JPH11303789A - ポンプおよびその羽根車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ポンプの小流量運転領域における回転体に加わ
るスラスト力を安定させ、ポンプの安定運転可能領域
（流量）を広くする。 【解決手段】両吸込み形羽根車６の両側の圧力をバラン
スさせるため、両吸込口を分離する隔壁５に均圧用連通
孔11を水平方向に設ける。この連通孔11により隔壁５の
両側の間に差圧が発生することがないので、スラストの
変動を安定化し、主軸３の揺動を防止できる。したがっ
て、ポンプの安定運転可能範囲（流量）を広くすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は渦巻形遠心ポンプま
たは渦巻形斜流ポンプにおいて、軸スラストの発生を防
止して安定したポンプの運転を可能としたポンプおよび
その羽根車に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の液体を取扱う設備または装置にお
いて、液体を移送または加圧するためにポンプが使用さ
れており、その渦巻形ポンプの一例を図４により説明す
る。図４中、符号１は上部ケーシング，２は下部ケーシ
ングで、上部ケーシング１と下部ケーシング２を貫通し
て主軸３が設けられ、主軸３は上下部ケーシング１，２
の両側に設けられた一対の軸受４によって支持されてい
る。

【０００３】主軸３の中央部には隔壁５を有する羽根車
６が取付けられており、一対の軸受４との間はメカニカ
ルシール７によって上下部ケーシング１，２との間を気
密にシールされている。

【０００４】隔壁５と羽根車６は一体で鋳造されてい
る。下部ケーシング２内の内部ケーシング８は上部ケー
シング１の吐出口９にぐるりと回ってつながっている。
なお、符号10は吸込口，４ａは軸受カバー，７ａはメカ
ニカルシールカバーである。

【０００５】遠心ポンプあるいは斜流ポンプに使用する
両吸込み形の羽根車６においては、羽根車６の両側から
流入してきて、出口から出て行く流れの形が、図５に示
すように、羽根車６の内部にあって両流路を分ける隔壁
５に関して対称であるので、両吸込み形の羽根車には流
体から軸方向のスラストは原理的には働かないと考えら
れている（以下、第１の従来技術と記す）。

【０００６】しかし、実際のポンプでは、両吸込み形羽
根車やケーシングの製作精度や、流れの対称性の不完全
性により、若干の軸スラストが発生することが判ってお
り、この軸スラストの方向を一定の向きに安定させて働
かせるために、図５に示す両吸込み形羽根車の両側の入
口の両路の直径ｄ１およびｄ２に意図的に差を付けて、
あらかじめ軸スラストの方向が一定の向きになるように
する場合もある（以下、第２の従来技術と記す）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】単段両吸込み形羽根車
を使用する遠心ポンプあるいは斜流ポンプにおいて、流
体から羽根車に働く軸方向スラストの特徴は、スラスト
の働く向きが、羽根車やケーシング製作上の誤差や、両
流路の流れの様相の小さな違いにより、時間的に変動す
ることおよびポンプ運転時の流量が設計点よりも小さい
流量において変動幅が大きくなることである。

【０００８】特に、流量が設計点よりも小さい流量にお
いては、図６に示すように、流路中に逆流によって渦ｗ
１，ｗ２が発生し、渦ｗ１，ｗ２は成長し，剥離すると
いう一つの流路の中での流れの状態の変化が繰り返され
る。

【０００９】すなわち、図６に示したように渦の特長と
してｗ１，ｗ２ともにそれぞれ成長，剥離を繰り返し、
図６の左右の流れのパターンが非対称になり、中央の隔
壁５を境にして差圧が発生する。この差圧によって主軸
３に軸方向スラストが発生する。このスラストは渦ｗ
１，ｗ２の状態によって向きが変動し、その結果、主軸
３の揺動が起きる。

【００１０】両吸込み形羽根車の両側の流路内で起きる
前述の流れの状態変化は、必ずしも対称的に起きるので
はなく、時間的なずれを生じることが考えられ、これに
よって両側の流路の間には大きな流れの様相の差ができ
る。

【００１１】上述の第１従来技術のものは、流体から羽
根車に働くスラストの変動を受けて、主軸が軸方向で揺
動し、主軸を支持する軸受を、また軸封装置としてメカ
ニカルシールを使用している場合は軸封装置を、それぞ
れ損傷させたりするという課題がある。

【００１２】上述の第２従来技術のものは、主軸の揺動
を防ぐことはできるが、もともと、製作の誤差や、流れ
の非対称性から起きてくる流体からのスラストに打ち勝
つ１方向のスラストをあらかじめ加えるように設計する
ために、設計スラスト力が大きくなり、スラスト軸受の
設計荷重が課題になるという課題がある。

【００１３】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、単段両吸込み形の遠心ポンプあるいは斜流ポ
ンプにおける流体から両吸込み形羽根車に働く軸スラス
トの発生を、ポンプの運転流量にかかわらず、極めて小
さく抑え、主軸の揺動による軸受やメカニカルシール等
の軸封装置の損傷を起こさないポンプを提供することで
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、ケーシング両側の外部軸受で支持される主軸に羽根
車を取付け、この羽根車の内部に設けられて流路を両側
に分ける隔壁を有する渦巻形遠心ポンプまたは渦巻形斜
流ポンプにおいて、前記隔壁に前記両流路間の圧力をほ
ぼ均一にする連通孔を設けてなることを特徴とする。

【００１５】請求項２に対応する発明は、ケーシング両
側の外部軸受で支持される主軸に羽根車を取付け、この
羽根車の内部に両側の流路を分ける隔壁を有する渦巻形
遠心ポンプまたは渦巻形斜流ポンプにおいて、前記羽根
車に前記流路間の圧力をほぼ均一に保持する連通孔を設
けてなることを特徴とする。

【００１６】請求項３に対応する発明は、渦巻形遠心ポ
ンプまたは渦巻形斜流ポンプのケーシングに組込まれる
両吸込み形羽根車において、前記羽根車の内部にあって
両側の流路を分ける隔壁に前記両流路の圧力をほぼ均一
にする連通孔を設けてなることを特徴とする。

【００１７】本発明による両吸込み形の羽根車において
は、両側の流路を分ける内部の隔壁に両方の吸込み口を
連通する孔を設けることにより、両流路の圧力を均一化
し、両流路間の差圧によって発生する羽根車に対する軸
方向スラストをなくす。この孔のあることにより、羽根
車の両流路の流れの様相に違いが出ても、両流路の圧力
差は、解消されてしまうので、差圧は生じないのであ
る。

【００１８】したがって、羽根車の両流路内の流れの様
相の違いにかかわらず、主軸に揺動が起きず、ポンプの
軸受およびメカニカルシール等の軸封装置が損傷を受け
ることがない。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１から図３により本発明に係る
ポンプおよびその羽根車の実施の形態を説明する。な
お、本実施の形態ではポンプの例として単段両吸込み形
羽根車を有する渦巻形ポンプの例で説明するが、流路を
両側に分ける隔壁５を有する渦巻形遠心ポンプ、または
渦巻形斜流ポンプについて適用できることは言うまでも
ない。図１中、図４と同一部分には同一符号を付してい
る。図１は本実施の形態に係るポンプを一部側面で示す
縦断面図で、図２は図１の要部を拡大して示し、図３は
図１において羽根車を軸方向から見た正面図を示してい
る。

【００２０】図１から図３において、符号１は上部ケー
シング，２は下部ケーシングで、上下部ケーシング１，
２を水平方向に貫通して主軸３が設けられている。主軸
３は上下部ケーシング１，２の両側に設けられた一対の
軸受４によって支持されている。主軸３の中央部には隔
壁５を有する羽根車６が取付けられており、一対の軸受
４との間はメカニカルシール７によって上下部ケーシン
グ１，２との間を気密にシールしている。隔壁５と羽根
車６は一体に鋳造されている。下部ケーシング２内の内
部ケーシング８は上部ケーシング１の吐出口９にぐるり
と回ってつながっている。符号10は吸込口である。

【００２１】ここで、本実施の形態では隔壁５に水平方
向の連通孔11を設けている。この連通孔11は羽根車６の
内部にあって両側の流路を分け、両流路間の圧力をほぼ
均一に保つためのものである。

【００２２】ただし、図３において羽根車の羽根６ａの
枚数が５枚の場合を示しているが、本実施の形態では羽
根枚数が５枚よりも多い場合でも少ない場合でも適用で
きるものである。

【００２３】羽根車６は主軸３に嵌め込まれて上下部ケ
ーシング１，２内に納められており、主軸３とケーシン
グ１，２の間にはメカニカルシール７等の軸封装置が装
着されている。

【００２４】主軸３上であって、メカニカルシール７の
外側には、上下部ケーシング１，２から延長した構造部
材より支持された一対の軸受４があり、この一対の軸受
４は主軸３を安定した回転が可能なように支持してい
る。

【００２５】図２および図３の羽根車６には、両方の流
路を分ける隔壁５に連通孔11が開けてあり、両方の流路
のまで流れの様相に違いが生じた場合でも、両方の流路
の圧力には差を生じないので、羽根車６には流体から軸
方向のスラストを受けることはない。

【００２６】したがって、流量が設計定格点付近で運転
する時はもちろん、両流路に流れの様相に大きな違いが
出る可能性の高い、設計定格点よりも小さい流量で運転
する時でも、本実施の形態による単段両吸込み形羽根車
を使用するポンプは、主軸の軸方向の揺動を起こさず、
軸受およびメカニカルシール等の軸封装置が損傷を受け
ずに安定した運転を継続できる。

【００２７】上記実施の形態においては、羽根車６の隔
壁５に連通孔11を設けた例で説明したが、羽根車６に連
通孔11を設けることもできる。羽根車６に連通孔11を設
けた場合には上記実施の形態と同様に羽根車６の内部に
あって両側の流量に分ける両流量間の圧力を均一に保つ
ことができる。

【００２８】また、隔壁５および羽根車６の両方に連通
孔11を設けることによっても上記実施の形態と同様の作
用効果を得ることができる。さらに本実施の形態を羽根
車のみに適用することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、両吸込み形羽根車を使
用する遠心ポンプおよび斜流ポンプにおいて、主軸の軸
方向の揺動を起こすような軸スラストの発生を防ぎ、広
い流量範囲で安定したポンプの運転を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る渦巻形ポンプの実施の形態を一部
側面で示す縦断面図。

【図２】図１における羽根車を示す半断面図。

【図３】図１における羽根車を拡大して示す正面図。

【図４】従来の渦巻形ポンプの一例を一部側面で示す縦
断面図。

【図５】図４における渦巻形ポンプにおいて、設計定格
流量付近で運転している場合の羽根車の中の流れを示す
模式図。

【図６】同じく、設計定格流量よりも小さい流量で運転
している場合の羽根車の流れを示す模式図。

【符号の説明】

１…上部ケーシング、２…下部ケーシング、３…主軸、
４…一対の軸受、４ａ…軸受カバー、５…隔壁、６…羽
根車、６ａ…羽根、７…メカニカルシール、７ａ…メカ
ニカルシールカバー、８…内部ケーシング、９…吐出
口、10…吸込口、11…連通口。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング両側の外部軸受で支持される
   主軸に羽根車を取付け、この羽根車の内部に設けられて
   流路を両側に分ける隔壁を有する渦巻形遠心ポンプまた
   は渦巻形斜流ポンプにおいて、前記隔壁に前記両流路間
   の圧力をほぼ均一にする連通孔を設けてなることを特徴
   とするポンプ。
2. 【請求項２】 ケーシング両側の外部軸受で支持される
   主軸に羽根車を取付け、この羽根車の内部に両側の流路
   を分ける隔壁を有する渦巻形遠心ポンプまたは渦巻形斜
   流ポンプにおいて、前記羽根車に前記流路間の圧力をほ
   ぼ均一に保持する連通孔を設けてなることを特徴とする
   ポンプ。
3. 【請求項３】 渦巻形遠心ポンプまたは渦巻形斜流ポン
   プのケーシングに組込まれる両吸込み形羽根車におい
   て、前記羽根車の内部にあって両側の流路を分ける隔壁
   に前記両流路の圧力をほぼ均一にする連通孔を設けてな
   ることを特徴とするポンプの羽根車。