JP3993262B2

JP3993262B2 - Temperature fluctuation prevention device for high temperature liquid pump

Info

Publication number: JP3993262B2
Application number: JP00297597A
Authority: JP
Inventors: 守西川; 揚小西; 啓臣佐久間; 三男上田; 喜久男中村; 量久田中
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2017-01-10
Also published as: JPH10196581A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高温水等の高温液体を送給するための高温液体ポンプにおける温度ゆらぎ及びこれによる熱疲労の発生を防止する温度ゆらぎ防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３には高温水等の高温液体を送給する高温液体ポンプの要部縦断面図が示されている。
図３において、１は先端部に羽根車１３が装着された軸、２は上記軸１に固着された回転円板、１０はケーシング、１１はケーシングカバー、５は軸受、１４は羽根車室、１５は高温水の吸込口、１６は吐出口、１７は冷却水入口、１８は冷却水室である。
【０００３】
上記高温液体ポンプの作動時において、電動モータ等の駆動源（図示省略）により軸１及び羽根車１３が回転せしめられると吸込口１５から高温水が羽根車室１４に吸入され、羽根車１３によって図のＪ矢印のように圧送され吐出口１６から外部の使用先に送られる。
【０００４】
冷却水は冷却水入口１７から冷却水室１８に導入され、図のＫ矢印のように流れて軸シール１２及び軸１を冷却し軸受５を通流することにより軸受５を冷却した後チャンバ４に入り、ここで、羽根車室１４から侵入してきた高温水と混合し、あるいは、一部は羽根車室１４に流れ込み、上記高温水と混合せしめられる。
【０００５】
図４は、上記高温液体ポンプのチャンバ４近傍の従来の１例を示す拡大断面図である。かかる高温液体ポンプの運転時において、上記チャンバ４内にて回転円板２が回転せしめられるとともに、高温水は図のＺ矢印のように、下部チャンバ４ｂから間隙及びバランスホール６を通って上部チャンバ４ａ内に流入して上記回転円板２の回転に引き摺られて上部チャンバ４ａ内を旋回する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような高温液体ポンプにあっては、上記高温水及び冷却水の流動時において、上部チャンバ４ａ内に高温水と冷却水との境界部Ｗ（図４参照）が形成され、軸１の周速度によって支配される低温の冷却水側の速度と回転円板２の回転により加速された高温水の旋回速度との速度差が存在し、これによって上記境界部Ｗの境界面が乱されて不安定となり、温度ゆらぎが発生する。
【０００７】
そして、図４に示されるような従来の高温液体ポンプにあっては、上記のような温度ゆらぎの発生を阻止する手段が施こされておらず、このためかかる温度ゆらぎによって境界部Ｗ近傍の構造部材即ち軸受５の内周部や軸１の外周等に熱疲労による割れの発生をみることが多々ある。
【０００８】
本発明の目的は、高温液体と冷却水との境界部近傍における温度ゆらぎの発生を極めて簡単な構造で以って阻止することにより、この温度ゆらぎに起因する構造部材の熱疲労破損の発生を防止した高温液体ポンプを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するもので、その要旨とする手段は、ケーシング、ケーシングカバー等の外殻部材内に収納されて回転駆動される軸の先端部に装着された羽根車により高温水等の高温液体を送給するとともに、冷却水により上記軸と上記ケーシングカバーの内周に設けられた上記軸の中間部を支承する軸受とを冷却するように構成された高温液体ポンプにおいて、上記外殻部材内部の、上記高温液体と冷却水との境界部が形成されるチャンバに臨む部位の上記軸に、上記チャンバを上部チャンバと下部チャンバに区画する回転円板を固着し、上記高温液体ポンプ運転時に、上記回転円板の外周面と上記ケーシングカバーの上記チャンバに臨む内周面との間に形成された間隙、及び上記回転円板に設けられたバランスホールを通って上記高温液体が上記下部チャンバから上記上部チャンバ内に流入するようにすると共に、上記回転円板の回転に引き摺られて上記上部チャンバ内を旋回する上記高温液体の旋回速度を減速せしめる温度ゆらぎ防止リングが、上記温度ゆらぎ防止リングの下端面と上記回転円板の上記上部チャンバに臨む側面との間に間隙を設けて、上記上部チャンバに臨む部位の上記ケーシングカバーに軸方向に突設して設けられていることを特徴とする高温液体ポンプの温度ゆらぎ防止装置にある。
【００１０】
上記手段によれば、高温液体と冷却水との境界部が形成されるチャンバの上部チャンバに臨んで設けられた温度ゆらぎ防止リングに、上記上部チャンバ内を旋回する高温液体が接触することにより、高温液体の旋回速度が低減される。
これによって上記境界部における高温液体の旋回速度と冷却水の速度との速度差が小さくなって上記境界部の境界面の乱れが抑制されて不安定部分が無くなり、温度ゆらぎの発生が阻止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図２及び図３を参照して本発明の実施形態につき詳細に説明する。
図１には本発明の実施形態に係る高温液体ポンプの温度ゆらぎ防止装置取付部近傍の縦断面図、図２には図１のＡ−Ａ線断面図が示されている。また図３は本発明が適用される上記高温液体ポンプの縦断面図である。
【００１２】
図３において、１０はケーシングであり下部に高温水導入用の吸込口１５、側部に高温水送出用の吐出口１６が設けられている。１は回転駆動される軸、１３はこの軸１の先端部に装着された羽根車である。
１１はケーシングカバーであり、上記ケーシング１０の上面開口を塞ぐように、同ケーシング１０にボルト（図示省略）により固定されている。１７は同ケーシングカバー１１の側部に設けられた冷却水入口である。
【００１３】
５は軸受であり、上記ケーシングカバー１１の内周に設けられ、上記軸１の中間部を支承している。１８は上記冷却水入口１７から冷却水が導入される冷却水室である。１２は軸シールであり、上記ケーシングカバー１１の上部に装着され上記冷却水室１８内の冷却水の軸１の外周からの漏れを封じている。
４は高温水と冷却水との境界となる部位に形成されたチャンバ、２は上記軸１のチャンバ４に臨む部位に固着された回転円板（詳細は後述）、１４は上記羽根車１３が収納される羽根車室である。
【００１４】
上記高温液体ポンプの作動時において、電動モータ等の駆動源（図示省略）により軸１及び羽根車１３が回転せしめられると、吸込口１５から高温水が羽根車室１４に吸入され、羽根車１３によって図のＪ矢印のように圧送され吐出口１６から外部の使用先に送られる。
【００１５】
冷却水は冷却水入口１７から冷却水室１８に導入され、図のＫ矢印のように流れて軸シール１２及び軸１を冷却し軸受５を通流することにより軸受５を冷却した後チャンバ４に入り、ここで、羽根車室１４から侵入してきた高温水と混合し、あるいは、一部は羽根車室１４に流れ込み、上記高温水と混合せしめられる。
以上の構成及び作動は従来のものと同様である。
【００１６】
本発明の実施形態においては、図１に示されるように、上記ケーシングカバー１１の上記チャンバ４に臨む部位に温度ゆらぎ防止リング８を設けている。
即ち、図１において、上記チャンバ４は上記回転円板２によって上下に区画され、上記回転円板２の外周面２ａとケーシングカバー１１の上記チャンバ４に臨む内周面１１ａとの間に形成された微小な間隙３を介して上部チャンバ４ａ，下部チャンバ４ｂが連通されている。
【００１７】
８は温度ゆらぎ防止リングであり、上記ケーシングカバー１１に上部チャンバ４ａに臨んで軸方向に突設されている。
そして温度ゆらぎ防止リング８の下端面と上記回転円板２の上部チャンバ４ａに臨む側面２ｂとの間には、微小な間隙Ｃが設けられている。
２１は上記軸受５の内周面１１ｂと軸１の外周面との間に形成された軸受すきまである。
【００１８】
上記実施形態において、高温液体ポンプの運転時には、軸１に固着された回転円板２がチャンバ４内で回転するとともに、高温水は、図１のＺ矢印のように、下部チャンバ４ｂから間隙３及びバランスホール６を通って上部チャンバ４ｂ内に流入して上記回転円板２の回転に引き摺られて上部チャンバ４ａ内を旋回する。
【００１９】
上記のように、温度ゆらぎが発生するのは、上部チャンバ４ａ内に形成される高温水と冷却水との境界部Ｗ（図４参照）において、軸１の周速度によって支配される低温の冷却水側の速度と、上記回転円板２の回転により加速された高温水の旋回速度との速度差が存在することにより境界面が乱れて不安定となることに起因する。
【００２０】
然るに本発明の実施形態においては、上記境界部Ｗの近傍に、回転円板２の側面２ｂと微小な間隙Ｃを存して温度ゆらぎ防止リング８を突設したので、この温度ゆらぎ防止リング８に、回転円板２に引き摺られて旋回されている高温水が接触することによって旋回速度が低減される。
これによって上記高温水の旋回速度と上記冷却水側の速度との速度差が少なくなって境界面の乱れが抑制され、温度ゆらぎの発生が回避される。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、本発明によれば、ケーシングカバーに高温液体が旋回する上部チャンバに臨んで温度ゆらぎ防止リングを軸方向に突設するという、極めて簡単な手段で以って、高温液体と冷却水との境界部における境界面の安定化がなされ、温度ゆらぎの発生が阻止される。
これにより、温度ゆらぎに起因する軸受・軸等の構造部材の熱疲労による破損の発生が防止され、高温液体ポンプの耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る高温液体ポンプの温度ゆらぎ防止装置取付部近傍の縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図。
【図３】高温液体ポンプの縦断面図。
【図４】従来技術を示す図１応当図。
【符号の説明】
１軸
２回転円板
４チャンバ
４ａ上部チャンバ
４ｂ下部チャンバ
５軸受
８温度ゆらぎ防止リング
１０ケーシング
１１ケーシングカバー
１３羽根車
１４羽根車室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature fluctuation in a high-temperature liquid pump for feeding a high-temperature liquid such as high-temperature water and a temperature fluctuation prevention device for preventing the occurrence of thermal fatigue.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of a main part of a high temperature liquid pump for supplying a high temperature liquid such as high temperature water.
3, 1 is the axial impeller 13 to the distal end portion is mounted, 2 rotating disc which is solid wear to the shaft 1, 10 casing, 11 is a casing cover, 5 a bearing, 14 the impeller chamber , 15 is a high-temperature water suction port, 16 is a discharge port, 17 is a cooling water inlet, and 18 is a cooling water chamber.
[0003]
During the operation of the high-temperature liquid pump, when the shaft 1 and the impeller 13 are rotated by a drive source (not shown) such as an electric motor, high-temperature water is sucked into the impeller chamber 14 from the suction port 15, and the impeller 13 It is pumped as indicated by the arrow J in the figure and sent from the discharge port 16 to an external use destination.
[0004]
Cooling water is introduced into the cooling water chamber 18 from the cooling water inlet 17 and flows as indicated by the arrow K in the figure, cools the shaft seal 12 and the shaft 1 and flows through the bearing 5 to cool the bearing 5 and then the chamber 4. Here, it mixes with the high temperature water which has entered from the impeller chamber 14, or a part flows into the impeller chamber 14 and is mixed with the high temperature water.
[0005]
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a conventional example in the vicinity of the chamber 4 of the high-temperature liquid pump. During operation of such a high-temperature liquid pump, the rotating disk 2 is rotated in the chamber 4, and high-temperature water passes through the gap and the balance hole 6 from the lower chamber 4 b as shown by the Z arrow in the figure, and the upper chamber. 4 and flows into the a is dragged by the rotation of the rotating disk 2 to pivot the upper chamber 4a.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the high-temperature liquid pump as described above, a boundary portion W (see FIG. 4) between the high-temperature water and the cooling water is formed in the upper chamber 4a when the high-temperature water and the cooling water flow. There is a speed difference between the speed of the low-temperature cooling water governed by the peripheral speed and the swirling speed of the high-temperature water accelerated by the rotation of the rotating disk 2, thereby disturbing the boundary surface of the boundary W. It becomes unstable and temperature fluctuation occurs.
[0007]
In the conventional high-temperature liquid pump as shown in FIG. 4, there is no means for preventing the occurrence of the temperature fluctuation as described above. For this reason, the temperature fluctuation in the vicinity of the boundary portion W is not provided. In many cases, the structural member, that is, the inner peripheral portion of the bearing 5 or the outer periphery of the shaft 1 is cracked due to thermal fatigue.
[0008]
The object of the present invention is to prevent the occurrence of thermal fatigue damage to structural members due to this temperature fluctuation by preventing the occurrence of temperature fluctuation in the vicinity of the boundary between the high-temperature liquid and the cooling water with an extremely simple structure. It is an object of the present invention to provide a high-temperature liquid pump that is prevented.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is intended to solve the above problems, means for its gist, high temperature casing, the instrumentation wearing been impeller tip portion of the shaft which is driven to rotate are housed in the outer shell in member such as a casing cover with delivering a hot liquid such as water, in the produced hot liquid pump to cool the bearings for supporting the middle portion of the shaft and the shaft provided on the inner periphery of the casing covered by the cooling water, internal the outer shell member, to the axis of the extraordinary free site Chang server boundary portion between the hot liquid and the cooling water is formed, fixing a rotary disk for partitioning the chamber into an upper chamber and a lower chamber, During the operation of the high-temperature liquid pump, the gap formed between the outer peripheral surface of the rotating disk and the inner peripheral surface facing the chamber of the casing cover, and the balance hole provided in the rotating disk With serial high temperature fluid so as to flow into the upper chamber from the lower chamber, the temperature fluctuation preventing ring that allowed to decelerate dragged by rotation of the turning speed of the hot liquid to pivot in said upper chamber of said rotary disk However, a gap is provided between a lower end surface of the temperature fluctuation preventing ring and a side surface of the rotating disk facing the upper chamber, and is provided so as to project in the axial direction on the casing cover at a portion facing the upper chamber. It is optionally in the temperature fluctuation preventing device of the high-temperature liquid pump according to claim Rukoto.
[0010]
According to the above means, the temperature fluctuation prevention ring provided to face the upper chamber of the chamber in which the boundary portion between the hot liquid and the cooling water is formed, by hot liquid to pivot in said upper chamber is in contact, The swirling speed of the hot liquid is reduced.
This eliminates the rotation speed and turbulence is suppressed unstable part of the speed difference between the speed of the cooling water is smaller boundary surface of the boundary portion of the hot liquid in the boundary portion, the occurrence of temperature fluctuations is prevented .
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the vicinity of a temperature fluctuation preventing device mounting portion of a high-temperature liquid pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the high-temperature liquid pump to which the present invention is applied.
[0012]
In FIG. 3, reference numeral 10 denotes a casing, which is provided with a suction port 15 for introducing hot water at the lower portion and a discharge port 16 for delivering hot water at the side portion. Reference numeral 1 denotes a rotationally driven shaft, and reference numeral 13 denotes an impeller mounted on the tip of the shaft 1.
Reference numeral 11 denotes a casing cover, which is fixed to the casing 10 with bolts (not shown) so as to close the upper surface opening of the casing 10. Reference numeral 17 denotes a cooling water inlet provided on the side of the casing cover 11.
[0013]
A bearing 5 is provided on the inner periphery of the casing cover 11 and supports the intermediate portion of the shaft 1. Reference numeral 18 denotes a cooling water chamber into which cooling water is introduced from the cooling water inlet 17. A shaft seal 12 is attached to the upper portion of the casing cover 11 and seals leakage from the outer periphery of the cooling water shaft 1 in the cooling water chamber 18.
Reference numeral 4 denotes a chamber formed at a portion serving as a boundary between high-temperature water and cooling water, 2 denotes a rotating disk (details will be described later) fixed to a portion facing the chamber 4 of the shaft 1, and 14 denotes the impeller 13 An impeller chamber to be stored.
[0014]
When the high-temperature liquid pump is operated, when the shaft 1 and the impeller 13 are rotated by a drive source (not shown) such as an electric motor, high-temperature water is sucked into the impeller chamber 14 from the suction port 15 and the impeller 13 Is sent as shown by the arrow J in the figure and sent from the discharge port 16 to an external use destination.
[0015]
Cooling water is introduced into the cooling water chamber 18 from the cooling water inlet 17 and flows as indicated by the arrow K in the figure, cools the shaft seal 12 and the shaft 1 and flows through the bearing 5 to cool the bearing 5 and then the chamber 4. Here, it mixes with the high temperature water which has entered from the impeller chamber 14, or a part flows into the impeller chamber 14 and is mixed with the high temperature water.
The above configuration and operation are the same as those of the conventional one.
[0016]
In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, a temperature fluctuation preventing ring 8 is provided at a portion of the casing cover 11 facing the chamber 4.
That is, in FIG. 1, the chamber 4 is vertically divided by the rotating disk 2, and is formed between the outer peripheral surface 2 a of the rotating disk 2 and the inner peripheral surface 11 a of the casing cover 11 facing the chamber 4. upper portion chamber 4a fine gap 3 via a lower chamber 4b is in communication with.
[0017]
8 is a temperature fluctuation prevention ring, are projected in the axial direction facing the upper chamber 4a to the casing cover 11.
A minute gap C is provided between the lower end surface of the temperature fluctuation preventing ring 8 and the side surface 2b of the rotating disk 2 facing the upper chamber 4a.
Reference numeral 21 denotes a bearing clearance formed between the inner peripheral surface 11 b of the bearing 5 and the outer peripheral surface of the shaft 1.
[0018]
In the above embodiment, during the operation of the hot liquid pump, the rotation disc 2 which is a solid wear to the shaft 1 is rotated in the chamber 4, the hot water, as in arrow Z 1, gap from the lower chamber 4b 3 and the balance hole 6 and flows into the upper chamber 4b and is dragged by the rotation of the rotating disk 2 to rotate in the upper chamber 4a.
[0019]
As described above, the temperature fluctuation is caused by the low-temperature cooling governed by the peripheral speed of the shaft 1 at the boundary portion W (see FIG. 4) between the high-temperature water and the cooling water formed in the upper chamber 4a. This is because the boundary surface is disturbed and becomes unstable due to the existence of a speed difference between the water-side speed and the turning speed of the hot water accelerated by the rotation of the rotating disk 2.
[0020]
However in the embodiment of the present invention, in the vicinity of the boundary portion W, so projecting from the temperature fluctuation preventing ring 8 with a small gap therebetween C and the side surface 2b of the rotary disk 2, the temperature fluctuation preventing ring 8, the turning speed is reduced by the contact of the hot water dragged by the rotating disk 2 and turning.
As a result, the difference in speed between the turning speed of the high-temperature water and the speed on the cooling water side is reduced, so that the disturbance of the boundary surface is suppressed and the occurrence of temperature fluctuation is avoided.
[0021]
【The invention's effect】
The present invention is constructed as described above, according to the present invention, that you butt set the temperature fluctuation prevention ring in the axial direction facing the upper chamber where the hot liquid to pivot on the casing cover, in a very simple means Accordingly, the boundary surface at the boundary between the high-temperature liquid and the cooling water is stabilized, and the occurrence of temperature fluctuation is prevented.
Thereby, the occurrence of damage due to thermal fatigue of structural members such as bearings and shafts due to temperature fluctuations is prevented, and the durability of the high-temperature liquid pump is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the vicinity of a temperature fluctuation preventing device mounting portion of a high-temperature liquid pump according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an AA arrow view of FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a high-temperature liquid pump.
FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG.
[Explanation of symbols]
1 axis 2 rotating disk 4 chamber 4a upper chamber 4b lower chamber 5 bearing 8 temperature fluctuation preventing ring 10 casing 11 casing cover 13 impeller 14 impeller chamber

Claims

Casing, the shaft and the casing together with delivering a hot liquid such as hot water by the impeller, which is instrumentation wear tip portion of the shaft which is accommodated in the outer shell in member is rotatably driven, such as the casing cover, the cooling water in high-temperature liquid pump configured to cool the bearings for supporting the middle portion of the shaft provided on the inner periphery of the cover, inside the outer shell member, the boundary portion between the hot liquid and the cooling water is formed to the axis of the extraordinary free site Chang bar being, the chamber is fixed to the rotary disk to be divided into upper and lower chambers, at the high temperature liquid pump operation, the outer peripheral surface of the casing cover of the rotary disk The high temperature liquid flows from the lower chamber into the upper chamber through a gap formed between the inner peripheral surface facing the chamber and a balance hole provided in the rotating disk. While the so that the temperature fluctuation preventing ring that allowed to decelerate dragged by rotation of the turning speed of the hot liquid to pivot in said upper chamber of said rotating discs, the lower end face of the temperature fluctuation prevention ring and the rotating disc It is a clearance between the side surface facing to the upper chamber of the plate, the temperature fluctuation of the hot liquid pump, characterized that you have provided projecting from the casing cover part facing the upper chamber in the axial direction Prevention device.