JPH0914181A - バランスピストン機構を備えたターボポンプ - Google Patents
バランスピストン機構を備えたターボポンプInfo
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- JPH0914181A JPH0914181A JP7160290A JP16029095A JPH0914181A JP H0914181 A JPH0914181 A JP H0914181A JP 7160290 A JP7160290 A JP 7160290A JP 16029095 A JP16029095 A JP 16029095A JP H0914181 A JPH0914181 A JP H0914181A
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- JP
- Japan
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- impeller
- thrust
- piston mechanism
- balance piston
- bearing
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
- F04D29/041—Axial thrust balancing
- F04D29/0416—Axial thrust balancing balancing pistons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 起動又は低速時に発生する軸スラストを吸収
（支持）することができ、かつ長時間安定して使用がで
きるバランスピストン機構を備えたターボポンプを提供
する。 【構成】 高速回転して液体を加圧するインペラ１２
と、インペラの回転を支持するラジアル軸受１４ａ，１
４ｂと、インペラの背面に加圧された液体を流して軸ス
ラストをバランスさせるバランスピストン機構１６と、
インペラの軸スラストを支持するスラスト軸受１８とを
備える。スラスト軸受１８は、低速時の軸スラストによ
りインペラが背面方向に所定距離δ2 だけ軸方向に移動
したときのみ、インペラのスラスト支持面１２ａに接し
て軸スラストを支持するようになっている。
（支持）することができ、かつ長時間安定して使用がで
きるバランスピストン機構を備えたターボポンプを提供
する。 【構成】 高速回転して液体を加圧するインペラ１２
と、インペラの回転を支持するラジアル軸受１４ａ，１
４ｂと、インペラの背面に加圧された液体を流して軸ス
ラストをバランスさせるバランスピストン機構１６と、
インペラの軸スラストを支持するスラスト軸受１８とを
備える。スラスト軸受１８は、低速時の軸スラストによ
りインペラが背面方向に所定距離δ2 だけ軸方向に移動
したときのみ、インペラのスラスト支持面１２ａに接し
て軸スラストを支持するようになっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ターボポンプに係わ
り、更に詳しくは、バランスピストン機構を備えたター
ボポンプに関する。
り、更に詳しくは、バランスピストン機構を備えたター
ボポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】羽根車（インペラ）をケーシング内で回
転させ、液体にエネルギを与えるポンプをターボポンプ
という。図５は、ターボポンプの一種である遠心ポンプ
の全体構成図であり、液体を導入するインディーサ１、
液体を加圧するインペラ２（羽根車）、インペラの回転
を支持する軸受３ａ，３ｂ、駆動ガスにより回転駆動さ
れるタービン４、及びケーシング５、等からなり、駆動
ガスによりタービン４を高速（例えば２万〜５万ｒｐ
ｍ）で回転させ、この回転力をシャフト６を介してイン
ディーサ１及びインペラ２に伝達し、インペラ２の回転
により液体にエネルギを与えて加圧するようになってい
る。
転させ、液体にエネルギを与えるポンプをターボポンプ
という。図５は、ターボポンプの一種である遠心ポンプ
の全体構成図であり、液体を導入するインディーサ１、
液体を加圧するインペラ２（羽根車）、インペラの回転
を支持する軸受３ａ，３ｂ、駆動ガスにより回転駆動さ
れるタービン４、及びケーシング５、等からなり、駆動
ガスによりタービン４を高速（例えば２万〜５万ｒｐ
ｍ）で回転させ、この回転力をシャフト６を介してイン
ディーサ１及びインペラ２に伝達し、インペラ２の回転
により液体にエネルギを与えて加圧するようになってい
る。
【０００３】図６は、図５の部分拡大図である。上述し
たターボポンプでは、加圧された液体により、インペラ
２に大きな軸スラストＦ（図で右向き）が発生する。こ
の軸スラストＦを支持するために、いわゆるバランスピ
ストン機構が従来から用いられている。このバランスピ
ストン機構は、図６に示すように、インペラ２の背面
（図で右側面）に加圧された液体が流れる流路７を設
け、この流路内の圧力により軸スラストｆ（図で左向
き）を発生させ、両方の軸スラストＦ，ｆが一致するよ
うにインペラ２の位置を調節し軸スラストをバランスさ
せるようになっている。
たターボポンプでは、加圧された液体により、インペラ
２に大きな軸スラストＦ（図で右向き）が発生する。こ
の軸スラストＦを支持するために、いわゆるバランスピ
ストン機構が従来から用いられている。このバランスピ
ストン機構は、図６に示すように、インペラ２の背面
（図で右側面）に加圧された液体が流れる流路７を設
け、この流路内の圧力により軸スラストｆ（図で左向
き）を発生させ、両方の軸スラストＦ，ｆが一致するよ
うにインペラ２の位置を調節し軸スラストをバランスさ
せるようになっている。
【０００４】インペラ２の位置調節は、図に示す２つの
流路Ａ，Ｂの隙間により行われる。すなわち、軸スラス
トＦ，ｆが一致するときに、高速回転に適した適当な隙
間が流路Ａ，Ｂに設けられており、軸スラストＦが増加
するとインペラ２がわずかに右に移動し、流路Ｂの隙間
が狭く流路Ａの隙間が広くなって流路７内の圧力が増大
し、この結果、軸スラストｆが増して両方の軸スラスト
Ｆ，ｆがバランスする。また、逆に軸スラストＦが減少
するとインペラ２がわずかに左に移動し、流路Ｂの隙間
が広く流路Ａの隙間が狭くなって流路７内の圧力が減少
し、この結果、軸スラストｆが減ってやはり両方の軸ス
ラストＦ，ｆがバランスする。従って、かかるバランス
ピストン機構により、軸受３ａ，３ｂに作用する軸スラ
ストをほとんどゼロにすることができる。
流路Ａ，Ｂの隙間により行われる。すなわち、軸スラス
トＦ，ｆが一致するときに、高速回転に適した適当な隙
間が流路Ａ，Ｂに設けられており、軸スラストＦが増加
するとインペラ２がわずかに右に移動し、流路Ｂの隙間
が狭く流路Ａの隙間が広くなって流路７内の圧力が増大
し、この結果、軸スラストｆが増して両方の軸スラスト
Ｆ，ｆがバランスする。また、逆に軸スラストＦが減少
するとインペラ２がわずかに左に移動し、流路Ｂの隙間
が広く流路Ａの隙間が狭くなって流路７内の圧力が減少
し、この結果、軸スラストｆが減ってやはり両方の軸ス
ラストＦ，ｆがバランスする。従って、かかるバランス
ピストン機構により、軸受３ａ，３ｂに作用する軸スラ
ストをほとんどゼロにすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したバラ
ンスピストン機構を備えたターボポンプであっても、起
動時やインペラの回転速度が比較的低い領域（例えば１
万ｒｐｍ以下）では、バランスピストン機構が適切に作
動せず、この結果、大きなアンバランス力が（図で右向
きに）発生する問題点があった。
ンスピストン機構を備えたターボポンプであっても、起
動時やインペラの回転速度が比較的低い領域（例えば１
万ｒｐｍ以下）では、バランスピストン機構が適切に作
動せず、この結果、大きなアンバランス力が（図で右向
きに）発生する問題点があった。
【０００６】このため、従来のバランスピストン機構を
備えたターボポンプでは、図６に例示するように、軸受
３ａの側面に弾性部材８（例えば皿バネ）を設け、弾性
部材８の反力により起動時等のアンバランス力を吸収
（支持）するようになっていた。しかし、かかる機構で
は、軸受３ａが大きな軸スラストを受けながら高速（例
えば２万〜５万ｒｐｍ）で回転するため、軸受の負荷が
過大となり、低寿命となる問題点があった。すなわち、
軸受３ａには、軸スラストを受けられるスラスト軸受
（例えばスラスト玉軸受）を用いる必要があるが、かか
るスラスト軸受は、一般に１万ｒｐｍ以上の高速運転で
は寿命が短く、特に高負荷、無潤滑状態（起動時には無
潤滑状態になる）では、短時間しか使用できない問題点
があった。
備えたターボポンプでは、図６に例示するように、軸受
３ａの側面に弾性部材８（例えば皿バネ）を設け、弾性
部材８の反力により起動時等のアンバランス力を吸収
（支持）するようになっていた。しかし、かかる機構で
は、軸受３ａが大きな軸スラストを受けながら高速（例
えば２万〜５万ｒｐｍ）で回転するため、軸受の負荷が
過大となり、低寿命となる問題点があった。すなわち、
軸受３ａには、軸スラストを受けられるスラスト軸受
（例えばスラスト玉軸受）を用いる必要があるが、かか
るスラスト軸受は、一般に１万ｒｐｍ以上の高速運転で
は寿命が短く、特に高負荷、無潤滑状態（起動時には無
潤滑状態になる）では、短時間しか使用できない問題点
があった。
【０００７】本発明は上述した問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、起
動又は低速時に発生する軸スラストを吸収（支持）する
ことができ、かつ長時間安定して使用ができるバランス
ピストン機構を備えたターボポンプを提供することにあ
る。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、起
動又は低速時に発生する軸スラストを吸収（支持）する
ことができ、かつ長時間安定して使用ができるバランス
ピストン機構を備えたターボポンプを提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、高速回
転して液体を加圧するインペラと、該インペラの回転を
支持するラジアル軸受と、インペラの背面に加圧された
液体を流して軸スラストをバランスさせるバランスピス
トン機構と、インペラの軸スラストを支持するスラスト
軸受と、を備え、前記スラスト軸受は、インペラが背面
方向に所定距離δ2 だけ軸方向に移動したときのみ、イ
ンペラのスラスト支持面に接して軸スラストを支持する
ようになっている、ことを特徴とするバランスピストン
機構を備えたターボポンプが提供される。
転して液体を加圧するインペラと、該インペラの回転を
支持するラジアル軸受と、インペラの背面に加圧された
液体を流して軸スラストをバランスさせるバランスピス
トン機構と、インペラの軸スラストを支持するスラスト
軸受と、を備え、前記スラスト軸受は、インペラが背面
方向に所定距離δ2 だけ軸方向に移動したときのみ、イ
ンペラのスラスト支持面に接して軸スラストを支持する
ようになっている、ことを特徴とするバランスピストン
機構を備えたターボポンプが提供される。
【０００９】本発明の好ましい実施例によれば、インペ
ラのスラスト支持面とスラスト軸受との間に隙間δ2 が
設けられている。また、前記バランスピストン機構は、
インペラの外端部に設けられインペラの背面方向移動に
より隙間δが拡大する入口流路Ａと、インペラの背面内
端部に設けられインペラの背面方向移動により隙間δ 1
が減少する出口流路Ｂと、入口流路Ａと出口流路Ｂの間
にインペラの背面に沿って加圧液体を流す背面流路と、
からなり、前記スラスト軸受の隙間δ2 は、隙間δ1 の
最大値よりも小さく設定されている。また、前記ラジア
ル軸受は、ジャーナル軸受である、ことが好ましい。
ラのスラスト支持面とスラスト軸受との間に隙間δ2 が
設けられている。また、前記バランスピストン機構は、
インペラの外端部に設けられインペラの背面方向移動に
より隙間δが拡大する入口流路Ａと、インペラの背面内
端部に設けられインペラの背面方向移動により隙間δ 1
が減少する出口流路Ｂと、入口流路Ａと出口流路Ｂの間
にインペラの背面に沿って加圧液体を流す背面流路と、
からなり、前記スラスト軸受の隙間δ2 は、隙間δ1 の
最大値よりも小さく設定されている。また、前記ラジア
ル軸受は、ジャーナル軸受である、ことが好ましい。
【００１０】
【作用】上記本発明の構成によれば、インペラの背面に
加圧された液体を流して軸スラストをバランスさせるバ
ランスピストン機構と、インペラの軸スラストを支持す
るスラスト軸受と、を備えており、このスラスト軸受
が、インペラが背面方向に所定距離δ2 だけ軸方向に移
動したときのみ、インペラのスラスト支持面に接して軸
スラストを支持するようになっているので、起動時や
低速時等のバランスピストン機構が適切に作動しないと
きに、アンバランス力によりインペラが背面方向に所定
距離δ2 だけ移動したときだけスラスト軸受によりアン
バランス力を吸収（支持）することができ、インペラ
が高速に回転する通常時には、バランスピストン機構に
よりインペラが適正位置に保持され、スラスト軸受とイ
ンペラのスラスト支持面との接触をなくし、スラスト軸
受を無負荷状態で停止させることができ、これによりス
ラスト軸受を長時間安定して使用することができる。
加圧された液体を流して軸スラストをバランスさせるバ
ランスピストン機構と、インペラの軸スラストを支持す
るスラスト軸受と、を備えており、このスラスト軸受
が、インペラが背面方向に所定距離δ2 だけ軸方向に移
動したときのみ、インペラのスラスト支持面に接して軸
スラストを支持するようになっているので、起動時や
低速時等のバランスピストン機構が適切に作動しないと
きに、アンバランス力によりインペラが背面方向に所定
距離δ2 だけ移動したときだけスラスト軸受によりアン
バランス力を吸収（支持）することができ、インペラ
が高速に回転する通常時には、バランスピストン機構に
よりインペラが適正位置に保持され、スラスト軸受とイ
ンペラのスラスト支持面との接触をなくし、スラスト軸
受を無負荷状態で停止させることができ、これによりス
ラスト軸受を長時間安定して使用することができる。
【００１１】また、インペラのスラスト支持面とスラス
ト軸受との間に隙間δ2 を設けることにより、簡単な構
造により、インペラが背面方向に所定距離δ2 だけ移動
したときだけスラスト軸受によりアンバランス力を吸収
（支持）することができる。更に、前記スラスト軸受の
隙間δ2 を、インペラの背面内端部の出口流路Ｂの隙間
δ1 の最大値よりも小さく設定することにより、出口流
路Ｂを確保した状態でスラスト軸受を確実に作動させる
ことができ、出口流路Ｂにおけるインペラの接触や摩耗
を回避することができる。また、ラジアル軸受をジャー
ナル軸受にすることにより、簡単な構造により、高速回
転時（例えば２万〜５万ｒｐｍ）に高負荷を受けること
ができる。
ト軸受との間に隙間δ2 を設けることにより、簡単な構
造により、インペラが背面方向に所定距離δ2 だけ移動
したときだけスラスト軸受によりアンバランス力を吸収
（支持）することができる。更に、前記スラスト軸受の
隙間δ2 を、インペラの背面内端部の出口流路Ｂの隙間
δ1 の最大値よりも小さく設定することにより、出口流
路Ｂを確保した状態でスラスト軸受を確実に作動させる
ことができ、出口流路Ｂにおけるインペラの接触や摩耗
を回避することができる。また、ラジアル軸受をジャー
ナル軸受にすることにより、簡単な構造により、高速回
転時（例えば２万〜５万ｒｐｍ）に高負荷を受けること
ができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において、共通する部分には
同一の符号を付して使用する。図１は、本発明によるバ
ランスピストン機構を備えたターボポンプの全体構成図
であり、図２は図１の部分拡大図である。図１及び図２
において、本発明のターボポンプ１０は、高速回転して
液体を加圧するインペラ１２と、インペラ１２の回転を
支持するラジアル軸受１４ａ，１４ｂと、インペラ１２
の背面に加圧された液体を流して軸スラストをバランス
させるバランスピストン機構１６と、インペラの軸スラ
ストを支持するスラスト軸受１８とを備えている。ラジ
アル軸受１４ａ，１４ｂは、それぞれジャーナル軸受で
あり、潤滑油が外部より圧送され、摺動面に供給される
ようになっている。かかる構成により、簡単な構造によ
り、高速回転時（例えば２万〜５万ｒｐｍ）に高負荷を
受けることができるようになっている。なお、軸スラス
トにより軸方向に自由に移動できかつ半径方向の負荷を
受けることができるジャーナル軸受以外の軸受（例えば
ニードル軸受）を用いてもよい。
して説明する。なお、各図において、共通する部分には
同一の符号を付して使用する。図１は、本発明によるバ
ランスピストン機構を備えたターボポンプの全体構成図
であり、図２は図１の部分拡大図である。図１及び図２
において、本発明のターボポンプ１０は、高速回転して
液体を加圧するインペラ１２と、インペラ１２の回転を
支持するラジアル軸受１４ａ，１４ｂと、インペラ１２
の背面に加圧された液体を流して軸スラストをバランス
させるバランスピストン機構１６と、インペラの軸スラ
ストを支持するスラスト軸受１８とを備えている。ラジ
アル軸受１４ａ，１４ｂは、それぞれジャーナル軸受で
あり、潤滑油が外部より圧送され、摺動面に供給される
ようになっている。かかる構成により、簡単な構造によ
り、高速回転時（例えば２万〜５万ｒｐｍ）に高負荷を
受けることができるようになっている。なお、軸スラス
トにより軸方向に自由に移動できかつ半径方向の負荷を
受けることができるジャーナル軸受以外の軸受（例えば
ニードル軸受）を用いてもよい。
【００１３】図３は、図２のＡ〜Ｃ部の拡大図である。
図２及び図３に示すように、バランスピストン機構１６
は、インペラ１２の外端部に設けられインペラの背面方
向移動により隙間δが拡大する入口流路Ａと、インペラ
１２の背面内端部に設けられインペラの背面方向移動に
より隙間δ1 が減少する出口流路Ｂと、入口流路Ａと出
口流路Ｂの間にインペラの背面に沿って加圧液体を流す
背面流路１７とからなる。インペラ１２で加圧された液
体は、入口流路Ａ、背面流路１７、及び出口流路Ｂを通
って、低圧部分（例えばインペラ入口）に流れるように
なっている。この構成により、インペラ１２の外端部、
入口流路Ａ、背面流路１７、出口流路Ｂの順で圧力を下
げることができ、背面流路１７内の圧力により、図６に
示した軸スラストｆ（図で左向き）を発生させることが
できる。
図２及び図３に示すように、バランスピストン機構１６
は、インペラ１２の外端部に設けられインペラの背面方
向移動により隙間δが拡大する入口流路Ａと、インペラ
１２の背面内端部に設けられインペラの背面方向移動に
より隙間δ1 が減少する出口流路Ｂと、入口流路Ａと出
口流路Ｂの間にインペラの背面に沿って加圧液体を流す
背面流路１７とからなる。インペラ１２で加圧された液
体は、入口流路Ａ、背面流路１７、及び出口流路Ｂを通
って、低圧部分（例えばインペラ入口）に流れるように
なっている。この構成により、インペラ１２の外端部、
入口流路Ａ、背面流路１７、出口流路Ｂの順で圧力を下
げることができ、背面流路１７内の圧力により、図６に
示した軸スラストｆ（図で左向き）を発生させることが
できる。
【００１４】また、図３において、入口流路Ａの隙間δ
と出口流路Ｂの隙間δ1 の和は、一定（例えば約２５０
μｍ）になっており、隙間δが大きくなれば、隙間δ1
が小さくなる（例えばδ1 ＝２５０−δの関係）ように
なっている。この構成により、インペラ１２内の加圧液
体により発生する軸スラストＦ（図で右向き）が増加す
るとインペラ１２がわずかに右に移動し、隙間δ1 が狭
く隙間δが広くなって流路１７内の圧力が増大し、この
結果、軸スラストｆが増して両方の軸スラストＦ，ｆが
バランスする。また、逆に軸スラストＦが減少するとイ
ンペラ１２がわずかに左に移動し、隙間δ1 が広く隙間
δが狭くなって流路１７内の圧力が減少し、この結果、
軸スラストｆが減ってやはり両方の軸スラストＦ，ｆが
バランスする。従って、この機構により、インペラ１２
に作用する軸スラストをほとんどゼロにすることができ
る。
と出口流路Ｂの隙間δ1 の和は、一定（例えば約２５０
μｍ）になっており、隙間δが大きくなれば、隙間δ1
が小さくなる（例えばδ1 ＝２５０−δの関係）ように
なっている。この構成により、インペラ１２内の加圧液
体により発生する軸スラストＦ（図で右向き）が増加す
るとインペラ１２がわずかに右に移動し、隙間δ1 が狭
く隙間δが広くなって流路１７内の圧力が増大し、この
結果、軸スラストｆが増して両方の軸スラストＦ，ｆが
バランスする。また、逆に軸スラストＦが減少するとイ
ンペラ１２がわずかに左に移動し、隙間δ1 が広く隙間
δが狭くなって流路１７内の圧力が減少し、この結果、
軸スラストｆが減ってやはり両方の軸スラストＦ，ｆが
バランスする。従って、この機構により、インペラ１２
に作用する軸スラストをほとんどゼロにすることができ
る。
【００１５】更に、本発明によれば、インペラ１２のス
ラスト支持面１２ａ（図３参照）とスラスト軸受１８と
の間には隙間δ2 が設けられているので、例えば起動時
やインペラ１２の低速時（例えば１万ｒｐｍ以下）の軸
スラストにより、インペラ１２が背面方向に所定距離δ
2 だけ軸方向に移動したときのみ、スラスト軸受１８が
インペラ１２のスラスト支持面１２ａに接して軸スラス
トを支持することができる。
ラスト支持面１２ａ（図３参照）とスラスト軸受１８と
の間には隙間δ2 が設けられているので、例えば起動時
やインペラ１２の低速時（例えば１万ｒｐｍ以下）の軸
スラストにより、インペラ１２が背面方向に所定距離δ
2 だけ軸方向に移動したときのみ、スラスト軸受１８が
インペラ１２のスラスト支持面１２ａに接して軸スラス
トを支持することができる。
【００１６】なお、このスラスト軸受１８の隙間δ
2 は、隙間δ1 の最大値よりも少なくとも小さく設定さ
れている。この構成により、出口流路Ｂを確保した状態
でスラスト軸受を確実に作動させることができ、出口流
路Ｂにおけるインペラの接触や摩耗を回避することがで
きる。
2 は、隙間δ1 の最大値よりも少なくとも小さく設定さ
れている。この構成により、出口流路Ｂを確保した状態
でスラスト軸受を確実に作動させることができ、出口流
路Ｂにおけるインペラの接触や摩耗を回避することがで
きる。
【００１７】図４は、本発明によるターボポンプの作動
特性図である。この図は、入口流路Ａの隙間δと出口流
路Ｂの隙間δ1 の和が２５０μｍ、隙間δがゼロの位置
でスラスト軸受１８の隙間δ2 が２１０μｍの場合を示
しており、横軸はインペラの回転数（ｒｐｍ）、縦軸
は、スラスト軸受１８に作用する荷重（Ａ）と入口流路
Ａの隙間δ（Ｂ）を示している。この図に示すように、
インペラ１２の回転数が約５０００ｒｐｍ以下の起動時
又は低速時には、軸スラストによりインペラ１２が背面
方向に２１０μｍ（すなわち所定距離δ2 ）だけ移動
し、スラスト軸受１８がインペラ１２のスラスト支持面
１２ａに接して軸スラストを支持している。このときの
スラスト軸受１８の荷重（軸スラスト）は、この例では
約４５ｋｇであり、インペラ１２と同じ回転速度（例え
ば５０００ｒｐｍ）で回転する。
特性図である。この図は、入口流路Ａの隙間δと出口流
路Ｂの隙間δ1 の和が２５０μｍ、隙間δがゼロの位置
でスラスト軸受１８の隙間δ2 が２１０μｍの場合を示
しており、横軸はインペラの回転数（ｒｐｍ）、縦軸
は、スラスト軸受１８に作用する荷重（Ａ）と入口流路
Ａの隙間δ（Ｂ）を示している。この図に示すように、
インペラ１２の回転数が約５０００ｒｐｍ以下の起動時
又は低速時には、軸スラストによりインペラ１２が背面
方向に２１０μｍ（すなわち所定距離δ2 ）だけ移動
し、スラスト軸受１８がインペラ１２のスラスト支持面
１２ａに接して軸スラストを支持している。このときの
スラスト軸受１８の荷重（軸スラスト）は、この例では
約４５ｋｇであり、インペラ１２と同じ回転速度（例え
ば５０００ｒｐｍ）で回転する。
【００１８】次いでインペラ１２の回転数が５０００ｒ
ｐｍを越えると、上述したバランスピストン機構によ
り、インペラ１２が左（図で）に移動してスラスト軸受
１８とスラスト支持面１２ａとの接触がなくなり、スラ
スト軸受１８は無負荷状態となり回転速度も低速になり
停止する。従って、起動時や低速時等のバランスピス
トン機構が適切に作動しないときに、アンバランス力に
よりインペラが背面方向に所定距離δ2 だけ移動したと
きだけスラスト軸受によりアンバランス力を吸収（支
持）することができ、インペラが高速に回転する通常
時には、バランスピストン機構によりインペラが適正位
置に保持され、スラスト軸受とインペラのスラスト支持
面との接触をなくし、スラスト軸受を無負荷状態で停止
させることができ、これによりスラスト軸受を長時間安
定して使用することができる。
ｐｍを越えると、上述したバランスピストン機構によ
り、インペラ１２が左（図で）に移動してスラスト軸受
１８とスラスト支持面１２ａとの接触がなくなり、スラ
スト軸受１８は無負荷状態となり回転速度も低速になり
停止する。従って、起動時や低速時等のバランスピス
トン機構が適切に作動しないときに、アンバランス力に
よりインペラが背面方向に所定距離δ2 だけ移動したと
きだけスラスト軸受によりアンバランス力を吸収（支
持）することができ、インペラが高速に回転する通常
時には、バランスピストン機構によりインペラが適正位
置に保持され、スラスト軸受とインペラのスラスト支持
面との接触をなくし、スラスト軸受を無負荷状態で停止
させることができ、これによりスラスト軸受を長時間安
定して使用することができる。
【００１９】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】上述したように、本発明のバランスピス
トン機構を備えたターボポンプは、起動又は低速時に発
生する軸スラストを吸収（支持）することができ、かつ
長時間安定して使用ができる、等の優れた効果を有す
る。
トン機構を備えたターボポンプは、起動又は低速時に発
生する軸スラストを吸収（支持）することができ、かつ
長時間安定して使用ができる、等の優れた効果を有す
る。
【図１】本発明によるバランスピストン機構を備えたタ
ーボポンプの全体構成図である。
ーボポンプの全体構成図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図２のＡ〜Ｃ部の拡大図である。
【図４】本発明によるターボポンプの作動特性図であ
る。
る。
【図５】従来のターボポンプの全体構成図である。
【図６】図５の部分拡大図である。
１ インディーサ ２ インペラ（羽根車） ３ａ，３ｂ 軸受 ４ タービン ５ ケーシング ６ シャフト ７ 流路 ８ 弾性部材 １０ ターボポンプ １２ インペラ １４ａ，１４ｂ ラジアル軸受 １６ バランスピストン機構 １７ 背面流路 １８ スラスト軸受 Ａ 入口流路 Ｂ 出口流路 δ，δ1 ，δ2 隙間
Claims (4)
- 【請求項１】 高速回転して液体を加圧するインペラ
と、該インペラの回転を支持するラジアル軸受と、イン
ペラの背面に加圧された液体を流して軸スラストをバラ
ンスさせるバランスピストン機構と、インペラの軸スラ
ストを支持するスラスト軸受と、を備え、 前記スラスト軸受は、インペラが背面方向に所定距離δ
2 だけ軸方向に移動したときのみ、インペラのスラスト
支持面に接して軸スラストを支持するようになってい
る、ことを特徴とするバランスピストン機構を備えたタ
ーボポンプ。 - 【請求項２】 インペラのスラスト支持面とスラスト軸
受との間に隙間δ2が設けられている、ことを特徴とす
る請求項１に記載のバランスピストン機構を備えたター
ボポンプ。 - 【請求項３】 前記バランスピストン機構は、インペラ
の外端部に設けられインペラの背面方向移動により隙間
δが拡大する入口流路Ａと、インペラの背面内端部に設
けられインペラの背面方向移動により隙間δ1 が減少す
る出口流路Ｂと、入口流路Ａと出口流路Ｂの間にインペ
ラの背面に沿って加圧液体を流す背面流路と、からな
り、 前記スラスト軸受の隙間δ2 は、隙間δ1 の最大値より
も小さく設定されている、ことを特徴とする請求項１に
記載のバランスピストン機構を備えたターボポンプ。 - 【請求項４】 前記ラジアル軸受は、ジャーナル軸受で
ある、ことを特徴とする請求項１に記載のバランスピス
トン機構を備えたターボポンプ。
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|---|---|---|---|
| JP16029095A JP3646740B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | バランスピストン機構を備えたターボポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16029095A JP3646740B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | バランスピストン機構を備えたターボポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0914181A true JPH0914181A (ja) | 1997-01-14 |
| JP3646740B2 JP3646740B2 (ja) | 2005-05-11 |
Family
ID=15711793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16029095A Expired - Fee Related JP3646740B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | バランスピストン機構を備えたターボポンプ |
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|---|---|
| JP (1) | JP3646740B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1995
- 1995-06-27 JP JP16029095A patent/JP3646740B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN115355193B (zh) * | 2022-10-24 | 2023-03-07 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 一种加温加压条件下压气机轴向力的动态调控方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3646740B2 (ja) | 2005-05-11 |
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