JP5023560B2 - Mixed flow pump - Google Patents
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Description
本発明は、斜流ポンプに係り、特に羽根車の背面に吐出側流体が漏れる領域を有する斜流ポンプに好適なものである。 The present invention relates to a mixed flow pump, and is particularly suitable for a mixed flow pump having a region where discharge-side fluid leaks on the back surface of an impeller.
従来の斜流ポンプの軸スラスト低減方法を図3を参照しながら説明する。図3は従来の斜流ポンプの羽根車の周辺部分の断面図である。なお、後述する本発明の実施形態と同一符号は、同一物または相当物を示す。 A conventional axial thrust reduction method for a mixed flow pump will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view of a peripheral portion of an impeller of a conventional mixed flow pump. In addition, the same code | symbol as embodiment of this invention mentioned later shows the same thing or an equivalent.
斜流ポンプ50は、回転軸9と、この回転軸9に装着されたハブ4及びこのハブ4の外周に設けられた羽根1からなる羽根車20と、羽根車20に流体を導く吸込みケーシング30と、羽根車20から吐出された流体を導く外周吐出ケーシング41及び内周吐出ケーシング42からなる吐出ケーシング40とを備えて構成されている。そして、羽根車20の背面と内周吐出ケーシング42の内面と回転軸9の外周面とで形成された領域3を有し、この羽根車20の背面側領域3と羽根車20の吸込み側領域とを直接連通する複数個のバランスホール8を設けている。このバランスホール8は、羽根車20の背面側領域の圧力を低くすることにより羽根車20の吸込み側との差圧を小さくして、羽根車20に働く吸込み側方向スラストを低減するためのものである。
The mixed
なお、かかる従来技術に関連する特許文献として、例えば特開平7−332281号公報(特許文献1)が挙げられる。 In addition, as a patent document relevant to this prior art, Unexamined-Japanese-Patent No. 7-332281 (patent document 1) is mentioned, for example.
しかしながら、従来の斜流ポンプ50では、バランスホール8を形成して羽根車20の背面領域3の圧力を低くすることにより羽根車20に働く吸込み側方向スラストを低減するものであるため、吸込み側方向スラストを大きく低減するには、バランスホール8を大きくする必要がある。バランスホール8を大きくすると、吸込み側に戻される漏れ流量が増大され、ポンプ効率が低下する、という問題があった。
However, in the conventional mixed
本発明の目的は、羽根車背面への流体の漏れ量を少なくしてポンプ効率の低下を抑制しながら、回転軸へ加わる合計スラストを低減することができる斜流ポンプを提供することにある。 The objective of this invention is providing the mixed flow pump which can reduce the total thrust added to a rotating shaft, reducing the amount of fluid leaks to an impeller back surface, and suppressing the fall of pump efficiency.
前述の目的を達成するために、本発明は、回転軸と、前記回転軸に装着されたハブ及びこのハブの外周に設けられた羽根からなる羽根車と、前記羽根車に流体を導く吸込みケーシングと、前記羽根車から吐出された流体を導く外周吐出ケーシング及び内周吐出ケーシングからなる吐出ケーシングとを備え、前記羽根車の背面と前記内周吐出ケーシングの内面と前記回転軸の外周面とで形成された領域を有する斜流ポンプにおいて、前記領域を、軸方向に、前記羽根車の吐出側の流体が漏れて流入する第1の領域と前記第1の領域の流体が絞り流路を通して流入する第2の領域とに仕切ると共に、両側端面が軸方向に垂直な平坦面を有する環状部材を、前記回転軸の外周に設け、前記回転軸の外周面に、当該回転軸の吸込側端部から延びる小径の第1の外周面とこの第1の外周面の反端部側から垂直に外方へ延びる第1の垂直面とで形成された第1の段部と、前記第1の垂直面の外周から反端部側へ延びる前記第1の外周面よりも大径の第2の外周面とこの第2の外周面の反端部側から垂直に外方へ延びる第2の垂直面とで形成された第2の段部とを形成し、前記環状部材を前記第2の段部に前記回転軸の吸込み側端部から嵌合して当該環状部材の前記第1の領域に臨む面よりも第2の領域に臨む面を小さくなるように装着し、前記環状部材を前記第2の段部に装着した状態で、前記羽根車を前記第1の段部に前記回転軸の吸込み側端部から嵌合して装着したことにある。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a rotating shaft, an impeller comprising a hub attached to the rotating shaft and blades provided on the outer periphery of the hub, and a suction casing for guiding fluid to the impeller. A discharge casing comprising an outer peripheral discharge casing and an inner peripheral discharge casing for guiding the fluid discharged from the impeller, and a rear surface of the impeller, an inner surface of the inner peripheral discharge casing, and an outer peripheral surface of the rotary shaft. In the mixed flow pump having the formed region, the first region into which the fluid on the discharge side of the impeller leaks and flows in the region in the axial direction, and the fluid in the first region flows in through the throttle channel second with partitions in the region, the annular member each side surface has a flat surface perpendicular to the axial direction, provided on the outer periphery of the rotary shaft, an outer peripheral surface of the rotary shaft, the suction-side end of the rotary shaft of Small diameter extending from A first step formed by a first outer peripheral surface and a first vertical surface extending outwardly from the opposite end side of the first outer peripheral surface; and an outer periphery of the first vertical surface A second outer peripheral surface having a diameter larger than that of the first outer peripheral surface extending toward the opposite end side, and a second vertical surface extending outward from the opposite end side of the second outer peripheral surface vertically. The second step portion is formed, and the annular member is fitted to the second step portion from the suction side end portion of the rotating shaft, and the second step portion is formed on the second portion from the surface facing the first region. The surface facing the
係る本発明の好ましい具体的な構成例は次の通りである。
(1)前記環状部材と前記内周吐出ケーシングとの間の隙間で前記絞り流路を形成したこと。
(2)前記環状部材と前記内周吐出ケーシングとの隙間を軸方向に長く且つ狭くして流体軸受機能を持たせたこと。
A preferred specific configuration example of the present invention is as follows.
(1) The throttle channel is formed by a gap between the annular member and the inner peripheral discharge casing.
(2) The gap between the annular member and the inner peripheral discharge casing is long and narrow in the axial direction to provide a fluid bearing function .
上記本発明の斜流ポンプによれば、羽根車背面への流体の漏れ量を少なくしてポンプ効率の低下を抑制しながら、回転軸へ加わる合計スラストを低減することができる。 According to the mixed flow pump of the present invention, the total thrust applied to the rotating shaft can be reduced while reducing the amount of fluid leaking to the rear surface of the impeller and suppressing the reduction in pump efficiency.
そして、上記好ましい構成例(1)によれば、細孔などの特別な絞り流路を形成することなく、簡単な構造で第1の領域と第2の領域との圧力差を発生させることができる。 According to the preferable configuration example (1), a pressure difference between the first region and the second region can be generated with a simple structure without forming a special throttle channel such as a pore. it can.
また、上記好ましい構成例(2)によれば、回転軸の軸受信頼性を向上できる。 Moreover, according to the said preferable structural example (2), the bearing reliability of a rotating shaft can be improved.
さらに、上記好ましい構成例(3)によれば、環状部材を内周吐出ケーシングに対して正確に且つ簡単に位置決めすることができる。 Furthermore, according to the preferable configuration example (3), the annular member can be accurately and easily positioned with respect to the inner peripheral discharge casing.
以下、本発明の一実施形態の斜流ポンプについて図1及び図2を用いて説明する。図1は本発明の一実施形態の斜流ポンプ50の羽根車20の周辺部分の断面図、図2は図1の斜流ポンプ50の各部におけるスラストの説明図である。本実施形態の斜流ポンプ50は横軸ポンプの例であるが、本発明は縦軸ポンプにも適用可能である。
Hereinafter, a mixed flow pump according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a cross-sectional view of a peripheral portion of an
斜流ポンプ50は、回転軸9と、羽根車20と、吸込みケーシング30と、吐出ケーシング40と、環状部材10とを備えて構成されている。
The mixed
回転軸9は、吸込みケーシング30側から吐出ケーシング40側に延びており、図示しないスラスト軸受及びラジアル軸受により回転自在に支持されている。
The
羽根車20は回転軸9に装着されて回転軸9と共に回転される。この羽根車20は、略円錐状に拡開されたハブ4と、このハブ4の円錐外周面に斜めに設けられた複数枚の羽根1とを一体に形成して構成されている。ハブ4は、その中央ボス部4aが回転軸9の第1の段部9aに回転軸9の端部側から嵌合され、中央ボス部4aの反段部側が止め具14により当接されている。
The
吸込みケーシング30は、羽根車20に流体(本実施形態では、水)を導く吸込み流路15を形成している。この吸込みケーシング30は、2つの吸込みケーシング31、32からなっている。なお、吸込みケーシング32は羽根車20の外周側流路を形成している。
The
吐出ケーシング40は羽根車20から吐出された流体を導く吐出流路16を形成している。吐出流路16は、吐出ケーシング40を構成する外周吐出ケーシング41と、内周吐出ケーシング42と、の間に形成されている。吐出流路16には、複数の案内羽根2が設けられている。
The
外周吐出ケーシング41は吸込みケーシング32から連続するように、外周吐出ケーシング41の端部と吸込みケーシング32の端部とは接合されている。内周吐出ケーシング42はハブ4から連続するように、内周吐出ケーシング42の端部とハブ4の外周端部とは隙間を有して対向されている。
The end of the outer
また、内周吐出ケーシング42は、吐出流路を形成するケーシング部42Aと、ケーシング部42Aの内側に密着して固定された筒状部42Bとからなっている。筒状部42Bは、回転軸9及び環状部材10と同軸に設けられ、環状部材10の円形外周面より僅かに大きい円形内周面を有している。なお、2つの部材42A、42Bを同一部材で一体に形成して内周吐出ケーシング42を構成するようにしてもよい。
The inner
そして、斜流ポンプ50は、羽根車20のハブ4の背面と内周吐出ケーシング42の内面と回転軸9の外周面とで囲まれた領域3が形成される。この領域3は、環状部材10により、軸方向に、羽根車20の吐出側の流体が漏れて流入する第1の領域3Aと、この第1の領域3Aの流体が絞り流路13を通して流入する第2の領域3Bとに仕切られている。第2の領域3Bは、例えば図示しない配管を介して吸込み流路15側と連通されている。
In the mixed
環状部材10は、回転軸9の外周に固着して設けられ、回転軸9と共に回転される。具体的には、環状部材10は、回転軸9の第2の段部9bに回転軸9の端部側から嵌合されて固定されている。環状部材10及び羽根車20の取り付け構造は、回転軸9の外周面に2つの段部9a、9bを形成し、環状部材10及び羽根車20を回転軸9の吸込み側端部から順に装着した構造である。
The
絞り流路13は、環状部材10と筒状部42Bとの間の隙間で構成されている。この絞り流路13は、軸方向に長く且つ狭くして流体軸受としての機能を備えている。
The
かかる構成において、吸い込み側から吸込みケーシング30内を流れてきた流体は、羽根車20で昇圧された後に、吐出ケーシング40で形成された吐出流路16に吐出され、案内羽根2を通って吐出側へ流出される。
In such a configuration, the fluid flowing in the
ここで、固定された内周吐出ケーシング42と回転される羽根車20のハブ4との間には隙間があるので、羽根車20から吐き出された流体の一部が羽根車20のハブ4の背面に形成された第1の領域3Aへ流れ込む。
Here, since there is a gap between the fixed inner
そして、第1の領域3Aへ流れ込んだ流体は、絞り流路13を通して減圧されて第2の領域3Bに流入される。ここで、この絞り流路13は、環状部材10と円筒部材42Bとの狭い隙間で軸方向に長いシール機能を有するように形成されているので、第2の領域3Bに流入される流体量を極めて僅かにしつつ、第2の領域3Bの圧力を極めて低くし(換言すれば、吸込み流路15の圧力に近づけ)、第1の領域3Aと第2の領域3Bとの圧力差を大きくすることができる。なお、第2の領域3Bに流入した流体は吸込み流路15に戻される。
Then, the fluid that has flowed into the
斜流ポンプ50の回転軸9に働くスラストについて説明する。回転軸9に働くスラストには、羽根車20に働くスラストと環状部材10に働くスラストとがある。
The thrust acting on the
羽根車20に働くスラストは、図1及び図2に示すように、ハブ4の正面に働く吐出側方向スラスト21と、羽根1に働く吸込み側方向スラスト22と、ハブ4の背面に働く吸込み側方向スラスト23とからなっている。羽根車20に働く合計スラストは、図2に示すように、吸込み側方向に働くスラストとなっている。従って、斜流ポンプ50においては、吸込み側方向に働く羽根車20の合計スラストを低減することが重要である。なお、図2では、吐出側方向スラストをマイナス、吸込み側方向スラストをプラスで表示してある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the thrust acting on the
また、環状部材10に働くスラストは、図1及び図2に示すように、第1の領域を形成する環状部材10の面(環状部材10の正面)11に働く吐出側方向スラスト24と、第2の領域を形成する環状部材10の面(環状部材10の背面)12に働く吸込み側方向スラスト25とからなっている。環状部材10に働く合計スラストは、図2に示すように、吐出側方向に働くスラストとなっている。これによって、回転軸9に働く合計スラストは、図2に示すように、羽根車20に働く合計スラストより大幅に小さくすることができる。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the thrust acting on the
なお、環状部材10の軸方向長さが長くなるほど、漏れ流量を低減できるが、長くし過ぎるとシール摺動部の摩擦損失が増加して、逆にポンプ効率を低下させてしまう。従って、ポンプ効率の向上と回転軸9に加わるスラストの低減とを同時に達成できるように、環状部材10の軸方向長さを設定することが望ましい。
Note that the leakage flow rate can be reduced as the length of the
また、環状部材10の径方向寸法が大きくなるほど、環状部材10の正面11に働く吐出側方向スラスト24と環状部材10の背面12に働く吸込み側方向スラスト25との差が大きくなって、環状部材10に吸込み側方向に働く合計スラストが大きくなり、回転軸9の全体のスラストを低減することができる。しかし、径方向寸法が大きくなる環状部材10に作用する摩擦損失が大きくなってポンプ効率を低下させてしまう。従って、ポンプ効率の向上と回転軸9に加わるスラストの低減とを同時に達成できるように、径方向寸法を設定することが望ましい。
Further, as the radial dimension of the
本実施形態によれば、回転軸9と、この回転軸9に装着されたハブ4及びこのハブ4の外周に設けられた羽根1からなる羽根車20と、羽根車20に流体を導く吸込みケーシング30と、羽根車20から吐出された流体を導く外周吐出ケーシング41及び内周吐出ケーシング42からなる吐出ケーシング40とを備え、羽根車20の背面と内周吐出ケーシング42の内面と回転軸9の外周面とで形成された領域3を有する斜流ポンプ50において、領域3を、軸方向に、羽根車20の吐出側の流体が漏れて流入する第1の領域3Aとこの第1の領域3Aの流体が絞り流路13を通して流入する第2の領域3Bとに仕切る環状部材10を回転軸9の外周に設けているので、羽根車20背面への流体の漏れ量を少なくしてポンプ効率の低下を抑制しながら、回転軸8へ加わる合計スラストを低減することができる。即ち、羽根車20背面と環状部材10とに逆向きのスラストを発生させることができ、第1の領域3Aから第2の領域3Bへ流体を通す絞り流路13の絞り抵抗を大きくすることによって、第1の領域3Aから第2の領域3Bへの流入量を減少させる機能と、第1の領域3Aの圧力と第2の領域3Bの圧力との差を大きくする機能とを両立させることができる。これによって、羽根車20の吐出側から第1の領域3Aへの流体の漏れ量を大幅に低減しつつ、環状部材10に大きな吐出側方向スラストを発生させて羽根車20による吸込み側方向スラストを相殺することができる。
According to the present embodiment, the
さらには、環状部材10と内周吐出ケーシング42との間の隙間で絞り流路13を形成しているので、細孔などの特別な絞り流路を形成することなく、簡単な構造で第1の領域3Aと第2の領域3Bとの圧力差を発生させることができる。
Furthermore, since the
さらには、環状部材10と内周吐出ケーシング42との隙間を軸方向に長く且つ狭くして流体軸受機能を持たせているので、回転軸の軸受信頼性を向上できる。
Furthermore, since the gap between the
さらには、回転軸9の外周面に2つの段部9a、9bを形成し、環状部材10及び羽根車20を回転軸9の吸込み側端部から順に装着した構造であるので、環状部材10を内周吐出ケーシング42に対して正確に且つ簡単に位置決めすることができる。
Furthermore, since the two
1…羽根、2…案内羽根、3…領域、3A…第1の領域、3B…第2の領域、4…ハブ、5…羽根車背面、8…バランスホール、9…回転軸、9a…第1の段部、9b…第2の段部、10…環状部材、11…環状部材正面、12…環状部材背面、13…絞り流路、15…吸込み流路、16…吐出流路、20…羽根車、30…吸込みケーシング、40…吐出ケーシング、41…外周吐出ケーシング、42…内周吐出ケーシング、42A…ケーシング部、42B…筒状部、50…斜流ポンプ。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記回転軸に装着されたハブ及びこのハブの外周に設けられた羽根からなる羽根車と、
前記羽根車に流体を導く吸込みケーシングと、
前記羽根車から吐出された流体を導く外周吐出ケーシング及び内周吐出ケーシングからなる吐出ケーシングとを備え、
前記羽根車の背面と前記内周吐出ケーシングの内面と前記回転軸の外周面とで形成された領域を有する斜流ポンプにおいて、
前記領域を、軸方向に、前記羽根車の吐出側の流体が漏れて流入する第1の領域と前記第1の領域の流体が絞り流路を通して流入する第2の領域とに仕切ると共に、両側端面が軸方向に垂直な平坦面を有する環状部材を、前記回転軸の外周に設け、
前記回転軸の外周面に、当該回転軸の吸込側端部から延びる小径の第1の外周面とこの第1の外周面の反端部側から垂直に外方へ延びる第1の垂直面とで形成された第1の段部と、前記第1の垂直面の外周から反端部側へ延びる前記第1の外周面よりも大径の第2の外周面とこの第2の外周面の反端部側から垂直に外方へ延びる第2の垂直面とで形成された第2の段部とを形成し、
前記環状部材を前記第2の段部に前記回転軸の吸込み側端部から嵌合して当該環状部材の前記第1の領域に臨む面よりも第2の領域に臨む面を小さくなるように装着し、
前記環状部材を前記第2の段部に装着した状態で、前記羽根車を前記第1の段部に前記回転軸の吸込み側端部から嵌合して装着した
ことを特徴とする斜流ポンプ。 A rotation axis;
An impeller comprising a hub attached to the rotating shaft and blades provided on the outer periphery of the hub;
A suction casing for directing fluid to the impeller;
A discharge casing comprising an outer peripheral discharge casing and an inner peripheral discharge casing for guiding the fluid discharged from the impeller;
In the mixed flow pump having a region formed by the back surface of the impeller, the inner surface of the inner peripheral discharge casing, and the outer peripheral surface of the rotating shaft,
The region is divided in the axial direction into a first region in which fluid on the discharge side of the impeller leaks and flows in and a second region in which fluid in the first region flows through the throttle channel , the annular member end surface has a flat surface perpendicular to the axial direction, provided on the outer periphery of said rotary shaft,
On the outer peripheral surface of the rotary shaft, a first outer surface having a small diameter extending from the suction side end of the rotary shaft, and a first vertical surface extending perpendicularly outward from the opposite end side of the first outer peripheral surface Of the first step portion formed by the second vertical surface, the second outer peripheral surface having a larger diameter than the first outer peripheral surface extending from the outer periphery of the first vertical surface to the opposite end side, and the second outer peripheral surface. Forming a second step portion formed by a second vertical surface extending vertically outward from the opposite end side;
The annular member is fitted to the second step portion from the suction side end of the rotating shaft so that the surface of the annular member facing the second region is smaller than the surface facing the first region of the annular member. Wearing,
The mixed flow pump , wherein the impeller is fitted and attached to the first step portion from the suction side end portion of the rotating shaft in a state where the annular member is attached to the second step portion. .
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