[发明专利]叶轮及具备该叶轮的旋转机械

说明书

技术领域

本发明涉及叶轮及将该叶轮固定于旋转轴而成的旋转机械。本申请基于2012年2月13日向日本申请的日本特愿2012-028763号而主张优先权，其内容援引于此。

背景技术

在涡轮制冷机、小型燃气轮机等中，采用离心式压缩机等旋转机械。该旋转机械具有在固定于旋转轴的圆盘部设有多个叶片的叶轮，通过使叶轮旋转，由此对气体赋予压力能量及速度能量。

在上述叶轮中，在旋转轴高速旋转之际，叶轮的安装孔的内周面附近的拉伸应力变高而可能导致叶轮发生破损。为了防止该叶轮的破损，在专利文献1中公开了降低上述拉伸应力的技术。该专利文献1的叶轮在叶轮的中央部贯通有安装孔。在该安装孔中，在其内周面整体上以稍微的间隙配合、或过盈配合地嵌合的方式插入有旋转轴。并且，在安装孔的内周面上形成有用于降低拉伸应力的应力降低凹坑。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-002849号公报

发明概要

发明要解决的课题

图14是表示在高速旋转时作用于叶轮610的应力的模拟结果的等高线图。该叶轮610是由圆盘部30和叶片部40构成的所谓开放型的叶轮。参考图15，圆盘部30具备：筒部32，其所述旋转轴5的轴线O方向前侧的夹持部(图15中，左侧部)33利用热装等而固定于旋转轴5；圆盘主体部35，其设于比夹持部33靠轴线O方向后侧的位置且朝向旋转轴5的径向外侧延伸。在如此形成的叶轮610中，在旋转轴5的高速旋转时所作用的应力最大的部位(应力所集中的部位)成为上述夹持部33的相反侧的、轴线O方向后侧的角部附近。这是因为，在因旋转时的离心力、流路侧与圆盘背面侧之间的气体压差所产生的推力方向载重(轴向力)等的作用下，圆盘部30的角部欲向图15中的虚线所示的径向外侧位移。在该角部附近处的应力集中之中，作为沿着叶轮610的周向作用的拉伸应力的周向应力成为主体。需要说明的是，在图15中周向应力集中的部位由符号“f”表示。

越是高速旋转、上述圆盘部30的角部附近处的周向应力的大小越增大，因此，在例如成为了无意的高速旋转的情况下，圆盘部30可能陷于强度不足。为了防止该强度不足，例如考虑到在筒部32的内周整面上将筒部32固定于旋转轴5的外周面的方法。进而，如专利文献1那样也可以考虑到在多个部位处使筒部32固定于旋转轴5的外周面的方法。但是，在从旋转轴5拆除叶轮610时等，需要在圆盘部30的广大范围内使温度上升，从而导致组装性及维修性变差。

发明内容

本发明就是鉴于上述状况而完成的，其目的在于，提供一种能够相对于旋转轴容易装卸且能够防止在旋转时应力局部集中的情况的叶轮及具备所述叶轮的旋转机械。

解决方案

为了解决上述的课题而采用了以下的结构。

本发明的第一方式所涉及的叶轮具备：大致筒状的筒部，其供绕轴线转动的旋转轴穿过，并且具有设于所述旋转轴的轴线方向一侧并固定于所述旋转轴的夹持部；圆盘主体部，其设于比所述夹持部靠轴线方向另一侧的位置且从所述筒部朝向所述旋转轴的径向外侧延伸；圆盘部，其具备所述筒部和所述圆盘主体部；叶片部，其从所述圆盘主体部向所述轴线方向一侧突出，所述圆盘部具备周向应力抑制部，该周向应力抑制部从所述筒部向比所述圆盘主体部靠所述轴线方向另一侧的方向延伸。

如此，通过仅仅利用轴线方向一侧的夹持部来进行固定，由此能够使相对于旋转轴的装卸容易。另一方面，在未固定于旋转轴的轴线方向另一侧处，利用向轴线方向另一侧延长的周向应力抑制部来提高因离心力引起的向径向的变形的刚性，由此能够抑制叶轮在轴线方向另一侧处向径向浮起地变形的情况。由此，能够抑制因向径向变形所产生的周向应力的增大。

在上述叶轮中也可以为，所述筒部在所述筒部的内周面具备第一轴向应力位移槽及第二轴向应力位移槽，该第一轴向应力位移槽及第二轴向应力位移槽设于周向应力集中的位置的轴线方向两侧，使作用于所述圆盘部的轴向应力集中的位置从所述周向应力集中的位置向径向外侧位移。

如此，能够使轴向应力集中的部位比第一轴向应力位移槽及第二轴向应力位移槽更向径向外侧位移。由此，能够沿着径向分离轴向应力集中的部位和周向应力集中的部位，故能够降低圆盘部中的应力集中。

在上述叶轮中也可以为，所述圆盘部具备作为独立构件的所述周向应力抑制部。

如此，作为周向应力抑制部的材料可以采用杨氏模量比圆盘部高的材料等，故能够使周向应力抑制部更加难以变形。