WO2018131275A1 - 立形ポンプ及び尿素合成プラント - Google Patents

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WO2018131275A1
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casing
vertical pump
impellers
flow path
rotating shaft
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PCT/JP2017/040481
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大司 船越
恭史 植田
晃生 前田
康博 小山
秀俊 福田
将秀 生南
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to a vertical pump and a urea synthesis plant.
  • Patent Document 1 discloses a multistage centrifugal pump provided with a thrust balance device including a balance sleeve fitted into a shaft portion of the pump.
  • a thrust balance device including a balance sleeve fitted into a shaft portion of the pump.
  • this thrust balance device one end surface of the balance sleeve is positioned on the back side of the final stage impeller, and the other end surface of the balance sleeve is adjacent to a space communicating with the suction side of the pump. Then, a force opposite to the thrust force (reverse thrust force) according to the pressure difference at the both end faces of the balance sleeve (that is, the difference between the discharge pressure and the suction side pressure in the final stage impeller) is transmitted to the pump shaft, It balances the thrust force generated on the pump shaft.
  • At least one embodiment of the present invention aims to provide a vertical pump and a urea synthesis plant capable of appropriately balancing thrust force while suppressing vaporization of fluid.
  • a vertical pump includes: A rotating shaft; A plurality of impellers configured to rotate with the rotating shaft; A casing for housing the plurality of impellers; A mechanical seal provided in a penetrating portion of the rotating shaft of the casing; A balance sleeve located between the last stage impeller and the mechanical seal among the plurality of stage impellers in the penetrating portion of the rotary shaft, and for at least partially balancing the thrust force of the rotary shaft; Between the rotating shaft and the casing, provided on the opposite side of the plurality of stage impellers across the balance sleeve in the axial direction of the rotating shaft, and communicated with an intermediate stage impeller of the plurality of stage impellers An intermediate chamber, A low pressure chamber provided adjacent to the mechanical seal in the axial direction between the rotating shaft and the casing, and communicating with a lower pressure side than the intermediate stage impeller; A partition wall partitioning the intermediate chamber and the low pressure chamber; Is provided.
  • the pressure of the liquid that has passed through the final stage impeller (discharge pressure) and the pressure of the intermediate stage impeller are caused by applying the pressure of the intermediate stage impeller to the balance sleeve.
  • the reverse thrust force can be applied to the balance sleeve to achieve the balance of the thrust force of the vertical pump.
  • intermediate stage impeller refers to an arbitrary impeller on the downstream side of the first stage impeller and on the upstream side of the final stage impeller.
  • the mechanical seal is A pair of stationary rings provided in the casing; A pair of rotating rings configured to rotate together with the rotating shaft so as to slide with respect to the pair of fixed rings, respectively; Including The stationary ring and the rotating ring are tandem mechanical seals arranged alternately in the axial direction.
  • the pressure acting on the mechanical seal connected to the low pressure chamber can be reduced.
  • the liquid (process fluid) in the vertical pump can be sealed by using the external fluid having a lower pressure than the double mechanical seal by the tandem mechanical seal as in the configuration of (2).
  • the casing is An intermediate casing covering the plurality of impellers; An outer casing provided to cover the intermediate casing; A casing cover attached to the outer casing so as to close an upper end opening of the outer casing, and having the penetrating portion by the rotating shaft; Including A lower bearing that rotatably supports the lower end of the rotating shaft on the intermediate casing; An intermediate bearing that rotatably supports an intermediate portion of the rotating shaft on the intermediate casing; Further comprising The intermediate chamber communicates with the intermediate stage impeller located above the lower bearing and below the intermediate bearing.
  • the vibration of the rotating shaft can be reduced by supporting the rotating shaft by the lower bearing and the intermediate bearing.
  • the lower bearing can suppress the mode (primary mode) in which the lower portion of the rotating shaft swings
  • the intermediate bearing can suppress the mode (secondary mode) in which the central portion of the rotating shaft swings.
  • the intermediate sleeve is communicated with the intermediate stage impeller between the lower bearing and the intermediate bearing, so that a sufficiently large reverse thrust force is applied to the balance sleeve while the balance sleeve is operated. It is possible to effectively suppress the vaporization accompanying the sudden decompression of the leaked liquid.
  • the vertical pump is configured to pressurize a liquid in which a gaseous substance is liquefied by compression under normal temperature and normal pressure.
  • the intermediate stage impeller is communicated with the intermediate chamber, thereby suppressing vaporization due to sudden pressure reduction of the leaked liquid via the balance sleeve. can do. Therefore, as in the configuration of (4) above, even when the gas substance is liquefied by compression under the normal temperature and normal pressure, the liquid is vaporized through the balance sleeve even when the pressure is increased by the vertical pump. Can be suppressed.
  • the casing is An intermediate casing covering the plurality of impellers; An outer casing provided to cover the intermediate casing; A casing cover attached to the outer casing so as to close an upper end opening of the outer casing, and having the penetrating portion by the rotating shaft; Including The casing cover is formed with a balanced internal flow path communicating with the intermediate chamber, A balance pipe is further provided between the intermediate casing and the outer casing so that the balance internal flow path and the intermediate stage impeller communicate with each other.
  • the intermediate chamber can be communicated with the intermediate stage impeller by a simple configuration using the balance internal flow path and the balance pipe provided inside the casing cover.
  • the technical gain gain that the balance of thrust force balance of the vertical pump and the suppression of leakage liquid vaporization via the balance sleeve
  • the technical gain is achieved by connecting the intermediate chamber to the intermediate stage impeller. it can.
  • the casing is An intermediate casing covering the plurality of impellers; An outer casing provided to cover the intermediate casing; A casing cover attached to the outer casing so as to close the opening of the outer casing,
  • the intermediate casing is A plurality of first sections stacked in the axial direction of the vertical pump and provided so as to surround a plurality of impellers of a first group among the plurality of impellers; A plurality of second sections stacked in the axial direction and provided so as to surround a plurality of impellers of a second group among the plurality of stages of impellers; A fastening section provided between the plurality of first sections and the plurality of second sections in the axial direction; Including At least one first tie bolt having one end fixed to the fastening section and extending from the fastening section over the axial position range occupied by the plurality of first sections; One end is fixed to the fastening section, and extends from the fastening section to the
  • first sections and a plurality of second sections constitute an intermediate casing, and a fastening section is disposed between the first section and the second section, and the fastening is performed.
  • the first tie bolt and the second tie bolt extending in the direction opposite to the first tie bolt are fixed to the section for use.
  • a 1st tie bolt and a 2nd tie bolt can be shortened compared with the case where all the sections are hold
  • the plurality of impellers of the first group are located downstream of the plurality of impellers of the second group,
  • the first tie bolt has a larger diameter than the second tie bolt.
  • the first tie bolts corresponding to the first group of impellers with higher liquid pressure are made larger in diameter than the second tie bolts, thereby fixing each section according to the liquid pressure. A necessary axial force can be obtained. Further, by using the second tie bolt having a relatively small diameter, more tie bolts can be arranged around the intermediate casing.
  • a plurality of the first tie bolts and a plurality of the second tie bolts are alternately arranged in the circumferential direction of the intermediate casing.
  • the plurality of first tie bolts and the plurality of second tie bolts are alternately arranged in the circumferential direction to avoid interference between the first tie bolt and the second tie bolt in the fastening section.
  • each tie bolt can be evenly arranged in the circumferential direction to hold each section appropriately.
  • a bearing is provided between the fastening section and the rotating shaft, and rotatably supports the rotating shaft.
  • the bearing for supporting the rotating shaft is provided using the fastening section that requires a certain thickness to fix the first tie bolt and the second tie bolt. Therefore, vibration of the rotating shaft can be reduced while suppressing an increase in the axial length of the rotating shaft.
  • the intermediate casing is A suction bell section that is located on the opposite side of the casing cover across the plurality of impellers in the axial direction and has a suction bell for guiding liquid to a first stage impeller of the plurality of impellers;
  • the other end of the first tie bolt is fixed to the casing cover;
  • the other end of the second tie bolt is fixed to the suction bell section.
  • the first tie bolt extending between the casing cover and the fastening section and the second tie bolt extending between the fastening section and the suction bell section are used.
  • the plurality of first sections and the plurality of second sections can be integrally held while suppressing the length of each tie bolt.
  • the pressure of the intermediate stage impeller is caused to act on the balance sleeve, which is caused by the differential pressure between the pressure of the liquid that has passed through the final stage impeller (discharge pressure) and the pressure of the intermediate stage impeller.
  • the reverse thrust force can be applied to the balance sleeve to achieve the balance of the thrust force of the vertical pump.
  • the intermediate stage impeller to the intermediate chamber and maintaining the pressure in the intermediate chamber at a relatively high value, it is possible to suppress vaporization associated with sudden pressure reduction of the leaked liquid via the balance sleeve.
  • the intermediate chamber can be communicated with the intermediate stage impeller by a simple configuration using the balance pipe.
  • the intermediate casing is A suction bell section that is located on the opposite side of the casing cover across the plurality of impellers in the axial direction and has a suction bell for guiding liquid to a first stage impeller of the plurality of impellers;
  • the other end of the first tie bolt is fixed to the casing cover;
  • the other end of the second tie bolt is fixed to the suction bell section;
  • the balance pipe is disposed to be offset in the radial direction with respect to any of the first tie bolts, and passes between a pair of the second tie bolts adjacent in the circumferential direction, so that any of the second sections. Connected to.
  • the configuration of the above (12) in addition to the technical gain described in the above (10), even when the number of the first tie bolts and the second tie bolts is large, the first tie bolt and the second tie bolt are balanced.
  • the technical gain of being able to avoid interference with the tube can also be enjoyed.
  • the plurality of impellers includes ten or more impellers.
  • the inlet A plurality of impellers arranged along a vertical direction and configured to allow liquid taken in through the suction port to pass through; A discharge port for discharging the liquid that has passed through the plurality of impellers;
  • the casing is An intermediate casing covering the plurality of impellers; An outer casing provided to cover the intermediate casing; A casing cover attached to the outer casing so as to close the opening of the outer casing; Including The casing cover is constituted by a plate member having a low pressure internal flow path communicating with the suction port and a high pressure internal flow path communicating with the discharge port.
  • the casing cover of the vertical pump is constituted by the plate member in which the low pressure internal flow channel and the high pressure internal flow channel are formed, so that the casting having the low pressure flow channel and the high pressure flow channel
  • the height of the casing cover can be reduced as compared with the case where the casing cover is formed.
  • the dimension of the height direction of a vertical pump can be made small, and a compact vertical pump can be realized.
  • the high-pressure internal flow path is formed inside the plate member, it is possible to cope with a higher discharge pressure than when the casing cover is formed of a casting.
  • a suction pipe attached to a peripheral portion of the plate member that constitutes the casing cover so as to communicate with the suction port and the low-pressure internal flow path;
  • a discharge pipe having the discharge port and attached to a peripheral edge of the plate member so that the discharge port and the high-pressure internal flow path communicate with each other; Is provided.
  • the low-pressure internal flow path is A first radial flow path extending outward in the radial direction of the plate member toward the suction port; A first axial flow path connected to the first radial flow path and extending along an axial direction of the plate member; Including The first axial flow path communicates with a space between the outer casing and the intermediate casing.
  • the low pressure internal flow path is formed by the first radial flow path and the first axial flow path, the structure of the low pressure internal flow path can be simplified.
  • the low-pressure internal channel can be easily processed.
  • the high-pressure internal flow path is An annular flow path communicating with the outlet of the final stage impeller closest to the casing cover among the plurality of stages of impellers; A second radial flow path extending radially outward of the plate member from the annular flow path toward the discharge port; including.
  • the structure of the high pressure internal flow path can be simplified, It becomes possible to easily process the flow path.
  • the annular channel is a scroll channel whose channel cross-sectional area changes along the circumferential direction of the plate member.
  • the intermediate casing is A plurality of sections stacked in the axial direction of the vertical pump and provided to surround the plurality of impellers; A fastening section located on the opposite side of the casing cover across the plurality of sections in the axial direction; Including A plurality of tie bolts having one end fixed to the plate member constituting the casing cover and the other end fixed to the fastening section;
  • the plate member is formed with a plurality of bolt holes into which the one end portions of the plurality of tie bolts are respectively screwed in addition to the low pressure internal flow path and the high pressure internal flow path.
  • a thrust balance portion provided at a through portion of the plate member constituting the casing cover by the rotating shaft is The balance sleeve attached to the outer peripheral side of the rotating shaft and configured to rotate with the rotating shaft; On the outer peripheral side of the balance sleeve, a balance bush provided on the plate member; Including Between the plate member and the rotary shaft, the intermediate chamber is formed on the opposite side of the plurality of impellers with the thrust balance portion in the axial direction of the vertical pump, The plate member is formed with a balanced internal flow path for communicating the intermediate chamber with the intermediate stage impeller among the plurality of stage impellers.
  • the difference between the pressure of the liquid that has passed through the final stage impeller (discharge pressure) and the pressure of the intermediate stage impeller is caused by applying the pressure of the intermediate stage impeller to the balance sleeve of the thrust balance unit.
  • the reverse thrust force caused by the pressure is applied to the balance sleeve, and the thrust force balance of the vertical pump can be realized.
  • the intermediate stage impeller to communicate with the intermediate chamber through the balance internal flow path, it is possible to suppress vaporization accompanying the sudden pressure reduction of the liquid leaking from the thrust balance portion.
  • the discharge pressure of the vertical pump is 10 MPa or more.
  • a horizontal pump that rotates at a high speed of 6000 rpm or more is used.
  • a horizontal pump having a high rotational speed is employed, cavitation in the first stage impeller of the horizontal pump can be a problem.
  • a booster pump can be provided between the tank and the horizontal pump. In this case, however, the equipment installation space and the equipment cost increase due to the installation of the booster pump. It becomes a problem.
  • a discharge pressure of 10 MPa or more is required as in the configuration of (21) above, the number of impeller stages of the vertical pump is increased by using the multistage vertical pump described in (1) above.
  • the rotational speed of the pump can be reduced, and cavitation in the first stage impeller can be suppressed.
  • the discharge pressure is a high pressure of 10 MPa or more
  • vaporization due to sudden pressure reduction of the leaked liquid through the balance sleeve and complication of the structure of the mechanical seal can be a problem.
  • the intermediate stage impeller is communicated with the intermediate chamber, and the pressure in the intermediate chamber is maintained at a relatively high value, so that the leakage liquid (process fluid) through the balance sleeve is maintained. Vaporization accompanying sudden pressure reduction can be suppressed.
  • the pressure acting on the mechanical seal connected to the low-pressure chamber is reduced by connecting the low-pressure chamber separated from the intermediate chamber by the partition wall to the low-pressure side of the intermediate-stage impeller, and the mechanical seal has a simple configuration. Can be adopted.
  • each tie bolt can be shortened even when the number of stages of the vertical pump is large.
  • the vertical pump is either an ammonia pump for boosting raw material ammonia in a urea synthesis plant or a carbamate pump for boosting intermediate carbamate in a urea synthesis plant.
  • An ammonia pump and a carbamate pump in a urea synthesis plant are used for increasing the pressure of ammonia or carbamate to a high pressure of, for example, 10 MPa or more and supplying it to a reactor for producing urea.
  • the number of impeller stages of the vertical pump can be increased by using the multistage vertical pump described in (1) above as an ammonia pump or carbamate pump in a urea synthesis plant.
  • the pump rotational speed can be reduced and cavitation in the first stage impeller can be suppressed.
  • the intermediate stage impeller is communicated with the intermediate chamber, and the pressure in the intermediate chamber is maintained at a relatively high value. It is possible to suppress vaporization that accompanies sudden pressure reduction of the leaked liquid via the balance sleeve. Moreover, the pressure acting on the mechanical seal connected to the low-pressure chamber is reduced by connecting the low-pressure chamber separated from the intermediate chamber by the partition wall to the low-pressure side of the intermediate-stage impeller, and the mechanical seal has a simple configuration. Can be adopted.
  • the casing cover of the vertical pump as the ammonia pump or the carbamate pump in the urea synthesis plant is constituted by a plate member having a low pressure internal flow path and a high pressure internal flow path.
  • the height of the casing cover can be reduced as compared with the case where the casing cover is formed of a casting having a low pressure channel and a high pressure channel. Thereby, the dimension of the height direction of a vertical pump can be made small, and a compact vertical pump can be realized.
  • the high-pressure internal flow path is formed inside the plate member, it is possible to cope with a higher discharge pressure than when the casing cover is formed of a casting.
  • a urea synthesis plant includes: An ammonia pump for boosting the raw material ammonia; A carbamate pump for boosting the intermediate carbamate; A reactor supplied with ammonia boosted by the ammonia pump, carbamate boosted by the carbamate pump, and carbon dioxide; With At least one of the ammonia pump and the carbamate pump is the vertical pump according to any one of (1) to (22).
  • the number of impeller stages of the vertical pump can be increased to rotate the pump.
  • the number can be reduced and cavitation in the first stage impeller can be suppressed.
  • the intermediate stage impeller is communicated with the intermediate chamber, and the pressure in the intermediate chamber is maintained at a relatively high value. It is possible to suppress vaporization that accompanies sudden pressure reduction of the leaked liquid via the balance sleeve.
  • the pressure acting on the mechanical seal connected to the low-pressure chamber is reduced by connecting the low-pressure chamber separated from the intermediate chamber by the partition wall to the low-pressure side of the intermediate-stage impeller, and the mechanical seal has a simple configuration. Can be adopted.
  • each tie bolt can be shortened even when the number of stages of the vertical pump is large.
  • the casing cover of the vertical pump as the ammonia pump or the carbamate pump in the urea synthesis plant is constituted by a plate member having a low pressure internal flow path and a high pressure internal flow path.
  • the height of the casing cover can be reduced as compared with the case where the casing cover is formed of a casting having a low pressure channel and a high pressure channel. Thereby, the dimension of the height direction of a vertical pump can be made small, and a compact vertical pump can be realized.
  • the high-pressure internal flow path is formed inside the plate member, it is possible to cope with a higher discharge pressure than when the casing cover is formed of a casting.
  • a vertical pump casing cover according to at least one embodiment of the present invention is the vertical pump casing cover according to any one of (1) to (22) above. And a plate member having a low-pressure internal flow path communicating with the suction port of the vertical pump and a high-pressure internal flow path communicating with the discharge port of the vertical pump.
  • the casing cover of the vertical pump is configured by the plate member having the low pressure internal flow path and the high pressure internal flow path, so the casing cover is made of a casting having the low pressure flow path and the high pressure flow path.
  • the height of the casing cover can be reduced as compared with the case of forming the casing cover. Thereby, the dimension of the height direction of a vertical pump can be made small, and a compact vertical pump can be realized.
  • the high-pressure internal flow path is formed inside the plate member, it is possible to cope with a higher discharge pressure than when the casing cover is formed of a casting.
  • a casing cover manufacturing method for a vertical pump includes: A method for manufacturing a casing cover for a vertical pump according to any one of (1) to (22) above, Forming a low pressure internal flow passage communicating with the suction port of the vertical pump and a high pressure internal flow passage communicating with the discharge port of the vertical pump in a plate member by machining to prepare the casing cover; .
  • the low pressure internal flow path communicating with the suction port of the vertical pump and the high pressure internal flow path communicating with the discharge port of the vertical pump are formed in the plate member by machining.
  • the height of the casing cover can be reduced as compared with the case where the casing cover is formed of a casting having a low pressure channel and a high pressure channel. Thereby, the dimension of the height direction of a vertical pump can be made small, and a compact vertical pump can be realized.
  • the high-pressure internal flow path is formed inside the plate member, it is possible to cope with a higher discharge pressure than in the case where the casing cover is formed of a casting.
  • a vertical pump and a urea synthesis plant capable of appropriately balancing thrust force while suppressing vaporization of a fluid are provided.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows an example of the liquid pressurization apparatus with which the vertical pump which concerns on one Embodiment is applied. It is a schematic sectional drawing of the vertical pump which concerns on one Embodiment. It is a top view of the casing cover of the vertical pump shown in FIG. It is sectional drawing along the axial direction of the casing cover of the vertical pump shown in FIG. It is the figure which planarly viewed the flange part of the section for fastening concerning one embodiment. It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the thrust balance part of the vertical pump shown in FIG. It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the mechanical seal of the vertical pump shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a liquid booster to which a vertical pump according to some embodiments is applied.
  • a liquid booster 1 includes a tank 2 for storing a liquid (process fluid) to be boosted, a vertical pump 4 for boosting a liquid supplied from the tank 2, and a vertical type A motor 12 for driving the pump 4.
  • the tank 2 is installed on the equipment installation surface GL, and the liquid level FL in the tank 2 is positioned above the equipment installation surface GL.
  • the vertical pump 4 is accommodated in a recess 3 formed by being dug down from the equipment installation surface GL.
  • the lower part of the vertical pump 4 is accommodated in the recess 3.
  • the vertical pump 4 includes a suction port 5 connected to the tank 2, a plurality of impellers 7 arranged along the vertical direction, and a discharge port 6 for discharging liquid that has passed through the plurality of impellers 7. ,including.
  • the lowermost impeller 7 is a first-stage impeller 7A.
  • the first stage impeller 7A is positioned below the device installation surface GL on which the tank 2 is installed.
  • the vertical pump 4 includes a rotating shaft 10 extending along the vertical direction.
  • the rotating shaft 10 is connected to the output shaft 13 of the motor 12, and the plural stages of impellers 7 are driven by the motor 12 and are configured to rotate together with the rotating shaft 10.
  • the output shaft 13 of the motor 12 for driving the vertical pump 4 extends along the horizontal direction, and above the vertical pump 4 is the motor 12.
  • a bevel gear 8 for transmitting power between the output shaft 13 and the rotary shaft 10 of the vertical pump 4 is provided.
  • the motor 12 is located on the side of the vertical pump 4 without overlapping with the vertical pump 4 in plan view.
  • the output shaft 13 of the motor 12 for driving the vertical pump 4 extends along the vertical direction, and the output shaft 13 is connected to the vertical pump 4.
  • the rotary shaft 10 may be directly connected.
  • the liquid is supplied from the tank 2 to the vertical pump 4 through the suction port 5.
  • the liquid supplied from the suction port 5 flows into the first stage impeller 7A, passes through the first stage impeller 7A, and then sequentially flows to the downstream impeller 7.
  • the liquid passes through the plurality of stages of impellers 7, the liquid is pressurized by receiving the rotational energy of the impeller 7.
  • the high-pressure liquid that has passed through the final stage impeller 7 provided on the most downstream side of the plurality of stage impellers 7 is discharged from the vertical pump 4 through the discharge port 6.
  • the vertical pump 4 by arranging the vertical pump 4 so that the first stage impeller 7A is positioned below the equipment installation surface GL, the height of the installation position of the tank 2 is reduced, and the tank 2 and the vertical pump 4 A sufficient head difference can be secured and cavitation in the first stage impeller 7A can be suppressed.
  • the cavitation in the first stage impeller 7A can be suppressed by adopting the vertical pump 4, there is no need to provide a booster pump between the tank 2 and the pump (vertical pump 4), or It is not necessary to set the installation position of the tank 2 high. Therefore, it is possible to realize a reduction in equipment cost and space saving in the liquid booster 1.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the vertical pump 4 according to an embodiment.
  • the arrow in FIG. 2 shows the direction of the flow of the liquid (process fluid) in the vertical pump 4.
  • the vertical pump 4 includes the above-described multi-stage impeller 7 and a casing including the outer casing 18, the intermediate casing 20, and the casing cover 28.
  • the multi-stage impeller 7 includes: It is accommodated in the casing.
  • the intermediate casing 20 is provided inside the outer casing 18 so as to cover the plurality of impellers 7.
  • the casing cover 28 is attached to the outer casing 18 so as to close the upper end opening of the outer casing 18.
  • the rotating shaft 10 that rotates together with the plurality of stages of impellers 7 is rotatably supported by the intermediate casing 20 by a lower bearing 72 and an intermediate bushing 74 that is installed by extending the wear ring portion of the impeller from a normal impeller.
  • the vertical pump 4 shown in FIG. 2 includes a thrust balance portion 80 provided in a through portion of the casing cover 28 by the rotating shaft 10 and a mechanical seal 44 as a shaft seal device.
  • the outer casing 18 has a flange portion 18a provided at the upper end portion so as to protrude outward in the radial direction of the rotating shaft 10 (hereinafter sometimes simply referred to as “radial direction”).
  • the plurality of bolts 19 that pass through the provided bolt holes are fixed to the device installation surface GL.
  • a portion of the outer casing 18 below the flange portion 18a is accommodated in a recess 3 formed by being dug down from the device installation surface GL.
  • the casing cover 28 is fixed to the outer casing 18 by bolts 29 arranged in the circumferential direction of the rotary shaft 10.
  • the casing cover 28 is formed with a low pressure internal flow path 30 communicating with the suction port 5 and a high pressure internal flow path 32 communicating with the discharge port 6.
  • the liquid is directed from the low-pressure internal flow path 30 formed in the suction port 5 and the casing cover 28 to the first stage impeller 7 ⁇ / b> A positioned at the lowest position among the plurality of stages of impellers 7.
  • the flow path 40 is formed.
  • the liquid flowing through the flow path 40 toward the first stage impeller 7A is guided to a suction bell 26b (described later) located at the lowermost part of the intermediate casing 20, and flows into the first stage impeller 7A.
  • the fluid flowing through the plurality of stages of impellers 7 and flowing out from the outlet of the final stage impeller 7B is discharged from the discharge port 6 through the high-pressure internal flow path 32. It is designed to be discharged to the outside.
  • the final stage impeller 7 ⁇ / b> B is the impeller closest to the casing cover 28 among the multiple stage impellers 7.
  • FIG. 3A is a plan view of the casing cover 28 of the vertical pump 4 shown in FIG. 2, and FIG. 3B is an axial direction of the rotary shaft 10 (the rotary shaft 10) of the casing cover 28 of the vertical pump 4 shown in FIG. Is a cross-sectional view taken along the direction of the rotation axis O; hereinafter also simply referred to as “axial direction”.
  • axial direction a cross-sectional view taken along the direction of the rotation axis O; hereinafter also simply referred to as “axial direction”.
  • FIGS. 3A and 3B some of the flow paths and bolt holes formed in the casing cover 28 are not shown.
  • a through portion 98 through which the rotary shaft 10 (see FIG. 2) of the vertical pump 4 passes in the axial direction is provided in the center portion of the casing cover 28.
  • the casing cover 28 is constituted by a plate member having a low pressure internal flow path 30 and a high pressure internal flow path 32.
  • the low pressure internal flow path 30 and the high pressure internal flow path 32 may be formed inside the plate member by machining.
  • the casing cover 28 of the vertical pump 4 is constituted by a plate member in which the low-pressure internal flow path 30 and the high-pressure internal flow path 32 are formed, thereby forming a casting having a low-pressure flow path and a high-pressure flow path. Compared with the case where the casing cover 28 is formed, the height of the casing cover 28 can be reduced.
  • the dimension of the height direction of the vertical pump 4 can be reduced, and the compact vertical pump 4 can be realized. Further, by forming the high-pressure internal flow path 32 inside the plate member, it is possible to cope with a higher discharge pressure than when the casing cover 28 is formed of a casting.
  • the height (axial dimension) of the casing cover 28 constituted by the plate member is H, and the radial direction (direction perpendicular to the rotational axis O) of the rotary shaft 10 (see FIG. 2).
  • the dimension of the casing cover 28 is W
  • the aspect ratio W / H of the casing cover 28 may be 10/4 or more and 10/1 or less.
  • a suction nozzle 36 suction pipe
  • a discharge nozzle 38 having a discharge port 6 are disposed at the peripheral edge of the plate member constituting the casing cover 28.
  • discharge pipe discharge pipe
  • the suction nozzle 36 is provided so that the suction port 5 and the low-pressure internal flow path 30 provided inside the casing cover 28 communicate with each other.
  • the discharge nozzle 38 is provided so that the discharge port 6 and the high-pressure internal flow path 32 provided inside the casing cover 28 communicate with each other.
  • the vertical pump 4 can be configured by attaching the suction nozzle 36 and the discharge nozzle 38 formed separately from the plate member constituting the casing cover 28 to the peripheral portion of the plate member, so that the processing of the casing cover 28 is easy. become.
  • the suction nozzle 36 or the discharge nozzle 38 may be a member having a flange connecting portion as shown in FIG. Further, the suction nozzle 36 or the discharge nozzle 38 may be attached to a plate member constituting the casing cover 28 by welding.
  • the low-pressure internal flow path 30 formed inside the casing cover 28 has a first radial direction extending outward in the radial direction (see FIG. 3B) of the plate member. It includes a flow path 90 and a first axial flow path 92 that is connected to the first radial flow path 90 and extends along the axial direction of the plate member (see FIG. 3B).
  • the low-pressure internal flow path 30 with the first radial flow path 90 and the first axial flow path 92, the structure of the low-pressure internal flow path 30 can be simplified. It becomes possible to process the path 30 easily.
  • the high-pressure internal flow path 32 formed inside the casing cover 28 is the last of the plurality of impellers 7 closest to the casing cover 28.
  • the casing cover 28 is provided with a plurality of bolt holes 88 into which a plurality of bolts 29 for fixing the casing cover 28 to the outer casing 18 are screwed. As shown in FIG. 3A, the plurality of bolt holes 88 are offset in the circumferential direction of the plate member constituting the casing cover 28 with respect to the first radial flow path 90 and the second radial flow path 96. Has been placed.
  • the annular channel 94 formed in the casing cover 28 has a channel cross-sectional area that changes along the circumferential direction of the plate member (see FIG. 3A). It is a scroll flow path.
  • the flow path cross-sectional area of the scroll flow path may increase from the upstream side to the downstream side in the rotation direction of the rotary shaft 10 of the vertical pump 4.
  • the channel cross-sectional area of the annular channel 94 is annular from the upstream side to the downstream side in the rotation direction of the rotary shaft 10 of the vertical pump 4.
  • the upstream portion 94a, the midstream portion 94b, and the downstream portion 94c (see FIGS. 3A and 3B) of the flow path 94 increase in order.
  • the pressure loss in the annular flow path 94 of the flow of high-pressure liquid from the final stage impeller 7B can be reduced.
  • the intermediate casing 20 includes a plurality of sections (22A, 22B, 24, 26) stacked in the axial direction of the rotating shaft 10 and the plurality of sections (22A, 22B). , 24, 26) and a plurality of tie bolts (a plurality of first tie bolts 42 and a plurality of second tie bolts 43).
  • a plurality of sections constituting the intermediate casing 20 are stacked in the axial direction, and a plurality of first sections 22 ⁇ / b> A and second sections provided so as to surround the plurality of impellers 7. 22B, a fastening section 24 provided between the plurality of first sections 22A and the plurality of second sections 22B, to which one ends of the plurality of tie bolts (42, 43) are fixed, and the lowermost of the plurality of sections A suction bell section 26 located at
  • the suction bell section 26 is located on the opposite side of the casing cover 28 across the plurality of stages of impellers 7 in the axial direction, and has a suction bell 26b for guiding liquid to the first stage impeller 7A of the plurality of stages of impellers 7. .
  • the plurality of first sections 22 ⁇ / b> A are provided so as to surround the plurality of impellers 7 of the first group 100 located on the downstream side of the plurality of impellers 7.
  • the plurality of second sections 22 ⁇ / b> B are provided so as to surround the plurality of impellers 7 in the second group 102 located upstream of the plurality of impellers 7 in the first group 100 among the plurality of stage impellers 7.
  • the fastening section 24 is located on the opposite side of the casing cover 28 across the plurality of first sections 22A in the axial direction.
  • the plurality of first tie bolts 42 extends from the fastening section 24 over the axial position range occupied by the plurality of first sections 22A. One end of each of the plurality of first tie bolts 42 is fixed to the fastening section 24, and the other end of each of the plurality of first tie bolts 42 is fixed to the casing cover 28.
  • the fastening section 24 has a flange portion 24 a provided so as to protrude radially outward, and one end of each of the plurality of first tie bolts 42 is It is screwed into a bolt hole formed in the flange portion 24a of the fastening section 24.
  • the other end of each of the plurality of first tie bolts 42 is screwed into a plurality of bolt holes 86 formed in a plate member constituting the casing cover 28.
  • the plurality of bolt holes 86 formed in the casing cover 28 are offset with respect to the first axial flow path 92 in the radial direction or the circumferential direction of the plate member constituting the casing cover 28. Has been placed.
  • the plurality of second tie bolts 43 extend from the fastening section 24 over the axial position range occupied by the plurality of second sections 22B in the direction opposite to the first tie bolt 42.
  • One end of each of the plurality of second tie bolts 43 is fixed to the fastening section 24, and the other end of each of the plurality of second tie bolts 43 is fixed to the suction bell section 26.
  • each of the plurality of second tie bolts 43 is screwed into a bolt hole formed in the flange portion 24a of the fastening section 24 described above.
  • the suction bell section 26 has a flange portion 26 a provided so as to protrude radially outward, and each of the plurality of second tie bolts 43. The end is screwed into a bolt hole formed in the flange portion 26 a of the suction bell section 26.
  • the plurality of sections constituting the intermediate casing 20 are divided into three or more groups (first section, second section, third section, etc.) each having a different position in the axial direction, These three or more groups of sections may be fastened by three or more tie bolts extending in different positions in the axial direction.
  • At least the plurality of first sections 22A and the plurality of second sections 22B constitute the intermediate casing 20 and are fastened between the first section 22A and the second section 22B.
  • the first tie bolt 42 and the second tie bolt 43 extending in the direction opposite to the first tie bolt 42 are fixed to the fastening section 24.
  • the 1st tie bolt 42 and the 2nd tie bolt 43 can be shortened compared with the case where all sections are held with the long tie bolt extended over the intermediate casing 20 whole.
  • not only the rigidity of each tie bolt (42, 43) is improved, but also the manufacturability and assembly of each tie bolt (42, 43) are improved, and the influence of the thermal expansion of the tie bolt (42, 43) is reduced. Can be reduced. This brings about a great merit when the number of stages of the impeller 7 of the vertical pump 4 is large.
  • first section 22A sandwiched between the plate member and the fastening section 24 by fastening the plate member constituting the casing cover 28 and the fastening section 24 with tie bolts (42, 43), or A plurality of sections (second section 22B) sandwiched between the fastening section 24 and the suction bell section 26 can be integrally held, and the casing structure of the vertical pump 4 can be simplified.
  • first tie bolt 42 extending between the casing cover 28 and the fastening section 24
  • second tie bolt 43 extending between the fastening section 24 and the suction bell section 26
  • the plurality of first sections 22A and the plurality of second sections 22B can be integrally held while suppressing the length of each tie bolt (42, 43). it can.
  • the first tie bolt 42 for holding the plurality of first sections 22A located on the downstream side holds the plurality of second sections 22B located on the upstream side of the plurality of first sections 22A.
  • the diameter of the second tie bolt 43 is larger than that of the second tie bolt 43.
  • the first tie bolt 42 corresponding to the impeller 7 of the first group 100 having a higher liquid pressure is made larger in diameter than the second tie bolt 43, so that it is necessary for fixing each section according to the liquid pressure. Can be obtained. Further, by using the second tie bolt 43 having a relatively small diameter, it becomes possible to arrange more tie bolts (42, 43) around the intermediate casing 20.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the plurality of tie bolts (42, 43) in the intermediate casing 20, and is a diagram in plan view of the flange portion 24a of the fastening section 24.
  • FIG. 4 in some embodiments, a plurality of first tie bolts 42 and a plurality of second tie bolts 43 are alternately arranged in the circumferential direction of the intermediate casing 20.
  • first tie bolts 42 and the plurality of second tie bolts 43 can be evenly arranged in the circumferential direction to appropriately hold the sections (22A, 22B, 24, 26).
  • the rotary shaft 10 is rotatably supported by the lower bearing 72 and the intermediate bush 74 that extends from the normal impeller and installs the wear ring portion of the impeller.
  • the lower bearing 72 is configured to rotatably support the lower end portion of the rotary shaft 10 on the intermediate casing 20.
  • the intermediate bush 74 functions as an intermediate bearing that rotatably supports the intermediate portion of the rotary shaft 10 on the intermediate casing.
  • the intermediate bush 74 is provided at an axial position between the first stage impeller 7A and the last stage impeller 7B.
  • the lower bearing 72 is provided on the opposite side of the casing cover 28 with the intermediate bush 74 interposed therebetween in the axial direction.
  • the lower bearing 72 can suppress a mode (primary mode) in which the lower portion of the rotating shaft 10 swings
  • the intermediate bush 74 can suppress a mode (secondary mode) in which the central portion of the rotating shaft 10 swings.
  • the lower bearing 72 or the intermediate bush 74 may be provided between the fastening section 24 and the rotating shaft 10.
  • an intermediate bushing 74 is provided between the fastening section 24 and the rotating shaft 10.
  • the fastening section 24 needs a certain thickness in order to fix the first tie bolt 42 and the second tie bolt 43.
  • the thickness of the fastening section 24 is increased to some extent in order to secure the thickness of the flange section 24a. Is set.
  • a bearing an intermediate bush 74 in the example shown in FIG. 2 for supporting the rotating shaft 10 is provided, so that the axial length of the rotating shaft 10 is increased. While suppressing the increase, the vibration of the rotating shaft 10 can be reduced.
  • each section (22A, 22B, 24) and the upper end of the section (22A, 22B, 24, 26) adjacent to the section have an inlay structure 21. Also good.
  • a convex portion provided so as to protrude downward at the outer peripheral side edge of the lower end of each section (22A, 22B, 24), and a section adjacent to the section (22A) , 22B, 24, 26) an inlay structure is formed by a recess provided so as to correspond to the above-described protrusion.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the thrust balance unit 80 of the vertical pump 4 shown in FIG.
  • the thrust balance portion 80 is attached to the outer peripheral side of the rotary shaft 10 as shown in FIGS. 2 and 5, and the balance sleeve 82 configured to rotate with the rotary shaft 10.
  • a balance bush 84 provided on the casing cover 28 on the outer peripheral side of the sleeve 82.
  • the balance sleeve 82 is configured to at least partially balance the thrust force of the rotating shaft 10 as described below, for example.
  • the thrust force acting on the rotating shaft 10 is a force in the direction from the high pressure side to the low pressure side of the multi-stage impeller 7 (see FIG. 2) in the axial direction, that is, from the final stage impeller 7B to the first stage impeller 7A. It is the force of direction.
  • the balance sleeve 82 is provided on the back side of the final stage impeller 7 ⁇ / b> B of the plurality of stages of impellers 7 in the penetrating portion 98 (see FIGS. 3A and 3B) of the casing cover 28 by the rotating shaft 10. .
  • the balance sleeve 82 may be attached to the rotary shaft 10 by shrink fitting or the like, for example.
  • the outer peripheral surface 82 a of the balance sleeve 82 that rotates together with the rotary shaft 10 slides with respect to the inner peripheral surface 84 a of the balance bush 84 when the rotary shaft 10 rotates.
  • An intermediate chamber 54 is formed between the rotary shaft 10 and the plate member constituting the casing cover 28 on the opposite side of the plurality of impellers 7 with the balance sleeve 82 (thrust balance portion 80) interposed therebetween in the axial direction. ing.
  • the upper end surface 82b of the balance sleeve 82 is adjacent to the intermediate chamber 54, and the pressure of the intermediate chamber 54 acts on the upper end surface 82b.
  • the rotary shaft 10 has a diameter-expanded portion 10 a provided in a position range where the intermediate chamber 54 exists in the axial direction, and the diameter-expanded portion 10 a is an upper end surface 82 b of the balance sleeve 82. You may have the lower end surface 10b which opposes. An axial force may be transmitted between the balance sleeve 82 and the rotary shaft 10 via the lower end surface 10b of the enlarged diameter portion 10a and the upper end surface 82b of the balance sleeve 82.
  • the intermediate chamber 54 has a plurality of stages through a balance internal flow path 56 formed in a plate member constituting the casing cover 28 and a balance pipe 58 communicated with the balance internal flow path 56.
  • the intermediate stage impeller 7 ⁇ / b> C communicates.
  • the balance pipe 58 is disposed between the casing cover 28 and the first section 22A or the second section 22B between the intermediate casing 20 and the outer casing 18 so that the balance internal flow path 56 and the intermediate stage impeller 7C communicate with each other. It is provided so as to extend toward any one section (one of the second sections 22B in the embodiment shown in FIG. 2).
  • the intermediate stage impeller 7C indicates an arbitrary impeller 7 on the downstream side of the first stage impeller 7A and on the upstream side of the final stage impeller 7B.
  • the intermediate stage impeller 7 ⁇ / b> C is the impeller 7 that is located above the lower bearing 72 and below the intermediate bush 74 among the plurality of stage impellers 7.
  • the intermediate stage impeller 7 ⁇ / b> C is an impeller 7 (impeller 7 surrounded by a plurality of second sections 22 ⁇ / b> B) belonging to the second group 102 located on the upstream side among the plurality of impellers 7. is there.
  • the pressure P M of the intermediate stage impeller 7C is introduced into the intermediate chamber 54 which communicates with the intermediate-stage impeller 7C, the upper end face 82b of the balance sleeve 82 (see FIG. 5), the pressure P M of the intermediate stage impeller 7C is It comes to work. Further, the lower end surface 82c (see FIG. 5) of the balance sleeve 82 is adjacent to the space on the back side of the final stage impeller 7B, and the pressure (discharge) of the liquid that has passed through the final stage impeller 7B is applied to the lower end surface 82c. The pressure P D ) is applied.
  • the intermediate stage impeller 7C is communicated with the intermediate chamber 54, and the pressure in the intermediate chamber 54 is set to a relatively high value (for example, at least higher than the pressure of the liquid flowing into the first stage impeller 7A). By holding it, it is possible to suppress vaporization associated with sudden pressure reduction of the liquid (process fluid) leaking through the balance sleeve 82.
  • the balance tube 58 may be disposed offset in the radial direction or the circumferential direction of the intermediate casing 20 with respect to at least one of the first tie bolt 42 or the second tie bolt 43 in a plan view. In some embodiments, the balance tube 58 is disposed radially offset with respect to any of the first tie bolts 42, for example, as shown in FIGS. It passes between two tie bolts 43 and is connected to any of the second sections 22B.
  • the number of the first tie bolts 42 and the second tie bolts 43 is determined by disposing the balance tube 58 offset in the radial direction or the circumferential direction with respect to at least one of the first tie bolt 42 or the second tie bolt 43. Even if there are many cases, interference between the first tie bolt 42 and the second tie bolt 43 and the balance tube 58 can be avoided.
  • the vertical pump 4 may be configured to pressurize a liquid in which a gaseous substance is liquefied by compression under normal temperature and normal pressure.
  • the intermediate stage impeller 7C is communicated with the intermediate chamber 54, thereby suppressing vaporization due to sudden decompression of the liquid (process fluid) leaking through the balance sleeve 82. can do. For this reason, as described above, even in the case where the pressure of the liquid in which the gaseous substance is liquefied by compression is increased by the vertical pump 4 under normal temperature and normal pressure, the vaporization of the liquid leaking through the balance sleeve 82 is suppressed. be able to.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the mechanical seal 44 of the vertical pump 4 shown in FIG.
  • the casing of the vertical pump 4 includes a seal housing portion 46 secured to the casing cover 28, and the seal housing portion 46 includes at least a mechanical seal 44. Partially accommodate. Further, a penetrating portion is provided so that the rotating shaft 10 penetrates the casing cover 28 and the seal housing portion 46.
  • the mechanical seal 44 shown in FIG. 6 includes a pair of stationary rings 60A and 60B attached to the seal housing portion 46 (casing), and a pair of rotating rings 62A and 62B configured to be rotatable together with the rotating shaft 10.
  • These are tandem mechanical seals in which these stationary rings and rotating rings are alternately arranged in the axial direction. That is, in the embodiment shown in FIG. 6, the fixed ring and the rotating ring are in the order of the rotating ring 62A, the fixed ring 60A, the rotating ring 62B, and the fixed ring 60B in this order from the side closer to the plurality of stages of impellers 7 It is arranged.
  • the rotary rings 62 ⁇ / b> A and 62 ⁇ / b> B are attached to the outer peripheral side of the rotary shaft 10, and are fixed to the outer peripheral surface of a shaft sleeve 66 configured to rotate with the rotary shaft 10.
  • the fixed ring 60A and the rotary ring 62A arranged on the side closer to the plurality of impellers 7 in the axial direction constitute a high-pressure side seal 45A.
  • the fixed ring 60B and the rotary ring 62B arranged on the side far from the plurality of impellers 7 in the axial direction constitute a low-pressure side seal 45B.
  • the pair of rotary rings 62A and 62B are configured to slide with respect to the pair of fixed rings 60A and 60B as the rotary shaft 10 rotates.
  • the sliding surfaces of the pair of stationary rings 60A and 60B and the pair of rotating rings 62A and 62B come into contact with each other, thereby preventing fluid leakage.
  • a low pressure chamber 48 is provided between the rotary shaft 10 and the casing cover 28 (casing) adjacent to the mechanical seal 44 in the axial direction.
  • the low pressure chamber 48 communicates with the low pressure side of the intermediate stage impeller 7 ⁇ / b> C via a flushing inlet flow path 50 formed in the casing cover 28. That is, the low-pressure chamber 48 is guided with a relatively low-pressure fluid on the low-pressure side of the intermediate stage impeller 7C.
  • the low pressure chamber 48 is in communication with a flow path 40 formed between the outer casing 18 and the intermediate casing 20. That is, low-pressure liquid that flows into the vertical pump 4 from the suction port 5 and is pressurized by the plurality of impellers 7 is introduced into the low-pressure chamber 48 via the flushing inlet channel 50.
  • the pressure acting on the mechanical seal 44 connected to the low pressure chamber 48 can be reduced. Therefore, the liquid (process fluid) in the vertical pump 4 can be sealed using the above-described tandem mechanical seal and using an external fluid having a pressure lower than that of the double mechanical seal.
  • a seal chamber 67 is provided between the pair of stationary rings 60A and 60B in the axial direction to which an external fluid (external fluid) is supplied.
  • the seal housing portion 46 is provided with a buffer inlet channel 68 and a buffer outlet channel 70, and these buffer inlet channel 68 and buffer outlet channel 70 are provided outside the vertical pump 4.
  • an external fluid tank (not shown). Then, the external fluid stored in the external fluid tank is introduced into the seal chamber 67 via the buffer inlet flow path 68 and discharged from the seal chamber 67 via the buffer outlet flow path 70 to the external fluid tank. It is supposed to be returned.
  • a pumping ring 64 is provided on one rotating ring 62B (that is, one rotating ring provided in the seal chamber 67) positioned between the pair of fixed rings 60A and 60B. ing. An external fluid is sent from the seal chamber 67 to the external fluid tank via the buffer outlet channel 70 by the pumping ring 64.
  • the balance sleeve 82 of the thrust balance portion 80 is positioned between the final stage impeller 7 ⁇ / b> B and the mechanical seal 44 in the axial direction.
  • a partition wall 104 (see FIGS. 5 and 6) is provided between the intermediate chamber 54 and the low pressure chamber 48 in the axial direction to partition the intermediate chamber 54 and the low pressure chamber 48.
  • the partition wall 104 restricts the movement of fluid from the intermediate chamber 54 to the low pressure chamber 48 through the gap between the partition wall 104 and the rotary shaft 10, and the pressure difference between the intermediate chamber 54 and the low pressure chamber 48 can be maintained. It is like that.
  • the partition wall 104 may be formed by machining a plate member constituting the casing cover 28.
  • the partition wall portion 104 may be constituted by a member different from the plate member constituting the casing cover 28 and fixed to the casing cover 28.
  • the pressure acting on the mechanical seal 44 connected to the low pressure chamber 48 is reduced by connecting the low pressure chamber 48 separated from the intermediate chamber 54 by the partition 104 to the low pressure side of the intermediate stage impeller 7C.
  • the mechanical seal 44 having a simple configuration can be employed.
  • the discharge pressure of the vertical pump 4 is 10 MPa or more.
  • the intermediate stage impeller 7C is communicated with the intermediate chamber 54, and the pressure in the intermediate chamber 54 is maintained at a relatively high value. It is possible to suppress vaporization that accompanies sudden decompression of the leak liquid (process fluid). Further, the pressure acting on the mechanical seal 44 connected to the low pressure chamber 48 is reduced by connecting the low pressure chamber 48 partitioned from the intermediate chamber 54 by the partition wall portion 104 to the low pressure side of the intermediate stage impeller 7C.
  • the mechanical seal 44 having a simple configuration can be employed.
  • the multi-stage impeller 7 includes ten or more stages of impellers 7.
  • the vertical pump 4 includes the impeller 7 having ten or more stages, the required discharge pressure can be secured even if the rotational speed of the vertical pump 4 is reduced. For this reason, cavitation in the first stage impeller 7A can be effectively suppressed due to a decrease in the rotational speed of the vertical pump 4.
  • the vertical pump 4 described above can be used, for example, as a process pump in a urea synthesis plant (not shown).
  • a urea synthesis plant includes an ammonia pump for boosting ammonia, a carbamate pump for boosting carbamate, ammonia boosted by an ammonia pump, carbamate boosted by a carbamate pump, and A reactor to which carbon dioxide is supplied.
  • At least one of the ammonia pump and the carbamate pump is the vertical pump 4 described above.
  • the liquid to be pressurized is liquid ammonia, which is a raw material of urea, and liquid ammonia is supplied to the vertical pump 4 through the suction port 5.
  • the carbamate pump is the vertical pump 4
  • the liquid to be pressurized is an intermediate carbamate (ammonium carbamate) generated by a reaction between ammonia and carbon dioxide. Liquid carbamate is supplied to the vertical pump 4.
  • carbamate is generated from ammonia and carbon dioxide under high temperature and high pressure in a reactor to which pressurized ammonia, carbamate and carbon dioxide are supplied.
  • the carbamate produced in this way and a part of the carbamate supplied from the carbamate pump are decomposed into urea and water by a dehydration reaction.
  • the remaining carbamate is sent to, for example, a decomposition tower, heated, and decomposed into urea and water by a dehydration reaction.
  • Urea produced by these reactions is separated and recovered as a product. Further, unreacted residual carbamate is also separated and recovered, pressurized by a carbamate pump, supplied again to the reactor, and used for production of urea.
  • an expression representing a relative or absolute arrangement such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial”. Represents not only such an arrangement strictly but also a state of relative displacement with tolerance or an angle or a distance to obtain the same function.
  • an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
  • expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes not only represent shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes in a strict geometric sense, but also within a range where the same effects can be obtained.
  • a shape including an uneven portion or a chamfered portion is also expressed.
  • the expression “comprising”, “including”, or “having” one constituent element is not an exclusive expression for excluding the existence of another constituent element.

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Abstract

立形ポンプは、回転シャフトと、前記回転シャフトとともに回転するように構成された複数段のインペラと、前記複数段のインペラを収容するケーシングと、前記ケーシングの前記回転シャフトの貫通部に設けられるメカニカルシールと、前記回転シャフトの前記貫通部において前記複数段のインペラのうち最終段インペラと前記メカニカルシールとの間に位置し、前記回転シャフトのスラスト力を少なくとも部分的にバランスさせるためのバランススリーブと、前記回転シャフトと前記ケーシングとの間において、前記回転シャフトの軸方向にて前記バランススリーブを挟んで前記複数段のインペラとは反対側に設けられ、前記複数段のインペラのうち中間段インペラに連通する中間室と、前記回転シャフトと前記ケーシングとの間において、前記軸方向にて前記メカニカルシールに隣接して設けられ、前記中間段インペラよりも低圧側に連通する低圧室と、前記中間室と前記低圧室とを仕切る隔壁部と、を備える。

Description

立形ポンプ及び尿素合成プラント
 本開示は、立形ポンプ及び尿素合成プラントに関する。
 従来から、ポンプの回転シャフトに生じるスラスト力をバランスさせるためのスラストバランス機構が用いられている。
 例えば、特許文献1には、ポンプの軸部分に嵌挿されたバランススリーブを含むスラストバランス装置を備えた多段式遠心ポンプが開示されている。このスラストバランス装置では、バランススリーブの一方の端面が最終段インペラの背面側に位置するとともに、バランススリーブの他方の端面はポンプの吸込側に連通する空間に隣接している。そして、バランススリーブの両端面における圧力差(すなわち、最終段インペラにおける吐出圧と吸込側圧力との差)に応じた、スラスト力と反対向きの力(逆スラスト力)をポンプ軸に伝えて、ポンプ軸に生じるスラスト力とバランスさせるようになっている。
特開平11-223193号公報
 ところで、吐出圧が大きなポンプでは、吸込圧と吐出圧との差圧によって逆スラスト力を得ようとすると、スラストバランス機構において高圧側(吐出圧側)から低圧側(吸込圧側)にリークする流体が、急減圧により気化してしまう場合がある。このようにリークする流体が気化すると、スラストバランス機構における摺動部分が発熱により焼き付いたり、スラスト荷重がバランスせず、大きなスラスト荷重が発生する可能性がある。
 上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、流体の気化を抑制しながらスラスト力の適切なバランスが可能な立形ポンプ及び尿素合成プラントを提供することを目的とする。
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る立形ポンプは、
 回転シャフトと、
 前記回転シャフトとともに回転するように構成された複数段のインペラと、
 前記複数段のインペラを収容するケーシングと、
 前記ケーシングの前記回転シャフトの貫通部に設けられるメカニカルシールと、
 前記回転シャフトの前記貫通部において前記複数段のインペラのうち最終段インペラと前記メカニカルシールとの間に位置し、前記回転シャフトのスラスト力を少なくとも部分的にバランスさせるためのバランススリーブと、
 前記回転シャフトと前記ケーシングとの間において、前記回転シャフトの軸方向にて前記バランススリーブを挟んで前記複数段のインペラとは反対側に設けられ、前記複数段のインペラのうち中間段インペラに連通する中間室と、
 前記回転シャフトと前記ケーシングとの間において、前記軸方向にて前記メカニカルシールに隣接して設けられ、前記中間段インペラよりも低圧側に連通する低圧室と、
 前記中間室と前記低圧室とを仕切る隔壁部と、
を備える。
 上記(1)の構成によれば、バランススリーブに中間段インペラの圧力を作用させることで、最終段インペラを通過した液体の圧力(吐出圧)と中間段インペラの圧力との差圧に起因した逆スラスト力をバランススリーブに作用させ、立形ポンプのスラスト力のバランスを実現することができる。また、中間室に中間段インペラを連通させて、中間室の圧力を比較的高い値に保持することで、バランススリーブを介してリークする液体(プロセス流体)の急減圧に伴う気化を抑制することができる。さらに、隔壁部により中間室と仕切られた低圧室を中間段インペラよりも低圧側に連通させることで、低圧室に連設されるメカニカルシールに作用する圧力を低減し、簡素な構成のメカニカルシールの採用が可能となる。
 なお、本明細書において、「中間段インペラ」とは、初段インペラの下流側且つ最終段インペラの上流側の任意のインペラを指す。
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
 前記メカニカルシールは、
  前記ケーシングに設けられた一対の固定環と、
  前記一対の固定環に対してそれぞれ摺動するように前記回転シャフトとともに回転可能に構成された一対の回転環と、
を含むとともに、
 前記固定環と前記回転環とが、前記軸方向において交互に配置されたタンデムメカニカルシールである。
 上記(1)で述べたように、少なくとも幾つかの実施形態に係る立形ポンプによれば、低圧室に連設されるメカニカルシールに作用する圧力を低減可能である。このため、上記(2)の構成のようなタンデムメカニカルシールにより、ダブルメカニカルシールよりも低圧のエクスターナル流体を用いて立形ポンプ内の液体(プロセス流体)を密封することができる。
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
 前記ケーシングは、
  前記複数段のインペラを覆う中間ケーシングと、
  前記中間ケーシングを覆うように設けられる外部ケーシングと、
  前記外部ケーシングの上端開口を塞ぐように前記外部ケーシングに取り付けられ、前記回転シャフトによる前記貫通部を有するケーシングカバーと、
を含み、
 前記回転シャフトの下端部を回転自在に前記中間ケーシングに支持する下部軸受と、
 前記回転シャフトの中間部を回転自在に前記中間ケーシングに支持する中間軸受と、
をさらに備え、
 前記中間室は、前記下部軸受よりも上方、且つ、前記中間軸受よりも下方に位置する前記中間段インペラに連通している。
 上記(3)の構成によれば、回転シャフトを下部軸受及び中間軸受によって支持することで、回転シャフトの振動を低減することができる。即ち、下部軸受によって、回転シャフトの下部が振れるモード(1次モード)を抑制するとともに、中間軸受によって、回転シャフトの中央部が振れるモード(2次モード)を抑制することができる。また、上記(3)の構成のように、下部軸受と中間軸受との間の中間段インペラに中間室を連通させることで、十分に大きな逆スラスト力をバランススリーブに作用させながら、バランススリーブを介したリーク液体の急減圧に伴う気化を効果的に抑制することができる。
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの構成において、
 前記立形ポンプは、常温常圧下では気体の物質が圧縮により液化された液体を昇圧するように構成される。
 上記(1)で述べたように、少なくとも幾つかの実施形態に係る立形ポンプでは、中間室に中間段インペラを連通させることで、バランススリーブを介したリーク液体の急減圧に伴う気化を抑制することができる。このため、上記(4)の構成のように、常温常圧下では気体の物質が圧縮により液化された液体を立形ポンプで昇圧する場合であっても、バランススリーブを介したリーク液体の気化を抑制することができる。
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の何れかの構成において、
 前記ケーシングは、
  前記複数段のインペラを覆う中間ケーシングと、
  前記中間ケーシングを覆うように設けられる外部ケーシングと、
  前記外部ケーシングの上端開口を塞ぐように前記外部ケーシングに取り付けられ、前記回転シャフトによる前記貫通部を有するケーシングカバーと、
を含み、
 前記ケーシングカバーには、前記中間室に連通するバランス内部流路が形成され、
 前記バランス内部流路と前記中間段インペラとが互いに連通するように、前記中間ケーシングと前記外部ケーシングとの間に設けられるバランス管をさらに備える。
 上記(5)の構成によれば、ケーシングカバーの内部に設けられるバランス内部流路及びバランス管を用いた簡素な構成により、中間室を中間段インペラに連通させることが可能となる。これにより、中間室を中間段インペラに連通させた構成による技術的利得(立形ポンプのスラスト力のバランス維持と、バランススリーブを介したリーク液体気化抑制とを両立可能であるという利得)を享受できる。
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(5)の何れかの構成において、
 前記ケーシングは、
  前記複数段のインペラを覆う中間ケーシングと、
  前記中間ケーシングを覆うように設けられる外部ケーシングと、
  前記外部ケーシングの開口を塞ぐように前記外部ケーシングに取り付けられるケーシングカバーと、を含み、
 前記中間ケーシングは、
  前記立形ポンプの軸方向に積み重ねられ、前記複数段のインペラのうち第1グループの複数のインペラを取り囲むように設けられる複数の第1セクションと、
  前記軸方向に積み重ねられ、前記複数段のインペラのうち第2グループの複数のインペラを取り囲むように設けられる複数の第2セクションと、
  前記軸方向において前記複数の第1セクションと前記複数の第2セクションとの間に設けられる締結用セクションと、
を含み、
 一端が前記締結用セクションに固定され、前記締結用セクションから前記複数の第1セクションが占める前記軸方向の位置範囲に亘って延在する少なくとも一本の第1タイボルトと、
 一端が前記締結用セクションに固定され、前記締結用セクションから前記第1タイボルトとは反対方向に前記複数の第2セクションが占める前記軸方向の位置範囲に亘って延在する少なくとも一本の第2タイボルトと、
を備える。
 上記(6)の構成では、少なくとも複数の第1セクションと複数の第2セクションとで中間ケーシングを構成し、且つ、第1セクションと第2セクションとの間に締結用セクションを配置し、該締結用セクションに第1タイボルト及び該第1タイボルトとは反対方向に延びる第2タイボルトを固定するようにした。このため、中間ケーシング全体に亘って延在する長いタイボルトで全セクションを保持する場合に比べて、第1タイボルト及び第2タイボルトを短くすることができる。これにより、各タイボルトの剛性が向上するだけでなく、各タイボルトの製造性及び組付け性が向上するとともに、タイボルトの熱伸びの影響を低減できる。このことは、立形ポンプのインペラの段数が多い場合に大きなメリットをもたらす。
(7)幾つかの実施形態では、上記(6)の構成において、
 前記第1グループの複数のインペラは、前記第2グループの複数のインペラよりも下流側に位置し、
 前記第1タイボルトは、前記第2タイボルトよりも大径である。
 上記(7)の構成によれば、液体の圧力がより高い第1グループのインペラに対応する第1タイボルトを第2タイボルトよりも大径にすることで、液体の圧力に応じた各セクションの固定に必要な軸力を得ることができる。また、相対的に小径である第2タイボルトを用いることで、中間ケーシングの周りにより多くのタイボルトを配置することが可能となる。
(8)幾つかの実施形態では、上記(6)又は(7)の構成において、
 複数本の前記第1タイボルトと、複数本の前記第2タイボルトとが、前記中間ケーシングの周方向において交互に配置される。
 上記(8)の構成によれば、複数本の第1タイボルト及び複数本の第2タイボルトを交互に周方向に配置することで、締結用セクションにおける第1タイボルトと第2タイボルトの干渉を回避しつつ、各タイボルトを周方向に均等配置して各セクションを適切に保持することができる。
(9)幾つかの実施形態では、上記(6)乃至(8)の何れかの構成において、
 前記締結用セクションと前記回転シャフトとの間に設けられ、前記回転シャフトを回転自在に支持するための軸受を備える。
 上記(9)の構成によれば、第1タイボルト及び第2タイボルトを固定するためにある程度の厚さが必要である締結用セクションを利用して、回転シャフトを支持するための軸受を設けるようにしたので、回転シャフトの軸長の増大を抑制しながら、回転シャフトの振動を低減することができる。
(10)幾つかの実施形態では、上記(6)乃至(9)の何れかの構成において、
 前記中間ケーシングは、
  前記軸方向において前記複数段のインペラを挟んで前記ケーシングカバーとは反対側に位置し、前記複数段のインペラのうち初段インペラに液体を導くための吸込みベルを有する吸込みベルセクション
を含み、
 前記第1タイボルトの他端は、前記ケーシングカバーに固定され、
 前記第2タイボルトの他端は、前記吸込みベルセクションに固定される。
 上記(10)の構成によれば、ケーシングカバーと締結用セクションとの間に延在する第1タイボルトと、締結用セクションと吸込みベルセクションとの間に延在する第2タイボルトと、を用いることで、立形ポンプの段数が多い場合であっても、各タイボルトの長さを抑制しながら、複数の第1セクション及び複数の第2セクションを一体的に保持することができる。
(11)幾つかの実施形態では、上記(6)乃至(10)の何れかの構成において、
 前記回転シャフトと前記ケーシングカバーとの間において、前記回転シャフトの軸方向にて前記バランススリーブを挟んで前記複数段のインペラとは反対側に設けられ、前記複数段のインペラのうち中間段インペラに連通する中間室と、
 前記中間室と前記中間段インペラとが互いに連通するように、前記ケーシングカバーから前記第1セクション又は前記第2セクションのうち何れか一つのセクションに向かって前記中間ケーシングと前記外部ケーシングとの間に設けられるバランス管と、
を備え、
 前記バランス管は、平面視において、前記第1タイボルト又は前記第2タイボルトの少なくとも一方に対して、前記中間ケーシングの半径方向又は周方向にオフセットされて配置される。
 上記(11)の構成によれば、バランススリーブに中間段インペラの圧力を作用させることで、最終段インペラを通過した液体の圧力(吐出圧)と中間段インペラの圧力との差圧に起因した逆スラスト力をバランススリーブに作用させ、立形ポンプのスラスト力のバランスを実現することができる。また、中間室に中間段インペラを連通させて、中間室の圧力を比較的高い値に保持することで、バランススリーブを介したリーク液体の急減圧に伴う気化を抑制することができる。さらに、バランス管を用いた簡素な構成により、中間室を中間段インペラに連通させることが可能となる。
(12)幾つかの実施形態では、上記(11)の構成において、
 前記中間ケーシングは、
  前記軸方向において前記複数段のインペラを挟んで前記ケーシングカバーとは反対側に位置し、前記複数段のインペラのうち初段インペラに液体を導くための吸込みベルを有する吸込みベルセクション
を含み、
 前記第1タイボルトの他端は、前記ケーシングカバーに固定され、
 前記第2タイボルトの他端は、前記吸込みベルセクションに固定され、
 前記バランス管は、何れかの前記第1タイボルトに対して前記半径方向にオフセットされて配置され、前記周方向に隣り合う一対の前記第2タイボルトの間を通って、何れかの前記第2セクションに接続される。
 上記(12)の構成によれば、上記(10)で述べた技術的利得に加えて、第1タイボルト及び第2タイボルトの本数が多い場合であっても、第1タイボルト及び第2タイボルトとバランス管との干渉を回避可能であるという技術的利得も享受できる。
(13)幾つかの実施形態では、上記(6)乃至(12)の何れかの構成において、
 前記複数段のインペラは、10段以上のインペラを含む。
 上記(13)の構成によれば、10段以上のインペラを含む立形ポンプを用いることで、立形ポンプの回転数を低下させても必要な吐出圧を確保可能となる。このため、立形ポンプの回転数低下により、初段インペラにおけるキャビテーションを効果的に抑制することができる。
(14)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(13)の何れかの構成において、
 吸込口と、
 鉛直方向に沿って配列され、前記吸込口を介して取り込まれた液体が通過するように構成された複数段のインペラと、
 前記複数段のインペラを通過した前記液体を吐出するための吐出口と、
を備え、
 前記ケーシングは、
  前記複数段のインペラを覆う中間ケーシングと、
  前記中間ケーシングを覆うように設けられる外部ケーシングと、
  前記外部ケーシングの開口を塞ぐように前記外部ケーシングに取り付けられるケーシングカバーと、
を含み、
 前記ケーシングカバーは、前記吸込口に連通する低圧内部流路、および、前記吐出口に連通する高圧内部流路を有する板部材によって構成された
ことを特徴とする。
 上記(14)の構成によれば、立形ポンプのケーシングカバーを、低圧内部流路及び高圧内部流路が内部に形成された板部材によって構成したので、低圧流路及び高圧流路を有する鋳物でケーシングカバーを形成する場合に比べてケーシングカバーの高さを低減することができる。これにより、立形ポンプの高さ方向の寸法を小さくし、コンパクトな立形ポンプを実現できる。
 また、板部材の内部に高圧内部流路を形成したので、ケーシングカバーを鋳物で形成する場合に比べて、より高い吐出圧に対応可能となる。
(15)幾つかの実施形態では、上記(14)の構成において、
 前記吸込口を有し、前記吸込口と前記低圧内部流路とが連通するように前記ケーシングカバーを構成する前記板部材の周縁部に取り付けられた吸込管と、
 前記吐出口を有し、前記吐出口と前記高圧内部流路とが連通するように前記板部材の周縁部に取り付けられた吐出管と、
を備える。
 上記(15)の構成によれば、ケーシングカバーを構成する板部材と別に形成された吸込管及び吐出管を板部材の周縁部に取り付けるようにしたので、ケーシングカバーの加工が容易になる。
(16)幾つかの実施形態では、上記(14)又は(15)の構成において、
 前記低圧内部流路は、
  前記吸込口に向かって前記板部材の径方向外側に延びる第1径方向流路と、
  前記第1径方向流路に接続され、前記板部材の軸方向に沿って延びる第1軸方向流路と、
を含み、
 前記第1軸方向流路は、前記外部ケーシングと前記中間ケーシングとの間の空間に連通している。
 上記(16)の構成によれば、低圧内部流路を第1径方向流路と第1軸方向流路とで形成するようにしたので、低圧内部流路の構造を簡素化することができ、低圧内部流路の加工を容易に行うことが可能となる。
(17)幾つかの実施形態では、上記(14)乃至(16)の何れかの構成において、
 前記高圧内部流路は、
  前記複数段のインペラのうち前記ケーシングカバーに最も近い最終段インペラの出口に連通する環状流路と、
  前記環状流路から前記吐出口に向かって前記板部材の径方向外側に延びる第2径方向流路と、
を含む。
 上記(17)の構成によれば、高圧内部流路を環状流路と第2径方向流路とで形成するようにしたので、高圧内部流路の構造を簡素化することができ、高圧内部流路の加工を容易に行うことが可能となる。
(18)幾つかの実施形態では、上記(17)の構成において、
 前記環状流路は、前記板部材の周方向に沿って流路断面積が変化するスクロール流路である。
 上記(18)の構成によれば、環状流路をスクロール流路で形成するようにしたので、最終段インペラからの高圧液体の流れの環状流路での圧力損失を低減することができる。
(19)幾つかの実施形態では、上記(14)乃至(18)の何れかの構成において、
 前記中間ケーシングは、
  前記立形ポンプの軸方向に積み重ねられ、前記複数段のインペラを取り囲むように設けられる複数のセクションと、
  前記軸方向において前記複数のセクションを挟んで前記ケーシングカバーの反対側に位置する締結用セクションと、
を含み、
 前記ケーシングカバーを構成する前記板部材に固定される一端部と、前記締結用セクションに固定される他端部とを有する複数のタイボルトをさらに備え、
 前記板部材には、前記低圧内部流路及び前記高圧内部流路に加えて、前記複数のタイボルトの前記一端部がそれぞれねじ込まれる複数のボルト穴が形成されている。
 上記(19)の構成によれば、ケーシングカバーを構成する板部材と締結用セクションとをタイボルトで締結することで、板部材と締結用セクションとに挟まれた複数のセクションを一体的に保持することができ、立形ポンプのケーシング構造を簡素化することができる。
(20)幾つかの実施形態では、上記(14)乃至(19)の何れかの構成において、
 前記ケーシングカバーを構成する前記板部材の前記回転シャフトによる貫通部に設けられるスラストバランス部と、を備え、
 前記スラストバランス部は、
  前記回転シャフトの外周側に取り付けられ、前記回転シャフトとともに回転するように構成された前記バランススリーブと、
  前記バランススリーブの外周側において、前記板部材に設けられるバランスブッシュと、
を含み、
 前記板部材と前記回転シャフトとの間には、前記立形ポンプの軸方向において前記スラストバランス部を挟んで前記複数段のインペラとは反対側に前記中間室が形成され、
 前記板部材には、前記複数段のインペラのうち前記中間段インペラに前記中間室を連通させるためのバランス内部流路が形成されている。
 上記(20)の構成によれば、スラストバランス部のバランススリーブに中間段インペラの圧力を作用させることで、最終段インペラを通過した液体の圧力(吐出圧)と中間段インペラの圧力との差圧に起因した逆スラスト力をバランススリーブに作用させ、立形ポンプのスラスト力のバランスを実現することができる。また、バランス内部流路を介して中間室に中間段インペラを連通させることで、スラストバランス部から漏れ出た液体の急減圧に伴う気化を抑制することができる。
(21)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(20)の何れかの構成において、前記立形ポンプの吐出圧が10MPa以上である。
 一般的に、10MPa以上の高い吐出圧を得るためには、例えば6000rpm以上の高速で回転する横置きポンプが用いられる。しかし、高回転数の横置きポンプを採用する場合、横置きポンプの初段インペラにおけるキャビテーションが問題となり得る。キャビテーションを抑制するために、例えば、タンクと横置きポンプとの間にブースタポンプを設けることも可能であるが、この場合にはブースタポンプの設置に伴う機器設置スペースの拡大および設備コストの増加が問題となる。
 上記(21)の構成のように、10MPa以上の吐出圧が必要な場合であっても、上記(1)で述べた多段の立形ポンプを用いることで、立形ポンプのインペラの段数を増やすことでポンプ回転数を低下させ、初段インペラにおけるキャビテーションを抑制することができる。
 また、吐出圧が10MPa以上の高圧である場合、バランススリーブを介したリーク液体の急減圧に伴う気化や、メカニカルシールの構造の複雑化が問題となり得る。この点、上記(1)で述べたように、中間室に中間段インペラを連通させ、中間室の圧力を比較的高い値に保持することで、バランススリーブを介したリーク液体(プロセス流体)の急減圧に伴う気化を抑制することができる。また、隔壁部により中間室と仕切られた低圧室を中間段インペラよりも低圧側に連通させることで、低圧室に連設されるメカニカルシールに作用する圧力を低減し、簡素な構成のメカニカルシールの採用が可能となる。
 なお、立形ポンプのインペラの段数を増やすと、中間ケーシングのセクションを一体に保持するためのタイボルトが長くなるというデメリットが存在するが、上記(6)の構成を採用する場合、締結用セクションから互いに反対方向に延在する第1タイボルト及び第2タイボルトを用いることで、立形ポンプの段数が多い場合であっても各タイボルトを短縮できる。
(22)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(21)の何れかの構成において、
 前記立形ポンプは、尿素合成プラントにおける原料アンモニアを昇圧するためのアンモニアポンプ、または、尿素合成プラントにおける中間体のカーバメートを昇圧するためのカーバメートポンプの何れかである。
 尿素合成プラントにおけるアンモニアポンプ及びカーバメートポンプは、アンモニア又はカーバメートを例えば10MPa以上の高圧に昇圧させて、尿素を生成するための反応器に供給するために用いられる。
 この点、上記(22)の構成によれば、尿素合成プラントにおけるアンモニアポンプ又はカーバメートポンプとして上記(1)で述べた多段の立形ポンプを用いることで、立形ポンプのインペラの段数を増やすことでポンプ回転数を低下させ、初段インペラにおけるキャビテーションを抑制することができる。
 また、アンモニアポンプ又はカーバメートポンプとして上記(1)で述べた多段の立形ポンプを用いることで、中間室に中間段インペラを連通させ、中間室の圧力を比較的高い値に保持することで、バランススリーブを介したリーク液体の急減圧に伴う気化を抑制することができる。また、隔壁部により中間室と仕切られた低圧室を中間段インペラよりも低圧側に連通させることで、低圧室に連設されるメカニカルシールに作用する圧力を低減し、簡素な構成のメカニカルシールの採用が可能となる。
 なお、立形ポンプのインペラの段数を増やすと、中間ケーシングのセクションを一体に保持するためのタイボルトが長くなるというデメリットが存在するが、上記(6)の構成を採用する場合、締結用セクションから互いに反対方向に延在する第1タイボルト及び第2タイボルトを用いることで、立形ポンプの段数が多い場合であっても各タイボルトを短縮できる。
 また、上記(14)の構成を採用する場合、尿素合成プラントにおけるアンモニアポンプまたはカーバメートポンプとしての立形ポンプのケーシングカバーは、低圧内部流路及び高圧内部流路を有する板部材によって構成されるので、低圧流路及び高圧流路を有する鋳物でケーシングカバーを形成する場合に比べてケーシングカバーの高さを低減することができる。これにより、立形ポンプの高さ方向の寸法を小さくし、コンパクトな立形ポンプを実現できる。また、板部材の内部に高圧内部流路を形成したので、ケーシングカバーを鋳物で形成する場合に比べて、より高い吐出圧に対応可能となる。
(23)本発明の少なくとも一実施形態に係る尿素合成プラントは、
 原料アンモニアを昇圧するためのアンモニアポンプと、
 中間体のカーバメートを昇圧するためのカーバメートポンプと、
 前記アンモニアポンプで昇圧されたアンモニア、前記カーバメートポンプで昇圧されたカーバメート、及び、二酸化炭素が供給される反応器と、
を備え、
 前記アンモニアポンプ又は前記カーバメートポンプの少なくとも一方は、上記(1)乃至(22)の何れかに記載の前記立形ポンプである。
 上記(23)の構成によれば、尿素合成プラントにおけるアンモニアポンプ又はカーバメートポンプとして上記(1)で述べた多段の立形ポンプを用いることで、立形ポンプのインペラの段数を増やすことでポンプ回転数を低下させ、初段インペラにおけるキャビテーションを抑制することができる。
 また、アンモニアポンプ又はカーバメートポンプとして上記(1)で述べた多段の立形ポンプを用いることで、中間室に中間段インペラを連通させ、中間室の圧力を比較的高い値に保持することで、バランススリーブを介したリーク液体の急減圧に伴う気化を抑制することができる。また、隔壁部により中間室と仕切られた低圧室を中間段インペラよりも低圧側に連通させることで、低圧室に連設されるメカニカルシールに作用する圧力を低減し、簡素な構成のメカニカルシールの採用が可能となる。
 なお、立形ポンプのインペラの段数を増やすと、中間ケーシングのセクションを一体に保持するためのタイボルトが長くなるというデメリットが存在するが、上記(6)の構成を採用する場合、締結用セクションから互いに反対方向に延在する第1タイボルト及び第2タイボルトを用いることで、立形ポンプの段数が多い場合であっても各タイボルトを短縮できる。
 また、上記(14)の構成を採用する場合、尿素合成プラントにおけるアンモニアポンプまたはカーバメートポンプとしての立形ポンプのケーシングカバーは、低圧内部流路及び高圧内部流路を有する板部材によって構成されるので、低圧流路及び高圧流路を有する鋳物でケーシングカバーを形成する場合に比べてケーシングカバーの高さを低減することができる。これにより、立形ポンプの高さ方向の寸法を小さくし、コンパクトな立形ポンプを実現できる。また、板部材の内部に高圧内部流路を形成したので、ケーシングカバーを鋳物で形成する場合に比べて、より高い吐出圧に対応可能となる。
(24)本発明の少なくとも一実施形態に係る立形ポンプのケーシングカバーは、 上記(1)乃至(22)の何れか一項に記載の立形ポンプのケーシングカバーであって、
 前記立形ポンプの吸込口に連通する低圧内部流路、および、前記立形ポンプの吐出口に連通する高圧内部流路を有する板部材を備える。
 上記(24)の構成によれば、立形ポンプのケーシングカバーを、低圧内部流路及び高圧内部流路を有する板部材によって構成したので、低圧流路及び高圧流路を有する鋳物でケーシングカバーを形成する場合に比べてケーシングカバーの高さを低減することができる。これにより、立形ポンプの高さ方向の寸法を小さくし、コンパクトな立形ポンプを実現できる。
 また、板部材の内部に高圧内部流路を形成したので、ケーシングカバーを鋳物で形成する場合に比べて、より高い吐出圧に対応可能となる。
(25)本発明の少なくとも一実施形態に係る立形ポンプのケーシングカバー製造方法は、
 上記(1)乃至(22)の何れか一項に記載の立形ポンプのケーシングカバー製造方法であって、
 前記立形ポンプの吸込口に連通する低圧内部流路、および、前記立形ポンプの吐出口に連通する高圧内部流路を機械加工により板部材に形成し、前記ケーシングカバーを作製するステップ
を備える。
 上記(25)の製造方法によれば、立形ポンプの吸込口に連通する低圧内部流路、および、立形ポンプの吐出口に連通する高圧内部流路を機械加工により板部材に形成するので、低圧流路及び高圧流路を有する鋳物でケーシングカバーを形成する場合に比べてケーシングカバーの高さを低減することができる。これにより、立形ポンプの高さ方向の寸法を小さくし、コンパクトな立形ポンプを実現できる。
 また、板部材の内部に高圧内部流路を形成するので、ケーシングカバーを鋳物で形成する場合に比べて、より高い吐出圧に対応可能となる。
 本発明の少なくとも一実施形態によれば、流体の気化を抑制しながらスラスト力の適切なバランスが可能な立形ポンプ及び尿素合成プラントが提供される。
一実施形態に係る立形ポンプが適用される液体昇圧装置の一例を示す概略構成図である。 一実施形態に係る立形ポンプの概略断面図である。 図2に示す立形ポンプのケーシングカバーの平面図である。 図2に示す立形ポンプのケーシングカバーの軸方向に沿った断面図である。 一実施形態に係る締結用セクションのフランジ部を平面視した図である。 図2に示す立形ポンプのスラストバランス部の構成を示す概略断面図である。 図2に示す立形ポンプのメカニカルシールの構成を示す概略断面図である。
 以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
 図1は、幾つかの実施形態に係る立形ポンプが適用される液体昇圧装置の一例を示す概略構成図である。図1に示すように、液体昇圧装置1は、昇圧対象の液体(プロセス流体)を貯留するためのタンク2と、タンク2から供給される液体を昇圧するための立形ポンプ4と、立形ポンプ4を駆動するためのモータ12と、を備える。
 タンク2は機器設置面GLに設置されており、タンク2内の液面レベルFLは、機器設置面GLよりも上方に位置するようになっている。
 図1に示すように、立形ポンプ4の少なくとも一部は、機器設置面GLから掘り下げられて形成された凹部3に収容される。図1に示す例示的な実施形態では、立形ポンプ4の下部が凹部3に収容されている。
 立形ポンプ4は、タンク2に接続される吸込口5と、鉛直方向に沿って配列された複数段のインペラ7と、複数段のインペラ7を通過した液体を吐出するための吐出口6と、を含む。複数段のインペラ7のうち、最も下方に位置するインペラ7は、初段インペラ7Aである。初段インペラ7Aは、タンク2が設置される機器設置面GLよりも下方に位置している。
 また、立形ポンプ4は、鉛直方向に沿って延在する回転シャフト10を備えている。回転シャフト10はモータ12の出力軸13と接続されており、複数段のインペラ7は、モータ12によって駆動されて、回転シャフト10とともに回転するように構成されている。
 図1に示す例示的な実施形態では、立形ポンプ4を駆動するためのモータ12の出力軸13は、水平方向に沿って延在しており、立形ポンプ4の上方には、モータ12の出力軸13と、立形ポンプ4の回転シャフト10との間で動力を伝達するためのかさ歯車8が設けられている。また、モータ12は、平面視において、立形ポンプ4と重ならずに立形ポンプ4の側方に位置している。
 図示を省略するが、他の幾つかの実施形態では、立形ポンプ4を駆動するためのモータ12の出力軸13は鉛直方向に沿って延在し、該出力軸13が、立形ポンプ4の回転シャフト10に直結されていてもよい。
 立形ポンプ4には、吸込口5を介してタンク2から液体が供給されるようになっている。吸込口5から供給された液体は、初段インペラ7Aに流入し、初段インペラ7Aを通過した後、下流側のインペラ7へと順々に流れていく。液体は、複数段のインペラ7を通過する際に、インペラ7の回転エネルギーを受けて昇圧される。複数段のインペラ7のうち最も下流側に設けられる最終段のインペラ7を通過した高圧の液体は、吐出口6を介して、立形ポンプ4から排出されるようになっている。
 液体昇圧装置1において上述した多段の立形ポンプ4を採用することにより、複数段のインペラが水平方向に配列される横置き型の多段ポンプを採用する場合に比べて、機器設置スペースを削減可能であるとともに、インペラ7の段数を増やすことで高い吐出圧を確保しつつ、ポンプの回転数を削減可能となる。このようにポンプの回転数を下げることで、初段インペラ7Aにおけるキャビテーションを抑制することができる。また、機器設置面GLよりも下方に初段インペラ7Aが位置するように立形ポンプ4を配置することで、タンク2の設置位置の高さを低減しながら、タンク2と立形ポンプ4とのヘッド差を十分に確保して初段インペラ7Aにおけるキャビテーションを抑制することができる。
 このように、立形ポンプ4を採用することにより、初段インペラ7Aにおけるキャビテーションを抑制可能であるため、タンク2とポンプ(立形ポンプ4)との間にブースタポンプを設ける必要がなくなり、あるいは、タンク2の設置位置を高く設定する必要がなくなる。よって、液体昇圧装置1における設備コストの削減及び省スペース化を実現することができる。
 図2は、一実施形態に係る立形ポンプ4の概略断面図である。なお、図2中の矢印は、立形ポンプ4内における液体(プロセス流体)の流れの向きを示す。
 図2に示すように、立形ポンプ4は、上述した複数段のインペラ7と、外部ケーシング18、中間ケーシング20、及びケーシングカバー28を含むケーシングとを備えており、複数段のインペラ7は、該ケーシングに収容されている。中間ケーシング20は、複数段のインペラ7を覆うように外部ケーシング18の内部に設けられている。ケーシングカバー28は、外部ケーシング18の上端開口を塞ぐように外部ケーシング18に取付けられている。また、複数段のインペラ7とともに回転する回転シャフト10は、下部軸受72、及び、インペラのウェアリング部を通常のインペラより延長し設置する中間ブッシュ74によって回転自在に中間ケーシング20に支持されている。
 また、図2に示す立形ポンプ4は、ケーシングカバー28の回転シャフト10による貫通部に設けられたスラストバランス部80及び軸封装置としてのメカニカルシール44を備えている。
 外部ケーシング18は、回転シャフト10の径方向(以下、単に「径方向」と称することがある。)外側に突出するように設けられたフランジ部18aを上端部に有し、該フランジ部18aに設けられたボルト穴を貫通する複数のボルト19によって機器設置面GLに固定されている。外部ケーシング18のうち、フランジ部18aよりも下方の部分は、機器設置面GLから掘り下げられて形成された凹部3に収容されている。
 ケーシングカバー28は、回転シャフト10の周方向に配列されるボルト29によって、外部ケーシング18に固定されている。ケーシングカバー28には、吸込口5に連通する低圧内部流路30、及び、吐出口6と連通する高圧内部流路32が形成されている。
 外部ケーシング18と中間ケーシング20との間には、吸込口5及びケーシングカバー28に形成された低圧内部流路30から、複数段のインペラ7のうち最も下方に位置する初段インペラ7Aへと向かう液体の流路40が形成されている。
 流路40を流れて初段インペラ7Aへと向かう液体は、中間ケーシング20の最下部に位置する吸込みベル26b(後述する)に導かれて、初段インペラ7Aへ流れ込むようになっている。
 また、初段インペラ7Aへ流れこんだ後、複数段のインペラ7を通過して、最終段インペラ7Bの出口から流出した流体は、高圧内部流路32を介して、吐出口6から立形ポンプ4の外部に排出されるようになっている。なお、最終段インペラ7Bは、複数段のインペラ7のうちケーシングカバー28に最も近いインペラである。
 図3Aは、図2に示す立形ポンプ4のケーシングカバー28の平面図であり、図3Bは、図2に示す立形ポンプ4のケーシングカバー28の、回転シャフト10の軸方向(回転シャフト10の回転軸Oに沿った方向;以下、単に「軸方向」とも称する。)に沿った断面図である。なお、説明の便宜上、図3A及び図3Bでは、ケーシングカバー28に形成される流路及びボルト穴のうちいくつかは図示が省略されている。
 図3A及び図3Bに示すように、ケーシングカバー28の中央部には、立形ポンプ4の回転シャフト10(図2参照)が軸方向に沿って貫通する貫通部98が設けられている。
 幾つかの実施形態では、図2~図3Bに示すように、ケーシングカバー28は、低圧内部流路30及び高圧内部流路32を有する板部材によって構成される。低圧内部流路30及び高圧内部流路32は、機械加工によって該板部材の内部に形成されてもよい。
 このように、立形ポンプ4のケーシングカバー28を、低圧内部流路30及び高圧内部流路32が内部に形成された板部材によって構成することにより、低圧流路及び高圧流路を有する鋳物でケーシングカバー28を形成する場合に比べてケーシングカバー28の高さを低減することができる。これにより、立形ポンプ4の高さ方向の寸法を小さくし、コンパクトな立形ポンプ4を実現できる。また、板部材の内部に高圧内部流路32を形成することにより、ケーシングカバー28を鋳物で形成する場合に比べて、より高い吐出圧に対応可能となる。
 図3Bに示すように、板部材によって構成されるケーシングカバー28の高さ(軸方向の寸法)をHとし、回転シャフト10(図2参照)の径方向(回転軸Oに直交する方向)におけるケーシングカバー28の寸法をWとしたとき、ケーシングカバー28のアスペクト比W/Hは、10/4以上10/1以下であってもよい。
 図2に示すように、立形ポンプ4において、ケーシングカバー28を構成する板部材の周縁部には、吸込口5を有する吸込ノズル36(吸込管)、及び、吐出口6を有する吐出ノズル38(吐出管)が取付けられていてもよい。吸込ノズル36は、吸込口5と、ケーシングカバー28の内部に設けられた低圧内部流路30とが連通するように設けられる。また、吐出ノズル38は、吐出口6と、ケーシングカバー28の内部に設けられた高圧内部流路32とが連通するように設けられる。
 このように、ケーシングカバー28を構成する板部材と別に形成された吸込ノズル36及び吐出ノズル38を板部材の周縁部に取り付けることで立形ポンプ4を構成できるので、ケーシングカバー28の加工が容易になる。
 吸込ノズル36又は吐出ノズル38は、図2に示すようなフランジ接続部を有する部材であってもよい。また、吸込ノズル36又は吐出ノズル38は、溶接によってケーシングカバー28を構成する板部材に取付けられていてもよい。
 幾つかの実施形態では、図2~図3Bに示すように、ケーシングカバー28の内部に形成される低圧内部流路30は、板部材の径方向(図3B参照)外側に延びる第1径方向流路90と、第1径方向流路90に接続され、板部材の軸方向(図3B参照)に沿って延びる第1軸方向流路92、を含む。
 このように、低圧内部流路30を第1径方向流路90と第1軸方向流路92とで形成することにより、低圧内部流路30の構造を簡素化することができ、低圧内部流路30の加工を容易に行うことが可能となる。
 また、幾つかの実施形態では、図2~図3Bに示すように、ケーシングカバー28の内部に形成される高圧内部流路32は、複数段のインペラ7のうち、ケーシングカバー28に最も近い最終段インペラ7B(図2参照)の出口に連通する環状流路94と、環状流路94から吐出口6(図2参照)に向かって板部材の径方向外側に延びる第2径方向流路96と、を含む。
 このように、高圧内部流路32を環状流路94と第2径方向流路96とで形成することにより、高圧内部流路32の構造を簡素化することができ、高圧内部流路32の加工を容易に行うことが可能となる。
 なお、ケーシングカバー28には、ケーシングカバー28を外部ケーシング18に固定するための複数のボルト29がねじ込まれる複数のボルト穴88が設けられる。図3Aに示すように、これらの複数のボルト穴88は、第1径方向流路90及び第2径方向流路96に対して、ケーシングカバー28を構成する板部材の周方向にオフセットされて配置されている。
 幾つかの実施形態では、図2~図3Bに示すように、ケーシングカバー28に形成される環状流路94は、板部材の周方向に(図3A参照)沿って流路断面積が変化するスクロール流路である。スクロール流路の流路断面積は、立形ポンプ4の回転シャフト10の回転方向における上流側から下流側に向かって増大するようになっていてもよい。
 例えば、環状流路94(スクロール流路)の流路断面積は、図3A及び図3Bに示すように、立形ポンプ4の回転シャフト10の回転方向における上流側から下流側に向かって、環状流路94の上流部94a、中流部94b及び下流部94c(図3A及び図3B参照)の順に、大きくなる。
 このように、環状流路94をスクロール流路で形成することにより、最終段インペラ7Bからの高圧液体の流れの環状流路94での圧力損失を低減することができる。
 幾つかの実施形態では、図2に示すように、中間ケーシング20は、回転シャフト10の軸方向に積み重ねられる複数のセクション(22A,22B,24,26)と、これら複数のセクション(22A,22B,24,26)を締結するための複数のタイボルト(複数の第1タイボルト42及び複数の第2タイボルト43)と、を含む。
 図2に示す例示的な実施形態では、中間ケーシング20を構成する複数のセクションは、軸方向に積み重ねられ、複数段のインペラ7を取り囲むように設けられた複数の第1セクション22A及び第2セクション22Bと、複数の第1セクション22Aと複数の第2セクション22Bとの間に設けられ、複数のタイボルト(42,43)の一端が固定される締結用セクション24と、複数のセクションのうち最も下方に位置する吸込みベルセクション26と、を含む。
 吸込みベルセクション26は、軸方向において複数段のインペラ7を挟んで前記ケーシングカバー28とは反対側に位置し、複数段のインペラ7のうち初段インペラ7Aに液体を導くための吸込みベル26bを有する。
 複数の第1セクション22Aは、複数段のインペラ7のうち下流側に位置する第1グループ100の複数のインペラ7を取り囲むように設けられる。
 複数の第2セクション22Bは、複数段のインペラ7のうち、第1グループ100の複数のインペラ7よりも上流側に位置する第2グループ102の複数のインペラ7を取り囲むように設けられる。
 締結用セクション24は、軸方向において複数の第1セクション22Aを挟んでケーシングカバー28の反対側に位置している。
 複数の第1タイボルト42は、締結用セクション24から複数の第1セクション22Aが占める軸方向の位置範囲に亘って延在している。複数の第1タイボルト42の各々の一端は、締結用セクション24に固定されるとともに、複数の第1タイボルト42の各々の他端は、ケーシングカバー28に固定されている。
 幾つかの実施形態では、図2に示すように、締結用セクション24は、径方向外側に突出するように設けられたフランジ部24aを有し、複数の第1タイボルト42の各々の一端は、締結用セクション24のフランジ部24aに形成されたボルト穴にねじ込まれる。また、幾つかの実施形態では、図2に示すように、複数の第1タイボルト42の各々の他端は、ケーシングカバー28を構成する板部材に形成された複数のボルト穴86にねじ込まれる。
 なお、図3Aに示すように、ケーシングカバー28に形成される複数のボルト穴86は、第1軸方向流路92に対して、ケーシングカバー28を構成する板部材の半径方向又は周方向にオフセットされて配置されている。
 また、複数の第2タイボルト43は、締結用セクション24から第1タイボルト42とは反対方向に複数の第2セクション22Bが占める軸方向の位置範囲に亘って延在している。複数の第2タイボルト43の各々の一端は、締結用セクション24に固定されるとともに、複数の第2タイボルト43の各々の他端は、吸込みベルセクション26に固定されている。
 幾つかの実施形態では、図2に示すように、複数の第2タイボルト43の各々の一端は、上述の締結用セクション24のフランジ部24aに形成されたボルト穴にねじ込まれる。また、幾つかの実施形態では、図2に示すように、吸込みベルセクション26は、径方向外側に突出するように設けられたフランジ部26aを有し、複数の第2タイボルト43の各々の他端は、吸込みベルセクション26のフランジ部26aに形成されたボルト穴にねじ込まれる。
 なお、幾つかの実施形態では、中間ケーシング20を構成する複数のセクションを、軸方向においてそれぞれ位置が異なる3以上のグループ(第1セクション、第2セクション、及び第3セクション等)に分割し、これらの3以上のグループのセクションを、軸方向においてそれぞれ異なる位置範囲に延在する3本以上のタイボルトによって締結するようにしてもよい。
 このように、幾つかの実施形態では、少なくとも複数の第1セクション22Aと複数の第2セクション22Bとで中間ケーシング20を構成し、且つ、第1セクション22Aと第2セクション22Bとの間に締結用セクション24を配置し、該締結用セクション24に第1タイボルト42及び該第1タイボルト42とは反対方向に延びる第2タイボルト43を固定する。このため、中間ケーシング20全体に亘って延在する長いタイボルトで全セクションを保持する場合に比べて、第1タイボルト42及び第2タイボルト43を短くすることができる。これにより、各タイボルト(42,43)の剛性が向上するだけでなく、各タイボルト(42,43)の製造性及び組付け性が向上するとともに、タイボルト(42,43)の熱伸びの影響を低減できる。このことは、立形ポンプ4のインペラ7の段数が多い場合に大きなメリットをもたらす。
 ケーシングカバー28を構成する板部材と締結用セクション24とをタイボルト(42,43)で締結することで、板部材と締結用セクション24とに挟まれた複数のセクション(第1セクション22A)、あるいは、締結用セクション24と吸込みベルセクション26とにはさまれた複数のセクション(第2セクション22B)を一体的に保持することができ、立形ポンプ4のケーシング構造を簡素化することができる。
 また、ケーシングカバー28と締結用セクション24との間に延在する第1タイボルト42と、締結用セクション24と吸込みベルセクション26との間に延在する第2タイボルト43と、を用いることで、立形ポンプ4の段数が多い場合であっても、各タイボルト(42,43)の長さを抑制しながら、複数の第1セクション22A及び複数の第2セクション22Bを一体的に保持することができる。
 幾つかの実施形態において、下流側に位置する複数の第1セクション22Aを保持するための第1タイボルト42は、複数の第1セクション22Aよりも上流側に位置する複数の第2セクション22Bを保持するための第2タイボルト43よりも大径である。
 このように、液体の圧力がより高い第1グループ100のインペラ7に対応する第1タイボルト42を第2タイボルト43よりも大径にすることで、液体の圧力に応じた各セクションの固定に必要な軸力を得ることができる。また、相対的に小径である第2タイボルト43を用いることで、中間ケーシング20の周りにより多くのタイボルト(42,43)を配置することが可能となる。
 図4は、中間ケーシング20における複数のタイボルト(42,43)の構成を示す図であり、締結用セクション24のフランジ部24aを平面視した図である。
 図4に示すように、幾つかの実施形態では、複数本の第1タイボルト42と、複数本の第2タイボルト43とが、中間ケーシング20の周方向において交互に配置される。
 このように、複数本の第1タイボルト42及び複数本の第2タイボルト43を交互に周方向に配置することで、締結用セクション24における第1タイボルト42と第2タイボルト43の干渉を回避しつつ、各タイボルト(42,43)を周方向に均等配置して各セクション(22A,22B,24,26)を適切に保持することができる。
 幾つかの実施形態では、上述したように、回転シャフト10は、下部軸受72、及び、インペラのウェアリング部を通常のインペラより延長し設置する中間ブッシュ74によって回転自在に支持されている。図2に示すように、下部軸受72は、回転シャフト10の下端部を回転自在に中間ケーシング20に支持するようになっている。また、中間ブッシュ74は、回転シャフト10の中間部を回転自在に中間ケーシングに支持する中間軸受として機能する。中間ブッシュ74は、初段インペラ7Aと、最終段インペラ7Bとの間の軸方向位置に設けられる。また、下部軸受72は、軸方向において中間ブッシュ74を挟んでケーシングカバー28とは反対側に設けられる。
 このように、回転シャフト10を下部軸受72及び中間ブッシュ74によって支持することで、回転シャフト10の振動を低減することができる。即ち、下部軸受72によって、回転シャフト10の下部が振れるモード(1次モード)を抑制するとともに、中間ブッシュ74によって、回転シャフト10の中央部が振れるモード(2次モード)を抑制することができる。
 下部軸受72又は中間ブッシュ74は、締結用セクション24と回転シャフト10との間に設けられていてもよい。図2に示す例示的な実施形態では、中間ブッシュ74が、締結用セクション24と回転シャフト10との間に設けられている。
 締結用セクション24は、第1タイボルト42及び第2タイボルト43を固定するために、ある程度の厚さが必要である。例えば、図2に示すように、締結用セクション24にタイボルトの一端を固定するためのフランジ部24aを設ける場合、フランジ部24aの厚さを確保するため、締結用セクション24の厚さはある程度大きく設定される。この点、ある程度の長さを有する締結用セクション24を利用して、回転シャフト10を支持するための軸受(図2に示す例では中間ブッシュ74)を設けることにより、回転シャフト10の軸長の増大を抑制しながら、回転シャフト10の振動を低減することができる。
 幾つかの実施形態では、各セクション(22A,22B,24)の下端部と、該セクションに隣り合うセクション(22A,22B,24,26)の上端部とは、インロー構造21を有していてもよい。
 図2に示す例示的な実施形態では、各セクション(22A,22B,24)の下端部の外周側縁部において下方に突出するように設けられた凸部と、該セクションに隣り合うセクション(22A,22B,24,26)の上端部において、上述の凸部に対応するように設けられた凹部とによってインロー構造が形成されている。
 このように、隣り合う複数のセクション間にインロー構造が形成されることにより、各セクション(22A,22B,24,26)の径方向における位置決めが容易となる。
 図5は、図2に示す立形ポンプ4のスラストバランス部80の構成を示す概略断面図である。
 幾つかの実施形態では、スラストバランス部80は、図2及び図5に示すように、回転シャフト10の外周側に取付けられ、回転シャフト10とともに回転するように構成されたバランススリーブ82と、バランススリーブ82の外周側において、ケーシングカバー28に設けられるバランスブッシュ84と、を含む。バランススリーブ82は、例えば以下に説明するように、回転シャフト10のスラスト力を少なくとも部分的にバランスさせるように構成される。
 なお、回転シャフト10に作用するスラスト力は、軸方向において、複数段のインペラ7(図2参照)の高圧側から低圧側に向かう方向の力、即ち、最終段インペラ7Bから初段インペラ7Aに向かう方向の力である。
 図5に示すように、バランススリーブ82は、回転シャフト10によるケーシングカバー28の貫通部98(図3A及び図3B参照)において、複数段のインペラ7のうち最終段インペラ7Bの背面側に設けられる。バランススリーブ82は、例えば、焼嵌め等により回転シャフト10に取付けられていてもよい。
 回転シャフト10とともに回転するバランススリーブ82の外周面82aは、回転シャフト10の回転時に、バランスブッシュ84の内周面84aに対して摺動するようになっている。
 回転シャフト10とケーシングカバー28を構成する板部材との間には、軸方向においてバランススリーブ82(スラストバランス部80)を挟んで複数段のインペラ7とはン対側に中間室54が形成されている。バランススリーブ82の上端面82bは中間室54に隣接し、該上端面82bに中間室54の圧力が作用するようになっている。
 なお、図5に示すように、回転シャフト10は、軸方向において中間室54が存在する位置範囲に設けられる拡径部10aを有し、該拡径部10aは、バランススリーブ82の上端面82bに対向する下端面10bを有していてもよい。そして、拡径部10aの下端面10bとバランススリーブ82の上端面82bとを介して、バランススリーブ82と回転シャフト10との間で軸方向の力が伝達されるようになっていてもよい。
 図2に示すように、中間室54は、ケーシングカバー28を構成する板部材に形成されたバランス内部流路56、及び、バランス内部流路56に連通されるバランス管58を介して、複数段のインペラ7のうち中間段インペラ7Cに連通している。バランス管58は、バランス内部流路56と中間段インペラ7Cとが互いに連通するように、中間ケーシング20と外部ケーシング18との間において、ケーシングカバー28から第1セクション22A又は第2セクション22Bのうちいずれか一つのセクション(図2に示す実施形態では第2セクション22Bのうちの一つ)に向かって延びるように設けられる。
 ここで、中間段インペラ7Cは、初段インペラ7Aの下流側且つ最終段インペラ7Bの上流側の任意のインペラ7を指す。図2に示す例示的な実施形態では、中間段インペラ7Cは、複数段のインペラ7のうち、下部軸受72よりも上方、且つ、中間ブッシュ74よりも下方に位置するインペラ7である。あるいは、図2に示す実施形態では、中間段インペラ7Cは、複数のインペラ7のうち、上流側に位置する第2グループ102に属するインペラ7(複数の第2セクション22Bによって取り囲まれるインペラ7)である。
 すなわち、中間段インペラ7Cと連通する中間室54には中間段インペラ7Cの圧力Pが導入され、バランススリーブ82の上端面82b(図5参照)には、中間段インペラ7Cの圧力Pが作用するようになっている。
 また、バランススリーブ82の下端面82c(図5参照)は、最終段インペラ7Bの背面側の空間と隣接しており、該下端面82cには、最終段インペラ7Bを通過した液体の圧力(吐出圧P)が作用するようになっている。
 したがって、上述したように、バランススリーブ82に中間段インペラ7Cの圧力Pを作用させることで、最終段インペラ7Bを通過した液体の圧力(吐出圧P(>P))と中間段インペラ7Cの圧力Pとの差圧に起因した逆スラスト力(軸方向において上述したスラスト力と逆向きの力)を、バランススリーブ82を介して、回転シャフト10に作用させることができる。これにより、立形ポンプ4のスラスト力のバランスを実現することができる。
 また、仮に、中間室54の圧力と、バランススリーブ82の下端面82cに作用する吐出圧Pとの圧力差が過度に大きな場合、バランススリーブ82とバランスブッシュ84との間の隙間を通ってリークする流体が急減圧し、該流体が気化する場合がある。
 この点、上述したように、中間室54に中間段インペラ7Cを連通させて、中間室54の圧力を比較的高い値(例えば、少なくとも、初段インペラ7Aに流入する液体の圧力より高い圧力)に保持することで、バランススリーブ82を介してリークする液体(プロセス流体)の急減圧に伴う気化を抑制することができる。
 バランス管58は、平面視において、第1タイボルト42又は第2タイボルト43の少なくとも一方に対して、中間ケーシング20の半径方向又は周方向にオフセットされて配置されていてもよい。
 幾つかの実施形態では、バランス管58は、例えば図2及び図4に示すように、何れかの第1タイボルト42に対して半径方向にオフセットされて配置され、周方向に隣り合う一対の第2タイボルト43の間を通って、何れかの第2セクション22Bに接続される。
 このように、バランス管58を、第1タイボルト42又は第2タイボルト43の少なくとも一方に対して、半径方向又は周方向にオフセットして配置することにより、第1タイボルト42及び第2タイボルト43の本数が多い場合であっても、第1タイボルト42及び第2タイボルト43とバランス管58との干渉を回避可能である。
 幾つかの実施形態では、立形ポンプ4は、常温常圧下では気体の物質が圧縮により液化された液体を昇圧するように構成されていてもよい。
 上述のスラストバランス部80が設けられる立形ポンプ4では、中間室54に中間段インペラ7Cを連通させることで、バランススリーブ82を介してリークする液体(プロセス流体)の急減圧に伴う気化を抑制することができる。このため、上述のように、常温常圧下では気体の物質が圧縮により液化された液体を立形ポンプ4で昇圧する場合であっても、バランススリーブ82を介してリークする液体の気化を抑制することができる。
 図6は、図2に示す立形ポンプ4のメカニカルシール44の構成を示す概略断面図である。
 幾つかの実施形態では、図2及び図6に示すように、立形ポンプ4のケーシングは、ケーシングカバー28に固定されたシールハウジング部46を含み、シールハウジング部46は、メカニカルシール44を少なくとも部分的に収容する。また、ケーシングカバー28及びシールハウジング部46を回転シャフト10が貫通するように、貫通部が設けられている。
 図6に示すメカニカルシール44は、シールハウジング部46(ケーシング)に取付けられた一対の固定環60A,60Bと、回転シャフト10とともに回転可能に構成された一対の回転環62A,62Bと、を含み、これらの固定環と回転環とが軸方向において交互に配置された、タンデムメカニカルシールである。すなわち、図6に示す実施形態では、固定環と回転環とは、軸方向において、複数段のインペラ7に近い側から順に、回転環62A、固定環60A、回転環62B、固定環60Bの順に配列されている。
 回転環62A,62Bは、回転シャフト10の外周側に取付けられ、回転シャフト10とともに回転するように構成されたシャフトスリーブ66の外周面に固定されている。
 一対の固定環60A,60B、及び、一対の回転環62A,62Bのうち、軸方向において複数段のインペラ7に近い側に配置される固定環60A及び回転環62Aは、高圧側シール45Aを構成し、軸方向において複数段のインペラ7から遠い側に配置される固定環60B及び回転環62Bは、低圧側シール45Bを構成する。
 一対の回転環62A,62Bは、回転シャフト10の回転にともない、一対の固定環60A,60Bに対してそれぞれ摺動するように構成されている。そして、一対の固定環60A,60Bと一対の回転環62A,62Bとの摺動面が互いに接触することによって、流体の漏れを抑制するようになっている。
 回転シャフト10とケーシングカバー28(ケーシング)との間には、軸方向においてメカニカルシール44に隣接して低圧室48が設けられている。低圧室48は、ケーシングカバー28に形成されたフラッシング入口流路50を介して、中間段インペラ7Cよりも低圧側に連通している。すなわち、低圧室48には、中間段インペラ7Cよりも低圧側の、比較的低圧の流体が導かれる。
 図2及び図6に示す例示的な実施形態では、低圧室48は、外部ケーシング18と中間ケーシング20との間に形成される流路40に連通している。すなわち、低圧室48には、吸込口5から立形ポンプ4に流入し、複数段のインペラ7によって昇圧される前の低圧の液体が、フラッシング入口流路50を介して導入される。
 このように、比較的低圧の流体を低圧室48に導くことにより、低圧室48に連設されるメカニカルシール44に作用する圧力を低減可能である。よって、上述のタンデムメカニカルシールを採用して、ダブルメカニカルシールよりも低圧のエクスターナル流体を用いて立形ポンプ4内の液体(プロセス流体)を密封することができる。
 回転シャフト10とシールハウジング部46(ケーシング)との間には、軸方向において一対の固定環60A,60Bの間に、外部流体(エクスターナル流体)が供給されるシールチャンバ67が設けられている。また、シールハウジング部46には、バッファ入口流路68及びバッファ出口流路70が設けられており、これらのバッファ入口流路68及びバッファ出口流路70は、立形ポンプ4の外部に設けられた外部流体タンク(不図示)に接続されている。そして、外部流体タンクに貯留された外部流体が、バッファ入口流路68を介してシールチャンバ67に導入されるとともに、バッファ出口流路70を介してシールチャンバ67から排出されて、外部流体タンクに返送されるようになっている。
 一対の回転環62A,62Bのうち、一対の固定環60A,60Bの間に位置する一方の回転環62B(すなわち、シールチャンバ67に設けられる一方の回転環)には、ポンピングリング64が設けられている。そして、ポンピングリング64によって、シールチャンバ67からバッファ出口流路70を介して外部流体タンクへと外部流体が送られるようになっている。
 このように、ポンピングリング64によりエクスターナル流体を循環させることにより、エクスターナル流体を循環させるための補機が不要となる。よって、ダブルメカニカルシールを採用する場合に比べて、軸封装置に供給するエクスターナル流体の加圧及び循環のための補機を簡略化することができる。
 幾つかの実施形態では、図2、図5及び図6に示すように、スラストバランス部80のバランススリーブ82は、軸方向において最終段インペラ7Bとメカニカルシール44との間に位置する。そして、軸方向において中間室54と低圧室48との間には、これらの中間室54と低圧室48とを仕切る隔壁部104(図5及び図6参照)が設けられている。
 隔壁部104によって、隔壁部104と回転シャフト10との間の隙間を介した中間室54から低圧室48への流体の移動が制限され、中間室54と低圧室48との圧力差を維持できるようになっている。
 隔壁部104は、ケーシングカバー28を構成する板部材を機械加工することにより形成されていてもよい。あるいは、隔壁部104は、ケーシングカバー28を構成する板部材とは別の部材により構成され、ケーシングカバー28に固定されたものであってもよい。
 このように、隔壁部104により中間室54と仕切られた低圧室48を中間段インペラ7Cよりも低圧側に連通させることで、低圧室48に連設されるメカニカルシール44に作用する圧力を低減し、簡素な構成のメカニカルシール44の採用が可能となる。
 幾つかの実施形態では、立形ポンプ4の吐出圧が10MPa以上である。
 上述の立形ポンプ4では、インペラ7の段数を増やすことで、例えば10MPa以上の高い吐出圧が得られるとともに、ポンプの回転数を低下させ、初段インペラ7Aにおけるキャビテーションを抑制することができる。
 一方、立形ポンプ4のインペラ7の段数を増やすと、中間ケーシング20のセクションを一体に保持するためのタイボルト(42,43)が長くなるというデメリットが存在するが、幾つかの実施形態に係る立形ポンプ4では、締結用セクション24から互いに反対方向に延在する第1タイボルト42及び第2タイボルト43を用いることで、立形ポンプ4の段数が多い場合であっても各タイボルト(42,43)を短縮できる。
 また、吐出圧が10MPa以上の高圧である場合、バランススリーブを介したリーク液体の急減圧に伴う気化や、メカニカルシールの構造の複雑化が問題となり得る。この点、幾つかの実施形態に係る立形ポンプ4では、中間室54に中間段インペラ7Cを連通させ、中間室54の圧力を比較的高い値に保持することで、バランススリーブ82を介したリーク液体(プロセス流体)の急減圧に伴う気化を抑制することができる。また、隔壁部104により中間室54と仕切られた低圧室48を中間段インペラ7Cよりも低圧側に連通させることで、低圧室48に連設されるメカニカルシール44に作用する圧力を低減し、簡素な構成のメカニカルシール44の採用が可能となる。
 幾つかの実施形態では、複数段のインペラ7は、10段以上のインペラ7を含む。
 立形ポンプ4が10段以上のインペラ7を含むことにより、立形ポンプ4の回転数を低下させても必要な吐出圧を確保可能となる。このため、立形ポンプ4の回転数低下により、初段インペラ7Aにおけるキャビテーションを効果的に抑制することができる。
 以上説明した立形ポンプ4は、例えば、尿素合成プラント(不図示)におけるプロセスポンプとして用いることができる。
 幾つかの実施形態にかかる尿素合成プラントは、アンモニアを昇圧するためのアンモニアポンプと、カーバメートを昇圧するためのカーバメートポンプと、アンモニアポンプで昇圧されたアンモニア、カーバメートポンプで昇圧されたカーバメート、及び、二酸化炭素が供給される反応器と、を備える。そして、アンモニアポンプ又はカーバメートポンプの少なくとも一方は、上述した立形ポンプ4である。
 例えば、アンモニアポンプが立形ポンプ4である場合、昇圧対象の液体は尿素の原料の液体アンモニアであり、吸込口5を介して、液体アンモニアが立形ポンプ4に供給される。
 また、例えば、カーバメートポンプが立形ポンプ4である場合、昇圧対象の液体は、アンモニアと二酸化炭素との反応により生成される中間体のカーバメート(カルバミン酸アンモニウム)であり、吸込口5を介して、液体カーバメートが立形ポンプ4に供給される。
 上述の尿素合成プラントでは、昇圧されたアンモニア、カーバメート及び二酸化炭素が供給される反応器において、高温高圧下で、アンモニアと二酸化炭素とから、カーバメートが生成される。このようにして生成されたカーバメート及びカーバメートポンプから供給されたカーバメートの一部は、脱水反応により、尿素と水とに分解される。この後、残存するカーバメートは、例えば、分解塔に送られて、加熱されて脱水反応により、尿素と水とに分解される。これらの反応により生成した尿素は製品として分離回収される。また、未反応の残留カーバメートも分離回収され、カーバメートポンプで昇圧されて、再度反応器に供給され、尿素の製造に用いられる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
 本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
 例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
 また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
 また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
1   液体昇圧装置
2   タンク
3   凹部
4   立形ポンプ
5   吸込口
6   吐出口
7   インペラ
7A  初段インペラ
7B  最終段インペラ
7C  中間段インペラ
8   歯車
10  回転シャフト
10a 拡径部
10b 下端面
12  モータ
13  出力軸
18  外部ケーシング
18a フランジ部
19  ボルト
20  中間ケーシング
21  インロー構造
22A 第1セクション
22B 第2セクション
24  締結用セクション
24a フランジ部
26  吸込みベルセクション
26a フランジ部
26b 吸込みベル
28  ケーシングカバー
29  ボルト
30  低圧内部流路
32  高圧内部流路
36  吸込ノズル
38  吐出ノズル
40  流路
42  第1タイボルト
43  第2タイボルト
44  メカニカルシール
45A 高圧側シール
45B 低圧側シール
46  シールハウジング部
48  低圧室
50  フラッシング入口流路
54  中間室
56  バランス内部流路
58  バランス管
60A,60B 固定環
62A,62B 回転環
64  ポンピングリング
66  シャフトスリーブ
67  シールチャンバ
68  バッファ入口流路
70  バッファ出口流路
72  下部軸受
74  中間ブッシュ
80  スラストバランス部
82  バランススリーブ
82a 外周面
82b 上端面
82c 下端面
84  バランスブッシュ
84a 内周面
86  ボルト穴
88  ボルト穴
90  第1径方向流路
92  第1軸方向流路
94  環状流路
96  第2径方向流路
98  貫通部
100 第1グループ
102 第2グループ
104 隔壁部
FL  液面レベル
GL  機器設置面
O   回転軸

Claims (25)

  1.  回転シャフトと、
     前記回転シャフトとともに回転するように構成された複数段のインペラと、
     前記複数段のインペラを収容するケーシングと、
     前記ケーシングの前記回転シャフトの貫通部に設けられるメカニカルシールと、
     前記回転シャフトの前記貫通部において前記複数段のインペラのうち最終段インペラと前記メカニカルシールとの間に位置し、前記回転シャフトのスラスト力を少なくとも部分的にバランスさせるためのバランススリーブと、
     前記回転シャフトと前記ケーシングとの間において、前記回転シャフトの軸方向にて前記バランススリーブを挟んで前記複数段のインペラとは反対側に設けられ、前記複数段のインペラのうち中間段インペラに連通する中間室と、
     前記回転シャフトと前記ケーシングとの間において、前記軸方向にて前記メカニカルシールに隣接して設けられ、前記中間段インペラよりも低圧側に連通する低圧室と、
     前記中間室と前記低圧室とを仕切る隔壁部と、
    を備えることを特徴とする立形ポンプ。
  2.  前記メカニカルシールは、
      前記ケーシングに設けられた一対の固定環と、
      前記一対の固定環に対してそれぞれ摺動するように前記回転シャフトとともに回転可能に構成された一対の回転環と、
    を含むとともに、
     前記固定環と前記回転環とが、前記軸方向において交互に配置されたタンデムメカニカルシールである
    ことを特徴とする請求項1に記載の立形ポンプ。
  3.  前記ケーシングは、
      前記複数段のインペラを覆う中間ケーシングと、
      前記中間ケーシングを覆うように設けられる外部ケーシングと、
      前記外部ケーシングの上端開口を塞ぐように前記外部ケーシングに取り付けられ、前記回転シャフトによる前記貫通部を有するケーシングカバーと、
    を含み、
     前記回転シャフトの下端部を回転自在に前記中間ケーシングに支持する下部軸受と、
     前記回転シャフトの中間部を回転自在に前記中間ケーシングに支持する中間軸受と、
    をさらに備え、
     前記中間室は、前記下部軸受よりも上方、且つ、前記中間軸受よりも下方に位置する前記中間段インペラに連通している
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の立形ポンプ。
  4.  前記立形ポンプは、常温常圧下では気体の物質が圧縮により液化された液体を昇圧するように構成されたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  5.  前記ケーシングは、
      前記複数段のインペラを覆う中間ケーシングと、
      前記中間ケーシングを覆うように設けられる外部ケーシングと、
      前記外部ケーシングの上端開口を塞ぐように前記外部ケーシングに取り付けられ、前記回転シャフトによる前記貫通部を有するケーシングカバーと、
    を含み、
     前記ケーシングカバーには、前記中間室に連通するバランス内部流路が形成され、
     前記バランス内部流路と前記中間段インペラとが互いに連通するように、前記中間ケーシングと前記外部ケーシングとの間に設けられるバランス管をさらに備える
    ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  6.  前記ケーシングは、
      前記複数段のインペラを覆う中間ケーシングと、
      前記中間ケーシングを覆うように設けられる外部ケーシングと、
      前記外部ケーシングの開口を塞ぐように前記外部ケーシングに取り付けられるケーシングカバーと、を含み、
     前記中間ケーシングは、
      前記立形ポンプの軸方向に積み重ねられ、前記複数段のインペラのうち第1グループの複数のインペラを取り囲むように設けられる複数の第1セクションと、
      前記軸方向に積み重ねられ、前記複数段のインペラのうち第2グループの複数のインペラを取り囲むように設けられる複数の第2セクションと、
      前記軸方向において前記複数の第1セクションと前記複数の第2セクションとの間に設けられる締結用セクションと、
    を含み、
     一端が前記締結用セクションに固定され、前記締結用セクションから前記複数の第1セクションが占める前記軸方向の位置範囲に亘って延在する少なくとも一本の第1タイボルトと、
     一端が前記締結用セクションに固定され、前記締結用セクションから前記第1タイボルトとは反対方向に前記複数の第2セクションが占める前記軸方向の位置範囲に亘って延在する少なくとも一本の第2タイボルトと、
    を備えることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  7.  前記第1グループの複数のインペラは、前記第2グループの複数のインペラよりも下流側に位置し、
     前記第1タイボルトは、前記第2タイボルトよりも大径である
    ことを特徴とする請求項6に記載の立形ポンプ。
  8.  複数本の前記第1タイボルトと、複数本の前記第2タイボルトとが、前記中間ケーシングの周方向において交互に配置されることを特徴とする請求項6又は7に記載の立形ポンプ。
  9.  前記締結用セクションと前記回転シャフトとの間に設けられ、前記回転シャフトを回転自在に支持するための軸受
    を備えることを特徴とする請求項6乃至8の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  10.  前記中間ケーシングは、
      前記軸方向において前記複数段のインペラを挟んで前記ケーシングカバーとは反対側に位置し、前記複数段のインペラのうち初段インペラに液体を導くための吸込みベルを有する吸込みベルセクション
    を含み、
     前記第1タイボルトの他端は、前記ケーシングカバーに固定され、
     前記第2タイボルトの他端は、前記吸込みベルセクションに固定される
    ことを特徴とする請求項6乃至9の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  11.  前記中間室は、前記回転シャフトと前記ケーシングカバーとの間において、前記回転シャフトの軸方向にて前記バランススリーブを挟んで前記複数段のインペラとは反対側に設けられ、
     前記中間室と前記中間段インペラとが互いに連通するように、前記ケーシングカバーから前記第1セクション又は前記第2セクションのうち何れか一つのセクションに向かって前記中間ケーシングと前記外部ケーシングとの間に設けられるバランス管を備え、
     前記バランス管は、平面視において、前記第1タイボルト又は前記第2タイボルトの少なくとも一方に対して、前記中間ケーシングの半径方向又は周方向にオフセットされて配置されることを特徴とする請求項6乃至10の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  12.  前記中間ケーシングは、
      前記軸方向において前記複数段のインペラを挟んで前記ケーシングカバーとは反対側に位置し、前記複数段のインペラのうち初段インペラに液体を導くための吸込みベルを有する吸込みベルセクション
    を含み、
     前記第1タイボルトの他端は、前記ケーシングカバーに固定され、
     前記第2タイボルトの他端は、前記吸込みベルセクションに固定され、
     前記バランス管は、何れかの前記第1タイボルトに対して前記半径方向にオフセットされて配置され、前記周方向に隣り合う一対の前記第2タイボルトの間を通って、何れかの前記第2セクションに接続される
    ことを特徴とする請求項11に記載の立形ポンプ。
  13.  前記複数段のインペラは、10段以上のインペラを含むことを特徴とする請求項6乃至12の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  14.  吸込口と、
     鉛直方向に沿って配列され、前記吸込口を介して取り込まれた液体が通過するように構成された複数段のインペラと、
     前記複数段のインペラを通過した前記液体を吐出するための吐出口と、
    を備え、
     前記ケーシングは、
      前記複数段のインペラを覆う中間ケーシングと、
      前記中間ケーシングを覆うように設けられる外部ケーシングと、
      前記外部ケーシングの開口を塞ぐように前記外部ケーシングに取り付けられるケーシングカバーと、
    を含み、
     前記ケーシングカバーは、前記吸込口に連通する低圧内部流路、および、前記吐出口に連通する高圧内部流路を有する板部材によって構成された
    ことを特徴とする請求項1乃至13の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  15.  前記吸込口を有し、前記吸込口と前記低圧内部流路とが連通するように前記ケーシングカバーを構成する前記板部材の周縁部に取り付けられた吸込管と、
     前記吐出口を有し、前記吐出口と前記高圧内部流路とが連通するように前記板部材の周縁部に取り付けられた吐出管と、
    を備えることを特徴とする請求項14に記載の立形ポンプ。
  16.  前記低圧内部流路は、
      前記吸込口に向かって前記板部材の径方向外側に延びる第1径方向流路と、
      前記第1径方向流路に接続され、前記板部材の軸方向に沿って延びる第1軸方向流路と、
    を含み、
     前記第1軸方向流路は、前記外部ケーシングと前記中間ケーシングとの間の空間に連通していることを特徴とする請求項14又は15に記載の立形ポンプ。
  17.  前記高圧内部流路は、
      前記複数段のインペラのうち前記ケーシングカバーに最も近い前記最終段インペラの出口に連通する環状流路と、
      前記環状流路から前記吐出口に向かって前記板部材の径方向外側に延びる第2径方向流路と、
    を含むことを特徴とする請求項14乃至16の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  18.  前記環状流路は、前記板部材の周方向に沿って流路断面積が変化するスクロール流路であることを特徴とする請求項17に記載の立形ポンプ。
  19.  前記中間ケーシングは、
      前記立形ポンプの軸方向に積み重ねられ、前記複数段のインペラを取り囲むように設けられる複数のセクションと、
      前記軸方向において前記複数のセクションを挟んで前記ケーシングカバーの反対側に位置する締結用セクションと、
    を含み、
     前記ケーシングカバーを構成する前記板部材に固定される一端部と、前記締結用セクションに固定される他端部とを有する複数のタイボルトをさらに備え、
     前記板部材には、前記低圧内部流路及び前記高圧内部流路に加えて、前記複数のタイボルトの前記一端部がそれぞれねじ込まれる複数のボルト穴が形成されたことを特徴とする請求項14乃至18の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  20.  前記ケーシングカバーを構成する前記板部材の前記回転シャフトによる前記貫通部に設けられるスラストバランス部と、を備え、
     前記スラストバランス部は、
      前記回転シャフトの外周側に取り付けられ、前記回転シャフトとともに回転するように構成された前記バランススリーブと、
      前記バランススリーブの外周側において、前記板部材に設けられるバランスブッシュと、
    を含み、
     前記板部材と前記回転シャフトとの間には、前記立形ポンプの軸方向において前記スラストバランス部を挟んで前記複数段のインペラとは反対側に前記中間室が形成され、
     前記板部材には、前記複数段のインペラのうち前記中間段インペラに前記中間室を連通させるためのバランス内部流路が形成された
    ことを特徴とする請求項14乃至19の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  21.  前記立形ポンプの吐出圧が10MPa以上であることを特徴とする請求項1乃至20の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  22.  前記立形ポンプは、尿素合成プラントにおける原料アンモニアを昇圧するためのアンモニアポンプ、または、尿素合成プラントにおける中間体のカーバメートを昇圧するためのカーバメートポンプの何れかであることを特徴とする請求項1乃至21の何れか一項に記載の立形ポンプ。
  23.  原料アンモニアを昇圧するためのアンモニアポンプと、
     中間体のカーバメートを昇圧するためのカーバメートポンプと、
     前記アンモニアポンプで昇圧されたアンモニア、前記カーバメートポンプで昇圧されたカーバメート、及び、二酸化炭素が供給される反応器と、
    を備え、
     前記アンモニアポンプ又は前記カーバメートポンプの少なくとも一方は、請求項1乃至22の何れか一項に記載の前記立形ポンプである
    ことを特徴とする尿素合成プラント。
  24.  請求項1乃至22の何れか一項に記載の立形ポンプのケーシングカバーであって、
     前記立形ポンプの吸込口に連通する低圧内部流路、および、前記立形ポンプの吐出口に連通する高圧内部流路を有する板部材を備える
    ことを特徴とする立形ポンプのケーシングカバー。
  25.  請求項1乃至22の何れか一項に記載の立形ポンプのケーシングカバー製造方法であって、
     前記立形ポンプの吸込口に連通する低圧内部流路、および、前記立形ポンプの吐出口に連通する高圧内部流路を機械加工により板部材に形成し、前記ケーシングカバーを作製するステップ
    を備えることを特徴とする立形ポンプのケーシングカバー製造方法。
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