JP2015068311A

JP2015068311A - 渦巻ポンプ

Info

Publication number: JP2015068311A
Application number: JP2013205186A
Authority: JP
Inventors: 哲哉畠; Tetsuya Hata
Original assignee: NIPPON KIKAI KOGYO; Nihon Kikai Kogyo Co Ltd
Current assignee: NIPPON KIKAI KOGYO; Nihon Kikai Kogyo Co Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-13

Abstract

【課題】ポンプ効率が大幅に向上し、従来の渦巻きポンプに比して外形が小型化された渦巻ポンプを提供する。
【解決手段】ポンプケーシング内に軸支された回転インペラー２と、その外周部にケーシングに固定して設けられた多数のガイドベーン３と、ガイドベーンの外周部に設けられた、インボリュート巻き始め部を基点として、流体通路の断面積が漸次増大するインボリュート形状の渦巻室４とを備えて構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプ効率が向上しかつ外形が小型化された渦巻ポンプの提供に関する。

従来、渦巻ポンプ、タービンなどの遠心ポンプは、図５、図６に正面図を示すごとく、流体がケーシングの入口から軸方向に流入し、インペラーの間を通過する過程で遠心力によって該流体に圧力及び速度のエネルギーを与えられ、インペラーの遠心方向端部から吐出される構造となっている。

渦巻ポンプにおいては、図５に示すごとく、ポンプケーシング内に軸支された回転インペラー２から流出される流体をインボリュート形状の渦巻室４に導き、ポンプケーシングの任意の位置のインボリュート巻き始めを基点として、インボリュート形状の流体通路をインペラー２・・の円周上に段々に増加させ、１周後インペラー２・・から流出された流体を全て合流する。そして、この合流された流体はポンプ吐出口Ｂに導かれる。
このように渦巻ポンプはインペラー２・・の外側にインボリュート形状の渦巻室４があり、これが外形が大きくなる要因である。

そこで、外形を小さくす方法として、図６に示すごとく、インペラー２・・の外側にガイドベーン３・・を設け、インペラー２・・から出た流体を減速し、なおかつ流れ方向を曲げ、インペラー２・・裏側に流体を移動させ、各ガイドベーン３・・から出てきた流体を集合させた後、ポンプ吐出口に流出させる方式のタービンポンプがある。この場合、各ガイドベーン３・・から集められた流体はポンプ吐出口に向かうが、その経路は流体が流れ易い方向になり、ポンプの運転条件である流量により決まり、一定ではない。
ポンプは流体の速度をスムーズに減速させて、効率よく圧力に変換することで効率が決まることから、上記のタービンポンプにおける流体の方向が一定でない場合、効率は悪くなっても良くはならない。

本願発明者は鋭意研究の結果、上記課題を下記構成の発明によって解決した。
（１）渦巻ポンプにおいて、ポンプケーシング内に軸支された回転インペラーと、その外周部にケーシングに固定して設けられた多数のガイドベーンと、ガイドベーンの外周部に設けられた、インボリュート巻き始め部を基点として、流体通路の断面積が漸次増大するインボリュート形状の渦巻室とを備えて構成され、前記インペラーから流出される流体を、前記ガイドベーン間を流出してガイドベーンの外周部に設けられたインボリュート形状の渦巻室に導き、インボリュート形状の渦巻室の断面積が漸増される流体通路に全て合流させて吐出口に導出するようになしたことを特徴とする渦巻ポンプ。
（２）流体の吸入口が、回転インペラーの主軸側に設けられ、流体の吐出口が渦巻室の円周上に設けられ、かつ渦巻室の吐出口近傍の断面積が膨大化されてなることを特徴とする前記（１）記載の渦巻きポンプ。
（３）ケーシングの素材が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の渦巻きポンプ。

本願発明によれば、インペラーから流出し、次いでガイドベーンから出た流体は、流れが一定になり、更に断面積が漸次増大する渦巻室に流入することにより、二回に亘って流体の速度を減速させることになる結果、流体の速度は十分に圧力に変換することができ、ポンプ効率が大幅に向上する。
また、従来の渦巻きポンプに比してその外形も小型化される。

本願発明の渦巻きポンプの概説正面図本願発明具体例の渦巻きポンプの縦断面図図２の上面図図３の各位置における図２の部分断面図である従来の渦巻ポンプの正面図従来のタービンの正面図

本願発明では、インペラー外側にガイドベーンを設け、外形を渦巻ポンプより小型化し、かつ各ガイドベーンから出た流体をある任意ガイドベーンを１番目として、円周上の隣のガイドベーンを２番目として合流させ、この通路を合流させるたびに断面積を大きくして、渦巻ポンプと同様の渦巻室と同じインボリュート形状にする。
これにより、各ガイドベーンから出た流体は、流れが一定になり、この渦巻室の断面が大きくなることにより二回に亘り流体の速度を減速させることになり、このときも流体の速度は圧力に変換することができ、ポンプ効率が大幅に向上する。
本願発明の具体例を図面に基づいて以下に説明する。
図１は本願発明具体例の渦巻きポンプの概説正面図、図２はその縦断面図、図３は図２の上面図、図４は図３の各位置における図２の部分断面図である。
図中、１は主軸、２はインペラー、３はインペラーの周囲に設けられたガイドベーン、４は渦巻室、１０はケーシングである。

図１に示すごとく、水などの流体は、流入口Ａから裏側に軸方向に突設された流体流入管（図示せず）を経由してインペラー２、２間に流入し、次いでその外周部に固設されたガイドベーン３、３・・間を通って外側に流出し、さらにその外周に形成されている渦巻室４に流入して、各ガイドベーンの端部から渦巻室４に全て合流されて入り、その後渦巻室４の吐出口Ｂから機外に導出される。
また、本願発明渦巻きポンプの具体例の縦断面を図２に示すごとく、インペラー２は、流体の流入口Ａ、吐出口Ｂが形成されたケーシング１０の内部に配設されるとともに、回転主軸１に軸支されている。
ガイドベーン３は、インペラー２の外周に固定して設けられたもので、その断面形状には図４に示すごとく翼型である。
そこでさらに、図２に基づいて説明すると、水などの流体は、まずケーシング１０の主軸１端部に開設された流入口Ａから流入して、インペラー２により回転され遠心方向に流出され、次いでガイドベーン３、３の間から渦巻室４に導出される。
本願発明では、渦巻室４は各所の断面積が異なり、すなわち図３及び図４に示すごとく、流入口Ａから流入してくる水などの流体は、ガイドベーン３・・の外周部に設けられた、インボリュート巻き始め部を基点として、第１ポート、第２ポート〜第７ポート、第８ポートとして断面形状が漸次増大する渦巻室の流体通路Ｃを流れて吐出口Ｂから機外に導出される。
図４に示すごとく、第１ポートにおける渦巻室４の断面形状は４−１、第２ポートにおける渦巻室４の断面形状は４−２、第３ポートにおける渦巻室４の断面形状は４−３、・・第８ポートにおける渦巻室４の断面形状は４−８となっていて、各ポートにおける渦巻室の断面積は４−１＜４−２＜４−３＜４−４＜４−５＜４−６＜４−７＜４−７の関係になって漸次増大している。
その間、各所のガイドベーン３、３間から流出した流体は、断面積が漸次増大する渦巻室４に順次合流して流入し、吐出口Ｂからスムーズに導出される。すなわち、インペラー２・・から流出された流体はガイドベーン３・・によって流れの方向を周方向から放射方向に変換され、その過程で速度エネルギーが圧力エネルギーに変換され、全体として圧力エネルギーを高めることとなる。

１：主軸
２：インペラー
３：インペラーの周囲に設けられたガイドベーン
４：渦巻室
４−１〜４−８：各ポートにおける断面の渦巻室
１０：ケーシング
Ａ：吸入口
Ｂ：吐出口
Ｃ：流体通路

Claims

渦巻ポンプにおいて、ポンプケーシング内に軸支された回転インペラーと、
その外周部にケーシングに固定して設けられた多数のガイドベーンと、ガイドベーンの外周部に設けられた、インボリュート巻き始め部を基点として、流体通路の断面積が漸次増大するインボリュート形状の渦巻室とを備えて構成され、前記インペラーから流出される流体を、前記ガイドベーン間を流出してガイドベーンの外周部に設けられたインボリュート形状の渦巻室に導き、インボリュート形状の渦巻室の断面積が漸増される流体通路に全て合流させて吐出口に導出するようになしたことを特徴とする渦巻ポンプ。
流体の吸入口が、回転インペラーの主軸側に設けられ、流体の吐出口が渦巻室の円周上に設けられ、かつ渦巻室の吐出口近傍の断面積が膨大化されてなることを特徴とする請求項１記載の渦巻きポンプ。
ケーシングの素材が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の渦巻きポンプ。