JP2014227862A

JP2014227862A - プルアウト型立軸ポンプ

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Publication number: JP2014227862A
Application number: JP2013106275A
Authority: JP
Inventors: 永井　優治; Yuji Nagai; 優治永井; 入江　浩一; Koichi Irie; 浩一入江; 哲也戸谷; Tetsuya Totani
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2014-12-08
Anticipated expiration: 2033-05-20
Also published as: KR20140136382A; CN104179689B; JP6121239B2; KR101639038B1; CN104179689A

Abstract

【課題】製缶化したプルアウト型立軸ポンプにおいて、鋳物製等の従来型立軸ポンプのポンプ性能と同程度以上のポンプ性能を有するとともに製造コストおよび製作工数を低下させる。
【解決手段】プルアウト型立軸ポンプ３０では、立軸に配置され先端に羽根車２が取り付けられた回転軸１を、吐出ベンド９の上端部から引き抜き可能である。ケーシングは、羽根車を収容する羽根車ケーシング３ａと、羽根車ケーシングの下流側に隣り合って設けられた案内羽根手段５と、案内羽根手段の下流側に配置される揚水管７とを有する。羽根車の下流側に、案内羽根手段との間で流路を形成するボス部３ｂを設け、羽根車ケーシングに周方向に間隔をおいて複数の第１の整流板４ａを配置し、ボス部に周方向に間隔をおいて複数の第２の整流板４ｂを配置する。回転軸を引き抜くときは第２の整流板を羽根車とともに引き抜く。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸水槽内に設置される立軸ポンプに係り、特に、回転体部のみが上方に引き抜き可能なプルアウト型立軸ポンプに関する。

揚排水機場で使用されるポンプや発電所用循環水ポンプ、海水淡水化装置における海水ポンプ等の大型の立軸ポンプでは、初期建設費等のイニシャルコストや運転効率が関与するランニングコストに加え、メンテナンスコストも含めたライフサイクルコストまでを含めて最適化することが望まれている。この観点から、ポンプ内部の修理や点検等のメンテナンス性に優れたいわゆるプルアウト型(引抜型)のポンプが採用されることが多くなっている。プルアウト型ポンプを用いると、据付床に揚水管を据付けた状態のままで主軸や羽根車を引抜いて取り出すことができ、引抜き型でないにポンプ比べて、分解・点検が容易になり、ポンプ機場のクレーン容量も低減できる。

プルアウト型ポンプの例が、特許文献１に開示されている。この公報に記載のポンプでは、上側揚水管の上端に対するプレートの固定を解除した後に、回転方向変換装置のハウジングを据付床から離れるように上方に引き上げることにより、軸ケーシング及びベーンケーシング、カバーケーシングを有するインナーケーシングが上側揚水管の上端開口から引き抜かれる。その際、ベーンケーシングに固定された案内羽根やインナーケーシングとともに、主軸やその下端に固定された羽根車も併せて上端開口から引き抜かれる。なおこの種のポンプを、以下ケーシングプルアウト型と称す。

プルアウト型ポンプの他の例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載のポンプでは、ポンプ羽根車の最大外径をガイドベーンの最小内径よりもわずかに大径にし、子午面形状では羽根車の羽根とガイドベーンの羽根が半径方向にラップするようにしている。そして、ポンプの羽根車を揚水管の上方に引き抜くときは、羽根車が取り付けられた回転軸をわずかに回転させることにより、案内羽根の羽根間から羽根車の羽根を抜き出すようにしている。この種のポンプを以下、ロータプルアウト型と称す。

特開２００８−１２８１８８号公報特公昭６２−１４７２０号公報

ところで、大型のポンプでは製作期間の短日化及び製作コストの低減化のために、製缶化したポンプが多く使用されている。製缶化ポンプは鋳物製のポンプに比べて形状の自由度が少なく、複雑な羽根形状等は避ける必要がある。そのため、従来の羽根車や案内羽根に比べて単純な形状となりがちであり、ややもすると性能の低下を引き起こす恐れがある。

また、メンテナンス性の向上を図ってポンプをプルアウト型にすると、ポンプには新たな制約が加わる。例えばケーシングプルアウト型のポンプである特許文献１に記載のポンプでは、非プルアウト型ポンプと羽根車や案内羽根の流路形状を同一に保持して、ポンプの流体性能を確保している。しかしながら、案内羽根ケーシング部を２重構造にしたこと、それに伴い案内羽根ケーシング部の下流に位置する揚水管の内径を案内羽根ケーシング部の外径より大きくせざるを得ないことから、製造工数およびコスト増加のおそれがある。特に、揚水管が長い場合には、非プルアウト型ポンプに比べてこの影響が顕著になる。

ケーシングプルアウト型ポンプの不具合を解消するために、特許文献２に記載のポンプでは、羽根車および回転軸部だけをプルアウトするようにしてコスト増および工数増を抑制している。すなわちこの公報に記載のポンプでは、非プルアウト型ポンプよりも案内羽根ケーシング部の最大径は大きくなるものの、案内羽根ケーシング部の下流側に位置する揚水管の内径は、案内羽根外径よりはるかに小径の羽根車外径よりわずかに大きくするだけでよいので、製造コストの増加を抑制可能にしている。

さらにこのポンプでは、非プルアウト型ポンプに比べて羽根車から案内羽根入口までの距離が長くなる不具合を解消するため、案内羽根の羽根の前縁側を羽根車側に延ばしている。ところで、このポンプは製缶製ポンプではなく、ケーシングを鋳物で製造しているので、このような複雑な製造法を採用できる。しかしながら、上述した製缶化したポンプでは、ケーシングの内外壁をロール成形等により円筒状または円錐状とし、案内羽根を円錐または円筒治具によってプレス成形するのが一般的であるので、このような加工は困難である。

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、製缶化したプルアウト型立軸ポンプにおいて、鋳物製等の従来型立軸ポンプのポンプ性能と同程度以上のポンプ性能を有するとともに、製造コストおよび製作工数を低下させることにある。また、この目的に加えて、プルアウト時の動力を低減してメンテナンス性を向上させることも目的とする。

上記目的を達成する本発明の特徴は、立軸に配置され先端に羽根車が取り付けられた回転軸を、ケーシングに接続する吐出ベンドの上端部から引き抜き可能としたロータプルアウト型立軸ポンプにおいて、前記ケーシングは、前記羽根車を収容する羽根車ケーシングと、前記羽根車ケーシングの下流側に隣り合って設けられた案内羽根手段と、前記案内羽根手段の下流側に配置される揚水管とを有し、前記羽根車の下流側に、前記案内羽根手段との間で流路を形成するボス部を設け、前記羽根車ケーシングに周方向に間隔をおいて複数の第１の整流板を配置し、前記ボス部に周方向に間隔をおいて複数の第２の整流板を配置し、前記回転軸を引き抜くときは前記第２の整流板を前記羽根車とともに引き抜き可能としたことにある。

そしてこの特徴において、前記第１の整流板と前記第２の整流板は１枚の板金製の羽根を分割した形状であり、半径方向にわずかの隙間をおいて配置されていてもよく、前記第１、第２の整流板は流路高さに比べて十分に高さの低いリブ状であってもよい。

さらに、前記第１の整流板の入口角度は前記羽根車のチップ側における出口流れ角度に、前記第１の整流板の出口角度は前記案内羽根のチップ側における入口角度にそれぞれ等しいことが好ましく、前記第２の整流板の入口角度は前記羽根車のボス側における設計点流れ角度に、前記第２の整流板の出口角度は前記案内羽根のボス側における入口角度にそれぞれ等しいのがよい。

また上記特徴において、前記第１の整流板と前記第２の整流板は１枚の板金製の羽根を分割した形状であり、半径方向にわずかの隙間をおいて配置されていてもよく、前記第１、第２の整流板は流路高さに比べて十分に高さの低いリブ状であってもよい。また、前記ポンプケーシング及び前記案内羽根手段のケーシングは共に製缶構造であり、複数の前記第１の整流板は前記ポンプケーシングに溶接されており、複数の前記第２の整流板が前記ボス部材に溶接されていてもよい。

上記目的を達成する本発明の他の特徴は、立軸に配置された回転軸と、この回転軸の先端部に取り付けた羽根車とを有する回転部材と、前記回転軸を回転自在に支持しこの回転軸の軸方向中間部に配置した水中軸受と、前記回転軸を挿通して保護する保護管と、上流側が前記羽根車を収容する羽根車ケーシングで下流側が前記羽根車から流出する流れを案内する案内流路手段である吐出しボウル部と、前記吐出しボウル部の上流側に接続されたベルマウスと、吐出しボウル部の下流側に接続された揚水管と、この揚水管の下流側に接続された吐出ベンドとを有する静止部材とを備え、前記回転部材を前記吐出ベンドの上端部に設けた開口から吊り上げまたは吊リ降ろして前記静止部材に前記回転部材を立軸方向に挿脱可能に嵌合するロータプルアウト型立軸ポンプにおいて、前記静止部材は、前記羽根車の下流側であってこの羽根車に隣り合う位置に配置したボス部を有し、前記案内流路手段は、前記ボス部とともに下流にいくに従い断面積が広くなる拡大流路を形成する羽根車ケーシングと、この羽根車ケーシング内に周方向に間隔をおいて配設した複数の第１の整流板と、前記ボス部に周方向に間隔をおいて配設した複数の第２の整流板とを有するものである。そして、前記ボス部を前記回転部材とともに引き抜き可能であることが望ましい。

本発明によれば、斜流形の羽根車を有するプルアウト型立軸ポンプにおいて、羽根車と案内羽根間に形成される流路部に、ケーシング側に固定された複数の片持ちの整流板とロータ側に固定された複数の片持ちの整流板とを設けたので、製缶化したポンプにおいて鋳物製等の従来型立軸ポンプのポンプ性能と同程度以上のポンプ性能を有するとともに製造コストおよび製作工数を低下させることができる。さらに、ロータプルアウト型であるからプルアウト時の動力を低減でき、メンテナンス性が向上する。

本発明に係るプルアウト型ポンプの一実施例の子午面断面図である。図１に示したプルアウト型ポンプの羽根車近傍の子午面断面図及び案内羽根部の拡大図である。図１に示したプルアウト型ポンプの羽根車後縁部近傍の周方向展開断面図および整流板部の拡大図である。斜流ポンプの羽根車下流の流れの説明図である。本発明に係るプルアウト型ポンプの他の実施例の主要部の子午面断面図である。図５に示したプルアウト型ポンプをプルアウトした状態を示す図である。

以下、本発明に係るロータプルアウト型の立軸ポンプのいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。図１は、ロータプルアウト型の立軸ポンプ３０の一実施例の縦断面図であり、図１は、吸水槽３２にこの立軸ポンプ３０を設置した状態を示している。

立軸ポンプ３０では、垂直に延びる回転軸１の下端部にキー１ｘを介して、斜流型の羽根車２がインペラナット１２により締結されている。羽根車２はシュラウドのないオープン羽根車で、複数枚の羽根２ｖが周方向にほぼ等間隔でボス２ａに取付けられている。回転軸１は軸方向複数個所に設けられた接続部１ａ、１ｂで接続されて、吸水槽３２の深さに応じた長さになっている。

回転軸１の上端部には、この立軸ポンプ３０を駆動する図示しない原動機に接続するためにカップリング部２４が設けられている。回転軸１の軸方向中間部の複数個所には、この回転軸１を回転自在に支持する軸受（水中軸受）１６ａ、１６ｂが設けられている。下部の軸受１６ａよりも上側に位置する回転軸１及び接続部１ａ、１ｂは、軸受１６ｂ部を除いて、保護管８により保護されている。

回転軸１及び羽根車２は、垂直に延びるケーシング１８に収容されている。ケーシング１８は、吸水槽３２から水を吸込む吸込口１０ａを有するラッパ状のベルマウス１０と、ベルマウス１０の上部にフランジ１０ｂ、３ｃで接続する拡大管状の羽根車ケーシング３ａと、羽根車ケーシング３ａの上部にフランジ３ｄ、５ｄで接続する円筒形の外ケーシング５ａと、外ケーシング５ａの上部に接続する円筒状の揚水管７と、揚水管７の上部に接続する吐出ベンド９とを有している。

吐出ベンド９は円筒状の直管部９ａと、この直管部９ａの側部に形成され吐出口９ｆを有する分岐部９ｂとを有している。吐出ベンド９の分岐部９ｂには、図示しない吐出配管が接続され、排水等の用に供される。揚水管７内を上昇する流れを吐出口９ｆに滑らかに導くために、吐出ベンド９の内部には曲面もしくは折れ曲がった平面で構成されたバッフル１１が設けられている。

吐出ベンド９の上端部および軸方向中間部には、フランジ９ｃ、９ｄが取り付けられており、上端部のフランジ９ｃにはふた２３がボルト及びナットを用いて取り付けられる。ふた２３の中央部には開口が形成されており、回転軸１が貫通できるようになっている。ふた２３にはカップリング部２４が固定されている。

軸方向中間部のフランジ９ｄは、吐出ベンド９を設置床２０に固定するためのものである。設置床２０はコンクリート製であるから、立軸ポンプ３０が貫通する孔の角部に補強のため鋼製の係止部材２０ａが取り付けられている。この係止部材２０ａと吐出ベンド９のフランジ９ｄとの位置決めを容易にするために、フランジ２１を介してフランジ９ｄと係止部材２０ａを締結する。

回転軸１の軸方向中間部に設けた軸受１６ａ、１６ｂを保持するために、各軸受１６ａ、１６ｂの外周側には間隔をおいて複数本のステー１６_ａ１、１６_ｂ１が配置されている。ステー１６_ａ１、１６_ｂ１の外径側は、揚水管７及び吐出しベンド９の内周面に形成された係止部に係止する。ステー１６_ａ１、１６_ｂ１及び保護管８は、後述するボス部３ｂや内周壁６ｂとともに回転軸１と一緒にプルアウトされる。

次に、羽根車ケーシング３ａ及び案内羽根部５、縮流管部６で構成される吐出しボウル部１９について詳述する。吐出しボウル部１９は静止部材を構成し、羽根車２及び回転軸１をプルアウトする時には、吸水槽３２側に残される。吐出しボウル部１９は、羽根車ケーシング３ａと案内羽根部５の外ケーシン５ａと縮流管部６の外周壁６ａとで囲まれている。

案内羽根部５は外ケーシング５ａと内側筒５ｒとの２重円筒状に形成されており、２重円筒部では複数の案内羽根５ｂが周方向に間隔をおいて配置されている。内側筒５ｒよりも内径側に、内周壁５ｃが外ケーシング５ａに同心状に配置されている。縮流管部６の内周側には、内周壁５ｃに接続して縮流を形成するために、外周壁６ａよりも傾斜角の大きい内周壁６ｂが形成されている。

軸方向に、羽根車ケーシング３ａと案内羽根部５の接続位置付近であって内周側に、回転軸１を回転支持する軸受１５が配置されている。また、軸受１５を保持するステー部５ｆを有し、羽根車１を出た流れを案内羽根部５に滑らかに導くボス部３ｂが、羽根車２の直下流側に配置されている。ボス部３ｂの外周面は、羽根車２のボス２ａの表面に滑らかに接続する面として形成されている。

ボス部３ｂ及び羽根車ケーシング３ａには、羽根車２を出た流れを整流して、下流側に配置した案内羽根部５の外ケーシング５ａと内側筒５ｒとの間に形成される２重円筒間流路に導く整流板４ａ、４ｂが設けられている。整流板４ａ、４ｂの羽根枚数は、案内羽根５ｂの枚数の整数倍または整数分の１のいずれかである。整流板４ｂ、４ａの詳細を、図３ないし図６を用いて説明する。

図２は、本発明に係る整流板４ａ、４ｂの一実施例を有する吐出しボウル部１９の縦断面図(図２(ａ))および案内羽根部５の拡大図(図２(ｂ))であり、図３は図２(ａ)のＡ−Ａ線展開図(図３(ａ)）および整流板部４の拡大図(図３(ｂ))、図４は整流板を有しない立軸ポンプ３０の羽根車２内及び羽根車２出口での流れを説明する図である。図５及び図６は本発明に係る整流板の他の実施例を有するプルアウト型ポンプの縦断面図であり、図５は吐出しボウル部１９を示す図であり、図６は給水槽３２から立軸ポンプ３０を引き抜きつつある（プルアウトした）状態を示す図である。

複数の整流板４ａ、４ｂは、図３(ａ)にその断面形状を示すように、１枚の平板を折り曲げ加工して形成した曲面形状の板を２分割した形状である。そして、一方の整流板４ａは製缶加工で形成された羽根車ケーシング３ａに、一端側を溶接されている。他方の整流板４ｂは、ボス部３ｂに一端側を溶接されている。その際、互いの整流板４ａ、４ｂの位置を、あたかも１枚の整流板部４とみなされるように位置決めする。これにより、羽根車２を出た流れを滑らかに案内羽根５ｂ、５ｂ間に形成される流路に導くことが可能になる。

図４に示すように構成した吐出しボウル部１９内の流れを、整流板部４に注目して以下に説明する。羽根車２を有する立軸ポンプ３０では、羽根車２により運動エネルギが付与されるが、運動エネルギは旋回成分の形でも付与される。そのため、羽根車２の出口では旋回成分の強い周方向に傾いた流れとなり、案内羽根５ｂに大きな旋回成分を持ったまま到達する。案内羽根５ｂは、その出口部である下流端５ｈで旋回成分のない流れとなるように、羽根角度を回転軸１に平行な方向にして、圧力回復を図っている。

ところで、立軸ポンプ３０の流量が設計点流量であれば、羽根車２を出た流れは比較的滑らかに案内羽根５ｂに流入する。しかし、設計点流量を外れた運転点、特に低流量域の場合には、図４に示すように、羽根車２に流入した流れを旋回により発生した遠心力が、ボス２ａ側から半径方向外側に向かう流れＦにする。それとともに、羽根車２の入口付近のチップ２ｂ側で羽根車２内から前縁２ｃ側へ向かう逆流Ｒuを発生させる。

また、羽根車２に流入した流れは、遠心力により羽根車２内を羽根車２の出口付近のチップ２ｂ側に偏って流れるが、偏りが著しくなると羽根２ｖの後縁２ｄ側のボス２ａ側でも逆流Ｒｄが発生する。さらに、案内羽根５ｂの入口部で発生する逆流も羽根車２側へ流れ込むので、羽根車２の出口部から案内羽根５ｂの入口部にかけて複雑なフローパターンが形成される。その結果、案内羽根５ｂの入口における旋回失速発生等により、性能曲線において山高の不安定特性発生の要因となる。

さらに、ロータプルアウト型立軸ポンプ３０の製造コストや製造工数を短縮するために、吐出しボウル１９部に製缶構造を適用すると、鋳物構造に比べて複雑な形状を適用できず、羽根車２の出口部と案内羽根５ｂの入口部の間隔Ｘが増大しがちである。そのため、羽根車２から流出する流れを規制しないと、羽根車２を出た流れに自由渦流れ等が重畳して流れが複雑になり、立軸ポンプ３０の性能が低下する恐れがある。

そのため本実施例では、羽根車２を出た流れを規制する規制手段として、上述した整流板４ａ、４ｂを設け、羽根車を出た流れを強制的に整流板４ａ、４ｂに沿わせている。すなわち、製缶構造のロータプルアウト型立軸ポンプ３０を採用したことにより、羽根車２の出口と案内羽根部５との距離Ｘが増大したにもかかわらず、低流量域における羽根車２内の偏り流れＦを、案内羽根５ｂにスムーズに案内させる。これを、拡大管部３で羽根車２よりも下流の羽根車ケーシング３ａの位置に整流板４ａを、ボス部３ｂに整流板４ｂをそれぞれ設けて、実現している。

そして、図２、３に示すように、２つの整流板４ａ、４ｂをプルアウト時の嵌合部径Ｄ５よりも小径のＤ４で分割した構造としているので、回転軸１や羽根車２で構成される回転部材側を引抜く際に、２つの整流板４ａ、４ｂが干渉することがない。つまり、羽根車２の最大径Ｄ２を嵌合部径Ｄ５よりわずかに小さくして、Ｄ２＜Ｄ５としている。さらに、羽根車ケーシング３ａに固定した整流板４ａの最小径Ｄ４は、整流板４ａ、４ｂの分割位置であるから、羽根車２の最大径Ｄ２より大きくＤ４＞Ｄ２である。

組み立て時には、回転軸１や羽根車２で構成される回転部材側を吊り下げていくと、図２(ｂ)に詳細を示すように、回転部材側の案内羽根部５の内周壁５ｃ及び静止部材側の案内羽根部５の内側筒５ｒに形成したインロー部５ｔが嵌合し、回転部材側の垂直方向の位置決めがなされる。その際、内周壁５ｃおよび内側筒５ｒの下部に形成した嵌合部５ｕを内周壁５ｃはインロー部５ｔをガイドとして滑らかに降りていく。また、羽根車２の羽根２ｖも内側筒５ｒに干渉することなく降りていく。プルアウト時には、この組み立て時の工程と逆の工程が進行する。ここで、内側筒５ｒと内周壁５ｃ間に形成される空間は、肉盗み部５ｓであり、回転部材側の吊り上げ重量を低減させるためおよび嵌合部の加工長さを短くするために形成されている。

なお、整流板４ａ、４ｂと案内羽根５ｂの周方向相対位置関係により、整流板４部の出口流れの整流の程度が大きく左右されるので、案内羽根５ｂに対して整流板４ａ、４ｂを周方向に適正に配置する必要がある。図３（ａ）に示すように、羽根車２の出口から流出する流れには、強い旋回速度成分が含まれるので、整流板４部では主流Ｆｍが整流板４ａ、４ｂの圧力面４ｐ側に変位する。

ここで、整流板４ａ、４ｂの上流端４ｂ１から下流端４ａ２までの流路方向長さは、吐出しボウル部１９の形状により定まるために制限があるので、主流Ｆｍは旋回速度成分を残したまま案内羽根５ｂ、５ｂ間の流路に流入せざるを得ない。そこで、整流板４ａ、４ｂの位置を図３(ａ)に示すように、案内羽根５ｂのピッチＰ間の中央部よりも案内羽根５ｂの圧力面５ｐ側であって距離Ｚ（Ｚ＜０．５Ｐ）の位置に配置する。これにより、整流板４ａ、４ｂによる流れから旋回を無くす効果を最大化する。ただし、この関係は整流板４ａ、４ｂの羽根枚数が、案内羽根５ｂの羽根枚数と同数か整数分の１の時に限られる。

本実施例では、整流板４ａ、４ｂの枚数を案内羽根５ｂの枚数の整数倍または整数分の１のいずれかとしているが、これは各案内羽根５ｂの負圧面よりも圧力面５ｐに近い側に整流板４ａ、４ｂを位置させるためである。また、一対の整流板４ａ、４ｂの間の隙間は組み立て誤差程度の隙間しか形成されない方が、羽根車２を出た流れを滑らかに案内羽根部５に導くことが可能になる。さらに、整流板４ａ、４ｂの前縁４_ｂ１における入口角度β_４ｂ１を、斜流羽根車２のチップ２ｂにおける出口側設計点流れ角に、後縁４_ａ２における出口角度β_４ａ２を案内羽根５ｂのチップ２ｂにおける入口側設計点流れ角に、それぞれ等しくする。

さらにまた、羽根車２の下流の拡大管３のボス部３ｂに整流板４ｂを設けることで、同じく低流量域における羽根車２出口部のハブ側の逆流流れを抑制し、案内羽根５ｂにスムーズに流れを案内することができる。なおこの整流板４ｂの最大径Ｄｂは、嵌合部径Ｄ５よりわずかに小さくし（Ｄｂ＜Ｄ５）、回転側部材を引抜く際に干渉しないようにする。

上記実施例では、整流板４ａ、４ｂを羽根車ケーシング３ａとボス部３ｂの双方に設けているが、低流量域で最も逆流の出やすい羽根車ケーシング３ａだけに設けることも可能である。その場合ロータプルアウトを考慮して、整流板４ａの高さ位置(半径方向位置)を羽根車２より半径方向外側になるようにすることは言うまでもない。

なお羽根車ケーシング３ａ側だけに整流板４ａを設ける場合には、羽根車２の出口側（整流板４ａの上流端４_ａ１側）を除いて同一高さのいわゆるリブ状の整流板４ａにすれば整流効果が高い。その場合でも整流板４ａの高さは、整流板４ａが配置される部分の流路高さの１／２を超えないことが望ましい。整流板４ａの高さを流路高さの１／２以上にすると、設計点以外の運転点で、整流板４ａに対する迎え角（整流板４ａの角度と羽根車２を出た流れの流入角度の差）が大きくなり過ぎて損失が増加し、整流作用によるポンプ性能向上の効果が相殺されるからである。

また、上記実施例では対をなす整流板４ａ、４ｂ間に僅かに隙間を形成しているが、一方の整流板の端部に他方の整流板の端部が嵌合可能な溝を形成し、プルアウト時および組み立て時には回転側部材をひねりながら吊り上げ・吊り下げることで、両整流板４ａ、４ｂの端部を嵌合するようにしてもよい。この場合片持ち支持形状の整流板４ａ、４ｂを両持ち支持に変えることができ、整流板４ａ、４ｂに作用する応力を低下させることができる。

図５及び図６に整流板の他の実施例を示す。本実施例に記載の整流板４ｃ、４ｄが上記整流板４ａ、４ｂと異なるのは、流路幅の一部の範囲だけに整流板４ｃ、４ｄを設けたことにある。例えば、整流板４ａ、４ｂの流路方向の曲がりがきつくなって整流板４ａ、４ｂの取り付け作業が困難になったとき等に好適である。

整流板４ｃの最小径Ｄａを、羽根車２の最外径Ｄ２より大きくし、整流板４ｄの最大径を嵌合部５ｕの外径Ｄ５より小さくする。それとともに、整流板４ｃ、４ｄの高さをこの整流板４ｃ、４ｄが取り付けられる位置での流路幅の１／２以下としている。

整流板４ｃの入口角度は、羽根車２のチップ側における出口設計点流れ角に、整流板４ｃの出口角度は、案内羽根５ｂのチップ側における入口設計点流れ角にそれぞれ等しい。さらに、整流板４ｄの入口角度は、羽根車２のボス側における出口設計点流れ角に、整流板４ｄの出口角度は、案内羽根５ｂのボス側における入口設計点流れ角にそれぞれ等しい。

この場合でも、図４に示すように部分流量域の流れに整流板４ｃ、４ｄの形状が合わせられており、偏った流れＦは整流板４ｃでガイドされる。また、Ｒｄで示される逆流流れに対しては整流板４ｄがガイドする。

なお、図６に示すように、プルアウト時には、回転軸１の上部先端部に設けたカップリング部２４の各部品やふた２３、バッフル１１等を予め取り外す。これにより、ボウル部では、羽根車２と案内羽根部５の内周壁５ｃよりも内径側の部分が、回転軸１及び保護管８とともに揚水管７の内部を上方に移動可能になっている。

本実施例によれば、上記実施例よりも整流板４ｃ、４ｄの面積が減少するので、整流板による摩擦損失を低下させることが可能となる。整流板４ｃと整流板４ｄについては、双方設けてもよく、何れか一方だけ使用してもよい。なお、整流板４ｃ、４ｄの加工においては、一般には溶接を用いるが、整流板４ｃ、４ｄの流路高さ方向高さが低い場合には、削り出し等による機械加工も可能であり、その場合加工に要する工数を低減可能である。

上記各実施例によれば、プルアウト型立軸ポンプにおいて、羽根車と案内羽根の間の拡大流路内に整流板を配置したので、立軸ポンプを設計点流量よりも低流量で運転した場合であっても、羽根車内で生じた偏った流れを案内羽根にスムーズに案内することができる。また、羽根車出口の逆流も抑制することができる。これらにより、製缶構造を採用したプルアウト型立軸ポンプであっても、羽根車出口部と案内羽根入口部の隙間が広くなることに起因して発生する不安定特性を回避できる。

また上記各実施例によれば、プルアウトする立軸ポンプ部分が、ロータを主とする部分であって案内羽根部をほとんど含まないので、プルアウトする部分の重量及び直径を低減することができる。したがって、例えば吊り上げ用クレーン容量を低減でき、立軸ポンプの修理・点検時の作業が容易となるとともに動力を低減できる。

１…回転軸、１ａ、１ｂ…接続部、１ｄ…ねじ部、１ｘ…キー、２…羽根車、２ａ…ボス、２ｂ…チップ、２ｃ…前縁、２ｄ…後縁、２ｖ…羽根、３…拡大管部、３ａ…羽根車ケーシング（拡大管）、３ｂ…ボス部、３ｃ、３ｄ…フランジ、４…整流板部、４ａ…（第１の）整流板、４ｂ…（第２の）整流板、４ｃ…（第１の）整流板、４ｄ…（第２の）整流板、４_ａ２…後縁、４_ｂ１…前縁、４ｐ…圧力面、５…案内羽根部、５ａ…外ケーシング、５ｂ…案内羽根、５ｃ…内周壁、５ｄ、５ｅ…フランジ、５ｆ…ステー部、５ｇ…上流端、５ｈ…下流端、５ｐ…圧力面、５ｒ……内側筒、５ｓ…肉盗み部、５ｔ…インロー部、５ｕ…嵌合部、６…縮流管部、６ａ…外周壁、６ｂ…内周壁、６ｃ…フランジ、７…揚水管、８…保護管、９…吐出ベンド、９ａ…直管部、９ｂ…分岐部、９ｃ、９ｄ、９ｅ…フランジ、９ｆ…吐出口、１０…ベルマウス、１０ａ…吸込口、１０ｂ…フランジ、１１…バッフル、１１ａ…支持筒、１２…インペラナット、１５…(羽根車)軸受、１６ａ…下軸受、１６_ａ１…ステー、１６ｂ…上軸受、１６_ｂ１…ステー、１８…ケーシング、１９…吐出しボウル部、２０…設置床、２０ａ…係止部材、２１…フランジ、２３…ふた、２４…カップリング部、３０…プルアウト型立軸ポンプ、３２…吸水槽、Ｄa…第１の整流板の最小径、Ｄｂ…第２の整流板の最大径、Ｄｄ…吐出口径、Ｄ２…羽根車の最大径、Ｄ４…整流板の分割位置の径、Ｄ５…嵌合部径、Ｆ…低流量域での羽根車部内流れ、Ｆｍ…主流、Ｐ…ピッチ、Ｒｕ…低流量域での羽根車入口での逆流、Ｒｄ…低流量域での羽根車出口での逆流、Ｘ…羽根車出口部と案内羽根入口部の隙間、Ｚ…周方向距離、β_４ｂ１…整流板入口流れ角、β_４ａ２…整流板出口流れ角。

Claims

立軸に配置され先端に羽根車が取り付けられた回転軸を、ケーシングに接続する吐出ベンドの上端部から引き抜き可能としたロータプルアウト型立軸ポンプにおいて、
前記ケーシングは、前記羽根車を収容する羽根車ケーシングと、前記羽根車ケーシングの下流側に隣り合って設けられた案内羽根手段と、前記案内羽根手段の下流側に配置される揚水管とを有し、前記羽根車の下流側に、前記案内羽根手段との間で流路を形成するボス部を設け、前記羽根車ケーシングに周方向に間隔をおいて複数の第１の整流板を配置し、前記ボス部に周方向に間隔をおいて複数の第２の整流板を配置し、前記回転軸を引き抜くときは前記第２の整流板を前記羽根車とともに引き抜き可能としたことを特徴とするプルアウト型立軸ポンプ。
前記案内羽根手段は、円筒型ケーシングとこの円筒型ケーシング内に周方向に間隔をおいて配置された複数の案内羽根を有し、前記羽根車ケーシングは下流にいくに従い断面積が広くなる拡大管であり、前記第１の整流板の内径最小位置が前記羽根車の最大径位置より外側であり、前記第２の整流板の外径最大位置が前記第１の整流板の内径最小位置よりも内側であることを特徴とする請求項１に記載のプルアウト型立軸ポンプ。
前記第１の整流板と前記第２の整流板は１枚の板金製の羽根を分割した形状であり、半径方向にわずかの隙間をおいて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプルアウト型立軸ポンプ。
前記第１、第２の整流板は流路高さに比べて十分に高さの低いリブ状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のプルアウト型立軸ポンプ。
前記第１の整流板の入口角度は前記羽根車のチップ側における出口流れ角度に、前記第１の整流板の出口角度は前記案内羽根のチップ側における入口角度にそれぞれ等しいことを特徴とする請求項２に記載のプルアウト型立軸ポンプ。
前記第２の整流板の入口角度は前記羽根車のボス側における設計点流れ角度に、前記第２の整流板の出口角度は前記案内羽根のボス側における入口角度にそれぞれ等しいことを特徴とする請求項２に記載のプルアウト型立軸ポンプ。
前記ポンプケーシング及び前記案内羽根手段のケーシングは共に製缶構造であり、複数の前記第１の整流板は前記ポンプケーシングに溶接されており、複数の前記第２の整流板が前記ボス部材に溶接されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプルアウト型立軸ポンプ。
立軸に配置された回転軸と、この回転軸の先端部に取り付けた羽根車とを有する回転部材と、
前記回転軸を回転自在に支持しこの回転軸の軸方向中間部に配置した水中軸受と、前記回転軸を挿通して保護する保護管と、上流側が前記羽根車を収容する羽根車ケーシングで下流側が前記羽根車から流出する流れを案内する案内流路手段である吐出しボウル部と、前記吐出しボウル部の上流側に接続されたベルマウスと、吐出しボウル部の下流側に接続された揚水管と、この揚水管の下流側に接続された吐出ベンドとを有する静止部材とを備え、
前記回転部材を前記吐出ベンドの上端部に設けた開口から吊り上げまたは吊リ降ろして前記静止部材に前記回転部材を立軸方向に挿脱可能に嵌合するロータプルアウト型立軸ポンプにおいて、
前記静止部材は、前記羽根車の下流側であってこの羽根車に隣り合う位置に配置したボス部を有し、前記案内流路手段は、前記ボス部とともに下流にいくに従い断面積が広くなる拡大流路を形成する羽根車ケーシングと、この羽根車ケーシング内に周方向に間隔をおいて配設した複数の第１の整流板と、前記ボス部に周方向に間隔をおいて配設した複数の第２の整流板とを有することを特徴とするプルアウト型立軸ポンプ。
前記ボス部を前記回転部材とともに引き抜き可能としたことを特徴とする請求項８に記載のプルアウト型立軸ポンプ。