JP2008019752A - Multistage diffuser pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多段ディフューザポンプに関するものである。 The present invention relates to a multi-stage diffuser pump.
多段ディフューザポンプの振動騒音を低減するために、案内羽根ディフューザ等の入口と羽根車の出口の間隙を大きくして振動騒音を低減する方法や、羽根車出口を3次元にスキューをつけてひねり、両者の干渉を緩和して振動騒音を低減する手法が知られている。 In order to reduce the vibration noise of the multistage diffuser pump, a method of reducing the vibration noise by increasing the gap between the inlet of the guide vane diffuser and the outlet of the impeller, or twisting the impeller outlet in three dimensions, A technique for reducing vibration noise by reducing the interference between the two is known.
特許文献1では、振動騒音を低減するための羽根車と案内羽根の取り付け方法として以下の式を提案している。
In
しかしながら上記従来技術の第1,第2の手段では多段ディフューザポンプの効率や他の特性を悪化させる難点があり、それらの特性を考慮すると大きな効果は期待できず実用性に乏しいという問題点がある。 However, the first and second means of the prior art have a problem of deteriorating the efficiency and other characteristics of the multi-stage diffuser pump, and considering these characteristics, there is a problem that a large effect cannot be expected and practicability is poor. .
また、第3の手段はディフューザに働く半径方向の流体加振力を低減する方法であり、ポンプ騒音に最も影響を与える軸方向の流体加振力の低減については言及されていない。 The third means is a method of reducing the radial fluid exciting force acting on the diffuser, and does not mention reduction of the axial fluid exciting force that most affects the pump noise.
本発明の目的は、振動騒音を低減した多段ディフューザポンプを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a multistage diffuser pump with reduced vibration noise.
上記目的は、ケーシング内に回転支持された回転軸と、この回転軸に装着された多段の羽根車と、この多段の羽根車に対して前記ケーシング内の円板に設けられた多段の案内羽根と戻り羽根とを有する多段ディフューザポンプにおいて、前記羽根車は同じ形状と同じ羽根枚数を有して前後2段組み合わせたものであって、少なくとも一組の羽根車の周方向取り付け位置の位相が前後で0.5ピッチずれていることにより達成される。 The object is to provide a rotary shaft rotatably supported in the casing, a multistage impeller mounted on the rotary shaft, and a multistage guide vane provided on a disk in the casing with respect to the multistage impeller. In the multi-stage diffuser pump having the return blades, the impeller has the same shape and the same number of blades and is combined in two stages in the front and rear, and the phase of the circumferential mounting position of at least one set of impellers is This is achieved by shifting by 0.5 pitch.
また上記目的は、前記羽根車の周方向取り付け位置の位相が前後で0.47 ピッチ以上0.53ピッチ以下ずれていることにより達成される。 The above object is achieved by the fact that the phase of the circumferential mounting position of the impeller is shifted by not less than 0.47 pitch and not more than 0.53 pitch in the front and rear.
また上記目的は、前記羽根の枚数が偶数枚であることにより達成される。 The above object is achieved by the even number of blades.
また上記目的は、前記羽根の枚数が奇数枚であることにより達成される。 The above object is achieved by the fact that the number of blades is an odd number.
また上記目的は、前記円板に設けられた羽根の位相を一致させたことにより達成される。 Further, the above object is achieved by matching the phases of the blades provided on the disk.
本発明によれば、振動騒音を低減した多段ディフューザポンプを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the multistage diffuser pump which reduced the vibration noise can be provided.
ところで、多段ディフューザポンプにおいて半径方向の流体加振力については上述の特許文献1を例に説明したように対策がなされていたが、当時は軸方向の流体加振力について考え至っていなかった。
By the way, in the multistage diffuser pump, countermeasures have been taken for the radial fluid excitation force as described in the above-mentioned
本発明の発明者らは騒音の原因についてさらに追及していった結果、この度軸方向の流体加振力が影響していることが分かった。 The inventors of the present invention have further investigated the cause of noise, and as a result, it has been found that the fluid excitation force in the axial direction is influential.
軸方向の流体加振力発生メカニズムについて図3を使って簡単に説明する。
図3は多段ディフューザポンプの断面図である。
図3において、1は多段ディフューザポンプである。この多段ディフューザポンプ1の内部には回転軸4に羽根車6が固定されている。7は案内羽根である。8aは円板8に設けられた戻り羽根である。これら羽根車6,案内羽根7,戻り羽根8aがひとつのセットとなって複数段軸方向に配置されている。これらがケーシング9で覆われている。
A mechanism for generating an axial fluid exciting force will be briefly described with reference to FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a multistage diffuser pump.
In FIG. 3, 1 is a multistage diffuser pump. An
そして、羽根車6の端縁から遠心方向に放出される流体は端縁近辺で乱流が発生する。この乱流によって流体は円板8を覆うように流れることによってこの円板を境として軸方向に大小の圧力差が発生してしまう。この圧力差によって円板8が軸方向に振動するため、この振動がケーシング9に伝播して騒音となってしまうことが分かった。
The fluid discharged from the end edge of the
さらに説明すると、ケーシング9に作用する軸方向の流体加振力は、羽根車6の羽根枚数Zと羽根車6aにおける回転周波数Nの積の整数倍mNZ(m=1,2,3,4,・・・・)の成分のみが選択的に大きくなることが理論計算及び実験により確認されている。このケーシング9に作用する流体加振力がケーシング9を軸方向に振動させてしまうことから多段ディフューザポンプの騒音発生の原因となっている。
More specifically, the axial vibration exciting force acting on the casing 9 is an integral multiple mNZ (m = 1, 2, 3, 4, 4) of the product of the number of blades Z of the
これに対して多段ディフューザポンプ1の振動騒音を低減するために、戻り羽根8aの入口と羽根車6aの出口の間隙を大きくして振動騒音を低減する方法や、羽根車6a出口を3次元にスキューを付けて捻り、両者の干渉を緩和して振動騒音を低減する手法が知られている。
On the other hand, in order to reduce the vibration noise of the
しかしながら、この種の手法では満足な効果を得ることができなかった。そこで本発明の発明者らが振動騒音低減について種々検討した結果、以下のような実施例を得た。 However, this type of technique has not been able to obtain a satisfactory effect. Therefore, as a result of various studies on vibration noise reduction by the inventors of the present invention, the following examples were obtained.
ケーシング内に軸装した回転軸に装着された多段の羽根車に対して、前記ケーシングに配設された多段の案内羽根と戻り羽根を有する多段ディフューザポンプの実施例について説明する。 An embodiment of a multistage diffuser pump having multistage guide vanes and return vanes arranged in the casing will be described with respect to a multistage impeller mounted on a rotary shaft mounted in a casing.
図1は、本発明の一実施例を備えた羽根車の正面図である。
図2は、図1のA−A′断面図である。
図3は、組立てられた多段ディフューザポンプの断面図である。
図1,図2において、本実施例では羽根車6の枚数が7枚の場合を表しており、羽根車6はある段における状態である。破線で示した羽根車6aは羽根車6の次の段の羽根車に位置を表している。2はシュラウド、3はハブ、4は回転軸である。
FIG. 1 is a front view of an impeller provided with an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the assembled multi-stage diffuser pump.
1 and 2, the present embodiment shows a case where the number of
図3において、羽根車6,案内羽根7,戻り羽根8aからなる段が複数軸方向に配置されており、それらをケーシング9の内部に収納されている。
In FIG. 3, a stage including an
図4は多段ディフューザポンプのポンプ部分を平面的に表した概念図である。
図4において、9は多段ディフューザポンプ1の外郭を形成するケーシングである。図4で表した多段ディフューザポンプ1は羽根車6,案内羽根7,戻り羽根8aによって構成されたポンプが6段で構成されている。ケーシング9には案内羽根7と戻り羽根8aが所定の間隔で取り付けられている。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the pump portion of the multistage diffuser pump in a plan view.
In FIG. 4, reference numeral 9 denotes a casing that forms the outline of the
それぞれの段の羽根車6,案内羽根7,戻り羽根8aの羽根形状と羽根枚数は同じであり、それぞれの段の案内羽根7と戻り羽根8aの周方向の取り付け位置は全段で同じである。
The blade shape and the number of blades of the
上記多段ディフューザポンプにおいては、図2に示すようにある段の羽根車6に対して、その直後の段の羽根車6a(破線で示す)における周方向の取り付け位置位相が0.5 ピッチずれている。
In the above-described multistage diffuser pump, the circumferential mounting position phase of the
例えば図4に示すように、J=1段目の羽根車に対してJ=2段目の羽根車における周方向取り付け位置位相を0.5 ピッチずらしている。これにより、J=1段目の案内羽根7及び戻り羽根8a側板に働く軸方向の流体加振力とJ=2段目の案内羽根及び戻り羽根の側板に働く流体加振力の位相が180度ずれるのでJ=1段目とJ=2段目の軸方向の流体加振力が相殺されることになる。
For example, as shown in FIG. 4, the circumferential mounting position phase in the J = 2 stage impeller is shifted by 0.5 pitch with respect to the J = 1 stage impeller. As a result, the phase of the fluid excitation force in the axial direction acting on the side plate of J = first
図5は図3に示す多段ディフューザポンプの流体解析結果から、J=1段目の案内羽根7及び戻り羽根8aの側板に働く軸方向の流体加振力の2NZ成分及びJ=2段目の案内羽根及び戻り羽根の側板に働く軸方向の流体加振力2NZ成分の時間変化を求めた結果を表している。
図5によれば、実線で示す流体加振力と破線で示す流体加振力のように位相が180度ずれており、軸方向の流体加振力が相殺されているのがわかる。これによりケーシング9に伝わる軸方向の流体加振力が低減され、それによってケーシング9の軸方向の振動が低減されるため多段ディフューザポンプの振動騒音の低減が達成できる。
FIG. 5 shows the results of fluid analysis of the multi-stage diffuser pump shown in FIG. 3, and the 2NZ component of the axial fluid excitation force acting on the side plates of J =
According to FIG. 5, it can be seen that the fluid excitation force indicated by the solid line and the fluid excitation force indicated by the broken line are 180 degrees out of phase and the axial fluid excitation force is offset. As a result, the axial fluid excitation force transmitted to the casing 9 is reduced, and thereby the axial vibration of the casing 9 is reduced, so that the vibration noise of the multistage diffuser pump can be reduced.
ここで、少なくとも一組の羽根車6の位相が前後で0.5 ピッチずれていれば騒音低減効果は得られる。即ち、図4のJ=1,2、J=3,4、J=5,6のうちの少なくとも一組の組み合わせにおいて、羽根車の周方向取り付け位置の位相が0.5 ピッチずれていれば、騒音低減効果が得られる。また当然、全ての組み合わせで羽根車の周方向取り付け位置の位相が前後で0.5ピッチずれていても騒音低減効果は得られる。
Here, a noise reduction effect can be obtained if the phase of at least one pair of
ここでそれぞれの組の周方向取り付け位置位相は任意であっても騒音低減効果は得られる。例えば、図4の偶数段目の羽根車(J=2,4,6)の周方向の取り付け位置の位相がその直前の奇数段目の羽根車(J=1,3,5)に対して0.5 ピッチずれている場合、各組み合わせの奇数段目(J=1,3,5)の羽根車の位相は任意であって構わない。 Here, a noise reduction effect can be obtained even if the circumferential mounting position phase of each set is arbitrary. For example, the phase of the mounting position in the circumferential direction of the even-numbered impellers (J = 2, 4, 6) in FIG. When the pitch is shifted by 0.5, the phase of the odd-numbered stage (J = 1, 3, 5) impeller of each combination may be arbitrary.
図6は上記羽根車取り付け法を適用した5段で羽根枚数が7枚の多段ディフューザポンプにおいて、構造解析を行うことによって得られた、ケーシング9周りの音圧レベルを表している。
図6に示すように、周波数が5NZより大きい成分の音圧レベルは無視できる値であるため表示していない。白四角は偶数段目(J=2,4)の羽根車をそれぞれその直前の奇数段目(J=1,3)に対して、位相を90度ずらして取り付けている。本方法により
NZ周波数の音圧レベルが位相を90度ずらした場合に対して61%、2NZ周波数の音圧レベルが31%、3NZ周波数の音圧レベルが17%、4NZ周波数の音圧レベルが
16%、5NZ周波数の音圧レベルが53%低減する。
FIG. 6 shows the sound pressure level around the casing 9 obtained by performing structural analysis in a multistage diffuser pump having five stages and seven blades to which the impeller mounting method is applied.
As shown in FIG. 6, the sound pressure level of components whose frequency is greater than 5 NZ is a negligible value and is not displayed. In the white squares, the even-numbered stage (J = 2, 4) impeller is attached to each of the odd-numbered stages (J = 1, 3) immediately preceding it with a phase shifted by 90 degrees. With this method, the sound pressure level of the NZ frequency is 61% relative to the case where the phase is shifted by 90 degrees, the sound pressure level of the 2NZ frequency is 31%, the sound pressure level of the 3NZ frequency is 17%, and the sound pressure level of the 4NZ frequency is The sound pressure level at 16% and 5NZ frequency is reduced by 53%.
ケーシング内に軸装した回転軸に装着された多段の羽根車に対して、前記ケーシングに配設された多段の案内羽根と戻り羽根を有する多段ディフューザポンプの実施例について説明する。 An embodiment of a multistage diffuser pump having multistage guide vanes and return vanes arranged in the casing will be described with respect to a multistage impeller mounted on a rotary shaft mounted in a casing.
図7は、位相のずれと、前後の2段の案内羽根と戻り羽根の側板に作用する周波数が
NZ,2NZ,3NZ,4NZ,5NZの軸方向流体加振力を合成した流体加振力の振幅値の関係を示しており、図5で示した流体解析結果から得られた結果である。位相のずれが全くない0ピッチまたは1ピッチのとき流体加振力の振幅値は低減せず、位相のずれが0.5ピッチのとき最も低減する。
FIG. 7 shows the phase difference and the fluid excitation force that is the sum of the axial fluid excitation forces of NZ, 2NZ, 3NZ, 4NZ, and 5NZ that are applied to the side plates of the front and rear two-stage guide vanes and return vanes. The relationship between the amplitude values is shown, which is a result obtained from the fluid analysis result shown in FIG. The amplitude value of the fluid excitation force is not reduced when the pitch is 0 or 1 with no phase shift, and is most reduced when the phase shift is 0.5 pitch.
通常、それぞれの羽根車の位相関係を考慮せずに羽根車を取り付けた場合の軸方向流体加振力は図7に示す平均値程度まで低減される。十分なポンプ騒音低減効果を得るためには、上記軸方向流体加振力の平均値を半分以上減らすことが妥当であると考える。よって図7より十分なポンプ騒音低減効果が得られる位相のずれは0.47ピッチ以上0.53ピッチ以下である。 Usually, the axial fluid excitation force when the impeller is attached without considering the phase relationship of the respective impellers is reduced to the average value shown in FIG. In order to obtain a sufficient pump noise reduction effect, it is considered appropriate to reduce the average value of the axial fluid excitation force by more than half. Therefore, the phase shift that provides a sufficient pump noise reduction effect from FIG. 7 is 0.47 pitch or more and 0.53 pitch or less.
図8は、本発明の一実施例を備えた羽根車15,16の一実施例であり、前後2段の組み合わせの羽根車において、少なくとも一組の羽根車周方向取り付け位置の位相を前後で0.47ピッチ以上0.53ピッチ以下ずらす。
FIG. 8 shows an embodiment of the
上記羽根車の取り付け法により、実施例1と同様に、ケーシングの軸方向流体加振力を低減でき、ケーシングの軸方向振動を低減できて、ポンプの騒音を低減することができる。 By the method of attaching the impeller, the axial fluid excitation force of the casing can be reduced, the axial vibration of the casing can be reduced, and the pump noise can be reduced as in the first embodiment.
ここで実施例1と同様に、少なくとも一組の羽根車の位相が前後で0.47 ピッチ以上0.53 ピッチ以下ずれていれば騒音低減効果は得られる。また当然、全ての組み合わせが前後で0.47ピッチ以上0.53ピッチ以下ずれていても騒音低減効果は得られる。 Here, as in the first embodiment, the noise reduction effect can be obtained if the phase of at least one pair of impellers is shifted by not less than 0.47 pitch and not more than 0.53 pitch. Naturally, the noise reduction effect can be obtained even if all combinations are shifted by 0.47 pitch or more and 0.53 pitch or less before and after.
ここで実施例1と同様に、それぞれの組の周方向取り付け位置位相は任意であっても騒音低減効果は得られる。 Here, as in the first embodiment, the noise reduction effect can be obtained even if the circumferential mounting position phase of each set is arbitrary.
以上ごとく、本発明は同じ形状かつ同じ羽根枚数を用いている前後2段の組み合わせの羽根車において、少なくとも一組の羽根車周方向取り付け位置の位相を前後で0.47 ピッチ以上0.53 ピッチ以下ずらすことによって騒音低減を図った多段ディフューザポンプを実現できたものである。 As described above, according to the present invention, in a two-stage front and rear combination impeller using the same shape and the same number of blades, the phase of at least one set of impeller circumferential mounting positions is 0.47 pitch or more and 0.53 pitch or more in the front and rear. A multi-stage diffuser pump that achieves noise reduction by shifting below can be realized.
また、ケーシングに作用数する周波数がmNZ(m=1,2,3,4,・・・・)の軸方向の流体加振力を低減することができるはかりでなく、流体加振力が引き起こすケーシングの軸方向の振動を低減できるため騒音低減を図った多段ディフューザポンプを実現できたものである。 In addition, it is not a scale that can reduce the axial fluid excitation force whose frequency acting on the casing is mNZ (m = 1, 2, 3, 4,...), But is caused by the fluid excitation force. Since the vibration in the axial direction of the casing can be reduced, a multi-stage diffuser pump with reduced noise can be realized.
以上のごとく本発明は、
1.ケーシング内に回転支持された回転軸と、この回転軸に装着された多段の羽根車と、この多段の羽根車に対して前記ケーシング内の円板に設けられた多段の案内羽根と戻り羽根とを有する多段ディフューザポンプにおいて、前記羽根車は同じ形状と同じ羽根枚数を有して前後2段組み合わせたものであって、少なくとも一組の羽根車の周方向取り付け位置の位相が前後で0.5ピッチずらしたものである。
2.前記羽根車の周方向取り付け位置の位相が前後で0.47ピッチ以上0.53ピッチ以下ずらしたものである。
3.前記羽根の枚数が偶数枚としたものである。
4.前記羽根の枚数が奇数枚としたものである。
5.前記円板に設けられた羽根の位相を一致させたものである。
As described above, the present invention
1. A rotating shaft rotatably supported in the casing; a multistage impeller mounted on the rotating shaft; a multistage guide blade and a return blade provided on a disk in the casing with respect to the multistage impeller; The impeller has the same shape and the same number of blades and is combined in two stages in the front and rear, and the phase of at least one set of impellers in the circumferential direction is 0.5 in the front and rear. The pitch is shifted.
2. The phase of the circumferential mounting position of the impeller is shifted by 0.47 pitches or more and 0.53 pitches or less in the front-rear direction.
3. The number of blades is an even number.
4). The number of blades is an odd number.
5. The phases of the blades provided on the disk are matched.
1…多段ディフューザポンプ、2…シュラウド、3…ハブ、4…回転軸、5,6…羽根車、7…案内羽根、8…円板、8a…戻り羽根、9…ケーシング。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記羽根車は同じ形状と同じ羽根枚数を有して前後2段組み合わせたものであって、少なくとも一組の羽根車の周方向取り付け位置の位相が前後で0.5 ピッチずれていることを特徴とする多段ディフューザポンプ。 A rotating shaft rotatably supported in the casing; a multistage impeller mounted on the rotating shaft; a multistage guide blade and a return blade provided on a disk in the casing with respect to the multistage impeller; In a multi-stage diffuser pump having
The impeller has the same shape and the same number of blades, and is combined in two stages in the front and rear, and the phase of the circumferential mounting position of at least one set of impellers is shifted by 0.5 pitch in the front and rear. Multistage diffuser pump.
前記羽根車の周方向取り付け位置の位相が前後で0.47ピッチ以上0.53ピッチ以下ずれていることを特徴とする多段ディフューザポンプ。 The multi-stage diffuser pump according to claim 1,
The multistage diffuser pump, wherein the phase of the circumferentially attached position of the impeller is shifted by not less than 0.47 pitch and not more than 0.53 pitch.
前記羽根の枚数が偶数枚であることを特徴とする多段ディフューザポンプ。 The multi-stage diffuser pump according to claim 1,
A multistage diffuser pump characterized in that the number of blades is an even number.
前記羽根の枚数が奇数枚であることを特徴とする多段ディフューザポンプ。 The multi-stage diffuser pump according to claim 1,
A multistage diffuser pump characterized in that the number of blades is an odd number.
前記円板に設けられた羽根の位相を一致させたことを特徴とする多段ディフューザポンプ。 The multi-stage diffuser pump according to claim 1,
A multi-stage diffuser pump characterized in that the phases of blades provided on the disk are matched.
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