JP2019521282A - Single stage centrifugal pumping unit - Google Patents

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Abstract

本発明は、機械工学に関し、すなわち水、水溶液ならびに油、油製品などを主要管路、プロセス管路、および補助管路を通してポンピングするように設計されたポンピング設備に関し、簡易化された設計を有し、万能な性質でありながら、非公称モードにおいてピーク効率性を実証する単段遠心ポンピングユニットを提供することを対象とする。この目的を達成するために、単段遠心ポンピングユニットは、遠心単段両吸込ポンプと、電気駆動モータと、これらのシャフトを連結するカップリングと、ポンプハウジングおよび電気モータをその上に装着するための支持フレームと、ベースおよびカバーからなるハウジングと、入口および出口マニホールドと、インペラがその上に装着されたロータであって、支持軸受け内に設置される、ロータと、別個の独立した構成要素の形態で本発明によって構成されたボリュートとを備え、カバーおよびハウジング内にこの目的のために設けられたクレイドル内に収容されるよう意図されたボリュートの外側表面の部分は、このクレイドルの表面の形状に対応する。インペラおよびボリュートは、対として交換可能であり、各対内のインペラおよびボリュートのパラメータは、必要な送りおよび圧力を確実にしながら、最大効率性をもたらすように算出される。交換可能なボリュートは、一体化された鋳造構成要素として作製され、移動中、流体の流れを分離するバッフルを備える。The present invention relates to mechanical engineering, i.e., to pumping equipment designed to pump water, aqueous solutions and oils, oil products, etc. through main, process and auxiliary lines and has a simplified design. However, it is intended to provide a single stage centrifugal pumping unit that demonstrates peak efficiency in non-nominal mode while being universal in nature. To achieve this objective, a single stage centrifugal pumping unit is used to mount a centrifugal single stage double suction pump, an electric drive motor, a coupling connecting these shafts, a pump housing and an electric motor thereon. A support frame, a base and cover housing, an inlet and outlet manifold, and a rotor on which an impeller is mounted, the rotor being installed in a support bearing, and separate and independent components A portion of the outer surface of the volute that is intended to be housed in a cradle provided for this purpose in the cover and the housing, in the form of a surface shape of the cradle Corresponding to Impellers and volutes are interchangeable as pairs, and the impeller and volute parameters within each pair are calculated to provide maximum efficiency while ensuring the required feed and pressure. The replaceable volute is made as an integral casting component and includes a baffle that separates the fluid flow during movement.

Description

本発明は、機械工学に関し、すなわち水、水溶液ならびに油、油製品などを主要管路、プロセス管路、および補助管路を通してポンピングするように設計されたポンピング設備に関する。   The present invention relates to mechanical engineering, i.e. to a pumping installation designed to pump water, aqueous solutions and oils, oil products etc etc through main lines, process lines and auxiliary lines.

非特許文献１から、主要管路を通して油をポンピングするように設計された、ボリュートを備えたハウジングと、ハウジング内に配設された両吸込インペラとを備える遠心水平単段ＨＭタイプのポンプが知られている。その中でのボリュート（volute）の使用は、ロータ上で作用する径方向力を低減し、したがって振動を低減し、ポンプ信頼性を向上させるように向けられる。しかし、そのようなポンプを、公称を下回る送り速度で作動させるとき、圧力脈動、ポンプ振動は増大し、それによってその効率性および信頼性を大きく低減させる。知られているポンプのこれらの欠点は、公称モードのみに合わせて設計された１つだけのボリュートを使用することを伴うそれらの設計によるものであり、その結果これが、異なるモード、すなわち公称より早いまたは遅い送り速度で作用させられるインペラと相互作用するときにエネルギー損失を生じさせる。   From U.S. Pat. No. 6,147,095, there is known a centrifugal horizontal single-stage HM type pump comprising a volute housing and a dual suction impeller disposed in the housing designed to pump oil through the main conduit. It is done. The use of volute therein is directed to reduce the radial force acting on the rotor, thus reducing vibrations and improving pump reliability. However, when such a pump is operated at a feed rate below nominal, pressure pulsations, pump oscillations are increased, thereby greatly reducing its efficiency and reliability. These drawbacks of the known pumps are due to their design involving the use of only one volute designed for the nominal mode only, so that this is a different mode, ie earlier than the nominal Or cause energy loss when interacting with an impeller operated at a slow feed rate.

遠心ポンプにおいて対応して低減するまたは増大する送りに合わせて設計された交換可能なインペラを使用することが知られている。しかし、インペラの交換が、流体の流れのパターンをいくらか変化させ、それぞれの非公称モードにおけるポンプの効率性をわずかに増大させ、公称モードのインペラポンプの作動と比べてその作動の信頼性をいくらか増大させるという事実にもかかわらず、ポンプの設計がここでも、公称モードのみに合わせて設計された１つだけのボリュートを使用し、その結果これが非公称モードに合わせて設計されたインペラと相互作用するときにエネルギーの損失を生じさせるため、この対策は不十分である。この場合のエネルギー損失は、インペラおよびボリュートの最適な組み合わせに対して、最大８％の効率性のさらなる損失を招く。   It is known to use replaceable impellers designed for correspondingly decreasing or increasing feeds in centrifugal pumps. However, impeller replacement somewhat changes the fluid flow pattern and slightly increases the efficiency of the pump in each non-nominal mode, and some of its operational reliability compared to that of the nominal mode impeller pump Despite the fact that it increases, the pump design again uses only one volute designed for only the nominal mode, so that it interacts with the impeller designed for the non-nominal mode This measure is insufficient because it causes loss of energy when The energy loss in this case leads to a further loss of efficiency up to 8% for the optimal combination of impeller and volute.

特許文献１は、カバーおよびハウジング内の空洞によって形成されたボリュートを備える両吸込インペラと、交換可能なガイド装置とを備える遠心ポンプを開示しており、これに対して４つ実施形態が提供されている。交換可能なユニット内のガイド装置を両吸込インペラと共に使用することは、このユニットに合わせて算出された所定のパラメータが最適な流れセクションをもたらすため、必要な圧力、最少の径方向力および振動を確実にしながら、０．３Ｑnom〜１．２５Ｑnomの送り範囲内の最大効率性をもたらすことに留意されたい。しかし、各実施形態において説明される入口および出口は、最大送りに合わせて設計され、各インペラの流入設定は、流出設定に対応し、各ガイド装置の流出設定は、カバーおよびハウジング内の空洞の形態で設けられた同じボリュートの設定に対応する。この結果、流体エネルギー変換が、最適なものではなく最大の流れに合わせて算出されたボリュートの長さ全体に沿って起こるため、同じボリュートの使用による上記で説明した同じ欠点を生じさせる。そのようなポンプ内でインペラおよびガイド装置が最適に相互作用しても、流体がインペラおよびガイド装置を通過した後、これは１つのモードのみに合わせて算出された出口に入るため、エネルギー損失は回避できない。さらに、ライン上に設置されたすでに作動しているポンプと他の設計特徴を有するポンプとの交換が必要である場合、管路の解体も必要となり、これは面倒な作業であり、新しいポンプの価格に追加の資金を投じ、一方でガイド装置を使用する必要性が、ポンプ設計を複雑にし、その製造のコストを増大させ、環境に対する有害なノイズ影響を増大させることになる。 Patent document 1 discloses a centrifugal pump comprising a double suction impeller comprising a volute formed by a cavity in a cover and a housing, and a replaceable guide device, to which four embodiments are provided. ing. Using a guide device in a replaceable unit with a dual suction impeller results in the required pressure, minimal radial force and vibration, as the predetermined parameters calculated for this unit provide the optimum flow section. It should be noted that while ensuring that it results in a maximum efficiency within the 0.3Q nom to 1.25 Q nom feed range. However, the inlets and outlets described in each embodiment are designed for maximum feed, the inlet setting of each impeller corresponds to the outlet setting, and the outlet setting of each guide device is a cavity in the cover and the housing It corresponds to the same volute setting provided in the form. This results in the same drawbacks as described above for the use of the same volute, since the fluid energy conversion takes place along the entire length of the volute calculated for the non-optimum and maximum flow. Even if the impeller and the guide device interact optimally in such a pump, after the fluid has passed the impeller and the guide device it enters the outlet calculated for only one mode, so the energy loss is It can not be avoided. In addition, if it is necessary to replace the already operating pump installed on the line with a pump with other design features, dismantling of the pipeline is also necessary, which is a tedious task. The need to spend additional money on price while using the guide device complicates the pump design, increases the cost of its manufacture and increases the harmful noise impact on the environment.

ＲＵ５７３９３Ｕ１RU57393U1

Ｖ．Ａ．Ｇｏｌｏｖｉｎ Ｍ．によって編集されたカタログ「Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｏｉｌ ｐｕｍｐｓ ｆｏｒ ｍａｉｎ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ」，ＣＩＮＴＩｈｉｍｎｅｆｔｅｍａｓｈ，１９８９，ｐ．５V. A. Golovin M. Catalog "Centrifugal oil pumps for main pipelines", edited by CINTIhimneftemash, 1989, p. 5

本発明は、簡易化された設計を有し、万能な性質でありながら、非公称モードにおいてピーク効率性を実証する単段遠心ポンピングユニットを提供する目的を有する。   The present invention has the object of providing a single-stage centrifugal pumping unit that demonstrates peak efficiency in non-nominal mode while having a simplified design and of universal nature.

この目的を達成するために、単段遠心ポンピングユニットは、遠心単段両吸込ポンプと、電気駆動モータと、これらのシャフトを連結するカップリングと、ポンプハウジングおよび電気モータをその上に装着するための支持フレームと、ベースおよびカバーからなるハウジングと、入口および出口マニホールドと、インペラを備えたロータであって、支持軸受け内に設置される、ロータと、ボリュートとを備える。本発明によれば、ボリュートは、別個の独立した構成要素の形態で構成され、カバーおよびハウジング内にこの目的で設けられたクレイドル（cradles）内に収容されるよう意図されたボリュートの外側表面の部分は、前記クレイドルの表面の形状に対応し、インペラおよびボリュートは、対として交換可能であり、各対内のインペラおよびボリュートのパラメータは、必要な送りおよび圧力を確実にしながら、最大効率性（ピーク効率性）をもたらすように算出される。好ましくは、交換可能なボリュートは、一体化された鋳造構成要素として作製され、移動中、流体の流れを分離するバッフルを備える。   To achieve this purpose, the single-stage centrifugal pumping unit comprises a centrifugal single-stage double-suction pump, an electric drive motor, a coupling connecting these shafts, and a pump housing and an electric motor thereon. And a housing comprising a base and a cover, an inlet and an outlet manifold, and a rotor having an impeller, the rotor being installed in the support bearing, and a volute. According to the invention, the volute is constructed in the form of separate and independent components and is intended to be accommodated in cradles provided for this purpose in the cover and the housing, the outer surface of the volute being intended The parts correspond to the shape of the surface of the cradle, the impellers and volutes are interchangeable as a pair, and the impeller and volute parameters in each pair are at maximum efficiency (peak Efficiency to be calculated. Preferably, the replaceable volute is made as an integrated cast component and comprises a baffle which separates the fluid flow during movement.

本発明は、以下の図によって示される。
単段遠心ポンピングユニットを示す全体図である。 管路軸に沿ったポンプの垂直面断面図である。 管路軸に沿ったカバー、交換可能な流れ部分およびポンプハウジングの概略的な配置を示す垂直面断面図である。 最適な作動および最大効率性に合わせて設計された一定の外側連結プロファイルおよびさまざまな内部流体力学的プロファイルを備えた交換可能なボリュートの実施形態を示す図である。 The invention is illustrated by the following figures.
It is a general view showing a single stage centrifugal pumping unit. FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the pump along the conduit axis. FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a schematic arrangement of a cover, replaceable flow portion and pump housing along a conduit axis; FIG. 7 illustrates an embodiment of interchangeable volute with constant outer coupling profile and various internal hydrodynamic profiles designed for optimal operation and maximum efficiency.

本発明の本質の完璧な理解を確実にするために、その数多くの特有の特徴がこれ以後説明される。   In order to ensure a thorough understanding of the nature of the invention, its numerous specific features are hereinafter described.

本発明によれば、単段遠心ポンピングユニットは、電気駆動モータ２と、遠心単段両吸込ポンプ１（これ以後、ポンプ）と、これらのシャフトを連結するカップリング３と、ベース６およびカバー７からなるポンプハウジング１７と、入口マニホールド８および出口マニホールド９と、インペラ１１を備えたロータ１０であって、支持軸受け１２内に設置される、ロータと、ボリュート１３と、ポンプハウジング１７および電気モータ２をその上に装着するための支持フレーム５とを備える。図３に示すように、ボリュート１３は、別個の独立した構成要素の形態で構成され、ハウジング６およびカバー７内にこの目的で設けられたクレイドル１４および１５内に収容されるよう意図されたボリュートの外側表面の部分は、このクレイドル１４および１５の表面の形状に対応する。インペラ１１およびボリュート１３は、対として交換可能であり、各対内のインペラ１１およびボリュート１３のパラメータは、必要な送りおよび圧力を確実にしながら、最大効率性をもたらすように算出される。好ましくは、交換可能なボリュート１３は、鋳造されて作製され、これらは、移動中、流体の流れを分離するためのバッフル（baffle）１５を備えることができる。   According to the invention, the single-stage centrifugal pumping unit comprises an electric drive motor 2, a centrifugal single-stage double-suction pump 1 (hereinafter referred to as a pump), a coupling 3 connecting these shafts, a base 6 and a cover 7 A rotor 10 having a pump housing 17, an inlet manifold 8 and an outlet manifold 9, and an impeller 11, the rotor, volute 13, pump housing 17 and electric motor 2 being installed in a support bearing 12. And a support frame 5 for mounting thereon. As shown in FIG. 3, the volute 13 is configured in the form of separate and independent components and is intended to be accommodated in the cradles 14 and 15 provided for this purpose in the housing 6 and the cover 7 The portion of the outer surface of the corresponds to the shape of the surface of this cradle 14 and 15. The impellers 11 and volutes 13 are interchangeable as a pair, and the parameters of the impellers 11 and volutes 13 in each pair are calculated to provide maximum efficiency while ensuring the necessary feed and pressure. Preferably, the replaceable volutes 13 are cast and made, which can be provided with baffles 15 for separating the flow of fluid during movement.

ポンプは、他の知られている遠心単段両吸込ポンプと同じ方法で作用する。ポンプのシャフト４が回転すると、入口マニホールド８を通ってポンプ媒体がインペラ１１に供給され、インペラのブレードはポンピングされた媒体の流れと相互作用することで、駆動エネルギーから流れのエネルギーへの変換を引き起こす。インペラ１１から、ポンピングされた媒体はボリュートに入り、ここで流れは平滑化され、さらに出口マニホールドを通ってこれは管路へと進む。   The pump works in the same way as other known centrifugal single stage double suction pumps. As the shaft 4 of the pump rotates, the pump medium is supplied to the impeller 11 through the inlet manifold 8 and the blades of the impeller interact with the flow of the pumped medium to convert the drive energy into energy of the flow cause. From the impeller 11, the pumped medium enters the volute where the flow is smoothed and passes through the outlet manifold to the pipeline.

最適モードで作動するように設計され製造された、ポンプ設計に実装されたインペラおよびボリュートの対を使用する可能性により、ロータ上に作用する径方向力は最小限に抑えられ、それにしたがって、低振動を伴うポンプの作動に寄与し、その信頼性を増大させる。   Due to the possibility of using impeller and volute pairs implemented in the pump design, designed and manufactured to operate in the optimal mode, the radial force acting on the rotor is minimized and accordingly low Contribute to the operation of the pump with vibrations and increase its reliability.

異なる特徴を有するポンプに同じハウジングを使用する可能性に関連する本発明の利点は、ベース部材であるポンプが、実際にはハウジングおよびカバーからなる、炭素鋼またはステンレス鋼の複雑な鋳造物であることによって達成される。したがって、ポンプ作動条件に変化がある（既存ライン上の圧力が低減するか、または既存ラインを通る流れが変化する）場合、すでに作動しているポンプを非効果的に使用する必要はなく、またはこれを解体し、新しい条件に合わせて設計された新しいものを設置する必要はない。新しい作動環境に合わせて設計されたインペラおよびボリュートの新しい対を既存のハウジングに設置するだけで、新しく相対算出された特徴を有するポンプが得られる。したがって、古いポンプを解体し、新しいハウジング内の新しいポンプを製造する必要がなくなるために費用が大きく節約される。特に重要なことは、古いものの基礎上に新しい特徴を有するポンプを提供するという解決策であり、このとき古いポンプがその上に設置され作動している管路を解体する必要はない。   The advantage of the invention relating to the possibility of using the same housing for pumps having different characteristics is that the base member pump is a complex cast of carbon steel or stainless steel, in fact consisting of the housing and the cover Is achieved by Thus, if there is a change in pump operating conditions (pressure on an existing line decreases or flow through an existing line changes), there is no need to ineffectively use a pump that is already operating, or It is not necessary to dismantle this and install a new one that is designed for the new conditions. By installing a new pair of impellers and volutes designed for the new operating environment into the existing housing, a pump with new relative calculated features is obtained. Thus, there is significant cost savings as there is no need to disassemble old pumps and to manufacture new pumps in new housings. Of particular importance is the solution of providing a pump with new features on the basis of the old, without the need for dismantling the pipeline on which the old pump is installed and operating.

加えて、インペラは急速に磨耗する部分であり、鋼２０Ｘ１３、１２Ｘ１８Ｈ１２ＭＺＴＬまたは類似の鋼および材料などの高価な耐磨耗性の高い材料から製造され得るため、ポンプ内のインペラを交換してこれらを最適なモードで使用する可能性は、ポンプ自体の寿命を延ばす。   In addition, since the impeller is a rapidly worn part and can be manufactured from expensive and highly wear resistant materials such as steel 20X13, 12X18H12MZTL or similar steels and materials, replace the impeller in the pump The possibility of using the optimal mode extends the life of the pump itself.

ポンプハウジングは、水平に分割され、それによって管路の解体を必要とすることなく、ポンプの部分およびロータ全体を切断、検査、補修、および交換する可能性を提供するが、これは、ポンプ入口および吸引マニホールドがポンプハウジングの底部に連結されているためである。   The pump housing is divided horizontally, thereby providing the possibility to cut, inspect, repair and replace the entire part of the pump and the rotor without the need for dismantling of the pipeline, but this is the pump inlet And the suction manifold is connected to the bottom of the pump housing.

本発明は、提案された特徴の組み合わせで使用して、簡易化された設計を有し、万能な性質であり、耐性があり、作動が容易でありながら、非公称モードにおいてピーク効率性を実証する単段遠心ポンピングユニットを提供することができる。   The present invention uses a combination of the proposed features to demonstrate peak efficiency in non-nominal mode while having a simplified design, being universal, resistant and easy to operate Can provide a single stage centrifugal pumping unit.

Claims (2)

単段遠心ポンピングユニットであって、遠心単段両吸込ポンプと、電気駆動モータと、これらのシャフトを連結するカップリングとを備え、前記ポンプは、ベースおよびカバーからなるハウジングと、マニホールドと、インペラがその上に装着されるロータであって、支持軸受け内に設置されるロータと、ボリュートと、前記ポンプハウジングおよび前記電気モータをその上に装着するための支持フレームとを備え、前記ボリュートは、別個の独立した構成要素の形態で構成され、前記ポンプの前記カバーおよび前記ハウジング内にこの目的のために設けられたクレイドル内に収容されるよう意図された前記ボリュートの外側表面の部分は、前記クレイドルの表面の形状に対応し、前記インペラおよび前記ボリュートは対として交換可能であり、各対内の前記インペラおよび前記ボリュートのパラメータは、必要な送りおよび圧力を確実にしながら、最大効率性をもたらすように算出される単段遠心ポンピングユニット。   A single stage centrifugal pumping unit comprising a centrifugal single stage dual suction pump, an electric drive motor, and a coupling connecting these shafts, said pump comprising a housing and a cover consisting of a base and a cover, a manifold, an impeller Is a rotor mounted thereon, the rotor being mounted within a support bearing, a volute, and a support frame for mounting the pump housing and the electric motor thereon, the volute comprising: The portion of the outer surface of the volute intended to be contained in the cover of the pump and the cradle provided for this purpose in the housing of the pump and configured in the form of separate and independent components Corresponding to the shape of the surface of the cradle, the impeller and the volute are interchangeable as a pair , The impeller and the parameters of the volute of each pair, while ensuring the necessary feed and pressure, a single-stage centrifugal pump unit which is calculated to produce the maximum efficiency. 前記交換可能なボリュートは、一体化された鋳造構成要素として作製され、移動中、流体の流れを分離するバッフルを備える請求項１に記載の単段遠心ポンピングユニット。   The single-stage centrifugal pumping unit according to claim 1, wherein the replaceable volute is made as an integrated cast component and comprises a baffle that separates fluid flow during movement.
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