渦輪機械的制作方法
【專利摘要】本發明是具備旋轉的葉輪(1a)和將旋轉動力傳遞至該葉輪的軸(2)的渦輪機械(S1~S3)，具備差動螺釘(3)，該差動螺釘(3)具備設在一端側且螺紋接合于所述葉輪的葉輪螺紋接合部(3a)和設在另一端側且螺紋接合于所述軸的軸螺紋接合部(3b)，將所述葉輪與所述軸緊固，所述差動螺釘(3)形成為：形成于所述葉輪螺紋接合部的螺紋牙的螺紋直徑與形成于所述軸螺紋接合部的螺紋牙的螺紋直徑相同，形成于所述葉輪螺紋接合部的螺紋牙的回旋方向與形成于所述軸螺紋接合部的螺紋牙的回旋方向為同一方向，而且，形成于所述葉輪螺紋接合部的螺紋牙的間距比形成于所述軸螺紋接合部的螺紋牙的間距更小。
【專利說明】渦輪機械
【技術領域】
[0001]本發明涉及渦輪機械。本申請基于2012年6月11日在日本申請的日本特愿2012-131785號而主張優先權，將其內容引用于此。
【背景技術】
[0002]在渦輪壓縮機或增壓器等渦輪機械中，具備通過從軸傳遞旋轉動力而旋轉的葉輪(專利文獻I至專利文獻4)。
[0003]在專利文獻I和專利文獻2中，公開了這樣的構成:通過使形成于葉輪和軸的陽螺紋和陰螺紋螺紋接合而將定心接口組合，從而將葉輪與軸緊固。
[0004]在專利文獻3中，公開了這樣的構成:通過使用張緊螺栓，從而幾乎不使葉輪相對于軸而旋轉移動，就將葉輪與軸牢固地緊固。
[0005]在專利文獻4中，公開了這樣的構成:通過使用葉輪側的螺紋部的間距和軸側的螺紋部的間距不同的差動螺釘，從而將葉輪與軸緊固。
[0006]在先技術文獻專利文獻
專利文獻1:日本實開平5-52356號公報專利文獻2:日本實開平5-57450號公報專利文獻3:日本專利第4876867號公報專利文獻4:日本專利第4089802號公報。
【發明內容】
[0007]發明要解決的問題
然而，在專利文獻I和專利文獻2所公開的構成中，在將葉輪與軸緊固時，有必要使葉輪相對于軸而旋轉移動。S卩，有必要使葉輪旋轉移動并同時徐徐地接近軸。因此，將葉輪安裝于軸時的葉輪的移動量比不使葉輪旋轉移動就安裝于軸時的葉輪的移動量遠遠增大。因此，在專利文獻I和專利文獻2的技術中，將葉輪與軸緊固時所需要的工作量增大。
[0008]另外，為了防止葉輪與軸沿旋轉方向偏離，期望在葉輪與軸之間存在充分的摩擦力。因此，優選地，在安裝葉輪和軸時，在葉輪與就座面(與葉輪接觸的軸的端面)接觸之后，進一步將葉輪沿朝向軸的方向壓入，預先使葉輪彈性變形。可是，在專利文獻I和專利文獻2的技術中，由于在葉輪與就座面接觸之后，摩擦力作用于葉輪與就座面之間，因而摩擦阻力增大。即，為了將葉輪沿朝向軸的方向壓入，需要大的緊固轉矩。
[0009]另外，在專利文獻3中，由于使用張緊螺栓，因而另需液壓張緊器等復雜且大的裝置。另外，預張力所導致的拉伸的程度的工作量(能量)增大。
[0010]另外,在專利文獻4中,通過使用差動螺釘從而消除了專利文獻I和專利文獻2中的問題等，但螺紋接合于葉輪的螺紋部的螺紋直徑與螺紋接合于軸的螺紋部的螺紋直徑不同。因此，存在著為了緩和在螺紋直徑不同的部位產生的應力而差動螺釘的長度變長這一新問題。即，由于這樣地在螺紋直徑不同的部位之間形成有具有大階梯差的臺階部，因而該臺階部處的應力集中變大。因此，有必要將臺階部形成為比較長的錐形形狀，盡量減少應力集中。然而，如果這樣地考慮新問題的解決而延長差動螺釘的長度，則與專利文獻3的使用張緊螺栓的情況同樣地，工作量增大預張力所導致的拉伸的程度。
[0011]本發明是鑒于這樣的情況而做出的，其目的在于，提供抑制起因于預張力的工作量的增大的渦輪機械。
[0012]用于解決問題的方案
本發明的第I方式是具備旋轉的葉輪和將旋轉動力傳遞至該葉輪的軸的渦輪機械，具備差動螺釘，該差動螺釘具備設在一端側且螺紋接合于前述葉輪的葉輪螺紋接合部和設在另一端側且螺紋接合于前述軸的軸螺紋接合部，將前述葉輪與前述軸緊固。該差動螺釘形成為:形成于前述葉輪螺紋接合部的螺紋牙的螺紋直徑與形成于前述軸螺紋接合部的螺紋牙的螺紋直徑相同，形成于前述葉輪螺紋接合部的螺紋牙的回旋方向與形成于前述軸螺紋接合部的螺紋牙的回旋方向為同一方向，而且，形成于前述葉輪螺紋接合部的螺紋牙的間距比形成于前述軸螺紋接合部的螺紋牙的間距更小。
[0013]本發明的第2方式，在前述第I方式中的渦輪機械中，前述葉輪螺紋接合部比前述軸螺紋接合部更長。
[0014]本發明的第3方式，在前述第I或第2方式中的渦輪機械中，前述葉輪沿著其旋轉軸具備與前述差動螺釘的前述葉輪螺紋接合部螺紋接合的貫通孔，在前述貫通孔的遠離前述軸的開口部，可裝卸地設有將該開口部閉塞的蓋體。
[0015]本發明的第4方式，在前述第f 3方式的任一個的渦輪機械中，前述差動螺釘由熱傳導率比前述葉輪更高的材料形成。
[0016]本發明的第5方式，在前述第4方式的渦輪機械中，前述葉輪由鈦合金形成，前述差動螺釘由鋼鐵材料形成。
[0017]本發明的第6方式，在前述第Γ5的任一個的渦輪機械中，具備抑制前述葉輪相對于前述軸的旋轉移動的旋轉抑制機構。
[0018]本發明的第7方式，在前述第6方式的渦輪機械中，前述旋轉抑制機構是銷部件，其以前述葉輪的旋轉軸方向作為長度方向，嵌合于設在前述葉輪的偏離旋轉軸的位置的嵌合孔、以及設在前述軸的偏離旋轉軸的位置的嵌合孔。
[0019]本發明的第8方式，在前述第7方式的渦輪機械中，多個前述銷部件沿以前述葉輪的旋轉軸為中心的周方向以等間隔配置。
[0020]本發明的第9方式，在前述第6方式的渦輪機械中，前述旋轉抑制機構具備:嵌合突起，從前述葉輪的旋轉軸方向觀看的外形形狀從圓形形狀偏離，并且，在前述葉輪和前述軸的一方沿前述旋轉軸方向突出而設置；和嵌合孔，設在前述葉輪和前述軸的另一方，并且，將前述嵌合突起嵌合。
[0021]本發明的第10方式，在前述第9方式的渦輪機械中，前述嵌合突起具有以旋轉軸為重心的形狀。
[0022]本發明的第11方式，在前述第f 10方式的任一個的渦輪機械中，形成于前述軸螺紋接合部的螺紋牙的回旋方向設定為由于在前述軸旋轉時產生的反力而前述差動螺釘與前述軸的緊固力提高的方向。
[0023]本發明的第12方式，在前述第f 11方式的任一個的渦輪機械中，優選地，在前述差動螺釘的前述葉輪側的端面，設有卡合于使該差動螺釘旋轉的卡具的卡合部的卡合孔或卡合突起，在前述葉輪設有使前述卡合孔或卡合突起露出的貫通孔。
[0024]本發明的第13方式，在前述第12方式的渦輪機械中，卡合于使前述差動螺釘旋轉的卡具的卡合部的前述卡合孔或卡合突起具有以前述葉輪的旋轉軸為重心的形狀。
[0025]發明的效果
在本發明的渦輪機械中，特別地使用使形成于葉輪螺紋接合部的螺紋牙的螺紋直徑與形成于軸螺紋接合部的螺紋牙的螺紋直徑相同的差動螺釘，將葉輪與軸緊固。因此，沒有必要像以往那樣為了緩和在螺紋直徑不同的部位產生的應力而延長差動螺釘的長度。因此，能夠抑制起因于預張力的工作量的增大。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是示出本發明所涉及的第I實施方式的渦輪壓縮機的概略構成的側視截面圖。
[0027]圖2是用于說明本發明的第I實施方式中的渦輪壓縮機所具備的壓縮機葉輪與軸的緊固作業的示意圖。
[0028]圖3A是示出本發明的第2實施方式中的渦輪壓縮機的概略構成的側視截面圖。
[0029]圖3B是示出本發明的第2實施方式中的渦輪壓縮機的概略構成的正視圖。
[0030]圖4A是示出本發明的第3實施方式中的渦輪壓縮機的概略構成的側視截面圖。
[0031]圖4B是示出本發明的第3實施方式中的渦輪壓縮機的概略構成的正視圖。
[0032]圖5是示出本發明的第I實施方式中的渦輪壓縮機的變形例的截面圖。
【具體實施方式】
[0033]以下，參照附圖，對本發明所涉及的渦輪機械的實施方式詳細地進行說明。另外，在以下的附圖中，為了使各部件成為能夠識別的大小，適當變更各部件的比例尺。
[0034]此外，在以下的說明中，作為本發明的渦輪機械的一個示例，舉例說明渦輪壓縮機，但本發明的渦輪機械不限定于渦輪壓縮機，能夠適用于增壓器等具備葉輪和軸的渦輪機械的全體。
[0035](第I實施方式)
圖1是示出本發明所涉及的第I實施方式的渦輪壓縮機Si的概略構成的側視截面圖。渦輪壓縮機SI將空氣等氣體壓縮而作為壓縮氣體吐出，如圖1所示，具備壓縮機1、軸2、差動螺釘3以及驅動單元4。
[0036]壓縮機I是通過被驅動而將氣體壓縮的裝置，具備壓縮機葉輪Ia(本發明的葉輪)和壓縮機殼體lb。
[0037]壓縮機葉輪Ia是對氣體賦予動能而使之加速的裝置，是使從旋轉軸L方向吸入的氣體加速并沿半徑方向吐出的徑向葉輪。如圖1所示，該壓縮機葉輪Ia具備緊固于軸2的基底部Ic和在該基底部Ic的表面沿旋轉方向以等間隔排列的多個葉片Id。
[0038]在基底部lc，形成有嵌合孔le，該嵌合孔Ie向著驅動單元4開口，嵌合于軸2所具備的嵌合突起2a。在基底部Ic的內部，形成有作為與嵌合孔Ie連通并容納差動螺釘3的容納空間的貫通孔If。在該容納空間的內壁面，形成有由差動螺釘3的一端側的部分能夠螺紋接合的螺紋槽構成的陰螺紋部(未圖示)。
[0039]詳細而言，使差動螺釘3的一端面從壓縮機葉輪Ia的前端露出的貫通孔If在基底部Ic的內部沿著壓縮機葉輪Ia的旋轉軸L形成。該貫通孔If的軸2 (或嵌合孔Ie)側的端部成為容納差動螺釘3的容納空間。因此，貫通孔If和嵌合孔Ie沿著壓縮機葉輪Ia的旋轉軸L以直線狀連續地配置。
[0040]另外，貫通孔If具有比后述的使差動螺釘3旋轉的卡具10(參照圖2)更大的內徑，使得該卡具10能夠插入貫通。
[0041]另外，貫通孔lf，在開口于壓縮機葉輪Ia的前端面(即，壓縮機葉輪Ia的位于與軸2側的端面相反的一側的端面)的開口部Ij側的內壁面，形成有用于使將該開口部Ij閉塞的機頭罩(蓋)9螺紋固定的陰螺紋部(未圖示)。
[0042]由這樣的構成組成的壓縮機葉輪Ia根據所壓縮的氣體而由例如鈦合金、鋁合金或不銹鋼形成。
[0043]壓縮機殼體Ib是形成壓縮機I的外形形狀并在內部具有氣體的流路的裝置，容納壓縮機葉輪Ia而配置。
[0044]另外，壓縮機殼體Ib具備:吸入開口 Ig,將氣體吸入；擴散器Ih,將通過壓縮機葉輪Ia而加速的氣體減速并壓縮；卷形流路li，成為壓縮氣體的流路；以及吐出開口(未圖示)，將壓縮氣體吐出。
[0045]軸2是將由驅動單元4產生的動力作為旋轉動力而傳遞至壓縮機葉輪Ia的裝置，連接至驅動單元4。
[0046]另外，在軸2的一端側，形成有嵌合突起2a，該嵌合突起2a嵌合于在壓縮機葉輪Ia的基底部Ic形成的嵌合孔le。這樣地,嵌合突起2a與嵌合孔Ie嵌合，由此,壓縮機葉輪Ia和軸2在半徑方向上定位,被調整為位于同一軸上。
[0047]另外，在嵌合突起2a，形成有位于差動螺釘3的另一端側的部分能夠螺紋接合的陰螺紋部(未圖示)。
[0048]這樣的軸2由例如鋼鐵材料(例如,含有鉻和鑰的鋼鐵材料)形成。
[0049]差動螺釘3是將壓縮機葉輪Ia和軸2緊固的裝置，該差動螺釘3具備:葉輪螺紋接合部3a，螺紋接合于設在其一端側的壓縮機葉輪Ia ;和軸螺紋接合部3b，螺紋接合于設在其另一端側的軸2。
[0050]另外，在差動螺釘3中，形成于葉輪螺紋接合部3a的螺紋牙的螺紋直徑與形成于軸螺紋接合部3b的螺紋牙的螺紋直徑相同，并且，形成于葉輪螺紋接合部3a的螺紋牙的回旋方向與形成于軸螺紋接合部3b的螺紋牙的回旋方向成為同一方向。
[0051]而且，在差動螺釘3中，形成于葉輪螺紋接合部3a的螺紋牙的間距形成為比形成于軸螺紋接合部3b的螺紋牙的間距更小。
[0052]這樣，使葉輪螺紋接合部3a的螺紋直徑和軸螺紋接合部3b的螺紋直徑相同地形成，因而該差動螺釘3與現有(專利文獻4)的差動螺釘不同，沒有必要出于緩和在螺紋直徑不同的部位產生的應力的目的而延長差動螺釘的長度。因此，與現有的差動螺釘相比，能夠使差動螺釘3形成為充分地短。
[0053]另外，由于以形成于葉輪螺紋接合部3a的螺紋牙的回旋方向與形成于軸螺紋接合部3b的螺紋牙的回旋方向作為同一方向，因而如后所述，在使用該差動螺釘3來將壓縮機葉輪Ia和軸2緊固時，沒有必要使壓縮機葉輪Ia和軸2相對地旋轉，就能夠緊固。
[0054]而且，由于形成于葉輪螺紋接合部3a的螺紋牙的間距形成為比形成于軸螺紋接合部3b的螺紋牙的間距更小，因而如后所述，通過將卡具從壓縮機葉輪Ia的前端側插入貫通孔If而僅使差動螺釘3旋轉，由此，間距差使壓縮機葉輪Ia以接近軸2的方式移動。由此，最終能夠將差動螺釘3和壓縮機葉輪Ia緊固。
[0055]在此，形成于軸螺紋接合部3b的螺紋牙的回旋方向設定為由于在軸2旋轉時產生的反力而差動螺釘3和軸2的緊固力增加的方向。由此，即使由于這樣的反力而過大的轉矩施加于軸2與差動螺釘3之間，該轉矩也不沿將差動螺釘3從軸2卸下的方向作用，而是沿將差動螺釘3朝向軸2擰入的方向作用。因此，防止軸2與壓縮機葉輪Ia之間的緊固力松弛。
[0056]另一方面，如果由于在該壓縮機葉輪Ia旋轉時產生的反力而過大的轉矩施加于壓縮機葉輪Ia與差動螺釘3之間，則該轉矩沿將差動螺釘3從壓縮機葉輪Ia卸下的方向作用。可是，如前所述，由于葉輪螺紋接合部3a與軸螺紋接合部3b的間距之差，前述的過大轉矩作用，使得壓縮機葉輪Ia接近軸2。因此，防止軸2與壓縮機葉輪Ia之間的緊固力松弛。
[0057]另外，在本實施方式的差動螺釘3中，葉輪螺紋接合部3a沿旋轉軸L方向比軸螺紋接合部3b更長地形成。這是因為，在如后所述地將差動螺釘3安裝于壓縮機葉輪Ia與軸2之間時，有必要最初使葉輪螺紋接合部3a較深地螺紋接合于壓縮機葉輪la。通過這樣地使葉輪螺紋接合部3a比軸螺紋接合部3b更長，從而能夠預先將差動螺釘3以穩定的狀態安裝于壓縮機葉輪la。
[0058]另外，在本實施方式的差動螺釘3中，在葉輪螺紋接合部3a與軸螺紋接合部3b之間，設有未形成螺紋牙的非螺釘部。此外，不使葉輪螺紋接合部3a較長地形成，以差動螺釘3的安裝為目的，為了使非螺釘部能夠插入貫通于貫通孔If內，在制造差動螺釘3時，有必要使非螺釘部的直徑比葉輪螺紋接合部3a的最外徑更小相當于螺紋牙的長度的程度而形成。可是，與這樣另外地進行用于使非螺釘部的直徑較小的加工相比，只要僅使葉輪螺紋接合部3a較長地形成即可，加工容易。因此，通過使葉輪螺紋接合部3a比軸螺紋接合部3b更長地形成，從而能夠抑制制造成本。
[0059]在差動螺釘3的一端面(壓縮機葉輪Ia側的面)，形成有卡合孔3c，該卡合孔3c能夠與用于使差動螺釘3旋轉的卡具10的卡合部(未圖示)卡合。該卡合孔3c，從旋轉軸L方向觀看，設定為以旋轉軸L為重心的形狀(例如正六邊形)。由此，在壓縮機葉輪Ia旋轉時能夠均等地保持壓縮機葉輪Ia中的以旋轉軸L為中心的重量分布，因而能夠使壓縮機葉輪Ia穩定地旋轉。此外，差動螺釘3的一端面通過如前所述地形成于壓縮機葉輪Ia的基底部Ic的貫通孔If而露出于貫通孔If的外部。因此，形成于差動螺釘3的一端面的卡合孔3c也露出于貫通孔If的外部。
[0060]另外，由于差動螺釘3有必要確保壓縮機葉輪Ia和軸2的緊固所需要的剛性，因而優選地由熱傳導率比壓縮機葉輪Ia更高的材料形成。
[0061]具體而言，在例如壓縮機葉輪Ia由鈦合金形成的情況下，優選地由鋼鐵材料形成差動螺釘3。
[0062]這樣，通過由熱傳導率比壓縮機葉輪Ia更高的材料形成差動螺釘3，從而能夠促進從通過氣體的壓縮而高溫化的壓縮機葉輪Ia朝向軸2的傳熱，能夠快速地進行向由未圖示的冷卻機構冷卻的潤滑油的傳熱。
[0063]另外，在差動螺釘3由鋼鐵材料形成且壓縮機葉輪Ia由鈦合金形成的情況下，差動螺釘3的熱膨脹比壓縮機葉輪Ia的熱膨脹更大。因此，如果壓縮機葉輪Ia與軸2的緊固部成為高溫，則存在尤其是由于差動螺釘3比壓縮機葉輪Ia更大地熱膨脹而壓縮機葉輪Ia與軸2分離的可能性。可是，如果能夠如前所述地通過基于差動螺釘3所導致的傳熱促進的冷卻而將緊固部的溫度變化抑制得較小，則能夠降低熱膨脹，因而能夠抑制壓縮機葉輪Ia和軸2分離。因此，能夠防止例如壓縮機葉輪Ia與差動螺釘3的緊固力松弛。
[0064]此外，在本實施方式中，差動螺釘3與壓縮機葉輪Ia螺紋接合，差動螺釘3與軸2螺紋接合，因而差動螺釘3與壓縮機葉輪Ia的接觸面積和差動螺釘3與軸2的接觸面積擴大。因此，由于傳熱面積增大，因而進一步促進前述的傳熱。
[0065]驅動單元4是產生使壓縮機葉輪Ia旋轉的動力并傳遞至軸2的裝置，例如，具備電動機或齒輪等。
[0066]將貫通孔If的形成于壓縮機葉輪Ia的前端面的開口部Ij閉塞的機頭罩9具備半球狀的罩本體9a和陽螺紋部％。在罩本體9a，形成有卡合于用于使機頭罩9旋轉的卡具的卡合部(未圖示)。而且，陽螺紋部％螺紋接合于形成在貫通孔If的開口部Ij側的陰螺紋部(未圖示)，由此，罩本體9a覆蓋開口部lj。由此，機頭罩9可裝卸地安裝于貫通孔If的開口部I j，將開口部Ij閉塞。此外，在這樣的機頭罩9的安裝時，優選地，預先將O形環(未圖示)外插于陽螺紋部％，使前述O形環介于開口部Ij的周圍與罩本體9a之間，預先提高機頭罩9與壓縮機葉輪Ia之間的氣密性。
[0067]在此，形成于機頭罩9的陽螺紋部9b的螺紋牙的回旋方向設定為由于在壓縮機葉輪Ia旋轉時產生的反力而陽螺紋部9b與壓縮機葉輪Ia的緊固力增加的方向。由此，即使由于壓縮機葉輪Ia旋轉時的反力而過大的轉矩施加于機頭罩9與壓縮機葉輪Ia之間，該轉矩也不沿將機頭罩9從壓縮機葉輪Ia卸下的方向作用，而是沿將機頭罩9擰入貫通孔If的方向作用。因此，防止機頭罩9與壓縮機葉輪Ia之間的緊固力松弛。
[0068]在具有這樣的構成的本實施方式的渦輪壓縮機SI的組裝時，為了將壓縮機葉輪Ia與軸2緊固，首先，在壓縮機葉輪Ia的貫通孔If中與軸2聯接的部分，將差動螺釘3的葉輪螺紋接合部3a螺紋接合。此時，使比軸螺紋接合部3b更長地形成的葉輪螺紋接合部3a的全體螺紋固定于貫通孔If的容納空間。
[0069]接下來，使從貫通孔If突出的軸螺紋接合部3b的前端部稍微螺紋接合于設在軸2的陰螺紋部。
[0070]接下來，如圖2所示，將卡具10 (六邊扳手)插入形成于壓縮機葉輪Ia的基底部Ic的貫通孔If，使配置于卡具10的前端的卡合部嵌合于從貫通孔If露出的卡合孔3c。然后，通過使卡具10旋轉，從而使差動螺釘3旋轉。
[0071]結果，不使壓縮機葉輪Ia朝向軸2旋轉移動，通過沿著旋轉軸L的直線移動就能夠使壓縮機葉輪Ia接近軸2。這起因于，葉輪螺紋接合部3a的螺紋牙的回旋方向與軸螺紋接合部3b的螺紋牙的回旋方向為同一方向，而且，葉輪螺紋接合部3a的螺紋牙的間距比軸螺紋接合部3b的螺紋牙的間距更小。然后，嵌合突起2a嵌合于嵌合孔le，使差動螺釘3旋轉，直到壓縮機葉輪Ia與軸2緊貼為止，由此，將壓縮機葉輪Ia與軸2緊固。
[0072]在本實施方式的渦輪壓縮機SI中，使用使形成于葉輪螺紋接合部3a的螺紋牙的螺紋直徑與形成于軸螺紋接合部3b的螺紋牙的螺紋直徑相同的差動螺釘3，將壓縮機葉輪Ia與軸2緊固。因此，沒有必要像現有技術那樣出于緩和在螺紋直徑不同的部位產生的應力的目的而延長差動螺釘3的長度。因此、能夠抑制起因于預張力的工作量的增大。
[0073]另外，在本實施方式的渦輪壓縮機SI中，由于葉輪螺紋接合部3a與軸螺紋接合部3b的間距之差而使壓縮機葉輪Ia朝向軸2直線移動，由此，最終通過差動螺釘3而將壓縮機葉輪Ia與軸2緊固。因此，未在就座面(與葉輪接觸的軸的端面)產生伴隨著壓縮機葉輪Ia的旋轉的摩擦力，只利用在形成有螺紋的面產生的摩擦力，就能夠進行壓縮機葉輪Ia與軸2的緊固。因此，能夠減小緊固所需要的轉矩，降低緊固時的工作量。
[0074]另外，在本實施方式的渦輪壓縮機SI中，不施加像將張緊螺栓用于差動螺釘3的情況那樣大的張力，就能夠將壓縮機葉輪Ia與軸2緊固。因此，不另需液壓張緊器等復雜且大的裝置，就能夠將壓縮機葉輪Ia緊固于軸2。
[0075]另外，在本實施方式的渦輪壓縮機SI中，在設于壓縮機葉輪Ia的內部的貫通孔If的內壁部中與由于施加最高的應力而負荷變得很大的壓縮機葉輪Ia的最大直徑部分相對應的區域(最大應力部)，形成有陰螺紋。但是，由于與間距小的葉輪螺紋接合部3a相對應，該陰螺紋的間距也小，因而難以產生圓周方向的應力，耐久性提高。
[0076]另外，在本實施方式的渦輪壓縮機SI中，由于使葉輪螺紋接合部3a的螺紋牙間距比軸螺紋接合部3b的螺紋牙的間距更小，因而在該葉輪螺紋接合部3a中與貫通孔If之間，螺紋牙彼此的接觸面積變大。因此，容易從最高溫的葉輪最大直徑部(最大高溫部)放熱。
[0077]另外，在本實施方式的渦輪壓縮機SI中，由于使差動螺釘3旋轉一次時的壓縮機葉輪Ia的輸送量小，因而能夠減小移動所需要的轉矩。
[0078]另外，在本實施方式的渦輪壓縮機SI中，以葉輪螺紋接合部3a比軸螺紋接合部3b更長的方式形成差動螺釘3。因此，在將差動螺釘3安裝于壓縮機葉輪Ia與軸2之間時，能夠最初使葉輪螺紋接合部3a較深地螺紋接合于壓縮機葉輪la。因此，能夠預先將差動螺釘3以穩定的狀態安裝于壓縮機葉輪la。
[0079]另外，在本實施方式的渦輪壓縮機SI中，在貫通孔If的開口部Ij可裝卸地安裝機頭罩9，將開口部Ij閉塞。由此，由于水分或異物不進入貫通孔If內，因而能夠防止水分導致的差動螺釘3的生銹、異物導致的差動螺釘3的損傷等。即，在當維護時等有必要將差動螺釘3從壓縮機葉輪Ia和軸2拆卸的情況下，能夠防止差動螺釘3不脫落。因此，能夠提高差動螺釘3的耐久性，因而能夠例如將比較廉價的材質用于差動螺釘3。
[0080]另外，在本實施方式的渦輪壓縮機SI中，將形成于軸螺紋接合部3b的螺紋牙的回旋方向設定為由于在軸2旋轉時產生的反力而差動螺釘3與軸2的緊固力提高的方向。因此，即使由于這樣的反力而過大的轉矩施加于軸2與差動螺釘3之間，該轉矩也不沿將差動螺釘3從軸2卸下的方向作用，而是沿將差動螺釘3擰入軸2的方向作用。因此，能夠防止軸2與壓縮機葉輪Ia之間的緊固力松弛。
[0081]另外，在本實施方式的渦輪壓縮機SI中，在差動螺釘3的壓縮機葉輪Ia側的端面，設有將差動螺釘3旋轉的卡具10的卡合部能夠卡合的卡合孔3c，并且，在壓縮機葉輪Ia設有使卡合孔3c露出的貫通孔If。因此，通過將卡具10插入貫通孔If，從而能夠利用卡具10的卡合部與卡合孔3c的卡合來容易地使差動螺釘3旋轉。
[0082]另外，在本實施方式的渦輪壓縮機SI中，通過差動螺釘3來將壓縮機葉輪Ia與軸2緊固。因此，沒有必要像現有的渦輪壓縮機那樣為了將壓縮機葉輪Ia固定而使軸2延伸直至壓縮機葉輪Ia的前端。結果，能夠縮短軸2，能夠提高軸2的剛性。
[0083](第2實施方式)
接著，對本發明的第2實施方式進行說明。此外，關于第2實施方式的說明中與前述第I實施方式相同的部分，省略或簡化其說明。
[0084]圖3A和圖3B是示出本實施方式的渦輪壓縮機S2的概略構成的圖，圖3A是側視截面圖，圖3B是從旋轉軸L方向觀看軸2的正視圖。
[0085]如這些圖3A和圖3B所示，本實施方式的渦輪壓縮機S2具備銷部件5，其以旋轉軸L方向作為長度方向，嵌合于設在壓縮機葉輪Ia的偏離旋轉軸L的位置的嵌合孔(未圖示)和設在軸2的偏離旋轉軸L的位置的嵌合孔(未圖示)。
[0086]銷部件5用于抑制壓縮機葉輪Ia相對于軸2的旋轉移動，作為本發明的旋轉抑制機構而起作用。
[0087]而且，在本實施方式的渦輪壓縮機S2中，如圖3B所示，多個(在本實施方式中，4個)銷部件5沿以壓縮機葉輪Ia的旋轉軸L為中心的周方向以等間隔配置。此外，多個銷部件5的數量只要設置為遵循上述配置條件即可，沒有必要限定于4個。
[0088]依據具有這樣的構成的本實施方式的渦輪壓縮機S2，在將壓縮機葉輪Ia安裝于軸2時，能夠通過銷部件5來抑制壓縮機葉輪Ia相對于軸而旋轉。因此，能夠以不旋轉的穩定狀態將壓縮機葉輪Ia與軸2緊固。
[0089]另外，由于能夠使銷部件5作為壓縮機葉輪Ia與軸2的接合部位處的增強件而起作用，因而能夠使壓縮機葉輪Ia與軸2的接合部位的強度提高。
[0090]此外，依據本實施方式的渦輪壓縮機S2，在將壓縮機葉輪Ia與軸2緊固時，預先使銷部件5嵌合于壓縮機葉輪Ia和軸2的一方，通過差動螺釘3的旋轉而使壓縮機葉輪Ia接近軸2并嵌合于另一方。
[0091]因此，在當將壓縮機葉輪Ia與軸2緊固時使壓縮機葉輪Ia相對于軸2旋轉移動的現有的緊固方法中，不能配置銷部件5。
[0092]即，本實施方式的渦輪壓縮機S2能夠實現使壓縮機葉輪Ia與軸2的接合部位的強度提高的效果。另一方面，在使用使壓縮機葉輪Ia相對于軸2而旋轉移動的現有緊固方法的渦輪壓縮機中，不能夠實現這樣的效果。
[0093]另外，在本實施方式的渦輪壓縮機S2中，將多個銷部件5沿以壓縮機葉輪Ia的旋轉軸L為中心的周方向等間隔地配置。因此，在壓縮機葉輪Ia旋轉時，能夠均等地保持以旋轉軸L為中心的壓縮機葉輪Ia中的沿著旋轉方向的重量分布。因此，能夠使壓縮機葉輪Ia穩定地旋轉。
[0094](第3實施方式)
接著，對本發明的第3實施方式進行說明。此外，在第3實施方式的說明中，關于與前述第I實施方式相同的部分，也省略或簡化其說明。
[0095]圖4A和圖4B是示出本實施方式的渦輪壓縮機S3的概略構成的圖，圖4A是側視截面圖，圖4B是從旋轉軸L方向觀看軸2的正視圖。
[0096]如這些圖4A和圖4B所示，本實施方式的渦輪壓縮機S3，從壓縮機葉輪Ia的旋轉軸L方向觀看的形狀是在各頂點呈圓的大致三角形(從圓形偏離的形狀)，并且，具備以旋轉軸L為重心的嵌合突起7和該嵌合突起7所嵌合的嵌合孔6。
[0097]這樣的嵌合突起7和嵌合孔6通過嵌合而抑制壓縮機葉輪Ia相對于軸2的旋轉移動，作為本發明的旋轉抑制機構而起作用。
[0098]此外，在本實施方式的渦輪壓縮機S3中，嵌合突起7設在軸2，嵌合孔6設在壓縮機葉輪la。
[0099]但是，也能夠相反地采用將嵌合突起7設在壓縮機葉輪Ia且將嵌合孔6設在軸2的構成。
[0100]依據具有這樣的構成的本實施方式的渦輪壓縮機S3，能夠通過嵌合突起7和嵌合孔6而抑制在將軸2安裝于壓縮機葉輪Ia時壓縮機葉輪Ia旋轉。因此，能夠以不旋轉的穩定狀態將壓縮機葉輪Ia和軸2緊固。
[0101]另外，在本實施方式的渦輪壓縮機S3中，嵌合突起7具有以旋轉軸L為重心的形狀。因此，在壓縮機葉輪Ia旋轉時，能夠均等地保持以旋轉軸L為中心的壓縮機葉輪Ia中的沿著旋轉方向的重量分布。因此，能夠使壓縮機葉輪Ia穩定地旋轉。
[0102]以上，參照附圖并對本發明的實施方式進行了說明，但本發明不限定于這樣的實施方式。在前述的實施方式中示出的各構成部件的諸多形狀或組合等是一個示例，在不脫離本發明的主旨的范圍內，能夠基于設計要求等而進行各種變更。
[0103]例如，在本發明的實施方式中，嵌合突起2a設在軸2，嵌合孔Ie設在壓縮機葉輪
Ia0
[0104]但是，如圖5所示，也能夠相反地將嵌合突起設在壓縮機葉輪Ia并將嵌合孔設在軸2。
[0105]在該情況下，如圖5所示，差動螺釘3進入軸2的內部的更深的位置而配置。因此，能夠使差動螺釘3從設在壓縮機葉輪Ia的內部的貫通孔If的內壁面中的由于施加最大的應力而負荷變得很大的與壓縮機葉輪Ia的最大直徑部分相對應的區域(最大應力部)退避。因此，能夠使作用于差動螺釘3的負荷降低。另外，通過使差動螺釘3偏離壓縮機葉輪Ia的最大應力部，從而能夠將更高的軸力附加于壓縮機葉輪la，能夠使壓縮機葉輪Ia與軸2的緊固力增加。
[0106]另外，在本發明的實施方式中，為了進行壓縮機葉輪Ia與軸2之間的旋轉防止及其定位，采用了使用嵌合突起和嵌合孔的構成或銷部件，但也可以代替這些部件而使用例如齒盤(curvic coupling)。
[0107]另外，在本發明的實施方式中，為了在運轉中抑制熱膨脹所導致的緊固力的松弛，也可以預先對差動螺釘3賦予能夠緩和熱膨脹所導致的緊固力的松弛的軸力。
[0108]另外，在本發明的實施方式中，如圖2所示，差動螺釘3具備將卡具10卡合的卡合孔3c。
[0109]然而，本發明不限定此，也可以在差動螺釘3設置卡具的卡合部能夠卡合的卡合突起，以代替卡合孔3c。
[0110]另外,在本發明的實施方式中，對一根軸和在該軸的一端緊固有一個壓縮機葉輪Ia的渦輪壓縮機進行了說明。
[0111]然而，本發明不限定于此。例如，還能夠適用于在一根軸的兩端各自緊固有壓縮機葉輪Ia的渦輪壓縮機、具備多個軸且在各軸設有壓縮機葉輪的渦輪壓縮機、另外具備冷卻壓縮氣體的冷卻器等其他設備的渦輪壓縮機。
[0112]產業上的可利用性
依據本發明的渦輪機械，特別地使用使形成于葉輪螺紋接合部的螺紋牙的螺紋直徑與形成于軸螺紋接合部的螺紋牙的螺紋直徑相同的差動螺釘，將葉輪與軸緊固。因此，沒有必要像以往那樣為了緩和在螺紋直徑不同的部位產生的應力而延長差動螺釘的長度。因此，能夠抑制起因于預張力的工作量的增大。
[0113]符號說明
Sf S3渦輪壓縮機(渦輪機械)
I壓縮機
Ia壓縮機葉輪(葉輪)
Ib壓縮機殼體 Ic基底部 Id葉片 Ie嵌合孔 If貫通孔 Ig吸入開口 Ih擴散器 Ii卷形流路 Ij開口部 2軸
2a嵌合突起 3差動螺釘 3a葉輪螺紋接合部 3b軸螺紋接合部 3c卡合孔 4 驅動單元
5銷部件(旋轉抑制機構)
6嵌合孔(旋轉抑制機構)
7嵌合突起(旋轉抑制機構)
9機頭罩(蓋)
10卡具。
【權利要求】
1.一種渦輪機械，是具備旋轉的葉輪和將旋轉動力傳遞至該葉輪的軸的渦輪機械， 具備差動螺釘，該差動螺釘具有設在一端側且螺紋接合于所述葉輪的葉輪螺紋接合部、以及設在另一端側且螺紋接合于所述軸的軸螺紋接合部，將所述葉輪與所述軸緊固， 所述差動螺釘形成為: 形成于所述葉輪螺紋接合部的螺紋牙的螺紋直徑與形成于所述軸螺紋接合部的螺紋牙的螺紋直徑相同， 形成于所述葉輪螺紋接合部的螺紋牙的回旋方向與形成于所述軸螺紋接合部的螺紋牙的回旋方向為同一方向，而且， 形成于所述葉輪螺紋接合部的螺紋牙的間距比形成于所述軸螺紋接合部的螺紋牙的間距更小。
2.根據權利要求1所述的渦輪機械，其特征在于，所述葉輪螺紋接合部比所述軸螺紋接合部更長。
3.根據權利要求1所述的渦輪機械，其特征在于， 所述葉輪沿著其旋轉軸具備與所述差動螺釘的所述葉輪螺紋接合部螺紋接合的貫通孔， 在所述貫通孔的遠離所述軸的開口部，可裝卸地設有將該開口部閉塞的蓋體。
4.根據權利要求1所述的渦輪機械，其特征在于，所述差動螺釘由熱傳導率比所述葉輪更高的材料形成。
5.根據權利要求4所述的渦輪機械，其特征在于，所述葉輪由鈦合金形成，所述差動螺釘由鋼鐵材料形成。
6.根據權利要求1所述的渦輪機械，其特征在于，具備抑制所述葉輪相對于所述軸的旋轉移動的旋轉抑制機構。
7.根據權利要求6所述的渦輪機械，其特征在于， 所述旋轉抑制機構是銷部件，其以所述葉輪的旋轉軸方向作為長度方向，嵌合于設在所述葉輪的偏離旋轉軸的位置的嵌合孔、以及設在所述軸的偏離旋轉軸的位置的嵌合孔。
8.根據權利要求7所述的渦輪機械，其特征在于，多個所述銷部件在以所述葉輪的旋轉軸為中心的周方向上等間隔地配置。
9.根據權利要求6所述的渦輪機械，其特征在于， 所述旋轉抑制機構具備: 嵌合突起，從所述葉輪的旋轉軸方向觀看的外形形狀從圓形形狀偏離，并且，在所述葉輪和所述軸的一方沿所述旋轉軸方向突出而設置；和 嵌合孔，設在所述葉輪和所述軸的另一方，并且，將所述嵌合突起嵌合。
10.根據權利要求9所述的渦輪機械，其特征在于，所述嵌合突起具有以旋轉軸為重心的形狀。
11.根據權利要求1所述的渦輪機械，其特征在于，形成于所述軸螺紋接合部的螺紋牙的回旋方向設定為由于在所述軸旋轉時產生的反力而所述差動螺釘與所述軸的緊固力提聞的方向。
12.根據權利要求1所述的渦輪機械，其特征在于， 在所述差動螺釘的所述葉輪側的端面，設有卡合于使該差動螺釘旋轉的卡具的卡合部的卡合孔或卡合突起， 在所述葉輪，設有使所述卡合孔或卡合突起露出的貫通孔。
13.根據權利要求12所述的渦輪機械，其特征在于，卡合于使所述差動螺釘旋轉的卡具的卡合部的所述卡合孔或卡合突起具有以所述葉輪的旋轉軸為重心的形狀。
【文檔編號】F04D29/053GK104350284SQ201380030055
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年6月11日 優先權日:2012年6月11日
【發明者】淺野望, 山崎秀作, 武富敏禮 申請人:株式會社 Ihi