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JP2020172909A - Rotary machine and component of the same - Google Patents

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JP2020172909A
JP2020172909A JP2019076188A JP2019076188A JP2020172909A JP 2020172909 A JP2020172909 A JP 2020172909A JP 2019076188 A JP2019076188 A JP 2019076188A JP 2019076188 A JP2019076188 A JP 2019076188A JP 2020172909 A JP2020172909 A JP 2020172909A
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Japan
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casing
peripheral surface
liner ring
liquid
rotary
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JP2019076188A
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Japanese (ja)
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大保 忠司
Tadashi Daiho
忠司 大保
中村 陽一
Yoichi Nakamura
陽一 中村
裕輔 渡邊
Hirosuke Watanabe
裕輔 渡邊
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Abstract

To provide a rotary machine which inhibits leakage flow of a liquid in a casing and reduces wear of a component, and to provide the component of the rotary machine.SOLUTION: A rotary machine 100 includes: a rotary structure 10 having a rotary shaft 1; a casing 3 which houses the rotary structure 10; and a component 4 which limits flow of a liquid L between the rotary structure 10 and the casing 3. At least one of the rotary structure 10 and the casing 3 has a facing area facing the component 4. A polymer brush layer 50 is formed in at least one of the component 4 and the facing area.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、回転式機械およびその部品に関する。 The present invention relates to a rotary machine and its parts.

送液ポンプなどの回転式機械は、例えば、回転軸と、ライナーリング、ブッシュ、バランスディスク、バランスピストンなどの部品と、これらを収容するケーシングとを備える。前記部品は、例えば、ケーシング内において液の流れを抑制するように配置される。 A rotary machine such as a liquid feed pump includes, for example, a rotary shaft, parts such as a liner ring, a bush, a balance disc, and a balance piston, and a casing for accommodating them. The parts are arranged, for example, in the casing so as to suppress the flow of liquid.

特開2018−185005号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-185005

前記回転式機械では、ライナーリング等の部品と回転軸等との隙間を狭くすると、液の漏れ流れを少なくすることができる。しかし、前記隙間が狭くなると、前記部品の摩耗が大きくなる懸念があった。そのため、液の漏れ流れを少なくし、かつ前記部品の摩耗を少なくすることは容易でなかった。 In the rotary machine, if the gap between the parts such as the liner ring and the rotating shaft is narrowed, the leakage flow of the liquid can be reduced. However, if the gap is narrowed, there is a concern that the wear of the parts will increase. Therefore, it has not been easy to reduce the leakage flow of the liquid and reduce the wear of the parts.

本発明の一態様は、ケーシング内の液の漏れ流れを抑制し、かつ部品の摩耗を少なくできる回転式機械およびその部品を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention is to provide a rotary machine and its parts that can suppress the leakage flow of liquid in the casing and reduce the wear of parts.

本発明の一態様は、回転軸を有する回転構造体と、前記回転構造体を収容するケーシングと、前記回転構造体と前記ケーシングとの間における液の流れを制限する部品と、を備え、前記回転構造体と前記ケーシングのうち少なくとも一方は、前記部品に対面する対面領域を有し、前記部品と前記対面領域のうち少なくとも一方に、ポリマーブラシ層が形成されている回転式機械を提供する。 One aspect of the present invention comprises a rotating structure having a rotating shaft, a casing accommodating the rotating structure, and a component that restricts the flow of liquid between the rotating structure and the casing. Provided is a rotary machine in which at least one of the rotating structure and the casing has a facing region facing the component, and a polymer brush layer is formed in at least one of the component and the facing region.

前記部品は、前記回転構造体または前記ケーシングに固定されていてよい。 The component may be fixed to the rotating structure or the casing.

前記部品は、前記回転構造体および前記ケーシングに対して非固定であってもよい。 The component may be non-fixed to the rotating structure and the casing.

前記回転構造体は、前記回転軸とともに回転することにより液を送出する送液機構をさらに備え、前記送液機構は、回転に伴って遠心力により前記液を送出する羽根車であることが好ましい。 The rotating structure further includes a liquid feeding mechanism that delivers the liquid by rotating with the rotating shaft, and the liquid feeding mechanism is preferably an impeller that delivers the liquid by centrifugal force as it rotates. ..

本発明の他の態様は、回転軸を有する回転構造体と、前記回転構造体を収容するケーシングと、を備えた回転式機械に用いられ、前記回転構造体と前記ケーシングとの隙間における前記液の流れを制限するように設置され、前記回転構造体と前記ケーシングのうち少なくとも一方に対面する領域の少なくとも一部にポリマーブラシ層が形成されている部品を提供する。 Another aspect of the present invention is used in a rotary machine including a rotating structure having a rotating shaft and a casing accommodating the rotating structure, and the liquid in a gap between the rotating structure and the casing. Provided is a component that is installed to restrict the flow of a polymer brush layer and has a polymer brush layer formed in at least a part of a region facing at least one of the rotating structure and the casing.

本発明のさらに他の態様は、第1構造体と、前記第1構造体に対して相対的に回転する第2構造体と、を備え、前記第1構造体および前記第2構造体は、互いに対面する対面領域を有し、前記第1構造体および前記第2構造体の前記対面領域のうち少なくとも一方に、ポリマーブラシ層が形成されている回転式機械を提供する。 Yet another aspect of the present invention comprises a first structure and a second structure that rotates relative to the first structure, wherein the first structure and the second structure are: Provided is a rotary machine having facing regions facing each other and having a polymer brush layer formed in at least one of the facing regions of the first structure and the second structure.

本発明の一態様によれば、ケーシング内の液の漏れ流れを抑制し、かつ部品の摩耗を少なくできる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to suppress the leakage flow of liquid in the casing and reduce the wear of parts.

第1実施形態の回転式機械である遠心ポンプの構成図である。It is a block diagram of the centrifugal pump which is a rotary machine of 1st Embodiment. 図1の遠心ポンプの一部の構成図である。It is a block diagram of a part of the centrifugal pump of FIG. ポリマーブラシ層の一例の模式図である。It is a schematic diagram of an example of a polymer brush layer. ライナーリングの変形例を備えた遠心ポンプの構成図である。It is a block diagram of the centrifugal pump provided with the modification of the liner ring. 第2実施形態の回転式機械であるポンプの一部の構成図である。It is a block diagram of a part of a pump which is a rotary machine of 2nd Embodiment. 第3実施形態の回転式機械である回転流体機械の一部の構成図である。It is a block diagram of a part of the rotary fluid machine which is a rotary machine of 3rd Embodiment. 第4実施形態の回転式機械である多段ポンプの一部の構成図である。It is a block diagram of a part of the multistage pump which is a rotary machine of 4th Embodiment. 第5実施形態の回転式機械の一部の構成図である。It is a block diagram of a part of the rotary machine of 5th Embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態の回転式機械(回転式装置)である遠心ポンプ100の構成図である。以下、図1における左方を前方Fとし、右方を後方Rとして、構成要素の位置関係を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a centrifugal pump 100 which is a rotary machine (rotary device) of the first embodiment. Hereinafter, the positional relationship of the components will be described with the left side in FIG. 1 as the front F and the right side as the rear R.

図1に示すように、遠心ポンプ100は、回転軸1と、複数の羽根車2と、ポンプケーシング3と、複数のライナーリング4とを備える。回転軸1は前後方向に延在し、後端が電動機(図示略)に接続されている。回転軸1と羽根車2とを回転構造体10と総称する。C1は回転軸1の中心軸である。遠心ポンプ100は、複数の羽根車2が多段に設けられた多段遠心ポンプである。 As shown in FIG. 1, the centrifugal pump 100 includes a rotating shaft 1, a plurality of impellers 2, a pump casing 3, and a plurality of liner rings 4. The rotating shaft 1 extends in the front-rear direction, and its rear end is connected to an electric motor (not shown). The rotating shaft 1 and the impeller 2 are collectively referred to as a rotating structure 10. C1 is the central axis of the rotating shaft 1. The centrifugal pump 100 is a multi-stage centrifugal pump in which a plurality of impellers 2 are provided in multiple stages.

羽根車2(送液機構)は、前シュラウド5と、後シュラウド6と、羽根7とを備える。前シュラウド5は、円板状の本体部8と、本体部8から前方に延出する筒状の入口部9とを備える。
複数の羽根車2は、前後に間隔をおいて、回転軸1に多段に取り付けられている。複数の羽根車2のうち最も前に位置する羽根車2を第1羽根車2Aという。第1羽根車2Aの入口部9を第1入口部9Aという。
The impeller 2 (liquid feeding mechanism) includes a front shroud 5, a rear shroud 6, and blades 7. The front shroud 5 includes a disc-shaped main body portion 8 and a tubular inlet portion 9 extending forward from the main body portion 8.
The plurality of impellers 2 are attached to the rotating shaft 1 in multiple stages at intervals in the front-rear direction. The impeller 2 located at the front of the plurality of impellers 2 is referred to as a first impeller 2A. The entrance portion 9 of the first impeller 2A is referred to as the first entrance portion 9A.

複数の羽根車2のうち前から2つめの羽根車2を第2羽根車2Bという。第2羽根車2Bは、第1羽根車2Aの後方に設けられている。第2羽根車2Bの入口部9を第2入口部9Bという。羽根車2(2A,2B)は、ポンプケーシング3(詳しくは内ケーシング12)に収容されている。羽根車2は、電動機(図示略)により回転軸1とともに回転駆動される。 The second impeller 2 from the front of the plurality of impellers 2 is referred to as a second impeller 2B. The second impeller 2B is provided behind the first impeller 2A. The entrance portion 9 of the second impeller 2B is referred to as a second entrance portion 9B. The impeller 2 (2A, 2B) is housed in the pump casing 3 (specifically, the inner casing 12). The impeller 2 is rotationally driven together with the rotating shaft 1 by an electric motor (not shown).

ポンプケーシング3(ケーシング)は、外ケーシング11と、内ケーシング12と、複数のガイドベーン13と、複数の側板14とを備える。
外ケーシング11は、外壁21と、前壁22と、導入筒部23と、フランジ部24とを備える。外壁21は、筒状に形成されている。前壁22は、外壁21の前端に設けられている。前壁22の中央には、導入口22aが形成されている。導入筒部23は、導入口22aの内周縁から前方に延出する。導入筒部23の内部空間は、液Lの流路となる。フランジ部24は、導入筒部23の前端から外方に延出する。
The pump casing 3 (casing) includes an outer casing 11, an inner casing 12, a plurality of guide vanes 13, and a plurality of side plates 14.
The outer casing 11 includes an outer wall 21, a front wall 22, an introduction cylinder portion 23, and a flange portion 24. The outer wall 21 is formed in a tubular shape. The front wall 22 is provided at the front end of the outer wall 21. An introduction port 22a is formed in the center of the front wall 22. The introduction cylinder portion 23 extends forward from the inner peripheral edge of the introduction port 22a. The internal space of the introduction cylinder portion 23 serves as a flow path for the liquid L. The flange portion 24 extends outward from the front end of the introduction cylinder portion 23.

内ケーシング12は、筒状の外壁31と、前壁32と、第1後方延出部33と、中間壁34と、第2後方延出部35とを備える。外壁31は、筒状に形成されている。前壁32は、外壁31の前端に設けられている。前壁32の中央には、開口32aが形成されている。第1後方延出部33は筒状とされ、開口32aの内周縁から後方に延出する。第1後方延出部33の内周面は、第1羽根車2Aの入口部9の外周面9aと対向する。第1後方延出部33の内径は、第1羽根車2Aの入口部9の外径より大きい。 The inner casing 12 includes a tubular outer wall 31, a front wall 32, a first rear extending portion 33, an intermediate wall 34, and a second rear extending portion 35. The outer wall 31 is formed in a tubular shape. The front wall 32 is provided at the front end of the outer wall 31. An opening 32a is formed in the center of the front wall 32. The first rear extending portion 33 has a tubular shape and extends rearward from the inner peripheral edge of the opening 32a. The inner peripheral surface of the first rear extending portion 33 faces the outer peripheral surface 9a of the inlet portion 9 of the first impeller 2A. The inner diameter of the first rear extension portion 33 is larger than the outer diameter of the inlet portion 9 of the first impeller 2A.

中間壁34は、前壁32の後方に、前壁32から離間して設けられている。中間壁34の中央には、開口34aが形成されている。第2後方延出部35は筒状とされ、開口34aの内周縁から後方に延出する。第2後方延出部35の内周面は、第2羽根車2Bの入口部9の外周面9bと対向する。第2後方延出部35の内径は、第2羽根車2Bの入口部9の外径より大きい。 The intermediate wall 34 is provided behind the front wall 32 at a distance from the front wall 32. An opening 34a is formed in the center of the intermediate wall 34. The second rear extending portion 35 has a tubular shape and extends rearward from the inner peripheral edge of the opening 34a. The inner peripheral surface of the second rear extending portion 35 faces the outer peripheral surface 9b of the inlet portion 9 of the second impeller 2B. The inner diameter of the second rear extension portion 35 is larger than the outer diameter of the inlet portion 9 of the second impeller 2B.

複数のガイドベーン13のうち第1ガイドベーン13Aは、前壁32の後面から後方に延出する外壁部37と、外壁部37の後端から回転軸1に近づく方向に延出する後壁部38とを備える。第1ガイドベーン13Aは、第1羽根車2Aの少なくとも一部を囲む。後壁部38の後方には、第1戻し通路41が確保されている。 Of the plurality of guide vanes 13, the first guide vane 13A has an outer wall portion 37 extending rearward from the rear surface of the front wall 32 and a rear wall portion extending rearward from the rear end of the outer wall portion 37 in a direction approaching the rotation axis 1. 38 and. The first guide vane 13A surrounds at least a part of the first impeller 2A. A first return passage 41 is secured behind the rear wall portion 38.

複数のガイドベーン13のうち第2ガイドベーン13Bは、中間壁34の後面から延出する外壁部39と、外壁部39の後端から回転軸1に近づく方向に延出する後壁部40とを備える。第2ガイドベーン13Bは、第2羽根車2Bの少なくとも一部を囲む。後壁部40の後方には、第2戻し通路42が確保されている。 Of the plurality of guide vanes 13, the second guide vane 13B includes an outer wall portion 39 extending from the rear surface of the intermediate wall 34 and a rear wall portion 40 extending from the rear end of the outer wall portion 39 in a direction approaching the rotation axis 1. To be equipped. The second guide vane 13B surrounds at least a part of the second impeller 2B. A second return passage 42 is secured behind the rear wall portion 40.

複数の側板14のうち第1側板14Aは、前壁32の前面に設けられている。複数の側板14のうち第2側板14Bは、中間壁34の前面に設けられている。
内ケーシング12、複数のガイドベーン13、および複数の側板14は、外ケーシング11に収容されている。
Of the plurality of side plates 14, the first side plate 14A is provided on the front surface of the front wall 32. Of the plurality of side plates 14, the second side plate 14B is provided on the front surface of the intermediate wall 34.
The inner casing 12, the plurality of guide vanes 13, and the plurality of side plates 14 are housed in the outer casing 11.

ライナーリング4(シール部材)は、円環状に形成されている。ライナーリング4の断面形状は、例えば矩形状である。ライナーリング4には回転軸1が挿通している。ライナーリング4は、遠心ポンプ100の部品である。
複数のライナーリング4のうち第1ライナーリング4Aは、第1後方延出部33の内周面と、第1入口部9Aの外周面9aとの間に設けられている。そのため、第1ライナーリング4Aは、第1後方延出部33と第1入口部9Aとの間における液Lの前方流れを制限し得る。
第1ライナーリング4Aの外周面は、第1後方延出部33の内周面に固定されている。第1入口部9Aの外周面9aは、第1ライナーリング4Aの内周面4aに対面する対面領域である。
The liner ring 4 (seal member) is formed in an annular shape. The cross-sectional shape of the liner ring 4 is, for example, a rectangular shape. A rotating shaft 1 is inserted through the liner ring 4. The liner ring 4 is a component of the centrifugal pump 100.
Of the plurality of liner rings 4, the first liner ring 4A is provided between the inner peripheral surface of the first rear extending portion 33 and the outer peripheral surface 9a of the first inlet portion 9A. Therefore, the first liner ring 4A can limit the forward flow of the liquid L between the first rear extension portion 33 and the first inlet portion 9A.
The outer peripheral surface of the first liner ring 4A is fixed to the inner peripheral surface of the first rear extending portion 33. The outer peripheral surface 9a of the first inlet portion 9A is a facing region facing the inner peripheral surface 4a of the first liner ring 4A.

複数のライナーリング4のうち第2ライナーリング4Bは、第2後方延出部35の内周面と、第2入口部9Bの外周面9bとの間に設けられている。そのため、第2ライナーリング4Bは、第2後方延出部35と第2入口部9Bとの間における液Lの前方流れを制限し得る。
第2ライナーリング4Bの外周面は、第2後方延出部35の内周面に固定されている。第2入口部9Bの外周面9bは、第2ライナーリング4Bの内周面4bに対面する対面領域である。
Of the plurality of liner rings 4, the second liner ring 4B is provided between the inner peripheral surface of the second rear extending portion 35 and the outer peripheral surface 9b of the second inlet portion 9B. Therefore, the second liner ring 4B can limit the forward flow of the liquid L between the second rear extension portion 35 and the second inlet portion 9B.
The outer peripheral surface of the second liner ring 4B is fixed to the inner peripheral surface of the second rear extending portion 35. The outer peripheral surface 9b of the second inlet portion 9B is a facing region facing the inner peripheral surface 4b of the second liner ring 4B.

図1および図2に示すように、ライナーリング4の内周面4a,4bには、ポリマーブラシ層50が形成されている。「ポリマーブラシ」とは基材表面(内周面4a,4b)に対して交差する方向(例えば、基材表面に対して垂直な方向)に延びた複数のポリマー鎖の集合体で構成される。 As shown in FIGS. 1 and 2, a polymer brush layer 50 is formed on the inner peripheral surfaces 4a and 4b of the liner ring 4. The "polymer brush" is composed of an aggregate of a plurality of polymer chains extending in a direction intersecting the surface of the base material (inner peripheral surfaces 4a, 4b) (for example, a direction perpendicular to the surface of the base material). ..

図3は、ポリマーブラシ層50の一例の模式図である。ポリマーブラシ層50は、例えば、ライナーリング4の内周面4aに結合した複数の高分子グラフト鎖51によって構成されている。複数の高分子グラフト鎖51は、内周面4aに対して交差する方向(例えば、内周面4aに対してほぼ垂直な方向)であって、内周面4aから離れる方向(図3における上方)に延出する。 FIG. 3 is a schematic view of an example of the polymer brush layer 50. The polymer brush layer 50 is composed of, for example, a plurality of polymer graft chains 51 bonded to the inner peripheral surface 4a of the liner ring 4. The plurality of polymer graft chains 51 are in a direction intersecting the inner peripheral surface 4a (for example, a direction substantially perpendicular to the inner peripheral surface 4a) and away from the inner peripheral surface 4a (upper in FIG. 3). ).

ポリマーブラシ層50は、例えば、基材表面(ライナーリング4の内周面4a,4b)に、表面開始リビングラジカル重合法により高分子グラフト鎖を導入し、次いで、液体物質で膨潤させることにより形成することができる。
表面開始リビングラジカル重合法は、高分子グラフト鎖の起点となる基材表面に、重合開始基を導入し、この重合開始基を始点として、リビングラジカル重合を行うことで、高分子グラフト鎖を形成する手法である(例えば、特開2009−59659号公報、特開2010−218984号公報を参照)。
The polymer brush layer 50 is formed, for example, by introducing a polymer graft chain onto the surface of the base material (inner peripheral surfaces 4a and 4b of the liner ring 4) by a surface-initiated living radical polymerization method, and then swelling with a liquid substance. can do.
In the surface-initiated living radical polymerization method, a polymer graft chain is formed by introducing a polymerization initiator group into the surface of a substrate which is the starting point of the polymer graft chain and performing living radical polymerization starting from this polymerization initiator group. (See, for example, JP-A-2009-59659 and JP-A-2010-218984).

高分子グラフト鎖を形成するためのモノマーとしては、イオン性の解離基を有するモノマー、例えば、イオン性の解離基と反応性二重結合基とを有するモノマーを用いることが好ましい。イオン性の解離基を有するモノマーを用いると、イオン性の解離基を有する高分子グラフト鎖が得られる。イオン性の解離基を有するモノマーを用いることによって、摺動面の摩擦係数を低減できる。 As the monomer for forming the polymer graft chain, it is preferable to use a monomer having an ionic dissociation group, for example, a monomer having an ionic dissociation group and a reactive double bond group. When a monomer having an ionic dissociation group is used, a polymer graft chain having an ionic dissociation group can be obtained. By using a monomer having an ionic dissociative group, the coefficient of friction of the sliding surface can be reduced.

基材表面に重合開始基を導入する方法としては、特に限定されないが、重合開始剤を溶剤に溶解あるいは分散することで、重合開始剤溶液を調製し、調製した重合開始剤溶液中に基材を浸漬する方法などが挙げられる。 The method for introducing the polymerization initiator group into the surface of the base material is not particularly limited, but a polymerization initiator solution is prepared by dissolving or dispersing the polymerization initiator in a solvent, and the base material is added to the prepared polymerization initiator solution. Examples include a method of immersing the solvent.

重合開始剤としては、特に限定されないが、基材に結合可能な基と、ラジカル発生基とを有する化合物が好ましく、例えば、TEMPO系、ATRP系、RAFT系、RTCP系の重合開始剤を用いることができる。基材に結合可能な基としては、たとえば、−SiCl、−Si(CH)Cl、−Si(CH) 2Cl、−Si(OR)(これらの式中、Rはメチル、エチル、プロピルまたはブチルを示す。)などが挙げられる。 The polymerization initiator is not particularly limited, but a compound having a group capable of binding to a substrate and a radical generating group is preferable, and for example, a TEMPO-based, ATRP-based, RAFT-based, or RTCP-based polymerization initiator is used. Can be done. Examples of groups that can be bonded to the base material include -SiCl 3 , -Si (CH 3 ) Cl 2 , -Si (CH 3 ) 2Cl, and -Si (OR) 3 (in these formulas, R is methyl, ethyl. , Propyl or butyl.)

上述した重合開始剤を用いて、基材表面に重合開始基を導入し、次いで、重合開始基を導入した基材を、上述したモノマーを含有する重合反応溶液に浸漬し、必要に応じて加熱することで、基材表面に、重合単位として上述したモノマーを含有する高分子グラフト鎖を形成することができる。 A polymerization initiator is introduced onto the surface of the substrate using the above-mentioned polymerization initiator, and then the substrate into which the polymerization initiator is introduced is immersed in a polymerization reaction solution containing the above-mentioned monomer and heated as necessary. By doing so, a polymer graft chain containing the above-mentioned monomer as a polymerization unit can be formed on the surface of the substrate.

次に、遠心ポンプ100の動作について説明する。
図1に示すように、電動機(図示略)を稼働させると、回転軸1とともに羽根車2(2A,2B)は中心軸C1周りに回転する。導入筒部23から取り込まれた液Lは、第1羽根車2Aに導入され、第1羽根車2Aで昇圧されて第1戻し通路41に送出される。第1戻し通路41内の液Lは、第2羽根車2Bに導入され、第2羽根車2Bで昇圧されて第2戻し通路42に送出される。このように、液Lは、複数の羽根車2によって順次送出され、吐出口(図示略)から外部に吐出される。
Next, the operation of the centrifugal pump 100 will be described.
As shown in FIG. 1, when the electric motor (not shown) is operated, the impellers 2 (2A, 2B) rotate around the central shaft C1 together with the rotating shaft 1. The liquid L taken in from the introduction cylinder portion 23 is introduced into the first impeller 2A, boosted by the first impeller 2A, and sent out to the first return passage 41. The liquid L in the first return passage 41 is introduced into the second impeller 2B, boosted by the second impeller 2B, and sent to the second return passage 42. In this way, the liquid L is sequentially delivered by the plurality of impellers 2, and is discharged to the outside from the discharge port (not shown).

液Lの一部は、漏れ流れにより前段に戻る可能性がある。例えば、第1羽根車2Aによって昇圧した液Lの一部は、第1ライナーリング4Aの内周面4aと、第1入口部9Aの外周面9aとの隙間を通って前方に流れる可能性がある。第2羽根車2Bによって昇圧した液Lの一部は、第2ライナーリング4Bの内周面4bと、第2入口部9Bの外周面9bとの隙間を通って前方に流れる可能性がある。 A part of the liquid L may return to the previous stage due to the leakage flow. For example, a part of the liquid L boosted by the first impeller 2A may flow forward through a gap between the inner peripheral surface 4a of the first liner ring 4A and the outer peripheral surface 9a of the first inlet portion 9A. is there. A part of the liquid L boosted by the second impeller 2B may flow forward through the gap between the inner peripheral surface 4b of the second liner ring 4B and the outer peripheral surface 9b of the second inlet portion 9B.

遠心ポンプ100では、ライナーリング4の内周面4a,4bにポリマーブラシ層50が形成されているため、入口部9の外周面9a,9bに対するライナーリング4の摩擦を低減できる。そのため、ライナーリング4と入口部9との隙間を狭く設定できる。ライナーリング4と入口部9との隙間の狭小化により、この隙間における液Lの流れを制限できる。よって、遠心ポンプ100では、ライナーリング4および入口部9の摩耗を抑制し、かつ、液Lの漏れ流れを低減することができる。 In the centrifugal pump 100, since the polymer brush layers 50 are formed on the inner peripheral surfaces 4a and 4b of the liner ring 4, the friction of the liner ring 4 with respect to the outer peripheral surfaces 9a and 9b of the inlet portion 9 can be reduced. Therefore, the gap between the liner ring 4 and the inlet portion 9 can be set narrow. By narrowing the gap between the liner ring 4 and the inlet portion 9, the flow of the liquid L in this gap can be restricted. Therefore, in the centrifugal pump 100, wear of the liner ring 4 and the inlet portion 9 can be suppressed, and the leakage flow of the liquid L can be reduced.

図4は、図2に示すライナーリング4の変形例を備えた遠心ポンプ200の構成図である。以下、図1および図2に示す遠心ポンプ100との共通構成については同じ符号を付して説明を省略する。
遠心ポンプ200は、ライナーリング204(部品)が内ケーシング12(後方延出部33,35。図1参照)に固定されていないこと以外は、図1に示す遠心ポンプ100と同様の構成である。
ライナーリング204は、内ケーシング12(後方延出部33,35。図1参照)および入口部9のいずれにも非固定である。すなわち、ライナーリング204は、内ケーシング12および入口部9に固定されていないタイプ(フローティングタイプ)のライナーリングである。後方延出部33,35の内周面は、ライナーリング204に対面する対面領域である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a centrifugal pump 200 provided with a modification of the liner ring 4 shown in FIG. Hereinafter, the common configuration with the centrifugal pump 100 shown in FIGS. 1 and 2 will be designated by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
The centrifugal pump 200 has the same configuration as the centrifugal pump 100 shown in FIG. 1 except that the liner ring 204 (part) is not fixed to the inner casing 12 (rear extending portions 33, 35; see FIG. 1). ..
The liner ring 204 is not fixed to either the inner casing 12 (rear extending portions 33, 35; see FIG. 1) and the inlet portion 9. That is, the liner ring 204 is a type (floating type) liner ring that is not fixed to the inner casing 12 and the inlet portion 9. The inner peripheral surfaces of the rear extending portions 33 and 35 are facing regions facing the liner ring 204.

ライナーリング204は、内周面204aだけでなく、外周面204cにもポリマーブラシ層50が形成されている。 In the liner ring 204, the polymer brush layer 50 is formed not only on the inner peripheral surface 204a but also on the outer peripheral surface 204c.

遠心ポンプ200では、ライナーリング4の内周面204aおよび外周面204cにポリマーブラシ層50が形成されているため、入口部9の外周面、および後方延出部33,35(図1参照)の内周面に対するライナーリング204の摩擦を低減できる。そのため、ライナーリング204と入口部9との隙間、および、ライナーリング204と後方延出部33,35(図1参照)との隙間を狭く設定できる。前記隙間の狭小化により、この隙間における液Lの流れを制限できる。よって、ライナーリング204、入口部9および後方延出部33,35の摩耗を抑制し、かつ、液Lの漏れ流れを低減することができる。 In the centrifugal pump 200, since the polymer brush layer 50 is formed on the inner peripheral surface 204a and the outer peripheral surface 204c of the liner ring 4, the outer peripheral surface of the inlet portion 9 and the rear extending portions 33 and 35 (see FIG. 1) The friction of the liner ring 204 with respect to the inner peripheral surface can be reduced. Therefore, the gap between the liner ring 204 and the inlet portion 9 and the gap between the liner ring 204 and the rear extending portions 33 and 35 (see FIG. 1) can be set narrow. By narrowing the gap, the flow of the liquid L in this gap can be restricted. Therefore, it is possible to suppress the wear of the liner ring 204, the inlet portion 9, and the rear extension portions 33, 35, and reduce the leakage flow of the liquid L.

図5は、第2実施形態の回転式機械であるポンプ300の一部の構成図である。
ポンプ300は、回転軸301と、送液機構(図示略)と、ポンプケーシング303と、ライナーリング304(部品)とを備える。回転軸301と送液機構(図示略)とを回転構造体310と総称する。
FIG. 5 is a block diagram of a part of the pump 300, which is the rotary machine of the second embodiment.
The pump 300 includes a rotating shaft 301, a liquid feeding mechanism (not shown), a pump casing 303, and a liner ring 304 (parts). The rotating shaft 301 and the liquid feeding mechanism (not shown) are collectively referred to as a rotating structure 310.

ライナーリング304には、回転軸301が挿通している。ライナーリング304は、ポンプケーシング303の内周面に形成された凹部305に収容されている。ライナーリング304の内周面304aは、回転軸301の外周面(対面領域)に対面する。ライナーリング304の外周面304bは、凹部305の内周面(対面領域)に対面する。ライナーリング304の前面304cは、凹部305の前面(対面領域)に対面する。ライナーリング304は、回転軸301およびポンプケーシング303に固定されていない。 A rotating shaft 301 is inserted through the liner ring 304. The liner ring 304 is housed in a recess 305 formed on the inner peripheral surface of the pump casing 303. The inner peripheral surface 304a of the liner ring 304 faces the outer peripheral surface (face-to-face region) of the rotating shaft 301. The outer peripheral surface 304b of the liner ring 304 faces the inner peripheral surface (face-to-face region) of the recess 305. The front surface 304c of the liner ring 304 faces the front surface (face-to-face region) of the recess 305. The liner ring 304 is not fixed to the rotating shaft 301 and the pump casing 303.

ライナーリング304の内周面304aおよび外周面304bには、ポリマーブラシ層50(図2参照)が形成される。ポリマーブラシ層は、ライナーリング304の前面304cに形成されていてもよい。 A polymer brush layer 50 (see FIG. 2) is formed on the inner peripheral surface 304a and the outer peripheral surface 304b of the liner ring 304. The polymer brush layer may be formed on the front surface 304c of the liner ring 304.

ポンプ300では、ライナーリング304の内周面304aおよび外周面304bにポリマーブラシ層が形成されているため、ライナーリング304と対面領域との間の摩擦を低減できる。そのため、ライナーリング304と対面領域との隙間を狭く設定できる。よって、ライナーリング304と対面領域との摩耗を抑制し、かつ、液Lの漏れ流れを低減することができる。 In the pump 300, since the polymer brush layer is formed on the inner peripheral surface 304a and the outer peripheral surface 304b of the liner ring 304, the friction between the liner ring 304 and the facing region can be reduced. Therefore, the gap between the liner ring 304 and the facing region can be set narrow. Therefore, it is possible to suppress wear between the liner ring 304 and the facing region and reduce the leakage flow of the liquid L.

本発明は上述の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の改変が可能である。ポリマーブラシ層は、ライナーリングと、これに対面する対面領域のうち少なくとも一方に形成されていればよい。例えば、図1および図4に示す遠心ポンプでは、ポリマーブラシ層は、ライナーリングと対面領域のうち、ライナーリングにのみ形成されている。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. The polymer brush layer may be formed on at least one of the liner ring and the facing region facing the liner ring. For example, in the centrifugal pumps shown in FIGS. 1 and 4, the polymer brush layer is formed only on the liner ring in the region facing the liner ring.

ポリマーブラシ層の形成箇所は、ライナーリングに対面する対面領域であってもよい。対面領域は、例えば、図1に示す入口部9の外周面、後方延出部33,35の内周面などである。ポリマーブラシ層は、ライナーリングと対面領域のうち、対面領域にのみ形成されていてもよい。ポリマーブラシ層は、ライナーリングと対面領域の両方に形成されていてもよい。 The location where the polymer brush layer is formed may be a facing region facing the liner ring. The facing region is, for example, the outer peripheral surface of the inlet portion 9 shown in FIG. 1, the inner peripheral surface of the rear extending portions 33, 35, and the like. The polymer brush layer may be formed only in the facing region of the liner ring and the facing region. The polymer brush layer may be formed in both the liner ring and the facing area.

図1等に示す遠心ポンプ100では、ポリマーブラシ層50は、ライナーリング4の内周面の全域に形成されているが、ポリマーブラシ層は、ライナーリング4の内周面の一部領域にのみ形成されていてもよい。すなわち、ポリマーブラシ層は、回転構造体に対面するライナーリングの領域のうち少なくとも一部に形成されていればよい。ポリマーブラシ層が対面領域に形成される場合も、ポリマーブラシ層は対面領域の少なくとも一部に形成されていればよい。 In the centrifugal pump 100 shown in FIG. 1 and the like, the polymer brush layer 50 is formed over the entire inner peripheral surface of the liner ring 4, but the polymer brush layer is formed only in a part of the inner peripheral surface of the liner ring 4. It may be formed. That is, the polymer brush layer may be formed in at least a part of the area of the liner ring facing the rotating structure. When the polymer brush layer is formed in the facing region, the polymer brush layer may be formed in at least a part of the facing region.

図1等に示す遠心ポンプ100では、ライナーリング4,4は、後方延出部33,35に固定されているが、ライナーリングは、羽根車の入口部の外周面に固定されていてもよい。この場合、ライナーリングは、後方延出部には固定されない。ライナーリングは、入口部に固定されているため、羽根車とともに回転する。ポリマーブラシ層は、ライナーリングの内周面と外周面のうち外周面のみに形成される。 In the centrifugal pump 100 shown in FIG. 1 and the like, the liner rings 4 and 4 are fixed to the rear extension portions 33 and 35, but the liner ring may be fixed to the outer peripheral surface of the inlet portion of the impeller. .. In this case, the liner ring is not fixed to the rear extension. Since the liner ring is fixed to the entrance, it rotates together with the impeller. The polymer brush layer is formed only on the outer peripheral surface of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the liner ring.

図5に示すポンプ300では、ライナーリング304は、回転軸301およびポンプケーシング303に固定されていないが、ライナーリング304は、回転軸301とポンプケーシング303のうちいずれかに固定されていてもよい。
送液機構は、回転軸とともに回転することにより液を送出することができればよい。送液機構は羽根車に限定されない。
In the pump 300 shown in FIG. 5, the liner ring 304 is not fixed to the rotating shaft 301 and the pump casing 303, but the liner ring 304 may be fixed to either the rotating shaft 301 or the pump casing 303. ..
The liquid feeding mechanism may be able to deliver the liquid by rotating with the rotation shaft. The liquid feeding mechanism is not limited to the impeller.

図6は、第3実施形態の回転式機械である回転流体機械400の一部の構成図である。
回転流体機械400は、回転軸401と、メカニカルシール402と、ケーシング403と、ブッシュ404(部品)と、送液機構(図示略)とを備える。回転軸401と送液機構(図示略)とは回転構造体を構成する。ブッシュ404は、環状に形成されている。ブッシュ404には回転軸401が挿通している。ブッシュ404は、ケーシング403の内周面に形成された凹部405に収容されている。ブッシュ404の内周面404aは、回転軸401の外周面(対面領域)に対面する。ブッシュ404の外周面404bは、凹部405の内周面(対面領域)に対面する。ブッシュ404は、回転軸401とケーシング403との間に設けられているため、回転軸401とケーシング403との間の、回転軸401に沿う方向の液の流れを制限できる。
FIG. 6 is a partial configuration diagram of the rotary fluid machine 400, which is the rotary machine of the third embodiment.
The rotary fluid machine 400 includes a rotary shaft 401, a mechanical seal 402, a casing 403, a bush 404 (part), and a liquid feeding mechanism (not shown). The rotating shaft 401 and the liquid feeding mechanism (not shown) form a rotating structure. The bush 404 is formed in an annular shape. A rotating shaft 401 is inserted through the bush 404. The bush 404 is housed in a recess 405 formed on the inner peripheral surface of the casing 403. The inner peripheral surface 404a of the bush 404 faces the outer peripheral surface (face-to-face region) of the rotating shaft 401. The outer peripheral surface 404b of the bush 404 faces the inner peripheral surface (face-to-face region) of the recess 405. Since the bush 404 is provided between the rotating shaft 401 and the casing 403, it is possible to limit the flow of the liquid between the rotating shaft 401 and the casing 403 in the direction along the rotating shaft 401.

ブッシュ404の内周面404aと外周面404bの少なくとも一方には、ポリマーブラシ層50(図2参照)が形成される。ポリマーブラシ層は、内周面404aおよび外周面404bの対面領域に形成してもよい。 A polymer brush layer 50 (see FIG. 2) is formed on at least one of the inner peripheral surface 404a and the outer peripheral surface 404b of the bush 404. The polymer brush layer may be formed in the facing region of the inner peripheral surface 404a and the outer peripheral surface 404b.

回転流体機械400では、ポリマーブラシ層によって、ブッシュ404と対面領域との間の摩擦を低減できる。そのため、ブッシュ404と対面領域との隙間を狭く設定できる。よって、ブッシュ404と対面領域との摩耗を抑制し、かつ、液の漏れ流れを低減することができる。 In the rotary fluid machine 400, the polymer brush layer can reduce the friction between the bush 404 and the facing region. Therefore, the gap between the bush 404 and the facing region can be set narrow. Therefore, it is possible to suppress wear between the bush 404 and the facing region and reduce the leakage flow of the liquid.

図7は、第4実施形態の回転式機械である多段ポンプ500の一部の構成図である。
多段ポンプ500は、回転軸501と、羽根車502と、ポンプケーシング503と、スラストバランス機構504とを備える。回転軸501と羽根車502とは回転構造体を構成する。スラストバランス機構504は、バランスディスク505(部品)と、バランスピストン506(部品)と、バランスシート507とを備えている。
FIG. 7 is a partial configuration diagram of the multi-stage pump 500, which is the rotary machine of the fourth embodiment.
The multi-stage pump 500 includes a rotary shaft 501, an impeller 502, a pump casing 503, and a thrust balance mechanism 504. The rotating shaft 501 and the impeller 502 form a rotating structure. The thrust balance mechanism 504 includes a balance disc 505 (part), a balance piston 506 (part), and a balance sheet 507.

バランスディスク505およびバランスピストン506は、回転軸501に固定されている。バランスシート507は、ポンプケーシング503に固定されている。バランスディスク505の外周面505bは、ポンプケーシング503の内周面(対面領域)に対面する。バランスピストン506の外周面506bは、ポンプケーシング503の内周面(対面領域)に対面する。バランスピストン506およびバランスシート507は、回転軸501とポンプケーシング503との間において、回転軸501に沿う方向の液の流れを制限できる。 The balance disc 505 and the balance piston 506 are fixed to the rotating shaft 501. The balance sheet 507 is fixed to the pump casing 503. The outer peripheral surface 505b of the balance disk 505 faces the inner peripheral surface (face-to-face region) of the pump casing 503. The outer peripheral surface 506b of the balance piston 506 faces the inner peripheral surface (face-to-face region) of the pump casing 503. The balance piston 506 and the balance sheet 507 can limit the flow of liquid in the direction along the rotary shaft 501 between the rotary shaft 501 and the pump casing 503.

バランスディスク505の外周面505bと対面領域の少なくとも一方には、ポリマーブラシ層50(図2参照)が形成される。バランスピストン506の外周面506bと対面領域の少なくとも一方には、ポリマーブラシ層50(図2参照)が形成される。 A polymer brush layer 50 (see FIG. 2) is formed on at least one of the outer peripheral surface 505b and the facing region of the balance disk 505. A polymer brush layer 50 (see FIG. 2) is formed on at least one of the outer peripheral surface 506b and the facing region of the balance piston 506.

多段ポンプ500では、ポリマーブラシ層によって、バランスディスク505およびバランスピストン506と、対面領域との間の摩擦を低減できる。そのため、バランスディスク505およびバランスピストン506と、対面領域との摩耗を抑制し、かつ、液の漏れ流れを低減することができる。 In the multistage pump 500, the polymer brush layer can reduce the friction between the balance disc 505 and the balance piston 506 and the facing region. Therefore, wear of the balance disc 505 and the balance piston 506 and the facing region can be suppressed, and the leakage flow of the liquid can be reduced.

図8は、第5実施形態の回転式機械600の一部の構成図である。
回転式機械600は、第1構造体601と、第2構造体602とを備える。第1構造体601は、円柱状に形成されている。第2構造体602は、円筒状に形成されている。第1構造体601の中心軸と第2構造体602の中心軸は一致する。第1構造体601は、第2構造体602の内部空間603に収容されている。
FIG. 8 is a block diagram of a part of the rotary machine 600 of the fifth embodiment.
The rotary machine 600 includes a first structure 601 and a second structure 602. The first structure 601 is formed in a columnar shape. The second structure 602 is formed in a cylindrical shape. The central axis of the first structure 601 and the central axis of the second structure 602 coincide with each other. The first structure 601 is housed in the internal space 603 of the second structure 602.

第1構造体601は、内部空間603を、第2構造体602の一端側の第1空間603Aと、他端側の第2空間603Bとに区画する。第1構造体601は、第1空間603Aから第2空間603Bへの液の流れを制限できる。 The first structure 601 divides the internal space 603 into a first space 603A on one end side of the second structure 602 and a second space 603B on the other end side. The first structure 601 can limit the flow of liquid from the first space 603A to the second space 603B.

第1構造体601の外周面601aは、隙間604を介して第2構造体602の内周面602aに対面する対面領域である。第2構造体602の内周面602aは、隙間604を介して第1構造体601の外周面601aに対面する対面領域である。 The outer peripheral surface 601a of the first structure 601 is a facing region facing the inner peripheral surface 602a of the second structure 602 through the gap 604. The inner peripheral surface 602a of the second structure 602 is a facing region facing the outer peripheral surface 601a of the first structure 601 through the gap 604.

第1構造体601と第2構造体602とは相対的に回転可能である。回転式機械600は、次の(i)〜(iii)のいずれの構成であってもよい。(i)第1構造体601は中心軸周りに回転可能であり、第2構造体602は回転しない。(ii)第1構造体601は回転せず、第2構造体602は中心軸周りに回転可能である。(iii)第1構造体601と第2構造体602のいずれも中心軸周りに回転可能である。 The first structure 601 and the second structure 602 are relatively rotatable. The rotary machine 600 may have any of the following configurations (i) to (iii). (I) The first structure 601 is rotatable around the central axis, and the second structure 602 does not rotate. (Ii) The first structure 601 does not rotate, and the second structure 602 can rotate around the central axis. (Iii) Both the first structure 601 and the second structure 602 are rotatable around the central axis.

第1構造体601の外周面601aと第2構造体602の内周面602aの少なくとも一方には、ポリマーブラシ層50(図2参照)が形成される。 A polymer brush layer 50 (see FIG. 2) is formed on at least one of the outer peripheral surface 601a of the first structure 601 and the inner peripheral surface 602a of the second structure 602.

回転式機械600では、ポリマーブラシ層によって、第1構造体601と第2構造体602との間の摩擦を低減できる。そのため、第1構造体601および第2構造体602の摩耗を抑制し、かつ、液の漏れ流れを低減することができる。 In the rotary machine 600, the polymer brush layer can reduce the friction between the first structure 601 and the second structure 602. Therefore, it is possible to suppress the wear of the first structure 601 and the second structure 602 and reduce the leakage flow of the liquid.

1,301,401,501…回転軸、2,502…羽根車(送液機構)、2A…第1羽根車(送液機構)、2B…第2羽根車(送液機構)、3,303,503…ポンプケーシング(ケーシング)、4,204,304…ライナーリング(部品)、9a、9b…外周面(対面領域)、10,310…回転構造体、50…ポリマーブラシ層、100,200…遠心ポンプ(回転式機械)、300…ポンプ(回転式機械)、400…回転流体機械(回転式機械)、403…ケーシング、404…ブッシュ(部品)、500…多段ポンプ、505…バランスディスク(部品)、506…バランスピストン(部品)、601…第1構造体、601a…外周面(対面領域)、602…第2構造体、602a…内周面(対面領域)。 1,301,401,501 ... Rotating shaft, 2,502 ... Impeller (liquid feeding mechanism), 2A ... First impeller (liquid feeding mechanism), 2B ... Second impeller (liquid feeding mechanism), 3,303 , 503 ... Pump casing (casing), 4,204,304 ... Liner ring (part), 9a, 9b ... Outer peripheral surface (face-to-face area), 10,310 ... Rotating structure, 50 ... Polymer brush layer, 100, 200 ... Centrifugal pump (rotary machine), 300 ... pump (rotary machine), 400 ... rotary fluid machine (rotary machine), 403 ... casing, 404 ... bush (parts), 500 ... multi-stage pump, 505 ... balance disc (parts) ), 506 ... Balance piston (part), 601 ... First structure, 601a ... Outer peripheral surface (face-to-face region), 602 ... Second structure, 602a ... Inner peripheral surface (face-to-face region).

Claims (6)

回転軸を有する回転構造体と、
前記回転構造体を収容するケーシングと、
前記回転構造体と前記ケーシングとの間における液の流れを制限する部品と、を備え、
前記回転構造体と前記ケーシングのうち少なくとも一方は、前記部品に対面する対面領域を有し、
前記部品と前記対面領域のうち少なくとも一方に、ポリマーブラシ層が形成されている、回転式機械。
A rotating structure with a rotating shaft,
A casing that houses the rotating structure and
A component that limits the flow of liquid between the rotating structure and the casing.
At least one of the rotating structure and the casing has a facing region facing the component.
A rotary machine in which a polymer brush layer is formed on at least one of the parts and the facing region.
前記部品は、前記回転構造体または前記ケーシングに固定されている、請求項1記載の回転式機械。 The rotary machine according to claim 1, wherein the parts are fixed to the rotary structure or the casing. 前記部品は、前記回転構造体および前記ケーシングに対して非固定である、請求項1記載の回転式機械。 The rotary machine according to claim 1, wherein the parts are non-fixed to the rotary structure and the casing. 前記回転構造体は、前記回転軸とともに回転することにより液を送出する送液機構をさらに備え、
前記送液機構は、回転に伴って遠心力により前記液を送出する羽根車である、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の回転式機械。
The rotating structure further includes a liquid feeding mechanism that delivers liquid by rotating with the rotating shaft.
The rotary machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid feeding mechanism is an impeller that delivers the liquid by centrifugal force as it rotates.
回転軸を有する回転構造体と、前記回転構造体を収容するケーシングと、を備えた回転式機械に用いられ、
前記回転構造体と前記ケーシングとの隙間における前記液の流れを制限するように設置され、
前記回転構造体と前記ケーシングのうち少なくとも一方に対面する領域の少なくとも一部にポリマーブラシ層が形成されている、部品。
It is used in a rotary machine including a rotary structure having a rotary shaft and a casing for accommodating the rotary structure.
Installed to limit the flow of the liquid in the gap between the rotating structure and the casing.
A component in which a polymer brush layer is formed in at least a part of a region facing at least one of the rotating structure and the casing.
第1構造体と、前記第1構造体に対して相対的に回転する第2構造体と、を備え、
前記第1構造体および前記第2構造体は、互いに対面する対面領域を有し、
前記第1構造体および前記第2構造体の前記対面領域のうち少なくとも一方に、ポリマーブラシ層が形成されている、回転式機械。
A first structure and a second structure that rotates relative to the first structure are provided.
The first structure and the second structure have facing regions facing each other and have facing regions.
A rotary machine in which a polymer brush layer is formed in at least one of the first structure and the facing region of the second structure.
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