JPH0117657Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ポンプ羽根車と水車ランナとを一本
の主軸に取付け、主軸の両端部に軸封部を設けた
水車内蔵ポンプの軸封部注液装置に関する。

従来の水車内蔵ポンプの軸封部は、ラビリンス
を使用したものがほとんどであつた。ところが逆
浸透膜モジユールに原水を供給する装置のような
高圧ポンプの場合には（例えば特公昭48−988号
公報および特開昭57−4286号公報参照）、ラビリ
ンスでは軸封作用が不充分で液体の漏出をまぬが
れない。そこでラビリンスに代えてメカニカルシ
ールやグランドパツキンを使用することが提案さ
れたが、これらのものは軸封作用が勝れている一
方発熱量が多い。そこで、軸封部で発生した熱を
除去するため冷却水を供給することが必要にな
る。その場合、冷却水の供給源を外部に求めると
すると別に冷却水ポンプを設置する必要があり、
装置が大型、複雑化すると共に経済的にも好まし
くない。そのためにポンプおよび水車に流れる高
圧の液体を利用することが考えられるが、水車内
蔵ポンプからその運転状態に関係なくつねに所要
の圧力の液体をうることは困難である。

なお、例えば実公昭53−142633号公報に水車の
軸受部に潤滑水を供給するために高所に設けたタ
ンクから軸受部に水を送り、そのタンクには取水
管（鉄水管）からポンプを介して水を補給する技
術が開示されている。しかしながら、かかる公知
技術は軸封部に冷却水を供給するものではなく、
水車内蔵ポンプに適用することはできず、タンク
等を設けることは好ましくない。

したがつて、本考案の目的は、運転状態に無関
係に所要の圧力の冷却液体を軸封部に供給できる
水車内蔵ポンプの軸封部注液装置を提供するにあ
る。

本考案によれば、ポンプ羽根車と水車ランナと
を一本の主軸に取付け、主軸の両端部に軸封部を
設けた水車内蔵ポンプの軸封部注液装置におい
て、ポンプ部分と水車部分とよりなり、ポンプ部
分の吸込側ケーシング端部にポンプ側軸封部が設
けられており、また水車部分の出口側ケーシング
端部に水車側軸封部が設けられており、ポンプ側
軸封部へはポンプ部分の１段目羽根車出口から次
の段に至る流路の間に設けた取出口から取り出し
た液体を注液する液路を設け、水車側軸封部へは
ポンプ部分あるいは水車部分を流れる液体を取り
出して注液する液路を設けてある。

本考案の実施に際してポンプ側軸封部および水
車側軸封部の液路の取出口はいずれもポンプ部分
の１段目羽根車出口から次の段に至る流路の間に
設け、そしてその取出口から分岐管を介して各軸
封部に注液するのが好ましい。

また、本考案の実施に際してポンプ側の軸封部
に対して前記のポンプ部分の１段目羽根車出口か
ら次の段に至る流路の間に取出口を設け、水車側
の軸封部の液路の取出口の最終段の水車ランナの
入口とその１段前の水車ランナの出口との間の流
路に設けるのが好ましい。

したがつて、本考案では、ポンプ側および水車
側の各軸封部への冷却水の取出口がその各軸封部
へは取出口の位置の圧力水が供給され、また供給
される冷却水はポンプ又は水車によつて昇圧され
た所要の圧力を有する液であるから、液量も充分
である。それ故に各軸封部への冷却水を運転状態
とは無関係に安定した状態で供給できる。

また水車内蔵ポンプではポンプ羽根車と水車ラ
ンナとが一本の主軸で連結されているが、取出口
はケーシングの所定の位置へ設け、軸封部まで管
パイプ等で液路を形成すればよく、そのために外
部にタンク等の格別の装置を設けずに、単純かつ
コンパクトな手段で所要の圧力水を供給できる。

以下図面を参照して本考案の実施例を説明す
る。

第１図において、水車内蔵ポンプは、その両端
に平軸受９，１１および推力軸受１３を備えた主
軸を有し、その主軸１には、それぞれポンプ羽根
車２ａ〜２ｄおよび水車ランナ３ｄ〜３ａが取付
けられている。羽根車２ａ〜２ｃおよびランナ３
ｃ〜３ａはそれぞれ中間ケーシング５ａ〜５ｃ，
７ｃ〜７ａに収容され、これらの中間ケーシング
５ａ〜５ｃおよび７ｃ〜７ａは、ポンプ吸込口４
ａを有するポンプ吸込側ケーシング４、羽根車２
ｄおよびランナ３ｄを収容する中央ケーシング６
および水車出口８ａを有する水車出口側ケーシン
グ８の間に挟持され、数本のボルト１４によつて
一体に締付け固定されている。中央ケーシング６
には、ポンプ吐出口６ａおよび水車入口６ｂが設
けられている。ケーシング４，８の外側には、さ
らに平軸受９を収容する軸受ケーシング１０と平
軸受１１ならびに推力軸受１３を収容する軸受ケ
ーシング１２が、それぞれ取付けられている。ケ
ーシング４，８のそれぞれ軸受ケーシング１０，
１２と間隔を隔てて対向する端面には、軸封部１
６，１８を収容する凹所１５，１７がそれぞれ設
けられている。軸封部がメカニカルシールの場合
には、その一方の部材は主軸１に固定され、他方
の部材は凹所１５，１７を閉鎖する環状の蓋１５
ａ，１７ａ上に設けられる。冷却液体を凹所１
５，１７に供給するため、第１段の中間ポンプケ
ーシング５ａの第１段目の羽根車２ａの出口と第
２段目の羽根車２ｂの入口との間に液体取出口１
９が穿設され、また凹所１５，１７にはそれぞれ
液体入口２０，２１が穿設されている。取出口１
９に取付けられた管２２には、それぞれオリフイ
ス２３，２５を備えた分岐管２４，２６の各一端
が連結され、それらの分岐管の他端は凹所１５，
１７の液体入口２０，２１に連結されている。

作動に際し、ポンプ吸込口４ａから吸込まれた
液体は、各段の羽根車２ａ〜２ｄによつて昇圧さ
れ、ポンプ吐出口６ａから吐出される。一方、負
荷から出て水車入口６ｂから送り込まれた液体
は、各段のランナ３ｄ〜３ａを通つて減圧されな
がら水車出口８ａより排出される。第１段羽根車
２ａが収容された中間ケーシング５ａに穿設され
た液体取出口１９から流出した液体は、管２２か
ら分岐管２４，２６に分れ、それぞれオリフイス
２３，２５を通つて、ポンプ側軸封部１６および
水車側軸封部１８が収容された凹所１５，１７に
穿設された液体入口２０，２１に達し、次いで凹
所１５，１７内に流入して軸封部１６，１８を冷
却した後排出する。

そこで、ポンプの吐出圧力と流量との関係を示
す第２図および水車の入口圧力と流量との関係を
示す第３図を参照すると、ポンプの吐出圧力は始
動時がもつとも高く、流量が増加するにつれて常
用運転状態に向つて徐々に減少する。これに対し
て水車の入口圧力は、始動時がもつとも低く流量
が増加するにつれて始めはほぼ一定であるが徐々
に増加割合を増大する傾向があることがわかる。

水車内蔵ポンプは上記のような傾向がある上、
ポンプ羽根車と水車ランナが同軸上に取付けられ
ているので、原動機が回転を開始すると、ポンプ
羽根車と水車ランナとは同時に回転を開始するに
もかかわらず、ポンプ吐出口から負荷に送られた
液体が水車側入口に達するのに時間を要し、水車
の圧力はしばらくは低いままである。また運転条
件によつては、ポンプ吐出圧力を第２図のように
高い圧力とせずにそれより低い状態で運転する場
合もある。このような場合には液体取出口を設け
る位置が冷却液体の圧力に重大な影響を及ぼすこ
とになる。そのため水車側ケーシングに液体取出
口を設けたならば、液体の圧力が低いため充分な
量の液体を供給することができず、軸受部が加熱
する恐れがある。

しかしながら、上記のように液体の取出口をポ
ンプ側ケーシングに設けたので、羽根車の回転が
開始すると直ぐに液体の圧力が高くなり、充分な
量の液体を両軸封部に供給することができる。ま
た液体の取出口を第１段目の中間ケーシングの第
１段目のポンプ羽根車の出口と第２段目のポンプ
羽根車の入口との間に設けたので、液体の圧力は
ポンプの吐出圧力よりも低く、この吐出圧力より
も低い圧力は水車内蔵ポンプのいかなる運転状態
においても得られる「所要の圧力」となる。そし
て取出口から軸封部までに必要とする減圧が、ポ
ンプ吐出口に液体取出口を設ける場合に比較して
少く、したがつてエネルギー損失も少い。さらに
分岐管にそれぞれオリフイスを設けたので、両軸
封部に対する液体の供給量を同一、または異るも
のとすることができ、両軸封部の大きさが等しく
ないときには、オリフイスの孔径を変えることに
より各軸封部に適切な量の液体を供給することが
できる。

次に第４図および第５図を参照して本考案の他
の実施例を説明する。

第４図において水車内蔵ポンプは、その両端に
平軸受９，１１および推力軸受１３を備えた主軸
１を有し、その主軸１には、それぞれ羽根車２ａ
〜２ｄおよび水車ランナ３ｄ〜３ａが取付けら
れ、羽根車２ａ〜２ｃおよびランナ３ｃ〜３ａは
それぞれ中間ケーシング５ａ〜５ｃ，７ｃ〜７ａ
に収容されている。これらの中間ケーシング５ａ
〜５ｃおよび７ｃ〜７ａはポンプ吸込口４ａを有
するポンプ吸込側ケーシング４、羽根車２ｄおよ
びランナ３ｄを収容する中央ケーシング６および
水車出口８ａを有する水車出口側ケーシング８の
間に挟持されて数本のボルト１４により締付け固
定されている。中央ケーシング６にはポンプ吐出
口６ａおよび水車入口６ｂが設けられ、ケーシン
グ４，８の外側にはさらに平軸受９を収容する軸
受ケーシング１０と平軸受１１ならびに推力軸受
１３を収容する軸受ケーシング１２がそれぞれ取
付けられ、ケーシング４，８のそれぞれ軸受ケー
シング１０，１２と間隔を隔てて対向する端面に
は軸封部１６，１８を収容する凹所１５，１７が
設けられている。上記の点は第１図に示す実施例
と何等変えるところはない。

しかしながらこの実施例は第５図のフローチヤ
ートに示されるような、ポンプＰの吐出側と水車
Ｔの入口側の間に弁V₂を備えたバイパス管が設
けられ、ポンプＰから弁V₁、負荷Ｌおよび弁V₃
を通つて水車Ｔに供給される液体の流量が少い場
合、流量検出手段３３によつてその状態を検出
し、制御装置Ｃを介してバイパス管の弁V₂を開
き、液体の一部を直接水車Ｔ側に流し、水車流量
をある一定値以下にならないようにし、したがつ
て水車内における圧力を有る一定値以上に維持す
る場合のものである。上記のように水車側の圧力
が有る一定値以上であるため、ポンプ側の軸封部
１６に対する液体の供給が、第１段目のポンプ中
間ケーシング２ａに穿設した液体取出口２７から
オリフイス２９を有する管３０によつて行われる
のに対し、水車側の軸封部１８に対する液体の供
給は、第５段目（最終段）の水車中間ケーシング
７ａに穿設した流体取出口２８により、第４段目
の水車ランナの出口と第５段目の水車ランナの入
口の間の液体の一部を、オリフイス３１を有する
管３２により行うものである。そこでこれらの管
の長さはいずれも短いものとなり、相互に影響し
合うことがなく、オリフイスの孔径を適切に定め
ておくことにより、いかなる運転状態においても
必要とする圧力の液体、したがつて適切な流量の
冷却液体を供給することができ、しかもそれぞれ
第１段ポンプの出口、最終段水車の入口に液体取
出口が開口しているため、定常運転においても圧
力は余り高くないのでオリフイスによる減圧の損
失は少く、エネルギ損失もとるに足りないもので
ある。

上記のように、本考案の水車内蔵ポンプの軸封
部注液装置は、ケーシングの所要の圧力の液体を
常時取出しうる位置に自己注液用の液体取出口を
設け、この液体取出口と主軸両端の軸封部とを管
により連結したので、水車内蔵ポンプのいかなる
運転状態においても、所要の圧力の液体を充分に
両軸封部に供給することができ、つねに安全かつ
確実なポンプ運転を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す断面図、第
２図および第３図はそれぞれポンプおよび水車の
流量−圧力の関係を示す線図、第４図は本考案の
第２実施例を示す断面図、第５図は第２実施例と
関連したフローチヤートを示す図である。 １……主軸、２ａ〜２ｄ……水車羽根車、３ａ
〜３ｄ……水車ランナ、４……ポンプ吸込側ケー
シング、６……中央ケーシング、８……水車出口
側ケーシング、９……平軸受、１０……軸受ケー
シング、１１……平軸受、１２……軸受ケーシン
グ、１３……推力軸受、１５ａ……液体入口、１
６……軸封部、１７……凹所、１７ａ……液体入
口、１８……軸封部、１９……液体取出口、２
０，２１……液体入口、２２……管、３３……流
量検出手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ポンプ羽根車と水車ランナとを一本の主軸に
   取付け、主軸の両端部に軸封部を設けた水車内
   蔵ポンプの軸封部注液装置において、ポンプ部
   分と水車部分とよりなり、ポンプ部分の吸込側
   ケーシング端部にポンプ側軸封部が設けられて
   おり、また水車部分の出口側ケーシング端部に
   水車側軸封部が設けられており、ポンプ側軸封
   部へはポンプ部分の１段目羽根車出口から次の
   段に至る流路の間に設けた取出口から取り出し
   た液体を注液する液路を設け、水車側軸封部へ
   はポンプ部分あるいは水車部分を流れる液体を
   取り出して注液する液路を設けたこと特徴とす
   る水車内蔵ポンプの軸封部注液装置。 (2) ポンプ側軸封部および水車側軸封部へ注液す
   る液路が、ポンプ部分の１段目羽根車出口から
   次の段に至る液路の間に設けた取出口から各軸
   封部に至る分岐管で構成された実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の水車内蔵ポンプの軸封部
   注液装置。 (3) ポンプ側軸封部に注液する液路がポンプ部分
   の１段目羽根車出口から次の段に液路の間に設
   けて取出口に連結され、水車軸封部に注液する
   液路が最終段の水車ランナの入口とその１段前
   の水車ランナの出口との間に設けた取出口に連
   結されている実用新案登録請求の範囲第１項記
   載の水車内蔵ポンプの軸封部注液装置。