JP2017020400A - Centrifugal Pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体を移送するための遠心ポンプに関する。 The present invention relates to a centrifugal pump for transferring a liquid.
液体(例えば、水)を移送するためのポンプとして、遠心ポンプが知られている。遠心ポンプは、羽根車の半径方向外側にディフューザが設けられたディフューザポンプと、羽根車の半径方向外側にボリュート室が設けられた渦巻ポンプとに大別される。渦巻ポンプでは、羽根車から吐出された液体が直接ボリュート室に流入し、ディフューザポンプでは、羽根車から吐出された液体はディフューザを通過し、液体の速度エネルギが圧力エネルギに変換される。 A centrifugal pump is known as a pump for transferring a liquid (for example, water). Centrifugal pumps are roughly classified into a diffuser pump in which a diffuser is provided on the radially outer side of the impeller and a spiral pump in which a volute chamber is provided on the radially outer side of the impeller. In the vortex pump, the liquid discharged from the impeller directly flows into the volute chamber. In the diffuser pump, the liquid discharged from the impeller passes through the diffuser, and the velocity energy of the liquid is converted into pressure energy.
これら遠心ポンプにおいて、図6に示されるように、羽根車101を収容するケーシング103と、該羽根車101との間には、回転する羽根車101がケーシング103と接触しないように、隙間が設けられている。羽根車101から吐出された液体は、羽根車101の液体入口101aにおける液体の圧力PLよりも高い圧力Phを有する。したがって、圧力Phと圧力PLとの差により、羽根車101から吐出された液体の一部は、羽根車101とケーシング103との間の隙間を通って、羽根車101の吸込側に流入する漏れ流れ(図6に示す一点鎖線矢印参照)となる。
In these centrifugal pumps, as shown in FIG. 6, a gap is provided between the
このような吐出側から吸込側への漏れ流れは、ポンプ効率を低下させる。そこで、羽根車101の吸込側端部には、漏れ流れを低減させるためのウェアリング105が設けられる。ウェアリング105は、羽根車101のシュラウド116の吸込側端部に固定された回転側リング105aと、回転側リング105aの外周面と僅かな隙間を開けて対向する内周面を有する固定側リング105bとから構成される。固定側リング105bは、ケーシング103の壁面に固定されている。回転側リング105aと固定側リング105bとは、漏れ流れを制限する非接触の環状シールとして機能する。
Such a leakage flow from the discharge side to the suction side reduces pump efficiency. Therefore, a
環状シールの具体例としては、回転側リングの外周面および固定側リングの内周面が平滑面である平滑面シールや、回転側リングの外周面および固定側リングの内周面の一方あるいは両方に周方向に延びる複数の溝が設けられたラビリンスシール、さらに回転側リングの外周面および固定側リングの内周面の一方あるいは両方にハニカム状の凹凸が設けられたハニカムシールなどが挙げられる。 Specific examples of the annular seal include a smooth surface seal in which the outer peripheral surface of the rotating side ring and the inner peripheral surface of the fixed side ring are smooth surfaces, and one or both of the outer peripheral surface of the rotating side ring and the inner peripheral surface of the fixed side ring. And a labyrinth seal provided with a plurality of grooves extending in the circumferential direction, and a honeycomb seal provided with honeycomb-like irregularities on one or both of the outer peripheral surface of the rotating side ring and the inner peripheral surface of the stationary side ring.
平滑面シールは、回転側リングと固定側リングとの間を液体が流れるときに振動が発生しにくいという点で優れているが、回転側リングと固定側リングとの間のクリアランスをある限度以下に小さくすることはできず、漏れ流れを低減するには限界がある。ラビリンスシールおよびハニカムシールは、平滑面シールと比較して、漏れ流れを低減させることができるが、製作コストが高く、さらに、平滑面シールと比較して振動が発生しやすいという問題がある。 The smooth surface seal is superior in that vibration is unlikely to occur when liquid flows between the rotating side ring and the fixed side ring, but the clearance between the rotating side ring and the fixed side ring is below a certain limit. However, there is a limit to reducing the leakage flow. The labyrinth seal and the honeycomb seal can reduce the leakage flow as compared with the smooth surface seal, but have a problem that the manufacturing cost is high and vibration is likely to occur compared to the smooth surface seal.
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、吐出側から吸込側への漏れ流れを低減させることができ、しかも振動が発生しにくいウェアリングを備えた遠心ポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a centrifugal pump having a wear ring that can reduce the leakage flow from the discharge side to the suction side and is less likely to generate vibration. And
上述した課題を解決するための本発明の一様態は、回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記羽根車を収容するケーシングと、前記羽根車と前記ケーシングとの間に配置されたウェアリングと、を備え、前記ウェアリングは、前記羽根車の液体入口を囲む回転側リングと、前記回転側リングの外周面に対向する内周面を有する固定側リングとを有し、前記回転側リングの外周面および前記固定側リングの内周面は、撥水性材料からなる平滑面から構成されていることを特徴とする遠心ポンプである。 One aspect of the present invention for solving the above-described problems is a rotating shaft, an impeller fixed to the rotating shaft, a casing that houses the impeller, and an impeller disposed between the impeller and the casing. A wear ring, and the wear ring includes a rotation side ring surrounding a liquid inlet of the impeller, and a fixed side ring having an inner peripheral surface facing an outer peripheral surface of the rotation side ring, The centrifugal pump is characterized in that the outer peripheral surface of the rotating side ring and the inner peripheral surface of the stationary side ring are constituted by smooth surfaces made of a water repellent material.
本発明の好ましい様態は、前記撥水性材料の主成分は、フッ素樹脂であることを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, the main component of the water repellent material is a fluororesin.
本発明によれば、回転側リングの外周面および固定側リングの内周面を構成する撥水性材料によって、回転側リングと固定側リングとの間の隙間を流れる漏れ流れには、該漏れ流れの進行を妨げる斥力が働く。その結果、液体の漏れが低減される。尚、回転側リングの外周面および固定側リングの内周面は、溝やハニカムがない平滑面から構成されるので、ラビリンスシールやハニカムシールと比較して、ウェアリングからは振動が発生しにくい。 According to the present invention, due to the water repellent material constituting the outer peripheral surface of the rotating side ring and the inner peripheral surface of the stationary side ring, the leakage flow flowing through the gap between the rotating side ring and the stationary side ring Repulsive force that hinders the progress of the work. As a result, liquid leakage is reduced. The outer peripheral surface of the rotating side ring and the inner peripheral surface of the stationary side ring are composed of smooth surfaces without grooves and honeycombs, so that vibration is less likely to occur from the wear ring compared to labyrinth seals and honeycomb seals. .
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1乃至図5において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、各実施形態で示される構成は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 5, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Moreover, the structure shown by each embodiment is applicable also to other embodiment, as long as it does not contradict each other.
図1(a)は、遠心ポンプの一例である渦巻ポンプを示す概略断面図であり、図1(b)は、遠心ポンプの他の例であるディフューザポンプを示す概略断面図である。図1(a)に示されるように、渦巻ポンプは回転軸11に固定された羽根車1と、羽根車1を収容するケーシング3とを有する。回転軸11は、図示しない駆動源(例えば、モータ)によって回転され、羽根車1はケーシング3内で回転軸11と一体に回転する。
Fig.1 (a) is a schematic sectional drawing which shows the centrifugal pump which is an example of a centrifugal pump, FIG.1 (b) is a schematic sectional drawing which shows the diffuser pump which is another example of a centrifugal pump. As shown in FIG. 1A, the centrifugal pump has an
ケーシング3の内部には、ボリュート室7が形成される。ボリュート室7は、羽根車1の周囲を囲む形状を有している。ケーシング3には、回転軸11の軸方向に延びる円筒状のポンプ吸込口2(図1(a)における点線参照)が形成されている。さらに、ケーシング3には、ポンプ吐出口4が形成される。
A
羽根車1を回転させると、液体はポンプ吸込口2から羽根車1に流れ込む。液体には羽根車1の回転により角運動エネルギが付与され、さらに、液体がボリュート室7を通ることによって速度エネルギが圧力エネルギに変換され、液体の静圧上昇を促す。昇圧された液体は、ポンプ吐出口4から吐出される。
When the
図1(b)に示されるように、ディフューザポンプは、羽根車1を囲むディフューザ9を有する。図1(b)に示されるディフューザポンプにおけるディフューザ9以外の構成は、図1(a)に示された渦巻ポンプの構成と同一であるため、重複する説明を省略する。
As shown in FIG. 1B, the diffuser pump has a diffuser 9 that surrounds the
ディフューザ9は、複数のディフューザ羽根9aを有し、隣接するディフューザ羽根9aの間に、羽根車1から吐出された液体が通るディフューザ流路9bが形成される。ディフューザ流路9bの断面積は、その入口から出口に向かって増大するように形成されており、液体がディフューザ流路9bを通ることにより、液体の速度エネルギが圧力エネルギに変換される。
The diffuser 9 has a plurality of
図2は、図1(a)および図1(b)に示す遠心ポンプの部分断面図である。なお、図2では、羽根車1の上半分のみが示されている。図2に示されるように、羽根車1は、円板状のハブ14と、ハブ14から立設する複数の翼15と、翼15の前面を覆うシュラウド16とを備える。翼15は、ハブ14の円周方向に沿って等間隔に配列される。シュラウド16の前端は、円筒形状を有しており、このシュラウド16の前端によって、羽根車1の液体入口1aが形成される。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the centrifugal pump shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). In FIG. 2, only the upper half of the
羽根車1とケーシング3との間には、ウェアリング5が設けられている。このウェアリング5は、羽根車1から吐出された液体の一部が羽根車1の吸込側に流入する漏れ流れを低減させるための非接触の環状シールとして機能する。
A
ウェアリング5は、羽根車1の液体入口1aを囲む回転側リング5aと、回転側リング5aの外周面と僅かな隙間を開けて対向する内周面を有する固定側リング5bとを備えている。回転側リング5aは、円筒形状を有し、羽根車1のシュラウド16の吸込側端部に固定される。固定側リング5bは、円筒形状を有し、ケーシング3の壁面に固定される。回転側リング5aの外周面および固定側リング5bの内周面は、平滑面から構成される。すなわち、回転側リング5aの外周面と固定側リング5bの内周面には、溝やハニカムなどは形成されていない。
The
本実施形態の回転側リング5aは、羽根車1とは別部材から構成されているが、回転側リング5aを羽根車1と一体に形成してもよい。つまり、シュラウド16の一部によって回転側リング5aを構成してもよい。
Although the
図3は、図2に示すウェアリング5の拡大断面図である。図3では、説明の便宜上、回転側リング5aと固定側リング5bの間のクリアランスが誇張して描かれている。回転側リング5aと固定側リング5bとの間のクリアランスは、一般的な平滑面シールと同程度である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the
回転側リング5aの外周面および固定側リング5bの内周面は、撥水性材料から形成された平滑面である。図3に示される実施形態では、平滑面である回転側リング5aの外周面は、撥水性材料からなる膜20から構成されている。同様に、平滑面である固定側リング5bの内周面は、撥水性材料からなる膜21から構成されている。
The outer peripheral surface of the
膜20,21は、回転側リング5aおよび固定側リング5bに塗布された撥水性材料から構成される。撥水性材料を一回だけ回転側リング5aと固定側リング5bに塗布して、一層の撥水性材料からなる膜20,21を形成してもよく、あるいは、撥水性材料の塗布と乾燥を複数回繰り返して、撥水性材料が積層された膜20,21を形成してもよい。他の実施形態として、膜20,21は、回転側リング5aおよび固定側リング5bに貼り付けられた、撥水性材料からなる円筒状のシートであってもよい。さらに他の実施形態として、回転側リング5aおよび固定側リング5bの全体を、撥水性材料から形成してもよい。
The
回転側リング5aの外周面および固定側リング5bの内周面を構成する撥水性材料の主成分は、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、フッ素樹脂、またはこれらの混合物である。特に、フッ素樹脂を主成分とする撥水性材料は、高い撥水性を示すと同時に化学的にも極めて安定であるため、フッ素樹脂を主成分とする撥水性材料が好ましく用いられる。
The main component of the water repellent material constituting the outer peripheral surface of the
回転側リング5aの外周面と固定側リング5bの内周面との間を流れる液体は、回転側リング5aの外周面と固定側リング5bの内周面からはじかれる。すなわち、撥水性材料からなる膜20,21から斥力が液体に作用する。この斥力によって液体の進行が妨げられるので、ウェアリング5を通過する漏れ流れが低減され、その結果、ポンプ効率が向上する。尚、回転側リング5aの外周面と固定側リング5bの内周面は、溝やハニカムがない平滑面から構成されるので、ラビリンスシールやハニカムシールと比較して、ウェアリング5の振動特性は良好である。
The liquid flowing between the outer peripheral surface of the
図4は、複数の羽根車1を有する多段ディフューザポンプの一部を示す概略断面図である。図4では、回転軸11に固定された2つの羽根車1の上半分が示されている。図4に示されるように、多段ディフューザポンプは、回転軸11に固定される複数の羽根車1と、各段の羽根車1を収容するケーシング3とを有する。各段の羽根車1を囲むようにディフューザ9が設けられる。回転軸11は、図示しない駆動源(例えば、モータ)によって回転され、羽根車1はケーシング3内で回転軸11と一体に回転する。羽根車1から吐出され、ディフューザ9を通過した液体を、次段の羽根車1に案内する戻り流路25には、案内羽根17が配置される。案内羽根17は、戻り流路25を流れる液体を次段の羽根車1の液体入口1aに案内する。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a part of a multistage diffuser pump having a plurality of
図5は、図4のA−A線に沿った断面斜視図である。図5では、ディフューザ9を明瞭に示すために、次段に配置された羽根車1の液体入口1aを除いて、羽根車1および回転軸11の図示を省略している。さらに、図5では、戻り流路25に配置される案内羽根17の図示も省略している。ディフューザ9は、複数のディフューザ羽根9aを有し、隣接するディフューザ羽根9aの間に、羽根車1から吐出された液体が通るディフューザ流路9bが形成される。ディフューザ流路9bの断面積は、その入口から出口に向かって増大するように形成されており、液体がディフューザ流路9bを通ることにより、液体の速度エネルギが圧力エネルギに変換される。ディフューザ流路9bを通った液体は、図5に示された矢印に沿って流れ、次段の羽根車1の液体入口1aに案内される。
FIG. 5 is a cross-sectional perspective view taken along line AA of FIG. In FIG. 5, in order to clearly show the diffuser 9, the illustration of the
各段の羽根車1とケーシング3との間には、図3を参照して説明したウェアリング5が設けられている。本実施形態でも同様に、吐出側から吸込側への液体の漏れが少なくなるので、多段ディフューザポンプ全体のポンプ効率を向上させることができる。
The
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に解釈されるものである。 The embodiment described above is described for the purpose of enabling the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the widest scope according to the technical idea defined by the claims.
1 羽根車
2 ポンプ吸込口
3 ケーシング
4 ポンプ吐出口
5 ウェアリング
5a 回転側リング
5b 固定側リング
9 ディフューザ
9a ディフューザ羽根
9b ディフューザ流路
11 回転軸
14 ハブ
15 翼
16 シュラウド
17 案内羽根
20 膜
21 膜
25 戻り流路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記回転軸に固定された羽根車と、
前記羽根車を収容するケーシングと、
前記羽根車と前記ケーシングとの間に配置されたウェアリングと、を備え、
前記ウェアリングは、前記羽根車の液体入口を囲む回転側リングと、前記回転側リングの外周面に対向する内周面を有する固定側リングとを有し、
前記回転側リングの外周面および前記固定側リングの内周面は、撥水性材料からなる平滑面から構成されていることを特徴とする遠心ポンプ。 A rotation axis;
An impeller fixed to the rotating shaft;
A casing for housing the impeller,
A wear ring disposed between the impeller and the casing,
The wear ring includes a rotation side ring surrounding a liquid inlet of the impeller, and a fixed side ring having an inner peripheral surface facing an outer peripheral surface of the rotation side ring,
The centrifugal pump characterized in that the outer peripheral surface of the rotating side ring and the inner peripheral surface of the stationary side ring are constituted by smooth surfaces made of a water repellent material.
Priority Applications (1)
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- 2015-07-09 JP JP2015137854A patent/JP2017020400A/en active Pending
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