JPH01501561A - 遠心圧縮機の羽根車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 遠心圧縮機の羽根車 発明の分野 本発明は圧縮機の製造に間し、特に、遠心圧縮機の羽根車に関する。

従来の技術 複数の円筒状の羽根（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ　ｗａｎｅｓ）及び一つのカバー ディスク（ｃｏｖｅｒ　ｄｉｓｃ）を有するベースディスク（ｂａｓ＠ｄｉｓｃ ）を備える遠心圧縮機の羽根車が従来の技術において知られている。該ベースデ ィスクのウェブ（ｗｅｂ）は、内部及び外部表面を有しており、これら表面の母 線は羽根車の回転軸に垂直な面に対して種々の角度で位置付けられている（例え ば、ヴエ、エフ。

リス、　（Ｖ、Ｆ、Ｒ１５）遠心圧縮機械（Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ　Ｃｏｍｐ ｒｅｓｓｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｓ）　、モスクワレニングラードマチノストロエ ニエ（Ｍａｃｂｉｎｏｓｔｒｏｅｎｉｅ）　、１９６４．１０頁、２６５を参照 されたし）。

該ベース羽根車ディスクは、むくのボス（ｈｕｂ）と比較的薄いウェブから構成 されており、内部のウェブ表面の母線は羽根車の回転軸に垂直であり、それに対 してベースディスクウェブの外部表面の母線は、回転軸に対しである一つの角度 で定められている。

ベースディスクは、該ディスクに非対称に配置された複数の羽根の質量の遠心力 の曲げモーメントによって、また非対称に分布せしめられたウェブの質量の曲げ モーメントによって作用せしめられ、両モーメントは一方向になり、且つ要約さ れる。

最大の応力は、ディスクと羽根の取り付は部分にほとんど近いディスクの部分に 発生する。同部分は、ディスクと羽根の取り付は状態により発生する複数の応力 を集中させるもの（ｅｏｎ−ｅｅｎｔｒａｔｏｒｓ　ｏｆ　５ｔｒｅｓｓｅｓ） を有することを除いては、気体の流れによってひき起こされるひどい摩耗と腐蝕 が顕著である。すべてのこれらの要素は、高度の安全性の限界（ｈｉｇｈ　ｓａ ｆｅｔｙｍａｒｇｉｎｓ）及び高度の機械特性の特徴がある材料の使用を必要と する。それ故、既知の羽根車のベースディスクは、高強度鋼（ｈｉｇｈ−ｓｔｒ ｅｎｇｔｈ　５ｔｅｅｌｓ）の鍛造品から成る。

しかし、ベースディスクを作るためのかかる鍛造品の使用は、大量の労力とブラ ンク用の金属の大量の消費を必要とする。ベースディスクを作るための圧延材の 利用は、労力と金属の容積をかなり削減するが、しかし圧延材は低い機械特性を 有し、Ｖ＞１８０ｍ／ｓの高い先端速度（ｐｅｒｉｐｈｅｒｉｌ　５ｐｅｅｄｓ ）で走行する羽根車において用いることができない。

発明の公表 本発明の主目的は、ベースディスクの表面の特別な設計により、該ディスクは、 該ディスクが圧延材で作られることを可能にする、ディスクと羽根の取り付は位 置（ｐｏｉｎｔ　ｏｆ　ｄｉｓｃ−ｔｏ−ｖａｎｅ　ａｔｔａｃｈ■ｅｎｔ）に おける応力の低レベルを特色とする遠心圧縮機の羽根車を提供することである。

この問題は、複数の円筒状の羽根及び一つのカバーディスクを支持するベースデ ィスクを備えており、該ベースディスクのウェブは、内部及び外部表面を有して おり、前記表面の母線（ｇｅｎｅｒｉｔｒｉｅｅｓ）が羽根車の回転軸に垂直な 面に対して種々の角度で位置付けられている遠心圧縮機の羽根車において、本発 明にしたがって、ベースディスクのウェブ（ｂａｓｅ　ｄｉｓｃ　ｗｅｂ）の内 部表面と羽根車の回転軸に垂直な面の間の角度が、前記外部表面と同垂直な面の 間の角度よりも０．５−１°大きいことを特徴とする遠心圧縮機の羽根車を提供 することによって解決される。

かかる羽根車におけるベースディスクのウェブは、該ディスク本来の質量によっ て作られる遠心力によって、また複数の羽根の質量の一部分の遠心力によって作 用せしめられる。内部及び外部のウェブ表面の母線の傾斜角の選択された差にお いて、その中間区域の線（ｓ＋１ｄｄｌｅ　５ｅｅｔｉｏｎ　１ｉｎｅ）は、ウ ェブの質量及び複数の羽根の質量の一部分の遠心力によって生ぜしめられる曲げ モーメントの作用が反対の方向に向けられるような羽根車の回転軸に対する角度 で位置付けられている。ウェブに作用する総曲げモーメントは、これらのモーメ ントの差及び結果として該ウェブの危険な部分における応力によって限定せしめ られる。ウェブの外部及び内部表面の母線の傾斜角の差（０，５−１°）は、前 記危険な部分の最小応力を確保する目的で選択される。

このようにベースディスクにおける応力の減少せしめられたレベルは該ベースデ ィスクが圧延材から作られることを可能にする。

図面の要約 次に、本発明が附付の図面を９照して、例として詳細に説明される。

図面において、 第１図は、本発明による羽根車の一部分の縦断面図であり、第２図は、本発明に よる、羽根車のベースディスクのウェブの内部表面及び既知の羽根車のベースデ ィスクのウェブの内部表面の半径方向及び接線方向の応力の曲線を示し、第３図 は、本発明にしたがって、該ディスクの危険な部分（ｄａｎｇｅｒｏｕｓ　５ｅ ｃｔｉｏｎ）の応力と羽根車の回転軸に直角な面に対するディスク表面の母線の 角度差の関係を示すグラフを例示する。

発明の実施の最良の態様 ここに提案された遠心圧縮機の羽根車は、堅く取り付けられた（溶接またはんだ 付けされた）複数の羽根（ｖａｎｅｓ）　２と一つのカバーディスク３を支持す るベースディスク１（第１図）を備える。ベースディスク１のウェブは外部及び 内部表面４及び５をそれぞれ有し、これら表面の母線は羽根車の回転軸ｏ−０は 外部表面４の母線と羽根車の回転軸ｏ−ｏに垂直な面Ｐの間道である。角度βは 角度αより０．５−１°大きい。

羽根車の外側直径り及び羽根車の出口（ｉｍｐｅｌ　Ｉｅｒ　ｏｕｔｌｅｔ　） の流れ通路（ｆｌｏｗ　ｐａｓｓａｇｅ）の幅すが第１図に任意に示されている 。

回転する羽根車において、ディスク１のウェブの質量の遠心力Ｆ＋　、Ｆｚ　、 ・・Ｆ、によってひき起こされる曲げモーメントＭｌは内部表面５に向けられ、 一方複数の羽根２の質量の遠心力（図面に示されていない）によってひき起こさ れる曲げモーメントＭ、は外部表面４に向けられ、概括した曲げモーメン）　（ ｓｕ＋ｓｍａｒｙ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ）は、モーメントＭ＋　とＭ ２の差に等しい。

第２図は、羽根車のベースディスク１のウェブの内部表面５の半径方向の応力σ 、とσ、′及び接線（周辺）応力σ５とσ１′の曲線を示す、連続線は、本発明 による羽根車における応力σ、及びσ１を示し、点線は既知の羽根車における応 力σ？１及びσｔ１　を示す、提案された羽根車のディスク１は、既知の羽根車 のディスクにおける応力σ？′及びσ、′よりもかなり低い応力σ７及びσ、（ ３０−５０％だけ）を受けさせられる。

第３図において、ベースディスク１の内部表面５の最大応力σｖｌｌａＸとσ、 −ａ×と、それらの角度の差（β−α）の間の実験的に得られた関係が示されて いる。この関係は、羽根車の外側直径りに対する羽根車の出口（１ｓｐｅｌ　Ｉ ｅｒ　ｏｕｔｌｅｔ）における流れ通路幅すの関係の二つの極値（ｅｘｔｒｅｍ ｅ　ｖａｌｕｅｓ）の間で当てはまる０曲線６は”−＝０．０３に相応し、曲１ １７は”＝０．０７に相Ｄ　Ｄ 応する。　＜　０．０３＞”−＞０．０７の関係を有する羽根車は、その低り い効率により全くめったに使用されない）、該羽根車の回転軸Ｏ−ｏに垂直なウ ェブ面Ｐに対するウェブの外部表面４及び内部表面５の母線の角度の差（β−α ）は、ベースディスク１の危険な部分における最小の応力σ７及びσ、を確保す る目的で這択されており、即ち、この差は、ｆｉ＝０．０５−０．０７の羽根車 については、０．７５ないし１°であるべきであり、一方若＝０．０４−０．０ ５の羽根車について、その差は０．５ないし０．７５″″であるべきである。

提案された発明の工学及び経済効率は、ベースディスクに応力を加えることを減 らすことに存し、それはボスの厚さを減らすことを可能にし、また鍛造品の代わ りに圧延材（ｒｏｌｌｅｄ　５ｏｃｋ）からディスクを作ることを可能にし、そ れによってディスクの製造に必要とされる金属の消費と労力の量を減少させる。

産業上の適用 本発明は、高圧シュラウド付き片側吸込型遠心圧縮機（ｈｉｇｈ−ｐｒｅｓｓｕ ｒｅ　５ｈｒｏｕｄｅｄ　ｓｉｎｇｌｅ−ｓｕｃｔｉｏｎ　ｃｅｎｔｒｉｆｕｇ ａｌ　ｅｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓ）の羽根車に最も首尾良く利用され得る。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円筒形の複数の羽根（２）と一つのカバーディスク（３）を支持し、且つそのウ ェブの外部表面（４）及び内部表面（５）を有しているベースディスク（１）を 備えており、前記表面の母線は羽根車の回転軸（Ｏ−Ｏ）に垂直な面（Ｐ）に対 して種々の角皮で位置付けられている遠心圧縮機の羽根車において、羽根車のベ ースディスク（１）のウェブの内部表面（５）と羽根車の回転軸（Ｏ−Ｏ）に垂 直な面（Ｐ）の間の角皮（β）がベースディスク（１）のウェブの外部表面（４ ）と同垂直な面（Ｐ）の間の角度（α）よりも０．５−１°大きいことを特徴と する遠心圧縮機の羽根車。