JP2018053730A - 流体機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体機械である渦巻ポンプ10は、ケーシング12に回転可能に配置された回転軸25と、回転軸25に連結された羽根車28を備える。羽根車28は、複数の羽根板33と、羽根板33の一端に配置された第1シュラウド38と、羽根板33の他端に配置された第2シュラウド41とを備える。羽根板33は、第1シュラウド38の開口部39から突出した突出部36を有し、ケーシング12は、突出部36の外方に間隔をあけて位置する対向部46を有する。対向部46と開口部39の外周部39aとの間には、液体を通水可能な通水路50が形成され、通水路50には、断面積を広くした膨張室51A,51Bが2以上形成されている。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る流体機械である両吸込遠心渦巻ポンプ10を示す。この渦巻ポンプ10は、回転軸25が幅方向に貫通されたケーシング12を備える。回転軸25には、羽根板33の両端に一対のシュラウド38,41が配置されたクローズド型の羽根車28が連結されている。本実施形態では、このクローズド型の羽根車28によるキャビテーションの発生を抑制し、必要NPSHを改善する。
渦巻ポンプ10のケーシング12は、ケーシング本体14とケーシングカバー18とを備えている。ケーシング本体14には、第1吸込口15と図示しない吐出口とが形成されている。
図1及び図2に示すように、羽根車28は、回転軸25が延びる方向から見て円形状である。この羽根車28は、回転軸25に連結するための連結部30と、連結部30から放射状に突出する複数の羽根板33と、羽根板33の左右両端に配置されたシュラウド38,41とを備える。羽根車28が回転すると液体(水を含む)は、吸込室22から吐出室23へ送出され、吐出口から吐出される。
羽根車28でのキャビテーションは、通水路50にラビリンスを設けることで、より効果的に消滅させることができる。これは、ラビリンスによって隙間断面積が広い部分と狭い部分が通水路50に形成され、隙間断面積が広い部分によって突出部36A,36Bへ流れる液体を減速し、圧力を高めることができるためである。一方、図4に一点鎖線で示すように、隙間断面積が大きい拡張部分では、液体による旋回流が生じる。同一形状の拡張部を等ピッチで形成したラビリンスでは、それぞれの拡張部での固有振動数が一致することで、共鳴による渦騒音が生じることが知られている。そこで、本実施形態の通水路50には、以下のようにラビリンスを形成している。
図5は第2実施形態の流体機械である片吸込遠心渦巻ポンプ60を示す。この渦巻ポンプ60は、回転軸74が回転可能に配置されたケーシング62を備える。回転軸74の一端には、第1実施形態と同様に概ねクローズ型の羽根車76が連結されている。この羽根車76は、第1実施形態の羽根車28とは異なり、回転軸74が延びる方向における一方のみから液体を吸い込むものである。
渦巻ポンプ60のケーシング62は、ケーシング本体63と、このケーシング本体63に固定されたケーシングカバー64とを備える。ケーシング本体63には、図5において左側に吸込口65が設けられている。吸込口65は断面円形状の空間であり、ケーシングカバー64が配置された奥側には、羽根車76を配置する配置空間部66が設けられている。この配置空間部66の外周部には、ケーシング62内に吸い込んだ液体を下流側に吐出する液体流路であるボリュート通路67が設けられている。また、ケーシング本体63には、図5において上側に位置するように、ボリュート通路67の出口である吐出口68が設けられている。
図5及び図6に示すように、ケーシング62の配置空間部66には、回転軸74が延びる方向から見て円形状の羽根車76が配置されている。この羽根車76は、複数の羽根板78と、回転軸74が延びる方向における羽根板78の両側に配置されたシュラウド83,86とを備える。羽根車76が回転すると液体(水を含む)は、吸込口65からボリュート通路67へ送出され、吐出口68から吐出される。
本願の発明者は、第1実施形態と同様の両吸込式の遠心渦巻ポンプ10を用い、発明品と従来品のポンプ性能曲線を比較した。発明品は、第1実施形態と同様に、セミオープン型の羽根車28と、膨張室51A,51Bを形成可能なプロテクタ46とを用いた。従来品は、突出部が無いクローズド型の羽根車と、膨張室が形成されることのないプロテクタとを用いた。その試験結果を図7に示す。
12…ケーシング
14…ケーシング本体
15…吸込口
16…下側仕切壁
18…ケーシングカバー
19…上側仕切壁
20…取付孔
22…吸込室
23…吐出室
23a…壁
25…回転軸
26…メカニカルシール
28…羽根車
30…連結部
31…隆起部
33…羽根板
34A,34B…基端部
34a…外端
34b…内端
35…先端部
36A,36B…突出部
38…左シュラウド(第1シュラウド)
39…開口部
39a…外周部
41…右シュラウド(第2シュラウド)
42…開口部
42a…外周部
44…液体流路
46…プロテクタ(対向部)
47…内端部
48…対向面部
48a…斜面
50…通水路
51A,51B…膨張室
52A〜52C…連通部
53A〜53C…絞り部
54…拡開部
60…渦巻ポンプ(流体機械)
62…ケーシング
63…ケーシング本体
64…ケーシングカバー
65…吸込口
66…配置空間部
66a…壁
67…ボリュート通路
68…吐出口
69…シャフト穴
70…メカニカルシール
71…ベアリングケース
72…ベアリング
74…回転軸
76…羽根車
78…羽根板
79…基端部
80…先端部
81…突出部
83…前シュラウド(第1シュラウド)
84…開口部
84a…外周部
86…後シュラウド(第2シュラウド)
87…連結部
88…円筒部
90…液体流路
92…ウェアリング
93…プロテクタ(対向部)
95…通水路
96A,96B…膨張室
97A〜97C…連通部
98A〜98C…絞り部
99…拡開部
A1,A2…膨張室の深さ
R1,R2…膨張室の幅
L1〜L3…連通部の通路長
S1〜S3…連通部の通路幅
C1〜C3…絞り部の絞り幅
Claims (12)
- ケーシングに回転可能に配置された回転軸と、
前記ケーシング内に配置され、前記回転軸に連結された羽根車とを備え、
前記羽根車は、
前記回転軸の方に位置する基端部から、前記回転軸から離れるように放射状に延びる複数の羽根板と、
前記回転軸が延びる方向における前記羽根板の一端に配置され、前記基端部が位置する中央に開口部が形成されている第1シュラウドと、
前記回転軸が延びる方向における前記羽根板の他端に配置され、前記第1シュラウドと間隔をあけて位置する第2シュラウドとを備え、
前記羽根板は、前記第1シュラウドの前記開口部から前記回転軸が延びる方向における外方へ突出した突出部を有するとともに、
前記ケーシングは、前記第1シュラウドの径方向における前記突出部の外方に間隔をあけて位置する対向部を有し、
前記ケーシングの前記対向部と前記第1シュラウドの前記開口部の外周部との間には、前記羽根車の外部と内部とを連通させ、液体を通水可能な通水路が形成されており、
前記通水路には、前記液体の通水方向と直交する方向の断面積を広くした膨張室が、前記通水方向に間隔をあけて2以上形成されている、流体機械。 - 前記2以上の膨張室は、前記通水方向における最も上流側に位置する第1膨張室と、前記通水方向における最も下流側に位置する第2膨張室とを備え、
前記第1膨張室の形状と前記第2膨張室の形状とは異なっている、請求項1に記載の流体機械。 - 前記回転軸が延びる方向における前記第1膨張室の深さと前記第2膨張室の深さとが異なっている、請求項2に記載の流体機械。
- 前記第1シュラウドの径方向における前記第1膨張室の幅と前記第2膨張室の幅とが異なっている、請求項2又は3に記載の流体機械。
- 前記通水路は、前記第1膨張室の上流側に形成された第1連通部と、前記第2膨張室の下流側に形成された第2連通部とを備え、
前記第1連通部の形状と前記第2連通部の形状とは異なっている、請求項2から4のいずれか1項に記載の流体機械。 - 前記第1シュラウドの径方向における前記第1連通部の通路長と前記第2連通部の通路長とが異なっている、請求項5に記載の流体機械。
- 前記回転軸が延びる方向における前記第1連通部の通路幅と前記第2連通部の通路幅とが異なっている、請求項5又は6に記載の流体機械。
- 前記第2連通部の前記通路幅は、前記第1連通部の前記通路幅よりも広い、請求項7に記載の流体機械。
- 前記通水路は、前記第1膨張室の上流側に形成された第1絞り部と、前記第2膨張室の下流側に形成された第2絞り部とを備え、
前記第1絞り部の隙間断面積と前記第2絞り部の隙間断面積とは異なっている、請求項5から8のいずれか1項に記載の流体機械。 - 前記第2絞り部の隙間断面積は、前記第1絞り部の隙間断面積よりも広い、請求項9に記載の流体機械。
- 前記通水路には、前記第2連通部の下流側に、前記通水方向の下流側に向けて開口面積を次第に拡げた拡開部が形成されている、請求項5から10のいずれか1項に記載の流体機械。
- 前記第1膨張室の容積は、前記第2膨張室の容積よりも小さい、請求項2から11のいずれか1項に記載の流体機械。
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