JP2002257084A - 遠心ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小流量での使用において高効率を達成するこ
とができる遠心ポンプを提供する。 【解決手段】 翼１８を有する羽根車１２を主軸４の一
端に固定し、羽根車１２をポンプケーシング１の内部に
配置した遠心ポンプであって、羽根車１２の翼入口先端
径Ｄ_３をポンプケーシング吸込口径Ｄ_１より大きくし
て、羽根車１２の周縁部のみに翼１８を設けた。

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、小流量での使用において高効率を達成できるよう
にした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。図６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、主軸４の一端が挿通され、この主軸４の一端
に羽根車２が固定されている。

【０００３】図７は、図６に示す遠心ポンプに使用され
ている羽根車２の正面断面を示す。図６及び図７に示す
ように、羽根車２は、主板６と側板７とを備え、この主
板６と側板７との間には、円周方向に沿った所定のピッ
チで複数の翼８が螺旋状に配置されている。ここで、翼
８の入口先端径Ｄ_１は、一般にポンプケーシング１の吸
込口径Ｄ_２とほぼ等しく（Ｄ_１≒Ｄ_２）設定されてい
る。

【０００４】このような遠心ポンプでは、駆動機によっ
て羽根車２を回転させて、羽根車２に配置された翼８の
圧力面９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。

【０００５】図８は、羽根車２の出口角度をβ_１、羽根
車２の外周速度をｕ_１、液体の羽根車２に対する相対流
速をｗ_１とした時の羽根車２の外周部１０における液体
の速度三角形を示す。図８において、ｃ_ｍ１は液体のメ
リジアン流速を、ｃ_１は流体の絶対速度を、α_１は流体
の羽根車２からの流出角度をそれぞれ示す。

【０００６】この種の遠心ポンプを小流量で使用するに
は、流量は、メリジアン流速ｃ_ｍ１と羽根車外周におけ
る通水路面積の積で表され、羽根車外周における通水路
面積は一定であるので、メリジアン流速ｃ_ｍ１を下げる
必要がある。しかし、このメリジアン流速ｃ_ｍ１は、前
述のように、液体の羽根車２に対する相対流速ｗ_１、ひ
いては羽根車２の翼８の形状に依存するため、この相対
流速ｗ_１を小さくしようとしても一定の制限がある。こ
のため、ポンプケーシング１の吐出し口に吐出し弁等を
設置し、この吐出し弁等で流量を制限して小流量の使用
に対処することが広く行われていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
遠心ポンプのように、小流量の吐出し弁等で流量を制限
して小流量の使用に対処すると、羽根車内部に逆流渦が
発生し、効率低下や振動の増大等の原因となるといった
問題があった。本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、小流量での使用において高効率を達成することがで
きる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、翼を有する羽根車を主軸の一端に固定し、該羽根車
をポンプケーシングの内部に配置した遠心ポンプにおい
て、前記羽根車の翼入口先端径をポンプケーシング吸込
口径より大きくして、羽根車の周縁部のみに翼を設けた
ことを特徴とする遠心ポンプである。

【０００９】このように、翼入口先端径をポンプケーシ
ング吸込口径より大きくして、羽根車の周縁部のみに翼
を設けると、液体に速度エネルギーを与え得る翼の圧力
面が小さくなり、この結果、羽根車の内部を流れる液体
の流速は小さくなる。これによって、吐出し弁等によら
ずともポンプ内部での小流量化が可能となり、小流量の
使用において、羽根車内部での逆流渦の発生を抑えて、
高効率を達成することができる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、前記羽根車の翼
入口先端径を前記ポンプケーシング吸込口径の２〜４倍
に設定したことを特徴とする請求項１記載の遠心ポンプ
である。

【００１１】請求項３に記載の発明は、前記羽根車の外
側にディフューザを配置したことを特徴とする請求項１
または２記載の遠心ポンプである。このように、羽根車
の外側にディフューザを配置し、ディフューザの入口角
度を調節することで、速度エネルギーから圧力エネルギ
ーへの効果的な変換や流量の制限が可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図５に基づいて説明する。図１乃至図３は、本発明
の第１の実施の形態の遠心ポンプを示す。なお、図６及
び図７に示す従来例と同一部分には、同一符号を付して
その重複した説明を省略する。

【００１３】図１は遠心ポンプの軸方向断面図、図２は
図１の羽根車の正面断面図をそれぞれ示す。図１に示す
ように、ポンプケーシング１の内部には、羽根車１２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、主軸４の一端が挿通さ
れ、この主軸４の一端に羽根車１２が固定されている。

【００１４】羽根車１２は、主板１６と側板１７とを備
え、この主板１６と側板１７との間には、図２に示すよ
うに、円周方向に沿った所定のピッチで複数の翼１８が
螺旋状に配置されている。この翼１８の入口先端径Ｄ_３
は、例えばポンプケーシング１の吸込口径Ｄ_２の約２〜
４倍（Ｄ_３≒２〜４Ｄ_２）に設定されている。これによ
って、翼１８の入口先端径Ｄ_３がポンプケーシング１の
吸込口径Ｄ_２に比べて十分に大きくなって、翼１８が羽
根車１２の周縁部のみに位置するようになっている。

【００１５】なお、この実施の形態ではクローズ型の羽
根車に適用した例を示しているが、セミオープン型やオ
ープン型等の羽根車に適用してもよい。また翼１８とし
て、湾曲した形状のものを使用しているが、直線状形状
としてもよい。これらは、流量・全揚程、効率、静粛性
等を考慮して、適宜選択が可能である。

【００１６】図３は、羽根車１２の出口角度をβ_２、羽
根車１２の外周速度をｕ_２、液体の羽根車１２に対する
相対流速をｗ_２とした時の羽根車１２の外周部２０にお
ける液体の速度三角形を示す。図３において、ｃ_ｍ２は
液体のメリジアン流速を、ｃ _２は流体の絶対速度を、α
_２は流体の羽根車１２からの流出角度をそれぞれ示す。

【００１７】ここで、この例では、図８に示す従来例に
おける羽根車２の外周部１０の速度三角形と比較するた
め、この実施の形態における羽根車１２と図６及び図７
に示す従来例における羽根車２とは、その外径、出口幅
及び出口角度が同じで、同一の回転速度で回転させた時
の状態を示している。つまり、両羽根車２，１２の出口
角度β_１，β_２は等しく、羽根車２，１２の外周速度ｕ
_１，ｕ_２は等しい。

【００１８】この実施の形態によれば、羽根車１２は、
翼１８の入口先端径Ｄ_３がポンプケーシング１の吸込口
径Ｄ_２に比べて大きく、羽根車１２の周縁部のみに翼１
８が配置されている。このため、液体に速度エネルギー
を与え得る翼１８の圧力面１９は小さいので、液体の羽
根車１２に対する相対速度ｗ_２は小さくなる。この結
果、図３に示すように、メリジアン流速ｃ_ｍ２が小さく
なる。流量は、メリジアン流速ｃ_ｍ２と羽根車外周にお
ける通水路面積との積で表されるので、羽根車の外径、
羽根車の出口幅、羽根車の出口角度、羽根車の回転速度
が同一の場合、翼１８の入口先端径Ｄ_３が大きくなると
流量は小さくなる。

【００１９】つまり、この実施の形態の遠心ポンプで
は、吐出し弁等によらずともポンプ内部で小流量化が可
能であり、小流量での使用において、従来の遠心ポンプ
に比べて羽根車内部の逆流渦の発生は小さく、高効率を
達成することができる。

【００２０】図４及び図５は、本発明の第２の実施の形
態の遠心ポンプを示すもので、これは、前述と同様な構
成の羽根車１２の外側にディフューザ３０を配置したも
のである。その他の構成は、第１の実施の形態とほぼ同
様である。

【００２１】すなわち、図４は遠心ポンプの軸方向断面
図を、図５は羽根車及びディフューザの正面断面図をそ
れぞれ示すもので、図４に示すように、ディフューザ３
０は、第１の実施の形態に示す羽根車１２の外側に配置
され、ポンプケーシング１に固定されている。ディフュ
ーザ３０には、その断面積が外周に向かって徐々に拡大
するように、通液路３１が形成されている。

【００２２】前述のように、翼１８の入口先端径Ｄ_３が
ポンプケーシング１の吸込口径Ｄ_２に比べて大きい羽根
車１２を使用した場合、図３に示す通り、羽根車１２か
らの流出角度α_２、つまりディフューザ３０への流入角
度が小さくなる。そこで、ディフューザ３０として、そ
の入口角度β_３が羽根車１２からの流出角度α_２と同程
度に小さいものを採用することにで、液体の与えられた
速度エネルギーを効果的に圧力エネルギーに変換でき
る。逆にディフューザ３０として、その入口角度β_３が
羽根車１２からの流出角度α_２より大きいものを採用す
ると、流速の方向に垂直な通液路断面積が小さくなっ
て、ディフューザ３０への流入量が制限され、これによ
って、さらに流量を小さくすることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
翼入口先端径をポンプケーシング吸込口径より大きくし
て、羽根車の周縁部のみに翼を設けることで、液体に速
度エネルギーを与え得る翼の圧力面を小さくして、羽根
車の内部を流れる液体の流速を小さくすることができ
る。これによって、吐出し弁等によらずともポンプ内部
での小流量化が可能となり、小流量の使用において、羽
根車内部での逆流渦の発生を抑えて、高効率を達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の遠心ポンプの軸方
向断面図である。

【図２】図１に示す羽根車の正面断面図である。

【図３】図１及び図２に示す羽根車の外周部における液
体の速度三角形を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の遠心ポンプの軸方
向断面図である。

【図５】図４に示す羽根車及びディフューザの正面断面
図である。

【図６】従来の一般的な遠心ポンプの軸方向断面図であ
る。

【図７】図６に示す羽根車の正面断面図である。

【図８】図６及び図７に示す羽根車の外周部における液
体の速度三角形を示す図である。

【符号の説明】

１ ポンプケーシング ３ ケーシングカバー ４ 主軸 １２ 羽根車 １６ 主板 １７ 側板 １８ 翼 １９ 圧力面 ２０ 外周部 ３０ ディフューザ ３１ 通液路 Ｄ_２ ポンプケーシング吸込口径 Ｄ_３ 翼入口先端径 ｃ_ｍ１ 流体のメリジアン流速 ｕ_２ 羽根車外周速度 ｗ_２ 液体の羽根車に対する相対速度 α_２ 流体の羽根車からの流出角度 β_２ 羽根車の出口角度 β_３ ディフューザの入口角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 外山 幸雄 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 CC01 DD06 EE19 3H034 AA01 BB01 BB06 CC01 CC03 DD06 DD12 EE18

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 翼を有する羽根車を主軸の一端に固定
   し、該羽根車をポンプケーシングの内部に配置した遠心
   ポンプにおいて、 前記羽根車の翼入口先端径をポンプケーシング吸込口径
   より大きくして、羽根車の周縁部のみに翼を設けたこと
   を特徴とする遠心ポンプ。
2. 【請求項２】 前記羽根車の翼入口先端径を前記ポンプ
   ケーシング吸込口径の２〜４倍に設定したことを特徴と
   する請求項１記載の遠心ポンプ。
3. 【請求項３】 前記羽根車の外側にディフューザを配置
   したことを特徴とする請求項１または２記載の遠心ポン
   プ。