(57)【要約】【課題】シールの加工コストの増加を抑制し、振動性能を維持しながら、シール性能を向上し、ひいてはポンプ性能の向上を達成する。【解決手段】多段遠心ポンプにおいて、第１のラジアル軸受から第２のラジアル軸受に向けて所定距離離間した位置を第１の位置とし、第２のラジアル軸受から第１のラジアル軸受に向けて所定距離離間した位置を第２の位置とする。所定距離は、第１のラジアル軸受と第２のラジアル軸受との間の距離の半分未満である。第１のラジアル軸受から第１の位置までの領域を第１領域とし、第２のラジアル軸受から第２の位置までの領域を第２領域とし、第１の位置と第２の位置との間の領域を第３領域とする。第１の領域及び第２の領域のそれぞれには、非接触環状シールとして、平滑シールよりも漏れ流路面の少なくとも一方が加工されたシールが多く設けられる。第３領域には、非接触環状シールとして、漏れ流路面の少なくとも一方が加工されたシールよりも平滑シールが多く設けられる【選択図】図７
2020143599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸を支持する第１のラジアル軸受及び第２のラジアル軸受と、
前記第１のラジアル軸受と前記第２のラジアル軸受の間に位置し、前記回転軸に取り付けられる複数の羽根車と、
前記第１のラジアル軸受と前記第２のラジアル軸受の間に位置する前記回転軸及び前記複数の羽根車を囲繞するケーシングと、
前記ケーシングと、前記回転軸及び前記複数の羽根車と対向部位の隙間をシールする複数の非接触環状シールと、を備え、
前記第１のラジアル軸受から前記第２のラジアル軸受に向けて所定距離離間した位置を第１の位置とし、前記第２のラジアル軸受から前記第１のラジアル軸受に向けて前記所定距離離間した位置を第２の位置とし、前記所定距離は、前記第１のラジアル軸受と前記第２のラジアル軸受との間の距離の半分未満であり、
前記第１のラジアル軸受から前記第１の位置までの領域を第１領域とし、前記第２のラジアル軸受から前記第２の位置までの領域を第２領域とし、前記第１の位置と前記第２の位置との間の領域を第３領域とし、
前記第１領域及び前記第２領域のそれぞれには、前記非接触環状シールとして、平滑シールよりも漏れ流路面の少なくとも一方が加工されたシールが多く設けられ、
前記第３領域には、前記非接触環状シールとして、漏れ流路面の少なくとも一方が加工されたシールよりも平滑シールが多く設けられる、多段遠心ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載された多段遠心ポンプにおいて、
前記所定距離は、前記第１のラジアル軸受と前記第２のラジアル軸受との間の距離の約１／３である、多段遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非圧縮性流体を扱う多段遠心ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、典型的な多段遠心ポンプ１００（ＪＩＳハンドブック  ポンプ  第１版  第７４頁から引用）の断面図を示す。説明のため便宜的に羽根車の枚数が少ない図を用いている。多段遠心ポンプ１００は、ケーシング１３１内部に羽根車１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃを装着した回転軸１１１が、ラジアル軸受Ｚ１，Ｚ１´により回転自由に支持されている。そして、吸込口１３３から吸込まれた液体を、羽根車１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの回転により昇圧し、吐出口１３７から吐出する。ポンプ内部の流路において、固定部（ケーシング）と回転部（回転軸）との僅かな隙間は非接触でシールされ、昇圧された液体の低圧側への漏洩が少なくなるようにしている。これは、高圧側から低圧側への流体の漏洩が、ポンプ効率を低下させる大きな要因となるからである。
【０００３】
図１を用いて、ポンプの仕組みと流体の流れ漏洩箇所について簡単に説明する。この高圧ポンプは、図示しない電動機に連結されて回転する回転軸１１１と、回転軸１１１に嵌合されてこの回転軸１１１と共に回転する羽根車１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃと、羽根車１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃを収容するケーシング１３１と、回転軸１１１がケーシング１３１を貫通する箇所に取り付けられて、ケーシング１３１内の液体がケーシング１３１と回転軸１１１の間から漏れないようにシールする軸封１５１ａ、１５１ｂと、を備えている。この高圧ポンプを回転駆動するために図示しない電動機は、回転軸１１１の左端に嵌合されたカップリング１１３を介して回転軸１１１と接続される。また、高圧ポンプは、ケーシング１３１外部に延伸した回転軸１１１を支持するラジアル軸受Ｚ１，Ｚ１´を備えている。
【０００４】
回転軸１１１に締結された１段目羽根車１２１ａは、回転軸１１１の回転に伴い回転し、吸込口１３３から流体をポンプ内へと導く。１段目羽根車１２１ａにより昇圧された流体は、第１流路１３５ａを通り、２段目羽根車１２１ｂへと導かれる。２段目羽根車１２１ｂによって昇圧された流体は、第２流路１３５ｂを通過し３段目羽根車１２１ｃへと導かれる。流体は３段目の羽根車１２１ｃでさらに昇圧されて、吐出口１３７より吐出され、図示していない配管によって移送される。すなわち流体は、１段目羽根車１２１ａ、２段目羽根車１２１ｂそして３段目羽根車１２１ｃによって昇圧される。
【０００５】
各羽根車１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの吸込側と吐出側に生じる高圧側と低圧側の圧力差により、流体は、高圧側と低圧側の間に僅かな隙間があれば、高圧側から低圧側へ流れる。この流れは羽根車の作用により生じた高低圧力差を打ち消すように作用するので、漏洩である。このような漏洩は、図中の円で囲まれた部位、具体的には、羽根車入口部、羽根車と次の羽根車との間、最終羽根車出口とスラストバランス用低圧室（この室はポンプ入口圧とつながる）との間などの隙間で生じる。一般に、漏洩が大きいほどポンプ性能低下に与える影響は大きい。この漏洩は、高低圧の圧力差が大きい箇所ほど、また回転軸中心から離れているほど、結果として隙間断面積が大きくなるため大きくなる。また、多段ポンプにおいては、羽根車の段数が多いほど、単段の漏れ量ではなく、総漏れ量（＝各単段漏れ量の総和）としての漏洩が大きくなる。
【０００６】
図２は、羽根車周辺の代表的な拡大図として、図１に示した羽根車１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの内の、１段目羽根車１２１ａを示す。多段ポンプの羽根車周辺における流体の漏洩箇所は主に、羽根車吸込口１２３の外周面とケーシング１３１ａとの対向部位Ｘ１
と、羽根車１２１ａの背面の外周面とケーシング１３１ｂとの対向部位Ｙ１である。
【０００７】
回転軸１１１に嵌合された羽根車１２１ａは、回転軸１１１が回転すると同時に回転して、羽根車吸込口１２３から流体を吸い込む。吸い込まれた流体は、回転する羽根によってエネルギーを与えられ、流路内で高圧となり、吐出される。吐出された高圧の流体は、ケーシング１３１の流路を流れ次の２段目羽根車１２１ｂに移送される。
【０００８】
しかし、高圧側の吐出口１２５から流れ出る流体のごく一部は、対向部位Ｘ１，Ｙ１に形成される隙間から、低圧側に流れ出る。流れ出た流体は漏洩流体でありポンプの効率を低下させる。
【０００９】
ポンプの効率を低下させないために、これら各対向部位Ｘ１，Ｙ１には、非接触環状シール１４１、１４３が設置される。最も基本的な非接触環状シールとしては、シール内の固定部と回転部による流路が平行で平滑な面である二重円筒からなる平滑シールが知られている。また、平滑シールと比べて、漏洩量が少なくなるシール構造として、平行溝シール、ダンパーシール、ネジ溝シール等が知られている。
【００１０】
図３は、平行溝シールの部分断面図である。図４は、ハニカムパターンを有するダンパーシールの部分断面図である。図５は、ホールパターンを有するダンパーシールの部分断面図である。図６は、ネジ溝シールの部分断面図である。図３に示すように、平行溝シールにおいては、シール内流路の回転部（回転軸１１１）の外周面は平滑であるが、固定部の表面には、同心円状の溝が複数設けられる。この平行溝シール２３６では、シール内を流れる流体が溝を通過する際に発生する渦によるエネルギー損失や、流路の急拡大及び急縮小に伴う圧力損失等による影響が流体に与えられることにより、液体の漏洩量を低減することができる。
【００１１】
一方、ダンパーシールにおいては、図４及び図５に示すように、シール内流路の回転軸１１１の外周面は平滑であるが、固定部の表面に複数の凹凸部が設けられる。この凹凸の形状としては、図４に示すハニカムパターン２３７や図５に示すホールパターン２３８等が採用される。ハニカムパターン２３７のダンパーシールでは、シールの固定部の表面がハニカム構造であり、多数の六角形の凹部を有している。この凹凸面を流れる流体の圧力損失により、流体の漏洩が減少する。ホールパターン２３８のダンパーシールでは、シールの固定部の表面に多数の円形凹部を設け、この凹凸部と回転軸１１１との隙間を流れる流体の圧力損失により、流体の漏洩が減少する。
【００１２】
また、図６に示すネジ溝シールは、回転部及び固定部のいずれか又は両方のシール部（図では、回転軸１１１のみ）にネジ１４５を形成した構造である。このため、回転軸１１１が回転すると、回転方向によっては、ポンピング効果によって流体を高圧側に押し戻し、漏洩量を大きく減少させることができる。これは、ネジ溝シールの大きな利点である。特に、ネジ溝シールは、水などの液体である非圧縮性流体に使用される場合に、その効果を発揮する。
【００１３】
前述のように、非接触環状シール技術において重要なことの一つは軸封特性である。ただし軸封特性の他に、振動特性も重要であり、軸封特性と振動特性との調和を図ることも重要な点である。しかし、前述で紹介したシール構造には、それぞれ一長一短があり、軸封特性が良ければ振動特性が悪かったり、逆に振動特性が良ければ軸封特性が悪かったりという特徴がある。
【００１４】
平滑シールは、他の平行溝シール、ダンパーシール、ネジ溝シールに比べて、軸封性能は劣っており、漏洩量は多い。しかしながら、シール内の液膜により、剛性効果、減衰効果
が生じるので、振動特性は他のシールに比べてよい。平行溝シールは、平滑シールに比べて軸封特性は優れているが、シール内液膜の剛性効果、減衰効果は期待できず、平滑シールに比べて振動特性が悪くなる。
【００１５】
ネジ溝シールは、軸回転の方向により高圧側に流体を押し返すため、平行溝シールよりさらに優れた軸封特性を有する。ただし、図６に示すように回転部にネジ１４５を形成した場合には、高圧側に流体を押し返すために流体に周方向の力が加わるので、不安定振動発生の大きな原因となり、ネジ溝シールは振動特性に関しては平行溝シールよりさらに大きなデメリットを持つ。一方、固定部にネジを形成した場合には、不安定振動を生じにくい。このため、ネジ溝シールは、使い方に注意が必要である。
【００１６】
ダンパーシールは、流路面の凹凸によるエネルギー損失が大きく、上述の平行溝シールやネジ溝シールと比較して振動の減衰効率が優れており、回転軸１１１の振動を安定化させる。しかし、軸封特性は際立って良いというわけではなく、平行溝シール、ネジ溝シールほどには期待できない。
【００１７】
以上のように、軸封特性や振動特性の異なる非接触環状シールが知られているが、平滑シールは構造が単純であるので、他のシールに比べ製造コストが最も安く、多段ポンプにおいては一般的に平滑シールが用いられている。しかしながら、その結果、多段ポンプでは漏れ量が多くなり、ポンプ性能の向上が妨げられている。
【００１８】
ところで、多段遠心ポンプでは、用途に応じて求められる流量や揚程が異なるので、用途に応じて羽根車の径寸法や枚数を変更している。羽根車の枚数が多くなれば、先に述べたように漏洩箇所が多くなる。さらに、羽根車の枚数が多くなれば回転軸１１１の長さが長くなるので、回転軸１１１を支持するラジアル軸受Ｚ１，Ｚ１´の間隔が長くなる。ラジアル軸受Ｚ１，Ｚ１´間に羽根車の枚数が多くなることで、回転軸１１１のラジアル軸受Ｚ１，Ｚ１´の間の重量も大きくなる。このため、回転軸１１１はラジアル軸受Ｚ１，Ｚ１´の間で撓みやすくなる。そして、このようなポンプを運転すると、回転軸１１１の挙動はラジアル軸受Ｚ１，Ｚ１´を支点として羽根車の取り付けられた部分、特にラジアル軸受Ｚ１，Ｚ１´の中間部分で大きく振れ回り、振動が激しくなる。
【００１９】
一方で、多段ポンプに軸封特性の良いネジ溝シールを用いた場合には、軸封性能は向上するが、製造コストは高く、全体的な振動が激しくなる。また、ダンパーシールのシール性能と振動特性は、平滑シールとネジ溝シールの中間に位置するが、製造コストは高く、その割には軸封特性と振動特性に秀でたものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ところで、これまでの多段ポンプでは、回転軸の位置により、振動の大きい箇所と、小さい箇所が存在することを考慮せずに、回転体とケーシングの間に一律に同一の構造のシールを適用していた。このため、シール性能を向上させるために振動特性が犠牲になったり、あるいは振動特性を優先することでシール性能が犠牲になったりしてきた。
【００２１】
そこで本発明の課題は、多段遠心ポンプにおいて、回転軸においてラジアル振動の大きい箇所と小さい箇所に応じて、回転体とケーシングの間の隙間部ごとに適切な特性のシール構造を設け、それにより、従来に比べて、シールの加工コストの若干の増加はあったとしても、その加工コストの増加を抑制し、振動性能を維持しながら、シール性能を向上し、ひいてはポンプ性能の向上を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
第１の態様によれば、多段遠心ポンプが提供される。この多段遠心ポンプは、回転軸と、前記回転軸を支持する第１のラジアル軸受及び第２のラジアル軸受と、前記第１のラジアル軸受と前記第２のラジアル軸受の間に位置し、前記回転軸に取り付けられる複数の羽根車と、前記第１のラジアル軸受と前記第２のラジアル軸受の間に位置する前記回転軸及び前記複数の羽根車を囲繞するケーシングと、前記ケーシングと、前記回転軸及び前記複数の羽根車と対向部位の隙間をシールする複数の非接触環状シールと、を備える。前記第１のラジアル軸受から前記第２のラジアル軸受に向けて所定距離離間した位置を第１の位置とし、前記第２のラジアル軸受から前記第１のラジアル軸受に向けて前記所定距離離間した位置を第２の位置とする。前記所定距離は、前記第１のラジアル軸受と前記第２のラジアル軸受との間の距離の半分未満である。前記第１のラジアル軸受から前記第１の位置までの領域を第１領域とし、前記第２のラジアル軸受から前記第２の位置までの領域を第２領域とし、前記第１の位置と前記第２の位置との間の領域を第３領域とする。前記第１の領域及び前記第２の領域のそれぞれには、前記非接触環状シールとして、平滑シールよりも漏れ流路面の少なくとも一方が加工されたシールが多く設けられる。前記第３領域には、前記非接触環状シールとして、漏れ流路面の少なくとも一方が加工されたシールよりも平滑シールが多く設けられる。
【００２３】
第２の態様は、第１の態様において、前記所定距離は、前記第１のラジアル軸受と前記第２のラジアル軸受との間の距離の約１／３であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、シールの加工コストの若干の増加はあったとしても、その加工コストの増加を抑制し、振動性能を維持しながら、シール性能を向上し、ひいてはポンプ性能の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】典型的な多段遠心ポンプの断面図を示す。
【図２】羽根車周辺の代表的な拡大図として、図１に示した羽根車の内の、１段目羽根車を示す。
【図３】平行溝シールの部分断面図である。
【図４】ハニカムパターンを有するダンパーシールの部分断面図である。
【図５】ホールパターンを有するダンパーシールの部分断面図である。
【図６】ネジ溝シールの部分断面図である。
【図７】多段遠心ポンプの一例を示す断面図である。
【図８】多段遠心ポンプの模式図である。
【図９】多段遠心ポンプの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、図面を参照しながら、本実施形態について説明する。なお、以下の説明はあくまでも実施形態を例示するものであり、本願発明の技術的範囲が以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下に説明する各構成要素は、単独あるいは任意の組み合わせで、発明を構成することができる。
【００２７】
[ポンプの全体概要]
図７は、多段遠心ポンプの一例を示す断面図である。このポンプは、ラジアル軸受８Ａ，８Ｂ及びスラスト軸受９に回転自在に支持された回転軸１と、この回転軸１上に直列に配置された複数の羽根車３を備えている。羽根車３の枚数が多いほど各羽根車が作用する取扱い流体の圧力を順次上昇させるので、これらの羽根車３を収容するケーシングも耐圧設計が必要となる場合がある。そのような場合に応じて、図４において、ポンプは、これらの羽根車３を収容する複数のインナーケーシング２Ａと、これらのインナーケーシング
２Ａを収容するバレル型のアウターケーシング２Ｂとを備えており、このインナーケーシング２Ａ及びアウターケーシング２Ｂにより、二重ケーシング構造を有するケーシング２が構成される。なお、取扱い流体がそれほど加圧されない場合、即ち羽根車３の枚数がそれほど多くない場合には、二重ケーシング構造でなくてもよい。
【００２８】
複数の羽根車３は同一方向を向いて配列され、各羽根車３は各インナーケーシング２Ａに１つずつ収容されている。インナーケーシング２Ａとガイドベーン１４との間にはピン４が装着されており、これによりインナーケーシング２Ａとガイドベーン１４との相対位置が固定される。さらに、それぞれのインナーケーシング２Ａは、回転軸１に沿って延びる複数の通しボルト５によって互いに固定されている。アウターケーシング２Ｂには吸込口６及び吐出口７が形成されている。回転軸１の端部は図示しない駆動機（例えばモータ）に連結され、この駆動機により羽根車３が回転するようになっている。
【００２９】
上述の構成において、羽根車３が回転すると、吸込口６から取扱い流体が吸い込まれて羽根車３に導かれ、各羽根車３によって順次昇圧される。インナーケーシング２Ａとアウターケーシング２Ｂとの間の空間は昇圧された取扱い流体で満たされ、吐出口７から取扱い流体が排出される。
【００３０】
なお、ケーシング２の吐出側端部にはケーシングカバー１３が固定されており、さらにケーシングカバー１３の側端部にはスタッフィングボックス１２Ａが固定されている。また、ケーシング２の吸込側端部にはスタッフィングボックス１２Ｂが固定されている。ケーシング２（図７の例ではアウターケーシング２Ｂ）とケーシングカバー１３との間にはＯリング１５Ａが設けられており、同様に、ケーシングカバー１３とスタッフィングボックス１２Ａとの間にはＯリング１５Ｂが設けられている。また、ケーシング２（図７の例ではアウターケーシング２Ｂ）とスタッフィングボックス１２Ｂとの間にもＯリング１５Ｃが設けられている。
【００３１】
ケーシング２とケーシングカバー１３との接触面、ケーシングカバー１３とスタッフィングボックス１２Ａとの接触面、及びケーシング２とスタッフィングボックス１２Ｂとの接触面には、それぞれ環状溝１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃが形成されている。これらの環状溝１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃはそれぞれ圧力検知ポート１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃに連通している。これらの圧力検知ポート１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは図示しない圧力センサにそれぞれ接続されており、さらに各圧力センサは図示しない警報装置に接続されている。この警報装置は圧力センサの出力値が上昇して所定の値に達したときに警報を発するように構成されている。また、ラジアル軸受８Ａ，８Ｂの近傍に、回転軸１の振動を測定する振動計１８Ａ，１８Ｂが備えられている。振動計１８Ａ，１８Ｂにより、回転軸１の振動の状況が監視される。
【００３２】
ケーシング２の吐出側には、吸込側と吐出側との圧力差に起因して発生するスラスト荷重をバランスさせるバランス室１０が設けられている。より詳しくは、ケーシングカバー１３内にバランス室１０が形成されている。このバランス室１０は回転軸１を囲む形状を有し、連通ライン１１を通じて吸込口６に連通している。したがって、バランス室１０内の圧力は、吸込口６の圧力（吸込圧力）と同一となる。
【００３３】
図７に示すように、ケーシング２の吸込側及び吐出側には、ポンプ内の取扱い流体が外部に漏洩しないように、それぞれスタッフィングボックス１２Ａ，１２Ｂ内にメカニカルシール２０が配置されている。これらのメカニカルシール２０はともに、ポンプ内の取扱い流体に接するシールと、大気に接するシールとを軸方向に備えたダブルメカニカルシールである。各シールの間には、シールの摩擦熱の除去、ポンプ内の取扱い流体の漏洩防止、及びスラスト振動の緩衝などの目的で、ポンプ内の取扱い流体とは別の液体（例えばオ
イル）が、ポンプ内の取扱い流体より高い圧力で供給されている。
【００３４】
図７に示す多段遠心ポンプには、回転軸１を支持するラジアル軸受８Ａ，８Ｂの間において、回転軸１と回転軸１に備えられた複数の羽根車３を含む回転体と、その回転体を囲繞するケーシング２との間にわずかな隙間（０．１ｍｍから２ｍｍ程度）が存在する。この回転体とケーシング２との対向部位の隙間には、当該隙間をシールする非接触環状シールが備えられている。
【００３５】
ラジアル軸受８Ａ，８Ｂの間に位置する回転軸１は、ポンプを運転した時に、両方のラジアル軸受８Ａ，８Ｂ間の中央位置に近くなるほどラジアル振動が大きく、ラジアル軸受８Ａ，８Ｂに近くなるほどラジアル振動が小さい。そこで、ラジアル軸受８Ａ，８Ｂのそれぞれから反対側のラジアル軸受８Ｂ，８Ａに向かって、所定の距離だけ離間した位置を、第１の位置Ａ´、第２の位置Ｂ´と定める。但し、所定の距離は、ラジアル軸受８Ａ，８Ｂ間の距離の半分未満である。即ち、第１の位置Ａ´は、ラジアル軸受８Ａ，８Ｂ間の中央位置よりもラジアル軸受８Ａ側に位置し、第２の位置Ｂ´は、ラジアル軸受８Ａ，８Ｂ間の中央位置よりもラジアル軸受８Ｂ側に位置する。
【００３６】
第１の位置Ａ´と第２の位置Ｂ´の間の区間（図７中領域Ａ１）における、回転体とケーシング２との対向部位である隙間は、一又は複数存在する。本実施形態において、各隙間に用いる非接触環状シールは、必ずしも同一種類である必要はない。例えば、本実施形態の領域Ａ１においては、漏れ流路が平行な二重円筒の面からなる平滑シールが、漏れ流路面の少なくとも一方の面に溝加工又は凹凸パターン加工が施されたシール（平行溝シール、ダンパーシール、又はネジ溝シール）よりも多く備えられている。
【００３７】
このように、ラジアル振動が比較的大きい区間では、振動特性の良い平滑シールを、振動特性の悪い溝加工又は凹凸パターン加工が施された平行溝シール、ダンパーシール、及びネジ溝シールより多く配置することで、ポンプ全体としての振動特性を良好に維持することができる。
【００３８】
一方、ラジアル軸受８Ａから第１の位置Ａ´の間（図７中領域Ｂ１）、及びラジアル軸受８Ｂから第２の位置Ｂ´の間（図７中領域Ｂ２）においても、回転体とケーシング２と対向部位である隙間は、一又は複数存在するが、各隙間に用いる非接触環状シールは、必ずしも同一種類である必要はない。例えば、本実施形態の領域Ｂ１又は領域Ｂ２においては、漏れ流路面の少なくとも一方の面に溝加工又は凹凸パターン加工が施されたシール（平行溝シール、ダンパーシール、又はネジ溝シール）が、漏れ流路が平行な二重円筒の面からなる平滑シールよりも多く備えられている。
【００３９】
このように、ラジアル振動が比較的小さい区間では、振動特性が悪くても、シール性能の良い溝加工又は凹凸パターン加工が施された平行溝シール、ダンパーシール、及びネジ溝シールを、シール性能の悪い平滑シールより多く配置することで、ポンプ全体としてのシール性能を良好に維持することができる。
【００４０】
以上の説明の具体的な例として、第１の位置Ａ´及び第２の位置Ｂ´を次のように決めることもできる。すなわち、ラジアル軸受８Ａ，８Ｂの各々の羽根車側端部間の距離を３等分し、ラジアル軸受８Ａからラジアル軸受８Ｂに向かって１／３の位置を第１の位置Ａ´とし、ラジアル軸受８Ｂからラジアル軸受８Ａに向かって１／３の位置を第２の位置Ｂ´とすることができる。このようにして決めた第１の位置Ａ´と第２の位置Ｂ´の間の範囲（領域Ａ１）においては、羽根車３と回転軸１とを含む回転体と、それらを囲繞するインナーケーシング２Ａとの対向部分の間に形成される漏れ流路面に、漏れ流路面が平行である二重円筒からなる平滑シールが、漏れ流路面の少なくとも一方の面に溝加工又は凹凸
パターン加工が施されたシール（平行溝シール、ダンパーシール、及びネジ溝シール）よりも多く備えられている。より具体的には、図７に示す例では、領域Ａ１に８枚の羽根車３が存在し、回転体とそれらを囲繞するインナーケーシング２Ａとの対向部分の間に形成される漏れ流路面は１６か所存在する。この場合、１６か所の漏れ流路面のうち、９か所以上に平滑シールが使用され、７か所以下に漏れ流路面の少なくとも一方の面に溝加工又は凹凸パターン加工が施されたシールが使用される。
【００４１】
一方、ラジアル軸受８Ａと第１の位置Ａ´の間（領域Ｂ１）、及びラジアル軸受８Ｂと第２の位置Ｂ´の間の領域（領域Ｂ２）においては、羽根車３及び回転軸１を含む回転体と、それらを囲繞するインナーケーシング２Ａとの対向部分の間に形成される漏れ流路面に、漏れ流路面の少なくとも一方の面に溝加工（ネジ溝若しくは平行溝）又は凹凸パターン加工（ハニカム形状等）が施されたシールが、流路面が平行である二重円筒からなる平滑シールよりも多く備えられている。より具体的には、図７に示す例では、領域Ｂ１に１枚の羽根車３が存在し、回転体とそれらを囲繞するインナーケーシング２Ａとの対向部分の間に形成される漏れ流路面は２か所存在する。この場合、この漏れ流路面には、漏れ流路面が平行である二重円筒からなる平滑シールは用いられず、漏れ流路面の少なくとも一方の面に溝加工又は凹凸パターン加工が施されたシールのみが使用される。また、領域Ｂ２に２枚の羽根車３が存在し、回転体とそれらを囲繞するインナーケーシング２Ａとの対向部分の間に形成される漏れ流路面は４か所存在する。この場合、４か所の漏れ流路面のうち、１か所以下に平滑シールが使用され、３カ所以上に漏れ流路面の少なくとも一方の面に溝加工又は凹凸パターン加工が施されたシールが使用される。
【００４２】
このように、ラジアル振動の比較的大きい領域Ａ１では、振動特性の良い平滑シールを、振動特性の悪い溝加工又は凹凸パターン加工が施されたシール、すなわち平行溝シール、ダンパーシール、及びネジ溝シールより多くすることで、ポンプ全体としての振動特性を良好に維持することができる。
【００４３】
一方、ラジアル振動が領域Ａ１より小さい領域Ｂ（領域Ｂ１及び領域Ｂ２）では、振動特性が悪くても、シール性能の良い溝加工又は凹凸パターン加工が施されたシール（平行溝シール、ダンパーシール、及びネジ溝シール）を、シール性能の悪い平滑シールより多く使用することで、ポンプ全体としてのシール性能を良好に維持することができる。溝加工又は凹凸パターン加工が施されたシールは、比較的振動が小さい領域Ｂで使用されるのでこれらのシールの振動特性における欠点が顕在化しない。そして、当該シールは、シール特性が平滑シールよりも良いので、ポンプ性能の向上に寄与する。
【００４４】
また、本実施形態では、すべての非接触環状シールを、溝加工（ネジ溝又は平行溝）か凹凸パターン加工（ハニカム形状など）が施されたシールとするのではなく、領域Ａ１，領域Ｂにおけるラジアル振動特性に応じて、限られた箇所に溝加工等が施されたシールを使用するので、加工コストを大幅に削減できる。
【００４５】
図８は、多段遠心ポンプの模式図である。図８に示す機種Ａは、１２枚の羽根車を有する。回転軸の一方を支持する第１ラジアル軸受から、回転軸の他方を支持する第２ラジアル軸受までの距離の半分未満を所定の距離ｘとする。また、第１ラジアル軸受から第２ラジアル軸受に向かって距離ｘ離間した位置を第１の位置とし、第２ラジアル軸受から第１ラジアル軸受に向かって距離ｘ離間した位置を第２の位置とする。この第１の位置と第２の位置の間の距離を距離ｙとする。さらに、第１ラジアル軸受から第１の位置までの領域を領域Ｘ、第１の位置と第２の位置の間の領域を領域Ｙ、第２ラジアル軸受から第２の位置までの領域を領域Ｚとする。このときの、各領域の回転体とケーシングとの対向部位の間隙をシールする非接触環状シール（非接触シール部）として使用される平滑シールの数と、溝加工又は凹凸パターン加工が施されたシールの数とをパラメータとして、ポンプ運
転時のポンプ軸振動とポンプ効率を評価した。
【００４６】
表１は、ポンプ運転時のポンプ軸振動とポンプ効率を評価した結果を示す。具体的には、表１は、図８に示した機種Ａにおいて、距離ｘを６００ｍｍ、距離ｙを６００ｍｍとし、領域Ｘと領域Ｚにおける羽根車の枚数を各々３枚、領域Ｙにおける羽根車の枚数を６枚としたときの評価を示す。すなわち、回転軸の両端のラジアル軸受間の距離の１／３から２／３の範囲が領域Ｙとなる。
【００４７】
【表１】
2020143599.tif 000003
【００４８】
表１の右側列に示した「ポンプ効率」「ポンプ軸振動」の欄は、ＣＡＳＥ１−１の状態を基準とした相対評価値である。ＣＡＳＥ１−１は、２４か所すべての非接触シール部に平滑シールを使用した場合を示す。ＣＡＳＥ１−１のポンプ効率とポンプ軸振動を基準状態としてＣＡＳＥ１−２からＣＡＳＥ１−１０を評価した。
【００４９】
ポンプ効率の評価値については、評価値＝（実験のポンプ効率）÷（ＣＡＳＥ１−１のポンプ効率）×１００で表される。例えばＣＡＳＥ１−１のポンプ効率が８０％である場合に、これを基準に評価される実験のポンプ効率が８４％であったとすると、評価値＝８４／８０×１００＝１０５で表される。即ち、ポンプ効率の評価値が相対的に大きい値であるほど、良好なポンプ効率を示す。
【００５０】
また、ポンプ軸振動については、図７に示した振動計１８Ａ，１８Ｂによる振幅の測定値が用いられる。具体的に、表１に示したポンプ軸振動の評価値については、評価値＝（実験のポンプの回転軸の振幅）÷（ＣＡＳＥ１−１のポンプ回転軸の振幅）×１００で表される。例えばＣＡＳＥ１−１のポンプの回転軸の振幅が３０μｍである場合に、これを基準に評価されるポンプの回転軸の振幅が３７．５μｍであったとすると、評価値＝３７．５／３０×１００＝１２５で表される。即ち、ポンプ軸振動の評価値が相対的に大きい値であるほど、良好でないポンプ軸振動を示す。
【００５１】
表１の「ポンプ効率」の欄を参照すると、評価値の幅は１００から１０５である。一方、「ポンプ軸振動」の欄を参照すると、評価値の幅は１００から１５０である。このように、シールを変更することによるポンプ効率への正の寄与は、ポンプ軸振動への負の寄与ほど大きく顕れない。したがって、ポンプ効率については、評価値が１０２又は１０３であれば、大きな効果があったと考えるべきである。一方、ポンプ軸振動については、評価値が１１０以上の大きな値であるときは、実験時の振動の激しさは顕著であった。
【００５２】
ＣＡＳＥ１−２は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとした場合を示す。この場合のポンプ効率
は基準状態より高く、充分向上したが、ポンプ軸振動は非常に大きく、基準状態より悪い状態となった。なお、この実験の場合、またこの実験以降の他の実験（ＣＡＳＥ１−３からＣＡＳＥ１−１０）の場合でも、溝加工が施されたシールを全て凹凸パターン加工が施されたシールに置き換えた場合も評価したが、ほぼ同様の結果であった。
【００５３】
ＣＡＳＥ１−３は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部の半分を溝加工が施されたシールとし、残りを平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は、基準状態より向上したが、充分ではなかった。ポンプ軸振動はＣＡＳＥ１−２よりも低減しているが、それでも非常に大きかった。なお、この実験の場合、そしてこの実験以降の他の実験の場合でも、同じ領域内の平滑シールと、溝加工が施されたシールの配置を幾通りか変更していたが、ほぼ同様の結果であった。
【００５４】
ＣＡＳＥ１−４は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部の１／４を溝加工が施されたシールとし、残りを平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は、基準状態からの向上はほとんど見られなかった。ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中は気にならない程度であった。
【００５５】
ＣＡＳＥ１−５は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部のうち２か所を溝加工が施されたシールとし、残りを平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は、基準状態からの向上はほとんど見られなかった。ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中気になる状態ではなかった。
【００５６】
以上のように、領域Ｙの非接触シール部において、溝加工が施されたシールの割合を多くすると、性能の向上は見られるが、振動が増大する傾向が確認できた。すなわち、上記の実験では、ポンプ効率を向上させるとポンプ軸振動が大きくなり、ポンプ軸振動を低減するとポンプ効率が向上しない。
【００５７】
ＣＡＳＥ１−６は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より充分向上した。ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中気になる状態ではなかった。
【００５８】
ＣＡＳＥ１−７は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとし、領域Ｙの非接触シール部のうち５か所を溝加工が施されたシールとし、残りの７か所を平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より充分向上した。ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中気になる状態ではなかった。
【００５９】
ＣＡＳＥ１−８は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部の半分を溝加工が施されたシール、残りを平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は、基準状態より向上したが、充分ではなかった。ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中気になる状態ではなかった。
【００６０】
ＣＡＳＥ１−９は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部の１か所を溝加工が施されたシール、残りを平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率及びポンプ軸振動は、基準状態とほとんど変わらなかった。
【００６１】
ＣＡＳＥ１−１０は、領域Ｚと領域Ｚの非接触シール部、及び領域Ｙの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとした場合である。この場合のポンプ効率及びポンプ軸振動は、これまでの実験で示した値のなかで最大の値を示した。即ち、ポンプ効率は最大であるが、ポンプ軸振動が激しく、長期的な運転継続は困難であることが予想された。
【００６２】
以上の実験から、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部に、平滑シールよりも溝加工が施されたシールを多く備え、領域Ｙの非接触シール部に、溝加工が施されたシールよりも平滑シールを多く備えさせることで、ポンプ効率を顕著に向上させながら、ポンプ軸振動の上昇を抑えることが可能であることが認められた。
【００６３】
表２は、ポンプ運転時のポンプ軸振動とポンプ効率を評価した結果を示す。具体的には表２は、図８に示した機種Ａにおいて、距離ｘを７００ｍｍ、距離ｙを４００ｍｍとし、領域Ｘと領域Ｚにおける羽根車の枚数を各々４枚、領域Ｙの羽根車の枚数を４枚としたときの評価を示す。すなわち、回転軸の両端のラジアル軸受間の距離の７／１８から１１／１８の範囲が領域Ｙである。
【００６４】
【表２】
2020143599.tif 000004
【００６５】
表２において、表１のＣＡＳＥ１−１に相当する基準状態を示す実験は、ＣＡＳＥ２−１である。ポンプ効率及びポンプ軸振動の値は表１と同様に、ＣＡＳＥ２−１の測定値を基準とした相対評価値である。ＣＡＳＥ２−１は、２４か所すべての非接触シール部が平滑シールである場合であり、結果的に表１のＣＡＳＥ１−１と同様の条件である。
【００６６】
ＣＡＳＥ２−２は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より高く、充分向上したが、ポンプ軸振動は非常に大きく、基準状態より悪い状態となった。
【００６７】
ＣＡＳＥ２−３は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部の半分を溝加工が施されたシールとし、残りを平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は、基準状態より向上したが、充分ではなかった。ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中気になる状態ではなかった。
【００６８】
ＣＡＳＥ２−４は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より充分向上した。ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中気になる状態ではなかった。
【００６９】
ＣＡＳＥ２−５は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとし、領域Ｙの非接触シール部の２か所を溝加工が施されたシールとし、残りの６か所を平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より充分向上した。また、ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中気になる状態ではなかった。
【００７０】
ＣＡＳＥ２−６は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部の２か所を平滑シール、残りの６か所を溝加工が施されたシールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より充分向上した。また、ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中気になる状態ではなかった。
【００７１】
ＣＡＳＥ２−７は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部の半分を平滑シール、残りを溝加工が施されたシールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より充分向上した。また、ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中気になる状態ではなかった。
【００７２】
ＣＡＳＥ２−８は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部の７か所を平滑シール、残りの１か所を溝加工が施されたシールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て平滑シールとした場合である。この場合のポンプ効率は基準状態とほとんど変わらなかった。また、ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中気になる状態ではなかった。
【００７３】
ＣＡＳＥ２−９は、ＣＡＳＥ１−１０と同様に、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部、及び領域Ｙの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとした場合である。この場合のポンプ効率及びポンプ軸振動の結果は、ＣＡＳＥ１−１０と同様であった。
【００７４】
以上の実験からも、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部に、平滑シールよりも溝加工が施されたシールを多く備え、領域Ｙの非接触シール部に、溝加工が施されたシールよりも平滑シールを多く備えさせることで、ポンプ効率を顕著に向上させながら、ポンプ軸振動の上昇を抑えることが可能であることが認められた。
【００７５】
表３は、ポンプ運転時のポンプ軸振動とポンプ効率を評価した結果を示す。具体的には表３は、図８に示した機種Ａにおいて、距離ｘを５００ｍｍ、距離ｙを８００ｍｍとし、領域Ｘと領域Ｚにおける羽根車の枚数を各々２枚、領域Ｙの羽根車の枚数を８枚としたときの評価を示す。すなわち、回転軸の両端のラジアル軸受間の距離の５／１８から１３／１８の範囲が領域Ｙである。
【００７６】
【表３】
2020143599.tif 000005
【００７７】
表３において、表１のＣＡＳＥ１−１にあたる基準状態を示す実験は、ＣＡＳＥ３−１である。ポンプ効率及びポンプ軸振動の値は表１と同様に、ＣＡＳＥ３−１の測定値を基準とした相対評価値である。ＣＡＳＥ３−１は、２４か所全ての非接触シール部が平滑シールである場合であり、結果的に表１のＣＡＳＥ１−１と同様の条件である。
【００７８】
ＣＡＳＥ３−２は、領域Ｘと領域Ｘの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より高く、充分向上したが、ポンプ軸振動は非常に大きく、基準状態より悪い状態となった。
【００７９】
ＣＡＳＥ３−３は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部の半分を溝加工が施されたシールとし、残りを平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は、基準状態より高く、充分向上した。また、ポンプ軸振動は非常に大きく、基準状態より悪い状態となった。
【００８０】
ＣＡＳＥ３−４は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部の４か所を溝加工が施されたシールとし、残りを平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より向上したが、充分ではなかった。また、ポンプ軸振動は基準状態より高く、運転中は問題と考えられる状態であった。
【００８１】
ＣＡＳＥ３−５は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部の１か所を溝加工が施されたシールとし、残りを平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は、基準状態とほとんど変わらなかった。また、ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中全く気にならない程度であった。
【００８２】
ＣＡＳＥ３−６は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部の全てを溝加工が施されたシールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より充分向上した。また、ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中全く気にならない程度であった。
【００８３】
ＣＡＳＥ３−７は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部の全てを溝加工が施されたシールとし、領域Ｙの非接触シール部の１か所を溝加工が施されたシールとし、残りを平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より充分向上した。ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中気にならない程度であった。
【００８４】
ＣＡＳＥ３−８は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部の２か所を平滑シール、残りの２か所を溝加工が施されたシールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より向上したが、充分ではなかった。また、ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中気にならない程度であった。
【００８５】
ＣＡＳＥ３−９は、ＣＡＳＥ１−１０と同様に、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部、及び領域Ｙの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとした場合である。この場合のポンプ効率及びポンプ軸振動の結果は、ＣＡＳＥ１−１０と同様であった。
【００８６】
以上の実験からも、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部に、平滑シールよりも溝加工が施されたシールを多く備え、領域Ｙの非接触シール部に、溝加工が施されたシールよりも平滑シールを多く備えさせることで、ポンプ効率を顕著に向上させながら、ポンプ軸振動の上昇を抑えることが可能であることが認められた。
【００８７】
図９は、多段遠心ポンプの模式図である。図９に示す機種Ｂは、５枚の羽根車を有する。回転軸の一方を支持する第１ラジアル軸受から、回転軸の他方を支持する第２ラジアル軸受までの距離の半分未満を所定の距離ｘとする。また、第１ラジアル軸受から第２ラジアル軸受に向かって距離ｘ離間した位置を第１の位置とし、第２ラジアル軸受から第１ラジアル軸受に向かって距離ｘ離間した位置を第２の位置とする。この第１の位置と第２の位置の間の距離を距離ｙとする。さらに、第１ラジアル軸受から第１の位置までの領域を
領域Ｘ、第１の位置と第２の位置の間の領域を領域Ｙ、第２ラジアル軸受から第２の位置までの領域を領域Ｚとする。このときの、各領域の回転体とケーシングとの対向部位の間隙をシールする非接触環状シール（非接触シール部）として使用される平滑シールの数と、溝加工又は凹凸パターン加工が施されたシールの数とをパラメータとして、ポンプ運転時のポンプ軸振動とポンプ効率を評価した。
【００８８】
表４は、ポンプ運転時のポンプ軸振動とポンプ効率を評価した結果を示す。具体的には表４は、図８に示した機種Ａにおいて、距離ｘを３００ｍｍ、距離ｙを３００ｍｍとし、領域Ｘと領域Ｚにおける羽根車の枚数を各々１枚、領域Ｙの羽根車の枚数を３枚としたときの評価を示す。すなわち、回転軸の両端のラジアル軸受間の距離の１／３から２／３の範囲が領域Ｙである。
【００８９】
【表４】
2020143599.tif 000006
【００９０】
表４の右側列に示した「ポンプ効率」「ポンプ軸振動」の欄は、ＣＡＳＥ４−１の状態を基準とした相対評価値である。ＣＡＳＥ４−１は、１０か所全ての非接触シール部が平滑シールである場合を示し、ＣＡＳＥ４−１のポンプ効率とポンプ軸振動を基準状態としてＣＡＳＥ４−２からＣＡＳＥ４−７を評価した。
【００９１】
ＣＡＳＥ４−２は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より高く、充分向上したが、ポンプ軸振動は非常に大きく、基準状態より悪い状態となった。
【００９２】
ＣＡＳＥ４−３は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部の半分を溝加工が施されたシールとし、残りを平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は、基準状態より高かったが、充分ではなかった。また、ポンプ軸振動は非常に大きく、基準状態より悪い状態となった。
【００９３】
ＣＡＳＥ４−４は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部の１か所を溝加工が施されたシールとし、残りを平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態とほとんど変わらなかった。また、ポンプ軸振動は基準状態より高かったが、運転中は気にならない程度であった。
【００９４】
ＣＡＳＥ４−５は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとし、領域Ｙの非接触シール部の全てを平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は、基準状態より高く、充分向上した。また、ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中全く気にならない程度であった。
【００９５】
ＣＡＳＥ４−６は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部の１か所を溝加工が施されたシー
ルとし、残りの１か所を平滑シールとし、領域Ｙの非接触シール部を全て平滑シールとした場合を示す。この場合のポンプ効率は基準状態より充分向上した。また、ポンプ軸振動は基準状態より高いが、運転中全く気にならない程度であった。
【００９６】
ＣＡＳＥ４−７は、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部、及び領域Ｙの非接触シール部を全て溝加工が施されたシールとした場合を示す。この場合のポンプ効率及びポンプ軸振動は、ポンプ効率は非常に高くなるが、ポンプ軸振動が激しく、長期的な運転継続は困難であることが予想された。
【００９７】
以上、機種Ａ及び機種Ｂに関する実験から、領域Ｘと領域Ｚの非接触シール部に平滑シールよりも溝加工が施されたシールを多く備え、領域Ｙの非接触シール部に溝加工が施されたシールよりも平滑シールを多く備えさせることで、ポンプ効率を顕著に向上させながら、ポンプ軸振動の上昇を抑えることが可能であることが認められた。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、ポンプなどの回転機械の非接触環状シールに利用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１…回転軸
２…ケーシング
３…羽根車
８Ａ…ラジアル軸受
８Ｂ…ラジアル軸受
１００…多段遠心ポンプ
１１１…回転軸
１３１…ケーシング
１４１…非接触環状シール
Ａ…第１の位置
Ｂ…第２の位置
Ａ１…領域
Ｂ１…領域
Ｂ２…領域
ｘ…距離
ｙ…距離
Ｘ…領域
Ｙ…領域
Ｚ…領域
【図１】
2020143599.tif 000007
【図２】
2020143599.tif 000008
【図３】
2020143599.tif 000009
【図４】
2020143599.tif 000010
【図５】
2020143599.tif 000011
【図６】
2020143599.tif 000012
【図７】
2020143599.tif 000013
【図８】
2020143599.tif 000014
【図９】
2020143599.tif 000015