(57)【要約】【課題】      羽根車推力が急増する過渡状態等のバランスディスクの振動が問題となる場合に、バランスディスクの振動を減衰させることができる遠心ポンプを提供することにある。【解決手段】  吸込口と吐出口１５とが形成されたケーシングと、回転駆動される主軸１１の外周に固定されたバランスディスク２５と、前記ケーシングに固定された第１バランスブッシュ２６とを有し、第１バランスブッシュ２６に形成された凹部２６ａの中にワイヤメッシュ３８を介して可動部材３９を設け、バランスディスク２５が接触したときの振動をワイヤメッシュ３８の収縮による可動部材３９の移動により吸収して、バランスディスク２５の振動を減衰させるようにした。【選択図】        図１
2006077694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込口と吐出口とが形成されたケーシングと、回転駆動される主軸の外周に固定されたバランスディスクと、前記ケーシングに固定された静止部材とを有し、前記バランスディスクの振動を吸収する振動吸収手段を前記静止部材に設けたことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
前記振動吸収手段は、前記静止部材に形成された凹部の中に伸縮部材を介して可動部材を配置してなることを特徴とする請求項１に記載された遠心ポンプ。
【請求項３】
前記伸縮部材がワイヤメッシュであることを特徴とする請求項２に記載された遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の遠心ポンプとして、図２に示すようなものがある。この図に示すように、回転駆動される主軸１１がケーシング１２を貫通している。ケーシング１２は、流体を吸い込む吸込口１３が設けられた吸込ケーシング１４と、吸い込んだ流体を吐出する吐出口１５が設けられた吐出ケーシング１６とを有する。吸込ケーシング１４と吐出ケーシング１６との間には、主軸１１の軸方向に複数個の中間ケーシング１７が並設されている。これら吸込ケーシング１４、吐出ケーシング１６、複数個の中間ケーシング１７は、複数の締付ボルト１８及びナット１９によって一体に締め付け固定されている。
【０００３】
前記主軸１１の中間部には、複数段の羽根車２０が固定されている。吸込ケーシング１４の前端面側には、主軸１１の端部を支承するラジアル軸受（図示せず）を備えた軸受箱２１が配置されている。吐出ケーシング１６の後端面側にも同様に、主軸１１の端部を支承するラジアル軸受（図示せず）を備えた軸受箱２２が配置されている。この軸受箱２２には、バネ付きのスラスト軸受（図示せず）が設けられている。また、吸込ケーシング１４には前部のスタンフィングボックス２３が固定されており、吐出ケーシング１６には後部のスタンフィングボックス２４が固定されている。
【０００４】
主軸１１の外周には、図３に示すように、バランスディスク２５が固定されている。バランスディスク２５は、円筒部２５ａとディスク部２５ｂとで構成されている。吐出ケーシング１６には、バランスディスク２５の円筒部２５ａの外周側となる位置に、静止部材である第１バランスブッシュ２６が固定されている。バランスディスク２５のディスク部２５ｂと第１バランスブッシュ２６の対向面間に容積室２７と該容積室２７に連通する間隙部２８とが形成されている。バランスディスク２５の円筒部２５ａの外周と第１バランスブッシュ２６の内周面との間に第１流路２９が形成されている。この第１流路２９は、一端が吐出ケーシング１６内の吐出口１５に連通しており、他端が前記容積室２７に連通している。主軸１１のリング溝３０に嵌着されたスプリットリング３１は、ボルト３２によりバランスディスク２５に固定されている。
【０００５】
また、吐出ケーシング１６には、バランスディスク２５のディスク部２５ｂの外周側となる位置に、第２バランスブッシュ３３がボルト３４により固定されている。バランスディスク２５のディスク部２５ｂの外周面と第２バランスブッシュ３３の内周面との間に第２流路３５が形成されている。この第２流路３５は、一端が前記間隙部２８に連通しており、他端がバランスディスク２５とスタンフィングボックス２４との間に形成されたバランス室３６に連通している。
【０００６】
前記バランス室３６は、吸込ケーシング１４内の吸込口１３側にバランス管３７を介して接続されている。従って、容積室２７は、第１流路２９を介して吐出ケーシング１６内の吐出口１５に連通されると共に、間隙部２８と第２流路３５とバランス室３６とバランス管３７とを介して吸込ケーシング１４内の吸込口１３に連通されている。
【０００７】
上述した構成の遠心ポンプの運転時において、羽根車２０の前後のシュラウドに作用する力に不釣合いが生じ、羽根車２０に吸込側（図２における左方向）に向けて羽根車推力が発生する。この推力が、スラスト荷重として作用する。
【０００８】
一方、容積室２７には第１流路２９を介して吐出口１５側から流体が導かれる。容積室２７内の圧力（Ｐ２）は、第１流路２９での圧力損失のため吐出圧（Ｐ１）より低い圧力となる。容積室２７に導かれた流体は、間隙部２８、第２流路３５、バランス室３６に導かれ、最終的にはバランス管３７を介して吸込口１３に導かれる。前記バランス室３６内の圧力（Ｐ３）は、間隙部２８及び第２流路３５での圧力損失のため、容積室２７内の圧力（Ｐ２）よりも低い圧力（Ｐ３）となる。
【０００９】
容積室２７内の圧力（Ｐ２）とバランス室３６内の圧力（Ｐ３）との差圧により、バランスディスク２５に吐出側（図３における右方向）に向いたバランス推力が発生する。このバランス推力がバランスディスク２５からスプリットリング３１を介して主軸１１に伝えられ、上述した羽根車推力を打ち消すように主軸１１に作用する。
【００１０】
前記バランスディスク２５は、バランス推力の自動調節機能を有している。即ち、羽根車推力が大きくなり、主軸１１に作用するスラスト荷重が増加した場合を考えると、主軸１１が吸込側に変位しようとするために、間隙部２８の軸方向間隙ａが小さくなる。このため、間隙部２８での圧力損失が大きくなり、容積室２７内の圧力（Ｐ２）とバランス室３６内の圧力（Ｐ３）との差圧が大きくなる。この結果、増加した羽根車推力に対応して、バランスディスク２５に発生するバランス推力も大きくなる。
【００１１】
逆に、羽根車推力が減少した場合を考えると、主軸１１が吐出側に変位し、間隙部２８の軸方向間隙ａが大きくなる。このため、間隙部２８での圧力損失が小さくなり、容積室２７内の圧力（Ｐ２）とバランス室３６内の圧力（Ｐ３）との差圧が小さくなる。この結果、減少した羽根車推力に対応して、バランスディスク２５に発生するバランス推力も小さくなる。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−２１３３８６号公報
【特許文献２】実開平０６−２８２９１号公報
【特許文献３】特開平１１−８２３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところが、上述したような従来の遠心ポンプにあっても、何らかの要因で、羽根車推力が急増する過渡状態にあっては、上述したバランスディスク２５のバランス推力の自動調節機能にてバランス推力を大きくすることが間に合わず、間隙部２８の軸方向間隙ａがゼロとなることがあり、即ち、バランスディスク２５のディスク部２５ｂの凸部２５ｃと第１バランスブッシュ２６の側面２６ａとが接触してしまうことがあり、バランスディスク２５の振動を減衰することができない虞があった。
【００１４】
上記特許文献１に記載の遠心ポンプのバランスディスク機構では、バランスディスクとバランスシートとの間に遠心ポンプの主軸の軸心と略平行な間隙を有して同心状に重なり合う重なり部を形成して、前記重なり部の接触を回避することができるものの、上述した過渡状態にあっては、前記バランスディスクの円環状凸部の側面とポンプケーシングとが接触したり、前記バランスシートの円環状凸部の側面と前記バランスディスクの受圧部の前側部とが接触したりしてしまうことがあり、前記バランスディスクの振動を減衰することができない虞があった。
【００１５】
上記特許文献２に記載のポンプのバランスディスクでは、バランスディスクにおけるシート部の出口隙間の下流に設けられたバランスブッシュをバランスディスクと対峙して主軸半径方向に隙間を形成して、前記シート部の出口における急激な圧力降下を避けることができるものの、上述した過渡状態にあっては、その圧力の変動に追随して前記バランスディスクが変動することができず、前記バランスブッシュと前記バランスディスクとが接触してしまうことがあり、前記バランスディスクの振動を減衰することができない虞があった。
【００１６】
上記特許文献３に記載の多段遠心ポンプでは、バランスディスクの左側に形成された高圧側室に羽根を設け、前記高圧側室内に流動した液体の圧力を上昇させて、ディスク隙間の出口におけるキャビテーションの発生を抑制しているものの、上述した過渡状態にあっては、その圧力の変動に追随してバランスディスクが変動することができず、前記バランスディスクの振動を減衰することができない虞があった。
【００１７】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、羽根車推力が急増する過渡状態等のバランスディスクの振動が問題となる場合に、バランスディスクの振動を減衰させることができる遠心ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した課題を解決する第１の発明に係る遠心ポンプは、吸込口と吐出口とが形成されたケーシングと、回転駆動される主軸の外周に固定されたバランスディスクと、前記ケーシングに固定された静止部材とを有し、前記バランスディスクの振動を吸収する振動吸収手段を前記静止部材に設けたことを特徴とする。
【００１９】
上述した課題を解決する第２の発明に係る遠心ポンプは、第１の発明の遠心ポンプであって、前記振動吸収手段が、前記静止部材に形成された凹部の中に伸縮部材を介して可動部材を配置してなることを特徴とする。
【００２０】
上述した課題を解決する第３の発明に係る遠心ポンプは、第２の発明の遠心ポンプであって、前記伸縮部材がワイヤメッシュであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明に係る遠心ポンプによれば、吸込口と吐出口とが形成されたケーシングと、回転駆動される主軸の外周に固定されたバランスディスクと、前記ケーシングに固定された静止部材とを有し、前記バランスディスクの振動を吸収する振動吸収手段を前記静止部材に設けたことにより、前記バランスディスクの振動が前記振動吸収手段により吸収され、前記バランスディスクの振動が減衰される。
【００２２】
第２の発明に係る遠心ポンプによれば、第１の発明の遠心ポンプであって、前記振動吸収手段が、前記静止部材に形成された凹部の中に伸縮部材を介して可動部材を配置してなることにより、第１の発明と同様な効果を奏する他、以下の効果を奏する。即ち、前記バランスディスクと前記可動部材とが接近した場合には、前記バランスディスクと前記可動部材間の間隙部の流体により前記伸縮部材が圧縮されて、前記バランスディスクの振動が吸収され、前記バランスディスクと前記可動部材とが接触した場合には、前記伸縮部材が収縮して前記可動部材が移動し、前記バランスディスクの振動が吸収される。また、前記振動吸収手段自体が簡易な構造であるので、その製造コストが低減される。
【００２３】
第３の発明に係る遠心ポンプによれば、第２の発明の遠心ポンプであって、前記伸縮部材がワイヤメッシュであることにより、第２の発明と同様な効果を奏する他、以下の効果を奏する。即ち、前記ワイヤメッシュが一般に市販されているので、その製造コストが低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る遠心ポンプを実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１に、本発明の第１の実施例に係る遠心ポンプのバランスディスクの近傍を示し、（Ａ）はその断面図であり、（Ｂ）はその要部拡大断面図である。尚、この図において、従来例の図２および図３と同一部材には同一符号を付記して重複する説明は省略する。
【００２６】
図１に示すように、主軸１１の外周には、バランスディスク２５がスプリットリング３１を介して固定されている。バランスディスク２５は、円筒部２５ａとディスク部２５ｂとで構成されている。バランスディスク２５のディスク部２５ｂの外周縁部には、羽根車２０側へ凸となる円環状の凸部２５ｃが形成されている。
【００２７】
バランスディスク２５の円筒部２５ａの外周側となる位置には、第１バランスブッシュ２６が固定されている。前記バランスディスク２５の凸部２５ｃに対向する第１バランスブッシュ２６の外周縁部には、羽根車２０側へ凹ませた凹部２６ａが形成されている。第１バランスブッシュ２６の外周縁部には、バランスディスク２５の振動を吸収する振動吸収手段が配置されている。
【００２８】
前記振動吸収手段は、前記第１バランスブッシュ２６の凹部２６ａの中に、伸縮部材である金属製のワイヤメッシュ３８を介して可動部材３９を配置してなる。この可動部材３９は、バランスディスク２５のディスク部２５ｂ側へ凸となる凸部３９ａを有する。ワイヤメッシュ３８は市販されているので、その製造コストは低減される。また、前記振動吸収手段自体が簡易な構造であるので、その製造コストが低減される。
【００２９】
前記振動吸収手段を前述したような構成にすることにより、可動部材３９に羽根車２０側へ所定の大きさ以上の力、具体的には、バランスディスク２５の凸部２５ｃと可動部材３９とが接近する場合には、バランスディスク２５と可動部材３９間の間隙部２８の流体によりワイヤメッシュ３８が圧縮されて、バランスディスク２５の振動が吸収され、バランスディスク２５の凸部２５ｃと可動部材３９とが接触した場合には、ワイヤメッシュ３８が収縮し、可動部材３９が羽根車２０側へ移動して、バランスディスク２５の振動が減衰される。なお、可動部材３９に羽根車２０側へ所定の大きさ未満の力が作用するときには、間隙部２８の軸方向間隙ａが所定の大きさとなるように可動部材３９の位置が調整されている。
【００３０】
次に、本発明の第１の実施例に係る遠心ポンプの作用について説明する。羽根車推力が大きくなり、主軸１１に作用するスラスト荷重が増加した場合を考えると、主軸１１が吸込側に変位しようとするために、間隙部２８の軸方向間隙ａが小さくなる。このため、間隙部２８での圧力損失が大きくなり、容積室２７内の圧力（Ｐ２）とバランス室３６内の圧力（Ｐ３）との差圧が大きくなる。この結果、増加した羽根車推力に対応して、バランスディスク２５に発生するバランス推力も大きくなる。
【００３１】
何らかの要因で、羽根車推力が急増した場合には、バランスディスク２５の凸部２５ｃが第１バランスブッシュ２６側（図１における左方向）へ急激に移動して、バランスディスク２５の凸部２５ｃと可動部材３９の凸部３９ａとが接触する。このとき、可動部材３９の背面側に配置されるワイヤメッシュ３８が収縮し前記可動部材３９が移動して、前記接触による振動が吸収される。また、バランスディスク２５の凸部２５ｃと可動部材３９とが接近する場合には、バランスディスク２５と可動部材３９間の間隙部２８の流体によりワイヤメッシュ３８が圧縮されて、バランスディスク２５の振動が吸収される。よって、羽根車推力が急増する過渡状態等のバランスディスクの振動が問題となる場合に、バランスディスク２５の振動を減衰させることができる。
【００３２】
なお、上述した実施例では、可動部材３９と第１バランスブッシュ２６の凹部２６ａとの間にワイヤメッシュ３８を配置した構成を有する遠心ポンプを用いて説明したが、可動部材と凹部との間に、バランスディスクの振動を減衰することができるものとして、弾性体であるゴムなどを配置するようにしても良い。このような構成にすることによっても、上記実施例と同様な作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施例に係る遠心ポンプのバランスディスクの近傍における断面図である。
【図２】従来の遠心ポンプの一部省略断面図である。
【図３】従来の遠心ポンプのバランスディスクの近傍における断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１            主軸
１２            ケーシング
１３            吸込口
１４            吸込ケーシング
１５            吐出口
１６            吐出ケーシング
１７            中間ケーシング
１８            締付ボルト
１９            ナット
２０            羽根車
２１，２２      軸受箱
２３，２４      スタンフィングボックス
２５            バランスディスク
２６            第１バランスブッシュ
２７            容積室
２８            間隙部
２９            第１流路
３０            リング溝
３１            スプリットリング
３２            ボルト
３３            第２バランスブッシュ
３４            ボルト
３５            第２流路
３６            バランス室
３７            バランス管
３８            ワイヤメッシュ
３９            可動部材
【図１】
2006077694.tif 000003
【図２】
2006077694.tif 000004
【図３】
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