(57)【要約】【課題】  バーレル形タービンポンプにおいて、小型化を図りつつ、信頼性を向上すると共に、流路損失の低減を可能とすること。【解決手段】  バーレル形多段タービンポンプは遠心羽根車、内ケーシングおよび外ケーシングを備える。内ケーシングは複数段のディフューザ４、戻り流路および返し羽根２２を有する。各ディフューザ４は、戻り流路との仕切壁をなすディフューザ側板４１と、複数のディフューザ羽根４２とを一体に備える。ディフューザ側板４１は、拡大流路に臨む部分のうち、一つディフューザ羽根４２の後縁より出口側に流れを略遠心方向から略軸方向に転向させつつ戻り流路への導く半開部通路３０を備える。各ディフューザ羽根４２の半開部通路３０に臨む部分は、径方向に漸次厚く且つ径方向の各位置における軸方向にほぼ同じ厚さを有すると共に、径方向且つ軸方向下流側に向かって漸次圧力面側が滑らかに拡大されるように形成されている。【選択図】  図２Ａ
2005282548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に複数段に設けられた遠心羽根車と、
前記遠心羽根車を覆う内ケーシングと、
流体の吸込口および吐出口を有する外ケーシングとを備え、
前記内ケーシングは、各遠心羽根車の下流側に設けられた複数段のディフューザと、これらのディフューザの下流側に設けられ流体の流れを次段遠心羽根車に導く戻り流路と、これらの戻り流路に配置された返し羽根とを有し、
各ディフューザは、前記戻り流路との仕切壁をなすディフューザ側板と、円形翼列状に配置された複数のディフューザ羽根とを一体に備え、
前記ディフューザ側板は、一つのディフューザ羽根とこれに隣接するディフューザ羽根との間で挟まれる拡大流路に臨む部分のうち、一つディフューザ羽根の後縁より出口側に流れを略遠心方向から略軸方向に転向させつつ前記戻り流路への導く半開部通路を備え、
各ディフューザ羽根の前記半開部通路に臨む部分は、径方向に漸次厚く且つ径方向の各位置における軸方向にほぼ同じ厚さを有すると共に、径方向且つ軸方向下流側に向かって漸次圧力面側が滑らかに拡大されるように形成されているバーレル形多段タービンポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載されたバーレル形多段タービンポンプにおいて、各ディフューザ羽根の前記半開部通路に臨む部分の羽根面は、全て円弧面で形成され、径方向下流側に向かい羽根が周方向にずれるように滑らかな曲面で形成されているバーレル形多段タービンポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載されたバーレル形多段タービンポンプにおいて、前記返し羽根は、前記ディフューザ側板の前記半開部通路を形成する縁部に沿って外周部まで延び、ディフュ−ザ羽根同様に全て円弧面で形成され、軸方向下流側に向かい羽根が円周方向にずれるように形成されているバーレル形多段タービンポンプ。
【請求項４】
請求項１に記載されたバーレル形多段タービンポンプにおいて、前記複数段のステージの途中段に構成した抽出段ステージの外周面に段部を形成し、この段部の外周面と前記外ケーシングの内周面とによって嵌合面を形成し、この嵌合面に設けた凹部内にＯリングを収納して前記嵌合面をシールしたバーレル形多段タービンポンプ。
【請求項５】
請求項１に記載されたバーレル形多段タービンポンプにおいて、前記外ケーシングは端部に軸封部を有し、この軸封部は、前記回転軸との間に形成される軸封室と、この軸封室の外周に形成される冷却室とを有し、前記軸封室と前記冷却室とは軸方向に重なり合うように形成されると共に、前記軸封室への通水路は前記冷却室を通して形成されているバーレル形多段タービンポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載されたバーレル形多段タービンポンプにおいて、前記軸封部は前記軸封室および前記冷却室を形成した軸封ケースを前記外ケーシングに溶接して一体に結合して形成されているバーレル形多段タービンポンプ。
【請求項７】
請求項５に記載されたバーレル形多段タービンポンプにおいて、前記軸封室への通水路は前記冷却室への通水路と周方向にずらして前記冷却室を通して形成されているバーレル形多段タービンポンプ。
【請求項８】
請求項１に記載されたバーレル形多段タービンポンプにおいて、前記外ケーシングの円筒状の外周面の一部が平坦部に形成され、開先形状が平面で形成された吐出口が前記外ケーシングの平坦部に溶接されているバーレル形多段タービンポンプ。
【請求項９】
回転軸に複数段に設けられた遠心羽根車と、
前記遠心羽根車を覆う内ケーシングと、
流体の吸込口および吐出口を有する外ケーシングとを備え、
前記内ケーシングは、各遠心羽根車の下流側に設けられた複数段のディフューザと、これらのディフューザの下流側に設けられ流体の流れを次段遠心羽根車に導く戻り流路と、これらの戻り流路に配置された返し羽根とを有し、
各ディフューザは、前記戻り流路との仕切壁をなすディフューザ側板と、円形翼列状に配置された複数のディフューザ羽根とを一体に備え、
前記ディフューザ側板は、一つのディフューザ羽根とこれに隣接するディフューザ羽根との間で挟まれる拡大流路に臨む部分のうち、一つディフューザ羽根の後縁より出口側に流れを略遠心方向から略軸方向に転向させつつ前記戻り流路への導く半開部通路を備え、
前記外ケーシングは端部に軸封部を有し、
この軸封部は、前記回転軸との間に形成される軸封室と、この軸封室の外周に形成される冷却室とを有し、
前記軸封室と前記冷却室とは軸方向に重なり合うように形成されると共に、前記軸封室への通水路は前記冷却室を通して形成されているバーレル形多段タービンポンプ。
【請求項１０】
請求項９に記載されたバーレル形多段タービンポンプにおいて、前記軸封部は前記軸封室および前記冷却室を形成した軸封ケースを前記外ケーシングに溶接して一体に結合して形成されているバーレル形多段タービンポンプ。
【請求項１１】
請求項９に記載されたバーレル形多段タービンポンプにおいて、前記軸封室への通水路は前記冷却室への通水路と周方向にずらして前記冷却室を通して形成されているバーレル形多段タービンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーレル形多段タービンポンプに係り、火力発電所のボイラ給水ポンプや原子炉給水ポンプなどに好適なバーレルケーシング形多段タービンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的なバーレル形タービンポンプのディフューザ及びステージの構造を図７に示す（従来技術１）。この従来技術１のタービンポンプは、羽根車から遠心方向に流出した流体を、羽根車外周部に設けた羽根付きディフューザ４の拡大流路で圧力回復させ、さらにディフューザ外周側のステージ３に形成したＵターン通路１８で径方向内側に転向させた後、Ｕターン通路の下流側に設けた返し羽根２で次段の羽根車へと導いている。しかし、この従来技術１では、ディフューザ外周側のステージ３に形成したＵターン通路１８により外径が大きいという課題があった。
【０００３】
これに対応すべく、性能を低下させることなく小型化を図るディフューザ付きポンプとして、特開平２−２８３９００号公報（特許文献１）に開示されたものが提唱されている（従来技術２）。この従来技術２のディフューザ付きポンプは、ディフューザ後段側板のうちの最外周部分を削除して軸方向の流路を形成することにより、Ｕターン流路を廃止して径方向の小型化を図っている。そして、ディフューザの拡大通路の出口部分に軸方向に傾斜したガイド面を備えたガイド翼を設け、出口部分から流出する流体を円滑に導き返し羽根へ流入させることにより、流体の転向における損失を低減するようになっている。しかし、この従来技術２のディフューザ付きポンプでは、ディフューザ拡大通路の出口部分にガイド翼を設けることにより、出口部分から返し羽根にかけての流路面積を十分に確保することが困難となるため、この流路面積の縮小によって損失が増大し、全体としては損失の低減が不十分となる、という課題があった。
【０００４】
これに対応すべく、流体損失を低減しつつ小型化を図れる遠心形ターボ機械として、特開平１１−３２４９８７号公報（特許文献２）に開示されたものが提案されている（従来技術３）。この従来技術３の遠心形ターボ機械は、複数段に設けられた遠心羽根車と、各遠心羽根車の下流側に設けられたディフューザと、このディフューザの下流側に設けられ流体の流れを次段遠心羽根車に導く戻り流路と、この戻り流路に配置された返し羽根とを有している。そして、各部の構成は次の通りである。各ディフューザは、戻り流路との仕切壁をなすディフューザ側板と、円形翼列状に配置された複数のディフューザ羽根とを備える。このディフューザ側板は、一のディフューザ羽根とこれに隣接するディフューザ羽根との間で挟まれる拡大通路に臨む部分のうち一のディフューザ羽根の負圧面の後縁より出口側に、流れを略遠心方向から略軸方向に転向させつつ前記戻り流路へと導く半開部通路を備えている。各ディフューザ羽根は、圧力面のうち前記半開部通路に臨む部分が、軸方向下流側に向かって漸次テーパー状に薄肉化されている。
【０００５】
また、従来の一般的なバーレル形タービンポンプの軸封冷却構造を図８に示す（従来技術４）。この従来技術４のタービンポンプは、外ケーシング１４と別に分割構造とした軸封ケース２１を、回転軸６の外周に配置すると共に、外ケーシング１４の内周に嵌合している。軸封ケース２１の外周側には冷却室１５が設けられ、軸封ケース２１の内周側には軸封室１６が設けられている。この冷却室１５には外ケーシング１４に形成された通水路１５ａが連通され、冷却水が供給される。軸封ケース２１と外ケーシング１４との嵌合面の冷却室１５の周囲にＯリング１９が設けられている。軸封室１６には軸封ケース２１に形成された通水路１６ａが連通され、軸封水が供給される。通水路１６ａは通水路１５ａおよび冷却室１５を避ける必要があるため、これらに対して軸方向にずらして設けられている。
【０００６】
また、従来の一般的なバーレル形タービンポンプの外ケーシング吐出口構造を図９に示す（従来技術５）。この従来技術５のタービンポンプでは、外ケーシング１４の厚肉円筒の吐出口１２が外ケーシング１４の円筒外周面に溶接されている。この吐出口１２の溶接開先形状は外ケーシング１４の外周面に一致するように鞍形に形成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平２−２８３９００号公報
【０００８】
【特許文献２】特開平１１−３２４９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、ポンプの小型化の要請が高まっており、これに対応すべく、従来技術３の遠心形ターボ機械が提案されたが、従来技術３では、ディフューザ羽根の圧力面のうち半開部通路に臨む部分が軸方向下流側に向かって漸次薄肉化されているので（特許文献２の図３参照）、ディフューザ羽根の薄肉化された部分の根本部（ディフューザ側板側の部分）の強度が弱くなるだけでなく、鋳物で成形する上で欠陥が出易くなることから、信頼性が低下してしまうものであった。この部分は、鋳物製作上、厚肉にした方が製作しやすい。また、従来技術３では、ディフューザ羽根の薄肉化が単にテーパー状に形成にされているため、上述した流れの転向が必ずしもスムースに行なわれていなかった。この流れの転向をさらにスムースにすることによってさらなる流路損失の低減を図ることが望まれる。
【００１０】
また、従来技術４では、通水路１６ａと冷却室１５および通水路１５ａとが軸方向にずらして互いに干渉しないように設けているので、冷却室１５と軸封ケース部２１とを構成要素とする軸方向寸法が大きくなり、ポンプ全長が長くなっていた。また、これに伴って、軸封部の両側に備える軸受の軸受スパンが拡大することとなり、回転軸６のたわみ量拡大、曲げ応力の増大につながり、信頼性が低下するものであった。
【００１１】
また、従来技術５では、外ケーシング１４の外周面が円弧となっていることから、吐出口１２の溶接開先形状が鞍形で複雑な形状となり、吐出口１２の開先加工が難しいと共に、組立溶接時の作業性も悪く、製造コストが高くなる要因となっていた。
【００１２】
本発明の目的は、小型化を図りつつ、信頼性を向上すると共に、流路損失の低減を可能とするバーレル形タービンポンプを提供することにある。
【００１３】
なお、本発明のその他の目的と有利点は以下の記述から明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明は、回転軸に複数段に設けられた遠心羽根車と、前記遠心羽根車を覆う内ケーシングと、流体の吸込口および吐出口を有する外ケーシングとを備え、前記内ケーシングは、各遠心羽根車の下流側に設けられた複数段のディフューザと、これらのディフューザの下流側に設けられ流体の流れを次段遠心羽根車に導く戻り流路と、これらの戻り流路に配置された返し羽根とを有し、各ディフューザは、前記戻り流路との仕切壁をなすディフューザ側板と、円形翼列状に配置された複数のディフューザ羽根とを一体に備え、前記ディフューザ側板は、一つのディフューザ羽根とこれに隣接するディフューザ羽根との間で挟まれる拡大流路に臨む部分のうち、一つディフューザ羽根の後縁より出口側に流れを略遠心方向から略軸方向に転向させつつ前記戻り流路への導く半開部通路を備え、各ディフューザ羽根の前記半開部通路に臨む部分は、径方向に漸次厚く且つ径方向の各位置における軸方向にほぼ同じ厚さを有すると共に、径方向且つ軸方向下流側に向かって漸次圧力面側が滑らかに拡大されるように形成されているバーレル形多段タービンポンプとしたものである。
【００１５】
係る本発明のより好ましい具体例は次の通りである。
（１）各ディフューザ羽根の前記半開部通路に臨む部分の羽根面は、全て円弧面で形成され、径方向下流側に向かい羽根が周方向にずれるように滑らかな曲面で形成されていること。
（２）前記返し羽根は、前記ディフューザ側板の前記半開部通路を形成する縁部に沿って外周部まで延び、ディフュ−ザ羽根同様に全て円弧面で形成され、軸方向下流側に向かい羽根が円周方向にずれるように形成されていること。
（３）前記複数段のステージの途中段に構成した抽出段ステージの外周面に段部を形成し、この段部の外周面と前記外ケーシングの内周面とによって嵌合面を形成し、この嵌合面に設けた凹部内にＯリングを収納して前記嵌合面をシールしたこと。
（４）前記外ケーシングは端部に軸封部を有し、この軸封部は、前記回転軸との間に形成される軸封室と、この軸封室の外周に形成される冷却室とを有し、前記軸封室と前記冷却室とは軸方向に重なり合うように形成されると共に、前記軸封室への通水路は前記冷却室を通して形成されていること。
（５）前記軸封部は前記軸封室および前記冷却室を形成した軸封ケースを前記外ケーシングに溶接して一体に結合して形成されていること。
（６）前記軸封室への通水路は前記冷却室への通水路と周方向にずらして前記冷却室を通して形成されていること。
（７）前記外ケーシングの円筒状の外周面の一部が平坦部に形成され、開先形状が平面で形成された吐出口が前記外ケーシングの平坦部に溶接されている。
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明は、回転軸に複数段に設けられた遠心羽根車と、前記遠心羽根車を覆う内ケーシングと、流体の吸込口および吐出口を有する外ケーシングとを備え、前記内ケーシングは、各遠心羽根車の下流側に設けられた複数段のディフューザと、これらのディフューザの下流側に設けられ流体の流れを次段遠心羽根車に導く戻り流路と、これらの戻り流路に配置された返し羽根とを有し、各ディフューザは、前記戻り流路との仕切壁をなすディフューザ側板と、円形翼列状に配置された複数のディフューザ羽根とを一体に備え、前記ディフューザ側板は、一つのディフューザ羽根とこれに隣接するディフューザ羽根との間で挟まれる拡大流路に臨む部分のうち、一つディフューザ羽根の後縁より出口側に流れを略遠心方向から略軸方向に転向させつつ前記戻り流路への導く半開部通路を備え、前記外ケーシングは端部に軸封部を有し、この軸封部は、前記回転軸との間に形成される軸封室と、この軸封室の外周に形成される冷却室とを有し、前記軸封室と前記冷却室とは軸方向に重なり合うように形成されると共に、前記軸封室への通水路は前記冷却室を通して形成されているバーレル形多段タービンポンプとしたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ディフューザ側板が、一つのディフューザ羽根とこれに隣接するディフューザ羽根との間で挟まれる拡大流路に臨む部分のうち、一つディフューザ羽根の後縁より出口側に流れを略遠心方向から略軸方向に転向させつつ戻り流路への導く半開部通路を備えているので、内ケーシングの外径を小さくして小形化を図ることができると共に、各ディフューザ羽根の半開部通路に臨む部分は、径方向に漸次厚く且つ径方向の各位置における軸方向にほぼ同じ厚さを有すると共に、径方向且つ軸方向下流側に向かって漸次圧力面側が滑らかに拡大されるように形成されているので、ディフューザ羽根の半開部通路に臨む部分の強度を十分に確保して高い信頼性を維持しつつ、半開部通路の流路面積の拡大および流れの転向を滑らかに行なうことができ、流路損失の大幅な低減を行なうことができる。
【００１８】
本発明の好ましい具体例によれば、各ディフューザ羽根の半開部通路に臨む部分の羽根面は、全て円弧面で形成され、径方向下流側に向かい羽根が周方向にずれるように滑らかな曲面で形成されているので、より一層滑らかな流体の転向を行なうことができる。
【００１９】
本発明の好ましい具体例によれば、返し羽根は、ディフューザ側板の半開部通路を形成する縁部に沿って外周部まで延び、ディフュ−ザ羽根同様に全て円弧面で形成され、軸方向下流側に向かい羽根が円周方向にずれるように形成されているので、ディフューザで圧力回復された流体を戻り流路に確実に流すことができ、性能向上を図ることができる。
【００２０】
本発明の好ましい具体例によれば、複数段のステージの途中段に構成した抽出段ステージの外周面に段部を形成し、この段部の外周面と外ケーシングの内周面とによって嵌合面を形成し、この嵌合面に設けた凹部内にＯリングを収納して嵌合面をシールしているので、軸方向の寸法を大きくすることなく、簡単な構造で、抽出室と吐出室とを仕切って確実にシールすることができる。
【００２１】
本発明の好ましい具体例によれば、軸封室と冷却室とが軸方向に重なり合うように形成されると共に、軸封室への通水路が冷却室を通して形成されているので、軸封部の軸方向寸法を縮減でき、小型化を図ることができる。
【００２２】
本発明の好ましい具体例によれば、軸封部は軸封室および冷却室を形成した軸封ケースを外ケーシングに溶接して一体に結合して形成されているので、軸封ケースと外ケーシングとの間にＯリングなどのシール部材を必要とせず、安価で信頼性の高いものとすることができる。
【００２３】
本発明の好ましい具体例によれば、軸封室への通水路は冷却室への通水路と周方向にずらして冷却室を通して形成されているので、軸封ケース２１を鋳物で簡単に製作することができる。
【００２４】
本発明の好ましい具体例によれば、外ケーシングの円筒状の外周面の一部が平坦部に形成され、開先形状が平面で形成された吐出口が外ケーシングの平坦部に溶接されているので、部品コストの低減、製作時の作業効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態のバーレル形多段タービンポンプについて図を用いて説明する。各実施形態の図および従来技術の図における同一符号は同一物または相当物を示す。なお、本発明は、この一実施形態に開示した形態に限られるものではなく、公知技術などに基づく変更を許容するものである。
【００２６】
本発明の第１実施形態のバーレル形多段タービンポンプを図１から図３を用いて説明する。
【００２７】
まず、本実施形態のバーレル形多段タービンポンプ（二重胴ケーシング形タービンポンプ）１の全体構成に関して図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態のバーレル形多段タービンポンプの断面図である。
【００２８】
バーレル形多段タービンポンプ１は、いわゆる遠心多段ポンプであり、複数段（この実施形態では５段）に設けられた遠心羽根車７と、遠心羽根車７を覆う内ケーシング５と、内ケーシング５を覆う外ケーシング１４と、外ケーシング１４の両側端部を軸封する軸封部５０とを備えて構成されている。
【００２９】
遠心羽根車７は、回転軸６に固定されており、それぞれ複数枚の羽根が設けられている。
【００３０】
内ケーシング５は、各遠心羽根車７の下流側に設けられたディフューザ４と、このディフューザ４の下流側に設けられ流体の流れを次段遠心羽根車７に導く戻り流路２と、この戻り流路２に配置された返し羽根２２と、各段においてディフューザ４の外周側を覆うように設けられるステージ３とを備えて構成されている。ディフューザ４は、遠心羽根車７の外周側に設けられており、それぞれ、戻り流路２との仕切壁をなすディフューザ側板４１と、円形翼列状に配置された複数のディフューザ羽根４２とを一体に備えている。返し羽根２２は、ディフューザ羽根４２の反対側に位置してディフューザ側板４１に一体に形成されている。
【００３１】
外ケーシング１４は、加圧対象である流体が導入される吸込口１３と、加圧された流体が吐出される吐出口１２とを備えて構成されている。また、外ケーシング１４は、吸込口１３および吐出口１２を有する外ケーシング本体１４ａと、吐出室１０の高圧流体の外部への流出を押えるケーシングカバー１４ｂとをボルト締結することにより構成されている。流体は、吸込口１３から流入され、各段の遠心羽根車７、ディフューザ４、ステージ３を介して吐出口１２から流出される。
【００３２】
外ケーシング１４の一側には外ケーシング本体１４ａの端部を構成するように軸封部５０が設けられ、外ケーシング１４の他側にはケーシングカバー１４ｂの端部を構成するように軸封部５０が設けられている。軸封部５０は、軸封室１６および冷却室１５を形成した軸封ケース２１と、軸封室１６内に収納された軸封装置５１とを備えて構成されている。軸封ケース２１は外ケーシング本体１４ａもしくはケーシングカバー１４ｂと溶接されて一体に結合され、それぞれの端部を構成している。係る構成によって、軸封ケース２１と外ケーシング１４との間にＯリングなどのシール部材を必要とせず、安価で信頼性の高いものとすることができる。
【００３３】
次に、ディフューザ４の詳細に関して図１および図２を参照しながら説明する。図２Ａは図１のディフューザ部の断面図である。図２Ｂは同ディフューザ部の要部斜視図で、（ａ）はディフューザ羽根４２が垂直より圧力面側に傾いた状態の例を示し、（ｂ）はディフューザ羽根４２が垂直より負圧面側に傾いた状態の例を示す。
【００３４】
ディフューザ羽根４２は、負圧面４２ａと圧力面４２ｂとを備え、径方向に漸次厚く且つ径方向の各位置における軸方向にほぼ同じ厚さを有するように形成されている。また、各ディフューザ羽根４２は、この種のディフューザ羽根として公知であるものと同様に、拡大流路で流れの主に周方向成分を減速して圧力回復するために、出口側になるほどステージ３の内周面３ａとなす角度が小さくなるように形成されている。また、ディフューザ側板４１は、そのディフューザ羽根４２とこれに隣接するディフューザ羽根４２との間で挟まれる拡大通路に臨む部分のうち、ディフューザ羽根４２の負圧面４２ａの後縁より出口側に、流れを略遠心方向から略軸方向に転向させつつ戻り流路２へと導く半開部通路３０を備えている。この半開部通路３０により従来技術１に示すようなＵターン通路を必要とすることがなく、内ケーシング５の外径を小さくすることができ、これに伴ってバーレル形多段タービンポンプ１の小形化を図ることができる。さらに、各ディフューザ羽根４２は、それらの圧力面４２ｂのうち半開部通路３０に臨む部分が、径方向且つ軸方向下流側に向かって漸次圧力面側が滑らかに拡大されるように形成されている。
【００３５】
また、返し羽根２２は、円形翼列状に周方向に配列されると共に、ディフューザ側板４１の半開部通路３０を形成する縁部に沿って外周部まで延びている。
【００３６】
以上のように構成したバーレル形多段タービンポンプ１の動作及び作用を説明する。
【００３７】
回転軸６が駆動されると、各遠心羽根車７が回転し、吸込口１３から各段の遠心羽根車７へ加圧対象流体が順次導かれる。このとき、各段において、遠心羽根車７から略遠心方向に流出した流体は、羽根車７の下流側のディフューザ４に流入される。この流体は、ディフューザ羽根４２の間に周方向に挟まれ且つディフューザ側板４１で軸方向下流側を画定された拡大流路に流入され、この拡大流路内を外周方向（遠心方向）へ向かって進んで周方向速度成分を減速し圧力回復された後、出口側にある半開部通路３０へ導入される。半開部通路３０を通過した流体は、さらにディフューザ４の下流側の戻り流路２に配置された返し羽根２２によって次段の遠心羽根車７に導かれる。
【００３８】
このとき、半開部通路３０へ導入された流体の流れの径方向内側は隣接するディフューザ羽根４２の圧力面４２ｂに接すると共に、その流れの径方向外側はステージ３の内周面３ａに接し、その流れはその圧力面４２ｂとステージ内周面３ａとによって略遠心方向から略軸方向へと転向される。このように、ディフューザ側板４１の遠心方向出口側に半開部通路３０を設けることにより、ステージ３に流れを転向させるためのＵターン通路を設ける必要がなくなるため、その分、ステージ３の径方向寸法を小さくすることができる。したがって、バーレル形多段タービンポンプ１全体の小型化を図ることができる。
【００３９】
ここで、ディフューザ羽根４２は、前述したように出口側になるほどステージ３の内周面３ａとなす角度が小さくなるように形成されているため、半開部通路３０の周方向寸法も各ディフューザ羽根４２の出口側になるほど小さくなり、その分、流体の流れが転向するときの流路面積が小さくなり増速される傾向となる。そのため、上記拡大流路での減速による圧力回復の効果が犠牲となり損失となる。
【００４０】
そこで、本実施形態においては、ディフューザ羽根４２の半開部通路３０に臨む部分が、径方向に漸次厚く且つ径方向の各位置における軸方向にほぼ同じ厚さを有すると共に、径方向且つ軸方向下流側に向かって漸次圧力面側を滑らかに拡大するように形成されている。これにより、ディフューザ羽根４２の半開部通路３０に臨む部分の強度を十分に確保して高い信頼性を維持しつつ、半開部通路３０の流路面積の拡大および流れの転向を滑らかに行なうことができ、流路損失の大幅な低減を行なうことができる。特に、この拡大する圧力面は、全て円弧面で形成され、径方向及び軸方向に向かってその円弧面の曲率半径が小さくなるように形成されているので、より一層滑らかな流体の転向が行なうことができる。
【００４１】
さらには、返し羽根２２がディフューザ側板４１の半開部通路３０を形成する縁部に沿って外周部まで延びているので、ディフューザ４で圧力回復された流体を次の戻り流路２側に確実に導くことができ、この点からも性能向上を図ることができる。
【００４２】
次に、外ケーシング１と内ケーシング５とのシールに関して図３を参照しながら説明する。図３は図１の外ケーシングと内ケーシングとのシール部の断面図である。
【００４３】
複数段のステージ３の途中段（本実施形態では３段目）が抽出段ステージ８として構成されている。抽出段ステージ８は、外ケーシング本体１４ａと内ケーシング５との間に形成される抽出室（リヒータースプレー抽出室）９に連通する抽出穴８ｃを有している。抽出室９は外部に連通する抽出口９ａに連通されている（図１参照）。
【００４４】
抽出段ステージ８の外周面に段部８ａを形成し、この段部８ａの外周面と外ケーシング１の内周面とによって嵌合面を限られた領域に部分的に形成している。この嵌合面に凹部８ｂを設け、この凹部８ｂ内にＯリング１９及びバックアップリング２０を収納し、これらにより嵌合面をシールすることにより、抽出段圧力の抽出室９及び高圧の吐出室１０とが仕切られている。係る構成によって、軸方向の寸法を大きくすることなく、簡単な構造で、抽出室９と吐出室１０とを仕切って確実にシールすることができる。
【００４５】
次に、軸封部５０の冷却構造に関して図４および図５を参照しながら説明する。図４は図１の軸封部５０の縦断面詳細図、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。図示された軸封部５０は外ケーシング本体１４ａの端部を構成するように設けられた例である。なお、ケーシングカバー１４ｂの端部を構成する軸封部５０は、これに対称でほぼ同じ構造であるので、詳細を図示しての説明を省略する。
【００４６】
軸封部５０の軸封室１６は、回転軸６を通して流体が外部に漏れるのを防止するためのものであり、軸封ケース２１と回転軸６との間に形成されている。軸封部５０の冷却室１５は、軸封室１６に配置された軸封装置５１（例えばメカニカルシール等）の冷却を行なうためのものであり、軸封室１６の外周側に位置して軸封ケース２１の内部に形成されている。軸封室１６と冷却室１５とは軸方向に重なり合うように形成されている。また、軸封室１６への通水路１６ａは冷却室１５を通して形成されている。係る構成によって、軸封部５０の軸方向寸法を縮減でき、この点からもバーレル形多段タービンポンプ１の小型化を図ることができる。さらには、軸封室１６への通水路１６ａは冷却室１５への通水路１５ａと周方向にずらして冷却室１５を通して形成されている。係る構成によって、軸封ケース２１を鋳物で簡単に製作することができる。なお、冷却室１５の通水路１５ａ及び軸封室１６の通水路１６ａにはポンプ外部からの軸封水配管もしくは自己循環式閉ループの軸封水配管が接続される。
【００４７】
次に、外ケーシング本体１４ａに形成される吐出口１２に関して図６を参照しながら説明する。図６は図１の吐出口１２の部分を示す斜視図である。なお、図6では、外ケーシング本体１４ａの一部のみを示してある。
【００４８】
外ケーシング本体１４ａは円筒状の外周面の一部に平坦部６０が形成されている。吐出口１２は、開先が平面で形成された吐出口１２が外ケーシングの平坦部６０に溶接されている。係る構成によれば、部品コストの低減、製作時の作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態のバーレル形多段タービンポンプの断面図である。
【図２Ａ】図１のディフューザ部の断面図である。
【図２Ｂ】本実施形態のディフューザ部の要部斜視図である。
【図３】図１の外ケーシングと内ケーシングとのシール部の断面図である。
【図４】図１の軸封部の縦断面詳細図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図１の吐出口の部分を示す斜視図である。
【図７】従来の一般的なバーレル形多段タービンポンプのディフューザ部の断面図である。
【図８】従来の軸封部の縦断面図である。
【図９】従来の吐出口の部分を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…バーレル形多段タービンポンプ、２…戻り流路、３…ステージ、４…ディフューザ、５…内ケーシング、６…回転軸、７…遠心羽根車、８…抽出段ステージ、９…抽出室、１０…吐出室、１１…吸込室、１２…吐出口、１３…吸込口、１４…外ケーシング、１４ａ…外ケーシング、１４ｂ…ケーシングカバー、１５…冷却室、１６…軸封室、１７…Ｏリングシール、１８…Ｕターン通路、１９…Ｏリング、２０…バックアップリング、２１…軸封ケース、２２…返し羽根、３０…半開部通路、４１…ディフューザ側板、４２…ディフューザ羽根、５０…軸封部、５１…軸封装置、６０…平坦部。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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