JP2017082658A - Centrifugal Pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠心ポンプに関する。 The present invention relates to a centrifugal pump.
従来、クローズド型のインペラをケーシング内に有する遠心ポンプにおいて、インペラに発生する軸スラストを低減する対策として、インペラの側板に対向するケーシングの内壁面に、インペラの回転軸側から遠心方向に放射状に延在する溝や固定羽根を有するものが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
このような遠心ポンプにおいては、インペラの側板とケーシングの内壁面との間に形成される隙間(漏れ流路)に流れる流体の旋回流の速度が前記の溝や固定羽根によって低減される。これにより遠心ポンプは、前記隙間での圧力を増加させることによって軸スラストを低減し、スラスト軸受に対する負荷を軽減する。
Conventionally, in a centrifugal pump having a closed type impeller in a casing, as a measure to reduce shaft thrust generated in the impeller, radially from the impeller rotating shaft side to the inner wall surface of the casing facing the impeller side plate in a radial direction. Those having extended grooves and fixed blades are known (see, for example,
In such a centrifugal pump, the speed of the swirling flow of the fluid flowing in the gap (leakage flow path) formed between the side plate of the impeller and the inner wall surface of the casing is reduced by the groove and the fixed blade. As a result, the centrifugal pump reduces the axial thrust by increasing the pressure in the gap and reduces the load on the thrust bearing.
しかしながら、従来の遠心ポンプでの軸スラスト対策(例えば、特許文献1、2参照)では、前記の溝や固定羽根が前記の隙間(漏れ流路)における流体と回転するインペラとの摩擦抵抗を増大させる。つまり従来の軸スラスト対策は、インペラの軸動力が増大するために、流体の流量と揚程との積を軸動力で除して得られるポンプ効率が低下する。
また、従来の遠心ポンプ(例えば、特許文献1、2参照)では放射状の溝の形成や固定羽根の取り付けなどにより製造工程が複雑化する。
However, in the axial thrust countermeasure in the conventional centrifugal pump (for example, refer to
Further, in the conventional centrifugal pump (for example, see
そこで、本発明の課題は、従来と比べて簡素な構造を有し、ポンプ効率を良好に維持したまま軸スラストを低減することができる遠心ポンプを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a centrifugal pump that has a simple structure as compared with the prior art and can reduce axial thrust while maintaining good pump efficiency.
前記課題を解決した本発明は、主板と側板との間に流体の昇圧流路を有するインペラと、前記インペラを内側に収納するケーシングと、前記インペラの外周側で前記昇圧流路の流体吐出口が臨むように前記ケーシング内に形成されている流体の主流路と、を有する遠心ポンプであって、前記側板の板面とこの板面に対向する前記ケーシングの第1対向面との間に形成される側室と、前記側板の外周端面とこの外周端面を全周にわたって囲むように対向する前記ケーシングの第2対向面との間に形成されており、前記側室と前記主流路とを連通させる隙間と、を備え、前記隙間を形成する前記ケーシングの第2対向面には、前記側室と前記主流路との間で延びるように溝部が形成されていることを特徴とする。 The present invention that has solved the above problems includes an impeller having a fluid pressure increasing channel between a main plate and a side plate, a casing that houses the impeller inside, and a fluid discharge port of the pressure increasing channel on the outer peripheral side of the impeller. A centrifugal pump having a fluid main flow path formed in the casing so as to face, and formed between a plate surface of the side plate and a first opposed surface of the casing facing the plate surface. Formed between the outer side end surface of the side plate and the second opposing surface of the casing facing the outer peripheral end surface so as to surround the outer peripheral end surface, and communicating the side chamber and the main channel. And a groove portion is formed on the second facing surface of the casing forming the gap so as to extend between the side chamber and the main flow path.
本発明によれば、従来と比べて簡素な構造を有し、ポンプ効率を良好に維持したまま軸スラストを低減することができる遠心ポンプを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it has a simple structure compared with the past, and can provide the centrifugal pump which can reduce a shaft thrust, maintaining pump efficiency favorable.
本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態に係る遠心ポンプは、従来の遠心ポンプの軸スラスト対策(例えば、特許文献1、2参照)とは異なって、前記の放射状の溝や固定羽根を設けることなく、漏れ流路における流体の旋回を抑制する構成とした。すなわち、本実施形態に係る遠心ポンプの軸スラスト対策は、漏れ流路(後記する第1側室)とインペラの流体の吐出口が臨む主流路(以下、単に「主流路」と称する)との間で延びるようにケーシングの内壁面に溝を有していることを主な特徴とする。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
The centrifugal pump according to the present embodiment is different from the axial thrust countermeasure of the conventional centrifugal pump (for example, see
本実施形態では、渦巻型のボリュート(渦巻ケーシング)を有する渦巻ポンプに本発明が適用された例について説明する。なお、案内羽根を有するディフューザポンプについては、他の実施形態の欄で多段遠心ディフューザポンプを例にとって説明する。 In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a centrifugal pump having a spiral volute (spiral casing) will be described. In addition, about the diffuser pump which has a guide blade, it demonstrates taking the case of a multistage centrifugal diffuser pump in the column of other embodiment.
図1は、本発明の実施形態に係る遠心ポンプ100の全体構成を概略的に示す横断面図である。図1中、インペラ10の側板13(図2参照)は、作図の便宜上省略されている。
図2は、本実施形態に係る遠心ポンプ100のインペラ10近傍を部分的に拡大した部分拡大縦断面図であり、主軸17の中心線を境に上半体側を示している。
なお、以下の説明における前後の方向は、前シュラウドとも称される後記の側板13(図2参照)、及び後シュラウドとも称される後記の主板11(図2参照)に対応させて、図2の矢印で示す前後の方向を基準とする。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an overall configuration of a
FIG. 2 is a partially enlarged longitudinal sectional view in which the vicinity of the
In the following description, the front-rear direction corresponds to a later-described side plate 13 (refer to FIG. 2) also referred to as a front shroud and a later-described main plate 11 (refer to FIG. 2) also referred to as a rear shroud. The forward and backward directions indicated by the arrows are used as a reference.
図1に示すように、本実施形態での遠心ポンプ100は、原動機(図示省略)によって回転する主軸17と、この主軸17によって回転駆動されるインペラ(遠心羽根車)10と、インペラ10を内側に収納するケーシング20とを備えている。
図1中、符号11は、インペラ10の主板であり、符号12は、インペラ10の羽根であり、符号23は、遠心ポンプ100における流体の入口であり、符号25は、遠心ポンプ100における流体の出口であり、符号24は、ボリュートであり、符号Rは、インペラ10の回転方向である。
As shown in FIG. 1, a
In FIG. 1,
図2に示すように、本実施形態でのインペラ10は、クローズド型のものであり、主板11と羽根12と側板13(図1では図示省略)とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
主板11は、主軸17と同心に配置される略円盤状のディスクで構成され、主軸17と同期して回転するように形成されている。主板11は、前記のように後シュラウドとも称される。主板11には、後記する側板13が対向するように配置され、この側板13との間には、圧送される流体の昇圧流路14が形成されている。
The
本実施形態での主板11は、主軸17の延在方向に向けて開口する昇圧流路14の入口、つまりインペラ10の流体の吸込口15を主軸17及び側板13とともに区画し、遠心方向に開口する昇圧流路14の出口、つまりインペラ10の流体の吐出口16を区画する。この流体の吐出口16は、特許請求の範囲にいう「流体吐出口」に相当する。
そして、本実施形態の主板11における側板13側の面は、前側の吸込口15から後方に向かうほどインペラ10の遠心方向に沿うように漸近する曲面となっている。
The
The surface on the
側板13は、主軸17と同心に配置される略環状部材で構成され、前記のように主板11と対向するように主軸17と同心に配置される。
側板13の主板11との対向面は、主板11の前記の曲面と対応するように吸込口15から後方に向かうほどインペラ10の遠心方向に沿うように漸近する曲面となっている。
側板13は、前記のように主板11との間でインペラ10における流体の昇圧流路14を形成している。また、側板13は、前記のようにインペラ10の前側で主軸17及び主板11との間に流体の吸込口15を形成し、インペラ10の外周側で主板11との間に流体の吐出口16を形成している。この側板13は、前記のように前シュラウドとも称され、主板11との間に羽根12を挟持している。
The
The opposing surface of the
As described above, the
羽根12は、図1に示すように、軸心側から径方向外側に向かって延びる板体で形成され、周方向に等間隔に複数配置されている。
本実施形態でのインペラ10は、長さ方向に湾曲する6枚の羽根12が渦巻状に配設されるものを想定しているが、羽根12の数はこれに限定されるものではなく、5枚以下、7枚以上とすることもできる。ちなみに、羽根12は、図1の符号Rの矢印で示すインペラ10の回転方向に向かって中程が凸となるように湾曲するものを想定しているが、湾曲しない羽根12を用いることもできる。
羽根12は、主板11(図2参照)と側板13との間を周方向に等間隔に仕切って昇圧流路14を形成している。
As shown in FIG. 1, the
The
The
ケーシング20は、複数の軸受け(図示省略)を介して主軸17を回転可能に支持している。なお、ケーシング20と主軸17との間には、流体の漏えいを防止するためにメカニカルシールなどのシール部材(図示省略)が設けられている。
The
また、ケーシング20には、吸込口15を介してインペラ10に流体を供給する供給路21と、インペラ10の吐出口16から吐き出された流体を送出する前記の主流路22とが形成されている。ちなみに、本実施形態での遠心ポンプ100(渦巻ポンプ)においては、供給路21は、遠心ポンプ100の入口23(図1参照)に連通している。また、主流路22は、遠心ポンプ100のボリュート24を介して出口25(図1参照)に連通している。
The
また、ケーシング20は、インペラ10の側板13の板面と対向する対向面20aを有している。この対向面20aは、特許請求の範囲にいう「第1対向面」に相当する。
この対向面20aは、インペラ10の側板13の板面との間に第1側室30を形成している。この第1側室30は、特許請求の範囲にいう「側室」に相当する。
また、ケーシング20は、インペラ10の主板11の板面との間に第2側室31を形成している。
The
The facing
The
また、ケーシング20は、インペラ10の側板13における外周端面と対向する対向面20bを有している。この対向面20bは、特許請求の範囲にいう「第2対向面」に相当する。
この対向面20bは、インペラ10の側板13における外周端面との間に第1隙間S1を形成している。
第1側室30は、この第1隙間S1を介して主流路22と連通している。また、ケーシング20は、吸込口15を主軸17周りで囲み、側板13の前側外周部を内嵌する筒部36を有している。第1側室30は、側板13の前側外周部と、ケーシング20の筒部36との間に形成される第2隙間S2を介して供給路21と連通している。
Further, the
The facing
The
第2側室31は、インペラ10の主板11における外周端面と、ケーシング20との間に形成される第3隙間S3を介して主流路22と連通している。
The
そして、本実施形態の遠心ポンプ100は、前記のように、第1側室30と主流路22との間で延びるようにケーシング20の対向面20bに溝部33を有している。本実施形態での溝部33は、主軸17の延在方向に沿うように対向面20bに形成される。
なお、図2中、符号34aで示す矢印は、供給路21から吸込口15への流体の流れを表し、符号34bで示す矢印は、昇圧流路14から主流路22への流体の流れを表し、符号34cで示す矢印は、第1側室30を流れる後記の「漏れ流れ」を表している。
And the
In FIG. 2, the arrow indicated by
図3は、図2のIII−III部分断面図である。図3中、符号12はインペラ10の羽根であり、符号13は側板であり、符号20はケーシングである。
図3に示すように、本実施形態での溝部33は、断面視で矩形を呈しており、溝部33の深さよりも溝幅の方が長く設定されている。
溝部33は、側板13の外周部の端面に対して第1隙間S1を介して離れるケーシング20の対向面20b(第2対向面)の周方向に沿って、等間隔に複数形成されている。本実施形態では、ケーシング20に9つの溝部33を有するものを想定しているが、本発明は、8つ以下又は10以上の溝部33を有する構成とすることもできる。
3 is a partial cross-sectional view taken along line III-III in FIG. In FIG. 3, the code |
As shown in FIG. 3, the
A plurality of
以上のような遠心ポンプ100は、溝部33を有するケーシング20にインペラ10を組み付けて製造することができる。この際、溝部33は例えば、鋳造等によって溝部33とケーシング20とを一体に形成することもできるし、所定のケーシングベースに溝部33を切削等によって追加工にて形成することもできる。
The
次に、本実施形態に係る遠心ポンプ100の奏する作用効果について主に図2を参照して説明する。
遠心ポンプ100は、原動機(図示省略)によって主軸17を介してインペラ10が回転駆動されると、昇圧流路14内の流体はエネルギが付与されて昇圧する。主流路22は、静止流路でありインペラ10により与えられた流体の速度を減速し圧力を回復させる。
Next, the effect which the
In the
図2に示す本実施形態に係る遠心ポンプ100とは異なって、溝部33を有しない比較例1の遠心ポンプ(図示省略)をここで想定する。この比較例1の遠心ポンプは、溝部33を有しない以外は、本実施形態に係る遠心ポンプ100と同様に構成されている。以下に説明する比較例1の遠心ポンプについては、溝部33がないものとした図2を参照しながら説明する。
Unlike the
比較例1の遠心ポンプでは、回転駆動されるインペラ10によって、吸込口15から吸い込まれた流体が昇圧流路14を通って吐出口16から主流路22に吐き出される。この際、吐き出された流体の一部は、漏れ流れ34cとして第1隙間S1を介して第1側室30に流れ込む。
In the centrifugal pump of the comparative example 1, the fluid sucked from the
そして、漏れ流れ34cは、第1側室30を主軸17側に向かった後、第2隙間S2を介して供給路21に流入し、再び吸込口15を介してインペラ10に吸い込まれる。つまり、第1隙間S1、第1側室30、及び第2隙間S2は、主流路22から供給路21への流体の漏れ流路を形成している。このような比較例1の遠心ポンプにおいては、インペラ10の吐出口16近傍における旋回流の速度の大きい流体が前記のように第1側室30に流れ込む。第1側室30では、流体(漏れ流れ34c)の旋回速度が著しく増大し、第1側室30の圧力が低下する。
Then, the
これに対して本実施形態に係る遠心ポンプ100では、吐出口16近傍における旋回流の速度の大きい流体は、第1隙間S1に流れ込んだ後、一部の流体は溝部33内を流れ、他の一部の流体は溝部33を横切るように流れる。これにより溝33は旋回に対する抵抗として働くため、第1隙間S1に流れ込んだ流体の旋回が抑制される。その結果として第1側室30での流体(漏れ流れ34c)の旋回速度が低減されて第1側室30の圧力が増大する。
On the other hand, in the
次に、実施例1と比較例1の遠心ポンプ100に対して行った作用効果の検証について説明する。
この検証では、図2に示す第1隙間S1の軸方向において、漏れ流れ34cの入口AINから出口AOUTまでの漏れ流れ34cの旋回速度を、流体解析を行って求めた。その結果を図4に示す。
図4は、図2に示す遠心ポンプ100の第1隙間S1の入口AIN(図4中、隙間入口AINと記す)から出口AOUT(図4中、隙間出口AOUTと記す)までの軸方向の位置と、第1隙間S1における漏れ流れ34cの旋回速度(図4中、旋回速度と記す)との関係を示すグラフである。
Next, verification of the effect performed with respect to the
In this verification, in the axial direction of the first gap S1 shown in FIG. 2, the rotation speed of the
FIG. 4 shows the flow from the inlet A IN (denoted as the gap inlet A IN in FIG. 4) to the outlet A OUT (denoted as the gap outlet A OUT in FIG. 4) of the first gap S1 of the
また、流体解析では、図2に示す第1側室30の径方向において、漏れ流れ34cの入口BINから出口BOUTまでの第1側室30の圧力を求めた。その結果を図5に示す。
図5は、図2に示す遠心ポンプ100の第1側室30の入口BIN(図5中、側室入口BINと記す)から第1側室30の出口BOUT(図5中、側室出口BOUTと記す)までの径方向の位置と、第1側室30の圧力(図5中、側室の圧力と記す)との関係を示すグラフである。
In the fluid analysis, the pressure of the
Figure 5 (in FIG. 5, referred to as side chamber inlet B IN) inlet B IN of the
図4に示すように、破線で示す比較例1(溝なし)では、第1隙間S1の入口AINから第1隙間S1の出口AOUTに向かう漏れ流れ34cの旋回速度は速い。また、第1側室30に向かうほど(出口AOUTに向かうほど)旋回速度は増加傾向にある。
これに対して、実線で示す実施例1(溝あり)では、比較例1(溝なし)と比べて漏れ流れ34cの旋回速度が遅くなっている。具体的には、第1側室30付近(出口AOUT付近)での実施例1の旋回速度は比較例1の65%以下となっている。
As shown in FIG. 4, in the comparative example shown by the broken line 1 (no groove), the rotation speed of the
On the other hand, in Example 1 (with a groove) indicated by a solid line, the turning speed of the
また、図5に示すように、実線で示す実施例1(溝あり)における第1側室30の圧力は、比較例1(溝なし)と比べると、第1側室30の入口BINから出口BOUTの全体にわたって増加することが検証された。
つまり、本実施形態の遠心ポンプ100は、第1隙間S1を形成するケーシング20の内壁面に溝部33を有することで第1側室30の圧力を増加させ、インペラ10が吸込口15側(前側)に付勢される軸スラストを低減する。
このような本実施形態の遠心ポンプ100によれば、スラスト軸受に対する負荷を低減することができる。
Further, as shown in FIG. 5, the pressure in the
That is, the
According to the
また、本実施形態の遠心ポンプ100は、基本構造の遠心ポンプ(例えば、前記比較性1のような遠心ポンプ)に対して溝部33を形成することで製造することができる。よって、本実施形態の遠心ポンプ100は、基本構造の遠心ポンプに対して大幅な設計変更を加えることなく製造することができる。
Moreover, the
また、遠心ポンプ100の溝部33は、主軸17の延在方向に沿うようにケーシング20の対向面20bに形成されるので、従来の遠心ポンプ100の放射状の溝と異なって、単純な切削工具によって簡単に形成することができる。よって、本実施形態の遠心ポンプ100によれば、製造工程を簡素化することができ製造コストを低減することができる。
Moreover, since the
また、前記した遠心ポンプ100の製造方法のうち、溝部33を追加工によって形成するものは、軸スラストの調整方法としても応用することができる。言い換えれば、本実施形態の遠心ポンプ100は、軸スラストの調整可能な構造を有することとなる。
Of the manufacturing methods of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態では、渦巻型のボリュート(渦巻ケーシング)を有する渦巻ポンプについて説明したが、次に案内羽根を有するディフューザポンプについて説明する。ここでは、多段遠心ディフューザポンプを例にとって説明する。なお、以下の他の実施形態において、前記実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement with a various form.
In the above embodiment, the spiral pump having the spiral volute (spiral casing) has been described. Next, the diffuser pump having the guide vanes will be described. Here, a multistage centrifugal diffuser pump will be described as an example. In the following other embodiments, the same components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図6は、本発明の他の実施形態に係る遠心ポンプ100(多段遠心ディフューザポンプ)のインペラ10近傍を部分的に拡大した部分拡大縦断面図である。
図6に示すように、遠心ポンプ100は、流体の入口及び出口が設けられる図示しない外部ケーシングと、この外部ケーシングの内部に配置されている内部ケーシング20とを有している。この内部ケーシング20は、特許請求の範囲にいう「ケーシング」に相当する。以下では、内部ケーシング20は、単に「ケーシング20」と称する。
FIG. 6 is a partially enlarged longitudinal sectional view in which the vicinity of the
As shown in FIG. 6, the
また、遠心ポンプ100は、ケーシング20を貫通するように配置された主軸17と、この主軸17に固定された複数段のインペラ10とを有している。なお、図6には、一部のインペラ10のみが部分的に示されており、本実施形態でのインペラ10は、6段程度のものを想定しているが、これに限定されるものではない。
The
ケーシング20には、インペラ10の配置に応じて縮径及び拡径を繰り返す内部空間が設けられている。
また、ケーシング20には、隣り合うインペラ10の吐出口16と吸込口15とを繋ぐ連通路40が形成されている。ちなみに、複数段あるインペラ10のうち、最も上流側に位置するインペラ10の吸込口15は、遠心ポンプ100における流体の前記入口(図示省略)に連通し、最も下流側に位置するインペラ10の吐出口16は、遠心ポンプ100における流体の前記出口(図示省略)に連通している。
The
The
連通路40は、インペラ10の側板13と主板11との間に形成される昇圧流路14に流体を導入する供給路21と、昇圧流路14から流体が導入されるディフューザ流路41と、ディフューザ流路41側から供給路21側に流体を通流させるリターン流路42と、リターン流路42に設けられた水返し羽根50とを有している。
The
供給路21は、径方向外側から径方向内側に向かって流体を流した後、流体の向きをインペラ10の直前で軸方向に変換させる流路である。
ディフューザ流路41は、径方向内側が昇圧流路14に連通しており、インペラ10によって昇圧された流体を径方向外側に向かって流通させる。このディフューザ流路41には主軸17を中心とした周方向に複数の案内羽根43が等間隔に配置されている。この案内羽根43は、いわゆるディフューザベーンであり、ディフューザを構成している。ちなみに、案内羽根43は、周方向に向かって配置される傾きが、後記するようにインペラ10の羽根12の傾きとは逆になっている(図7参照)。
リターン流路42は、一端側がディフューザ流路41に連通し、他端側が水返し羽根50を介して供給路21に連通している。
The
The
One end side of the
インペラ10は、クローズド型のものであり、主板11と羽根12と側板13とを備えている。
第1側室30は、インペラ10の側板13における外周端面と、ケーシング20との間に形成される第1隙間S1を介して主流路22と連通している。また、第1側室30は、側板13の前側外周部と、ケーシング20の筒部36との間に形成される第2隙間S2を介して供給路21と連通している。
そして、この遠心ポンプ100は、前記のように、第1側室30と主流路22との間で延びるようにケーシング20の対向面20b(第2対向面)に溝部33を有している。
この溝部33は、主軸17の延在方向に沿うようにケーシング20の対向面20bに形成されている。
なお、図6中、符号34aで示す矢印は、供給路21から吸込口15への流体の流れを表し、符号34cで示す矢印は、主流路22から第1側室30へと流れる後記の「漏れ流れ」を表している。
The
The
As described above, the
The
In FIG. 6, the arrow indicated by
図7は、図6のVII−VII部分断面図である。図7中、符号12はインペラ10の羽根であり、符号13は側板であり、符号20はケーシングであり、符号43は案内羽根である。
図7に示すように、本実施形態での溝部33は、断面視で矩形を呈しており、溝部33の深さよりも溝幅の方が長く設定されている。
溝部33は、側板13の外周部の端面に対して第1隙間S1を介して離れるケーシング20の内周面の周方向に沿って、等間隔に複数形成されている。本実施形態では、ケーシング20に9つの溝部33を有するものを想定しているが、本発明は、8つ以下又は10以上の溝部33を有する構成とすることもできる。
7 is a partial sectional view taken along line VII-VII in FIG. In FIG. 7,
As shown in FIG. 7, the
A plurality of the
また、案内羽根43の位置と溝部33の位置との関係においては、溝部33は、案内羽根43の半径方向の内側先端43aに近接するように形成されているものが望ましい。
特に、溝部33の周方向の両端部のうち、インペラ10の回転方向Rの前側の端部33aを案内羽根43の内側先端43aに近接するように形成したものが望ましい。
In addition, regarding the relationship between the position of the
In particular, it is desirable that the
また、周方向に隣り合う案内羽根43,43の内側先端43aがインペラ10の回転中心(図示省略)を軸にして開く角度をθとすると、溝部33の前側の端部33aの周方向の位置は、案内羽根43の内側先端43aの位置に対して±θ/4の範囲内にあるものが、より望ましい。さらに望ましい溝部33の前側の端部33aの周方向の位置は、図示しないが、インペラ10の回転中心と案内羽根43の内側先端43aとを結ぶ線上である。
また、周方向に隣り合う案内羽根43,43の位置と溝部33の周方向の幅Wとの関係においては、溝部33の幅Wは、角度θの半分以下(W≦θ/2)が望ましい。
The circumferential position of the
Further, in the relationship between the positions of the
このような遠心ポンプ100(多段遠心ディフューザポンプ)では、連通路40及び水返し羽根50(図6参照)を介して多段に設けられるインペラ10(図6参照)にて流体が段階的に昇圧される。この際、遠心ポンプ100は、溝部33(図7参照)を有することによって、前記実施形態に係る遠心ポンプ100と同様の作用効果を奏することに加えて、案内羽根43を有することによって次のような作用効果を奏する。
In such a centrifugal pump 100 (multistage centrifugal diffuser pump), the pressure of the fluid is increased stepwise by the impellers 10 (see FIG. 6) provided in multiple stages via the
図6に示すように、この遠心ポンプ100において、回転するインペラ10の昇圧流路14から流体がケーシング20のディフューザ流路41に吐き出される。その後、小流量域での運転の際には、流体が案内羽根43に衝突することで、旋回が抑制された流体の逆流が生じる。
そして、旋回速度の遅いこの逆流は、主流路22から第1隙間S1に向かう流れと一緒になって漏れ流れ34cを形成する。このような遠心ポンプ100によれば、案内羽根43によって生じた旋回速度の遅い逆流を溝部33に流入させることによって、第1側室30での流体(漏れ流れ34c)の旋回速度を効率よく低減することができる。
As shown in FIG. 6, in this
And this reverse flow with a slow turning speed forms the
また、この遠心ポンプ100は、案内羽根43により発生する旋回速度の遅い逆流を溝部33に流入させる。これにより遠心ポンプ100は、案内羽根43を有しないものよりも、逆流の発生する小流量域での運転において、軸スラストの低減効果を向上させることができる。また、遠心ポンプ100は、小流量域での十分な軸スラスト低減効果を確保しつつ、最高効率点流量付近での軸スラスト低減効果を抑える。このような遠心ポンプ100によれば、最高効率点流量付近において第1側室30内の流体とインペラ10との摩擦を低減することで、軸スラスト低減によるポンプ効率の低下を抑制する設計が可能となる。
In addition, the
次に、案内羽根43を有する遠心ポンプ100(図6参照)である実施例2と、溝部33を有しない以外は実施例2と同様の構成を想定した比較例2とに対して行った作用効果の流体解析による検証について説明する。比較例2の遠心ポンプについては、溝部33がないものとした図6を参照する。
この検証では、図6に示す第1隙間S1の軸方向において、漏れ流れ34cの入口CINから出口COUTまでの漏れ流れ34cの旋回速度を測定した。その結果を図8に示す。
図8は、図6に示す遠心ポンプ100の第1隙間S1の入口CIN(図8中、隙間入口CINと記す)から第1隙間S1の出口COUT(図8中、隙間出口COUTと記す)までの軸方向の位置と、第1隙間S1における漏れ流れ34cの旋回速度(図8中、旋回速度と記す)との関係を示すグラフである。
Next, the effect | action performed with respect to Example 2 which is the centrifugal pump 100 (refer FIG. 6) which has the
In this verification, in the axial direction of the first gap S1 shown in FIG. 6, to measure the turning speed of the
8 shows an outlet C OUT (in FIG. 8, a gap outlet C OUT ) from an inlet C IN (referred to as a gap inlet C IN in FIG. 8) of the
図8に示すように、破線で示す比較例2(溝なし)では、第1隙間S1の入口CINから第1隙間S1の出口COUTに向かう漏れ流れ34cの旋回速度は速い。また、第1側室30側に向かうほど(出口COUTに向かうほど)旋回速度は増加傾向にある。つまり、案内羽根43により旋回速度を抑制された漏れ流れ34cが、第1隙間S1を通る間に再度早い旋回を持つようになる。
これに対して、実線で示す実施例2(溝あり)では、比較例2(溝なし)と比べて漏れ流れ34cの旋回速度が遅いまま、出口COUTに到達することが検証された。
8, in Comparative Examples are shown by the broken line 2 (no groove), the turning speed of the
On the other hand, in Example 2 (with a groove) indicated by a solid line, it was verified that the
また、前記実施形態では、溝部33が軸方向に沿って延在している遠心ポンプ100について説明したが、本発明は溝部33が軸方向に対して傾斜するように延在する構成とすることもできる。
In the above-described embodiment, the
図9は、溝部33が傾斜する遠心ポンプ100の構成説明図である。なお、図9は、図6のIX−IX断面に対応する部分断面図である。
図9中、符号20はケーシングであり、符号33は溝であり、符号Rはインペラ10の回転方向である。
図9に示すように、この遠心ポンプ100は、溝部33の延在方向が遠心ポンプ100の軸方向(図示省略)に対して傾斜することで、インペラ10の回転方向Rに対して溝部33の延在方向が傾斜している。さらに詳しく説明すると、この溝部33は、インペラ10の回転方向Rに対して溝部33の延在方向が鋭角をなすように形成されている。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the configuration of the
In FIG. 9,
As shown in FIG. 9, the
このような遠心ポンプ100によれば、旋回の小さい漏れ流れを、溝部33を介して効率よく第1側室30(図6参照)内に導き入れることができるので、軸スラストの低減効果がより顕著に表れる。
According to the
なお、図9に示す溝部33は、インペラ10の回転方向Rに対して溝部33の延在方向が鋭角をなすように傾斜しているが、鈍角をなすように傾斜する構成とすることもできる。
このような鈍角をなして傾斜する溝部33によれば、漏れ流れのベクトル方向と、溝部33の延在方向とのなす角度が、鋭角をなすものと比べてより直角に近づくため、漏れ流れの持つ旋回速度をより低減することができる。これにより遠心ポンプ100は、軸スラストをさらに低減することができる。
9 is inclined such that the extending direction of the
According to the
また、前記実施形態では、溝部33の断面形状が矩形の遠心ポンプ100について説明したが、溝部33の断面形状は、矩形以外の多角形状、又は半円若しくは半楕円などの円弧形状とすることもできる。
Moreover, although the cross-sectional shape of the
図10及び図11は、溝部33の変形例を示す構成説明図であり、図6のVII−VII断面に対応する部分断面図である。
図10及び図11中、符号20はケーシングであり、符号33は溝であり、符号12はインペラ10の羽根であり、符号13はインペラ10の側板であり、符号43は案内羽根である。
10 and 11 are explanatory views showing a modification of the
10 and 11,
図10に示す遠心ポンプ100における溝部33の断面形状は、三角形を呈しており、図11に示す遠心ポンプ100における溝部33の断面形状は、半円形を呈している。
このような溝部33を有する遠心ポンプ100によれば、ケーシングベース(図示省略)に対して簡単な切削工具で切削加工を行うことによって、簡単に溝部33を形成することができる。ちなみに、切削工具としては、例えばヤスリ、ドリルなどが挙げられる。
The cross-sectional shape of the
According to the
図12は、溝部33の他の変形例を示す構成説明図であり、図2の遠心ポンプにおける溝近傍の部分拡大断面図に対応する図である。図13は、図12のXIII−XIII部分断面図である。
図12及び図13に示すように、ケーシング20(図12参照)は、溝部33が形成された溝部形成部材38を有している。この溝部形成部材38は、ケーシング20に嵌め込まれている。なお、図12中、符号30は第1側室である。図12及び図13中、符号12はインペラ10の羽根であり、符号13はインペラ10の側板であり、符号43は案内羽根である。
FIG. 12 is a configuration explanatory view showing another modified example of the
As shown in FIG.12 and FIG.13, the casing 20 (refer FIG. 12) has the groove
さらに詳しく説明すると、図12に示すように、ケーシング20は、ケーシング本体20cと、インペラ10の側板13の外周端部を、第1隙間S1を開けて取り囲むように配置されるリング部材20dと、を有して構成されている。
More specifically, as shown in FIG. 12, the
そして、溝部形成部材38は、リング部材20dの内周側に嵌め込まれて配置されている。この溝部形成部材38は、リング部材20dに対して抜け止めとなるように、断面視でL字状に形成されている。
And the groove
この溝部形成部材38は、図13に示すように、ケーシング20の内周側で周方向に沿って複数配置され、溝33を有する溝部形成部材38同士は互いに独立に嵌め込まれている。
As shown in FIG. 13, a plurality of the
図14は、溝33のさらなる変形例を示す構成説明図であり、図13に対応する図である。
図14に示すように、溝33は溝部形成部材39に形成されている。この溝部形成部材39は、図13に示す複数の溝33ごとに別体に形成される溝部形成部材38と異なって、ケーシング20の内周側で周方向に沿って一体のリング状を呈している。そして、各溝33は、溝部形成部材39の内周側の所定の位置に形成されている。ちなみに、この溝部形成部材39は、図示しないが、図12に示す溝部形成部材38と同様にリング部材20dの内周側に嵌め込まれて配置されている。また、この溝部形成部材39は、リング部材20dに対して抜け止めとなるように、断面視でL字状に形成されている。
FIG. 14 is a configuration explanatory view showing a further modification of the
As shown in FIG. 14, the
このような溝部形成部材38,39に溝33を有する遠心ポンプ100は、例えば、圧送する流体に砂などの固形物が含まれており、この固形物によって溝部33が摩耗した際に、溝部形成部材38,39の取り換えが可能となっている。
In the
10 インペラ
11 主板
11a 段差部
12 羽根
13 側板
14 昇圧流路
15 吸込口
16 吐出口(流体吐出口)
17 主軸
20 内部ケーシング(ケーシング)
20a 第1対向面
20b 第2対向面
21 供給路
22 主流路
24 ボリュート
30 第1側室(側室)
31 第2側室
33 溝部
33a 端部
38 溝部形成部材
39 溝部形成部材
40 連通路
41 ディフューザ流路
42 リターン流路
43 案内羽根
43a 内側先端
50 水返し羽根
100 遠心ポンプ
S1 第1隙間
S2 第2隙間
S3 第3隙間
DESCRIPTION OF
17
20a
31
Claims (6)
前記インペラを内側に収納するケーシングと、
前記インペラの外周側で前記昇圧流路の流体吐出口が臨むように前記ケーシング内に形成されている流体の主流路と、
を有する遠心ポンプであって、
前記側板の板面とこの板面に対向する前記ケーシングの第1対向面との間に形成される側室と、
前記側板の外周端面とこの外周端面を全周にわたって囲むように対向する前記ケーシングの第2対向面との間に形成されており、前記側室と前記主流路とを連通させる隙間と、
を備え、
前記隙間を形成する前記ケーシングの第2対向面には、前記側室と前記主流路との間で延びるように溝部が形成されていることを特徴とする遠心ポンプ。 An impeller having a fluid pressure increasing channel between the main plate and the side plate;
A casing that houses the impeller inside;
A main flow path of fluid formed in the casing so that the fluid discharge port of the boost flow path faces the outer periphery of the impeller;
A centrifugal pump having
A side chamber formed between the plate surface of the side plate and the first facing surface of the casing facing the plate surface;
Formed between the outer peripheral end surface of the side plate and the second opposing surface of the casing facing so as to surround the outer peripheral end surface over the entire circumference, and a gap communicating the side chamber and the main flow path;
With
A centrifugal pump, wherein a groove portion is formed on a second facing surface of the casing forming the gap so as to extend between the side chamber and the main flow path.
前記溝部は、前記第2対向面の周方向に沿って等間隔に複数形成されていることを特徴とする遠心ポンプ。 The centrifugal pump according to claim 1,
A plurality of the groove portions are formed at equal intervals along the circumferential direction of the second facing surface.
前記インペラの半径方向の外側には、複数の案内羽根を有するディフューザを備え、前記溝部は、前記案内羽根の半径方向の内側先端に近接するように形成されていることを特徴とする遠心ポンプ。 The centrifugal pump according to claim 2,
A centrifugal pump comprising a diffuser having a plurality of guide vanes on an outer side in the radial direction of the impeller, wherein the groove is formed so as to be close to an inner end in the radial direction of the guide vanes.
前記溝部は、径方向外側から径方向内側に見た平面視で、前記インペラの回転方向に対して傾斜するように形成されていることを特徴とする遠心ポンプ。 The centrifugal pump according to claim 1,
The centrifugal pump is characterized in that the groove portion is formed so as to be inclined with respect to the rotation direction of the impeller in a plan view seen from the radially outer side to the radially inner side.
前記溝部の断面形状は、多角形状又は円弧形状であることを特徴とする遠心ポンプ。 The centrifugal pump according to claim 1,
The cross-sectional shape of the groove is a polygonal shape or a circular arc shape.
前記溝部は、前記ケーシングとは別体の溝部形成部材が前記ケーシングに嵌め込まれて形成されていることを特徴とする遠心ポンプ。 The centrifugal pump according to claim 1,
The centrifugal pump is characterized in that the groove is formed by fitting a groove forming member separate from the casing into the casing.
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