JPH1130194A - 遠心ポンプのバランスディスク構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定ディスクとバランスディスクが接触する
ことなくオリフィス部を構成することができ、これによ
りバランスディスク構造の安定作動を図り、同時に微粉
等の発生を防ぐことができる遠心ポンプのバランスディ
スク構造を提供する。 【解決手段】 インペラ２と共に回転するバランスディ
スク１２と、バランスディスクとインペラの間に設けら
れた固定ディスク１４とを備え、バランスディスクと固
定ディスクの隙間Ａからインペラ背面の加圧流体をバラ
ンスディスクの背面に逃がし、これによりバランスディ
スクに作用する圧力によりインペラに作用するスラスト
力Ｆをバランスさせる遠心ポンプのバランスディスク構
造。ポンプ本体６に固定された固定ディスク１４にイン
ペラを支持するロータ用の軸受３ａを直接取り付け、か
つこのロータ５にバランスディスクを取り付ける。ま
た、この軸受をアンギュラ・コンタクト軸受で構成し、
その支持点ａをバランスディスク取付部付近に位置決め
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心ポンプに係わ
り、更に詳しくは、遠心ポンプのバランスディスク構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】羽根車（インペラ）をケーシング内で高
速回転させ、液体にエネルギを与えるポンプを遠心ポン
プという。図２はかかる遠心ポンプの全体構成図であ
り、液体を導入するインデューサ１、液体を加圧するイ
ンペラ２、インペラの回転を支持する軸受３ａ，３ｂ、
インペラを回転駆動する電動機４、等からなり、電動機
４によりロータ５を高速（例えば約４万ｒｐｍ）で回転
させ、この回転力をインペラ２に伝達し、インペラ２の
回転により液体にエネルギを与えて加圧するようになっ
ている。

【０００３】図３は、図２の部分拡大図である。上述し
た遠心ポンプでは、加圧された液体により、インペラ２
の背面に大きなスラスト力Ｆ（図で左向き）が発生す
る。このスラスト力Ｆを支持するために、いわゆるバラ
ンスディスク構造（バランスピストン機構ともいう）が
従来から用いられている。このバランスディスク構造
は、図３に示すように、インペラ２の背面（図で右側
面）に加圧された液体が流れる流路７、インペラ２と共
に回転するバランスディスク８、及びこれと対向する正
面を有する固定ディスク９、を設け、バランスディスク
８と固定ディスク９の隙間Ａから流路７内の圧力をバラ
ンスディスク８の背面に逃がし、これによりバランスデ
ィスク正面に作用する圧力によりスラスト力ｆ（図で右
向き）を発生させ、両方のスラスト力Ｆ，ｆが一致する
ようにバランスディスク８の位置を調節しスラスト力を
バランスさせるようになっている。

【０００４】バランスディスク８の位置調節は、図に示
す隙間Ａにより行われる。すなわち、スラスト力Ｆ，ｆ
が一致するときに、高速回転に適した適当な隙間Ａがバ
ランスディスク８と固定ディスク９の間に形成されてお
り、スラスト力Ｆが増加するとバランスディスク８がわ
ずかに左に移動し、隙間Ａが閉じてバランスディスク正
面に作用する圧力が増加し、この結果、スラスト力ｆが
増してスラスト力Ｆ，ｆがバランスする。また、逆にス
ラスト力Ｆが減少するとバランスディスク８がわずかに
右に移動し、隙間Ａが広くなってバランスディスク正面
に作用する圧力が低下し、この結果、スラスト力ｆが減
ってスラスト力Ｆ，ｆがバランスする。従って、かかる
バランスディスク構造により、軸受３ａ，３ｂに作用す
るスラスト力をほとんどゼロにすることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図３に示したように、
従来の構造はバランスディスク８とオリフィス（隙間
Ａ）を構成する相手方（固定ディスク９）が軸受支持部
材（ポンプ本体６）に、別途取り付ける構造であり、ロ
ータ軸５の支持点ａがバランスディスク部から離れた位
置にあった。

【０００６】この構造のため、従来のバランスディスク
構造では、固定ディスク９とバランスディスク８の間に
平行度誤差と取付誤差の発生が避けられず、その両方の
誤差の累積と、バランスディスク部での軸振れの影響に
より、バランスディスク８と固定ディスク９がオリフィ
ス部（隙間Ａ）で接触することがあり、バランスディス
ク部の作動不安定や微粉等の発生要因となることがある
問題点があった。

【０００７】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、固定
ディスクとバランスディスクが接触することなくオリフ
ィス部を構成することができ、これによりバランスディ
スク構造の安定作動を図り、同時に微粉等の発生を防ぐ
ことができる遠心ポンプのバランスディスク構造を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、インペ
ラと共に回転するバランスディスクと、該バランスディ
スクとインペラの間に設けられた固定ディスクとを備
え、バランスディスクと固定ディスクの隙間Ａからイン
ペラ背面の加圧流体をバランスディスクの背面に逃が
し、これによりバランスディスクに作用する圧力により
インペラに作用するスラスト力Ｆをバランスさせる遠心
ポンプのバランスディスク構造において、ポンプ本体に
固定された固定ディスクにインペラを支持するロータ用
の軸受を直接取りつけ、かつ該ロータにバランスディス
クを取り付けたことを特徴とする遠心ポンプのバランス
ディスク構造が提供される。

【０００９】上述した本発明の構成によれば、ポンプ本
体に固定ディスクを固定し、この固定ディスクにインペ
ラを支持するロータ用の軸受を直接取り付け、ロータに
バランスディスクを取り付けるので、相手方（固定ディ
スク）に軸受を直接取り付けることで、バランスディス
クと固定ディスクの回転時の振れを最小にできる。すな
わち、従来の構造では固定ディスク９とバランスディス
ク８の両者の間にポンプ本体６が介在するので、ポンプ
本体６に対するそれぞれの平行度誤差と取付誤差の発生
が避けられず、その両方の誤差の累積によりバランスデ
ィスクの振れが大きくなったが、本発明の構成では、ポ
ンプ本体を介在させずに固定ディスクに直接軸受を取り
付け、この軸受とロータを介してバランスディスクを位
置決めしているので、ポンプ本体６に対するそれぞれの
平行度誤差と取付誤差の発生を回避することができ、バ
ランスディスクの固定ディスクに対する回転振れを大幅
に低減できる。なお、軸受は皿バネ等で予圧して軸受け
隙間をなくしている。従って、バランスディスクと相手
方（固定ディスク）の平行度が精度良く確保できるた
め、バランスディスクと相手方の接触を防止できる。

【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
ロータ用の軸受をアンギュラ・コンタクト軸受で構成
し、その支持点をバランスディスク取付部付近に位置決
めする。この構成によりバランスディスク取付部付近の
軸変位を低減し、バランスディスク部の軸の振れを少な
くすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明による遠心ポンプのバランスディス
ク構造を示す構成図である。この図において、本発明の
バランスディスク構造は、インペラ２と共に回転するバ
ランスディスク１２と、バランスディスク１２とインペ
ラ２の間に設けられた固定ディスク１４とを備え、バラ
ンスディスク１４と固定ディスク１２の隙間Ａからイン
ペラ背面の加圧流体をバランスディスク１４の背面に逃
がし、これによりバランスディスク正面に作用する圧力
によりインペラ２に作用するスラスト力Ｆとバランスす
るスラスト力ｆを発生させるようになっている。この構
造は図３に示した従来のバランスディスク構造と同様で
ある。

【００１２】本発明のバランスディスク構造では、図１
に示すように、ポンプ本体６に固定された固定ディスク
１４にインペラ２を支持するロータ５用の軸受３ａを直
接取り付け、かつこのロータ５にバランスディスク１２
を直接取り付けている。すなわち、固定ディスク１４に
中空円筒部１４ａを設け、その外周面１４ｂをポンプ本
体６に嵌め込み、その内周面１４ｃに軸受３ａを嵌め込
む構造としている。この構造により、固定ディスク１４
の外周面１４ｂと内周面１４ｃ、及びバランスディスク
との対向面１４ｄ（隙間Ａを構成する）を旋盤等を用い
て高精度に加工でき、外周面１４ｂと内周面１４ｃの同
心度と、その軸心に対する対向面１４ｄの垂直度を極め
て高く保持することができる。

【００１３】従って、従来の構造では固定ディスク９と
バランスディスク８の両者の間にポンプ本体６が介在す
るので、ポンプ本体６に対するそれぞれの平行度誤差と
取付誤差の発生が避けられず、その両方の誤差の累積に
よりバランスディスクの振れが大きくなったが、上述し
た本発明の構成では、ポンプ本体６を介在させずに固定
ディスク１４に直接軸受３ａを取り付け、この軸受３ａ
とロータ５を介してバランスディスク１２を位置決めし
ているので、ポンプ本体６に対するそれぞれの平行度誤
差と取付誤差の発生を回避することができ、バランスデ
ィスク１２の固定ディスク１４に対する回転振れを大幅
に低減できる。なお、軸受３ａは皿バネ１５で予圧して
軸受け隙間をなくしている。従って、バランスディスク
１２と相手方（固定ディスク１４）の平行度が精度良く
確保できるため、バランスディスク１２と固定ディスク
１４の接触を防止できる。

【００１４】また、本発明によれば、図１に示すよう
に、ロータ５用の軸受３ａをアンギュラ・コンタクト軸
受で構成し、その支持点ａをバランスディスク取付部付
近に位置決めしている。この構成によりバランスディス
ク取付部付近の軸変位を低減し、バランスディスク部の
軸の振れを更に少なくすることができる。

【００１５】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。

【００１６】

【発明の効果】上述したように、本発明の遠心ポンプの
バランスディスク構造は、固定ディスクとバランスディ
スクが接触することなくオリフィス部を構成することが
でき、これによりバランスディスク構造の安定作動を図
り、同時に微粉等の発生を防ぐことができる、等の優れ
た効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による遠心ポンプのバランスディスク構
造を示す構成図である。

【図２】従来の遠心ポンプの全体構成図である。

【図３】図２の部分拡大図である。

【符号の説明】

１ インデューサ ２ インペラ ３ａ，３ｂ 軸受 ４ 電動機 ５ ロータ ６ ポンプ本体 ７ 流路 ８ バランスディスク ９ 固定ディスク １２ バランスディスク １４ 固定ディスク １４ａ 中空円筒部 １４ｂ 外周面 １４ｃ 内周面 １４ｄ 対向面 １５ 皿バネ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インペラと共に回転するバランスディス
   クと、該バランスディスクとインペラの間に設けられた
   固定ディスクとを備え、バランスディスクと固定ディス
   クの隙間Ａからインペラ背面の加圧流体をバランスディ
   スクの背面に逃がし、これによりバランスディスクに作
   用する圧力によりインペラに作用するスラスト力Ｆをバ
   ランスさせる遠心ポンプのバランスディスク構造におい
   て、 ポンプ本体に固定された固定ディスクにインペラを支持
   するロータ用の軸受を直接取り付け、かつ該ロータにバ
   ランスディスクを取り付けたことを特徴とする遠心ポン
   プのバランスディスク構造。
2. 【請求項２】 前記ロータ用の軸受をアンギュラ・コン
   タクト軸受で構成し、その支持点ａをバランスディスク
   取付部付近に位置決めする、ことを特徴とする請求項１
   に記載の遠心ポンプのバランスディスク構造。