JPH0735090A - Thrust balance mechanism - Google Patents

Thrust balance mechanism

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JPH0735090A
JPH0735090A JP18371093A JP18371093A JPH0735090A JP H0735090 A JPH0735090 A JP H0735090A JP 18371093 A JP18371093 A JP 18371093A JP 18371093 A JP18371093 A JP 18371093A JP H0735090 A JPH0735090 A JP H0735090A
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Koji Kubota
康志 久保田
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Nikkiso Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a thrust balance mechanism that can be applied even in a multistage pump of high head and large capacity without greatly varying standard products by enhancing balancing thrust. CONSTITUTION:In a thrust balance mechanism wherein a high-pressure fluid delivered from the impeller 10 of the final stage is allowed to pass through a high-pressure balance chamber 20 and a low-pressure balance chamber 22 divided from each other between fixed wall portions 12 by means of a diaphragm 18 (gap (g)) between a rotating balance disk 14 and a balance sheet 16 and is then bypassed to a suction-side low-pressure fluid, a restrainer 30 for restraining the rotation of fluids within space inside a balance-chamber gap S20 is provided on the fixed wall 12 of the high-pressure balance chamber 20. An accelerator 32 for accelerating the rotation of fluids within space inside a balance-chamber gap S22 is provided on the rotating balance disk 14 of the low-pressure balance chamber 22. The gaps S20, S22 are set to a relatively small dimension such that both are affected by the rotation of the balance disk 14.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多段ポンプのスラスト
バランス機構に係り、特に回転バランスディスクを使用
するスラストバランス機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thrust balance mechanism for a multi-stage pump, and more particularly to a thrust balance mechanism using a rotary balance disc.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、片吸込み多段ポンプ(以下、単
に多段ポンプと略称する)においては、吸込み側に向か
うポンプスラストが発生するので、通常回転バランスデ
ィスクを使用したスラストバランス機構(以下、単にス
ラストバランス機構と称する)が設けられている。
2. Description of the Related Art Generally, in a single-suction multi-stage pump (hereinafter simply referred to as a multi-stage pump), a pump thrust toward the suction side is generated. A balance mechanism) is provided.

【0003】すなわち、図6において、スラストバラン
ス機構は、最終段インペラ10からの吐出側高圧液を、
固定壁部12の間に回転バランスディスク14およびこ
のディスク14とバランスシート16間の絞り18(隙
間g)を介して区画される高圧側バランス室20および
低圧側バランス室22を通して、吸込み側低圧液へバイ
パスするよう構成されている。そして、このような構成
により、前記絞り18における圧力降下を介して、両バ
ランス室20、22の間に発生するバランススラスト力
(ポンプスラスト保持力)TB が、前記ポンプスラスト
力TP とバランスするよう構成されている。
That is, in FIG. 6, the thrust balance mechanism is arranged so that the discharge side high pressure liquid from the final stage impeller 10 is
The suction side low pressure liquid is passed through the high pressure side balance chamber 20 and the low pressure side balance chamber 22 which are defined between the fixed wall portion 12 via the rotary balance disc 14 and the throttle 18 (gap g) between the disc 14 and the balance sheet 16. Is configured to bypass. With this configuration, via the pressure drop across the throttle 18, the balance thrust force generated between the two balance chamber 20 and 22 (the pump thrust retaining force) T B is, the pump thrust force T P and balance Is configured to.

【0004】すなわち、ポンプスラスト力TP が増大す
ると、軸24がポンプスラスト方向へ移動(前進)して
隙間gを減少することにより、絞り18による圧力降下
が増大してバランススラスト力TB が増大する。一方、
ポンプスラスト力TP が減少すると、軸24がバランス
スラスト方向へ移動(後退)して隙間gを増大すること
により、絞り18による圧力降下が減少してバランスス
ラスト力TB が減少する。そして、この結果、両スラス
ト力TP 、TB が同一となる点で、軸24の位置が自動
的にバランスされるよう構成されている。
That is, when the pump thrust force T P increases, the shaft 24 moves (forwards) in the pump thrust direction to reduce the gap g, thereby increasing the pressure drop by the throttle 18 and increasing the balance thrust force T B. Increase. on the other hand,
When the pump thrust force T P decreases, the shaft 24 moves (retracts) in the balance thrust direction to increase the gap g, so that the pressure drop due to the throttle 18 decreases and the balance thrust force T B decreases. As a result, the position of the shaft 24 is automatically balanced at the point that the thrust forces T P and T B are the same.

【0005】このように、この種のスラストバランス機
構によれば、比較的簡単な構成で、多段ポンプのポンプ
スラストを自動的に解消することができる。
As described above, according to this type of thrust balance mechanism, the pump thrust of the multistage pump can be automatically canceled with a relatively simple structure.

【0006】なお、前記バランス位置におけるスラスト
力TP もしくはTB は、下記式(1)および図7によっ
て表わされる。
The thrust force T P or T B at the balance position is expressed by the following equation (1) and FIG.

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】ここで、P20′(第1項)およびP22
(第2項)は、高圧側および低圧側バランス室20、2
2における圧力(圧力分布積分値)をそれぞれ表す。そ
して、rB およびrS は、バランスディスク14の外径
および内径を、またp1 ′、p2 ′およびp3 ′は、位
置I(高圧側バランス室20の内径部)、II(絞り18
の出口部)およびIII (低圧側バランス室22の外径
部)における液圧をそれぞれ示す。
Here, P 20 ′ (first term) and P 22
(Item 2) is the high-pressure side and low-pressure side balance chambers 20, 2
The pressure at 2 (integral value of pressure distribution) is shown. Further, r B and r S are the outer and inner diameters of the balance disk 14, and p 1 ′, p 2 ′ and p 3 ′ are positions I (the inner diameter portion of the high pressure side balance chamber 20) and II (the diaphragm 18).
And (III) (the outer diameter portion of the low-pressure side balance chamber 22).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のスラストバランス機構においては、以下に述べるよ
うに、なお改良すべき問題が残されていた。
However, the conventional thrust balance mechanism described above still has a problem to be improved as described below.

【0010】すなわち、一般に、多段ポンプにおいて
は、近来、特に高揚程かつ大容量であることが要求され
ている。そして、このため段数が増加して、ポンプスラ
スト力が増大することから、バランススラスト力の増大
が要求されている。しかるに、前記従来のスラストバラ
ンス機構においては、前記バランススラスト力の増大の
ためには特別の設計変更が必要とされ、このためコスト
を上昇すると共に、さらに摩擦損失(ポンプ動力)を増
大する等の欠点を有していた。
That is, in general, multistage pumps have recently been required to have a particularly high head and a large capacity. For this reason, the number of stages is increased and the pump thrust force is increased. Therefore, it is required to increase the balance thrust force. However, in the conventional thrust balance mechanism, a special design change is required to increase the balance thrust force, which increases cost and further increases friction loss (pump power). It had drawbacks.

【0011】すなわち、前述した図6に示す構成におい
て、ポンプスラスト力TP が増大すると、バランスディ
スク14とバランスシート16とは、バランススラスト
力TB を増大すべくその間18の隙間gが縮小される。
この場合、前記従来のスラストバランス機構において
は、例えば前述した高揚程かつ大容量ポンプにおいて、
比較的大流量かつ低揚程領域で運転されるような場合
に、前記隙間gが縮小され過ぎて前記バランスディスク
14およびバランスシート16が接触しようとする不都
合が発生する。このため、これを防止すべく、バランス
ディスク14の外径rB が増大するものであった。
That is, in the configuration shown in FIG. 6 described above, when the pump thrust force T P increases, the gap g between the balance disc 14 and the balance sheet 16 is reduced in order to increase the balance thrust force T B. It
In this case, in the conventional thrust balance mechanism, for example, in the above-described high-lift and large-capacity pump,
When operating in a relatively high flow rate and low head region, the gap g is reduced too much and the balance disk 14 and the balance sheet 16 try to come into contact with each other. Therefore, in order to prevent this, the outer diameter r B of the balance disk 14 is increased.

【0012】しかるに、この防止策は、バランスディス
ク14およびバランスシート16等の各部品を含む両バ
ランス室20、22全体の構成を大形化(設計変更)す
るものであるので、前述したように、コストを大幅に上
昇させると共に、さらにポンプ効率を低下させる等の欠
点を生じることは明らかである。なお、前記設計変更に
おいて、バランスディスク等の各部品の大形化には、実
際上の限界があると共に、さらにこれら部品は、本来は
コストおよび製作の面から可及的小形に形成されるべき
ものであることは勿論である。
However, since this preventive measure enlarges (design changes) the entire structure of both balance chambers 20 and 22 including the balance disk 14 and the balance sheet 16 and other components, as described above. However, it is obvious that there are drawbacks such as a significant increase in cost and a reduction in pump efficiency. In the above design change, there is a practical limit to the size increase of each component such as a balance disk, and these components should be formed as small as possible from the viewpoint of cost and manufacturing. Of course, it is a thing.

【0013】そこで、さらに結論的に説明すると、前述
のような難点は、前記従来のスラストバランス機構の有
する圧力発生機構の基本的欠陥(バランススラスト力の
不足)に起因するものである。そして、本発明は、この
圧力発生機構の欠陥を除去することにより、前記難点を
解決することを目的とするものである。そこで、まずこ
こで、前記圧力発生機構自体の構成および作動につき、
以下、一般的に説明する。
Therefore, to further conclude, the above-mentioned difficulties are caused by a basic defect (lack of balance thrust force) of the pressure generating mechanism of the conventional thrust balance mechanism. Then, the present invention aims to solve the above-mentioned problems by removing the defect of the pressure generating mechanism. Therefore, first, regarding the configuration and operation of the pressure generating mechanism itself,
The following is a general description.

【0014】再び前述した図6において、一般的に両バ
ランス室20、22の隙間(スペース)S内には、バラ
ンスディスク14の回転に伴う液体旋回流が存在し、そ
してこの旋回流はバランスディスク速度に関連する強制
渦運動と見做すことができる。従って、前記旋回流に関
しては、u=Krω(但し、u:流体の周速、r:半
径、ω:バランスディスク14の角速度、およびK:周
速度比)の関係式と、Δp=ρ/2*K2 (r0 2 −r
i 2 )ω2 (但し、Δp:隙間Sにおける差圧、ρ:流
体の密度、r0 :外側半径、およびri :内側半径)の
関係式とが成立する。
Referring again to FIG. 6, the liquid swirl flow associated with the rotation of the balance disc 14 generally exists in the gap (space) S between the balance chambers 20 and 22, and this swirl flow is the balance disc. It can be regarded as a velocity-related forced vortex motion. Therefore, regarding the swirl flow, a relational expression of u = Krω (where u: peripheral velocity of fluid, r: radius, ω: angular velocity of balance disk 14, and K: peripheral velocity ratio) and Δp = ρ / 2 * K 2 (r 0 2 −r
i 2 ) ω 2 (where Δp: differential pressure in the gap S, ρ: fluid density, r 0 : outer radius, and r i : inner radius).

【0015】しかるに、前記周速度比Kは、隙間Sおよ
び外径rB の関数であり、そしてその値は、黒川らの研
究(例えば、日本機械学会論文集第346号、遠心形タ
ーボ機械の軸スラストに関する研究)等から、図示され
る高圧側バランス室20程度の隙間Sに対しては、通常
0.5〜0.4程度であることが知られている。
However, the peripheral velocity ratio K is a function of the clearance S and the outer diameter r B , and its value is determined by Kurokawa et al. (For example, the Japan Society of Mechanical Engineers Proceedings No. 346, centrifugal type turbomachinery). It is known from the study on axial thrust) and the like that the clearance S in the high pressure side balance chamber 20 shown in the figure is usually about 0.5 to 0.4.

【0016】そこで、前記関係式および数値を考慮した
上で、再び前述した図7を検討すると、図において、先
ず両バランス室20、22で発生するバランススラスト
力TB の両成分、すなわち両圧力P20′(第1項積分
値)、P22′(第2項積分値)は、それぞれ両線分
20′、L22′と、縦軸r線との間に画定される両面積
20′、P22′で表示されている。そして、前記バラン
ススラスト力TB は、高圧側バランス室圧力P20′が大
きい程、そして低圧側バランス室圧力P22′が小さい
程、大きくなることは自明である。なお、参照符号l
は、バランスディスク14およびシート16の対向面長
さを示す。
Therefore, considering the above relational expressions and numerical values, when the above-mentioned FIG. 7 is examined again, in the figure, first, both components of the balance thrust force T B generated in both balance chambers 20 and 22, that is, both pressures. P 20 ′ (first term integral value) and P 22 ′ (second term integral value) are both area P defined between both line segments L 20 ′ and L 22 ′ and the vertical axis r line, respectively. 20 ', P 22' are displayed in. It is obvious that the balance thrust force T B becomes larger as the high-pressure side balance chamber pressure P 20 ′ and the low-pressure side balance chamber pressure P 22 ′ become smaller. In addition, reference numeral l
Shows the opposing surface lengths of the balance disk 14 and the seat 16.

【0017】しかるに、前記従来のスラストバランス機
構においては、前記関係、すなわちバランススラスト力
を大きくする関係が、圧力発生機構の欠陥のために、十
分に達成されるようには構成されていない。すなわち、
言い換えれば、高圧側バランス室の圧力P20′が比較的
小さくなり、一方低圧側バランス室の圧力P22′は比較
的大きくなるように構成されている。なお、このこと
は、図7からも明らかなように、線分L20′は、液圧p
1 ′から液圧p2 ′へ向け急傾斜しており(前述した周
速度比Kの値が0.5〜0.4程度に設定されているこ
とを意味する)、一方線分L22′は液圧p2 ′から液圧
3 ′へ向け、ほぼ垂直に移行している(周速度比Kの
値がほぼ0に設定されていることを意味する)ことに係
わる。そして、このことは、さらに高圧側バランス室2
0内では比較的高速の旋回流のために、液圧(静圧)が
急激に降下し、一方低圧側バランス室22内では旋回流
が比較的低速であるので、液圧(静圧)が良好に保存さ
れることに係わるものであることは、容易に理解される
ところである。
However, in the conventional thrust balance mechanism, the above-mentioned relationship, that is, the relationship of increasing the balance thrust force is not sufficiently achieved due to the defect of the pressure generating mechanism. That is,
In other words, the pressure P 20 ′ in the high pressure side balance chamber becomes relatively small, while the pressure P 22 ′ in the low pressure side balance chamber becomes relatively large. Note that, as is clear from FIG. 7, the line segment L 20 ′ has a hydraulic pressure p
Has steep toward 'from the hydraulic p 2' 1 to (value of the above-mentioned peripheral speed ratio K is meant that it is set to about 0.5 to 0.4), whereas the line segment L 22 ' Relates to the fact that the hydraulic pressure p 2 ′ is shifted to the hydraulic pressure p 3 ′ in a substantially vertical direction (meaning that the value of the peripheral speed ratio K is set to approximately 0). And, this means that the high pressure side balance chamber 2
Within 0, the fluid pressure (static pressure) drops sharply due to the relatively high-speed swirling flow, while on the other hand, within the low-pressure side balance chamber 22, since the swirling flow is relatively low, the hydraulic pressure (static pressure) is It is easily understood that it relates to good preservation.

【0018】このように、前記従来のスラストバランス
機構においては、特に高揚程かつ大容量の多段ポンプに
おいて、バランススラスト力が不足することから、規格
標準製品に対する大形化設計変更が必要となる。このた
め、コストが上昇すると共に、さらに摩擦損失(ポンプ
動力)を増大する等の難点がある。
As described above, in the conventional thrust balance mechanism, the balance thrust force is insufficient particularly in a multistage pump having a high lift and a large capacity. Therefore, it is necessary to change the size and design of the standard product. For this reason, there are drawbacks such as an increase in cost and an increase in friction loss (pump power).

【0019】そこで、本発明の目的は、バランススラス
ト力を向上することにより、特に高揚程かつ大容量の多
段ポンプに対しても、規格標準製品を大幅に変更するこ
となく、そのまま適用することができるスラストバラン
ス機構を提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is to be applied to the multistage pump of high lift and large capacity as it is without changing the standard product as it is by improving the balance thrust force. It is to provide a thrust balance mechanism that can be performed.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】先の目的を達成するため
に、本発明に係るスラストバランス機構は、最終段イン
ペラからの吐出側高圧液を、固定壁部の間に回転バラン
スディスクおよびディスクシート絞り隙間を介して区画
した高圧側および低圧側バランス室を通して、吸込み側
低圧液へバイパスするスラストバランス機構において、
高圧側バランス室の固定壁に液体旋回を抑制する抑制部
および/もしくは低圧側バランス室の回転バランスディ
スクに液体旋回を促進する促進部を設けることを特徴と
する。
In order to achieve the above object, a thrust balance mechanism according to the present invention comprises a rotating balance disk and a disk sheet for discharging high pressure liquid on the discharge side from a final stage impeller between fixed wall portions. In the thrust balance mechanism that bypasses to the suction side low pressure liquid through the high pressure side and low pressure side balance chambers partitioned through the throttle gap,
It is characterized in that the fixed wall of the high-pressure side balance chamber is provided with a suppressing section for suppressing liquid swirl and / or the rotating balance disk of the low-pressure side balance chamber is provided with a promoting section for promoting liquid swirl.

【0021】この場合、抑制部および促進部は、それぞ
れ固定壁および回転バランスディスクに設けた放射状の
凸条および/もしくは凹条から構成することができる。
In this case, the restraining portion and the accelerating portion can be constituted by radial convex lines and / or concave lines provided on the fixed wall and the rotary balance disk, respectively.

【0022】[0022]

【作用】本発明においては、高圧側バランス室内では、
旋回流が抑制部で抑制されることにより、液圧(静圧)
が良好に保存される。一方、低圧側バランス室内では、
旋回流が促進部で加速されることにより、液圧(静圧)
が急激に降下する。従って、本発明によれば、高圧側バ
ランス室圧力は増大し、一方低圧側バランス室圧力は減
少するので、バランススラスト力が増大することは明ら
かである。そして、これにより、特に高揚程かつ大容量
の多段ポンプに対しても、規格標準製品を大幅に変更す
ることなく、そのまま適用することが可能となる。
In the present invention, in the high pressure side balance chamber,
Fluid pressure (static pressure) due to the swirling flow being suppressed by the suppression unit
Is well preserved. On the other hand, in the low pressure side balance room,
Fluid pressure (static pressure) due to the swirling flow being accelerated in the acceleration section
Drops sharply. Therefore, according to the present invention, it is clear that the balance thrust force increases because the high pressure side balance chamber pressure increases while the low pressure side balance chamber pressure decreases. Then, this makes it possible to apply it to a multistage pump having a particularly high head and a large capacity as it is, without significantly changing the standard product.

【0023】[0023]

【実施例】次に、本発明に係るスラストバランス機構の
実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明
する。なお、説明の便宜上、図6および図7に示す従来
の構造と同一の構成部分には同一の参照符号を付し、詳
細な説明は省略する。
Embodiments of the thrust balance mechanism according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. For convenience of explanation, the same components as those of the conventional structure shown in FIGS. 6 and 7 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0024】図1において、先ず、本発明に係るスラス
トバランス機構の全体的構成は、前記従来の構成(図
6)と基本的に同一である。従って、重複するが、再び
簡単に説明すると、スラストバランス機構は、最終段イ
ンペラ10からの吐出側高圧液を、固定壁部12の間に
回転バランスディスク14およびこのディスク14とバ
ランスシート16間の絞り18(隙間g)を介して区画
される高圧側バランス室20および低圧側バランス室2
2を通して、吸込み側低圧液へバイパスすることによ
り、前記絞り18における圧力降下を介して両バランス
室20、22の間に発生するバランススラスト力(ポン
プスラスト保持力)TB が、ポンプスラスト力TP にバ
ランスするよう構成されている。なお、前記スラスト力
P 、TB は、前記従来技術の場合と同様に、すなわち
前記式(1)および図7に対応する下記式(2)および
図2によって表わされる。
In FIG. 1, the overall structure of the thrust balance mechanism according to the present invention is basically the same as the conventional structure (FIG. 6). Therefore, although overlapping, but briefly described again, the thrust balance mechanism causes the high pressure liquid on the discharge side from the final stage impeller 10 to rotate between the fixed wall portion 12 and the rotation balance disk 14 and between the disk 14 and the balance sheet 16. The high-pressure side balance chamber 20 and the low-pressure side balance chamber 2 which are partitioned via the throttle 18 (gap g)
The balance thrust force (pump thrust holding force) T B generated between the balance chambers 20 and 22 via the pressure drop in the throttle 18 by bypassing the suction side low pressure liquid through the pump thrust force T It is configured to balance P. The thrust forces T P and T B are expressed in the same manner as in the case of the prior art, that is, by the following formula (2) corresponding to the formula (1) and FIG. 7 and FIG.

【0025】[0025]

【数2】 [Equation 2]

【0026】なお、ここで、各参照符号は、P20(第1
項)およびP22(第2項)は高圧側および低圧側バラン
ス室20、22における圧力(圧力分布積分値)、rB
およびrS はバランスディスク14の外径および内径、
1 、p2 およびp3 は位置I(高圧側バランス室20
の内径部)、II(絞り18の出口部)およびIII (低圧
側バランス室22の外径部)における液圧をそれぞれ示
すことは明らかである。
Here, each reference numeral is P 20 (first
And P 22 (second term) are the pressures in the high-pressure side and low-pressure side balance chambers 20 and 22 (pressure distribution integral value), r B
And r S are the outer diameter and inner diameter of the balance disk 14,
p 1 , p 2 and p 3 are at position I (the high pressure side balance chamber 20).
It is obvious that the hydraulic pressures are shown in (inner diameter portion of), II (outlet portion of the throttle 18) and III (outer diameter portion of the low pressure side balance chamber 22), respectively.

【0027】しかるに、本発明においては、前記構成に
おいて、高圧側バランス室20の固定壁12には、バラ
ンス室隙間S20内スペースの液体旋回を抑制する抑制部
30を設ける。一方、低圧側バランス室22の回転バラ
ンスディスク14には、バランス室隙間S22内スペース
の液体旋回を促進する促進部32を設ける。そして、こ
の場合、前記隙間S20、S22は、両隙間ともバランスデ
ィスク14の回転に影響される程度の比較的小さい寸法
に設定する。なお、前記抑制部30は、例えば固定壁1
2に放射状に設けた凸条30a〔図3の(a)、(b)
参照〕、あるいは凹条30b〔図4の(a)、(b)参
照〕から構成することができる。また、促進部32は、
例えばバランスディスク14に同じく放射状に設けた凸
条32a〔図5の(a)、(b)参照〕により構成する
ことができる。
In the present invention, however, in the above structure, the fixed wall 12 of the high-pressure side balance chamber 20 is provided with the suppressing portion 30 for suppressing the liquid swirling in the space inside the balance chamber gap S 20 . On the other hand, the rotation balance disk 14 of the low-pressure side balance chamber 22 is provided with a promoting portion 32 that promotes liquid swirling in the space inside the balance chamber gap S 22 . In this case, the gaps S 20 and S 22 are set to relatively small dimensions such that both gaps are affected by the rotation of the balance disc 14. The suppressing portion 30 may be, for example, the fixed wall 1.
2 are provided radially on the ridges 30a [(a) and (b) of FIG. 3].
Reference] or a recessed line 30b [see (a) and (b) of FIG. 4]. In addition, the promotion unit 32,
For example, the balance disk 14 can be formed by the ridges 32a also provided radially (see FIGS. 5A and 5B).

【0028】従って、本発明によれば、両バランス室2
0、22で発生するバランススラスト力TB の両成分P
20、P22は、前記従来技術の場合と同様に、両線分
20、L2222で画定される。しかるに、この両線分
20、L22は、両隙間S20、S22内の旋回流体の周速度
比Kの値が、高圧側バランス室20ではほぼ0になるよ
うに設定され、一方低圧側バランス室22ではほぼ1に
なるように設定されていることから、前者の線分L
20は、液圧p1 ′から液圧p2 ′へ向け、ほぼ垂直に移
行する。一方、後者の線分L22′は、液圧p2 ′から液
圧p3 ′へ向け、急傾斜している。すなわち、高圧側バ
ランス室20内では、旋回流が低速に抑制されて液圧
(静圧)が保存され、一方低圧側バランス室22内で
は、旋回流が高速に促進されて液圧(静圧)が消滅して
いる。
Therefore, according to the present invention, both balance chambers 2
Both components P of the balance thrust force T B generated at 0 and 22
20 and P 22 are defined by both line segments L 20 and L 22 22 as in the case of the conventional art. However, the two line segments L 20 and L 22 are set such that the value of the peripheral velocity ratio K of the swirling fluid in the gaps S 20 and S 22 is almost 0 in the high pressure side balance chamber 20, while the low pressure is low. Since the side balance chamber 22 is set to be approximately 1, the former line segment L
20 shifts from the hydraulic pressure p 1 ′ to the hydraulic pressure p 2 ′ in a substantially vertical direction. On the other hand, the latter line segment L 22 ′ is steeply inclined from the hydraulic pressure p 2 ′ to the hydraulic pressure p 3 ′. That is, in the high-pressure side balance chamber 20, the swirl flow is suppressed to a low speed and the hydraulic pressure (static pressure) is stored, while in the low-pressure side balance chamber 22, the swirl flow is accelerated at a high speed and the hydraulic pressure (static pressure) is increased. ) Has disappeared.

【0029】従って、本発明によれば、前記従来技術と
比較して(点線で示されている線分L20′、L22′を参
照)、高圧側バランス室圧力P20が増大しかつ低圧側バ
ランス室圧力P22は減少するので、バランススラスト力
B が増大することは明らかある。そして、前記増大
は、実験的結果から、同一径のバランスディスク14に
おいて、約1.5倍に達することが確認されている。
Therefore, according to the present invention, the high-pressure side balance chamber pressure P 20 is increased and the low pressure is reduced as compared with the above-mentioned prior art (see the line segments L 20 ′ and L 22 ′ shown by the dotted lines). Since the side balance chamber pressure P 22 decreases, it is clear that the balance thrust force T B increases. It has been confirmed from experimental results that the increase reaches about 1.5 times in the balance disk 14 having the same diameter.

【0030】このように、本発明によれば、同一径のバ
ランスディスクを用いてバランススラスト力を大幅に向
上することができるので、特に高揚程かつ大容量の多段
ポンプに対しても、規格標準製品を大幅に変更すること
なく、そのまま適用することが可能となる。従って、高
揚程かつ大容量多段ポンプ用の高効率スラストバランス
機構を安価に提供することができる。
As described above, according to the present invention, since the balance thrust force can be greatly improved by using the balance discs having the same diameter, the standard standard can be applied especially to a multistage pump having a high lift and a large capacity. It is possible to apply the product as it is without changing the product significantly. Therefore, a high-efficiency thrust balance mechanism for a high-lift and large-capacity multi-stage pump can be provided at low cost.

【0031】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、そ
の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可
能である。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and many design changes can be made without departing from the spirit thereof.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るスラ
ストバランス機構は、最終段インペラからの吐出側高圧
液を、固定壁部の間に回転バランスディスクおよびディ
スクシート絞り隙間を介して区画した高圧側および低圧
側バランス室を通して、吸込み側低圧液へバイパスする
スラストバランス機構において、高圧側バランス室の固
定壁に液体旋回を抑制する抑制部および/もしくは低圧
側バランス室の回転バランスディスクに液体旋回を促進
する促進部を設ける構成としたことにより、高圧側バラ
ンス室内では旋回流が低速に抑制されて液圧(静圧)が
保存され、一方低圧側バランス室内では旋回流が高速に
加速されて液圧(静圧)が消滅する。そして、この結
果、高圧側バランス室圧力は増大しかつ低圧側バランス
室圧力は減少するので、バランススラスト力が増大され
る。
As described above, in the thrust balance mechanism according to the present invention, the high pressure liquid on the discharge side from the final stage impeller is partitioned between the fixed wall portions via the rotary balance disc and the disc sheet throttle gap. In a thrust balance mechanism that bypasses the low-pressure liquid on the suction side through the high-pressure side and low-pressure side balance chambers, a swirling part that suppresses liquid swirling on the fixed wall of the high-pressure side balance chamber and / or liquid swirling on the rotating balance disc of the low-pressure side balance chamber Due to the provision of the promoting section that promotes, the swirl flow is suppressed to a low speed in the high pressure side balance chamber, and the hydraulic pressure (static pressure) is stored, while the swirl flow is accelerated to a high speed in the low pressure side balance chamber. The hydraulic pressure (static pressure) disappears. As a result, the high pressure side balance chamber pressure increases and the low pressure side balance chamber pressure decreases, so the balance thrust force is increased.

【0033】従って、本発明によれば、特に高揚程かつ
大容量の多段ポンプに対しても、規格標準製品を大幅に
変更することなく、そのまま適用することが可能とな
る。すなわち、高揚程かつ大容量多段ポンプ用の高効率
スラストバランス機構でも安価に提供することができ
る。
Therefore, according to the present invention, it is possible to apply it to a multistage pump having a particularly high head and a large capacity as it is without changing the standard product. That is, a high-efficiency thrust balance mechanism for a high-lift and large-capacity multi-stage pump can be provided at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るスラストバランス機構の一実施例
を示す要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part showing an embodiment of a thrust balance mechanism according to the present invention.

【図2】図1に示すスラストバランス機構によって達成
されるバランススラスト力を説明する半径−液圧線図で
ある。
FIG. 2 is a radius-hydraulic pressure diagram for explaining the balance thrust force achieved by the thrust balance mechanism shown in FIG.

【図3】図1に示すスラストバランス機構の高圧側バラ
ンス室固定壁に適用される抑制部(凸条)の一実施例を
示すもので、(a)は平面図、(b)は側面断面図であ
る。
3A and 3B show an embodiment of a suppressing portion (ridge) applied to the high pressure side balance chamber fixing wall of the thrust balance mechanism shown in FIG. 1, where (a) is a plan view and (b) is a side sectional view. It is a figure.

【図4】図1に示すスラストバランス機構の高圧側バラ
ンス室固定壁に適用される抑制部(凹条)の一実施例を
示すもので、(a)は平面図、(b)は側面断面図であ
る。
4A and 4B show an embodiment of a suppressing portion (recess) applied to the high pressure side balance chamber fixing wall of the thrust balance mechanism shown in FIG. 1, in which (a) is a plan view and (b) is a side sectional view. It is a figure.

【図5】図1に示すスラストバランス機構の低圧側バラ
ンス室バランスディスクに適用される促進部(凸条)の
一実施例を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面
断面図である。
5A and 5B show an embodiment of a promoting portion (protrusion) applied to the low pressure side balance chamber balance disc of the thrust balance mechanism shown in FIG. 1, (a) is a plan view, and (b) is a side sectional view. It is a figure.

【図6】従来のスラストバランス機構を示す要部断面図
である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of essential parts showing a conventional thrust balance mechanism.

【図7】図6に示すスラストバランス機構によって達成
されるバランススラスト力を説明する半径−液圧線図で
ある。
7 is a radius-hydraulic pressure diagram for explaining the balance thrust force achieved by the thrust balance mechanism shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 最終段インペラ 12 固定壁 14 バランスディスク 16 バランスシート 18 絞り 20 高圧側バランス室 22 低圧側バランス室 24 軸 30、30a、30b 抑制部 32 促進部 10 Final Stage Impeller 12 Fixed Wall 14 Balance Disc 16 Balance Sheet 18 Throttling 20 High Pressure Side Balance Chamber 22 Low Pressure Side Balance Chamber 24 Shaft 30, 30a, 30b Suppressing Section 32 Promoting Section

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 最終段インペラからの吐出側高圧液を、
固定壁部の間に回転バランスディスクおよびディスクシ
ート絞り隙間を介して区画した高圧側および低圧側バラ
ンス室を通して、吸込み側低圧液へバイパスするスラス
トバランス機構において、 高圧側バランス室の固定壁に液体旋回を抑制する抑制部
および/もしくは低圧側バランス室の回転バランスディ
スクに液体旋回を促進する促進部を設けることを特徴と
するスラストバランス機構。
1. A high-pressure liquid on the discharge side from the final stage impeller,
In the thrust balance mechanism that bypasses the low-pressure liquid on the suction side through the high-pressure side and low-pressure side balance chambers defined by the rotary balance disc and the disk sheet throttle gap between the fixed wall parts, the liquid swirls on the fixed wall of the high-pressure side balance chamber. A thrust balance mechanism characterized in that a suppressing portion for suppressing the above-mentioned phenomenon and / or a accelerating portion for accelerating the swirling of the liquid are provided on the rotation balance disc of the low-pressure side balance chamber.
【請求項2】 抑制部および促進部は、それぞれ固定壁
および回転バランスディスクに設けた放射状の凸条およ
び/もしくは凹条からなる請求項1記載のスラストバラ
ンス機構。
2. The thrust balance mechanism according to claim 1, wherein the restraining portion and the accelerating portion are formed by radial convex lines and / or concave lines provided on the fixed wall and the rotary balance disc, respectively.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0914194A (en) * 1995-06-29 1997-01-14 Daewoo Electronics Co Ltd Circulating pump
US6193462B1 (en) 1998-04-08 2001-02-27 Nikkiso Co., Ltd. Thrust balance device
CN100368689C (en) * 2004-09-16 2008-02-13 北京化工大学 Differential thrust balance device for rotary fluid machinery
JP2011153576A (en) * 2010-01-27 2011-08-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fluid circulating structure

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