JP2018091317A

JP2018091317A - 多段ポンプ

Info

Publication number: JP2018091317A
Application number: JP2016237899A
Authority: JP
Inventors: 銀春曹; Kaneharu So; 浩忠長野; Hirotada Nagano; 孝行白澤; Takayuki Shirasawa; 一馬舩原; Kazuma Funahara; 伸昭内海; Nobuaki Uchiumi
Original assignee: SANSO ELEC Manufacturing; Sanso Electric Co Ltd
Current assignee: SANSO ELEC Manufacturing; Sanso Electric Co Ltd
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2036-12-07
Also published as: JP6917704B2

Abstract

【課題】インペラと案内羽根とを備え、流体に遠心力を発生させる多段ポンプにおいて、流体の流力損失を抑制し、ポンプ効率を向上させることができる。【解決手段】多段ポンプ１は、軸回転する主軸３と、インペラ４と、案内羽根部５と、インペラ４を回転自在に収容するとともに、案内羽根部５を固設したケーシング部２とを設け、主軸３の軸方向であって流体Ｌの流動方向に沿って、インペラ４、案内羽根部５を順に配してなる５つのポンプ段６を、ケーシング部２内に主軸３の軸方向に沿って配し、インペラ側壁部４３の径が、案内羽根側壁部５３の径より小さい。インペラ側壁部４３の遠心側の外方と、案内羽根側壁部５３の遠心側の外方に、それぞれ流体Ｌの流路１１として構成される旋回空間６１のみが存在する。インペラ側壁部４３の遠心側外方の旋回空間６１の断面積が、インペラ４３の流入口の断面積に比べて、２３０％以上２７５％以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、多段ポンプに関する。

深井戸の揚水用ポンプとして、従来から、軸回転する主軸に回転一体に設けられ、回転により中心側から液体を吸い込んで遠心側に吐出するインペラを設けた多段遠心ポンプが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

多段遠心ポンプは、モータに連結された主軸を回転させることで、主軸に回転一体に設けられたインペラのインペラ羽根を回転させ、インペラ羽根の回転によりケーシング内に流入する流体に遠心力を生じさせてエネルギーを与え、遠心力を有する流体を低所から高所に揚水させるものである。

特開平０３−２２９９９０号公報

ところで、現在、遠心側から中心側への液体の流れを整流することが望まれ、インペラと、整流を行うために案内羽根部とを設けた多段遠心ポンプが周知である。

案内羽根部は、主軸の軸方向に沿ってインペラに隣接して配され、インペラ（の壁部）の直径と、案内羽根（の壁部）の直径とが同じ長さに設定されている。

多段遠心ポンプのポンプ効率に関して、インペラ（の壁部）の直径と、案内羽根（の壁部）の直径とが同じ長さに設定された多段遠心ポンプでは、遠心力を有する流体の流力損失（水力損失）が大きい。

そこで、本発明では、インペラと案内羽根を備える多段ポンプにおいて、流体の流力損失を抑制し、ポンプ効率を向上させた多段ポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる多段ポンプは、軸回転する主軸と、前記主軸に回転一体に設けられ、回転により中心側から流体を吸い込んで遠心側に吐出するインペラと、遠心側から中心側への流体の流れを整流する案内羽根部と、前記主軸および前記インペラを内部に回転自在に収容するとともに、前記案内羽根部を内部に固設したケーシング部と、が設けられ、前記ケーシング部内に、前記主軸の軸方向であって流体の流動方向に沿って、前記インペラ、前記案内羽根部が順に配され、前記インペラと前記案内羽根部とを対とするポンプ段が、複数個、前記ケーシング部内に、前記主軸の軸方向に沿って配され、前記インペラには、その中央に前記主軸を挿設する第１貫通孔が形成され、複数枚のインペラ羽根が配備されるとともに、複数枚の前記インペラ羽根の側面に接し、前記第１貫通孔に挿設した前記主軸を中心とした円板状のインペラ側壁部が備えられ、前記案内羽根部には、その中央に前記主軸を挿設する第２貫通孔が形成され、複数枚の案内羽根が配備されるとともに、複数枚の前記案内羽根の側面に接し、前記第２貫通孔に挿設した前記主軸を中心とした円板状の案内羽根側壁部が備えられ、前記インペラ側壁部の径が、前記案内羽根側壁部の径より小さく、前記インペラと前記案内羽根部との間には、流体の流路として構成される旋回空間のみが存在し、前記旋回空間は、前記インペラ側壁部の遠心側の外方と、前記案内羽根側壁部の遠心側の外方に、それぞれ形成された空間であり、前記主軸の軸線に対して直交する平面で切断して得られる、前記インペラ側壁部の遠心側外方の前記旋回空間の断面積が、前記インペラの流入口の断面積に比べて、２３０％以上２７５％以下であることを特徴とする。

本発明によれば、前記インペラと前記案内羽根を備え、流体に遠心力を発生させる多段ポンプにおいて、流体の流力損失を抑制し、その結果、ポンプ効率を向上させることができる。

前記構成において、前記案内羽根の遠心縁は、前記案内羽根側壁部の外径より大きく形成され、前記案内羽根の遠心縁に軸方向に対して傾斜した傾斜部が形成されてもよい。

この場合、前記案内羽根の遠心縁が前記案内羽根側壁部の外径より大きく形成されるため、前記インペラからの流体を遠心側から中心側への液体の流れに整流しやすくなり、また、前記案内羽根に前記傾斜部が形成されているので、前記案内羽根に流入する流体の流れに乱れが生じにくくなり、その結果、流体の流力損失を抑制してポンプ効率を上昇させることができる。

前記構成において、前記インペラ側壁部の径が、前記案内羽根側壁部の径に比べて８２．５％以上８８．０％以下となってもよい。

前記構成において、前記ケーシングの幅寸法の直径が、９０ｍｍ以下であり、インペラ側壁部の径が、インペラ流入口の内径に比べて１６１％以上１７１％以下であってもよい。

前記構成において、ポンプの回転数が４０００ｍｉｎ^−１以上において、前記ポンプ段１段あたりの比速度が３００以上４００以下であり、前記比速度は、ポンプの回転数と前記インペラの外径により設定されてもよい。

本発明にかかる多段ポンプによれば、インペラと案内羽根とを備え、流体に遠心力を発生させるポンプにおいて、流体の流力損失を抑制し、ポンプ効率を向上させることができる。

本実施の形態にかかる多段ポンプの構成を示した概略構成図である。本実施の形態にかかる多段ポンプのポンプ段の構成を示した平面図である。本実施の形態にかかる多段ポンプのポンプ段の構成を示した構成図である。本実施の形態にかかる多段ポンプのインペラの構成を示した平面図である。本実施の形態にかかる多段ポンプのインペラの構成を示した構成図である。本実施の形態にかかる多段ポンプの案内羽根部及びケーシングの構成を示した平面図である。本実施の形態にかかる多段ポンプの案内羽根部及びケーシングの構成を示した構成図である。本実施の形態にかかる多段ポンプのインペラ径比率に対するポンプ効率を示したグラフ図である。本実施の形態にかかる多段ポンプのインペラ旋回空間面積比率に対するポンプ効率を示したグラフ図である。本実施の形態にかかる多段ポンプのインペラ内外径比率に対するポンプ効率を示したグラフ図である。本実施の形態にかかる多段ポンプのインペラ側壁部遠心側旋回空間径比率に対するポンプ効率を示したグラフ図である。

以下、本実施の形態に係る多段ポンプ（以下、ポンプ１とする）について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す本実施の形態では、多段ポンプとして、深井戸対応の多段遠心ポンプに本発明を適用した場合を示す。

本実施の形態に係るポンプ１の構成について、図１〜７を用いて説明する。

本実施の形態に係るポンプ１は、図１に示すように、少なくとも、筐体となるケーシング部２と、軸回転する主軸３と、回転により中心側（径方向内側）から流体（矢印Ｌ参照）を外部から吸い込んで遠心側（径方向外側）に吐出し流体Ｌに遠心力を生じさせるインペラ４と、遠心側から中心側への流体Ｌの流れを整流する案内羽根部５とを設ける。

ケーシング部２は、図１，３，７に示すように、主軸３およびインペラ４を内部に回転自在に収容するとともに、案内羽根部５を内部に固設する（一体的に設ける）。また、ケーシング部２内では、主軸３の軸方向であって流体Ｌの流動方向に沿って、インペラ４、案内羽根部５を順に配している。また、ケーシング部２の幅寸法の直径（ケーシング２８の直径でもある）は、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の深井戸にポンプ１を設置することができる寸法であり、具体的には９０ｍｍ以下が好適である。また、ケーシング部２は、後述する５段のポンプ段６に対応させた５つのケーシング２８（実際には６つのケーシング２８（後述参照））を備える。このケーシング２８はインペラ４を囲むように設け、案内羽根部５を一体的に設けている。

ケーシング部２は、中空体であり、一端部２１に流体Ｌを吸い込む吸込口２２が形成され、他端部２３に主軸３の軸方向に沿って流体Ｌを吐き出す吐出口２４が形成されている。また、ケーシング部２の一端部２１は、主軸３にモータ（図示省略）に連結し、ケーシング部２の他端部２３は、自重による弁機構の逆止弁２５を設けている。なお、図１に実線で示す逆止弁２５は、開状態であり、２点鎖線で示す逆止弁２５は、閉状態である。

主軸３は、図１，３に示すように、ケーシング部２を貫通するように配置した軸線３１に沿って延在している。主軸３の多くの部分はスプライン軸を形成しており、そのスプライン軸にスリーブ７の内周面に設けた突起が嵌合されていることで、スリーブ７は主軸３に対して回転一体に外嵌されている。そして、このスリーブ７にインペラ４が固設されているため、インペラ４も主軸３に対して回転一体となっている。また、案内羽根部５は、環状のシール部材８又は滑り軸受９を介してスリーブ７に外嵌されているため、主軸３に対して相対回転自在にとなっている。

インペラ４は、図１，４，５に示すように、主軸３に回転一体に設け、インペラ４の中央に主軸３を挿設する第１貫通孔４１を形成している。インペラ４は、第１貫通孔４１から放射状に７枚のインペラ羽根４２を備え、これら７枚のインペラ羽根４２の側面（具体的には側面全体）に接し、第１貫通孔４１に挿設した主軸３を中心とした円板状のインペラ側壁部４３を備えている。また、インペラ羽根４２の軸線３１方向の幅寸法Ｗ（図３参照）を一定値としている。一般に、上記幅寸法Ｗは、軸心側から遠心側に行くにつれて小さくなるように設計されるが、本実施の形態では、上記幅寸法Ｗを一定値とすることにより、インペラの出口面積（インペラ直径×π×インペラ幅）を増加させ、後述する旋回空間６１へ流出する流体の流速の低減（ひいては流力損失の低減）を図っている。なお、本実施の形態では７枚のインペラ羽根４２を用いているが、これは好適な例であり、これに限定されるものではなく、任意数のインペラ羽根４２を用いてもよい。

案内羽根部５は、ケーシング部２（具体的にはケーシング２８）に一体形成され、図１，６，７に示すように、インペラ４の下流側（流体Ｌの流路１１下流側）に配する。案内羽根部５の中央に主軸３を挿設する第２貫通孔５１を形成し、第２貫通孔５１から放射状に８枚の案内羽根５２を備えている。また、案内羽根部５は、８枚の案内羽根５２の側面（具体的には側面全体）に接し、第２貫通孔５１に挿設した主軸３を中心とした円板状の案内羽根側壁部５３を備えている。なお、本実施の形態では、インペラ羽根４２の数よりも多い８枚の案内羽根５２を用いているが、これは好適な例であり、これに限定されるものではなく任意数であればよい。

また、案内羽根５２は、板状体のものを面方向に湾曲して成形されている。また、案内羽根５２の遠心縁５４は、ポンプ段６（下記参照）においてインペラ４に面する（隣接する）前記案内羽根側壁部５３の外径より大きく形成され、案内羽根５２の遠心縁５４に軸方向に対して傾斜した傾斜部５５が形成されている。具体的には、上流側にあるインペラ４側に配する案内羽根５２の一側面の遠心端が、上流側にあるインペラ４から離れた位置に配する案内羽根５２の他側面の遠心端よりもケーシング部２の中心側に位置する。本実施の形態では、傾斜部５５の傾斜角θ（図７指示）は、略２７°である。なお、傾斜部５５は、案内羽根側壁部５３を上面とする円錐台の側面に沿うように形成されている。

上記のインペラ４と案内羽根部５とを一対とするポンプ段６が、図１〜３に示すように、主軸３の軸方向に沿ってケーシング部２の中央部２６に５段配され、一端部２１と中央部２６と他端部２３をケーシング留部２７によって軸方向を挟持してケーシング部２が構成される。そのため、５段のポンプ段６では、ケーシング部２内の主軸３の軸方向に沿って、かつ、流体の流路１１の上流から下流にかけて、インペラ４、案内羽根部５が間隙６２を有して順に配されている。また、具体的には、本実施の形態では、ポンプ段６は、インペラ４と、案内羽根部５を有したケーシング２とを、対にして構成している。そのため、ケーシング部２の中央部２６は、ケーシング２とインペラ４とを連続して重ね合わせて構成される。また、中央部２６では、一端部２１側のインペラ４が露出する構成となるため、当該露出するインペラ４を囲む（覆う）ように別途ケーシング２のみを配している。つまり、ケーシング部２の中央部２６は、５段のポンプ段６を構成する５つのケーシング２と、露出するインペラ４を覆う１つのケーシング２との合計である６つのケーシング２で構成されている。なお、本実施の形態では、ポンプ段６を５段としているが、これは好適な例であり、これに限定されるものではなく３段以上の任意数であればよい。なお、インペラ４と案内羽根部５との間の流路１１に、ディフューザを設ける形態も存在するが、ディフューザを設けることで、異物の流路つまりが生じる。特に井戸にポンプ１を使用する際には、異物の流路つまりが問題となるため、本実施の形態では、ディフューザ無しの流路設計をしており、さらに間隙６２を有している。

また、ポンプ段６では、インペラ４と案内羽根部５との間に、流体Ｌの流路１１として構成される旋回空間６１のみが存在する。旋回空間６１は、インペラ側壁部４３の遠心側の外方と、案内羽根側壁部５３の遠心側の外方に、それぞれ形成された空間であり、これらの空間が連続して旋回空間６１が構成される。つまり、ポンプ段６における流体Ｌの流路１１において、インペラ４の下流側であって案内羽根部５の上流側の旋回空間６１には、ケーシング部２と案内羽根側壁部５３とによって流路１１が形成され、別途構成部材は存在しない。そのため、インペラ４の遠心側の外方には、流体Ｌの流路１１として構成される旋回空間６１が形成され、流体Ｌの流路１１におけるインペラ４の下流側に旋回空間６１、案内羽根部５が連続して順に配される。つまり、流体Ｌの流路１１におけるインペラ４と案内羽根部５との間には旋回空間６１のみが存在し、この旋回空間６１は、インペラ４の遠心側の外方と、案内羽根部５の遠心側の外方にそれぞれ形成された空間であり、空間内に流体Ｌが存在し、ポンプを稼働させた際に、流体Ｌが旋回する空間である。また、そのため、インペラ４の吐出端と、案内羽根部５の流入端とは、連続して配されておらず、インペラ４と案内羽根部５とは間隙６２を有して離れた位置に配されている。また、インペラ４における流体Ｌの吐出方向は遠心方向（主軸３から離れる外方向）となり、案内羽根部５における流体Ｌの吐出方向は中心方向（主軸３に向かう内方向）となる。なお、旋回空間６１と間隙６２（の容量）を大きく設けることにより、流体Ｌとともに流れる異物が、インペラ４と旋回空間６１との隙間や、旋回空間６１と案内羽根部５との隙間につまることを抑制し、ポンプ１内部（特にポンプ段６における流体Ｌの流路１１）での異物による流体Ｌの流動つまりを抑制することができる。

上記の構成からなるポンプ１内での流体Ｌの流れについて、図１を用いて次に説明する。

ケーシング部２の一端部２１内の主軸３にモータ（図示省略）に連結したポンプ１を、深井戸に設置する。なお、モータにはＤＣモータを用いる。この際、ケーシング部２の一端部２１を深井戸の下方に配し、他端部２３を深井戸の上方に配する。深井戸にポンプ１を配し、モータを稼働させることで主軸３を回転させてインペラ４を回転させる。そして、インペラ４を回転させることで、吸込口２２から流体Ｌをケーシング部２内部に吸い込む。ケーシング部２内部に吸い込んだ流体Ｌは、５つのポンプ段６のうち最下方に位置するポンプ段６に流れ、最下方に位置するポンプ段６のインペラ４の流入端からインペラ４に流入し、インペラ４の吐出端から主軸３の遠心側に吐出する。主軸３の遠心側に吐出した旋回空間６１において流体の流れ方向が変わり、インペラ４に間隙６２を有して隣接する案内羽根部５の流入端に流れ、案内羽根部５の流入端から案内羽根部５に流入し、案内羽根部５の吐出端から主軸３の軸方向に沿って隣接する次のポンプ段６のインペラ４に向けて吐出する。この一連の動作を行うことで、流体の揚水を行い、さらに隣接するポンプ段６に流体Ｌを流す。そして、同様の流体Ｌの流動を次々のポンプ段６で行い、最上方に位置する案内羽根部５の吐出端からケーシング部２の他端部２３に流体Ｌを揚げ、逆止弁２５を開状態にして、ポンプ１から流体Ｌを外部（配管）に吐出する。

上記の構成からなるポンプ１では、主軸３の軸線３１に対して直交する平面で切断して得られる、インペラ４のインペラ側壁部４３の遠心側外方の旋回空間６１の断面積（図３に示すインペラ旋回空間断面積Ｄ２）が、インペラ４の流入口（流入端）の断面積（図３に示すインペラ流入口断面積Ｄ１）に比べて、２３０％以上２７５％以下である。また、インペラ側壁部４３の径（直径）が、案内羽根側壁部５３の径（直径）より小さい（図８に示すインペラ径比率参照）。具体的には、インペラ側壁部４３の径が、案内羽根側壁部５３の径に比べて７８％以上１００％未満となっている。さらに、インペラ側壁部４３の径が、案内羽根側壁部５３の径に比べて８２．５％超８８．０％以下とすることが好ましい。なお、後述する図８に示すグラフでは、便宜上、インペラ径比率としているが、インペラ羽根４２や案内羽根５２は夫々面方向に曲がる曲率を有する部材であり、ここでいうインペラ径比率の対象は、インペラ側壁部４３の径と及び案内羽根側壁部５３の径である。また、インペラ側壁部４３の径が、インペラ４の流入口（流入端）の内径に比べて１６１％以上１７１％以下であり、インペラ４の遠心側の外方にある旋回空間６１の外径が、インペラ側壁部４３の外径に比べて１２９％以上１３７％以下とすることが好ましい。ここでいう外径は、主軸３の軸線３１に対して直交する平面で切断して得られる平面視における外径である（図２参照）。

また、ポンプ１の回転数が４０００ｍｉｎ^−１以上の高速回転において、ポンプ段１段あたりの比速度が３００以上４００以下である。この比速度は、ポンプの回転数とインペラ４の外径により調整して設定される。ここでいう比速度とは、１ｍの揚程において１ｍ^３／ｍｉｎの揚水量をうるようにした時の回転速度ｍｉｎ^−１の値である。なお、比速度Ｎｓ＝ｎＱ^１／２／Ｈ^３／４に、回転速度（ｎ）、揚水量（Ｑ）、全揚程（Ｈ）を代入して、ポンプの比速度（Ｎｓ）を算出している。ここでの、比速度は最高効率点の値を指す。ポンプ段１段あたりの比速度の計算例を次に示す。最高効率点における揚水量が０．１５ｍ^３／ｍｉｎ、全揚程が５０ｍの多段ポンプ（５段）において、ポンプ回転数を５０００ｍｉｎ^−１と設定すると、１段あたりの全揚程が１０ｍとなり、前記計算式に代入して計算すると、１段あたりの比速度は５０００×０．１５^１／２／１０^３／４＝３４４ｍｉｎ^−１となる。

本実施の形態では、実際に図１に示すポンプ１を用いてポンプ性能及びモータ性能を測定し、ポンプ効率を導出した。その結果を図８，９に示す。なお、本実施の形態にかかるポンプ１は、ポンプ１の回転数が４０００ｍｉｎ^−１以上である高速回転に対応した多段遠心ポンプである。

図８のグラフでは、横軸をインペラ羽根４２と案内羽根５２の直径比（具体的には、インペラ側壁部４３の直径が、案内羽根側壁部５３の直径との比で算出）の比率（インペラ径比率）とし、縦軸をポンプ効率とする。また、図９のグラフでは、横軸をインペラ旋回空間断面積Ｄ２とインペラ流入口断面積Ｄ１との比率（インペラ面積比率）とし、縦軸をポンプ効率とする。また、図１０のグラフでは、横軸をインペラ羽根４２の直径とインペラ流入口の直径との比率（具体的には、インペラ側壁部４３の直径とインペラ流入口の直径との比で算出）の比率（インペラ内外径比率）とし、縦軸をポンプ効率とする。図１１のグラフでは、横軸をインペラ４のインペラ側壁部４３の遠心側外方の旋回空間６１の内径とインペラ羽根４２の直径（具体的には、インペラ側壁部４３の遠心側外方の旋回空間６１の内径とインペラ側壁部４３の直径との比で算出）の比率（インペラ側壁部遠心側旋回空間径比率）とし、縦軸をポンプ効率とする。また、ポンプ効率は、次の通り導出した。なお、ポンプ１の出口配管で揚水量（Ｑ）、全揚程（Ｈ）を計測し、揚水量（Ｑ）は流量計を使用して計測し、全揚程（Ｈ）は圧力計を使用して計測した。なお、全揚程の計測には、圧力計（（株）共和電業ＷＧＣ−１４０Ａ，ＰＧ−２０ＫＵ）を用い、揚水量の計測には、電磁流量計（横河電機（株）ＡＥ２０５ＳＧ−ＡＪ１−ＬＳＪ−Ａ１ＤＨ）を用いている。また、モータにはＤＣ出力のＤＣモータを用いる。

本実施の形態では、ポンプ１の理論動力／モータ出力によりポンプ効率を導出した。なお、ポンプ水動力Ｐｗ＝ρｇＱＨ／１０００に、揚水量（Ｑ）、全揚程（Ｈ）、重力加速度（ｇ）、水の密度（ρ）を代入して水動力（Ｐｗ）を算出し、これをポンプ１の理論動力としている。また、モータ出力について当業者周知の計測により導出した。ここでいう水動力とは、ポンプ１の運転時、ポンプ１が単位時間に流体に与える有効エネルギーのことをいう。

本試験の結果、インペラ径比率に対するポンプ効率では、図８に示すように、インペラ側壁部４３の径が、案内羽根側壁部５３の径に比べて７８％以上１００％未満でポンプ効率が向上していることが分かる。特に、具体的な実施例では、インペラ側壁部４３の径が、案内羽根側壁部５３の径に比べて８２％以上９０％以下でポンプ効率の向上が著しい。このように、インペラ羽根４２の直径と案内羽根５２の直径とを同じ長さとした従来のもの（インペラ径比率が１００％のもの）に比べてポンプ効率が向上していることは明らかである。特に、インペラ径比率を８２．５％超８８．０％以下にすれば、インペラ径比率が１００％のポンプに対して少なくとも３．２％以上、ポンプ効率を向上させることができる。

また、本試験の結果、インペラ面積比率に対するポンプ効率では、図９に示すように、インペラ旋回空間断面積Ｄ２をインペラ流入口断面積Ｄ１に比べて２５５％に設定することでポンプ効率がピーク（最高出力値）になることが分かる。また、図９に示すように、本実施の形態にかかるポンプ１の構成によれば、インペラ面積比率を２３０％以上２７５％以下に設定することで、ポンプ効率を６９％以上とすることができ、ポンプ効率を向上させることができる。これに対して、従来技術は、インペラ面積比率が１００％近傍もしくは、３５０％以上に設定されており、ポンプ効率が悪く、本実施の形態に示すようなインペラ面積比率を２３０％以上２７５％以下に設定するポンプを、現在発明者は確認できていない。

また、本試験の結果、インペラ内外径比率に対するポンプ効率では、図１０に示すように、インペラ側壁部の径が、インペラ流入口の内径に比べて１６６％に設定することでポンプ効率がピーク（最高出力値）になることが分かる。また、図１０に示すように、本実施の形態にかかるポンプ１の構成によれば、インペラ側壁部の径が、インペラ流入口の内径に比べて１６１％以上１７１％以下に設定することで、ポンプ効率を６９％以上とすることができ、ポンプ効率を向上させることができる。

また、本試験の結果、インペラ側壁部遠心側旋回空間径比率に対するポンプ効率では、図１１に示すように、インペラ側壁部４３の遠心側外方の旋回空間６１の内径がインペラ側壁部４３の径に比べて１３４％に設定することでポンプ効率がピーク（最高出力値）になることが分かる。また、図１１に示すように、本実施の形態にかかるポンプ１の構成によれば、インペラ側壁部４３の遠心側外方の旋回空間６１の内径がインペラ側壁部の径に比べて１２９％以上１３７％以下に設定することで、ポンプ効率を６９％以上とすることができ、ポンプ効率を向上させることができる。

本実施の形態にかかるポンプによれば、インペラ羽根４２と案内羽根５２を備え、流体Ｌに遠心力を発生させるポンプ１において、流体Ｌの流力損失を抑制し、その結果、ポンプ効率を向上させることができる。

また、案内羽根５２に傾斜部５５が形成されているので、案内羽根５２に流入する流体Ｌの流れに衝突が生じにくくなり、その結果、流体Ｌの流力損失を抑制してポンプ効率を上昇させることができる。

本発明は、深井戸対応の多段遠心ポンプに有用である。

１ポンプ
１１流路
２ケーシング
２１一端部
２２吸込口
２３他端部
２４吐出口
２５逆止弁
２６中央部
２７ケーシング留部
２８ケーシング
３主軸
３１軸線
４インペラ
４１第１貫通孔
４２インペラ羽根
４３インペラ側壁部
５案内羽根部
５１第２貫通孔
５２案内羽根
５３案内羽根側壁部
５４遠心縁
５５傾斜部
６ポンプ段
６１旋回空間
６２間隙
７スリーブ
８シール部材
９滑り軸受
Ｌ流体
Ｄ１インペラ流入口断面積
Ｄ２インペラ旋回空間断面積

Claims

軸回転する主軸と、
前記主軸に回転一体に設けられ、回転により中心側から流体を吸い込んで遠心側に吐出するインペラと、
遠心側から中心側への流体の流れを整流する案内羽根部と、
前記主軸および前記インペラを内部に回転自在に収容するとともに、前記案内羽根部を内部に固設したケーシング部と、
が設けられ、
前記ケーシング部内に、前記主軸の軸方向であって流体の流動方向に沿って、前記インペラ、前記案内羽根部が順に配され、
前記インペラと前記案内羽根部とを対とするポンプ段が、複数個、前記ケーシング部内に、前記主軸の軸方向に沿って配され、
前記インペラには、その中央に前記主軸を挿設する第１貫通孔が形成され、複数枚のインペラ羽根が配備されるとともに、複数枚の前記インペラ羽根の側面に接し、前記第１貫通孔に挿設した前記主軸を中心とした円板状のインペラ側壁部が備えられ、
前記案内羽根部には、その中央に前記主軸を挿設する第２貫通孔が形成され、複数枚の案内羽根が配備されるとともに、複数枚の前記案内羽根の側面に接し、前記第２貫通孔に挿設した前記主軸を中心とした円板状の案内羽根側壁部が備えられ、
前記インペラ側壁部の径が、前記案内羽根側壁部の径より小さく、
前記インペラと前記案内羽根部との間には、流体の流路として構成される旋回空間のみが存在し、前記旋回空間は、前記インペラ側壁部の遠心側の外方と、前記案内羽根側壁部の遠心側の外方に、それぞれ形成された空間であり、
前記主軸の軸線に対して直交する平面で切断して得られる、前記インペラ側壁部の遠心側外方の前記旋回空間の断面積が、前記インペラの流入口の断面積に比べて、２３０％以上２７５％以下である
ことを特徴とする多段ポンプ。
請求項１に記載の多段ポンプにおいて、
前記案内羽根の遠心縁は、前記案内羽根側壁部の外径より大きく形成され、
前記案内羽根の遠心縁に軸方向に対して傾斜した傾斜部が形成されている
ことを特徴とする多段ポンプ。
請求項１または２に記載の多段ポンプにおいて、
前記インペラ側壁部の径が、前記案内羽根側壁部の径に比べて８２．５％超８８．０％以下となる
ことを特徴とする多段ポンプ。
請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の多段ポンプにおいて、
前記ケーシングの幅寸法の直径が、９０ｍｍ以下であり、インペラ側壁部の径が、インペラ流入口の内径に比べて１６１％以上１７１％以下である
ことを特徴とする多段ポンプ。
請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の多段ポンプにおいて、
ポンプの回転数が４０００ｍｉｎ^−１以上において、前記ポンプ段１段あたりの比速度が３００以上４００以下であり、
前記比速度は、ポンプの回転数と前記インペラの外径により設定されることを特徴とする多段ポンプ。