JP2000227084A - 遠心ポンプ - Google Patents
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- JP2000227084A JP2000227084A JP11028369A JP2836999A JP2000227084A JP 2000227084 A JP2000227084 A JP 2000227084A JP 11028369 A JP11028369 A JP 11028369A JP 2836999 A JP2836999 A JP 2836999A JP 2000227084 A JP2000227084 A JP 2000227084A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impeller
- design
- centrifugal pump
- specific speed
- rpm
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 比速度１００（m,m3/min,rpm）未満の遠心ポ
ンプの効率を向上させる。 【解決手段】 羽根車入口外径に対するライナリング内
径の比が、１．０３３以上、好ましくは約１．１１７と
することにより、羽根車１２とケーシング１４の間の流
体の流れの状態を変化させ、この部分で発生している円
板摩擦を低減させる。また、羽根車背面に表面粗さ２５
ａ以上の粗面を設けることにより、羽根車１２とケーシ
ング１４の間の流体の周速を高め、流れの状態を変化さ
せ、円板摩擦を低減させる。低比速度のポンプにおいて
は、円板摩擦の低減が、体積効率の低下の効果を上回
り、効率が向上する。
ンプの効率を向上させる。 【解決手段】 羽根車入口外径に対するライナリング内
径の比が、１．０３３以上、好ましくは約１．１１７と
することにより、羽根車１２とケーシング１４の間の流
体の流れの状態を変化させ、この部分で発生している円
板摩擦を低減させる。また、羽根車背面に表面粗さ２５
ａ以上の粗面を設けることにより、羽根車１２とケーシ
ング１４の間の流体の周速を高め、流れの状態を変化さ
せ、円板摩擦を低減させる。低比速度のポンプにおいて
は、円板摩擦の低減が、体積効率の低下の効果を上回
り、効率が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠心ポンプ、特に
比速度の低い遠心ポンプの効率の改善に関する。
比速度の低い遠心ポンプの効率の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】遠心ポンプの効率は、比速度の低下とと
もに低下し、特に比速度が１００未満では、効率が著し
く低下することが知られている。要求される比速度が低
い場合、通常であれば多段ポンプとして、１段当たりの
揚程を下げ、１段当たりの比速度を高くして効率を確保
することが行われる。しかし、多段ポンプは、大型化を
招くことなどから、比速度が低く、効率が低くても単段
のポンプに対する要請がある。
もに低下し、特に比速度が１００未満では、効率が著し
く低下することが知られている。要求される比速度が低
い場合、通常であれば多段ポンプとして、１段当たりの
揚程を下げ、１段当たりの比速度を高くして効率を確保
することが行われる。しかし、多段ポンプは、大型化を
招くことなどから、比速度が低く、効率が低くても単段
のポンプに対する要請がある。
【０００３】なお、本明細書の説明において、比速度の
値は、揚程の単位をｍ、流量の単位をｍ3／ｍｉｎ、回
転速度の単位をｒｐｍとしたときの値として記載する。
値は、揚程の単位をｍ、流量の単位をｍ3／ｍｉｎ、回
転速度の単位をｒｐｍとしたときの値として記載する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】低比速度のポンプにお
いて効率が低下するのは、羽根車が流体で満たされたケ
ーシング内で回転するときの摩擦抵抗、いわゆる円板摩
擦が増大し、損失が大きくなって効率が低下するためで
あることが知られている。
いて効率が低下するのは、羽根車が流体で満たされたケ
ーシング内で回転するときの摩擦抵抗、いわゆる円板摩
擦が増大し、損失が大きくなって効率が低下するためで
あることが知られている。
【０００５】本発明においては、比速度がおよそ１００
未満の低比速度の遠心ポンプにおいて、円板摩擦を低減
し、これによって効率の高い遠心ポンプを提供すること
を目的とする。
未満の低比速度の遠心ポンプにおいて、円板摩擦を低減
し、これによって効率の高い遠心ポンプを提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明の遠心ポンプは、最高効率点における比速
度が１００未満の遠心ポンプであって、羽根車入口外径
に対するライナリング内径の比が１．０３３以上とした
ものである。ライナリング半径隙間を拡大することで、
羽根車前面シュラウドとケーシングの間における流体の
流れの状態が変化し、円板摩擦が低減する。
めに、本発明の遠心ポンプは、最高効率点における比速
度が１００未満の遠心ポンプであって、羽根車入口外径
に対するライナリング内径の比が１．０３３以上とした
ものである。ライナリング半径隙間を拡大することで、
羽根車前面シュラウドとケーシングの間における流体の
流れの状態が変化し、円板摩擦が低減する。
【０００７】また、本発明にかかる他の遠心ポンプは、
最高効率点における比速度が１００未満の遠心ポンプで
あって、羽根車背面の表面粗さを、少なくとも羽根車直
径の中心側３／８以内を２５ａ以上としたものである。
羽根車背面の表面を荒くすることで、周囲の流体の周速
が速まり、流れの状態が変化して円板摩擦が低減する。
さらには、羽根車背面の表面粗さを、羽根車直径の中心
側３／４以内を２５ａ以上とし、これより外側において
は滑面、例えば表面粗さ６．３ａ以下とすることが好適
である。また、表面粗さ２５ａ以上とするために、羽根
車背面の表面を鋳造または鍛造の荒い肌のままとし、機
械加工を行わないようにすることもできる。機械加工を
行わないことにより、羽根車の製作工数を削減すること
ができる。
最高効率点における比速度が１００未満の遠心ポンプで
あって、羽根車背面の表面粗さを、少なくとも羽根車直
径の中心側３／８以内を２５ａ以上としたものである。
羽根車背面の表面を荒くすることで、周囲の流体の周速
が速まり、流れの状態が変化して円板摩擦が低減する。
さらには、羽根車背面の表面粗さを、羽根車直径の中心
側３／４以内を２５ａ以上とし、これより外側において
は滑面、例えば表面粗さ６．３ａ以下とすることが好適
である。また、表面粗さ２５ａ以上とするために、羽根
車背面の表面を鋳造または鍛造の荒い肌のままとし、機
械加工を行わないようにすることもできる。機械加工を
行わないことにより、羽根車の製作工数を削減すること
ができる。
【０００８】また、本発明の他の態様によれば、設計点
における比速度が１００未満の遠心ポンプにおいて好適
な設計方法が提供される。すなわち、上記の遠心ポンプ
においては、羽根車入口外径に対するライナリング内径
の比が１．０３３以上とする設計方法が提供される。ま
た、羽根車背面の表面粗さを、少なくとも羽根車直径の
中心側３／８以内を２５ａ以上とする設計方法が提供さ
れる。さらには、羽根車背面の表面粗さを、羽根車直径
の中心側３／４以内を２５ａ以上とし、これより外側に
おいては滑面、例えば表面粗さを６．３ａ以下とするこ
とが好適である。また、表面粗さを２５ａ以上とするた
めに、羽根車背面の表面を鋳造または鍛造の肌のままと
することもできる。
における比速度が１００未満の遠心ポンプにおいて好適
な設計方法が提供される。すなわち、上記の遠心ポンプ
においては、羽根車入口外径に対するライナリング内径
の比が１．０３３以上とする設計方法が提供される。ま
た、羽根車背面の表面粗さを、少なくとも羽根車直径の
中心側３／８以内を２５ａ以上とする設計方法が提供さ
れる。さらには、羽根車背面の表面粗さを、羽根車直径
の中心側３／４以内を２５ａ以上とし、これより外側に
おいては滑面、例えば表面粗さを６．３ａ以下とするこ
とが好適である。また、表面粗さを２５ａ以上とするた
めに、羽根車背面の表面を鋳造または鍛造の肌のままと
することもできる。
【０００９】また、本発明のさらに他の態様によれば、
入力された設計条件と、あらかじめ記憶された設計時に
用いられる遠心ポンプの特性を表す関数および定数とに
より遠心ポンプの主要諸元を算出する遠心ポンプの設計
支援システムにおいて、比速度が１００未満の遠心ポン
プの設計を好適に支援するシステムが提供される。すな
わち、上記の遠心ポンプの設計において、羽根車入口外
径に対するライナリング内径の比が１．０３３以上とす
る設計支援システムが提供される。また、少なくとも羽
根車背面の表面粗さを、少なくとも羽根車直径の中心側
３／８以内を２５ａ以上とする設計支援システムが提供
される。
入力された設計条件と、あらかじめ記憶された設計時に
用いられる遠心ポンプの特性を表す関数および定数とに
より遠心ポンプの主要諸元を算出する遠心ポンプの設計
支援システムにおいて、比速度が１００未満の遠心ポン
プの設計を好適に支援するシステムが提供される。すな
わち、上記の遠心ポンプの設計において、羽根車入口外
径に対するライナリング内径の比が１．０３３以上とす
る設計支援システムが提供される。また、少なくとも羽
根車背面の表面粗さを、少なくとも羽根車直径の中心側
３／８以内を２５ａ以上とする設計支援システムが提供
される。
【００１０】また、本発明のさらに他の態様によれば、
コンピュータを上記遠心ポンプの設計支援システムとし
て動作させるためのプログラムを記録したコンピュータ
読み取り可能な記録媒体が提供される。
コンピュータを上記遠心ポンプの設計支援システムとし
て動作させるためのプログラムを記録したコンピュータ
読み取り可能な記録媒体が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１ない
し図３には、本発明にかかる遠心ポンプ１０の主要部の
概要が示されている。本実施形態の遠心ポンプ１０は、
設計仕様が流量０．１５ｍ3／ｍｉｎ、揚程５５ｍ、回
転数３０００ｒｐｍであり、この場合設計比速度５７、
レイノルズ数３．２０×１０6となる。
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１ない
し図３には、本発明にかかる遠心ポンプ１０の主要部の
概要が示されている。本実施形態の遠心ポンプ１０は、
設計仕様が流量０．１５ｍ3／ｍｉｎ、揚程５５ｍ、回
転数３０００ｒｐｍであり、この場合設計比速度５７、
レイノルズ数３．２０×１０6となる。
【００１２】図１は、羽根車１２と、これの周囲のケー
シング１４が示されている。羽根車１２は軸１６に固定
されており、軸に結合された電動機などの原動機により
回転させられる。羽根車１２は、前シュラウド１８と後
シュラウド２０を有し、これらの間には、羽根２２が配
置されている。図２および図３は、羽根車１２の詳細を
示す図であり、図２は断面図、図３は正面図である。羽
根車１２の概略形状は、吸い込み口径５０ｍｍ、羽根車
入口外径６０ｍｍ、羽根車直径２０２ｍｍである。羽根
２２は６枚設けられ、入口幅ｂ1が１０ｍｍ、出口幅ｂ2
が２．０ｍｍ、入口角β1が２１°、出口角β2が６０°
である。
シング１４が示されている。羽根車１２は軸１６に固定
されており、軸に結合された電動機などの原動機により
回転させられる。羽根車１２は、前シュラウド１８と後
シュラウド２０を有し、これらの間には、羽根２２が配
置されている。図２および図３は、羽根車１２の詳細を
示す図であり、図２は断面図、図３は正面図である。羽
根車１２の概略形状は、吸い込み口径５０ｍｍ、羽根車
入口外径６０ｍｍ、羽根車直径２０２ｍｍである。羽根
２２は６枚設けられ、入口幅ｂ1が１０ｍｍ、出口幅ｂ2
が２．０ｍｍ、入口角β1が２１°、出口角β2が６０°
である。
【００１３】［ライナリング半径隙間］羽根車入口外径
とライナリング内径の隙間であるライナリング半径隙間
Δｒ（図１参照）は、１ｍｍ以上、すなわち羽根車入口
外径に対するライナリング内径の比が１．０３３（６２
ｍｍ／６０ｍｍ）に設定される。これは、以下の実験結
果によって定められている。図４には、ライナリング半
径隙間Δｒを変化させたときの、流量係数φ（=Q/(A
2u2)）に対する揚程係数ψ（=2gH/u2 2）、軸動力係数ν
（=2L/(ρA2u2 3)）、効率ηおよび比速度ｎsの変化を示
している。ここで、Ｑは流量、Ａは羽根入口断面積
（m2）、ｕは流体周速度（m/sec）、ｇは重力加速度（m
/sec2）、Ｈは揚程（m）、Ｌは軸出力（W）、ρは流体
の密度である。添え字「2」は、羽根車出口における諸
量の値を示している。
とライナリング内径の隙間であるライナリング半径隙間
Δｒ（図１参照）は、１ｍｍ以上、すなわち羽根車入口
外径に対するライナリング内径の比が１．０３３（６２
ｍｍ／６０ｍｍ）に設定される。これは、以下の実験結
果によって定められている。図４には、ライナリング半
径隙間Δｒを変化させたときの、流量係数φ（=Q/(A
2u2)）に対する揚程係数ψ（=2gH/u2 2）、軸動力係数ν
（=2L/(ρA2u2 3)）、効率ηおよび比速度ｎsの変化を示
している。ここで、Ｑは流量、Ａは羽根入口断面積
（m2）、ｕは流体周速度（m/sec）、ｇは重力加速度（m
/sec2）、Ｈは揚程（m）、Ｌは軸出力（W）、ρは流体
の密度である。添え字「2」は、羽根車出口における諸
量の値を示している。
【００１４】図４には、ライナリング半径隙間Δｒを
０．０ｍｍ（●）、１．０ｍｍ（○）、２．５ｍｍ
（▽）、３．５ｍｍ（△）、５．０ｍｍ（×）を変化さ
せたときのポンプ性能が示されている。なお、隙間Δｒ
が０．０ｍｍのときのデータは、オイルシールを用いて
漏れ量を０として実現している。また、オイルシールに
より消費される軸動力は、空転時、オイルシールの有無
で測定した軸動力の差として求め、これを測定時の軸動
力から差し引いて、隙間Δｒが０のときの軸動力として
いる。
０．０ｍｍ（●）、１．０ｍｍ（○）、２．５ｍｍ
（▽）、３．５ｍｍ（△）、５．０ｍｍ（×）を変化さ
せたときのポンプ性能が示されている。なお、隙間Δｒ
が０．０ｍｍのときのデータは、オイルシールを用いて
漏れ量を０として実現している。また、オイルシールに
より消費される軸動力は、空転時、オイルシールの有無
で測定した軸動力の差として求め、これを測定時の軸動
力から差し引いて、隙間Δｒが０のときの軸動力として
いる。
【００１５】図４から、ライナリング半径隙間Δｒを
０．０ｍｍから増加させると、効率ηがほぼ全流量域で
上昇し、隙間Δｒを５．０ｍｍとすると再び低下するこ
とが分かる。特に、隙間Δｒが３．５ｍｍのときに効率
ηが最良となる。すなわち、ライナリング半径隙間Δｒ
を増やすということは、漏れ量の増加となり、体積効率
を低下させる。従来の常識であれば、体積効率の低下
は、全効率ηを低下させるものであるが、図４に示され
るように、極低比速度のポンプの場合、漏れ量をある程
度増加させた方が効率が向上することが分かる。また、
隙間Δｒには最適値が存在することが分かる。
０．０ｍｍから増加させると、効率ηがほぼ全流量域で
上昇し、隙間Δｒを５．０ｍｍとすると再び低下するこ
とが分かる。特に、隙間Δｒが３．５ｍｍのときに効率
ηが最良となる。すなわち、ライナリング半径隙間Δｒ
を増やすということは、漏れ量の増加となり、体積効率
を低下させる。従来の常識であれば、体積効率の低下
は、全効率ηを低下させるものであるが、図４に示され
るように、極低比速度のポンプの場合、漏れ量をある程
度増加させた方が効率が向上することが分かる。また、
隙間Δｒには最適値が存在することが分かる。
【００１６】図４に示されるように、ライナリング半径
隙間Δｒを増加させると、軸動力係数νが全流量域にわ
たって一様に低下する。一方、揚程係数ψは、ほとんど
変化していない。このことから、効率の向上は、軸動力
係数νに影響する円板摩擦の低下によって得られたこと
が理解できる。隙間Δｒを３．５ｍｍ以上とすると、実
流量で２０（L/min）程度漏れが増加し、その分軸動力
の増加および体積効率の低下が円板摩擦の減少を上回
り、効率ηが再び低下するものと考えられる。なお、羽
根車内では、漏れ量の増加とともに軸動力が増加する
が、漏れ量は、ほぼ全流量域であまり変化しないので、
軸動力係数νも、平行に移動している。また、隙間Δｒ
の、羽根車出口などにおける流体の衝突損失に与える影
響が大きければ、揚程係数ψに何らかの影響があるはず
である。しかし、図４には、このような傾向が見られな
いので、衝突損失などの羽根車損失はほとんど変化して
いないと考えられる。なお、上記の漏れ量は、隙間Δｒ
が０ｍｍの場合の揚程係数ψの曲線を横軸に平行に移動
して、隙間Δｒの他の実験値の揚程係数ψの曲線と重な
るまでの流量係数φの移動量Δφから漏れ量を推定した
ものである。
隙間Δｒを増加させると、軸動力係数νが全流量域にわ
たって一様に低下する。一方、揚程係数ψは、ほとんど
変化していない。このことから、効率の向上は、軸動力
係数νに影響する円板摩擦の低下によって得られたこと
が理解できる。隙間Δｒを３．５ｍｍ以上とすると、実
流量で２０（L/min）程度漏れが増加し、その分軸動力
の増加および体積効率の低下が円板摩擦の減少を上回
り、効率ηが再び低下するものと考えられる。なお、羽
根車内では、漏れ量の増加とともに軸動力が増加する
が、漏れ量は、ほぼ全流量域であまり変化しないので、
軸動力係数νも、平行に移動している。また、隙間Δｒ
の、羽根車出口などにおける流体の衝突損失に与える影
響が大きければ、揚程係数ψに何らかの影響があるはず
である。しかし、図４には、このような傾向が見られな
いので、衝突損失などの羽根車損失はほとんど変化して
いないと考えられる。なお、上記の漏れ量は、隙間Δｒ
が０ｍｍの場合の揚程係数ψの曲線を横軸に平行に移動
して、隙間Δｒの他の実験値の揚程係数ψの曲線と重な
るまでの流量係数φの移動量Δφから漏れ量を推定した
ものである。
【００１７】図５は、図４に示されたデータを、ライナ
リング半径隙間Δｒの最適値を見つけるために整理した
グラフを示す図である。隙間Δｒの変化に対する、設計
点での揚程係数ψが「○」で、揚程係数の最大値ψmax
が「●」で、効率の最大値ηmaxが黒四角の記号で、締
め切り点における軸動力係数νが「□」で表されてい
る。ライナリング半径隙間Δｒが従来の設計値０．０５
ｍｍ付近で最小となり、これよりも大きい１ｍｍ以上
で、効率ηmaxが増加し、隙間Δｒが３．５ｍｍ付近で
最大となることが分かる。すなわち、比速度１００未満
の低比速度の遠心ポンプにおいては、ライナリング半径
隙間Δｒを従来の設計値より大きく、好ましくは１ｍｍ
以上、より好ましくは３．０ｍｍ以上、さらに好ましく
は約３．５ｍｍとすることにより、効率が向上する。こ
れを羽根車入口外径に対するライナリング内径の比で表
せば、順に好ましくは１．０３３以上、より好ましくは
１．１以上、さらに好ましくは１．１１７とすることに
対応する。また、隙間Δｒを変化させても揚程係数φは
ほとんど変化せず、必要な揚程を得ることができること
が分かる。
リング半径隙間Δｒの最適値を見つけるために整理した
グラフを示す図である。隙間Δｒの変化に対する、設計
点での揚程係数ψが「○」で、揚程係数の最大値ψmax
が「●」で、効率の最大値ηmaxが黒四角の記号で、締
め切り点における軸動力係数νが「□」で表されてい
る。ライナリング半径隙間Δｒが従来の設計値０．０５
ｍｍ付近で最小となり、これよりも大きい１ｍｍ以上
で、効率ηmaxが増加し、隙間Δｒが３．５ｍｍ付近で
最大となることが分かる。すなわち、比速度１００未満
の低比速度の遠心ポンプにおいては、ライナリング半径
隙間Δｒを従来の設計値より大きく、好ましくは１ｍｍ
以上、より好ましくは３．０ｍｍ以上、さらに好ましく
は約３．５ｍｍとすることにより、効率が向上する。こ
れを羽根車入口外径に対するライナリング内径の比で表
せば、順に好ましくは１．０３３以上、より好ましくは
１．１以上、さらに好ましくは１．１１７とすることに
対応する。また、隙間Δｒを変化させても揚程係数φは
ほとんど変化せず、必要な揚程を得ることができること
が分かる。
【００１８】［羽根車背面の表面粗さ］羽根車背面の表
面粗さは、少なくとも羽根車直径の中心側３／８以内に
おいて２５ａ（１００ＳまたはＲmax＝約１００μｍに
相当）以上とする。図６には、その背面３０が機械加工
された図２に示される羽根車１２に対し、完全粗面に相
当する十分に粗い耐水研磨紙を貼付した羽根車３２が示
されている。前記機械加工面は表面粗さ約Ｒmax＝２５
μｍの滑面であり、耐水研磨紙は表面粗さ約Ｒmax＝１
２５μｍである。この耐水研磨紙を羽根車背面２４の半
径Ｒ1より内側に貼付して実験を行った。なお、本明細
書においては、羽根車背面とは、後シュラウド２０の羽
根２２の設けられた面の反対側の面である。この結果
が、図７に示されている。耐水研磨紙を貼付しない場
合、すなわち全面が機械加工された滑面である場合が
「●」で、羽根車背面の全体すなわち、羽根車半径Ｒ0
に対する半径Ｒ1が１００％の場合が「○」で、３／４
（７５％）の場合が「△」で、３／８（３７．５％）の
場合が「□」で示されている。
面粗さは、少なくとも羽根車直径の中心側３／８以内に
おいて２５ａ（１００ＳまたはＲmax＝約１００μｍに
相当）以上とする。図６には、その背面３０が機械加工
された図２に示される羽根車１２に対し、完全粗面に相
当する十分に粗い耐水研磨紙を貼付した羽根車３２が示
されている。前記機械加工面は表面粗さ約Ｒmax＝２５
μｍの滑面であり、耐水研磨紙は表面粗さ約Ｒmax＝１
２５μｍである。この耐水研磨紙を羽根車背面２４の半
径Ｒ1より内側に貼付して実験を行った。なお、本明細
書においては、羽根車背面とは、後シュラウド２０の羽
根２２の設けられた面の反対側の面である。この結果
が、図７に示されている。耐水研磨紙を貼付しない場
合、すなわち全面が機械加工された滑面である場合が
「●」で、羽根車背面の全体すなわち、羽根車半径Ｒ0
に対する半径Ｒ1が１００％の場合が「○」で、３／４
（７５％）の場合が「△」で、３／８（３７．５％）の
場合が「□」で示されている。
【００１９】図７から分かるように、効率の最大値ηma
xは、耐水研磨紙を貼付し粗面を設けた方が、全面が滑
面の場合より向上し、特に、全面ではなく、一部に設け
ても効果がある。３／４または３／８より内側に貼付し
た場合には、全流量域で効率ηが向上している。特に、
３／４より内側に貼付した場合に、全流量域において最
高の効率を得られる。
xは、耐水研磨紙を貼付し粗面を設けた方が、全面が滑
面の場合より向上し、特に、全面ではなく、一部に設け
ても効果がある。３／４または３／８より内側に貼付し
た場合には、全流量域で効率ηが向上している。特に、
３／４より内側に貼付した場合に、全流量域において最
高の効率を得られる。
【００２０】このことから、粗面を設けたことによる羽
根車背面付近の流体の周速度増加による円板摩擦の低下
による効率の向上が、粗さによる円板摩擦の増加による
効率の低下を上回り、効率が向上が達成されていること
が分かる。特に、３／４より内側を２５ａ以上の粗面と
することにより、より良好な効率を得ることができる。
この程度の表面粗さは、通常、鋳肌などの表面粗さに相
当し、従来常識となっていた円板摩擦低減のための羽根
車背面に対する機械加工を行う必要がないことを示して
いる。
根車背面付近の流体の周速度増加による円板摩擦の低下
による効率の向上が、粗さによる円板摩擦の増加による
効率の低下を上回り、効率が向上が達成されていること
が分かる。特に、３／４より内側を２５ａ以上の粗面と
することにより、より良好な効率を得ることができる。
この程度の表面粗さは、通常、鋳肌などの表面粗さに相
当し、従来常識となっていた円板摩擦低減のための羽根
車背面に対する機械加工を行う必要がないことを示して
いる。
【００２１】［設計支援システム］図８には、コンピュ
ータを用いた遠心ポンプの設計支援システムの概略構成
が示されている。コンピュータ５０の制御部５２は、ハ
ードディスク、フロッピディスクなどの記録媒体５４よ
りプログラム、データなどを読み出し、または記録媒体
５４にこれらを記録する、外部記憶装置５６を含んでい
る。制御部５２は、記録媒体５４から読み出した情報を
内部メモリ５８に記憶する。入力部６０より遠心ポンプ
の設計条件、例えば流量、実揚程、相当管長、回転速度
などが入力されると、制御部５２は、この設計条件に基
づき、遠心ポンプの主要諸元を算出する。したがって、
制御部５２は、主要諸元算出手段として機能する。諸元
算出に用いられる実験式、経験的値などポンプの設計に
係る特性を示す関数、定数は、あらかじめ記録媒体５４
に記録されている。よって、記録媒体５４およびこれか
ら情報を移した内部メモリ５８は、特性記憶手段として
機能する。また、これらの関数は、場合によって入力部
６０からの入力によっても変更可能になっている。ま
た、算出結果は表示部６２に表示される。
ータを用いた遠心ポンプの設計支援システムの概略構成
が示されている。コンピュータ５０の制御部５２は、ハ
ードディスク、フロッピディスクなどの記録媒体５４よ
りプログラム、データなどを読み出し、または記録媒体
５４にこれらを記録する、外部記憶装置５６を含んでい
る。制御部５２は、記録媒体５４から読み出した情報を
内部メモリ５８に記憶する。入力部６０より遠心ポンプ
の設計条件、例えば流量、実揚程、相当管長、回転速度
などが入力されると、制御部５２は、この設計条件に基
づき、遠心ポンプの主要諸元を算出する。したがって、
制御部５２は、主要諸元算出手段として機能する。諸元
算出に用いられる実験式、経験的値などポンプの設計に
係る特性を示す関数、定数は、あらかじめ記録媒体５４
に記録されている。よって、記録媒体５４およびこれか
ら情報を移した内部メモリ５８は、特性記憶手段として
機能する。また、これらの関数は、場合によって入力部
６０からの入力によっても変更可能になっている。ま
た、算出結果は表示部６２に表示される。
【００２２】本実施形態の設計支援システムにおいて
は、制御部５２が、比速度１００未満の極低比速度ポン
プの設計においては、羽根車入口外径に対するライナリ
ング内径の比を１．０３３以上の値として出力する。特
に、図５から分かるように、１．１以上（Δｒ＝３ｍｍ
以上に相当）、１．１５以下（Δｒ＝４．５ｍｍ以下に
相当）の範囲とすることもできる。さらに、他に制限す
る要因がないのであれば、前記の比を１．１１７（Δｒ
＝３．５ｍｍに相当）と算出するようにできる。よっ
て、制御部５２は、ライナリング隙間算出手段としても
機能する。
は、制御部５２が、比速度１００未満の極低比速度ポン
プの設計においては、羽根車入口外径に対するライナリ
ング内径の比を１．０３３以上の値として出力する。特
に、図５から分かるように、１．１以上（Δｒ＝３ｍｍ
以上に相当）、１．１５以下（Δｒ＝４．５ｍｍ以下に
相当）の範囲とすることもできる。さらに、他に制限す
る要因がないのであれば、前記の比を１．１１７（Δｒ
＝３．５ｍｍに相当）と算出するようにできる。よっ
て、制御部５２は、ライナリング隙間算出手段としても
機能する。
【００２３】また、本実施形態の設計支援システムにお
いては、比速度１００未満の極低比速度ポンプの設計に
おいては、羽根車背面の表面粗さを少なくとも羽根車直
径の中心側３／８以内において、２５ａ以上（１００Ｓ
またはＲmax＝１００μｍ以上に相当）と出力する。さ
らに、羽根車直径の中心側３／４以内の羽根車背面の表
面粗さを２５ａ、外側を６．３ａ（２５Ｓに相当）の滑
面とすることもできる。また、羽根車背面を機械加工せ
ずに、鋳造または鍛造の肌のまま（通常２５ａ以上）と
することもできる。よって、制御部５２は、羽根車背面
粗さ算出手段としても機能する。
いては、比速度１００未満の極低比速度ポンプの設計に
おいては、羽根車背面の表面粗さを少なくとも羽根車直
径の中心側３／８以内において、２５ａ以上（１００Ｓ
またはＲmax＝１００μｍ以上に相当）と出力する。さ
らに、羽根車直径の中心側３／４以内の羽根車背面の表
面粗さを２５ａ、外側を６．３ａ（２５Ｓに相当）の滑
面とすることもできる。また、羽根車背面を機械加工せ
ずに、鋳造または鍛造の肌のまま（通常２５ａ以上）と
することもできる。よって、制御部５２は、羽根車背面
粗さ算出手段としても機能する。
【００２４】［まとめ］以上のように、比速度１００未
満といった極低比速度の遠心ポンプの効率向上には、従
来、遠心ポンプの設計の常識と考えられていたことに反
する内容が含まれる。すなわち、従来、体積効率の向上
のために、ライナリング半径隙間は小さい方が良いとさ
れていたが、この隙間をある程度広げた方が体積効率の
低下を上回る効率の向上を得られることが判明した。ま
た、円板摩擦の低下に効果があるとされていた羽根車背
面の機械加工（平滑化）についても、粗面とした方が円
板摩擦が低下することが判明した。
満といった極低比速度の遠心ポンプの効率向上には、従
来、遠心ポンプの設計の常識と考えられていたことに反
する内容が含まれる。すなわち、従来、体積効率の向上
のために、ライナリング半径隙間は小さい方が良いとさ
れていたが、この隙間をある程度広げた方が体積効率の
低下を上回る効率の向上を得られることが判明した。ま
た、円板摩擦の低下に効果があるとされていた羽根車背
面の機械加工（平滑化）についても、粗面とした方が円
板摩擦が低下することが判明した。
【図１】 本実施形態の遠心ポンプの主要部の側面断面
図である。
図である。
【図２】 本実施形態の遠心ポンプの羽根車の側面断面
図である。
図である。
【図３】 本実施形態の遠心ポンプの羽根車の一部を破
断した正面図である。
断した正面図である。
【図４】 ライナリング半径隙間Δｒの変化による、流
量に対する遠心ポンプの特性の変化を示す図である。
量に対する遠心ポンプの特性の変化を示す図である。
【図５】 ライナリング半径隙間Δｒに対する遠心ポン
プの特性の変化を示す図である。
プの特性の変化を示す図である。
【図６】 本実施形態の遠心ポンプの羽根車の、粗面を
設けた位置を示す側面断面図である。
設けた位置を示す側面断面図である。
【図７】 羽根車背面の表面粗さに関する、流量に対す
る遠心ポンプの特性の変化を示す図である。
る遠心ポンプの特性の変化を示す図である。
【図８】 遠心ポンプの設計支援システムの概略構成を
示す図である。
示す図である。
１０ 遠心ポンプ、１２ 羽根車、１４ ケーシング、
２２ 羽根、２４ 羽根車背面、５２ 制御部（主要諸
元算出手段、ライナリング半径隙間算出手段、羽根車背
面粗さ算出手段）、５４ 記録媒体（特性記憶手段）、
５８ 内部メモリ（特性記憶手段）。
２２ 羽根、２４ 羽根車背面、５２ 制御部（主要諸
元算出手段、ライナリング半径隙間算出手段、羽根車背
面粗さ算出手段）、５４ 記録媒体（特性記憶手段）、
５８ 内部メモリ（特性記憶手段）。
Claims (12)
- 【請求項１】 最高効率点における比速度が１００（m,
m3/min,rpm）未満の遠心ポンプであって、羽根車入口外
径に対するライナリング内径の比が１．０３３以上であ
る、遠心ポンプ。 - 【請求項２】 最高効率点における比速度が１００（m,
m3/min,rpm）未満の遠心ポンプであって、羽根車背面の
表面粗さを、少なくとも羽根車直径の中心側３／８以内
を２５ａ以上とした遠心ポンプ。 - 【請求項３】 最高効率点における比速度が１００（m,
m3/min,rpm）未満の遠心ポンプであって、羽根車背面の
表面粗さを、少なくとも羽根車直径の中心側３／４以内
を２５ａ以上、その外側を滑面とした遠心ポンプ。 - 【請求項４】 最高効率点における比速度が１００（m,
m3/min,rpm）未満の遠心ポンプであって、羽根車背面の
表面を、機械加工を施さずに、鋳造または鍛造後の荒い
肌のままとした遠心ポンプ。 - 【請求項５】 設計点における比速度が１００（m,m3/m
in,rpm）未満の場合には、羽根車入口外径に対するライ
ナリング内径の比が１．０３３以上とする遠心ポンプの
設計方法。 - 【請求項６】 設計点における比速度が１００（m,m3/m
in,rpm）未満の場合には、羽根車背面の表面粗さを、少
なくとも羽根車直径の中心側３／８以内を２５ａ以上と
する遠心ポンプの設計方法。 - 【請求項７】 設計点における比速度が１００（m,m3/m
in,rpm）未満の場合には、羽根車背面の表面粗さを、少
なくとも羽根車直径の中心側３／４以内を２５ａ以上、
その外側を滑面とする遠心ポンプの設計方法。 - 【請求項８】 設計点における比速度が１００（m,m3/m
in,rpm）未満の場合には、羽根車背面の表面を、機械加
工を施さずに、鋳造または鍛造後の荒い肌のままとする
遠心ポンプの設計方法。 - 【請求項９】 設計条件を入力する入力手段と、 設計時に用いられる特性を表す関数および定数を、あら
かじめ記憶する特性記憶手段と、 前記入力された設計条件と、前記記憶された特性を表す
関数および定数とに基づき主要諸元を算出する主要諸元
算出手段と、を有する遠心ポンプの設計支援システムで
あって、 前記入力された設計条件から求めた比速度が１００（m,
m3/min,rpm）未満となる場合に、羽根車入口外径に対す
るライナリング内径の比が１．０３３以上と算出する、
遠心ポンプの設計支援システム。 - 【請求項１０】 設計条件を入力する入力手段と、 設計時に用いられる特性を表す関数および定数を、あら
かじめ記憶する特性記憶手段と、 前記入力された設計条件と、前記記憶された特性を表す
関数および定数とに基づき主要諸元を算出する主要諸元
算出手段と、を有する遠心ポンプの設計支援システムで
あって、 前記入力された設計条件から求めた比速度が１００（m,
m3/min,rpm）未満となる場合に、羽根車背面の表面粗さ
を、少なくとも羽根車直径の中心側３／８以内を２５ａ
以上と算出する、遠心ポンプの設計支援システム。 - 【請求項１１】 コンピュータを、 遠心ポンプの設計条件を入力する入力手段、 設計時に用いられる特性を表す関数および定数を、あら
かじめ記憶する特性記憶手段、 前記入力された設計条件と、前記記憶された設計特性関
数とに基づき遠心ポンプの主要諸元を算出する主要諸元
算出手段、 前記入力された設計条件から求めた比速度が１００（m,
m3/min,rpm）未満となる場合に、羽根車入口外径に対す
るライナリング内径の比が１．０３３以上と算出するラ
イナリング半径隙間算出手段、として機能させ、遠心ポ
ンプの設計支援システムとして動作させるためのプログ
ラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項１２】 コンピュータを、 遠心ポンプの設計条件を入力する入力手段、 設計時に用いられる特性を表す関数および定数を、あら
かじめ記憶する特性記憶手段、 前記入力された設計条件と、前記記憶された設計特性関
数とに基づき遠心ポンプの主要諸元を算出する主要諸元
算出手段、 前記入力された設計条件から求めた比速度が１００（m,
m3/min,rpm）未満となる場合に、羽根車背面の表面粗さ
を、少なくとも羽根車直径の中心側３／８以内を２５ａ
以上と算出する羽根車背面粗さ算出手段、として機能さ
せ、遠心ポンプの設計支援システムとして動作させるた
めのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な
記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11028369A JP2000227084A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 遠心ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11028369A JP2000227084A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 遠心ポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000227084A true JP2000227084A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12246723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11028369A Pending JP2000227084A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 遠心ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000227084A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104389815A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-03-04 | 南阳防爆集团股份有限公司 | 高效、低噪、特高比转速电机用离心风扇 |
| WO2016074889A1 (de) * | 2014-11-10 | 2016-05-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Laufrad einer radialturbofluidenergiemaschine, stufe |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP11028369A patent/JP2000227084A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016074889A1 (de) * | 2014-11-10 | 2016-05-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Laufrad einer radialturbofluidenergiemaschine, stufe |
| CN107002701A (zh) * | 2014-11-10 | 2017-08-01 | 西门子公司 | 径流式涡轮流体能量机的叶轮、级 |
| RU2662989C1 (ru) * | 2014-11-10 | 2018-07-31 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ изготовления рабочего колеса радиального турбогенератора, ступень |
| CN104389815A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-03-04 | 南阳防爆集团股份有限公司 | 高效、低噪、特高比转速电机用离心风扇 |
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| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050913 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090204 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090210 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090609 |