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JP7576643B2 - Centrifugal Pump - Google Patents
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Description

本発明は、遠心ポンプに関する。 The present invention relates to a centrifugal pump.

遠心ポンプは、モータ、回転軸、インペラ、および筐体を備える。インペラは、モータの動作により回転する回転軸に取り付けられて、回転軸の回転と共に回転することにより、回転軸の軸方向における一方向側から取扱液を吸込み、例えば、インペラの径方向の外方に取扱液を吐出する。インペラは、複数の羽根、正面シュラウド(側板)、および背面シュラウド(主板)を備える。軸方向において、正面シュラウドは羽根の一方向側を覆い、背面シュラウドは羽根の他方向側を覆う。インペラから吐出された高圧の取扱液の一部は、正面シュラウドと筐体との間、および、背面シュラウドと筐体との間にも流入して、正面シュラウドを背面シュラウド側に向けて押圧して、背面シュラウドを正面シュラウド側に押圧する。通常、背面シュラウドの受圧面積は、正面シュラウドの受圧面積よりも大きい。そのため、軸方向において、インペラには、インペラを一方向側に押す力(軸スラスト力)が作用している。 The centrifugal pump comprises a motor, a rotating shaft, an impeller, and a housing. The impeller is attached to the rotating shaft that rotates by the operation of the motor, and rotates together with the rotation of the rotating shaft to suck in the handled liquid from one side in the axial direction of the rotating shaft and discharge the handled liquid, for example, radially outward from the impeller. The impeller comprises a plurality of blades, a front shroud (side plate), and a rear shroud (main plate). In the axial direction, the front shroud covers one side of the blades, and the rear shroud covers the other side of the blades. A portion of the high-pressure handled liquid discharged from the impeller also flows between the front shroud and the housing, and between the rear shroud and the housing, and presses the front shroud toward the rear shroud side, thereby pressing the rear shroud toward the front shroud side. Usually, the pressure-receiving area of the rear shroud is larger than the pressure-receiving area of the front shroud. As a result, a force (axial thrust force) acts on the impeller in one direction.

遠心ポンプにおいて、吸込み性能を向上させつつ高揚程化を図るために、1の回転軸に取り付けられた複数のインペラにより取扱液を順次吐出する多段遠心ポンプが知られている(例えば、特許文献1参照)。前述された軸スラスト力は、インペラの数(段数)に応じて大きくなる。そのため、多段遠心ポンプでは、複数のインペラが前段グループと後段グループとに分けられていて、前段グループが後段グループと背中合わせになるように回転軸に取り付けられている。前段グループのインペラの設計は、回転方向を除き、後段グループのインペラの設計と同一であるため、前段グループの軸スラスト力は後段グループの軸スラスト力と釣り合い、両軸スラスト力はキャンセルされる。 In order to improve the suction performance of centrifugal pumps and increase the head, multi-stage centrifugal pumps are known that sequentially discharge the handled liquid using multiple impellers attached to one rotating shaft (see, for example, Patent Document 1). The axial thrust force described above increases with the number of impellers (number of stages). For this reason, in multi-stage centrifugal pumps, multiple impellers are divided into a front-stage group and a rear-stage group, and the front-stage group is attached to the rotating shaft back-to-back with the rear-stage group. The design of the impellers in the front-stage group is the same as that of the rear-stage group, except for the direction of rotation, so the axial thrust force of the front-stage group balances with the axial thrust force of the rear-stage group, and both axial thrust forces are canceled out.

特開2002-21766号公報JP 2002-21766 A

通常、前段グループと後段グループとの間に配置される隔壁と回転軸との間には、メカニカルシールが取り付けられている。そのため、後段グループの取扱液は、前段グループに流入しない。しかしながら、取扱液の粘度が低い場合、取扱液によるメカニカルシールの潤滑性能が低下するため、隔壁と回転軸との間にメカニカルシールを使用しない構成も採用され得る。後段グループを流れる取扱液の圧力は前段グループを流れる取扱液の圧力よりも高い。そのため、同構成では、後段グループの取扱液が隔壁と回転軸との間の隙間を介して前段グループに流入して、その流れにより前段グループの軸スラスト力が強まり、後段グループの軸スラスト力が弱まる。その結果、前段グループの吸込口側に向かう軸スラスト力が生じる。 Normally, a mechanical seal is installed between the partition wall and the rotating shaft, which is located between the front group and the rear group. Therefore, the handled fluid in the rear group does not flow into the front group. However, if the viscosity of the handled fluid is low, the lubricating performance of the mechanical seal by the handled fluid decreases, so a configuration that does not use a mechanical seal between the partition wall and the rotating shaft can be adopted. The pressure of the handled fluid flowing through the rear group is higher than the pressure of the handled fluid flowing through the front group. Therefore, in this configuration, the handled fluid in the rear group flows into the front group through the gap between the partition wall and the rotating shaft, and the axial thrust force of the front group is strengthened and the axial thrust force of the rear group is weakened by this flow. As a result, an axial thrust force toward the suction port side of the front group is generated.

本発明は、多段遠心ポンプにおいて軸スラスト力の発生を抑制することを目的とする。 The present invention aims to suppress the generation of axial thrust force in a multi-stage centrifugal pump.

本発明の一実施態様における遠心ポンプは、モータと、前記モータの駆動により回転する回転軸と、前記回転軸に取り付けられて、取扱液を吸込み、吐出する第1インペラと、前記回転軸に取り付けられて、前記第1インペラから吐出された前記取扱液を吸込み、吐出する第2インペラと、前記第1インペラが収容される第1ポンプ室と、前記回転軸の軸方向において前記第1ポンプ室と並んで配置されて、前記第2インペラが収容される第2ポンプ室と、前記回転軸が挿通される挿通孔を備えて、前記第1ポンプ室と前記第2ポンプ室とを区画する中央隔壁部と、前記第1インペラに対して第1方向側に配置されて、前記中央隔壁部と共に前記第1ポンプ室を区画する第1隔壁部と、前記第2インペラに対して第2方向側に配置されて、前記中央隔壁部と共に前記第2ポンプ室を区画する第2隔壁部と、を有してなり、前記軸方向において、前記第2インペラに対して前記第1インペラが配置されている方向が前記第1方向であり、前記第1方向の反対側の方向が前記第2方向であり、前記第1インペラは、前記第1方向に向けられて、前記取扱液を前記第1方向側から吸い込む第1吸込口と、前記中央隔壁部に対向する第1シュラウドと、前記第1シュラウドに対して前記第1方向側に配置される第3シュラウドと、を備えて、前記第2インペラは、前記第2方向に向けられて、前記第1インペラから吐出された前記取扱液を前記第2方向側から吸込む第2吸込口と、前記中央隔壁部に対向する第2シュラウドと、前記第2シュラウドに対して前記第2方向側に配置される第4シュラウドと、を備えて、前記第3シュラウドは、前記第1吸込口を構成する第1円筒部、を備えて、前記第4シュラウドは、前記第2吸込口を構成する第2円筒部、を備えて、前記第1インペラと前記中央隔壁部との間には、前記挿通孔と連通する第1空間が形成されて、前記第2インペラと前記中央隔壁部との間には、前記挿通孔と連通する第2空間が形成されて、前記第2空間と前記第1空間とは、前記挿通孔を介して互いに連通して、前記第2シュラウドの外径は、前記第1シュラウドの外径よりも大き前記第2隔壁部のうち前記第2円筒部に対向する部分と、前記第2円筒部と、の間の第2隙間は、前記第1隔壁部のうち前記第1円筒部に対向する部分と、前記第1円筒部と、の間の第1隙間よりも大きい、遠心ポンプである。 A centrifugal pump according to one embodiment of the present invention includes a motor, a rotating shaft rotated by the drive of the motor, a first impeller attached to the rotating shaft and sucking and discharging a pumped liquid, a second impeller attached to the rotating shaft and sucking and discharging the pumped liquid discharged from the first impeller, a first pump chamber in which the first impeller is housed, a second pump chamber arranged alongside the first pump chamber in the axial direction of the rotating shaft and in which the second impeller is housed, and an insertion hole through which the rotating shaft is inserted, the first pump chamber and the second pump chamber being separated by a central partition. a first partition wall portion disposed on a first direction side with respect to the first impeller and defining the first pump chamber together with the central partition wall portion; and a second partition wall portion disposed on a second direction side with respect to the second impeller and defining the second pump chamber together with the central partition wall portion, in which, in the axial direction, a direction in which the first impeller is disposed with respect to the second impeller is the first direction, and a direction opposite to the first direction is the second direction, the first impeller is oriented in the first direction, and has a first suction port that draws in the handled fluid from the first direction side, and the central partition wall portion the second impeller is oriented in the second direction and has a second suction port that draws in the handled fluid discharged from the first impeller from the second direction side , a second shroud facing the central partition wall portion, and a fourth shroud disposed on the second direction side with respect to the second shroud , the third shroud having a first cylindrical portion constituting the first suction port, the fourth shroud having a second cylindrical portion constituting the second suction port, a first space communicating with the insertion hole is formed between the impeller and the central partition portion, and a second space communicating with the insertion hole is formed between the second impeller and the central partition portion, the second space and the first space communicate with each other via the insertion hole, the outer diameter of the second shroud is larger than the outer diameter of the first shroud, and a second gap between a portion of the second partition portion facing the second cylindrical portion and the second cylindrical portion is larger than a first gap between a portion of the first partition portion facing the first cylindrical portion and the first cylindrical portion .

本発明によれば、多段遠心ポンプにおいて軸スラスト力の発生を抑制できる。 According to the present invention, it is possible to suppress the generation of axial thrust force in a multi-stage centrifugal pump.

本発明に係る遠心ポンプの実施の形態を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a centrifugal pump according to the present invention. 図1の遠心ポンプの部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the centrifugal pump of FIG. 1 . 図1の遠心ポンプが備える中央隔壁部の模式後面図である。FIG. 2 is a schematic rear view of a central partition portion provided in the centrifugal pump of FIG. 1 . 図1の遠心ポンプが備える第2インペラの模式前面図である。FIG. 2 is a schematic front view of a second impeller included in the centrifugal pump of FIG. 1 . (a)は、従来ポンプにおける軸スラスト力を説明する模式部分拡大断面図であり、(b)は、メカニカルシールを備えていない従来ポンプにおける軸スラスト力を説明する模式部分拡大断面図である。FIG. 2A is a schematic partially enlarged cross-sectional view illustrating axial thrust force in a conventional pump, and FIG. 2B is a schematic partially enlarged cross-sectional view illustrating axial thrust force in a conventional pump not equipped with a mechanical seal. 図1の遠心ポンプにおける軸スラスト力に対する図4の第2インペラの影響を説明する模式部分拡大断面図である。5 is a schematic partially enlarged cross-sectional view illustrating the effect of the second impeller of FIG. 4 on an axial thrust force in the centrifugal pump of FIG. 1 . FIG. 図1の遠心ポンプにおける軸スラスト力に対する、図1の遠心ポンプが備える第2固定オリフィスの影響を説明する模式部分拡大断面図である。2 is a schematic partially enlarged cross-sectional view illustrating an effect of a second fixed orifice provided in the centrifugal pump of FIG. 1 on an axial thrust force in the centrifugal pump of FIG. 1 . FIG. 図1の遠心ポンプにおける軸スラスト力に対する、図4の第2インペラが備える凸部の影響を説明する模式部分拡大断面図であり、(a)は第1軸スラスト力と第2軸スラスト力とが釣り合っている状態を示していて、(b)は第1軸スラスト力が第2軸スラスト力よりも大きい状態を示していて、(c)は第1軸スラスト力が第2軸スラスト力よりも小さい状態を示している。5A and 5B are schematic partially enlarged cross-sectional views for explaining the influence of the convex portion of the second impeller of FIG. 4 on the axial thrust force in the centrifugal pump of FIG. 1, in which (a) shows a state in which the first axial thrust force and the second axial thrust force are balanced, (b) shows a state in which the first axial thrust force is greater than the second axial thrust force, and (c) shows a state in which the first axial thrust force is smaller than the second axial thrust force. 第1変形例に係る遠心ポンプの模式部分拡大断面図である。FIG. 2 is a schematic partially enlarged cross-sectional view of a centrifugal pump according to a first modified example. (a)は第2変形例に係る遠心ポンプの模式部分拡大断面図であり、(b)は第3変形例に係る遠心ポンプの模式部分拡大断面図であり、(c)は第4変形例に係る遠心ポンプの模式部分拡大断面図である。1A is a schematic partial enlarged cross-sectional view of a centrifugal pump according to a second modified example, FIG. 1B is a schematic partial enlarged cross-sectional view of a centrifugal pump according to a third modified example, and FIG. 1C is a schematic partial enlarged cross-sectional view of a centrifugal pump according to a fourth modified example. 第5変形例に係る遠心ポンプを示す模式部分拡大断面図である。FIG. 13 is a schematic partially enlarged cross-sectional view showing a centrifugal pump according to a fifth modified example.

本発明に係る遠心ポンプの実施の形態が、以下に説明される。以下の説明において、各図面は、適宜参照される。各図面において、同一の部材および要素については同一の符号が付されて、重複する説明は省略される。また、各要素の寸法比率は、説明の便宜上、誇張されている場合が有り、各図面に示されている比率に限定されない。 An embodiment of a centrifugal pump according to the present invention will be described below. In the following description, the various drawings will be referred to as appropriate. In each drawing, the same members and elements are given the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted. In addition, the dimensional ratios of each element may be exaggerated for the convenience of explanation, and are not limited to the ratios shown in each drawing.

●遠心ポンプ●
●遠心ポンプの構成
図1は、本発明に係る遠心ポンプの実施の形態を示す模式断面図である。
同図では、後述される筐体2の一部が模式断面図として示されていて、他の部分は簡略化されて示されている。同図は、遠心ポンプ1が後述される回転軸4の軸方向に沿って、同回転軸4の軸中心を通るように上下方向に切断された状態の断面(図2、および図5~図11も同じ。)、を模式的に示している。
●Centrifugal pump●
Configuration of Centrifugal Pump FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a centrifugal pump according to the present invention.
In this figure, a part of the housing 2 described later is shown as a schematic cross-sectional view, and other parts are shown in a simplified manner. This figure shows a schematic cross-section of the centrifugal pump 1 cut in the vertical direction along the axial direction of a rotating shaft 4 described later, passing through the axial center of the rotating shaft 4 (the same applies to Figures 2 and 5 to 11).

遠心ポンプ1は、取扱液を吸込み、吐出する(送液する)。遠心ポンプ1は、筐体2、モータ3、回転軸4、軸受51,52、第1インペラ6、および第2インペラ7を有してなる。すなわち、遠心ポンプ1は、2つのインペラ(第1インペラ6、第2インペラ7)を備える、2段遠心ポンプであり、本発明における遠心ポンプの一例である。 The centrifugal pump 1 sucks in and discharges (sends) the handled liquid. The centrifugal pump 1 comprises a housing 2, a motor 3, a rotating shaft 4, bearings 51, 52, a first impeller 6, and a second impeller 7. In other words, the centrifugal pump 1 is a two-stage centrifugal pump equipped with two impellers (the first impeller 6 and the second impeller 7), and is an example of a centrifugal pump according to the present invention.

「取扱液」は、遠心ポンプ1に取り扱われる(送液される)液体である。本実施の形態において、取扱液は、低粘度の液体であり、例えば、極低温の液化ガス(例えば、液化天然ガス、液体水素など)である。 The "handled liquid" is the liquid that is handled (pumped) by the centrifugal pump 1. In this embodiment, the handled liquid is a low-viscosity liquid, for example, a cryogenic liquefied gas (e.g., liquefied natural gas, liquid hydrogen, etc.).

以下の説明において、「前方向」はモータ3に対して第1インペラ6および第2インペラ7が位置する方向であり、「後方向」は第1インペラ6および第2インペラ7に対してモータ3が位置する方向である。「軸方向」は回転軸4の軸中心線に沿う方向(前後方向)であり、「径方向」は回転軸4の半径方向であり、「周方向」は回転軸4の円周方向である。「上流側」は取扱液の筐体2内の流れにおける上流側であり、「下流側」は取扱液の筐体2内の流れにおける下流側である。前方向は本発明における第1方向の一例であり、後方向は本発明における第2方向の一例である。 In the following description, the "forward direction" refers to the direction in which the first impeller 6 and the second impeller 7 are located relative to the motor 3, and the "rearward direction" refers to the direction in which the motor 3 is located relative to the first impeller 6 and the second impeller 7. The "axial direction" refers to the direction along the axial centerline of the rotating shaft 4 (front-to-back direction), the "radial direction" refers to the radial direction of the rotating shaft 4, and the "circumferential direction" refers to the circumferential direction of the rotating shaft 4. The "upstream side" refers to the upstream side in the flow of the handled fluid within the housing 2, and the "downstream side" refers to the downstream side in the flow of the handled fluid within the housing 2. The forward direction is an example of the first direction in the present invention, and the rearward direction is an example of the second direction in the present invention.

筐体2は、モータ3、回転軸4、軸受51,52、第1インペラ6、および第2インペラ7を収容する。筐体2は、第1隔壁部20、中央隔壁部21、第2隔壁部22、第1ポンプ室23、第2ポンプ室24、連結流路25、吐出流路26、吸込管27、吐出管28、およびモータ室29を備える。 The housing 2 houses the motor 3, the rotating shaft 4, the bearings 51, 52, the first impeller 6, and the second impeller 7. The housing 2 includes a first partition 20, a central partition 21, a second partition 22, a first pump chamber 23, a second pump chamber 24, a connecting flow path 25, a discharge flow path 26, a suction pipe 27, a discharge pipe 28, and a motor chamber 29.

図2は、遠心ポンプ1の部分拡大断面図である。
同図は、第1インペラ6および第2インペラ7を中心とする遠心ポンプ1の上半部の断面を示している。以下の説明において、図1も適宜参照される。
FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of the centrifugal pump 1.
The figure shows a cross section of the upper half of the centrifugal pump 1, centered on the first impeller 6 and the second impeller 7. In the following description, FIG.

第1隔壁部20は、中央隔壁部21と共に、第1ポンプ室23を区画する隔壁である。第1隔壁部20は、第1インペラ6に対して前方であって、筐体2の前端部に配置されている。第1隔壁部20は、内面20aおよび第1貫通孔20bを備える。 The first partition 20, together with the central partition 21, is a partition that divides the first pump chamber 23. The first partition 20 is disposed forward of the first impeller 6, at the front end of the housing 2. The first partition 20 has an inner surface 20a and a first through hole 20b.

内面20aは、後述される第1インペラ6の第1正面シュラウド63の形状に沿うように前方へ向けて略円錐台状に凹む湾曲面である。 The inner surface 20a is a curved surface that is concave toward the front in a generally truncated cone shape to conform to the shape of the first front shroud 63 of the first impeller 6, which will be described later.

軸方向視において、第1貫通孔20bは、第1隔壁部20の中央部を軸方向に沿って2段円柱状に貫通する貫通孔である。第1貫通孔20bは、第1ポンプ室23および吸込管27と連通している。第1貫通孔20bは、小径部20c、大径部20d、および段部20eを備える。小径部20cの内径は、大径部20dの内径よりも小さい。軸方向において、小径部20cは大径部20dの前方に、大径部20dに隣接して配置されている。段部20eは、小径部20cと大径部20dとの間に配置されていて、小径部20cと大径部20dそれぞれに連続している面である。軸方向視において、段部20eの形状は、リング状である。小径部20cは取扱液を第1インペラ6へと導入する流路として機能している。 In the axial direction, the first through hole 20b is a through hole that penetrates the center of the first partition wall portion 20 in the axial direction in a two-stage cylindrical shape. The first through hole 20b is connected to the first pump chamber 23 and the suction pipe 27. The first through hole 20b has a small diameter portion 20c, a large diameter portion 20d, and a step portion 20e. The inner diameter of the small diameter portion 20c is smaller than the inner diameter of the large diameter portion 20d. In the axial direction, the small diameter portion 20c is disposed in front of the large diameter portion 20d and adjacent to the large diameter portion 20d. The step portion 20e is disposed between the small diameter portion 20c and the large diameter portion 20d, and is a surface that is continuous with each of the small diameter portion 20c and the large diameter portion 20d. In the axial direction, the shape of the step portion 20e is ring-shaped. The small diameter portion 20c functions as a flow path that introduces the handled fluid to the first impeller 6.

中央隔壁部21は、第1隔壁部20と共に第1ポンプ室23を区画すると共に、第2隔壁部22と共に第2ポンプ室24を区画する隔壁である。中央隔壁部21は、第1隔壁部20の後方に配置されている。中央隔壁部21は、前面21a、後面21b、中央貫通孔21c、および8個の凹部21dを備える。前面21aは前方に向けられている面であり、後面21bは後方に向けられている面である。 The central partition 21 is a partition that, together with the first partition 20, defines the first pump chamber 23, and, together with the second partition 22, defines the second pump chamber 24. The central partition 21 is disposed behind the first partition 20. The central partition 21 has a front surface 21a, a rear surface 21b, a central through hole 21c, and eight recesses 21d. The front surface 21a is a surface that faces forward, and the rear surface 21b is a surface that faces backward.

軸方向視において、中央貫通孔21cは、中央隔壁部21の中央部を軸方向に沿って円柱状に貫通する貫通孔である。中央貫通孔21cには回転軸4が挿通されている。中央貫通孔21cは、本発明における挿通孔の一例である。 When viewed in the axial direction, the central through hole 21c is a cylindrical through hole that penetrates the center of the central partition wall portion 21 along the axial direction. The rotating shaft 4 is inserted into the central through hole 21c. The central through hole 21c is an example of an insertion hole in the present invention.

図3は、中央隔壁部21の模式後面図である。
同図は、中央隔壁部21を後方から見た状態を模式的に示している。同図は、回転軸4、後述される第1ハブ部64も併せて示している。また、同図は、説明の便宜上、第2インペラ7および凸部72cも二点鎖線で仮想的に示している。以下の説明では、図2も適宜参照される。
FIG. 3 is a schematic rear view of the central partition portion 21. As shown in FIG.
This figure shows the central partition 21 as viewed from the rear. The figure also shows the rotating shaft 4 and a first hub portion 64, which will be described later. For ease of explanation, the figure also shows the second impeller 7 and the protruding portion 72c imaginarily by two-dot chain lines. In the following explanation, FIG. 2 will also be referred to as appropriate.

凹部21dは、後述される第2背面側空間S21を流れる取扱液の旋回成分を抑制する。中央隔壁部21の後面21bの一部は、前方に向けて矩形状に凹んでいて、凹部21dを形成している。周方向において、8個の凹部21dは、後面21bに等角度(本実施の形態では45度)間隔で配置されている。軸方向視において、凹部21dの形状は、凹部21dの長手方向が径方向に沿う長方形状である。軸方向視において、凹部21dの内縁部(径方向の内方側の縁部)は、後述される第2インペラ7の凸部72cの外縁部と同じ位置に配置されている。軸方向視において、凹部21dの外縁部(径方向の外方側の縁部)は、第2インペラ7の内縁部と外縁部との中間部と略同じ位置に配置されている。 The recess 21d suppresses the swirling component of the handled fluid flowing through the second rear space S21 described later. A part of the rear surface 21b of the central partition wall portion 21 is recessed forward in a rectangular shape to form the recess 21d. In the circumferential direction, the eight recesses 21d are arranged on the rear surface 21b at equal angular intervals (45 degrees in this embodiment). In the axial direction, the shape of the recess 21d is a rectangle whose longitudinal direction is along the radial direction. In the axial direction, the inner edge portion (the edge portion on the inner side in the radial direction) of the recess 21d is arranged at the same position as the outer edge portion of the protrusion 72c of the second impeller 7 described later. In the axial direction, the outer edge portion (the edge portion on the outer side in the radial direction) of the recess 21d is arranged at approximately the same position as the intermediate portion between the inner edge portion and the outer edge portion of the second impeller 7.

本説明において主に参照される図面は、図1および図2に戻る。
第2隔壁部22は、中央隔壁部21と共に、第2ポンプ室24を区画する隔壁である。第2隔壁部22は、第2インペラ7に対して後方であって、中央隔壁部21の後方に配置されている。第2隔壁部22は、内面22aおよび第2貫通孔22bを備える。
The drawings to which primary reference will be made in this description are turned back to FIGS.
The second partition portion 22, together with the central partition portion 21, is a partition that defines a second pump chamber 24. The second partition portion 22 is disposed rearward of the second impeller 7 and rearward of the central partition portion 21. The second partition portion 22 has an inner surface 22a and a second through hole 22b.

内面22aは、後述される第2インペラ7の第2正面シュラウド73の形状に沿うように後方へ向けて略円錐台状に凹む湾曲面である。 The inner surface 22a is a curved surface that is concave toward the rear in a generally truncated cone shape to conform to the shape of the second front shroud 73 of the second impeller 7, which will be described later.

軸方向視において、第2貫通孔22bは、第2隔壁部22の中央部を軸方向に沿って円柱状に貫通する貫通孔である。第2貫通孔22bは、第2ポンプ室24および連結流路25と連通している。第2貫通孔22bは、小径部22c、大径部22d、第1段部22e、挿通部22f、および第2段部22gを備える。小径部22cの内径は、挿通部22fの内径よりも大きく、大径部22dの内径よりも小さい。軸方向において、挿通部22fは小径部22cの後方に小径部22cに隣接して配置されていて、大径部22dは小径部22cの前方に小径部22cに隣接して配置されている。第1段部22eは、小径部22cと大径部22dとの間に配置されていて、小径部22cと大径部22dそれぞれに連続している面である。第2段部22gは、挿通部22fと小径部22cとの間に配置されていて、挿通部22fと小径部22cそれぞれに連続している面である。軸方向視において、第1段部22eおよび第2段部22gの形状は、リング状である。第2貫通孔22bには回転軸4が挿通されていて、小径部22cと回転軸4との間には、取扱液を第2インペラ7へと導入する流路として機能する円筒状の空間が形成されている。 In the axial view, the second through hole 22b is a cylindrical through hole that penetrates the center of the second partition wall portion 22 along the axial direction. The second through hole 22b is connected to the second pump chamber 24 and the connecting flow path 25. The second through hole 22b has a small diameter portion 22c, a large diameter portion 22d, a first step portion 22e, an insertion portion 22f, and a second step portion 22g. The inner diameter of the small diameter portion 22c is larger than the inner diameter of the insertion portion 22f and smaller than the inner diameter of the large diameter portion 22d. In the axial direction, the insertion portion 22f is disposed adjacent to the small diameter portion 22c rearward of the small diameter portion 22c, and the large diameter portion 22d is disposed adjacent to the small diameter portion 22c forward of the small diameter portion 22c. The first step 22e is disposed between the small diameter portion 22c and the large diameter portion 22d, and is a surface that continues to the small diameter portion 22c and the large diameter portion 22d. The second step 22g is disposed between the insertion portion 22f and the small diameter portion 22c, and is a surface that continues to the insertion portion 22f and the small diameter portion 22c. When viewed in the axial direction, the first step 22e and the second step 22g are ring-shaped. The rotating shaft 4 is inserted into the second through hole 22b, and a cylindrical space that functions as a flow path for introducing the handled fluid to the second impeller 7 is formed between the small diameter portion 22c and the rotating shaft 4.

第1ポンプ室23は、第1インペラ6を収容している。第2ポンプ室24は、第2インペラ7を収容している。軸方向において、第1ポンプ室23は、第2ポンプ室24の前方に、中央隔壁部21を挟んで第2ポンプ室24と軸方向に並んで配置されている。すなわち、軸方向において、第1インペラ6は、第2インペラ7の前方に配置されている。 The first pump chamber 23 houses the first impeller 6. The second pump chamber 24 houses the second impeller 7. In the axial direction, the first pump chamber 23 is arranged in front of the second pump chamber 24 and aligned with the second pump chamber 24 in the axial direction with the central partition wall 21 in between. In other words, the first impeller 6 is arranged in front of the second impeller 7 in the axial direction.

連結流路25は、第1インペラ6により吐出された取扱液を小径部22c内の空間へ案内する流路である。連結流路25は、例えば、筐体2の一部により構成されていて、第1ポンプ室23および小径部22c内の空間と連通している。図1および図2において、連結流路25は、簡略されて太い実線矢印で示されている。 The connecting flow passage 25 is a flow passage that guides the pumped fluid discharged by the first impeller 6 to the space within the small diameter portion 22c. The connecting flow passage 25 is, for example, formed by a part of the housing 2, and is connected to the first pump chamber 23 and the space within the small diameter portion 22c. In Figures 1 and 2, the connecting flow passage 25 is simplified and indicated by a thick solid arrow.

吐出流路26は、第2インペラ7により吐出された取扱液を吐出管28へ案内する流路である。吐出流路26は、例えば、筐体2の一部により構成されていて、第2ポンプ室24および吐出管28と連通している。図1および図2において、吐出流路26は、簡略されて破線矢印で示されている。 The discharge flow passage 26 is a flow passage that guides the handled fluid discharged by the second impeller 7 to the discharge pipe 28. The discharge flow passage 26 is formed, for example, by a part of the housing 2, and is connected to the second pump chamber 24 and the discharge pipe 28. In Figures 1 and 2, the discharge flow passage 26 is simplified and indicated by a dashed arrow.

筐体2(第1隔壁部20)の前端部は、回転軸4と同軸となるように前方に向けて円筒状に延伸されていて、第1ポンプ室23に取扱液を吸い込む(導入する)吸込管27を形成している。また、筐体2のうち、第2インペラ7よりも径方向の外方側に位置する一部は、第2インペラ7の接線方向(上方)に延伸されていて、第2ポンプ室24(吐出流路26)からの取扱液を吐出する吐出管28を形成している。 The front end of the housing 2 (first partition wall portion 20) extends cylindrically forward so as to be coaxial with the rotating shaft 4, forming a suction pipe 27 that draws (introduces) the pumped liquid into the first pump chamber 23. In addition, a portion of the housing 2 that is located radially outward of the second impeller 7 extends in the tangential direction (upward) of the second impeller 7, forming a discharge pipe 28 that discharges the pumped liquid from the second pump chamber 24 (discharge flow passage 26).

筐体2の後半部は、モータ3および軸受51,52を収容するモータ室29を区画している。 The rear half of the housing 2 defines the motor chamber 29 that houses the motor 3 and bearings 51 and 52.

モータ3は、回転軸4に取り付けられるロータ(不図示)、および、ロータ(不図示)を回転させるステータ(不図示)を備える公知のモータである。回転軸4は、モータ3の駆動(回転)により回転して、回転動力を第1インペラ6および第2インペラ7に伝達する。回転軸4の形状は、円柱状である。回転軸4はモータ3に取り付けられていて、回転軸4の前部4aは第1ポンプ室23内および第2ポンプ室24内に突出している。 The motor 3 is a known motor that includes a rotor (not shown) attached to the rotating shaft 4, and a stator (not shown) that rotates the rotor (not shown). The rotating shaft 4 rotates when driven (rotated) by the motor 3, and transmits rotational power to the first impeller 6 and the second impeller 7. The rotating shaft 4 is cylindrical in shape. The rotating shaft 4 is attached to the motor 3, and the front part 4a of the rotating shaft 4 protrudes into the first pump chamber 23 and the second pump chamber 24.

軸受51は、モータ3の前方に配置されていて、回転軸4を回転自在に支持している。軸受52は、モータ3の後方に配置されていて、回転軸4を回転自在に支持している。軸受51,52は、例えば、転がり軸受である。 Bearing 51 is disposed in front of motor 3 and rotatably supports rotating shaft 4. Bearing 52 is disposed in rear of motor 3 and rotatably supports rotating shaft 4. Bearings 51 and 52 are, for example, rolling bearings.

第1インペラ6は、取扱液を吸込み、吐出する。第1インペラ6は、回転軸4の前部4aに取り付けられていて、第1ポンプ室23に収容されている。すなわち、第1インペラ6は、第1隔壁部20と中央隔壁部21との間に配置されている。第1インペラ6は、いわゆるクローズドタイプのインペラである。第1インペラ6は、複数の第1羽根61、第1背面シュラウド62、第1正面シュラウド63、第1ハブ部64、第1吸込口65、および第1吐出口66を備える。 The first impeller 6 sucks in and discharges the handled liquid. The first impeller 6 is attached to the front part 4a of the rotating shaft 4 and is housed in the first pump chamber 23. That is, the first impeller 6 is disposed between the first partition part 20 and the central partition part 21. The first impeller 6 is a so-called closed type impeller. The first impeller 6 includes a plurality of first blades 61, a first rear shroud 62, a first front shroud 63, a first hub part 64, a first suction port 65, and a first discharge port 66.

第1羽根61は、回転軸4を回転中心として周方向に回転して、第1吸込口65から吸込まれた取扱液を第1吐出口66に案内する。軸方向視において、複数の第1羽根61それぞれは、第1インペラ6の中心側から外縁側に向けて放射状に延出されると共に、渦巻き状に湾曲している。第1羽根61は、第1背面シュラウド62と第1正面シュラウド63との間に配置されている。 The first blades 61 rotate in the circumferential direction around the rotating shaft 4 as the center of rotation, and guide the handled fluid sucked in from the first suction port 65 to the first discharge port 66. When viewed in the axial direction, each of the multiple first blades 61 extends radially from the center side to the outer edge side of the first impeller 6 and is curved in a spiral shape. The first blades 61 are disposed between the first rear shroud 62 and the first front shroud 63.

第1背面シュラウド62は、第1羽根61の後方を覆う板(いわゆる主板)である。第1背面シュラウド62の形状は、リング板状である。軸方向視において、第1背面シュラウド62の中央部は、前方に向けて略円錐台状に突出している。第1背面シュラウド62は、中央隔壁部21に対向している。第1背面シュラウド62は、取付孔62aおよび後面62bを備える。第1背面シュラウド62は、本発明における第1シュラウドの一例である。 The first rear shroud 62 is a plate (so-called main plate) that covers the rear of the first blade 61. The shape of the first rear shroud 62 is a ring plate. When viewed in the axial direction, the center of the first rear shroud 62 protrudes forward in a generally truncated cone shape. The first rear shroud 62 faces the central partition portion 21. The first rear shroud 62 has an attachment hole 62a and a rear surface 62b. The first rear shroud 62 is an example of a first shroud in the present invention.

取付孔62aは、回転軸4の前部4aが挿通されている貫通孔である。軸方向視において、取付孔62aは、第1背面シュラウド62の中央部に配置されていて、同中央部を軸方向に沿って円筒状に貫通している。 The mounting hole 62a is a through hole through which the front part 4a of the rotating shaft 4 is inserted. When viewed in the axial direction, the mounting hole 62a is located in the center of the first rear shroud 62 and penetrates the center in the axial direction in a cylindrical shape.

後面62bは、後方に向けられている面であり、中央隔壁部21の前面21aに対向している。後面62bと前面21aとの間には、リング板状の空間(以下「第1背面側空間S11」という。)が形成されている。第1背面側空間S11は、本発明における第1空間の一例である。 The rear surface 62b faces rearward and faces the front surface 21a of the central partition portion 21. A ring-shaped space (hereinafter referred to as the "first rear space S11") is formed between the rear surface 62b and the front surface 21a. The first rear space S11 is an example of the first space in the present invention.

第1正面シュラウド63は、第1羽根61の前方を覆う板(いわゆる側板)である。第1正面シュラウド63の形状は、外縁部よりも内縁部が前方に向けて凸となる、略リング板状である。第1正面シュラウド63の外径は、第1背面シュラウド62の外径よりも僅かに小さい。第1正面シュラウド63は、第1背面シュラウド62に対して前方側に配置されている。第1正面シュラウド63は、前面63aおよび円筒部63bを備える。第1正面シュラウド63は、本発明における第3シュラウドの一例である。 The first front shroud 63 is a plate (so-called side plate) that covers the front of the first blade 61. The shape of the first front shroud 63 is a generally ring-shaped plate with the inner edge being more convex toward the front than the outer edge. The outer diameter of the first front shroud 63 is slightly smaller than the outer diameter of the first rear shroud 62. The first front shroud 63 is disposed forward of the first rear shroud 62. The first front shroud 63 has a front surface 63a and a cylindrical portion 63b. The first front shroud 63 is an example of a third shroud in the present invention.

前面63aは、前方に向けられていて、第1隔壁部20の内面20aに対向している面である。前面63aと内面20aとの間には、略リング板状の空間(以下「第1正面側空間S12」という。)が形成されている。 The front surface 63a faces forward and faces the inner surface 20a of the first partition wall portion 20. Between the front surface 63a and the inner surface 20a, a space having a substantially ring plate shape (hereinafter referred to as the "first front space S12") is formed.

第1正面シュラウド63の内縁部は、回転軸4と同軸となるように前方に向けて円筒状に延伸されていて、第1吸込口65として機能する円筒部63bを形成している。換言すれば、第1正面シュラウド63は、第1吸込口65として機能する円筒部63bを備える。第1インペラ6において、円筒部63bは、前方に向けられていて、第1隔壁部20の大径部20d内に配置されている。円筒部63bは、本発明における第1円筒部の一例である。径方向において、大径部20dは、円筒部63bと対向している。大径部20dと円筒部63bとの間には、円筒状の隙間(以下「第1円筒隙間S13」という。)が形成されている。径方向において、第1円筒隙間S13の長さ(大径部20dと円筒部63bとの間の間隔)は、遠心ポンプ1が通常に動作しているとき、円筒部63bが大径部20dに当接しない程度の長さであり、一般的な遠心ポンプのインペラに対して設定されている同長さと同等に設定されている。軸方向において、段部20eは、円筒部63bと対向している。段部20eと円筒部63bとの間には、リング板状の隙間(以下「第1リング隙間S14」という。)が形成されている。軸方向において、第1リング隙間S14の長さ(段部20eと円筒部63bとの間の間隔)は、遠心ポンプ1が通常に動作しているとき、円筒部63bが段部20eに当接しない程度の長さであり、一般的な遠心ポンプのインペラに設定されている同長さと同等に設定されている。第1円筒隙間S13および第1リング隙間S14は、後述される第1固定オリフィスを構成している。大径部20dおよび段部20eは、本発明における第1円筒部に対向する部分の一例である。 The inner edge of the first front shroud 63 extends cylindrically forward so as to be coaxial with the rotating shaft 4, forming a cylindrical portion 63b that functions as the first suction port 65. In other words, the first front shroud 63 has a cylindrical portion 63b that functions as the first suction port 65. In the first impeller 6, the cylindrical portion 63b is oriented forward and is disposed within the large diameter portion 20d of the first partition portion 20. The cylindrical portion 63b is an example of the first cylindrical portion in the present invention. In the radial direction, the large diameter portion 20d faces the cylindrical portion 63b. A cylindrical gap (hereinafter referred to as the "first cylindrical gap S13") is formed between the large diameter portion 20d and the cylindrical portion 63b. In the radial direction, the length of the first cylindrical gap S13 (the interval between the large diameter portion 20d and the cylindrical portion 63b) is such that the cylindrical portion 63b does not come into contact with the large diameter portion 20d when the centrifugal pump 1 is operating normally, and is set to be equivalent to the same length set for the impeller of a general centrifugal pump. In the axial direction, the step portion 20e faces the cylindrical portion 63b. A ring-shaped gap (hereinafter referred to as the "first ring gap S14") is formed between the step portion 20e and the cylindrical portion 63b. In the axial direction, the length of the first ring gap S14 (the interval between the step portion 20e and the cylindrical portion 63b) is such that the cylindrical portion 63b does not come into contact with the step portion 20e when the centrifugal pump 1 is operating normally, and is set to be equivalent to the same length set for the impeller of a general centrifugal pump. The first cylindrical gap S13 and the first ring gap S14 constitute a first fixed orifice, which will be described later. The large diameter portion 20d and the step portion 20e are an example of a portion that faces the first cylindrical portion in the present invention.

第1正面側空間S12は、第1インペラ6の径方向の外方側に位置する空間、および第1円筒隙間S13と連通している。第1リング隙間S14は、第1円筒隙間S13および小径部20c内の空間と連通している。 The first front space S12 is connected to the space located radially outward of the first impeller 6 and to the first cylindrical gap S13. The first ring gap S14 is connected to the first cylindrical gap S13 and the space within the small diameter portion 20c.

第1背面シュラウド62の内縁部は、回転軸4と同軸となるように後方に向けて円筒状に延出されていて、第1ハブ部64を形成している。第1ハブ部64には回転軸4の前部4aが挿通されていて、第1ハブ部64が回転軸4の前部4aに固定されることにより、第1インペラ6は同前部4aに取り付けられている。このとき、第1吸込口65は、前方に向けられている。第1ハブ部64は、回転軸4の前部4aの一部を覆っていて、中央貫通孔21c内に配置されている。 The inner edge of the first rear shroud 62 extends cylindrically rearward so as to be coaxial with the rotating shaft 4, forming a first hub portion 64. The front portion 4a of the rotating shaft 4 is inserted into the first hub portion 64, and the first impeller 6 is attached to the front portion 4a of the rotating shaft 4 by fixing the first hub portion 64 to the front portion 4a. At this time, the first suction port 65 faces forward. The first hub portion 64 covers a portion of the front portion 4a of the rotating shaft 4, and is disposed within the central through hole 21c.

第1羽根61の外縁部、第1背面シュラウド62の外縁部、および第1正面シュラウド63の外縁部は、第1インペラ6内の流路を流れる取扱液が吐出される第1吐出口66を形成している。 The outer edge of the first blade 61, the outer edge of the first rear shroud 62, and the outer edge of the first front shroud 63 form a first discharge port 66 through which the handled fluid flowing through the flow passage in the first impeller 6 is discharged.

第2インペラ7は、第1インペラ6から吐出された取扱液を吸込み、吐出する。第2インペラ7は、回転軸4の前部4aに取り付けられていて、第2ポンプ室24に収容されている。すなわち、第2インペラ7は、中央隔壁部21と第2隔壁部22との間に配置されている。第2インペラ7は、いわゆるクローズドタイプのインペラである。第2インペラ7は、複数の第2羽根71、第2背面シュラウド72、第2正面シュラウド73、第2ハブ部74、第2吸込口75、および第2吐出口76を備える。 The second impeller 7 sucks in and discharges the handled fluid discharged from the first impeller 6. The second impeller 7 is attached to the front part 4a of the rotating shaft 4 and is housed in the second pump chamber 24. That is, the second impeller 7 is disposed between the central partition part 21 and the second partition part 22. The second impeller 7 is a so-called closed type impeller. The second impeller 7 has a plurality of second blades 71, a second rear shroud 72, a second front shroud 73, a second hub part 74, a second suction port 75, and a second discharge port 76.

第2インペラ7と第2ポンプ室24とにより構成されている第2ポンプ部P2に設定されている比速度は、第1インペラ6と第1ポンプ室23とにより構成されている第1ポンプ部P1に設定されている比速度よりも小さい。この構成により、遠心ポンプ1では、第1ポンプ部P1により高い吸込み性能(吐出流量)が得られていて、第2ポンプ部P2により高い揚程が得られている。また、一般的に、インペラの外径(直径)は比速度が大きくなるにつれて小さくなる。そのため、第2インペラ7の外径(直径)は、第1インペラ6の外径(直径)よりも大きい。これらの比速度の値は、例えば、遠心ポンプ1の設計(例えば、吐出流量、揚程など)などに基づいて、適宜設定されている。 The specific speed set for the second pump section P2, which is composed of the second impeller 7 and the second pump chamber 24, is smaller than the specific speed set for the first pump section P1, which is composed of the first impeller 6 and the first pump chamber 23. With this configuration, in the centrifugal pump 1, the first pump section P1 provides high suction performance (discharge flow rate), and the second pump section P2 provides high head. In addition, the outer diameter of the impeller generally becomes smaller as the specific speed increases. Therefore, the outer diameter of the second impeller 7 is larger than the outer diameter of the first impeller 6. The values of these specific speeds are appropriately set based on, for example, the design of the centrifugal pump 1 (e.g., discharge flow rate, head, etc.).

第2羽根71は、回転軸4を回転中心として周方向に回転して、第2吸込口75から吸込まれた取扱液を第2吐出口76に案内する。軸方向視において、複数の第2羽根71それぞれは、第2インペラ7の中心側から外縁側に向けて放射状に延出されると共に、渦巻き状に湾曲している。第2羽根71は、第2背面シュラウド72と第2正面シュラウド73との間に配置されている。 The second blades 71 rotate in the circumferential direction around the rotating shaft 4 as the center of rotation, and guide the handled fluid sucked in from the second suction port 75 to the second discharge port 76. When viewed in the axial direction, each of the multiple second blades 71 extends radially from the center side to the outer edge side of the second impeller 7 and is curved in a spiral shape. The second blades 71 are disposed between the second rear shroud 72 and the second front shroud 73.

第2背面シュラウド72は、第2羽根71の前方(第2インペラ7における背面側の方向)を覆う板(いわゆる主板)である。第2背面シュラウド72の形状は、リング板状である。軸方向視において、第2背面シュラウド72の中央部は、後方に向けて円錐台状に突出している。第2背面シュラウド72は、中央隔壁部21に対向している。第2背面シュラウド72は、取付孔72a、前面72b、および凸部72cを備える。第2背面シュラウド72は、本発明における第2シュラウドの一例である。 The second rear shroud 72 is a plate (so-called main plate) that covers the front of the second blade 71 (toward the rear side of the second impeller 7). The shape of the second rear shroud 72 is a ring plate. When viewed in the axial direction, the center of the second rear shroud 72 protrudes rearward in a truncated cone shape. The second rear shroud 72 faces the central partition wall portion 21. The second rear shroud 72 has an attachment hole 72a, a front surface 72b, and a protrusion 72c. The second rear shroud 72 is an example of a second shroud in the present invention.

第2背面シュラウド72の外径(直径)は、第1背面シュラウド62の外径(直径)よりも大きい。第1背面シュラウド62の外径および第2背面シュラウド72の外径は、例えば、第1インペラ6および第2インペラ7(すなわち、遠心ポンプ1)が(最高効率点で)取扱液を吐出しているとき、後述される第1軸スラスト力と第2軸スラスト力とが凡そ釣り合うように設定されている。 The outer diameter (diameter) of the second rear shroud 72 is larger than the outer diameter (diameter) of the first rear shroud 62. The outer diameters of the first rear shroud 62 and the second rear shroud 72 are set, for example, so that when the first impeller 6 and the second impeller 7 (i.e., the centrifugal pump 1) are discharging the handled liquid (at the most efficient point), the first axial thrust force and the second axial thrust force described below are roughly balanced.

取付孔72aは、回転軸4の前部4aが挿通されている貫通孔である。軸方向視において、取付孔72aは、第2背面シュラウド72の中央部に配置されていて、同中央部を軸方向に沿って円筒状に貫通している。 The mounting hole 72a is a through hole through which the front portion 4a of the rotating shaft 4 is inserted. When viewed in the axial direction, the mounting hole 72a is located in the center of the second rear shroud 72 and penetrates the center in the axial direction in a cylindrical shape.

前面72bは、前方に向けられている面であり、中央隔壁部21の後面21bに対向している。前面72bと後面21bとの間には、リング板状の隙間(以下「第2背面側空間S21」という。)が形成されている。第2背面側空間S21は、本発明における第2空間の一例である。 The front surface 72b faces forward and faces the rear surface 21b of the central partition 21. A ring-shaped gap (hereinafter referred to as the "second rear space S21") is formed between the front surface 72b and the rear surface 21b. The second rear space S21 is an example of the second space in the present invention.

図4は、第2インペラ7の模式前面図である。
同図は、第2インペラ7を前方から見た状態を模式的に示している。以下の説明において、図2も適宜参照される。
FIG. 4 is a schematic front view of the second impeller 7. As shown in FIG.
2. This figure shows a schematic view of the second impeller 7 as seen from the front. In the following description, FIG.

凸部72cは、後述される可変オリフィスとして機能する。第2背面シュラウド72の前面72bの一部は、回転軸4と同軸となるように前方に向けてリング板状に突出していて、凸部72cを構成している。すなわち、軸方向視において、凸部72cは、回転軸4と同心円状のリング板状である。径方向において、凸部72cは、第2背面シュラウド72の内方寄り(内縁部寄り)に配置されている。凸部72cの前面72dは、中央隔壁部21の後面21bと平行な平面状である。軸方向において、凸部72cと中央隔壁部21の後面21bとの間の間隔は、凸部72cを除く前面72bと中央隔壁部21の後面21bとの間の間隔よりも狭い。凸部72cは、本発明における突出部(可変オリフィス)の一例である。 The protrusion 72c functions as a variable orifice, which will be described later. A part of the front surface 72b of the second rear shroud 72 protrudes forward in a ring-shaped plate shape so as to be coaxial with the rotating shaft 4, forming the protrusion 72c. That is, in the axial view, the protrusion 72c is a ring-shaped plate shape concentric with the rotating shaft 4. In the radial direction, the protrusion 72c is disposed toward the inside (near the inner edge) of the second rear shroud 72. The front surface 72d of the protrusion 72c is a flat surface parallel to the rear surface 21b of the central partition wall 21. In the axial direction, the distance between the protrusion 72c and the rear surface 21b of the central partition wall 21 is narrower than the distance between the front surface 72b excluding the protrusion 72c and the rear surface 21b of the central partition wall 21. The protrusion 72c is an example of a protrusion (variable orifice) in the present invention.

本説明において主に参照される図面は、図1および図2に戻る。
第2正面シュラウド73は、第2羽根71の後方(第2インペラ7における正面側の方向)を覆う板(いわゆる側板)である。第2正面シュラウド73の形状は、外縁部よりも内縁部が後方に向けて凸となる、略リング板状である。第2正面シュラウド73の外径は、第2背面シュラウド72の外径よりも僅かに小さい。第2正面シュラウド73は、第2背面シュラウド72に対して後方側に配置されている。第2正面シュラウド73は、後面73aおよび円筒部73bを備える。第2正面シュラウド73は、本発明における第4シュラウドの一例である。
The drawings to which primary reference will be made in this description are turned back to FIGS.
The second front shroud 73 is a plate (so-called side plate) that covers the rear of the second blade 71 (the direction of the front side of the second impeller 7). The shape of the second front shroud 73 is a substantially ring-shaped plate with an inner edge that is more convex toward the rear than the outer edge. The outer diameter of the second front shroud 73 is slightly smaller than the outer diameter of the second rear shroud 72. The second front shroud 73 is disposed on the rear side of the second rear shroud 72. The second front shroud 73 includes a rear surface 73a and a cylindrical portion 73b. The second front shroud 73 is an example of a fourth shroud in the present invention.

後面73aは、後方に向けられていて、第2隔壁部22の内面22aに対向している面である。後面73aと内面22aとの間には、略リング板状の空間(以下「第2正面側空間S22」という。)が形成されている。 The rear surface 73a faces rearward and faces the inner surface 22a of the second partition wall portion 22. A substantially ring-shaped space (hereinafter referred to as the "second front space S22") is formed between the rear surface 73a and the inner surface 22a.

第2正面シュラウド73の内縁部は、回転軸4と同軸となるように後方に向けて円筒状に延伸されていて、第2吸込口75として機能する円筒部73bを構成している。換言すれば、第2正面シュラウド73は、第2吸込口75として機能する円筒部73bを備える。第2インペラ7において、円筒部73bは、後方に向けられていて、第2隔壁部22の大径部22d内に配置されている。円筒部73bは、本発明における第2円筒部の一例である。径方向において、円筒部73bは、大径部22dに対向している。大径部22dと円筒部73bとの間には円筒状の隙間(以下「第2円筒隙間S23」という。)が形成されている。径方向において、第2円筒隙間S23の長さ(大径部22dと円筒部73bとの間の間隔)は、遠心ポンプ1が通常に動作しているとき、円筒部73bが大径部22dに当接しない程度の長さであり、一般的な遠心ポンプのインペラに設定されている同長さよりも長くなるように設定されている。すなわち、径方向において、第2円筒隙間S23の長さは、第1円筒隙間S13の長さよりも長い。軸方向において、円筒部73bは第1段部22eに対向している。第1段部22eと円筒部73bとの間にはリング板状の隙間(以下「第2リング隙間S24」という。)が形成されている。軸方向において、第2リング隙間S24の長さ(第1段部22eと円筒部73bとの間の長さ)は、遠心ポンプ1が通常に動作しているとき、円筒部73bが第1段部22eに当接しない程度の長さであり、一般的な遠心ポンプのインペラに設定されている同長さよりも長くなるように設定されている。すなわち、軸方向において、第2リング隙間S24の長さは、第1リング隙間S14の長さよりも長い。 The inner edge of the second front shroud 73 extends cylindrically toward the rear so as to be coaxial with the rotating shaft 4, forming a cylindrical portion 73b that functions as the second suction port 75. In other words, the second front shroud 73 has a cylindrical portion 73b that functions as the second suction port 75. In the second impeller 7, the cylindrical portion 73b is directed toward the rear and is disposed within the large diameter portion 22d of the second partition wall portion 22. The cylindrical portion 73b is an example of a second cylindrical portion in the present invention. In the radial direction, the cylindrical portion 73b faces the large diameter portion 22d. A cylindrical gap (hereinafter referred to as the "second cylindrical gap S23") is formed between the large diameter portion 22d and the cylindrical portion 73b. In the radial direction, the length of the second cylindrical gap S23 (the distance between the large diameter portion 22d and the cylindrical portion 73b) is set to be such that the cylindrical portion 73b does not come into contact with the large diameter portion 22d when the centrifugal pump 1 is operating normally, and is longer than the same length set for the impeller of a general centrifugal pump. That is, in the radial direction, the length of the second cylindrical gap S23 is longer than the length of the first cylindrical gap S13. In the axial direction, the cylindrical portion 73b faces the first step portion 22e. A ring-shaped gap (hereinafter referred to as the "second ring gap S24") is formed between the first step portion 22e and the cylindrical portion 73b. In the axial direction, the length of the second ring gap S24 (the length between the first step portion 22e and the cylindrical portion 73b) is set to be such that the cylindrical portion 73b does not come into contact with the first step portion 22e when the centrifugal pump 1 is operating normally, and is longer than the same length set for the impeller of a general centrifugal pump. That is, in the axial direction, the length of the second ring gap S24 is longer than the length of the first ring gap S14.

第2正面側空間S22は、第2インペラ7の径方向の外方側の空間、および第2円筒隙間S23と連通している。第2リング隙間S24は、第2正面側空間S22および小径部22c内の空間と連通している。 The second front space S22 is connected to the space radially outward of the second impeller 7 and the second cylindrical gap S23. The second ring gap S24 is connected to the second front space S22 and the space within the small diameter portion 22c.

第2背面シュラウド72の内縁部は、回転軸4と同軸となるように前方に向けて円筒状に延出されていて、第2ハブ部74を構成している。第2ハブ部74には回転軸4の前部4aが挿通されていて、第2ハブ部74が回転軸4の前部4aに固定されることにより、第2インペラ7は同前部4aに取り付けられている。このとき、第2吸込口75は、後方に向けられている。第2ハブ部74は、回転軸4の前部4aの一部を覆っていて、中央貫通孔21c内に配置されている。第2ハブ部74は第1ハブ部64に当接していて、中央貫通孔21cと第1ハブ部64および第2ハブ部74との間には、円筒状の空間(以下「円筒空間S3」という。)が形成されている。円筒空間S3は、第1背面側空間S11および第2背面側空間S21と連通している。すなわち、第1背面側空間S11および第2背面側空間S21とは、円筒空間S3(中央貫通孔21c)を介して、互いに連通している。 The inner edge of the second rear shroud 72 extends cylindrically forward so as to be coaxial with the rotating shaft 4, forming the second hub portion 74. The front portion 4a of the rotating shaft 4 is inserted into the second hub portion 74, and the second impeller 7 is attached to the front portion 4a of the rotating shaft 4 by fixing the second hub portion 74 to the front portion 4a. At this time, the second suction port 75 is directed rearward. The second hub portion 74 covers a part of the front portion 4a of the rotating shaft 4 and is disposed in the central through hole 21c. The second hub portion 74 abuts against the first hub portion 64, and a cylindrical space (hereinafter referred to as the "cylindrical space S3") is formed between the central through hole 21c and the first hub portion 64 and the second hub portion 74. The cylindrical space S3 is in communication with the first rear side space S11 and the second rear side space S21. That is, the first rear side space S11 and the second rear side space S21 are in communication with each other via the cylindrical space S3 (central through hole 21c).

このように、第1インペラ6および第2インペラ7は、中央隔壁部21を挟みこむように背中合わせの状態で、1つの回転軸4に取り付けられている、2段遠心ポンプである。第1ポンプ室23と第2ポンプ室24とは、中央隔壁部21により区画されていて、円筒空間S3を介して互いに連通している。すなわち、第1ポンプ室23と第2ポンプ室24との間には、メカニカルシールなどによる軸封構造は、配置されていない。 In this way, the first impeller 6 and the second impeller 7 are attached to one rotating shaft 4 back-to-back with the central partition 21 in between, forming a two-stage centrifugal pump. The first pump chamber 23 and the second pump chamber 24 are partitioned by the central partition 21 and communicate with each other via the cylindrical space S3. In other words, no shaft sealing structure such as a mechanical seal is provided between the first pump chamber 23 and the second pump chamber 24.

●遠心ポンプの動作
次に、遠心ポンプ1の動作が説明される。以下の説明において、図1および図2は、適宜参照される。
Operation of the Centrifugal Pump Next, a description will be given of the operation of the centrifugal pump 1. In the following description, reference will be made to Figures 1 and 2 as appropriate.

遠心ポンプ1の動作が開始されると、モータ3が駆動して、回転軸4が回転する。第1インペラ6は、小径部20cに導入された取扱液を前方から吸込み、第1ポンプ室23内へ吐出する。第1ポンプ室23内へ吐出された取扱液は、連結流路25を介して、小径部22c内の空間へ送液される。このとき、第1ポンプ室23内へ吐出された取扱液の一部は、第1背面側空間S11へ流れ込み、円筒空間S3を介して第2ポンプ室24(第2背面側空間S21)へ流入する。また、第1ポンプ室23内へ吐出された取扱液の別の一部は、第1正面側空間S12、第1円筒隙間S13、および第1リング隙間S14を介して、小径部20c内の空間へ流入する(戻る)。この取扱液が戻る流れは、第1インペラ6の吸込み性能に悪影響を与える。そのため、同流れは、主に、第1円筒隙間S13および第1リング隙間S14により絞られている。すなわち、第1円筒隙間S13および第1リング隙間S14は、同流れに対する絞り(第1固定オリフィス)として機能している。第1固定オリフィス(第1円筒隙間S13、第1リング隙間S14)は、本発明における第1隙間の一例である。 When the centrifugal pump 1 starts to operate, the motor 3 is driven and the rotating shaft 4 rotates. The first impeller 6 sucks the handled fluid introduced into the small diameter portion 20c from the front and discharges it into the first pump chamber 23. The handled fluid discharged into the first pump chamber 23 is sent to the space in the small diameter portion 22c through the connecting flow path 25. At this time, a part of the handled fluid discharged into the first pump chamber 23 flows into the first back side space S11 and flows into the second pump chamber 24 (second back side space S21) through the cylindrical space S3. In addition, another part of the handled fluid discharged into the first pump chamber 23 flows (returns) into the space in the small diameter portion 20c through the first front side space S12, the first cylindrical gap S13, and the first ring gap S14. This flow of the handled fluid returning has a negative effect on the suction performance of the first impeller 6. Therefore, the flow is mainly restricted by the first cylindrical gap S13 and the first ring gap S14. In other words, the first cylindrical gap S13 and the first ring gap S14 function as a restriction (first fixed orifice) for the flow. The first fixed orifice (first cylindrical gap S13, first ring gap S14) is an example of the first gap in the present invention.

第2インペラ7は、小径部22c内の空間に送液された取扱液を後方から吸込み、第2ポンプ室24内へ吐出する。第2ポンプ室24内へ吐出された取扱液は、吐出流路26および吐出管28を介して、吐出配管(不図示)へ吐出される。このとき、第2ポンプ室24内へ吐出された取扱液の一部は、第2背面側空間S21へ流れ込む。ここで、第2ポンプ室24内の取扱液の圧力は、第1ポンプ室23内の取扱液の圧力よりも大きい。そのため、第2背面側空間S21へ流れ込んだ取扱液は、第1ポンプ室23から流入した取扱液を押し戻すように、円筒空間S3を介して、第1ポンプ室23(第1背面側空間S11)へ流入する。このように、遠心ポンプ1では、第2ポンプ室24から第1ポンプ室23へと取扱液が戻る流れ(以下「リターン流れ」という。)が、生じている。第2背面側空間S21および円筒空間S3は、第2ポンプ室24内の取扱液の一部が第1背面側空間S11(第1ポンプ室23)に流れる流路(以下「リターン流路RL」という。)を構成している。また、第2ポンプ室24内へ吐出された取扱液の別の一部は、第2正面側空間S22、第2円筒隙間S23、および第2リング隙間S24を介して、小径部22c内の空間へ流入する(戻る)。この取扱液が戻る流れは、第2インペラ7の吸込み性能に悪影響を与え得る。そのため、同流れは、主に、第2円筒隙間S23および第2リング隙間S24により絞られている。すなわち、第2円筒隙間S23および第2リング隙間S24は、同流れに対する絞り(第2固定オリフィス)として機能している。第2固定オリフィスは、第1固定オリフィスよりも大きい。したがって、第2固定オリフィスによる流量の絞り量は、第1固定オリフィスによる流量の絞り量よりも少ない。つまり、第2固定オリフィスを流れる取扱液の流量は、第1固定オリフィスを流れる取扱液の流量よりも多い。第2固定オリフィス(第2円筒隙間S23、第2リング隙間S24)は、本発明における第2隙間の一例である。 The second impeller 7 sucks the handled fluid sent to the space in the small diameter portion 22c from the rear and discharges it into the second pump chamber 24. The handled fluid discharged into the second pump chamber 24 is discharged to the discharge piping (not shown) through the discharge flow path 26 and the discharge pipe 28. At this time, a part of the handled fluid discharged into the second pump chamber 24 flows into the second back side space S21. Here, the pressure of the handled fluid in the second pump chamber 24 is greater than the pressure of the handled fluid in the first pump chamber 23. Therefore, the handled fluid that has flowed into the second back side space S21 flows into the first pump chamber 23 (first back side space S11) through the cylindrical space S3, so as to push back the handled fluid that has flowed in from the first pump chamber 23. In this way, in the centrifugal pump 1, a flow of the handled fluid returning from the second pump chamber 24 to the first pump chamber 23 (hereinafter referred to as the "return flow") is generated. The second back side space S21 and the cylindrical space S3 form a flow path (hereinafter referred to as the "return flow path RL") through which a part of the handled fluid in the second pump chamber 24 flows into the first back side space S11 (first pump chamber 23). Another part of the handled fluid discharged into the second pump chamber 24 flows (returns) into the space in the small diameter portion 22c through the second front side space S22, the second cylindrical gap S23, and the second ring gap S24. This return flow of the handled fluid may adversely affect the suction performance of the second impeller 7. Therefore, the flow is mainly restricted by the second cylindrical gap S23 and the second ring gap S24. That is, the second cylindrical gap S23 and the second ring gap S24 function as a restriction (second fixed orifice) for the flow. The second fixed orifice is larger than the first fixed orifice. Therefore, the amount of flow restriction by the second fixed orifice is less than the amount of flow restriction by the first fixed orifice. In other words, the flow rate of the handled fluid flowing through the second fixed orifice is greater than the flow rate of the handled fluid flowing through the first fixed orifice. The second fixed orifice (second cylinder gap S23, second ring gap S24) is an example of the second gap in the present invention.

後述のとおり、このように取扱液が流れる遠心ポンプ1では、従来の2段遠心ポンプ(以下「従来ポンプ」という)とは異なる軸スラスト力が作用している。本明細書において、「従来ポンプ」の構成は、第1インペラの外径(第1背面シュラウドの外径)と第2インペラの外径(第2背面シュラウドの外径)とが同じであり、円筒空間がメカニカルシールで軸封されている点を除き、遠心ポンプ1の構成と共通するものとする。すなわち、従来ポンプは、第1インペラおよび第2インペラが背中合わせの状態で1つの回転軸に取り付けられている、2段遠心ポンプである。遠心ポンプ1と従来ポンプとを区別するため、以下の説明において、従来ポンプを示す構成には、遠心ポンプ1と同じ符号に符号「z」が付されるものとする。 As described below, in the centrifugal pump 1 through which the handled liquid flows in this manner, an axial thrust force different from that of a conventional two-stage centrifugal pump (hereinafter referred to as the "conventional pump"). In this specification, the configuration of the "conventional pump" is assumed to be the same as that of the centrifugal pump 1, except that the outer diameter of the first impeller (outer diameter of the first rear shroud) and the outer diameter of the second impeller (outer diameter of the second rear shroud) are the same, and the cylindrical space is sealed with a mechanical seal. In other words, the conventional pump is a two-stage centrifugal pump in which the first impeller and the second impeller are attached to one rotating shaft back-to-back. In order to distinguish between the centrifugal pump 1 and the conventional pump, in the following description, the configuration indicating the conventional pump is designated by the same reference numeral as the centrifugal pump 1, with the letter "z" added.

「軸スラスト力」は、回転軸4(第1インペラ6、第2インペラ7)を軸方向に移動させるように、回転軸4に作用する力である。軸スラスト力は、回転軸4を前方に向けて移動させるように作用する第1軸スラスト力と、回転軸4を後方に向けて移動させるように作用する第2軸スラスト力と、を含む。軸スラスト力は、主に、遠心ポンプ1の第1インペラ6および第2インペラ7の正面側と背面側との圧力バランスにより生じる。 The "axial thrust force" is a force acting on the rotating shaft 4 (first impeller 6, second impeller 7) to move the rotating shaft 4 in the axial direction. The axial thrust force includes a first axial thrust force acting to move the rotating shaft 4 forward, and a second axial thrust force acting to move the rotating shaft 4 backward. The axial thrust force is mainly generated by the pressure balance between the front side and the back side of the first impeller 6 and the second impeller 7 of the centrifugal pump 1.

●従来ポンプにおける軸スラスト力
ここで、遠心ポンプ1における軸スラスト力の説明の前に、従来ポンプ1z、および、メカニカルシールMzを備えていない従来ポンプ1zにおける軸スラスト力が、以下に説明される。
Axial thrust force in conventional pump Before describing the axial thrust force in the centrifugal pump 1, the axial thrust force in a conventional pump 1z and a conventional pump 1z not equipped with a mechanical seal Mz will be described below.

図5(a)は、従来ポンプ1zにおける軸スラスト力を説明する模式部分拡大断面図であり、(b)は、メカニカルシールMzを備えていない従来ポンプ1zにおける軸スラスト力を説明する模式部分拡大断面図である。
同図では、説明の便宜上、中央隔壁部21z、回転軸4z、第1インペラ6z、第2インペラ7z、およびメカニカルシールMzのみが簡略化されて示されている。同図(b)は、リターン流れを白抜き矢印で示している。
FIG. 5(a) is a schematic partially enlarged cross-sectional view illustrating the axial thrust force in a conventional pump 1z, and (b) is a schematic partially enlarged cross-sectional view illustrating the axial thrust force in a conventional pump 1z that does not have a mechanical seal Mz.
For ease of explanation, only the central partition wall 21z, the rotary shaft 4z, the first impeller 6z, the second impeller 7z, and the mechanical seal Mz are shown in the simplified form in Fig. 2. Fig. 2(b) shows the return flow with a hollow arrow.

以下の説明において、圧力「Pf3」は第1インペラ6zの第1正面シュラウド63zが第1正面側空間S12zを流れる取扱液から受ける圧力を示していて、圧力「Pr3」は第1インペラ6zの第1背面シュラウド62zが第1背面側空間S11zを流れる取扱液から受ける圧力を示していて、圧力「Pf4」は第2インペラ7zの第2正面シュラウド73zが第2正面側空間S22zを流れる取扱液から受ける圧力を示していて、圧力「Pr4」は第2インペラ7zの第2背面シュラウド72zが第2背面側空間S21zを流れる取扱液から受ける圧力を示している。第1インペラ6zには、圧力「Pf3」に基づく力「Ff3」が後方へ向けて作用していて、圧力「Pr3」に基づく力「Fr3」が前方へ向けて作用している。圧力「Pf3」は圧力「Pr3」よりも小さいため、第1インペラ6zには2つの力の差分(Fr3-Ff3)に相当する力(第1軸スラスト力)が前方へ向けて作用している。同様に、第2インペラ7zには、圧力「Pf4」による力「Ff4」が前方へ向けて作用していて、圧力「Pr4」による力「Fr4」が後方へ向けて作用している。圧力「Pf4」は圧力「Pr4」よりも小さいため、第2インペラ7zには2つの力の差分(Fr4-Ff4)に相当する力(第2軸スラスト力)が後方へ向けて作用している。図5において、細い矢印は、圧力「Pf3」「Pr3」「Pf4」「Pr4」の大きさを矢印の長さで例示している。太い矢印は、力「Ff3」「Fr3」「Ff4」「Fr4」の大きさを矢印の長さで例示している。 In the following description, pressure " Pf3 " indicates the pressure that the first front shroud 63z of the first impeller 6z receives from the handled fluid flowing in the first front side space S12z, pressure " Pr3 " indicates the pressure that the first rear shroud 62z of the first impeller 6z receives from the handled fluid flowing in the first rear side space S11z, pressure " Pf4 " indicates the pressure that the second front shroud 73z of the second impeller 7z receives from the handled fluid flowing in the second front side space S22z, and pressure " Pr4 " indicates the pressure that the second rear shroud 72z of the second impeller 7z receives from the handled fluid flowing in the second rear side space S21z. A force " Ff3 " based on the pressure " Pf3 " acts rearward on the first impeller 6z, and a force " Fr3 " based on the pressure " Pr3 " acts forward. Since the pressure "P f3 " is smaller than the pressure "P r3 ", a force (first axial thrust force) equivalent to the difference between the two forces (F r3 -F f3 ) acts forward on the first impeller 6z. Similarly, a force "F f4 " due to the pressure "P f4 " acts forward on the second impeller 7z, and a force "F r4 " due to the pressure "P r4 " acts backward. Since the pressure "P f4 " is smaller than the pressure "P r4 ", a force (second axial thrust force) equivalent to the difference between the two forces (F r4 -F f4 ) acts backward on the second impeller 7z. In FIG. 5, the thin arrows show the magnitudes of the pressures "P f3 ", "P r3 ", "P f4 ", and "P r4 " by the lengths of the arrows. The thick arrows indicate the magnitude of the forces "F f3 ", "F r3 ", "F f4 ", and "F r4 " by way of example, using the lengths of the arrows.

図5(a)に示されるように、従来ポンプ1zにおいて、第1インペラ6zの構成は、回転方向を除き、第2インペラ7zの構成と共通している。すなわち、前述のとおり、第1インペラ6zの第1背面シュラウド62zの外径は、第2インペラ7zの第2背面シュラウド72zの外径と同じである。円筒空間S3zにはメカニカルシールMzが取り付けられていて、第1ポンプ室23zは第2ポンプ室24zと連通していない。第1正面シュラウド63zの受圧面積(接液面積)は、第1背面シュラウド62zの受圧面積よりも小さく、第2正面シュラウド73zの受圧面積と同じである。また、第1背面シュラウド62zの受圧面積は、第2背面シュラウド72zの受圧面積と同じである。この構成では、圧力「Pf3」は圧力「Pf4」と同じとなり、圧力「Pr3」は圧力「Pr4」と同じとなる。その結果、第1背面シュラウド62zに作用する力「Fr3」は、第1正面シュラウド63zに作用する力「Ff3」よりも大きくなり、第2背面シュラウド72zに作用する力「Fr4」と同じとなる。第1正面シュラウド63zに作用する力「Ff3」は、第2正面シュラウド73zに作用する力「Ff4」と同じとなる。したがって、第1インペラ6zには、2つの力の差分(Fr3-Ff3)に相当する力(第1軸スラスト力)が、前方へ向けて作用している。一方、第2インペラ7zには、2つの力の差分(Fr4-Ff4)に相当する力(第2軸スラスト力)が、後方へ向けて作用している。その結果、第1軸スラスト力と第2軸スラスト力とは、相互にキャンセルされている(軸スラスト力が釣り合っている)。なお、実際には、第1ポンプ室23z内の取扱液と第2ポンプ室24z内の取扱液との圧力差により、回転軸4には第1軸スラスト力が作用している。しかし、通常、同第1軸スラスト力は、軸受により吸収されている。そのため、従来ポンプ1zにおいて、回転軸4zには、問題となるような軸スラスト力は作用していない。 As shown in Fig. 5(a), in the conventional pump 1z, the configuration of the first impeller 6z is common to the configuration of the second impeller 7z, except for the direction of rotation. That is, as described above, the outer diameter of the first rear shroud 62z of the first impeller 6z is the same as the outer diameter of the second rear shroud 72z of the second impeller 7z. A mechanical seal Mz is attached to the cylindrical space S3z, and the first pump chamber 23z does not communicate with the second pump chamber 24z. The pressure-receiving area (liquid-contacting area) of the first front shroud 63z is smaller than the pressure-receiving area of the first rear shroud 62z and is the same as the pressure-receiving area of the second front shroud 73z. In addition, the pressure-receiving area of the first rear shroud 62z is the same as the pressure-receiving area of the second rear shroud 72z. In this configuration, the pressure "P f3 " is equal to the pressure "P f4 ", and the pressure "P r3 " is equal to the pressure "P r4 ". As a result, the force "F r3 " acting on the first rear shroud 62z becomes larger than the force "F f3 " acting on the first front shroud 63z, and becomes equal to the force "F r4 " acting on the second rear shroud 72z. The force "F f3 " acting on the first front shroud 63z becomes equal to the force "F f4 " acting on the second front shroud 73z. Therefore, a force (first axial thrust force) equivalent to the difference between the two forces (F r3 -F f3 )) acts forward on the first impeller 6z. Meanwhile, a force (second axial thrust force) equivalent to the difference between the two forces ( Fr4 - Ff4 ) acts rearward on the second impeller 7z. As a result, the first axial thrust force and the second axial thrust force cancel each other out (the axial thrust forces are balanced). In reality, the first axial thrust force acts on the rotating shaft 4 due to the pressure difference between the handled fluid in the first pump chamber 23z and the handled fluid in the second pump chamber 24z. However, this first axial thrust force is usually absorbed by the bearing. Therefore, in the conventional pump 1z, no problematic axial thrust force acts on the rotating shaft 4z.

次に、図5(b)に示されるように、メカニカルシールMzを備えていない従来ポンプ1zでは、第1ポンプ室23zは、円筒空間S3zを介して、第2ポンプ室24zと連通している。この構成では、第2ポンプ室24z内の取扱液の圧力が第1ポンプ室23z内の取扱液の圧力よりも高いため、第2ポンプ室24z内の取扱液が円筒空間S3zを介して第1ポンプ室23z内へ流入する流れ(リターン流れ)が生じている。このとき、第2背面側空間S21zでは、第2インペラ7zの回転方向に旋回しながら、第2背面シュラウド72zの外縁側から内縁側へ向かう流れが生じている。そのため、図5(b)に破線および実線で示されるように、第2背面側空間S21z内を流れる取扱液の圧力「Pr4」は、低くなる。一方、第1背面側空間S11zでは、第1インペラ6zの回転方向に旋回しながら、第1背面シュラウド62zの内縁側から外縁側へ向かう流れが生じている。そのため、図5(b)に破線および実線で示されるように、第1背面側空間S11z内を流れる取扱液の圧力「Pr3」は、高くなる。したがって、第1背面シュラウド62zに作用する力「Fr3」は大きくなり、第2背面シュラウド72zに作用する力「Fr4」は小さくなる。その結果、回転軸4z(第1インペラ6z、第2インペラ7z)に作用する第1軸スラスト力が第2軸スラスト力よりも大きくなり、回転軸4zには第1軸スラスト力が作用している。このように、第1ポンプ室23zが円筒空間S3zを介して第2ポンプ室24zと連通する場合、従来ポンプ1zにおける軸スラスト力の釣り合いは崩れ、回転軸4zには軸スラスト力(第1軸スラスト力)が作用している。 Next, as shown in FIG. 5B, in the conventional pump 1z not provided with the mechanical seal Mz, the first pump chamber 23z communicates with the second pump chamber 24z through the cylindrical space S3z. In this configuration, since the pressure of the handled fluid in the second pump chamber 24z is higher than the pressure of the handled fluid in the first pump chamber 23z, a flow (return flow) occurs in which the handled fluid in the second pump chamber 24z flows into the first pump chamber 23z through the cylindrical space S3z. At this time, in the second rear side space S21z, a flow is generated from the outer edge side to the inner edge side of the second rear shroud 72z while rotating in the rotation direction of the second impeller 7z. Therefore, as shown by the dashed line and the solid line in FIG. 5B, the pressure " Pr4 " of the handled fluid flowing in the second rear side space S21z becomes low. On the other hand, in the first rear side space S11z, a flow is generated from the inner edge side to the outer edge side of the first rear side shroud 62z while rotating in the rotation direction of the first impeller 6z. Therefore, as shown by the dashed line and the solid line in Fig. 5(b), the pressure "P r3 " of the handled fluid flowing in the first rear side space S11z becomes high. Therefore, the force "F r3 " acting on the first rear side shroud 62z becomes large, and the force "F r4 " acting on the second rear side shroud 72z becomes small. As a result, the first axial thrust force acting on the rotating shaft 4z (first impeller 6z, second impeller 7z) becomes larger than the second axial thrust force, and the first axial thrust force acts on the rotating shaft 4z. In this manner, when the first pump chamber 23z communicates with the second pump chamber 24z via the cylindrical space S3z, the balance of the axial thrust forces in the conventional pump 1z is lost, and an axial thrust force (first axial thrust force) acts on the rotating shaft 4z.

これらの軸スラスト力は、モータ3の回転数が増加するにつれて大きくなる。そのため、例えば、高速回転が必要な取扱液(例えば、低粘度の取扱液)が送液される場合、軸スラスト力は軸受では吸収することができず、軸スラスト力を打ち消す機構(例えば、バランスピストン、バランスシートなど)が必要となる。この場合、従来ポンプ1z全体が大きくなるだけでなく、回転軸4zが長くなる。その結果、高速回転への対応は、難しくなる。また、取扱液が軸受の潤滑に用いられる場合、特に取扱液の粘度が低いと、僅かな軸スラスト力が生じても軸受のベアリングの摺動面に面圧が生じる。その結果、摺動面の温度が上昇して、軸受の寿命が減少する。したがって、軸スラスト力を極力生じさせない構造(理想的には、軸スラスト力が「0」になる構造)が必要となる。 These axial thrust forces increase as the rotation speed of the motor 3 increases. Therefore, for example, when a handling liquid that requires high-speed rotation (e.g., a handling liquid with low viscosity) is pumped, the axial thrust force cannot be absorbed by the bearings, and a mechanism to counter the axial thrust force (e.g., a balance piston, a balance sheet, etc.) is required. In this case, not only does the conventional pump 1z become larger overall, but the rotating shaft 4z becomes longer. As a result, it becomes difficult to handle high-speed rotation. In addition, when the handling liquid is used to lubricate the bearings, even a slight axial thrust force generates surface pressure on the sliding surface of the bearing, especially if the viscosity of the handling liquid is low. As a result, the temperature of the sliding surface rises and the life of the bearing is reduced. Therefore, a structure that generates as little axial thrust force as possible (ideally, a structure in which the axial thrust force becomes "0") is required.

●遠心ポンプにおける軸スラスト力
次に、遠心ポンプ1における軸スラスト力が、以下に説明される。以下の説明では、図1~図5も適宜参照される。
Axial Thrust Force in Centrifugal Pump Next, the axial thrust force in the centrifugal pump 1 will be described below. In the following description, Figs. 1 to 5 will also be referred to as appropriate.

図6は、遠心ポンプ1における軸スラスト力に対する第2インペラ7の影響を説明する模式部分拡大断面図である。
同図では、説明の便宜上、中央隔壁部21、回転軸4、第1インペラ6、および第2インペラ7のみが簡略化されて示されていて、凸部72cの図示は省略されている。同図の白抜き矢印は、リターン流れを示している。また、同図では、第2インペラ7に作用する力の理解を容易にするため、第2背面シュラウド72の外径のみが第1背面シュラウド62の外径よりも大きく、第2正面シュラウド73の外径は第1正面シュラウド63の外径と同じとなるように、第2インペラ7が図示されている。
FIG. 6 is a schematic partially enlarged sectional view illustrating the influence of the second impeller 7 on the axial thrust force in the centrifugal pump 1. As shown in FIG.
In the figure, for the sake of convenience, only the central partition wall 21, the rotating shaft 4, the first impeller 6, and the second impeller 7 are shown in a simplified manner, and the protruding portion 72c is omitted. The white arrows in the figure indicate the return flow. In addition, in the figure, in order to facilitate understanding of the force acting on the second impeller 7, the second impeller 7 is shown such that only the outer diameter of the second rear shroud 72 is larger than the outer diameter of the first rear shroud 62, and the outer diameter of the second front shroud 73 is the same as the outer diameter of the first front shroud 63.

以下の説明において、圧力「Pf1」は第1インペラ6の第1正面シュラウド63が第1正面側空間S12を流れる取扱液から受ける圧力を示していて、圧力「Pr1」は第1インペラ6の第1背面シュラウド62が第1背面側空間S11を流れる取扱液から受ける圧力を示していて、圧力「Pf2」は第2インペラ7の第2正面シュラウド73が第2正面側空間S22を流れる取扱液から受ける圧力を示していて、圧力「Pr2」は第2インペラ7の第2背面シュラウド72が第2背面側空間S21を流れる取扱液から受ける圧力を示している。第1インペラ6には、圧力「Pf1」に基づく力「Ff1」が後方へ向けて作用していて、圧力「Pr1」に基づく力「Fr1」が前方へ向けて作用している。圧力「Pf1」は圧力「Pr1」よりも小さいため、第1インペラ6には2つの力の差分(Fr1-Ff1)に相当する力(第1軸スラスト力)が前方へ向けて作用している。同様に、第2インペラ7には、圧力「Pf2」に基づく力「Ff2」が前方へ向けて作用していて、圧力「Pr2」による力「Fr2」が後方へ向けて作用している。第2インペラ7には2つの力の差分(Fr2-Ff2)に相当する力(第2軸スラスト力)が後方へ向けて作用している。図6において、細い矢印は、圧力「Pf1」「Pr1」「Pf2」「Pr2」の大きさを矢印の長さで例示している。太い矢印は、力「Ff1」「Fr1」「Ff2」「Fr2」の大きさを矢印の長さで例示している。 In the following description, pressure " Pf1 " indicates the pressure that the first front shroud 63 of the first impeller 6 receives from the handled fluid flowing in the first front side space S12, pressure " Pr1 " indicates the pressure that the first rear shroud 62 of the first impeller 6 receives from the handled fluid flowing in the first rear side space S11, pressure " Pf2 " indicates the pressure that the second front shroud 73 of the second impeller 7 receives from the handled fluid flowing in the second front side space S22, and pressure " Pr2 " indicates the pressure that the second rear shroud 72 of the second impeller 7 receives from the handled fluid flowing in the second rear side space S21. A force " Ff1 " based on the pressure " Pf1 " acts rearward on the first impeller 6, and a force " Fr1 " based on the pressure " Pr1 " acts forward. Since pressure "P f1 " is smaller than pressure "P r1 ", a force (first axial thrust force) equivalent to the difference between the two forces (F r1 -F f1 ) acts forward on the first impeller 6. Similarly, a force "F f2 " based on pressure "P f2 " acts forward on the second impeller 7, and a force "F r2 " due to pressure "P r2 " acts backward. A force (second axial thrust force) equivalent to the difference between the two forces (F r2 -F f2 ) acts backward on the second impeller 7. In FIG. 6, the thin arrows show the magnitudes of pressures "P f1 ", "P r1 ", "P f2 ", and "P r2 " by the lengths of the arrows. The thick arrows indicate the magnitudes of the forces "F f1 ", "F r1 ", "F f2 ", and "F r2 " by the lengths of the arrows.

前述のとおり、第2背面シュラウド72の外径は、第1背面シュラウド62の外径よりも大きい。そのため、図6に示されるように、第2背面シュラウド72の受圧面積は、第1背面シュラウド62の受圧面積よりも大きい。その結果、第2インペラ7に作用する力「Fr2」は、従来ポンプ1zの第2インペラ7zに作用する力「Fr4」よりも増加する。したがって、第2背面シュラウド72の外径(すなわち、第2インペラ7の外径)が第1背面シュラウド62の外径(すなわち、第1インペラ6の外径)よりも大きく設計されることにより、第2インペラ7(回転軸4)に作用する第2軸スラスト力(Fr2-Ff2)が第2インペラ7z(回転軸4z)に作用する第2軸スラスト力(Fr4-Ff4)よりも大きくなり、回転軸4に作用する軸スラスト力(第1軸スラスト力)は回転軸4zに作用する軸スラスト力(第1軸スラスト力)よりも小さくなる(抑制される)。その結果、回転軸4に作用する第1軸スラスト力(Fr1-Ff1)と第2軸スラスト力(Fr2-Ff2)とは、(略)釣り合う。 As described above, the outer diameter of the second rear shroud 72 is larger than the outer diameter of the first rear shroud 62. Therefore, as shown in Fig. 6, the pressure-receiving area of the second rear shroud 72 is larger than the pressure-receiving area of the first rear shroud 62. As a result, the force " Fr2 " acting on the second impeller 7 becomes greater than the force " Fr4 " acting on the second impeller 7z of the conventional pump 1z. Therefore, by designing the outer diameter of the second rear shroud 72 (i.e., the outer diameter of the second impeller 7) to be larger than the outer diameter of the first rear shroud 62 (i.e., the outer diameter of the first impeller 6), the second axial thrust force ( Fr2 - Ff2 ) acting on the second impeller 7 (rotating shaft 4) becomes larger than the second axial thrust force ( Fr4 - Ff4 ) acting on the second impeller 7z (rotating shaft 4z), and the axial thrust force (first axial thrust force) acting on the rotating shaft 4 becomes smaller (suppressed) than the axial thrust force (first axial thrust force) acting on the rotating shaft 4z. As a result, the first axial thrust force ( Fr1 - Ff1 ) and the second axial thrust force ( Fr2 - Ff2 ) acting on the rotating shaft 4 are (approximately) balanced.

図7は、遠心ポンプ1における軸スラスト力に対する第2固定オリフィス(第2円筒隙間S23および第2リング隙間S24)の影響を説明する模式部分拡大断面図である。
同図では、説明の便宜上、第1隔壁部20、中央隔壁部21、第2隔壁部22、回転軸4、第1インペラ6、および第2インペラ7のみが簡略されて示されていて、凸部72cの図示は省略されている。同図の白抜き矢印は、リターン流れを示している。また、同図では、第2固定オリフィスの影響のみを説明するため、第2インペラ7の外径が第1インペラ6の外径と同じとなるように、第2インペラ7が図示されている。
FIG. 7 is a schematic partially enlarged sectional view illustrating the influence of the second fixed orifice (the second cylindrical gap S23 and the second ring gap S24) on the axial thrust force in the centrifugal pump 1.
In the figure, for the convenience of explanation, only the first partition 20, the central partition 21, the second partition 22, the rotating shaft 4, the first impeller 6, and the second impeller 7 are shown in a simplified manner, and the protruding portion 72c is omitted. The white arrows in the figure indicate the return flow. In addition, in the figure, in order to explain only the effect of the second fixed orifice, the second impeller 7 is shown so that the outer diameter of the second impeller 7 is the same as the outer diameter of the first impeller 6.

前述のとおり、径方向において、第2円筒隙間S23の長さは、第1円筒隙間S13の長さよりも長い。軸方向において、第2リング隙間S24の長さは、第1リング隙間S14の長さよりも長い。この構成では、第2正面側空間S22に流入した取扱液が第2固定オリフィスで絞られる流量は、第1正面側空間S12に流入した取扱液が第1固定オリフィスで絞られる流量よりも少なくなる。すなわち、第2固定オリフィスを流れる取扱液の流量(図7の破線矢印で示される流れの流量)は、第1固定オリフィスを流れる取扱液の流量よりも多くなる。そのため、第2正面シュラウド73が取扱液から受ける圧力「Pf2」は、第2固定オリフィスを通過する取扱液の流量が第1固定オリフィスを通過する取扱液の流量と同じ場合の同圧力(図7に破線で示されている)よりも小さくなる。その結果、その結果、第2インペラ7に作用する力(第2軸スラスト力)は、第2固定オリフィスを流れる取扱液の流量が第1固定オリフィスを流れる取扱液の流量と同じ場合の同力よりも大きくなる。したがって、第2固定オリフィスを流れる取扱液の流量が第1固定オリフィスを流れる取扱液の流量よりも多くなるように設計されることにより、第2インペラ7(回転軸4)に作用する第2軸スラスト力が大きくなり、回転軸4に作用する軸スラスト力(第1軸スラスト力)は小さくなる(抑制される)。ここで、通常、第1固定オリフィスを流れる取扱液の流量が多くなると、第1インペラ6の吸込み性能が悪化して、遠心ポンプ1の効率が悪化する。一方、第2固定オリフィスを流れる取扱液の流量が多くなっても、第2インペラ7の吸込み性能への影響は少ない。そのため、本構成では、遠心ポンプ1の性能の多少の悪化は生じ得るものの、回転軸4に作用する軸スラスト力の改善による遠心ポンプ1の効率の向上が同悪化を上回る。 As described above, in the radial direction, the length of the second cylindrical gap S23 is longer than the length of the first cylindrical gap S13. In the axial direction, the length of the second ring gap S24 is longer than the length of the first ring gap S14. In this configuration, the flow rate of the handled fluid that has flowed into the second front side space S22 and is throttled by the second fixed orifice is smaller than the flow rate of the handled fluid that has flowed into the first front side space S12 and is throttled by the first fixed orifice. That is, the flow rate of the handled fluid flowing through the second fixed orifice (the flow rate of the flow indicated by the dashed arrow in FIG. 7) is greater than the flow rate of the handled fluid flowing through the first fixed orifice. Therefore, the pressure "P f2 " that the second front shroud 73 receives from the handled fluid is smaller than the same pressure (indicated by the dashed line in FIG. 7) when the flow rate of the handled fluid passing through the second fixed orifice is the same as the flow rate of the handled fluid passing through the first fixed orifice. As a result, the force acting on the second impeller 7 (second axial thrust force) is larger than the force acting when the flow rate of the handled fluid flowing through the second fixed orifice is the same as the flow rate of the handled fluid flowing through the first fixed orifice. Therefore, by designing the flow rate of the handled fluid flowing through the second fixed orifice to be larger than the flow rate of the handled fluid flowing through the first fixed orifice, the second axial thrust force acting on the second impeller 7 (rotating shaft 4) becomes large, and the axial thrust force (first axial thrust force) acting on the rotating shaft 4 becomes small (suppressed). Here, normally, when the flow rate of the handled fluid flowing through the first fixed orifice increases, the suction performance of the first impeller 6 deteriorates, and the efficiency of the centrifugal pump 1 deteriorates. On the other hand, even if the flow rate of the handled fluid flowing through the second fixed orifice increases, the effect on the suction performance of the second impeller 7 is small. Therefore, although this configuration may cause some deterioration in the performance of the centrifugal pump 1, the improvement in efficiency of the centrifugal pump 1 due to the improvement in the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 outweighs this deterioration.

次に、前述のとおり、中央隔壁部21の後面21bには、複数の凹部21dが配置されている。凹部21dは第2背面側空間S21に面していて、第2背面側空間S21内の取扱液の流れは凹部21dによる干渉を受ける。第2背面側空間S21内の取扱液の流れは、第2インペラ7の回転に応じて第2インペラ7と同じ回転方向に旋回する旋回流となっている。すなわち、第2背面側空間S21内の取扱液の流れは、旋回成分を多く含んでいる。第2背面側空間S21内の取扱液の流れのうち、中央隔壁部21寄りの一部の流れは、凹部21d内に流入して、凹部21dの側壁により妨げられる。このとき、凹部21d内に流入した流れの旋回成分は抑制されると共に、同流れは径方向の内方側および軸方向側へと向きを変える。そのため、同流れは凹部21d内に流入していない流れにも干渉して、干渉された流れの旋回成分も僅かに抑制される。その結果、第2背面側空間S21内の取扱液の流れの旋回成分は、抑制される。取扱液の旋回成分が多いと取扱液の圧力「Pr2」が減少するため、取扱液の旋回成分が抑制されると取扱液の圧力「Pr2」は増加する。すなわち、第2背面側空間S21内の取扱液の旋回成分が抑制されることにより、第2インペラ7に作用する力(第2軸スラスト力)が大きくなり、回転軸4に作用する軸スラスト力(第1軸スラスト力)は小さくなる(抑制される)。 Next, as described above, a plurality of recesses 21d are arranged on the rear surface 21b of the central partition wall portion 21. The recesses 21d face the second rear side space S21, and the flow of the handled fluid in the second rear side space S21 is interfered with by the recesses 21d. The flow of the handled fluid in the second rear side space S21 is a swirling flow that swirls in the same rotational direction as the second impeller 7 in response to the rotation of the second impeller 7. That is, the flow of the handled fluid in the second rear side space S21 contains a large amount of swirling components. Of the flow of the handled fluid in the second rear side space S21, a part of the flow close to the central partition wall portion 21 flows into the recesses 21d and is obstructed by the side wall of the recesses 21d. At this time, the swirling component of the flow that flows into the recesses 21d is suppressed, and the flow changes direction to the radially inward side and the axial side. Therefore, the flow also interferes with the flow that does not flow into the recesses 21d, and the swirling component of the interfered flow is also slightly suppressed. As a result, the swirling component of the flow of the handled fluid in the second rear side space S21 is suppressed. When the swirling component of the handled fluid is large, the pressure " Pr2 " of the handled fluid decreases, so when the swirling component of the handled fluid is suppressed, the pressure " Pr2 " of the handled fluid increases. In other words, by suppressing the swirling component of the handled fluid in the second rear side space S21, the force acting on the second impeller 7 (second axial thrust force) becomes large, and the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 (first axial thrust force) becomes small (suppressed).

このように、遠心ポンプ1は、第2背面シュラウドの外径により軸スラスト力(第1軸スラスト力)を抑制する構成(以下「第1抑制構成」という。)、第2固定オリフィスにより軸スラスト力(第1軸スラスト力)を抑制する構成(以下「第2抑制構成」という。)、および、凹部21dにより軸スラスト力(第1軸スラスト力)を抑制する構成(以下「第3抑制構成」という。)を備える。遠心ポンプ1では、回転軸4に作用する軸スラスト力が釣り合うように、第1~第3抑制構成が組み合わされている。 In this way, the centrifugal pump 1 has a configuration for suppressing the axial thrust force (first axial thrust force) by the outer diameter of the second rear shroud (hereinafter referred to as the "first suppression configuration"), a configuration for suppressing the axial thrust force (first axial thrust force) by the second fixed orifice (hereinafter referred to as the "second suppression configuration"), and a configuration for suppressing the axial thrust force (first axial thrust force) by the recess 21d (hereinafter referred to as the "third suppression configuration"). In the centrifugal pump 1, the first to third suppression configurations are combined so that the axial thrust forces acting on the rotating shaft 4 are balanced.

図8は、遠心ポンプ1における軸スラスト力に対する凸部72cの影響を説明する模式部分拡大断面図であり、(a)は第1軸スラスト力と第2軸スラスト力とが釣り合っている状態を示していて、(b)は第1軸スラスト力が第2軸スラスト力よりも大きい状態を示していて、(c)は第1軸スラスト力が第2軸スラスト力よりも小さい状態を示している。同図では、説明の便宜上、中央隔壁部21、回転軸4、および第2インペラ7のみが簡略されて示されている。 Figure 8 is a schematic partially enlarged cross-sectional view illustrating the effect of the protrusion 72c on the axial thrust force in the centrifugal pump 1, where (a) shows a state in which the first axial thrust force and the second axial thrust force are balanced, (b) shows a state in which the first axial thrust force is greater than the second axial thrust force, and (c) shows a state in which the first axial thrust force is smaller than the second axial thrust force. For ease of explanation, only the central partition 21, the rotating shaft 4, and the second impeller 7 are shown in a simplified form in the figure.

図8(a)に示されるように、第1軸スラスト力と第2軸スラスト力とが釣り合っている状態では、軸方向において、回転軸4(第1インペラ6、第2インペラ7)は、所定の位置に配置されている。このとき、軸方向において、凸部72cと中央隔壁部21の後面21bとの間には、「L1」の間隔の隙間S4が形成されている。第2背面側空間S21内の取扱液は第2インペラ7の外縁側から内縁側に向けて旋回しながら流れていて、その流量は隙間S4において絞られている。 As shown in FIG. 8(a), when the first axial thrust force and the second axial thrust force are in balance, the rotating shaft 4 (first impeller 6, second impeller 7) is disposed at a predetermined position in the axial direction. At this time, a gap S4 having a distance of "L1" is formed between the protrusion 72c and the rear surface 21b of the central partition wall portion 21 in the axial direction. The handled fluid in the second rear side space S21 flows while swirling from the outer edge side to the inner edge side of the second impeller 7, and the flow rate is restricted in the gap S4.

次に、図8(b)に示されるように、第1軸スラスト力が第2軸スラスト力よりも大きい状態では、軸方向において、回転軸4(第1インペラ6、第2インペラ7)は前方へ移動して、隙間S4の間隔は狭くなり「L2」となっている。このとき、凸部72cによる取扱液の絞り量は、多くなる。そのため、第2背面側空間S21内において、凸部72cよりも上流側(径方向の外方側)の取扱液の圧力「Pr2」は、大きくなる。また、円筒空間S3を流れる取扱液の流量が減少して、第1背面側空間S11の取扱液の圧力「Pr1」が小さくなる。その結果、第2インペラ7に作用する力「Fr2」が大きくなり、第1インペラ6に作用する力「Fr1」が小さくなり、最終的に、第1軸スラスト力と第2軸スラスト力とが釣り合うようになる。このように、凸部72cは、回転軸4(第1インペラ6、第2インペラ7)が前方に移動するにつれて、第2背面側空間S21の一部(すなわち、リターン流路RLの一部)を狭めて、回転軸4に作用する軸スラスト力(第1軸スラスト力、第2軸スラスト力)を釣り合わせている。 Next, as shown in FIG. 8B, when the first axial thrust force is greater than the second axial thrust force, the rotating shaft 4 (first impeller 6, second impeller 7) moves forward in the axial direction, and the gap S4 narrows to "L2". At this time, the amount of the handled fluid throttled by the convex portion 72c increases. Therefore, in the second back side space S21, the pressure " Pr2 " of the handled fluid upstream (outer side in the radial direction) of the convex portion 72c increases. In addition, the flow rate of the handled fluid flowing through the cylindrical space S3 decreases, and the pressure " Pr1 " of the handled fluid in the first back side space S11 decreases. As a result, the force " Fr2 " acting on the second impeller 7 increases, and the force " Fr1 " acting on the first impeller 6 decreases, and finally, the first axial thrust force and the second axial thrust force are balanced. In this way, the convex portion 72c narrows a portion of the second rear side space S21 (i.e., a portion of the return flow path RL) as the rotating shaft 4 (first impeller 6, second impeller 7) moves forward, thereby balancing the axial thrust force (first axial thrust force, second axial thrust force) acting on the rotating shaft 4.

反対に、図8(c)に示されるように、第1軸スラスト力が第2軸スラスト力よりも小さい状態では、軸方向において、回転軸4(第1インペラ6、第2インペラ7)は後方へ移動して、隙間S4の間隔は広くなり「L3」となっている。このとき、凸部72cによる取扱液の絞り量は、少なくなる。そのため、第2正面側空間S22内において、凸部72cよりも上流側の取扱液の圧力「Pr2」は、小さくなる。また、円筒空間S3を流れる取扱液の流量が増加して、第1背面側空間S11の取扱液の圧力「Fr1」が大きくなる。その結果、第2インペラ7に作用する力「Fr2」が小さくなり、第1インペラ6に作用する力「Fr1」が大きくなり、最終的に、第1軸スラスト力と第2軸スラスト力とが釣り合うようになる。このように、凸部72cは、回転軸4(第1インペラ6、第2インペラ7)が後方に移動するにつれて、第2背面側空間S21の一部(すなわち、リターン流路RLの一部)を広めて、回転軸4に作用する軸スラスト力を釣り合わせている。 On the other hand, as shown in FIG. 8(c), when the first axial thrust force is smaller than the second axial thrust force, the rotating shaft 4 (first impeller 6, second impeller 7) moves rearward in the axial direction, and the gap S4 becomes wider and becomes "L3". At this time, the amount of the handled fluid throttled by the convex portion 72c becomes smaller. Therefore, in the second front side space S22, the pressure "P r2 " of the handled fluid upstream of the convex portion 72c becomes smaller. In addition, the flow rate of the handled fluid flowing through the cylindrical space S3 increases, and the pressure "F r1 " of the handled fluid in the first back side space S11 increases. As a result, the force "F r2 " acting on the second impeller 7 decreases, and the force "F r1 " acting on the first impeller 6 increases, and finally, the first axial thrust force and the second axial thrust force are balanced. In this way, the convex portion 72c widens a portion of the second rear side space S21 (i.e., a portion of the return flow path RL) as the rotating shaft 4 (first impeller 6, second impeller 7) moves rearward, thereby balancing the axial thrust force acting on the rotating shaft 4.

このように、凸部72cは、回転軸4に作用している軸スラスト力に応じて第2正面側空間S22内の取扱液の流量(結果として、回転軸4に作用する軸スラスト力)を調整する可変オリフィスとして機能している。 In this way, the protrusion 72c functions as a variable orifice that adjusts the flow rate of the handled fluid in the second front space S22 (and, as a result, the axial thrust force acting on the rotating shaft 4) according to the axial thrust force acting on the rotating shaft 4.

前述のとおり、第2背面側空間S21は、リング板状の空間である。そのため、周方向に沿う切断面における第2背面側空間S21の断面積(流路の横断面積)は、切断面が第2背面シュラウド72の内縁部に近づくにつれて小さくなる。すなわち、切断面が第2背面シュラウド72の内縁部に近づくにつれて、軸方向における凸部72cの移動量に対する可変オリフィスの絞り量は増加する。したがって、凸部72cが第2背面シュラウド72の内縁寄りに配置されていると、軸方向における凸部72cの移動量が小さくても、凸部72cよりも上流側の取扱液の圧力「Pr2」の変化量は大きくなる。 As described above, the second rear side space S21 is a ring-shaped space. Therefore, the cross-sectional area (cross-sectional area of the flow path) of the second rear side space S21 in a cut surface along the circumferential direction becomes smaller as the cut surface approaches the inner edge of the second rear shroud 72. In other words, as the cut surface approaches the inner edge of the second rear shroud 72, the throttling amount of the variable orifice increases with respect to the amount of movement of the convex portion 72c in the axial direction. Therefore, if the convex portion 72c is disposed closer to the inner edge of the second rear shroud 72, the amount of change in the pressure " Pr2 " of the handled fluid upstream of the convex portion 72c becomes larger even if the amount of movement of the convex portion 72c in the axial direction is small.

このように、遠心ポンプ1では、第1~第3抑制構成により、第2インペラ7に作用する力「Fr2」が大きくなるように設計されている。そのため、回転軸4に作用する第1軸スラスト力と第2軸スラスト力とが完全に釣り合うように第1~第3抑制構成が設計されることにより、第2ポンプ室24内の取扱液が円筒空間S3(リターン流路RL)を介して第1ポンプ室23内へ流入していても、回転軸4には、軸スラスト力が作用しない。ここで、本実施形態では、回転軸4に作用する第1軸スラスト力と第2軸スラスト力との釣り合いは、第1抑制調整により凡そ調整(粗調整)されていて、第2抑制構成および第3抑制構成により補助的に調整(微調整)されている。また、仮に、回転軸4に軸スラスト力が作用したとしても、同軸スラスト力は第1~第3抑制構成により僅かな力にまで抑制されているため、その軸スラスト力は可変オリフィスにより容易かつ自動的に調整される。 In this way, the centrifugal pump 1 is designed so that the force " Fr2 " acting on the second impeller 7 is increased by the first to third suppression configurations. Therefore, the first to third suppression configurations are designed so that the first axial thrust force and the second axial thrust force acting on the rotating shaft 4 are perfectly balanced, so that even if the handled liquid in the second pump chamber 24 flows into the first pump chamber 23 through the cylindrical space S3 (return flow path RL), no axial thrust force acts on the rotating shaft 4. Here, in this embodiment, the balance between the first axial thrust force and the second axial thrust force acting on the rotating shaft 4 is roughly adjusted (coarsely adjusted) by the first suppression adjustment, and is supplementarily adjusted (finely adjusted) by the second suppression configuration and the third suppression configuration. Moreover, even if an axial thrust force acts on the rotating shaft 4, the coaxial thrust force is suppressed to a slight force by the first to third suppression configurations, so that the axial thrust force is easily and automatically adjusted by the variable orifice.

●まとめ
以上説明された実施の形態によれば、遠心ポンプ1は、中央隔壁部21、第1ポンプ室23、第2ポンプ室24、回転軸4、第1インペラ6、および第2インペラ7を備える。中央隔壁部21は、回転軸4が挿通されている中央貫通孔21cを備える。第1ポンプ室23は、中央隔壁部21により第2ポンプ室24と区画されていて、第2ポンプ室24の前方に第2ポンプ室24と並んで配置されている。第1インペラ6の第1吸込口65は前方に向けられていて、第2インペラ7の第2吸込口75は後方に向けられている。第1インペラ6と中央隔壁部21との間には第1背面側空間S11が形成されていて、第2インペラ7と中央隔壁部21との間には第2背面側空間S21が形成されていて、第1背面側空間S11は円筒空間S3を介して第2背面側空間S21と連通している。第2背面シュラウド72の外径は、第1背面シュラウド62の外径よりも大きい。この構成によれば、第2背面シュラウド72の受圧面積が増加することにより、第2インペラ7に作用する力「Fr2」が増加する。そのため、第2ポンプ室24内の取扱液が円筒空間S3を介して第1ポンプ室23内に流れていても、回転軸4に作用する軸スラスト力は抑制される。したがって、回転軸4に作用する軸スラスト力が釣り合うように第2背面シュラウド72の外径が調整されることにより、回転軸4に作用する軸スラスト力は最小限まで抑制可能である。
Summary According to the embodiment described above, the centrifugal pump 1 includes the central partition wall portion 21, the first pump chamber 23, the second pump chamber 24, the rotating shaft 4, the first impeller 6, and the second impeller 7. The central partition wall portion 21 includes a central through hole 21c through which the rotating shaft 4 is inserted. The first pump chamber 23 is partitioned from the second pump chamber 24 by the central partition wall portion 21, and is disposed in front of and alongside the second pump chamber 24. The first suction port 65 of the first impeller 6 faces forward, and the second suction port 75 of the second impeller 7 faces backward. A first rear side space S11 is formed between the first impeller 6 and the central partition wall portion 21, and a second rear side space S21 is formed between the second impeller 7 and the central partition wall portion 21, and the first rear side space S11 communicates with the second rear side space S21 via the cylindrical space S3. The outer diameter of the second rear shroud 72 is larger than the outer diameter of the first rear shroud 62. According to this configuration, the pressure-receiving area of the second rear shroud 72 increases, thereby increasing the force " Fr2 " acting on the second impeller 7. Therefore, even if the handled fluid in the second pump chamber 24 flows into the first pump chamber 23 via the cylindrical space S3, the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 is suppressed. Therefore, by adjusting the outer diameter of the second rear shroud 72 so that the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 is balanced, the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 can be suppressed to a minimum.

また、以上説明された実施の形態によれば、第1インペラ6と第1ポンプ室23とにより構成される第1ポンプ部P1に設定される比速度は、第2インペラ7と第2ポンプ室24とにより構成される第2ポンプ部P2に設定される比速度よりも大きい。一般的に、比速度が大きくなるにつれて、インペラの羽根間の吸込み側の開口は大きくなり、インペラの外径は小さくなる。そのため、この構成によれば、第1ポンプ部P1による吸込み性能(吐出流量)が向上すると共に、第2ポンプ部P2による揚程が向上して、遠心ポンプ1の性能が向上する。また、必然的に、第2背面シュラウド72の外径が第1背面シュラウド62の外径よりも大きくなる。その結果、第2ポンプ室24内の取扱液が円筒空間S3を介して第1ポンプ室23内に流れていても、回転軸4に作用する軸スラスト力は抑制される。 In addition, according to the embodiment described above, the specific speed set in the first pump section P1 consisting of the first impeller 6 and the first pump chamber 23 is greater than the specific speed set in the second pump section P2 consisting of the second impeller 7 and the second pump chamber 24. In general, as the specific speed increases, the opening on the suction side between the impeller blades becomes larger and the outer diameter of the impeller becomes smaller. Therefore, according to this configuration, the suction performance (discharge flow rate) of the first pump section P1 is improved, and the head of the second pump section P2 is improved, thereby improving the performance of the centrifugal pump 1. In addition, the outer diameter of the second rear shroud 72 is inevitably greater than the outer diameter of the first rear shroud 62. As a result, even if the handled liquid in the second pump chamber 24 flows into the first pump chamber 23 through the cylindrical space S3, the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 is suppressed.

さらに、以上説明された実施の形態によれば、遠心ポンプ1は、第1隔壁部20および第2隔壁部22を備える。第1インペラ6は、第1正面シュラウド63、および第1吸込口65として機能する円筒部63bを備える。第2インペラ7は、第2正面シュラウド73、および第2吸込口75として機能する円筒部73bを備える。第1隔壁部20のうち、大径部20dおよび段部20eは、円筒部63bに対向している。第2隔壁部22のうち、大径部22dおよび第1段部22eは、円筒部73bに対向している。第2円筒隙間S23および第2リング隙間S24(第2固定オリフィス)の大きさ(長さ)は、第1円筒隙間S13および第1リング隙間S14(第1固定オリフィス)の大きさ(長さ)よりも大きい(長い)。この構成によれば、第2正面シュラウド73が取扱液から受ける圧力「Pf2」は、第2固定オリフィスを通過する取扱液の流量が第1固定オリフィスを通過する取扱液の流量と同じ場合の同圧力「Pf2」よりも小さくなる。その結果、第2インペラ7に作用する力(第2軸スラスト力)は、第2固定オリフィスを通過する取扱液の流量が第1固定オリフィスを通過する取扱液の流量と同じ場合の同力(第2軸スラスト力)よりも大きくなる。そのため、第2ポンプ室24内の取扱液が円筒空間S3を介して第1ポンプ室23内に流れていても、回転軸4に作用する軸スラスト力はさらに抑制される。 Further, according to the embodiment described above, the centrifugal pump 1 includes the first partition portion 20 and the second partition portion 22. The first impeller 6 includes the first front shroud 63 and the cylindrical portion 63b functioning as the first suction port 65. The second impeller 7 includes the second front shroud 73 and the cylindrical portion 73b functioning as the second suction port 75. In the first partition portion 20, the large diameter portion 20d and the step portion 20e face the cylindrical portion 63b. In the second partition portion 22, the large diameter portion 22d and the first step portion 22e face the cylindrical portion 73b. The size (length) of the second cylindrical gap S23 and the second ring gap S24 (second fixed orifice) is larger (longer) than the size (length) of the first cylindrical gap S13 and the first ring gap S14 (first fixed orifice). According to this configuration, the pressure " Pf2 " that the second front shroud 73 receives from the handled fluid is smaller than the pressure " Pf2 " when the flow rate of the handled fluid passing through the second fixed orifice is the same as the flow rate of the handled fluid passing through the first fixed orifice. As a result, the force acting on the second impeller 7 (second axial thrust force) is larger than the force acting on the second impeller 7 (second axial thrust force) when the flow rate of the handled fluid passing through the second fixed orifice is the same as the flow rate of the handled fluid passing through the first fixed orifice. Therefore, even if the handled fluid in the second pump chamber 24 flows into the first pump chamber 23 through the cylindrical space S3, the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 is further suppressed.

さらにまた、以上説明された実施の形態によれば、中央隔壁部21は、8つの凹部21dを備える。凹部21dは、第2背面側空間S21に面していて、第2背面側空間S21を流れる取扱液の旋回成分を抑制するように構成されている。この構成によれば、取扱液の圧力「Pr2」は大きくなり、第2インペラ7(回転軸4)に作用する第2軸スラスト力が大きくなり、回転軸4に作用する軸スラスト力(第1軸スラスト力)はさらに抑制される。 Furthermore, according to the embodiment described above, the central partition portion 21 is provided with eight recesses 21d. The recesses 21d face the second rear side space S21 and are configured to suppress the swirling component of the handled fluid flowing through the second rear side space S21. With this configuration, the pressure " Pr2 " of the handled fluid increases, the second axial thrust force acting on the second impeller 7 (rotating shaft 4) increases, and the axial thrust force (first axial thrust force) acting on the rotating shaft 4 is further suppressed.

さらにまた、以上説明された実施の形態によれば、第1背面シュラウド62の外径および第2背面シュラウド72の外径は、例えば、第1インペラ6および第2インペラ7が取扱液を吐出しているとき、回転軸4に作用する第1軸スラスト力と第2軸スラスト力とが釣り合うように設定されている。この構成によれば、回転軸4に作用する軸スラスト力は、最小限まで抑制される。 Furthermore, according to the embodiment described above, the outer diameter of the first rear shroud 62 and the outer diameter of the second rear shroud 72 are set, for example, so that the first axial thrust force and the second axial thrust force acting on the rotating shaft 4 are balanced when the first impeller 6 and the second impeller 7 are discharging the handled fluid. With this configuration, the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 is suppressed to a minimum.

さらにまた、以上説明された実施の形態によれば、第2インペラ7の第2背面シュラウド72は、凸部72cを備える。凸部72cは、回転軸4が前方に向けて移動するにつれて第2背面側空間S21の一部(リターン流路RLの一部)を狭めて、回転軸4が後方に向けて移動するにつれて同一部を広める可変オリフィスとして機能している。この構成によれば、仮に、回転軸4に軸スラスト力が作用したとしても、同軸スラスト力は第1~第3抑制構成により僅かな力にまで抑制されているため、その軸スラスト力は可変オリフィスにより容易かつ自動的に調整される。 Furthermore, according to the embodiment described above, the second rear shroud 72 of the second impeller 7 has a protruding portion 72c. The protruding portion 72c functions as a variable orifice that narrows a portion of the second rear side space S21 (a portion of the return flow path RL) as the rotating shaft 4 moves forward, and widens the same portion as the rotating shaft 4 moves rearward. With this configuration, even if an axial thrust force acts on the rotating shaft 4, the coaxial thrust force is suppressed to a small force by the first to third suppression configurations, and therefore the axial thrust force is easily and automatically adjusted by the variable orifice.

さらにまた、以上説明された実施の形態によれば、可変オリフィスは、第2背面シュラウド72から前方に向けてリング状に突出する凸部72cにより構成されている。この構成によれば、可変オリフィスは、第2背面シュラウド72の一部を前方に向けて突出させるという簡易な構成により、形成可能である。 Furthermore, according to the embodiment described above, the variable orifice is configured by a protrusion 72c that protrudes forward in a ring shape from the second rear shroud 72. With this configuration, the variable orifice can be formed by a simple configuration in which a portion of the second rear shroud 72 protrudes forward.

さらにまた、以上説明された実施の形態によれば、径方向において、凸部72cは、第2背面シュラウド72の内方寄りに配置されている。周方向に沿う切断面における第2背面側空間S21の断面積は、切断面が第2背面シュラウド72の内縁部に近づくにつれて小さくなる。そのため、この構成によれば、軸方向における凸部72cの移動量が小さくても、凸部72cよりも上流側の取扱液の圧力「Pr2」の変化量は大きくなる。すなわち、可変オリフィスによる圧力変動の感度が向上する。 Furthermore, according to the embodiment described above, the convex portion 72c is disposed radially inward of the second rear shroud 72. The cross-sectional area of the second rear side space S21 in a cut surface along the circumferential direction decreases as the cut surface approaches the inner edge of the second rear shroud 72. Therefore, according to this configuration, even if the amount of movement of the convex portion 72c in the axial direction is small, the amount of change in the pressure " Pr2 " of the handled fluid upstream of the convex portion 72c increases. In other words, the sensitivity to pressure fluctuations due to the variable orifice is improved.

●変形例●
次に、遠心ポンプ1の変形例が、先に説明した実施の形態(以下「第1実施形態」という。)と異なる点を中心に、以下に説明される。以下の変形例において、説明の便宜上、第1実施形態と同じ部材、および、共通する機能を有する部材には、第1実施形態と同じ符号が付されている。また、以下の変形例において、図1~図8は、適宜参照される。
●Variations●
Next, modified examples of the centrifugal pump 1 will be described below, focusing on the differences from the previously described embodiment (hereinafter referred to as the "first embodiment"). In the following modified examples, for ease of explanation, the same components as in the first embodiment and components having common functions are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment. In the following modified examples, reference will be made to Figures 1 to 8 as appropriate.

●第1変形例
図9は、第1変形例に係る遠心ポンプ1Aの模式部分拡大断面図である。
同図では、説明の便宜上、中央隔壁部21、回転軸4、第1インペラ6、および第2インペラ7のみが簡略指されて示されていて、凸部72cの図示は省略されている。同図の白抜き矢印は、リターン流れを示している。
First Modification FIG. 9 is a schematic partially enlarged cross-sectional view of a centrifugal pump 1A according to a first modification.
In the figure, for the sake of convenience, only the central partition wall 21, the rotary shaft 4, the first impeller 6, and the second impeller 7 are shown in a simplified manner, and the protrusion 72c is omitted. The white arrow in the figure indicates the return flow.

第1変形例に係る遠心ポンプ1Aでは、第2インペラ7の形状が第1実施形態と異なる。具体的には、第2背面シュラウド72の外径は第1背面シュラウド62の外径よりも大きいが、第2インペラ7の第2正面シュラウド73の外径は第1正面シュラウド63の外径と同じである。この構成では、第2背面シュラウド72の受圧面積のみが、第1背面シュラウド62の受圧面積よりも大きくなる。そのため、第2背面シュラウド72の外径の拡大量に対する第2インペラ7に作用する力「Fr2」の大きくなる度合いは、第1実施形態における同度合いよりも大きくなる。したがって、本変形例では、第2背面シュラウド72の外径の拡大量が第1実施形態よりも小さくても、第1実施形態と同様の軸スラスト力の抑制効果が得られる。また、この構成では、図6に示されているような第2背面シュラウド72の外径のみが大きくなっている構成と比較して、周方向において、第2羽根71も大きくなっている。その結果、図6に示されている第2インペラ7が取扱液に与える圧力よりも、第1変形例における第2インペラ7が取扱液に与える圧力の方が大きくなる。したがって、第1変形例における第2インペラ7の力(吐出圧力)は、図6に示されている第2インペラ7の力よりも大きくなる。 In the centrifugal pump 1A according to the first modification, the shape of the second impeller 7 is different from that of the first embodiment. Specifically, the outer diameter of the second rear shroud 72 is larger than that of the first rear shroud 62, but the outer diameter of the second front shroud 73 of the second impeller 7 is the same as that of the first front shroud 63. In this configuration, only the pressure-receiving area of the second rear shroud 72 is larger than that of the first rear shroud 62. Therefore, the degree of increase of the force " Fr2 " acting on the second impeller 7 relative to the amount of expansion of the outer diameter of the second rear shroud 72 is larger than that in the first embodiment. Therefore, in this modification, even if the amount of expansion of the outer diameter of the second rear shroud 72 is smaller than that in the first embodiment, the same effect of suppressing the axial thrust force as in the first embodiment can be obtained. In addition, in this configuration, the second blades 71 are also larger in the circumferential direction compared to the configuration in which only the outer diameter of the second rear shroud 72 is larger as shown in FIG. 6. As a result, the pressure that the second impeller 7 in the first modified example exerts on the handled fluid is greater than the pressure that the second impeller 7 in the first modified example exerts on the handled fluid shown in Fig. 6. Therefore, the force (discharge pressure) of the second impeller 7 in the first modified example is greater than the force of the second impeller 7 shown in Fig. 6.

●第2~第4変形例
図10(a)は第2変形例に係る遠心ポンプ1Bの模式部分拡大断面図であり、(b)は第3変形例に係る遠心ポンプ1Cの模式部分拡大断面図であり、(c)は第4変形例に係る遠心ポンプ1Dの模式部分拡大断面図である。
●Second to fourth modified examples Figure 10(a) is a schematic partial enlarged cross-sectional view of a centrifugal pump 1B relating to the second modified example, (b) is a schematic partial enlarged cross-sectional view of a centrifugal pump 1C relating to the third modified example, and (c) is a schematic partial enlarged cross-sectional view of a centrifugal pump 1D relating to the fourth modified example.

第2~第4変形例に係る遠心ポンプ1B~1Dは、可変オリフィスの構成が第1実施形態と異なる。具体的には、第2変形例に係る遠心ポンプ1Bでは、第2背面シュラウド72は凸部72cを備えておらず、中央隔壁部21が凸部21eを備える。凸部21eは、中央隔壁部21の後面21bの内縁部寄り(中央貫通孔21c寄り)に配置されている。凸部21eは、本発明における可変オリフィスの一例である。第3変形例に係る遠心ポンプ1Cでは、中央隔壁部21が凸部21eを備えて、第2背面シュラウド72も凸部72cを備える。凸部21eと凸部72cとは、相互に対向する位置に配置されている。軸方向において、凸部72cの長さは、第1実施形態における凸部72cの長さよりも短い。凸部21e,72cは、本発明における可変オリフィスの一例である。第4変形例に係る遠心ポンプ1Dでは、第2背面シュラウド72は凸部72cを備えておらず、中央貫通孔21cの後端部が拡径されていて、拡径部21fおよび段部21gが形成されている。また、回転軸4には、環状部材Rが取り付けられている。軸方向において、環状部材Rは、第2インペラ7と段部21gとの間に配置されていて、段部21gに対向している。環状部材Rは、本発明における可変オリフィスの一例である。これらの構成では、第1実施形態と同様に、回転軸4の前後方向への移動に応じてリターン流路RLの一部の絞り量が変化する。そのため、これらの構成は、第1実施形態と同様の可変オリフィスとして機能する。 The centrifugal pumps 1B to 1D according to the second to fourth modified examples differ from the first embodiment in the configuration of the variable orifice. Specifically, in the centrifugal pump 1B according to the second modified example, the second rear shroud 72 does not have a convex portion 72c, and the central partition portion 21 has a convex portion 21e. The convex portion 21e is arranged closer to the inner edge portion (closer to the central through hole 21c) of the rear surface 21b of the central partition portion 21. The convex portion 21e is an example of a variable orifice in the present invention. In the centrifugal pump 1C according to the third modified example, the central partition portion 21 has a convex portion 21e, and the second rear shroud 72 also has a convex portion 72c. The convex portions 21e and 72c are arranged in positions facing each other. In the axial direction, the length of the convex portion 72c is shorter than the length of the convex portion 72c in the first embodiment. The convex portions 21e and 72c are an example of a variable orifice in the present invention. In the centrifugal pump 1D according to the fourth modification, the second rear shroud 72 does not have a protruding portion 72c, and the rear end of the central through hole 21c is expanded to form an expanded diameter portion 21f and a step portion 21g. In addition, an annular member R is attached to the rotating shaft 4. In the axial direction, the annular member R is disposed between the second impeller 7 and the step portion 21g, and faces the step portion 21g. The annular member R is an example of a variable orifice in the present invention. In these configurations, as in the first embodiment, the amount of throttling of a part of the return flow passage RL changes in response to the movement of the rotating shaft 4 in the forward and backward directions. Therefore, these configurations function as a variable orifice similar to that of the first embodiment.

●第5変形例
図11は、第5変形例に係る遠心ポンプ1Eを示す模式部分拡大断面図である。
Fifth Modification FIG. 11 is a schematic partially enlarged cross-sectional view showing a centrifugal pump 1E according to a fifth modification.

第5変形例に係る遠心ポンプ1Eは、インペラの数が第1実施形態と異なる。具体的には、遠心ポンプ1Eは、筐体2E、モータ3、回転軸4、軸受51,52、第1インペラ6、第2インペラ7、第3インペラ8、および第4インペラ9を有してなる。すなわち、遠心ポンプ1は、4つのインペラ(第1インペラ6~第4インペラ9)を備える、4段遠心ポンプである。 The centrifugal pump 1E according to the fifth modified example differs from the first embodiment in the number of impellers. Specifically, the centrifugal pump 1E includes a housing 2E, a motor 3, a rotating shaft 4, bearings 51 and 52, a first impeller 6, a second impeller 7, a third impeller 8, and a fourth impeller 9. In other words, the centrifugal pump 1 is a four-stage centrifugal pump equipped with four impellers (first impeller 6 to fourth impeller 9).

筐体2Eは、モータ3、回転軸4、軸受51,52、第1インペラ6~第4インペラ9を収容する。筐体2Eは、第1隔壁部20、中央隔壁部21、第2隔壁部22、第1ポンプ室23、第2ポンプ室24、連結流路25、吐出流路26、吸込管27、吐出管28、モータ室29、前部隔壁部2a、後部隔壁部2b、第3ポンプ室2c、第4ポンプ室2dを備える。前部隔壁部2aは、第1隔壁部20の前方に配置されていて、第1隔壁部20と共に第3インペラ8を収容する第3ポンプ室2cを区画している。後部隔壁部2bは、第2隔壁部22の後方に配置されていて、第2隔壁部22と共に第4インペラ9を収容する第4ポンプ室2dを区画している。第3ポンプ室2cは第1ポンプ室23の前方に第1ポンプ室23と並んで配置されていて、第4ポンプ室2dは第2ポンプ室24の後方に第2ポンプ室24と並んで配置されている。連結流路25は、第1インペラ6により吐出された取扱液を第4インペラ9へ案内する流路である。吸込管27は、第1隔壁部20に代えて前部隔壁部2aに形成されている。 The housing 2E houses the motor 3, the rotating shaft 4, the bearings 51, 52, and the first impeller 6 to the fourth impeller 9. The housing 2E includes a first partition 20, a central partition 21, a second partition 22, a first pump chamber 23, a second pump chamber 24, a connecting flow path 25, a discharge flow path 26, a suction pipe 27, a discharge pipe 28, a motor chamber 29, a front partition 2a, a rear partition 2b, a third pump chamber 2c, and a fourth pump chamber 2d. The front partition 2a is disposed in front of the first partition 20, and defines the third pump chamber 2c, which houses the third impeller 8, together with the first partition 20. The rear partition 2b is disposed behind the second partition 22, and defines the fourth pump chamber 2d, which houses the fourth impeller 9, together with the second partition 22. The third pump chamber 2c is arranged in front of and alongside the first pump chamber 23, and the fourth pump chamber 2d is arranged behind and alongside the second pump chamber 24. The connecting passage 25 is a passage that guides the pumped fluid discharged by the first impeller 6 to the fourth impeller 9. The suction pipe 27 is formed in the front partition 2a instead of the first partition 20.

第3インペラ8の構成は、第1インペラ6の構成と共通している。第4インペラ9の構成は、回転方向を除き、第1インペラ6の構成と共通している。すなわち、第1インペラ6、第3インペラ8、および第4インペラ9の外径は、相互に同じであり、第2インペラ7の外径よりも小さい。第3インペラ8は、第1インペラ6の前方において回転軸4の前部4aに取り付けられている。第4インペラ9は、第2インペラ7の後方において回転軸4の前部4aに取り付けられている。第1インペラ6および第2インペラ7は、第1実施形態と同様に中央隔壁部21を挟みこむように背中合わせに配置されている。第3インペラ8および第1インペラ6は前方から取扱液を吸い込む前段グループを構成していて、第4インペラ9および第2インペラ7は後方から取扱液を吸い込む後段グループを構成している。遠心ポンプ1Eにおいて、取扱液は、吸込管27、第3インペラ8、第1インペラ6、連結流路25、第4インペラ9、第2インペラ7、吐出流路26、吐出管28の順に流れる。換言すれば、第2インペラ7は、連結流路25、第4インペラ9を介して、第1インペラ6から吐出された取扱液を吸込み、吐出する。 The configuration of the third impeller 8 is the same as that of the first impeller 6. The configuration of the fourth impeller 9 is the same as that of the first impeller 6, except for the direction of rotation. That is, the outer diameters of the first impeller 6, the third impeller 8, and the fourth impeller 9 are the same as each other and are smaller than the outer diameter of the second impeller 7. The third impeller 8 is attached to the front part 4a of the rotating shaft 4 in front of the first impeller 6. The fourth impeller 9 is attached to the front part 4a of the rotating shaft 4 behind the second impeller 7. The first impeller 6 and the second impeller 7 are arranged back to back so as to sandwich the central partition wall 21, as in the first embodiment. The third impeller 8 and the first impeller 6 constitute a front group that draws in the handled fluid from the front, and the fourth impeller 9 and the second impeller 7 constitute a rear group that draws in the handled fluid from the rear. In the centrifugal pump 1E, the handled liquid flows in the following order: suction pipe 27, third impeller 8, first impeller 6, connecting passage 25, fourth impeller 9, second impeller 7, discharge passage 26, and discharge pipe 28. In other words, the second impeller 7 sucks in the handled liquid discharged from the first impeller 6 via the connecting passage 25 and the fourth impeller 9, and discharges it.

この構成では、第2ポンプ室24内の取扱液の圧力と第1ポンプ室23内の取扱液の圧力との差圧は、第1実施形態における同差圧の約2倍となる。そのため、リターン流路RLを流れる取扱液の流量は、第1実施形態における同流量よりも増加する。したがって、リターン流路RLを流れる取扱液により回転軸4に作用する軸スラスト力(第1軸スラスト力)は、第1実施形態における同軸スラスト力よりも大きくなる。このような場合でも、本発明における第1~第3抑制構成および可変オリフィスは、軸スラスト力を抑制して、調整することができる。 In this configuration, the pressure difference between the pressure of the handled fluid in the second pump chamber 24 and the pressure of the handled fluid in the first pump chamber 23 is approximately twice the pressure difference in the first embodiment. Therefore, the flow rate of the handled fluid flowing through the return flow path RL is increased compared to the same flow rate in the first embodiment. Therefore, the axial thrust force (first axial thrust force) acting on the rotating shaft 4 by the handled fluid flowing through the return flow path RL is greater than the coaxial thrust force in the first embodiment. Even in such a case, the first to third suppression configurations and the variable orifice in the present invention can suppress and adjust the axial thrust force.

なお、本変形例において、第4インペラ9の構成は、第2インペラ7の構成と同じでもよい。 In this modified example, the configuration of the fourth impeller 9 may be the same as the configuration of the second impeller 7.

●その他の実施形態
なお、以上説明された実施の形態では、遠心ポンプ1は、第1抑制構成の他に、第2インペラ7に作用する力「Fr2」を大きくするための他の構成(第2~第3抑制構成)を備えていた。これに代えて、遠心ポンプ1は、他の構成のうち、一部または全部の構成を備えていなくてもよい。すなわち、例えば、第2固定オリフィスの大きさ(流量)は、第1固定オリフィスの大きさ(流量)と同じでもよい。また、例えば、中央隔壁部21は、凹部21dを備えていなくてもよい。軸スラスト力の抑制に最も寄与する構成は第1抑制構成であるため、遠心ポンプ1が第1抑制構成を備えていれば、第2ポンプ室24内の取扱液が円筒空間S3を介して第1ポンプ室23内に流れていても、回転軸4に作用する軸スラスト力は抑制される。ここで、遠心ポンプ1が第1~第3抑制構成のうち第1抑制構成のみを備える場合、第1背面シュラウド62の外径および第2背面シュラウド72の外径は、例えば、第1インペラ6および第2インペラ7(すなわち、遠心ポンプ1)が(最高効率点で)取扱液を吐出しているとき、第1軸スラスト力と第2軸スラスト力とが釣り合うように設定されている。すなわち、例えば、吐出量が30m/h、全揚程が65m、取扱液が水(比重:1、粘度:1cP)、回転数が3,000rpmという条件で2段遠心ポンプが動作するとき、第1インペラ6の外径が150mmであり、第2インペラ7の外径が158mmであるとき、第1軸スラスト力および第2軸スラスト力は共に2,100Nとなる。ここで、リターン流れの流量は、10%(3m/h)であるものとする。
Other embodiments In the above-described embodiment, the centrifugal pump 1 includes, in addition to the first suppression configuration, other configurations (second to third suppression configurations) for increasing the force " Fr2 " acting on the second impeller 7. Alternatively, the centrifugal pump 1 may not include some or all of the other configurations. That is, for example, the size (flow rate) of the second fixed orifice may be the same as the size (flow rate) of the first fixed orifice. Also, for example, the central partition portion 21 may not include the recess 21d. Since the configuration that contributes most to suppressing the axial thrust force is the first suppression configuration, if the centrifugal pump 1 includes the first suppression configuration, the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 is suppressed even if the handled fluid in the second pump chamber 24 flows into the first pump chamber 23 via the cylindrical space S3. Here, when the centrifugal pump 1 has only the first suppression configuration among the first to third suppression configurations, the outer diameters of the first rear shroud 62 and the second rear shroud 72 are set, for example, so that the first axial thrust force and the second axial thrust force are balanced when the first impeller 6 and the second impeller 7 (i.e., the centrifugal pump 1) are discharging the handled liquid (at the most efficient point). That is, for example, when the two-stage centrifugal pump operates under the conditions of a discharge rate of 30 m 3 /h, a total head of 65 m, the handled liquid is water (specific gravity: 1, viscosity: 1 cP), and a rotation speed of 3,000 rpm, when the outer diameter of the first impeller 6 is 150 mm and the outer diameter of the second impeller 7 is 158 mm, both the first axial thrust force and the second axial thrust force are 2,100 N. Here, the flow rate of the return flow is assumed to be 10% (3 m 3 /h).

また、本発明において、第2インペラ7は、凸部72c(可変オリフィス)を備えていなくてもよい。この構成でも、第1~第3抑制構成により、回転軸4に作用する軸スラスト力は、最小限に抑制可能である。 In addition, in the present invention, the second impeller 7 does not need to have a protrusion 72c (variable orifice). Even in this configuration, the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 can be minimized by the first to third suppression configurations.

さらに、本発明において、中央隔壁部21は、凹部21dに代えて、凸部を備えていてもよい。この場合、凸部は、例えば、凹部21dと同じ大きさ(体積)を有する。 Furthermore, in the present invention, the central partition 21 may have a protrusion instead of the recess 21d. In this case, the protrusion has, for example, the same size (volume) as the recess 21d.

さらにまた、本発明において、凹部21dの数は、本実施の形態の数に限定されない。すなわち、例えば、凹部21dの数は「1」でもよく、「3」以上の奇数でもよく、「8」を除く偶数でもよい。 Furthermore, in the present invention, the number of recesses 21d is not limited to the number in this embodiment. That is, for example, the number of recesses 21d may be "1", an odd number equal to or greater than "3", or an even number excluding "8".

さらにまた、本発明において、中央隔壁部21は、複数の凹部21dのうち、一部の凹部21dに代えて、凸部を備えていてもよい。すなわち、例えば、中央隔壁部21は、4つの凹部21d、および、各凹部21d間に配置される4つの凸部を備えていてもよい。 Furthermore, in the present invention, the central partition 21 may have protrusions instead of some of the recesses 21d among the plurality of recesses 21d. That is, for example, the central partition 21 may have four recesses 21d and four protrusions arranged between each recess 21d.

さらにまた、本発明において、凹部21dの位置は、本実施の形態の位置に限定されない。すなわち、例えば、径方向において、凹部21dの内縁部は、凸部72cよりも外方側に配置されていてもよい。 Furthermore, in the present invention, the position of the recess 21d is not limited to the position in this embodiment. That is, for example, the inner edge of the recess 21d may be located radially outward from the protrusion 72c.

さらにまた、本発明において、凸部72cの位置は、本実施の形態の位置に限定されない。すなわち、例えば、径方向において、凸部72cは、前面72bの中央部、または外縁部に配置されていてもよい。 Furthermore, in the present invention, the position of the protrusion 72c is not limited to the position in this embodiment. That is, for example, in the radial direction, the protrusion 72c may be located in the center or outer edge of the front surface 72b.

さらにまた、本発明において、第1ポンプ部P1に設定される比速度は、第1背面シュラウド62の外径と第2背面シュラウド72の外径との差分による差異を除き、第2ポンプ部P2に設定される比速度と同じでもよい。 Furthermore, in the present invention, the specific speed set for the first pump section P1 may be the same as the specific speed set for the second pump section P2, except for the difference due to the difference between the outer diameter of the first rear shroud 62 and the outer diameter of the second rear shroud 72.

さらにまた、本発明において、遠心ポンプ1が備えるインペラの数は、偶数個であればよく、2つに限定されない。すなわち、例えば、同インペラの数は第5変形例に示されるように「4」でもよく、あるいは、「6」以上でもよい。 Furthermore, in the present invention, the number of impellers provided in the centrifugal pump 1 may be an even number and is not limited to two. That is, for example, the number of impellers may be "4" as shown in the fifth modified example, or may be "6" or more.

さらにまた、本発明において、取扱液は、液化ガスに限定されない。すなわち、例えば、取扱液は、水でもよい。 Furthermore, in the present invention, the handled liquid is not limited to liquefied gas. That is, for example, the handled liquid may be water.

●本発明の実施態様●
次に、以上説明された各実施形態から把握される本発明の実施態様について、各実施形態において記載された用語と符号とを援用しつつ、以下に記載する。
●Embodiments of the present invention●
Next, the embodiments of the present invention that can be understood from the above-described embodiments will be described below, using the terms and symbols described in the respective embodiments.

本発明の第1の実施態様は、モータ(例えば、モータ3)と、前記モータの駆動により回転する回転軸(例えば、回転軸4)と、前記回転軸に取り付けられて、取扱液を吸込み、吐出する第1インペラ(例えば、第1インペラ6)と、前記回転軸に取り付けられて、前記第1インペラから吐出された前記取扱液を吸込み、吐出する第2インペラ(例えば、第2インペラ7)と、前記第1インペラが収容される第1ポンプ室(例えば、第1ポンプ室23)と、前記回転軸の軸方向において前記第1ポンプ室と並んで配置されて、前記第2インペラが収容される第2ポンプ室(例えば、第2ポンプ室24)と、前記回転軸が挿通される挿通孔(例えば、中央貫通孔21c)を備えて、前記第1ポンプ室と前記第2ポンプ室とを区画する中央隔壁部(例えば、中央隔壁部21)と、を有してなり、前記軸方向において、前記第2インペラに対して前記第1インペラが配置されている方向が第1方向(例えば、前方向)であり、前記第1方向の反対側の方向が第2方向(例えば、後方向)であり、前記第1インペラは、前記第1方向に向けられて、前記取扱液を前記第1方向側から吸い込む第1吸込口(例えば、第1吸込口65)と、前記中央隔壁部に対向する第1シュラウド(例えば、第1背面シュラウド62)と、を備えて、前記第2インペラは、前記第2方向に向けられて、前記第1インペラから吐出された前記取扱液を前記第2方向側から吸込む第2吸込口(例えば、第2吸込口75)と、前記中央隔壁部に対向する第2シュラウド(例えば、第2背面シュラウド72)と、を備えて、前記第1インペラと前記中央隔壁部との間には、前記挿通孔と連通する第1空間(例えば、第1背面側空間S11)が形成されて、前記第2インペラと前記中央隔壁部との間には、前記挿通孔と連通する第2空間(例えば、第2背面側空間S21)が形成されて、前記第2空間と前記第1空間とは、前記挿通孔を介して互いに連通して、前記第2シュラウドの外径は、前記第1シュラウドの外径よりも大きい、遠心ポンプ(例えば、遠心ポンプ1,1A~1E)である。
この構成によれば、第2ポンプ室24内の取扱液が円筒空間S3を介して第1ポンプ室23内に流れていても、回転軸4に作用する軸スラスト力は抑制される。
A first embodiment of the present invention includes a motor (e.g., motor 3), a rotating shaft (e.g., rotating shaft 4) rotated by driving the motor, a first impeller (e.g., first impeller 6) attached to the rotating shaft and sucking and discharging a handled fluid, a second impeller (e.g., second impeller 7) attached to the rotating shaft and sucking and discharging the handled fluid discharged from the first impeller, a first pump chamber (e.g., first pump chamber 23) in which the first impeller is accommodated, and a front pump chamber (e.g., first pump chamber 24) in the axial direction of the rotating shaft. The pump pump has a second pump chamber (e.g., second pump chamber 24) arranged side by side with the first pump chamber and accommodating the second impeller, and a central partition wall portion (e.g., central partition wall portion 21) having an insertion hole (e.g., central through hole 21c) through which the rotating shaft is inserted and partitioning the first pump chamber and the second pump chamber, and in the axial direction, a direction in which the first impeller is arranged relative to the second impeller is a first direction (e.g., forward direction), and a direction opposite to the first direction is a second direction (e.g., rearward direction). ), the first impeller is oriented in the first direction and includes a first suction port (e.g., first suction port 65) that draws in the handled fluid from the first direction side, and a first shroud (e.g., first rear shroud 62) that faces the central partition wall portion, and the second impeller is oriented in the second direction and includes a second suction port (e.g., second suction port 75) that draws in the handled fluid discharged from the first impeller from the second direction side, and a second shroud (e.g., second rear shroud 7 2), a first space (e.g., a first rear-side space S11) communicating with the insertion hole is formed between the first impeller and the central partition portion, a second space (e.g., a second rear-side space S21) communicating with the insertion hole is formed between the second impeller and the central partition portion, the second space and the first space communicate with each other via the insertion hole, and an outer diameter of the second shroud is larger than an outer diameter of the first shroud.
According to this configuration, even if the pumped fluid in the second pump chamber 24 flows into the first pump chamber 23 via the cylindrical space S3, the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 is suppressed.

本発明の第2の実施態様は、第1の実施態様における遠心ポンプであって、前記第2インペラと前記第2ポンプ室とにより構成される第2ポンプ部(例えば、第2ポンプ部P2)に設定される比速度は、前記第1インペラと前記第1ポンプ室とにより構成される第1ポンプ部(例えば、第1ポンプ部P1)に設定される比速度よりも小さい遠心ポンプである。
この構成によれば、遠心ポンプ1の性能が向上すると共に、回転軸4に作用する軸スラスト力は抑制される。
A second embodiment of the present invention is a centrifugal pump in the first embodiment, wherein a specific speed set in a second pump section (e.g., second pump section P2) formed by the second impeller and the second pump chamber is smaller than a specific speed set in a first pump section (e.g., first pump section P1) formed by the first impeller and the first pump chamber.
According to this configuration, the performance of the centrifugal pump 1 is improved, and the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 is suppressed.

本発明の第3の実施態様は、第1または第2の実施態様における遠心ポンプであって、前記第1インペラに対して前記第1方向側に配置されて、前記中央隔壁部と共に前記第1ポンプ室を区画する第1隔壁部(例えば、第1隔壁部20)と、前記第2インペラに対して前記第2方向側に配置されて、前記中央隔壁部と共に前記第2ポンプ室を区画する第2隔壁部(例えば、第2隔壁部22)と、を有してなり、前記第1インペラは、前記第1シュラウドに対して前記第1方向側に配置される第3シュラウド(例えば、第1正面シュラウド63)、を備えて、前記第2インペラは、前記第2シュラウドに対して前記第2方向側に配置される第4シュラウド(例えば、第2正面シュラウド73)、を備えて、前記第3シュラウドは、前記第1吸込口を構成する第1円筒部(例えば、円筒部63b)、を備えて、前記第4シュラウドは、前記第2吸込口を構成する第2円筒部(例えば、円筒部73b)、を備えて、前記第2隔壁部のうち前記第2円筒部に対向する部分(例えば、大径部22dおよび第1段部22e)と、前記第2円筒部と、の間の第2隙間(例えば、第2円筒隙間S23および第2リング隙間S24)は、前記第1隔壁部のうち前記第1円筒部に対向する部分(例えば、大径部20dおよび段部20e)と、前記第1円筒部と、の間の第1隙間(例えば、第1円筒隙間S13および第1リング隙間S14)よりも大きい、
である。
この構成によれば、回転軸4に作用する軸スラスト力はさらに抑制される。
A third embodiment of the present invention is a centrifugal pump according to the first or second embodiment, comprising a first partition portion (e.g., first partition portion 20) disposed on the first direction side with respect to the first impeller and partitioning the first pump chamber together with the central partition portion, and a second partition portion (e.g., second partition portion 22) disposed on the second direction side with respect to the second impeller and partitioning the second pump chamber together with the central partition portion, the first impeller being provided with a third shroud (e.g., a first front shroud 63) disposed on the first direction side with respect to the first shroud, and the second impeller being provided with a fourth shroud (e.g., a the third shroud has a first cylindrical portion (e.g., cylindrical portion 63b) constituting the first suction port, the fourth shroud has a second cylindrical portion (e.g., cylindrical portion 73b) constituting the second suction port, and a second gap (e.g., second cylindrical gap S23 and second ring gap S24) between a portion of the second partition portion facing the second cylindrical portion (e.g., large diameter portion 22d and first step portion 22e) and the second cylindrical portion is larger than a first gap (e.g., first cylindrical gap S13 and first ring gap S14) between a portion of the first partition portion facing the first cylindrical portion (e.g., large diameter portion 20d and step portion 20e) and the first cylindrical portion,
It is.
With this configuration, the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 is further suppressed.

本発明の第4の実施態様は、第1乃至第3のいずれか1の実施態様における遠心ポンプであって、前記中央隔壁部は、前記第2空間に面して、前記第2空間を流れる前記取扱液の旋回成分を抑制するように構成される少なくとも1の凸部または凹部(例えば、凹部21d)、を備える、遠心ポンプである。
この構成によれば、回転軸4に作用する軸スラスト力はさらに抑制される。
A fourth embodiment of the present invention is a centrifugal pump in any one of the first to third embodiments, wherein the central partition portion faces the second space and has at least one convex or concave portion (e.g., concave portion 21d) configured to suppress the swirling component of the handled fluid flowing through the second space.
With this configuration, the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 is further suppressed.

本発明の第5の実施態様は、第1乃至第4のいずれか1の実施態様における遠心ポンプであって、前記第1シュラウドの前記外径および前記第2シュラウドの前記外径は、前記第1インペラおよび前記第2インペラが前記取扱液を吐出しているとき、前記回転軸を前記第1方向に向けて移動させるように作用する第1軸スラスト力と、前記回転軸を前記第2方向に向けて移動させるように作用する第2軸スラスト力と、が釣り合うように設定される、遠心ポンプである。
この構成によれば、回転軸4に作用する軸スラスト力は、最小限まで抑制される。
A fifth embodiment of the present invention is a centrifugal pump in any one of the first to fourth embodiments, wherein the outer diameter of the first shroud and the outer diameter of the second shroud are set so that a first axial thrust force acting to move the rotating shaft in the first direction and a second axial thrust force acting to move the rotating shaft in the second direction are balanced when the first impeller and the second impeller are discharging the handled fluid.
According to this configuration, the axial thrust force acting on the rotating shaft 4 is suppressed to a minimum.

本発明の第6の実施態様は、第1乃至第5のいずれか1の実施態様における遠心ポンプであって、前記第2空間と前記挿通孔とは、前記第2インペラにより吐出された前記取扱液の一部が前記第1空間に流れるリターン流路(例えば、リターン流路RL)を構成して、前記回転軸が前記第1方向に向けて移動するにつれて前記リターン流路の一部を狭めて、前記回転軸が前記第2方向に向けて移動するにつれて前記一部を広めるように構成される可変オリフィス(例えば、凸部72c)、を有してなる、遠心ポンプである。
この構成によれば、軸スラスト力は可変オリフィスにより容易かつ自動的に調整される。
A sixth embodiment of the present invention is a centrifugal pump in any one of the first to fifth embodiments, wherein the second space and the insertion hole constitute a return flow path (e.g., a return flow path RL) through which a portion of the handled fluid discharged by the second impeller flows into the first space, and the centrifugal pump has a variable orifice (e.g., a convex portion 72c) configured to narrow a portion of the return flow path as the rotating shaft moves toward the first direction and to widen the portion as the rotating shaft moves toward the second direction.
According to this configuration, the axial thrust force is easily and automatically adjusted by the variable orifice.

本発明の第7の実施態様は、第6の実施態様における遠心ポンプであって、前記可変オリフィスは、前記第2シュラウドから前記第1方向に向けて突出する突出部(例えば、凸部72c)、および/または、前記中央隔壁部から前記第2方向に向けて突出する突出部(例えば、凸部21e)、により構成される、遠心ポンプ(例えば、遠心ポンプ1、1B~1D)である。
この構成によれば、可変オリフィスは、簡易な構成により形成可能である。
A seventh embodiment of the present invention is a centrifugal pump (e.g., centrifugal pumps 1, 1B to 1D) in the sixth embodiment, wherein the variable orifice is constituted by a protrusion (e.g., convex portion 72c) protruding from the second shroud in the first direction and/or a protrusion (e.g., convex portion 21e) protruding from the central partition portion in the second direction.
According to this configuration, the variable orifice can be formed with a simple structure.

本発明の第8の実施態様は、第7の実施態様における遠心ポンプであって、前記突出部は、前記回転軸の周方向に沿うリング状で、前記回転軸の径方向において、前記第2シュラウドの内縁部寄りに配置されて、および/または、前記径方向において、前記中央隔壁部の内縁部寄りに配置される、遠心ポンプである。
この構成によれば、可変オリフィスによる圧力変動の感度が向上する。
An eighth embodiment of the present invention is a centrifugal pump in the seventh embodiment, wherein the protrusion is ring-shaped along the circumferential direction of the rotating shaft and is positioned radially toward the inner edge of the second shroud and/or toward the inner edge of the central partition in the radial direction.
This configuration improves the sensitivity to pressure fluctuations caused by the variable orifice.

1 遠心ポンプ
20 第1隔壁部
20d 大径部(第1円筒部に対向する部分)
20e 段部(第1円筒部に対向する部分)
21 中央隔壁部
21c 中央貫通孔(挿通孔)
21d 凹部
22 第2隔壁部
22d 大径部(第2円筒部に対向する部分)
22e 第1段部(第2円筒部に対向する部分)
3 モータ
4 回転軸
6 第1インペラ
62 第1背面シュラウド(第1シュラウド)
63 第1正面シュラウド(第3シュラウド)
63b 円筒部(第1円筒部)
65 第1吸込口
7 第2インペラ
72 第2背面シュラウド(第2シュラウド)
72e 凸部(可変オリフィス)
73 第2正面シュラウド(第4シュラウド)
73b 円筒部(第2円筒部)
75 第2吸込口
S11 第1背面側空間(第1空間)
S13 第1円筒隙間(第1隙間)
S14 第1リング隙間(第1隙間)
S21 第2背面側空間(第2空間)
S23 第2円筒隙間(第2隙間)
S24 第2リング隙間(第2隙間)
S3 円筒空間(挿通孔)
RL リターン流路
1 Centrifugal pump 20 First partition wall portion 20d Large diameter portion (portion facing the first cylindrical portion)
20e Step portion (portion facing the first cylindrical portion)
21 Central partition wall portion 21c Central through hole (insertion hole)
21d Recess 22 Second partition wall portion 22d Large diameter portion (portion facing the second cylindrical portion)
22e: First step portion (portion facing the second cylindrical portion)
3 Motor 4 Rotating shaft 6 First impeller 62 First rear shroud (first shroud)
63 First front shroud (third shroud)
63b Cylindrical portion (first cylindrical portion)
65 First suction port 7 Second impeller 72 Second rear shroud (second shroud)
72e Convex portion (variable orifice)
73 Second front shroud (fourth shroud)
73b Cylindrical portion (second cylindrical portion)
75 Second suction port S11 First rear space (first space)
S13 First cylindrical gap (first gap)
S14 First ring gap (first gap)
S21 Second back side space (second space)
S23 Second cylindrical gap (second gap)
S24 Second ring gap (second gap)
S3 Cylindrical space (insertion hole)
RL Return flow path

Claims (7)

モータと、
前記モータの駆動により回転する回転軸と、
前記回転軸に取り付けられて、取扱液を吸込み、吐出する第1インペラと、
前記回転軸に取り付けられて、前記第1インペラから吐出された前記取扱液を吸込み、吐出する第2インペラと、
前記第1インペラが収容される第1ポンプ室と、
前記回転軸の軸方向において前記第1ポンプ室と並んで配置されて、前記第2インペラが収容される第2ポンプ室と、
前記回転軸が挿通される挿通孔を備えて、前記第1ポンプ室と前記第2ポンプ室とを区画する中央隔壁部と、
前記第1インペラに対して第1方向側に配置されて、前記中央隔壁部と共に前記第1ポンプ室を区画する第1隔壁部と、
前記第2インペラに対して第2方向側に配置されて、前記中央隔壁部と共に前記第2ポンプ室を区画する第2隔壁部と、
を有してなり、
前記軸方向において、前記第2インペラに対して前記第1インペラが配置されている方向が前記第1方向であり、前記第1方向の反対側の方向が前記第2方向であり、
前記第1インペラは、
前記第1方向に向けられて、前記取扱液を前記第1方向側から吸い込む第1吸込口と、
前記中央隔壁部に対向する第1シュラウドと、
前記第1シュラウドに対して前記第1方向側に配置される第3シュラウドと、
を備えて、
前記第2インペラは、
前記第2方向に向けられて、前記第1インペラから吐出された前記取扱液を前記第2方向側から吸込む第2吸込口と、
前記中央隔壁部に対向する第2シュラウドと、
前記第2シュラウドに対して前記第2方向側に配置される第4シュラウドと、
を備えて、
前記第3シュラウドは、
前記第1吸込口を構成する第1円筒部、
を備えて、
前記第4シュラウドは、
前記第2吸込口を構成する第2円筒部、
を備えて、
前記第1インペラと前記中央隔壁部との間には、前記挿通孔と連通する第1空間が形成されて、
前記第2インペラと前記中央隔壁部との間には、前記挿通孔と連通する第2空間が形成されて、
前記第2空間と前記第1空間とは、前記挿通孔を介して互いに連通して、
前記第2シュラウドの外径は、前記第1シュラウドの外径よりも大き
前記第2隔壁部のうち前記第2円筒部に対向する部分と、前記第2円筒部と、の間の第2隙間は、前記第1隔壁部のうち前記第1円筒部に対向する部分と、前記第1円筒部と、の間の第1隙間よりも大きい、
遠心ポンプ。
A motor;
A rotating shaft that rotates by driving the motor;
a first impeller attached to the rotary shaft for sucking and discharging the pumped fluid;
a second impeller attached to the rotary shaft, which sucks in the handled fluid discharged from the first impeller and discharges it;
a first pump chamber in which the first impeller is accommodated;
a second pump chamber that is arranged alongside the first pump chamber in the axial direction of the rotary shaft and that accommodates the second impeller;
a central partition portion including an insertion hole through which the rotating shaft is inserted, the central partition portion separating the first pump chamber and the second pump chamber;
a first partition portion disposed on a first direction side with respect to the first impeller and defining the first pump chamber together with the central partition portion;
a second partition wall portion disposed on a second direction side with respect to the second impeller and defining the second pump chamber together with the central partition wall portion;
and
In the axial direction, a direction in which the first impeller is disposed relative to the second impeller is the first direction, and a direction opposite to the first direction is the second direction,
The first impeller is
a first suction port oriented in the first direction and configured to suck in the pumped fluid from the first direction;
a first shroud facing the central partition portion;
a third shroud disposed on the first direction side with respect to the first shroud;
With
The second impeller is
a second suction port oriented in the second direction and configured to suck in the handled fluid discharged from the first impeller from the second direction side;
a second shroud facing the central partition portion;
a fourth shroud disposed on the second direction side with respect to the second shroud;
With
The third shroud comprises:
A first cylindrical portion constituting the first suction port;
With
The fourth shroud includes:
A second cylindrical portion constituting the second suction port;
With
A first space communicating with the insertion hole is formed between the first impeller and the central partition wall,
A second space communicating with the insertion hole is formed between the second impeller and the central partition wall,
The second space and the first space communicate with each other via the insertion hole,
The outer diameter of the second shroud is larger than the outer diameter of the first shroud,
a second gap between a portion of the second partition wall facing the second cylindrical portion and the second cylindrical portion is larger than a first gap between a portion of the first partition wall facing the first cylindrical portion and the first cylindrical portion;
Centrifugal pump.
前記第2インペラと前記第2ポンプ室とにより構成される第2ポンプ部に設定される比速度は、前記第1インペラと前記第1ポンプ室とにより構成される第1ポンプ部に設定される比速度よりも小さい、
請求項1に記載の遠心ポンプ。
a specific speed set in a second pump section formed by the second impeller and the second pump chamber is lower than a specific speed set in a first pump section formed by the first impeller and the first pump chamber;
2. The centrifugal pump of claim 1.
前記中央隔壁部は、前記第2空間に面して、前記第2空間を流れる前記取扱液の旋回成分を抑制するように構成される少なくとも1の凸部または凹部、を備える、
請求項1に記載の遠心ポンプ。
The central partition portion has at least one convex portion or concave portion facing the second space and configured to suppress a swirling component of the handled fluid flowing through the second space.
2. The centrifugal pump of claim 1.
前記第1シュラウドの前記外径および前記第2シュラウドの前記外径は、前記第1インペラおよび前記第2インペラが前記取扱液を吐出しているとき、前記回転軸を前記第1方向に向けて移動させるように作用する第1軸スラスト力と、前記回転軸を前記第2方向に向けて移動させるように作用する第2軸スラスト力と、が釣り合うように設定される、
請求項1に記載の遠心ポンプ。
an outer diameter of the first shroud and an outer diameter of the second shroud are set so that a first axial thrust force acting to move the rotating shaft in the first direction and a second axial thrust force acting to move the rotating shaft in the second direction are balanced when the first impeller and the second impeller discharge the handled fluid.
2. The centrifugal pump of claim 1.
前記第2空間と前記挿通孔とは、前記第2インペラにより吐出された前記取扱液の一部が前記第1空間に流れるリターン流路を構成して、
前記回転軸が前記第1方向に向けて移動するにつれて前記リターン流路の一部を狭めて、前記回転軸が前記第2方向に向けて移動するにつれて前記一部を広めるように構成される可変オリフィス、を有してなる、
請求項1乃至のいずれか1項に記載の遠心ポンプ。
the second space and the insertion hole form a return flow passage through which a portion of the handled fluid discharged by the second impeller flows into the first space,
a variable orifice configured to narrow a portion of the return passage as the rotating shaft moves in the first direction and to widen the portion as the rotating shaft moves in the second direction.
5. A centrifugal pump according to any one of claims 1 to 4 .
前記可変オリフィスは、
前記第2シュラウドから前記第1方向に向けて突出する突出部、および/または、
前記中央隔壁部から前記第2方向に向けて突出する突出部、
により構成される、
請求項に記載の遠心ポンプ。
The variable orifice is
A protrusion protruding from the second shroud in the first direction, and/or
a protrusion protruding from the central partition wall in the second direction;
Consists of:
6. The centrifugal pump according to claim 5 .
前記突出部は、前記回転軸の周方向に沿うリング状で、
前記回転軸の径方向において、前記第2シュラウドの内縁部寄りに配置されて、および/または、
前記径方向において、前記中央隔壁部の内縁部寄りに配置される、
請求項に記載の遠心ポンプ。
The protruding portion is a ring-shaped portion extending in a circumferential direction of the rotating shaft,
and/or,
In the radial direction, the central partition wall portion is disposed closer to an inner edge portion of the central partition wall portion.
7. The centrifugal pump according to claim 6 .
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