JPH08151993A - バーレルケーシング形タービンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】旋回流の流れる中間段抽水室を無くし、抽水段
以降の外ケーシング１と内ケーシングの内外周面で嵌合
させ、Ｏリング１３でシールして、更にバックアップリ
ング１４でＯリング１３の噛み込み防止を図った構造と
する。 【効果】外ケーシングの内外径縮小化及び内ケーシング
を三点支持とすることにより内ケーシング振動が抑制さ
れ、原価低減及び騒音低減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火力発電所のボイラ給
水ポンプや原子力発電所の原子炉給水ポンプのようなバ
ーレルケーシング形タービンポンプに係り、特に、中間
段抽水室を有するバーレルケーシング形タービンポンプ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】バーレルケーシング形タービンポンプ
は、例えば、実開昭55−46759 号公報に記載されるよう
に、バーレルと呼ばれる外ケーシングの中に、整流作用
を有する水返し羽根，ステージ，案内羽根とで構成され
る内ケーシングがあり、外ケーシングは、吐出室の高圧
水の外部への流出を押えるケーシングカバーで結合され
ている。

【０００３】内外ケーシングの環状隙間は、抽水段圧力
の中間段抽水室（リヒータスプレー抽水室）及び高圧の
吐出室の２室を形成し、内ケーシングと外ケーシングと
の軸直角方向接触面部により区分されている。また接触
面は内ケーシングに作用する吐出室の高圧水により金属
接触しており、これによりシール機能を果たしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のものは、抽
水段圧力の中間段抽水室と高圧の吐出室の２室を仕切る
ため、軸直角方向の接触シール面を有し、その中間段抽
水室と高圧水の吐出室の２室を仕切るステージは、他の
ステージと異なる形状およびステージ外径より大きい必
要がある。また、外ケーシングは、ステージと軸直角方
向で接触するために、中間段抽水室と吐出室シール部に
あたる外ケーシング内径に大きな段を設ける必要があ
る。よって、外ケーシングの吐出部の内径が大きくなる
ため、外ケーシングの外径も大きくなる。

【０００５】一方、各段の羽根車で動圧を与えられた流
体は案内羽根で静圧回復された後、水返し羽根で整流さ
れ、次段の羽根車へ送られる。この繰返しにより高圧水
を吐出口より下流側へ圧送するが、この昇圧過程で、高
速回転する羽根車出口より流出した流体は案内羽根の前
縁部と干渉し、案内羽根全体を振動させる。この振動が
内ケーシング全段で生じ、この振動が外ケーシングをも
振動させることがバーレルケーシング型タービンポンプ
の騒音の原因になっている。

【０００６】本発明の目的は、従来と同機能を果たす原
価低減及び騒音低減となるバーレルケーシング形タービ
ンポンプを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は吸込口と吐出室とを形成した外ケーシング
とこの外ケーシングの内側にある内ケーシングとで形成
され、吸込口の流体圧力とこの流体圧力より高い圧力の
吐出室との中間の圧力流体が満たされる抽水室と、この
抽水室へ前記中間の圧力の流体を送る抽水段のステージ
を備えるバーレルケーシング形タービンポンプで、前記
抽水室と吐出室を仕切る方法として外ケーシングと内ケ
ーシングの内外周面で嵌合させ、更に中間段抽水室と吐
出室をシールするため、Ｏリング及びバックアップリン
グを設ける。

【０００８】

【作用】本発明では、従来の中間段抽水室と吐出室をシ
ールしている軸直角方向のシール接触面を廃し、その軸
直角方向のシール接触面の代わりに外ケーシングと内ケ
ーシングの内外周面に嵌合面にシール面を設けること
で、ケーシングの外径を縮小化することができ、Ｏリン
グ及びバックアップリングを設けることにより、中間段
抽水室へ吐出室の高圧水が導かれるのを完全にシールで
きる。また内ケーシングの両端の２点支持の他に、中間
段抽水室と吐出室のシール部にあたる外ケーシングと内
ケーシングの内外周面で嵌合させるため、内ケーシング
中間部にも支持部ができ、内ケーシングから伝わる振動
を低減することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。

【００１０】図１は、バーレル形多段タービンポンプ
(２重銅ケーシング形タービンポンプ)へ本発明を適用し
た一実施例の断面図である。ポンプはバーレルケーシン
グと呼ばれる外ケーシング１の中に、整流作用をする水
返し羽根２，ステージ３，案内羽根４とで構成される内
ケーシング５が配置されており、内ケーシング５の内部
には回転軸６と羽根車７とが取り付けられている。外ケ
ーシング５は、吐出室６の高圧水の外部への流出を押え
るケーシングカバー７で結合されている。内外ケーシン
グの環状隙間は、抽水段８の圧力の抽水室９と高圧の吐
出室１０の２室を、抽水段以降のステージ３の外周面と
外ケーシング内周面とに嵌合面１２を設け、この間に介
在させたＯリング１３でシールをして、抽水段圧力の抽
水室９及び高圧の吐出室６の２室を仕切る構造としてい
る。８は抽水室９から吐出された抽水を再熱器へ圧送す
る抽水段吐出口である。

【００１１】抽水段について火力発電システムを一例に
取り説明する。本システムでは蒸気条件によるプラント
の熱効率向上及び蒸気の湿り度増加による主蒸気タービ
ンの羽根損傷，損失増大等の防止を図るため、ボイラに
は再熱器が設置されている。近年の火力発電システム
は、需要の多様化によって、高効率化・大容量化が進む
ばかりでなく、日々の電力需要の変動に追随できるよう
に急速な負荷変動を強いられている。この結果、プラン
トの熱効率向上等を達成するためには再熱器の蒸気条件
を最適に制御する必要があり、必要温度及び必要圧力を
満たして必要水量を確保でき、経済的な取りだし点から
抽水を行うことになる。これらの条件を満足するものと
して、多段タービンポンプの中間段から抽水するもので
ある。

【００１２】抽水は上記理由によって負荷変動時及びプ
ラント起動・停止時に抽水室９から再熱器へ送られ、再
熱蒸気を加熱または冷却して蒸気条件を制御するために
使用される。

【００１３】また、火力発電システムの大容量化によっ
て、使用されるポンプも大容量化する傾向にあり、使用
圧力条件が高圧となる多段タービンポンプは圧力発生部
分を厚肉のバーレルケーシングで覆うバーレルケーシン
グ型多段タービンポンプが適している。

【００１４】図１における外ケーシング１とステージ３
との間に介在させるＯリング１３は主に取扱液温度が約
２００℃以下である給水を完全にシールする必要があ
り、シリコン系のゴムパッキンが適している。そのシリ
コン系のゴムの化学構造とは、シロキサン結合を骨格と
し、その中のＳｉに有機基が結合した直鎖状高分子体で
ある。その他に、外ケーシング１とステージ３のシール
部拡大図で示すように、Ｏリング１３の吸込口側にバッ
クアップリング１４を配置することで、ポンプを組立る
際や吐出室６から中間段抽水室９方向に高圧水が流水す
ることによりＯリング１３が移動した場合に、ステージ
３の外周面と外ケーシング１の内周面との嵌合面１２の
微小隙間への噛み込みむのを防止することができる構造
となっている。

【００１５】バーレルケーシング形タービンポンプに関
する従来からの技術の一例を図２及び図３に示す。図２
は、火力発電設備で使用されるボイラ給水ポンプの断面
構造を示すもので、図３は、吐出部付近の断面図であ
る。

【００１６】抽水段の次段から最終段までの内ケーシン
グ５の外径は、ポンプ吐出圧力のみを考慮して必要肉圧
を設計するが、従来のものでは、内外ケーシングの軸垂
直方向の接触部１０のシール機能を確保するために、こ
の図に示すように抽水段の次段の内ケーシングの外径を
大きくした形状とする必要があり、鋳造時の木型を他の
ものと変えなければならなかったが、本実施例によれ
ば、抽水段の次段のステージ３の外径は、一段目から抽
水段までと同一にすることができ、木型の共用化を図れ
るので製作が容易となる。

【００１７】更に、従来のものと比較して抽水段の次段
のステージ３の外径を小さくできるため、外ケーシング
の内径および外径、それに合わせてケーシングカバー７
の外径も小さくなるため、材料費の低減も図れる。

【００１８】また、全ステージ３の外径を同一にして、
抽水段のステージ３の抽水孔と外ケーシング１の抽水孔
を同径方向に同数設け、従来の旋回流の流れる中間段抽
水室９を設けず、抽水段のステージ３の抽水孔を出た直
後に外ケーシング１の抽水孔を通り、抽水口８よりポン
プ外部に吐出されるようにすることで、抽水室９内の旋
回流によるエロージョン防止や抽水の流れ損失等の低減
が図れる。それに加えて従来の中間段抽水室９を無くす
ことで、抽水段の以前の外ケーシング１の内外径も縮小
化が可能となるため、このことからも材料費の低減が図
れる。

【００１９】本発明では、全ステージ３の外径を同一に
してと述べているが、組立性を考慮し、図１に示すよう
に抽水段以前のステージ３の外径は、抽水段以後のステ
ージ３の外径よりわずかに小さくして（抽水段以前のス
テージの外径と外ケーシング１の内径の公差は数mmが適
する。）、内ケーシング５の外ケーシング１への組入
れ、またその逆の抜出しを楽にすることが望ましい。

【００２０】次に別の作用について説明する。本発明で
取り上げているバーレルケーシング型タービンポンプ
は、回転軸６，羽根車７の高速回転によって流体に動圧
が与えられ、動圧が与えられた流体は案内羽根４で静圧
回復された後、水返し羽根２で整流され、次段の羽根車
７へ送られる。この繰返しによって流体が吐出口１２へ
圧送され、流体は昇圧される。この昇圧過程で、高速回
転する羽根車７の出口から流出した流体は案内羽根４の
前縁部と干渉し、案内羽根４を加振する。加振による振
動は案内羽根４の全段で生じ、各段のステージ３へ振動
が伝播して内ケーシング５全体が振動する。これらを、
従来からの一段目のステージ３と外ケーシングの勘合面
１１及び最終段案内羽根４とケーシングカバー７の勘合
部１５の２点支持に加え、本発明では抽水段以降の内ケ
ーシング外周面と外ケーシング内周面との嵌合面１２の
３点で支持する。以上により内ケーシング５の中間部の
径方向の動きが拘束され、内ケーシング５全体の振動が
抑制されるため、ポンプ全体の騒音を低減できる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、外ケーシングの外径縮
小化及び内ケーシングの振動の抑制を図ることにより、
原価低減及び騒音低減構造を図ったバーレルケーシング
形タービンポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バーレルケーシング形タービンポンプに本発明
を適用した一実施例の断面図。

【図２】火力発電設備で使用されるボイラ給水ポンプの
従来の断面図。

【図３】図２の吐出部付近の断面図。

【符号の説明】

１…外ケーシング、２…水返し羽根、３…ステージ、４
…案内羽根、６…吐出室、１１，１５…勘合面、１２…
嵌合面、１３…Ｏリング、１４…バックアップリング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 拓哉 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸込口と吐出室とを形成した外ケーシング
   と、前記外ケーシングの内側にある内ケーシングとで形
   成され、前記吸込口の流体圧力と前記流体圧力より高い
   圧力の吐出室との中間の圧力流体が満たされる抽水室
   と、前記抽水室へ前記中間の圧力の流体を送る抽水段の
   ステージを備えるバーレルケーシング形タービンポンプ
   において、前記抽水室と前記吐出室とを、前記抽水段以
   降の前記外ケーシングと前記ステージの内外周面に嵌合
   面を設け、この間に介在させたＯリングでシールし、前
   記外ケーシングと前記内ケーシングとの嵌合面で前記内
   ケーシングの径方向の動きを拘束することを特徴とする
   バーレルケーシング形タービンポンプ。