旋转机械的支承构造的制作方法

本发明涉及用于移送液体或气体的横轴型旋转机械的支承构造。

背景技术：

在锅炉给水系统、石油/化学设备工厂、炼铁厂等中，存在需要几mpa～二十几mpa的高压水的工艺。因此，为了供给这样的高压水而使用横轴多级离心泵。

图16是表示横轴多级离心泵的一个例子的剖视图。图16所示的作为旋转机械的多级泵100具有多个叶轮2和固定这些叶轮2的旋转轴1。旋转轴1水平地延伸，被推力轴承9a及向心轴承9b支承。多个叶轮2在旋转轴1上串联地排列，并以分别包围这些叶轮2的方式配置有多个导叶6。旋转轴1的一端与未图示的电动机等驱动机连结，且通过该驱动机使旋转轴1及叶轮2旋转。

叶轮2及导叶6配置在泵壳体5内。当多个叶轮2与旋转轴1的旋转一起旋转时，水等液体被从吸入口3吸入，通过叶轮2与导叶6的作用，使液体的压力上升并将液体从排出口4排出。经一个叶轮2加压后的液体通过下一个叶轮2被进一步加压，这样的基于叶轮2的加压重复进行所具备的叶轮2的个数次。

由于多个叶轮2朝着相同方向排列，所以因相邻的叶轮2之间的压力差而产生的推力按照叶轮2的片数量叠加，产生大的推力。该推力通过设于多级泵100内的平衡装置7而相互抵消，尽管如此在运转时仍会残留一定程度的推力。该残留推力由推力轴承9a支承，且推力轴承9a的定子侧自身支承于泵壳体5。泵壳体5固定在未图示的台座上，该台座由架台或地基支承。因此，残留推力最终由这些台座、架台、地基支承。

经多个叶轮2加压后的水等液体最终被从多级泵100的排出口4排出。此时，在泵壳体5上，沿与液体的排出方向相反的方向作用有反作用力。排出口4的方向出于设置空间的关系而未必是固定方向，可能采取上方、下方、右方、左方等各种方向。因此，在支承泵壳体5的台座、进而在支承台座的架台等上会作用偏移的力。

另外，在液体通过叶轮2及导叶6的前后，液体的压力未必是平稳的连续状态。因此，在泵壳体5的径向的各种方向上作用有因该影响引起的振动和/或力。因此，因该影响引起的力也会作用到支承泵壳体5的台座和支承该台座的架台等上。因此，对于支承多级泵100的台座和架台，需要适当的刚性。

在专利文献1中，公开了现有的支承台座的加强构造。图17的(a)是现有的支承台座的从轴向观察到的概略图；图17的(b)是从与轴向垂直的方向观察到的图；图17的(c)是俯视图。这些附图中记载的支承台座121、123用于支承横轴泵100。支承台座121、123固定在架台126上。

沿轴向(旋转轴1的延伸方向)延伸的加强部件122a、122b固定在支承台座121上，同沿轴向延伸的加强部件124a、124b固定在支承台座123上。通过这些加强部件122a、122b、124a、124b来强化支承台座121、123的刚性。而且，根据需要，在支承台座121、123上固定沿与轴向垂直的方向延伸的加强部件122c、124c，进一步谋求刚性强化。

在这样的现有的支承台座的加强构造中，除在专利文献1中指出的问题以外，还有如下的问题。即，沿轴向延伸的加强部件122a、122b、124a、124b是大致直角三角形的板材。该各加强部件的夹着直角的两条边中的一条边与架台126的上表面连接，余下的一条边与各支承台座的垂直面连接。但是，由于加强部件122a、122b、124a、124b是板状，所以如图18的(a)所示，在施加有轴向(箭头a所示的方向)上的载荷时容易弯曲。另外，如图18的(b)所示，在与轴向垂直的方向(箭头b所示的方向)上施加有载荷时，沿与轴向垂直的方向延伸的加强部件122c、124c也同样容易弯曲。而且，加强部件122c、124c由于处在支承台座121、123的内侧，所以在轴向上作用有垂直方向的力的情况下，几乎不会有助于支承台座121、123的刚性强化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-114822号公报

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供一种相对于轴向上的载荷和与轴向垂直的方向上的载荷而具有高刚性的旋转机械的支承构造。

为了实现上述目的，本发明的一个方式的特征在于，在旋转机械的支承构造中，具有：用于支承上述旋转机械的相互对置的一对支承台座；和分别与上述一对支承台座的轴向端面连接的矩形的一对加强部件。

本发明的优选方式的特征在于，上述加强部件的沿着上述旋转机械的轴向的长度为上述支承台座的沿着上述轴向的长度的四分之一到二分之一。

本发明的优选方式的特征在于，上述一对加强部件是一对第一加强部件；在上述一对第一加强部件上分别连接有矩形的一对第二加强部件，上述第二加强部件从上述第一加强部件向与上述旋转机械的轴向垂直的方向延伸。

本发明的优选方式的特征在于，从上述支承台座的内侧面到上述第二加强部件的最外侧的面为止的、在与上述轴向垂直的方向上的距离，为上述支承台座的宽度的1.2倍到2.0倍。

本发明的一个方式的特征在于，在旋转机械的支承构造中，具有：用于支承上述旋转机械的相互对置的一对支承台座；和分别与上述一对支承台座连接的矩形的一对加强部件，上述加强部件从上述支承台座向与上述旋转机械的轴向垂直的方向突出。

本发明的优选方式的特征在于，上述加强部件与上述支承台座的外侧面或轴向端面连接。

本发明的优选方式的特征在于，上述加强部件的沿着上述旋转机械的轴向的长度，为上述支承台座的沿着上述轴向的长度的百分之一到十分之一。

本发明的优选方式的特征在于，从上述支承台座的内侧面到上述加强部件的最外侧的面为止的、在与上述轴向垂直的方向上的距离，为上述支承台座的宽度的1.2倍到2.0倍。

本发明的优选方式的特征在于，上述一对加强部件是一对第一加强部件，在上述一对第一加强部件上分别连接有矩形的一对第二加强部件，上述第二加强部件从上述第一加强部件向上述轴向延伸。

发明效果

能够提供一种高刚性的旋转机械的支承构造，即使根据液体泵等旋转机械的安装状况和运转状况而在旋转机械的支承台座上施加有轴向上的载荷和/或与轴向垂直的方向上的载荷，也能够恰当地支承这样的载荷。

附图说明

图1是表示旋转机械的支承构造的一个实施方式的侧视图。

图2是图1所示的实施方式的俯视图。

图3是图1所示的实施方式的从轴向观察到的图。

图4是表示旋转机械的支承构造的其他实施方式的侧视图。

图5是图4所示的实施方式的俯视图。

图6是图4所示的实施方式的从轴向观察到的图。

图7是表示旋转机械的支承构造的又一其他实施方式的侧视图。

图8是图7所示的实施方式的俯视图。

图9是图7所示的实施方式的从轴向观察到的图。

图10是表示旋转机械的支承构造的又一其他实施方式的侧视图。

图11是图10所示的实施方式的俯视图。

图12是图10所示的实施方式的从轴向观察到的图。

图13是表示旋转机械的支承构造的又一其他实施方式的侧视图。

图14是图13所示的实施方式的俯视图。

图15是图13所示的实施方式的从轴向观察到的图。

图16是表示作为旋转机械的一个例子的横轴多级离心泵的剖视图。

图17的(a)是现有的支承台座的从轴向观察到的概略图，图17的(b)是从与轴向垂直的方向观察到的图，图17的(c)是俯视图。

图18的(a)及图18的(b)是表示加强部件受到载荷而变形的情况的图。

附图标记说明

1旋转轴

2叶轮

3吸入口

4排出口

5泵壳体

6导叶

9a推力轴承

9b向心轴承

10驱动机

11驱动轴

12联轴器

21、23支承台座

26架台

27架台

28支承台座

29a、30a、29b、30b加强部件

100多级泵

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。以下说明的实施方式是将本发明适用于作为旋转机械的一个例子的横轴型液体泵的示例，但本发明并不限定于该实施方式，也能够适用于风扇、压缩机、叶轮机等用于移送气体或液体等流体的其他旋转机械。

在图1至图3中，多级泵100支承并固定在相互对置的一对支承台座21、23上。这些支承台座21、23焊接或通过螺栓等紧固部件而固定在架台(或地基)26上。驱动机10固定在支承台座28上，该支承台座28固定在架台(或地基)27上。在本实施方式中，多级泵100用的架台26和驱动机10用的架台27相互分开，但本发明并不限于该实施方式。例如，架台26和架台27也可以是一体构造物。即，支承多级泵100的支承台座21、23和支承驱动机10的支承台座28也可以固定在共同的架台上。多级泵100的旋转轴1和驱动机10的驱动轴11经由联轴器12连结。多级泵100的构造与图16所示的构造相同，因此，对相同的构成要素标注相同的附图标记并省略其重复的说明。

支承台座21、23由铁或混凝土构成。支承台座21、23具有对称的形状。支承台座21、23的沿着多级泵100的轴向(即旋转轴1的延伸方向)的长度l为吸入口3与排出口4之间的间隔以上。如图2所示，支承台座21、23的宽度w是长度l的十分之一以上。此外，宽度w是各支承台座的平均宽度。如图3所示，支承台座21、23的高度h是泵壳体5的最下表面从架台(或地基)26的上表面离开的程度的高度。支承台座21、23的内部也可以是中空的。该情况下，成为使支承台座21、23的面由板材形成的构造，该板材的厚度为长度l的1％以上。

如在背景技术中所说明那样，多个叶轮2配置于壳体5内(参照图16)。当多个叶轮2与旋转轴1的旋转一起旋转时，经一个叶轮2加压后的水等液体通过下一个叶轮2被进一步加压，重复进行这样的基于叶轮2的加压，最终在排出口4达到最高压力。

由于多个叶轮2朝着相同方向排列，所以因相邻的叶轮2之间的压力差而产生的推力按照叶轮2的片数量叠加，产生大的推力。该推力通过设于多级泵100内的平衡装置7(参照图16)而相互抵消，尽管如此在运转时仍会残留一定程度的推力。该残留推力由推力轴承9a(参照图16)支承。推力轴承9a的定子侧固定在泵壳体5上。泵壳体5被支承台座21、23支承，支承台座21、23固定在架台26的上表面。

推力依存于由泵100供给的水等液体的压力变动、和由于使用从泵100排出的液体而产生的压力变动地发生变动。为了对支承该推力的支承台座21、23的刚性进行加强，本实施方式的支承构造具有矩形的加强部件29a、30a。加强部件29a、30a从与轴向垂直的方向观察时具有矩形形状。加强部件29a、30a具有对称的形状。加强部件29a、30a由铁或混凝土构成。加强部件29a、30a焊接或通过螺栓等紧固部件而固定在支承台座21、23和架台26上。

加强部件29a、30a的沿着多级泵100的轴向的长度ls为支承台座21、23的长度l的四分之一以上，且为二分之一以下(即，ls＝l/4～l/2)。另外，加强部件29a、30a的高度hs为支承台座21、23的高度h的二分之一以上，且为高度h以下(即，hs＝h/2～h)。而且，加强部件29a、30a的宽度ws为支承台座21、23的宽度w的二十分之一以上，且为宽度w(即，ws＝w/20～w)。此外，加强部件29a、30a的宽度ws是指在与轴向垂直的方向上的加强部件29a、30a的宽度。加强部件29a、30a的内部也可以是中空的。该情况下，成为使加强部件29a、30a的面由板材形成的构造，该板材的厚度仍为长度l的1％以上。

加强部件29a、30a与支承台座21、23的轴向端面21a、23a、21b、23b(即，多级泵100的轴向上的端面)连接。由此，加强部件29a、30a具有充分的宽度ws(ws＝w/20～w)，因此能够在承受载荷时不会弯曲地对支承台座21、23进行加强。而且，如果目的只是支承推力，则加强部件29a、30a也可以仅与支承台座21、23的排出口侧的轴向端面21a、23a和吸入口侧的轴向端面21b、23b中的任一方连接。在需要更加可靠的加强的情况下，如图1及图2所示，也可以将加强部件29a、30a与排出口侧的轴向端面21a、23a及吸入口侧的轴向端面21b、23b双方连接。

可是，经多个叶轮2加压后的水等液体最终从多级泵100的排出口4排出。此时，在泵壳体5上，沿与液体的排出方向相反的方向作用有反作用力。出于设置空间的关系，排出口4的方向未必是固定方向，可能采取上方、下方、右方、左方等各种方向。因此，在支承泵壳体5的支承台座21、23、支承台座21、23的架台26上，在与轴向垂直的方向上作用有力。因此，为了与这样的力相应地对支承台座21、23的刚性进行加强，代替上述加强部件29a、30a而设有加强部件29b、30b，图4至图6示出该例。

加强部件29b、30b从与轴向垂直的方向上观察时具有矩形形状。加强部件29b、30b具有对称的形状。加强部件29b、30b与支承台座21、23的外侧面21c、23c连接。外侧面21c、23c是与朝着多级泵100的泵壳体5的内侧面21d、23d相反的一侧的面。加强部件29b、30b从支承台座21、23在与轴向垂直的方向上向外侧突出。

加强部件29b、30b与支承台座21、23连接的位置没有特别限定。在本实施方式中，加强部件29b、30b在距离排出口侧的轴向端面21a、23a近的位置上，与支承台座21、23的外侧面21c、23c连接。这是因为，轴向端面21a、23a与外侧面21c、23c连接而形成的角部不易变形。通过在该位置上连接加强部件29b、30b，能够更加减小支承台座21、23的变形。出于相同理由，加强部件29b、30b也可以在距离吸入口侧的轴向端面21b、23b近的位置上与支承台座21、23的外侧面21c、23c连接。在一个实施方式中，加强部件29b、30b也可以与支承台座21、23的外侧面21c、23c的中央部连接。

加强部件29b、30b由铁或混凝土构成。如图6所示，加强部件29b、30b与支承台座21、23的外侧面21c、23c连接，而且还与架台26的上表面连接。加强部件29b、30b焊接或通过螺栓等紧固部件而固定在支承台座21、23和架台26上。

如图4所示，加强部件29b、30b的沿着多级泵100的轴向的长度lt为支承台座21、23的长度l的百分之一以上，且为十分之一以下(即，lt＝l/100～l/10)。如图6所示，加强部件29b、30b的高度ht为支承台座21、23的高度h的二分之一以上，且为支承台座21、23的高度h以下(即，ht＝h/2～h)。

从支承台座21(23)的内侧面21d(23d)到加强部件29b(30b)的最外侧的面为止的、在与轴向垂直的方向上的距离，即，支承台座21(23)的宽度w与加强部件29b(30b)的宽度的合计为1.2w～2.0w。加强部件29b、30b的内部也可以是中空的。该情况下，成为使加强部件29b、30b的面由板材形成的构造，该板材的厚度仍为长度l的1％以上。

像这样，由于加强部件29b、30b在远离泵100的方向上延伸，所以能够在与轴向垂直的方向上加强支承台座21、23。而且，由于加强部件29b、30b的沿着多级泵100的轴向的长度lt为l/100～l/10，所以在与轴向垂直的方向上施加载荷时加强部件29b、30b不会弯曲。

在一个实施方式中，如图7至图9所示，也可以将加强部件29b、30b与支承台座21、23的排出口侧的轴向端面21a、23a连接。在该实施方式中，加强部件29b、30b也从支承台座21、23向与轴向垂直的方向突出。

在实际的泵中，在泵壳体5上同时作用有推力和从由排出口4排出的液体受到的反作用力。上述图1至图3所示的实施方式的加强部件29a、30a主要适于支承推力，上述图4至图9所示的实施方式的加强部件29b、30b主要适于支承上述反作用力。但是，不能忽视推力和反作用力双方的情况很多。

图10至图12是表示能够同时支承推力和从由排出口4排出的液体受到的反作用力的实施方式的图。该实施方式中，为了支承推力，图1至图3中说明的加强部件29a、30a与支承台座21、23的排出口侧的轴向端面21a、23a连接。而且，为了支承从液体受到的反作用力，图4至图6中说明的加强部件29b、30b与加强部件29a、30a的轴向端面连接。

加强部件29a、30a及加强部件29b、30b沿轴向排列，以焊接或螺栓等紧固部件相互固定。加强部件29b、30b在轴向上与支承台座21、23分离地配置。加强部件29a、30a的一方的轴向端面与支承台座21、23的排出口侧的轴向端面21a、23a连接，加强部件29a、30a的相反侧的轴向端面与加强部件29b、30b的侧面连接。加强部件29b、30b从加强部件29a、30a在与轴向垂直的方向上向外侧延伸。加强部件29b、30b的外侧的端面与支承台座21、23相比位于外侧。

加强部件29a、30a的长度、高度及宽度与上述图1至图3所示的实施方式中的长度ls、高度hs及宽度ws相同。同样地，加强部件29b、30b的长度及高度与上述图4至图6所示的实施方式中的lt及高度ht相同。从支承台座21(23)的内侧面21d(23d)到加强部件29b(30b)的最外侧的面为止的距离，即，支承台座21(23)的宽度w与加强部件29b(30b)的宽度的合计为1.2w～2.0w。

在本实施方式中，加强部件29a、30a构成第一加强部件，加强部件29b、30b构成第二加强部件。这些第一加强部件和第二加强部件相互垂直地连接。通过这样的两种加强部件的组合，能够提高同时承受推力及来自液体的反作用力的支承台座21、23的刚性。另外，在专利文献1中加强部件很薄，所以在其厚度的方向上易弯曲，但本发明的加强部件在可能弯曲的方向上具有大的宽度，成为在承受载荷时不易弯曲的构造。而且，由于将第一加强部件和第二加强部件以各自厚度方向不同的方式进行组合，所以能够实现不仅轴向上不易弯曲、而且与轴向垂直的方向上也不易弯曲的构造。

图13至图15是表示能够同时支承推力和从由排出口4排出的液体受到的反作用力的其他实施方式的图。没有特别地说明的本实施方式的构成与图10至图12所示的实施方式相同，因此省略其重复的说明。

在本实施方式中，为了支承从液体受到的反作用力，图4至图6中说明的加强部件29b、30b与支承台座21、23的外侧面21c、23c连接。而且，为了支承推力，图1至图3中说明的加强部件29a、30a与加强部件29b、30b的最外侧的端面连接。加强部件29b、30b及加强部件29a、30a沿与轴向垂直的方向排列，以焊接或螺栓等紧固部件相互固定。

加强部件29a、30a在与轴向垂直的方向上与支承台座21、23分离地配置。加强部件29b、30b的内侧的端面与支承台座21、23的外侧面21c、23c连接，加强部件29b、30b的外侧的端面与加强部件29a、30a的侧面连接。加强部件29a、30a从加强部件29b、30b向轴向延伸。加强部件29a、30a整体与支承台座21、23相比位于外侧。

在本实施方式中，加强部件29b、30b构成第一加强部件，加强部件29a、30a构成第二加强部件。这些第一加强部件和第二加强部件互相垂直地连接。通过这样的两种加强部件的组合，能够提高同时承受推力及来自液体的反作用力的支承台座21、23的刚性。

加强部件29a、30a的长度、高度及宽度与上述图1至图3所示的实施方式中的长度ls、高度hs及宽度ws相同。同样地，加强部件29b、30b的长度及高度与上述图4至图6所示的实施方式中的长度lt及高度ht相同。从支承台座21(23)的内侧面21d(23d)到加强部件29b(30b)的最外侧的面为止的距离，即，支承台座21(23)的宽度w与加强部件29b(30b)的宽度的合计为1.2w～2.0w。

图10至图12所示的实施方式及图13至图15所示的实施方式能够强化支承径向载荷和推力载荷的支承台座21、23的刚性，而且，也能够强化对因液体通过叶轮2及导叶6时产生的不连续的压力变动而产生的作用于泵壳体5的各种朝向的力进行支承的支承台座21、23的刚性。

在图10至图12所示的实施方式及图13至图15所示的实施方式中，加强部件29a、30a及加强部件29b、30b由铁或混凝土构成。加强部件29a(30a)和加强部件29b(30b)可以是独立的部件，也可以是一体构造物。另外，加强部件29a、30a及加强部件29b、30b的内部也可以是中空的。该情况下，成为使加强部件29b、30b的面由板材形成的构造，该板材的厚度仍为长度l的1％以上。

以上说明的本发明的主旨并不受实施方式的限定，是基于权利要求书中的技术范围而确定的。