(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込口を有する吸込ケーシングと、吐出口を有する吐出ケーシングと、前記吸込ケーシングと前記吐出ケーシングとの間に配された複数の中間ケーシングとを複数の締付ボルトで締め付けて一体化させた輪切形多段ポンプにおいて、
前記各中間ケーシングの外表面と、前記締付ボルトの外表面とに接触するスペーサを備えることを特徴とする輪切型多段ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸込ケーシングと、吐出ケーシングと、複数の中間ケーシングとを複数の締付ボルトで締め付けて一体化させた輪切形多段ポンプに関し、特に、高温又は低温の流体を取り扱うのに好適な輪切形多段ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、吸込ケーシングと、吐出ケーシングと、複数の中間ケーシングとを複数の締付ボルトで締め付けて一体化させた輪切形多段ポンプが広く用いられている。このような輪切形多段ポンプで高温又は低温の流体を取り扱った場合、吸込ケーシングや吐出ケーシング全体の温度は、均一に変化するものではなく、局所的に異なる。このため、吸込ケーシングや吐出ケーシングに歪みが生じてしまうことがある。
【０００３】
また、各締付ボルトには、吸込ケーシングや吐出ケーシングからナットを介して熱が伝わることから、各締付ボルトの温度変化は、流体から熱が直接伝わる各中間ケーシングの温度変化に完全に追従するものではない。更に、吸込ケーシングや吐出ケーシングの温度分布は一定ではないので、各締付ボルトの温度同士も異なることになり、締付ボルトの膨張量又は収縮量は、各締付ボルト同士の間で相違する。この結果、吸込ケーシング及び吐出ケーシングの歪みや、各締付ボルトの締付力に差違が生じることに起因して、中間ケーシング同士の間に隙間を生じ、このような隙間から流体が漏洩してしまうことがある。
【０００４】
このような問題を解決するための技術としては、特開昭６０−６９２９７号公報によって開示されたものが知られている。この公報に記載された従来の輪切形多段ポンプは、一般的な輪切形多段ポンプと同様に、複数の締付ボルト（ステージボルト）を有する。各締付ボルトには、軸方向に延びる貫通穴が形成されており、この貫通穴には、吐出ケーシングに接続された流入管を介して流体が導入される。貫通穴を流通した流体は、流出管を介して吸込ケーシング内に戻される。これにより、各締付ボルトには、流体から直接熱が伝わることになるため、各締付ボルトの温度変化を、中間ケーシングの温度変化に追従させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の輪切形多段ポンプは、上述したように構成されているため、次のような問題点をもっていた。すなわち、輪切形多段ポンプにおいて、締付ボルトは、各ケーシングを一体化させるという、きわめて重要な役割を担うものであり、強度、耐久性等が要求される部材である。しかしながら、各締付ボルトに貫通穴を形成すれば、締付ボルトの強度は下がってしまう。これを解消するためには、高い強度をもった高価な素材を用いたり、締付ボルトの径を大きくしたりする必要があるが、これらの手立てを講じることには種々の制約から限界がある。また、締付ボルトの内部に流体を流通させた場合、締付ボルトが、その内部から腐食してまい、腐食の程度を確認することも困難を極める。加えて、従来の輪切形多段ポンプでは、吸込ケーシングや吐出ケーシングの温度分布を均一化させる点について何ら対策が講じられてはいない。
【０００６】
そこで、本発明は、吸込ケーシングや締付ボルトといった各種構成部品の温度分布を均一化できると共に、流体の漏洩を低減させた安全性の高い輪切形多段ポンプを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明による輪切形多段ポンプは、吸込口を有する吸込ケーシングと、吐出口を有する吐出ケーシングと、吸込ケーシングと吐出ケーシングとの間に配された複数の中間ケーシングとを複数の締付ボルトで締め付けて一体化させた輪切形多段ポンプにおいて、各中間ケーシングの外表面と、締付ボルトの外表面とに接触するスペーサを備えることを特徴とする。
【００１２】
一般に、輪切形多段ポンプで高温又は低温の流体を取り扱う場合、各中間ケーシングには、流体から直接熱が伝えられることになるため、その温度は、各中間ケーシング全体でほぼ均一となる。これを踏まえて、この輪切形多段ポンプでは、各中間ケーシングの外表面と、締付ボルトの外表面とに接触するスペーサを設けている。これにより、各締付ボルトには、各中間ケーシングからも熱が伝えられることになり、各締付ボルトの温度は、各中間ケーシングの温度とほぼ同一となる。従って、各締付ボルトの締付力に差違が生じることが低減され、中間ケーシング同士の間に隙間を生じ、この隙間から流体が漏洩してしまうことを防止可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による輪切形多段ポンプの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
〔参考例１〕
図１は輪切形多段ポンプの参考例１を示す断面図である。同図に示す輪切形多段ポンプ１は、例えば、高温の流体（水）を取り扱うボイラ給水ポンプ等に好適なものであり、また、低温流体を取り扱う場合にも好適なものである。図１に示すように、輪切形多段ポンプ１は、吸込口２を有する吸込ケーシング３と、吐出口４を有する吐出ケーシング５とを有する。吸込ケーシング３と、吐出ケーシング５との間には、複数（この場合、５体）の中間ケーシング６が配置されている。
【００２１】
吸込ケーシング３と、吐出ケーシング５とには、複数のボルト穴（図示省略）が同心円上に配設されており、各ボルト穴を貫通する締付ボルトＶには、吸込ケーシング３の外方（図１における左側）、及び、吐出ケーシング５の外方（図１における右側）からナットＮが螺合され、強固に締め付けられる。これにより、吸込ケーシング３と、吐出ケーシング５と、各中間ケーシング６とは、複数の締付ボルトＶ及びナットＮ（この場合、６組、図２参照）によって一体化される。
【００２２】
各中間ケーシング６の内部には、それぞれ、１体ずつの羽根車（インペラ）７が収容される。各羽根車７は、図示しない原動機によって回転駆動される主軸８に取り付けられている。吸込口２側において、主軸８は、グランドパッキンやメカシール等が収容されると共に、吸込ケーシング３に装着されたスタッフィングボックス９を貫通しており、吸込ケーシング３に固定された軸受箱１０によって支持されている。同様に、吐出口４側において、主軸８は、吐出ケーシング５に装着されたスタッフィングボックス１１を貫通しており、吐出ケーシング５に固定された軸受箱１２によって支持されている。
【００２３】
また、吐出ケーシング５内には、最も吐出口４側に位置する羽根車７とスタッフィングボックス１１との間にバランス機構１４が設けられている。バランス機構１４は、主軸８に固定されたバランスディスク１５と、バランスディスク１と対向するバランスシート（静止部材）１６とを含む。また、吐出ケーシング５内には、バランス室１７が形成されており、このバランス室１７は、バランスディスク１５及びバランスシート１６の軸受箱１２側に位置する。
【００２４】
ここで、図２に示すように、この輪切形多段ポンプ１の吸込ケーシング３内部には、吸込口２の反対側に位置する吸込側流体対流室（いわゆる、死水部）１８が形成されている。一般に、吸込ケーシングは、その内部で主軸８の周囲に位置すると共に中間ケーシング６の内部と連通する空間部２ａが吸込口２と連通していれば、本来の役割を果たすことにはなる。これに対して、この吸込ケーシング３には、空間部２ａが設けられていない部分に及ぶように形成された吸込側流体対流室１８を有している。この吸込側流体対流室１８は、流路１９を介して吸込口２と連通している。
【００２５】
同様に、この輪切形多段ポンプ１の吐出ケーシング５に対しても、吐出口４と連通する空間部４ａが設けられていない部分に及ぶと共に、吐出口４の反対側に位置するように吐出側流体対流室２０が形成されている。この吐出側流体対流室２０は、図１に示すように、バランス機構１４に含まれるバランス室１７と連通している。また、吐出ケーシング５には、吐出側流体対流室２０と連通する流体流通管２１が接続されており、この流体流通管２１は、吸込ケーシング３に接続されて吸込側流体対流室１８と連通する。
【００２６】
次に、上述した輪切形多段ポンプ１の動作について説明する。
【００２７】
この輪切形多段ポンプ１で、例えば高温の流体（水等）を取り扱うと、吸込口２から吸込ケーシング３内に流入する流体は、中間ケーシング６内に流入し、各中間ケーシング６内で回転する各羽根車７によってエネルギーが加えられた後、吐出ケーシング５内に流入して吐出口４から吐き出される。この際、各羽根車７の前後における圧力差に起因して吸込口２側から吐出口４側に向けて生じる軸方向推力は、バランス機構１４によって打ち消される。
【００２８】
また、吸込ケーシング５の内部では、吐出口４に流入しようとする流体の一部がバランス機構１４のバランスディスク１５と、バランスシート１６との間で減圧されながら、バランス室１７へと流れ込む。このバランス室１７は、図１に示すように、吐出側流体対流室２０と連通しており、この吐出側流体対流室２０は、流体流通管２１を介して吸込側流体対流室１８と連通している。従って、バランス室１７へと流れ込んだ流体は、吐出側流体対流室２０内を対流すると共に、流体流通管２１を介して、吸込ケーシング３に設けられている吸込側流体対流室１８に流入する。吸込側流体対流室１８に流れ込んだ流体は、吸込側流体対流室１８内を対流すると共に、流路１９及び空間部２ａを介して中間ケーシング６内に吸込まれていく。
【００２９】
また、バランス室１７は、吐出側流体対流室２０、流体流通管２１、及び、吸込側流体対流室１８を介して吸込口２と連通している。従って、吐出側流体対流室２０内及びバランス室１７内の圧力は、流体の吸込圧力とほぼ同一となり、バランス機構１４が有効に作動することになる。すなわち、流体流通管２１は、一般的なポンプに設けられており、バランス室と吸込側とを連通させるバランス管の役割をも果たすことになる。
【００３０】
このように、この輪切形多段ポンプ１では、吸込ケーシング３と吐出ケーシング５との内部に、吸込側流体対流室１８と、吐出側流体対流室２０とがそれぞれ設けられている。そして、両対流室１８，２０内には、常に、中間ケーシング６内を流通する流体の一部が流通させられる。従って、吸込ケーシング３及び吐出ケーシング５の温度は、それぞれ全体として均一になると共に、各中間ケーシング６の温度とほぼ同一となる。また、各締結ボルトＶに対しては、吸込ケーシング３及び吐出ケーシング５からナットＮを介して熱が伝わる。従って、締付ボルトＶの温度は、各締付ボルトＶについてほぼ同一となり、各締付ボルトＶの温度変化を、各中間ケーシング６の温度変化に追従させることができる。この結果、吸込ケーシング３や吐出ケーシング５の歪みや、各締付ボルトＶの締付力に差違が生じることが低減されるので、中間ケーシング６同士の間に隙間を生じ、この隙間から流体が漏洩してしまうことを防止可能となる。また、この輪切形多段ポンプ１は、簡易な構造を有するので低コストで製造可能である。
【００３１】
〔実施形態１〕
図３は、本発明による輪切形多段ポンプの第１実施形態を示す断面図である。同図に示す輪切形多段ポンプ１Ａは、図１及び２に示した輪切形多段ポンプ１に対して、スペーサ２２を更に設けたものである。スペーサ２２は、カーボン、銅等の熱伝導性の高い素材によって略円筒形状に形成されている。スペーサ２２は、図３に示すように、その内周面が各中間ケーシング６の外表面に接触する状態で配置される。また、スペーサ２２の外表面には、輪切形多段ポンプ１Ａの各締付ボルトＶの位置に対応させて、各締付ボルトＶの外表面と接触する複数（この場合６ヶ所）の凹部２２ａが形成されている。この凹部２２ａは、断面略半円形状を有し、各締付ボルトＶを収容可能である。
【００３２】
一般に、輪切形多段ポンプで高温又は低温の流体を取り扱う場合、各中間ケーシングには、流体から直接熱が伝えられることになるため、その温度は、各中間ケーシング全体でほぼ均一となる。そこで、この輪切形多段ポンプ１では、これを踏まえて上述したスペーサ２２を設けている。これにより、各締付ボルトＶには、スペーサ２０を介して各中間ケーシング６からも熱が伝えられることになり、それぞれの締付ボルトＶの温度は、各中間ケーシング６の温度とほぼ同一となる。従って、ボルトＶの膨張量又は収縮量は、すべてのボルトＶについてほぼ同一となるので、各締付ボルトＶの締付力に差違が生じることが低減され、中間ケーシング６同士の間に隙間を生じ、この隙間から流体が漏洩してしまうことを防止可能となる。また、この輪切形多段ポンプ１Ａも、簡易な構造を有するので低コストで製造可能である。
【００３３】
なお、図３に示す例では、スペーサ２２は、円筒形状を有するものとして説明したが、これに限られるものでない。すなわち、図３において、２点鎖線で示すように、１本の締付ボルトＶと、各中間ケーシング６とに接触するスペーサ２２Ａを、各締付ボルトＶごとに配設してもよい。これにより、スペーサの材料費が低減可能であると共に、取り付け性を向上させることができる。また、上述したスペーサ２２，２２Ａは、吸込側流体対流室１８、吐出側流体対流室２０、流体流通管２１が設けられていない一般的な輪切形多段ポンプに対して適用しても有用である。
【００３４】
〔参考例２〕
図４は輪切形多段ポンプの参考例２を示す模式図である。同図に示す輪切形多段ポンプ１Ｂは、図１等に示した輪切形多段ポンプ１と同用に、吸込口を有する吸込ケーシング３と、吐出口を有する吐出ケーシング５と、吸込ケーシング３と吐出ケーシング５との間に配された複数の中間ケーシング６とを複数の締付ボルトＶで締め付けて一体化させたものである。また、各中間ケーシング６内には、主軸８に取り付けられた複数（５体）の羽根車７が配され、吐出ケーシング５内には、バランス室１７を含むバランス機構１４が配されている。更に、吸込ケーシング３内には、吸込口２の反対側に位置するように設けられており、吸込口２と連通する吸込側流体対流室１８が形成されている。また、吐出ケーシング５内には、吐出口４の反対側に位置するように設けられており、バランス室１７と連通する吐出側流体対流室２０が形成されている。
【００３５】
加えて、この輪切形多段ポンプ１Ｂには、吸込ケーシング３と吐出ケーシング５との間に配置されており、各中間ケーシング６と各締付ボルトＶとの周囲を覆う円筒状の温度調整用ケーシング２３が設けられている。温度調整用ケーシング２３と、吸込ケーシング３及び吐出ケーシング５との接触部分には、適宜シールが施されている。同様に、吸込ケーシング３及び吐出ケーシング５に配設されているボルト穴の周囲に対しても適宜シールが施されている。この温度調整用ケーシング２３の内部は、吐出ケーシング５に接続されると共に吐出側流体対流室２０と連通している流入管２４と連通している。また、温度調整用ケーシング２３は、流出管２５と連通しており、この流出管２５は、吸込ケーシング３内の吸込側流体対流室１８と連通している。
【００３６】
この輪切形多段ポンプ１Ｂで、例えば、高温の流体を取り扱うと、温度調整用ケーシング２３の内部には、中間ケーシング６内からバランス室１７に流れ込み、吐出側流体対流室２０を対流した流体が流入することになる。そして、流体は、温度調整用ケーシング２３内を対流すると共に、各締付ボルトＶに対して熱を伝えた後、吸込ケーシング３に設けられている吸込側流体対流室１８に流入する。吸込側流体対流室１８に流れ込んだ流体は、吸込側流体対流室１８内を対流すると共に、中間ケーシング６内に吸込まれていく。
【００３７】
このように、この輪切形多段ポンプ１Ｂでは、温度調整用ケーシング２３の内部において、各締付ボルトＶに対して流体から直接熱が伝えられる。また、吸込ケーシング３と吐出ケーシング５との内部に、中間ケーシング６内を流通する流体の一部が流通させられる吸込側流体対流室１８と、吐出側流体対流室２０とがそれぞれ設けられている。従って、吸込ケーシング３及び吐出ケーシング５の温度は、それぞれ全体として均一になると共に、各中間ケーシング６の温度とほぼ同一となる。この結果、吸込ケーシング３、吐出ケーシング５、及び、各締付ボルトＶの温度を、全体として均一に設定することが可能となるので、吸込ケーシング３や吐出ケーシング５の歪みや、各締付ボルトＶの締付力に差違が生じることが低減される。従って、中間ケーシング６同士の間に隙間を生じ、この隙間から流体が漏洩してしまうことを防止可能となる。
【００３８】
なお、この輪切形多段ポンプ１Ｂでは、各締付ボルトＶと流体とが直接接触するため、締付ボルトＶが、ある程度腐食するのは避けられないが、温度調整用ケーシング２３を取り外せば、腐食の程度は容易に視認できるので、メインテナンスが過剰に必要となったり、手間がかかったりすることはない。
【００３９】
〔参考例３〕
図５は輪切形多段ポンプの参考例３を示す断面図である。同図に示す輪切形多段ポンプ１Ｃは、上述した輪切形多段ポンプ１〜１Ｂと同様に、吸込口と連通する吸込ケーシングと、吐出口と連通する吐出ケーシングと、吸込ケーシングと吐出ケーシングとの間に配された複数の中間ケーシングとを締付ボルトで締め付けて一体化させたものである。
【００４０】
この輪切形多段ポンプ１Ｃの吸込ケーシング３０内部には、吸込口３１と連通する円環状の吸込側環状流路３２が形成されている。また、吸込側環状流路３２からは、複数（６本）の吸込側放射状流路３３が放射状に分岐されており、各吸込側放射状流路３３は、中間ケーシングの内部と連通している。同様に、この輪切形多段ポンプ１Ｃの吐出ケーシング５０には、吐出口５１と連通する円環状の吐出側環状流路５２が形成されている。また、吐出側環状流路５２からは、複数（６本）の吐出側放射状流路５３が放射状に分岐されており、各吐出側放射状流路５３は、中間ケーシングの内部と連通している。
【００４１】
この輪切形多段ポンプ１Ｃを用いて高温又は低温の流体を取り扱う場合、流体は、吐出口３１から吸込ケーシング３０内の吸込側環状流路３２に流入し、吸込ケーシング３０の外周に沿うように流通すると共に、吸込側環状流路３２から放射状に分岐されている複数の吸込側放射状流路３３を経て、中間ケーシング内に流入する。一方、中間ケーシング内から吐出ケーシング５０内に流入する流体は、複数の吐出側放射状流路５３を経て吐出側環状流路５２に流入し、吐出ケーシング５０の外周に沿うように流通したのち、吐出口５１から吐き出される。
【００４２】
これにより、吸込ケーシング３０及び吐出ケーシング５０の内部のほぼ全体に対して流体が流通することになるので、吸込ケーシング３０及び吐出ケーシング５０の温度は、それぞれ全体として均一になると共に、各中間ケーシングの温度とほぼ同一となる。これにより、吸込ケーシング３０及び吐出ケーシング５０から熱が伝わる締付ボルトＶの温度は、各締付ボルトＶについてほぼ同一となり、各締付ボルトＶの温度変化を各中間ケーシングの温度変化に追従させることができる。この結果、吸込ケーシング３０や吐出ケーシング５０の歪みや、各締付ボルトＶの締付力に差違が生じることが低減されるので、中間ケーシング同士の間に隙間を生じ、この隙間から流体が漏洩してしまうことを防止可能となる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明による輪切形多段ポンプは、以上説明したように構成されているため、吸込ケーシングや締付ボルトといった各種構成部品の温度分布を均一化できると共に、流体の漏洩を低減させることにより、高い安全性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  輪切形多段ポンプの参考例１を示す断面図である。
【図２】  図１におけるII−II線についての断面図である。
【図３】  本発明による輪切形多段ポンプの第１実施形態を示す断面図である。
【図４】  輪切形多段ポンプの参考例２を示す断面図である。
【図５】  輪切形多段ポンプの参考例３を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…輪切形多段ポンプ、２，３１…吸込口、３，３０…吸込ケーシング、４，５１…吐出口、５，５０…吐出ケーシング、６…中間ケーシング、７…羽根車、１４…バランス機構、１７…バランス室、１８…吸込側流体対流室、２０…吐出側流体対流室、２１…流体流通管、２２，２２Ａ…スペーサ、２３…温度調整用ケーシング、２４…流入管、２５…流出管、３０… 吸込ケーシング、３２…吸込側環状流路、３３…吸込側放射状流路、５２…吸込側環状流路、５３…吐出側放射状流路、Ｎ…ナット、Ｖ…締結ボルト。
【図１】
0004146020.tif 000002
【図２】
0004146020.tif 000003
【図３】
0004146020.tif 000004
【図４】
0004146020.tif 000005
【図５】
0004146020.tif 000006