CN114060286B - 二级离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种二级离心泵，不会导致构造的复杂化、大型化，能够将作用于转子轴的推力抑制得小而提高滑动轴承的耐久性。二级离心泵(1)构成为在转子轴(3)上沿轴向安装有2个第一及第二叶轮，在泵壳体(2)内划分出的2个泵室(R1、R2)中分别收纳第一叶轮(4)和第二叶轮(5)，在第一叶轮的前表面护罩(4a)和与其对置的泵壳体的内表面之间设置第一迷宫式密封部(L1)，并且在第二叶轮的背面护罩(5b)和与其对置的泵壳体的内表面之间设置第二迷宫式密封部(L2)，并且二级离心泵具备连通路(3a)，该连通路构成为在泵壳体内使比第一迷宫式密封部靠轴心侧的第一空间(S1)与比第二迷宫式密封部靠轴心侧的第二空间(S2)相互连通。

Description

二级离心泵

技术领域

本发明涉及一种具备推力平衡机构的二级离心泵。

背景技术

在作为流体机械的一方式的二级离心泵中，存在如下结构：在由电动马达等驱动源旋转驱动的转子轴上沿轴向安装2个叶轮即第一叶轮和第二叶轮，在泵壳体内由隔壁划分出的2个泵室中分别收纳所述第一叶轮和所述第二叶轮(例如，参照专利文献1)。

然而，一般情况下，在离心泵中，叶轮的吸入侧即轴向前表面侧的处理流体的压力低，在叶轮的排出侧即离心方向上处理流体的压力高。因此，已知在面向叶轮的吸入侧的叶轮的前表面侧、与被叶轮的排出侧围绕的叶轮的背面之间，在叶轮的旋转中始终产生压力差(吸入侧＜排出侧)，该压力差成为向叶轮的吸入侧推压的推力的产生源。在该推力过大的情况下，会产生经由转子轴将叶轮支承为能够旋转的滑动轴承磨损而使得其耐久性降低等问题。

因此，至今为止提出了各种用于降低推力的推力平衡机构。

例如，在专利文献2、3中提出了一种推力平衡机构，在叶轮的背面护罩的背面侧在与泵壳体之间形成推力平衡室，且经由形成于叶轮的背面护罩的平衡孔使推力平衡室与叶轮的吸入侧(背面护罩的前表面侧)连通，降低作用于叶轮的背面护罩的前表面与背面之间的压力差，由此，将作用于转子轴的吸入方向的推力抑制得较小。

另外，在专利文献4中提出了如下结构：通过在转子轴安装推力平衡盘，而将作用于转子轴的推力抑制得小。

现有技术文献

专利文献1：日本特许第5599463号公报

专利文献2：日本实开昭58-084394号公报

专利文献3：日本特开平9-042190号公报

专利文献4：日本实开昭54-002204号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献2、3中提出的推力平衡机构对于单级的离心泵有效，但对于多级的离心泵无效。即，在多级离心泵中，前级的叶轮的排出压作用于第二级以后的叶轮的前表面侧，因此，仅在叶轮形成平衡孔难以适当地调整泵整体的推力平衡。

另外，在专利文献4提出的结构中，在多级离心泵的转子轴与多个叶轮独立地安装推力平衡盘，因此，存在构造复杂化，并且多级离心泵整体的轴向长度变长，泵自身大型化这样的问题。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种二级离心泵，不会导致构造的复杂化、大型化，能够将作用于转子轴的推力抑制得较小从而提高滑动轴承的耐久性。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，技术方案1所述的发明是一种二级离心泵，其具有：支轴；中空的转子轴，其旋转自如地保持于所述支轴；圆筒状的转子，其固定安装于所述转子轴的端部外周；定子，其配置于所述转子的外周侧，产生使所述转子旋转的旋转磁场；罩部件，其具有吸入口；圆筒状的筒状部，其具有隔壁；以及壳体部件，其具有在所述吸入口侧开口并收纳所述转子的有底圆筒部，所述壳体部件将所述转子与所述定子隔开，在所述转子轴上沿轴向安装有第一叶轮和第二叶轮这2个叶轮，在泵壳体内由所述隔壁划分出的2个泵室中分别收纳所述第一叶轮和所述第二叶轮，所述泵壳体构成为在所述筒状部的轴向上在2个开口部分别连接所述罩部件及所述壳体部件而成为一体，其第一特征在于，在所述罩部件和与其对置的所述第一叶轮(4)的前表面护罩之间，设置有位于所述前表面护罩的内周部的第一迷宫式密封部，并且，在所述壳体部件(23)和与其对置的所述第二叶轮的背面护罩之间，设置有位于所述背面护罩的外周部的第二迷宫式密封部，所述二级离心泵形成有第一空间和第二空间，所述第一空间在所述罩部件内的比所述第一迷宫式密封部靠轴心侧的位置面向所述吸入口，所述第二空间在所述罩部件内的比所述第二迷宫式密封部靠轴心侧的位置面向所述有底圆筒部，并且在所述转子轴形成有使所述第一空间与所述第二空间相互间彼此连通的连通路。

技术方案2所述的发明在所述第一特征的基础上，其第二特征在于，在所述第二叶轮的前表面护罩和与其对置的所述隔壁之间设置有第三迷宫式密封部，在所述泵壳体内的比所述第三迷宫式密封部靠轴心侧的位置形成有第三空间。

技术方案3所述的发明在所述第二特征的基础上，其第三特征在于，所述隔壁与所述筒状部一起通过树脂成型而形成为一体。

技术方案4所述的发明在所述第一～第三中的任一项的特征的基础上，其第四特征在于，在所述有底圆筒部构成收容室，所述收容室具有所述转子的体积的80％以上的内部容积。

发明效果

根据技术方案1所述的发明，面向前级侧的第一叶轮的吸入侧即轴向前表面侧的第一空间与面向次级侧的第二叶轮的轴向背面侧的第二空间相互连通，因此，第一空间与第二空间的压力平衡而使得两压力大致相等。与之相对地，通过第一叶轮进行了升压的液体的压力分别作用于面向第一叶轮的轴向背面侧以及第二叶轮的轴向前表面侧的第三空间。该情况下，流入到第三空间的进行了升压的液体的压力比作用于第一和第二空间的吸入压力高。因此，在第一叶轮的前表面与背面相互间在该叶轮的旋转中产生的压力差(第一叶轮的前表面侧＜第一叶轮的背面侧)、在第二叶轮的前表面与背面相互间在该叶轮的旋转中产生的压力差(第二叶轮的前表面侧＞第二叶轮的背面侧)对抗。即，作用于第一叶轮的向吸入方向的推力与作用于第二叶轮的向吸入反方向的推力大致相等，作用于转子轴的推力大致抵消。因此，滑动轴承从转子轴受到的负荷变小，该滑动轴承的磨损得以抑制，该滑动轴承的耐久性得以提高。并且，不在转子轴设置推力平衡盘就能够获得这样的效果，因此，不会导致该二级离心泵的构造的复杂化、大型化。

另外，从第一叶轮送出的流体向第一空间的绕入因第一迷宫式密封部得以抑制，因此，流体的排出流量增加，泵效率提高。

根据技术方案2所述的发明，在第二叶轮中，在该第二叶轮的前表面护罩和与其对置的所述隔壁之间设置第三迷宫式密封部，由此，第三空间的压力大致作用于前表面护罩的前表面与背面双方。由此，第二叶轮的前表面护罩处的推力大致相互抵消，因此，与第二泵室的压力作用于前表面护罩的前表面相比，吸入口反方向的推力被抑制得较小。因此，能够校正从第二叶轮传递至转子轴的向吸入口反方向的推力，而使其与从第一叶轮传递至转子轴的向吸入口方向的推力适当地平衡。因此，作用于第一叶轮的吸入方向的推力与作用于第二叶轮的吸入反方向的力适当地相互抵消，能够将从转子轴作为推力作用于滑动轴承的两推力之差抑制得尽可能小。其结果为，滑动轴承从转子轴受到的负荷变小，该滑动轴承的磨损得以抑制。

另外，通过第二叶轮进行了升压的流体向第二及第三空间的绕入因第二迷宫式密封部和第三迷宫式密封部而被抑制，因此，流体的排出流量增加，泵效率提高。

根据技术方案3所述的发明，将与第二叶轮的前表面护罩对置而构成第三迷宫式密封部的泵壳体的隔壁与筒状部一起通过树脂成型而形成为一体，因此，能够实现构造的简单化和成本降低。

根据技术方案4所述的发明，供比较高压的流体流入的第二空间的容积通过作为收容室发挥功能的有底圆筒部而扩张，因此，二级离心泵的负荷变动引起的第二空间的内压的变动得以抑制，该第二空间与第一空间的压力适当地平衡，从而作用于转子轴的推力被抑制得较小。

附图说明

图1是本发明的二级离心泵的纵剖视图。

图2是表示本发明的二级离心泵的引导叶片部件的图，(a)是俯视图，(b)是侧视图，(c)是仰视图。

图3是表示本发明的二级离心泵的推力平衡机构部的基本结构的示意剖视图，(b)是在与以往的比较中表示作用于该二级离心泵的第一叶轮和第二叶轮的推力的图。

标号说明

1：二级离心泵；

2：泵壳体；

21：筒状部；

21A：隔壁；

22：罩部件；

22a：吸入口；

23：壳体部件；

23A：有底圆筒部(收容室)；

3：转子轴；

3a：转子轴的连通路；

4：第一叶轮；

4a：第一叶轮的前表面护罩；

5：第二叶轮；

5a：第二叶轮的前表面护罩；

5b：第二叶轮的背面护罩；

6：支轴；

10：引导叶片部件；

14：转子；

15：定子；

L1：第一迷宫式密封部；

L2：第二迷宫式密封部；

L3：第三迷宫式密封部；

M：马达部(驱动源)；

P：泵部；

R1：第一泵室；

R2：第二泵室；

S1：第一空间；

S2：第二空间；

S3：第三空间。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是本发明的二级离心泵的纵剖视图，图2是表示该二级离心泵的引导叶片部件的图，(a)是俯视图，(b)是侧视图，(c)是仰视图。

图1所示的二级离心泵1是密封马达泵，构成为将在图1中上下(轴向)配置的泵部P和作为驱动源的马达部M沿同一中心轴线连结而成为一体，在其中心轴线上收纳有支轴6、和旋转自如地保持在该支轴6上的中空状的转子轴3，该转子轴3用于将马达部M发挥的旋转动力传递至泵部P，在该转子轴3与支轴6之间夹设有滑动轴承7、8。另外，本实施方式的二级离心泵1在泵部P和马达部M上下配置的状态下、即纵置状态下使用，但也能够在泵部P和马达部M在左右方向上对置的横置状态下使用。

上述泵部P构成为，在形成于泵壳体2内的上下的第一泵室R1和第二泵室R2中分别收纳有在所述转子轴3的上半部上下排列地安装的第一级的第一叶轮4、第二级的第二叶轮5、以及以插入到该第一和第二叶轮4、5之间的方式设置的引导叶片部件10。此外，在本实施方式中，泵壳体2、第一和第二叶轮4、5以及引导叶片部件10均由树脂构成。

上述泵壳体2构成为将圆筒状的筒状部21、以及分别覆盖该筒状部21的上下2个开口部的罩部件22和壳体部件23在轴向上连结而成为一体。在此，从筒状部21的内周壁的轴向中间部起一体地设置有隔壁21A，所述隔壁21A为环形圆板状，在沿着筒状部21的横截面的方向上延展，并且将该筒状部21的内部空间上下划分开来，在泵壳体2内通过隔壁21A划分出第一泵室R1和第二泵室R2。并且，与第二泵室R2连通的圆筒状的未图示的排出管从筒状部21的外周沿切线方向延伸。另外，在隔壁21A的中心轴线上形成有将第一泵室R1与第二泵室R2之间连通的圆孔21a，转子轴3贯插到该圆孔21a、第一泵室R1和第二泵室R2。另外，在隔壁21A的第一泵室R1侧载置有引导叶片部件10，在该引导叶片部件10形成有与圆孔21a同轴的中心孔10a。并且，上述转子轴3及支轴6贯插到该圆孔21a、中心孔10a、第一泵室R1及第二泵室R2中。

所述罩部件22在与所述中心轴线对应的部位一体地立起设置有圆筒状的吸入管22A，该吸入管22A的上端作为吸入口22a而朝向上方开口。并且，在罩部件22内的吸入管22A的基端部中央一体地形成有整流锥22B，在该整流锥22B的周围形成有多片(在图示例中为2片)整流板22b。并且，上述第一叶轮4以其外周被引导叶片部件10围绕、且其吸入侧面向所述吸入管22A的基端部的姿态收纳在筒状部21上侧的第一泵室R1内，固定于转子轴3。另外，上述第二叶轮5在隔壁21A的下表面侧，以其吸入侧面向所述圆孔21a的姿态收纳在筒状部21下侧的第二泵室R2内，固定于转子轴3。

所述壳体部件23在其中心部具备杯状的有底圆筒部23A，从该有底圆筒部23A的上端朝向径向外侧一体地形成有凸缘部23B。并且，在该壳体部件23的有底圆筒部23A的底部中心部，朝向上方一体地立起设置有圆柱状的凸台部23a，在该凸台部23a和形成于罩部件22的整流锥22B各自的中心部分别嵌合安装有支轴6的两端。

另外，在罩部件22的整流锥22B与上侧的滑动轴承7之间，通过支轴6将推力垫圈9保持为不能连带旋转。

作为驱动源的马达部M具备从所述壳体部件23的下方连结的马达壳体11，该马达壳体11构成为将筒状的外廓部11A、从下方覆盖该外廓部11A的下表面开口部的有底筒状的罩部件11B上下连结而成为一体。在此，外廓部11A经由环状的密封部件12而与壳体部件23的凸缘部23B的下表面液密地连结。另外，罩部件11B的上端面经由环状的密封部件13而与外廓部11A的下侧液密地连结。

并且，马达部M具备：圆筒状的转子14，其固定安装于转子轴3的下半侧；以及定子15，其隔着壳体部件23的有底圆筒部23A与转子14对置配置。在此，转子14收纳于设置在泵壳体2的壳体部件23的有底圆筒部23A的内部，并固定安装于转子轴3的下端部外周。另外，转子14由永久磁铁构成。

定子15是在定子铁心16上隔着绝缘体17卷绕安装三相的线圈18而成的，所述定子铁心16一体地具有例如形成为筒状的轭16a、和从该轭16a的内周的在周向上隔开相等间隔的多个部位向半径方向内侧突出的T字状的齿16b。

所述绝缘体17以使所述齿16b的内周侧末端部露出以便面向所述有底圆筒部23A的外侧的方式覆盖所述定子铁心16。另一方面，在本实施方式中，所述马达壳体11的外廓部11A由以所述绝缘体17作为嵌件的电绝缘性树脂材料成型，由此，所述定子15被固定成至少一部分被所述外廓部11A包围。此外，三相线圈18分别与形成于后述的控制基板19的控制电路电连接。

另外，支承腿11a从马达壳体11的外廓部11A的下表面朝向罩部件11B内一体地延伸，用于控制对定子15的各三相线圈18的通电的控制基板19通过形成于支承腿11a的下端的卡扣爪11a1而卡合支承于该支承腿11a的下端。

接着，以下根据图2对所述引导叶片部件10的结构的详细情况进行说明。

如上所述，在载置于隔壁21A的第一泵室R1侧的引导叶片部件10的中心部形成有中心孔10a，转子轴3贯插在该中心孔10a中。并且，如图2的(a)所示，在引导叶片部件10的上表面外周部，在周向上以等角度间距(60度间隔)一体地突出设置有面向第一叶轮4的旋转周面的姿态的俯视为三角状的6片扩散叶片(叶片列)31，在周向上相邻的2片扩散叶片31之间，分别形成有通路面积朝向径向外侧逐渐增大并且在周向上(第一叶轮的旋转方向)弯曲的槽状的扩散通路32。即，在引导叶片部件10的上表面外周部，与扩散叶片31相同数量的6个扩散通路32在周向上被划分为等角度间距(在本实施方式中为60度间隔)且其外周端逐渐接近作为引导叶片部件10的外接圆C而示出的筒状部21的内壁面的形状，而且，各扩散通路32的槽底形成为随着接近筒状部21的内壁而高度降低(槽底接近隔壁21A)的螺旋线状。

另一方面，如图2的(c)所示，在引导叶片部件10的与隔壁21A对置的下表面，在周向上以等角度间距(60度间隔)一体地突出设置有从径向外侧朝向中心孔10a弯曲的同时呈涡卷状延伸的6个返回引导叶片(叶片列)33。并且，在周向上相邻的2个返回引导叶片33之间，分别划分出与返回引导叶片33相同数量的6个返回通路34。

在此，各6个的扩散通路32和返回通路34在第一泵室R1内联系(连通)，各返回通路34的外周端被划分成具有以与扩散通路32立体交叉的姿态在扩散叶片31的下方开口的矩形的流入口34a，而且，与各返回通路34的流入口34a相邻地开设有作为各扩散通路32的外周端的流出口32a。因此，各扩散通路32和各返回通路34经由流出口32a及流入口34a而连通。

另外，在本实施方式的二级离心泵1中，具备用于减轻作用于转子轴3的推力的推力平衡机构。以下，根据图1及图3对该推力平衡机构的结构进行说明。

在前级侧的第一叶轮4的前表面护罩4a的内周部和与其对置的罩部件22的内表面之间设置有环状的第一迷宫式密封部L1，在泵壳体2内，在比第一迷宫式密封部L1靠转子轴3侧(轴心侧)的位置形成有第一空间S1。

另外，在次级侧的第二叶轮5的背面护罩5b的外周部和与其对置的壳体部件23的凸缘部23B之间设置有环状的第二迷宫式密封部L2，在泵壳体2内，在比第二迷宫式密封部L2靠转子轴3侧(轴心侧)且在第二叶轮5的背面侧形成有第二空间S2。在此，第二空间S2是由壳体部件23的有底圆筒部23A、隔着第二迷宫式密封部L2实质上覆盖有底圆筒部23A的上方开口的第二叶轮5、以及收纳于有底圆筒部23A的底侧的所述转子14围绕的圆筒状空间，在本实施方式中，第二空间S2构成为具有至少在所述转子14的体积的80％以上的内部容积的收容室。

并且，在第二叶轮5的前表面护罩5a的外周部和与其对置的隔壁21A之间设置有环状的第三迷宫式密封部L3。在此，第三迷宫式密封部L3由从前表面护罩5a朝向隔壁21A突出的沿轴向观察呈环状的节流片L3a、凹陷设置于隔壁21A并围绕节流片L3a的周面的节流部L3b构成，在泵壳体2内，在比第三迷宫式密封部L3靠转子轴3侧(轴心侧)的位置形成有第三空间S3。

并且，在本实施方式中，如图1所示，在转子轴3的周面与第一叶轮4及第二叶轮5之间，在转子轴3的轴向(上下方向)上形成有连通路3a，该连通路3a的上端向第一空间S1开口，该连通路3a的下端与第二空间S2连通。因此，第一空间S1和第二空间S2经由连通路3a而相互连通。

而且，推力平衡机构具备第一迷宫式密封部L1和形成于其内侧的第一空间S1、第二迷宫式密封部L2和形成于其内侧的第二空间S2、第三迷宫式密封部L3和形成于其内侧的第三空间S3，推力平衡机构通过利用形成于转子轴3的连通路3a将第一空间S1和第二空间S2连通而构成。

接着，对如上所述那样构成的二级离心泵1的工作进行说明。

在对定子15的各三相线圈18的通电控制下，通过定子15产生的磁场，转子14及保持该转子14的转子轴3以支轴6为中心以所希望的速度被旋转驱动。

在泵部P中，安装于转子轴3的第一叶轮4和第二叶轮5分别在泵壳体2内的第一泵室R1和第二泵室R2中旋转。于是，通过第一叶轮4的旋转而在形成于泵壳体2的罩部件22的吸入管22A内产生负压，处理液体(冷却水)被该负压吸引而如图1的箭头所示从吸入管22A的吸入口22a被吸引到吸入管22A内。并且，吸引到吸入管22A内的液体在吸入管22A内朝向下方流动，被吸引到第一级的第一叶轮4。

吸引到第一叶轮4的液体从旋转的第一叶轮4被赋予动能而升压的同时向径向外侧流动，从该第一叶轮4的外周端向第一泵室R1流出。并且，在第一泵室R1内，在由形成于引导叶片部件10的上表面的多个(在本实施方式中为6个)扩散叶片31划分出的扩散通路32中，如图2的(a)的箭头所示，分别朝向径向外侧流动，向在各扩散通路32的外周端开口的流出口32a行进。此外，液体在朝向引导叶片部件10的径向外侧而通路截面积逐渐增加地弯曲的各扩散通路32中流动的过程中被减速而使得压力进一步提高。

而且，从在各扩散通路32的外周开口端面开口的流出口32a分别流出的液体，从与流出口32a相邻地开口的流入口34a分别流入到在引导叶片部件10的下表面划分出的6个返回通路34的各个返回通路中。

之后，如图2的(c)的箭头所示，流入到各返回通路34的液体分别在各返回通路34中朝向径向内侧行进，如图1的箭头所示，通过形成于隔壁21A的中心部的圆孔21a并被引导至面向该圆孔21a的第二级的第二叶轮5的吸入侧。并且，被引导至第二叶轮的吸入侧的液体为如下状态：通过该第二叶轮5的旋转被赋予动能的同时向径向外侧流动，从该第二叶轮5的外周端流出到第二泵室R2，并且在形成于第二泵室S2的涡卷部中流动的过程中减速并且压力进一步提高。这样，通过第一叶轮4和第二叶轮5而进行了加压的液体从第二泵室R2在切线方向上流入到未图示的排出管，从该排出管排出到泵壳体2外。

接着，以下参照图3对推力平衡机构的作用进行说明。

如上所述，从第一空间S1内在前表面护罩4a的背面(即第一叶轮4的内侧)存在吸入到吸入管22A中的升压前的液体。另外，第一空间S1与第二空间S2经由形成于转子轴3的连通路3a而相互连通，因此，在第二空间S2中也存在吸入到吸入管22A中的升压前的液体。

而且，通过第一叶轮4被加速而流出到第一泵室R1的液体在引导叶片部件10处升压并且被导入到第二叶轮5的吸入侧(第三空间S3)，而该进行了升压的液体的一部分还进入到前表面护罩4a的在图3的(a)中处于上方的间隙(前表面护罩4a的前表面)。但是，通过形成在前表面护罩4a的内周部和与其对置的罩部件22的内表面之间的第一迷宫式密封部L1而被阻挡，因此，上述进行了升压的液体的一部分大致滞留在前表面护罩4a的上表面部。

被导入到第三空间S3的液体从此处行进至第二叶轮5内，通过该第二叶轮5进行再次加速并且被导出至第二泵室R2，而该液体通过第二迷宫式密封部L2及第三迷宫式密封部L3而被阻挡，因此，阻止了液体从第二泵室R2进入位于前面护罩5a的上方或背面护罩5b的下方的间隙。因此，导入到所述第三空间S3的液体大致滞留在位于前表面护罩5a的上方的间隙，导入到所述第二空间S2的液体大致滞留在位于背面护罩5b的下方的间隙。

在此，在第一叶轮4中，通过引导叶片部件10进行了升压的第三空间S3的液体压力p3作用于前表面护罩4a的前表面(上表面)，第一空间S1的所述升压以前的液体压力p1作用于前表面护罩4a的背面(第一叶轮4的内侧)。另外，第一空间S1的液体压力p1作用于面对第一空间S1的背面护罩4b的前表面(上表面)，第三空间S3的液体压力p3作用于面向第三空间S3的背面护罩4b的背面(下表面)。在此，第三空间S3的液体压力p3比第一空间S1的液体压力p1高(p3＞p1)，因此，在不具备推力平衡机构的以往的二级离心泵中，如图3的(b)的左栏所示，在图3中向上(吸入口方向)的比较大的推力F1’作用于第一叶轮4。与之相对地，在具备推力平衡机构的本发明的二级离心泵1中，在前表面护罩4a处，作用有图3中向下(吸入口反方向)的推力F1down，且在背面护罩4b处作用有图3中向上(吸入口方向)的推力F1up。并且，综合这些作用方向相反的推力F1up、F1down，如图3的(b)的右栏所示，吸入口方向的推力F1(＜F1’)作用于第一叶轮4。换言之，在本发明的二级离心泵1中，在其第一叶轮4中，在背面护罩4b的背面以往所产生的吸入口方向的推力F1’通过在附加了推力平衡机构即第一迷宫式密封部L1的前表面护罩4a的前表面产生的向下的推力F1down而被抵消从而减少为F1(＜F1’)。

另一方面，在第二叶轮5中，在不具备推力平衡机构的二级离心泵中，从第二叶轮5的外周端流出至第二泵室R2的涡卷部的未图示的液体压力p4作用于第二叶轮5的背面护罩5b的背面，但如上所述，在涡卷部进行了升压的液体压力p4比升压前的第二空间S2的压力p2及第三空间S3的压力p3更高(p4＞p3＞p2)，因此，如图3的(b)的左栏所示，作用有在图3中向上(吸入口方向)的比较大的推力F2’，而与之相对地，在具备推力平衡机构即第二迷宫式密封部L2、第三迷宫式密封部L3及连通路3a的本发明的二级离心泵1中，第三空间S3的液体压力p3作用于该前表面护罩5a的前表面(上表面)、该前表面护罩5a的背面及背面护罩5b的前表面(即第二叶轮5的内侧)，并且，第二空间S2的液体压力p2作用于背面护罩5b的下表面(第二叶轮5的外侧且下表面)。如上所述，通过引导叶片部件10进行了升压的第三空间S3的液体压力p3比升压前的第二空间S2的压力p2高(p3＞p2)，因此，第二叶轮5的前表面护罩5a处的推力在其前表面与背面大致抵消，而且，在背面护罩5b作用有吸入口反方向(图3中向下)的推力F2。

因此，上述相反的推力F1、F2都作用于本实施方式的二级离心泵1的转子轴3。换言之，在本发明的二级离心泵1中，在其转子轴3中，残留于第一叶轮4的向吸入口方向的推力F1通过第二叶轮5所产生的向下的推力F2而被抵消。因此，滑动轴承7、8从转子轴3受到的负荷变小，该滑动轴承7、8的磨损得以抑制，这些滑动轴承7、8的耐久性提高。并且，无需在转子轴3设置推力平衡盘就能够得到这样的效果，因此，不会导致该二级离心泵1的构造的复杂化、大型化。

另外，通过第一叶轮4进行了升压的流体向第一空间S1的绕入因第一迷宫式密封部L1而被抑制，并且通过第二叶轮5进行了升压的流体向第二空间S2和第三空间S3的绕入因第二迷宫式密封部L2和第三迷宫式密封部L3而被抑制，因此，液体的排出流量增加，该2级泵1的泵效率提高。

并且，在本实施方式中，不需要追加部件，通过仅在转子轴3形成轴向的连通路3a的简单的结构就能够使第一空间S1与第二空间S2连通，因此，能够实现该二级离心泵1的构造简单化和成本降低。

另外，在本实施方式的二级离心泵1中，供比较高压的流体流入的第二空间S2的容积设定得比较大，该第二空间S2作为收容室发挥功能。即，与吸入口22a连通并且容积设定得比较大的收容室随着通过第二叶轮5进行了升压的液体越过第二迷宫式密封部L2漏出到第二空间S2的流动的压力变化小，因此，还获得如下效果：上述第二空间S2的液体压力p2的变动得以抑制，能够使该液体压力p2有关的上述推力F2顺畅地发挥作用。

此外，在以上的实施方式中，对将本发明应用于将冷却液用作处理液体的2级水泵的例子进行了说明，但本发明也能够同样地应用于将冷却液以外的任意的液体用作处理液体的二级离心泵。

另外，在实施方式中，对将第三迷宫式密封部L3形成于第二叶轮5的前表面护罩5a的外周部的例子进行了说明，但本发明并不限定于此。例如，能够将第三迷宫式密封部L3形成于第二叶轮5的前表面护罩5a的径向中间部或前表面护罩5a的内周部。由此，能够调整作用于吸入口反方向的上述推力F2的大小，因此，能够使第一叶轮4的推力F1与第二叶轮5的推力F2适当地抵消而将作用于滑动轴承7的推力抑制得尽可能小。

此外，本发明并不限定于应用于以上说明的实施方式，当然能够在权利要求书以及说明书和附图所记载的技术思想的范围内进行各种变形。

Claims (2)

1.一种二级离心泵，其具有：

支轴(6)；

中空的转子轴(3)，其旋转自如地保持于所述支轴(6)；

圆筒状的转子(14)，其固定安装于所述转子轴(3)的端部外周；

定子(15)，其配置于所述转子(14)的外周侧，产生用于使所述转子(14)旋转的旋转磁场；

罩部件(22)，其具有吸入口(22a)；

圆筒状的筒状部(21)，其具有隔壁(21A)；以及

壳体部件(23)，其具有在所述吸入口(22a)侧开口并收纳所述转子(14)的有底圆筒部(23A)，该壳体部件(23)将所述转子(14)与所述定子(15)隔开，

所述二级离心泵构成为，在所述转子轴(3)上沿轴向安装有第一叶轮(4)及第二叶轮(5)这2个叶轮，在泵壳体(2)内由所述隔壁(21A)划分出的2个泵室(R1、R2)中分别收纳所述第一叶轮(4)和所述第二叶轮(5)，所述泵壳体(2)构成为在所述筒状部(21)的轴向上在2个开口部分别连接所述罩部件(22)及所述壳体部件(23)而成为一体，

其特征在于，

在所述罩部件(22)和与其对置的所述第一叶轮(4)的前表面护罩(4a)之间，设置有位于所述前表面护罩(4a)的内周部的第一迷宫式密封部(L1)，并且，

在所述壳体部件(23)和与其对置的所述第二叶轮(5)的背面护罩(5b)之间，设置有位于所述背面护罩(5b)的外周部的第二迷宫式密封部(L2)，

所述二级离心泵形成有第一空间(S1)和第二空间(S2)，所述第一空间(S1)在所述罩部件(22)内的比所述第一迷宫式密封部(L1)靠轴心侧的位置面向所述吸入口(22a)，所述第二空间(S2)在所述罩部件(22)内的比所述第二迷宫式密封部(L2)靠轴心侧的位置面向所述有底圆筒部(23A)，并且在所述转子轴(3)形成有使所述第一空间(S1)与所述第二空间(S2)相互间彼此连通的连通路(3a)，

在所述第二叶轮(5)的前表面护罩(5a)和与其对置的所述隔壁(21A)之间设置有第三迷宫式密封部(L3)，在所述泵壳体(2)内的比所述第三迷宫式密封部(L3)靠轴心侧的位置形成有第三空间(S3)，

在面向所述有底圆筒部(23A)的第二空间(S2)中构成供处理流体从所述连通路(3a)流入的收容室，该收容室具有所述转子(14)的体积的80％以上的内部容积。

2.根据权利要求1所述的二级离心泵，其特征在于，

所述隔壁(21A)与所述筒状部(21)一起通过树脂成型而形成为一体。