JPS60187794A - 揮発性流体の圧送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、揮発性流体の圧送装置に関し、よりｈＰＩ…
には、比較的高い圧力において比較的大量の液を排出側
に供給しつつ正の低有効吸込み圧力ヘッド（ＮＰ８Ｈ：
Ｎｅｔ　Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ　５ｕｃｔｉｏｎ　Ｈｅａｄ
）において作動するポンプに関するものである。

ポンプ入口（１０の液体圧力（吸込み圧力）が非常に低
い場合には液体めポンプ輸送、即ら圧送が非常に困難に
なることは、従来から認識されている。吸込み圧力の低
いポンプの場合に遭遇する困難は、圧送される液体の沸
騰又はキャビテーションに関係している。液体に加わる
周囲圧力がその蒸気圧力よりも低い場合には、圧送され
る液体は、沸騰し、又はキャビテーションを起こす。遠
心羽根車の羽根の入口に生ずるキャビテーションには特
に間踊がある。遠心ポンプのこの個所には、最初の負圧
域があり、流体は、圧送される液の静圧を高くする過程
において羽根車の羽根が有効となる前に、この負圧域を
通過しなけれ（」万、Ｃらない。圧送される液の蒸気圧
力よりも液体の圧力が低くなると、沸騰又はキャビテー
ションが発生する。このキャビテーションには、λつの
不具合がある。第１に、キャビテーションを起こしてい
る流体は、ポンプの素材物質との化学的活性が高くなり
、ポンプの素材物質が酸化され易くなる。第２に、キャ
ビテーションは、ポンプのいろいろの構造部分に比較的
高い圧力を生ずるため、その機械的構造に損傷を生ずる
。

羽根車の羽根入口の減圧は、ポンプの回転速度及び流量
の増大と共に一層甚しくなり、ポンプの多くの応用例に
ついて臨界的なキャビテーションの問題を惹起する。原
子炉の冷却材についての液体ナトリウムポンプはその一
例である。

ナ）　ＩＪウムは大気に露呈された時に爆発性を示すた
め、液体金属系に対する進入点く即ちポンプ軸が液体金
属系に進入する個所５は、系中の低圧点とすべきことが
、安全規則上求められている。それは、大気中への液体
す）　ＩＪウムの漏れを防止するための機械的軸シール
が、大気圧よりもわずかに高いだけの液体ナトリウムの
最大圧力について実現可能なためである。そのため液体
ナトリウムポンプは、非常な低圧で作動せねばならない
。また液体ナトリウムポンプには、大流量の液体ナトリ
ウムを処理することもめられている。これらの一つの条
件によ・ノ、液体ナトリウムポンプは、臨界キャビテー
ションモード又はそれに近いモードで作動させざるを得
′ｔ′、（りなる。

即ち、非常に低いＮＰＳＨ条件において作動可能なポン
プが要望されている。ＮＦＳＨの低減は、ポンプの羽根
車の回転速度を減少させることにより達せられる。次式
は、 ポンプの流速及びポンプ羽根車の回転速度とＮＰＳＨと
の関係を表わしている。

、なお、式において、 ＮＦＳＨ−正の所要有効吸込みヘッド（フィート）Ｎ　
＝ポン１回転速度（ｒｐｍ） Ｑ　＝ポンプ流量（ｇｐｍ） Ｓ　＝吸込み比速度（控え目な値としてはｇｏｏｏ、実
用的な最大上限値としては／１０００）低ＮＰ８Ｈ要求
を満足するように羽根車の速度を低減する場合、典型的
な揚程及び流量設計基準に適合するように、ポンプの設
計を更に変更することが必要になる。例えば排出圧力を
所望の高レベルに保つには、ポンプ羽根車の寸法を大き
くすることが必要になりうる。

別の方法として、ポンプの排出流の一部をポンプ入口に
戻すことによって、ポンプの入口圧力及びＮＰＳＨを高
くすることはできるが、ポンプをこのように変更すると
ポンプの総効率が低下する。従ってこの変更は、高圧出
力を与えうるように低ＮＰ８Ｈを実現するための実用的
な方法ではない。

一つのポンプユニットを縦続して使用することも提案さ
れている。第７のポンプ即ちブースターポンプは、比較
的低い羽根車速度で作動し、第コのポンプ即ち主ポンプ
が、羽根車の大きさ、ポンプの総効率及び所望の高圧出
力に留意して、比較的高い羽根車速度で作動しうるよう
に、流体の圧力ヘッドを、成る。充分なレベルまで上昇
させる。しかし主ポンプのほかに別のブースターポンプ
を用いるため、必要なスペースが太き（なり、製造コス
トが増大する。

ファーファー（Ｆａｒｑｕｈａｒ）ほかによる、ＮＡ、
５Ａ−ＣＲ−７，２５乙Ａ、ＡＧ、Ｃ−９り００−１ｇ
、和文［インデューサー−ダイナミックス、全流峻−全
尋人液圧タービンドライブ（Ｉｎｄｕｃｅｒ　Ｄｙｎａ
ｍｉｃｓ　Ｆｕｌｌ−ＦＩＯＷ、Ｆｕｌｌ−Ａ、ｄｍ土
ｓ＋１ｉｏｎ　Ａｙｄｒａｎｌｉｃ　’Ｉ’ｕｒｂｉｎ
ｅＤｒｉｖｅ”）」には、液体ロケット燃料のような高
揮発性液体を圧送するように設則されたポンプ又はイン
デューサーが開示されている。第１段は、後述するよう
に、Ｇ・１［体タービンにより駆動される低床のインデ
ューサーを備えている。高速ローターは、旅路上Ｕζ次
に配置され−〔おり、適宜の１ｋｌＩＩＩ１機により比
較的高速で駆動される。

高速ローターは、揮発性液体の圧力を増大させ、流路内
（Ｃ直４１Ｇ配置ｔ’１１：された流体タービンの複数
のフィンを駆動するように液体を導く。フィンは、流路
外に配置された継手により低速インデューサー（（直結
されているので、タービンフィンを回転させると、低速
インデューサーは、それに伴なって回転する。タービン
フィン、従って低速インデューサーの速度は、流路に対
するフィンの相対的な取付は角に依存する。流体タービ
ンを去る流体は、出口を経て斜出される前に、駆動電動
機に同様に連結された主羽根車に向けられる。この２段
式ポンプの問題点は、主に、７次０１シ路内に配設され
たタービンフィンの使用に存する。第１に、この装置は
、インデューサーに関係した余分な液圧損失のため、高
速ローターの入口のキャビテーションを防止するのに必
塘なせ小ヘッドのみを発生させることに適応した最小出
力について設計すべきである。しかし、流路内に配置さ
れたタービンフィンは、このポンプの出口の流体圧力を
著しく減少させる。

高速ローターは、この圧力降下を補償するために、比較
的高速で駆動させねばならないので、高速ローターによ
るキャビテーションを防止するための基ヘッドのインデ
ューサ一段が必要になり、圧損が高くなる。第λに、７
次流路中に配設されたタービンフィンは、１次流体系に
おける変動によって影響される。−例として、タービン
フィン−＼の流体動力は、系作動モードの切換によるポ
ンプ流計の変化によって影響されることがある。これは
タービン速度の大きな変１ｉｂ　’を惹起させ、その結
果として高速ローターの入口にキャビテーションが発生
し、インデューサーヘッドが減少する。更に、タービン
フィンは、ポンプ内の／次７ノ１６体の流路中に生じう
る不同な円周力を受ける。そのためタービン軸受支持系
に苛酷な狛荷が発生することがある。最後に、７次流体
の６ｆ路中に配設された７組のタービンフ・インは、ポ
ンプ内の１次流体流路の設計において配慮を必四とする
更に別の回転部分であるうそのため、ポンプ内の７次０
１し体系の設計がタービンしてついて不利に調和させた
ものになったり、その逆にタービンの設計が７次系によ
り定められた流体流条件に１へ存したものになったりす
る。そのことの可能な結果として、ポンプ内の／？’Ｋ
ｖｉ体系によって定められた最適ではない流体流祭件の
使用がタービンについて要求されることによる。不利な
妥１茄のため、タービンの性能が低下する。

従って、低速段又はブースタ一段を駆動するために流体
流路内圧配設された駆動手段を使用せずに、第一段又は
高速段の入口の吸込み圧力がキャビテーションを防止す
るに足りる大きな値になることを確実にするようにした
、低速段又はブースタ一段と第一段又は高速段とを使用
するポンプが要望されている。

本発明は、成る与えられた蒸気圧力を有する揮発性流体
を比較的低い静圧レベルで、ポンプハウジングに導くた
めの入口、比較的高い静圧レベルにおいて揮発性流体を
該ポンプハウジングから排出するための出口及び該入口
と出口との間に流体流路を画成する画成手段を備えた、
該ポンプハウジングと、揮発性流体を該入口を経て引込
み、該流体経路に沿い増大した動圧で揮発性流体を圧送
するため寥、該入口の近傍において該ポンプハウジング
内に回転自在に取付けられたブースタ一段羽根車と、該
ブースタ一段羽根車により揮発性流体に付与される動圧
を増大した静圧に変更するために、該ブースタ一段羽根
車により該流体流路に沿って導かれる流体をさえぎるよ
うに、該ポンプハウジング内に固定的に配設されたディ
フューザーと、該ポンプハウジングの内部に回動自在に
取付けてあり、該ディフューザーから送給される流体に
比較的高い静圧を付与し、比較的高い静圧において液体
を排出するように、ポンプ車動機に、比較的高速で回転
するように結合されている、主段羽根車と、該入口にお
いて流体に与えられる正の低有効吸込み圧力ヘッドを前
記蒸気圧力よりも高い値に保つと共に該主段羽根車によ
り給送される流体に付し設定される正の低有効吸込み圧
力ヘッドが前記蒸気圧力を超過することを確実にするよ
うに選定した比較的低い速度で該ブースタ一段羽根車を
回転させるために該主段羽根車とブースタ一段羽根車と
を流体的に結合するように、該流体流路から陥れて配設
された流体継手手段とを有することを特徴とする揮発性
流体の圧送装置に存する。

次に添付図面に示した本発明の好ましい実施例について
一層詳細に説明する。

図面特に第１図には、本発明の教示に従う正の低有効吸
込み圧力ヘッドポンプＩＯＣ低ＮＰＳＨポンプ）が図示
されている。低ＮＰＳＨポンプ１０は、タンク形状の外
側ハウジング／２と取付フランジ／４（とを備えている
。取付フランジｌｌＩは、液体金属例えばナトリウムの
ための原子炉の７次配管系を封込めておくための）・ウ
ジングシールドｉｇへの取付けを助ける。ナトリウムが
放射能を示し、例えばコンクリート材料による厚い構造
のハウジングシール）’／　ｇを必要とすることに留意
して、原子炉の内部に液体ナトリウムを圧送するために
ポンプ１０を使用してもよいと考えられる。入口管／９
と出口管２０とは、低ＮＰＳＨポンプ１０を１次配管系
の回路に接続している。７次配管系は、低ＮＰ８Ｈポン
プ１０．原子炉、勢、交換器及び連結配管を備えている
。／次配管系全体は、ハウジングシールド／ｇの下方に
配設されている。低ＮＦＳＨポンプＩＯの内部装置は、
ハウジングノコの増刊フランジ／４’の頂部に取付けた
別の取付フランジ／７に固着されている。この内部装置
は、取付フランジ／ダの開口を経てハウジング７．２か
ら取出すことができる。特に取付リング／Ａは、コンク
リート１１′Ｉのハウジングシールド／ｇの環状囲１す
１中に嵌合される。増刊フランジ／りは、取イ；］リン
グ／６上忙配設してあり、ハウジング１２を吊設するた
めに用いられる。増刊フランジ／７は、取付フランジ／
りの上端に嵌合され、低ＤＩＰＳＨポンプ１０の内部装
置を支持している。ハウジングシールド１ｇ中の開口／
？ａは低ＮＰＳＨポンプｉｏを受け容れている。取付リ
ング／乙は、１時に、開口／９ａの回りに、取付フラン
ジ／りを受けいれるために配設されており、低ＮＰＳＨ
ポンプ１０はそれによりハウジングシールド１ｇ上に取
付けられる。

第１．２１図を参照すると、低ＮＰＳＨポンプ１０は、
第一段又は主段の羽根車ｐｇを有し、この羽根車は、ポ
ンプ電動機３りによって回転駆動される。ポンプ車動機
３りは、出力ローター３２を有し、円筒状ハウジングシ
ールに支持されており、ハウジングＪ、ｌの下端部は、
取付リング１６上に載置されている。出力ローター３．
２は、継手λｇのフランジ、２　ｇ、ｂに連結されたフ
ランジ３λａを備えている。継手コｇは、駆動軸３０に
回転駆動力を与える役目をしており、特に、駆動軸３０
のフランジ３θｂに連結されている。駆動軸３０は軸受
２６中に取付けられている。シールコダは、駆動軸３ｏ
の回すに配設してあり、ハウジング／λに保留されてハ
ウジングノコの内部のりザーパー内の液体金）Ａを覆っ
ているブランケットガスの逸散を防止するために用いら
れる。

第コ、３図を参照すると、低ＮＰＳＨポンプ１０は、垂
直に配向され、入口ノズルないしは吸込みノズル３ｇは
、第３図に示すように流体流路１００に沿って上向きに
流れるように入口管１９から液流を導くようにポンプ１
０の底部に配向されている。低ＮＰＳＨポンプｉｏの主
な要素は、ポンプ流体に動圧及び静圧を最初に与えるた
めの第１段羽根車１６（ブースタ一段羽根車）と、流体
の運動エネルギーを静止エネルギーに変換するための、
７組のディフューザー羽根／／’Ｉから成るディフュー
ザー１０２と、ポンプ’ｆｉｆ動機Ｊｌによって回転駆
動される第１段羽根車ｐｇ’＜主要段羽根車）とである
。第１段羽根車ｌＩｇは、環状スペースｊｕに向かつて
付勢され出口ノズル３乙から比較的高い静圧で排出され
る時の流体の静止圧力を増大させる。

第一図に示すように、回転駆動される中実な駆動軸３０
は、中受ポンプローターｌＩ０に一体的に連結してあり
、ポンプローターａＯは、第１段羽根屯／Ｉｇを回転駆
動するように直接連結されている。中空ポンプローター
ｑｏの上端内に収納された熱伝達バッフルｙｙは、高温
の液体金属によって発生し中空軸状のポンプローターｑ
ｏの中空の内部に導かれる熱が中実な駆動軸３０に向か
って上方に伝導により導かれ、更にそこからシール２’
ｌに伝導により導かれることを阻止する。円筒状の主要
支持体グコは、第３図に示され、以下に詳述されるよう
に、軸受支持ハウジング／３コと上部ハウジング／３６
とを支持するように、取付フランジ１７から吊設され℃
いる。

第３図を参照して、圧送される液体は、人口ノズル３ｇ
に導かれ、流体流路１００に沿い上方に導かれる。第１
段羽根車ｌ１６は、センターボストｊＯ上に回動自在に
吊設されている。センターボスト３０は、複数の、例え
ば６個のストラット６コにより、ハウジング７．２の軸
線に沿い方向法めされている。ストラツ）’４．２の外
側端は支持ハウジング３３に連結されている。

支持ハウジング！３は、下端部のフランジ４０と、クラ
ンプリングＳ６によりフランジ６０にクランプされたｌ
対のピストンリングｓｇとを備えている。ピストンリン
グｋｇの外径は、シールリング３ダの内径と１、滑りば
めにより嵌合し、シールリング３りは、外側ノ・クラン
プ／：１の内周面に例えば溶接により固着されている。

大体円筒状の上部ハウジング／３６は、上端部において
軸受支持ハウジング／Ｊ２に、また下端部において支持
ハウジングＳ３に、それぞれ結合されている。環状スペ
ースＳ２は、外側ハウジング／、２の内面と上部ハウジ
ング／、３１．及び支持ハウジンゲタ３の外面との間に
形成されている。流体流路ｉｏｏは、第３図に示すよう
に、比較的高圧で、環状スペースＳ２に向けられる。

流体流路ｉｏｏは、入口ノズル３ｇ＜吸込みノズル）の
ところで、支持ハウジングＳ３の内面３７及びセンター
ボスト３０の外面Ｓりによって形成された環状スペース
を通るように導かれる。流体流路１００は、ストラット
１．２の上方を通る流体の摩擦損失を最小にするように
第３図に示す翼形の形状としたストラット６２の回りに
導かれる。

第１段羽根車り６は、第３図に示すように、複数の、例
えば約６個のブースター羽根Ａ’ｌを備えている。羽根
６グは、つる巻線状であり、円錐形のハブシュラウド６
ｇと、外側の第１段シュラウド６６との間に形成されて
いる。流体流路／θＯは、ハブシュラウド６ｇの外周面
６９と外側の第１段シュラウド６乙の内面６７との間に
形成されている。シュラウド６Ａ　、　Ａｇと羽根Ａ’
ｌとから成る第１段羽根車１６は、−例として、単一部
材として成形することができる。第１段羽根車り６は、
円筒状ハブジャーナル７０によってセンターボストＳＯ
上に回動自在に取付けられている。ハブ軸受スリーブ７
２は、センターボストＳＯの表面ｊ−３上に固定的に数
句けてあり、ハブジャーナル７０を回動自在に受けいれ
ると共に、静圧ポケット７ｑを形成し、このポケット７
りには、比較的高圧で圧送される液体が満たされ、第１
段羽根車１６を回動自在に支持するための静圧ラジアル
軸受を形成する。第コの静圧ラジアル軸受は、前記ラジ
アル軸受の上方に、図示したように配設してあり、支持
部材９ダに固着された上部軸受ジャーナル９．１を有し
、該支持部材９りは、大体円筒状で、ハフシュラウド１
ｇから上方に延長している。上部軸受スリーブｇざは、
センターボストタθ上に固定してあり、加圧された流体
を受ける上部静圧ボケツ）９０を、上部軸受ジャーナル
タコと共に形成している。

加圧流体は、環状スペース５コから取出され、後述する
よ５に、下部静圧ボケツ）７４１と上部静圧ポケット９
０との各々に導かれる。

ストラット通路７ｔは特に各々のストラット６コの中心
部に沿って配置され、外側端では環状スペース３４と連
通しており、また内側端では、軸向き通路７ｇと連通し
ており、この軸向き通路りざは、センターボストＳＯの
中心線ないしは軸線顛沿い延長している。軸向き通路７
ざは、下部静圧ポケット７りに加圧流体を棉くために、
スリーブオリフィスｇ２と径方向に配置された一連のポ
ストオリフィスｔｒｏを経工、下部静圧ポケット７ｔと
連通している。同様に軸向き通路７ｇは、一連のポスト
オリフィスざｌ及びスリーブオリフィスｇ６を舒て、上
部静圧ポケット９０と連通し、加圧された流体をポケッ
ト９０に導入する。

第１段羽根車り乙の軸向き負荷は、第３図に示すように
、液圧平衡ドラム装置９６により支持されている。平衡
ドラム装置９６は、基本的には、支持ハウジングＳ３と
第１段シュラウド６６との間に形成された環状の圧力ボ
ケットタ７から成っている。加圧された流体は、軸向き
隙間？？を経て環状スペースｊ２ａ中の加圧流体から圧
力ポケット９７に導かれる。加圧流体は内側の径方向隙
間９ｇを経て圧力ポケット９７を去り、第１段羽根車ｌ
Ｉ＆の入口において、比較的低圧のスペース５．２ｂに
入る。圧力ポケットデ２の内部の圧力は自己補償される
。圧力ポケット９７の内部の圧力が減少すると、内側の
軸方向隙間９Ｃの大きさが減少するため、圧力ポケット
９７の内部の圧力は増大する傾向を示し、反対に、圧力
ポケット９７内の圧力が増大すると、内部の軸方向隙間
９ｇの大きさが増大するため、ポケット９７内の加圧流
体が排出される傾向を示す。そのため第１段羽根車４ｔ
ｔは、内側の軸方向隙間９ｇにおいて機械的接触をする
ことなく圧力ポケット９７の内部の加圧流体上において
バランスされる。

流体流路１００は、低ＮＰＳＨポンプ１０の内部におい
て、第一段羽根車グ６からディフューザーｌθλ中に上
方に向かう。第３図圧示すように、デイフユーリ“−１
０２は、外側のディフューザーハブシュラウド／１０と
円錐形の内側のディフューザーハブシュラウド１０ｇと
の間に取付けられたつる巻線状の複数のディフューザー
羽根／／りを備えている。流体は、外側ディフューザー
ハブシュラウド／１０の表面／／コと内１則ディフュー
ザーハブシュラウドｉｏｇの衣面１０９どの間に画定さ
ｉ＋た流体流路ｌθθに沿って勾、かれる。−例として
、ハブシュラウドｌＯｇ、／１０とディフューザー羽根
／／’７とは、昨一部材として成形することができる。

ディフューザー１０２はセンターボストＳＯに静止位置
において固定されている。第一段羽根車ダ６は、連結ド
ラム／ｕ９によって後述するように駆動され、圧送され
る流体に、回転している第１段羽根車ｌＩ＆の遠心作用
によって、動圧ヘッド及び静圧ヘッドを付与する。

流体がディフューザーｉｏｓを経て流体流路１００に沿
って導かれる間に、第１段羽根車ｌＩ＆によって流体ｆ
付与される運動エネルギーの大部分は、ディフューザー
１０２のディフューザー羽根／／４を間に形成された固
定通路内において、静止エネルギーに変換され、第１段
羽根車ダεに接近するにつれて静圧を上昇される。

第１段羽根車４ｔｔは、第一段羽根車りざの低ＮＰＳＨ
要求及び入口ノズル３ｇにおいて利用可能な低ＮＰＳＨ
Ｉｔｃ４合した比較的低い速度で回動する。低ＮＰＳＨ
ポンプ１０の臨界的な要件の１つは、キャビテーション
を避けるに足る高ＮＰＳＨを第一段羽根車りざへの入口
のところに確保することＫある。これは、第一段羽根車
ダざによって要求される吸込み圧力が圧送されている流
体の蒸気圧力を超過することにある。第１段羽根車＜Ｚ
ａの静圧は、入口ノズル３ｇの請求によって制限される
。即ち、ディフューザー／クコのヅ件は、波体の運動エ
ネルギーを静止エネルギーに変換し、第２段羽根車４１
に導入される流体の静圧を、キャビテーションを避ける
に足る１ルベルに高めることにある。

第２段羽根車４１ｇは、ポンプローターｔＸＯに固定さ
れているため、ポンプ電動機３ダによって回転、ｔｍに
動される。第２段羽根車４１ｇは、複数の、例えばＡ個
の第一段の羽根／／３を含み、これらの羽根は、外側の
第一段シュラウド／／６と第λ段ハブシュラウド／／ｇ
との間に形成されている。流体は、外側の第一段シュラ
ウド／／乙の表面／コλ、第２段ハブシュラウド／／ｇ
の内周面／２０及び第２段の羽根／１５忙より形成され
た通路を経て、流体経路ｉｏ。

に沿って向けらｉｌる。円筒状の直立部材／３０は、第
２段ハブシュラウド／／ｇに一体的に形成されることに
より、軸受支持ハウジング／８と共に狭い隙間／３’ｌ
を形成する。円筒状の唇状部材ｌコアは、外側や第一段
シュラウド／／６から下向きに延長し、ディフューザー
ｔＯａの外側シュラウド／１０に関して狭い隙間／２９
を形成している。狭い隙間／Ｕ？の寸法は、流体の貫流
を制限しながら、固定されたディフューザー１０．２に
対する第一段羽根車＜ｚｒの自由な回転を許容するよう
に設定されている。

ポンプローターｔｏは、軸受支持ハウジング／３２の内
部に回動自在に取付けられている。

軸受支持ハウジング／３コは、第３図に示すよう如、円
筒状の主要支持体ｌ−の下部フランジから吊設された環
状フランジ／！’Ｉにより支持されている。シールリン
グｌま３は、フランジｌまりの外面に固着されている。

シールリング／ｊ３の外径は、狭い隙間の滑りばめによ
って、外側ハウジング１２の内径に適合されている。

この狭い隙間ばめは、軸受支持ハウジング７３．２の回
りの環状スペース中の高圧の液体金属が軸受支持フラン
ジｉｓｙの上方において外側ハウジング７．２中に存在
する低圧液体金属リザーバーに入ることを制限する。円
筒状の軸受ジャーナル／４’４Ｚは、ボングローターｌ
Ｏの下端部の回りに配設してあり、軸受スリーブ／’Ｉ
Ａと共に、静圧ボケツ）／！、ｌを形成している。円筒
状の軸受スリーブ／ＦＡは、軸受支持ハウジング／、？
Ｊにより支持されている。軸受支持ハウジング／Ｊ、ｌ
には、径方向の通し孔／４’θが形成してあり、一連の
軸受孔／’Ｉｇ、／！；０は、比較的高圧の流体が環状
スペースＳ−から静圧ポケット／タコに流入してボンプ
ローターフＯの回転を容易にする。

第３図に示ずよ５ＶＣ１円筒状の上部ハウジング／３６
は、外側ハウジング１２の内部において、軸受支持ハウ
ジング／３２から１７３設されている。上部ディフュー
ザー／Ｊ９は、上部ハウジング／３６の上部と一体に形
成され、複数例えば／−個のディフューザー羽根／３ｇ
を備えている。上＋ｍディフューザー／、７９は、比較
的高速で回転している第２段羽根車４１ｇによって流体
に付与された運動エネルギーを静止エネルギーに変換す
ることにより、環状スペースＳ−に導かれる流体の全圧
を増大させる。

減速継手／２３は、比較的高速で回転している第２段羽
根車４１と比較的高速で回転している第２段羽根車４１
との間に挿入され、減速を担当する。第３図に示すよう
に、減速継手／２３は、外側の第一段シュラウド／／６
から垂直下方に垂設された円筒状の連結ドラム７２りを
備えている。内側抗力連結部材ＩＯ’ｌと外側抗力連結
部材１０４とは、第２段羽根車４１＆に固着してあり、
連結ドラムｉｓｙをその間に受けいれるように垂直上方
に延長しているｂ第３図に示すように、減速継手／、２
３への接近は、減速継手／２３への比較的高圧の流体の
流れを許容するための、ディフューザー１０２の出口と
上部ディフューザー／３ワとの間のスペースにおいてな
される。第１の複数の摩擦溝７．２６は、連結ドラム７
．２ケの内周面に、第一の複数の摩擦溝／、２ｇは連結
ドラム／コクの外周面に、それぞれ形成されていること
により、加圧流体と連結ドラム／λダとの間の表面抗力
係数が増大する。

第１図には、低ＮＰＳＨポンプ虎／θの第一実施例が図
示され、ここに、第３図に示した低ＮＰ８Ｈポンプ１０
と同一の要紫は、第３図の符号に２００又は３００を加
えた数字により表わされている。低ＮＰＳＨポンプλ／
θは、第９図に示すように、減速継手７２３０代りにト
ルクコンパ−１’　−ｊ　＆　Ａ　ヲ使Ｊ−４Ｌ−ｊる
。トルクコンバーター、３！ｔは、３組の羽根即ちイン
ペラー羽根、３ＡＯの組と、タービン羽根３乙乙の組と
、固定羽根、ｒｔｇの組とから成っている。インペラー
羽根３６０は、第一段羽根車２りざに、特に第−膜外＄
１！ｌシュラウド３／６に、一本市に固着されている。

インペラー羽根、３４０は、らせん状であり、インペラ
ーシュラウド３５ｇまで延長している。第一段羽根車２
’１ｇは、前述したように、ポンプ電！ＪｉＩＪ機によ
り駆動され、圧送流体を対応方向に作動させる。即ち、
第２段羽根車コクざが低ＮＰＳＨポンプ虎ｌＯの上端か
らみて時計方向に回動される場合、圧送される流体は同
様に時計方向に向けられ、タービンシュラウド３６コと
タービン内側シュラウド３Ａｌｌとの間に組付けられた
タービン羽根３６６と衝突してこれらを回転させる。

タービンシュラウド３６．２は、第９図に示すように、
直立支描部材、３！！；ｉ固定的に取付けてあり、この
支持部材は、第１段羽根車コク６の外側シュラウド２６
６と一体になっているため、ブースター羽根ＪＡＩＩは
、回転駆動される。

タービン羽根３Ａｂを去る流体は、タービン羽根３６６
に入る方向と逆の方向に導かれる。即ち、流入する液体
が時計方向に導かれる場合、排出される液体は、反時計
方向に導かれる。タービン羽根３６６を去る液体は、固
定シュラウド３７０，３７２の間に取付けられた固定ベ
ーン３６ｇにより受止められて方向が変えられる。

第９図に示すように、固定シュラウド３７コは、ディフ
ューザー３０．１の外側シュラウド３１０に固着されて
いるので、固定羽根３６ｇは、回転１−るインペラー羽
根ＪＡＯ及びタービン羽根３６６に対し固定した状態に
保たれている。そのため、羽根３４ｇに向かって時計方
向に導かれた流体は、らせん形の羽根、？　４１１　＜
Ｃよって方向が変えられ、ポンプλ／θの軸線とほぼ平
行なベクトルに沿って、インペラー羽根３１０に向かっ
て尋かれる。

第り図に示したトルクコンバーター３３６を第３図に示
した減速継手／２．？と比較した場合、減速継手／２３
は定トルク装置であるが、トルクコンバーター３３６は
、定出力装置である。

換言すると、減速継手７．２３は、第一段羽根車ｌＬｔ
ｇに加わる力（ボンド）×半径腕として表わされる入力
トルクが第２段羽根車コクに伝達されるトルクに等しく
なるように、作動する。第１段羽根車り６と第一段羽根
車りざとがそれぞれ３　ｋ　Ｏｒｐｍ　％ｇ　００　ｒ
ｐｍの速度でそれぞれ回転する場合に、次式 によって示される、トルクコンパ−ｐ−Ｊ＆６の効率と
比較した場合の減速継手／、２Ｊの効率は、比較的低い
。インペラー羽根／／ｋが効率ｇｏ％とじた場合に、第
１段羽根車ｔＩＩ−によって要求される制動馬力（ＢＨ
Ｐ　）は、次式により計算され、これは、流体継手から
の出力要求／３ダ八５馬力を示している。他方では、第
１段羽根車ｌＩｇから粘性抗力継手である減速継手／コ
３への入力馬力（ＨＰ）　は、次式によって計算される
。

第２段羽根車コクに高トルクを伝達するには比較的高い
滑り即ち低効率が必要なため、粘性抗力継手（減速継手
／、２Ｊ）は、第２段羽根車コクに、限定された出力速
度を与える。

トルクコンバーター３Ｓ６は、これと対照的に、比較的
高効率の出力を有し、その第１段羽机卓２り６をより高
速で回転−させることかできる。第Ｚ図如示ずように、
トルクコンバーターＪ　ｋ　ｔ　ト１Ｔ７Ｊ様のトルク
コンバーターについて、９０％までの効率が報告されて
いる。

トルクコンバーター３５６への入力馬力（ＨＰ）は次式 によって計算される。

全ポンプに対する総効率、即ち（第１段羽根車）＋（第
１段羽根車）の総効率は、次式により４算される。

即ち、ヘッド／ｙｓｒｎ（グｓｏフィート）、効率ざ３
％の１装ポンプの場合、粘性抗力継手（減速継手１２３
）を備えた低ＮＰＳＨポンプＩＯの総効率は、０．７ダ
ダと口１″算される。それと対照的に、トルクコンバー
ター３３６を備えた低ＮＰＢＨポンプ、２ＩＯの総効率
は、０．ｇ　３．ｔと計算される。このように、トルク
コンバーター、７！ｔによればポンプ総効率は著しく高
くなるが、粘性抗力継手を用いた場合に比べて製造コス
トは高価になる。

従って本発明は、揮発性液体を圧送する有効な手段を提
供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、低ＮＰＳＨポンプを、一部は断面により示し
た側面図であり、特に、圧送される揮発性液体のリザー
バーにポンプを取付けるしかたを示す図、第１図は、第
１図に示したポンプの側断面図であり、ブースタ一段、
高速段及び高速段の駆動に必要な継手を示す図、第３図
は、第７．２図に示したポンプを、一部は断面により示
した側面図であり、特にブースタ一段及び高速段の詳細
な構造を示す図、第り図は、本発明の変形例を、一部は
断面により示した側面図であり、特に、ブースタ一段に
回転運動を伝達するために高速段をブースタ一段に連結
する機構を示す図である。 ／θ・・低ＮＰＳＨポンプ、／、２・・外側ハウジング
（ポンプハウジング）、／９・・入口管（入口）、２０
・・出口管（出口）、３１・・ポンプ電動機、９６・０
第７段羽根車（ブースタ一段羽根車）、ｙｇ・・第１段
羽根車（主段羽根車）、ｔｏａ・・ディフューザー、ｌ
コ３・−減速継手、Ｊｊｔｅのトルクコンバーター（流
体−手手段）。 先１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 成る与えられた蒸気圧力を有する揮発性流体を比較的低
   い静圧レベルでポンプハウジングに導くための入口、比
   較的高い静圧レベルにおいて揮発性流体を該ポンプハウ
   ジングから排出するためσ起及υ・該人口と出１」との
   間に流体流路を画成する画成手段を備えた、該ポンプハ
   ウジングと、揮発性（Ｊｉｉ：体を該入口を経て引込み
   、該流体流路に沿い増大した動圧で揮発性流体を圧送す
   るために、該入口の近傍Ｉｊｆｆｌおいて該ポンプハウ
   ジング内ｉ・Ｃ回％白（１：　ｈｃ　ｊｉ’ｌ　Ｉ’Ｊ
   ’　Ｌ〕もれたプルスタ一段羽根車と、該ブースタ一段
   羽根車により揮発性流体に付与される動圧を増大した静
   圧に変更するために、該ブースタ一段羽根車により該流
   体流路ｆ沿ってノ浮かれる流体をさえぎるように、該ポ
   ンプハウジング内に固定的に配設されたディフューザー
   と、該ポンプハウジングの内部に回転自在に取付けてあ
   り、該ディフューザーから給送される流体に比較的高い
   静圧を付与し、比較的高い静圧において流体を排出する
   ように、ポンプ電動機に、比較的高速で回転するように
   結合されている、主段羽根車と、該入口において流体に
   与えられる正の低有効吸込み圧力ヘッドを前記蒸気圧力
   よりも高い値に保つと共に該主段羽根車により給送され
   る流体に対ｌ、設定される正の低有効吸込み圧力ヘッド
   が前記蒸気圧力を超過することを確実にするように選定
   した比較的低い速度で該ブースタ一段羽根車を回転させ
   るために該主段羽根車とブースク一段羽根車とを流体的
   に結合するように、該流体流路から陥れて配設された流
   体継手手段とを有することを特徴とする揮発性流体の圧
   送装置。