JPH0794840B2

JPH0794840B2 - 遠心形回転機械

Info

Publication number: JPH0794840B2
Application number: JP1189940A
Authority: JP
Inventors: 祐治兼森; 浩一平井
Original assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-07-21
Filing date: 1989-07-21
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPH0354395A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ポンプ，コンプレッサ等の遠心形回転機械に
関するものである。

（従来の技術）従来の例えば遠心ポンプは、シャフトにインペラを固定
した回転体がケーシング内に収容されるとともに、イン
ペラの外周にインペラと同心にディフューザが配設され
ている。そして、インペラとケーシングのそれぞれに設
けたウェアリングを相互に近接させることにより、イン
ペラの吸込側と吐出側とが非接触状態でシールされる一
方、シャフトがケーシングを貫通する部分はグランドパ
ッキン，メカニカルシール等で軸封されている。また、
シャフトの両端はケーシングに固定した軸受で支持され
ている。

この遠心ポンプでは、回転体の重量及び回転体に作用す
る流体力等の負荷荷重は、前記軸受部及び非接触シール
部で支えられている。軸受部においては、第５図に示す
ように、回転体21は、該回転体21と軸受22の隙間に形成
されるくさび状の潤滑剤の油膜23の膜圧により、軸受22
の中心からe_bだけ偏心した状態で支持される。一方、非
接触シール部においても、回転体は、ケーシング内の水
等の取扱流体の膜圧により、前記軸受部と同様に支持さ
れる。

そして、この膜圧の支持力は、第６図に示すように、回
転体21の偏心量e_bが増加すれば放物線的に増大する。換
言すれば、回転体21に作用する負荷荷重F_bが増大すれば
その偏心量e_bも増加する。なお、第６図においてｃは軸
受の半径すきまである。

（発明が解決しようとする課題）近年における高速化した遠心ポンプでは、高速化に伴う
ケーシング内の吸込側と吐出側の差圧の増大により、取
扱流体が非接触シール部、すなわちインペラ側ウェアリ
ングとケーシング側ウェアリングの間から漏れて軸方向
に流れ、インペラを介して回転体を持ち上げようとする
力が作用する。この結果、非接触部での回転体を支持す
る力が増加し、逆に軸受部での負荷荷重、すなわち軸受
荷重が減少する。したがって、軸受部では、シャフトの
偏心量が小さくなってシャフトが不安定化するため、イ
ンペラに作用する流体の励振力により、シャフトがその
回転数に同期しない低次の振動を起こすことがあった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、軸受部
に十分な荷重が作用して振動が生じにくい遠心形回転機
械を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するため、本発明は、複数段からなるデ
ィフューザのうち、いずれかの段におけるディフューザ
中心を当該段におけるインペラ中心に対して水平又はそ
れより上の方向に偏心させたものである。

（作用）ディフューザがインペラに対して偏心している結果、イ
ンペラ周囲に圧力の不均一が生じ、インペラにはディフ
ューザの偏心方向と反対方向、すなわち水平又はそれよ
り下の方向にラジアル推力が作用する。そして、このラ
ジアル推力がインペラを介して回転体に付加される結
果、軸受荷重が増大して軸受部でのシャフトの偏心量が
大きくなり、潤滑油の支持剛性が増加し、シャフトの振
動が押さえられる。

（実施例）次に、本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第３図は、本発明に係る６段遠心ポンプを示す。同図に
おいて、吸込側ケーシング１と、吐出側ケーシング２
と、これらの間に５分割された胴ケーシング３とからな
るケーシングは、ステーボルト4,4により一体化されて
いる。このケーシング内には、シャフト５に６段からな
るインペラ６を固着した回転体が収容されている。そし
て、各インペラ６の入口外周に設けたウェアリング７
と、ケーシング1,3に設けたウェアリング８とが近接す
ることにより、各インペラ６の吸込側と吐出側とが非接
触状態でシールされている。また、各インペラ６の外周
にはディフューザ９が設けられている。

一方、シャフト５が吸込側ケーシング１と吐出側ケーシ
ング２にそれぞれ設けたケーシングカバー10,11を貫通
する部分には、グランドパッキン12,13が設けられてい
る。そして、このシャフト５の両端部は、吸込側及び吐
出側ケーシング1,2により延在するブラケット14,15に固
定されたジャーナル軸受16,17で支持されるとともに、
吐出側の一端はスラスト軸受18で支持されている。

前記ディフューザのうち、３段目のディフューザ9aは、
第１図に示すように、インペラ６の中心に対して、上方
向にe_iだけ偏心して設けられている。また、この３段目
のディフューザ9a以外のディフューザ９は、第２図に示
すように、インペラ６と同心に設けられている。

前記ディフューザ9aを偏心させるには、ディフューザ9a
の製作時に予めその羽根を取付中心から偏心量e_iだけず
らせた位置に設ければよい。あるいは、同心に製作され
たディフューザ9aの偏心方向に位置する羽根の入口側端
部をグラインダ加工等により適宜削り落としたり、ディ
フューザ9aをケーシング３にずらせて組み込むようにす
ればよい。

この実施例に係る遠心ポンプでは、吸込側ケーシング１
内に吸い込まれた水は、１段目のインペラ６の回転に伴
って圧力を高められ、インペラ６の周囲に高速で吐出さ
れ、ディフューザ９を通過しつつ減速されて高圧状態で
２段目のインペラ６に吸込まれる。以下同様にして、各
段のインペラ６で高圧化された水は、吐出側ケーシング
２より吐出される。

３段目のディフューザ9aが、第１図に示すように、イン
ペラ６に対して上方にe_iだけ偏心していて、インペラ６
とディフューザ9aの間の隙間が一様でないため、インペ
ラ６の上下に圧力差が生じて、インペラ６にはディフュ
ーザ9aの偏心方向と反対方向、すなわち下方にラジアル
推力F_rが作用する。

第４図は、このラジアル推力F_rとポンプ流量Q/Q_nとの関
係を示し、図においてe_oは任意の偏心量、Q_nは設計流量
である。同図に示すように、ラジアル推力F_rは偏心量e_i
が大きい程大きく、またポンプ流量が少ない程大きくな
る。

このラジアル推力F_rは、インペラ６を介してシャフト５
に加わる。これにより、ジャーナル軸受16,17に加わる
軸受荷重F_bは、第６図に示すように、Ａ点からＢ点まで
ラジアル推力F_rに相当する力だけ増加し、シャフト５の
偏心量e_bが大きくなる。そして、この偏心量e_bの増大に
伴い、ジャーナル軸受の支持剛性K₁＝ΔF_b/Δe_bがラジ
アル推力F_rが作用しないＡ点の支持剛性K₂よりも大きく
なり、シャフト５は安定した状態で支持される。したが
って、インペラ６に作用する励振力に基づくシャフト５
の振動が押さえられる。

なお、前記実施例では、ディフューザ9aのインペラ６に
対する偏心方向を真上方向としたが、斜め上方又は水平
方向とすることにより、ラジアル推力F_rの作用方向を変
化させてその鉛直方向分力の大きさを加減し、ジャーナ
ル軸受の支持剛性を調整することができる。また、第１
段のディフューザ９のみを偏心させたり、最終６段のデ
ィフューザ９のみを偏心させることにより、振動の生じ
やすい方のジャーナル軸受の市軸剛性を高めることもで
きる。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ディ
フューザをインペラに対して偏心させることにより、軸
受部の支持剛性を高められるので、回転体の支持状態が
安定し、振動が生じにくくなり、安全であるという効果
を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は偏心したディフューザの断面図、第２図は偏心
のないディフューザの断面図、第３図は本発明に係る遠
心ポンプの断面図、第４図はラジアル推力とポンプ流量
の関係を示す図、第５図はジャーナル軸受のシャフト支
持状態を示す図、第６図は軸受部又は非接触シール部の
負荷荷重と偏心量の関係を示す図である。６……インペラ、9,9a……ディフューザ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数段からなるディフューザのうち、いず
れかの段におけるディフューザ中心を当該段におけるイ
ンペラ中心に対して水平又はそれより上の方向に偏心さ
せたことを特徴とする遠心形回転機械。