(57)【要約】      （修正有）【課題】軸スラストを自動調芯できるとともに軸方向の推力バランスを容易に調整することが可能なバランス機構を提供する。【解決手段】ケーシング２と、回転駆動する主軸１に固定されたインペラ１０と、該インペラの前シュラウド外周と前記ケーシングにより形成される第１流路１２と、前記インペラの後シュラウド外周と前記ケーシングにより形成される第２流路１６とを備え、前記第２流路１６に設けられた第１オリフィス１７と、第２オリフィス１８と、前記第２流路１６の下流側からインペラの翼入口に連通するバランスホール１９とを備え、前記第１オリフィス１７が軸方向及び半径方向に微小隙間を有するとともに、前記バランスホール１９の翼側が第２流路側より径方向外側に位置するようにバランスホールを傾斜させた。【選択図】図１
2007085223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、該ケーシング内に設けられて回転駆動する主軸に固定されたインペラと、該インペラの前シュラウド外周と前記ケーシングにより形成される第１流路と、前記インペラの後シュラウド外周と前記ケーシングにより形成される第２流路と、を備え、第１流路及び第２流路に液体を流して軸スラストを調整する軸スラストのバランス機構において、
前記第２流路に設けられ、後シュラウドの外周端部に形成された突出縁部と、該突出縁部に対向するケーシング面に形成された突出部とから構成される第１オリフィスと、
前記第２流路の第１オリフィス下流側に設けられた第２オリフィスと、
前記第２流路の下流側からインペラの翼入口に連通するバランスホールと、を備え、
前記第１オリフィスが軸方向及び半径方向に微小隙間を有するとともに、前記バランスホールの翼側が第２流路側より径方向外側に位置するようにバランスホールを傾斜させたことを特徴とする軸スラストのバランス機構。
【請求項２】
前記第１流路に設けられ、前シュラウドの外周端部に形成された突出縁部と、該突出縁部に対向するケーシング面に形成された突出部とから前部オリフィスを構成し、該前部オリフィスが軸方向及び半径方向に微小隙間を有するようにしたことを特徴とする請求項１記載の軸スラストのバランス機構。
【請求項３】
前記第１オリフィス若しくは前記前部オリフィスを構成する前記突出縁部若しくは前記突出部のうち少なくとも何れかが面取り加工されていることを特徴とする請求項１若しくは２記載の軸スラストのバランス機構。
【請求項４】
前記主軸に複数のインペラが固定された多段ポンプにおける軸スラストのバランス機構であって、最も高圧側に位置するインペラにのみ請求項１若しくは請求項３に記載されるバランス機構を設けたことを特徴とする軸スラストのバランス機構。
【請求項５】
前記主軸に複数のインペラが固定された多段ポンプにおける軸スラストのバランス機構であって、前記複数のインペラのうち少なくとも２以上のインペラに請求項１若しくは請求項３に記載されるバランス機構を夫々設けたことを特徴とする軸スラストのバランス機構。
【請求項６】
前記後シュラウドの外周面に対向するケーシング面に、前記第２流路に圧力損失を与える圧力調整手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の軸スラストのバランス機構。
【請求項７】
前記圧力調整手段が、前記後シュラウドの外周面に対向するケーシング面に配設された環状部材であることを特徴とする請求項６記載の軸スラストのバランス機構。
【請求項８】
前記圧力調整手段が、前記ケーシング面の少なくとも一部に粗面加工を施した表面処理部であることを特徴とする請求項６記載の軸スラストのバランス機構。
【請求項９】
前記第２オリフィスが、後シュラウドの外周面に形成された段差部と、該段差部に対向するケーシング面に形成された段差部とから構成され、
前記後シュラウド外周面の段差部と前記ケーシング面の段差部が径方向に間隙を存して形成されていることを特徴とする請求項１記載の軸スラストのバランス機構。
【請求項１０】
前記第２流路の圧力に応じて前記ケーシング面の段差部に前記間隙幅より小さい環状部材を装着することを特徴とする請求項９記載の軸スラストのバランス機構。
【請求項１１】
前記バランスホールの液体入口を、前記第２流路に向けて拡径するテーパ状に形成したことを特徴とする請求項１記載の軸スラストのバランス機構。
【請求項１２】
前記主軸を支持する軸受の下方に、前記第２流路から抜出した液体を軸受内輪に噴出させる孔部を設けたことを特徴とする請求項１記載の軸スラストのバランス機構。
【請求項１３】
前記主軸を支持する軸受と前記第２流路の間のバランス室に邪魔板を設けたことを特徴とする請求項１２記載の軸スラストのバランス機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械の主軸に作用する軸スラストをバランスさせるための軸スラストのバランス機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプ等のターボ形ポンプに代表される各種回転機械においては、運転時にインペラの前後のシュラウドに作用する力に不釣合いが生じ、インペラに対して吸込側に向けてインペラ推力が発生し、このインペラ推力は主軸に軸方向推力、即ち軸スラストとして作用する。そこで、従来よりこのような軸スラストをバランスさせるための機構が回転機械に設けられている。
【０００３】
従来のターボポンプの概要につき、一例として図１１に示した液体水素ターボポンプを参照して説明する（非特許文献１）。液体水素ターボポンプ１００は、液体水素を主燃焼室に圧送するためのポンプであり、例えば液体燃料ロケットのエンジンにおいて、貯蔵タンクに収容された燃料および酸化剤を、液体水素ターボポンプ１００により主燃焼室に供給して燃焼させ推力を得る場合などに用いられる。
図１１に示すターボポンプ１００は、回転駆動される主軸１と、該主軸１に固定されたインペラ１０と、液体を導入するインデューサ６と、ケーシング２と、主軸１の回転を支持する軸受４、５と、主軸１とケーシング２の隙間から液体が漏洩することを防止するメカニカルシール７等を備えており、インペラ１０をケーシング２内で回転させて、インデューサ６を介して吸い込んだ液体を昇圧し、液体にエネルギーを与えるようになっている。
【０００４】
このような回転機械では、加圧された液体により軸スラストが発生する。この軸スラストを安定化させるために、インペラ１０の背面に加圧された液体が流れる流路を設け、この流路内の圧力により軸スラストを平衡させるようになっている。
また、インペラ１０の後シュラウド１５の外周端部の外側面には突出縁部が形成され、突出縁部に対向するケーシング側面には第１オリフィス１７が設けられている。さらに第１オリフィス下流側の後シュラウド背面には、第２オリフィスが設けられているものがある。このようにオリフィス１７を設けることによって、インペラ背面側に流入する液体の圧力バランスを適正に保ち、軸方向の自動調芯機能を持たせるようにしている。
【０００５】
軸スラストのバランス機構を有する構成として、特許文献１（特開平１０−６８３９６号公報）には、スラスト力の平衡を容易にするターボポンプが開示されている。これは、ケーシングの内部に、インペラのスラスト力を打ち消すバランスディスクを備えるとともに、バランスディスクに作用する圧力液体を排出する放圧流路を備え、バランスディスクに作用する圧力をリーク量により調整するラビリンスシールを設けた構成となっている。これにより、ポンプの小型化及び軽量化も測っている。
また、特許文献２（特開平９−１４１８１号公報）には、インペラの背面に加圧された液体を流して軸スラストをバランスさせるバランスピストン機構と、インペラの軸スラストを支持するスラスト軸受とを備えた構成が開示されている。スラスト軸受は、インペラが軸方向に移動したときのみインペラのスラスト支持面に接して軸スラストを支持するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−６８３９６号公報
【特許文献２】特開平９−１４１８１号公報
【非特許文献１】「宇宙開発と設計技術」株式会社大河出版，昭和57年11月10日，P114−P121
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、回転機械を運転すると液体の反力として軸方向の流入方向に推力、即ち軸スラストが発生する。この軸スラストを平衡させ、軸方向に自動調芯機能を持たせる機構の一つに、特許文献１に記載したバランスディスクを用いる方法が挙げられるが、バランスディスクを装置内部に組み込むことで装置の大型化は避けられず、また重量も増大してしまう。特に、液体燃料ロケットのエンジンに適用する場合などにおいては、軽量化、小型化が要望されるため、バランスディスクの装着は好ましくない。
また、特許文献２に記載したように、インペラ背面に狭い隙間を設けることにより軸方向の圧力バランスを採るバランスピストンにおいても軸スラストをバランスさせる機能を持たせることができるが、インペラの軸方向の変動、及び半径方向の変動を完全になくすことはできず、この変動によって静止構造物との接触が生じ、損傷する惧れがあった。
【０００８】
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、軸スラストを自動調芯できるとともに軸方向の推力バランスを容易に調整することが可能な軸スラストのバランス機構であって、且つ簡素化された構造として回転機械の小型化、軽量化を図った軸スラストのバランス機構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】
【０００９】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、ケーシングと、該ケーシング内に設けられて回転駆動する主軸に固定されたインペラと、該インペラの前シュラウド外周と前記ケーシングにより形成される第１流路と、前記インペラの後シュラウド外周と前記ケーシングにより形成される第２流路と、を備え、第１流路及び第２流路に液体を流して軸スラストを調整する軸スラストのバランス機構において、
前記第２流路に設けられ、後シュラウドの外周端部に形成された突出縁部と、該突出縁部に対向するケーシング面に形成された突出部とから構成される第１オリフィスと、
前記第２流路の第１オリフィス下流側に設けられた第２オリフィスと、
前記第２流路の下流側からインペラの翼入口に連通するバランスホールと、を備え、
前記第１オリフィスが軸方向及び半径方向に微小隙間を有するとともに、前記バランスホールの翼側が第２流路側より径方向外側に位置するようにバランスホールを傾斜させたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、オリフィスの軸方向及び径方向に微小隙間（クリアランス）を設けることにより、インペラが変位した場合であっても、この微小隙間により機器同士の接触を防ぐことができる。また、第１オリフィス及び第２オリフィスからなる２段のオリフィスを有する構成であるため、第２流路に進入する液体量を減少させることができ、ポンプ効率を向上できる。
また、バランスホールからの戻り液をインペラの翼入口直後に戻すことにより、バランスホールからの流れによって翼入口への流入流れで主流の流入向きを乱すことなく、ポンプ性能を維持できる。また、バランスホールが半径差を有するように構成することで、バランスホールへの戻り液の吸引効果が得られ、第２流路にて低圧化した液体であっても円滑にインペラの翼に戻すことが可能となる。
また、本発明のバランス機構を備えることによって、バランスディスクやスラスト軸受を設ける必要がなく、回転機械の小型化、軽量化が達成できる。
【００１１】
また、前記第１流路に設けられ、前シュラウドの外周端部に形成された突出縁部と、該突出縁部に対向するケーシング面に形成された突出部とから前部オリフィスを構成し、該前部オリフィスが軸方向及び半径方向に微小隙間を有するようにしたことを特徴とする。
これにより、上記発明と同様にインペラが軸方向若しくは径方向に変位した場合であっても、微小隙間により機器同士の接触を防止できる。
【００１２】
また、前記第１オリフィス若しくは前記前部オリフィスを構成する前記突出縁部若しくは前記突出部のうち少なくとも何れかが面取り加工されていることを特徴とする。
このように、インペラ背面への圧力、及び軸スラストに応じて第１オリフィスを面取り加工することによって、背面圧力を容易に調整することが可能となる。前部オリフィスについても同様の効果が得られる。
【００１３】
また、前記主軸に複数のインペラが固定された多段ポンプにおける軸スラストのバランス機構であって、最も高圧側に位置するインペラの後シュラウド背面のみに上記したバランス機構を設けたことを特徴とする。例えば２段ポンプの場合、高圧段に位置する２段目のインペラ背面のみにバランス機構を設けるようにする。本発明は、高圧側のインペラだけにバランス機構をもたせ、このバランス機構で多段ポンプの軸方向推力を調芯させるようにしている。これにより、バランス機構の構造が簡素化できる。
また、前記主軸に複数のインペラが固定された多段ポンプにおける軸スラストのバランス機構であって、前記複数のインペラのうち少なくとも２以上のインペラの後シュラウド背面に上記したバランス機構を夫々設けるようにしても良い。これは、例えば２段ポンプの場合、低圧段の１段目及び高圧段の２段目のインペラの両方に夫々バランス機構を持たせるようにする。これにより、多段ポンプの強い軸方向推力を調芯させる機能を持たせることが可能である。
【００１４】
さらに、前記後シュラウドの外周面に対向するケーシング面に、前記第２流路に圧力損失を与える圧力調整手段を備えたことを特徴とする。
このとき、前記圧力調整手段が、前記後シュラウドの外周面に対向するケーシング面に配設された環状部材であることが好ましい。
また、前記圧力調整手段が、前記ケーシング面の少なくとも一部に粗面加工を施した表面処理部としても良い。
これらの発明のごとく、第２流路のケーシング面に配設された環状部材にて形成される凸部、若しくは粗面加工された表面処理部によって圧力損失が生じ、第２流路下流側での圧力が低下する。このように圧力損失を増加させることにより容易に軸方向の推力調整を行うことが可能となり、さらに第２流路への液体の漏れ損失を低下できる。
【００１５】
さらにまた、前記第２オリフィスが、後シュラウドの外周面に形成された段差部と、該段差部に対向するケーシング面に形成された段差部とから構成され、
前記後シュラウド外周面の段差部と前記ケーシング面の段差部が径方向に間隙を存して形成されていることを特徴とする。
このとき、前記第２流路の圧力に応じて前記ケーシング面の段差部に前記間隙幅より小さい環状部材を装着することも好適である。
これは、インペラ背面にかかる荷重を増大させる場合に用いられ、第２流路の高圧がかかる面積を増大させるために前記間隙を設けた構成となっている。また、環状部材を装着することにより容易に圧力調整可能な構成としている。
【００１６】
また、前記バランスホールの液体入口を、前記第２流路に向けて拡径するテーパ状に形成したことを特徴とする。
これにより、バランスホール入口における局所的な静圧低下を抑制し、これに伴うキャビテーションの発生によるバランスホール内の戻し液流れの閉塞、機能損失を回避することができる。
また、前記主軸を支持する軸受の下方に、前記第２流路から抜出した液体を軸受内輪に噴出させる孔部を設けたことを特徴とする。
このように、第２流路からの液体を軸受内輪に噴出させることにより、自液による軸受冷却、潤滑作用が得られるとともに、２段のオリフィスを備える第２流路から低圧の液体を抜出して軸受に導く構成であるため、軸受側への抜出し量が過剰となることがなくポンプ効率の低下が防止できる。また、軸受を経た液体をメカニカルシールに導き、メカニカルシールの冷却に用いることも好適である。
さらに、前記主軸を支持する軸受と前記第２流路の間のバランス室に邪魔板を設けたことを特徴とする。このように、邪魔板を設けることにより、バランス室の圧力損失を増大させ、第２流路からバランス室に液体が直接流入することを防止できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上記載のごとく本発明のバランス機構を備えることにより、軸スラストを自動調芯できるとともに軸方向の推力バランスを容易に調整することが可能であり、またインペラ端縁に形成されたオリフィスに対して、軸方向及び半径方向にクリアランスを設けた構成としたため、インペラが微小変位した場合であっても、機器同士の接触を防ぐことができる。
また、本発明のバランス機構によれば、バランスディスク、スラスト軸受等の部材を設けることなく軸スラストを安定的に調整できるため、回転装置の軽量化、小型化が達成できる。
また本発明では、インペラ背面への圧力及び軸方向推力を容易に調整できる各種手段を備えているため、軸スラストを適正に保持することが可能である。
さらに、バランスホールからの戻り液をインペラの翼入口直後に流入させるようにしたため、翼の流入流れを乱すことなくポンプ性能を維持でき、またバランスホール入口をテーパ状としたため、静圧低下を抑制し、キャビテーションの発生による流れの閉塞、機能喪失を回避できる。
さらにまた、軸受下方に第２流路から抜出した液体を導く孔部を設け、軸受の潤滑、冷却を自液で行う構成としたため、ポンプ効率を維持した状態で軸受の冷却、潤滑が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本実施例に係るターボポンプの一例を示す部分断面図、図２乃至図１０は本実施例１乃至実施例６に係るバランス機構を示す図である。
【００１９】
まず、図１を参照して本実施例に係るバランス機構が適用される回転装置として、一例としてターボポンプにつき簡単に説明する。ターボポンプ１００は、回転駆動される主軸１と、ケーシング２と、主軸１の回転を支持する軸受４、５と、主軸１に固定されたインペラ１０と、液体を導入するインデューサ６と、主軸１とケーシング２の隙間からの液体の漏洩を防止するメカニカルシール７と、を備えている。
前記ケーシング２はインペラ背面に位置する静止壁３と一体に構成されている。また、前記インデューサ６は、羽根車にキャビテーションを発生させないように、吸い込んだ液体を昇圧して羽根車に送る機能を有する。
前記ターボポンプ１００では、インペラ１０をケーシング２内で回転させて、インデューサ６を介して吸い込んだ液体を昇圧し、エネルギーを与えるようになっている。
【００２０】
［実施例１］
図２及び図３に本実施例１に係るバランス機構を示す。図２に示されるように、前記インペラ１０の前シュラウド１１の外周面と、該外周面に対向するケーシング面の隙間には液体が通流する第１流路１２が形成されている。第１流路１２には、インペラ１０の前シュラウド１１の内径側に設けた突起部１１ａと、この突起部に対向するケーシング面に同様に形成された突起部２ａにより絞り部１３が形成されている。
前記インペラ１０の後シュラウド１５の外周面と、前記ケーシング２に固定され該後シュラウド１５の外周面に対向する面の隙間には、液体が通流する第２流路１６が形成されている。前記インペラ１０の後シュラウド１５の外周端部の外側面には突出縁部１５ａが形成され、ケーシング２に固定された静止壁３の前記突出縁部１５ａに対向する面には突出部３ａが形成され、これらにより第１オリフィス１７が形成されている。
また、前記後シュラウド１５の外周面で、且つ前記第１オリフィス１７の液体流れ下流側には段差部１５ｂが形成され、該段差部１５ｂに対向する静止壁面には段差部２ｂが形成され、これらにより第２オリフィス１８が形成されている。
【００２１】
図３に第１オリフィス１７、第２オリフィス１８を模式的に示す。本実施例において第１オリフィス１７では、軸方向及び径方向の両方において微小隙間を有するように構成されている。即ち、第１オリフィスの突出縁部１５ａと突出部３ａが軸方向にαのクリアランスを有するように形成するとともに、径方向にβのクリアランスを有するように形成する。また、第２オリフィス１８においても同様に、軸方向及び径方向の両方において微小隙間を有するように構成する。
このように本実施例のバランス機構は、インペラ１０の背面側に、後シュラウド１５の外周面と静止壁３の対向面から形成される第２流路１６が形成され、該第２流路１６には、第１オリフィス１７と第２オリフィス１８からなる２段オリフィスを有している。これらのバランス機構によりインペラ背面側に流入する液体の圧力バランスを適正に保ち、軸方向の自動調芯機能を持たせるようにしている。
本実施例によれば、インペラ１０が軸方向及び径方向に微小変位した場合においても、第１オリフィス１７及び第２オリフィス１８の微小隙間により機器同士の接触を防ぐことができる。また、第１オリフィス１７及び第２オリフィス１８からなる２段のオリフィスを設けて第２流路に圧力損失を与えることにより、第２流路に浸入する液体量を減少させることができ、ポンプ効率を向上できる。
【００２２】
また、後シュラウド１５には、前記第２流路１６からインペラ１０の翼の入口直後に連通するバランスホール１９が設けられている。バランスホール１９は、翼に連通する側が第２流路に連通する側よりも径方向外側に位置するように傾斜している。このように、バランスホール１９からの戻り液をインペラ１０の翼入口直後に戻すことにより、バランスホールから戻る流れによって翼入口への流入流れで、主流の流入向きを乱すことなく、ポンプ性能を維持できる。また、バランスホール１９が半径差を有するように構成することで、バランスホール１９への戻り液の吸引効果が得られ、第２流路１６にて低圧化した液体であっても円滑にインペラ１０の翼に戻すことが可能となる。
【００２３】
また、本実施例のバランス機構を多段ポンプに適用する場合、複数のインペラ１０のうち最も高圧側に位置するインペラ１０の後シュラウド１５背面のみに上記したバランス機構を設けるようにしても良い。例えば２段ポンプの場合、高圧段に位置する２段目のインペラ背面のみにバランス機構を設けるようにする。このような多段ポンプでは、高圧側のインペラ１０が有するバランス機構で軸方向推力を調芯させるようにしている。これにより、バランス機構の構造が簡素化できる。
また、多段ポンプに適用する場合の別の例として、複数のインペラ１０のうち少なくとも２以上のインペラ１０の後シュラウド１５背面に、上記したバランス機構を夫々設けるようにしても良い。これは、例えば２段ポンプの場合、低圧段の１段目及び高圧段の２段目のインペラ１０の両方に夫々バランス機構を持たせるようにする。これにより、多段ポンプの強い軸方向推力を調芯させる機能を持たせることが可能である。
【００２４】
［実施例２］
図４に本実施例２に係るバランス機構を示す。以下、実施例２乃至実施例６において、前記実施例１と同様に構成については、その詳細な説明を省略する。
本実施例２では、インペラ１０の前シュラウド１１の外周端部の外側面に突出縁部１１ｂが設けられ、ケーシング２の前記突出縁部１５ｂに対向する面に突出部３ｃが設けられ、前記突出縁部１１ｂと前記突出部３ｃにより前部オリフィス２０が形成されている。
前記前部オリフィス２０は、軸方向及び径方向の両方において、微小隙間を有するように構成されている。
本実施例によれば、前シュラウド１１にも前部オリフィス２０を設けることにより、自動調芯機能を高めるとともに、シュラウド前面側を通過する漏れ流れ量を低減でき、延いては漏れ損失を低減することでポンプ効率を向上できる。
【００２５】
また、上記した実施例１及び実施例２において、図５に示すように、オリフィス１７、２０を形成する角部のうち少なくとも何れか一を面取りして、第２流路１６若しくは第１流路１２の圧力を調整するようにしても良い。これは、後シュラウド１５若しくは前シュラウド１１の外周端側に位置するオリフィス１７、２０に適用し、シュラウド側の突出縁部１５ａ、１１ｂ或いは静止壁側の突出部３ａ、３ｃの何れか、若しくは両方に用いることができる。
尚、本実施例のバランス機構を多段ポンプに適用する場合には、実施例１と同様に、複数のインペラ１０のうち最も高圧側に位置するインペラ１０の後シュラウド１５背面、若しくは２以上のインペラ１０の後シュラウド１５背面に、上記したバランス機構を設けることが可能である。
【００２６】
［実施例３］
図６及び図７は本実施例３に係るバランス機構を示す図である。本実施例３では、インペラ背面若しくはインペラ前面の第２流路１６若しくは第１流路１２に、圧力損失調整手段を設けた構成となっている。該圧力調整手段としては、図６に示すように、第２流路１６若しくは第１流路１２に、液体流れを妨げる環状部材２２を配置している。環状部材２２は流路の静止壁３側に設ける。この環状部材２２は、圧力を低下させたい場合に装着し、該環状部材２２による凸部形成にて生じる圧力損失により、凸部下流側での圧力を低下させることができる。圧力調整の際には、環状部材２２の突出高さを変更することにより液体圧力を調整することが可能である。このように、環状部材２２を設けることにより容易に軸スラストを調整することが可能であり、また圧力損失を増加させる推力調整により、漏れ損失を低減でき、ポンプ効率を維持することが可能である。
また、図７に示すように、圧力損失調整手段として、圧力を低下させたい側の流路の静止壁面を表面処理した構成も挙げられる。静止壁面を粗面２３に表面処理することにより液体流れの圧力損失を増加させ、軸スラストを調整可能となる。
【００２７】
［実施例４］
図８は本実施例４に係るバランス機構を示す図である。本実施例４はインペラ背面にかかる荷重を増加させる場合に好適に用いられる。インペラ背面の第２オリフィス１８において、後シュラウド１５の段差部３ｂを内径側に設ける。これはインペラ１０を切削加工することにより得られる。従って、前記後シュラウド１５の段差部１５ｂと前記静止壁３の段差部３ｂは間隙を存して形成されることとなる。これにより、インペラ背面の第２流路１６に高圧がかかる面積が増大され、吸引側への軸スラストを大きくすることができる。
また、第２流路の液体圧力を調整する場合には、静止壁面側の段差部３ｂに前記間隙幅より小さい環状部材２４を装着すると良い。この環状部材２４の径方向長さを調節することによって、圧力調整が可能となる。
【００２８】
［実施例５］
図９は本実施例５に係るバランス機構を示す図である。実施例５は、バランスホール１９の第２流路側入口１９ａを、第２流路１６に向けて拡径させたテーパ形状としている。このようにテーパ形状とすることにより、バランスホール入口ａでの局所的な静圧低下に伴うキャビテーションの発生による流れの閉塞、機能喪失を回避することが可能となる。
また、前記バランスホール入り口１９ａの外径側が曲面１９ｂを形成するように構成することも好適である。
【００２９】
［実施例６］
図１０に本実施例６に係るバランス機構を備えたターボモータの縦断面図を示す。本実施例６では、インペラ背面の第２流路１６から液体抜出孔２６ａを介して液体の一部を抜き出し、軸受４、５に導く第３流路２６を設け、該第３流路２６にて導かれた液体を、前記軸受４、５の下方に穿孔した液体通過孔２７、２８を介して該軸受内輪に流入させる構成となっている。該軸受４、５に流入した液体は、軸受４、５の潤滑及び冷却に用いられる。
また、軸受４、５を経た液体を液体通路２９を介してメカニカルシール７に導き、該メカニカルシール７の冷却に用いることも好適である。
このように、第１オリフィス１７、第２オリフィス１８を経て低圧となった液体を抜き出して軸受４、５の潤滑及び冷却、さらにはメカニカルシール７の冷却を行う構成とすることにより、潤滑、冷却に用いる液体を最小限に抑えることができ、ポンプ効率の悪化を防止することができる。
【００３０】
メカニカルシール７にて冷却に用いられた液体は、戻り流路３０を介して前記第２流路近傍に設けられたバランス室２５に導入される。該バランス室２５には、流路を遮る邪魔板３１が配設されている。このように、邪魔板３１を設けることにより、バランス室の圧力損失を増大させ、第２流路１７から軸受４に液体が直接流入することを防ぐことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例に係るターボポンプの一例を示す部分断面図である。
【図２】本実施例１に係るバランス機構の概略断面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図（ａ）、Ｂ部拡大図（ｂ）である。
【図４】本実施例２に係るバランス機構の概略断面図である。
【図５】実施例１及び実施例２に適用されるオリフィス構造を示す図である。
【図６】本実施例３に係るバランス機構の概略断面図である。
【図７】図６の別の例を示すバランス機構の概略断面図である。
【図８】本実施例４に係るバランス機構の概略断面図である。
【図９】本実施例５に係るバランス機構の概略断面図である。
【図１０】本実施例６に係るバランス機構を備えたターボポンプの縦断面図である。
【図１１】従来のターボポンプを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      主軸
２      ケーシング
３      静止壁
４、５  軸受
７      メカニカルシール
１０    インペラ
１１    前シュラウド
１２    第１流路
１５    後シュラウド
１６    第２流路
１７    第１オリフィス
１８    第２オリフィス
１９    バランスホール
２０    前部オリフィス
２２    環状部材
２３    表面処理部
２４    環状部材
２５    バランス室
２６    第３流路
２７、２８  液体通過孔
３１    邪魔板
【図１】
2007085223.tif 000003
【図２】
2007085223.tif 000004
【図３】
2007085223.tif 000005
【図４】
2007085223.tif 000006
【図５】
2007085223.tif 000007
【図６】
2007085223.tif 000008
【図７】
2007085223.tif 000009
【図８】
2007085223.tif 000010
【図９】
2007085223.tif 000011
【図１０】
2007085223.tif 000012
【図１１】
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