JP2022178673A - ポンプ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
回転体と、前記回転体を収容するケーシングと、を備えるポンプ装置であって、
前記回転体は、ポンプ翼ユニットと、タービン翼ユニットと、を含み、
前記ポンプ翼ユニットは、
ハブ部と、
前記ハブ部の外周面に前記回転体の周方向に間隔をあけて設けられた複数の遠心ポンプ翼と、
前記複数の遠心ポンプ翼の先端に接続するように前記周方向に沿って形成された環状のシュラウド壁部と、
を含み、
前記タービン翼ユニットは、
前記周方向に沿って形成された環状のディスク部と、
前記環状のディスク部の外周面に前記周方向に間隔を空けて設けられた複数の軸流タービン翼と、
を備え、
前記タービン翼ユニットと前記ポンプ翼ユニットとは別体で構成され、前記環状のディスク部が前記シュラウド壁部の外周面に固定されており、
前記シュラウド壁部の内周側には、前記回転体の軸方向における一方側から他方側に向かって流れる液体が前記遠心ポンプ翼に流入する液体流路が形成され、
前記ディスク部の外周側には、前記他方側から前記一方側に向かって流れる気体が前記軸流タービン翼を通過する気体流路が形成される。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図1は、本開示の一実施形態にかかるポンプ装置1を備えるポンプシステム10における回転軸線LAに沿った断面を模式的に示す概略断面図である。図2は、図1に示したポンプ装置1における回転軸線LAに沿った断面を拡大した概略断面図である。
例えば図1又は図2に示されるように、ポンプ装置1は、回転体25と、回転体25を収容するケーシング26とを備える。
かかる構成によれば、嵌合面61をディスク部35の内周面60に嵌合させるとともにディスク部35の後方側側面80をシュラウド壁部34の段差面75に当接させることにより、径方向及び軸方向の各々におけるディスク部35の位置決め(タービン翼ユニット30の位置決め)をすることができる。
かかる構成によれば、環状のディスク部35の前方側側面78に当接するようにシュラウド壁部34の外周面36のネジ部63にナット62が固定されているため、タービン翼ユニット30がポンプ翼ユニット28から軸方向に抜けることを防ぐ抜け止めとしてナット62が機能する。これにより、ポンプ翼ユニット28とタービン翼ユニット30とを別体で構成することによる上述の利益を享受しつつ、ポンプ装置1を安定的に運転することができる。
図3は、図2におけるディスク部35近傍を拡大した概略断面図である。
幾つかの実施形態では、例えば図3に示すように、上述したポンプ装置1において、環状のディスク部35の外周部65における前方側の端面53と、ケーシング26における端面53に対向する静止壁16との間には、前方側隙間(一方側隙間)17が形成されている。また、環状のディスク部35の外周部65における後方側の端面54と、ケーシング26における端面54に対向する静止壁18との間には、後方側隙間(他方側隙間)19が形成されている。環状のディスク部35には、ディスク部35を軸方向に沿って貫通する複数の貫通孔55が形成されている。複数の貫通孔55は、例えば図4に示すように、周方向に間隔を空けて配置されている。図3に示すように、貫通孔55の各々は、前方側隙間17又は前方側隙間17に繋がる前方側空間(一方側空間)20と、後方側隙間19又は後方側隙間19に繋がる後方側空間(他方側空間)21と、を連通している。
図5は、図3に示したポンプ装置1の構成例を説明するための概略断面図である。図6は、図5に示したシュラウド壁部34とディスク部35について、軸方向に直交する断面を模式的に示す概略断面図である。
幾つかの実施形態では、例えば図1に示すように、ポンプシステム10は、ポンプ装置1と、回転シャフト2の回転力を回収するように構成された回転力回収装置96、又は、回転シャフト2に回転力を付与するように構成された回転力付与装置98、の何れか一方と、を備える。回転力回収装置96又は回転力付与装置98は、回転シャフト2に取り付けられる。回転力回収装置96は例えば発電機であってもよく、回転力付与装置98は、例えば電動モータであってもよい。
回転体(例えば上述の回転体25)と、前記回転体を収容するケーシング(例えば上述のケーシング26)と、を備えるポンプ装置であって、
前記回転体は、ポンプ翼ユニット(例えば上述のポンプ翼ユニット28)と、タービン翼ユニット(例えば上述のタービン翼ユニット30)とを含み、
前記ポンプ翼ユニットは、
ハブ部(例えば上述のハブ部3)と、
前記ハブ部の外周面に前記回転体の周方向に間隔をあけて設けられた複数の遠心ポンプ翼(例えば上述の遠心ポンプ翼4)と、
前記複数の遠心ポンプ翼の先端に接続するように前記周方向に沿って形成された環状のシュラウド壁部(例えば上述のシュラウド壁部34)と、
を含み、
前記タービン翼ユニットは、
前記周方向に沿って形成された環状のディスク部(例えば上述のディスク部35)と、
前記環状のディスク部の外周面に前記周方向に間隔を空けて設けられた複数の軸流タービン翼(例えば上述の軸流タービン翼6)と、
を備え、
前記タービン翼ユニットと前記ポンプ翼ユニットとは別体で構成され、前記環状のディスク部は前記シュラウド壁部の外周面に固定されており、
前記シュラウド壁部の内周側には、前記回転体の軸方向における一方側から他方側に向かって流れる液体が前記遠心ポンプ翼に流入する液体流路(例えば上述の液体流路12)が形成され、
前記ディスク部の外周側には、前記他方側から前記一方側に向かって流れる気体が前記軸流タービン翼を通過する気体流路(例えば上述の気体流路13)が形成される。
前記ディスク部は、前記外周面と、前記軸方向における前記一方側を向く一方側側面(例えば上述の前方側側面78)と、前記軸方向における他方側を向く他方側側面(例えば上述の後方側側面80)と、内周面(例えば上述の内周面60)とを含み、
前記シュラウド壁部の外周面は、前記ディスク部の内周面に嵌合する嵌合面(例えば上述の嵌合面61)と、前記嵌合面から前記ディスク部の前記他方側側面に沿って前記回転体の径方向における外側に延在する段差面(例えば上述の段差面75)と、を含む。
前記ディスク部は、前記外周面と、前記軸方向における前記一方側を向く一方側側面(例えば上述の前方側側面78)と、前記軸方向における他方側を向く他方側側面(例えば上述の後方側側面80)と、内周面(例えば上述の内周面60)とを含み、
前記回転体は、前記ディスク部の前記一方側側面に当接するように前記シュラウド壁部の外周面に固定されたナット(例えば上述のナット62)を更に備える。
前記ディスク部には、軸方向に貫通する少なくとも1つの貫通孔(例えば上述の貫通孔55)が形成される。
前記ディスク部には、軸方向に貫通する少なくとも1つの貫通孔(例えば上述の貫通孔55)が形成され、
前記貫通孔における前記ナット側の開口端と前記回転体の回転軸線との距離(例えば上述の距離d1)は、前記ナットの外周面と前記回転軸線との距離の最大値(例えば上述の最大値d2)よりも小さい。
前記ナットにおける前記軸方向の他方側を向く他方側端面は、前記ディスクに当接する当接面(例えば上述の当接面90)と、前記回転体の径方向における前記当接面の外側端から前記軸方向における前記一方側に向かうにつれて前記径方向における外側に向かうように傾斜した斜め方向に延在する傾斜面(例えば上述の傾斜面91)と、を含み、
前記傾斜面は、前記貫通孔の軸線の延長線上に位置する部分(例えば上述の部分92)を含む。
前記ディスク部と前記シュラウド壁部のうち一方にはキー溝(例えば上述のキー溝94)が形成され、
前記ディスク部と前記シュラウド壁部のうち他方には、前記キー溝に係合するキー突起(例えば上述のキー突起95)が形成される。
2 回転シャフト
3 ハブ部
4 遠心ポンプ翼
6 軸流タービン翼
7 本体側ケーシング
8 入口側ケーシング
10 ポンプシステム
10A 軸流タービン
10B 遠心ポンプ
11 遠心流路
12 液体流路
12A 本体側軸方向流路
13 気体流路
14 ノズル
15 締結部材
16,18 静止壁
17 前方側隙間
19 後方側隙間
20 前方側空間
21 後方側空間
22 隙間
25 回転体
26 ケーシング
28 ポンプ翼ユニット
30 タービン翼ユニット
31,36,51,73,86,93 外周面
31A 凹湾曲面
32,521 前方側端
33,522 後方側端
34 シュラウド壁部
35 ディスク部
41 先端
52,60,79 内周面
52A 凸湾曲面
52B 案内面
53,54,77 端面
55 貫通孔
56 後方側外周面
58,59 面
61 嵌合面
62 ナット
63 ネジ部
64 ナット収容凹部
65 外周部
66 内周部
71 液体排出路
71A スクロール流路
72 気体導入路
74 液体排出口
75 段差面
76 端部
78 前方側側面
80 後方側側面
81 液体導入路
81A 入口側軸方向流路
82 気体排出路
83 端面
84 出口開口端
85 液体導入孔
86 外周面
87 フランジ部
88,92 部分
89 他方側端面
90 当接面
91 傾斜面
94 キー溝
95 キー突起
96 回転力回収装置
98 回転力付与装置
551 前方側開口端
552 後方側開口端
710 液体排出路形成部
720 気体導入路形成部
811 内面
851 内側開口端
852 外側開口端
951 突起
LA 回転軸線
Claims (7)
- 回転体と、前記回転体を収容するケーシングと、を備えるポンプ装置であって、
前記回転体は、ポンプ翼ユニットと、タービン翼ユニットと、を含み、
前記ポンプ翼ユニットは、
ハブ部と、
前記ハブ部の外周面に前記回転体の周方向に間隔をあけて設けられた複数の遠心ポンプ翼と、
前記複数の遠心ポンプ翼の先端に接続するように前記周方向に沿って形成された環状のシュラウド壁部と、
を含み、
前記タービン翼ユニットは、
前記周方向に沿って形成された環状のディスク部と、
前記環状のディスク部の外周面に前記周方向に間隔を空けて設けられた複数の軸流タービン翼と、
を備え、
前記タービン翼ユニットと前記ポンプ翼ユニットとは別体で構成され、前記環状のディスク部が前記シュラウド壁部の外周面に固定されており、
前記シュラウド壁部の内周側には、前記回転体の軸方向における一方側から他方側に向かって流れる液体が前記遠心ポンプ翼に流入する液体流路が形成され、
前記ディスク部の外周側には、前記他方側から前記一方側に向かって流れる気体が前記軸流タービン翼を通過する気体流路が形成された、ポンプ装置。 - 前記ディスク部は、前記外周面と、前記軸方向における前記一方側を向く一方側側面と、前記軸方向における他方側を向く他方側側面と、内周面とを含み、
前記シュラウド壁部の外周面は、前記ディスク部の内周面に嵌合する嵌合面と、前記嵌合面から前記ディスク部の前記他方側側面に沿って前記回転体の径方向における外側に延在する段差面と、を含む、請求項1に記載のポンプ装置。 - 前記ディスク部は、前記外周面と、前記軸方向における前記一方側を向く一方側側面と、前記軸方向における他方側を向く他方側側面と、内周面とを含み、
前記回転体は、前記ディスク部の前記一方側側面に当接するように前記シュラウド壁部の外周面に固定されたナットを更に備える、請求項1又は2に記載のポンプ装置。 - 前記ディスク部には、前記軸方向に貫通する少なくとも1つの貫通孔が形成された、請求項1乃至3の何れか1項に記載のポンプ装置。
- 前記ディスク部には、前記軸方向に貫通する少なくとも1つの貫通孔が形成され、
前記貫通孔における前記ナット側の開口端と前記回転体の回転軸線との距離は、前記ナットの外周面と前記回転軸線との距離の最大値よりも小さい、請求項3に記載のポンプ装置。 - 前記ナットにおける前記軸方向の他方側を向く他方側端面は、前記ディスク部に当接する当接面と、前記回転体の径方向における前記当接面の外側端から前記軸方向における前記一方側に向かうにつれて前記径方向における外側に向かうように傾斜した斜め方向に延在する傾斜面と、を含み、
前記傾斜面は、前記貫通孔の軸線の延長線上に位置する部分を含む、請求項5に記載のポンプ装置。 - 前記ディスク部と前記シュラウド壁部のうち一方にはキー溝が形成され、
前記ディスク部と前記シュラウド壁部のうち他方には、前記キー溝に係合するキー突起が形成された、請求項1乃至6の何れか1項に記載のポンプ装置。
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