JP2017082658A - Centrifugal Pump - Google Patents

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峻弥 岡田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a centrifugal pump that has a simpler structure compared to conventional pumps and can reduce axial thrust while maintaining good pump efficiency.SOLUTION: A centrifugal pump 100 includes: a side chamber 30 that is formed between a side plate 13 of an impeller 10 and a first opposing surface 20a of a casing 20 opposing to the side plate 13; and a clearance S1 that is formed between an outer peripheral end surface of the side plate 13 and a second opposing surface 20b of the casing 20 opposing to the outer peripheral end surface to surround its whole circumference and communicates the side chamber 30 and a main flow passage 22 with each other. A groove portion 33 is formed on the second opposing surface 20b of the casing 20 forming the clearance S1 to extend between the side chamber 13 and the main flow passage 22.SELECTED DRAWING: Figure 2

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, Patent Documents 1 and 2).
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.

特開平9−317685号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-317685 米国特許第5320482号明細書US Pat. No. 5,320,482

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 Patent Documents 1 and 2), the groove and the fixed blade increase the frictional resistance between the fluid in the gap (leakage flow path) and the rotating impeller. Let In other words, since the shaft power of the impeller increases in the conventional shaft thrust countermeasure, the pump efficiency obtained by dividing the product of the fluid flow rate and the head by the shaft power is reduced.
Further, in the conventional centrifugal pump (for example, see Patent Documents 1 and 2), the manufacturing process is complicated due to the formation of radial grooves and the attachment of fixed blades.

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係る遠心ポンプの全体構成を概略的に示す横断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing an overall configuration of a centrifugal pump according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る遠心ポンプのインペラ近傍を部分的に拡大した部分拡大縦断面図である。It is the partial expansion longitudinal cross-sectional view which expanded partially the impeller vicinity of the centrifugal pump which concerns on embodiment of this invention. 図2のIII−III部分断面図である。FIG. 3 is a partial sectional view taken along line III-III in FIG. 2. 図2に示す遠心ポンプの第1隙間の入口から第1隙間の出口までの軸方向の位置と、第1隙間における漏れ流れの旋回速度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the position of the axial direction from the entrance of the 1st clearance gap of the centrifugal pump shown in FIG. 2 to the exit of the 1st clearance gap, and the turning speed of the leakage flow in a 1st clearance gap. 図2に示す遠心ポンプの第1側室の入口から第1側室の出口までの径方向の位置と、第1側室の圧力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the radial position from the entrance of the 1st side chamber of the centrifugal pump shown in FIG. 2 to the exit of the 1st side chamber, and the pressure of a 1st side chamber. 本発明の他の実施形態に係る多段遠心ディフューザポンプのインペラ近傍を部分的に拡大した部分拡大縦断面図である。It is the elements on larger scale which expanded partially the impeller vicinity of the multistage centrifugal diffuser pump which concerns on other embodiment of this invention. 図6のVII−VII部分断面図である。It is a VII-VII partial sectional view of FIG. 図6に示す遠心ポンプの第1隙間の入口から第1隙間の出口までの軸方向の位置と、第1隙間における漏れ流れの旋回速度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the position of the axial direction from the entrance of the 1st clearance gap of the centrifugal pump shown in FIG. 6 to the exit of the 1st clearance gap, and the turning speed of the leakage flow in a 1st clearance gap. 溝が傾斜する遠心ポンプの構成説明図である。It is composition explanatory drawing of the centrifugal pump in which a groove | channel inclines. 溝の変形例を示す構成説明図である。It is composition explanatory drawing which shows the modification of a groove | channel. 溝の変形例を示す構成説明図である。It is composition explanatory drawing which shows the modification of a groove | channel. 溝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。It is a structure explanatory view showing other modifications of a groove, and is a figure corresponding to a partial expanded sectional view near a groove in the centrifugal pump of FIG. 図12のXIII−XIII部分断面図である。FIG. 13 is a partial sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. 12. 溝の他の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。FIG. 14 is a configuration explanatory view showing another modified example of the groove, corresponding to FIG. 13.

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 Patent Documents 1 and 2), and the fluid in the leakage flow path is not provided with the radial grooves and fixed blades. It was set as the structure which suppresses turning. That is, the axial thrust countermeasure of the centrifugal pump according to the present embodiment is performed between the leakage flow path (first side chamber to be described later) and the main flow path (hereinafter simply referred to as “main flow path”) facing the discharge port of the impeller fluid. The main feature is that a groove is formed on the inner wall surface of the casing so as to extend at the same time.

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 centrifugal pump 100 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the side plate 13 (see FIG. 2) of the impeller 10 is omitted for convenience of drawing.
FIG. 2 is a partially enlarged longitudinal sectional view in which the vicinity of the impeller 10 of the centrifugal pump 100 according to the present embodiment is partially enlarged, and shows the upper half side with the center line of the main shaft 17 as a boundary.
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 centrifugal pump 100 according to the present embodiment includes a main shaft 17 that is rotated by a prime mover (not shown), an impeller (centrifugal impeller) 10 that is driven to rotate by the main shaft 17, and an impeller 10 that is disposed inside. And a casing 20 housed in the housing.
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a main plate of the impeller 10, reference numeral 12 denotes a blade of the impeller 10, reference numeral 23 denotes a fluid inlet in the centrifugal pump 100, and reference numeral 25 denotes a fluid in the centrifugal pump 100. The reference numeral 24 denotes an outlet, the reference numeral 24 denotes a volute, and the reference numeral R denotes a rotation direction of the impeller 10.

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 impeller 10 in this embodiment is a closed type, and includes a main plate 11, a blade 12, and a side plate 13 (not shown in FIG. 1).

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 main plate 11 is composed of a substantially disk-shaped disk arranged concentrically with the main shaft 17, and is formed to rotate in synchronization with the main shaft 17. The main plate 11 is also referred to as a rear shroud as described above. The main plate 11 is disposed so as to face a side plate 13 which will be described later, and a pressurizing passage 14 for fluid to be pumped is formed between the main plate 11 and the side plate 13.

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 main plate 11 in the present embodiment partitions the inlet of the pressure increasing flow path 14 opening in the extending direction of the main shaft 17, that is, the fluid suction port 15 of the impeller 10 together with the main shaft 17 and the side plate 13, and opens in the centrifugal direction. The outlet of the pressure increasing flow path 14, that is, the fluid discharge port 16 of the impeller 10 is defined. The fluid discharge port 16 corresponds to a “fluid discharge port” in the claims.
The surface on the side plate 13 side of the main plate 11 of the present embodiment is a curved surface that gradually approaches the centrifugal direction of the impeller 10 as it goes rearward from the front suction port 15.

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 side plate 13 is composed of a substantially annular member arranged concentrically with the main shaft 17, and is arranged concentrically with the main shaft 17 so as to face the main plate 11 as described above.
The opposing surface of the side plate 13 to the main plate 11 is a curved surface that gradually approaches the centrifugal direction of the impeller 10 toward the rear from the suction port 15 so as to correspond to the curved surface of the main plate 11.
As described above, the side plate 13 forms the fluid pressure increasing flow path 14 in the impeller 10 with the main plate 11. Further, as described above, the side plate 13 forms the fluid suction port 15 between the main shaft 17 and the main plate 11 on the front side of the impeller 10, and the fluid discharge port 16 between the main plate 11 on the outer peripheral side of the impeller 10. Is forming. As described above, the side plate 13 is also referred to as a front shroud, and sandwiches the blade 12 between the side plate 13 and the main plate 11.

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 blades 12 are formed of a plate body extending from the axial side toward the radially outer side, and a plurality of blades 12 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
The impeller 10 in this embodiment assumes that six blades 12 curved in the length direction are arranged in a spiral shape, but the number of blades 12 is not limited to this, It can be 5 sheets or less and 7 sheets or more. Incidentally, although the blade | wing 12 assumes what curves so that the middle may become convex toward the rotation direction of the impeller 10 shown by the arrow of the code | symbol R of FIG. 1, the blade | wing 12 which does not curve can also be used. .
The blades 12 form a pressure increasing flow path 14 by dividing the space between the main plate 11 (see FIG. 2) and the side plate 13 at equal intervals in the circumferential direction.

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 casing 20 rotatably supports the main shaft 17 via a plurality of bearings (not shown). A seal member (not shown) such as a mechanical seal is provided between the casing 20 and the main shaft 17 in order to prevent fluid leakage.

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 casing 20 is also formed with a supply path 21 for supplying fluid to the impeller 10 via the suction port 15 and the main flow path 22 for delivering the fluid discharged from the discharge port 16 of the impeller 10. . Incidentally, in the centrifugal pump 100 (vortex pump) in the present embodiment, the supply path 21 communicates with the inlet 23 (see FIG. 1) of the centrifugal pump 100. The main flow path 22 communicates with the outlet 25 (see FIG. 1) via the volute 24 of the centrifugal pump 100.

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 casing 20 has a facing surface 20 a that faces the plate surface of the side plate 13 of the impeller 10. The facing surface 20a corresponds to a “first facing surface” in the claims.
The facing surface 20 a forms a first side chamber 30 between the opposing surface 20 a and the plate surface of the side plate 13 of the impeller 10. The first side chamber 30 corresponds to a “side chamber” in the claims.
The casing 20 forms a second side chamber 31 between the main plate 11 of the impeller 10 and the plate surface.

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 casing 20 has a facing surface 20 b that faces the outer peripheral end surface of the side plate 13 of the impeller 10. The facing surface 20b corresponds to a “second facing surface” in the claims.
The facing surface 20b forms a first gap S1 with the outer peripheral end surface of the side plate 13 of the impeller 10.
The first side chamber 30 communicates with the main flow path 22 through the first gap S1. The casing 20 has a cylindrical portion 36 that surrounds the suction port 15 around the main shaft 17 and that fits the front outer peripheral portion of the side plate 13 therein. The first side chamber 30 communicates with the supply path 21 via a second gap S <b> 2 formed between the front outer peripheral portion of the side plate 13 and the cylindrical portion 36 of the casing 20.

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 second side chamber 31 communicates with the main flow path 22 via a third gap S3 formed between the outer peripheral end surface of the main plate 11 of the impeller 10 and the casing 20.

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 centrifugal pump 100 of this embodiment has the groove part 33 in the opposing surface 20b of the casing 20 so that it may extend between the 1st side chamber 30 and the main flow path 22 as mentioned above. The groove part 33 in this embodiment is formed in the opposing surface 20b so that the extension direction of the main axis | shaft 17 may be followed.
In FIG. 2, the arrow indicated by reference numeral 34 a represents the flow of fluid from the supply passage 21 to the suction port 15, and the arrow indicated by reference numeral 34 b represents the flow of fluid from the boosting flow path 14 to the main flow path 22. The arrow indicated by reference numeral 34 c represents a “leakage flow” to be described later that flows through the first side chamber 30.

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 | symbol 12 is the blade | wing of the impeller 10, the code | symbol 13 is a side plate, and the code | symbol 20 is a casing.
As shown in FIG. 3, the groove part 33 in the present embodiment has a rectangular shape in a sectional view, and the groove width is set longer than the depth of the groove part 33.
A plurality of groove portions 33 are formed at equal intervals along the circumferential direction of the facing surface 20b (second facing surface) of the casing 20 that is separated from the end surface of the outer peripheral portion of the side plate 13 via the first gap S1. In the present embodiment, it is assumed that the casing 20 has nine groove portions 33, but the present invention may be configured to have eight or less or ten or more groove portions 33.

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 centrifugal pump 100 as described above can be manufactured by assembling the impeller 10 to the casing 20 having the groove 33. At this time, for example, the groove 33 can be formed integrally with the casing 20 by casting or the like, or the groove 33 can be formed in a predetermined casing base by cutting or the like.

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 centrifugal pump 100 which concerns on this embodiment has is demonstrated mainly with reference to FIG.
In the centrifugal pump 100, when the impeller 10 is rotationally driven by a prime mover (not shown) through the main shaft 17, the fluid in the pressure increasing flow path 14 is pressurized by being given energy. The main flow path 22 is a static flow path and reduces the speed of the fluid applied by the impeller 10 to recover the pressure.

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 centrifugal pump 100 according to this embodiment shown in FIG. 2, the centrifugal pump (not shown) of Comparative Example 1 that does not have the groove 33 is assumed here. The centrifugal pump of Comparative Example 1 is configured in the same manner as the centrifugal pump 100 according to this embodiment except that the groove portion 33 is not provided. The centrifugal pump of Comparative Example 1 described below will be described with reference to FIG. 2 in which the groove 33 is not provided.

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 suction port 15 is discharged from the discharge port 16 to the main flow channel 22 through the boosting flow channel 14 by the impeller 10 that is driven to rotate. At this time, a part of the discharged fluid flows into the first side chamber 30 through the first gap S1 as a leakage flow 34c.

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 leakage flow 34c is directed to the main shaft 17 side through the first side chamber 30, and then flows into the supply path 21 through the second gap S2, and is again sucked into the impeller 10 through the suction port 15. That is, the first gap S1, the first side chamber 30, and the second gap S2 form a fluid leakage path from the main path 22 to the supply path 21. In the centrifugal pump of Comparative Example 1 as described above, the fluid having a high swirling flow velocity in the vicinity of the discharge port 16 of the impeller 10 flows into the first side chamber 30 as described above. In the first side chamber 30, the swirling speed of the fluid (leakage flow 34c) is remarkably increased, and the pressure in the first side chamber 30 is decreased.

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 centrifugal pump 100 according to the present embodiment, after the fluid having a large swirling flow velocity in the vicinity of the discharge port 16 flows into the first gap S1, a part of the fluid flows in the groove 33, and the other Some fluid flows across the groove 33. As a result, the groove 33 acts as a resistance against turning, so that the turning of the fluid flowing into the first gap S1 is suppressed. As a result, the turning speed of the fluid (leakage flow 34c) in the first side chamber 30 is reduced, and the pressure in the first side chamber 30 is increased.

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 centrifugal pump 100 of Example 1 and Comparative Example 1 will be described.
In this verification, in the axial direction of the first gap S1 shown in FIG. 2, the rotation speed of the leakage flow 34c from the inlet A IN of the leak flow 34c to the outlet A OUT, obtained by performing fluid analysis. The result is shown in FIG.
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 centrifugal pump 100 shown in FIG. It is a graph which shows the relationship between the position of an axial direction, and the turning speed (it describes in FIG. 4 as the turning speed) of the leakage flow 34c in 1st clearance gap S1.

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 first side chamber 30 from the inlet B IN to the outlet B OUT of the leakage flow 34c was obtained in the radial direction of the first side chamber 30 shown in FIG. The result is shown in FIG.
Figure 5 (in FIG. 5, referred to as side chamber inlet B IN) inlet B IN of the first side chamber 30 of the centrifugal pump 100 shown in FIG. 2 in outlet B OUT (FIG. 5 of the first side chamber 30 from side chamber outlet B OUT It is a graph which shows the relationship between the position of the radial direction until it describes and the pressure of the 1st side chamber 30 (it is described as the pressure of a side chamber in FIG. 5).

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 leakage flow 34c from the inlet A IN of the first gap S1 toward the outlet A OUT of the first gap S1 is faster. Further, the turning speed tends to increase as it goes toward the first side chamber 30 (as it goes toward the outlet A OUT ).
On the other hand, in Example 1 (with a groove) indicated by a solid line, the turning speed of the leakage flow 34c is slower than in Comparative Example 1 (without a groove). Specifically, the turning speed of Example 1 near the first side chamber 30 (near the outlet A OUT ) is 65% or less of that of Comparative Example 1.

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 first side chamber 30 in Example 1 (with grooves) indicated by the solid line is larger than that in the first side chamber 30 from the inlet B IN in comparison with Comparative Example 1 (without grooves). It has been verified that it increases over OUT .
That is, the centrifugal pump 100 of the present embodiment increases the pressure of the first side chamber 30 by having the groove portion 33 on the inner wall surface of the casing 20 that forms the first gap S1, and the impeller 10 is on the suction port 15 side (front side). The axial thrust that is biased by is reduced.
According to the centrifugal pump 100 of this embodiment, the load on the thrust bearing can be reduced.

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 centrifugal pump 100 of this embodiment can be manufactured by forming the groove part 33 with respect to the basic structure centrifugal pump (for example, the centrifugal pump of the comparative example 1). Therefore, the centrifugal pump 100 of this embodiment can be manufactured without adding a significant design change to the centrifugal pump having the basic structure.

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 groove part 33 of the centrifugal pump 100 is formed in the opposing surface 20b of the casing 20 so that the extension direction of the main axis | shaft 17 may be followed, unlike the radial groove | channel of the conventional centrifugal pump 100, a simple cutting tool is used. It can be easily formed. Therefore, according to the centrifugal pump 100 of this embodiment, a manufacturing process can be simplified and manufacturing cost can be reduced.

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 centrifugal pump 100 described above, those in which the groove 33 is formed by additional machining can also be applied as a method for adjusting the axial thrust. In other words, the centrifugal pump 100 of the present embodiment has a structure capable of adjusting the axial thrust.

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 impeller 10 of a centrifugal pump 100 (multistage centrifugal diffuser pump) according to another embodiment of the present invention is partially enlarged.
As shown in FIG. 6, the centrifugal pump 100 includes an outer casing (not shown) in which an inlet and an outlet for fluid are provided, and an inner casing 20 disposed inside the outer casing. The inner casing 20 corresponds to a “casing” in the claims. Hereinafter, the inner casing 20 is simply referred to as “casing 20”.

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 centrifugal pump 100 includes a main shaft 17 disposed so as to penetrate the casing 20 and a plurality of impellers 10 fixed to the main shaft 17. In FIG. 6, only a part of the impeller 10 is partially shown, and the impeller 10 in this embodiment is assumed to have about six stages, but is not limited to this. Absent.

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 casing 20 is provided with an internal space that repeats the diameter reduction and the diameter expansion according to the arrangement of the impeller 10.
The casing 20 is formed with a communication path 40 that connects the discharge port 16 and the suction port 15 of the adjacent impeller 10. Incidentally, among the impellers 10 having a plurality of stages, the suction port 15 of the impeller 10 located on the most upstream side communicates with the fluid inlet (not shown) of the fluid in the centrifugal pump 100 and discharges the impeller 10 located on the most downstream side. The outlet 16 communicates with the fluid outlet (not shown) in the centrifugal pump 100.

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 communication path 40 includes a supply path 21 that introduces a fluid into the pressure increasing flow path 14 formed between the side plate 13 and the main plate 11 of the impeller 10, a diffuser flow path 41 into which the fluid is introduced from the pressure increasing flow path 14, It has a return channel 42 that allows fluid to flow from the diffuser channel 41 side to the supply channel 21 side, and a water return blade 50 provided in the return channel 42.

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 supply path 21 is a flow path that changes the direction of the fluid in the axial direction immediately before the impeller 10 after flowing the fluid from the radially outer side toward the radially inner side.
The diffuser channel 41 communicates with the boost channel 14 on the radially inner side, and allows the fluid pressurized by the impeller 10 to flow outward in the radial direction. In the diffuser channel 41, a plurality of guide blades 43 are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the main shaft 17. The guide vanes 43 are so-called diffuser vanes and constitute a diffuser. Incidentally, the inclination of the guide blades 43 arranged in the circumferential direction is opposite to the inclination of the blades 12 of the impeller 10 as described later (see FIG. 7).
One end side of the return channel 42 communicates with the diffuser channel 41, and the other end side communicates with the supply channel 21 via the water return blade 50.

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 impeller 10 is of a closed type and includes a main plate 11, blades 12, and side plates 13.
The first side chamber 30 communicates with the main flow path 22 via a first gap S <b> 1 formed between the outer peripheral end surface of the side plate 13 of the impeller 10 and the casing 20. The first side chamber 30 communicates with the supply path 21 via a second gap S <b> 2 formed between the front outer peripheral portion of the side plate 13 and the cylindrical portion 36 of the casing 20.
As described above, the centrifugal pump 100 has the groove 33 on the facing surface 20b (second facing surface) of the casing 20 so as to extend between the first side chamber 30 and the main flow path 22.
The groove 33 is formed on the facing surface 20 b of the casing 20 so as to extend along the extending direction of the main shaft 17.
In FIG. 6, the arrow indicated by reference numeral 34 a represents the flow of fluid from the supply path 21 to the suction port 15, and the arrow indicated by reference numeral 34 c represents “leakage” described later flowing from the main flow path 22 to the first side chamber 30. "Flow".

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, reference numeral 12 denotes a blade of the impeller 10, reference numeral 13 denotes a side plate, reference numeral 20 denotes a casing, and reference numeral 43 denotes a guide blade.
As shown in FIG. 7, the groove part 33 in the present embodiment has a rectangular shape in a sectional view, and the groove width is set longer than the depth of the groove part 33.
A plurality of the groove portions 33 are formed at equal intervals along the circumferential direction of the inner peripheral surface of the casing 20 that is separated from the end surface of the outer peripheral portion of the side plate 13 via the first gap S1. In the present embodiment, it is assumed that the casing 20 has nine groove portions 33, but the present invention may be configured to have eight or less or ten or more groove portions 33.

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 guide blade 43 and the position of the groove portion 33, it is desirable that the groove portion 33 is formed so as to be close to the radially inner end 43 a of the guide blade 43.
In particular, it is desirable that the end portion 33a on the front side in the rotation direction R of the impeller 10 is formed so as to be close to the inner front end 43a of the guide blade 43 among both end portions in the circumferential direction of the groove portion 33.

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 front end portion 33a of the groove 33 is θ, where θ is the opening angle of the inner tip 43a of the guide vanes 43 adjacent to each other in the circumferential direction with the rotation center (not shown) of the impeller 10 as an axis. Is more preferably within a range of ± θ / 4 with respect to the position of the inner tip 43a of the guide vane 43. Further, a desirable position in the circumferential direction of the front end portion 33 a of the groove portion 33 is on a line connecting the rotation center of the impeller 10 and the inner front end 43 a of the guide blade 43.
Further, in the relationship between the positions of the guide blades 43 adjacent to each other in the circumferential direction and the circumferential width W of the groove 33, the width W of the groove 33 is preferably equal to or less than half of the angle θ (W ≦ θ / 2). .

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 communication passage 40 and the water return blade 50 (see FIG. 6). The At this time, the centrifugal pump 100 has the groove portion 33 (see FIG. 7), thereby providing the same operational effects as the centrifugal pump 100 according to the above embodiment, and also having the guide blades 43 as follows. There are various effects.

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 centrifugal pump 100, fluid is discharged from the pressure increasing flow path 14 of the rotating impeller 10 to the diffuser flow path 41 of the casing 20. Thereafter, when the operation is performed in the small flow rate region, the fluid collides with the guide vane 43, thereby causing a back flow of the fluid whose rotation is suppressed.
And this reverse flow with a slow turning speed forms the leak flow 34c with the flow which goes to the 1st clearance gap S1 from the main flow path 22. FIG. According to such a centrifugal pump 100, the swirling speed of the fluid (leakage flow 34 c) in the first side chamber 30 is efficiently reduced by causing the slow flow generated by the guide vanes 43 to flow into the groove 33. be able to.

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 centrifugal pump 100 causes the reverse flow generated by the guide vanes 43 and having a low turning speed to flow into the groove portion 33. Thereby, the centrifugal pump 100 can improve the axial thrust reduction effect in the operation in the small flow rate region where the backflow is generated, compared to the centrifugal pump 100 that does not have the guide vanes 43. Moreover, the centrifugal pump 100 suppresses the axial thrust reduction effect in the vicinity of the maximum efficiency point flow rate while ensuring a sufficient axial thrust reduction effect in the small flow rate region. According to such a centrifugal pump 100, the friction between the fluid in the first side chamber 30 and the impeller 10 in the vicinity of the maximum efficiency point flow rate can be reduced, so that a design that suppresses a decrease in pump efficiency due to a reduction in axial thrust is possible. Become.

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 guide blade 43, and the comparative example 2 which assumed the structure similar to Example 2 except not having the groove part 33. FIG. Verification of the effect by fluid analysis will be described. For the centrifugal pump of Comparative Example 2, reference is made to FIG.
In this verification, in the axial direction of the first gap S1 shown in FIG. 6, to measure the turning speed of the leakage flow 34c from the inlet C IN of the leak flow 34c to the outlet C OUT. The result is shown in FIG.
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 first gap S 1 of the centrifugal pump 100 shown in FIG. 6. It is a graph which shows the relationship between the position of the axial direction until it describes and the turning speed of the leakage flow 34c in 1st clearance gap S1 (it describes as turning speed in FIG. 8).

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 leakage flow 34c from the inlet C IN of the first gap S1 toward the outlet C OUT of the first gap S1 is faster. Further, the turning speed tends to increase as it goes toward the first side chamber 30 (as it goes toward the outlet C OUT ). That is, the leakage flow 34c whose turning speed is suppressed by the guide vanes 43 has a fast turn again while passing through the first gap S1.
On the other hand, in Example 2 (with a groove) indicated by a solid line, it was verified that the leakage flow 34c reached the outlet C OUT while the swirling speed of the leakage flow 34c was lower than that in the comparative example 2 (without a groove).

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 centrifugal pump 100 in which the groove portion 33 extends along the axial direction has been described. However, the present invention has a configuration in which the groove portion 33 extends so as to be inclined with respect to the axial direction. You can also.

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 centrifugal pump 100 in which the groove 33 is inclined. 9 is a partial cross-sectional view corresponding to the IX-IX cross section of FIG.
In FIG. 9, reference numeral 20 denotes a casing, reference numeral 33 denotes a groove, and reference numeral R denotes a rotation direction of the impeller 10.
As shown in FIG. 9, the centrifugal pump 100 is configured such that the extending direction of the groove 33 is inclined with respect to the axial direction (not shown) of the centrifugal pump 100, so that the groove 33 has a rotational direction R of the impeller 10. The extending direction is inclined. More specifically, the groove 33 is formed such that the extending direction of the groove 33 forms an acute angle with respect to the rotation direction R of the impeller 10.

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 centrifugal pump 100 as described above, the leakage flow with small swirl can be efficiently introduced into the first side chamber 30 (see FIG. 6) through the groove 33, so that the axial thrust reduction effect is more remarkable. Appear in

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 groove 33 forms an acute angle with respect to the rotation direction R of the impeller 10, but the groove 33 may be inclined so as to form an obtuse angle. .
According to the groove portion 33 inclined at such an obtuse angle, the angle formed by the vector direction of the leakage flow and the extending direction of the groove portion 33 is closer to a right angle than that forming an acute angle. The turning speed possessed can be further reduced. Thereby, the centrifugal pump 100 can further reduce the axial thrust.

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 groove part 33 demonstrated the rectangular pump 100 in the said embodiment, the cross-sectional shape of the groove part 33 may be made into polygonal shapes other than a rectangle, or circular arc shape, such as a semicircle or a semi-ellipse. it can.

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 groove 33, and are partial cross-sectional views corresponding to the VII-VII cross section of FIG.
10 and 11, reference numeral 20 is a casing, reference numeral 33 is a groove, reference numeral 12 is a blade of the impeller 10, reference numeral 13 is a side plate of the impeller 10, and reference numeral 43 is a guide blade.

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 groove part 33 in the centrifugal pump 100 shown in FIG. 10 has a triangular shape, and the cross-sectional shape of the groove part 33 in the centrifugal pump 100 shown in FIG. 11 has a semicircular shape.
According to the centrifugal pump 100 having such a groove portion 33, the groove portion 33 can be easily formed by cutting the casing base (not shown) with a simple cutting tool. Incidentally, examples of the cutting tool include a file and a drill.

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 groove portion 33, and corresponds to a partially enlarged sectional view in the vicinity of the groove in the centrifugal pump of FIG. 13 is a partial sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
As shown in FIG.12 and FIG.13, the casing 20 (refer FIG. 12) has the groove part formation member 38 in which the groove part 33 was formed. The groove forming member 38 is fitted into the casing 20. In FIG. 12, reference numeral 30 denotes a first side chamber. 12 and 13, reference numeral 12 denotes a blade of the impeller 10, reference numeral 13 denotes a side plate of the impeller 10, and reference numeral 43 denotes a guide blade.

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 casing 20 includes a casing body 20c, a ring member 20d disposed so as to surround the outer peripheral end of the side plate 13 of the impeller 10 with a first gap S1, and It is comprised.

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 part formation member 38 is engage | inserted and arrange | positioned at the inner peripheral side of the ring member 20d. The groove forming member 38 is formed in an L shape in a sectional view so as to prevent the ring member 20d from coming off.

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 groove forming members 38 are arranged along the circumferential direction on the inner peripheral side of the casing 20, and the groove forming members 38 having the grooves 33 are fitted into each other independently.

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 groove 33, and corresponds to FIG.
As shown in FIG. 14, the groove 33 is formed in the groove part forming member 39. Unlike the groove forming member 38 formed separately for each of the plurality of grooves 33 shown in FIG. 13, the groove forming member 39 exhibits an integral ring shape along the circumferential direction on the inner peripheral side of the casing 20. Yes. Each groove 33 is formed at a predetermined position on the inner circumferential side of the groove forming member 39. Incidentally, although not shown, the groove forming member 39 is fitted and arranged on the inner peripheral side of the ring member 20d in the same manner as the groove forming member 38 shown in FIG. Further, the groove forming member 39 is formed in an L shape in sectional view so as to prevent the ring member 20d from coming off.

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 centrifugal pump 100 having the groove 33 in the groove forming members 38 and 39, for example, a solid such as sand is contained in the fluid to be pumped, and the groove 33 is formed when the groove 33 is worn by the solid. The members 38 and 39 can be replaced.

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 SYMBOLS 10 Impeller 11 Main plate 11a Step part 12 Blade 13 Side plate 14 Boosting flow path 15 Suction port 16 Discharge port (fluid discharge port)
17 Spindle 20 Inner casing (casing)
20a 1st opposing surface 20b 2nd opposing surface 21 Supply path 22 Main flow path 24 Volute 30 1st side chamber (side chamber)
31 Second side chamber 33 Groove portion 33a End portion 38 Groove portion forming member 39 Groove portion forming member 40 Communication passage 41 Diffuser flow passage 42 Return flow passage 43 Guide vane 43a Inner tip 50 Water return vane 100 Centrifugal pump S1 First gap S2 Second gap S3 3rd gap

Claims (6)

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.
請求項1に記載の遠心ポンプにおいて、
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.
請求項2に記載の遠心ポンプにおいて、
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.
請求項1に記載の遠心ポンプにおいて、
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.
請求項1に記載の遠心ポンプにおいて、
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.
請求項1に記載の遠心ポンプにおいて、
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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