締めつけ、背面１４と軸端部２１の軸端 面２４とを密着させる。 以上の方法で駆動軸２に固定したインペラ１を高速回転させると、ホイール部 １１は外径が大きいために大きな遠心力が働くが、インペラ取付部１５は中実の 円柱状であるため、遠心力による変形は極めて小さい。一方、駆動軸２の軸端部 ２１は中空円筒であるが、材料のヤング率が大きいため変形はめ小さい。したが って、嵌合部１５Ａと軸端部２１の両者の径方向の変形量はほぼ同じとなるか、 嵌合部１５Ａが軸端部２１の内側から外側に押し付けるようになるので径方向の 変形量に差ができず、インペラ１の背面１４と軸端面２４の相対的位置関係は変 化しない。 したがって、高速回転することによる遠心力がインペラ１の背面１４と軸端部 ２１に作用しても、互いに滑りが生じることがなく、背面１４と軸端面２４の密 着状態を常に維持することができる。

【０００７】 図２は第２の実施例を示す側断面図で、図１に示した背面１４と密着する駆動 軸２の軸端面２４に、先端が尖った複数のリング状突起部２７を同心円状にほぼ 等ピッチで設けてある。 この構造により、雄螺子１６と雌螺子２６とを締めつけることにより、突起部 ２７が背面１４に食い込み、インペラ１の背面１４と軸端面２４の相対的位置関 係は変化しない。 図３は第３の実施例を示す側断面図で、ホイール部１１の背面１４にインペラ 取付部１５と同心円状のリング溝１８を設けてある。駆動軸２の軸端部２１には リング溝１８に嵌合するリング状の突起部２８を設けてある。 従って、インペラ１が高速回転して、ホイール部１１と軸端部２１に遠心力が 作用しても、リング溝１８と突起部２８とが嵌合しているため、軸端部２１とイ ンペラ１との径方向の変形量の差は発生しない。 なお、本考案はターボ圧縮機のインペラの取付装置に限るものでは無く、高速 ガスタービンなど、高速回転するターボ機械全般に適用できる。

【０００８】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案によれば、高速回転時に遠心力によってインペラの ホイール部と駆動軸の軸端部とに生じる径方向の変形量に差が出ないようにして 、インペラと駆動軸を常に密着した状態に維持するので、インペラがバランスを 崩すことがなく、ターボ機械の性能を安定した状態に維持することができる効果 がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す側断面図である。

【図２】本考案の第２の実施例を示す側断面図である。

【図３】本考案の第３の実施例を示す側断面図である。

【図４】従来例を示す側断面図である。

【符号の説明】

１ インペラ １１ ホイール
部 １２ 羽根部 １４ 背面 １５ インペラ取付部 １５Ａ 嵌合部 １６ 雄螺子 １７ ナット部 １８ リング溝 ２ 駆動軸 ２１ 軸端部 ２４ 軸端面 ２５ 取付穴 ２６ 雌螺子 ２７、２８ 突起部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホイール部とその一方の面に設けた複数
   枚の羽根部とからなるインペラと、前記インペラを回転
   駆動する駆動軸とを備え、前記インペラの背面と前記駆
   動軸の軸端面とを密着させるようにして前記インペラを
   前記駆動軸に固定するターボ機械のインペラ取付装置に
   おいて、前記インペラの背面に突出する円柱の先端に雄
   螺子を設けたインペラ取付部と、前記駆動軸の軸端に前
   記インペラ取付部に嵌合する中空円筒の底部に雌螺子を
   設けた軸端部とで、前記インペラと前記駆動軸を螺子結
   合することを特徴とするターボ機械のインペラ取付装
   置。
2. 【請求項２】 前記駆動軸の軸端面に複数の先端が尖っ
   たリング状突起部を径方向に等ピッチで設けた請求項１
   記載のターボ機械のインペラ取付装置。
3. 【請求項３】 前記インペラの背面にリング溝を設け、
   前記駆動軸の軸端部に前記リング溝に嵌合する突起部を
   設けた請求項１記載のターボ機械のインペラ取付装置。