JPWO2017090073A1 - 静止部材の固定ボルト、及び、遠心圧縮機 - Google Patents
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Abstract
固定ボルト9Bは、頭部21と、頭部21に連なる円筒部22と、円筒部22に連なるねじ部28とからなる。円筒部22は、第一大径部25を挟んで、その両側に第一小径部24A,24Aが配置され、さらに、第一小径部24A,24Aに連なる第二大径部23A,23Aを備える。第二大径部23A,23Aには第二小径部24B,24Bが連なり、一方の第二小径部24Bがねじ部28に連なる。他方の第二小径部24Bには第三大径部23Bが連なり、この第三大径部23Bは頭部21に連なる。
本発明の固定ボルト9Bによれば、第一大径部25を挟む第二大径部23A,23Aのそれぞれが、二次の振動モードの腹を含む位置に設けられているので、一次の振動モードと二次の振動モードの両者について、振動を低減できる。
Description
第1段の羽根車102の上流側には吸入口105iが形成された入口壁105が設けられ、第3段の羽根車102の下流側には吐出口106oが形成された出口壁106が設けられている。入口壁105及び出口壁106の外側には回転軸101を支承する車室蓋107,107が設けられている。
図中の左側の車室蓋107、入口壁105、仕切板103,103、出口壁106及び図中の右側の車室蓋107の外周辺部には、例えば4本の組立用の通しボルト108用の孔及び例えば30本の固定ボルト109用の孔が連通するようにあけられており、それぞれ通しボルト108及び固定ボルト109を貫通させて強固に締結されている。
仕切板103,入口壁105,出口壁106及び車室蓋107の外側には、これらの静止部材を包囲して一体化するように車室104が設けられて組み付けられている。
この遠心圧縮機100の振動により、遠心圧縮機100を構成する部材は少なからずとも耐振性が求められる。その中で、通しボルト108及び固定ボルト109は他の部材に比べて強度が低いと言えるので、長期にわたって使用しても亀裂、破断などの破損が生じない信頼性を確保することが求められる。
以上より、本発明は、遠心圧縮機に用いられる静止部材の固定ボルトの耐振性を向上することを目的とする。
また、本発明は、そのような静止部材の固定ボルトを用いて静止部材が締結された遠心圧縮機を提供することを目的とする。
本発明における円筒部は、静止部材の固定ボルトの一次の振動モードの腹の位置、又は、一次の振動モードの腹の位置及び二次の振動モードの腹の位置に対応する一つ又は二つ以上の大径部と、大径部よりも径の小さな複数の小径部と、を備える、ことを特徴とする。
本発明の静止部材の固定ボルトによれば、振動モードの腹に対応する大径部を備えるとともに、強度が低く抑えられた小径部を備えるので、円筒部の撓みを低減できるとともに、頭部と円筒部の境界部分及び円筒部とねじ部の境界部分への応力集中を抑えることができる。これにより、本発明の静止部材の固定ボルトは、耐振性が向上される。
好ましい円筒部の第一形態は、第一大径部と、第一大径部を挟んで両側に配置される第一小径部と、を備え、第一大径部が、一次の振動モードの腹に対応する。
また、好ましい円筒部の第二形態は、第一形態に加え、第一小径部のそれぞれに連なる第二大径部をさらに備え、第二大径部が、二次の振動モードの腹に対応する。
また、好ましい円筒部の第三形態は、第二形態に加え、第二大径部のそれぞれに連なる第二小径部をさらに備え、少なくとも一方の第二小径部が、頭部又はねじ部に連なる。
また、好ましい円筒部の第四形態は、第二形態に加え、第二大径部のそれぞれに連なる第二小径部と、少なくとも一方の第二小径部に連なる第三大径部と、をさらに備え、少なくとも一方の第三大径部が、頭部又はねじ部に連なる。
この場合、第一大径部及び第一小径部の少なくとも一方に、一つ又は二つ以上の振れ止めを備えることができる。
また、第二大径部の少なくとも一方に、一つ又は二つ以上の振れ止めを備えることができる。さらに、第二小径部の少なくとも一方に、一つ又は二つ以上の振れ止めを備えることもできる。
本実施形態に係る多段の遠心圧縮機10は、静止部材を貫通して固定する固定ボルト9の構成が図5を用いて説明した遠心圧縮機100と相違する以外は、遠心圧縮機100と同じ構成を備えている。したがって、以下では遠心圧縮機10の動作及び遠心圧縮機100との相違点を中心に説明する。なお、図1の回転軸1は図5の回転軸101に対応し、他の部材も符号の対応関係は同様である。
回転軸1に連結されている図示しない電動機等の駆動機によって駆動されて回転軸1が高速回転すると、回転軸1に固定されているそれぞれの羽根車2は回転軸1とともに回転し、それぞれの羽根車2の入口からガス等の流体を吸入して出口から吐出する。すなわち、吸入口5iから第1段の羽根車2に吸入され吐出された流体は最初の段間流路3d内を流れて第2段の羽根車2へ流れる。このとき、最初の段間流路3d内を流れる流体の圧力は、吸入口5i内の流体圧力より第1段の羽根車2により与えられたエネルギの分だけ高い圧力になる。同様に、第2段,第3段の羽根車2を通過した流体圧力はその前の圧力より高くなる。なお、二酸化炭素,ブタジェン等の分子量が大きいガスを圧縮する場合、同じ羽根車で同じ回転数であっても軽いガスより大きなエネルギを吸収して圧力差が大きくなる。このようにして逐次高圧となった流体は吐出口6oから吐出される。このように、図の左側の吸入口5iから右側の吐出口6oへ順次、流体圧力が高くなる。
第一大径部14は、この撓み低減に加えて、図4(A)に示すように、固定ボルト9Aに生じる振動の中の一次の振動モードの腹を含む位置に設けられている。つまり、固定ボルト9Aは、一次モードの振動における振幅が最も大きくなる位置に第一大径部14が対応して設けられていることによっても、撓みが低減される。なお、図4(A)において、一次の振動モードは一点鎖線で示され、腹は上向きのピークの位置にある。
なお、ここでは第一大径部14が軸線方向の中央に配置されている例を示しているが、構造上の理由により第一大径部14が当該中央に配置されない場合もある。つまり、頭部11から第一大径部14までの距離とねじ部18から第一大径部14までの距離とが異なる場合があり、この場合には、第一大径部14が対称の基準にはならない。したがって、この場合には、頭部11から第一大径部14までの間、及び、ねじ部18から第一大径部14までの間のそれぞれにおいて、同じ比率の位置に振れ止め16を設けることが望ましい。例えば、頭部11から第一大径部14までの距離をL1とし、ねじ部18から第一大径部14までの距離をL2とすると、頭部11から第一大径部14までの間で、1/2×L1の位置に振れ止め16を配置するとすれば、ねじ部18から第一大径部14までの間には、1/2×L2の位置に振れ止め16を配置する。
また、第一大径部14に設ける場合には、図2(C)に示すように、二つの振れ止め17を軸線方向に間隔を空けて配置することができる。この場合も、図2(B)と同様に、軸線方向の中央を基準にして対称の位置に設けることが好ましい。ただし、第一大径部14に設ける場合には、軸線方向の中央に、振れ止め17を一つだけ設けることもできる。
その中で、第一大径部14の軸線方向の寸法が大きくなると、頭部11と円筒部12の境界部分及び円筒部12とねじ部18の境界部分におけるモーメントが大きくなるので、上述した第一大径部14の二つの機能を担保できる最小限の寸法に止めることが好ましい。一つの指標として、円筒部12の軸線方向の寸法の5〜15%程度とすることが推奨される。
この固定ボルト9Bは、図3(A)に示すように、頭部21と、頭部21に連なる円筒部22と、円筒部22に連なるねじ部28と、からなる。この固定ボルト9Bも、ねじ部28に比べて円筒部22が長尺である。この円筒部22は、第一大径部25を挟んで、その両側に第一小径部24A,24Aが配置され、さらに、第一小径部24A,24Aのそれぞれに連なる第二大径部23A,23Aを備える。この第二大径部23A,23Aは、後述するように、二次の振動モードの腹に対応する。第二大径部23A,23Aのそれぞれには第二小径部24B,24Bが連なり、一方(図中の右側)の第二小径部24Bがねじ部28に連なる。他方(図中の左側)の第二小径部24Bには第三大径部23Bが連なり、この第三大径部23Bは頭部21に連なる。
なお、図4(B)において、二次の振動モードは一点鎖線で示され、腹は上向きのピーク及び下向きのピークの二つの位置にある。
固定ボルト9Aは、一次の振動モードの腹に対応する第一大径部14を備えるとともに、強度が低く抑えられた第一小径部13,13を備えるので、円筒部12の撓みを低減できるとともに、頭部11と円筒部12の境界部分及び円筒部12とねじ部18の境界部分の応力集中を抑える。固定ボルト9Bは、固定ボルト9Aと同様の効果を奏するのに加えて、二次の振動モードの腹に対応する第二大径部23A,23Aを備えるので、円筒部22の撓みをより低減できる。したがって、固定ボルト9A及び固定ボルト9Bは、亀裂及び破断の発生を低減し、その耐振性が向上できる。
本実施形態では、静止部材を締結する通しボルト8と固定ボルト9の中で、固定ボルト9について説明したが、通しボルト8についても固定ボルト9と同様に、円筒部に小径部と大径部を設け、大径部を振動モードの腹に対応させることもできる。つまり、本実施形態においては、通しボルト8と固定ボルト9とを区別して説明したが、両者ともに、振動モードの腹に対応する大径部を備えるとともに、強度が低く抑えられた小径部を備える形態にできる。
2 羽根車
3 仕切板
3d 段間流路
4 車室
5 入口壁
5i 吸入口
6 出口壁
6o 吐出口
7 車室蓋
8 ボルト
9 固定ボルト
9A 固定ボルト
9B 固定ボルト
10 遠心圧縮機
11 頭部
12 円筒部
13 第一小径部
14 第一大径部
18 ねじ部
21 頭部
22 円筒部
23A 第二大径部
23B 第三大径部
24A 第一小径部
24B 第二小径部
25 第一大径部
28 ねじ部
29 拘束ピン
Claims (10)
- 多段の遠心圧縮機における、複数の静止部材を貫通して固定するボルトであって、
頭部と、前記頭部に連なる円筒部と、前記円筒部に連なるねじ部と、を備え、
前記円筒部は、
前記静止部材の固定ボルトの一次の振動モードの腹の位置、又は、前記一次の振動モードの腹の位置及び二次の振動モードの腹の位置に対応する一つ又は二つ以上の大径部と、
前記大径部よりも径の小さな複数の小径部と、を備える、
ことを特徴とする静止部材の固定ボルト。 - 前記円筒部は、
第一大径部と、前記第一大径部を挟んで両側に配置される第一小径部と、を備え、
前記第一大径部が、
前記一次の振動モードの腹に対応する、
請求項1に記載の静止部材の固定ボルト。 - 前記第一小径部のそれぞれに連なる第二大径部をさらに備え、
前記第二大径部が、
前記二次の振動モードの腹に対応する、
請求項2に記載の静止部材の固定ボルト。 - 前記第二大径部のそれぞれに連なる第二小径部をさらに備え、
少なくとも一方の前記第二小径部が、前記頭部又は前記ねじ部に連なる、
請求項3に記載の静止部材の固定ボルト。 - 前記第二大径部のそれぞれに連なる第二小径部と、
少なくとも一方の前記第二小径部に連なる第三大径部と、をさらに備え、
少なくとも一方の前記第三大径部が、前記頭部又は前記ねじ部に連なる、
請求項3に記載の静止部材の固定ボルト。 - 前記円筒部の外周に、一つ又は二つ以上の振れ止めを備える、
請求項1に記載の静止部材の固定ボルト。 - 前記第一大径部及び前記第一小径部の少なくとも一方に、一つ又は二つ以上の振れ止めを備える、
請求項2に記載の静止部材の固定ボルト。 - 前記第二大径部の少なくとも一方に、一つ又は二つ以上の振れ止めを備える、
請求項3に記載の静止部材の固定ボルト。 - 前記第二小径部の少なくとも一方に、一つ又は二つ以上の振れ止めを備える、
請求項4に記載の静止部材の固定ボルト。 - 請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の固定ボルトにより、複数の前記静止部材が貫通して固定される、
ことを特徴とする遠心圧縮機。
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