(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ入口（１１１）と、
ポンプ出口（１１９）と、
ポンプシャフト（１０７）と、
前記ポンプシャフト（１０７）に装着されたそれぞれの第１のインペラ（１２１）、および第１の外側ダイアフラム（１２９）を備える第１の段（１１３）の組と、
前記ポンプシャフト（１０７）に装着されたそれぞれの第２のインペラ（１３１）、および第２の外側ダイアフラム（１３９）を備える第２の段（１１５）の組と、
前記第１の段（１１３）の組と前記第２の段（１１５）の組との間に配置された中間交差モジュール（１１７）であって、前記第１のインペラ（１２１）が前記ポンプ入口（１１１）と前記中間交差モジュール（１１７）の間に圧力増加配列で配置され、前記第２のインペラ（１３１）が前記ポンプ入口（１１１）とは反対のポンプ端と前記中間交差モジュール（１１７）との間に圧力増加配列で配置される、中間交差モジュール（１１７）と、を備え、
前記第１の外側ダイアフラム（１２９）、前記第２の外側ダイアフラム（１３９）および前記中間交差モジュール（１１７）が、重ねられてポンプケーシングを形成し、前記中間交差モジュール（１１７）が、前記第１の段（１１３）の組と前記第２の段（１１５）の組との間の少なくとも１つの軸方向移送チャネル（１５５）、および、前記第２の段（１１５）の組と前記ポンプ出口（１１９）との間の流体接続部を形成し、前記第２の外側ダイアフラム（１３９）の各ダイアフラムが、前記少なくとも１つの軸方向移送チャネル（１５５）を前記第２のインペラ（１３１）の最上流インペラと流体的に接続する少なくとも１つの通路（１７３）を形成するように位置決めされる、周方向に配置された少なくとも１つの貫通開口（１７１）を備える、遠心ポンプ（１０１）。
【請求項２】
各第２の外側ダイアフラム（１３９）が、周方向に配置された複数の貫通開口（１７１）を備え、前記中間交差モジュール（１１７）が複数の軸方向移送チャネル（１５５）を備え、前記第２の外側ダイアフラム（１３９）の前記貫通開口（１７１）が、前記軸方向移送チャネル（１５５）を前記最上流の第２のインペラ（１３１）の入口と流体的に接続する複数の通路（１７３）を形成する、請求項１に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項３】
前記中間交差モジュール（１１７）が、前記第２の段（１１５）および前記ポンプ出口（１１９）と流体連通する環状内側チャンバ（１４３）を備える、請求項１または２に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項４】
前記中間交差モジュール（１１７）が内側シェル（１５１）および外側シェル（１５３）を備え、前記内側シェル（１５１）および前記外側シェル（１５３）の一方が他方の内側に配置される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項５】
前記中間交差モジュール（１１７）が、一方が他方の内側に配置された内側シェル（１５１）および外側シェル（１５３）を備え、前記内側シェル（１５１）が、前記外側シェル（１５３）に配置された径方向排出ダクト（１４７）に前記環状内側チャンバ（１４３）を接続する排出開口（１６７）を有し、前記径方向排出ダクト（１４７）が前記ポンプ出口（１１９）と流体連通する、請求項３に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項６】
前記排出開口（１６７）の周りで前記内側シェル（１５１）と前記外側シェル（１５３）の間にシーリング装置を備える、請求項５に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項７】
前記内側シェル（１５１）が実質的に円錐台形状である、請求項４または５または６に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの軸方向移送チャネル（１５５）が前記内側シェル（１５１）と前記外側シェル（１５３）の間に配置される、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの軸方向移送チャネル（１５５）が前記内側シェル（１５１）の外側面と前記外側シェル（１５３）の内側面との間に形成される、請求項８に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項１０】
前記外側シェル（１５３）がポンプ出口フランジ（１４９）を形成する、請求項４乃至９のいずれか１項に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項１１】
前記第１の段（１１３）の最下流段と前記中間交差モジュール（１１７）との間に配置されたディフューザを備える、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項１２】
前記ディフューザが前記中間交差モジュール（１１７）に形成される、請求項１１に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項１３】
前記第１の段（１１３）の最下流段が、インペラ（１２１）と前記中間交差モジュール（１１７）との間の固定ディフューザベーン（１２３）を備え、前記第１の段（１１３）の前記最下流段の前記固定ディフューザベーン（１２３）が、前記少なくとも１つの軸方向移送チャネル（１５５）と流体連通する、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項１４】
前記軸方向移送チャネル（１５５）が、前記ポンプシャフト（１０７）の周りで略螺旋状の曲線に従って延びる、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの軸方向移送チャネル（１５５）が、接線速度成分を有する流体流を受け入れるための、軸方向と角度を形成する入口端（１５５Ａ）と、前記ポンプシャフト（１０７）に対して実質的に平行な方向に向けられた出口端（１５５Ｂ）とを有する、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の遠心ポンプ（１０１）。
【請求項１６】
ポンプ入口（１１１）と、
ポンプ出口（１１９）と、
ポンプシャフト（１０７）と、
第１の外側ダイアフラム（１２９）および前記ポンプシャフト（１０７）に回転のために装着された第１のインペラ（１２１）を備える第１の段（１１３）と、
第２の外側ダイアフラム（１３９）および前記ポンプシャフト（１０７）に回転のために装着された第２のインペラ（１３１）を備える第２の段（１１５）であって、前記第１の段（１１３）および前記第２の段（１１５）が背面接続されて配置され、前記ポンプ出口（１１９）が前記第１の段（１１３）と前記第２の段（１１５）との間に配置される、第２の段（１１５）と、
前記第１の段（１１３）と前記第２の段（１１５）との間に配置された中間交差モジュール（１１７）と、を備え、
前記中間交差モジュール（１１７）が、前記第１の段（１１３）と前記第２の段（１１５）との間の少なくとも１つの軸方向移送チャネル（１５５）、および、前記第２の段（１１５）と前記ポンプ出口（１１９）との間の流体接続部を形成し、前記第２の外側ダイアフラム（１３９）が、前記少なくとも１つの軸方向移送チャネル（１５５）を前記第２の段（１１５）の入口と流体的に接続する少なくとも１つの通路（１７３）を形成する貫通開口（１７１）を備える、遠心ポンプ（１０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、遠心ポンプの改良に関係する。具体的に、本開示は、いわゆる背面接続（ｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋ）遠心ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプは、液体の圧力を高めるために幾つかの産業分野で使用される。遠心ポンプは、１つまたは幾つかの段を含むことができる。多段遠心ポンプは、連続して配置されてポンプ入口からポンプ出口まで流体の圧力を順次に増加させる複数の段を備える。ポンプ段は、シャフトに装着されポンプケーシングに回転のために収容されたインペラを備える。インペラにより送出された液体は、インペラの周りに配置されたディフューザに収集され、リターンチャネルを通って次段の入口に戻される。
【０００３】
一部の既知の実施形態において、多段遠心ポンプは、ポンプ段の背面接続配置を含むことができる。背面接続ポンプの段は、２つの組の段に区分される。第１の段の組のインペラは、ポンプの一端に面するインペラ入口でシャフトに装着されるが、第２の段の組のインペラは、ポンプの反対端に面するインペラ入口に装着される。ポンプ入口は、ポンプの第１の端に配置され、ポンプ出口は、第１の段の組と第２の段の組との間でポンプの中間に配置される。
【０００４】
段の背面接続配置は、バランスドラムを必要とせずにシャフトの推力を均衡させることを可能にするため、特に有利である。
【０００５】
他の実施形態において、段は、インライン構成で配置され、インペラの全てが、同じポンプ端に面するインペラ入口に装着される。ポンプ入口およびポンプ出口、すなわちこの種のポンプの吸入マニホルドおよび送出マニホルドは、ポンプケーシングの対向する２つの端に配置され、インペラの全てがポンプ入口とポンプ出口の間に配置される。インライン構成は、ポンプ動作中のインペラに作用流体により生成される軸方向推力を均衡させるために、シャフトに装着されるバランスドラムを要求する。
【０００６】
図１Ａは、インライン多段遠心ポンプ１を図示している。インラインポンプ１の吸入または入口マニホルドは、３で標記される。出口または送出マニホルド５は、ポンプ１の反対側に配置される。入口マニホルド３と出口マニホルド５の間には、段７の組が配置される。段７は、ポンプシャフト１３に装着されたそれぞれの回転インペラ１１を収容するダイアフラム９をそれぞれ備える。各段７には、当業者に知られるように固定ディフューザベーンおよびリターンベーンが配置される。ダイアフラム９は、タイボルト１９によりポンプ入口セクション１５およびポンプ出口セクション１７と一緒に重ね合わされる。
【０００７】
図１Ｂは、いわゆる背面接続多段遠心ポンプ２１を図示している。多段ポンプ２１は、それぞれのダイアフラム２５およびインペラ２７ならびに固定ディフューザベーンおよびリターンベーンを含む、第１の段２３Ａの組および第２の段２３Ｂの組を備える。段２３Ａおよび２３Ｂの２つの組は、ポンプの一端に配置された入口マニホルド２９に進入する液体が、第１の段２３Ａの組により処理され、入口マニホルド２９とは反対のポンプ端に配置される、第２の段２３Ｂの組の第１の最上流段に向けて中間交差モジュール（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ  ｍｏｄｕｌｅ）３１により転流されるように、背面接続構成で配置される。そこから液体は、段２３Ｂにより順次に処理され、中央位置、すなわちポンプ中間に配置された出口マニホルド（図１に示されていない）を通って最終的に排出される。中間交差モジュール３１は、第１の段２３Ａの組と第２の段２３Ｂの組との間に配置される。中間交差モジュール３１は、部分的に加圧された流体を最下流の第１の段２３Ａから第２の段２３Ｂの組に向けて移送するための流路を備える。中間交差モジュール３１は、加圧流体を最下流の第２の段２３Ｂからポンプの送出または出口モジュールに向けて伝達するための開口を更に備える。各種の段２３Ａ、２３Ｂのダイアフラム２５は、それらの間に配置された中間交差モジュール３１により重ね合わされる。段２３Ａ、２３Ｂは、ポンプケーシングの外側部を形成するバレル３３内に配置される。バレル３３は、固定ダイアフラム２５が配置される液密容積部を提供するように、ポンプの両端で閉鎖される。バレル３３と第２の段２３Ｂのダイアフラム２５との間には、中間交差モジュール３１から最上流の第２の段２３Ｂの入口まで液体を移送するための流路３４が形成される。部分的に加圧された液体は、中間交差モジュール３１を通って周囲通路３４に流入し、ポンプ中間から、最上流の第２の段２３Ｂの入口が位置する左端（図面における）まで移送される。ダイアフラム２５とバレル３３の間には、更なる流路３６が形成される。第２の通路３６は、最下流の第２の段２３Ｂの出口を、中間交差モジュール３１に設けられた開口を通じてポンプ出口と流体連通状態にする。
【０００８】
外部バレル３３の必要性は、ポンプ構造をかなり複雑にする。図１Ａによるインライン多段遠心ポンプにおいて、動作温度および圧力が低く、危険な流体がないことにより外側ケーシングが不要であると、外側ケーシングを除去する簡素な構成が容易に利用できる。しかし、インラインポンプ構成は、幾つかの欠点、すなわち、バランスドラムが背面接続構成のポンプ構成よりも高い容積損失を生成することによる低い効率、余り好ましくないロータの動的安定性、間隙の摩耗に対する軸方向残留推力の高い感受性を有する。
【０００９】
その逆に、背面接続多段ポンプは、ケーシングの複雑性およびクロスフローモジュールの存在のために、外部バレルなしで設計することができない。
【００１０】
したがって、効率的で頑丈な背面接続多段遠心ポンプが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】英国特許出願公開第５４９９２２号明細書
【発明の概要】
【００１２】
一部の実施形態によれば、ポンプ入口と、ポンプ出口と、ポンプを横切って延びるポンプシャフトとを備える遠心多段ポンプが提供される。ポンプは、ポンプシャフトに装着されたそれぞれの第１のインペラおよび第１の外側ダイアフラムを備える第１の段の組と、ポンプシャフトに装着されたそれぞれの第２のインペラおよび第２の外側ダイアフラムを備える第２の段の組とを更に備える。外側ダイアフラムは、インペラを取り囲む。第１の段の組と第２の段の組との間には、中間交差モジュールが配置される。段は、背面接続構成で配置される。よって、第１の段の第１のインペラは、ポンプ入口と中間交差モジュールの間に圧力増加配列（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）で配置され、第２の段の第２のインペラは、ポンプ入口とは反対のポンプ端と中間交差モジュールとの間に圧力増加配列で配置される。一部の実施形態において、第１の外側ダイアフラム、第２の外側ダイアフラムおよび中間交差モジュールは、重ねられてポンプケーシングを形成する。中間交差モジュールは、第１の段と第２の段との間の少なくとも１つの軸方向移送チャネル、および、第２の段とポンプ出口との間の流体接続部を形成する。
【００１３】
一部の実施形態において、軸方向移送チャネルの入口は、第１のポンプ段の組の最下流段、すなわち、この第１の組における最大圧力の段の出口と流体連通する。一部の実施形態において、軸方向移送チャネルの出口は、第２の組のポンプ段の最上流段の入口、すなわち最小圧力の段の入口に導く通路と流体連通する。通路を第２の段の組の第２のダイアフラムにより形成することができる。これらの第２のダイアフラムの各ダイアフラムは、少なくとも１つの貫通開口をそれぞれに備えることができる。各種のダイアフラムの貫通開口は、中間交差モジュールの軸方向移送チャネルを前記第２のインペラの最上流インペラ、すなわち、ポンプ入口とは反対のポンプ端に隣接するインペラと流体的に接続する通路を形成するように位置合せされる。一部の実施形態において、１つ以上の軸方向移送チャネルを設けることができ、好ましくは、対応する数の通路が第２のダイアフラムの対応する貫通開口により形成される。貫通開口は、周方向の或る位置、すなわち、貫通開口により形成された通路が、ポンプ流により流体が処理される流路と干渉しないように、ポンプ段のインペラの径方向外側に配置される。
【００１４】
よって、ポンプ段のダイアフラムを取り囲むバレルを必要とせずに背面接続配置が得られる。
【００１５】
一部の実施形態によれば、本開示の遠心ポンプは、ポンプ入口と、ポンプ出口と、ポンプシャフトと、第１の外側ダイアフラムおよび前記ポンプシャフトに回転のために装着された第１のインペラを備える第１の段と、第２の外側ダイアフラムおよび前記ポンプシャフトに回転のために装着された第２のインペラを備える第２の段であり、前記第１の段および前記第２の段が背面接続されて配置され、ポンプ出口が第１の段と第２の段との間に配置される、第２の段と、第１の段と第２の段との間に配置された中間交差モジュールとを備える。中間交差モジュールは、第１の段と第２の段との間の少なくとも１つの軸方向移送チャネル、および、第２の段とポンプ出口との間の流体接続部を形成する。第２のダイアフラムは、前記少なくとも１つの軸方向移送チャネルを前記第２の段の入口と流体的に接続する少なくとも１つの通路を形成する貫通開口を備える。
【００１６】
特徴および実施形態は、本明細書の以下に開示されており、本説明の一体部分を成す添付の請求項に更に明らかにされている。上記の概説は、後述する詳細な説明が良く理解され得るため、および当該技術分野に対する本貢献が良く認識され得るために、本発明の各種の実施形態の特徴を明らかにしている。もちろん、本明細書の以下に記述され、添付の請求項に明らかにされる本発明の他の特徴がある。この点に関して、本発明の幾つかの実施形態を詳しく説明する前に、本発明の各種の実施形態は、以下の説明に明らかにされ、または図面に図示される、構造の詳細および構成要素の配置に対するそれらの適用において限定されないことが理解される。本発明は、他の実施形態が可能であり、各種の方法で実践および実施することが可能である。本明細書に利用される術語および用語は、説明を目的とするものであり、限定としてみなされるべきでないことを理解されたい。
【００１７】
そのようなものとして、当業者は、本開示が拠所とする概念が、本発明の幾つかの目的を実施するための他の構造、方法および／またはシステムを設計するための基礎として容易に使用され得ることを認識するであろう。したがって、本発明の主旨および範囲から逸脱しない限り、請求項がそのような等価な構造を含むように見做されることが重要である。
【００１８】
本発明の開示される実施形態および付随する利点の多くは、添付図面に関連して考慮され以下の詳細な説明を参照することにより良く理解されるようになるので、それらのより完全な認識が容易に得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】インライン配置における現行技術の多段遠心ポンプを図示している。
【図１Ｂ】背面接続配置における現行技術の多段遠心ポンプを図示している。
【図２】本開示による背面接続構成における多段遠心ポンプの実施形態の軸方向平面に沿う断面を図示している。
【図３】図２のポンプの側面図を部分的な破断部を伴って図示している。
【図４】図２および図３のポンプの第２の段の組の拡大図を図示している。
【図５】図２〜図４のポンプの中間交差モジュールの斜視図を図示している。
【図６】第２の段の組のダイアフラムの１つの斜視図を図示している。
【図７】第２の段の組の端ダイアフラムを図示している。
【図８】第２の段の組の複数のダイアフラムを部分的に重なる配置で図示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面を参照している。異なる図面における同じ参照番号は、同じまたは同様の要素を識別する。加えて、図面は、必ずしも縮尺通りに描かれていない。また、以下の詳細な説明は、本発明を限定しない。代わりに、本発明の範囲は、添付の請求項により規定される。
【００２１】
明細書を通して「一実施形態」または「実施形態」または「一部の実施形態」の参照は、或る実施形態に関連して記述される特定の特徴、構造または特質が、開示される主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味している。よって、本明細書を通して各種の位置における用語「一実施形態において」または「実施形態において」または「一部の実施形態において」の出現は、必ずしも同じ実施形態を参照していない。更に、特定の特徴、構造または特質は、１つ以上の実施形態において任意の適した方法で組み合わされ得る。
【００２２】
次に図２および図３を参照すると、本開示による多段遠心ポンプ１０１は、ポンプ１０１の一端に配置された吸入モジュール１０３を備える。ポンプの反対端は、１０５で概略的に示されるカバーにより閉鎖される。シャフト１０７は、ポンプ１０１を通って延び、その反対端で不図示の軸受により支持される。シャフト１０７には、後ほど詳しく開示されるように、シャフトとの一体的な回転のための複数のインペラが装着される。
【００２３】
一部の実施形態において、吸入モジュールまたは入口モジュール１０３は、入口フランジ１０９を備え、吸入モジュール１０３と反対のカバー１０５との間に配置された複数の段の第１の段と流体連通するポンプ入口１１１を形成する。
【００２４】
ポンプは、第１の段１１３の組および第２の段１１５の組を更に備える。図面に図示される例示的な実施形態において、ポンプは、３つの第１の段１１３および３つの第２の段１１５を備える。異なる数の段を設けることができる。段の２つの組は、同じ数の段または異なる数の段を含むことができる。段１１３および１１５は、本明細書の以下で詳しく記述されるように、いわゆる背面接続構成で配置される。
【００２５】
第１の段１１３の組と第２の段１１５の組との間には、中間交差モジュール１１７が配置される。中間交差モジュール１１７は、部分的に加圧された流体を第１の段１１３の最下流段から第２の段１１５の組に向けて移送するとともに、ポンプ１０１の軸方向延長に沿って中間に配置されるポンプ出口１１９と流体連通させる役割を有する。本明細書においてポンプ段の位置に関連して使用される用語「上流」および「下流」は、ポンプ内の流体流の方向を参照している。したがって、段組の最下流段は、流体が通って流れる最後の段である。段組の最上流段は、反対に、流体が通って処理される、組の最初の段である。流体圧力は、段の組の最上流段から最下流段まで流れるときに増加する。
【００２６】
一部の実施形態によれば、第１の段１１３の各段は、回転のためにシャフト１０７に装着されたインペラ１２１を備える。各インペラ１２１は、固定ディフューザベーン１２３の装置を備える。ディフューザベーン１２３は、それぞれのインペラ１２１の径方向出口の周りに周方向に配置される。一部の実施形態において、段１１３の一部は、対向する２つの面または側を有するそれぞれのディスク１２５を備える。ディフューザベーン１２３は、それぞれのディスク１２５の第１の側に配置される。リターンベーン１２７は、ディスク１２５の反対面または反対側に設けられる。ディスク１２５は、周方向に配置された開口を備える。インペラにより送出された流体は、ディスク１２５内に設けられ周方向に配置された貫通開口に向けてディフューザベーンにより案内され、リターンベーン１２７に進入し、それにより、次段の後続のインペラの入口に向けて転流される。
【００２７】
第１の段１１３の一部は、それぞれの外側または外部ダイアフラム１２９を更に備える。図２の例示的な実施形態において、第１の段１１３の組は、それぞれのインペラ１２１をそれぞれに含む３つの段を備える。最初の２つの段１１３は、それぞれのディスク１２５およびそれぞれの外側ダイアフラム１２９を含む。
【００２８】
第１のインペラ１２１の最下流インペラ、すなわち、吸入モジュール１０３に対向し、中間交差モジュール１１７に隣接するように配置されるインペラは、後で詳しく記述されるように、中間交差モジュール１１７に形成され、または該モジュールにより支持されたディフューザベーンの組を備える。最下流インペラ１２１により送出された流れは、中間交差モジュール１１７に形成された複数の軸方向移送チャネルに進入し、該チャネルは、第２の段１１５の最上流段、すなわち、吸入モジュール１０３に対向し、カバー１０５に隣接するように配置された段の入口に向けて、部分的に加圧された流体を移送するように構成される。軸方向移送チャネルの構造および機能は、後で詳しく記述される。
【００２９】
第１の段１１３と同様に、第２の段１１５の組の各第２の段１１５は、回転のためにシャフト１０７に装着されたインペラ１３１を備える。
【００３０】
一部の実施形態において、第２の段１１５の各インペラ１３１は、第１の側もしくは面および第２の側もしくは面が設けられたディスク１３３と組み合わされる。各ディスク１３３の第１の側は、ディフューザベーン１３５を支持または形成する。各ディスク１３３の反対側は、リターンベーン１３７を形成または支持する。
【００３１】
第２の段１１５の一部は、それぞれのインペラ１３１およびディスク１３３を取り囲むそれぞれの外側ダイアフラム１３９を更に備える。
【００３２】
図面に示される実施形態において、第１の段１１３の組のディスク１２５および外側ダイアフラム１２９は、個別の構成要素として製造され、組み合わされる。同様に、第２の段１１５の組のディスク１３３およびそれぞれの外側ダイアフラム１３９は、個別の構成要素として製造され、組み合わされる。不図示の他の実施形態において、第１の段１１３および／または第２の段１１５のいずれかのディスクおよびダイアフラムを一体式の構成要素として製造することができる。
【００３３】
吸入モジュール１０３、カバー１０５、中間交差モジュール１１７およびダイアフラム１２９、１３９は、重ねられてタイロッド１４０により保持される。よって、実質的にリング状の構造を有するポンプケーシングは、ポンプのダイアフラムを取り囲む任意の一体式の外部バレルを伴わずに形成される。
【００３４】
図２に示されるように、流体は、吸入モジュール１０３に設けられたポンプ入口１１１を通ってポンプ内を流れ、第１の段１１３の最上流段に進入する。矢印Ｆは、遠心ポンプ１０１により処理された流れの経路を概略的に図示している。流体は、第１の段１１３の最上流段において部分的に加圧され、第１のインペラ１２１から径方向に排出され、ディフューザベーン１２３により収集され、リターンベーン１２７によりシャフト１０７に向けて戻されて、部分的に加圧された流体が第１の段１１３の最下流インペラ１２１から径方向に出るまで、次段等の後続のインペラ１２１に進入する。最下流インペラ１２１は、中間交差モジュール１１７に隣接して配置されたインペラである。
【００３５】
次いで、流体は、特に図５を参照して後で記述される軸方向移送チャネルに沿って中間交差モジュール１１７を横切って移送され、次いで、第２の段１１５の組のダイアフラム１３９に形成された通路またはチャネルを通って軸方向に更に移送される。１３９Ａで標記される、第２の段１１５の組の最後のダイアフラム、すなわち、吸入モジュール１０３に対向し、カバー１０５に隣接してポンプ端に配置されたダイアフラムは、最上流段１１５の入口において流体をシャフト１０７に向けて転流する。最上流段１１５は、中間交差モジュール１１７に対向して配置される段、すなわち、吸入モジュール１０３に対向するポンプ１０１端に最も近い段である。
【００３６】
次いで、流体は、最下流段１１５、すなわち、中間交差モジュール１１７に隣接する段１１５のディフューザベーン１３５およびリターンベーン１３７に到達するまで、順次に配置された第２の段１１５を横切って流れ、順次に加圧される。
【００３７】
中間交差モジュール１１７は、内側チャンバ１４３を備える。一部の実施形態において、内側チャンバ１４３は、実質的に環状であり、シャフト１０７が通って延びる軸方向通路１４５を取り囲む。
【００３８】
内側チャンバ１４３は、送出または排出フランジ１４９により終端するとともに、ポンプ出口１１９の一部を形成する、出口または送出マニホルド１４７と流体連通する。したがって、流体は、環状内側チャンバ１４３から送出マニホルド１４７を通って流れる。
【００３９】
特に図３および図５を参照して、中間交差モジュール１１７の実施形態が詳しく記述される。
【００４０】
中間交差モジュール１１７は、内側シェル１５１および外側シェル１５３から成ることができる。図３において、外側シェル１５３は、内側シェル１５１を側面図で示すように軸方向平面に沿って断面化されている。図５は、内側シェル１５１の構造を良く示すように外側シェル１５３の半分を除去した状態で、中間交差モジュール１１７を斜視図で図示している。
【００４１】
この実施形態において、２つのシェル１５１および１５３は、別個の構成要素として製造され、後で組み立てられる。他の実施形態において、内側シェル１５１および外側シェル１５３は、一体式であることができ、例えば、それらを単一の構成要素としてダイキャストすることができる。
【００４２】
内側シェル１５１は、複数の軸方向移送チャネル１５５を形成する外側面１５１Ａを有する。一部の実施形態において、４つの軸方向移送チャネル１５５を設けることができる。軸方向移送チャネルを内側シェル１５１の周囲展開部の周りに一様に分布させることができる。一部の実施形態において、内側シェル１５１の外側面１５１Ａの径方向寸法は、吸入モジュール１０３に面する端から、ポンプ１０１の反対端に面する端に向けて増加している。
【００４３】
一部の実施形態において、各軸方向移送チャネル１５５は、略螺旋状の展開部を有することができる。一部の実施形態において、各軸方向移送チャネル１５５は、第１の段１１３の組に面するチャネル入口１５５Ａと、第２の段１１５の組に面するチャネル出口１５５Ｂとを有する。一部の実施形態において、軸方向移送チャネル１５５は、チャネル入口１５５Ａからチャネル出口１５５Ｂに向けて、シャフト１０７に対して次第に末広がりになっている。
【００４４】
一部の実施形態において、各軸方向移送チャネル１５５のチャネル入口１５５Ａは、軸方向に対して傾斜する。各軸方向移送チャネル１５５のチャネル入口１５５Ａの向きは、固定ブレード１５９により形成された固定ディフューザベーン１５７によって軸方向移送チャネル１５５に案内される部分的に加圧された流体の流入を促すように選択される。
【００４５】
一部の実施形態において、固定ディフューザベーン１５７は、中間交差モジュール１１７に装着される、ディスク１６１の側部に形成される。特に図５に図示される実施形態において、ディスク１６１は、内側シェル１５１の一体部分として形成される。つまり、ディスク１６１および内側シェル１５１は、例えば、一体式の構成要素としてダイキャストされる。他の実施形態において、ディスク１６１および内側シェル１５１を個別の構成要素として製造し、ユニットを形成するように組み立てることができる。
【００４６】
一部の実施形態において、内側シェル１５１は、内側シェル１５１と外側シェル１５３を互いにロックするために、外側シェル１５３に設けられた環状突起１６５と係合する付属部分１６３（特に図５を参照）を備える。
【００４７】
有利な実施形態において、軸方向移送チャネル１５５のチャネル出口１５５Ｂは、シャフト１０７の軸線に対して実質的に平行に向けられる。
【００４８】
径方向外側において、各チャネル１５５を外側シェル１５３の内側面により閉鎖することができる。
【００４９】
内側シェル１５１および外側シェル１５３が一体式の構成要素として製造される場合、軸方向移送チャネル１５５は、ダイキャストによって中間交差モジュール１１７の一体式の厚み部分に形成される。
【００５０】
一部の実施形態において、内側シェル１５１は、中間交差モジュール１１７の内側環状空洞１４３を取り囲み、加圧流体が送出される環状内側チャンバ１４３と送出マニホルド１４７の間に流体連通を確立することができる排出開口１６７を備える。
【００５１】
送出マニホルド１４７を、外側シェル１５３と一体式に製造することができる。他の実施形態において、送出マニホルド１４７を外側シェル１５３に取り付けることができる。
【００５２】
排出開口１６７と送出マニホルド１４７の間には、シーリング装置が有利に設けられる。シーリング装置は、排出開口１６７を通って流れる流体と軸方向移送チャネル１５５を流れる流体との間の圧力差による、外側シェル１５３の内側面と内側シェル１５１の外側面１５１Ａとの間における軸方向移送チャネル１５５に向けての加圧流体の漏れを防止する。
【００５３】
排出開口１６７の周りのシーリング装置は、外側シェル１５３の内側面と内側シェル１５１の外側面との間に配置されたＯリングまたはガスケットを備えることができる。他の実施形態において、これらの２つの面の間の接触圧は、十分なシーリング効果を提供することができる。中間交差モジュール１１７の内側シェルおよび外側シェルが、例えばダイキャストによって、一体式の構成要素として製造される場合、漏れが全体的に回避される。
【００５４】
軸方向移送チャネル１５５は、カバー１０５と中間交差モジュール１１７の間に配置された外側ダイアフラム１３９に設けられた対応する貫通開口またはポケット１７１と位置合せされる径方向の或る位置で終端する（図４を参照）。外側ダイアフラム１３９に設けられた開口１７１の構造および位置は、図６の斜視図に示されている。
【００５５】
図６の実施形態において、ダイアフラム１３９の環状中実部分１３９Ｂに沿って４つの貫通開口またはポケット１７１が設けられる。
【００５６】
貫通開口１７１の断面は、部分的に加圧された流体が、軸方向移送チャネル１５５から貫通開口１７１へと滑らかに流れるように、軸方向移送チャネル１５５の外側端１５５Ｂの断面に一致することが好ましい。
【００５７】
図８に良く示されるように、外側ダイアフラム１３９は、外側ダイアフラム１３９の貫通開口１７１が互いに位置合せされ、それぞれの軸方向移送チャネル１５５から端ダイアフラム１３９Ａ、すなわち、閉鎖カバー１０５の最も近くに配置されたダイアフラムまで延びる連続通路１７３を形成するように、相互角度位置で重ねられる。
【００５８】
図４および図７に最良に示されるように、最後のダイアフラム１３９Ａは、貫通開口１７１Ａも備える。開口１７１Ａの入口は、外側ダイアフラム１３９の貫通開口１７１と有利に位置合せされ、よって、各通路１７３を延ばす。好ましくは、開口１７１Ａの入口の断面は、貫通開口１７１の断面に一致する。
【００５９】
ダイアフラム１３９Ａは、各通路１７３の端部分１７３Ａを形成し、第２の段１１５の最上流インペラ１３１の入口に導く。
【００６０】
よって、第１の段１１３の最下流段を出る部分的に加圧された流体が、中間交差モジュール１１７および通路１７３、１７３Ａを通って、入口端とは反対のポンプ１０１端に配置された最上流段１１５の入口まで移送される装置が提供される。
【００６１】
したがって、上述された装置は、外部バレルを必要とせずに、ポンプケーシングのリング状構造、すなわち、ポンプ１０１の外側ケーシングがダイアフラム１２９、１３９、１３９Ａおよび中間交差モジュール１１７の重なりにより形成される構造を有する２つの組の段１１３、１１５の背面接続構成を可能にする。最下流段１１３から最上流段１１５までの流体経路は、中間交差モジュール１１７の内側に部分的に形成され、ダイアフラム１３９、１３９Ａに部分的に形成される。
【００６２】
本明細書に記述される主題の開示された実施形態が図面に示され、幾つかの例示的な実施形態に関連して具体的に詳しく十分に上述されているが、本明細書に明らかにされた新規の教示、原理および概念、ならびに添付の請求項に記載された主題の利点から著しく逸脱せずに、多くの修正、変更および省略が可能であることが当業者には明らかであろう。よって、開示された技術革新の適切な範囲は、そのような修正、変更および省略の全てを包含するように、添付の請求項の最も広い解釈によってのみ決定されるべきである。加えて、任意のプロセスまたは方法ステップの順序または配列は、代替的な実施形態により変化または再配列され得る。
【符号の説明】
【００６３】
１  インライン多段遠心ポンプ
３  吸入または入口マニホルド
５  出口または送出マニホルド
７  段
９  ダイアフラム
１１  回転インペラ
１３  ポンプシャフト
１５  ポンプ入口セクション
１７  ポンプ出口セクション
１９  タイボルト
２１  背面接続多段遠心ポンプ
２３Ａ  第１の段
２３Ｂ  第２の段
２５  ダイアフラム
２７  インペラ
２９  入口マニホルド
３１  中間交差モジュール
３３  外部バレル
３４  周囲通路
３６  第２の通路
１０１  多段遠心ポンプ
１０３  吸入または入口モジュール
１０５  カバー
１０７  シャフト
１０９  入口フランジ
１１１  ポンプ入口
１１３  第１の段
１１５  第２の段
１１７  中間交差モジュール
１１９  ポンプ出口
１２１、１３１  インペラ
１２３、１３５、１５７  固定ディフューザベーン
１２５、１３３、１６１  ディスク
１２７、１３７  リターンベーン
１２９、１３９  外側または外部ダイアフラム
１３９Ａ  最後または端ダイアフラム
１３９Ｂ  環状中実部分
１４０  タイロッド
１４３  環状内側チャンバ
１４５  軸方向通路
１４７  出口または送出マニホルド
１４９  送出または排出フランジ
１５１  内側シェル
１５１Ａ  外側面
１５３  外側シェル
１５５  軸方向移送チャネル
１５５Ａ  チャネル入口
１５５Ｂ  チャネル出口
１５９  固定ブレード
１６３  付属部分
１６５  環状突起
１６７  排出開口
１７１、１７１Ａ  貫通開口またはポケット
１７３  連続通路
１７３Ａ  端部分
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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