JP2002122095A

JP2002122095A - 遠心ポンプ

Info

Publication number: JP2002122095A
Application number: JP2000316933A
Authority: JP
Inventors: Yukio Toyama; 幸雄外山; Takahisa Sekino; 孝久関野; Nobuyuki Terawaka; 信幸寺若
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2002-04-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高速化した場合に高効率を達成することがで
きると共に、小流量で安定に運転することができる低比
速度遠心ポンプを提供する。【解決手段】ポンプケーシング１の内部に主軸の一端
に固定した羽根車２を配置した遠心ポンプにおいて、羽
根車２の通液路９断面が翼８の入口から出口まで正方形
である。

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り、
特に、高速化した場合に高効率を達成することができる
低比速度遠心ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、この種の遠心ポンプの一般的な
構成を示す断面図である。同図に示すように、ポンプケ
ーシング１の内部には、羽根車２が配置されていると共
にポンプケーシング１の高圧側の開口部には、ケーシン
グカバー３が固着されている。ケーシングカバー３の内
部には、ロータ４の一端が挿通され、このロータ４の一
端に羽根車２が固定されている。

【０００３】図７乃至図１０は、それぞれ羽根車２の断
面構成例を示す。即ち、図７は、一般的な遠心ポンプの
羽根車の一例を示す正面断面図であり、図８はその子午
断面図である。図示するように主板６と側板７との間に
翼部８が渦巻状に配置され、通液路高さＨｉ（ｉ＝１−
５）は、半径Ｒｉ（ｉ＝１−５）が大きくなるほど高く
なるように形成されている。逆に通液路の幅Ｊｉ（ｉ＝
１−５）は、半径Ｒｉ（ｉ＝１−５）が大きくなるに従
い狭くなるように構成されている。ここで、羽根車２の
通液路の断面は、それぞれ一般的に長方形、もしくは平
行四辺形で形成されている。

【０００４】図９は、さらに他の従来例の羽根車を示
し、小流量・高揚程ポンプに適した低比速度特性が得ら
れるように翼部８自体が半径Ｒｉ（ｉ＝１−５）が大き
くなるに従い広がるように構成されている。このため、
羽根車２の通液路の断面積は、渦巻状の通液路９に沿っ
て、半径位置Ｒｉの如何に関わらず略一定となるように
構成されている。係る通液路９の断面は、それぞれ長方
形、もしくは平行四辺形で一般的に形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような遠心ポンプ
では、駆動機によって羽根車２を回転させ、羽根車２に
よって液体に速度エネルギーを与え、ポンプケーシング
１で減速することによって圧力エネルギーに変換してい
る。羽根車２の回転速度を高速化することによって、羽
根車２の摩擦損失は更に増加し、特に低比速度ポンプで
は羽根車の摩擦損失によってポンプ効率が著しく低下す
る。このため、高速運転を行う低比速度ポンプでは、ポ
ンプ効率向上を目指し、表面粗さを低減したり、羽根車
通液路に逆流渦ができない工夫がなされてきた。

【０００６】又、遠心ポンプを高速化する場合、回転速
度に比例して最高効率点の流量は大きくなる。この遠心
ポンプを小流量点で、ある一定の全揚程で使用する場合
には、吐出し弁などで吐出し量を制限することによって
行われる。この場合では、エネルギーの損失に加え、羽
根車２内部の逆流渦は更に大きくなり、効率低下及び振
動を増大させるという問題がある。

【０００７】本発明は上述した事情に鑑みなされたもの
で、高速化した場合に高効率を達成することができると
共に、小流量で安定に運転することができる低比速度遠
心ポンプを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ポンプケーシングの内部に主軸の一端に固定した羽
根車を配置した遠心ポンプにおいて、羽根車の通液路断
面が翼入口から翼出口まで正方形であることを特徴とす
る。ここで、前記羽根車は、主軸と側板との間に渦巻状
の前記通液路が形成されていることが好ましい。これに
より、羽根車の摩擦損失を低減し、特に、高速化した低
比速度遠心ポンプを高効率で、且つ小流量でも安定した
運転を達成することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１と図２は、本発明の実施形態の
遠心ポンプの羽根車を示すもので、図６に示す遠心ポン
プに装着される。全体的な遠心ポンプの構造自体につい
ては、その重複した説明を省略する。

【００１０】図１は羽根車２の正面断面図、図２は羽根
車の子午断面図を示す。図示するように主板６と側板７
との間には翼部８が配置され、この翼部８は渦巻状に末
広がりに形成されている。これにより、翼部８，８間に
溝状の通液路９が形成され、低比速遠心ポンプに好適な
翼形状となっている。ここで、半径Ｒ１の通液路の高さ
をＨ１とし、幅をＪ１とする。同様に、半径Ｒ２の通液
路の高さをＨ２とし、幅をＪ２とする。このように、半
径方向の位置Ｒｉの全てに対して、その部分における溝
９の通液路の高さをＨｉとし、幅をＪｉとすると、羽根
車２は通液路の高さ及び幅がＨｉ＝Ｊｉとなるように、
即ち正方形になるように形成されている。

【００１１】ここで通液路の高さＨｉは、翼部８，８間
における通液路９の断面（内接円で表示）の間隔（直
径）であり、通液路の幅Ｊｉは、主板６と側板７間にお
ける通液路９の断面（内接円で表示）の間隔（直径）で
ある。図３は、羽根車２の通液路９の一部を模式的に示
している。液体が通過する断面の周辺の和、即ち、濡れ
縁Ｓｉは、Ｓｉ＝２×（Ｈｉ＋Ｊｉ）（ｉ＝１〜５）となる。

【００１２】表面粗さが同じ場合、この濡れ縁Ｓｉが最
小になる形状で、摩擦損失は最小になる。この摩擦損失
は、特に高速運転を行う低比速度のポンプにおいて、効
率に大きく影響する。従って、通液路の断面積を正方形
とすることにより、通液路断面積当たりの濡れ縁が最小
となり、低比速度遠心ポンプにおいて最高の効率が得ら
れる。なお、正方形よりも濡れ縁Ｓｉが最小になる形状
には、図４に示した円がある。しかしながら、通液路断
面が円の場合には、羽根車２の入口形状も円であり、且
つ液体の通路が軸方向から翼部入口において半径方向に
変換される。このために、翼部８，８間に形成される通
液路断面が円形であると吸込性能に悪影響を及ぼす。し
たがって、高速化の場合にはキャビテーションの問題も
発生する。

【００１３】この実施形態の遠心ポンプは、小流量・高
揚程特性が得られるように比速度が約１００（ｍ、ｍ^３
／ｍｉｎ、ｍｉｎ^−１）前後となるように設計されてい
る。具体的には、このポンプの設計比速度は、数十から
百数十である。従って、この遠心ポンプにおいては、高
速運転を前提としている。このため、翼入口を通液路断
面が正方形とすることにより、良好な吸込み特性が得ら
れ、小流量時のキャビテーションの発生防止にも効果的
である。

【００１４】図５は、本発明と従来の遠心ポンプの性能
を比較した図である。羽根車外径とポンプケーシングは
同一で、羽根車入口形状がほぼ同じ場合の比較である。
又、羽根車表面粗さもほぼ同じである。本発明の羽根車
では、全揚程が高く、又効率も優っている。即ち、通液
路断面を正方形の形状にすることによって、濡れ縁が最
小となり、特に高速運転時に摩擦損失が低減され、又逆
流渦の発生が抑えられるためと考えられる。

【００１５】なお、上記実施の形態においては、羽根車
２における渦巻状の通液路９の断面は正方形であるが、
その断面積自体は羽根車入口側から出口側に向けて徐々
に小さくなっている。しかしながら、この通液路断面積
は主板６と側板７の間隔（幅）を一定とすることによ
り、羽根車入口側から出口側に向けての通液路断面積を
全て一定とすることも可能である。このように、通液路
断面積の大きさ自体は、対象とするポンプの流量、揚
程、効率等を考慮して適宜選択されるべきものである。
例えば、この実施形態の遠心ポンプにおいては、図示す
るように通液路断面積を翼入口から出口側に行くに従っ
て徐々に小さくすることにより、小流量時の流量・揚程
特性に好ましい結果が得られる。

【００１６】なお、上記実施形態においては、渦巻状の
通液路の形状等はその一例を示したが、本発明の趣旨を
逸脱することなく種々の変形例が可能なことは勿論であ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特に、高速化した低比速度遠心ポンプで、摩擦損失を低
減し、高効率を達成することができると共に、小流量・
高揚程の負荷に対して安定性の高い運転を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の羽根車の正面断面図であ
る。

【図２】図１に示す羽根車の子午断面図である。

【図３】図１に示す羽根車の通液路を模式的に示す図で
ある。

【図４】羽根車の通液路を円形とした場合の模式図であ
る。

【図５】本発明と従来例の遠心ポンプの性能の比較例を
示す図である。

【図６】一般的な遠心ポンプの構成例を示す断面図であ
る。

【図７】従来の羽根車の一例を示す正面断面図である。

【図８】図７に示す羽根車の子午断面図である。

【図９】従来の羽根車の他の例を示す正面断面図であ
る。

【図１０】図９に示す羽根車の子午断面図である。

【符号の説明】

１ポンプケーシング２羽根車３ケーシングカバー４ロータ６主板７側板８翼部９通液路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者寺若信幸東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内Ｆターム(参考） 3H033 AA01 BB01 BB06 DD06 DD27 EE19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプケーシングの内部に主軸の一端に
固定した羽根車を配置した遠心ポンプにおいて、羽根車
の通液路断面が翼入口から翼出口まで正方形であること
を特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】前記羽根車は、主板と側板との間に渦巻
状の前記通液路が形成されていることを特徴とする請求
項１記載の遠心ポンプ。