JPS6375385A - ポンプの軸推力平衡装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バランス管を用いたポンプの軸推力平衡装置
に係り、特に低流量域における軸推力上昇を抑えるのに
好適な軸推力平衡装置に関する。

〔従来の技術〕

ポンプの軸推力平衡装置の一つとして、一般的にインペ
ラ背面のつり合い室と吸込管をバランス管にて接続し、
つり合室の圧力を吸込圧力まで下げ軸推力を低減させる
方法がよく用いられる。しかし文献「ターボ機械の低流
量域特性に関する調査報告書（日本機械学会誌６９，５
６８．（１９６６−５）５７５頁）」に記載されている
ように低流量域においてはインペラ入口付近に逆流が生
じ、これが軸推力に影響し、低流量域で軸推力が急増す
る欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は低流′ｊｉ運転時、吸込管に旋回を伴な
った逆流が生じ、この旋回による遠心力のために管の外
側に向って静圧が高くなることによりつり含窒の圧力も
高くなり結局軸推力が上昇する問題があった。

本発明の目的は、低流量運転時においても、軸推力上昇
のないポンプの軸推力平衡装置を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため１本発明は、インペラ後面シュ
ラウドの封水隙間より小径部とそれと相対するケーシン
グの面との間に形成したつり含窒と吸込管とをバランス
管により接続した片吸込遠心ポンプの軸推力平衡装置に
おいて、バランス管の吸込管への開口部に近接して、低
流量域でのインペラからの逆流による旋回流を防止する
ために吸込管壁に、バランス管が臨む部分よりも旋回方
向上流側に旋回流の旋回方向に直角な突起を設けたこと
を特徴とするものである。

〔作用〕

吸込管に取付けた突起は、管内の旋回流をせき止め、背
後の管壁部に旋回流が剥離した低圧部を形成する。又突
起により旋回流自体が弱められる。

従がって、バランス管の吸込管への開口部に近接して、
前記逆流による旋回流の上流側に前記突起を設けること
により、バランス管が突起背後の低圧部に接続される。

よって、この低圧部とつり含窒がバランス管によって平
衡され、低流量域においても軸推力の上昇を抑えること
ができる。

〔実施例〕

本発明は、低流量時における吸込管内の効流の影響が、
バランス管の開口部に及ばないようにしたものである。

ポンプの流量を設計流量より減少させてゆくとインペラ
入口より流体の逆流が生ずるが、この逆流は、インペラ
の回転方向の強い円周速度成分を持っているため、遠心
力の作用で吸込管の外側に向って静圧が高くなる。この
圧力の影響を受けてつり含窒の圧力が高くなり、軸推力
が上昇する。

これを防ぐために第２図に示すように、吸込管のバラン
ス管の開口部近くにおいて、旋回流の上流側に突起を設
け、吸込管壁近くの流体の流れを変え、バランス管開口
部に低圧部を発生させるようにしたものである。

以下、本発明の具体的実施例を第１図〜第５図により説
明する。第１図は支軸の片吸込遠心ポンプの断面図で、
ケーシング１内には回転軸２により回転駆動されるイン
ペラ３を収納しである。

前記インペラの前面シュラウド３ａの吸込口部の外側に
は、前記前面シュラウドとケーシングとの間に環状の封
水隙間Ｃを設けである。また、後面シュラウド３ｂとケ
ーシング１との間にも、前記前面シュラウド３ａの封水
隙間と同一半径上に環状の封水隙間Ｃ′が設けてあり、
それより小径側の後面シュラウドと、それと相対するケ
ーシング面１ａとの間に形成したつり含窒ｄと、吸込室
４との間をバランス管５により接続しである。そして、
第１図及び第２図に示すように、このバランス管５の吸
込管における開口部に近接して、羽根車の回転方向に対
し逆側の吸込管壁に突起６が設けである。

上記のように構成した装置の作用について説明する０回
転軸によりインペラ３が回転すると液体は吸込管４から
インペラへ吸込まれる。そしてインペラにより昇圧され
た後ケーシング内の流路を経て吐出し、高圧液体にして
揚液する。インペラより吐出した高圧液体の一部は、イ
ンペラの後面シュラウド３ｂとケーシングとの間の封水
隙間ｃ′、つり含窒ｄ及びバランス管５を介して吸込管
４に漏洩するが、封水隙間Ｃ′は可及的に僅少な隙間と
しているため、漏洩液の圧力低下はほとんどこの封水隙
間にて生ずる。従って、つり令室ｄ内の圧力は吸込管４
内の圧力とほぼ等しくなり、これにより軸推力がバラン
スし、軸受７に加わる荷重は小さい。ところで、ポンプ
運転流量を設計点より減少して行くと、第１図及び第２
図の矢印で示すように、インペラより吸込側に向う逆流
が生ずるが、この逆流はインペラの回転方向の強い旋回
成分を有する。従って、前記逆流が生ずると旋回流れに
よる遠心力の作用により吸込管の管壁近くの圧力が吸込
管断面の平均圧力より高くなるが、本発明は突起６によ
り前記旋回流れをせき止め、その背後の管壁部に、第３
図に示すように低圧部を生ずるようにしている。前記バ
ランス管は、この低圧部に接続しているため、インペラ
３からの逆流が生じても、バランス管５内及びつり令室
ｄ内の圧力上昇は生じない、従って、インペラ入口逆流
の発生に伴う軸推力の増大を防止できる。

さて、前記突起は逆流による旋回流をせき止め旋回流れ
を弱める作用があるが、このように吸込管内の逆流によ
る旋回流れを突起等により止めると、第４図の破線で示
すように締切点近くの全揚遍及び軸動力が増大すること
が知られている。締切揚程が増大すればケーシングや吐
出配管の許容圧力を高める必要があり高価となる。この
ため、上記突起６の高さは可及的に低くして旋回流を止
める作用を小さくすることが好ましい、第３図に示すよ
うな突起６により剥離した旋回流は、その下流で再び壁
面に付着し、その間で低圧部が形成されるが、この低圧
部にバランス管の開口部を接続すること及び締切点特性
への影響を小さく抑えることを考慮すると、前記突起６
の高さｈはバランス管５の開口部の内径りに対しｄ／１
０≦ｈ≦ｄ／２に選ぶことが望ましい。

なお、突起６により旋回流れがせき止められ。

旋回速度が減するのを小さくするため、第５図に示すよ
うに逆流による旋回流れと接する突８６の面を、傾斜面
６ａとしてもよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、ポンプの低流量
運転時に生ずる吸込口での逆流による圧力上昇の影響を
バランス管に与えないようにできるので、低流量運転時
の軸推力上昇を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の車軸片吸込遠心ポンプの断
面図、第２図は第１図の■−■線断面図、第３図は吸込
管に突起を設けたことにより生ずる吸込管壁の圧力分布
を示す図、第４図は突起を大きくした場合のポンプ性能
に与える影響を示す線図、第５図は本発明の他の実施例
を示す要部断面図である。 １・・・ケーシング、２・・・軸、３・・・インペラ、
３　ａ　−前面シュラウド、３ｂ・・・後面シュラウド
、４・・・吸込管、５・・・バランス管、６・・・突起
、Ｃ・・・封水隙間、Ｃ′・・・封水隙間、ｄ・・・っ
り含窒、７・・・軸封部、８・・・軸受部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インペラ後面シユラウドの封水隙間より小径部とそ
   れと相対するケーシングの面との間に形成したつり合室
   と吸込管とをバランス管により接続した片吸込遠心ポン
   プの軸推力平衡装置において、バランス管の吸込管への
   開口部に近接して、低流量域でのインペラからの逆流に
   よる旋回流を防止するために吸込管壁に、バランス管が
   臨む部分よりも旋回方向上流側に旋回流の旋回方向に直
   角な突起を設けたことを特徴とするポンプの軸推力平衡
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記バランス管の
   吸込管への開口部の内径をｄ、前記突起の高さをｈとす
   るときｄ／１０≦ｈ≦ｄ／２となるように突起の高さを
   定めたことを特徴とするポンプの軸推力平衡装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記突起の前記逆
   流による旋回流と接する面を、突起の吸込管壁位置が突
   起先端より前記旋回流の上流側となるように傾斜させた
   ことを特徴とするポンプの軸推力平衡装置。