JPH08232889A - 流体機械のランナ - Google Patents
流体機械のランナInfo
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/266—Rotors specially for elastic fluids mounting compressor rotors on shafts
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
を有し、ハブを貫通する軸1に特に締付けバンドで取り
付けられ、少なくとも片側の端面範囲に対向面を備えた
環状の心出し機構に対する座を有しているような流体機
械特にラジアル圧縮機のランナにおいて、運転が非常に
安定した寿命が長くなるように改良する。 【解決手段】 座が円錐面9として形成され、これに対
向円錐面11が対応するようにされている。
Description
おいて異なった質量分布を有し、ハブを貫通する軸に特
に締付けバンドで取り付けられ、少なくとも片側の端面
の範囲に対向面を備えた環状の心出し機構に対する座を
有しているような流体機械、特にラジアル圧縮機のラン
ナに関する。
許第2537538号明細書で知られている。ここでは
ハブが遠心力および加熱によって歪みを生じた場合に軸
との接触を完全にあるいは部分的に失うことを心出しリ
ングによって防止しようとしている。その危険は特に大
きな質量をもった範囲において生ずる。公知の配置構造
の場合にハブ側の座は円筒状の座り面を有している。従
って心出し機構の対向面も円筒状をしている。この場
合、心出し作用が既に停止状態においてあるいは低い回
転数の範囲に有効に働く場合には高い回転数において許
容できない応力集中を生ずるというおそれがある。しか
し座り範囲にまず間隙を生じさせることによってそのよ
うな許容できない応力集中を回避する場合、心出し作用
は上部回転数範囲においてはじめて有効になる。従って
公知の配置構造は確実ではなく十分に信頼できないこと
が判明している。
に述べた形式のランナの配置構造を、簡単で安価な手段
によって、許容できない応力集中を生ずるおそれなしに
あらゆる運転状態において心出し作用が有効になるよう
に改良することにある。
は冒頭に述べた形式のランナにおいて、座および対向面
が円錐面および対向円錐面として形成されることによっ
て解決される。
る。本発明は、ハブが遠心力および加熱に基づいて半径
方向の歪みおよび同時に軸方向の横収縮を生ずるという
考えに基づいている。座の円錐状の形成はそれに合わさ
れ、そのようにしてハブの半径方向の歪みおよび軸方向
の横収縮を心出し機構がこれに追従することなしに許容
している。互いに接触する円錐面は相応した相対運動し
か行わない。しかし互いに接触する円錐面がすべての対
向接触範囲において一様に接触して支えるので、許容で
きないような応力集中が起こらないことが保証される。
あらゆる運転状態において互いに接触する円錐面が一様
に接触して支えるので、この円錐面は許容できない面圧
が避けられるような大きさに有利に寸法づけられる。更
にこの場合、停止状態において既に有効に作用するバイ
アス圧を与えることができ、これによりすべての運転状
態において高い信頼性が生ずる。
記載されている。例えばハブ側の座およびこれに対応す
る対向面は勾配角度αを有し、この角度は式α=tan
- Δr/Δlで計算され、そのΔrは遠心力および加熱
の作用のもとで生ずるハブの半径方向における歪みであ
り、Δlは同時に軸方向に生ずるハブの横収縮である。
この処置によって、円錐面の経過が精確にハブの運動に
追従するので、上述の利点の最適化が図れる。
出し機構は中実の心出しリングとして形成され、この心
出しリングは軸の円筒状部分の上に取り付けられ、対向
円錐面を有する張出し部を有している。この処置は簡単
な製造および組立を可能にする。
の範囲において互いに接触する少なくとも一方の円錐面
が強化プラスチックから成る滑り面として形成される。
これによって、発生する力が受けとめられるだけでな
く、互いに接触する円錐面の相対滑りが圧力のもとで腐
食なしに可能であり、これによって確実な機能および長
寿命が保証される。
細に説明する。
び作用は従来技術において知られているので、それにつ
いての説明はここでは省略する。図1における排気ガス
ターボ過給機はその中央長手範囲が機械ハウジングに支
持されている軸1を有している。この軸1はその軸受か
ら突出している両側端にそれぞれタービンランナ(図示
せず)および(概略的に図示した)圧縮機ランナ2を支
持している。この圧縮機ランナ2は単流ラジアル圧縮機
ランナとして形成されている。圧縮機ランナ2は円周面
に羽根3を備え軸1上に取り付けられているハブ4を有
している。羽根3およびハブ4の直径は軸1の長手方向
に増大しているので、ランナ2はその中央横平面に対し
て非対称の縦断面形状をしており、従ってランナ2の質
量分布も長手方向に増大している。
1上に固定される。このためにハブ4の孔と軸1の円錐
範囲との間隔を埋め合わせる円錐ブッシュ5が設けられ
ている。このブッシュ5はランナ2の小さい方の直径の
側の端面から押し込められている。ブッシュ5の長さは
ハブ4の長さより短く、従ってハブ4の大きい方の直径
の側の範囲に締付けバンドの無い範囲が生ずる。
の端面範囲に軸方向に端面側凹所6の中に突出する環状
の段部7を備えている。凹所6の中にはまり込む環状の
心出しリング8がこの段部7に接触している。段部7の
円周面は隣接する端面から上っている円錐面9として形
成されている。この円錐面9は心出しリング8に対応す
る円錐座を形成している。心出しリング8は段部7を覆
う張出し部10を備えている。この張出部10は円錐面
9に接触する同じ勾配の対向円錐面11を有する。心出
しリング8はその孔で軸1の円筒状部分12の上に取り
付けられ、ストッパ13によって示されているように軸
方向に固定されている。従って心出しリング8は軸1上
を案内されハブ4に属する堅牢な心出し機構を形成して
いる。
熱に基づいて、ハブ4は矢印Δrで示されているように
半径方向に歪みを生ずる。同時にハブ4は矢印Δlで示
されているように軸方向に横収縮を生ずる。円錐面9な
いし対向円錐面11の勾配角度αはΔr:Δlの比率に
合わされている。その場合角度αに対してα=tan-
Δr/Δlが成り立っている。この角度αの寸法づけ
は、あらゆる運転状態において円錐座の範囲における精
確な対向接触およびそれに伴ってその都度有効な全面へ
の一様な力分布を確実に保証する。これによってハブ4
は全回転数領域のすべての運転点において心出しリング
8によって半径方向に有効に接触支持され心出しされ
る。これによって不均一な力作用に基づくランナ2のふ
らつき運動および特に大きな直径の範囲における心出し
の狂いに基づくこのふらつき運動の増幅が起こらないこ
とが保証される。
対応する対向円錐面11が滑り面および押圧面として形
成されることによって助長される。このために適した材
料として強化プラスチック例えばガラス繊維および/又
は炭素繊維強化プラスチックが使用される。図示の実施
例の場合心出しリング8全体は簡単にそのような材料か
ら作られるので、これに一体形成された対向面11は自
動的に所望の滑り特性および支持特性を有し、従って押
圧状態における腐食なしに滑り確実な力の伝達が保証さ
れる。
ル圧縮機ランナの一部縦断面図。
Claims (7)
- 【請求項1】 ハブ(4)が長手方向において異なった
質量分布を有し、ハブを貫通する軸(1)に特に締付け
バンドで取り付けられ、少なくとも片側の端面範囲に対
向面を備えた環状の心出し機構に対する座を有している
ような流体機械のランナにおいて、座および対向面が円
錐面(9)および対向円錐面(11)として形成される
ことを特徴とする流体機械のランナ。 - 【請求項2】 円錐面(9)およびこれに対応する対向
面(11)が勾配角度(α)を有し、この角度が式α=
tan- Δr/Δlで計算され、その際Δrが遠心力お
よび加熱の作用のもとで生ずるハブ(4)の半径方向に
おける歪みであり、Δlが同時に軸方向に生ずるハブ
(4)の横収縮であることを特徴とする請求項1記載の
ランナ。 - 【請求項3】 心出し機構が堅牢な心出しリング(8)
として形成され、この心出しリング(8)が軸(1)の
円筒状部分(12)の上に取り付けられ、対向円錐面
(11)を有する張出し部(10)を有していることを
特徴とする請求項1又は2記載のランナ。 - 【請求項4】 心出し機構がハブ側の円錐面(9)にバ
イアス圧をもって接触することを特徴とする請求項1な
いし3の1つに記載のランナ。 - 【請求項5】 互いに接触する円錐面(9、11)の少
なくとも一つが滑り支持面として形成されることを特徴
とする請求項1ないし4の1つに記載のランナ。 - 【請求項6】 滑り支持面が強化プラスチック特に繊維
強化プラスチックから成っていることを特徴とする請求
項5記載のランナ。 - 【請求項7】 心出しリング(8)の少なくともその滑
り面が強化プラスチック特に繊維強化プラスチックから
成ることを特徴とする請求項6記載のランナ。
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1994
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1995
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