(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部水の流水路を画成する内ケーシングと、その内ケーシングの外側を覆って内部水を封じ込める外ケーシングとを設け、ポンプ軸の両端部を水潤滑軸受で支持し、それらの軸受の外方にそれぞれ第１または第２の軸封室を設け、一方の第１軸封室にスラスト軸受を内蔵した２重胴多段ポンプの構造において、前記スラスト軸受を内蔵した第１の軸封室と内ケーシングとの間に軸推力バランス機構を設け、その軸推力バランス機構と第１の軸封室との間には減圧ブッシュを設け、前記第１の軸封室に圧力逃がし口を設けたことを特徴とする２重胴多段ポンプの構造。
【請求項２】
前記軸推力バランス機構と減圧ブッシュとの間に冷却水注入口を設けた請求項１に記載の２重胴多段ポンプの構造。
【請求項３】
前記減圧ブッシュを冷却する冷却水流路を設けた請求項１に記載の２重胴多段ポンプの構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部水の流水路を画成する内ケーシングと、その内ケーシングの外側を覆って内部水を封じ込める外ケーシングとを設け、ポンプ軸の両端部を水潤滑軸受で支持し、それらの軸受の外方にそれぞれ軸封室を設け、一方の軸封室にスラスト軸受を内蔵した２重胴多段ポンプの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の２重胴多段ポンプの最も一般的な構造は、ケーシングの両端部に設けられた各軸封室の外方に軸受が設けられており、そのために外部軸受潤滑装置を必要とするものであった。この外部軸受潤滑装置を設けることはイニシャルコストの上昇となり、そのコストは、ポンプ本体と比べてもかなりの割合を占めており、また、この潤滑装置に起因するトラブルも少なからず発生している上、メンテナンスコストも大きかった。
【０００３】
そこで、この問題点を解消するため、本出願人は、軸封室の内部に水潤滑軸受を配設して、外部潤滑装置を不要にする技術を特開平９−３０３２８１号公報に開示している。
【０００４】
この公知技術によれば、図３に示すように、ポンプ軸１に固着された２つの羽根車２、３を囲んで内部に内部水の流路を画成する内ケーシング１０が設けられ、その内ケーシング１０の外方に設けられた外ケーシング本体２１と、両端部に設けられたエンドプレート２２、２４とによって内部水が封じ込まれている。その両エンドプレート２２、２４には、水潤滑軸受５、６がそれぞれ嵌入されて前記ポンプ軸１が支持されており、それらの軸受５、６の外方にはそれぞれ第１または第２の軸封室２３、２５が設けられている。そして、一方の第１の軸封室２５にはスラスト軸受７、７が内蔵されており、両軸封室２３、２５は、バランス配管２８Ａで互いに連通されている。
【０００５】
なお、符号４は、羽根車２で昇圧（Ｐｃ）された内室１２と第１の軸封室２５との圧力をバランスさせるためのバランスブッシュを示し、また、符号２６は吸込み室を示し、そして符号２７は吐出室を示している。
【０００６】
上記のように、この公知技術では、外部潤滑装置を不要にすることができるが、その一方で軸受５、６を内蔵する二つの軸封室２３、２５は、バランス配管２８Ａで連通されているので、内部の圧力・温度はポンプの吸い込み条件と同じになる。それ故、ポンプの吸込み温度が高いと、上記理由によって第１の軸封室２５に内蔵されたスラスト軸受７、７も高温に曝される。
【０００７】
そして、高温になると、水の粘度が著しく低下するため、スラスト軸受７の潤滑条件は極めて劣悪になる。また、吸込み圧力が高いと両軸封室２３、２５の内圧が高くなり、図３において、軸１を右方向に押し出そうとするスラスト荷重が非常に大きくなる。現状では、このような厳しい潤滑条件と荷重条件とに対応して使用でき、かつ信頼性の高い水中スラスト軸受を入手することは、きわめて困難である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、スラスト軸受の潤滑及び荷重条件を緩和して、高温・高圧の吸込み条件の使用用途にも適用可能な軸封室に水潤滑軸受を内蔵した２重胴多段ポンプの構造を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、内部水の流水路を画成する内ケーシングと、その内ケーシングの外側を覆って内部水を封じ込める外ケーシングとを設け、ポンプ軸の両端部を水潤滑軸受で支持し、それらの軸受の外方にそれぞれ第１または第２の軸封室を設け、一方の第１の軸封室にスラスト軸受を内蔵した２重胴多段ポンプの構造において、前記スラスト軸受を内蔵した第１の軸封室と内ケーシングとの間に軸推力バランス機構を設け、その軸推力バランス機構と第１の軸封室との間には減圧ブッシュを設け、前記第１の軸封室に圧力逃がし口を設けている。
【００１０】
そして、前記軸推力バランス機構と減圧ブッシュとの間に冷却水注入口を設けている。
【００１１】
または、前記減圧ブッシュを冷却する冷却水流路を設けている。
【００１２】
したがって、本発明によれば、スラスト軸受を内蔵した第１の軸封室に設けられた圧力逃がし口によって第１の軸封室内は減圧され、スラスト負荷が軽減される。
【００１３】
そして、軸推力バランス機構と減圧ブッシュとの間に設けられた冷却水注入口から低温水が注入され、この水は減圧ブッシュで減圧されて第１の軸封室に入り、圧力逃がし口から排出され、スラスト軸受は冷却されて潤滑条件が改善されると共に軸推力バランス機構側の高温水が軸封室へ流入するのが阻止されるので、第１の軸封室内の温度が下がり、減圧されることでスラスト負荷は軽減される。または、減圧ブッシュを冷却する冷却水流路によって減圧ブッシュが冷却され、軸推力バランス機構側から第１の軸封室へ流入する水が冷却され、上記同様に潤滑条件が改善されてスラスト負荷が軽減される。そして、この構成では、冷却水がバランス機構側から吸込み側に流入することがなく、ポンプ揚液と冷却水との混合を避けたい場合に適している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。なお、前記図３で説明したポンプの構造と、同じ構成部品は同じ符号を付し、重複説明は省略する。
【００１５】
図１において、一方のエンドプレート２４には、先端部にスラスト軸受７、７を内蔵した第１の軸封室２５が設けられており、その内方には水潤滑軸受６が嵌入されている。そして、さらにポンプ内室１２とは、減圧ブッシュ８及びバランスブッシュ４で仕切られており、その減圧ブッシュ８とバランスブッシュ４との間には、仕切り３２で２室に仕切られた第１、第２のバランス室２９、２９Ａが設けられ、内方の第１のバランス室２９には第２の軸封室２３とバランス管２８で連通されて軸推力バランス機構が構成されている。また、外方の第２のバランス室２９Ａには、外部から冷却水Ｗを導入する冷却水注入口３１が設けられており、第１の軸封室２５の先端部には圧力逃がし口３０が設けられている。
【００１６】
第１のバランス室２９は、バランス配管２８で第２の軸封室２３と連通され、その第２の軸封室２３は吸込み室２６に連通されているので、第１のバランス室２９の圧力は吸込み室２６の圧力Ｐｓに等しくなる。一方、ポンプ内室１１は、羽根車２により昇圧された圧力Ｐｃになっており、第１のバランス室２９と内室１１との間には圧力差Ｐｃ−Ｐｓが生じ、少量の高温水がバランスブッシュ４によって制限され、ポンプ内室１１→第１のバランス室２９→バランス配管２８→第２の軸封室２３→吸込み室２６の経路により循環される。
【００１７】
また、第２のバランス室２９Ａから減圧ブッシュ８で絞ぼられた水が第１の軸封室２５に流入するが、その軸封室２５には圧力逃がし口３０が設けられて室内の水は常時流出しているので、第１の軸封室２５の圧力はバランス室２９Ａの圧力より低くなり、ポンプ軸１の端面に作用する圧力が低いので、スラスト荷重は減少し、スラスト軸受７の負荷は軽減される。
【００１８】
一方、減圧によって第１の軸封室２５の内圧が、その温度における飽和蒸気圧力に達すると水がフラッシュしてさまざまな障害をを生じるので、減圧量は飽和蒸気圧力による制約を受ける。したがって、飽和蒸気圧力が高い高温の場合には、十分な減圧ができず、スラスト軸受７の負荷を充分下げることができない。
【００１９】
このような場合に対処するために、第２のバランス室２９Ａに冷却水Ｗの注入口３１が設けられている。第２のバランス室２９Ａはその内方の第１のバランス室２９と仕切り３２で仕切られているので、冷却水Ｗの注入圧力を第１のバランス室２９の圧力Ｐｓより僅かに高くしておけば、第２のバランス室２９Ａに注入した冷却水Ｗの大部分は、減圧ブッシュ８で減圧されて第１の軸封室２５に入り、圧力逃がし口３０から排出され、内方の第１のバランス室２９への流出を少なくすることができる。このようにして、高温水の第１の軸封室２５への流入が阻止されて室内は低温になり、充分減圧してスラスト軸受７の負荷が軽減される。そして、温度の低下によって水の粘度が高くなり、潤滑条件も緩和される。
【００２０】
なお、第２のバランス室２９Ａへの冷却水Ｗの注入圧力が第１のバランス室２９の圧力Ｐｓとほぼ等しい場合には、若干の高温水が第１のバランス室２９から第２のバランス室２９Ａへ流入してここで冷却水Ｗと混合し、減圧ブッシュ８で減圧して第１の軸封室２５に流入するが、この場合でも、第１の軸封室２５の温度を下げる作用をすることにおいては変わりがない。
【００２１】
次に、図２に示す実施形態では、減圧ブッシュ８Ａの外周面に冷却水流路３３が設けられ、エンドプレート２４にこの冷却水流路３３に連通する冷却水入り口３４及び冷却水出口３５が設けられている。
【００２２】
したがって、バランス室２９の高温水の一部は、減圧ブッシュ８で減圧されて第１の軸封室２５に入り、圧力逃がし口３０から流出する。その際、高温水は、減圧ブッシュ８Ａを通過する過程で減圧ブッシュ８Ａを介して冷却水流路３３の冷却水Ｗと熱交換を行い、冷却される。
【００２３】
前記図１で示した実施形態では、冷却水とポンプ揚液との混合が生じるのに対し、この実施形態では、そのような混合を生じない。したがって、この方式は、ポンプ揚液と冷却水との混合を避けたい場合に対して適している。
【００２４】
なお、冷却水流路３３は、図示のような減圧ブッシュ８Ａの外周面に形成した単純なもの以外に、熱交換が容易に行われるような、種々な形状に形成されたものを用いても差支えない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成されており、以下の効果を奏する。
（１）  スラスト軸受を内蔵した第１の軸封室に設けられた圧力逃がし口によってその軸封室内は減圧され、スラスト荷重を軽減することができる。
（２）  そして、軸推力バランス機構と減圧ブッシュとの間に設けられた冷却水注入口から低温水が注入され、減圧ブッシュで減圧されて第１の軸封室に入り、圧力逃がし口から排出されるので、スラスト軸受は冷却されて潤滑条件が改善されると共に軸推力バランス機構側の高温水が軸封室へ流入するのが阻止され、軸封室内温度が下がり、減圧されるのでスラスト負荷が軽減される。
（３）  減圧ブッシュを冷却する冷却水流路によって減圧ブッシュが冷却され、軸推力バランス機構側から第１の軸封室へ流入する水が冷却され、潤滑条件が改善されてスラスト負荷が軽減される。そして、この構成では、冷却水がバランス機構側から吸込み側に流入することがなく、ポンプ揚液と冷却水との混合を避けたい場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】本発明の別の実施形態を示す縦断面図。
【図３】従来の２重胴多段ポンプの構造を示す縦断面図。
【符号の説明】
１・・・ポンプ軸
２、３・・・羽根車
４・・・バランスブッシュ
５、６・・・水潤滑軸受
７・・・スラスト軸受
８、８Ａ・・・減圧ブッシュ
１０・・・内ケーシング
２１・・・外ケーシング本体
２３・・・第２の軸封室
２５・・・第１の軸封室
２８、２８Ａ・・・バランス配管
２９・・・第１のバランス室
２９Ａ・・・第２のバランス室
３０・・・圧力逃がし口
３１・・・冷却水注入口
３３・・・冷却水流路
３４・・・冷却水入口
３５・・・冷却水出口
【図１】
0003611442.tif 000002
【図２】
0003611442.tif 000003
【図３】
0003611442.tif 000004