JP6106557B2 - Double suction centrifugal pump - Google Patents
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Description
本発明は、両吸込渦巻ポンプに係り、特に小型・軽量化とポンプ効率の向上を図った両吸込渦巻ポンプに関する。 The present invention relates to a double suction centrifugal pump, and more particularly, to a double suction centrifugal pump that is reduced in size and weight and improves pump efficiency.
従来の両吸込渦巻ポンプとして図5、図6に示すものがある。この両吸込渦巻ポンプは、回転軸7方向の両側から流体を吸込んで外周面より吐出するように、仕切り部31、羽根32及び羽根の側板33を配設した羽根車30と、この羽根車30への流体の吸込み流路を形成する吸込ボリュート22、及び羽根車30からの流体の吐出流路を形成する吐出しボリュート21を有するポンプケーシング20と、側板33の吸込み側端部に対向する吐出しボリュート21の内周端面に装着したウェアリング部材34と、を備えている。そして、吐出しボリュート21は吐出流路を大きくするために、羽根車30の外周面より軸方向幅広に形成されており、ウェアリング部材34は羽根車30とポンプケーシング20とが接触した場合に備えて設けられている。図中の8〜10はポンプの回転軸7を支えるための軸受で、8は軸継手側のラジアル軸受、9は反軸継手側のラジアル軸受、10は反軸継手側のスラスト軸受である。
A conventional double suction centrifugal pump is shown in FIGS. The both suction centrifugal pumps include an
図5で、ポンプケーシング20を鋳物で製作した場合、鋳物の許容製作誤差のため、両吸込渦巻ポンプ断面の対称軸に対して、羽根車30と吐出しボリュート21との隙間幅が左右で異なることがある。この場合、幅が狭い方では、羽根車30の回転に伴った旋回流れが幅が広い方に比較して速くなり、幅が大きい方と比較して圧力が低下し、その結果左右の圧力バランスが崩れる。本来、左右対称形状とすることで軸方向推力(スラスト方向推力)がほとんど生じないことがメリットの一つである両吸込渦巻ポンプであるが、上述した軸推力を支える軸受を設計せざるを得ないため、図5ではスラスト軸受10を備えている。このため、ポンプ全体を小型化できない要因となっていた。
In FIG. 5, when the
上記課題を解決するために、特許文献1では、吐出しボリュートと羽根車の隙間を塞ぐウェアリングを設けて軸方向推力を緩和しており、また、特許文献2では、側板に向けて突出するランド部をケーシングに設けて軸スラストを抑制している。しかしながら、特許文献1と特許文献2に示される構造は、いずれも軸方向推力を抑制することはできるものの、完全に0にすることはできないため、軸受部にスラスト軸受を備えている。したがって、特許文献1、2では、スラスト軸受設置のために、ポンプの回転軸を長くしたり、軸受箱内の構造が複雑となって大きくなり、ポンプの小型・軽量化の障害となっている。
In order to solve the above-described problem, in
本発明の目的は、軸方向推力を吐出しボリュートと羽根車との間で受けることにより、ポンプの回転軸を短縮し、かつ軸受箱内の構造を簡素化することにより小型・軽量化を図った両吸込渦巻ポンプを提供することにある。 An object of the present invention is to reduce the size and weight of the pump by shortening the rotary shaft of the pump and simplifying the structure inside the bearing box by discharging axial thrust and receiving it between the volute and the impeller. Another object is to provide a double suction centrifugal pump.
本発明は、上記の課題を解決するため、軸方向の両側から吸込んで外周面より吐出するように仕切部、羽根及び側板を配設した羽根車と、
前記羽根車への流体の吸込流路を形成する吸込ボリュート及び前記羽根車からの流体の吐出流路を形成する吐出しボリュートを有するポンプケーシングと、
前記軸の両端を支える軸受けを内蔵する軸受け箱と、
前記吐出しボリュートは前記羽根車の外周面より軸方向幅広に形成されている両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記軸受け箱内に前記軸を半径方向に支えるラジアル軸受を有し、
前記側板の吸込み側端部と前記吐出しボリュートの内周端面の間にライナリングを設け、
前記吐出しボリュートの軸の半径方向の内面に固定され、前記側板の外面が接触して摺動する環状の支持リングを設け、
前記羽根車の回転時に軸方向に作用する軸推力を前記側板を介して前記支持リングで支え、
前記支持リングは前記吐出しボリュートの内面にピンにより回り止めされた状態で固定されたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides an impeller in which a partition, a blade, and a side plate are disposed so as to be sucked from both sides in the axial direction and discharged from the outer peripheral surface,
A pump casing having a suction volute that forms a suction passage for fluid to the impeller and a discharge volute that forms a discharge passage for fluid from the impeller; and
A bearing box containing a bearing that supports both ends of the shaft;
In the double suction centrifugal pump in which the discharge volute is formed wider in the axial direction than the outer peripheral surface of the impeller,
Has a radial bearing for supporting the shaft in a radial direction to the bearing only in the box,
A liner ring is provided between the suction side end of the side plate and the inner peripheral end surface of the discharge volute,
An annular support ring is provided that is fixed to the radially inner surface of the discharge volute shaft and that the outer surface of the side plate contacts and slides;
Axial thrust acting in the axial direction during rotation of the impeller is supported by the support ring via the side plate ,
The support ring is fixed to the inner surface of the discharge volute while being prevented from rotating by a pin .
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記吐出しボリュートは内面に軸の半径方向に伸びる平面部を有し、前記支持リングは前記平面部に固定されたことを特徴とする。 Further, in the above-described suction pumps, the discharge volute has an inner surface having a flat portion extending in the radial direction of the shaft, and the support ring is fixed to the flat portion.
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記支持リングは前記羽根車の側板と摺動接触する面が前記羽根車側板より硬度の低い材料で構成されたことを特徴とする。 Further, in the above-described suction pumps, the surface of the support ring that is in sliding contact with the side plate of the impeller is made of a material whose hardness is lower than that of the impeller side plate.
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記支持リングは前記羽根車の側板と摺動接触する面が傾斜していることを特徴とする。 Further, in the above-described suction pumps, the surface of the support ring that is in sliding contact with the side plate of the impeller is inclined.
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記支持リングは前記羽根車の側板と摺動接触する環状の摺動部を有することを特徴とする。 Further, in the above-described both suction centrifugal pumps, the support ring has an annular sliding portion that is in sliding contact with a side plate of the impeller.
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記吐出しボリュートは内面に段部が形成され、前記支持リングはこの段部に位置合わせされて固定されたことを特徴とする。 Further, in the above-described two suction centrifugal pumps, a step portion is formed on the inner surface of the discharge volute, and the support ring is aligned and fixed to the step portion.
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記摺動部は前記支持リングにピンにより回り止めされた状態で固定されたことを特徴とする。 Further, in the above-described both suction centrifugal pumps, the sliding portion is fixed to the support ring in a state of being prevented from rotating by a pin.
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記摺動部は前記羽根車の側板と摺動接触する摺動面が傾斜していることを特徴とする。 Further, in the above-described both suction centrifugal pumps, the sliding portion is characterized in that a sliding surface in sliding contact with a side plate of the impeller is inclined.
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記支持リングは前記摺動部の取付け面に凹部が形成され、前記摺動部はこの凹部に位置合わせされて固定されたことを特徴とする。 Further, in the above-described two-suction centrifugal pump, the support ring has a concave portion formed on the mounting surface of the sliding portion, and the sliding portion is aligned and fixed to the concave portion.
本発明によれば、従来、軸受箱内に設けていたスラスト軸受を無くすことができ、それに付随する軸や軸受箱等を小型・簡易構成とすることで、ポンプの小型・軽量化が図れる。 According to the present invention, the thrust bearing conventionally provided in the bearing housing can be eliminated, and the shaft, bearing housing, and the like associated therewith can be made compact and simple, thereby reducing the size and weight of the pump.
また、軸推力を受ける機構を、羽根の側板と支持リングとでスラスト軸受とで構成して水中に設置したので、潤滑・冷却のためのグリースや潤滑油が不要となる。 Further, since the mechanism for receiving the axial thrust is composed of a thrust bearing with a blade side plate and a support ring and installed in water, grease and lubricating oil for lubrication and cooling are not required.
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図及び従来技術の図における同一符号は同一物または相当物を示す。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals in the drawings of the embodiments and the drawings of the prior art indicate the same or equivalent.
本発明の実施形態の両吸込渦巻ポンプを図1から図4を用いて説明する。図1は本発明の実施形態の両吸込渦巻ポンプ1を分解して示す断面図、図2は実施形態の両吸込渦巻ポンプ1の組上がった状態の構造を示す断面図である。図3は本発明の実施形態を示した図であって要部を拡大して示す断面図、図4は本発明の実施形態を示した図であって要部を分解して示す断面図である。
Both suction centrifugal pumps of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an exploded cross-sectional view of a double-suction
図1、図2において、8は軸継手側の軸受箱11に収納されポンプの回転軸7を半径方向に支えるラジアル軸受、9は反軸継手側の軸受箱12に収納されポンプの回転軸を半径方向に支えるラジアル軸受である。いずれの軸受箱も軸受としてラジアル軸受のみが設けられており、従来技術と比べて、特に反軸継手側の軸受箱12にスラスト軸受が内蔵されて無いので、その分だけポンプの回転軸7の長さが短縮されるとともに、内部構造が簡単になり、小型・軽量に構成されている。
1 and 2,
羽根車30は、軸方向の両側から吸込んで外周面より吐出するように仕切り部31、羽根32及び側板33を軸方向の両側に配設して構成されている。仕切り部31は、羽根車30の軸方向中心部に位置して、径方向外方へ延びる円盤状に形成されている。羽根32は、羽根車30の両側に、周方向に複数枚設けられている。側板33は、羽根32の側面に円錐リング状に設けられ、吐出し側の端部が軸の半径方向に伸びている。
The
ポンプケーシング20は、羽根車30からの流体の吐出流路を形成する吐出しボリュート21と、羽根車30への流体の吸込み流路を形成する吸込ボリュート22とを有して構成されている。吐出しボリュート21は、吐出流路を大きくするために羽根車30の外周面より軸方向幅広に形成されると共に、羽根車30の側面を覆うように形成されている。吸込ボリュート22は、羽根車30の吸込口を囲むように吐出しボリュート21の両側に2つ形成されている。
The
そして、ポンプケーシング20は、吐出しボリュート21の断面形状がボリュートの巻き始めから吐出口まで連続的に変化する複雑な3次元形状としているため鋳物で製作され、流路形状などが鋳物製作精度のまま使用される。
The
回転軸7は、羽根車30の仕切り部31の中心部を貫通して羽根車30を固定して取り付け、ポンプケーシング20の両側に設けられたブラケット25で支持されている。すなわち、ブラケット25は軸受箱11、12を支持し、軸受箱11、12は軸受8、9を内蔵し、軸受8、9は回転軸7の両端部をラジアル方向に軸支する。
The
ポンプケーシング20は、図1に示すように上下の2つ割に鋳物で形成され、2つ割のポンプケーシング20の間に、軸7と羽根車30及び軸受箱11、12からなる構成体を挟んで、矢印方向に移動させてネジ止めにより組立てられる。上記のようにして組立てられた両吸込渦巻ポンプ1の構造を図2に示している。
As shown in FIG. 1, the
23は、吐出しボリュート21の軸方向の両側の内面に固定された、1対の環状の支持リングである。各支持リング23は、図1のポンプケーシング20の2つ割り状態で、各吐出しボリュート21の内面に2つ割り(円弧状)状態で固定され、2つ割のポンプケーシング20が組み立てられたとき、環状に構成される。
各支持リング23は、具体的には図4に示すように、吐出しボリュート21の軸方向の両側の内面であって、軸7の半径方向に伸びる平面部21bに固定される。図2、図3に示すように、1対の支持リング23は、両吸込渦巻ポンプ1が組立てられた状態で、両側の羽根32の各側板33の外面を両側から挟んで接触するように配置されている。そして、羽根32が回転すると、その両側板33の外面が1対の支持リング23の表面を摺動する。
Specifically, as shown in FIG. 4, each of the support rings 23 is fixed to the inner surface of both sides in the axial direction of the
このように、羽根車30の回転時に両側の羽根32が1対の支持リング23の表面を摺動するので、回転に伴って流体から羽根32に受ける軸7方向の軸推力は、1対の支持リング23で支えられる。すなわち、両側の羽根32と1対の支持リング23とは、軸推力を受けるスラスト軸受として作用する。また、支持リング23と側板33とが、常時摺動接触しているので狭窄部が構成され、この狭窄部である程度のシール作用を果たすことができる。
Thus, since the
34は、吐出しボリュート21の内周端面に取付けられるライナリングであり、羽根32の各側板33の吸込み側端部と接触するように配置され、羽根車30の回転に伴って羽根32の側板33がライナリング34の表面を摺動して回転し、ライナリング34と側板33でシール構造が形成される。
34 is a liner ring that is attached to the inner peripheral end surface of the
支持リング23の構成および固定構造について更に詳しく説明する。図4において、吐出しボリュート21の両側の内面には段部21aが設けられ、軸7の半径方向に伸びる平面部21bが形成され、平面部21bには固定穴21cが開けられている。
The configuration and fixing structure of the
支持リング23は、環状のベース部23aと、ベース部23aの先端に固定された環状の摺動部23bからなる。ベース部23aは、後端に前記平面部21bへの固定用のピン23cが突設され、先端に環状の凹部23gを有してこの凹部に環状の摺動部23bの固定穴23eが設けられている。摺動部23bの後端には固定用のピン23dが突設され、先端には羽根32の各側板33に接触する摺動面23fを有している。摺動部23bは、上面の幅Lより下面の幅lが小さく(L>l)形成されており、吐出しボリュート21の平面部21bへの支持リング23の固定状態において、上端が側板33に接近し下端が側板33から後退するように、摺動面23fが下向きに傾斜している。
The
吐出しボリュート21の平面部21bへの支持リング23の固定に際しては、段部21aに支持リング23を位置合わせしながら、固定穴21cに固定用ピン23cを圧入し、凹部23gに摺動部23bを嵌合させた状態で、固定穴23eに固定用ピン23dを圧入して固定する。これらの固定用のピンによる固定は、ベース部23aおよび摺動部23bの回り止めとしても作用する。
When fixing the
吐出しボリュート21へ支持リング23が固定された状態で、図1に示すように2つ割のポンプケーシング20の間に、軸7と羽根車30及び軸受箱11、12からなる構造体を挟んで、矢印方向に移動させて両吸込渦巻ポンプが組立てられる。この際、矢印方向の移動に伴って、羽根32の各側板33の外面が対応する各支持リング23に接近し、各1対の支持リング23を軸方向に押し広げるように接触した状態で、両吸込渦巻ポンプが組立てられる。
With the
本実施形態では、各支持リング23の摺動面23fの上端が側板33に接近し、下端が側板33から後退するように、各摺動面23fが下向きに傾斜しているので、羽根32の各側板33の外面が、対応する各支持リング23に接近して接触するとき、摺動面23fの下端が側板33と衝突することが無い。したがって、羽根32は、側板33の外面が摺動面23fに接触しながら円滑に案内されて、支持リング23を軸方向に押し広げるように接触した状態で、図3に示す組立て位置に配置される。すなわち、ポンプの組立て時に、支持リング23の摺動面23fが側板33の案内部材となる。
In the present embodiment, each sliding surface 23f is inclined downward so that the upper end of the sliding surface 23f of each
ベース部23aはステンレス鋼で構成され、摺動部23bは羽根32より硬度の低い樹脂が用いられる。このように樹脂を用いれば、羽根32をステンレス鋼で構成したとき、摺動によって樹脂のみが摩耗するので、摩耗による部品交換では、摺動部23bの交換だけで済む。
The
羽根32の側板33と支持リング23とが軸推力を受けるスラスト軸受として作用する際に、従来の軸先端に配置されたスラスト軸受の径と比べて、支持リング23の径が大きいので、軸推力が支持リング23に分散して加わることになり、摺動部23bの摩耗は極めて小さなものとなり、摺動部の長寿命化を図ることができる。
When the
本実施形態では、羽根32の側板33と支持リング23とで軸推力を受ける機構(スラスト軸受)を構成したので、図5に示す従来の両吸込渦巻ポンプの反軸継手側(軸の先端側)の軸受箱内に設置していたスラスト軸受10及び、軸受ナット等の部品が不要となり、軸受箱の構造を小型・軽量化できる。そして、軸受箱内のスラスト軸受が不要となることでポンプの回転軸を短くでき、ポンプの小型・軽量化を可能とする。
In the present embodiment, the mechanism (thrust bearing) that receives the axial thrust force is constituted by the
また、従来の両吸込渦巻ポンプは、軸受を潤滑・冷却するために、グリースや潤滑油を用いていたが、本実施態様では、スラスト軸受を構成する羽根32と支持リング23が、流れのある水中に設置されているため、潤滑・冷却のためのグリースや潤滑油が不要となる。
In addition, in the conventional double suction centrifugal pump, grease and lubricating oil are used to lubricate and cool the bearing, but in this embodiment, the
また、本実施形態では、スラスト軸受を構成する羽根32と支持リング23の径が、従来と比べて大きくなって接触面積も大きくなるので、接触部分での単位面積当たりの軸推力が小さくなり、スラスト軸受での摩耗が極めて少なくなる。
Further, in the present embodiment, the diameter of the
また、本実施形態では、支持リング23と側板33とで構成される狭窄部と、ライナリング34と側板33とで構成されるシール構造により、二重のシール構造が構成されるので、羽根車を出た流体が、全て吐出しボリュートを通って吐き出される理想的な流れの障害となる漏れ流れを低減することができる。
In the present embodiment, a double seal structure is formed by the narrowed portion formed by the
さらに、両吸込渦巻ポンプを組立てる際に、支持リング23が案内部材として側板33を案内して支持リング23と側板33の安定した接触位置まで円滑に案内し、組立て作業が容易となり、組立て後の支持リングと側板33の接触状態も良好に保たれる。
Furthermore, when assembling both suction centrifugal pumps, the
本発明は、従来適用されている軸方向推力を受ける軸受に代わる構造を採用した渦巻ポンプであり、産業上すぐに利用可能である。 The present invention is a centrifugal pump that employs a structure that replaces a conventional bearing that receives axial thrust, and can be used immediately in the industry.
1 両吸込み渦巻ポンプ
7 軸、ポンプの回転軸
8 軸継手側ラジアル軸受
9 反軸継手側ラジアル軸受
10 反軸継手側スラスト軸受
11 軸継手側の軸受箱
12 反軸継手側の軸受箱
20 ポンプケーシング
21 吐出しボリュート
21a 段部
21b 平面部
22 吸込ボリュート
23 支持リング
23a ベース部
23b 摺動部
23c ピン
23d ピン
23f 摺動面
23g 凹部
30 羽根車
32 羽根
33 羽根の側板
34 ライナリング
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記羽根車への流体の吸込流路を形成する吸込ボリュート及び前記羽根車からの流体の吐出流路を形成する吐出しボリュートを有するポンプケーシングと、
前記軸の両端を支える軸受けを内蔵する軸受け箱と、
前記吐出しボリュートは前記羽根車の外周面より軸方向幅広に形成されている両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記軸受け箱内に前記軸を半径方向に支えるラジアル軸受を有し、
前記側板の吸込み側端部と前記吐出しボリュートの内周端面の間にライナリングを設け、前記吐出しボリュートの内面に固定され、前記側板の外面が接触して摺動する環状の支持リングを設け、
前記羽根車の回転時に軸方向に作用する軸推力を前記側板を介して前記支持リングで支え、
前記支持リングは前記吐出しボリュートの内面にピンにより回り止めされた状態で固定されたことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。 An impeller having a partition, blades and side plates disposed so as to be sucked from both sides in the axial direction and discharged from the outer peripheral surface;
A pump casing having a suction volute that forms a suction passage for fluid to the impeller and a discharge volute that forms a discharge passage for fluid from the impeller; and
A bearing box containing a bearing that supports both ends of the shaft;
In the double suction centrifugal pump in which the discharge volute is formed wider in the axial direction than the outer peripheral surface of the impeller,
Has a radial bearing for supporting the shaft in a radial direction to the bearing only in the box,
A liner ring is provided between the suction side end of the side plate and the inner peripheral end surface of the discharge volute, and an annular support ring fixed to the inner surface of the discharge volute and sliding with the outer surface of the side plate in contact with it. Provided,
Axial thrust acting in the axial direction during rotation of the impeller is supported by the support ring via the side plate ,
The double suction centrifugal pump, wherein the support ring is fixed to the inner surface of the discharge volute while being prevented from rotating by a pin .
前記吐出しボリュートは内面に軸の半径方向に伸びる平面部を有し、前記支持リングは前記平面部に固定されたことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。 The double suction centrifugal pump according to claim 1,
The double suction centrifugal pump characterized in that the discharge volute has a flat surface portion extending in the radial direction of the shaft on the inner surface, and the support ring is fixed to the flat surface portion.
前記支持リングは前記羽根車の側板と摺動接触する面が前記羽根車の側板より硬度の低い材料で構成されたことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。 The double suction centrifugal pump according to claim 1 or 2,
The double suction centrifugal pump characterized in that the support ring is made of a material whose surface slidingly contacts with the side plate of the impeller is lower in hardness than the side plate of the impeller.
前記支持リングは前記羽根車の側板と摺動接触する面が傾斜していることを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。 In double-suction centrifugal pumps according to claim 1,
A double suction centrifugal pump characterized in that the support ring is inclined at a surface in sliding contact with a side plate of the impeller.
前記支持リングは前記羽根車の側板と摺動接触する環状の摺動部を有することを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。 In double-suction centrifugal pumps according to claim 1,
The suction ring centrifugal pump according to claim 1, wherein the support ring has an annular sliding portion that is in sliding contact with a side plate of the impeller.
前記吐出しボリュートは内面に段部が形成され、前記支持リングはこの段部に位置合わせされて固定されたことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。 In double-suction centrifugal pumps according to any one of claims 1 to 5,
The suction volute has a stepped portion on the inner surface, and the support ring is aligned and fixed to the stepped portion.
前記摺動部は前記支持リングにピンにより回り止めされた状態で固定されたことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。 In the double suction centrifugal pump according to any one of claims 5 to 6 ,
The double suction centrifugal pump, wherein the sliding portion is fixed to the support ring in a state of being prevented from rotating by a pin .
前記摺動部は前記羽根車の側板と摺動接触する摺動面が傾斜していることを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。 In double-suction centrifugal pumps according to any one of claims 5-7,
A double suction centrifugal pump characterized in that the sliding portion is inclined at a sliding surface that comes into sliding contact with a side plate of the impeller .
前記支持リングは前記摺動部の取付け面に凹部が形成され、前記摺動部はこの凹部に位置合わせされて固定されたことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。 In double-suction centrifugal pumps according to any one of claims 5-8,
The support ring has a concave portion formed on a mounting surface of the sliding portion, and the sliding portion is fixed in alignment with the concave portion .
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