JPH0794840B2 - Centrifugal rotating machine - Google Patents

Centrifugal rotating machine

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JPH0794840B2
JPH0794840B2 JP1189940A JP18994089A JPH0794840B2 JP H0794840 B2 JPH0794840 B2 JP H0794840B2 JP 1189940 A JP1189940 A JP 1189940A JP 18994089 A JP18994089 A JP 18994089A JP H0794840 B2 JPH0794840 B2 JP H0794840B2
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JP
Japan
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impeller
diffuser
casing
shaft
bearing
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祐治 兼森
浩一 平井
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Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
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Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ポンプ,コンプレッサ等の遠心形回転機械に
関するものである。
The present invention relates to a centrifugal rotary machine such as a pump or a compressor.

(従来の技術) 従来の例えば遠心ポンプは、シャフトにインペラを固定
した回転体がケーシング内に収容されるとともに、イン
ペラの外周にインペラと同心にディフューザが配設され
ている。そして、インペラとケーシングのそれぞれに設
けたウェアリングを相互に近接させることにより、イン
ペラの吸込側と吐出側とが非接触状態でシールされる一
方、シャフトがケーシングを貫通する部分はグランドパ
ッキン,メカニカルシール等で軸封されている。また、
シャフトの両端はケーシングに固定した軸受で支持され
ている。
(Prior Art) In a conventional centrifugal pump, for example, a rotating body having an impeller fixed to a shaft is housed in a casing, and a diffuser is arranged on the outer periphery of the impeller concentrically with the impeller. Then, by bringing the wear rings provided on the impeller and the casing close to each other, the suction side and the discharge side of the impeller are sealed in a non-contact state, while the portion where the shaft penetrates the casing has a gland packing and a mechanical seal. The shaft is sealed with a seal or the like. Also,
Both ends of the shaft are supported by bearings fixed to the casing.

この遠心ポンプでは、回転体の重量及び回転体に作用す
る流体力等の負荷荷重は、前記軸受部及び非接触シール
部で支えられている。軸受部においては、第5図に示す
ように、回転体21は、該回転体21と軸受22の隙間に形成
されるくさび状の潤滑剤の油膜23の膜圧により、軸受22
の中心からebだけ偏心した状態で支持される。一方、非
接触シール部においても、回転体は、ケーシング内の水
等の取扱流体の膜圧により、前記軸受部と同様に支持さ
れる。
In this centrifugal pump, the weight of the rotating body and the load such as the fluid force acting on the rotating body are supported by the bearing portion and the non-contact seal portion. In the bearing portion, as shown in FIG. 5, the rotating body 21 is rotated by the film pressure of the oil film 23 of the wedge-shaped lubricant formed in the gap between the rotating body 21 and the bearing 22.
It is supported eccentrically from the center of e b . On the other hand, also in the non-contact seal part, the rotating body is supported in the same manner as the bearing part by the film pressure of the handling fluid such as water in the casing.

そして、この膜圧の支持力は、第6図に示すように、回
転体21の偏心量ebが増加すれば放物線的に増大する。換
言すれば、回転体21に作用する負荷荷重Fbが増大すれば
その偏心量ebも増加する。なお、第6図においてcは軸
受の半径すきまである。
The supporting force of the film thickness, as shown in FIG. 6, the eccentricity e b of the rotary member 21 is parabolic manner increases if increased. In other words, if the applied load F b acting on the rotating body 21 increases, the eccentricity e b thereof also increases. Incidentally, in FIG. 6, c is up to the radius clearance of the bearing.

(発明が解決しようとする課題) 近年における高速化した遠心ポンプでは、高速化に伴う
ケーシング内の吸込側と吐出側の差圧の増大により、取
扱流体が非接触シール部、すなわちインペラ側ウェアリ
ングとケーシング側ウェアリングの間から漏れて軸方向
に流れ、インペラを介して回転体を持ち上げようとする
力が作用する。この結果、非接触部での回転体を支持す
る力が増加し、逆に軸受部での負荷荷重、すなわち軸受
荷重が減少する。したがって、軸受部では、シャフトの
偏心量が小さくなってシャフトが不安定化するため、イ
ンペラに作用する流体の励振力により、シャフトがその
回転数に同期しない低次の振動を起こすことがあった。
(Problems to be Solved by the Invention) In centrifugal pumps that have been speeded up in recent years, the fluid to be handled is a non-contact seal part, that is, an impeller side wear ring due to an increase in the differential pressure between the suction side and the discharge side in the casing accompanying the speeding up. And leaks between the casing-side wear ring and flows in the axial direction, and a force to lift the rotating body acts via the impeller. As a result, the force for supporting the rotating body in the non-contact portion increases, and conversely, the load load on the bearing portion, that is, the bearing load decreases. Therefore, in the bearing portion, the amount of eccentricity of the shaft becomes small and the shaft becomes unstable. Therefore, the excitation force of the fluid acting on the impeller may cause low-order vibration that is not synchronized with the rotational speed of the shaft. .

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、軸受部
に十分な荷重が作用して振動が生じにくい遠心形回転機
械を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a centrifugal rotating machine in which a sufficient load acts on a bearing portion and vibration is unlikely to occur.

(課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため、本発明は、複数段からなるデ
ィフューザのうち、いずれかの段におけるディフューザ
中心を当該段におけるインペラ中心に対して水平又はそ
れより上の方向に偏心させたものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a diffuser having a plurality of stages, in which a diffuser center in any stage is horizontal or higher than the impeller center in the stage. It is eccentric in the direction.

(作用) ディフューザがインペラに対して偏心している結果、イ
ンペラ周囲に圧力の不均一が生じ、インペラにはディフ
ューザの偏心方向と反対方向、すなわち水平又はそれよ
り下の方向にラジアル推力が作用する。そして、このラ
ジアル推力がインペラを介して回転体に付加される結
果、軸受荷重が増大して軸受部でのシャフトの偏心量が
大きくなり、潤滑油の支持剛性が増加し、シャフトの振
動が押さえられる。
(Operation) As a result of the eccentricity of the diffuser with respect to the impeller, non-uniform pressure is generated around the impeller, and radial thrust acts on the impeller in a direction opposite to the eccentric direction of the diffuser, that is, in a horizontal direction or a lower direction. As a result of this radial thrust being applied to the rotating body via the impeller, the bearing load increases, the eccentric amount of the shaft in the bearing increases, the supporting rigidity of the lubricating oil increases, and vibration of the shaft is suppressed. To be

(実施例) 次に、本発明の一実施例を図面に従って説明する。(Example) Next, one example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第3図は、本発明に係る6段遠心ポンプを示す。同図に
おいて、吸込側ケーシング1と、吐出側ケーシング2
と、これらの間に5分割された胴ケーシング3とからな
るケーシングは、ステーボルト4,4により一体化されて
いる。このケーシング内には、シャフト5に6段からな
るインペラ6を固着した回転体が収容されている。そし
て、各インペラ6の入口外周に設けたウェアリング7
と、ケーシング1,3に設けたウェアリング8とが近接す
ることにより、各インペラ6の吸込側と吐出側とが非接
触状態でシールされている。また、各インペラ6の外周
にはディフューザ9が設けられている。
FIG. 3 shows a 6-stage centrifugal pump according to the present invention. In the figure, a suction side casing 1 and a discharge side casing 2
The casing including the body casing 3 divided into five parts is integrated by stay bolts 4, 4. In this casing, a rotating body in which an impeller 6 having six stages is fixed to a shaft 5 is housed. The wear ring 7 provided on the outer circumference of the inlet of each impeller 6
And the wear ring 8 provided on the casings 1 and 3 are close to each other, so that the suction side and the discharge side of each impeller 6 are sealed in a non-contact state. A diffuser 9 is provided on the outer circumference of each impeller 6.

一方、シャフト5が吸込側ケーシング1と吐出側ケーシ
ング2にそれぞれ設けたケーシングカバー10,11を貫通
する部分には、グランドパッキン12,13が設けられてい
る。そして、このシャフト5の両端部は、吸込側及び吐
出側ケーシング1,2により延在するブラケット14,15に固
定されたジャーナル軸受16,17で支持されるとともに、
吐出側の一端はスラスト軸受18で支持されている。
On the other hand, gland packings 12 and 13 are provided at the portions where the shaft 5 penetrates the casing covers 10 and 11 provided on the suction side casing 1 and the discharge side casing 2, respectively. Both ends of the shaft 5 are supported by journal bearings 16 and 17 fixed to brackets 14 and 15 extending by the suction side and discharge side casings 1 and 2, and
One end on the discharge side is supported by a thrust bearing 18.

前記ディフューザのうち、3段目のディフューザ9aは、
第1図に示すように、インペラ6の中心に対して、上方
向にeiだけ偏心して設けられている。また、この3段目
のディフューザ9a以外のディフューザ9は、第2図に示
すように、インペラ6と同心に設けられている。
Of the diffusers, the third stage diffuser 9a is
As shown in FIG. 1, it is provided eccentric by e i with respect to the center of the impeller 6 in the upward direction. Diffusers 9 other than the third-stage diffuser 9a are provided concentrically with the impeller 6 as shown in FIG.

前記ディフューザ9aを偏心させるには、ディフューザ9a
の製作時に予めその羽根を取付中心から偏心量eiだけず
らせた位置に設ければよい。あるいは、同心に製作され
たディフューザ9aの偏心方向に位置する羽根の入口側端
部をグラインダ加工等により適宜削り落としたり、ディ
フューザ9aをケーシング3にずらせて組み込むようにす
ればよい。
To make the diffuser 9a eccentric, the diffuser 9a
The blade may be provided at a position displaced from the mounting center by the amount of eccentricity e i in advance during manufacturing. Alternatively, the inlet side end portions of the vanes located in the eccentric direction of the diffuser 9a manufactured concentrically may be appropriately shaved off by a grinder process or the like, or the diffuser 9a may be shifted and incorporated in the casing 3.

この実施例に係る遠心ポンプでは、吸込側ケーシング1
内に吸い込まれた水は、1段目のインペラ6の回転に伴
って圧力を高められ、インペラ6の周囲に高速で吐出さ
れ、ディフューザ9を通過しつつ減速されて高圧状態で
2段目のインペラ6に吸込まれる。以下同様にして、各
段のインペラ6で高圧化された水は、吐出側ケーシング
2より吐出される。
In the centrifugal pump according to this embodiment, the suction side casing 1
The water sucked into the inside is increased in pressure with the rotation of the first-stage impeller 6, is discharged at high speed around the impeller 6, is decelerated while passing through the diffuser 9, and is depressurized in the second stage under high pressure. It is sucked into the impeller 6. In the same manner, the water whose pressure has been increased by the impellers 6 at each stage is discharged from the discharge side casing 2.

3段目のディフューザ9aが、第1図に示すように、イン
ペラ6に対して上方にeiだけ偏心していて、インペラ6
とディフューザ9aの間の隙間が一様でないため、インペ
ラ6の上下に圧力差が生じて、インペラ6にはディフュ
ーザ9aの偏心方向と反対方向、すなわち下方にラジアル
推力Frが作用する。
As shown in FIG. 1, the third-stage diffuser 9a is eccentric to the impeller 6 upward by e i , and the impeller 6
Since the gap between the diffuser 9a and the diffuser 9a is not uniform, a pressure difference is generated above and below the impeller 6, and the radial thrust Fr acts on the impeller 6 in the direction opposite to the eccentric direction of the diffuser 9a, that is, downward.

第4図は、このラジアル推力Frとポンプ流量Q/Qnとの関
係を示し、図においてeoは任意の偏心量、Qnは設計流量
である。同図に示すように、ラジアル推力Frは偏心量ei
が大きい程大きく、またポンプ流量が少ない程大きくな
る。
FIG. 4 shows the relationship between the radial thrust force F r and the pump flow rate Q / Q n , where e o is an arbitrary eccentric amount and Q n is the design flow rate. As shown in the figure, the radial thrust F r is the eccentricity e i
Becomes larger, and the smaller the pump flow rate, the larger.

このラジアル推力Frは、インペラ6を介してシャフト5
に加わる。これにより、ジャーナル軸受16,17に加わる
軸受荷重Fbは、第6図に示すように、A点からB点まで
ラジアル推力Frに相当する力だけ増加し、シャフト5の
偏心量ebが大きくなる。そして、この偏心量ebの増大に
伴い、ジャーナル軸受の支持剛性K1=ΔFb/Δebがラジ
アル推力Frが作用しないA点の支持剛性K2よりも大きく
なり、シャフト5は安定した状態で支持される。したが
って、インペラ6に作用する励振力に基づくシャフト5
の振動が押さえられる。
This radial thrust F r is transmitted to the shaft 5 via the impeller 6.
Join in. Thus, the bearing load F b acting on the journal bearing 16 and 17, as shown in FIG. 6, increased by a force corresponding to the radial thrust F r from the point A to the point B, the eccentricity e b of the shaft 5 is growing. Then, as the eccentricity e b increases, the supporting rigidity K 1 = ΔF b / Δe b of the journal bearing becomes larger than the supporting rigidity K 2 at the point A where the radial thrust F r does not act, and the shaft 5 becomes stable. Supported by the state. Therefore, the shaft 5 based on the excitation force acting on the impeller 6
Vibration is suppressed.

なお、前記実施例では、ディフューザ9aのインペラ6に
対する偏心方向を真上方向としたが、斜め上方又は水平
方向とすることにより、ラジアル推力Frの作用方向を変
化させてその鉛直方向分力の大きさを加減し、ジャーナ
ル軸受の支持剛性を調整することができる。また、第1
段のディフューザ9のみを偏心させたり、最終6段のデ
ィフューザ9のみを偏心させることにより、振動の生じ
やすい方のジャーナル軸受の市軸剛性を高めることもで
きる。
In the above embodiment, the eccentric direction with respect to impeller 6 of the diffuser 9a was directly above, by the obliquely upward or horizontal direction, the vertical component of force by changing the direction of action of the radial thrust F r The support rigidity of the journal bearing can be adjusted by adjusting the size. Also, the first
By eccentricizing only the diffusers 9 in the stages or only the diffusers 9 in the final 6 stages, it is possible to increase the axial rigidity of the journal bearing in which vibration is likely to occur.

(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ディ
フューザをインペラに対して偏心させることにより、軸
受部の支持剛性を高められるので、回転体の支持状態が
安定し、振動が生じにくくなり、安全であるという効果
を有している。
(Effects of the Invention) As is apparent from the above description, according to the present invention, the support rigidity of the bearing portion can be increased by eccentricizing the diffuser with respect to the impeller, so that the support state of the rotating body is stable, Vibration is less likely to occur, and it is safe.

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

第1図は偏心したディフューザの断面図、第2図は偏心
のないディフューザの断面図、第3図は本発明に係る遠
心ポンプの断面図、第4図はラジアル推力とポンプ流量
の関係を示す図、第5図はジャーナル軸受のシャフト支
持状態を示す図、第6図は軸受部又は非接触シール部の
負荷荷重と偏心量の関係を示す図である。 6……インペラ、9,9a……ディフューザ。
1 is a sectional view of an eccentric diffuser, FIG. 2 is a sectional view of a diffuser without eccentricity, FIG. 3 is a sectional view of a centrifugal pump according to the present invention, and FIG. 4 shows a relation between radial thrust and pump flow rate. 5 and 5 are views showing a shaft support state of a journal bearing, and FIG. 6 is a view showing a relationship between a load applied to a bearing portion or a non-contact seal portion and an eccentric amount. 6 ... Impeller, 9,9a ... Diffuser.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数段からなるディフューザのうち、いず
れかの段におけるディフューザ中心を当該段におけるイ
ンペラ中心に対して水平又はそれより上の方向に偏心さ
せたことを特徴とする遠心形回転機械。
1. A centrifugal rotating machine, characterized in that, of a diffuser having a plurality of stages, a center of the diffuser in any stage is eccentric in a direction horizontal or above a center of an impeller in the stage.
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