JP2003201994A - Centrifugal pump - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[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可能な
低比速度遠心ポンプに関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a centrifugal pump,
In particular, the present invention relates to a low specific speed centrifugal pump capable of achieving high efficiency when speeding up.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１０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１０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
とともに、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。2. Description of the Related Art FIG. 10 is a sectional view showing a general structure of a centrifugal pump of this type. As shown in FIG. 10, the impeller 2 is arranged inside the pump casing 1, and the high pressure side opening of the pump casing 1 is
The casing cover 3 is fixed. One end of a rotor 4 is inserted inside the casing cover 3, and the impeller 2 is fixed to one end of the rotor 4.
【０００３】図１１ないし図１４は、それぞれ羽根車２
の断面構成例を示す。すなわち、図１１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１
２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を渦巻状に配置し、通液路の
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している。一方、
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、狭くなるように形成してい
る。羽根車２の通液路断面は、それぞれ一般的には、長
方形、平行四辺形若しくは台形で形成している。11 to 14 respectively show an impeller 2
An example of a cross-sectional configuration of is shown. That is, FIG. 11 is a front sectional view showing an example of an impeller of a general centrifugal pump.
2 is a meridional sectional view thereof. As shown, the main plate 6
The wing portion 8 is spirally arranged between the side plate 7 and the side plate 7, and the height Hi (i = 1 to 5) of the liquid passage is increased as the radius Ri (i = 1 to 5) is increased. Is formed. on the other hand,
The width Ji (i = 1 to 5) of the liquid passage has a radius Ri (i = 1 to 1).
It is formed so that it becomes narrower as 5) becomes larger. The cross section of the impeller 2 is generally rectangular, parallelogrammatic or trapezoidal.
【０００４】図１３は、更に他の従来例の羽根車を示
し、小吐出し量・高揚程ポンプに適した低比速度特性を
得るために、翼部８自体を、半径Ｒｉ（ｉ＝１〜６）が
大きくなるに従い、拡大するように形成している。この
場合でも、羽根車２の通液路断面は、それぞれ一般的に
は、長方形、平行四辺形若しくは台形で形成している。FIG. 13 shows still another conventional impeller, in which the blade 8 itself has a radius Ri (i = 1) in order to obtain a low specific speed characteristic suitable for a small discharge amount / high head pump. It is formed so that as (6) becomes larger, it expands. Even in this case, the cross section of the liquid passage of the impeller 2 is generally formed in a rectangular shape, a parallelogram shape, or a trapezoidal shape.
【０００５】[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を回転して、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。そこで、高速運転する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
通液路に逆流渦が発生しないように対策してきた。In such a centrifugal pump, the impeller 2 is rotated by the driving machine, velocity energy is given to the liquid by the impeller 2, and the liquid is converted into pressure energy by decelerating the pump casing 1. is doing. By increasing the rotation speed of the impeller 2, the friction loss of the impeller 2 further increases, and particularly in a low specific speed pump, the friction loss of the impeller significantly reduces the pump efficiency. Therefore, in the low specific speed pump that operates at high speed, in order to improve the pump efficiency, measures have been taken to reduce the surface roughness and prevent backflow vortices from occurring in the impeller passage.
【０００６】また、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吐出し量は大きくなる。こ
の遠心ポンプを小吐出し量点で、ある一定の全揚程で使
用する場合には、吐出し弁などを使用して、吐出し量を
制限する必要がある。この場合では、エネルギーの損失
に加え、羽根車２の内部の逆流渦は更に大きくなり、ポ
ンプ効率の低下及び振動が増大するという問題がある。When the centrifugal pump is sped up, the discharge amount at the highest efficiency point increases in proportion to the rotation speed. When this centrifugal pump is used at a small discharge amount point and with a certain total head, it is necessary to limit the discharge amount by using a discharge valve or the like. In this case, in addition to the loss of energy, there is a problem that the backflow vortex inside the impeller 2 is further increased, and the pump efficiency is lowered and the vibration is increased.
【０００７】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、高速化した場合に高効率を達成することが可能で
あるとともに、小吐出し量で安定運転が可能な低比速度
遠心ポンプを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides a low specific speed centrifugal pump capable of achieving high efficiency when operating at high speed and capable of stable operation with a small discharge amount. The purpose is to provide.
【０００８】[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、該羽根車は主板
と側板を有し、該羽根車翼入口から翼出口間で、該羽根
車通液路の高さと幅を同一寸法及び直線形状として、更
に、該羽根車通液路断面を正方形又は略正方形で形成
し、比速度ｎｓ＝（ｎＱ１／２）／Ｈ３／４（ｎ：回転
速度（ｍｉｎ−１），Ｑ：吐出し量（ｍ３／ｍｉｎ），
Ｈ：全揚程（ｍ））は６３ないし１１２であり、最高効
率点における吐出し量が０．００５ないし１００Ｌ（リ
ットル）／ｍｉｎであることを特徴とする。The invention according to claim 1 is a centrifugal pump in which an impeller fixed to one end of a main shaft is arranged inside a pump casing, the impeller having a main plate and side plates, From the impeller blade inlet to the blade outlet, the height and width of the impeller fluid passage are the same size and linear shape, and the cross section of the impeller fluid passage is square or substantially square, and the specific speed is ns. = (NQ 1/2 ) / H 3/4 (n: rotational speed (min −1 ), Q: discharge amount (m 3 / min),
H: total head (m)) is 63 to 112, and the discharge amount at the highest efficiency point is 0.005 to 100 L (liter) / min.
【０００９】請求項２に記載の発明は、羽根車直径が１
０ないし１３０ｍｍ、かつ、羽根車通液路の高さ及び幅
が０．５ないし６ｍｍであることを特徴とする。The invention according to claim 2 has an impeller diameter of 1
It is characterized in that the impeller fluid passage has a height and a width of 0.5 to 6 mm.
【００１０】本発明によれば、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、
かつ、小吐出し量でも安定した運転を達成することが可
能である。According to the present invention, the friction loss of the impeller is reduced, and in particular, the high-speed low-specific-speed centrifugal pump is highly efficient,
Moreover, it is possible to achieve stable operation even with a small discharge amount.
【００１１】[0011]
【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
遠心ポンプを示すもので、図１は羽根車２の正面断面
図、図２は羽根車２の子午断面図であり、図１は図２に
おける断面Ａを示す。図１および図２に示す羽根車２
は、図１０に示す遠心ポンプに装着する。従来例と同一
または相当部分には、同一の符号を付して、その重複し
た説明を省略する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show a centrifugal pump according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front sectional view of an impeller 2, FIG. 2 is a meridional sectional view of the impeller 2, and FIG. Section A is shown. Impeller 2 shown in FIGS. 1 and 2.
Is mounted on the centrifugal pump shown in FIG. The same or corresponding parts as those of the conventional example are designated by the same reference numerals, and the duplicated description thereof will be omitted.
【００１２】図１および図２に示すように、主板６と側
板７との間に、翼部８を配置し、この翼部８は扇形に末
広がりに形成している。これにより、翼部８，８間に、
溝状の通液路９を形成し、低比速度遠心ポンプに好適な
翼形状となっている。ここで、翼入口になる半径Ｒ１の
通液路の高さをＨ１とし、幅をＪ１とする。同様に、翼
出口になる半径Ｒ２の通液路の高さをＨ２とし、幅をＪ
２とする。そして、高さ及び幅がＨｉ＝Ｊｉ（ｉ＝１，
２）として、かつ、半径がＲ１からＲ２に到達する間に
おいて、高さＨ１及び幅Ｊ１を、図示したように直線で
形成する。すなわち、通液路９の断面は、半径Ｒ１とＲ
２間の全範囲で正方形に形成している。As shown in FIGS. 1 and 2, a wing portion 8 is arranged between the main plate 6 and the side plate 7, and the wing portion 8 is formed in a fan-like shape and flared. As a result, between the wings 8 and 8,
A groove-shaped liquid passage 9 is formed to have a blade shape suitable for a low specific speed centrifugal pump. Here, the height of the liquid passage having the radius R1 that becomes the blade inlet is H1, and the width is J1. Similarly, the height of the liquid passage having a radius R2 that becomes the blade outlet is H2, and the width is J
Set to 2. The height and width are Hi = Ji (i = 1,
As 2), and while the radius reaches from R1 to R2, the height H1 and the width J1 are formed by a straight line as illustrated. That is, the cross section of the liquid passage 9 has radii R1 and R
The entire area between the two is formed into a square.
【００１３】ここで、通液路の高さＨｉ（ｉ＝１，２）
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、同様に、通液路９の幅Ｊｉ
（ｉ＝１，２）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、すなわち、濡れ縁Ｓｉ
は、
Ｓｉ＝２×（Ｈｉ＋Ｊｉ） （ｉ＝１，２）
となる。羽根車の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ポンプにおいて、
ポンプ効率に大きく影響する。したがって、通液路の断
面を正方形に形成することによって、通液路断面積当た
りの濡れ縁が最小となり、低比速度ポンプにおいて、最
高のポンプ効率を得ることが可能である。Here, the height of the liquid passage Hi (i = 1, 2)
Is the interval (diameter) of the cross section (indicated by an inscribed circle) of the liquid passage 9 between the blade portions 8, 8, and similarly, the width Ji of the liquid passage 9
(I = 1, 2) is the liquid passage 9 between the main plate 6 and the side plate 7.
Is the interval (diameter) of the cross section (indicated by an inscribed circle). Figure 3
Shows schematically a part of the liquid passage of the impeller 2. Sum around the cross section through which liquid passes, that is, wet edge Si
Becomes Si = 2 × (Hi + Ji) (i = 1, 2). If the surface roughness of the impeller is the same, this wet edge Si
The friction loss is minimized with the shape that minimizes. This friction loss is especially caused in low specific speed pumps that operate at high speed.
It greatly affects the pump efficiency. Therefore, by forming the cross section of the liquid passage in a square shape, the wetting edge per liquid passage cross-sectional area is minimized, and it is possible to obtain the highest pump efficiency in the low specific speed pump.
【００１４】なお、正方形よりも濡れ縁Ｓｉが最小にな
る形状には、図４に模式的に示した円がある。この場合
に、正方形の場合と同一の通液路断面積にするには、
Ｈｉ×Ｊｉ＝（π／４）×Ｄｉ２
ゆえに、Ｄｉ≒１．１３×Ｊｉ
となり、羽根車２の幅Ｊｉ方向が、約１１３％になる。
半径方向に見た翼入口部を、図５及び図６に示す。図６
に示した円の場合には、図５に示した正方形の場合と比
較して、翼入口部において通液路以外の液体の流入に対
する無効な面積８が大きくなる。そのため、通液路断面
が円の場合には、翼入口部において衝突損失が増大し、
吸込性能を悪化する。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。この実施形態の遠
心ポンプは、小吐出し量・高揚程を得るように、比速度
ｎｓ＝（ｎＱ１／２）／Ｈ３／４（ｎ：回転速度（ｍｉ
ｎ−１），Ｑ：吐出し量（ｍ ３／ｍｉｎ），Ｈ：全揚程
（ｍ））は６３ないし１１２（６３以上１１２以下）で
あり、最高効率点における吐出し量が０．００５ないし
１００Ｌ（リットル）／ｍｉｎ（０．００５Ｌ（リット
ル）／ｍｉｎ以上１００Ｌ（リットル）／ｍｉｎ以下）
となるように設計している。また、本遠心ポンプでは、
羽根車直径が１０ないし１３０ｍｍ（１０ｍｍ以上１３
０ｍｍ以下）、かつ、羽根車通液路の高さ及び幅が０．
５ないし６ｍｍ（０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下）において
適用可能である。したがって、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、翼入口の通
液路断面を正方形とすることによって、良好な吸込性能
を得ることが可能である。なお、通液路断面は、正方形
でなくても、正方形に近似した形状、即ち略正方形であ
ってもよい。It should be noted that the wetting edge Si is minimized compared to the square.
The shape has a circle schematically shown in FIG. in this case
In order to have the same fluid passage cross-sectional area as in the case of the square,
Hi × Ji = (π / 4) × DiTwo
Therefore, Di≈1.13 × Ji
Therefore, the width Ji direction of the impeller 2 becomes about 113%.
The blade inlet portion viewed in the radial direction is shown in FIGS. 5 and 6. Figure 6
In the case of the circle shown in Fig. 5, compared with the case of the square shown in Fig.
In comparison with the inflow of liquid other than the liquid passage at the blade inlet,
The invalid area 8 is increased. Therefore, the cross section of the liquid passage
If is a circle, the collision loss increases at the blade entrance,
Suction performance deteriorates. Therefore, in the case of speedup,
Cavitation problems also occur. Far of this embodiment
The heart pump uses a specific speed to obtain a small discharge volume and high head.
ns = (nQ1/2) / H3/4(N: rotation speed (mi
n-1), Q: Discharge rate (m Three/ Min), H: Total head
(M)) is 63 to 112 (63 or more and 112 or less)
Yes, the discharge amount at the highest efficiency point is 0.005 or
100 L (liter) / min (0.005 L (lit
L) / min or more and 100 L (liter) / min or less)
It is designed to be. Also, with this centrifugal pump,
Impeller diameter is 10 to 130 mm (10 mm or more 13
0 mm or less), and the height and width of the impeller fluid passage are 0.
5 to 6 mm (0.5 mm or more and 6 mm or less)
Applicable. Therefore, in this centrifugal pump
Assumes high-speed driving. Therefore, the wing entrance
Good suction performance due to square liquid passage section
It is possible to obtain The cross section of the liquid passage is square.
Even if it is not,
You may.
【００１５】図７は、本発明と従来型の遠心ポンプの性
能を比較した図である。図７において、横軸は流量（Ｌ
／ｍｉｎ）を表し、縦軸は全揚程（ｍ）および効率
（％）を表している。本発明の遠心ポンプを破線で示
し、従来型の遠心ポンプを実線で示している。羽根車外
径、翼枚数及びポンプケーシングは同一で、羽根車入口
断面積がほぼ同じ場合の比較である。また、羽根車表面
粗さも同一である。本発明の羽根車では、全揚程が高
く、また効率も優っている。すなわち、通液路断面を正
方形に形成することによって、濡れ縁が最小となり、特
に高速運転時に摩擦損失を低減し、また逆流渦の発生を
抑止するためである。FIG. 7 is a diagram comparing the performance of the present invention with that of a conventional centrifugal pump. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the flow rate (L
/ Min), and the vertical axis represents the total head (m) and efficiency (%). The centrifugal pump of the present invention is shown by a broken line, and the conventional centrifugal pump is shown by a solid line. This is a comparison when the outer diameter of the impeller, the number of blades, and the pump casing are the same, and the cross-sectional area of the impeller inlet is almost the same. The surface roughness of the impeller is also the same. With the impeller of the present invention, the total head is high and the efficiency is excellent. That is, by forming the cross section of the liquid passage in a square shape, the wetting edge is minimized, the friction loss is reduced especially at the time of high-speed operation, and the generation of backflow vortices is suppressed.
【００１６】図８及び図９は、羽根車の他の実施例を示
す図である。図８は、出口角度を９０°より小さく形成
した羽根車の正面断面図であり、図９は、鋳造や射出成
形によって羽根車を製造する場合に必要な半径ｒの丸み
を、通液路断面の４個所の角部に設けた場合の模式図で
ある。これらの場合にも、前述したように、高速運転時
に摩擦損失を低減し、また、逆流渦の発生を抑止でき、
高効率を達成できる。8 and 9 are views showing another embodiment of the impeller. FIG. 8 is a front sectional view of an impeller having an outlet angle smaller than 90 °, and FIG. 9 shows a roundness of a radius r required when manufacturing an impeller by casting or injection molding, and a cross section of a liquid passage. It is a schematic diagram at the time of providing in four corners of. Also in these cases, as described above, it is possible to reduce friction loss during high-speed operation, and to suppress the generation of backflow vortices.
High efficiency can be achieved.
【００１７】[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可能であるとともに、小
吐出し量・高揚程の負荷に対して、安定性の高い運転が
可能になる。As described above, according to the present invention,
In particular, a high-speed, low-specific-speed centrifugal pump can reduce friction loss and achieve high efficiency, and can operate with high stability even with a small discharge amount and high head load. become.
【図１】本発明の実施形態の羽根車の正面断面図であ
る。FIG. 1 is a front sectional view of an impeller of an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す羽根車の子午断面図である。FIG. 2 is a meridional sectional view of the impeller shown in FIG.
【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。FIG. 3 is a diagram schematically showing a liquid passage of the impeller shown in FIG.
【図４】羽根車の通液路を円形とした場合の模式図であ
る。FIG. 4 is a schematic diagram when the liquid passage of the impeller is circular.
【図５】図１に示した羽根車翼入口を半径方向に見た図
である。5 is a view of the impeller blade inlet shown in FIG. 1 as viewed in the radial direction.
【図６】羽根車の通液路を円形とした場合の羽根車翼入
口を半径方向に見た図である。FIG. 6 is a view of the impeller blade inlet when viewed in the radial direction when the liquid passage of the impeller is circular.
【図７】本発明と従来型の遠心ポンプの性能の比較例を
示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a comparative example of the performances of the present invention and a conventional centrifugal pump.
【図８】図１に示す羽根車の他の一例を示す正面断面図
である。FIG. 8 is a front sectional view showing another example of the impeller shown in FIG.
【図９】図１に示す羽根車の通液路の他の一例を示す模
式図である。9 is a schematic view showing another example of the liquid passage of the impeller shown in FIG.
【図１０】一般的な遠心ポンプの構成例を示す断面図で
ある。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration example of a general centrifugal pump.
【図１１】従来の羽根車の一例を示す正面断面図であ
る。FIG. 11 is a front sectional view showing an example of a conventional impeller.
【図１２】図１１に示す羽根車の子午断面図である。12 is a meridional cross-sectional view of the impeller shown in FIG.
【図１３】従来の羽根車の他の一例を示す正面断面図で
ある。FIG. 13 is a front sectional view showing another example of a conventional impeller.
【図１４】図１３に示す羽根車の子午断面図である。14 is a meridional sectional view of the impeller shown in FIG.
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 1 pump casing 2 impeller 3 casing cover 4 rotor 6 main plate 7 side plate 8 wings 9 liquid passage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関野 孝久 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 DD03 EE19 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Takahisa Sekino 11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd. Inside the EBARA CORPORATION F-term (reference) 3H033 AA01 BB01 BB06 CC01 DD03 EE19
Claims (2)
に固定した羽根車を配置した遠心ポンプにおいて、該羽
根車は主板と側板を有し、該羽根車翼入口から翼出口間
で、該羽根車通液路の高さと幅を同一寸法及び直線形状
として、更に、該羽根車通液路断面を正方形又は略正方
形で形成し、比速度ｎｓ＝（ｎＱ１／ ２）／Ｈ
３／４（ｎ：回転速度（ｍｉｎ−１），Ｑ：吐出し量
（ｍ３／ｍｉｎ），Ｈ：全揚程（ｍ））は６３ないし１
１２であり、最高効率点における吐出し量が０．００５
ないし１００Ｌ（リットル）／ｍｉｎであることを特徴
とする遠心ポンプ。1. A centrifugal pump in which an impeller fixed to one end of a main shaft is disposed inside a pump casing, wherein the impeller has a main plate and a side plate, and the impeller is provided between an inlet and an outlet of the impeller. car liquid passing passage height and width as the same size and linear shape, further, the impeller liquid passing path section formed in a square or substantially square, specific speed ns = (nQ 1/2) / H
3/4 (n: rotation speed (min −1 ), Q: discharge amount (m 3 / min), H: total head (m)) is 63 to 1
12 and the discharge amount at the highest efficiency point is 0.005
To 100 L (liter) / min, a centrifugal pump.
つ、羽根車通液路の高さ及び幅が０．５ないし６ｍｍで
あることを特徴とする請求項１記載の遠心ポンプ。2. The centrifugal pump according to claim 1, wherein the impeller has a diameter of 10 to 130 mm, and the impeller fluid passage has a height and a width of 0.5 to 6 mm.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001400401A JP2003201994A (en) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | Centrifugal pump |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001400401A JP2003201994A (en) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | Centrifugal pump |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003201994A true JP2003201994A (en) | 2003-07-18 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003201994A (en) |
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