(57)【要約】      （修正有）【課題】羽根車の配置が左右対称性を有し、かつ静圧軸受によりラジアル荷重を支持する構成の横軸ポンプ（両吸込横軸ポンプやセルフバランス型の多段横軸ポンプ）において、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重を効果的に抑制する。【解決手段】両吸込横軸ポンプ１は主軸２のラジアル荷重を支持するための静圧軸受８、９を備える。静圧軸受９の両端に隣接して、シート部材４１Ａ，４１Ｂと釣合ディスク４３Ａ，４３Ｂが配置されている。釣合ディスク４３Ａによる反駆動側２ｂを向いた付勢力と、釣合デイスク４３Ｂによる駆動側を向いた付勢力との差に相当する付勢力で動的スラスト荷重が相殺される。【選択図】図１
2011226309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車の配置が左右対称性を有する横軸ポンプであって、
主軸に取り付けられた羽根車が収容されたケーシングと、
前記ケーシング内の前記主軸の駆動側に配置されて前記主軸のラジアル荷重を支持する駆動側静圧軸受と、
前記ケーシング内の前記主軸の反駆動側に配置されて前記主軸のラジアル荷重を支持する反駆動側静圧軸受と、
前記羽根車の吐出口から吐出される圧力水を前記駆動側静圧軸受と前記反駆動側静圧軸受に供給する圧力水供給路と、
前記ケーシング側に固定された第１のシート部に対し前記駆動側に第１の隙間を隔てて配置されるように前記主軸に固定され、前記第１の隙間は前記駆動側静圧軸受及び前記反駆動側静圧軸受のうちいずれか一方を通過後の前記圧力水が前記羽根車の吸込口側へ戻る流路の一部を構成するものである、第１の釣合ディスクと、
前記ケーシング側に固定された第２のシート部に対し前記反駆動側に第２の隙間を隔てて配置されるように前記主軸に固定され、前記第２の隙間は前記駆動側静圧軸受及び前記反駆動側静圧軸受のうち他方を通過後の前記圧力水が前記羽根車の吸込口側へ戻る流路の一部を構成するものである、第２の釣合ディスクと
を備える、横軸ポンプ。
【請求項２】
前記第１のシート部及び前記第１の釣合ディスクは前記反駆動側静圧軸受の前記駆動側の端部に隣接して配置され、前記第２のシート部及び前記第２の釣合ディスクは前記反駆側静圧軸受の前記反駆動側の端部に隣接して配置されている、請求項１に記載の横軸ポンプ。
【請求項３】
前記第１のシート部及び第１の釣合ディスクは前記反駆動側静圧軸受の前記駆動側の端部に隣接して配置され、前記第２のシート部及び前記第２の釣合ディスクは前記駆動側静圧軸受の前記反駆動側の端部に隣接して配置されている、請求項１に記載の横軸ポンプ。
【請求項４】
両吸込横軸ポンプである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の横軸ポンプ。
【請求項５】
セルフバランス型の多段横軸ポンプである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の横軸ポンプ。
【請求項６】
前記圧力水供給路に介設されて前記圧力水から異物を除去する異物除去手段をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の横軸ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽根車の配置が左右対称性を有する横軸ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された多段横軸ポンプでは、吐出する圧力水を利用した静圧軸受によって主軸のラジアル荷重を支持している。
【０００３】
両吸込横軸ポンプや、セルフバランス型（主軸の左右で羽根車の個数と向きが対称）の多段横軸ポンプは、羽根車の配置が左右対称性を有するので理論的には主軸にスラスト荷重は作用しない。実際、設計点（通常は最高効率点又はその付近）での運転の場合、両吸込横軸ポンプの主軸に作用するスラスト荷重は極めて小さい。しかし、例えば両吸込横軸ポンプの場合、締切点付近を含む小流量領域では、羽根車の左右の吸込口で吸い込まれる流量が時間的に不均一になるために時間的に変動する差圧が生じ、この差圧によって時間的に変動するスラスト荷重（動的スラスト荷重）が発生する。セルフバランス型の多段横軸ポンプの場合も同様に、小流量領域では主軸に動的スラスト荷重が作用する。
【０００４】
特許文献１に開示されたものを含め、静圧軸受により主軸のラジアル荷重を支持する構成を有する既存の横軸ポンプは、羽根車の配置が左右対称性を有するにもかかわらず発生する小流量域での動的スラスト荷重の抑制を考慮していない。特に、特許文献１は各段の羽根車の吸込口が同一方向を向いた多段横軸ポンプのみを開示しており、そもそもセルフバランス型の多段横軸ポンプについて言及していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−８９２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、羽根車の配置が左右対称性を有し、かつ静圧軸受によりラジアル荷重を支持する構成の横軸ポンプ（両吸込横軸ポンプやセルフバランス型の多段横軸ポンプ）において、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重を効果的に抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、羽根車の配置が左右対称性を有する横軸ポンプであって、主軸に取り付けられた羽根車が収容されたケーシングと、前記ケーシング内の前記主軸の駆動側に配置されて前記主軸のラジアル荷重を支持する駆動側静圧軸受と、前記ケーシング内の前記主軸の反駆動側に配置されて前記主軸のラジアル荷重を支持する反駆動側静圧軸受と、前記羽根車の吐出口から吐出される圧力水を前記駆動側静圧軸受と前記反駆動側静圧軸受に供給する圧力水供給路と、前記ケーシング側に固定された第１のシート部に対し前記駆動側に第１の隙間を隔てて配置されるように前記主軸に固定され、前記第１の隙間は前記駆動側静圧軸受及び前記反駆動側静圧軸受のうちいずれか一方を通過後の前記圧力水が前記羽根車の吸込口側へ戻る流路の一部を構成するものである、第１の釣合ディスクと、前記ケーシング側に固定された第２のシート部に対し前記反駆動側に第２の隙間を隔てて配置されるように前記主軸に固定され、前記第２の隙間は前記駆動側静圧軸受及び前記反駆動側静圧軸受のうち他方を通過後の前記圧力水が前記羽根車の吸込口側へ戻る流路の一部を構成するものである、第２の釣合ディスクとを備える、横軸ポンプを提供する。
【０００８】
動的スラスト荷重の向きに応じて、第１のシート部と第１の釣合ディスクの隙間と第２のシート部と第２の釣合デイスクの隙間のうちの一方が狭まり他方が拡がる。この隙間の縮小拡大により、動的スラスト荷重の向きに応じて、第１の釣合ディスクによるスラスト力（反駆動側に向いたスラスト力）と第２の釣合ディスクによるスラスト力（駆動側を向いたスラスト力）のうちの一方が増加して他方が減少し、これらの差に相当するスラスト力で動的スラスト荷重が相殺される。その結果、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重を効果的に抑制できる。
【０００９】
一例としては、前記第１のシート部及び前記第１の釣合ディスクは前記反駆動側静圧軸受の前記駆動側の端部に隣接して配置され、前記第２のシート部及び前記第２の釣合ディスクは前記反駆側静圧軸受の前記反駆動側の端部に隣接して配置されている。
【００１０】
別の一例としては、前記第１のシート部及び第１の釣合ディスクは前記反駆動側静圧軸受の前記駆動側の端部に隣接して配置され、前記第２のシート部及び前記第２の釣合ディスクは前記駆動側静圧軸受の前記反駆動側の端部に隣接して配置されている。
【００１１】
本発明は、両吸込横軸ポンプだけでなく、セルフバランス型の多段横軸ポンプにも適用できる。
【００１２】
前記圧力水供給路に介設されて前記圧力水から異物を除去する異物除去手段をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、羽根車から吐出される圧力水（ポンプ揚液）にスラリー等の異物が混入しても、異物除去手段によって異物が除去された後の圧力水が駆動側及び反駆動側静圧軸受に供給される。その結果、摩耗を防止でき、高い信頼性を持って動的スラスト荷重を抑制できる。異物が除去された圧力水を静圧軸受に供給できるため、静圧軸受の軸受材料としてセラミックに限らず、樹脂、又はゴムを使用できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、動的スラスト荷重の向きに応じて第１の釣合ディスクによる第１のスラスト力（反駆動側に向いたスラスト力）と第２の釣合ディスクによる第２のスラスト力（駆動側を向いたスラスト力）が変化し、これらの差に相当するスラスト力で動的スラスト荷重が相殺されるので、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る両吸込横軸ポンプの断面図。
【図２】図１の部分IIの拡大図。
【図３】図１の部分IIIの拡大図。
【図４】図１の部分IVの拡大図。
【図５】図１の矢印Ｖから見た拡大図。
【図６】第１実施形態に係る両吸込横軸ポンプにおける圧力水の循環経路を示す模式図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る両吸込横軸ポンプの断面図。
【図８】図７の部分VIIIの拡大図。
【図９】図７の部分IXの拡大図。
【図１０】図７の部分Ｘの拡大図。
【図１１】第２実施形態に係る両吸込横軸ポンプにおける圧力水の循環経路を示す模式図。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る多段横軸ポンプの断面図。
【図１３】図１２の部分XIIIの拡大図。
【図１４】図１２の部分XIVの拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
(第１実施形態)
図１から図６は本発明の第１実施形態に係る両吸込横軸ポンプ１を示す（以下、単にポンプ１という）。
【００１６】
ポンプ１の主軸２は水平方向に延びており、主軸２に取り付けられた両吸込型の羽根車３はケーシング４内に収容されている。主軸２の図において右側は図示しない原動機に連結される駆動側２ａで、図において左側が反駆動側２ｂである。主軸２の駆動側２ａはケーシング４を貫通しているが、反駆動側２ｂの端部はケーシング４内に収容されている。ケーシング４の主軸２が貫通する部分には、軸封装置５が取り付けられている。具体的には、ケーシング４の外面に固定されたカバー６に軸封装置５が固定されている。また、ケーシング４内には、後に詳述するように主軸２のラジアル荷重を支持する静圧軸受８，９が収容されている。
【００１７】
羽根車３が収容されているケーシング４内には、吸込側渦巻室１１Ａ，１１Ｂと吐出側渦巻室１２とが設けられている。羽根車３の後述する吸込口２０Ａ，２０Ｂは吸込側渦巻室１１Ａ，１１Ｂに開口し、羽根車３の後述する吐出口２１は吐出側渦巻室１２に開口している。駆動側２ａに連結された原動機により回転駆動される主軸２と共に羽根車３が回転し、ケーシング４に設けられた吸込口（図示せず）から吸込側渦巻室１１Ａ，１１Ｂに流入した水（他の液体でもよい）は、吸込口２０Ａ，２０Ｂから羽根車３に吸い込まれ、吐出口２１から吐出側渦巻室１２へ吐出され、ケーシング４に設けられた吐出口（図示せず）から流出する。
【００１８】
羽根車３は、主軸２に取り付けられたボス部１５と、ボス部１５の両側に配置された概ね円形の側板１６Ａ，１６Ｂを備える。ボス部１５と側板１６Ａ，１６Ｂの間には複数の羽根１７が設けられている。各側板１６Ａ，１６Ｂは両端開口の筒状の口金部１８Ａ，１８Ｂを備える。ケーシング４の口金部１８Ａ，１８Ｂの周囲を囲む部分にはウエアリング１９Ａ，１９Ｂが装着されている。口金部１８Ａ，１８Ｂで囲まれた部分は羽根１７の入口に臨んでおり、羽根車３の吸込口２０Ａ，２０Ｂとして機能する。一方、羽根１７の出口が位置する側板１６Ａ，１６Ｂの外周側が羽根車３の吐出口２１として機能する。
【００１９】
図３に最も明瞭に示すように、羽根車３の反駆動側２ｂの口金部１８Ｂの外周に一定幅の調整リング６５を取り付けている。そのため、反駆動側２ｂの口金部１８Ｂの幅は、口金部１８Ｂ自体の幅ｔ１と調整リング６５の幅Δｔを加えた幅となり、駆動側２ａの口金部１８Ａの幅ｔ１よりも大きくなる。また、反駆動側２ｂのウエアリング１９Ｂの幅は、調整リング６５の幅Δｔに相当する分だけ駆動側２ａのウエアリング１９Ａよりも小さく設定している。
【００２０】
ケーシング４内には、羽根車３よりも駆動側２ａで主軸２のラジアル荷重を支持する静圧軸受８と、羽根車３よりも反駆動側２ｂで主軸２のラジアル荷重を支持する静圧軸受９が配置されている。
【００２１】
駆動側２ａの静圧軸受８は、軸封装置５に隣接する位置でケーシング４に固定された概ね円筒状のホルダ２４を備える。このホルダ２４に軸受体２６が保持されている。軸受体２６は概ね円筒状で例えばセラミックスのように摺動性、耐磨耗性、耐食性等を有する材料からなる。ホルダ２４と軸受体２６の図において左端側に部分的な切り込みを設けることで圧力水室２８Ａが形成されている。この圧力水室２８Ａは、ケーシング４に形成された供給ポート２９Ａに連通している。また、圧力水室２８Ａは軸受体２６の内周面と主軸２の外周面との間の微小な隙間に連通している。さらに、圧力水室２８Ａは軸封装置５側とも連通している（ただし圧力水室２８Ａと軸封装置５の間には漏れ低減のためのフローティングリングが配置されている）。
【００２２】
反駆動側２ｂの静圧軸受９は、主軸２の反駆動側２ｂの端部付近でケーシング４に固定された概ね筒状のホルダ２５と、このホルダ２５で保持されたセラミックス等からなる軸受体２７とを備える。静圧軸受９の端部から露出している主軸２の反駆動側２ｂの端面２ｃとケーシング４に固定されたカバー７との間には空間１０が設けられている。また、ホルダ２５と軸受体２７の図において右端側に部分的な切り込みを設けることで、ケーシング４の供給ポート２９Ｂと連通する圧力水室２８Ｂが形成されている。圧力水室２８Ｂは軸受体２７の内周面と主軸２の外周面との間の微小な隙間に連通している。
【００２３】
ケーシング４には、静圧軸受９と羽根車３の吸込口２０Ｂとの間の位置、より具体的には静圧軸受９の駆動側２ａの端部に隣接する位置に、シート部材（第１のシート部材）４１Ａが取り付けられ、それと対をなして主軸２に釣合ディスク（第１の釣合ディスク）４３Ａが配置されている。
【００２４】
図２を参照すると、シート部材４１Ａは全体として両端開口の筒状であり、主軸２が貫通している。また、シート部材４１Ａの図において右側の端部には拡径された鍔状部４１ａが設けられている。鍔状部４１ａの端面には円環状の窪み４１ｂが形成されている。釣合ディスク４３Ａはシート部材４１Ａと対向するように主軸２に固定されている。本実施形態における釣合ディスク４３Ａは、主軸２に対してキー止めで固定されたベース部材４４と、このベース部材４４のシート部材４１Ａと対向する面に固定されたディスク本体４５とを備える。ディスク本体４５は例えばセラミックスのように摺動性、耐磨耗性、耐食性等を有する材料からなる。
【００２５】
シート部材４１Ａの内周面と主軸２との間には薄肉円筒状の流路４６Ａが形成されている。また、釣合ディスク４３Ａのディスク本体４５とシート部材４１Ａの窪み４１ｂとにより幅広リング状の空間４７Ａが構成される。ディスク本体４５の外径は第１シート部材４１の鍔状部４１ａの窪み４１ｂの外径よりも小さく設定しており、ディスク本体４５は厚み方向に部分的に窪み４１ｂ内に進入可能である。そのため、シート部材４１Ａの端面と釣合ディスク４３Ａのベース部材４４の間にリング状の隙間４８Ａが形成される。圧力水室２８Ｂは、流路４６Ａ、空間４７Ａ、及び隙間４８Ａを介して吸込側渦巻室１１Ｂ（羽根車３の吸込口２０Ａ側）と連通している。
【００２６】
図３を参照すると、ケーシング４には、静圧軸受９と反駆動側２ｂのカバー７との間の位置、より具体的には静圧軸受９の反駆動側２ｂの端部に隣接する位置に、シート部材４１Ｂが配置され、それと対をなして主軸２に釣合ディスク（第２の釣合ディスク）４３Ｂが配置されている。本実施形態では、シート部材４１Ｂは静圧軸受９のホルダ２５と一体構造である。シート部材４１Ｂ及び釣合ディスク４３Ｂは、図において左右の向き（主軸２が延びる方向の向き）が逆である点を除いて、それぞれ前述したシート部材４１Ａ及び釣合ディスク４３Ａと配置及び構造が同様であり、同一ないし同様の要素には同一の符号を使用している。
【００２７】
シート部材４１Ｂの内周面と主軸２との間に形成される概ね薄肉円筒状の流路４６Ｂの一端は静圧軸受９の軸受体２７の反駆動側の端面に開口している。従って、静圧軸受９の軸受体２７の外周面と主軸２の外周面との間の微小な隙間は、流路４６Ｂ、釣合ディスク４３Ｂのディスク本体４５とシート部材４１Ｂの窪み４１ｂとの間の空間４７Ｂ、及びシート部材４１Ｂの端面と釣合ディスク４３Ｂのベース部材４４の隙間４８Ｂを介して、主軸２の反駆動側２ｂの端面２ｃ側の空間１０に連通している。
【００２８】
図１及び図６を参照すると、羽根車３の吐出口２１から吐出される圧力水を静圧軸受８，９に供給するための供給管路（圧力供給路）５１が設けられている。本実施形態における供給管路５１は、一端がケーシング４内の吐出側渦巻室１２に接続された主管路５２と、この主管路５２の他端から分岐する駆動側管路５３及び反駆動側管路５４を備える。駆動側管路５３は駆動側２ａの静圧軸受８用の供給ポート２９Ａに接続されている。反駆動側管路５４は反駆動側２ｂの静圧軸受９用の供給ポート２９Ｂに接続されている。
【００２９】
主管路５２には圧力水から異物を除去するためのストレーナ５５が介設されている。ストレーナ５５に代えて例えばサイクロンセパレータのような他の異物除去手段を主管路５２に介設してもよい。ストレーナ５５やサイクロンセパレータで異物が除去された圧力水を静圧軸受に供給できるため、静圧軸受８，９の軸受材料としてセラミックに限らず、樹脂、又はゴムを使用できる。
【００３０】
駆動側管路５３には、吐出側渦巻室１２から静圧軸受８に供給される圧力水の流量を手動調整するための調整弁５６Ａが介設されている。同様に、反駆動側管路５４には、吐出側渦巻室１２から静圧軸受９に供給される圧力水の流量を手動調整するための調整弁５６Ｂが介設されている。
【００３１】
図１及び図６を参照すると、ケーシング４の主軸２の駆動側２ａが貫通している部位に固定されカバー６には、戻しポート３０Ａが形成されている。この戻しポート３０Ａは、カバー６内の軸封装置５が配置された空間と連通している。戻しポート３０には戻り管路５８Ａの一端が接続されている。戻り管路５８Ａの他端はケーシング４内の吸込側渦巻室１１Ａに接続されている。同様に、ケーシング４の主軸２の反駆動側２ｂに固定されたカバー７に戻しポート３０Ｂが形成されている。この戻しポート３０Ｂは、主軸２の端面２ｃとカバー７の間の空間１０と連通している。戻しポート３０には戻り管路５８Ｂの一端が接続されている。戻り管路５８Ｂの他端はケーシング４内の吸込側渦巻室１１Ｂに接続されている。
【００３２】
原動機により回転駆動される主軸２と共に羽根車３が回転すると、羽根車３の吐出口２１から吐出側渦巻室１２に圧力水が吐出され、この圧力水は主管路５２から駆動側管路５３と供給ポート２９Ａを介して圧力水室２８Ａに供給される。また、同様に、羽根車３の吐出口２１から吐出側渦巻室１２に吐出された圧力水は、主管路５２から反駆動側管路５４と供給ポート２９Ｂを介して圧力水室２８Ｂに供給される。圧力水室２８Ａ，２８Ｂから静圧軸受８．９の軸受体２４，２６の内周と主軸２の外周との間の摺動面間へ圧力水が強制的に供給され、それによって主軸２のラジアル荷重が支持される。摺動面間に供給された後の圧力水は、戻り管路５８Ａ，４８Ｂを介して吸込側渦巻室１１Ａ，１１Ｂに流入し、羽根車３の吸込口２０Ａ，２０Ｂに戻る。
【００３３】
図２及び図６を参照すると、圧力水室２８Ｂに供給された圧力水は、シート部材４１Ａと主軸２の間の流路４６Ａ、釣合ディスク４３Ａ（ディスク本体）とシート部材４１Ａの窪み４１ｂによる空間４７Ａ、及びシート部材４１Ａと釣合ディスク４３Ａ（ベース部材４４）の隙間４８Ａを通って吸込側渦巻室１１Ｂに流入する。従って、釣合デイスク４３Ａの反駆動側２ｂの面（ディスク本体４５のシート部材４１Ａとの対向面）には、羽根車３の吐出圧の対応する圧力水室２８Ｂにおける圧力水の圧力（静圧）Ｐｄと吸込側渦巻室１１Ａ内の圧力（静圧）Ｐｓの間の圧力Ｐ１が作用する（Ｐｄ＞Ｐ１＞Ｐｓ）。一方、釣合ディスク４３Ａの駆動側２ａの面（ベース部材４４のディスク本体４５とは反対側の面）には、吸込側渦巻室１１Ｂ内の圧力Ｐｓが作用する。そのため、圧力Ｐ１と圧力Ｐｓの差圧に相当する駆動側２ａに向いた付勢力（図において右向きの付勢力）Ｆ１が釣合ディスク４３Ａから主軸２に作用する。
【００３４】
図３及び図６を参照すると、圧力水室２８Ｂに供給された加圧水は、静圧軸受９と主軸２の間の微小な隙間を通過した後、シート部材４１Ｂと主軸２の間の流路４６Ｂ、釣合ディスク４３Ｂ（ディスク本体４５）とシート部材４１Ｂの窪み４１による空間４７Ｂ、及びシート部材４１Ｂと釣合ディスク４３Ｂ（ベース部材４４）との間の隙間４８Ｂを通って空間１０（戻り管路５８Ａを介して吸込側渦巻室１１Ｂに連通）に流入する。従って、釣合ディスク４３Ｂには、駆動側２ａの面には羽根車３の吐出圧の対応する圧力水室２８Ｂにおける圧力水の圧力Ｐｄと吸込側渦巻室１１Ｂ内の圧力Ｐｓの間の圧力Ｐ２が作用する（Ｐｄ＞Ｐ２＞Ｐｓ）一方、反駆動側２ｂの面には、吸込側渦巻室１１Ｂ内の圧力Ｐｓが作用する。そのため、圧力Ｐ２と圧力Ｐｓの差圧に相当する反駆動側２ｂに向いた付勢力（図において左向きの付勢力）Ｆ２が釣合ディスク４３Ｂから主軸２に作用する。
【００３５】
締切点付近を含む小流量領域では、羽根車３の図において左右の吸込口２０Ａ，２０Ｂで吸い込まれる流量が時間的に不均一になるために時間的に変動する差圧が生じ、この差圧によって大きさと向きが時間的に変動する動的スラスト荷重が発生する。しかし、この動的スラスト荷重は、以下に詳述するように釣合ディスク４３Ａ，４３Ｂの付勢力Ｆ１，Ｆ２の変化により相殺される。
【００３６】
まず、動的スラスト荷重が反駆動側２ｂを向くと、主軸２は反駆動側２ｂ（図において左側）に変位する。主軸２が反駆動側２ｂに変位すると、釣合デイスク４３Ａとシート部材４１Ａの隙間４８Ａが狭まるため、空間４７Ａの圧力Ｐ１（釣合ディスク４３Ａを駆動側２ａに付勢する圧力）が高くなる。そのため、動的スラスト荷重が反駆動側２ｂを向くと釣合ディスク４３Ａが主軸２を駆動側２ａに付勢する付勢力Ｆ１が大きくなる。一方、動的スラスト荷重が反駆動側２ｂを向いて主軸２が反駆動側２ｂに変位すると、釣合ディスク４３Ｂとシート部材４１Ｂの隙間４８Ｂが拡がるため、空間４７Ｂの圧力Ｐ２（釣合デイスク４３Ｂを反駆動側２ｂに付勢する圧力）が低くなる。そのため、動的スラスト荷重が反駆動側２ｂを向くと釣合ディスク４３Ｂが主軸２を反駆動側２ｂに付勢する付勢力Ｆ２は小さくなる。つまり、動的スラスト荷重が反駆動側２ｂを向くと、釣合ディスク４３Ａによる駆動側２ａに向いた付勢力Ｆ１が、釣合デイスク４３Ｂによる反駆動側２ｂを向いた付勢力Ｆ２よりも大きくなり、その差に相当する駆動側２ａを向いた付勢力（Ｆ１−Ｆ２）で動的スラスト荷重が相殺される。
【００３７】
逆に、動的スラスト荷重が駆動側２ａを向くと、釣合ディスク４３Ａとシート部材４１Ａの隙間４８Ａが拡がって釣合ディスク４３Ａによる駆動側２ａに向いた付勢力Ｆ１が小さくなる一方、釣合ディスク４３Ｂとシート部材４１Ｂの隙間４８Ｂは狭まって釣合デイスク４３Ｂによる駆動側２ｂに向いた付勢力Ｆ２が大きくなる。そして、その差に相当する反駆動側２ｂを向いた付勢力（Ｆ２−Ｆ１）で動的スラスト荷重が相殺される。
【００３８】
このように、動的スラスト荷重の向きに応じて釣合ディスク４３Ａによる駆動側２ａを向いた付勢力Ｆ１と釣合デイスク４３Ｂによる反駆動側２ｂを向いた付勢力Ｆ２が変化し、これらの差に相当する付勢力で動的スラスト荷重が相殺される。その結果、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重とそれに起因する振動を効果的に抑制できる。
【００３９】
口金部１８Ａ，１８Ｂは図において左右の面で作用する圧力が異なる。具体的には、口金部１８Ａ，１８Ｂの外側の面には吸込側渦巻室１１Ａ，１１Ｂの圧力Ｐｓが作用する一方、内側には圧力Ｐｓと羽根車３の吐出口２１の圧力Ｐｄとの間の圧力Ｐｉが作用する（Ｐｉ＞Ｐｓ）。従って、駆動側２ａの口金部１８Ａには圧力Ｐｉ，Ｐｄの差圧に口金部１８Ａの幅ｔ１を乗じた値に相当する駆動側２ａ向き（図において右向き）の力ｆａが作用し、反駆動側２ｂの口金部１８Ｂには圧力Ｐｉ，Ｐｄの差圧に口金部１８Ｂと調整リング６５の幅ｔ１＋Δｔを乗じた間に相当する反駆動側２ｂ向き（図において左向き）の力ｆｂがする。力ｆｂは力ｆａよりも大きく、両者の差に相当する反駆動側２ｂに向いた付勢力Ｆ３（＝ｆｂ−ｆａ）が主軸２に作用する。この付勢力Ｆ３は実質的に時間的に変動しない反駆動側２ｂに向いた静的スラスト荷重として主軸２に作用し、小流量域における動的スラスト荷重を抑制する。
【００４０】
動的スラスト荷重等により主軸２が駆動側２ａに大きく変位すると、釣合ディスク４３Ａがシート部材４１Ａに押し付けられることで駆動側２ａに向いたスラスト荷重が支持される。逆に、動的スラスト荷重等により反駆動側２ｂに大きく変位すると、釣合ディスク４３Ｂがシート部材４１Ｂに押し付けられることで駆動側２ｂに向いたスラスト荷重が支持される。このように、釣合デイスク４３Ａ，４３Ｂがシート部材４１Ａ，４１Ｂに押し付けられることで、高いスラスト荷重支持力が得られる。
【００４１】
反駆動側管路５４の調整弁５６Ｂの開度を上げて圧力水の流量を増加させると、釣合ディスク４３Ａ，４３Ｂに作用する空間４７Ａ，４７Ｂ内の圧力Ｐ１，Ｐ２が増加する。逆にな、調整弁５６Ｂの開度を下げると釣合ディスク４３Ａ，４３Ｂに作用する空間４７Ａ，４７Ｂ内の圧力Ｐ１，Ｐ２が減少する。このように調整弁５６Ａで釣合ディスク４３Ａ，４３Ｂに作用する圧力Ｐ１，Ｐ２を調整することで、付勢力Ｆ１，Ｆ２を調整できる。同様に、駆動側管路５３の調整弁５６Ａの開度を調整することで、圧力水室２８Ａに供給される圧力水の圧力を調整できる。調整弁５６Ｂにより付勢力Ｆ１，Ｆ２を調整することでケーシング４に対する主軸２のスラスト方向の位置を調整できる。図５に示すように、駆動側２ａのカバー６には主軸２のスラスト方向に延びるゲージ６１が取り付けられている。このゲージ６１を参照することで主軸２のスラスト方向の位置の変化を把握し易くなり、調整弁５６Ｂの操作よる主軸２のスラスト方向の位置調整作業が容易になる。
【００４２】
羽根車３から吐出される圧力水（ポンプ揚液）にスラリー等の異物が混入しても、供給管路５１の主管路５２に介設したストレーナ５５で異物が除去された後の圧力水が静圧軸受８，９に供給される。その結果、静圧軸受８，９の軸受体２６，２７の摩耗を防止できる。ストレーナ５５で異物が除去された圧力水を静圧軸受に供給できるため、静圧軸受８，９の軸受材料としてセラミックに限らず、樹脂、又はゴムを使用できる。
【００４３】
(第２実施形態)
図７から図１１は本発明の第２実施形態に係る両吸込横軸ポンプ１’を示す（以下、単にポンプ１’という）。
【００４４】
第１実施形態のポンプ１では、反駆動側２ｂの静圧軸受９の両側（駆動側２ａと反駆動側２ｂ）に隣接して釣合ディスク４３Ａ，４３Ｂとシート部材４１Ａ，４１Ｂの対が配置されている。本実施形態のポンプ１’は、一方の釣合ディスク４３Ａとシート部材４１Ａが反駆動側２ｂの静圧軸受９の駆動側２ａ（図において右側）の端部に隣接して配置されている点では、第１実施形態と同様である。しかし、他方の釣合ディスク４３Ｂとシート部材４１Ｂは、反駆動側２ｂの静圧軸受９の反駆動側２ｂの端部（図において左側の端部）ではなく、駆動側２ａの静圧軸受８の反駆動側２ｂの端部（図において左側の端部）に隣接して配置されている。
【００４５】
図１０を参照すると、ケーシング４には静圧軸受８の反駆動側２ｂの端部に隣接する位置にシート部材４１Ｂが取り付けられ、それと対をなして主軸２に釣合ディスク４３Ｂが配置されている。圧力水室２８Ａに供給される圧力水は、静圧軸受８の軸受体２６の内周面と主軸２の外周面との間の微小な微小な隙間を通過した後、シート部材４１Ｂと主軸２の間の通路４６Ｂ、釣合ディスク４３Ｂ（ディスク本体４５）とシート部材４１Ｂの窪み４１による空間４７Ｂ、及びシート部材４１Ｂと釣合ディスク４３Ｂ（ベース部材４４）との間の隙間４８Ｂを通って吸込側渦巻室１１Ａに流入し、羽根車３の吸込口２０Ａに戻る。空間４７Ｂ内の圧力Ｐ２（Ｐｄ＞Ｐ２＞Ｐｓ）と釣合ディスク４３Ｂの反駆動側２ｂに作用する圧力Ｐｓの差圧に相当する反駆動側２ｂに向いた付勢力（図において左向きの付勢力）Ｆ２が釣合ディスク４３Ｂから主軸２に作用する。
【００４６】
動的スラスト荷重の向きに応じて釣合ディスク４３Ａによる駆動側２ａを向いた付勢力Ｆ１と釣合デイスク４３Ｂによる反駆動側２ｂを向いた付勢力Ｆ２が変化し、これらの差に相当する付勢力で動的スラスト荷重が相殺される。その結果、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重とそれに起因する振動を効果的に抑制できる。
【００４７】
動的スラスト荷重等により主軸２が大きく変位して場合、変位の向きに応じて釣合ディスク４３Ａ，４３Ｂのうちの一方が対応するシート部材４１Ａ，４１Ｂに押し付けられ、高いスラスト荷重支持力が得られる。
【００４８】
図８に最も明瞭に示すように、羽根車３のいずれの口金部１８Ａ，１８Ｂにも調整リング６５（図４参照）は取り付けていない。そのため、駆動側２ａと反駆動側２ｂの口金部１８Ａ，１８Ｂの幅ｔ１は等しく、個々の口金部１８Ａ，１８Ｂに作用する圧力差に起因する付勢力（図４の符号Ｆ３）は主軸２に作用しない。ただし、第１実施形態と同様に反駆動側２ｂの口金部１８Ｂに調整リング６５を装着することで、実質的に時間的に変動しない反駆動側２ｂに向いた付勢力Ｆ３を主軸２に作用させてもよい。
【００４９】
調整弁５６Ｂの操作で釣合ディスク４３Ａに作用する圧力Ｐ１を変化させ、釣合ディスク４３Ａから主軸２に作用する付勢力Ｆ１を調整できる。また、調整弁５６Ａの操作で釣合ディスク４３Ｂに作用する圧力Ｐ２を変化させ、釣合ディスク４３Ｂから主軸２に作用する付勢力Ｆ２を調整できる。調整弁５６Ａ，５６Ｂにより付勢力Ｆ１，Ｆ２を調整することでケーシング４に対する主軸２のスラスト方向の位置を調整でき、この際にケージ６１（図５）を参照することで作業が容易になる。また、ストレーナ５５で異物が除去された後の圧力水が静圧軸受８，９に供給され、それらの軸受体２６，２７の摩耗を防止できる。
【００５０】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
(第３実施形態)
図１２から図１４は本発明の第３実施形態に係るセルフバランス型の多段横軸ポンプ２０１を示す（以下、単に横軸ポンプ２０１という）。
【００５２】
ポンプ２０１は、第１段目に片吸込型の２個の羽根車２０２Ａ，２０２Ｂを備え、第２段目に第１実施形態と同様の両吸込型の羽根車３を備える。羽根車２０２Ａ，２０２Ｂは羽根車３を挟んで主軸２上に対称に配置されている。また、羽根車２０２Ａの吸込口が図において右向きであるが羽根車２０２Ｂの吸込口が図において左向きである点を除いて、羽根車２０２Ａ，２０２Ｂは同一構成である。ケーシング２０４には主軸２の駆動側２ａが貫通する部分に軸封装置２０５が取り付けられている。主軸２のラジアル荷重を支持するために、ケーシング２０４の駆動側２ａに静圧軸受８が収容され、反駆動側２ｂに静圧軸受９が収容されている。
【００５３】
第２実施形態の両吸込横軸ポンプ１’と同様に、反駆動側２ｂの静圧軸受９の駆動側２ａの端部に隣接してシート部材４１Ａと釣合ディスク４３の対が配置され（図１４参照）、駆動側２ａの静圧軸受８の反駆動側２ｂの端部に隣接してシート部材４１Ｂと釣合ディスク４３の対が配置されている。
【００５４】
動的スラスト荷重の向きに応じて釣合ディスク４３Ａ，４３Ｂにより主軸２に作用する付勢力Ｆ１，Ｆ２が変化し、これらの差に相当する付勢力で動的スラスト加重が相殺される。その結果、締切点付近を含む小流量領域で主軸に作用する動的スラスト荷重とそれに起因する振動を効果的に抑制できる。また、釣合ディスク４３Ａ，４３Ｂが対応するシート部材４１Ａ，４１Ｂに押し付けられることで、高いスラスト荷重支持力が得られる。さらに、調整弁５６Ｂ，５６Ａにより付勢力Ｆ１，Ｆ２を変化させることで、主軸２のスラスト方向の位置を調整できる。ストレーナ５５で圧力水中の異物を除去することで、静圧軸受８，９の摩耗を防止できる。
【００５５】
第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【符号の説明】
【００５６】
１，１’  両吸込横軸ポンプ
２  主軸
２ａ  駆動側
２ｂ  反駆動側
２ｃ  端面
３  羽根車
４  ケーシング
５  軸封装置
６，７  カバー
８，９  静圧軸受
１０  空間
１１Ａ，１１Ｂ  吸込側渦巻室
１２  吐出側渦巻室
１３，１４  
１５  ボス部
１６Ａ，１６Ｂ  側板
１７  羽根
１８Ａ，１８Ｂ  口金部
１９Ａ，１９Ｂ  ウエアリング
２０Ａ，２０Ｂ  吸込口
２１  吐出口
２４，２５  ホルダ
２６，２７  軸受体
２８Ａ，２８Ｂ  圧力室
２９Ａ，２９Ｂ  供給ポート
３０Ａ，３０Ｂ  戻しポート
４１Ａ，４１Ｂ  シート部材
４１ａ  鍔状部
４１ｂ  窪み
４３Ａ，４３Ｂ  釣合ディスク
４４  ベース部材
４５  ディスク本体
４６Ａ，４６Ｂ  流路
４７Ａ，４７Ｂ  空間
４８Ａ，４８Ｂ  隙間
５１  供給管路
５２  主管路
５３  駆動側管路
５４  反駆動側管路
５５  ストレーナ
５６Ａ，５６Ｂ  調整弁
５８Ａ，５８Ｂ  戻り管路
６１  ケージ
６５  調整リング
２０１  多段横軸ポンプ
２０２Ａ，２０２Ｂ  羽根車
２０４  ケーシング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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