WO2020021744A1 - 回転機械及び過給機 - Google Patents
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
Definitions
- the present disclosure relates to a rotating machine and a supercharger.
- the impeller may be damaged due to the high load operation of a rotating machine (for example, a compressor or a turbine constituting a supercharger), and scattered objects may be generated. Therefore, the casing is broken due to collision with the scattered objects. It is required to improve the safety of the rotating machine so that it does not occur.
- a rotating machine for example, a compressor or a turbine constituting a supercharger
- Patent Document 1 discloses a supercharger in which a casing has a flexible structure so that a scattered object does not collide and break the casing.
- some embodiments of the present invention have been made in view of the above circumstances, and have an object to provide a rotating machine and a supercharger capable of effectively suppressing the opening of a casing due to flying matter.
- the rotating machine includes: With impeller, A first casing forming a vortex chamber around the impeller; A second casing axially opposed to the first casing with a flow path located between the vortex chamber and the impeller in a radial direction of the impeller; A first fastening member for fastening the first casing to the second casing on an outer peripheral side of the vortex chamber; A second fastening member for fastening the first casing to the second casing or a stationary member on the second casing side on an inner peripheral side of the vortex chamber; Is provided.
- the casing may open on the inner peripheral side of the vortex chamber.
- the first casing is restricted to the second casing side by the first fastening member and the second fastening member on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the vortex chamber, respectively. Therefore, for example, when scattered matter caused by damage to the impeller enters the flow path between the first casing and the second casing toward the outside in the radial direction, the first casing is located on the inner peripheral side of the vortex chamber.
- the detachment from the two casings can be suppressed by the second fastening member.
- the opening of the casing can be effectively suppressed by the configuration (1).
- the second fastening member is located radially inward of the center position of the flow path in the radial direction.
- the second fastening member that restrains the first casing on the second casing side on the inner peripheral side of the vortex chamber is disposed at a relatively inner position in the radial direction, thereby achieving the above (1).
- the opening of the casing can be more effectively suppressed.
- the radial position of the second fastening member approaches the impeller assumed as the source of the scattered matter, the scattered matter that has entered the flow path between the first casing and the second casing radially outward. Is easily received by the second fastening member. As a result, further intrusion of the flying matter into the flow path is suppressed by the second fastening member, and the opening of the casing can be more effectively suppressed.
- a diffuser provided in the flow path, A guide plate that is disposed between the first casing and the flow path in the axial direction and supports the diffuser; A third fastening member that is provided separately from the second fastening member and fastens the guide plate to the first casing; Is provided.
- a diffuser may be provided in a flow path between an impeller and a vortex chamber in a radial direction.
- the diffuser is supported by a guide plate attached to the first casing facing the flow channel in the axial direction.
- the guide plate supporting the diffuser is fixed to the first casing by the third fastening member, the second fastening member different from the third fastening member described in (1) above.
- the third fastening member is arranged at a position different from a position at which the second fastening member is arranged in a circumferential direction.
- the second fastening member and the third fastening member are not provided at the same position in the circumferential direction, so that the second fastening member and the third fastening member are easily installed. be able to.
- the second fastening members are arranged in the circumferential direction by n pieces, An angle about the center axis of the impeller between any pair of the second fastening members adjacent in the circumferential direction among the n second fastening members is 360 / n ⁇ 5 degrees or less.
- the second fastening member can be arranged without deviation in the circumferential direction, so that the first casing on the inner peripheral side of the vortex chamber is not biased by the second fastening member toward the second casing. It is constrained and the opening of the casing can be effectively suppressed in any region in the circumferential direction.
- the stationary member fastened to the first casing by the second fastening member includes an annular member arranged on the second casing side so as to face the flow path, The annular member is fastened to the first casing by a plurality of second fastening members provided at different circumferential positions.
- the first casing is fastened to the annular member by the second fastening member. Therefore, for example, when a flying object caused by damage to the impeller enters the flow path between the first casing and the second casing toward the outside in the radial direction, the collision of the flying object causes the second fastening member to move outward in the radial direction.
- the ring member (stationary member) to which the second fastening member is fastened is pushed outward in the radial direction.
- the annular member is deformed outward in the radial direction by receiving the hoop load, so that the impact of so-called flying objects can be more effectively absorbed.
- At least an outer peripheral end of the annular member faces a space on the outer side in the radial direction for allowing deformation of the annular member outward in the radial direction.
- the second casing has a concave portion on a surface facing the flow path,
- the stationary member fastened to the first casing by the second fastening member is at least partially accommodated in the recess.
- At least a part of the stationary member is housed in the concave portion of the second casing, so that the flow of the fluid in the flow path can be prevented from being hindered.
- the rotating machine according to at least one embodiment of the present invention is the rotary machine according to any one of (1) to (8),
- the compressor is configured to guide the fluid compressed by the impeller to the flow path.
- the rotating machine according to at least one embodiment of the present invention is the rotary machine according to any one of (1) to (8), A turbine configured to guide fluid from the vortex chamber to the impeller through the flow path.
- the supercharger includes: A turbine configured to be driven by exhaust gas; A compressor configured to be driven by the turbine, At least one of the turbine and the compressor is configured by the rotating machine according to any one of (1) to (8).
- the scattered matter caused by, for example, damage to the impeller is moved radially outward from the first casing and the second casing.
- the first casing can be prevented from separating from the second casing on the inner peripheral side of the vortex chamber by the second fastening member on the inner peripheral side of the vortex chamber, and the opening of the casing is effectively suppressed. be able to.
- the first casing when scattered matter enters the flow path between the first casing and the second casing toward the outside in the radial direction, the first casing is disposed on the inner peripheral side of the vortex chamber.
- the detachment from the second casing can be suppressed by the second fastening member, and the opening of the casing can be effectively suppressed.
- FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration around a flow path between an impeller and a vortex chamber in the rotary machine according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration around a flow path between an impeller and a vortex chamber in the rotary machine according to the embodiment of the present invention.
- It is an expanded sectional view of a channel of a rotary machine concerning one embodiment of the present invention.
- It is the top view which looked at the diffuser and the guide plate among the rotary machines which concern on one Embodiment of this invention from the axial direction flow path side.
- It is an expanded sectional view of a channel of a rotary machine concerning other embodiments of the present invention.
- It is the top view which looked at the stationary member in the rotary machine concerning one embodiment of the present invention from the channel side in the direction of an axis.
- FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of a supercharger 300 according to one embodiment of the present invention.
- a supercharger 300 according to one embodiment of the present invention includes a turbine 2 and a compressor 4. Note that at least one of the turbine 2 and the compressor 4 may be a rotating machine 100 described below with reference to FIGS.
- the supercharger 300 is located between the turbine 2 and the compressor 4 and has a rotating shaft 12 that connects the turbine 2 and the compressor 4 to each other.
- the rotating shaft 12 is rotatably supported by a bearing 14.
- the bearing 14 is housed in a bearing housing 15.
- a turbine housing 3 constituting a casing of the turbine 2 is provided on one side of the bearing housing 15, and a casing of the compressor 4 is provided on the other side of the bearing housing 15.
- a compressor housing 5 to be constituted is provided.
- the turbine 2 is driven by exhaust gas discharged from an internal combustion engine (for example, a diesel engine or a gasoline engine) (not shown) used in a ship or the like.
- a turbine 2 may be, for example, a radial turbine or a mixed flow turbine.
- the turbine 2 includes a vortex chamber 6A formed by the turbine housing 3, and an impeller 8A located radially inside the vortex chamber 6A.
- the turbine housing 3 includes an impeller housing space 10A in which the impeller 8A is housed, and a bearing housing 15 side in the axial direction with respect to the impeller housing space 10A, on the radially inner side of the vortex chamber 6A. Form an exhaust gas outlet 9A adjacent on the opposite side.
- the exhaust gas discharged from the internal combustion engine as described above flows from the vortex chamber 6A radially inward toward the impeller 8A, and drives the turbine 2. After driving the turbine 2, the exhaust gas is discharged to the outside of the turbine 2 through the exhaust gas outlet 9A.
- the compressor 4 is connected to the turbine 2 via the rotating shaft 12, and compresses a fluid (for example, air) supplied to the internal combustion engine by driving the turbine 2.
- a compressor 4 may be, for example, a radial compressor or a mixed flow compressor.
- the compressor 4 includes a vortex chamber 6B formed by the compressor housing 5, and an impeller 8B located radially inside the vortex chamber 6B.
- the compressor housing 5 includes an impeller housing space 10B in which the impeller 8B is housed, and a bearing housing 15 side in the axial direction with respect to the impeller housing space 10B on the radially inner side of the vortex chamber 6B.
- the air inlet 9B adjacent to the opposite side is formed.
- the fluid (air) to be supplied to the internal combustion engine flows axially through the air inlet 9B, is guided to the impeller 8B, and is compressed by the impeller 8B. After being compressed, the fluid (air) is supplied to the internal combustion engine through the vortex chamber 6B.
- the rotating machine 100 that may constitute at least one of the turbine 2 and the compressor 4 in the above-described supercharger 300 will be described.
- the rotating machine 100 described below may be any rotating machine other than the turbine 2 or the compressor 4 of the supercharger 300.
- FIG. 2 is an enlarged sectional view of the rotating machine 100 according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration around a flow path between the impeller and the vortex chamber in the rotary machine 100.
- FIG. 4 is an enlarged sectional view of the flow path 52 of the rotary machine 100 according to one embodiment of the present invention.
- the rotary machine 100 includes the impeller 8 and a housing 110 that houses the impeller 8.
- the housing 110 includes a first casing 20 that forms the vortex chamber 6 around the impeller 8, and a second casing 30 that is arranged on the rear side of the impeller 8 as viewed from the first casing 20 in the axial direction.
- the first casing 20 is formed by a substantially cylindrical guide tube 22 forming a flow path wall 23 facing the chip surface 11 of the impeller 8 with a gap therebetween, and a fastening bolt 46.
- a vortex chamber forming member 24 fastened to the guide cylinder 22.
- the vortex chamber forming member 24 is provided continuously in the circumferential direction on the radially outer side with respect to the guide cylinder 22, and the vortex chamber 6 is formed inside the vortex chamber forming member 24.
- the vortex chamber forming member 24 has an outward flange 26 extending radially outward from the vortex chamber 6 at a position adjacent to the second casing 30 in the axial direction.
- the vortex chamber forming member 24 has an inward flange 28 extending radially inward from the vortex chamber 6 at a position away from the second casing 30 in the axial direction.
- the position of the boundary between the guide cylinder 22 and the vortex chamber forming member 24 in the first casing 20 is not limited to the embodiment shown in FIG. 1 and may be an arbitrary position.
- the second casing 30 is provided adjacent to the first casing 20 in the axial direction.
- the second casing 30 may be provided so as to surround the rotation shaft of the impeller 8.
- the second casing 30 may be the bearing housing 15 (see FIG. 1).
- the first casing 20 and the second casing 30 having the above configuration are fastened by the first fastening member 40 on the outer peripheral side of the vortex chamber 6.
- the first fastening member 40 is configured to fasten the outward flange 26 provided on the vortex chamber forming member 24 of the first casing 20 to the second casing 30.
- the first fastening member 40 may be any fastener.
- the first fastening member 40 extends in the axial direction so as to pass through a through hole 27 formed in the outward flange 26. 2 It may be a fastening bolt having a male screw portion 40a on the distal end side that is screwed into a female screw hole provided in the casing 30.
- the first fastening members 40 which may be fastening bolts, may be provided at a plurality of positions in the circumferential direction, and fasten the first casing 20 and the second casing 30 at each position.
- the rotating machine 100 has a second fastening member 42A for fastening the first casing 20 and the second casing 30 separately from the first fastening member 40 having the above configuration.
- the specific configuration of the second fastening member 42A will be described later.
- the housing 110 including the first casing 20 and the second casing 30 having the above configuration forms a flow path 50 including the impeller housing space 10 in which the impeller 8 is housed and the vortex chamber 6 inside the housing 110.
- a flow path 52 which is a part of the flow path 50 formed in the housing 110, is located between the inner peripheral end 6 a of the vortex chamber 6 and the outer peripheral end 8 a of the impeller 8 in the radial direction of the impeller 8. Formed. Through this flow path 52, fluid flows radially from the impeller 8 to the vortex chamber 6, or from the vortex chamber 6 to the impeller 8.
- the flow path 52 and the vortex chamber 6 are formed between the first casing 20 and the second casing 30 in the axial direction.
- the above-described flow path 52 includes the inlet part of the vortex chamber 6 (the inner peripheral end 6 a of the vortex chamber 6) and the outlet part of the impeller 8 (the outer peripheral end of the impeller 8). 8a).
- the flow path 52 includes the outlet of the vortex chamber 6 (the inner peripheral end 6 a of the vortex chamber 6) and the inlet of the impeller 8 (the outer periphery of the impeller 8).
- the flow path 52 may be provided with a guide vane so as to communicate with the side end 8a).
- the flow path 52 may be provided with a diffuser 16 as shown in FIG.
- the diffuser 16 is provided radially outward from the impeller 8.
- the diffuser 16 is supported by a guide plate 18 having an annular shape.
- the diffuser 16 may be fixed to the guide plate 18 by, for example, welding.
- the guide plate 18 supporting the diffuser 16 is attached to the first casing 20 so as to face the flow path 52 in the axial direction.
- the guide plate 18 is attached to an outward flange 26.
- the guide plate 18 may be attached to the first casing 20 by a third fastening member 44 as shown in FIG.
- the third fastening member 44 extends in the axial direction through the through hole 31 provided in the inward flange 28 of the first casing 20, and has a male screw portion 44 a that is screwed into a female screw hole provided in the guide plate 18. It may be a fastening bolt provided on the tip side. Note that the third fastening member 44 does not penetrate the guide plate 18 and is not exposed to the flow path 52.
- the guide plate 18 is provided with a screw hole 19B into which a male screw portion 44a provided on the distal end side of the third fastening member 44 shown in FIG. 3 is screwed. Further, in addition to the screw hole 19B, the guide plate 18 is provided with a through hole 19A through which the second fastening member 42A shown in FIG. 4 passes. The description of the through hole 19A will be described later.
- the second fastening member 42A for fastening the first casing 20 and the second casing 30 has a first casing 20 and a second casing 30 on the inner circumference side (specifically, on the inner circumference side of the vortex chamber 6) than the first fastening member 40. Has been concluded.
- the second fastening member 42 ⁇ / b> A fastens the inward flange 28 of the first casing 20 to the second casing 30.
- the inward flange 28 is disposed apart from the second casing 30 with the flow path 52 interposed therebetween in the axial direction. Therefore, the second fastening member 42A passes through the flow path 52 in the axial direction and reaches the second casing 30 from the side opposite to the flow path 52 across the inward flange 28 in the axial direction. .
- the second fastening member 42 ⁇ / b> A is provided on the head 43 which is located on the opposite side of the flow path 52 in the axial direction with respect to the inward flange 28, and on the inward flange 28.
- a shaft portion 45 that is inserted into the through hole 29 and the through hole 19A provided in the guide plate 18 and penetrates the flow path 52.
- a male screw portion 42 ⁇ / b> Aa that is screwed into a female screw hole provided in the second casing 30 is formed on the distal end side of the shaft portion 45.
- the first casing 20 is restricted to the second casing 30 side by the first fastening member 40 and the second fastening member 42A, respectively. Therefore, as shown in FIG. 4, for example, when the scattered matter 200 caused by the damage of the impeller 8 enters the flow path 52 between the first casing 20 and the second casing 30 outward in the radial direction, the vortex chamber On the inner peripheral side of 6, the second casing member 42A can prevent the first casing 20 from separating from the second casing 30. Thus, opening of the casing can be effectively suppressed.
- the second fastening member 42 ⁇ / b> A is located at a central position of the flow path 52 between the inner peripheral end 6 a of the vortex chamber 6 and the outer peripheral end 8 a of the impeller 8. It may be provided radially inside of M. In other words, the second fastening member 42A is provided in a region closer to the impeller 8 than the vortex chamber 6 in the radial direction. Further, for example, as shown in FIG. 2, the diffuser 16 may be provided radially inward of the inner peripheral end 16 a of the diffuser 16.
- the opening of the casing (20, 30) can be more effectively suppressed. Furthermore, when the radial position of the second fastening member 42 ⁇ / b> A approaches the impeller 8 supposed as a source of the flying matter 200, the flow path between the first casing 20 and the second casing 30 toward the radial outside. The scattered matter 200 that has entered the 52 can be easily received by the second fastening member 42A. As a result, further entry of the flying matter 200 into the flow path 52 is suppressed by the second fastening member 42A, and the opening of the casing (20, 30) can be more effectively suppressed.
- FIG. 5 is a plan view of the diffuser 16 and the guide plate 18 of the rotary machine 100 according to the embodiment of the present invention, as viewed from the axial flow path 52 side.
- the arrangement of the second fastening member 42A and the third fastening member 44 in one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
- the number of through holes 19A adjacent to each other in the circumferential direction around the center axis O of the impeller 8 is determined. Is provided such that the angle ⁇ is 360 / n ⁇ 5 degrees or less. Accordingly, the second fastening members 42A are arranged at intervals close to equal intervals.
- the second fastening member 42A can be arranged without deviation in the circumferential direction, the first casing 20 on the inner peripheral side of the vortex chamber 6 is not biased by the second fastening member 42A on the inner casing side. And the opening of the casing (20, 30) can be effectively suppressed in any region in the circumferential direction.
- the second fastening member 42A and the third fastening member 44 are arranged at different positions in the circumferential direction.
- FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the flow path 52 of the rotary machine 100 according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a plan view of the stationary member 32 of the rotary machine 100 according to the embodiment of the present invention, as viewed from the axial flow path 52 side.
- a rotary machine 100 according to another embodiment in which the first casing 20 is fastened to the stationary member 32 by the second fastening member 42B will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
- the second fastening member 42B of the rotary machine 100 has a first casing on the inner peripheral side of the vortex chamber 6, similarly to the above-described second fastening member 42A.
- 20 (specifically, the inward flange 28) is fastened to a stationary member 32 arranged on the second casing 30 side.
- the second fastening member 42B has a configuration similar to that of the second fastening member 42A except that an object to be fastened to the first casing 20 is not the second casing 30 but the stationary member 32. Therefore, the contents described above for the second fastening member 42A also apply to the second fastening member 42B, and a detailed description of the second fastening member 42B is omitted.
- the stationary member 32 fastened to the first casing 20 by the second fastening member 42B is a member independent of the second casing 30, and is provided as a separate member from the second casing 30. Further, as shown in FIG. 7, the stationary member 32 may include an annular member 34 having an annular shape. Since the stationary member 32 is configured to include the annular member 34 in this manner, as shown in FIG. 6, for example, the scattered matter 200 resulting from damage to the impeller 8 is When entering the flow path 52 between the second casings 30, the collision of the flying matter 200 causes the second fastening member 42 ⁇ / b> B to receive a load directed outward in the radial direction, and thereby the annular member to which the second fastening member 42 ⁇ / b> B is fastened.
- the 34 (stationary member 32) is pushed outward in the radial direction. At this time, the annular member 34 is deformed outward in the radial direction by receiving the hoop load, so that the impact of the so-called flying object 200 can be more effectively absorbed. As a result, it is possible to prevent the scattered matter 200 going radially outward from entering the flow path 52 between the first casing 20 and the second casing 30, and to effectively suppress the opening of the casing (20, 30). it can.
- the annular member 34 as the stationary member 32 continuously extends in the circumferential direction at an angle range of 360 degrees. It may extend only in the case.
- the above-described stationary member 32 is at least partially accommodated in the concave portion 36 of the second casing 30 formed facing the flow path 52.
- the recess 36 is formed by digging a groove in the second casing 30 so as to accommodate the stationary member 32.
- the stationary member 32 is accommodated in the recess 36 so as not to protrude into the flow path 52.
- the surface of the stationary member 32 on the side facing the flow path 52 and the surface of the second casing on the side facing the flow path 52 are arranged so as to be smooth without irregularities in the axial direction. Since the stationary member 32 is accommodated in the concave portion 36 so as not to protrude into the flow path 52 in this manner, the stationary member 32 can be provided without obstructing the flow of the fluid in the flow path.
- the radial distance between the outer peripheral end 36 a of the concave portion 36 and the outer peripheral end 34 a of the stationary member 32 is smaller than the inner peripheral end 36 b of the concave 36. It is longer than the distance in the radial direction from the inner peripheral end 34b of the member 32. In other words, the space between the concave portion 36 and the stationary member 32 is wider in the radial direction on the outer circumferential side than on the inner circumferential side.
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Abstract
回転機械は、インペラと、インペラの周囲において渦室を形成する第1ケーシングと、インペラの半径方向において渦室とインペラとの間に位置する流路を挟んで第1ケーシングに対して軸方向に対向配置された第2ケーシングと、渦室の外周側において第1ケーシングを第2ケーシングに締結する第1締結部材と、渦室の内周側において第1ケーシングを第2ケーシング又は第2ケーシング側の静止部材に締結する第2締結部材と、を備える。
Description
本開示は、回転機械及び過給機に関する。
近年、回転機械(例えば、過給機を構成する圧縮機やタービン等)の高負荷運転に伴いインペラが損傷し飛散物が生じる虞があるため、飛散物との衝突に起因してケーシングが破断しないように回転機械の安全性を高めることが求められている。
例えば、特許文献1には、飛散物が衝突してケーシングを破断しないように、ケーシングにフレキシブル構造を持たせた過給機が開示されている。
ところで、典型的な回転機械において、例えばインペラの損傷に起因した飛散物が、ケーシングの間に設けられた流路などの隙間に侵入して、この隙間が軸方向に押し広げられることでケーシングが口開きし、飛散物が回転機械の外部に飛散する虞があった。
よって、本発明の幾つかの実施形態は、上記の事情に鑑みて、飛散物によるケーシングの口開きを効果的に抑制することができる回転機械及び過給機を提供することを目的とする。
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
インペラと、
前記インペラの周囲において渦室を形成する第1ケーシングと、
前記インペラの半径方向において前記渦室と前記インペラとの間に位置する流路を挟んで前記第1ケーシングに対して軸方向に対向配置された第2ケーシングと、
前記渦室の外周側において前記第1ケーシングを前記第2ケーシングに締結する第1締結部材と、
前記渦室の内周側において前記第1ケーシングを前記第2ケーシング又は前記第2ケーシング側の静止部材に締結する第2締結部材と、
を備える。
インペラと、
前記インペラの周囲において渦室を形成する第1ケーシングと、
前記インペラの半径方向において前記渦室と前記インペラとの間に位置する流路を挟んで前記第1ケーシングに対して軸方向に対向配置された第2ケーシングと、
前記渦室の外周側において前記第1ケーシングを前記第2ケーシングに締結する第1締結部材と、
前記渦室の内周側において前記第1ケーシングを前記第2ケーシング又は前記第2ケーシング側の静止部材に締結する第2締結部材と、
を備える。
典型的な回転機械では、第1締結部材によって第1ケーシングのうち渦室の外周側(回転機械の回転軸から遠い側)のみ第2ケーシングに締結される。第1ケーシングのうち渦室の内周側は、第2ケーシングに締結されずに自由端として存在する。このため、例えばインペラの損傷に起因した飛散物が、半径方向外側に向かって第1ケーシングと第2ケーシングの間の流路に侵入した場合、渦室の内周側における第1ケーシングと第2ケーシングとの間の隙間を軸方向に押し広げようとする荷重が第1ケーシングに作用する。その結果、渦室の内周側においてケーシングに口開きが生じる虞があった。
この点、上記(1)の構成によれば、渦室の外周側および内周側において、それぞれ、第1締結部材及び第2締結部材によって第1ケーシングが第2ケーシング側に拘束される。このため、例えばインペラの損傷に起因した飛散物が、半径方向外側に向かって第1ケーシングと第2ケーシングの間の流路に侵入した場合、渦室の内周側において、第1ケーシングが第2ケーシングから離れようとするのを第2締結部材によって抑制することができる。こうして、上記(1)の構成により、ケーシングの口開きを効果的に抑制することができる。
この点、上記(1)の構成によれば、渦室の外周側および内周側において、それぞれ、第1締結部材及び第2締結部材によって第1ケーシングが第2ケーシング側に拘束される。このため、例えばインペラの損傷に起因した飛散物が、半径方向外側に向かって第1ケーシングと第2ケーシングの間の流路に侵入した場合、渦室の内周側において、第1ケーシングが第2ケーシングから離れようとするのを第2締結部材によって抑制することができる。こうして、上記(1)の構成により、ケーシングの口開きを効果的に抑制することができる。
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記第2締結部材は、前記半径方向において前記流路の中央位置よりも半径方向内側に位置する。
前記第2締結部材は、前記半径方向において前記流路の中央位置よりも半径方向内側に位置する。
上記(2)の構成によれば、渦室の内周側において第1ケーシングを第2ケーシング側に拘束する第2締結部材を半径方向において比較的内側の位置に配置することで、上記(1)で述べた原理に基づいて、ケーシングの口開きをより一層効果的に抑制することができる。
さらに、第2締結部材の半径方向位置が、飛散物の発生源として想定されるインペラに近づくことで、半径方向外側に向かって第1ケーシングと第2ケーシングの間の流路に侵入した飛散物を第2締結部材で受け止めやすくなる。その結果、飛散物の流路へのさらなる侵入が第2締結部材により抑止され、ケーシングの口開きをより一層効果的に抑制することができる。
さらに、第2締結部材の半径方向位置が、飛散物の発生源として想定されるインペラに近づくことで、半径方向外側に向かって第1ケーシングと第2ケーシングの間の流路に侵入した飛散物を第2締結部材で受け止めやすくなる。その結果、飛散物の流路へのさらなる侵入が第2締結部材により抑止され、ケーシングの口開きをより一層効果的に抑制することができる。
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
前記流路に設けられるディフューザと、
前記軸方向において前記第1ケーシングと前記流路との間に配置され、前記ディフューザを支持する案内板と、
前記第2締結部材とは別に設けられ、前記案内板を前記第1ケーシングに締結する第3締結部材と、
を備える。
前記流路に設けられるディフューザと、
前記軸方向において前記第1ケーシングと前記流路との間に配置され、前記ディフューザを支持する案内板と、
前記第2締結部材とは別に設けられ、前記案内板を前記第1ケーシングに締結する第3締結部材と、
を備える。
圧縮機のような回転機械では、半径方向におけるインペラと渦室との間の流路にディフューザが設けられる場合がある。典型的には、ディフューザは、軸方向において流路に面して第1ケーシングに取り付けられる案内板によって支持される。
上記(3)の構成によれば、ディフューザを支持する案内板を第3締結部材によって第1ケーシングに固定しながら、第3締結部材とは異なる第2締結部材によって、上記(1)で述べたとおり、渦室の内周側に第1ケーシングの拘束点を形成することが可能となる。
上記(3)の構成によれば、ディフューザを支持する案内板を第3締結部材によって第1ケーシングに固定しながら、第3締結部材とは異なる第2締結部材によって、上記(1)で述べたとおり、渦室の内周側に第1ケーシングの拘束点を形成することが可能となる。
(4)幾つかの実施形態では、上記(3)に記載の構成において、
前記第3締結部材は、周方向において前記第2締結部材が配置された位置と異なる位置に配置される。
前記第3締結部材は、周方向において前記第2締結部材が配置された位置と異なる位置に配置される。
上記(4)の構成によれば、周方向において第2締結部材及び第3締結部材が同一位置に設けられないようにすることで、第2締結部材及び第3締結部材の設置を容易に行うことができる。
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の何れか一つに記載の構成において、
前記第2締結部材は、周方向にn個配置され、
n個の前記第2締結部材のうち前記周方向において隣り合う任意の一対の前記第2締結部材の間の前記インペラの中心軸を中心とした角度が、360/n±5度以下である。
前記第2締結部材は、周方向にn個配置され、
n個の前記第2締結部材のうち前記周方向において隣り合う任意の一対の前記第2締結部材の間の前記インペラの中心軸を中心とした角度が、360/n±5度以下である。
上記(5)の構成によれば、第2締結部材を周方向に偏りなく配置することができるので、渦室の内周側において第1ケーシングが第2締結部材によって偏りなく第2ケーシング側に拘束され、周方向のどの領域においてもケーシングの口開きを効果的に抑制することができる。
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(5)の何れか一つに記載の構成において、
前記第2締結部材によって前記第1ケーシングと締結される前記静止部材は、前記流路に面するように前記第2ケーシング側に配置された環状部材を含み、
前記環状部材は、互いに異なる周方向位置に設けられた複数の前記第2締結部材によって、前記第1ケーシングに締結される。
前記第2締結部材によって前記第1ケーシングと締結される前記静止部材は、前記流路に面するように前記第2ケーシング側に配置された環状部材を含み、
前記環状部材は、互いに異なる周方向位置に設けられた複数の前記第2締結部材によって、前記第1ケーシングに締結される。
上記(6)の構成によれば、第2締結部材によって、第1ケーシングが環状部材に締結される。そのため、例えばインペラの損傷に起因した飛散物が、半径方向外側に向かって第1ケーシングと第2ケーシングの間の流路に侵入した場合、飛散物の衝突によって第2締結部材は半径方向外側に向かう荷重を受け、それにより、第2締結部材が締結された環状部材(静止部材)は半径方向外側に押し広げられる。この時、環状部材はフープ荷重を受けて半径方向外側へ変形することで、いわゆる飛散物の衝撃を一層効果的に吸収することができる。その結果、第1ケーシングと第2ケーシングの間の流路への半径方向外側に向かう飛散物の侵入を防ぎ、ケーシングの口開きを効果的に抑制することができる。
(7)幾つかの実施形態では、上記(6)に記載の構成において、
少なくとも前記環状部材の外周側端部は、前記半径方向の外側において、前記環状部材の半径方向外側への変形を許容するための空間に面している。
少なくとも前記環状部材の外周側端部は、前記半径方向の外側において、前記環状部材の半径方向外側への変形を許容するための空間に面している。
上記(7)の構成によれば、例えばインペラの損傷に起因した飛散物が半径方向外側に向かって第1ケーシングと第2ケーシングの間の流路へ侵入してきた場合、フープ荷重に起因した環状部材の半径方向外側への変形が起こりやすくなる。これにより、上記(6)で述べた原理に基づいて、飛散物の衝撃を一層効果的に吸収し、ケーシングの口開きをより一層効果的に抑制することができる。
(8)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(7)の何れか一つに記載の構成において、
前記第2ケーシングは、前記流路と対向する面に凹部を有し、
前記第2締結部材によって前記第1ケーシングと締結される前記静止部材は、少なくとも部分的に前記凹部に収容される。
前記第2ケーシングは、前記流路と対向する面に凹部を有し、
前記第2締結部材によって前記第1ケーシングと締結される前記静止部材は、少なくとも部分的に前記凹部に収容される。
上記(8)の構成によれば、静止部材の少なくとも一部を第2ケーシングの凹部に収めることで、流路内における流体の流れの阻害を抑制することができる。
(9)本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、上記(1)乃至(8)の何れか一つに記載の構成において、
前記インペラによって圧縮された流体を前記流路に導くように構成された圧縮機である。
前記インペラによって圧縮された流体を前記流路に導くように構成された圧縮機である。
(10)本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、上記(1)乃至(8)の何れか一つに記載の構成において、
前記流路を介して前記渦室からの流体を前記インペラに導くように構成されたタービンである。
前記流路を介して前記渦室からの流体を前記インペラに導くように構成されたタービンである。
(11)本発明の少なくとも一実施形態に係る過給機は、
排ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、
前記タービンによって駆動されるように構成された圧縮機と、を備え、
前記タービン又は前記圧縮機の少なくとも一方は、上記(1)乃至(8)の何れか一つに記載の回転機械によって構成される。
排ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、
前記タービンによって駆動されるように構成された圧縮機と、を備え、
前記タービン又は前記圧縮機の少なくとも一方は、上記(1)乃至(8)の何れか一つに記載の回転機械によって構成される。
上記(9)~(11)の構成によれば、上記(1)で述べた原理に基づいて、例えばインペラの損傷に起因した飛散物が、半径方向外側に向かって第1ケーシングと第2ケーシングの間の流路に侵入した場合、渦室の内周側において、第1ケーシングが第2ケーシングから離れようとするのを第2締結部材によって抑制でき、ケーシングの口開きを効果的に抑制することができる。
本発明の幾つかの実施形態によれば、半径方向外側に向かって第1ケーシングと第2ケーシングの間の流路に飛散物が侵入した場合、渦室の内周側において、第1ケーシングが第2ケーシングから離れようとするのを第2締結部材によって抑制でき、ケーシングの口開きを効果的に抑制することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
但し、本発明の範囲は以下実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
但し、本発明の範囲は以下実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図1は、本発明の一実施形態に係る過給機300の構成を示す概略断面図である。
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る過給機300は、タービン2及び圧縮機4を備える。尚、タービン2又は圧縮機4の少なくとも一方は、図2~図7を参照して後述する回転機械100であってもよい。
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る過給機300は、タービン2及び圧縮機4を備える。尚、タービン2又は圧縮機4の少なくとも一方は、図2~図7を参照して後述する回転機械100であってもよい。
図1に示すように、過給機300は、タービン2と圧縮機4との間に位置し、タービン2と圧縮機4とを互いに連結する回転軸12を有する。回転軸12は、軸受14により回転可能に支持されている。この軸受14は、軸受ハウジング15に収容される。回転軸12の軸方向において、軸受ハウジング15を挟んで一方側にはタービン2のケーシングを構成するタービンハウジング3が設けられており、軸受ハウジング15を挟んで他方側には圧縮機4のケーシングを構成する圧縮機ハウジング5が設けられている。
タービン2は、船舶などに用いられる不図示の内燃機関(例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン)から排出される排ガスによって駆動される。このようなタービン2は、例えばラジアルタービンであってもよいし、斜流タービンであってもよい。図1に示すように、タービン2は、タービンハウジング3によって形成される渦室6Aと、渦室6Aの径方向内側に位置するインペラ8Aと、を含む。図1に示す実施形態では、タービンハウジング3は、渦室6Aの径方向内側において、インペラ8Aが収容されるインペラ収容空間10Aと、該インペラ収容空間10Aに対して軸方向において軸受ハウジング15側とは反対側に隣接した排ガス出口部9Aを形成する。
上述したような内燃機関から排出される排ガスは、渦室6Aから径方向内側へとインペラ8Aに向かって流れ、タービン2を駆動する。そして、排ガスは、タービン2を駆動した後、排ガス出口部9Aを通ってタービン2の外部に排出される。
図1に示すように、圧縮機4は、回転軸12を介して、タービン2と連結されており、タービン2が駆動することで内燃機関に供給する流体(例えば、空気)を圧縮する。このような圧縮機4は、例えば、ラジアル圧縮機であってもよいし、斜流圧縮機であってもよい。図1に示すように、圧縮機4は、圧縮機ハウジング5によって形成される渦室6Bと、渦室6Bの径方向内側に位置するインペラ8Bと、を含む。図1に示す実施形態では、圧縮機ハウジング5は、渦室6Bの径方向内側において、インペラ8Bが収容されるインペラ収容空間10Bと、該インペラ収容空間10Bに対して軸方向において軸受ハウジング15側とは反対側に隣接した空気入口部9Bを形成する。
このような構成の圧縮機4において、内燃機関に供給するための流体(空気)は、空気入口部9Bを通って軸方向に流れてインペラ8Bに導かれ、インペラ8Bによって圧縮される。そして、流体(空気)は、圧縮された後、渦室6Bを通って内燃機関に供給される。
以下、上述した過給機300におけるタービン2又は圧縮機4の少なくとも一方を構成してもよい回転機械100について説明する。
但し、以下で説明する回転機械100は、過給機300のタービン2又は圧縮機4以外の任意の回転機械であってもよい。
但し、以下で説明する回転機械100は、過給機300のタービン2又は圧縮機4以外の任意の回転機械であってもよい。
図2は、本発明の一実施形態に係る回転機械100の拡大断面図である。図3は、回転機械100のうちインペラと渦室との間の流路周辺の構成を示す断面図である。図4は、本発明の一実施形態に係る回転機械100の流路52の拡大断面図である。
以下より、図2乃至図4を用いて、回転機械100の構造を詳細に説明する。
回転機械100は、インペラ8と、インペラ8を収容するハウジング110と、を含む。ハウジング110は、インペラ8の周囲において渦室6を形成する第1ケーシング20と、軸方向において第1ケーシング20からみてインペラ8の背面側に配置される第2ケーシング30と、を含む。
回転機械100は、インペラ8と、インペラ8を収容するハウジング110と、を含む。ハウジング110は、インペラ8の周囲において渦室6を形成する第1ケーシング20と、軸方向において第1ケーシング20からみてインペラ8の背面側に配置される第2ケーシング30と、を含む。
図2に示す例示的な実施形態では、第1ケーシング20は、隙間を介してインペラ8のチップ面11と対向する流路壁23を形成する略円筒形状の案内筒22と、締結ボルト46によってこの案内筒22に締結される渦室形成部材24と、を含む。
渦室形成部材24は、案内筒22に対して径方向外側において周方向に連続して設けられており、渦室形成部材24の内部には渦室6が形成される。また、渦室形成部材24は、軸方向において第2ケーシング30と隣接する位置において、渦室6から径方向外側に向かって延在する外向きフランジ26を有する。また、渦室形成部材24は、軸方向において第2ケーシング30から離れた位置において、渦室6から径方向内側に向かって延在する内向きフランジ28を有する。
尚、第1ケーシング20内における案内筒22と渦室形成部材24との境界の位置は、図1に示した実施例に限定されず、任意の位置であってもよい。
渦室形成部材24は、案内筒22に対して径方向外側において周方向に連続して設けられており、渦室形成部材24の内部には渦室6が形成される。また、渦室形成部材24は、軸方向において第2ケーシング30と隣接する位置において、渦室6から径方向外側に向かって延在する外向きフランジ26を有する。また、渦室形成部材24は、軸方向において第2ケーシング30から離れた位置において、渦室6から径方向内側に向かって延在する内向きフランジ28を有する。
尚、第1ケーシング20内における案内筒22と渦室形成部材24との境界の位置は、図1に示した実施例に限定されず、任意の位置であってもよい。
図2に示す例示的な実施形態では、第2ケーシング30は、軸方向において第1ケーシング20に隣接して設けられる。この第2ケーシング30は、インペラ8の回転軸を取り囲むように設けられていてもよい。
尚、回転機械100が、過給機300のタービン2又は圧縮機4の何れかである場合、第2ケーシング30は軸受ハウジング15(図1参照)であってもよい。
尚、回転機械100が、過給機300のタービン2又は圧縮機4の何れかである場合、第2ケーシング30は軸受ハウジング15(図1参照)であってもよい。
上記構成の第1ケーシング20と第2ケーシング30とは、第1締結部材40によって、渦室6の外周側において締結される。
図2に示す例示的な実施形態では、第1締結部材40は、第1ケーシング20のうち渦室形成部材24に設けられた外向きフランジ26を第2ケーシング30に締結するように構成される。第1締結部材40は、任意の締結具であってもよいが、例えば図2に示すように、外向きフランジ26に形成された貫通穴27を通過するように軸方向に延在し、第2ケーシング30に設けられた雌ねじ穴に螺合する雄ねじ部40aを先端側に有する締結ボルトであってもよい。締結ボルトであってもよい第1締結部材40は、周方向における複数の位置に設けられ、各々の位置において第1ケーシング20と第2ケーシング30とを締結するようになっていてもよい。
図2に示す例示的な実施形態では、第1締結部材40は、第1ケーシング20のうち渦室形成部材24に設けられた外向きフランジ26を第2ケーシング30に締結するように構成される。第1締結部材40は、任意の締結具であってもよいが、例えば図2に示すように、外向きフランジ26に形成された貫通穴27を通過するように軸方向に延在し、第2ケーシング30に設けられた雌ねじ穴に螺合する雄ねじ部40aを先端側に有する締結ボルトであってもよい。締結ボルトであってもよい第1締結部材40は、周方向における複数の位置に設けられ、各々の位置において第1ケーシング20と第2ケーシング30とを締結するようになっていてもよい。
また、回転機械100は、上記構成の第1締結部材40とは別に、第1ケーシング20と第2ケーシング30とを締結する第2締結部材42Aを有する。
尚、この第2締結部材42Aの具体的構成については、後述する。
尚、この第2締結部材42Aの具体的構成については、後述する。
上記構成の第1ケーシング20及び第2ケーシング30を含むハウジング110は、インペラ8が収容されるインペラ収容空間10及び渦室6を含む流路50をハウジング110の内部に形成する。ハウジング110内に形成される流路50の一部である流路52は、インペラ8の半径方向において、渦室6の内周側端部6aと、インペラ8の外周側端部8aとの間に形成される。この流路52を介して、インペラ8から渦室6へ、または、渦室6からインペラ8へと流体が半径方向に流れる。
尚、流路52及び渦室6は、軸方向において、第1ケーシング20と第2ケーシング30との間に形成される。
尚、流路52及び渦室6は、軸方向において、第1ケーシング20と第2ケーシング30との間に形成される。
回転機械100が圧縮機4である場合、上述した流路52は、渦室6の入口部(渦室6の内周側端部6a)とインペラ8の出口部(インペラ8の外周側端部8a)とを連通するディフューザ通路である。
他の実施形態において、回転機械100がタービン2である場合、流路52は、渦室6の出口部(渦室6の内周側端部6a)とインペラ8の入口部(インペラ8の外周側端部8a)とを連通するように設けられ、該流路52にガイドベーンが設けられてもよい。
他の実施形態において、回転機械100がタービン2である場合、流路52は、渦室6の出口部(渦室6の内周側端部6a)とインペラ8の入口部(インペラ8の外周側端部8a)とを連通するように設けられ、該流路52にガイドベーンが設けられてもよい。
流路52がディフューザ通路である場合、図2に示すように、流路52にはディフューザ16が設けられていてもよい。図2に示す例示的な実施形態では、ディフューザ16は、インペラ8から径方向外側に離れて設けられている。ディフューザ16は、円環形状を有する案内板18によって支持される。このディフューザ16は、例えば溶接等によって案内板18に固定されていてもよい。
ディフューザ16を支持する案内板18は、軸方向において、流路52に面して第1ケーシング20に取り付けられる。図2に示した実施形態では、案内板18は、外向きフランジ26に取り付けられている。また、案内板18は、図3に示すように、第3締結部材44によって第1ケーシング20に取り付けられてもよい。
第3締結部材44は、第1ケーシング20の内向きフランジ28に設けられた貫通穴31を通って軸方向に延在し、案内板18に設けられた雌ねじ穴に螺合する雄ねじ部44aを先端側に有する締結ボルトであってもよい。なお、第3締結部材44は、案内板18を貫通しておらず、流路52には露出していない。
案内板18には、図3に示す第3締結部材44の先端側に設けられた雄ねじ部44aが螺合するねじ穴19Bが設けられている。さらに、案内板18には、ねじ穴19B以外にも、図4に示す第2締結部材42Aが貫通する貫通穴19Aが設けられている。なお、貫通穴19Aについての説明は後述する。
第3締結部材44は、第1ケーシング20の内向きフランジ28に設けられた貫通穴31を通って軸方向に延在し、案内板18に設けられた雌ねじ穴に螺合する雄ねじ部44aを先端側に有する締結ボルトであってもよい。なお、第3締結部材44は、案内板18を貫通しておらず、流路52には露出していない。
案内板18には、図3に示す第3締結部材44の先端側に設けられた雄ねじ部44aが螺合するねじ穴19Bが設けられている。さらに、案内板18には、ねじ穴19B以外にも、図4に示す第2締結部材42Aが貫通する貫通穴19Aが設けられている。なお、貫通穴19Aについての説明は後述する。
ここで、第1ケーシング20と第2ケーシング30とを締結する第2締結部材42Aの詳細について説明する。図2に示すように、第2締結部材42Aは、第1締結部材40よりも内周側(具体的には、渦室6の内周側)において、第1ケーシング20と第2ケーシング30とを締結している。
図2及び図4に示す例示的な実施形態では、第2締結部材42Aは、第1ケーシング20の内向きフランジ28を第2ケーシング30に締結する。ここで、内向きフランジ28は、軸方向において流路52を挟んで第2ケーシング30から離れて配置される。このため、第2締結部材42Aは、軸方向において、内向きフランジ28を挟んで流路52とは反対側から、流路52を軸方向に通過して、第2ケーシング30に到達している。
図4に示す例示的な実施形態では、第2締結部材42Aは、内向きフランジ28を挟んで流路52とは軸方向反対側に位置する頭部43と、内向きフランジ28に設けられた貫通穴29及び案内板18に設けられた貫通穴19Aに挿通されて流路52を貫通する軸部45と、を有する。軸部45の先端側には、第2ケーシング30に設けられた雌ねじ穴に螺合する雄ねじ部42Aaが形成されている。
図4に示す例示的な実施形態では、第2締結部材42Aは、内向きフランジ28を挟んで流路52とは軸方向反対側に位置する頭部43と、内向きフランジ28に設けられた貫通穴29及び案内板18に設けられた貫通穴19Aに挿通されて流路52を貫通する軸部45と、を有する。軸部45の先端側には、第2ケーシング30に設けられた雌ねじ穴に螺合する雄ねじ部42Aaが形成されている。
上記構成のように、渦室6の外周側および内周側において、それぞれ、第1締結部材40及び第2締結部材42Aによって第1ケーシング20が第2ケーシング30側に拘束される。そのため、例えば図4に示すように、インペラ8の損傷に起因した飛散物200が、半径方向外側に向かって第1ケーシング20と第2ケーシング30の間の流路52に侵入した場合、渦室6の内周側において、第1ケーシング20が第2ケーシング30から離れようとするのを第2締結部材42Aによって抑制することができる。こうして、ケーシングの口開きを効果的に抑制することができる。
幾つかの実施形態では、図2に示すように、第2締結部材42Aは、渦室6の内周側端部6aとインペラ8の外周側端部8aとの間の流路52の中央位置Mよりも、半径方向内側に設けられてもよい。換言すると、第2締結部材42Aは、半径方向において、渦室6よりもインペラ8に近い領域に設けられる。さらに、例えば図2に示すように、ディフューザ16の内周側端部16aよりも、半径方向内側に設けられていてもよい。
上記構成によれば、第2締結部材42Aを半径方向において比較的内側の位置に配置することで、ケーシング(20,30)の口開きをより一層効果的に抑制することができる。さらに、第2締結部材42Aの半径方向位置が、飛散物200の発生源として想定されるインペラ8に近づくことで、半径方向外側に向かって第1ケーシング20と第2ケーシング30の間の流路52に侵入した飛散物200を第2締結部材42Aで受け止めやすくなる。その結果、飛散物200の流路52へのさらなる侵入が第2締結部材42Aにより抑止され、ケーシング(20,30)の口開きをより一層効果的に抑制することができる。
図5は、本発明の一実施形態に係る回転機械100のうちディフューザ16と案内板18を軸方向流路52側から視た平面図である。以下、本発明の一実施形態における第2締結部材42A及び第3締結部材44の配置に関して、図5を用いて説明する。
図5に示すように、第2締結部材42Aが貫通する貫通穴19Aは、周方向にn個配置されるとすると、インペラ8の中心軸Oを中心として周方向において互いに隣り合う貫通穴19Aの角度θが、360/n±5度以下になるように設けられる。それに伴い、第2締結部材42Aは、等間隔に近い間隔で配置される。
上記構成によれば、第2締結部材42Aを周方向に偏りなく配置することができるので、渦室6の内周側において第1ケーシング20が第2締結部材42Aによって偏りなく第2ケーシング30側に拘束され、周方向のどの領域においてもケーシング(20,30)の口開きを効果的に抑制することができる。
さらに図5に示すように、第2締結部材42Aが貫通する貫通穴19Aと、第3締結部材44の先端側に設けられた雄ねじ部44aが螺合するねじ穴19Bは、中心軸Oを中心とした周方向において互いに異なる位置に配置される。それに伴い、第2締結部材42Aと第3締結部材44は、周方向において互いに異なる位置に配置される。
上記構成によれば、第2締結部材42A及び第3締結部材44の周方向における取付け位置が異なるので、第2締結部材42A及び第3締結部材44の干渉を防止し、これら締結部材の設置を容易に行うことができる。
図6は、本発明の他の実施形態に係る回転機械100の流路52の拡大断面図である。図7は、本発明の一実施形態に係る回転機械100のうち静止部材32を軸方向流路52側から視た平面図である。図6及び図7を用いて、第2締結部材42Bによって第1ケーシング20が静止部材32に締結される他の実施形態に係る回転機械100を説明する。
図6に示すように、本発明の他の実施形態に係る回転機械100の第2締結部材42Bは、上述の第2締結部材42Aと同様に、渦室6の内周側において、第1ケーシング20(具体的には、内向きフランジ28)を、第2ケーシング30側に配置された静止部材32に締結している。
尚、第2締結部材42Bは、第1ケーシング20に対する締結対象が、第2ケーシング30ではなく静止部材32である点を除けば、第2締結部材42Aと同様の構成を有する。よって、第2締結部材42Aについて上述した内容は、第2締結部材42Bについても当てはまるため、第2締結部材42Bの詳細な説明を省略する。
尚、第2締結部材42Bは、第1ケーシング20に対する締結対象が、第2ケーシング30ではなく静止部材32である点を除けば、第2締結部材42Aと同様の構成を有する。よって、第2締結部材42Aについて上述した内容は、第2締結部材42Bについても当てはまるため、第2締結部材42Bの詳細な説明を省略する。
第2締結部材42Bによって第1ケーシング20と締結される静止部材32は、第2ケーシング30から独立している部材であり、第2ケーシング30とは別部材として設けられる。また、図7に示すように、静止部材32は環状形状を有する環状部材34を含んで構成されてもよい。このように静止部材32が環状部材34を含んで構成されることで、図6に示すように、例えばインペラ8の損傷に起因した飛散物200が、半径方向外側に向かって第1ケーシング20と第2ケーシング30の間の流路52に侵入した場合、飛散物200の衝突によって第2締結部材42Bは半径方向外側に向かう荷重を受け、それにより、第2締結部材42Bが締結された環状部材34(静止部材32)は半径方向外側に向かって押し広げられる。この時、環状部材34はフープ荷重を受けて半径方向外側へ変形することで、いわゆる飛散物200の衝撃を一層効果的に吸収することができる。その結果、第1ケーシング20と第2ケーシング30の間の流路52への半径方向外側に向かう飛散物200の侵入を防ぎ、ケーシング(20,30)の口開きを効果的に抑制することができる。
尚、図7に示す例示的な実施形態では、静止部材32としての環状部材34は、360度の角度範囲で周方向に連続して延在しているが、周方向における一部の角度範囲のみにおいて延在していてもよい。
尚、図7に示す例示的な実施形態では、静止部材32としての環状部材34は、360度の角度範囲で周方向に連続して延在しているが、周方向における一部の角度範囲のみにおいて延在していてもよい。
図6に示すように、上述の静止部材32は、少なくとも部分的に、流路52に面して形成された第2ケーシング30の凹部36に収容される。凹部36は、静止部材32を収容できるように、第2ケーシング30に溝を掘ることで形成される。
図6に示す例示的な実施形態では、静止部材32が流路52に突出しないように凹部36に収容される。換言すると、静止部材32の流路52に面する側の面と、第2ケーシングの流路52に面する側の面は、軸方向において凹凸が無く滑らかであるように配置される。このように静止部材32が流路52に突出しないように凹部36に収容されることで、流路内における流体の流れを阻害することがなく、静止部材32を設けることができる。
図6に示す例示的な実施形態では、静止部材32が流路52に突出しないように凹部36に収容される。換言すると、静止部材32の流路52に面する側の面と、第2ケーシングの流路52に面する側の面は、軸方向において凹凸が無く滑らかであるように配置される。このように静止部材32が流路52に突出しないように凹部36に収容されることで、流路内における流体の流れを阻害することがなく、静止部材32を設けることができる。
さらに、静止部材32が凹部36に設けられる際、凹部36の外周側端部36aと静止部材32の外周側端部34aとの半径方向における距離が、凹部36の内周側端部36bと静止部材32の内周側端部34bとの半径方向における距離より長い。換言すると、凹部36と静止部材32との間の空間が、半径方向において外周側の方が内周側よりも広くなっている。
上記構成によれば、図6に示すように、例えばインペラ8の損傷に起因した飛散物200が半径方向外側に向かって第1ケーシング20と第2ケーシング30の間の流路52へ侵入してきた場合、フープ荷重に起因した環状部材32の半径方向外側への変形が起こりやすくなる。これにより、飛散物200の衝撃を一層効果的に吸収し、ケーシングの口開きをより一層効果的に抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
2 タービン
4 圧縮機
6 渦室
8 インペラ
10 案内筒
12 回転軸
14 軸受け
16 ディフューザ
18 案内板
20 第1ケーシング
22 案内筒
24 渦室形成部材
30 第2ケーシング
32 静止部材
34 環状部材
36 凹部
40 第1締結部材
42 第2締結部材
44 第3締結部材
50 流路
100 回転機械
200 飛散物
300 過給機
4 圧縮機
6 渦室
8 インペラ
10 案内筒
12 回転軸
14 軸受け
16 ディフューザ
18 案内板
20 第1ケーシング
22 案内筒
24 渦室形成部材
30 第2ケーシング
32 静止部材
34 環状部材
36 凹部
40 第1締結部材
42 第2締結部材
44 第3締結部材
50 流路
100 回転機械
200 飛散物
300 過給機
Claims (11)
- インペラと、
前記インペラの周囲において渦室を形成する第1ケーシングと、
前記インペラの半径方向において前記渦室と前記インペラとの間に位置する流路を挟んで前記第1ケーシングに対して軸方向に対向配置された第2ケーシングと、
前記渦室の外周側において前記第1ケーシングを前記第2ケーシングに締結する第1締結部材と、
前記渦室の内周側において前記第1ケーシングを前記第2ケーシング又は前記第2ケーシング側の静止部材に締結する第2締結部材と、
を備える回転機械。 - 前記第2締結部材は、前記半径方向において前記流路の中央位置よりも半径方向内側に位置する
請求項1に記載の回転機械。 - 前記流路に設けられるディフューザと、
前記軸方向において前記第1ケーシングと前記流路との間に配置され、前記ディフューザを支持する案内板と、
前記第2締結部材とは別に設けられ、前記案内板を前記第1ケーシングに締結する第3締結部材と、
を備える請求項1又は2に記載の回転機械。 - 前記第3締結部材は、周方向において前記第2締結部材が配置された位置と異なる位置に配置される
請求項3に記載の回転機械。 - 前記第2締結部材は、周方向にn個配置され、
n個の前記第2締結部材のうち前記周方向において隣り合う任意の一対の前記第2締結部材の間の前記インペラの中心軸を中心とした角度が、360/n±5度以下である
請求項1乃至4の何れか一項に記載の回転機械。 - 前記第2締結部材によって前記第1ケーシングと締結される前記静止部材は、前記流路に面するように前記第2ケーシング側に配置された環状部材を含み、
前記環状部材は、互いに異なる周方向位置に設けられた複数の前記第2締結部材によって、前記第1ケーシングに締結された
請求項1乃至5の何れか一項に記載の回転機械。 - 少なくとも前記環状部材の外周側端部は、前記半径方向の外側において、前記環状部材の半径方向外側への変形を許容するための空間に面している
請求項6に記載の回転機械。 - 前記第2ケーシングは、前記流路と対向する面に凹部を有し、
前記第2締結部材によって前記第1ケーシングと締結される前記静止部材は、少なくとも部分的に前記凹部に収容された
請求項1乃至7の何れか一項に記載の回転機械。 - 前記インペラによって圧縮された流体を前記流路に導くように構成された圧縮機である
請求項1乃至8の何れか一項に記載の回転機械。 - 前記流路を介して前記渦室からの流体を前記インペラに導くように構成されたタービンである
請求項1乃至8の何れか一項に記載の回転機械。 - 排ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、
前記タービンによって駆動されるように構成された圧縮機と、を備え、
前記タービン又は前記圧縮機の少なくとも一方は、請求項1乃至8の何れか一項に記載の回転機械によって構成される
過給機。
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-
2019
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CN115698480A (zh) * | 2020-06-04 | 2023-02-03 | 三菱重工船用机械株式会社 | 涡轮壳体和增压器 |
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