JP2017031966A - Multi-stage pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体を加圧して移送する多段ポンプに関する。 The present invention relates to a multistage pump that pressurizes and transfers a liquid.
図5は一般的な多段ポンプを示す模式断面図である。多段ポンプは、回転軸101に固定された複数段の羽根車102を有している。液体は、多段ポンプの吸込み口110からポンプケーシング103内に導入され、複数段の羽根車102の回転により順次昇圧され、吐出口113から吐出される。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a general multistage pump. The multistage pump has a plurality of
多段ポンプの回転軸101には、回転する羽根車102の吸込み側と吐出し側との圧力差に起因して、吐出し側から吸込み側へ軸方向推力が作用する。このため、多段ポンプには、軸方向推力に対して反対方向のバランス推力を発生させることによって軸方向推力とバランス推力とを釣り合わせるスラストバランス機構120が備えられている。
Due to the pressure difference between the suction side and the discharge side of the rotating
図6はスラストバランス機構120を説明するための図である。スラストバランス機構120は、回転軸101に取り付けられて回転軸101と一体に回転するバランスディスク121およびバランスピストン122と、ポンプケーシング103などの静止側に取り付けられてバランスディスク121と対向配置されたバランスシート124から構成される。スラストバランス機構として、バランスディスクタイプ以外にもバランスピストンタイプがある。
FIG. 6 is a view for explaining the
回転側のバランスディスク121と静止側のポンプケーシング103およびバランスシート124との間には環状の中間室125が形成されている。羽根車102から吐出された液体の一部は、ポンプケーシング103とバランスピストン122との間のすき間を通って中間室125に流入する。さらに、中間室125内の液体は、バランスディスク121とバランスシート124との間に形成されたすき間Aを通って流出する。
An annular
多段ポンプの運転中、各羽根車102には吸込側に向かって軸方向推力F1〜Fmが作用し、バランスディスク121には、吐出側に向かってバランス推力Fbが作用する。その結果、軸方向推力とバランス推力とが釣り合い、軸方向推力が打ち消される。
During operation of the multi-stage pump, axial thrusts F1 to Fm act on each
しかしながら、従来のスラストバランス機構120は、ポンプの起動時などの急激な吐出圧力の上昇(圧力変動)には対応できないことがある。例えば、ポンプの起動時では、スラストバランス機構120まで液体は流入しているが、中間室125内の圧力が高くないためにバランス作用が生じず、回転部材であるバランスディスク121が静止部材であるバランスシート124に衝突するおそれがある。その結果、バランスディスク121がバランスシート124に衝突したときの衝撃によって、これら部材121,124が焼付いたり、摩耗したりするおそれがある。
However, the conventional
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、多段ポンプの起動時などにおいて急激な圧力変動があるときに、回転部材が静止部材に衝突することを防止することができる多段ポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and prevents a rotating member from colliding with a stationary member when there is a sudden pressure fluctuation at the time of starting a multistage pump. An object of the present invention is to provide a multistage pump that can be used.
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、回転軸と、前記回転軸に固定された複数段の羽根車と、前記羽根車を収容するポンプケーシングと、前記羽根車に発生する軸方向推力を打ち消すためのバランスディスクを有するスラストバランス機構と、前記バランスディスクを吸込側に付勢する付勢装置とを備えたことを特徴とする多段ポンプである。 In order to achieve the above-described object, one aspect of the present invention is generated in a rotating shaft, a plurality of impellers fixed to the rotating shaft, a pump casing that houses the impeller, and the impeller. A multistage pump comprising a thrust balance mechanism having a balance disk for canceling axial thrust, and an urging device for urging the balance disk toward the suction side.
本発明の好ましい態様は、前記スラストバランス機構は、前記回転軸に固定された前記バランスディスクと、前記ポンプケーシングに固定され、前記バランスディスクに対向するバランスシートを備えており、前記付勢装置は、前記バランスディスクを前記バランスシートに押し付けることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記付勢装置は、前記ポンプケーシングに固定されたばねと、前記ばねによって前記バランスディスクの背面に押し付けられた摺動リングとを有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記バランスディスクの背面は、減圧ラインを通じて前記ポンプケーシングの吸込口に連通する減圧室内に面しており、前記付勢装置は、前記減圧室内に配置されていることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the thrust balance mechanism includes the balance disk fixed to the rotating shaft, a balance sheet fixed to the pump casing and facing the balance disk, and the biasing device includes: The balance disk is pressed against the balance sheet.
In a preferred aspect of the present invention, the biasing device includes a spring fixed to the pump casing, and a sliding ring pressed against the back surface of the balance disk by the spring.
According to a preferred aspect of the present invention, the back surface of the balance disk faces the decompression chamber communicating with the suction port of the pump casing through the decompression line, and the urging device is disposed in the decompression chamber. Features.
付勢装置は、回転部材であるバランスディスクを予め静止部材であるバランスシートに押し付けることによって、これらの間の隙間をなくすことができる。したがって、ポンプ起動時などにおいて圧力が急激に変動したときであっても、回転部材が、静止部材に衝突することを防止することができる。 The urging device can eliminate the gap between them by pressing the balance disk as the rotating member against the balance sheet as the stationary member in advance. Therefore, it is possible to prevent the rotating member from colliding with the stationary member even when the pressure suddenly changes when the pump is started.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る多段ポンプを示す模式断面図である。図1に示すように、多段ポンプは、回転軸1に取り付けられた複数段の羽根車2と、これら羽根車2を収容するポンプケーシング3とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a multistage pump according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the multistage pump includes a plurality of stages of
回転軸1は、ラジアル軸受15によって回転可能に支持されている。回転軸1の端部は、原動機としての電動機(図示しない)に連結されており、この電動機により回転軸1および羽根車2が回転されるようになっている。ポンプケーシング3は、液体をポンプの内部に導入するための吸込口11と、液体をポンプの外部に吐出するための吐出口13とを有する。
The rotating shaft 1 is rotatably supported by a radial bearing 15. The end of the rotating shaft 1 is connected to an electric motor (not shown) as a prime mover, and the rotating shaft 1 and the
電動機により回転軸1および羽根車2が回転すると、液体は、吸込口11からポンプケーシング3内に導入され、1段目の羽根車2に導かれる。回転する羽根車2は、液体に速度エネルギーを与え、速度エネルギーは図示しないディフューザにより圧力エネルギーに変換される。昇圧された液体は、2段目の羽根車2に流入する。このようにして、複数段の羽根車2および複数段のディフューザにより液体は順次昇圧される。最終段目の羽根車2で昇圧された液体は吐出口13を通って外部に吐出される。
When the rotating shaft 1 and the
図1に示す多段ポンプにおいては、すべての羽根車2が同一方向を向いて配列されているため、羽根車2に発生する軸方向推力を打ち消すためのスラストバランス機構20が設けられている。以下、図2を参照してスラストバランス機構20について説明する。
In the multistage pump shown in FIG. 1, since all the
図2は、スラストバランス機構20を示す模式断面図である。スラストバランス機構20は、回転軸1に作用する軸方向推力に対して反対方向のバランス推力を発生させるように構成されている。スラストバランス機構20は、回転軸1に固定されたバランスディスク21およびバランスピストン22と、ポンプケーシング3の吐出側壁3aに固定されたバランスシート24を備えている。バランスディスク21の背面側には減圧室26が設けられており、バランスディスク21の背面は減圧室26に面している。この減圧室26は、図1に示すように、減圧ライン27によってポンプケーシング3の吸込口11に連通している。したがって、減圧室26内の液体の圧力は、ポンプの吸込側圧力と実質的に同じである。ただし、ポンプの吸込側圧力が液体の飽和蒸気圧力よりも小さい場合は、減圧ライン27は図示しないサクションタンクに接続される。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the
回転側のバランスディスク21と、静止側の吐出側壁3aおよびバランスシート24との間には環状の中間室25が形成されている。羽根車2から吐き出された液体の一部は、吐出側壁3aとバランスピストン22との間のすき間を通って中間室25に流入し、中間室25を満たす。さらに、中間室25内の液体は、バランスディスク21とバランスシート24との間に形成されたすき間Bを通って流出する。
An annular
図3および図4は、図2に示すスラストバランス機構20の動作を説明する図である。図3および図4では、バランス機構20の要素は簡略的に表されており、後述する付勢装置35の図示は省略されている。
3 and 4 are diagrams for explaining the operation of the
多段ポンプの運転中、各羽根車2には吸込側に向かって軸方向推力F1〜Fmが作用し、バランスディスク21には、吐出側に向かってバランス推力Fbが作用する。図3に示すように、回転軸1とともにバランスディスク21が吸込側に移動すると、すき間Bが小さくなり、中間室25内の圧力Piが大きくなる。その結果、バランスディスク21に作用するバランス推力Fbが大きくなり、バランスディスク21は回転軸1とともに吐出側に移動する。すると、図4に示すように、すき間Bが大きくなり、中間室25内の圧力Piが小さくなる。その結果、バランスディスク21に作用するバランス推力Fbが低くなる。このようにして、最終的に軸方向推力F1〜Fmとバランス推力Fbとが釣り合う。
During the operation of the multi-stage pump, axial thrusts F1 to Fm act on each
しかしながら、ポンプの起動時などでは、急激な圧力変動に起因して、回転部材であるバランスディスク21が静止部材であるバランスシート24に衝突するおそれがある。
However, when the pump is started, the
図2に示すように、バランスディスク21のバランスシート24への衝突を防止するために、多段ポンプは、バランスディスク21を吸込側に付勢する付勢装置35を備えている。付勢装置35は減圧室26内に配置されている。付勢装置35は、ポンプケーシング3の側壁3bに固定されたばね36と、ばね36によってバランスディスク21の背面に押し付けられた摺動リング37とを備えている。ばね36の一端は、ポンプケーシング3の側壁3bに固定されており、摺動リング37はばね36の他端に保持されている。
As shown in FIG. 2, in order to prevent the
摺動リング37は、回転軸1の軸心と同心状に配置されている。摺動リング37は回転軸1に固定されておらず、回転軸1とともに回転しない。ポンプの運転中において、摺動リング37は、回転軸1とともに回転するバランスディスク21の背面に摺動する。
The sliding
付勢装置35は、予めバランスディスク21をバランスシート24に押し付け、バランスディスク21とバランスシート24との間のすき間Bをなくすために設けられている。付勢装置35によってバランスディスク21がバランスシート24に押し付けられているとき、羽根車2と羽根車2に隣接して配置されたケーシングライナ4(図1参照)との間には十分な隙間が形成されている。
The urging
多段ポンプの停止中、バランスディスク21は付勢装置35によってバランスシート24に予め押し付けられている。バランスディスク21とバランスシート24とが接触している状態で、ポンプの起動時において急激に軸方向推力F1〜Fmが発生しても、バランスディスク21はバランスシート24に衝突しない。したがって、バランスディスク21および/またはバランスシート24が焼付いたり、摩耗したりすることを防止することができる。
While the multistage pump is stopped, the
付勢装置35の付勢力、すなわちばね36の力はバランス推力Fbに影響を与えない程度の力である。したがって、ポンプの停止中においては、付勢装置35はバランスディスク21をバランスシート24に押し付けるが、ポンプの回転速度が上がって中間室25内の圧力Piが高くなるにつれて、液体は付勢装置35のばね36の力に抗してバランスディスク21をバランスシート24から離し、バランスディスク21とバランスシート24との間にすき間Bを形成する。その後、軸方向推力F1〜Fmおよびばね36の力とバランス推力Fbとが釣り合う。
The urging force of the urging
バランスディスク21がバランスシート24に押し付けられた状態でポンプを起動するときに、バランスディスク21がバランスシート24にかじりつくことを防止するために、バランスディスク21とバランスシート24とを異なる材料から構成してもよい。バランスディスク21とバランスシート24とを同じ材料から構成する場合、バランスディスク21とバランスシート24との間に硬度差を設けてもよい。さらに、バランスディスク21とバランスシート24の表面に樹脂などの材料を被覆してもよい。
In order to prevent the
同様に、バランスディスク21と摺動リング37とを異なる材料から構成してもよい。バランスディスク21と摺動リング37とを同じ材料から構成する場合、バランスディスク21と摺動リング37との間に硬度差を設けてもよい。さらに、バランスディスク21と摺動リング37の表面に樹脂などの材料を被覆してもよい。
Similarly, the
ポンプの起動時において、急激な圧力変動が起きないように、ポンプを緩やかに起動(ソフトスタート)させてもよい。ソフトスタートを実現するための一例として、電動機をインバータで駆動するインバータ駆動や、電動機の駆動に要する電流を抑えるスターデルタ駆動を採用してもよいし、流体継手を介して電動機とポンプとを接続してもよい。 When starting the pump, the pump may be started gently (soft start) so that sudden pressure fluctuations do not occur. As an example to realize soft start, inverter drive that drives the motor with an inverter, star delta drive that suppresses the current required for driving the motor, or the motor and pump are connected via a fluid coupling May be.
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The embodiment described above is described for the purpose of enabling the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the widest scope according to the technical idea defined by the claims.
1 回転軸
2 羽根車
3 ポンプケーシング
3a 吐出側壁
3b 側壁
4 ケーシングライナ
11 吸込口
13 吐出口
15 ラジアル軸受
20 スラストバランス機構
21 バランスディスク
22 バランスピストン
24 バランスシート
25 中間室
26 減圧室
27 減圧ライン
35 付勢装置
36 ばね
37 摺動リング
101 回転軸
102 羽根車
103 ポンプケーシング
110 吸込口
113 吐出口
120 スラストバランス機構
121 バランスディスク
122 バランスピストン
124 バランスシート
125 中間室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記回転軸に固定された複数段の羽根車と、
前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記羽根車に発生する軸方向推力を打ち消すためのバランスディスクを有するスラストバランス機構と、
前記バランスディスクを吸込側に付勢する付勢装置とを備えたことを特徴とする多段ポンプ。 A rotation axis;
A plurality of impellers fixed to the rotating shaft;
A pump casing that houses the impeller;
A thrust balance mechanism having a balance disk for canceling axial thrust generated in the impeller;
A multi-stage pump comprising: an urging device that urges the balance disk toward the suction side.
前記付勢装置は、前記バランスディスクを前記バランスシートに押し付けることを特徴とする請求項1に記載の多段ポンプ。 The thrust balance mechanism includes the balance disk fixed to the rotating shaft, and a balance sheet fixed to the pump casing and facing the balance disk.
The multistage pump according to claim 1, wherein the urging device presses the balance disk against the balance sheet.
前記付勢装置は、前記減圧室内に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の多段ポンプ。 The back surface of the balance disk faces the decompression chamber communicating with the suction port of the pump casing through the decompression line,
The multistage pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the biasing device is disposed in the decompression chamber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015156102A JP2017031966A (en) | 2015-08-06 | 2015-08-06 | Multi-stage pump |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2015156102A JP2017031966A (en) | 2015-08-06 | 2015-08-06 | Multi-stage pump |
Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107218095A (en) * | 2017-05-16 | 2017-09-29 | 大连深蓝泵业有限公司 | Liquefied natural gas is depressured the axial force balance system of operating mode LNG hydraulic turbines |
CN110630527A (en) * | 2019-03-19 | 2019-12-31 | 长沙中联泵业有限公司 | Multistage pump axial force testing system and method |
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2015
- 2015-08-06 JP JP2015156102A patent/JP2017031966A/en active Pending
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CN110630527A (en) * | 2019-03-19 | 2019-12-31 | 长沙中联泵业有限公司 | Multistage pump axial force testing system and method |
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