JP2005042650A

JP2005042650A - 遠心ポンプ

Info

Publication number: JP2005042650A
Application number: JP2003279154A
Authority: JP
Inventors: Yukio Toyama; 幸雄外山; Nobuyuki Terawaka; 信幸寺若; Shinobu Ishizuka; 忍石塚
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】小型ポンプに好適な断面積の小さいボリュートを容易に形成することができる遠心ポンプを提供する。
【解決手段】ケーシング１の内部に、主軸４の一端に固定された羽根車２を配置し、ケーシング１の開口部に、ケーシングカバー３が固着されている遠心ポンプにおいて、単ボリュート１１，１３又は複ボリュート１１，１１ａ〜１１ｄを、ケーシングカバー３に形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は遠心ポンプに係り、特に、単ボリュート又は複ボリュートを備えた遠心ポンプに関するものである。

図８は単ボリュート（シングルボリュートともいう）をもつ遠心ポンプの一般的な構成を示す縦断面図であり、図９は図８のIX−IX線断面図である。
図８に示すように、ケーシング２１の内部には羽根車２２が配置され、ケーシング２１の高圧側の開口部には、ケーシングカバー２３が固着されている。ケーシング２１は、取扱液（以下、単に液体という）をケーシング２１内に導入する吸込口２１ａと、ケーシング２１に導入された液体を吐出す吐出し口２１ｂとを備えている。ケーシングカバー２３の中央部には主軸２４が挿通され、主軸２４の一端に羽根車２２が固定されている。羽根車２２の内部には、複数の翼２２ａが設けられている。

図９に示すように、ケーシング２１の内周面には周方向に沿ってボリュート３１が形成され、ケーシング２１の吐出し口２１ｂの近傍には、ボリュート３１の終点と吐出し口２１ｂとを接続するボリュート３２が形成されている。また、ボリュート３２の始点（ボリュート３１の始点）には羽根車２２に向かって突出する舌部３３が形成されている。なお、図９においては羽根車２２の内部に設けられた翼は図示しない。

駆動機（図示せず）から与えられるトルクによって回転する主軸２４は、羽根車２２にトルクを伝達して、羽根車２２は主軸２４と共に回転する。液体は、吸込口２１ａからケーシング２１内に流入して、羽根車２２、ボリュート３１、そしてボリュート３２を順次通過して、吐出し口２１ｂに達する。

図１０は複ボリュート（ダブルボリュートともいう）をもつ遠心ポンプの一般的な構成を示す縦断面図であり、図１１は図１０のXI−XI線断面図である。
図１０に示すように、単ボリュートの場合と同様に、ケーシング２１の内部には、羽根車２２が配置されているとともに、ケーシング２１の高圧側の開口部には、ケーシングカバー２３が固着されている。ケーシングカバー２３の中央部には主軸２４が挿通され、主軸２４の一端に羽根車２２が固定されている。羽根車２２の内部には、複数の翼２２ａが設けられている。なお、図１１においては羽根車２２の内部に設けられた翼は図示しない。

図１１に示すように、ケーシング２１と羽根車２２との間には、複ボリュートを構成するための仕切板３４が設けられている。この仕切板３４の始点となる舌部３４ａは、主軸２４を中心として舌部３３（ボリュート３１の始点）とほぼ対称に位置している。仕切板３４はケーシング２１に一体に形成されており、この仕切板３４によってボリュート３１は外側のボリュート３１ａ及びボリュート３１ｂと内側のボリュート３１ｃ及びボリュート３１ｄとに分割されている。このような構成により、液体は、吸込口２１ａから流入して、羽根車２２を通過後、二つの流れになる。一つは、ボリュート３１、仕切板３４の外側のボリュート３１ａ及びボリュート３１ｂを通過して、仕切板３４の終点３４ｂに達する。もう一つは、ボリュート３１、仕切板３４の内側のボリュート３１ｃ及びボリュート３１ｄを通過して、仕切板３４の終点３４ｂに達する。仕切板３４の終点３４ｂで二つの流れが合流し、液体はボリュート３２を通過して、吐出し口２１ｂに達する。複ボリュートは、羽根車２２に作用する半径方向推力を低減させることができることから、吐出し量の大きい遠心ポンプ及び高揚程の遠心ポンプに多く採用されている。

このような遠心ポンプでは、ポンプが小型になるほどボリュートの断面積を小さくする必要があるため、小型ポンプ用のケーシングを鋳造により製作することが難しくなる。一般に、単ボリュートの場合において、図９に示す舌部３３におけるボリュート３２の断面積Ｓ４が約３００ｍｍ^２以下の場合、ケーシング２１とボリュート３１，３２とを一体で鋳造できない。その理由は次の通りである。すなわち、ケーシング２１を鋳造するとき、ボリュート３１，３２は中空であるために、中子を鋳型の内部空間に配設する必要がある。この中子が細かったり長かったりすると、鋳造時に溶解している金属に中子が押し流されたり、破断されたりする。また、鋳造後、ボリュート３１，３２の内周面に気孔などの欠陥があれば、特にボリュート３１，３２の断面積が小さい場合には、その欠陥の補修が困難である。

また、複ボリュートにおいても、単ボリュートの場合と同様の理由から、一般に、図１１に示すボリュート３１ｄの始点（舌部３３）における断面積Ｓ２及びボリュート３１ａの始点（舌部３４ａ）における断面積Ｓ３が約３００ｍｍ^２以下の場合、ケーシング２１とボリュート３１ａ，３１ｂ，３１ｃ及び３１ｄとを一体で鋳造できない。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、小型ポンプに好適な断面積の小さいボリュートを容易に形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。

上述した課題を達成するために、本発明の一態様は、ケーシングの内部に、主軸の一端に固定された羽根車を配置し、前記ケーシングの開口部に、ケーシングカバーが固着されている遠心ポンプにおいて、単ボリュート又は複ボリュートを前記ケーシングカバーに形成したことを特徴とする。

本発明の他の態様は、ケーシングの内部に、主軸の一端に固定された羽根車を配置し、前記ケーシングの開口部に、ケーシングカバーが固着されている遠心ポンプにおいて、単ボリュート又は複ボリュートが形成されるボリュート形成部材を、前記ケーシングと前記ケーシングカバーとの間に配設したことを特徴とする。

本発明によれば、単ボリュート又は複ボリュートをケーシング側に開口した状態で形成することができるので、ボリュート（単ボリュート又は複ボリュート）を鋳造又は機械加工によって容易に形成することができる。従って、小型ポンプに好適な断面積の小さいボリュートを容易に形成することができる。また、ボリュートを鋳造で形成した場合において、ボリュートの内周面に気孔などの欠陥があっても、その補修が容易である。

以下、本発明の一実施形態に係る遠心ポンプについて図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る遠心ポンプを示す縦断面図であり、図２は図１に示すII−II線断面図である。なお、図１及び図２は単ボリュートをもつ遠心ポンプの構成を示している。

図１に示すように、ケーシング１の内部には、羽根車２が配置されており、ケーシング１の高圧側に形成された開口部には、円板状のケーシングカバー３が固着されている。ケーシング１は、取扱液（以下、単に液体という）をケーシング１内に導入する吸込口１ａと、ケーシング１内に導入された液体を吐出す吐出し口１ｂとを備えている。ケーシングカバー３の中央部には主軸４が挿通され、主軸４の一端に羽根車２が固定されている。羽根車２の内部には、複数の翼２ａが設けられている。

図２に示すように、ケーシングカバー３には、上流側に位置するボリュート１１と、下流側に位置するボリュート１３が設けられている。より詳しくは、ケーシングカバー３の内周面全体にボリュート１１が周方向に沿って形成されており、ボリュート１１はその断面積が液体の流れ方向に沿って徐々に大きくなるように形成されている。ボリュート１１の終点にはボリュート１３が接続され、このボリュート１３はケーシング１の吐出し口１ｂに向かって延びている。このように、ボリュート１１及びボリュート１３によって単ボリュートが構成される。ケーシング１には、吐出し口１ｂとボリュート１３の終点とを連通する連通路１５が形成されている。ボリュート１３の始点（ボリュート１１の始点）には羽根車２に向かって突出する舌部１２が形成されている。なお、図２においては羽根車２の内部に設けられた翼は図示しない。

駆動機（図示せず）から与えられるトルクによって回転する主軸４は、羽根車２にトルクを伝達して、羽根車２は主軸４と共に回転する。羽根車２が回転すると、液体は、吸込口１ａからケーシング１内に流入して、羽根車２、ボリュート１１、そしてボリュート１３を順次通過して、ケーシング１の連通路１５を通過して吐出し口１ｂに達する。

このように構成することによって、ボリュート１１及びボリュート１３を、ケーシング１側に開口した状態でケーシングカバー３の側面に形成することができる。従って、小型のポンプに好適な断面積の小さいボリュートを容易に形成することができる。例えば、図２に示す舌部１２におけるボリュート１３の断面積Ｓ１が約１００ｍｍ^２以上であれば、中子を用いることなくボリュート１１及びボリュート１３をケーシングカバー３と一体的に鋳造により形成できる。また、舌部１２におけるボリュート１３の断面積Ｓ１が１００ｍｍ^２未満では、フライス盤などによって、ボリュート１１及びボリュート１３を容易に機械加工できる。ケーシング１の連通路１５は、鋳造時に中子を用いて形成するか、又は機械加工で形成することができる。

また、ボリュート１１、ボリュート１３及び連通路１５を鋳造で形成した場合、これらの内周面に気孔などの欠陥があっても、ボリュート１１及びボリュート１３は、ケーシング１側に開口しているので補修が容易であり、連通路１５は、ボリュート１３に比べて相対的に短いので、同様に補修が容易である。

図３は本発明の第２の実施形態に係る遠心ポンプの構成を示す縦断面図であり、図４は図３のIV−IV線断面図である。図３及び図４は、複ボリュートをもつ遠心ポンプの構成を示している。なお、特に説明しない本実施形態の構成については上述した第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。

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、ケーシング１の高圧側の開口部には、円板状のケーシングカバー３が固着されている。ケーシングカバー３の中央部には、主軸４が挿通され、主軸４の一端に羽根車２が固定されている。ケーシングカバー３の内周面と羽根車２の外周部との間には、周方向に延びる仕切板１４が設けられており、この仕切板１４はケーシングカバー３に一体に形成されている。仕切板１４の始点となる舌部１４ａは、主軸４を中心として舌部１２とほぼ対称に位置している。この仕切板１４によってボリュート１１は外側のボリュート１１ａ，１１ｂと内側のボリュート１１ｃ，１１ｄとに分割されている。このように、本実施形態の複ボリュートは、ボリュート１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１１ｄにより構成される。

羽根車２を回転させると、液体は、吸込口１ａから流入して、羽根車２を通過後、二つの流れになる。一つは、ボリュート１１、仕切板１４の外側のボリュート１１ａ及びボリュート１１ｂを通過して、仕切板１４の終点１４ｂに達する。もう一つは、ボリュート１１、仕切板１４の内側のボリュート１１ｃ及びボリュート１１ｄを通過して、仕切板１４の終点１４ｂに達する。仕切板１４の終点１４ｂで二つの流れが合流し、液体は連通路１５を通過して吐出し口１ｂに達する。

このように構成することによって、単ボリュートの場合と同様に、ボリュート１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１１ｄを、ケーシング１側に開口した状態でケーシングカバー３の側面に形成することができる。従って、小型のポンプに好適な断面積の小さいボリュートを容易に形成することができる。例えば、図４に示す舌部１２におけるボリュート１１ｄの断面積Ｓ２及びボリュート１１ａの断面積Ｓ３が約１００ｍｍ^２以上であれば、これらのボリュート１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１１ｄをケーシングカバー３と一体で鋳造できる。また、断面積Ｓ２及びＳ３が１００ｍｍ^２未満の場合では、フライス盤などによって、これらのボリュート１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１１ｄを容易に機械加工できる。ケーシング１の連通路１５は、鋳造時に中子を用いて形成するか、又は機械加工で形成することができる。

図５は本発明の第３の実施形態の遠心ポンプを示す縦断面図であり、図６は図５に示すVI−VI線断面図である。図５及び図６は単ボリュートをもつ遠心ポンプの構成を示している。なお、特に説明しない本実施形態の構成については上述した第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。

図５に示すように、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、ケーシング１の高圧側の開口部には円板状のケーシングカバー３が固着されている。ケーシング１とケーシングカバー３との間には、単ボリュートとしてのボリュート１１及びボリュート１３が形成されるボリュート形成部材５が配設されている。ボリュート形成部材５は環状の形状を有しており、ボリュート１１はボリュート形成部材５の側面（内周面）に形成され、ボリュート１３は、ボリュート１１の終点に接続されるようにボリュート形成部材５の側面に形成されている。なお、図５に示すボリュート形成部材５に図３及び図４に示す仕切板１４を設けることによって複ボリュートを形成することもできる。この場合の図５のVI−VI線断面図は図７のようになる。

このように構成することによって、ボリュート１１及びボリュート１３を、ケーシング１側に開口した状態で形成することができ、上述した第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。これに加え、図６及び図７において、羽根車２の外周と舌部１２及び舌部１４ａとの半径方向の隙間δ１及びδ２を一定に維持しつつ羽根車２の直径Ｄを変化させる場合には、ケーシング１、ケーシングカバー３（図５参照）及び主軸４を交換することなく、ボリュート形成部材５だけを変えればよい。一般に、羽根車２の外周と舌部１２及び舌部１４ａとの半径方向の隙間δ１及びδ２が大きくなれば、ポンプ効率が低下する。本実施形態によれば、ボリュート形成部材５だけを変えることで隙間δ１及びδ２を一定に維持することができ、ポンプ効率の低下を防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る遠心ポンプを示す縦断面図である。図１に示すII−II線断面図である。本発明の第２の実施形態に係る遠心ポンプを示す縦断面図である。図３に示すIV−IV線断面図である。本発明の第３の実施形態に係る遠心ポンプを示す縦断面図である。図５に示すVI−VI線断面図である。複ボリュートの場合における図５のVI−VI線断面図である。一般的な遠心ポンプの構成例を示す縦断面図である。図８に示すIX−IX線断面図である。一般的な遠心ポンプの他の構成例を示す縦断面図である。図１０に示すXI−XI線断面図である。

符号の説明

１，２１ケーシング
１ａ，２１ａ吸込口
１ｂ，２１ｂ吐出し口
２，２２羽根車
３，２３ケーシングカバー
４，２４主軸
５ボリュート形成部材
１１，１１ａ〜１１ｄ，１３，３１，３１ａ〜３１ｄ，３２ボリュート
１２，１４ａ，３３，３４ａ舌部
１４，３４仕切板
１５連通路

Claims

ケーシングの内部に、主軸の一端に固定された羽根車を配置し、前記ケーシングの開口部に、ケーシングカバーが固着されている遠心ポンプにおいて、
単ボリュート又は複ボリュートを前記ケーシングカバーに形成したことを特徴とする遠心ポンプ。
ケーシングの内部に、主軸の一端に固定された羽根車を配置し、前記ケーシングの開口部に、ケーシングカバーが固着されている遠心ポンプにおいて、
単ボリュート又は複ボリュートが形成されるボリュート形成部材を、前記ケーシングと前記ケーシングカバーとの間に配設したことを特徴とする遠心ポンプ。