JPS6012958Y2 - 遠心送風機用の軸、主板およびハブ組立体 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は誘引通風お、よびガス再循環に用いられるよ
うな高温ガス送風機用の軸、主板およびハブ組立体に関
するものである。

表面的にはこの考案に大いに関係のあるように見える二
つの特許について述べる前に、高温度環境で運転される
遠心送風機に関連する設計上考慮すべき問題について検
討するのは有益である。

常温から約３０分で高温度、たとえば３９ｆＣ（７５０
’Ｆ）まで上昇したガ久雰゛囲気中で運転される主板に
は、主板の外周縁から内周縁に亘って外周縁での約３１
０℃（５９０’Ｆ）から軸に近い内周縁での約９３’０
（２００’Ｆ）までに亘る温度勾配が発生する。

この状態は、主板が一方が軸と一体であり他方は環体で
ある１対の対向するハブ部材によって軸に取付けられる
送風機構造について現われる。

この結果、主板に於ける応力は、主板の半径方向外側部
分から主板とハブとが結合された位置に向かって次第に
増大する。

熱的過渡現象によって主板に掛かるこの応力の状況は、
半径方向の外側部分が熱を受け、半径方向の間にある部
分が熱せれないか、または冷やされるような単純な円板
に相似すると考えることができる。

この円板のこのような条件の下にある外側部分は膨張し
て歪み、−男手径方向内側部分は相応する膨張がなく、
その結果この円板の半径方向外側部分と内側部分との間
に大きい応力が発生する。

このような応力が、遠心力による応力と共にボルトと主
板とハブとに掛るのである。

゛ボルトに掛る応
力に対処することは、高品質のボルト材料が入手でき、
多量のボルト材料が必要でないという意味で比較的に安
価であるので、非常に困難ではない。

しかし、ボルトのなん倍も大きい主板に同じ高品質の材
料を用いることは現実でないことは明らかであろう。

、従って、高温状態で用いられる遠心送風機にかかる急
速な温度変化から生じる応力が送風機に悪い影響を与え
ない遠心送風機用の軸、主板およびハブ組立体を得るこ
とが望ましい。

高温用遠心送風機のハブ組立体については、二つの特許
ミ即ち米国特許第３６０２６０９号および第３８３２０
９１号がある。

前者の特許では、軸は、主板（中心孔を持たない）の両
側に固定された二つのスタブ軸で構成され、それぞれの
軸の主板に近接する端は拡大され且つ中空とされて越大
径の環状の軸端取付用フランジとされ、主板に対して熱
的および機械的に接触する環となり、かつ主板のそれぞ
れの側面には上述のフランジが置かれる環状凹部が設け
られ、主板の薄い部分とフランジとを貫通する締めつけ
ボルトが用いられている。

後者の特許では、主板に中心孔が設けられ、その内周縁
のハブが対向すう二つのハブ部材の璋状轡内に受入れら
れ、ハブボルトはそこから半径方向外側に延びてハブ部
材と通常の厚さの位置で主板とを貫通しで延びてい゛る
＝これらの二つの特許は、表面上はこの考案に関係力＜
１木上うに見えるが、先に述べた設計上の問題および以
下の説明から、この表面上の関係は実体のないことがわ
かる。

この考案によれば、軸と、この軸から分離できないハブ
および上記軸から分離できるハブ環を含む１対の対向す
るハブと、上記ハブおよび上記ハブ環の対向面間に挾ま
れて設けられ、外周が反対方向に突出した環状肩部を形
成する厚い環状部を有する内周縁を有する円板形主板と
、上記ハブおよび上記ハブ環周囲で周方向に離間した位
置に設けられ、上記ハブおよび上記ハブ環を通って軸方
向に延びた複数の結合装置とを備え、上記分離できない
ハブおよび上記分離できるハブ環が、それらの対向面に
環状凹部を有し１．この凹部の外周が上記肩部に密接に
当接して肩部と凹部とで支承領域を形成するように上記
厚い環状部を受入れ、上記肩部と凹部との間の支承領域
が、：、上記結合装置近傍の支承応力領域の半径方向外
側に在り、・送風機に於ける熱遷移により主として生ず
る応力が大部分上記肩部と凹部との間の支承領域に掛か
るようにした遠心送風機用の軸、主板お、よびハブ組立
体が得られる。

、′１また、この考案の好ましい態様呻よれば、内周縁
が、上述の厚い環状部を含む半径方向外側部と、主板の
内周まで延び、厚い環状部の厚さより小さい厚さを持つ
半径方向外側部表を備え、上述のハブ環には、主板の内
周に近接中る主板の対向面に近接して対向する面・が設
けられ、軸の近くで、主板が第１のハブから離れる方向
に傾むこうとするのに対抗させである＝−′１ 次に添附図面に示す本考案の実施例に沿って本考案を説
明する。

、、’、’：１′、、−第１図と第２図に於て
、遠心送風機の羽根車は、軸１０と外周部分に取付けら
れた羽根１４を有する中心孔を持つ円板状の主板・１１
２と、主板１２を軸１０に固定するために主板の内周部
分に組合せられたハブとを備えている。

第１図に示す羽根車は中心主板型のものであるが、この
考案は他の型の駒根車、□例えば主板１“２が背板であ
るものにも適用できる。

ハブ組立体は、軸１０から分離できない第１のハブ１６
と、軸から取はずし可能な対向するハブ環１８とを含ん
でいる。

現在この考案の好ましい形と考えられているものに於て
は１．軸１０と第１のハブ１６とは一体であって、この
構成をここでは二体ハブと呼ぶ。

しかしこの考案め概念は、第１のハブ１６が軸と別体で
軸に焼き嵌めされて、第２のハブ部材即ちハブ環に対し
て分離できないものとされたハブ組立体にも適用できる
ものである。

主板１２（第３図）は、２つの同心部分、即ちハブ組立
体から半径方向外側に延びた半径方向外側部分２０と、
第１のハブ１６とハブ環１８との対向面間に挾まれた内
周縁２２とから成るものと考えられる。

この内周縁２２は、厚い環状部２４を有し、この環状部
２４の外周には互に逆向きに突出する環状の肩部２６お
よび２８が形成されている。

主板１２とハブ環１８とを軸ｒＯおよび一体のハブ１６
に組付けるとき厚い環状部２４収容するために、第３１
のハブ１６とハブ環１８の双方にはそれぞれの対向面に
環状の凹部３０および３２が設けられている。

厚い環状部の主板上の位置は、ハブ１６と六ブ環：１Ｂ
の溝の位置に対して、環状凹部の外周面３４゛および３
６が環状部の段部２６および２８に密接に当接する関係
を持って嵌合わされ、肩部と凹部との間で応力を支承す
る熱応力支承領域を形成するような位置である。

厚い環状部２４は、製造設備とコストとに応じて種々の
方法で形成できる。

例えば、厚い環状部は、円板を機械切削してこの部分を
除いて厚さを減して形成してもよいし、異なる厚さを持
つ環状部材を同心にその周辺に沿って溶接したのち機械
加工して形成してもよいし、あるいは、平らな円板の両
側に二つの別々の環を溶接してもよい。

第３図に最も良く示されているように、主板の内周縁２
２そのものが、厚い環状部２４を有する半径方向外側部
と、厚い環状部２４の厚さより薄く、主板の内周まで延
びた半径方向内側部３８とに更に分けられる。

この場蚕、ハブとノ１ブ環の環状の凹部３０および３２
の全径方向寸法は、主板の厚い環状部がそこに頂度収容
され、主板の半径方向内側部３８の対向両面に密坦に近
接した面部分４０および４２がハ／およびハブ環の環状
凹部の半径方向内側９部分に形成されるような寸法であ
る。

厚い環状部とハブおよび六ブ環との間がきつく当接する
ようにするためにミ面部分４０および４２と半径方向内
側部３８との間に僅かなすきまを設けてもよいが、分離
可能なハブ環１８の面部分４２を主板の半径方向内側部
、３８の対向面とに密着させることが望ましいと考えら
れる。

その理由は、例えば３９ＣＪ′Ｃ（７５０°Ｆ）という
高温環境での羽根車の始動運転時には、ハブ環１８の温
度は一体ハブ１６′の平均温度よりも相当に速く、上昇
すると考えられるからである。

□これは勿論、一体ハブ１６からヒートシンクの如き作
用をする軸１０への熱伝導が、ハブ環１８からの熱伝導
よりも良いためである。

その結果、ハブ環が、半径方向に自由に膨張できるのに
対して、一体ハブ１６は軸１０に結合されていて拘束さ
れているので、ハブ１６にはより高い応力が発生する。

ハブ環１８が一体ハブ１６よりも多く膨張できるので、
半径方向内側部３８が一体ハブの面部分４０から離れて
ゆく方向に主板が傾く傾向がある。

この傾向は、ハブ環１８の面部分４２と主板の半径方向
内側部３８の対向面とを比較的密に近接させることによ
って問題とならぬ程度にまで抑えられる。

主板の内周縁２２は、第３図で、ハブ１６とハブ環１８
との間にはさまれて保持される。

ハブ１６とハブ環１８は、その周りで周方向に離間した
複数の結合装置により、間隔をおいて並ぶ締付具、図で
は間に挾むようにして主板の内周縁２２を保持し、結合
装置は図示の例ではハブとハブ環と厚い環状部とを貫い
て軸方向に延び、ナツト４６によって締付られたボルト
４４である。

上に説明し図示した構成に於ては、上述の肩部と凹部と
の間の支承領域が、ボルト孔領域に於ける主板、とハブ
との間の応力支承領域占りも半径方向外側に置かれてい
るから、運転中の送風機に於ける熱的過渡状態から主と
して起き、条応力は大部分上述の肩部と凹部との間の支
承領域に掛かることが明らかである。

ここに説明したこの考案による改良の施されてない送風
機に於ては、大きな熱的過渡状態の間に最大応力の生じ
る領域はハブと主板めボルト円領域にあることがわかっ
ているが、一体ハブを持つ送風機の温度上昇中に於ける
熱応力に関して次に尋も、重要な銅酸は、一体ハブ１６
の面部分４０と軸１０の外周との間の内側隅部である。

この部分での応力集中を減らすために、軸の外周面に接
して軸を取巻く曲線断面の溝４８を例えば大きなフィレ
ットの如くして一体ハブ１６に設けである。

第４霊！ニニ型：！：ＦＩＩでは、ハブ１６Ａが軸１０
に １環状部２４Ａが主板１２Ａ 周
端までずっと半径方向内側に延びてわり、 する二つ
のハブのそれぞれの環状の凹部も、 の内周端までず
っと延びている。

この場合で 、肩部と凹部との間の支承領域とボルト孔
のまわ→の応力領域との位置関係は第３図に示すものと
同じである。

【図面の簡単な説明】

第１図は７部を断面で示したこや考案の実施例の側面図
、免２崗は第１図の左□か９％た端面図、第３図は一実
施例の拡大部分断面図、第４図は別の実施例の第３図と
同様の図面である。 １０・・・・・・軸、１２・・・・・・主板、１４・・
・・・・羽根、１６・・・・・・ハブ、１８・・・・・
・ハブ環、２０・・開学径方向外側部分、２２・・・・
・・内周縁、２４・・・・・・厚い環状部、２６．２８
・・・・・・肩部、３０．３２・・・・・・環状の凹部
、３４．３６・・・・・・外周面、３８・・開学径方向
内側部、４０．４２・・・・・・面部分、４４・・・・
・・ボルト、４６・・・・・・ナツト、４８・・・・・
・溝。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 （１）軸と、この軸から分離できないハブおよび上記軸
   から分離できるハブ環を含む１対の対抗するハブと、上
   記ハブおよび上記ハブ環の対抗面間に挟まれて設けられ
   、外周が反対方向に突出した環状肩部を形成する厚い環
   状部を有する内周縁を有する円板形主板と、：上記ハブ
   および上記ハブ環周囲で周方向に離間し、た位置に設け
   られ、上記ハブおよび上記ハブ環を通って軸方向に延び
   た複数の結合装置と舎備え、上記分離で４きないハブお
   よび上記分離ヤきもハブ環が、それらめ゛対抗面に環状
   凹部を有し、：この凹部の外周が上記肩部に密接に当接
   して肩部と凹部とで°熱応力支承領域を形成するよ１う
   に上記厚い環状部を受は入れ、上記肩部と凹部との間の
   上記熱応力支承領域が、上記結合装置近傍め熱応力支承
   領域の半径方向外側に在り１、送風機に於ける熱遷移に
   より・主として生ずる：応力が大部分上記肩部と凹部と
   の間の熱応力支承領域に掛かるようにした遠心送風機用
   の軸、主板およびハブ組立体。 ： １ ゛（２）上記内周縁が、
   上記厚い環状部を含む半径方向外側部と、上記厚い環状
   部の厚さより小さい厚さを持ち、上記主板の内周まで延
   びた半径方向内側部とを備えた実用新案登録請求の範囲
   第（１）項記載の遠心送風機用の軸、主板およびハブ組
   立体。 １（３） 上記ハブ環が上記主板の内周
   に近接する上記主板の対抗両面に対Ｕて近接して面する
   面部分を備え、上記主板が上記軸の近くで上記分離でき
   ないハブから離れる方向に傾こうとするのに抗するよう
   にした実用新案登録請求の範囲第（１）項あるいは第（
   ２）項記載の遠心送風機用の軸、主、板およびハブ組立
   体。 １゜（４）上記軸と上記分離できないハブとが一体の部
   材である実用新案登録請求の範囲第（１）項、第（２）
   項あるいは第（３）項記載の遠心送風機用の軸、主板お
   よびハブ組立体。 （５）上記分離できないハブが１．当初は上記軸と別゛
   体であり、上記軸に焼き嵌めされた部材から成る実用新
   案登録請求の：範囲第（１）項乃至第（４）項のいずれ
   か記載の遠心送風機用の軸、主板およびハブ組立体。 ′ １