JP5318254B2 - Horizontal shaft pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、羽根車の配置が左右対称性を有する横軸ポンプに関する。 The present invention relates to a horizontal shaft pump in which the arrangement of impellers has left-right symmetry.
特許文献1に開示された多段横軸ポンプでは、吐出する圧力水を利用した静圧軸受によって主軸のラジアル荷重を支持している。 In the multistage horizontal shaft pump disclosed in Patent Document 1, a radial load of the main shaft is supported by a hydrostatic bearing using discharged pressure water.
両吸込横軸ポンプや、セルフバランス型(主軸の左右で羽根車の個数と向きが対称)の多段横軸ポンプは、羽根車の配置が左右対称性を有するので理論的には主軸にスラスト荷重は作用しない。実際、設計点(通常は最高効率点又はその付近)での運転の場合、両吸込横軸ポンプの主軸に作用するスラスト荷重は極めて小さい。しかし、例えば両吸込横軸ポンプの場合、締切点付近を含む小流量領域では、羽根車の左右の吸込口で吸い込まれる流量が時間的に不均一になるために時間的に変動する差圧が生じ、この差圧によって時間的に変動するスラスト荷重(動的スラスト荷重)が発生する。セルフバランス型の多段横軸ポンプの場合も同様に、小流量領域では主軸に動的スラスト荷重が作用する。 Double suction horizontal shaft pumps and self-balanced multistage horizontal shaft pumps (the number and direction of the impellers are symmetrical on the left and right of the main shaft) have a symmetrical arrangement of impellers, so theoretically the thrust load on the main shaft Does not work. In fact, in the case of operation at the design point (usually at or near the maximum efficiency point), the thrust load acting on the main shaft of both suction horizontal shaft pumps is extremely small. However, in the case of a double suction horizontal shaft pump, for example, in a small flow rate region including the vicinity of the deadline, the flow rate sucked at the left and right suction ports of the impeller is not uniform in time, so that the differential pressure that varies with time is present. A thrust load (dynamic thrust load) that varies with time is generated due to this differential pressure. Similarly, in the case of a self-balanced multistage horizontal shaft pump, a dynamic thrust load acts on the main shaft in a small flow rate region.
特許文献1に開示されたものを含め、静圧軸受により主軸のラジアル荷重を支持する構成を有する既存の横軸ポンプは、羽根車の配置が左右対称性を有するにもかかわらず発生する小流量域での動的スラスト荷重の抑制を考慮していない。特に、特許文献1は各段の羽根車の吸込口が同一方向を向いた多段横軸ポンプのみを開示しており、そもそもセルフバランス型の多段横軸ポンプについて言及していない。 Existing horizontal shaft pumps having a configuration that supports the radial load of the main shaft by hydrostatic bearings, including those disclosed in Patent Document 1, have a small flow rate that is generated despite the symmetrical arrangement of the impellers. The suppression of dynamic thrust load in the region is not considered. In particular, Patent Document 1 discloses only a multi-stage horizontal shaft pump in which the suction ports of the impellers of each stage are directed in the same direction, and does not mention a self-balance type multi-stage horizontal shaft pump in the first place.
本発明は、羽根車の配置が左右対称性を有し、かつ静圧軸受によりラジアル荷重を支持する構成の横軸ポンプ(両吸込横軸ポンプやセルフバランス型の多段横軸ポンプ)において、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重を効果的に抑制することを課題とする。 The present invention relates to a horizontal shaft pump (both suction horizontal shaft pump and self-balanced multi-stage horizontal shaft pump) having a configuration in which the arrangement of the impeller has left-right symmetry and a radial load is supported by a hydrostatic bearing. It is an object to effectively suppress a dynamic thrust load acting on a main shaft in a small flow rate region including the vicinity of a point.
本発明は、羽根車の配置が左右対称性を有する横軸ポンプであって、主軸に取り付けられた羽根車が収容されたケーシングと、前記ケーシング内の前記主軸の駆動側に配置されて前記主軸のラジアル荷重を支持する駆動側静圧軸受と、前記ケーシング内の前記主軸の反駆動側に配置されて前記主軸のラジアル荷重を支持する反駆動側静圧軸受と、前記羽根車の吐出口から吐出される圧力水を前記駆動側静圧軸受と前記反駆動側静圧軸受に供給する圧力水供給路と、前記ケーシング側に固定された第1のシート部に対し前記駆動側に第1の隙間を隔てて配置されるように前記主軸に固定され、前記第1の隙間は前記駆動側静圧軸受及び前記反駆動側静圧軸受のうちいずれか一方を通過後の前記圧力水が前記羽根車の吸込口側へ戻る流路の一部を構成するものである、第1の釣合ディスクと、前記ケーシング側に固定された第2のシート部に対し前記反駆動側に第2の隙間を隔てて配置されるように前記主軸に固定され、前記第2の隙間は前記駆動側静圧軸受及び前記反駆動側静圧軸受のうち他方を通過後の前記圧力水が前記羽根車の吸込口側へ戻る流路の一部を構成するものである、第2の釣合ディスクとを備え、前記第1のシート部及び第1の釣合ディスクは前記反駆動側静圧軸受の前記駆動側の端部に隣接して配置され、前記第2のシート部及び前記第2の釣合ディスクは前記駆動側静圧軸受の前記反駆動側の端部に隣接して配置されている、横軸ポンプを提供する。 The present invention is a horizontal shaft pump in which the arrangement of the impeller is bilaterally symmetric, the casing housing the impeller attached to the main shaft, and the main shaft disposed on the drive side of the main shaft in the casing. A drive-side hydrostatic bearing that supports a radial load of the main shaft, a counter-drive-side hydrostatic bearing that is disposed on the counter-drive side of the main shaft in the casing and supports the radial load of the main shaft, and a discharge port of the impeller A pressure water supply passage for supplying the discharged pressure water to the drive side hydrostatic bearing and the non-drive side hydrostatic bearing; and a first seat portion fixed to the casing side, the first side on the drive side The first water gap is fixed to the main shaft so as to be spaced from the gap, and the pressure water after passing through one of the driving side hydrostatic bearing and the counter driving side hydrostatic bearing is the blade A part of the flow path returning to the car inlet side The first balancing disc and the second seat portion fixed to the casing side are fixed to the main shaft so as to be arranged on the counter drive side with a second gap therebetween. The second gap constitutes a part of a flow path in which the pressure water after passing through the other of the driving side hydrostatic bearing and the counter driving side hydrostatic bearing returns to the suction port side of the impeller. A second balancing disk , wherein the first seat part and the first balancing disk are arranged adjacent to the driving side end of the counter driving side hydrostatic bearing, the second sheet portion and the second balance disc that are positioned adjacent to an end of the non-driven side of the drive-side static pressure bearing, provides horizontal axis pump.
動的スラスト荷重の向きに応じて、第1のシート部と第1の釣合ディスクの隙間と第2のシート部と第2の釣合デイスクの隙間のうちの一方が狭まり他方が拡がる。この隙間の縮小拡大により、動的スラスト荷重の向きに応じて、第1の釣合ディスクによるスラスト力(反駆動側に向いたスラスト力)と第2の釣合ディスクによるスラスト力(駆動側を向いたスラスト力)のうちの一方が増加して他方が減少し、これらの差に相当するスラスト力で動的スラスト荷重が相殺される。その結果、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重を効果的に抑制できる。 Depending on the direction of the dynamic thrust load, one of the gap between the first seat portion and the first balancing disk and the gap between the second seat portion and the second balancing disk is narrowed and the other is widened. By reducing and enlarging the gap, the thrust force generated by the first balancing disk (thrust force toward the non-driving side) and the thrust force generated by the second balancing disk (the driving side is changed depending on the direction of the dynamic thrust load). One of the directed thrust forces) increases and the other decreases, and the dynamic thrust load is offset by the thrust force corresponding to these differences. As a result, the dynamic thrust load acting on the main shaft in a small flow rate region including the vicinity of the deadline can be effectively suppressed.
本発明は、両吸込横軸ポンプだけでなく、セルフバランス型の多段横軸ポンプにも適用できる。 The present invention can be applied not only to both suction horizontal pumps but also to a self-balanced multistage horizontal pump.
前記圧力水供給路に介設されて前記圧力水から異物を除去する異物除去手段をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、羽根車から吐出される圧力水(ポンプ揚液)にスラリー等の異物が混入しても、異物除去手段によって異物が除去された後の圧力水が駆動側及び反駆動側静圧軸受に供給される。その結果、摩耗を防止でき、高い信頼性を持って動的スラスト荷重を抑制できる。異物が除去された圧力水を静圧軸受に供給できるため、静圧軸受の軸受材料としてセラミックに限らず、樹脂、又はゴムを使用できる。 It is preferable to further include a foreign matter removing means that is interposed in the pressure water supply path and removes the foreign matter from the pressure water. According to this configuration, even if foreign matter such as slurry is mixed in the pressure water (pump pumped liquid) discharged from the impeller, the pressure water after the foreign matter is removed by the foreign matter removing means is on the driving side and the non-driving side. Supplied to the hydrostatic bearing. As a result, wear can be prevented and dynamic thrust load can be suppressed with high reliability. Since the pressure water from which foreign matter has been removed can be supplied to the hydrostatic bearing, the bearing material of the hydrostatic bearing is not limited to ceramic, and resin or rubber can be used.
本発明によれば、動的スラスト荷重の向きに応じて第1の釣合ディスクによる第1のスラスト力(反駆動側に向いたスラスト力)と第2の釣合ディスクによる第2のスラスト力(駆動側を向いたスラスト力)が変化し、これらの差に相当するスラスト力で動的スラスト荷重が相殺されるので、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重を効果的に抑制できる。 According to the present invention, the first thrust force by the first balancing disk (thrust force toward the non-driving side) and the second thrust force by the second balancing disk according to the direction of the dynamic thrust load. (Thrust force facing the drive side) changes and the dynamic thrust load is canceled by the thrust force corresponding to these differences. Therefore, the dynamic thrust load acting on the main shaft in the small flow rate region including the vicinity of the deadline is reduced. It can be effectively suppressed.
(参考例)
図1から図6は本発明の参考例に係る両吸込横軸ポンプ1を示す(以下、単にポンプ1という)。
( Reference example )
1 to 6 show a double suction horizontal shaft pump 1 according to a reference example of the present invention (hereinafter simply referred to as pump 1).
ポンプ1の主軸2は水平方向に延びており、主軸2に取り付けられた両吸込型の羽根車3はケーシング4内に収容されている。主軸2の図において右側は図示しない原動機に連結される駆動側2aで、図において左側が反駆動側2bである。主軸2の駆動側2aはケーシング4を貫通しているが、反駆動側2bの端部はケーシング4内に収容されている。ケーシング4の主軸2が貫通する部分には、軸封装置5が取り付けられている。具体的には、ケーシング4の外面に固定されたカバー6に軸封装置5が固定されている。また、ケーシング4内には、後に詳述するように主軸2のラジアル荷重を支持する静圧軸受8,9が収容されている。
The
羽根車3が収容されているケーシング4内には、吸込側渦巻室11A,11Bと吐出側渦巻室12とが設けられている。羽根車3の後述する吸込口20A,20Bは吸込側渦巻室11A,11Bに開口し、羽根車3の後述する吐出口21は吐出側渦巻室12に開口している。駆動側2aに連結された原動機により回転駆動される主軸2と共に羽根車3が回転し、ケーシング4に設けられた吸込口(図示せず)から吸込側渦巻室11A,11Bに流入した水(他の液体でもよい)は、吸込口20A,20Bから羽根車3に吸い込まれ、吐出口21から吐出側渦巻室12へ吐出され、ケーシング4に設けられた吐出口(図示せず)から流出する。
In the
羽根車3は、主軸2に取り付けられたボス部15と、ボス部15の両側に配置された概ね円形の側板16A,16Bを備える。ボス部15と側板16A,16Bの間には複数の羽根17が設けられている。各側板16A,16Bは両端開口の筒状の口金部18A,18Bを備える。ケーシング4の口金部18A,18Bの周囲を囲む部分にはウエアリング19A,19Bが装着されている。口金部18A,18Bで囲まれた部分は羽根17の入口に臨んでおり、羽根車3の吸込口20A,20Bとして機能する。一方、羽根17の出口が位置する側板16A,16Bの外周側が羽根車3の吐出口21として機能する。
The
図3に最も明瞭に示すように、羽根車3の反駆動側2bの口金部18Bの外周に一定幅の調整リング65を取り付けている。そのため、反駆動側2bの口金部18Bの幅は、口金部18B自体の幅t1と調整リング65の幅Δtを加えた幅となり、駆動側2aの口金部18Aの幅t1よりも大きくなる。また、反駆動側2bのウエアリング19Bの幅は、調整リング65の幅Δtに相当する分だけ駆動側2aのウエアリング19Aよりも小さく設定している。
As shown most clearly in FIG. 3, an
ケーシング4内には、羽根車3よりも駆動側2aで主軸2のラジアル荷重を支持する静圧軸受8と、羽根車3よりも反駆動側2bで主軸2のラジアル荷重を支持する静圧軸受9が配置されている。
In the
駆動側2aの静圧軸受8は、軸封装置5に隣接する位置でケーシング4に固定された概ね円筒状のホルダ24を備える。このホルダ24に軸受体26が保持されている。軸受体26は概ね円筒状で例えばセラミックスのように摺動性、耐磨耗性、耐食性等を有する材料からなる。ホルダ24と軸受体26の図において左端側に部分的な切り込みを設けることで圧力水室28Aが形成されている。この圧力水室28Aは、ケーシング4に形成された供給ポート29Aに連通している。また、圧力水室28Aは軸受体26の内周面と主軸2の外周面との間の微小な隙間に連通している。さらに、圧力水室28Aは軸封装置5側とも連通している(ただし圧力水室28Aと軸封装置5の間には漏れ低減のためのフローティングリングが配置されている)。
The
反駆動側2bの静圧軸受9は、主軸2の反駆動側2bの端部付近でケーシング4に固定された概ね筒状のホルダ25と、このホルダ25で保持されたセラミックス等からなる軸受体27とを備える。静圧軸受9の端部から露出している主軸2の反駆動側2bの端面2cとケーシング4に固定されたカバー7との間には空間10が設けられている。また、ホルダ25と軸受体27の図において右端側に部分的な切り込みを設けることで、ケーシング4の供給ポート29Bと連通する圧力水室28Bが形成されている。圧力水室28Bは軸受体27の内周面と主軸2の外周面との間の微小な隙間に連通している。
The
ケーシング4には、静圧軸受9と羽根車3の吸込口20Bとの間の位置、より具体的には静圧軸受9の駆動側2aの端部に隣接する位置に、シート部材(第1のシート部材)41Aが取り付けられ、それと対をなして主軸2に釣合ディスク(第1の釣合ディスク)43Aが配置されている。
The
図2を参照すると、シート部材41Aは全体として両端開口の筒状であり、主軸2が貫通している。また、シート部材41Aの図において右側の端部には拡径された鍔状部41aが設けられている。鍔状部41aの端面には円環状の窪み41bが形成されている。釣合ディスク43Aはシート部材41Aと対向するように主軸2に固定されている。本参考例における釣合ディスク43Aは、主軸2に対してキー止めで固定されたベース部材44と、このベース部材44のシート部材41Aと対向する面に固定されたディスク本体45とを備える。ディスク本体45は例えばセラミックスのように摺動性、耐磨耗性、耐食性等を有する材料からなる。
Referring to FIG. 2, the sheet member 41 </ b> A has a cylindrical shape with openings at both ends as a whole, and the
シート部材41Aの内周面と主軸2との間には薄肉円筒状の流路46Aが形成されている。また、釣合ディスク43Aのディスク本体45とシート部材41Aの窪み41bとにより幅広リング状の空間47Aが構成される。ディスク本体45の外径は第1シート部材41の鍔状部41aの窪み41bの外径よりも小さく設定しており、ディスク本体45は厚み方向に部分的に窪み41b内に進入可能である。そのため、シート部材41Aの端面と釣合ディスク43Aのベース部材44の間にリング状の隙間48Aが形成される。圧力水室28Bは、流路46A、空間47A、及び隙間48Aを介して吸込側渦巻室11B(羽根車3の吸込口20A側)と連通している。
A thin
図3を参照すると、ケーシング4には、静圧軸受9と反駆動側2bのカバー7との間の位置、より具体的には静圧軸受9の反駆動側2bの端部に隣接する位置に、シート部材41Bが配置され、それと対をなして主軸2に釣合ディスク(第2の釣合ディスク)43Bが配置されている。本参考例では、シート部材41Bは静圧軸受9のホルダ25と一体構造である。シート部材41B及び釣合ディスク43Bは、図において左右の向き(主軸2が延びる方向の向き)が逆である点を除いて、それぞれ前述したシート部材41A及び釣合ディスク43Aと配置及び構造が同様であり、同一ないし同様の要素には同一の符号を使用している。
Referring to FIG. 3, the
シート部材41Bの内周面と主軸2との間に形成される概ね薄肉円筒状の流路46Bの一端は静圧軸受9の軸受体27の反駆動側の端面に開口している。従って、静圧軸受9の軸受体27の外周面と主軸2の外周面との間の微小な隙間は、流路46B、釣合ディスク43Bのディスク本体45とシート部材41Bの窪み41bとの間の空間47B、及びシート部材41Bの端面と釣合ディスク43Bのベース部材44の隙間48Bを介して、主軸2の反駆動側2bの端面2c側の空間10に連通している。
One end of a substantially thin
図1及び図6を参照すると、羽根車3の吐出口21から吐出される圧力水を静圧軸受8,9に供給するための供給管路(圧力供給路)51が設けられている。本参考例における供給管路51は、一端がケーシング4内の吐出側渦巻室12に接続された主管路52と、この主管路52の他端から分岐する駆動側管路53及び反駆動側管路54を備える。駆動側管路53は駆動側2aの静圧軸受8用の供給ポート29Aに接続されている。反駆動側管路54は反駆動側2bの静圧軸受9用の供給ポート29Bに接続されている。
Referring to FIGS. 1 and 6, a supply pipe (pressure supply path) 51 for supplying pressure water discharged from the
主管路52には圧力水から異物を除去するためのストレーナ55が介設されている。ストレーナ55に代えて例えばサイクロンセパレータのような他の異物除去手段を主管路52に介設してもよい。ストレーナ55やサイクロンセパレータで異物が除去された圧力水を静圧軸受に供給できるため、静圧軸受8,9の軸受材料としてセラミックに限らず、樹脂、又はゴムを使用できる。
A
駆動側管路53には、吐出側渦巻室12から静圧軸受8に供給される圧力水の流量を手動調整するための調整弁56Aが介設されている。同様に、反駆動側管路54には、吐出側渦巻室12から静圧軸受9に供給される圧力水の流量を手動調整するための調整弁56Bが介設されている。
An adjustment valve 56 </ b> A for manually adjusting the flow rate of the pressure water supplied from the discharge-
図1及び図6を参照すると、ケーシング4の主軸2の駆動側2aが貫通している部位に固定されカバー6には、戻しポート30Aが形成されている。この戻しポート30Aは、カバー6内の軸封装置5が配置された空間と連通している。戻しポート30には戻り管路58Aの一端が接続されている。戻り管路58Aの他端はケーシング4内の吸込側渦巻室11Aに接続されている。同様に、ケーシング4の主軸2の反駆動側2bに固定されたカバー7に戻しポート30Bが形成されている。この戻しポート30Bは、主軸2の端面2cとカバー7の間の空間10と連通している。戻しポート30には戻り管路58Bの一端が接続されている。戻り管路58Bの他端はケーシング4内の吸込側渦巻室11Bに接続されている。
Referring to FIGS. 1 and 6, a return port 30 </ b> A is formed in the
原動機により回転駆動される主軸2と共に羽根車3が回転すると、羽根車3の吐出口21から吐出側渦巻室12に圧力水が吐出され、この圧力水は主管路52から駆動側管路53と供給ポート29Aを介して圧力水室28Aに供給される。また、同様に、羽根車3の吐出口21から吐出側渦巻室12に吐出された圧力水は、主管路52から反駆動側管路54と供給ポート29Bを介して圧力水室28Bに供給される。圧力水室28A,28Bから静圧軸受8.9の軸受体24,26の内周と主軸2の外周との間の摺動面間へ圧力水が強制的に供給され、それによって主軸2のラジアル荷重が支持される。摺動面間に供給された後の圧力水は、戻り管路58A,48Bを介して吸込側渦巻室11A,11Bに流入し、羽根車3の吸込口20A,20Bに戻る。
When the
図2及び図6を参照すると、圧力水室28Bに供給された圧力水は、シート部材41Aと主軸2の間の流路46A、釣合ディスク43A(ディスク本体)とシート部材41Aの窪み41bによる空間47A、及びシート部材41Aと釣合ディスク43A(ベース部材44)の隙間48Aを通って吸込側渦巻室11Bに流入する。従って、釣合デイスク43Aの反駆動側2bの面(ディスク本体45のシート部材41Aとの対向面)には、羽根車3の吐出圧の対応する圧力水室28Bにおける圧力水の圧力(静圧)Pdと吸込側渦巻室11A内の圧力(静圧)Psの間の圧力P1が作用する(Pd>P1>Ps)。一方、釣合ディスク43Aの駆動側2aの面(ベース部材44のディスク本体45とは反対側の面)には、吸込側渦巻室11B内の圧力Psが作用する。そのため、圧力P1と圧力Psの差圧に相当する駆動側2aに向いた付勢力(図において右向きの付勢力)F1が釣合ディスク43Aから主軸2に作用する。
Referring to FIGS. 2 and 6, the pressure water supplied to the
図3及び図6を参照すると、圧力水室28Bに供給された加圧水は、静圧軸受9と主軸2の間の微小な隙間を通過した後、シート部材41Bと主軸2の間の流路46B、釣合ディスク43B(ディスク本体45)とシート部材41Bの窪み41による空間47B、及びシート部材41Bと釣合ディスク43B(ベース部材44)との間の隙間48Bを通って空間10(戻り管路58Aを介して吸込側渦巻室11Bに連通)に流入する。従って、釣合ディスク43Bには、駆動側2aの面には羽根車3の吐出圧の対応する圧力水室28Bにおける圧力水の圧力Pdと吸込側渦巻室11B内の圧力Psの間の圧力P2が作用する(Pd>P2>Ps)一方、反駆動側2bの面には、吸込側渦巻室11B内の圧力Psが作用する。そのため、圧力P2と圧力Psの差圧に相当する反駆動側2bに向いた付勢力(図において左向きの付勢力)F2が釣合ディスク43Bから主軸2に作用する。
3 and 6, the pressurized water supplied to the pressure water chamber 28 </ b> B passes through a minute gap between the
締切点付近を含む小流量領域では、羽根車3の図において左右の吸込口20A,20Bで吸い込まれる流量が時間的に不均一になるために時間的に変動する差圧が生じ、この差圧によって大きさと向きが時間的に変動する動的スラスト荷重が発生する。しかし、この動的スラスト荷重は、以下に詳述するように釣合ディスク43A,43Bの付勢力F1,F2の変化により相殺される。
In the small flow rate region including the vicinity of the deadline, the flow rate sucked at the left and
まず、動的スラスト荷重が反駆動側2bを向くと、主軸2は反駆動側2b(図において左側)に変位する。主軸2が反駆動側2bに変位すると、釣合デイスク43Aとシート部材41Aの隙間48Aが狭まるため、空間47Aの圧力P1(釣合ディスク43Aを駆動側2aに付勢する圧力)が高くなる。そのため、動的スラスト荷重が反駆動側2bを向くと釣合ディスク43Aが主軸2を駆動側2aに付勢する付勢力F1が大きくなる。一方、動的スラスト荷重が反駆動側2bを向いて主軸2が反駆動側2bに変位すると、釣合ディスク43Bとシート部材41Bの隙間48Bが拡がるため、空間47Bの圧力P2(釣合デイスク43Bを反駆動側2bに付勢する圧力)が低くなる。そのため、動的スラスト荷重が反駆動側2bを向くと釣合ディスク43Bが主軸2を反駆動側2bに付勢する付勢力F2は小さくなる。つまり、動的スラスト荷重が反駆動側2bを向くと、釣合ディスク43Aによる駆動側2aに向いた付勢力F1が、釣合デイスク43Bによる反駆動側2bを向いた付勢力F2よりも大きくなり、その差に相当する駆動側2aを向いた付勢力(F1−F2)で動的スラスト荷重が相殺される。
First, when the dynamic thrust load is directed to the
逆に、動的スラスト荷重が駆動側2aを向くと、釣合ディスク43Aとシート部材41Aの隙間48Aが拡がって釣合ディスク43Aによる駆動側2aに向いた付勢力F1が小さくなる一方、釣合ディスク43Bとシート部材41Bの隙間48Bは狭まって釣合デイスク43Bによる駆動側2bに向いた付勢力F2が大きくなる。そして、その差に相当する反駆動側2bを向いた付勢力(F2−F1)で動的スラスト荷重が相殺される。
Conversely, when the dynamic thrust load is directed toward the driving
このように、動的スラスト荷重の向きに応じて釣合ディスク43Aによる駆動側2aを向いた付勢力F1と釣合デイスク43Bによる反駆動側2bを向いた付勢力F2が変化し、これらの差に相当する付勢力で動的スラスト荷重が相殺される。その結果、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重とそれに起因する振動を効果的に抑制できる。
In this way, the biasing force F1 facing the
口金部18A,18Bは図において左右の面で作用する圧力が異なる。具体的には、口金部18A,18Bの外側の面には吸込側渦巻室11A,11Bの圧力Psが作用する一方、内側には圧力Psと羽根車3の吐出口21の圧力Pdとの間の圧力Piが作用する(Pi>Ps)。従って、駆動側2aの口金部18Aには圧力Pi,Pdの差圧に口金部18Aの幅t1を乗じた値に相当する駆動側2a向き(図において右向き)の力faが作用し、反駆動側2bの口金部18Bには圧力Pi,Pdの差圧に口金部18Bと調整リング65の幅t1+Δtを乗じた間に相当する反駆動側2b向き(図において左向き)の力fbがする。力fbは力faよりも大きく、両者の差に相当する反駆動側2bに向いた付勢力F3(=fb−fa)が主軸2に作用する。この付勢力F3は実質的に時間的に変動しない反駆動側2bに向いた静的スラスト荷重として主軸2に作用し、小流量域における動的スラスト荷重を抑制する。
The
動的スラスト荷重等により主軸2が駆動側2aに大きく変位すると、釣合ディスク43Aがシート部材41Aに押し付けられることで駆動側2aに向いたスラスト荷重が支持される。逆に、動的スラスト荷重等により反駆動側2bに大きく変位すると、釣合ディスク43Bがシート部材41Bに押し付けられることで駆動側2bに向いたスラスト荷重が支持される。このように、釣合デイスク43A,43Bがシート部材41A,41Bに押し付けられることで、高いスラスト荷重支持力が得られる。
When the
反駆動側管路54の調整弁56Bの開度を上げて圧力水の流量を増加させると、釣合ディスク43A,43Bに作用する空間47A,47B内の圧力P1,P2が増加する。逆にな、調整弁56Bの開度を下げると釣合ディスク43A,43Bに作用する空間47A,47B内の圧力P1,P2が減少する。このように調整弁56Aで釣合ディスク43A,43Bに作用する圧力P1,P2を調整することで、付勢力F1,F2を調整できる。同様に、駆動側管路53の調整弁56Aの開度を調整することで、圧力水室28Aに供給される圧力水の圧力を調整できる。調整弁56Bにより付勢力F1,F2を調整することでケーシング4に対する主軸2のスラスト方向の位置を調整できる。図5に示すように、駆動側2aのカバー6には主軸2のスラスト方向に延びるゲージ61が取り付けられている。このゲージ61を参照することで主軸2のスラスト方向の位置の変化を把握し易くなり、調整弁56Bの操作よる主軸2のスラスト方向の位置調整作業が容易になる。
When the flow rate of the pressure water is increased by increasing the opening degree of the regulating
羽根車3から吐出される圧力水(ポンプ揚液)にスラリー等の異物が混入しても、供給管路51の主管路52に介設したストレーナ55で異物が除去された後の圧力水が静圧軸受8,9に供給される。その結果、静圧軸受8,9の軸受体26,27の摩耗を防止できる。ストレーナ55で異物が除去された圧力水を静圧軸受に供給できるため、静圧軸受8,9の軸受材料としてセラミックに限らず、樹脂、又はゴムを使用できる。
Even if foreign matter such as slurry is mixed in the pressure water (pump pumped liquid) discharged from the
(第1実施形態)
図7から図11は本発明の第1実施形態に係る両吸込横軸ポンプ1’を示す(以下、単にポンプ1’という)。
(First Embodiment)
7 to 11 show both suction horizontal shaft pumps 1 'according to the first embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as pump 1').
参考例のポンプ1では、反駆動側2bの静圧軸受9の両側(駆動側2aと反駆動側2b)に隣接して釣合ディスク43A,43Bとシート部材41A,41Bの対が配置されている。本実施形態のポンプ1’は、一方の釣合ディスク43Aとシート部材41Aが反駆動側2bの静圧軸受9の駆動側2a(図において右側)の端部に隣接して配置されている点では、参考例と同様である。しかし、他方の釣合ディスク43Bとシート部材41Bは、反駆動側2bの静圧軸受9の反駆動側2bの端部(図において左側の端部)ではなく、駆動側2aの静圧軸受8の反駆動側2bの端部(図において左側の端部)に隣接して配置されている。
In the pump 1 of the reference example , a pair of balancing
図10を参照すると、ケーシング4には静圧軸受8の反駆動側2bの端部に隣接する位置にシート部材41Bが取り付けられ、それと対をなして主軸2に釣合ディスク43Bが配置されている。圧力水室28Aに供給される圧力水は、静圧軸受8の軸受体26の内周面と主軸2の外周面との間の微小な隙間を通過した後、シート部材41Bと主軸2の間の通路46B、釣合ディスク43B(ディスク本体45)とシート部材41Bの窪み41による空間47B、及びシート部材41Bと釣合ディスク43B(ベース部材44)との間の隙間48Bを通って吸込側渦巻室11Aに流入し、羽根車3の吸込口20Aに戻る。空間47B内の圧力P2(Pd>P2>Ps)と釣合ディスク43Bの反駆動側2bに作用する圧力Psの差圧に相当する反駆動側2bに向いた付勢力(図において左向きの付勢力)F2が釣合ディスク43Bから主軸2に作用する。
Referring to FIG. 10, a seat member 41 </ b> B is attached to the
動的スラスト荷重の向きに応じて釣合ディスク43Aによる駆動側2aを向いた付勢力F1と釣合デイスク43Bによる反駆動側2bを向いた付勢力F2が変化し、これらの差に相当する付勢力で動的スラスト荷重が相殺される。その結果、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重とそれに起因する振動を効果的に抑制できる。
Depending on the direction of the dynamic thrust load, the urging force F1 facing the driving
動的スラスト荷重等により主軸2が大きく変位して場合、変位の向きに応じて釣合ディスク43A,43Bのうちの一方が対応するシート部材41A,41Bに押し付けられ、高いスラスト荷重支持力が得られる。
When the
図8に最も明瞭に示すように、羽根車3のいずれの口金部18A,18Bにも調整リング65(図4参照)は取り付けていない。そのため、駆動側2aと反駆動側2bの口金部18A,18Bの幅t1は等しく、個々の口金部18A,18Bに作用する圧力差に起因する付勢力(図4の符号F3)は主軸2に作用しない。ただし、参考例と同様に反駆動側2bの口金部18Bに調整リング65を装着することで、実質的に時間的に変動しない反駆動側2bに向いた付勢力F3を主軸2に作用させてもよい。
As shown most clearly in FIG. 8, the adjustment ring 65 (see FIG. 4) is not attached to any of the cap portions 18 </ b> A and 18 </ b> B of the
調整弁56Bの操作で釣合ディスク43Aに作用する圧力P1を変化させ、釣合ディスク43Aから主軸2に作用する付勢力F1を調整できる。また、調整弁56Aの操作で釣合ディスク43Bに作用する圧力P2を変化させ、釣合ディスク43Bから主軸2に作用する付勢力F2を調整できる。調整弁56A,56Bにより付勢力F1,F2を調整することでケーシング4に対する主軸2のスラスト方向の位置を調整でき、この際にケージ61(図5)を参照することで作業が容易になる。また、ストレーナ55で異物が除去された後の圧力水が静圧軸受8,9に供給され、それらの軸受体26,27の摩耗を防止できる。
By operating the
第1実施形態のその他の構成及び作用は参考例と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。 Since the other configurations and operations of the first embodiment are the same as those of the reference example , the same elements are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
(第2実施形態)
図12から図14は本発明の第2実施形態に係るセルフバランス型の多段横軸ポンプ201を示す(以下、単に横軸ポンプ201という)。
( Second embodiment)
12 to 14 show a self-balanced multi-stage
ポンプ201は、第1段目に片吸込型の2個の羽根車202A,202Bを備え、第2段目に参考例と同様の両吸込型の羽根車3を備える。羽根車202A,202Bは羽根車3を挟んで主軸2上に対称に配置されている。また、羽根車202Aの吸込口が図において右向きであるが羽根車202Bの吸込口が図において左向きである点を除いて、羽根車202A,202Bは同一構成である。ケーシング204には主軸2の駆動側2aが貫通する部分に軸封装置205が取り付けられている。主軸2のラジアル荷重を支持するために、ケーシング204の駆動側2aに静圧軸受8が収容され、反駆動側2bに静圧軸受9が収容されている。
The
第1実施形態の両吸込横軸ポンプ1’と同様に、反駆動側2bの静圧軸受9の駆動側2aの端部に隣接してシート部材41Aと釣合ディスク43の対が配置され(図14参照)、駆動側2aの静圧軸受8の反駆動側2bの端部に隣接してシート部材41Bと釣合ディスク43の対が配置されている。
As with both suction horizontal shaft pumps 1 ′ of the first embodiment, a pair of a seat member 41 </ b> A and a balancing disk 43 is disposed adjacent to the end of the
動的スラスト荷重の向きに応じて釣合ディスク43A,43Bにより主軸2に作用する付勢力F1,F2が変化し、これらの差に相当する付勢力で動的スラスト加重が相殺される。その結果、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重とそれに起因する振動を効果的に抑制できる。また、釣合ディスク43A,43Bが対応するシート部材41A,41Bに押し付けられることで、高いスラスト荷重支持力が得られる。さらに、調整弁56B,56Aにより付勢力F1,F2を変化させることで、主軸2のスラスト方向の位置を調整できる。ストレーナ55で圧力水中の異物を除去することで、静圧軸受8,9の摩耗を防止できる。
The urging forces F1 and F2 acting on the
第2実施形態のその他の構成及び作用は参考例と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。 Since other configurations and operations of the second embodiment are the same as those of the reference example , the same elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
1,1’ 両吸込横軸ポンプ
2 主軸
2a 駆動側
2b 反駆動側
2c 端面
3 羽根車
4 ケーシング
5 軸封装置
6,7 カバー
8,9 静圧軸受
10 空間
11A,11B 吸込側渦巻室
12 吐出側渦巻室
13,14
15 ボス部
16A,16B 側板
17 羽根
18A,18B 口金部
19A,19B ウエアリング
20A,20B 吸込口
21 吐出口
24,25 ホルダ
26,27 軸受体
28A,28B 圧力室
29A,29B 供給ポート
30A,30B 戻しポート
41A,41B シート部材
41a 鍔状部
41b 窪み
43A,43B 釣合ディスク
44 ベース部材
45 ディスク本体
46A,46B 流路
47A,47B 空間
48A,48B 隙間
51 供給管路
52 主管路
53 駆動側管路
54 反駆動側管路
55 ストレーナ
56A,56B 調整弁
58A,58B 戻り管路
61 ケージ
65 調整リング
201 多段横軸ポンプ
202A,202B 羽根車
204 ケーシング
1, 1 'Double suction
15
Claims (4)
主軸に取り付けられた羽根車が収容されたケーシングと、
前記ケーシング内の前記主軸の駆動側に配置されて前記主軸のラジアル荷重を支持する駆動側静圧軸受と、
前記ケーシング内の前記主軸の反駆動側に配置されて前記主軸のラジアル荷重を支持する反駆動側静圧軸受と、
前記羽根車の吐出口から吐出される圧力水を前記駆動側静圧軸受と前記反駆動側静圧軸受に供給する圧力水供給路と、
前記ケーシング側に固定された第1のシート部に対し前記駆動側に第1の隙間を隔てて配置されるように前記主軸に固定され、前記第1の隙間は前記駆動側静圧軸受及び前記反駆動側静圧軸受のうちいずれか一方を通過後の前記圧力水が前記羽根車の吸込口側へ戻る流路の一部を構成するものである、第1の釣合ディスクと、
前記ケーシング側に固定された第2のシート部に対し前記反駆動側に第2の隙間を隔てて配置されるように前記主軸に固定され、前記第2の隙間は前記駆動側静圧軸受及び前記反駆動側静圧軸受のうち他方を通過後の前記圧力水が前記羽根車の吸込口側へ戻る流路の一部を構成するものである、第2の釣合ディスクと
を備え、
前記第1のシート部及び第1の釣合ディスクは前記反駆動側静圧軸受の前記駆動側の端部に隣接して配置され、前記第2のシート部及び前記第2の釣合ディスクは前記駆動側静圧軸受の前記反駆動側の端部に隣接して配置されている、横軸ポンプ。 A horizontal shaft pump in which the arrangement of the impeller has left-right symmetry,
A casing containing an impeller attached to the main shaft;
A drive-side hydrostatic bearing disposed on the drive side of the main shaft in the casing and supporting a radial load of the main shaft;
A non-drive-side hydrostatic bearing disposed on the non-drive side of the main shaft in the casing and supporting a radial load of the main shaft;
A pressure water supply path for supplying pressure water discharged from a discharge port of the impeller to the driving side hydrostatic bearing and the counter driving side hydrostatic bearing;
The first seat portion fixed to the casing side is fixed to the main shaft so as to be arranged with a first gap on the driving side, and the first gap is connected to the driving side hydrostatic bearing and the A first balancing disk that constitutes a part of a flow path in which the pressure water after passing through one of the counter driving side hydrostatic bearings returns to the suction port side of the impeller;
The second seat portion fixed to the casing side is fixed to the main shaft so as to be disposed on the counter driving side with a second gap therebetween, and the second gap is connected to the driving side hydrostatic bearing and A second balancing disk that constitutes part of a flow path in which the pressure water after passing through the other of the counter-drive-side hydrostatic bearings returns to the suction port side of the impeller; and
Equipped with a,
The first seat part and the first balancing disk are arranged adjacent to the driving side end of the counter driving side hydrostatic bearing, and the second seat part and the second balancing disk are wherein the drive side hydrostatic bearing that is disposed adjacent an end of the non-drive side, the horizontal axis pump.
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