CN107407289A - 泵 - Google Patents

Abstract

实现能够抑制平衡盘与平衡座之间的接触的构造简单的泵。多级泵(200)具有：旋转轴(1)；安装在上述旋转轴(1)上的叶轮(2)；用于使作用于上述旋转轴(1)的轴向推力平衡的平衡机构(70)；收纳上述叶轮(2)及上述平衡机构(70)的泵壳体(3)；将上述泵壳体(3)的收纳有上述平衡机构(70)的平衡空间(73)与上述泵壳体(3)的流体吸入侧的空间连通的平衡配管(75)；和设在上述平衡配管(75)上、且能够供流体仅从上述平衡空间(73)向上述流体吸入侧的空间的方向流通的止回阀(100)。

Description

泵

技术领域

本发明涉及泵。

背景技术

作为泵的一个形式的多级泵具有固定在旋转轴上的多个叶轮。液体从多级泵的吸入口被导入到泵壳体内。被导入到泵壳体内的液体通过叶轮依次升压，从排出口排出。多级泵用于清水和海水等各种液体的输送，在各种场所使用。

在多级泵的旋转轴上，因旋转的叶轮的吸入侧与排出侧之间的压力差而从排出侧向吸入侧作用有轴向推力。因此，在多级泵上具有通过相对于轴向推力而产生相反方向的平衡推力来使轴向推力与平衡推力取得平衡的平衡机构。

平衡机构具有安装在旋转轴上的平衡盘(balance disk)、和安装在泵壳体上且与平衡盘相对的平衡座(balance seat)。收纳平衡盘及平衡座的平衡空间通过平衡配管而与泵壳体的流体的吸入侧的空间连通。

通过设置平衡功能，相对于轴向推力而相反方向的平衡推力作用于平衡盘。其结果为，通过轴向推力和平衡推力取得平衡来消除轴向推力。具有这样的平衡机构的多级泵在专利文献1中有所记载。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-130400号公报

专利文献2：日本实开昭62-148797号公报

专利文献3：日本特开平11-294375号公报

发明内容

但是，以往技术没有考虑实现能够抑制平衡盘与平衡座之间的接触的构造简单的泵。

即，以往的多级泵为了避免启动停止时的压力变动，而在夜间或休息日等多级泵设备停歇时，也不停止多级泵地继续运转。但是，近年来出于节能的观点，停止多级泵的现场增加。

在此，存在无法应对急剧的压力变化的装置与多级泵的排出侧连接的情况。在该情况下，为了避免起动时的急剧的排出压力上升，有时也会在多级泵停止中通过其他泵向多级泵内通水，且在多级泵起动时通过变频器等来缓慢加速，由此逐渐使排出压力上升。

在多级泵停止中进行通水的情况下，由于平衡配管的形状简单，所以吸入侧的压力几乎不受管路阻力地经由平衡配管施加于平衡盘。该压力作为与轴向推力相同的方向上的压力而作用于平衡盘。

另一方面，在停止中的多级泵内，多级叶轮的复杂形状成为管路阻力。因此，吸入侧的压力被多级叶轮的管路阻力减压而施加于平衡盘。该压力作为与平衡推力相同的方向上的压力而作用于平衡盘。因此，对平衡盘施加有比平衡推力方向的压力大的轴向推力方向的压力。其结果为，平衡盘被向平衡座的方向按压，平衡盘与平衡座有可能会接触。

在平衡盘与平衡座接触的状态下起动了多级泵的情况下，在直至排出压力稳定之前的期间，平衡盘与平衡座之间的接触时间变长，接触部有可能会损伤。

另一方面，用于避免多级泵的平衡盘与平衡座之间的接触的方案在专利文献2中有所记载。在专利文献2中，在多级泵的排出管路上设置有压力开关并且在平衡配管上设置有电磁阀。专利文献2在多级泵的排出压力与吸入压力相比高于设定值以上时将电磁阀控制为开，在泵停止时，在排出压力低于设定值时将电磁阀控制为关。专利文献2的技术由于使用压力开关和电磁阀，所以需要电气布线施工而且设备结构变复杂。另外，存在电磁线圈有可能会烧毁、或电磁阀主体根据液体规格而大型化、从而导致价格变高的情况。

在专利文献3中，公开有如下技术：为了防止因泵起动时等的泵压力的不稳定而导致平衡盘及泵壳体侧的静止部件产生损伤，在平衡盘上设置多个槽。但是，该技术使平衡盘的加工复杂化。

因此，本发明的目的在于实现能够抑制平衡盘与平衡座之间的接触的构造简单的泵。

一个实施方式的泵具有：旋转轴；安装在上述旋转轴上的叶轮；用于使作用于上述旋转轴的轴向推力平衡的平衡机构；收纳上述叶轮及上述平衡机构的泵壳体；将上述泵壳体的收纳有上述平衡机构的平衡空间与上述泵壳体的流体吸入侧的空间连通的平衡配管；和设在上述平衡配管上、且能够供流体仅从上述平衡空间向上述流体吸入侧的空间的方向流通的止回阀。

在一个实施方式的泵中，能够还具有设在上述平衡空间与上述止回阀之间、且将设定值以上的压力的流体向外部放出的安全阀。

在一个实施方式的泵中，上述平衡机构能够具有：安装在上述旋转轴上的平衡盘；和安装在上述泵壳体上且与上述平衡盘相对的平衡座。

在一个实施方式的泵中，也可以是，上述泵是能够在上述泵起动时通过变频器以上述旋转轴的转速逐渐上升的方式进行驱动的泵。

在一个实施方式的泵中，也可以是，上述泵是用于压送向设在上述泵的排出侧的反渗透膜流通的流体的泵。

附图说明

图1A是一个实施方式的多级泵的侧视图。

图1B是从以图1A的箭头A示出的方向观察到的一个实施方式的多级泵的图。

图1C是从以图1A的箭头B示出的方向观察到的一个实施方式的多级泵的图。

图2是一个实施方式的多级泵的剖视图。

图3是一个实施方式的多级泵的剖视图。

具体实施方式

以下参照附图来说明本发明的实施方式的泵。

图1A是一个实施方式的多级泵的侧视图。图1B是从以图1A的箭头A示出的方向观察到的一个实施方式的多级泵的图。图1C是从以图1A的箭头B示出的方向观察到的一个实施方式的多级泵的图。图2是一个实施方式的多级泵的剖视图。

本实施方式的多级泵例如能够在海水淡化系统中作为用于压送向设在多级泵的排出侧的反渗透(RO)膜流通的流体(海水)的泵来使用，但并不限定于此。另外，本实施方式将具有多个叶轮的多级泵列举为一个例子来进行说明，但并不限定于此。

多级泵200具有沿规定方向延伸的旋转轴1、固定在旋转轴1上的多个叶轮2、和收纳这些叶轮2的泵壳体3。旋转轴1通过轴承9而被旋转自如地支承。旋转轴1的一端与马达等驱动源连结。旋转轴1及叶轮2通过驱动源而被旋转驱动。

泵壳体3具有：形成有吸入口11的吸入壳体10、形成有排出口31的排出壳体30、和配置在吸入壳体10与排出壳体30之间的中间壳体50。在吸入壳体10上安装有腿部80。在排出壳体30上安装有腿部81。

中间壳体50具有多个环状的壳体段(housing piece)50a沿轴向重叠而成的构造。在各叶轮2的径向外侧配置有导叶4。在各壳体段50a内配置有一组叶轮2及导叶4。吸入壳体10、中间壳体50及排出壳体30通过贯穿螺栓6及螺母7而被相互固定。

吸入壳体10及排出壳体30能够装拆地安装在中间壳体50上。即，吸入壳体10及排出壳体30能够通过拆下贯穿螺栓6及螺母7而从中间壳体50分离。

多级泵200能够改变叶轮2的级数。在增加叶轮2的级数的情况下，将所期望的数量的叶轮、与这些叶轮相对应的导叶和壳体段追加到多级泵200。另一方面，在减少叶轮2的级数的情况下，将所期望的数量的叶轮、与这些叶轮相对应的导叶和壳体段从多级泵200拆下。像这样，多级泵200能够根据用途而成为所期望的级数。

旋转轴1贯穿吸入壳体10及排出壳体30地延伸。在吸入壳体10及排出壳体30的旋转轴1的贯穿部分上分别设有轴封机构55。轴封机构55例如使用机械密封或压盖填料(gland packing)等。轴承9分别收纳在轴承壳体65中。在轴承壳体65上分别通过螺栓固定有轴承罩67。在各轴承壳体65内填充有润滑油，该润滑油通过冷却管66而被冷却。此外，也可以不设置冷却管66。

在吸入壳体10上形成有与吸入口11连接的吸入蜗壳(volute)20、和与多级叶轮2中的初级叶轮相邻的侧室25。在侧室25中流入有通过初级叶轮而被升压的液体的一部分。吸入蜗壳20和侧室25通过分隔壁26而被隔离。

多级泵200具有平衡机构70。平衡机构70配置在排出壳体30的内部的平衡空间73中。平衡机构70具有安装在旋转轴1上且与旋转轴1一体地旋转的平衡盘71。另外，平衡机构70具有安装在排出壳体30上且与平衡盘71的液体流入侧相对配置的平衡座72。

平衡机构70具有通过支承因叶轮2的吸入侧与排出侧的压力差而产生的推力来使作用于旋转轴1的推力平衡的功能。通过叶轮2而被升压的液体从平衡盘71与平衡座72之间的微小间隙通过而流入到平衡空间73中。此外，本实施方式的多级泵200将具有平衡盘71和平衡座72的平衡机构70作为一个例子进行了说明，但并不限定于此。本发明能够适用于具有通过相对于旋转轴的轴向推力而产生相反方向的平衡推力来使轴向推力和平衡推力取得平衡的其他公知的平衡机构的泵。

多级泵200具有平衡配管75。平衡配管75将平衡空间73与吸入壳体10内的空间连通。吸入壳体10内的空间是例如吸入口11、吸入蜗壳20或侧室25。本实施方式的多级泵200采用的不是使平衡空间73的流体返回到例如脱气器等那样的多级泵200以外的部件中的外部平衡式，而是使平衡空间73的流体返回到多级泵200中的自平衡式。

多级泵200具有设在平衡配管75上的止回阀100。止回阀100是能够供流体仅从平衡空间73向流体吸入侧的空间的方向流通的阀。换言之，止回阀100是使平衡配管75内的流体仅从平衡空间73向吸入壳体10内的空间的方向流动的阀。

止回阀100的压力损失与平衡空间73的压力上升相关联。平衡空间73的压力上升可能成为平衡盘71与平衡座72之间的距离变窄而两者接触的原因。因此，止回阀100选定了对于多级泵200的运转中的平衡空间73的压力和流量来说不会成为阻力的阀。

根据本实施方式的多级泵200，能够实现可抑制平衡盘71与平衡座72之间的接触的简单构造。即，在多级泵200停止中通过其他泵等向多级泵200的内部通水的情况下，吸入侧的压力在从多级泵200的内部通过时因多级叶轮2的管路阻力而减压，减压后的压力施加于平衡空间73。另一方面，若着眼于流体经由平衡配管75的流通，则由于本实施方式的多级泵200具有止回阀100，所以阻止了流体从吸入壳体10内的空间经由平衡配管75向平衡空间73流通。其结果为，对平衡盘71仅施加有F1方向的推力，因此能够防止在平衡盘71与平衡座72的相对面处两者接触。

另外，本实施方式的多级泵200能够在多级泵200起动时使用变频器等来以转速逐渐上升而排出压力逐渐上升的方式进行驱动。在该情况下，在变频器的输出频率低、排出口31的压力低的期间，平衡空间73的压力比吸入壳体10内的空间的压力低，因此止回阀100保持关闭的状态。即，在平衡空间73与吸入壳体10内的空间之间限制了流体经由平衡配管75的移动。在止回阀100关闭的期间，对平衡盘71没有施加F2方向的推力而仅施加有F1方向的推力。因此，能够抑制在旋转的平衡盘71与静止的平衡座72的相对面处两者接触。

在多级泵200进行额定运转而排出压力稳定时，排出侧的压力上升，平衡空间73内的压力上升得比吸入壳体10内的空间高。由此，止回阀100打开，平衡空间73和吸入壳体10内的空间通过平衡配管75而连通。其结果为，平衡空间73内的压力、和吸入壳体10内的空间内的压力实质上成为相同，而能够使旋转轴1平衡。

另外，本实施方式的多级泵200具有在流体的压力成为设定值以上时将流体向外部放出的安全阀110。安全阀110设在平衡空间73与止回阀100之间。具体地说，安全阀110设在平衡配管75的平衡空间73与止回阀100之间。

因此，根据本实施方式，能够抑制因平衡空间73的压力上升而引起平衡盘71与平衡座72接触。即，在多级泵200的运转中，在止回阀100的阀体在关闭侧无法动作的情况下，平衡空间73的压力上升而平衡盘71与平衡座72有可能会接触。在该情况下，有可能旋转轴1无法旋转，驱动多级泵200的电动机成为过流而停止。对此，本实施方式的多级泵200为了避免平衡空间73的压力上升而具有设在平衡空间73与止回阀100之间的安全阀110。因此，即使在多级泵200运转中止回阀100的阀体在关闭侧无法动作的情况下，也能够在流体的压力成为设定值以上时将该流体向平衡配管75的外部放出。其结果为，根据本实施方式，能够抑制因平衡空间73的压力上升而引起平衡盘71与平衡座72接触。

此外，图2的实施方式将具备具有平衡盘71和平衡座72的平衡机构70的多级泵200作为一个例子进行了说明，但并不限定于此。图3是一个实施方式的多级泵的剖视图。图3所示的多级泵300具有基于平衡活塞的平衡机构。在图3的多级泵300中，关于具有与图2的多级泵200相同的功能的部件，标注与图2相同的附图标记并省略说明。

多级泵300具有平衡机构360。平衡机构360配置在排出壳体30的内部的平衡空间362中。平衡机构360具有安装在旋转轴1上且与旋转轴1一体地旋转的平衡活塞320。另外，平衡机构360具有安装在排出壳体30上且与平衡活塞320的外周面相对配置的平衡衬套310。

平衡机构360具有通过支承因叶轮2的吸入侧与排出侧的压力差而产生的推力来使作用于旋转轴1的推力平衡的功能。通过叶轮2而被升压的液体从平衡活塞320与平衡衬套310之间的微小间隙通过，流入到平衡空间362中。

另外，多级泵300具有轴支承旋转轴1的滑动轴承370。滑动轴承370具有安装在旋转轴1上且与旋转轴1一体地旋转的推力盘(thrust disk)340、和与推力盘340的液体流入侧相对配置的推力座(thrust seat)330。在多级泵300运转中，经由给油口350向滑动轴承370供给油。滑动轴承370在多级泵300运转中通过推力盘340与推力座330之间的接触来支承作用于旋转轴1的推力。

根据本实施方式的多级泵300，能够实现可抑制推力盘340与推力座330之间的接触的简单构造。即，在多级泵300停止中通过其他泵等向多级泵300的内部通水的情况下，吸入侧的压力在从多级泵300的内部通过时因多级叶轮2的管路阻力而减压，减压后的压力施加于平衡活塞320的一个面。另一方面，若着眼于流体经由平衡配管75的流通，则在没有设置止回阀100的情况下，由于平衡配管75的形状简单，所以吸入侧的压力几乎不受管路阻力地经由平衡配管施加于平衡活塞320的另一个面。由此，因施加于平衡活塞320的压力差而引起平衡活塞320及旋转轴1被向与轴向推力相同的方向按压。其结果为，在滑动轴承370中，推力盘340被向推力座330的方向按压，推力盘340和推力座330有可能会接触。例如在多级泵300起动时，存在没有向滑动轴承370供给足够的油的情况。在该情况下，若在推力盘340与推力座330接触的状态下起动多级泵300，则由于滑动轴承370的油膜形成不良而推力盘340和推力座330有可能会烧结。

对此，本实施方式的多级泵300具有止回阀100，因此阻止了流体从吸入壳体10内的空间经由平衡配管75向平衡空间362流通。其结果为，在平衡活塞320及旋转轴1上仅施加有与轴向推力相反的方向上的推力。其结果为，能够防止推力盘340与推力座330接触，因此能够防止推力盘340和推力座330烧结。

上述的实施方式是将具有本发明所属的技术领域中的普通知识的人能够实施本发明作为目的而记载的。关于上述实施方式的各种变形例，只要是本领域技术人员当然能够实现，本发明的技术思想也能够适用于其他实施方式。因此，本发明并不限定于所记载的实施方式，在遵照由权利要求书定义的技术思想的最大范围内进行解释。

附图标记说明

1 旋转轴

2 叶轮

3 泵壳体

10 吸入壳体

11 吸入口

20 吸入蜗壳

25 侧室

30 排出壳体

31 排出口

50 中间壳体

70、360 平衡机构

71 平衡盘

72 平衡座

73、362 平衡空间

75 平衡配管

100 止回阀

110 安全阀

200、300 多级泵

310 平衡衬套

320 平衡活塞

Claims (5)

1.一种泵，其特征在于，具有：

旋转轴；

安装在所述旋转轴上的叶轮；

用于使作用于所述旋转轴的轴向推力平衡的平衡机构；

收纳所述叶轮及所述平衡机构的泵壳体；

将所述泵壳体的收纳有所述平衡机构的平衡空间与所述泵壳体的流体吸入侧的空间连通的平衡配管；和

设在所述平衡配管上、且能够供流体仅从所述平衡空间向所述流体吸入侧的空间的方向流通的止回阀。

2.如权利要求1所述的泵，其特征在于，

还具有设在所述平衡空间与所述止回阀之间、且将设定值以上的压力的流体向外部放出的安全阀。

3.如权利要求1或2所述的泵，其特征在于，

所述平衡机构具有：

安装在所述旋转轴上的平衡盘；和

安装在所述泵壳体上且与所述平衡盘相对的平衡座。

4.如权利要求1～3中任一项所述的泵，其特征在于，

所述泵是能够在所述泵起动时通过变频器以所述旋转轴的转速逐渐上升的方式进行驱动的泵。

5.如权利要求1～4中任一项所述的泵，其特征在于，

所述泵是用于压送向设在所述泵的排出侧的反渗透膜流通的流体的泵。