葉輪及具備該葉輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種葉輪及具備該葉輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。該葉輪具備圓盤部和葉片部，該圓盤部具備：筒部，其夾持部利用熱變形而固定于繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸；圓盤主體部，其設(shè)于比夾持部靠軸線方向另一側(cè)的位置且朝向旋轉(zhuǎn)軸的徑向外側(cè)延伸，該葉片部從圓盤主體部向軸線方向突出，圓盤部具備使筒部延長(zhǎng)至比圓盤主體部靠軸線方向另一側(cè)的位置的周向應(yīng)力抑制部。
【專利說明】葉輪及具備該葉輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及葉輪及將該葉輪固定于旋轉(zhuǎn)軸而成的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。本申請(qǐng)基于2012年
2月13日向日本申請(qǐng)的日本特愿2012-028763號(hào)而主張優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容援引于此。
【背景技術(shù)】
[0002]在渦輪制冷機(jī)、小型燃?xì)廨啓C(jī)等中，采用離心式壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械。該旋轉(zhuǎn)機(jī)械具有在固定于旋轉(zhuǎn)軸的圓盤部設(shè)有多個(gè)葉片的葉輪，通過使葉輪旋轉(zhuǎn)，由此對(duì)氣體賦予壓力能量及速度能量。
[0003]在上述葉輪中，在旋轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)之際，葉輪的安裝孔的內(nèi)周面附近的拉伸應(yīng)力變高而可能導(dǎo)致葉輪發(fā)生破損。為了防止該葉輪的破損，在專利文獻(xiàn)I中公開了降低上述拉伸應(yīng)力的技術(shù)。該專利文獻(xiàn)I的葉輪在葉輪的中央部貫通有安裝孔。在該安裝孔中，在其內(nèi)周面整體上以稍微的間隙配合、或過盈配合地嵌合的方式插入有旋轉(zhuǎn)軸。并且，在安裝孔的內(nèi)周面上形成有用于降低拉伸應(yīng)力的應(yīng)力降低凹坑。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-002849號(hào)公報(bào)
[0007]發(fā)明概要
[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]圖14是表示在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)作用于葉輪610的應(yīng)力的模擬結(jié)果的等高線圖。該葉輪610是由圓盤部30和葉片部40構(gòu)成的所謂開放型的葉輪。參考圖15，圓盤部30具備:筒部32，其所述旋轉(zhuǎn)軸5的軸線O方向前側(cè)的夾持部(圖15中，左側(cè)部)33利用熱裝等而固定于旋轉(zhuǎn)軸5 ;圓盤主體部35，其設(shè)于比夾持部33靠軸線O方向后側(cè)的位置且朝向旋轉(zhuǎn)軸5的徑向外側(cè)延伸。在如此形成的葉輪610中，在旋轉(zhuǎn)軸5的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所作用的應(yīng)力最大的部位(應(yīng)力所集中的部位)成為上述夾持部33的相反側(cè)的、軸線O方向后側(cè)的角部附近。這是因?yàn)椋谝蛐D(zhuǎn)時(shí)的離心力、流路側(cè)與圓盤背面?zhèn)戎g的氣體壓差所產(chǎn)生的推力方向載重(軸向力)等的作用下，圓盤部30的角部欲向圖15中的虛線所示的徑向外側(cè)位移。在該角部附近處的應(yīng)力集中之中，作為沿著葉輪610的周向作用的拉伸應(yīng)力的周向應(yīng)力成為主體。需要說明的是，在圖15中周向應(yīng)力集中的部位由符號(hào)“f”表示。
[0010]越是高速旋轉(zhuǎn)、上述圓盤部30的角部附近處的周向應(yīng)力的大小越增大，因此，在例如成為了無意的高速旋轉(zhuǎn)的情況下，圓盤部30可能陷于強(qiáng)度不足。為了防止該強(qiáng)度不足，例如考慮到在筒部32的內(nèi)周整面上將筒部32固定于旋轉(zhuǎn)軸5的外周面的方法。進(jìn)而，如專利文獻(xiàn)I那樣也可以考慮到在多個(gè)部位處使筒部32固定于旋轉(zhuǎn)軸5的外周面的方法。但是，在從旋轉(zhuǎn)軸5拆除葉輪610時(shí)等，需要在圓盤部30的廣大范圍內(nèi)使溫度上升，從而導(dǎo)致組裝性及維修性變差。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明就是鑒于上述狀況而完成的，其目的在于，提供一種能夠相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸容易裝卸且能夠防止在旋轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)力局部集中的情況的葉輪及具備所述葉輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。
[0012]解決方案
[0013]為了解決上述的課題而采用了以下的結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明的第一方式所涉及的葉輪具備:大致筒狀的筒部，其供繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸穿過，并且具有設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向一側(cè)并固定于所述旋轉(zhuǎn)軸的夾持部；圓盤主體部，其設(shè)于比所述夾持部靠軸線方向另一側(cè)的位置且從所述筒部朝向所述旋轉(zhuǎn)軸的徑向外側(cè)延伸；圓盤部，其具備所述筒部和所述圓盤主體部；葉片部，其從所述圓盤主體部向所述軸線方向一側(cè)突出，所述圓盤部具備周向應(yīng)力抑制部，該周向應(yīng)力抑制部從所述筒部向比所述圓盤主體部靠所述軸線方向另一側(cè)的方向延伸。
[0015]如此，通過僅僅利用軸線方向一側(cè)的夾持部來進(jìn)行固定，由此能夠使相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的裝卸容易。另一方面，在未固定于旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向另一側(cè)處，利用向軸線方向另一側(cè)延長(zhǎng)的周向應(yīng)力抑制部來提高因離心力引起的向徑向的變形的剛性，由此能夠抑制葉輪在軸線方向另一側(cè)處向徑向浮起地變形的情況。由此，能夠抑制因向徑向變形所產(chǎn)生的周向應(yīng)力的增大。
[0016]在上述葉輪中也可以為，所述筒部在所述筒部的內(nèi)周面具備第一軸向應(yīng)力位移槽及第二軸向應(yīng)力位移槽，該第一軸向應(yīng)力位移槽及第二軸向應(yīng)力位移槽設(shè)于周向應(yīng)力集中的位置的軸線方向兩側(cè)，使作用于所述圓盤部的軸向應(yīng)力集中的位置從所述周向應(yīng)力集中的位置向徑向外側(cè)位移。
[0017]如此，能夠使軸向應(yīng)力集中的部位比第一軸向應(yīng)力位移槽及第二軸向應(yīng)力位移槽更向徑向外側(cè)位移。由此，能夠沿著徑向分離軸向應(yīng)力集中的部位和周向應(yīng)力集中的部位，故能夠降低圓盤部中的應(yīng)力集中。
[0018]在上述葉輪中也可以為，所述圓盤部具備作為獨(dú)立構(gòu)件的所述周向應(yīng)力抑制部。
[0019]如此，作為周向應(yīng)力抑制部的材料可以采用楊氏模量比圓盤部高的材料等，故能夠使周向應(yīng)力抑制部更加難以變形。
[0020]在上述葉輪中也可以為，還具備在所述圓盤主體部的所述軸線方向上的另一側(cè)面和所述周向應(yīng)力抑制部上形成的肋部。
[0021]通過如此構(gòu)成，能夠抑制圓盤主體部背面的重量增加且同時(shí)使圓盤部的背面剛性提聞。
[0022]本發(fā)明的第二方式所涉及的旋轉(zhuǎn)機(jī)械具備上述葉輪。
[0023]通過如此構(gòu)成，能夠提高葉輪的維修性。進(jìn)而，能夠防止旋轉(zhuǎn)時(shí)的葉輪的破損，故實(shí)現(xiàn)可靠性的提高。
[0024]發(fā)明效果
[0025]根據(jù)本發(fā)明，能夠相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸容易裝卸，并且能夠防止在旋轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)力局部集中的情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式中的離心式壓縮機(jī)的縱向剖視圖。
[0027]圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的葉輪的縱向剖視圖。[0028]圖3是表示上述葉輪的模擬結(jié)果的圖。
[0029]圖4是上述葉輪的周向應(yīng)力及軸向應(yīng)力的說明圖。
[0030]圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的與圖2相當(dāng)?shù)目v向剖視圖。
[0031]圖6是表示上述葉輪的模擬結(jié)果的圖。
[0032]圖7是上述葉輪的周向應(yīng)力及軸向應(yīng)力的說明圖。
[0033]圖8A是上述第二實(shí)施方式的第一變形例中的與圖2相當(dāng)?shù)目v向剖視圖。
[0034]圖8B是圖8A的局部放大圖。
[0035]圖9是上述第二實(shí)施方式的第二變形例中的與圖2相當(dāng)?shù)目v向剖視圖。
[0036]圖10是上述第二實(shí)施方式的第三變形例中的與圖2相當(dāng)?shù)目v向剖視圖。
[0037]圖11是從上述第三變形例中的軸線方向后側(cè)觀察時(shí)的側(cè)視圖。
[0038]圖12是上述第二實(shí)施方式的第四變形例中的與圖2相當(dāng)?shù)目v向剖視圖。
[0039]圖13是上述第四變形例中的與圖7相當(dāng)?shù)恼f明圖。
[0040]圖14是現(xiàn)有的葉輪中的與圖3相當(dāng)?shù)膱D。
[0041]圖15是現(xiàn)有的葉輪中的周向應(yīng)力的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]參考附圖對(duì)于本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械及葉輪進(jìn)行說明。
[0043]圖1是表示作為本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的離心式壓縮機(jī)100的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0044]如圖1所示，在離心式壓縮機(jī)100的殼體105上借助徑向軸承105a及推力軸承105b而軸支承有旋轉(zhuǎn)軸5。旋轉(zhuǎn)軸5設(shè)為能夠繞軸線O轉(zhuǎn)動(dòng)，且沿著軸線O方向排列地安裝有多個(gè)葉輪10。
[0045]各葉輪10利用基于旋轉(zhuǎn)軸5的旋轉(zhuǎn)的離心力，對(duì)從形成于殼體105的上游側(cè)的流路104供給來的氣體G進(jìn)行階段性地壓縮并使該氣體G向下游側(cè)的流路104流動(dòng)。
[0046]在殼體105形成有吸入口 105c，該吸入口 105c用于使氣體G從外部向旋轉(zhuǎn)軸5的軸線O方向的前側(cè)(圖1中的左側(cè))流入。另外，在軸線O方向的后側(cè)(圖1中的右側(cè))形成有用于使氣體G向外部流出的排出口 105d。需要說明的是，在以下的說明中，將紙面左側(cè)稱作“前側(cè)”，將紙面右側(cè)稱作“后側(cè)”。
[0047]根據(jù)上述離心式壓縮機(jī)100的結(jié)構(gòu)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣體G從吸入口 105c向流路104流入，該氣體G在被葉輪10階段性地壓縮之后從排出口 105d排出。需要說明的是，在圖1中示出了在旋轉(zhuǎn)軸5直線排列地設(shè)置有六個(gè)葉輪10的一例，但葉輪10相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸5至少設(shè)置一個(gè)即可。在以下的說明中，為了使說明簡(jiǎn)單化，以在旋轉(zhuǎn)軸5設(shè)置一個(gè)葉輪10的情況為例來進(jìn)行說明。
[0048]如圖2所示，上述離心式壓縮機(jī)100的葉輪10具備:利用熱裝而固定于旋轉(zhuǎn)軸5的圓盤部30 ;從該圓盤部30的軸線O方向的前側(cè)面31突出設(shè)置的多個(gè)葉片部40。上述離心式壓縮機(jī)100的葉輪10為所謂的開放型的葉輪。
[0049]圓盤部30具有外嵌在旋轉(zhuǎn)軸5上的大致圓筒狀的筒部32。筒部32具備:設(shè)于作為軸線O方向一側(cè)的前側(cè)且固定于旋轉(zhuǎn)軸5的外周面的夾持部33 ;在比所述夾持部33靠作為軸線O方向另一側(cè)的后側(cè)處形成為比旋轉(zhuǎn)軸5的外徑稍大的大徑且在與旋轉(zhuǎn)軸5的外周面之間形成有間隙的非夾持部34。夾持部33在未固定于旋轉(zhuǎn)軸5的狀態(tài)下形成為比旋轉(zhuǎn)軸5小的小徑，利用熱裝而固定于旋轉(zhuǎn)軸5。
[0050]進(jìn)而，圓盤部30具備大致圓板狀的圓盤主體部35，該圓盤主體部35在比夾持部33靠軸線O方向另一側(cè)處，從筒部32的非夾持部34朝向徑向外側(cè)延伸。
[0051]圓盤主體部35越靠徑向內(nèi)側(cè)越形成為厚壁。另外，圓盤部30具備將前側(cè)面31和筒部32的外周面32a平滑地連結(jié)的凹狀的曲面31a。
[0052]葉片部40沿著圓盤主體部35的周向等間隔地排列多個(gè)。這些葉片部40具有大致恒定的板厚，在側(cè)視觀察下，朝向徑向外側(cè)而形成得稍稍前端變細(xì)。進(jìn)而，這些葉片部40從上述圓盤部30的前側(cè)面31朝向軸線O方向前側(cè)突出地形成。需要說明的是，上述的流路104在葉輪10的配置部位處，由前側(cè)面31、曲面31a、外周面32a、沿著周向互相對(duì)置的葉片部40的面40a、與前側(cè)面31及曲面31a對(duì)置的殼體105的壁面形成。
[0053]上述的圓盤部30在比圓盤主體部35靠作為軸線O方向前側(cè)的相反側(cè)的后側(cè)具備周向應(yīng)力抑制部50。該周向應(yīng)力抑制部50以從筒部32向軸線O方向后側(cè)延長(zhǎng)的方式延伸形成。在此，圖3中由C-C線示出了圓盤主體部35的軸線O方向最后側(cè)的位置。形成在比該C-C線靠軸線O方向后側(cè)的部分為周向應(yīng)力抑制部50。
[0054]周向應(yīng)力抑制部50從圓盤部30的徑向外側(cè)朝向徑向內(nèi)側(cè)、在直至成為規(guī)定的徑向厚度Tl的位置之前向軸線O方向后側(cè)逐漸減厚地形成。由此，周向應(yīng)力抑制部50的軸線O方向的后側(cè)面51形成為凹狀的曲面。在此，周向應(yīng)力抑制部50的軸線O方向上的長(zhǎng)度L1、徑向上的厚度尺寸Tl從輕量化的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸5的轉(zhuǎn)速的最大值(所作用的周向應(yīng)力的最大值)和葉輪10的所需強(qiáng)度來設(shè)定為最小限度的長(zhǎng)度L1、厚度Tl。需要說明的是，厚度Tl的值越大、作用于葉輪10的周向應(yīng)力的最大值越降低。
[0055]圖3是表示本實(shí)施方式的葉輪10中的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力分布的模擬結(jié)果的等高線圖。需要說明的是，在圖3中越是作用有高應(yīng)力的部位越由深色來表示(圖6也同樣)。
[0056]如圖3所示，在具備周向應(yīng)力抑制部50的葉輪10的情況下，旋轉(zhuǎn)時(shí)所作用的應(yīng)力較高的范圍與不具備周向應(yīng)力抑制部50的葉輪(參考圖14)的情況相比，沿著軸線O方向顯示出擴(kuò)展。并且，其最大值降低。
[0057]其原因在于，利用周向應(yīng)力抑制部50提高因離心力引起的筒部32向徑向的剛性，從而能夠抑制葉輪10在軸線O方向另一側(cè)處向徑向浮起地變形，由此能夠抑制因沿著葉輪10的徑向變形所產(chǎn)生的周向應(yīng)力的增大。
[0058]另外，在上述葉輪10中，優(yōu)先將在軸線O方向上夾持部33與圓盤主體部35之間的傾斜部52的徑向的構(gòu)件尺寸設(shè)定為可獲得充分的剛性的適當(dāng)?shù)臉?gòu)件尺寸。如此，即便在設(shè)有夾持部33的周向應(yīng)力抑制部50的、軸線O方向上的相反側(cè)的前側(cè)處，也能夠抑制筒部32的向徑向的變形，故能夠有助于周向應(yīng)力的降低。
[0059]因而，根據(jù)上述的第一實(shí)施方式的葉輪，能夠降低作用于筒部32的周向應(yīng)力的最大值。其結(jié)果是，將固定于旋轉(zhuǎn)軸5的部位僅僅作為軸線O方向前側(cè)的夾持部33而能夠相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸5容易地裝卸，另一方面，能夠防止在旋轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)力局部集中的情況。
[0060]接著，參考附圖對(duì)于本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的葉輪210及、所述葉輪210進(jìn)行說明。需要說明的是，該第二實(shí)施方式的葉輪210是相對(duì)于上述的第一實(shí)施方式的葉輪10而言進(jìn)而追加了使周向應(yīng)力和軸向應(yīng)力分離的功能的葉輪。因此，與上述的第一實(shí)施方式相同的部分標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記來進(jìn)行說明。
[0061]首先，根據(jù)圖4，對(duì)于作用于上述的第一實(shí)施方式的葉輪10的周向應(yīng)力和軸向應(yīng)力進(jìn)行說明。
[0062]如圖4所示，葉輪10雖然利用周向應(yīng)力抑制部50將周向應(yīng)力分散且使其均勻，但周向應(yīng)力集中在位于圓盤主體部35的徑向內(nèi)側(cè)的內(nèi)徑部32b。需要說明的是，圖4中周向應(yīng)力最集中的部位由符號(hào)“f”表示。
[0063]另一方面，在該葉輪10中，在旋轉(zhuǎn)軸5的旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)徑部32b也欲向離心方向(徑向)外側(cè)位移，故內(nèi)徑部32b從旋轉(zhuǎn)軸5向徑向外側(cè)浮起地彎曲(圖4中，由虛線表示)。另外，從流體對(duì)葉輪10作用有軸向力。并且，在因該離心力引起的彎曲變形和因軸向力引起的軸線方向的變形的作用下，作用有作為向軸線O方向的一側(cè)及另一側(cè)的兩方向拉伸的力的軸線方向應(yīng)力。
[0064]并且，由于該軸線O方向的應(yīng)力和周向應(yīng)力的重合而產(chǎn)生應(yīng)力集中。
[0065]需要說明的是，圖4中軸向應(yīng)力由箭頭j表示。另夕卜，圖4中夸大示出了內(nèi)徑部32b的變形。
[0066]如圖5所示，該第二實(shí)施方式的葉輪210與上述的第一實(shí)施方式的葉輪10同樣地，為具有圓盤部30和葉片部40的開放型的葉輪。圓盤部30具備圓盤主體部35和筒部32。
[0067]圓盤主體部35從非夾持部34朝向徑向外側(cè)延伸而呈現(xiàn)大致圓板狀。圓盤主體部35越靠徑向內(nèi)側(cè)越形成為厚壁。另外，圓盤部30具有將前側(cè)面31和筒部32的外周面32a平滑地連結(jié)的凹狀的曲面31a。葉片部40與上述的第一實(shí)施方式同樣地形成，從前側(cè)面31突出地形成。
[0068]上述的圓盤部30在比圓盤主體部35靠軸線O方向后側(cè)具備周向應(yīng)力抑制部50。該周向應(yīng)力抑制部50以使筒部32向軸線O方向后側(cè)延長(zhǎng)的方式延伸形成。
[0069]另外，筒部32及周向應(yīng)力抑制部50在其內(nèi)周面32c、50a分別具備以軸線O為中心的圓環(huán)狀的第一槽(第一軸向應(yīng)力位移槽)61及第二槽(第二軸向應(yīng)力位移槽)62。也就是說，第一槽61配置在比C-C線靠軸線O方向后側(cè)的位置。另一方面，第二槽62與第一槽61空開規(guī)定的間隔地配置在比C-C線靠軸線O方向前側(cè)的位置。
[0070]通常而言，旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力在所述C-C線上或其附近處為最大值。因此，如圖4所示，周向應(yīng)力在C-C線與非夾持部34的最內(nèi)徑部交叉的部位或其附近處顯示最大應(yīng)力。另一方面，在旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)因流路側(cè)與圓盤背面?zhèn)鹊臍怏w壓差所產(chǎn)生的推力方向載重(軸向力)也產(chǎn)生軸向應(yīng)力。在如本實(shí)施方式那樣設(shè)有槽(第一槽61及第二槽62)的情況下，軸向力在所述槽的周圍處顯示較高的值。例如，在如本實(shí)施方式那樣槽的一部分呈圓弧狀的圓槽的情況下，在作為所述圓弧的頂點(diǎn)部的槽的最深部處軸向應(yīng)力顯示最大值。因此，在本實(shí)施方式中，軸向應(yīng)力在將第一槽61的最深部61a與第二槽62的最深部62a連結(jié)的方向上顯示最大應(yīng)力。如此，通過設(shè)置第一槽61及第二槽62，能夠使軸線方向應(yīng)力成為最大的部位比第一實(shí)施方式向徑向外側(cè)位移。其結(jié)果是，能夠使軸向應(yīng)力的集中部位從周向應(yīng)力的集中部位分離。
[0071]圖6是表示本實(shí)施方式的葉輪210中的、高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力分布的模擬結(jié)果的等聞線圖。[0072]作用于葉輪210的應(yīng)力是周向應(yīng)力和軸向應(yīng)力重疊所成的應(yīng)力。如圖6所示，在使軸向應(yīng)力的集中部位從周向應(yīng)力的集中部位分離的情況下(參考圖7)，與不分離的情況(參考圖3)相比，在旋轉(zhuǎn)時(shí)所作用的應(yīng)力的最大值降低。如此，通過設(shè)置第一槽61及第二槽62，與第一實(shí)施方式的葉輪10相比，能夠進(jìn)一步抑制旋轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力的局部集中。
[0073]其結(jié)果是，能夠降低圓盤部30中的應(yīng)力集中，尤其是能夠抑制葉輪210的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的變形。圖7中由虛線表示旋轉(zhuǎn)時(shí)的葉輪210的位移概念。
[0074]需要說明的是，圖5中示出了第一槽61的槽深dl比第二槽62的槽深d2深的情況。但是，本發(fā)明并不局限于兩槽深dl、d2的相對(duì)量。另外，本發(fā)明也并不局限于第一槽61及第二槽62的寬度、第一槽61與第二槽62的距離等。只要是能夠有意地進(jìn)行周向應(yīng)力的集中部位和軸向應(yīng)力的集中部位的分離的設(shè)定均同樣地成立。第一槽61的槽深dl及第二槽62的各種因素只要能夠確保旋轉(zhuǎn)時(shí)的葉輪210的充分的強(qiáng)度即可。
[0075]另外，在本實(shí)施方式中，關(guān)于第一槽61及第二槽62的一部分呈剖面圓弧狀的圓槽的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于該形狀。例如也可以為方槽等。
[0076]另外，關(guān)于第一槽61、第二槽62而言,不出了各自為相對(duì)于與軸線O方向正交的基準(zhǔn)面而呈對(duì)稱的形狀的情況，但本發(fā)明不局限于這樣的情況。作為第一變形例，例如如圖8A、圖SB所示那樣，在相對(duì)于與軸線O方向正交的基準(zhǔn)面(圖SB中的基準(zhǔn)面D)而使第一槽61、第二槽62各自的形狀為非對(duì)稱的形狀的情況下也成立。在這樣的情況下，在第一槽61的最深部61a、第二槽62的最深部62a處軸向應(yīng)力也顯示最大值。在當(dāng)使槽寬變大時(shí)而無法充分確保旋轉(zhuǎn)時(shí)的葉輪強(qiáng)度的情況下、在使軸向應(yīng)力的集中部位從周向應(yīng)力的集中部位極力分離的情況下尤其有效。
[0077]進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，示出了第一槽61配置在比C-C線靠軸線O方向后側(cè)的位置、第二槽62與第一槽61空開規(guī)定的間隔地配置在比C-C線靠軸線O方向前側(cè)的位置的情況。這通常是在C-C線上或其附近處集中有周向應(yīng)力的原因。這是基于C-C線位于圓盤主體部35的軸線O方向最后側(cè)以及離心力與半徑成比例的結(jié)果。但是，因葉輪形狀及葉輪內(nèi)的重量分布的不同，周向應(yīng)力的集中部位也可能是產(chǎn)生在與C-C線偏離的部位。在這種情況下，無需局限于C-C線的位置，第一槽61配置在比周向應(yīng)力的集中部位靠后側(cè)的位置、第二槽62與第一槽61空開規(guī)定的間隔地配置在比所述周向應(yīng)力的集中部位靠軸線O方向前側(cè)的位置即可，也可以至少在同筒部32與周向應(yīng)力抑制部50連續(xù)的內(nèi)周面上，沿著軸線O方向而在周向應(yīng)力的集中部位的軸線O方向一側(cè)形成有第一槽61、另外在軸線O方向另一側(cè)形成有第二槽62。
[0078]需要說明的是，本發(fā)明并不局限于上述的各實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，可以在不超出其主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。
[0079]例如，作為上述的第二實(shí)施方式的第二變形例，如圖9所示的葉輪310那樣，也可以相對(duì)于筒部32及圓盤主體部35而作為獨(dú)立構(gòu)件具備周向應(yīng)力抑制部350。在該圖9所示的第二變形例的情況下，在從后側(cè)觀察時(shí)在圓盤部30的軸線O方向后側(cè)面36形成有圓環(huán)狀的凹部37。并且，周向應(yīng)力抑制部350具備:利用熱裝而固定于上述凹部37的徑向內(nèi)側(cè)的管狀部38的管狀部352 ;在管狀部352的軸線O方向后側(cè)處向徑向內(nèi)側(cè)折彎的折彎部353。在這種情況下，通過折彎部353的前側(cè)面353、筒部32的后側(cè)面32d和管狀部352的內(nèi)周面352a來形成出具備與上述的第一槽61同樣的功能的第一槽361。[0080]通過如上述第二變形例那樣形成，能夠利用楊氏模量較高的材料作為周向應(yīng)力抑制部350的材料，故能夠使周向應(yīng)力抑制部350比圓盤部30難以變形。需要說明的是，在圖9中，示出了管狀部352和折彎部353的角部被倒角而輕量化的一例，但也可以省略倒角。
[0081]另外，例如作為上述的第二實(shí)施方式的第三變形例而如圖10、圖11所示的葉輪410那樣，將周向應(yīng)力抑制部50的后側(cè)面51 (參考圖2)置換為從軸線O方向后側(cè)觀察時(shí)以規(guī)定間隔呈放射狀形成的肋部451。該肋部451在圓盤主體部35的軸線O方向上的后側(cè)面39和周向應(yīng)力抑制部50上形成。通過如此形成，能夠防止周向應(yīng)力集中的部位和軸向應(yīng)力集中的部位重合而產(chǎn)生局部的應(yīng)力集中的情況，并且能夠抑制圓盤部30的剛性降低且同時(shí)實(shí)現(xiàn)圓盤部30的輕量化。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)速控制的響應(yīng)提高、旋轉(zhuǎn)開始時(shí)的轉(zhuǎn)矩減少及軸系的穩(wěn)定化。
[0082]另外，在上述的第二實(shí)施方式中，對(duì)于將夾持部33 (—側(cè)部)配置在筒部32的軸線O方向前側(cè)的情況進(jìn)行了說明，但例如作為上述的第二實(shí)施方式的第四變形例而如圖12所示的葉輪510那樣，也可以將熱裝于旋轉(zhuǎn)軸5的夾持部433作為圓盤主體35的軸線O方向一側(cè)而設(shè)于后側(cè)。并且，將周向應(yīng)力抑制部450作為相對(duì)于圓盤主體35而成為夾持部433的相反側(cè)的軸線O方向另一側(cè)設(shè)于前側(cè)。在這種情況下，周向應(yīng)力集中的部位成為圓盤主體部35的軸線O方向最前側(cè)或其附近處。并且，該第四變形例的葉輪510在軸線O方向上的、成為夾持部433的相反側(cè)的軸線O方向前側(cè)具備使筒部33向軸線O方向前側(cè)延長(zhǎng)的周向應(yīng)力抑制部450，由此利用周向應(yīng)力抑制部450防止了上述的周向應(yīng)力的集中。
[0083]并且，在該第四變形例的情況下，也分別設(shè)有上述的第一槽61和第二槽62。如圖13所示，由于設(shè)有第一槽61和第二槽62，因此與第二實(shí)施方式同樣地，旋轉(zhuǎn)時(shí)的周向應(yīng)力集中的部位和軸向應(yīng)力集中的部位被分尚，從而能夠抑制向局部的應(yīng)力集中。
[0084]在此，在如圖12、圖13所示的葉輪510的情況下，優(yōu)選將在軸線O方向上形成在夾持部433與圓盤主體部35之間的傾斜部451的徑向的構(gòu)件尺寸設(shè)定為可獲得充分的剛性的適當(dāng)?shù)臉?gòu)件尺寸。如此，即便在周向應(yīng)力集中的部位的后側(cè)，也能夠抑制筒部32的浮起，故能夠有助于進(jìn)一步的周向應(yīng)力的降低。
[0085]另外，在上述的第二實(shí)施方式中，示出了在比C-C線靠軸線O方向的前側(cè)及后側(cè)分別各設(shè)置一個(gè)第一槽61、第二槽62的情況,但本發(fā)明并不局限于這種情況。在軸線O方向的前側(cè)及后側(cè)的至少一方設(shè)有多個(gè)槽的情況下也可以同樣地適用。在這種情況下，與第二實(shí)施方式同樣地，旋轉(zhuǎn)時(shí)的周向應(yīng)力的集中部位和軸向應(yīng)力的集中部位被分離，從而能夠抑制向局部的應(yīng)力集中，并且實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的輕量化。
[0086]另外，在上述的各實(shí)施方式中，對(duì)于利用熱裝來進(jìn)行圓盤部30的向旋轉(zhuǎn)軸5的固定進(jìn)行了說明，但不局限于此。也可以至少在軸線O方向的一側(cè)處設(shè)置夾持部來固定在旋轉(zhuǎn)軸5的外周面上。另外，在利用了包括熱裝、冷裝在內(nèi)的熱變形的固定方法中，基于加熱或冷卻的裝卸變得容易故是適宜的。
[0087]另外，在上述的各實(shí)施方式，以僅僅具有圓盤部30和葉片部40的開放型葉輪為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于這種情況。在相對(duì)于圓盤部30和葉片部40還具有罩體部的閉合型葉輪中也可以同樣地適用。
[0088]進(jìn)而，在上述的各實(shí)施方式中，作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械說明了離心式壓縮機(jī)100的一例，但不局限于離心式壓縮機(jī)100，例如在各種工業(yè)用壓縮機(jī)、渦輪制冷機(jī)、小型燃?xì)廨啓C(jī)中也可以適用本發(fā)明的葉輪。
[0089]工業(yè)實(shí)用性
[0090]根據(jù)該葉輪，能夠相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸容易裝卸，并且能夠防止在旋轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)力局部集中的情況。
[0091]附圖標(biāo)記說明如下:
[0092]100離心式壓縮機(jī)(旋轉(zhuǎn)機(jī)械)
[0093]5旋轉(zhuǎn)軸
[0094]30圓盤部
[0095]31前側(cè)面
[0096]32 筒部
[0097]32c 內(nèi)周面
[0098]33、433夾持部(一側(cè)部)
[0099]35圓盤主體部
[0100]39后側(cè)面
[0101]40葉片部
[0102]50周向應(yīng)力抑制部
[0103]50a 內(nèi)周面
[0104]61第一槽(第一軸向應(yīng)力位移槽)
[0105]62第二槽(第二軸向應(yīng)力位移槽)
[0106]O 軸線
【權(quán)利要求】
1.一種葉輪，其中， 所述葉輪具備: 大致筒狀的筒部，其供繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸穿過，并且具有設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向一側(cè)并固定于所述旋轉(zhuǎn)軸的夾持部； 圓盤主體部，其設(shè)于比所述夾持部靠軸線方向另一側(cè)的位置且從所述筒部向所述旋轉(zhuǎn)軸的徑向外側(cè)延伸； 圓盤部,其具備所述筒部和所述圓盤主體部； 葉片部，其從所述圓盤主體部向所述軸線方向一側(cè)突出， 所述圓盤部具備周向應(yīng)力抑制部，該周向應(yīng)力抑制部從所述筒部向比所述圓盤主體部靠所述軸線方向另一側(cè)的方向延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉輪，其中， 所述圓盤部在所述筒部或所述周向應(yīng)力抑制部的內(nèi)周面具備第一軸向應(yīng)力位移槽及第二軸向應(yīng)力位移槽，該第 一軸向應(yīng)力位移槽及第二軸向應(yīng)力位移槽設(shè)于周向應(yīng)力集中的位置的軸線方向兩側(cè)，使作用于所述圓盤部的軸向應(yīng)力集中的位置從所述周向應(yīng)力集中的位置向徑向外側(cè)位移。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的葉輪，其中， 所述圓盤部具備相對(duì)于所述筒部及圓盤主體部而作為獨(dú)立構(gòu)件的所述周向應(yīng)力抑制部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉輪，其中， 所述葉輪還具備在所述圓盤主體部和所述周向應(yīng)力抑制部上形成的肋部。
5.—種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中， 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械具備權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的葉輪。
【文檔編號(hào)】F04D29/22GK103958899SQ201380003984
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月13日
【發(fā)明者】八木信賴, 平田大輔 申請(qǐng)人:三菱重工壓縮機(jī)有限公司, 三菱重工業(yè)株式會(huì)社