WO2016152892A1 - 多段ポンプ - Google Patents

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WO2016152892A1
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balance
space
casing
impellers
pump
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French (fr)
Inventor
規彦 細田
晶子 大竹
Original Assignee
株式会社荏原製作所
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • 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
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • 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
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing

Definitions

  • the present invention relates to a multistage pump.
  • the multi-stage pump has a plurality of impellers fixed to the rotating shaft. Liquid is introduced into the pump casing from the suction port of the multistage pump. The liquid introduced into the pump casing is sequentially pressurized by the impeller and discharged from the discharge port. Multistage pumps are used for transferring various liquids such as fresh water and seawater, and are used in various places.
  • ⁇ Axial thrust acts on the rotary shaft of the multistage pump from the discharge side to the suction side due to the pressure difference between the suction side and the discharge side of the rotating impeller.
  • the multistage pump is provided with a balance mechanism that balances the axial thrust and the balance thrust by generating a balance thrust in the opposite direction to the axial thrust.
  • the balance mechanism includes a balance disk attached to the rotating shaft and a balance sheet attached to the pump casing and facing the balance disk.
  • the balance space that accommodates the balance disk and the balance sheet is communicated with the space on the fluid suction side of the pump casing by the balance pipe.
  • the conventional technology does not consider suppressing cavitation from occurring in the fluid recirculated through the balance pipe.
  • the fluid in the balance space is returned to the suction side space via the balance pipe.
  • the pressure in the suction-side space is lower than the vapor pressure of the fluid returned to the suction-side space, the fluid may evaporate in the suction-side space and cavitation may occur.
  • the impeller may be damaged, abnormal sound, or abnormal vibration. Further, it is not preferable because dry sliding may occur in the sliding portion between the suction casing and the first stage impeller.
  • an object of the present invention is to realize a multi-stage pump having a simple structure capable of suppressing the occurrence of cavitation in the fluid recirculated through the balance pipe.
  • a multistage pump includes a rotating shaft, a plurality of impellers attached to the rotating shaft, a balance mechanism for balancing axial thrust acting on the rotating shaft, the plurality of impellers, and the A pump casing that houses the balance mechanism; a balance space in the pump casing in which the balance mechanism is housed; an intermediate space in the pump casing that is sandwiched between a pair of adjacent impellers of the plurality of impellers; And a balance pipe that communicates with each other.
  • the balance pipe is adjacent to the fluid downstream side of the first stage impeller disposed on the most fluid suction port side of the plurality of impellers and the first stage impeller.
  • the first intermediate space sandwiched by the stage impeller and the balance space communicate with each other, or 3 adjacent to the fluid downstream side of the second stage impeller and the second stage impeller.
  • the second intermediate space sandwiched between the stage impellers and the balance space can communicate with each other.
  • the balance mechanism may include a balance disk attached to the rotating shaft, and a balance sheet attached to the pump casing and facing the balance disk.
  • FIG. 1A is a side view of a multi-stage pump according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a view of the multistage pump according to the embodiment as viewed from the direction indicated by the arrow A in FIG. 1A.
  • FIG. 1C is a view of the multistage pump according to the embodiment as viewed from the direction indicated by the arrow B in FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a multistage pump according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a multistage pump according to an embodiment.
  • FIG. 1A is a side view of a multi-stage pump according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a view of the multistage pump according to the embodiment as viewed from the direction indicated by the arrow A in FIG. 1A.
  • FIG. 1C is a view of the multistage pump according to the embodiment as viewed from the direction indicated by the arrow B in FIG. 1A.
  • 2 and 3 are cross-sectional views of a multi-stage pump according to an embodiment.
  • the multi-stage pump 200 includes a rotating shaft 1 extending in a predetermined direction, a plurality of impellers 2 fixed to the rotating shaft 1, and a pump casing 3 that accommodates the impellers 2.
  • the multistage pump 200 of this embodiment includes 12 impellers 2-1 to 2-12, but the number of impellers is arbitrary.
  • the rotating shaft 1 is rotatably supported by a bearing 9. One end of the rotating shaft 1 is connected to a drive source such as a motor.
  • the rotating shaft 1 and the impeller 2 are rotationally driven by a driving source.
  • the pump casing 3 includes a suction casing 10 in which a suction port 11 is formed, a discharge casing 30 in which a discharge port 31 is formed, and an intermediate casing 50 disposed between the suction casing 10 and the discharge casing 30. .
  • a leg 80 is attached to the suction casing 10.
  • Legs 81 are attached to the discharge casing 30.
  • the intermediate casing 50 has a structure in which a plurality of annular casing pieces 50a are stacked in the axial direction.
  • a guide vane 4 is disposed on the radially outer side of each impeller 2.
  • a set of impellers 2 and guide vanes 4 are arranged in each casing piece 50a.
  • the suction casing 10, the intermediate casing 50, and the discharge casing 30 are fixed to each other by a through bolt 6 and a nut 7.
  • the suction casing 10 and the discharge casing 30 are detachably attached to the intermediate casing 50. That is, the suction casing 10 and the discharge casing 30 can be separated from the intermediate casing 50 by removing the through bolts 6 and the nuts 7.
  • the multistage pump 200 can change the number of stages of the impeller 2. When increasing the number of stages of the impeller 2, a desired number of impellers, guide vanes corresponding to the impellers, and casing pieces are added to the multistage pump 200. On the other hand, when reducing the number of stages of the impeller 2, a desired number of impellers, guide vanes corresponding to the impellers, and casing pieces are removed from the multistage pump 200. Thus, the multistage pump 200 can have a desired number of stages according to the application.
  • the rotary shaft 1 extends through the suction casing 10 and the discharge casing 30.
  • a shaft sealing mechanism 55 is provided in each of the suction casing 10 and the discharge casing 30 through the rotary shaft 1.
  • For the shaft sealing mechanism 55 for example, a mechanical seal or a gland packing is used.
  • Each of the bearings 9 is accommodated in a bearing casing 65.
  • a bearing cover 67 is fixed to the bearing casing 65 by bolts.
  • Each bearing casing 65 is filled with lubricating oil, and this lubricating oil is cooled by a cooling pipe 66. Note that the cooling pipe 66 may not be provided.
  • the suction casing 10 is formed with a suction volute 20 connected to the suction port 11 and a side chamber 25 adjacent to the first stage impeller of the multistage impeller 2. A part of the liquid pressurized by the first stage impeller flows into the side chamber 25.
  • the suction volute 20 and the side chamber 25 are separated by a partition wall 26.
  • the multistage pump 200 includes a balance mechanism 70.
  • the balance mechanism 70 is disposed in a balance space 73 inside the discharge casing 30.
  • the balance mechanism 70 includes a balance disk 71 that is attached to the rotary shaft 1 and rotates integrally with the rotary shaft 1. Further, the balance mechanism 70 includes a balance sheet 72 that is attached to the discharge casing 30 and is disposed to face the liquid inflow side of the balance disk 71.
  • the balance mechanism 70 has a function of balancing the thrust force acting on the rotary shaft 1 by supporting the thrust force generated due to the pressure difference between the suction side and the discharge side of the impeller 2.
  • the liquid pressurized by the impeller 2 passes through a minute gap between the balance disk 71 and the balance sheet 72 and flows into the balance space 73.
  • the multistage pump 200 of this embodiment demonstrated the balance mechanism 70 provided with the balance disk 71 and the balance sheet
  • the present invention can be applied to a pump having another known balance mechanism that balances axial thrust and balance thrust by generating balance thrust in the opposite direction to the axial thrust of the rotating shaft.
  • the multistage pump 200 includes a balance pipe 75.
  • the balance pipe 75 communicates the balance space 73 with an intermediate space in the pump casing 3 sandwiched between a pair of adjacent impellers among the plurality of impellers 2-1 to 2-12.
  • the balance pipe 75 includes the first stage impeller 2-1 and the first stage impeller 2 that are arranged closest to the fluid suction port among the plurality of impellers 2-1 to 2-12. -1 can be communicated with the first intermediate space 110 sandwiched by the second-stage impeller 2-2 adjacent to the fluid downstream side of the fluid and the balance space 73.
  • the first intermediate space 110 is a space formed by the guide vanes 4 and the intermediate casing 50.
  • a pipe 100 that communicates with the first intermediate space 110 is attached to the intermediate casing 50.
  • the balance pipe 75 is connected to the pipe 100.
  • the balance pipe 75 includes a second stage impeller 2-2 and a third stage impeller 2-3 adjacent to the fluid downstream side of the second stage impeller 2-2. It is also possible to communicate the second intermediate space 130 sandwiched between and the balance space 73.
  • the second intermediate space 130 is a space formed by the guide vanes 4 and the intermediate casing 50.
  • a pipe 120 that communicates with the second intermediate space 130 is attached to the intermediate casing 50.
  • the balance pipe 75 is connected to the pipe 120.
  • the balance pipe 75 communicates not only the first intermediate space 110 and the second intermediate space 130 but also the intermediate space in the pump casing 3 sandwiched between the pair of adjacent impellers 2 and the balance space 73. Can do.
  • the multistage pump 200 of the present embodiment it is possible to realize a simple structure that can suppress the occurrence of cavitation in the fluid recirculated through the balance pipe 75. That is, the conventional multistage pump sucks the fluid in the balance space 73 through the balance pipe 75 and returns it to the volute 20 or the side chamber 25.
  • the pressure of the suction volute 20 or the side chamber 25 is lower than the vapor pressure of the recirculated fluid, the fluid may evaporate in the suction volute 20 or the side chamber 25 and cavitation may occur.
  • the impeller may be damaged, abnormal sound, or abnormal vibration. Further, it is not preferable because dry sliding may occur in the sliding portion between the suction casing and the first stage impeller.
  • the balance pipe 75 has an intermediate space in the pump casing 3 sandwiched between a pair of adjacent impellers among the plurality of impellers 2, a balance space 73, Communicate. Specifically, the balance pipe 75 communicates the balance space 73 with the first intermediate space 110 or the second intermediate space 130. Therefore, the fluid in the balance space 73 is returned to the first intermediate space 110 or the second intermediate space 130.
  • the multistage pump 200 gradually pressurizes the fluid by the impeller 2, the pressure in the first intermediate space 110 or the second intermediate space 130 is higher than the pressure in the suction volute 20 or the side chamber 25. .
  • the fluid in the balance space 73 flows back to the first intermediate space 110 or the second intermediate space 130 via the balance pipe 75, the fluid evaporates in the first intermediate space 110 or the second intermediate space 130, and cavitation occurs.
  • production can be suppressed.
  • cavitation occurs in the recirculated fluid even when a relatively high temperature fluid is transferred and the pushing pressure of the multistage pump 200 is low. Can be suppressed.
  • the multistage pump 200 of the present embodiment adopts a self-balance type that returns the fluid in the balance space 73 to the multistage pump 200 instead of the external balance type. Therefore, according to the multistage pump 200 of this embodiment, it is not necessary to provide the connection port, various valves, an orifice, etc. of an external balance piping in a deaerator, and the piping construction range of the balance piping 75 may be narrow. Therefore, according to the multistage pump 200 of this embodiment, the cost regarding the multistage pump 200 can be reduced and the structure of the multistage pump 200 can be simplified.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

　バランス配管を介して還流された流体にキャビテーションが発生するのを抑制することができる簡素な構造の多段ポンプを実現する。　多段ポンプ２００は、回転軸１と、前記回転軸１に取り付けられた複数の羽根車２と、前記回転軸１に作用する軸方向推力をバランスさせるためのバランス機構７０と、前記複数の羽根車２及び前記バランス機構７０を収容するポンプケーシング３と、前記バランス機構７０が収容される前記ポンプケーシング３内のバランス空間７３と、前記複数の羽根車２のうちの隣接する一対の羽根車２－１，２－２に挟まれる前記ポンプケーシング３内の第１中間空間１１０と、を連通するバランス配管７５と、を備える。

Description

多段ポンプ
　本発明は、多段ポンプに関する。
　多段ポンプは、回転軸に固定された複数の羽根車を有している。液体は、多段ポンプの吸い込みポートからポンプケーシング内に導入される。ポンプケーシング内に導入された液体は、羽根車により順次昇圧され、吐き出しポートから吐き出される。多段ポンプは、清水や海水などの様々な液体の移送に使用され、様々な場所で使用されている。
　多段ポンプの回転軸には、回転する羽根車の吸い込み側と吐き出し側との圧力差に起因して、吐き出し側から吸い込み側へ軸方向推力が作用する。このため、多段ポンプには、軸方向推力に対して反対方向のバランス推力を発生させることによって軸方向推力とバランス推力とを釣り合わせるバランス機構が備えられている。
　バランス機構は、回転軸に取り付けられたバランスディスクと、ポンプケーシングに取り付けられてバランスディスクに対向するバランスシートと、を備える。バランスディスク及びバランスシートを収容するバランス空間は、バランス配管によってポンプケーシングの流体の吸い込み側の空間に連通される。
　バランス機能を設けることによって、軸方向推力に対して反対方向のバランス推力がバランスディスクに作用し、軸方向推力とバランス推力とが釣り合うことで軸方向推力が打ち消される。このようなバランス機構を備えた多段ポンプは特許文献１に記載されている。
特開２０００－１３０４００号公報
　しかしながら、従来技術は、バランス配管を介して還流された流体にキャビテーションが発生するのを抑制することは考慮されていない。
　すなわち、バランス空間の圧力が多段ポンプの吸い込み側の空間の圧力よりも高い場合には、バランス空間の流体がバランス配管を介して吸い込み側の空間へ還流される。ここで、吸い込み側の空間の圧力が、吸い込み側の空間へ還流された流体の蒸気圧よりも低い場合には、吸い込み側の空間において流体が蒸発してキャビテーションが発生するおそれがある。キャビテーションが発生した場合には、羽根車の破損や異常音、異常振動の原因となるおそれがある。また、吸い込みケーシングと初段羽根車の摺動部においてドライ摺動が発生するおそれがあるので好ましくない。
　これに対して、キャビテーションの発生を抑制するためには、例えば、バランス空間の流体を多段ポンプの上流側に設置された脱気器へ戻す外部バランス式を採用することが考えられる。しかしながら、外部バランス式を採用する場合、脱気器に外部バランス配管の接続口や各種弁、オリフィス等を設けなければならないので設備が複雑化するとともに、脱気器と多段ポンプとを配管で接続しなくてはならないので、配管施工範囲が広くなる。
　そこで、本発明は、バランス配管を介して還流された流体にキャビテーションが発生するのを抑制することができる簡素な構造の多段ポンプを実現することを目的とする。
　一実施形態の多段ポンプは、回転軸と、前記回転軸に取り付けられた複数の羽根車と、前記回転軸に作用する軸方向推力をバランスさせるためのバランス機構と、前記複数の羽根車及び前記バランス機構を収容するポンプケーシングと、前記バランス機構が収容される前記ポンプケーシング内のバランス空間と、前記複数の羽根車のうちの隣接する一対の羽根車に挟まれる前記ポンプケーシング内の中間空間と、を連通するバランス配管と、を備える。
　また、一実施形態の多段ポンプにおいて、前記バランス配管は、前記複数の羽根車のうち最も流体の吸い込み口側に配置された初段の羽根車と前記初段の羽根車の流体下流側に隣接する２段目の羽根車とによって挟まれる第１中間空間と、前記バランス空間と、を連通するか、又は、前記２段目の羽根車と前記２段目の羽根車の流体下流側に隣接する３段目の羽根車とによって挟まれる第２中間空間と、前記バランス空間と、を連通する、ことができる。
　また、一実施形態の多段ポンプにおいて、前記バランス機構は、前記回転軸に取り付けられたバランスディスクと、前記ポンプケーシングに取り付けられて前記バランスディスクに対向するバランスシートと、を備えることができる。
図１Ａは、一実施形態の多段ポンプの側面図である。 図１Ｂは、一実施形態の多段ポンプを図１Ａの矢印Ａで示す方向から見た図である。 図１Ｃは、一実施形態の多段ポンプを図１Ａの矢印Ｂで示す方向から見た図である。 図２は、一実施形態の多段ポンプの断面図である。 図３は、一実施形態の多段ポンプの断面図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　図１Ａは、一実施形態の多段ポンプの側面図である。図１Ｂは、一実施形態の多段ポンプを図１Ａの矢印Ａで示す方向から見た図である。図１Ｃは、一実施形態の多段ポンプを図１Ａの矢印Ｂで示す方向から見た図である。図２，３はそれぞれ、一実施形態の多段ポンプの断面図である。
　多段ポンプ２００は、所定方向に延びる回転軸１と、回転軸１に固定された複数の羽根車２と、これら羽根車２を収容するポンプケーシング３と、を備えている。本実施形態の多段ポンプ２００は、１２個の羽根車２－１～２－１２を備えるが、羽根車の数は任意である。回転軸１は、軸受９により回転自在に支持されている。回転軸１の一端は、モータなどの駆動源に連結される。回転軸１及び羽根車２は、駆動源によって回転駆動される。
　ポンプケーシング３は、吸い込みポート１１が形成された吸い込みケーシング１０と、吐き出しポート３１が形成された吐き出しケーシング３０と、吸い込みケーシング１０と吐き出しケーシング３０との間に配置された中間ケーシング５０と、を備える。吸い込みケーシング１０には脚部８０が取り付けられる。吐き出しケーシング３０には脚部８１が取り付けられる。
　中間ケーシング５０は、複数の環状のケーシングピース５０ａが軸方向に積み重なった構造を有している。各羽根車２の径方向外側には、ガイドベーン４が配置されている。各ケーシングピース５０ａ内には、１組の羽根車２及びガイドベーン４が配置されている。吸い込みケーシング１０、中間ケーシング５０、及び、吐き出しケーシング３０は、通しボルト６及びナット７によって互いに固定されている。
　吸い込みケーシング１０及び吐き出しケーシング３０は、中間ケーシング５０に着脱可能に取り付けられている。すなわち、吸い込みケーシング１０及び吐き出しケーシング３０は、通しボルト６及びナット７を取り外すことにより中間ケーシング５０から切り離すことができる。
　多段ポンプ２００は、羽根車２の段数を変更することが可能になっている。羽根車２の段数を増やす場合は、所望の数の羽根車と、これら羽根車に対応したガイドベーンと、ケーシングピースと、を多段ポンプ２００に追加する。一方、羽根車２の段数を減らす場合は、所望の数の羽根車と、これら羽根車に対応したガイドベーンと、ケーシングピースと、を多段ポンプ２００から取り外す。このように、多段ポンプ２００は、用途に応じて所望の段数にすることができる。
　回転軸１は、吸い込みケーシング１０及び吐き出しケーシング３０を貫通して延びている。吸い込みケーシング１０及び吐き出しケーシング３０の回転軸１の貫通部分にはそれぞれ、軸封機構５５が設けられている。軸封機構５５は、例えば、メカニカルシール又はグランドパッキンなどが使用される。軸受９はそれぞれ、軸受ケーシング６５に収容されている。軸受ケーシング６５にはそれぞれ、軸受カバー６７がボルトにより固定されている。各軸受ケーシング６５内には潤滑オイルが充填されており、この潤滑オイルは、冷却パイプ６６によって冷却されるようになっている。なお、冷却パイプ６６は設けられていなくてもよい。
　吸い込みケーシング１０には、吸い込みポート１１に接続された吸い込みボリュート２０と、多段の羽根車２のうちの初段の羽根車に隣接した側室２５と、が形成されている。側室２５には、初段の羽根車によって昇圧された液体の一部が流入するようになっている。吸い込みボリュート２０と側室２５は、仕切り壁２６によって隔離されている。
　多段ポンプ２００は、バランス機構７０を備える。バランス機構７０は、吐き出しケーシング３０の内部のバランス空間７３に配置されている。バランス機構７０は、回転軸１に取り付けられて回転軸１と一体に回転するバランスディスク７１を備える。また、バランス機構７０は、吐き出しケーシング３０に取り付けられてバランスディスク７１の液体流入側に対向配置されたバランスシート７２を備える。
　バランス機構７０は、羽根車２の吸い込み側と吐き出し側の圧力差に起因して発生するスラスト力を支持することによって、回転軸１に作用するスラスト力をバランスさせる機能を有する。羽根車２によって昇圧された液体は、バランスディスク７１とバランスシート７２との間の微小な隙間を通り、バランス空間７３に流入するようになっている。なお、本実施形態の多段ポンプ２００は、バランスディスク７１とバランスシート７２とを備えるバランス機構７０を一例に説明したが、これには限定されない。本発明は、回転軸の軸方向推力に対して反対方向のバランス推力を発生させることによって軸方向推力とバランス推力とを釣り合わせる他の公知のバランス機構を備えたポンプに適用することができる。
　多段ポンプ２００は、バランス配管７５を備える。バランス配管７５は、バランス空間７３と、複数の羽根車２－１～２－１２のうちの隣接する一対の羽根車に挟まれるポンプケーシング３内の中間空間と、を連通する。
　例えば、バランス配管７５は、図２に示すように、複数の羽根車２－１～２－１２のうち最も流体の吸い込み口側に配置された初段の羽根車２－１と初段の羽根車２－１の流体下流側に隣接する２段目の羽根車２－２とによって挟まれる第１中間空間１１０と、バランス空間７３と、を連通することができる。具体的には、第１中間空間１１０は、ガイドベーン４と中間ケーシング５０によって形成される空間である。中間ケーシング５０には、第１中間空間１１０と連通する配管１００が取り付けられる。バランス配管７５は、配管１００に接続される。
　また、バランス配管７５は、図３に示すように、２段目の羽根車２－２と２段目の羽根車２－２の流体下流側に隣接する３段目の羽根車２－３とによって挟まれる第２中間空間１３０と、バランス空間７３と、を連通することもできる。第２中間空間１３０は、ガイドベーン４と中間ケーシング５０によって形成される空間である。中間ケーシング５０には、第２中間空間１３０と連通する配管１２０が取り付けられる。バランス配管７５は、配管１２０に接続される。なお、バランス配管７５は、第１中間空間１１０，第２中間空間１３０に限らず、隣接する一対の羽根車２に挟まれるポンプケーシング３内の中間空間と、バランス空間７３と、を連通することができる。
　本実施形態の多段ポンプ２００によれば、バランス配管７５を介して還流された流体にキャビテーションが発生するのを抑制することができる簡素な構造を実現することができる。すなわち、従来技術の多段ポンプは、バランス配管７５を介してバランス空間７３の流体を吸い込みボリュート２０又は側室２５へ還流していた。ここで、吸い込みボリュート２０又は側室２５の圧力が、還流された流体の蒸気圧よりも低い場合には、吸い込みボリュート２０又は側室２５において流体が蒸発してキャビテーションが発生するおそれがある。キャビテーションが発生した場合には、羽根車の破損や異常音、異常振動の原因となるおそれがある。また、吸い込みケーシングと初段羽根車の摺動部においてドライ摺動が発生するおそれがあるので好ましくない。
　これに対して、本実施形態の多段ポンプ２００は、バランス配管７５が、複数の羽根車２のうちの隣接する一対の羽根車に挟まれるポンプケーシング３内の中間空間と、バランス空間７３と、を連通する。具体的には、バランス配管７５は、バランス空間７３と、第１中間空間１１０又は第２中間空間１３０と、を連通する。よって、バランス空間７３の流体は、第１中間空間１１０又は第２中間空間１３０へ還流される。ここで、多段ポンプ２００は、流体を羽根車２によって徐々に加圧するので、第１中間空間１１０又は第２中間空間１３０の圧力は、吸い込みボリュート２０又は側室２５の圧力に比べて、高圧である。したがって、バランス空間７３の流体がバランス配管７５を介して第１中間空間１１０又は第２中間空間１３０へ還流したとしても、第１中間空間１１０又は第２中間空間１３０において流体が蒸発してキャビテーションが発生するのを抑制することができる。特に、本実施形態の多段ポンプ２００によれば、比較的高温の流体を移送する場合であり、かつ、多段ポンプ２００の押し込み圧力が低い場合であっても、還流された流体にキャビテーションが発生するのを抑制することができる。
　なお、キャビテーションの発生を抑制するためには、例えば、バランス空間７３の流体を多段ポンプ２００の上流側に設置された脱気器へ戻す外部バランス式を採用することが考えられる。しかしながら、外部バランス式を採用する場合、脱気器に外部バランス配管の接続口や各種弁、オリフィス等を設けなければならないので設備が複雑化するとともに、脱気器と多段ポンプとを配管で接続しなくてはならないので、配管施工範囲が広くなる。
　これに対して本実施形態の多段ポンプ２００は、外部バランス式ではなく、バランス空間７３の流体を多段ポンプ２００に戻すセルフバランス式を採用している。したがって、本実施形態の多段ポンプ２００によれば、脱気器に外部バランス配管の接続口や各種弁、オリフィス等を設けなくてもよいし、バランス配管７５の配管施工範囲が狭くて済む。したがって、本実施形態の多段ポンプ２００によれば、多段ポンプ２００に関するコストを低減することができるとともに多段ポンプ２００の構造を簡素化することができる。
　上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
１　回転軸
２　羽根車
３　ポンプケーシング
７０　バランス機構
７１　バランスディスク
７２　バランスシート
７３　バランス空間
７５　バランス配管
１１０　第１中間空間
１３０　第２中間空間
２００　多段ポンプ
 

Claims (3)

  1. 　回転軸と、
    　前記回転軸に取り付けられた複数の羽根車と、
    　前記回転軸に作用する軸方向推力をバランスさせるためのバランス機構と、
    　前記複数の羽根車及び前記バランス機構を収容するポンプケーシングと、
    　前記バランス機構が収容される前記ポンプケーシング内のバランス空間と、前記複数の羽根車のうちの隣接する一対の羽根車に挟まれる前記ポンプケーシング内の中間空間と、を連通するバランス配管と、
    　を備えた多段ポンプ。
  2. 　請求項１の多段ポンプにおいて、
    　前記バランス配管は、前記複数の羽根車のうち最も流体の吸い込み口側に配置された初段の羽根車と前記初段の羽根車の流体下流側に隣接する２段目の羽根車とによって挟まれる第１中間空間と、前記バランス空間と、を連通するか、又は、前記２段目の羽根車と前記２段目の羽根車の流体下流側に隣接する３段目の羽根車とによって挟まれる第２中間空間と、前記バランス空間と、を連通する、
    　多段ポンプ。
  3. 　請求項１又は２の多段ポンプにおいて、
    　前記バランス機構は、
    　前記回転軸に取り付けられたバランスディスクと、
    　前記ポンプケーシングに取り付けられて前記バランスディスクに対向するバランスシートと、
    　を備える多段ポンプ。
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