JP2011174398A - 二重ケーシング型ポンプ及び二重ケーシング型ポンプの性能調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二重ケーシング型ポンプにおいて、大掛かりな工事の必要がなく、ポンプの分解をすることなくポンプの性能、特に揚程調整が可能な二重ケーシング型ポンプ、及び二重ケーシング型ポンプの性能調整方法を提供する。
【解決手段】回転軸に設けられた羽根車と、前記羽根車を覆う内側ケーシングと、前記内側ケーシングを覆い流体の吸込口及び吐出口を有する外側ケーシングとを備えた二重ケーシング型ポンプにおいて、前記内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成され前記吐出口と連通する空間と、前記内側ケーシング内であって前記空間内に滞留する流体よりも低圧の流体の流路とを連通する連通孔を設け、前記連通孔には、貫通孔を有し、前記連通孔径を調整する孔径調整部材が取り付けられている。また、前記孔径調整部材は、前記貫通孔径が異なる複数の孔径調整部材から、ポンプの性能が所定の範囲となるように選択されたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転軸に設けられた羽根車と、前記羽根車を覆う内側ケーシングと、前記内側ケーシングを覆い流体の吸込口及び吐出口を有する外側ケーシングとを備えた二重ケーシング型ポンプ及び二重ケーシング型ポンプの性能調整方法に関するものである。

近年、回転軸に設けられた羽根車と、前記羽根車を覆う内側ケーシングと、前記内側ケーシングを覆い流体の吸込口及び吐出口を有する外側ケーシングとを備えた二重ケーシング型ポンプの性能調整に対する要求が高まっている。

回転数が一定の場合、ポンプの性能調整の方法としては、ポンプの吐出側の管路に開度調整可能な制御弁を設けることが知られている。しかし、この方法は、制御弁を管路に設けることで圧力損失が生じ、ポンプ効率低下を招く。そのため、該制御弁に寄らずに実施可能なポンプの性能調整に対する要求が高まっている。

そこで、従来はポンプの性能調整を実施する際に、羽根車の外径や形状の調整、ボリュート部の流路修正、形状変更などを実施し、ポンプの性能調整を実施していた。

しかしながら、羽根車の外径や形状の調整、ボリュート部の流路修正、形状変更などは何れも、ポンプを分解し羽根車や内側ケーシングの交換又は加工を実施する必要がある。従って、ポンプ完成後の性能調整はポンプの分解という大掛かりな工事が必要となり、性能調整に多大な時間とコストが必要となる。特に、ポンプの使用現場への設置後にあっては、ポンプの設置場所等によっては、ポンプ分解後の羽根車や内側ケーシングの加工が難しく交換する必要がある場合が多く、ポンプの使用現場での性能調整は特に多大な時間とコストを必要とすることが多い。

さらに、羽根車の交換又は加工を実施し、ロータの調整を実施してポンプの性能調整をした場合には、ロータ振動の再検討が必要となり、該再検討にかかる時間及びコストも必要となる。

また、ロータの調整を実施して性能調整を実施すると、個々のポンプごとにロータ形状が異なる可能性があり、互換性がなくなる。

そこで、ポンプの性能調整を容易にする技術として、羽根車の互いに隣接する一方の主翼の裏面と他方の主翼の表面との間に、羽根車の外径より内側に位置して一方の主翼の裏面から他方の主翼の表面に向かって延びる仕切翼を設けた羽根車が特許文献１に開示されている。これにより、羽根車の調整で容易に特性曲線の調整が可能となる。

また、ポンプの能力に係る技術として、ポンプより吐出された圧力流体を絞り通路を介して動力舵取装置に送出し、余剰流をバイパス通路の開度を調整する流量調整弁によりポンプの吸入側に還流するようにした動力舵取ポンプに関する技術が開示されている。

特開２００７−０５１５９２号公報 特開昭５６−３４９９７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、羽根車の調整自体は簡単になるものの、羽根車を調整するためにポンプを分解することは避けられず、しかも調整後のロータ振動の再検討は避けられない。
また、特許文献２に開示された技術は、ポンプの性能調整に関するものではなく、当該技術を適用してもポンプの性能調整はできない。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、回転軸に設けられた羽根車と、前記羽根車を覆う内側ケーシングと、前記内側ケーシングを覆い流体の吸込口及び吐出口を有する外側ケーシングとを備えた二重ケーシング型ポンプにおいて、大掛かりな工事の必要がなく、ポンプの分解をすることなくポンプの性能、特に揚程調整が可能な二重ケーシング型ポンプ、及び二重ケーシング型ポンプの性能調整方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明においては、回転軸に設けられた羽根車と、前記羽根車を覆う内側ケーシングと、前記内側ケーシングを覆い流体の吸込口及び吐出口を有する外側ケーシングとを備えた二重ケーシング型ポンプにおいて、前記内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成され前記吐出口と連通する空間と、前記内側ケーシング内であって前記空間内に滞留する流体よりも低圧の流体の流路とを連通する連通孔を設け、前記連通孔には、貫通孔を有し、前記連通孔径を調整する孔径調整部材が取り付けられていることを特徴とする。なお、孔径調整部材としては、後述のブッシュやオリフィスなどを使用することができる。

これにより、前記内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間内に滞留する流体の一部が、差圧により前記連通孔に取り付けられた孔径調整部材の貫通孔を通過して前記低圧の流体の流路内に合流する。
ここで、前記空間内に滞留する流体は、前記二重ケーシング型ポンプにより昇圧された高圧の流体であり、前記空間内に滞留する流体よりも低圧の流路内の流体はその後さらに昇圧されるものである。即ち、本発明によれば、二重ケーシング型ポンプで昇圧された流体の一部がポンプ内の昇圧過程の上流側に戻されて循環することになる。これにより、二重ケーシング型ポンプへの外部からの流体の吸入流量及び吐出流量が一定であっても、羽根車を通過する流量は前記吸入流量及び吐出流量に加えて循環する流体の分だけ増加することとなる。これにより、ポンプへの吸入流量及び吐出流量が一定であっても、羽根車の通過流量が変わり、ポンプの性能が変化する。従って、簡単にポンプの性能調整することができる。

また、前記孔径調整部材は、前記貫通孔径が異なる複数の孔径調整部材から、ポンプの性能が所定の範囲となるように選択されたものであるとよい。
これにより、ポンプの性能を孔径調整部材の選択によって調整することができるため、孔径の異なる複数の調整部材を用意しておけば、孔径調整部材を交換するだけでポンプの性能の調整が可能となり、簡単にポンプの性能調整を実施することができる。

また、前記連通孔は、前記孔径調整部材を、ポンプの外部より着脱可能な位置に設けられているとよい。
これにより、ポンプの外部から孔径調整部材を交換することができるため、ポンプを分解することなく簡単に短時間でポンプの性能調整を実施することができる。

また、前記羽根車は、前記回転軸に複数段に設けられ、前記内側ケーシング内に、上流側の前記羽根車を通過して昇圧された流体が下流側の羽根車へ送られる中間流路を有し、前記連通孔は、前記内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間と、前記中間流路とを連通するとよい。
羽根車が複数段に設けられるポンプは、通常高圧まで流体を昇圧するために使用される。そのため、前記連通孔を、前記内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間と、全く昇圧されていない状態の流体の流路とを連通するものとすると、その差圧が大きく連通孔に設ける孔径調整部材の貫通孔径の僅かな差でポンプの揚程が大きく変化する可能性がある。そこで、前記連通孔を前記内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間と、前記中間流路とを連通するものとしている。前記中間通路は、少なくとも１段分以上の羽根車で昇圧された流体が流通する流路であるから、前記連通孔の前後の差圧を小さく抑えることができ、前記貫通孔径の僅かな差でポンプの揚程が大きく変わることを防ぐことができる。

また、前記複数の孔径調整部材は、それぞれ孔径の異なる貫通孔を有するブッシュであるとよい。これにより、ブッシュを連通孔に挿入及び抜去するだけで連通孔への着脱ができ、孔径調整部材の連通孔への着脱が簡単になる。

また、課題を解決するために方法の発明として、回転軸に設けられた羽根車と、前記羽根車を覆う内側ケーシングと、前記内側ケーシングを覆い流体の吸込口及び吐出口を有する外側ケーシングとを備えた二重ケーシング型ポンプの性能調整方法であって、前記内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間と、前記内側ケーシング内であって前記空間内に滞留する流体よりも低圧の流体の流路とを連通する連通孔に、貫通孔径が異なる複数の孔径調整部材から、ポンプの性能が所定の範囲となるように選択された孔径調整部材を取り付けることを特徴とする。

本発明によれば、回転軸に設けられた羽根車と、前記羽根車を覆う内側ケーシングと、前記内側ケーシングを覆い流体の吸込口及び吐出口を有する外側ケーシングとを備えた二重ケーシング型ポンプにおいて、大掛かりな工事の必要がなく、ポンプの分解をすることなくポンプの性能、特に揚程調整が可能な二重ケーシング型ポンプ、及び二重ケーシング型ポンプの性能調整方法を提供することができる。

実施形態における二重ケーシング型ポンプの断面図である。 ブッシュの概略図である。 比較例における二重ケーシング型ポンプの断面図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、実施形態における二重ケーシング型ポンプの断面図である。まず、図１を用いて実施形態における二重ケーシング型ポンプの全体構成について説明する。

二重ケーシング型ポンプ１は、複数段（図１においては６段）に設けられた第１の羽根車１２と、複数段（図１においては５段）に設けられた第２の羽根車１４と、第１の羽根車１２及び第２の羽根車１４を覆う内側ケーシング２と、内側ケーシング２を覆う外側ケーシング３と、外側ケーシング３の両端の開放部を密封するカバー８及び１０とを備えている。また、第１の羽根車１２及び第２の羽根車１４は回転軸５に固定されており、それぞれ複数枚の羽根が設けられている。

外側ケーシング３には流体の吸込口４及び吐出口６が設けられている。また、内側ケーシング２と外側ケーシング３との間には、吐出口６と連通する空間１８が形成されている。

また、内側ケーシング２には、第１の羽根車１２で昇圧された流体が第２の羽根車へ送られる中間通路である内側ケーシングクロスオーバー部１３が設けられている。
さらに、内側ケーシング２には、前記空間１８と内側ケーシングクロスオーバー部１３とを連通する連通孔１９が設けられており、連通孔１９には、連通孔１９を完全に塞がないような方向の貫通孔を有するブッシュ２０が挿入され固定されている。
図２はブッシュ２０の概略図である。図２に示したように、ブッシュ２０には径がｒである貫通孔２１が設けられている。

また、カバー８には、ポンプ１の外部から前記空間１８に至る円柱状の連通孔が設けられ、該連通孔を円柱状のブッシュ交換用カバー２２を嵌入して塞いでいる。なおブッシュ交換用カバー２２はボルト等でカバー８に固定されているが、該ボルト等を外すことによってカバー８から取り外し可能になっている。また、ブッシュ交換用カバー２２を嵌入する連通孔は、その延長線上にブッシュ２０が位置するような場所に設けられている。

次に、以上の構成の二重ケーシングポンプ１の動作について説明する。
回転軸５が駆動されると、各羽根車１２、１４が回転し、吸込口４から第１の羽根車１２の各段へ加圧の対象となる水等の流体が順次導かれる。複数段（図１においては６段）の第１の羽根車１２の各段へ導かれて昇圧された流体は、内側ケーシングクロスオーバー部１３を通って第２の羽根車１４の各段に順次導かれる。複数段（図１においては５段）の第２の羽根車１４の各段へ導かれてさらに昇圧された流体は、一部は吐出口６から流出し、一部は内側ケーシング２と外側ケーシング３との間の空間１８を経て、連通孔１９に設けられたブッシュ２０の貫通孔２１を通って内側ケーシングクロスオーバー部１３に戻される。前記空間１８内の流体は、第２の羽根車１４で昇圧された後の流体であって、第２の羽根車１４で昇圧される前の流体が流通する内側ケーシングクロスオーバー部１３内よりも高圧であるため、その差圧により内側ケーシングクロスオーバー部１３へ流入する。

以上の動作によれば、内側ケーシング２と外側ケーシング３との間に形成される空間１８内の流体の一部が、差圧により連通孔１９に取り付けられたブッシュ２０の貫通孔２１を通過して内側ケーシングクロスオーバー１３内に合流する。これにより、二重ケーシング型ポンプ１への外部からの流体の吸入流量及び吐出流量が一定であっても、該吸入流量及び吐出流量よりも内側ケーシングクロスオーバー部１３→第２の羽根車２→空間１８→内側ケーシングクロスオーバー部１３の順に循環する流体の分だけ第２の羽根車１４を通過する流量が増加することとなる。これにより、ポンプへの吸入流量及び吐出流量が一定であっても、第２の羽根車１４がなす仕事量が変わり、揚程が変化する。即ち、連通孔１９及びブッシュ２０を設けることでポンプの揚程を変化させることができる。

次に、二重ケーシング型ポンプ１の揚程の調整方法について、その手順を説明する。
二重ケーシング型ポンプ１の揚程を調整する場合、まずポンプの動作を停止し、内部の流体を完全に除去した後、ブッシュ交換用カバー２２をカバー８から取り外す。
次いで、ブッシュ交換用カバー２２を取り外した連通孔から、工具等を挿入してブッシュ２０を取り外し、予め用意した貫通孔径ｒの異なる複数のブッシュの中からポンプの揚程が所定の範囲となるようなブッシュ２０に交換する。
この際、前記貫通孔径の異なる複数のブッシュそれぞれについて、計算又は実測によりそれぞれのブッシュを取り付けた際にポンプの揚程がどの程度の範囲となるか求めておくとよい。

次いで、ブッシュ交換用カバー２２を取り付けてカバー８に固定し、二重ケーシング型ポンプ１の運転を実施する。このとき、実際の揚程を測定し、測定値が所定の範囲内であるかどうか確認する。測定値が所定の範囲内であれば性能調整を終了する。測定値が所定の範囲外であれば、再度二重ケーシング型ポンプ１の運転を停止し、前述の手順によりブッシュ２０の交換を実施する。揚程の測定値が所定の範囲内となるまで、ブッシュ２０の交換を繰り返す。

このようにしてブッシュ２０を交換して二重ケーシング型ポンプ１の揚程を変化させることで、ポンプ１の揚程をブッシュ２０の選択によって調整することができるため、貫通孔径（図２に示したｒ）の異なる複数のブッシュを用意しておけば、ブッシュ２０を交換するだけでポンプ１の揚程が所定の範囲内となるように調整が可能となり、簡単にポンプの揚程の調整を実施することができる。

なお、本実施例においては、連通孔１９を１つのみ設けたが、連通孔１９を複数設け、それぞれにブッシュ２０を取り付けるようにすると、よりきめ細やかな揚程の調整が可能となる。

また、カバー８の、ブッシュ交換用カバー２２を嵌入する連通孔は、その延長線上にブッシュ２０が位置するような場所に設けられているため、ブッシュ交換用カバー２２を取り外すことで、ポンプの外部から簡単にブッシュの交換をすることができる。従って、ポンプを分解することなく簡単に短時間でポンプの揚程を調整することができる。

また、ブッシュ２０が取り付けられる連通孔１９を空間１８と、内側ケーシングクロスオーバー部１３とを連通している。図１に示したような羽根車が複数段に設けられるポンプは、通常高圧まで流体を昇圧するために使用される。そのため、連通孔１９を、空間１８と、第１の羽根車１２で昇圧された流体が流通する内側ケーシングクロスオーバー部１３とを連通することで、連通孔１９の前後の差圧が極度に大きくなることを抑え、ブッシュ２０の貫通孔２１の径の僅かな差でポンプの揚程が大きく変わることを防ぐことができる。

（比較例）
図３は、比較例における二重ケーシング型ポンプの断面図であって、従来の二重ケーシング型ポンプの断面図である。
図３において、図１と同一の符号は同一のものを表しており、その説明を省略する。

比較例においては、図１に示した本実施形態の二重ケーシング型ポンプ１とは、連通孔１９、ブッシュ２０及びブッシュ交換用カバー２２がなく、内側ケーシング２とカバー８とをボルト２３で連結している点が異なる。

比較例においては、吐出口６と連通する空間１８内に滞留した流体は、内側ケーシングクロスオーバー１３に戻ることなくそのまま滞留するか、吐出口６から吐出される。従って、第２の羽根車１４に導かれる流体量を調整することができず、従って揚程の調整は、従来のように羽根車１２、１４又は内側ケーシング２を交換又は加工等して実施する必要がある。

回転軸に設けられた羽根車と、前記羽根車を覆う内側ケーシングと、前記内側ケーシングを覆い流体の吸込口及び吐出口を有する外側ケーシングとを備えた二重ケーシング型ポンプにおいて、大掛かりな工事の必要がなく、ポンプの分解をすることなくポンプの性能、特に揚程調整が可能な二重ケーシング型ポンプ、及び二重ケーシング型ポンプの揚程調整方法として利用することができる。

１ 二重ケーシング型ポンプ
２ 内側ケーシング
３ 外側ケーシング
４ 吸入口
５ 回転軸
６ 吐出口
８、１０ カバー
１２、１４ 羽根車
１３ 内部ケーシングクロスオーバー部（中間通路）
１８ 空間
１９ 連通孔
２０ ブッシュ

Claims (6)

1. 回転軸に設けられた羽根車と、前記羽根車を覆う内側ケーシングと、前記内側ケーシングを覆い流体の吸込口及び吐出口を有する外側ケーシングとを備えた二重ケーシング型ポンプにおいて、
   前記内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成され前記吐出口と連通する空間と、前記内側ケーシング内であって前記空間内に滞留する流体よりも低圧の流体の流路とを連通する連通孔を設け、
   前記連通孔には、貫通孔を有し、前記連通孔径を調整する孔径調整部材が取り付けられていることを特徴とする二重ケーシング型ポンプ。
2. 前記孔径調整部材は、前記貫通孔径が異なる複数の孔径調整部材から、ポンプの揚程が所定の範囲となるように選択されたものであることを特徴とする請求項１記載の二重ケーシング型ポンプ。
3. 前記連通孔は、
   前記孔径調整部材を、ポンプの外部より着脱可能な位置に設けられていることを特徴とする請求項２記載の二重ケーシング型ポンプ。
4. 前記羽根車は、前記回転軸に複数段に設けられ、
   前記内側ケーシング内に、上流側の前記羽根車を通過して昇圧された流体が下流側の羽根車へ送られる中間流路を有し、
   前記連通孔は、前記内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間と、前記中間流路とを連通することを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の二重ケーシング型ポンプ。
5. 前記複数の孔径調整部材は、それぞれ孔径の異なる貫通孔を有するブッシュであることを特徴とする請求項２記載の二重ケーシング型ポンプ。
6. 回転軸に設けられた羽根車と、前記羽根車を覆う内側ケーシングと、前記内側ケーシングを覆い流体の吸込口及び吐出口を有する外側ケーシングとを備えた二重ケーシング型ポンプの揚程調整方法であって、
   前記内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間と、前記内側ケーシング内であって前記空間内に滞留する流体よりも低圧の流体の流路とを連通する連通孔に、
   貫通孔径が異なる複数の孔径調整部材から、ポンプの揚程が所定の範囲となるように選択された孔径調整部材を取り付けることを特徴とする二重ケーシング型ポンプの揚程調整方法。

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