JPH0615873B2 - 軸流ポンプの軸推力軽減装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、軸流ポンプの軸推力軽減装置に関する。

（従来の技術） 一般にキャンドモータポンプは、ポンプとキャンドモー
タとを一体的に結合して回転軸を外部へ突出させない構
成であるため、ポンプのインペラとキャンドモータのロ
ータとの共通回転軸に生じる軸推力を外部で支持できな
い。

そのため、半径流インペラないしは混流インペラを使用
したキャンドモータポンプにおいては、例えば第15図に
示すように、半径流キャンドモータポンプのインペラ１
の後面シュラウド２の環状突起部３とケーシング後壁４
との間に狭い半径方向隙間のオリフィス５を形成してこ
のオリフィス５よりも内径側の前記後面シュラウド２と
ケーシング後壁４との間にバランス室６を設け、このバ
ランス室６と前記後面シュラウド２に穿設したバランス
ホール７とによって構成する軸推力軽減装置が採用され
ている。

しかし、軸流インペラを使用した軸流キャンドモータポ
ンプにおいては、その構成上、前記バランス室６とバラ
ンスホール７とによる軸推力軽減装置が採用できず、軸
流インペラに生じる軸推力成分がポンプ吸込口方向へ、
すなわち軸流インペラの上流側へ強力に作用するので、
前記第15図に示すように、ラジアルベアリングとスラス
トベアリングとを兼ねたキャンドモータに内蔵する通常
のベアリング８では前記軸推力成分を支持し得なくな
る。

この問題を解決する一手段として、特公昭５９−２０８
７９号公報に記載のキャンドモータポンプが提案されて
いる。

このキャンドモータポンプは、第16図に示すように、軸
流ポンプ９とキャンドモータ10とを液密に一体に結合し
た軸流キャンドモータポンプ11において、前記キャンド
モータ10の軸流ポンプ９とは反対側に半径流補助インペ
ラ12を液密に一体に結合し、この補助ポンプ12の吸込口
13と軸流ポンプ９の吐出口14側、すなわち軸流インペラ
15の下流側16とを連通する軸内通路などの通路部17を設
け、前記キャンドモータ10の前部ロータ室18を軸流イン
ペラ15の下流側16に、すなわち前記通路部17の軸流ポン
プ９側に開口する部分の近傍に連通し、この軸流インペ
ラ15の下流側16のポンプ揚液の一部を前記通路部17を経
て前記補助ポンプ12へ導入し、この補助ポンプ12の半径
流補助インペラ19にて付勢した後、キャンドモータ10の
後部ロータ室20，ステータ21とロータ22間のキャン間隙
23および前部ロータ室18を通って軸流インペラ15の下流
側16へと戻して、謂ゆるキャンドモータ循環経路24を循
環させ、ベアリング25，26の循環とキャンドモータ10の
冷却を行わせるよう構成してなるものである。

そして、この軸流キャンドモータポンプ11によれば、キ
ャンドモータ循環経路24を流れるポンプ揚液がキャン間
隙23を通過する際の圧力降下によって後部ロータ室20と
前部ロータ室18とに圧力差が生じ、この圧力差によって
ロータ22に軸流インペラ15に生じる軸推力成分と同方向
の軸推力成分が生じるが、これと逆方向である前記補助
インペラ19に生じる軸推力成分が相当勝っていることか
ら、この両軸推力成分の差は軸流インペラ15に生じる軸
推力成分と逆方向に作用し、軸流キャンドモータポンプ
11全体としての軸推力が軽減される。

ところが、前記軸流インペラ15に生じる軸推力成分が比
較的大きな場合は、軸流キャンドモータポンプ11全体と
しての軸推力を所定値以下に軽減するために、前記補助
インペラ19を径大にして前記補助ポンプ12の吐出圧力を
高くすることにより、前記補助インペラ19に生じる軸推
力成分を増大しなければならないが、前記補助インペラ
19をキャンドモータ10の外径程度に径大にすると、前記
補助ポンプ12がキャンドモータ10よりもかなり径大とな
ってキャンドモータ10への取合い関係上、構造複雑とな
るのでコスト高につき、さらに前記補助ポンプ12の吐出
圧力を高くするため、この圧力上昇によるキャンドモー
タ循環経路24の循環流量の増加を前部ロータ室18から軸
流インペラ15の下流側16に至る間の経路抵抗を増大する
ことによって抑えたとしても、前記吐出圧力の上昇率に
概ね比例して前記補助ポンプ12の動力が増大するので、
その分、軸流キャンドモータポンプ11の効率が低下す
る。

また、本出願人は、発明協会公開技報８８−１１１７１
号に軸流型キャンドモータポンプの軸推力平衡機構を提
案している。

この軸推力平衡機構の構成は、第17図に示すように、軸
流ポンプ９とキャンドモータ10とを液密に一体に結合し
た軸流キャンドモータポンプ11において、軸流ポンプ９
とキャンドモータ10間をメカニカルシール27にて軸封
し、ポンプ揚液の母液またはポンプ揚液に微少量混入し
ても支障のない清澄な液をキャンドモータ通液として、
ポンプ吐出口14側よりも、すなわち軸流インペラ15の下
流側16のポンプ揚液よりも高圧力の外部液源28からキャ
ンドモータ前側室29へ注入し、前部ベアリング25→前部
ロータ室18→キャン間隙23→後部ロータ室20→後部ベア
リング26と、キャンドモータ10内を通過させて両ベアリ
ング25，26の潤滑とキャンドモータ10の冷却を行った
後、キャンドモータ後側室30から外部へ排出するキャン
ドモータ通液経路31を形成してなるものである。

そして、この構成によれば、キャンドモータ通液がキャ
ン間隙23を通過する際の圧力降下によって前部ロータ室
18と後部ロータ室20とに圧力差が生じ、この圧力差によ
ってロータ22に軸流インペラ15に生じる軸推力成分と逆
方向の軸推力成分が生じるので、軸流キャンドモータポ
ンプ11全体としての軸推力が軽減される。

また、軸流ポンプ９とキャンドモータ10との間をメニカ
ルシール27にて軸封して軸流インペラ15の下流側16のポ
ンプ揚液よりも高圧力のキャンドモータ通液をキャンド
モータ前側室29へ注入するので、ポンプ揚液に含有され
るスラリなどの異物がキャンドモータ10内へ侵入してベ
アリング25，26を異常摩耗させる怖れはない。

しかし、ポンプ揚液にスラリなどの異物を含有する場合
やポンプ揚液が高温である場合を除いては、外部液源28
を要する分、設備コストおよび運転コストともに高くつ
く。

加えて、前記ロータ22に生じる軸推力成分は、前記第16
図に示す従来例において既述したようにそれ程大きくな
いので、前記軸流インペラ15に生じる軸推力成分が小さ
くない場合には、軸流キャンドモータポンプ11全体とし
ての軸推力を所定値以下に軽減するために、キャンドモ
ータ通液の流量を増加することにより、キャン間隙23の
圧力降下による両ロータ室18，20間の圧力差を拡大して
ロータ22に生じる軸推力成分を増大しなければならない
が、そのため外部液源28に大容量のものが必要でその設
備コストおよび運転コストがさらに高くつく。

また、本出願人は、発明協会公開技報８８−１１１７２
号に軸流型キャンドモータポンプの軸推力平行機構を提
案している。

この軸推力平衡機構の構成は、第18図に示すように、軸
流ポンプ９とキャンドモータ10とを液密に一体に結合し
た軸流キャンドモータポンプ11において、軸流ポンプ９
とキャンドモータ10間をメカニカルシール27にて軸封
し、前記キャンドモータ10の軸流ポンプ９とは反対側に
半径流補助ポンプ12を液密に一体に設け、この補助ポン
プ12とキャンドモータ前側室29とを熱交換器32を介して
接続連通し、ポンプ揚液の母液またはポンプ揚液に微少
量混入しても支障のない清澄な液をキャンドモータ循環
液として前記補助ポンプ12の半径流補助インペラ19にて
付勢して、前記補助ポンプ12から後部ロータ室20へ流入
し、その一部を後部ベアリング26を経て前記補助ポンプ
12へと戻し、残りをキャン間隙23→前部ロータ室18→前
部ベアリング25→キャンドモータ前側室29→熱交換器32
→前記補助ポンプ12へと循環させて両ベアリング26，25
の潤滑とキャンドモータ10の冷却とを行うキャンドモー
タ独立循環経路33を形成してなるものである。

そして、この構成によれば、前記補助インペラ19に生じ
る軸推力成分が、前記第16図に示す従来例と同様に、両
ロータ室18，20間の圧力差によってロータ22に生じる軸
推力成分に打勝って、前記軸流ポンプ９の軸流インペラ
15に生じる軸推力成分と逆方向に作用するので、軸流キ
ャンドモータポンプ11全体としての軸推力が軽減され
る。

また、軸流ポンプ９とキャンドモータ10とをメカニカル
シール27にて軸封してポンプ揚液とキャンドモータ循環
液とを分断するので、スラリなどの異物を含有するポン
プ揚液や高温のポンプ揚液の取り扱いに適している。

しかし、熱交換器32やメカニカルシール27を要するた
め、前記異物を含有するポンプ揚液や高温のポンプ揚液
を取り扱う場合を除いては、前記第16図に示す従来例に
比べてコスト高につき、またこの従来例と同様に、軸流
キャンドモータポンプ11全体としての軸推力を所定値以
下に軽減するために前記補助インペラ19を径大にしてそ
の軸推力成分を増大する場合に、前記補助ポンプ12が構
造複雑となってコスト高につくとともにその動力が増大
して軸流キャンドモータポンプ11の効率が低下する。

（発明が解決しようとする課題） このように、軸流インペラを使用した軸流キャンドモー
タポンプにおける従来の軸推力軽減装置は、半径流補助
ポンプを用いるものにおいては、軸流インペラに生じる
軸推力成分が比較的大きい軸流キャンドモータポンプに
おいて全体としての軸推力を所定値以下に軽減するため
に前記補助ポンプの半径流補助インペラを径大にしてそ
の軸推力成分を増大する場合に、前記補助ポンプが構造
複雑となってコスト高につくとともにその動力が大幅に
増大して軸流キャンドモータポンプの効率が低下し、外
部液源を用いるものにおいては、スラリなどの異物を含
有するポンプ揚液や高温のポンプ揚液を取り扱う場合を
除いては、設備コストおよび運転コストが高くつき、キ
ャンドモータ独立循環経路を形成するものにおいては、
前記補助ポンプを用いる場合の問題に加えて、前記異物
を含有するポンプ揚液や高温のポンプ揚液を取り扱う場
合を除いては、熱交換器などを要する分コスト高につく
問題があり、軸流キャンドモータポンプ全体としての軸
推力を所定値以下に軽減でき、構成簡単で設備コストお
よび運転コストともに廉価につく軸推力軽減装置が望ま
れていた。

また、同様に、汎用モータなどにて駆動する軸流ポンプ
においても、スラストベアリングを小型化してポンプ全
体をコンパクトに構成するために、あるいはスラストベ
アリングの寿命を延長して保守点検を簡便にするため、
構成簡単で設備コストおよび運転コストともに廉価につ
く軸推力軽減装置が望まれていた。

本願第１乃至第４の発明は、前記問題点を解決するため
に成されたもので、それぞれ同程度の軸推力軽減効果を
有するよう構成した従来例に比べては、構成簡単で設備
コストおよび運転コストともに廉価につく軸流ポンプの
軸推力軽減装置を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 請求項１記載になる第１の発明の軸流ポンプの軸推力軽
減装置の構成は、ポンプケーシング内に配設した軸流イ
ンペラのボスに軸方向に貫通する均圧孔を設け、前記軸
流インペラの上流側と下流側との少なくとも一方に前記
ボスに対向するハブを静止羽根を介して前記ポンプケー
シングに固設し、前記ハブと前記ボスとの間に前記均圧
孔よりも外径側に位置して設けた動的シール手段によっ
て前記ボスに隣接して前記均圧孔に連通する圧力バラン
ス室を形成してなるものである。

また、請求項２記載になる第２の発明の軸流ポンプの軸
推力軽減装置の構成は、ポンプケーシング内に配設した
軸流インペラの少なくとも上流側にこの軸流インペラの
ボスに対向するハブを静止羽根を介して前記ポンプケー
シングに固設し、この上流側ハブと前記軸流インペラと
の間に半径流補助インペラをその目玉部を前記軸流イン
ペラ側に向けて配設してこの軸流インペラとともに回転
軸に挿着し、前記半径流補助インペラの前面シュラウド
外周部と前記上流側ハブとの間に設けた動的シール手段
によって前記上流側ハブと前記半径流補助インペラとの
間にこの半径流補助インペラの吐出側に連通する圧力室
を形成してなるものである。

また、請求項３記載の発明は、前記請求項２記載の発明
において、軸流インペラのボスに軸方向に貫通する均圧
孔を設け、前記軸流インペラの上流側と下流側との少な
くとも一方のハブと前記ボスとの間に前記均圧孔よりも
外径側に位置して設けた動的シール手段によって前記ボ
スに隣接して前記均圧孔に連通する圧力バランス室を形
成してなるものである。

また、請求項４記載の発明は、前記請求項３記載の発明
において、軸流インペラのボスに半径流補助インペラの
前面シュラウド外周部を密接嵌合し、上流側ハブと前記
ボスとの間に設けた動的シール手段を前記半径流補助イ
ンペラの前面シュラウド外周部と前記上流側ハブとの間
の動的シール手段に兼用してなるものである。

また、請求項５記載になる第３の発明の軸流ポンプの軸
推力軽減装置の構成は、ポンプケーシング内に配設した
軸流インペラのボスに軸方向に貫通する均圧孔を設け、
前記軸流インペラの少なくとも上流側に前記ボスに対向
するハブを静止羽根を介して前記ポンプケーシングに固
設し、前記上流側ハブと前記ボスとの間に前記均圧孔よ
りも外径側に位置して設けた動的シール手段によって前
記ボスに隣接して前記均圧孔に連通する上流側圧力バラ
ンス室を形成し、前記軸流インペラの下流側に半径流補
助インペラをその目玉部を前記軸流インペラの反対側に
向けて配設してこの軸流インペラとともに回転軸に挿着
し、前記半径流補助インペラと前記ボスとの間にこのボ
スに隣接して前記均圧孔および前記半径流補助インペラ
の吐出側に連通する圧力室を形成してなるものである。

また、請求項６記載になる第４の発明の軸流ホンプの軸
推力軽減装置の構成は、ポンプケーシング内に配設した
軸流インペラのボスにこの軸流インペラの上流側に吐出
側を下流側に吸込側を有する半径流補助インペラを内設
し、前記軸流インペラの少なくとも上流側に前記ボスに
対向するハブを静止羽根を介して前記ポンプケーシング
に固設し、この上流側ハブと前記ボスとの間に前記半径
流補助インペラの吐出側よりも外径側に位置して設けた
動的シール手段によって前記ボスに隣接して前記半径流
補助インペラの吐出側に連通する圧力室を形成してなる
ものである。

（作用） 第１の発明の軸流ポンプの軸推力軽減装置は、圧力バラ
ンス室を軸流インペラの上流側にのみ形成した場合は、
この上流側圧力バランス室が動的シール手段によって軸
流インペラの上流側のポンプ流路とは区画されるととも
に均圧孔を介して軸流インペラの下流側に連通されてい
るので、上流側圧力バランス室は軸流インペラの下流側
と殆んど同圧力となって軸流インペラのボスの両側に圧
力差が殆んど生じず、また、圧力バランス室を軸流イン
ペラの下流側のみに形成した場合は、この下流側圧力バ
ランス室が動的シール手段によって軸流インペラの下流
側のポンプ流路とは区画されるとともに均圧孔を介して
軸流インペラの上流側に連通されているので、下流側圧
力バランス室は軸流インペラの上流側と殆んど同圧力と
なって軸流インペラのボスの両側に圧力差が殆んど生じ
ず、また、圧力バランス室を軸流インペラの上流側と下
流側の両方に形成した場合は、この上流側圧力バランス
室および下流側圧力バランス室がそれぞれ動的シール手
段によって軸流インペラの上流側および下流側のポンプ
流路と区画されるとともに均圧孔を介して前記両圧力バ
ランス室が連通されているので、この両圧力バランス室
が殆んど同圧力となって軸流インペラのボスの両側に圧
力差が殆んど生じず、従って、いずれの場合も前記ボス
にはその両側の圧力差による軸推力成分が殆んど生じ
ず、その分、軸流インペラに生じる軸推力成分が減少
し、軸流ポンプ全体としての軸推力が軽減される。

また、第２の発明の軸流ポンプの軸推力軽減装置は、圧
力室が上流側ハブと半径流補助インペラとの間の動的シ
ール手段によって軸流インペラの上流側のポンプ流路と
は区画されるとともに前記補助インペラの吐出側に連通
されているので、この補助インペラによって圧力室が昇
圧されて前記補助インペラの両側に大きな圧力差が生
じ、この圧力差によって前記補助インペラに軸流インペ
ラに生じる軸推力成分とは逆方向への大きな軸推力成分
が生じ、軸流ポンプ全体としての軸推力が大幅に軽減さ
れる。

また、この発明の実施態様は、前記補助インペラに軸流
インペラに生じる軸推力成分とは逆方向への大きな軸推
力成分が生じることに加えて、前記第１の発明と同様
に、軸流インペラのボスにはその両側の圧力差による軸
推力成分が殆んど生じず、その分、軸流インペラに生じ
る軸推力成分が数十パーセント減少するので、軸流ポン
プ全体としての軸推力がさらに軽減される。

また、第３の発明の軸流ポンプの軸推力軽減装置は、圧
力室が軸流インペラの下流側のポンプ流路とは区画され
るとともに前記補助インペラの吐出側に連通されている
ので、この補助インペラによって圧力室が昇圧されて前
記補助インペラの両側に圧力差が生じ、この圧力差によ
って前記補助インペラに軸流インペラに生じる軸推力成
分とは逆方向への大きな軸推力成分が生じ、加えて、上
流側圧力バランス室が動的シール手段によって軸流イン
ペラの上流側のポンプ流路とは区画されるとともに均圧
孔を介して圧力室に連通されているので、上流側圧力バ
ランス室は圧力室と殆んど同圧力となって前記ボスには
その両側の圧力差による軸推力成分が殆んど生じず、そ
の分、軸流インペラに生じる軸推力成分が減少し、従っ
て、軸流ポンプ全体としての軸推力が大きく軽減され
る。

また、第４の発明の軸流ポンプの軸推力軽減装置は、圧
力室が動的シール手段によって軸流インペラの上流側の
ポンプ流路とは区画されるとともにこの軸流インペラの
ボスに内設した半径流補助インペラの吐出側に連通され
ているので、この補助インペラによって圧力室が昇圧さ
れて前記ボスの両側に圧力差が生じ、この圧力差によっ
て前記ボスに軸流インペラの下流側への大きな軸推力成
分が生じるとともに、従来の軸流インペラにおいてその
ボスに生じていた軸流インペラの上流側への軸推力成分
が消滅するので、差し引き、軸流ポンプ全体としての軸
推力が大幅に軽減される。

（実施例） 次に、第１の発明の実施例を図面に基き説明する。

第１図は、第１の発明を軸流キャンドモータポンプに適
用した実施例を示し、このキャンドモータポンプ 101
は、軸流インペラ 102を回転軸 103に挿着してポンプケ
ーシング 104内に配設してなる軸流ポンプ 105に、前記
回転軸 103を共通にするキャンドモータ 106を液密に一
体に結合して構成する。

そして、前記軸流ポンプ 105の吸込口 107側、すなわち
軸流インペラ 102の上流側 108にこの軸流インペラ 102
のボス 109に対向する上流側ハブ 110を整流羽根または
案内羽根としての静止羽根 111を介してポンプケーシン
グ 104に固設し、前記軸流ポンプ 105の吐出口 112側、
すなわち軸流インペラ 102の下流側 113にこの軸流イン
ペラ 102のボス 109に対向する下流側ハブ 114を整流羽
根または案内羽根としての静止羽根 111を介してポンプ
ケーシング 104に固設し、前記回転軸 103の先端部を支
承する先端ベアリング 115を下流側ハブ 114に装着し、
前記軸流インペラ 102のボス 109に軸方向に貫通する均
圧孔 116（複数が望ましい）を設け、下流側ハブ 114と
前記ボス 109との間に均圧孔 116よりも外径側に位置し
た動的シール手段 117として、下流側ハブ 114の外周端
縁と前記ボス 109の外周端縁とを狭い半径方向隙間を介
して互に対向させた環状オリフィスを形成し、この動的
シール手段 117によって前記ボス 109に隣接して均圧孔
116に連通する下流側圧力バランス室 118を形成し、す
なわち高流路抵抗である動的シール手段 117および高流
路抵抗である先端ベアリング 115と回転軸 103との摺動
回転隙間 119によって軸流インペラ 102の下流側 113の
ポンプ流路とは区画されるとともに低流路抵抗である均
圧孔 116および上流側ハブ 110と前記ボス 109との間の
上流側空間 120ならびに上流側ハブ 110の外周端面と前
記ボス 109の外周端面との間の低流路抵抗である広い隙
間 121を順次介して軸流インペラ 102の上流側108 に連
通する下流側圧力バランス室 118を形成する。

また、前記キャンドモータ 106の軸流ポンプ 105とは反
対側に半径流補助ポンプ 122を液密に一体に結合し、こ
の補助ポンプ 122の半径流補助インペラ 123をその目玉
部を外側に向けて配置して回転軸 103に挿着し、前記補
助ポンプ 122の吸込側 124と軸流インペラ 102の下流側
113とを循環パイプ 125または鎖線にて示すように回転
軸 103に穿設した軸内通路 126を介して連通して、軸流
インペラ 102の下流側 113のポンプ揚液の一部を前記循
環パイプ 125または軸内通路 126を経て前記補助ポンプ
122へ導入し、前記補助インペラ 123にて付勢した後、
後部ベアリングハウジング 127の通孔 128および後部ベ
アリング 130を通して後部ロータ室 129へ流入させ、こ
の後部ロータ室 129からステータ 131とロータ 132間の
キャン間隙 133を通して前部ロータ室 134へ流入させ、
前部ベアリング 135を通して軸流インペラ 102の下流側
113へと循環させ、前記両ベアリング 130， 135の潤滑
とキャンドモータ 106の冷却を行うキャンドモータ循環
経路 136を形成する。

このように構成した実施例によれば、前記第16図に示す
従来例の軸流キャンドモータポンプ11と同様に、キャン
ドモータ循環経路 136を流れるポンプ揚液に起因する両
ロータ室 129， 134間の圧力差によってロータ 132に
生じる軸流インペラ 102の軸推力成分と同方向の軸推力
成分に対して、これと逆方向である前記補助インペラ 1
23に生じる軸推力成分が相当勝っていることから、この
両軸推力成分の差は軸流インペラ 102に生じる軸推力成
分と逆方向に作用し、その分、軸流キャンドモータポン
プ 101全体としての軸推力が軽減される。

そして、下流側圧力バランス室 118が動的シール手段 1
17によって軸流インペラ 102の下流側 113のポンプ流路
とは区画されるとともに均圧孔 116を介して軸流インペ
ラ 102の上流側 108に連通されているので、下流側圧力
バランス室 118は軸流インペラ 102の上流側 108と殆ん
ど同圧力となって軸流インペラ 102のボス 109の両側に
圧力差が殆んど生じず、すなわち、軸流インペラ 102の
上流側 108と下流側 113との圧力差によって、この下流
側 113のポンプ揚液の極く一部が高流路抵抗である動的
シール手段 117および高流路抵抗である先端ベアリング
115と回転軸 103との摺動回転隙間 119を極端な圧力降
下を伴って通過して下流側圧力バランス室 118へ流入
し、この下流側圧力バランス室 118から低流路抵抗であ
る均圧孔 116を圧力降下を殆んど伴わずに通過して上流
側空間 120に至り、低流路抵抗である上流側ハブ 110と
前記ボス 109との間の拡い隙間 121を圧力降下を殆んど
伴わずに通過して軸流インペラ 102の上流側 108へと循
環されるので、下流側圧力バランス室 118は軸流インペ
ラ 102の上流側 108と殆んど同圧力となって前記ボス 1
09の両側に圧力差が殆ど生じず、その分、軸流インペラ
102の上流側 108と下流側 113との圧力差によって軸流
インペラ 102に生じる軸推力成分が、前記第16図乃至第
18図に示す従来例に比べて数十パーセント小さくなる。

例えば、 Ｐ_１：軸流インペラ 102の上流側 108の圧力 Ｐ_２：軸流インペラ 102の下流側 113の圧力 Ｄ ：軸流インペラ 102の外径 ｄ_０：軸流インペラ 102のボス 109の外径 ｄｉ：軸流インペラ 102のボス 109の内径 とし、前記各径の比をＤ：ｄ_０：ｄｉ＝４：２：１に選
べば（以下、同様とする）、前記第16図乃至第18図に示
す従来例における軸流インペラ15に生じる軸推力成分Ｆ
_０は、 となり、これに対してこの実施例の軸流インペラ 102に
生じる軸推力成分Ｆ_１は、 となり、式と式とから となって、約20％減少される。

従って、前記第16図および第18図に示す従来例のキャン
ドモータポンプ11において、半径流補助インペラ19の軸
推力成分だけでは全体としての軸推力を所定値以下に抑
えることができないがその差が比較的小さい場合には、
この実施例に示すように、下流側ハブ 114と前記ボス 1
09との間に狭い半径方向隙間の環状オリフィスからなる
動的シール手段 117を設け、および前記ボス 109に均圧
孔 116を設けるだけの極めて簡単な構成を付加すること
によって、前記補助インペラ 123を径大にしなくとも全
体としての軸推力を所定値以下に軽減することができ
る。

なお、この実施例においては、軸流インペラ 102の下流
側 113のポンプ揚液が下流側圧力バランス室 118へ流入
する際に先端ベアリング 115と回転軸 103との摺動回転
隙間 119を通過するので、これによって先端ベアリング
115の潤滑と冷却が促される効果が生じる。

ところで、この実施例においては、軸流インペラ 102の
下流側 113に下流側圧力バランス室 118を形成したが、
これとは逆に第２図に示すように、上流側ハブ 110と前
記ボス 109との間に均圧孔 116よりも外径側に位置して
設けた環状オリフィスからなる動的シール手段 137によ
って前記ボス 109に隣接して均圧孔 116に連通する上流
側圧力バランス室 138を軸流インペラ 102の上流側 108
に形成し、この上流側圧力バランス室 138を前記均圧孔
116および下流側ハブ 114と前記ボス 109との間の下流
側空間 139ならびに下流側ハブ 114の外周端面と前記ボ
ス 109の外周端面との間の拡い隙間 140を順次介して軸
流インペラ 102の下流側 113に連通してもよい。

この場合、上流側圧力バランス室 138は軸流インペラ 1
02の下流側 113と殆んど同圧力となって前記ボス 109の
両側に圧力差が殆んど生じず、そのため、軸流インペラ
102に生じる軸推力成分Ｆ_２は、前記第１図に示す実施
例と同様に、 Ｆ_２≒0.8 Ｆ_０ と低減され、さらに、前記第１図に示す実施例において
は、回転軸 103の両端面の面積をほぼ等しいとすると、
回転軸 103の先端面に印加される圧力Ｐ_１と後端面に印
加される圧力Ｐ_２との差によって、回転軸 103に軸流イ
ンペラ 102に生じる軸推力成分と同じ方向に の軸推力成分が生じるが、この実施例においては、回転
軸 103の先端面に印加される圧力Ｐ_１がほぼＰ_２に等し
くなって回転軸 103には軸推力成分が殆んど生じず、従
って軸推力は、前記第１図に示す実施例における０．８
Ｆ_０に対して、 とさらに軽減される。

しかし、下流側空間 139が軸流インペラ 102の下流側 1
13と殆んど同圧力となることから、ポンプ揚液が先端ベ
アリング 115と回転軸 103との摺動回転隙間 119を通過
せず、先端ベアリング 115の潤滑と冷却が滞るので、こ
の先端ベアリング 115の内周面にらせん溝を形成し、あ
るいは第３図に示すように、先端ベアリング 115を上流
側ハブ 110に装着するとともに、軸流インペラ 102の下
流側 113から均圧孔 116を経て上流側圧力バランス室 1
38へ流入した極く一部のポンプ揚液が前記動的シール手
段 137ならびに先端ベアリング 115と回転軸 103との摺
動回転隙間 119を通って軸流インペラ 102の上流側 108
へと循環するように上流側ハブ 110の中心部に通孔 141
を設けるなど、前記摺動回転隙間 119にポンプ揚液を通
過させるように構成するのが望ましい。

また、第４図に示すように、軸流インペラ 102のボス 1
09の両側に上流側圧力バランス室 138と下流側圧力バラ
ンス室 118を形成してもよく、この場合も、均圧孔 116
にて連通された両圧力バランス室 138， 118は殆んど
同圧力となって前記ボス 109の両側に圧力差が殆んど生
じず、軸流インペラ 102に生じる軸推力成分Ｆ_３は、前
記各実施例と同様に、 Ｆ_３≒0.8 Ｆ_０ と低減され、また回転軸 103の先端面に印加される圧力
がＰ_１とＰ_２との中間の圧力Ｐ_３となるので、前記第１
図に示す実施例と前記第２図に示す実施例との中間の軸
推力転減効果が得られる。

ところで、上流側ハブ 110または下流側ハブ 114を設け
ない場合は、第５図に示すように均圧孔 116を軸流イン
ペラ 102の上流側 108に直接開口連通し、または前記第
３図に示すように均圧孔 116を軸流インペラ 102の下流
側 113に直接開口連通すればよく、また前記ボス 109の
上流側ハブ 110または下流側ハブ 114を設けない側は図
のように砲弾状に形成するのが好ましい。

また、前記下流側圧力バランス室 118を形成した前記第
１図や第４図および第５図に示す実施例において、先端
ベアリング 115を上流側ハブ 110に装着したり、先端ベ
アリング 115を設けないなど、先端ベアリング 115を下
流側ハブ 114に装着しない場合は、下流側ハブ 114と回
転軸 103との軸貫通部間隙を高流路抵抗となるように狭
く長く形成することは勿論である。

次に、第２の発明の実施例について説明する。

第６図は、第２の発明を軸流キヤンドモータポンプに適
用した実施例を示し、この軸流キャンドモータポンプ 1
01は、軸流インペラ 102を回転軸 103に挿着してポンプ
ケーシング 104内に配設してなる軸流ポンプ 105に、前
記第１図に示す構成と同様のキャンドモータポンプ 106
を前記回転軸 103を共通にして液密に一体に結合して構
成する。

そして、前記軸流インペラ 102の上流側 108にこの軸流
インペラ 102のボス 109に対向する上流側ハブ 110を静
止羽根 111を介してポンプケーシング 104に固設し、前
記軸流インペラ 102の下流側 113に必要に応じて前記ボ
ス 109に対向する下流側ハブ 114を静止羽根 111を介し
てポンプケーシング 104に固設し、前記上流側ハブ 110
と軸流インペラ 102との間に半径流補助インペラ 142を
その目玉部 143を前記軸流インペラ 102側に向けて配設
してこの軸流インペラ 102とともに回転軸 103に挿着
し、前記前面シュラウド外周部 144と上流側ハブ 110と
の間の動的シール手段 145として、前記補助インペラ 1
42の前面シュラウド外周部 144端縁と上流側ハブ 110の
外周端縁とを狭い半径方向隙間を介して対向させた環状
オリフィスを形成し、この動的シール手段 145によって
上流側ハブ 110と前記補助インペラ 102との間にこの補
助インペラ 142の吐出側 146に連通する圧力室 147を形
成し、すなわち前記補助インペラ 142の吐出側 146を高
流路抵抗である動的シール手段 145によって軸流インペ
ラ 102の上流側 108のポンプ流路とは区画された圧力室
147に連通し、前記補助インペラ 142の吸込側 148をこ
の補助インペラ 142と前記ボス 109との間の上流側空間
149および上流側ハブ 110の外周端面と前記ボス 109の
外周端面との間の低流路抵抗である拡い隙間 121を介し
て軸流インペラ 102の上流側 108に連通する。

このように構成した実施例によれば、圧力室 147が上流
側ハブ 110と前記補助インペラ 142との間の動的シール
手段 145によって軸流インペラ 102の上流側 108のポン
プ流路とは区画されるとともに前記補助インペラ 142の
吐出側 146に連通されているので、この補助インペラ 1
42によって圧力室 147が昇圧されて前記補助インペラ 1
42の両側に圧力差が生じ、すなわち、上流側空間 149の
ポンプ揚液が前記補助インペラ 142に吸込まれ、この補
助インペラ 142にて付勢されて圧力室 147へ流入し、こ
の圧力室 147から動的シール手段 145を通って前記上流
側空間 149へと戻って循環されるが、この循環流量は動
的シール手段 145が高流路抵抗であるため微少量であ
り、そのため圧力室 147が前記補助インペラ 142の締切
運転に近い高い圧力となってこの補助インペラ 142の両
側の圧力室 147と上流側空間 149とに大きな圧力差が生
じ、この圧力差によって前記補助インペラ 142に軸流イ
ンペラ 102に生じる軸推力成分とは逆方向への大きな軸
推力成分が生じる。

これに加えて、キャンドモータ 106側においては、前記
第１図に示す実施例と同様に、半径流補助ポンプ 122の
半径流補助インペラ 123に生じる軸推力成分と両ロータ
室 129， 134の圧力差によってロータ 132に生じる軸推
力成分との差が軸流インペラ 102の軸推力成分とは逆方
向に作用するので、大幅な軸推力軽減効果が得られる。

しかも、軸流ポンプ 105側の半径流補助インペラ 142
は、圧力室 147を昇圧してこの補助インペラ 142に軸推
力成分を生じさせるためにのみ設けるもので、半径流補
助ポンプ 122の半径流補助インペラ 123のようにベアリ
ング 130， 135の潤滑とキャンドモータ 106の冷却の
ための所定流量を得る必要がないので、締切運転に近い
状態で運転すればよく、そのため前記補助ポンプ 122の
半径流補助インペラ 123に比べて所要動力は一桁程度少
なくてすむ。

従って、前記第16図および第18図に示す従来例の軸流キ
ャンドモータポンプ11においては、軸流インペラ15に生
じる軸推力成分が比較的大きいために半径流補助ポンプ
12の半径流補助インペラ19を径大にしてその軸推力成分
を増大することによって軸流キャンドモータポンプ11全
体としての軸推力を所定値以下に軽減する場合に、前記
補助ポンプ12が構造複雑となってコスト高につくととも
にその動力が増大して軸流キャンドモータポンプ11の効
率が低下するのに対し、この実施例の軸流キャンドモー
タポンプ 101においては、上流側ハブ 110と軸流インペ
ラ 102との間に半径流補助インペラ 142を設けるととも
にこの補助インペラ 142の前面シュラウド外周部 144と
上流側ハブ 110との間に動的シール手段 145を設けるだ
けの簡単な構成を付加することによって、殆んどの場
合、軸流キャンドモータポンプ 101全体としての軸推力
を所定値以下に十分軽減することができ、あるいは軸推
力を平衡させることができ、加えて、前記補助インペラ
142の所要動力が極めて僅かで軸流キャンドモータポン
プ 101の効率低下は問題視されない程少ない。

さらに、この実施例において、第７図に示すように、軸
流インペラ 102のボス 109に軸方向に貫通する均圧孔 1
16を設け、上流側ハブ 110と前記ボス 109との間に均圧
孔 116よりも外径側に位置した動的シール手段 137を設
け、この動的シール手段 137によって前記ボス 109と半
径流補助インペラ 142との間の空間を前記ボス 109に隣
接して均圧孔 116および前記補助インペラ 142の吸込側
148に連通する上流側圧力バランス室 150を形成し、ま
たは第８図に示すように、軸流インペラ 102のボス 109
に軸方向に貫通する均圧孔 116を設け、下流側ハブ 114
と前記ボス 109との間に均圧孔 116よりも外径側に位置
して設けた動的シール手段 117によって前記ボス 109に
隣接して均圧孔 116に連通する下流側圧力バランス室 1
18を形成し、あるいは第９図に示すように、前記均圧孔
116によって互に連通されて前記ボス 109の両側に隣接
する上流側圧力バランス室 150と下流側圧力バランス室
118とを形成すれば、前記第１図乃至第５図に示す第１
の発明の各実施例と同様に、前記ボス 109の両側に圧力
差が殆んど生じず、その分、軸流インペラ 102に生じる
軸推力成分が減少するので、軸推力軽減効果が一層拡大
される。

また、前記第７図または第９図に示す実施例のように上
流側圧力バランス室 150を形成する場合は、例えば第10
図に示すように、軸流インペラ 102のボス 109に半径流
補助インペラ 142の前面シュラウド外周部 144を密接嵌
合し、上流側ハブ 110と前記ボス 109との間に設けた動
的シール手段 137を前記補助インペラ 142の前面シュラ
ウド外周部 144と上流側ハブ 110との間の動的シール手
段 145に兼用すれば好適である。

なお、前記第７図に示す実施例において下流側ハブ 114
を設けない場合は、前記第３図に示すように軸流インペ
ラ 102のボス 109を砲弾状に形成するのが好ましい。

次に、第３の発明の実施例について説明する。

第11図は、第３の発明を前記第１の発明および第２の発
明の各実施例と同様に軸流キャンドモータポンプに適用
した実施例を示し、軸流ポンプ 105のポンプケーシング
104内に配設した軸流インペラ 102のボス 109に軸方向
に貫通する均圧孔 116を設け、前記軸流インペラ 102の
上流側 108および下流側 113にそれぞれこの軸流インペ
ラ 102のボス 109に対向する上流側ハブ 110および下流
側ハブ 114を静止羽根 111および 111を介してポンプケ
ーシング 104に固設し、上流側ハブ 110と前記ボス 109
との間に均圧孔 116よりも外径側に位置した環状オリフ
ィスを動的シール手段 137として設け、この動的シール
手段 137によって前記ボス 109に隣接して均圧孔 116に
連通する上流側圧力バランス室 138を形成し、前記下流
側ハブ 114と軸流インペラ 102との間に半径流補助イン
ペラ 142をその目玉部 143を軸流インペラ 102の反対側
に向けて配設し、前記補助インペラ 142の前面シュラウ
ド外周部 144と下流側ハブ 114との間に形成した環状オ
リフィスによる動的シール手段 151および下流側ハブ 1
14と前記ボス 109との間に形成した環状オリフィスによ
る動的シール手段 117によって、前記補助インペラ 142
と前記ボス 109との間に、このボス 109に隣接して均圧
孔 116および前記補助インペラ 142の吐出側 146に連通
する圧力室 152を形成し、前記補助インペラ 142の吸込
側 148を下流側ハブ 114と回転軸 103との拡い軸貫通部
間隙 153を介して軸流インペラ 102の下流側 113に連通
し、前記軸流ポンプ 105に図示しないが前記第１図に示
す構成のキャンドモータ 106を液密に一体に結合する。

このように構成した実施例によれば、前記補助インペラ
142によって圧力室 152が昇圧されて前記補助インペラ
142の両側に圧力差が生じ、この圧力差によって前記補
助インペラ 142に軸流インペラ 102に生じる軸推力成分
とは逆方向への大きな軸推力成分が生じ、これに加え
て、均圧孔 116にて連通された上流側圧力バランス室 1
38と圧力室 152とが殆んど同圧力となって軸流インペラ
102のボス 109にはその両側の圧力差による軸推力成分
が殆んど生じず、その分、軸流インペラ 102に生じる軸
推力成分が減少するので、第２の発明の前記第７図乃至
第10図に示す実施例と同程度の大幅な軸推力軽減効果が
得られ、前記補助インペラ 142の所要動力も同様に極め
て僅かですむ。

従って、この実施例によれば、下流側ハブ 114と軸流イ
ンペラ 102との間に半径流補助インペラ 142を設け、こ
の補助インペラ 142の前面シュラウド外周部 144と下流
側ハブ 114との間に動的シール手段 151を設け、上流側
ハブ 110と軸流インペラ 102のボス 109との間および下
流側ハブ 114と前記ボス 109との間にそれぞれ動的シー
ル手段 137および 117を設け、ならびに前記ボス 109に
均圧孔 116を設けてなる比較的簡単な構成を付加するこ
とによって、軸流インペラ 102に生じる軸推力成分がか
なり大きくても、殆んどの場合、軸流キャンドモータポ
ンプ 101全体としての軸推力を所定値以下に十分軽減す
ることができ、あるいは軸推力を完全に平衡させること
ができる上、前記補助インペラ 142の所要動力が極めて
僅かで軸流キャンドモータポンプ 101の効率低下は問題
視されない程少ない。

また、この実施例において、第12図に示すように、軸流
インペラ 102のボス 109の下流側 113の外周端縁を延長
して半径流補助インペラ 142の前面シュラウド外周部 1
44を密接嵌合することにより、前記補助インペラ 142と
前記ボス 109との間にこのボス 109に隣接して前記均圧
孔 116および前記補助インペラ 142の吐出側 146に連通
する圧力室 152を形成してもよく、この場合、下流側ハ
ブ 114は省くこともできる。

次に、第４の発明の実施例を説明する。

第13図は、第４の発明を前記第１乃至第３の発明の各実
施例と同様に軸流キャンドモータポンプに適用した実施
例を示し、軸流ポンプ 105のポンプケーシング 104内に
配設した軸流インペラ 102の上流側 108および下流側 1
13にそれぞれこの軸流インペラ 102のボス 109に対向す
る上流側ハブ 110および下流側ハブ 114を静止羽根 111
および 111を介してポンプケーシング 104に固設し、前
記ボス 109にこのボス 109を貫通して一端が上流側ハブ
110側の側面外径部に他端が下流側ハブ 114側の側面内
径部にそれぞれ近接して開口する複数の斜孔 154を穿設
して、この斜孔 154によって軸流インペラ 102の上流側
108に吐出側 155を軸流インペラ 102の下流側 113に吸
込側 156をそれぞれ有する半径流補助インペラ 157を形
成して前記ボス 109に内設し、上流側ハブ 110と前記ボ
ス 109との間に前記補助インペラ 157の吐出側 155より
も外径側に位置して形成した環状オリフィスを動的シー
ル手段 137として設け、この動的シール手段 137によっ
て上流側ハブ 110と前記ボス 109との間にこのボス 109
に隣接して前記補助インペラ 157の吐出側 155に連通す
る圧力室 158を形成し、下流側ハブ 114と前記ボス 109
との間に前記補助インペラ 157の吸込側 156よりも外径
側に位置して形成した環状オリフィスを動的シール手段
117として設け、この動的シール手段 117および下流側
ハブ 114に装着した先端ベアリング 115と回転軸 103と
の狭い摺動回転隙間 119によって前記ボス 109に隣接し
て前記補助インペラ 157の吸込側 156に連通する吸込室
159を形成し、前記軸流ポンプ 105に図示しないが前記
第１図に示す構成のキャンドモータ 106を液密に一体に
構成する。

このように構成した実施例によれば、圧力室 158が上流
側ハブ 110と前記ボス 109との間の動的シール手段 137
によって軸流インペラ 102の上流側 108のポンプ流路と
は区画されるとともに前記ボス 109に内設した前記補助
インペラ 157の吐出側 155に連通されているので、この
補助インペラ 157によって前記ボス 109の両側に圧力差
が生じ、すなわち、軸流インペラ 102の下流側 113のポ
ンプ揚液の一部が下流側ハブ 114と前記ボス 109との間
の動的シール手段 117および先端ベアリング 115と回転
軸 103との狭い摺動回転隙間 119を通って吸込室 159に
流入して前記補助インペラ 157に吸込まれ、この補助イ
ンペラ 157にて付勢されて圧力室 158へ流入し、この圧
力室 158から上流側ハブ 110と前記ボス 109との間の動
的シール手段 137を通って軸流インペラ 102の上流側 1
08へと循環されるが、この循環流量は前記動的シール手
段 137が高流路抵抗であるため微少量であり、そのため
圧力室 158が前記補助インペラ 157の締切運転に近い圧
力となってこの補助インペラ 157を内在する前記ボス 1
09の両側の圧力室 158と吸込室 159との間に大きな圧力
差が生じ、この圧力差によって前記ボス 109に軸流イン
ペラ 102の下流側 113への大きな軸推力成分が生じると
ともに、前記第16図乃至第18図に示す従来例において軸
流インペラ15のボスにその両側の圧力差によって生じて
いた軸流インペラ15の上流側への軸推力成分が消滅する
ので、差し引き前記補助インペラ 157を内設した軸流イ
ンペラ 102全体としての軸推力成分が大きく減少され
る。

これに加えて、キャンドモータ 106側において、前記第
１図に示す実施例と同様に、軸流インペラ 102に生じる
軸推力成分とは逆方向への軸推力成分が生じるので、大
幅な軸推力軽減効果が得られる。

また、前記ボス 109に内設した半径流補助インペラ 157
は締切運転に近い状態で運転するので所要動力は極めて
僅かですむ。

従って、この実施例によれば、軸流インペラ 102のボス
109に複数の斜孔 154を穿設することによって前記ボス
109に半径流補助インペラ 157を内設し、上流側ハブ 1
10と前記ボス 109との間に動的シール手段 137を設けて
なる比較的簡単な構成を付加することによって、軸流イ
ンペラ 102に生じる軸推力成分がかなり大きくても、殆
んどの場合、軸流キャンドモータポンプ 101全体として
の軸推力を所定値以下に十分軽減することができ、ある
いは軸推力を完全に平衡させることができる上、前記補
助インペラ 157を設けることによる軸流キャンドモータ
ポンプ 101の効率低下は問題視されない程少ない。

なお、下流側ハブ 114と前記ボス 109との間に動的シー
ル手段 117を設けない場合、または下流側ハブ 114を設
けない場合は、先端ベアリング 115と回転軸 103との摺
動回転隙間 119にポンプ揚液を通過させるために、先端
ベアリング 115の内周面にらせん溝を形成し、あるいは
前記第３図または第７図に示す構成のように先端ベアリ
ング 115を上流側ハブ 110に装着すればよい。

また、前記ボス 109に内設する半径流補助インペラは、
第14図に示すように、前面シュラウド 160と後面シュラ
ウド 161との間に複数の羽根 162を挟持配列した半径流
補助インペラ 163を前記前面シュラウド 160、後面シュ
ラウド 161および各羽根 162を厚肉にすることにより、
軸流インペラ 102のボス 109を兼ねるように構成するこ
ともできる。

以上、第１乃至第４の発明を、前記第16図に示すよう
に、ポンプ揚液の一部を半径流補助ポンプ12によってキ
ャンドモータ循環経路24に循環させる構成の軸流キャン
ドモータポンプ11に適用した実施例について説明した
が、前記第17図に示すように、ポンプ揚液の母液などの
清澄な液を外部液源28からキャンドモータ通液経路31に
通液する構成の軸流キャンドモータポンプ11や、前記第
18図に示すように、ポンプ揚液の母液などの清澄な液を
半径流補助ポンプ12によってキャンドモータ独立循環経
路33に循環させる構成の軸流キャンドモータポンプ11に
も勿論適用でき、汎用モータなどにて駆動する軸流ポン
プにも同様に適用することができる。

また、上流側ハブ 110と軸流インペラ 102のボス 109と
の間の動的シール手段 137、下流側ハブ 114と前記ボス
109との間の動的シール手段 117ならびに半径流補助イ
ンペラ 142と上流側ハブ 110または下流側ハブ 114との
間の動的シール手段 145または 151は、前記半径方向隙
間の環状オリフィスによるほか、すべりベアリングを使
用するキャンドモータポンプのように回転軸に軸方向遊
びがある場合を除いては、軸方向隙間の環状オリフィス
を採用することができ、さらにはラビリンス、あるいは
これら環状オリフィスやラビリンスなどの非接触式動的
シール手段に代えて、オイルシール、リップシールまた
はメカニカルシールなどの接触式動的シール手段を採用
してもよい。

〔発明の効果〕

第１の発明の軸流ポンプの軸推力軽減装置によれば、上
流側ハブと下流側ハブとの少なくとも一方と軸流インペ
ラのボスとの間に動的シール手段を設け、および前記ボ
スに均圧孔を設けるだけの極めて簡単な構成を付加する
ことによって、前記ボスの両側に圧力差が殆んど生じ
ず、その分、軸流インペラに生じる軸推力成分が数十パ
ーセント減少するので、軸流インペラに生じる軸推力成
分が比較的小さい場合には、軸流ポンプの効率低下を招
くことなく全体としての軸推力を所定値以下に軽減する
ことができる。

第２の発明の軸流ポンプの軸推力軽減装置によれば、上
流側ハブと軸流インペラとの間に半径流補助インペラを
設けるとともにこの補助インペラの前面シュラウド外周
部と上流側ハブとの間に動的シール手段を設けるだけの
簡単な構成を付加することによって、前記補助インペラ
の両側に大きな圧力差が生じてこの補助インペラに軸流
インペラに生じる軸推力成分とは逆方向への大きな軸推
力成分が生じるので、軸流インペラに生じる軸推力成分
が比較的大きい場合でも、極めて僅かの効率低下を招く
だけで軸流ポンプ全体としての軸推力を所定値以下に十
分軽減することができ、あるいは軸推力を完全に平衡す
ることができる。

この第２の発明の実施態様によれば、前記構成に加え
て、上流側ハブと下流側ハブとの少なくとも一方と軸流
インペラのボスとの間に動的シール手段を設け、および
前記ボスに均圧孔を設けてなる極めて簡単な構成を付加
することによって、半径流補助インペラに軸流インペラ
に生じる軸推力成分とは逆方向への大きな軸推力成分が
生じることに加えて、前記ボスの両側に圧力差が殆んど
生じず、その分、軸流インペラに生じる軸推力成分が減
少するので、軸推力軽減効果がさらに向上される。

第３の発明の軸流ポンプの軸推力軽減装置によれば、軸
流インペラの下流側に半径流補助インペラを設け、この
補助インペラと前記軸流インペラのボスとの間に圧力室
を形成するために、前記補助インペラの前面シュラウド
外周部と下流側ハブとの間およびこの下流側ハブと前記
ボスとの間にそれぞれ動的シール手段を設けあるいは前
記補助インペラの前面シュラウド外周部を前記ボスの外
周端縁に密接嵌合し、上流側ハブと前記ボスとの間に動
的シール手段を設け、前記ボスに均圧孔を設けてなる比
較的簡単な構成を付加することによって、前記補助イン
ペラの両側に大きな圧力差が生じてこの補助インペラに
軸流インペラに生じる軸推力成分とは逆方向への大きな
軸推力成分が生じることに加えて、前記ボスの両側に圧
力差が殆んど生じず、その分、軸流インペラに生じる軸
推力成分が数十パーセント減少するので、軸流インペラ
に生じる軸推力成分が比較的大きな場合でも、極めて僅
かの効率低下を招くだけで軸流ポンプ全体としての軸推
力を所定値以下に十分軽減することができ、あるいは軸
推力を完全に平衡することができる。

第４の発明の軸流ポンプの軸推力軽減装置によれば、軸
流インペラのボスに半径流補助インペラを内設し、少な
くとも上流側ハブと前記ボスとの間に動的シール手段を
設けてなる比較的簡単な構成を付加することによって、
前記補助インペラを内設したボスの両側に大きな圧力差
が生じてこのボスに軸流インペラの下流側へのかなり大
きな軸推力成分が生じるとともに、従来の軸流インペラ
においてそのボスに生じていた軸流インペラの上流側へ
の軸推力成分が消滅して、差し引き、前記ボスを含めた
軸流インペラに生じる軸推力成分が大きく減少されるの
で、本発明を適用しない場合の軸流インペラに生じる軸
推力成分が比較的大きな場合でも、極めて僅かの効率低
下を招くだけで軸流ポンプ全体としての軸推力を所定値
以下に十分軽減することができ、あるいは軸推力を完全
に平衡することができる。

従って、前記いずれの発明もそれぞれ同程度の軸推力軽
減効果を有するよう構成した従来例に比べては、構成簡
単で設備コストおよび運転コストともに廉価につく軸流
ポンプの軸推力軽減装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明を軸流キャンドモータポンプに適用
した一実施例を示す縦断面図、第２図乃至第５図はそれ
ぞれ同上他の実施例を示す一部断面図、第６図は第２の
発明を軸流キャンドモータポンプに適用した一実施例を
示す縦断面図、第７図乃至第10図はそれぞれ同上他の実
施例を示す一部断面図、第11図は第３の発明を軸流キャ
ンドモータポンプに適用した実施例を示す一部断面図、
第12図は同上他の実施例を示す一部断面図、第13図は第
４の発明を軸流キャンドモータポンプに適用した一実施
例を示す一部断面図、第14図は同上他の実施例を示す一
部断面図、第15図は半径流キャンドモータポンプにおけ
る軸推力軽減装置を示す縦断面図、第16図乃至第18図は
それぞれ従来の軸流キャンドモータポンプにおける軸推
力軽減装置を示す縦断面図である。 102……軸流インペラ、 103……回転軸、 104……ポン
プケーシング、 105……軸流ポンプ、 108……軸流イン
ペラの上流側、 109……軸流インペラのボス、 110……
上流側ハブ、 111……静止羽根、 113……軸流インペラ
の下流側、 114……下流側ハブ、 116……均圧孔、 117
……動的シール手段、 118……下流側圧力バランス室、
137……動的シール手段、 138……上流側圧力バランス
室、 142……半径流補助インペラ、 143……半径流補助
インペラの目玉部、 144……前面シュラウド外周部、 1
45……動的シール手段、 146……半径流補助インペラの
吐出側、 147……圧力室、 150……上流側圧力バランス
室、 151……動的シル手段、 152……圧力室、 155……
半径流補助インペラの吐出側、 156……半径流補助イン
ペラの吸込側、 157……半径流補助インペラ、 158……
圧力室、 163……半径流補助インペラ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプケーシング内に配設した軸流インペ
   ラのボスに軸方向に貫通する均圧孔を設け、前記軸流イ
   ンペラの上流側と下流側との少なくとも一方に前記ボス
   に対向するハブを静止羽根を介して前記ポンプケーシン
   グに固設し、前記ハブと前記ボスとの間に前記均圧孔よ
   りも外径側に位置して設けた動的シール手段によって前
   記ボスに隣接して前記均圧孔に連通する圧力バランス室
   を形成したことを特徴とする軸流ポンプの軸推力軽減装
   置。
2. 【請求項２】ポンプケーシング内に配設した軸流インペ
   ラの少なくとも上流側にこの軸流インペラのボスに対向
   するハブを静止羽根を介して前記ポンプケーシングに固
   設し、この上流側ハブと前記軸流インペラとの間に半径
   流補助インペラをその目玉部を前記軸流インペラ側に向
   けて配設してこの軸流インペラとともに回転軸に挿着
   し、前記半径流補助インペラの前面シュラウド外周部と
   前記上流側ハブとの間に設けた動的シール手段によって
   前記上流側ハブと前記半径流補助インペラとの間にこの
   半径流補助インペラの吐出側に連通する圧力室を形成し
   たことを特徴とする軸流ポンプの軸推力軽減装置。
3. 【請求項３】軸流インペラのボスに軸方向に貫通する均
   圧孔を設け、前記軸流インペラの上流側と下流側との少
   なくとも一方のハブと前記ボスとの間に前記均圧孔より
   も外径側に位置して設けた動的シール手段によって前記
   ボスに隣接して前記均圧孔に連通する圧力バランス室を
   形成したことを特徴とする請求項２記載の軸流ポンプの
   軸推力軽減装置。
4. 【請求項４】軸流インペラのボスに半径流補助インペラ
   の前面シュラウド外周部を密接嵌合し、上流側ハブと前
   記ボスとの間に設けた動的シール手段を前記半径流補助
   インペラの前面シュラウド外周部と前記上流側ハブとの
   間の動的シール手段に兼用したことを特徴とする請求項
   ３記載の軸流ポンプの軸推力軽減装置。
5. 【請求項５】ポンプケーシング内に配設した軸流インペ
   ラのボスに軸方向に貫通する均圧孔を設け、前記軸流イ
   ンペラの少なくとも上流側に前記ボスに対向するハブを
   静止羽根を介して前記ポンプケーシングに固設し、前記
   上流側ハブと前記ボスとの間に前記均圧孔よりも外径側
   に位置して設けた動的シール手段によって前記ボスに隣
   接して前記均圧孔に連通する上流側圧力バランス室を形
   成し、前記軸流インペラの下流側に半径流補助インペラ
   をその目玉部を前記軸流インペラの反対側に向けて配設
   してこの軸流インペラとともに回転軸に挿着し、前記半
   径流補助インペラと前記ボスとの間にこのボスに隣接し
   て前記均圧孔および前記半径流補助インペラの吐出側に
   連通する圧力室を形成したことを特徴とする軸流ポンプ
   の軸推力軽減装置。
6. 【請求項６】ポンプケーシング内に配設した軸流インペ
   ラのボスにこの軸流インペラの上流側に吐出側を下流側
   に吸込側を有する半径流補助インペラを内設し、前記軸
   流インペラの少なくとも上流側に前記ボスに対向するハ
   ブを静止羽根を介して前記ポンプケーシングに固設し、
   この上流側ハブと前記ボスとの間に前記半径流補助イン
   ペラの吐出側よりも外径側に位置して設けた動的シール
   手段によって前記ボスに隣接して前記半径流補助インペ
   ラの吐出側に連通する圧力室を形成したことを特徴とす
   る軸流ポンプの軸推力軽減装置。