JP2014136980A - 渦巻ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ効率を極端に低下させることなく、繊維状物質や固形状物質の通過性を向上させた渦巻ポンプを提供する。
【解決手段】ポンプケーシング１０には、流路１１の内側に向かって突出して、ボリュートの巻き始め部と巻き終わり部を区切る突出部１４が設けられている。突出部１４は、羽根車２０の液体出口２３に対向して配置されている。突出部１４の一方の側端部１４ｂでの先端断面の曲率半径Ｒｂは、他方の側端部１４ａでの先端断面の曲率半径Ｒａよりも大きくなっており、側端部１４ａは羽根車２０の主板２０ａに対向し、側端部１４ｂは主板２０ａとは反対側に位置している。
【選択図】図７

Description

本発明は渦巻ポンプに関し、特に繊維状物質や固形状物質を含む液体を移送する場合において、これらの物質によるポンプの閉塞を防ぐようにした渦巻ポンプに関するものである。

図１は従来の渦巻ポンプの子午面を示す図であり、図２は図１におけるII−II線断面を示す図である。図１および図２に示すように、吸込口１から羽根車２０に流入した液体は羽根車２０の回転により速度エネルギーが付与され、ポンプケーシング１０内に形成されたボリュート状の流路１１に周方向に吐出される。流路１１は上流から下流に向かうに従い断面積が漸次拡大するように形成されており、流路１１を流れる液体は、下流に向かうに従い断面積の拡大により減速されると共に速度エネルギーが圧力エネルギーに変換されて吐出口２より外部へ吐出される。

ポンプケーシング１０には、ボリュートの巻き終わりの付近にボリュート状の流路１１の内側に向かって突出する突出部１２が設けられている。この突出部１２によりボリュートの巻き始め部と巻き終わり部が区切られている。図３は図２に示す突出部１２と羽根車２０を矢印Ａで示す方向から見た図である。突出部１２と羽根車２０との間には図３に示すように隙間Ｃがある。突出部１２の先端は曲面で構成されており、その断面の曲率円（図３に点線で示す）の曲率半径Ｒは、突出部１２の一方の側端部から他方の側端部まで一定である。図３に示す一点鎖線は、突出部１２の先端断面の曲率円の中心位置を表している。

図２に示すように、流路１１を流れる液体は突出部１２で分流され、液体の一部は隙間Ｃを通ってポンプケーシング１０内を循環する。ポンプ効率を考慮した場合、突出部１２が液体の流れに乱れを与えないよう、突出部１２の先端断面の曲率半径は小さくすることが望ましい。また、循環流れの量を抑えるために、突出部１２と羽根車２０との隙間Ｃは小さい方が望ましい。

図３に示すように、吸込口１から羽根車２０に流入した液体の大部分は、ポンプケーシング１０内の液体の流速が速い時、すなわち流量が多い時には羽根車２０の主板２０ａに沿って流れ、ポンプケーシング１０内の液体の流速が遅い時、すなわち流量が少ない時には主板２０ａの反対側に位置する側板２０ｂに沿って流れる。図１は主板２０ａおよび側板２０ｂを有するクローズ型の羽根車を例示しているが、主板および側板の無いオープン型、側板の無いセミオープン型の羽根車でも液体の流れ方は同様である。

特開２００５−２４０７６６号 特表昭６１−５０１９３９号

上述の従来技術において、繊維状物質や固形状物質を含む液体を移送した場合、図４に示すように繊維状物質は特に突出部１２に引っ掛かり易く、固形状物質も隙間Ｃに詰り易い。この繊維状物質の引っ掛かりや固形状物質の詰りが継続して発生した場合、流路１１が閉塞したり、羽根車２０の回転が阻害されるなどして、送水不能に至る。このような繊維状物質や固形状物質の引っ掛かりや詰りは、ポンプケーシング１０内の液体の流速が遅いとき、すなわちポンプの吐出流量が少ないときに顕著に発生し易くなる。

本発明は従来技術における上述の問題を解決するためのものであり、ポンプ効率を極端に低下させることなく、繊維状物質や固形状物質の通過性を向上させた渦巻ポンプを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の第１の態様は、主板と、該主板に固定された回転翼とを有する羽根車と、前記羽根車から吐出された液体を周方向に送り出すボリュート状の流路が形成されたポンプケーシングとを備えた渦巻ポンプであって、前記ポンプケーシングには、前記流路の内側に向かって突出して、ボリュートの巻き始め部と巻き終わり部を区切る突出部が設けられており、前記突出部は、前記羽根車の液体出口に対向して配置されており、前記突出部の一方の側端部での先端断面の曲率半径は、他方の側端部での先端断面の曲率半径よりも大きくなっており、前記他方の側端部は前記主板に対向し、前記一方の側端部は前記主板とは反対側に位置していることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記一方の側端部での前記曲率半径を第１の値とし、前記他方の側端部での前記曲率半径を第２の値とすると、前記突出部の先端断面の曲率半径は、前記第２の値から前記第１の値まで一定の割合で増加していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記一方の側端部での前記曲率半径を第１の値とし、前記他方の側端部での前記曲率半径を第２の値とすると、前記突出部の先端断面の曲率半径は、前記第２の値から前記第１の値まで段階的に増加していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記一方の側端部での前記曲率半径を第１の値とし、前記他方の側端部での前記曲率半径を第２の値とすると、前記突出部の先端断面の曲率半径は、連続的に変化する増加率で前記第２の値から前記第１の値まで増加していることを特徴とする。

本発明の第２の態様は、主板と、該主板に固定された回転翼とを有する羽根車と、前記羽根車から吐出された液体を周方向に送り出すボリュート状の流路が形成されたポンプケーシングとを備えた渦巻ポンプであって、前記ポンプケーシングには、前記流路の内側に向かって突出して、ボリュートの巻き始め部と巻き終わり部を区切る突出部が設けられており、前記突出部は、前記羽根車の液体出口に対向して配置されており、前記突出部の一方の側端部と前記羽根車との隙間は、他方の側端部と前記羽根車との隙間よりも大きくなっており、前記他方の側端部は前記主板に対向し、前記一方の側端部は前記主板とは反対側に位置していることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記一方の側端部と前記羽根車との隙間を第１の値とし、前記他方の側端部と前記羽根車との隙間を第２の値とすると、前記突出部と前記羽根車との隙間は、前記第２の値から前記第１の値まで一定の割合で増加していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記一方の側端部と前記羽根車との隙間を第１の値とし、前記他方の側端部と前記羽根車との隙間を第２の値とすると、前記突出部と前記羽根車との隙間は、前記第２の値から前記第１の値まで段階的に増加していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記一方の側端部と前記羽根車との隙間を第１の値とし、前記他方の側端部と前記羽根車との隙間を第２の値とすると、前記突出部と前記羽根車との隙間は、連続的に変化する増加率で前記第２の値から前記第１の値まで増加していることを特徴とする。

本発明の第１の態様によれば、反主板側にある突出部の側端部での先端断面の曲率半径を大きくすることで、液体の流量が少ない時の繊維状物質の通過性を向上させることができる。さらに、主板に対向する他方の側端部では突出部の先端断面は小さな曲率半径を有しているので、液体の流量が多い時に液体の流れが突出部によって乱されにくい。したがって、ポンプ効率の低下が防止される。

本発明の第２の態様によれば、反主板側にある突出部の側端部と羽根車との隙間を大きく形成することで、液体の流量が少ない時の固形状物質の通過性を向上させることができる。さらに、主板に対向する他方の側端部と羽根車との隙間は小さく形成されているので、液体の流量が多い時に液体の循環量を小さく維持することができる。したがって、ポンプ効率の低下が防止される。

従来の渦巻ポンプの子午面を示す図である。 図１におけるII−II線断面を示す図である。 図２に示す突出部と羽根車を矢印Ａで示す方向から見た図である。 繊維状物質の引っ掛かり状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る渦巻ポンプの断面図である。 図５に示すポンプの一部を示す拡大図である。 図６に示すポンプの一部を矢印Ｂで示す方向から見た図である。 図５に示す実施形態の変形例を示す図である。 図５に示す実施形態のさらに変形例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る渦巻ポンプの断面図である。 図１０に示すポンプの一部を示す拡大図である。 図１１に示すポンプの一部を矢印Ｄで示す方向から見た図である。 図１２に示す実施形態の変形例を示す図である。 図１２に示す実施形態のさらに変形例を示す図である。 第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせた図である。 図１５に示すポンプの一部を矢印Ｅで示す方向から見た図である。 図１５に示す渦巻ポンプの変形例を示す図である。 図１５に示す渦巻ポンプのさらに変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図５は本発明の第１の実施形態に係る渦巻ポンプの断面図であり、図６は図５に示すポンプの一部を示す拡大図であり、図７は図６に示すポンプの一部を矢印Ｂで示す方向から見た図である。本実施形態に係る渦巻ポンプの子午面図は、図１に示す子午面図と実質的に同様であるので、重複する図面を省略する。

渦巻ポンプは、吸込口１（図１参照）と吐出口２とを有するポンプケーシング１０と、ポンプケーシング１０の内部に回転自在に収容された羽根車２０とを備えている。ポンプケーシング１０はボリュート状に形成された流路１１を有しており、ボリュートの巻き終わりの付近には流路１１の内側に向かって突出する突出部１４が設けられている。この突出部１４によりボリュートの巻き始め部と巻き終わり部とが区切られている。

羽根車２０は主板２０ａと側板２０ｂと回転翼２２とを備えている。回転翼２２は螺旋状に延びており、主板２０ａと側板２０ｂとの間に配置されている。このようなタイプの羽根車２０は、いわゆるクローズ型の羽根車である。羽根車２０は、図示しない回転軸に固定されており、図示しない駆動装置（モータ等）によって羽根車２０は回転軸２１と一体に回転するようになっている。回転する羽根車２０によって、液体には速度エネルギーが付与され、羽根車２０の外周部に形成された液体出口２３からボリュート状の流路１１に吐出される。突出部１４と羽根車２０との間には図７に示すように隙間Ｃが形成されている。

突出部１４は、羽根車２０の液体出口２３に対向するように形成されている。突出部１４の先端は曲面で構成されており、その先端断面の曲率円は図７に点線で示されている。図７に示す一点鎖線は、突出部１４の先端断面の曲率円の中心位置を表している。図７に示すように、突出部１４の一方の側端部１４ｂでの先端断面の曲率半径Ｒｂは、他方の側端部１４ａでの曲率半径Ｒａよりも大きくなっている。突出部１４の側端部１４ａは、羽根車２０の主板２０ａに対向しており、突出部１４の側端部１４ｂは、羽根車２０の主板２０ａとは反対側に位置している。本実施形態では、突出部１４の側端部１４ｂは、羽根車２０の側板２０ｂに対向している。図７の例では、突出部１４の先端断面の曲率半径をＲａからＲｂまで一定の割合で増加させている。

図７に示すように、羽根車２０内を流れる液体の流量が多い場合、液体は羽根車２０の主板２０ａに沿って流れ、流量が少ない場合、液体は反主板側に位置する側板２０ｂに沿って流れる。繊維状物質の突出部１４への引っ掛かりは流量の少ない時に顕著に発生し易くなる。本実施形態では、反主板側に位置する側端部１４ｂでの突出部１４の先端断面は大きな曲率半径Ｒｂを有するので、羽根車２０内を流れる液体の流量が少ない時に繊維状物質が突出部１４に引っ掛かりにくくなる。さらに、主板２０ａに対向する突出部１４の側端部１４ａではその先端断面は小さな曲率半径Ｒａを有しているので、羽根車２０内を流れる液体の流量が多い時に液体の流れが突出部１４によって乱されにくい。したがって、液体の流量が多い時のポンプ効率の低下が防止される。

図７の例では、突出部１４の先端断面の曲率半径をＲａからＲｂまで一定割合で増加させているが、曲率半径Ｒｂおよび曲率半径ＲａがＲｂ＞Ｒａの条件を満たしていれば、本発明はこの例に限定されない。例えば図８に示すように、突出部１４の先端断面の曲率半径をＲａからＲｂまで段階的に増加させてもよいし、図９に示すように、突出部１４の先端断面の曲率半径の増加率を連続的に変化させてもよい。

図１０は本発明の第２の実施形態に係る渦巻ポンプの断面図であり、図１１は図１０に示すポンプの一部を示す拡大図であり、図１２は図１１に示すポンプの一部を矢印Ｄで示す方向から見た図である。図１２に示すように、突出部１４と羽根車２０の外周部に形成されている液体出口２３との隙間は、流路１１を横切る方向に沿って変化している。より具体的には、羽根車２０の側板２０ｂに対向する突出部１４の一方の側端部１４ｂと羽根車２０との隙間Ｃｂは、主板２０ａに対向する他方の側端部１４ａと羽根車２０との隙間Ｃａよりも大きくなっている。

本実施形態では、突出部１４の先端断面の曲率半径Ｒは一定であるが、反主板側にある側端部１４ｂでの隙間Ｃｂを大きく形成することで、羽根車２０内を流れる液体の流量が少ない時に固形状物質が突出部１４と羽根車２０の外周部との間に引っ掛かることが防止される。さらに、主板２０ａに対向する側端部１４ａでの隙間Ｃａを小さくすることで、ポンプケーシング１０内を循環する循環流れの量を抑えることができ、ポンプ効率の著しい低下を防止することができる。

図１２では、突出部１４と羽根車２０との隙間をＣａからＣｂまで一定の割合で増加させる例を示しているが、隙間Ｃｂおよび隙間ＣａがＣｂ＞Ｃａの条件を満たしていれば、本発明はこの例に限定されない。例えば図１３に示すように、突出部１４と羽根車２０との隙間をＣａからＣｂまで段階的に増加させてもよいし、図１４に示すように、突出部１４と羽根車２０との隙間の増加率を連続的に変化させてもよい。

図１５に示すように、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせてもよい。図１６は図１５に示すポンプの一部を矢印Ｅで示す方向から見た図である。図１６に示すように、隙間Ｃｂおよび隙間ＣａはＣｂ＞Ｃａの条件を満たし、曲率半径Ｒｂおよび曲率半径ＲａはＲｂ＞Ｒａの条件を満たす。本実施形態に係る渦巻ポンプをこのように構成することにより、液体の流量が少ない時に突出部１４に繊維状物質が引っ掛かることを防止し、かつ、突出部１４と羽根車２０の外周部との隙間に固形状物質が詰まることを防止することができる。

図１６では、突出部１４と羽根車２０との隙間をＣａからＣｂまで一定の割合で増加させ、かつ突出部１４の先端断面の曲率半径をＲａからＲｂまで一定の割合で増加させている。図１７に示すように、突出部１４と羽根車２０との隙間をＣａからＣｂまで段階的に増加させ、かつ突出部１４の先端断面の曲率半径をＲａからＲｂまで段階的に増加させてもよい。さらに、図１８に示すように、突出部１４と羽根車２０との隙間の増加率を連続的に変化させ、かつ突出部１４の先端断面の曲率半径の増加率を連続的に変化させてもよい。このように、第１の実施形態と第２の実施形態とは、それぞれの効果を損なうことなく組み合わせることができる。

上述した実施形態はいわゆるクローズ型羽根車を有する渦巻ポンプであるが、本発明は、オープン型羽根車を有する渦巻ポンプ、およびセミオープン型羽根車を有する渦巻ポンプにも適用することが可能である。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

１ 吸込口
２ 吐出口
１０ ポンプケーシング
１２，１４ 突出部
１１ 流路
２０ 羽根車
２０ａ 主板
２０ｂ 側板
２２ 回転翼
２３ 液体出口

Claims (8)

1. 主板と、該主板に固定された回転翼とを有する羽根車と、
   前記羽根車から吐出された液体を周方向に送り出すボリュート状の流路が形成されたポンプケーシングとを備えた渦巻ポンプであって、
   前記ポンプケーシングには、前記流路の内側に向かって突出して、ボリュートの巻き始め部と巻き終わり部を区切る突出部が設けられており、
   前記突出部は、前記羽根車の液体出口に対向して配置されており、
   前記突出部の一方の側端部での先端断面の曲率半径は、他方の側端部での先端断面の曲率半径よりも大きくなっており、前記他方の側端部は前記主板に対向し、前記一方の側端部は前記主板とは反対側に位置していることを特徴とする渦巻ポンプ。
2. 前記一方の側端部での前記曲率半径を第１の値とし、前記他方の側端部での前記曲率半径を第２の値とすると、前記突出部の先端断面の曲率半径は、前記第２の値から前記第１の値まで一定の割合で増加していることを特徴とする請求項１に記載の渦巻ポンプ。
3. 前記一方の側端部での前記曲率半径を第１の値とし、前記他方の側端部での前記曲率半径を第２の値とすると、前記突出部の先端断面の曲率半径は、前記第２の値から前記第１の値まで段階的に増加していることを特徴とする請求項１に記載の渦巻ポンプ。
4. 前記一方の側端部での前記曲率半径を第１の値とし、前記他方の側端部での前記曲率半径を第２の値とすると、前記突出部の先端断面の曲率半径は、連続的に変化する増加率で前記第２の値から前記第１の値まで増加していることを特徴とする請求項１に記載の渦巻ポンプ。
5. 主板と、該主板に固定された回転翼とを有する羽根車と、
   前記羽根車から吐出された液体を周方向に送り出すボリュート状の流路が形成されたポンプケーシングとを備えた渦巻ポンプであって、
   前記ポンプケーシングには、前記流路の内側に向かって突出して、ボリュートの巻き始め部と巻き終わり部を区切る突出部が設けられており、
   前記突出部は、前記羽根車の液体出口に対向して配置されており、
   前記突出部の一方の側端部と前記羽根車との隙間は、他方の側端部と前記羽根車との隙間よりも大きくなっており、前記他方の側端部は前記主板に対向し、前記一方の側端部は前記主板とは反対側に位置していることを特徴とする渦巻ポンプ。
6. 前記一方の側端部と前記羽根車との隙間を第１の値とし、前記他方の側端部と前記羽根車との隙間を第２の値とすると、前記突出部と前記羽根車との隙間は、前記第２の値から前記第１の値まで一定の割合で増加していることを特徴とする請求項５に記載の渦巻ポンプ。
7. 前記一方の側端部と前記羽根車との隙間を第１の値とし、前記他方の側端部と前記羽根車との隙間を第２の値とすると、前記突出部と前記羽根車との隙間は、前記第２の値から前記第１の値まで段階的に増加していることを特徴とする請求項５に記載の渦巻ポンプ。
8. 前記一方の側端部と前記羽根車との隙間を第１の値とし、前記他方の側端部と前記羽根車との隙間を第２の値とすると、前記突出部と前記羽根車との隙間は、連続的に変化する増加率で前記第２の値から前記第１の値まで増加していることを特徴とする請求項５に記載の渦巻ポンプ。

Images