JP2021162007A - 遠心ポンプ用エキスペラおよびこれを備える遠心ポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
ケーシング1の背面側には軸封装置105が設けられている。軸封装置105には、ケーシング1背面とシャフト3の軸封部105sとの間の画成空間105aに、エキスペラ110(補助羽根車)が配置されている。エキスペラ110は、インペラ2の背面側の位置に同軸に装着されてシャフト3と一体で回転する。
エキスペラ110は、図7に示すように、中心に設けられた円筒状のボス部111と、ボス部111の外周面から径方向に張り出して自身の前面に平滑な面を有する円盤部112と、を有する。円盤部112の背面には、複数枚の羽根113が設けられている。ここで、本明細書では、インペラおよびエキスペラの各々において、ケーシングの吸込み側を「前面」、駆動側を「背面」と呼ぶ。
つまり、本発明の一態様に係る遠心ポンプによれば、エキスペラの円盤部の前壁面に設けた環状凸部が、「スラリー返し」として機能する。そのため、「スラリー返し」が旋回流の流れの向きを変えることによって、エキスペラの外周部から後方の軸封部側に移動するスラリー量を低減できる。その効果として、シールを長寿命化できるとともに、軸封装置の接液面の摩耗を抑制できる。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。なお、上述した遠心ポンプと同一または対応する構成には同一の符号を付して説明する。
スタフィングボックス5bの内面には、エラストマー等を材料とする複数のシール5tを有する軸封部5sが配設されている。軸封部5sは、複数のシール5tを有し、各シール5tは、内周側に張り出すリップ先端がシャフト3の外周面に摺接している。
さらに、本実施形態のエキスペラ10は、円盤部12の前壁面に、シャフト3と同軸に設けられて軸方向前側に突出する円環状の環状凸部14が設けられている。この環状凸部14は、後述するように、「スラリー返し」として機能する。
また、環状凸部14の軸方向高さHや径方向厚さWは特に限定されないが、環状凸部14の「スラリー返し」として好適な形状として、図3において、環状凸部14の軸方向高さHが1mm以上であることが好ましい(H≧1mm)。
また、環状凸部14の先端とケーシング1内壁の対向面との間の軸方向隙間Cは、インペラクリアランスLよりも大きいことが好ましい(C>L)。なお、インペラクリアランスLは、ケーシング1の前側の接液面とインペラ2の主羽根3の前縁部との軸方向隙間である。
本実施形態の遠心ポンプは、図1において、シャフト3が回転すると、インペラ2、エキスペラ10およびスリーブ6が一体で回転する。インペラ2を回転させることにより被送流体を昇圧して、ケーシング1の吸込側1inから吐出側1outに被送流体を移送可能になっている。
また、エキスペラ10は、シャフト3の回転によって回転し、インペラ2の背面側圧力を低減して、被送流体がスタフィングボックス5b内の軸封部5sを通って外部へ漏れるのを防止する。
ここで、エキスペラ10の回転に随伴して被送流体の旋回流が生じるところ、上述したように、この旋回流は、円盤部12の壁面に近いほどその流れが速く、また、円盤部12の外周に行くほど遠心力が大きくなって半径方向の速度成分が増加する。
そのため、液体がスラリー液(固形粒子を含んで泥状になった液体)であると、半径方向の速度成分に乗ってスラリーがエキスペラ10の外周部を超えて、後方の軸封部5sに達するおそれが生じ、スラリー液に含まれる粒子や固形物が軸封部5sに堆積し易くなる。
すなわち、図5にイメージを示すように、環状凸部14による「スラリー返し」は、旋回流の流れの向きを変えることによって、円盤部12の外周部から軸封装置5の軸封部5s側に移動するスラリー量を低減できる。また、「スラリー返し」の効果として、シール5tの長寿命化が可能となり、また、軸封装置5の接液面の摩耗を抑制できる。
なお、本発明に係る遠心ポンプは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
また、例えば、図3に破線で示す符号14Bのように、端部の環状凸部14よりも内周寄りの位置に、第二環状凸部14Bを設けることができる。この場合、エキスペラの外径φDを最大外径とし、「スラリー返し」をエキスペラの外径φDよりも小径として内側に複数設ける多段構造としてもよい(同図の例では、φD>φd1>φd2)。
ただし、ケーシング1の背面には、図3に破線であらわす符号Lのようなラビリンス形状となるような、凹または凸の形状を周方向に沿って形成することは避けるべきである。一方、「スラリー返し」となる環状凸部14を除けば、ケーシング1の背面に対向する円盤部12の面自体は平坦面であることが好ましい。
そのため、ケーシング1の背面には、円環状の突起や円環状溝のような径方向の流体の移動を規制する形状を設けてラビリンス機構とはしない。ラビリンス機構にスラリーが堆積することによる閉塞トラブルが危惧されるからである。
2 インペラ(羽根車)
3 シャフト(回転軸)
4a 羽根
4b 裏羽根
5 軸封装置
5a 画成空間
5b スタフィングボックス
5s 軸封部
5t シール
6 スリーブ
10 エキスペラ
11 ボス部
12 円盤部
13 羽根
14 環状凸部
14B 第二環状凸部
L インペラクリアランス
W 環状凸部の径方向厚さ
C 軸方向隙間
H 環状凸部の軸方向高さ
B 円盤部の軸方向厚さ
φd1 第一環状凸部の外径
φd2 第二環状凸部の外径
φD エキスペラの外径
Claims (4)
- 回転軸の軸方向の前面が吸込み側とされるとともに内部に前記回転軸により回転するインペラが収容されたケーシングを有する遠心ポンプに用いられ、前記ケーシングの背面と前記回転軸の軸封部との間の画成空間に配置されるエキスペラであって、
前記回転軸と同軸に設けられた円筒状のボス部と、該ボス部の外周面から径方向に張り出して自身の前面に平滑な面を有する円盤部と、該円盤部の背面に設けられた複数枚の羽根と、を備え、
前記円盤部の前記前面側を向く壁面に、前記回転軸と同軸に設けられて前記前面側に突出する一または複数の環状凸部を有することを特徴とする遠心ポンプ用エキスペラ。 - 前記一または複数の環状凸部のうちの少なくとも一つは、前記円盤部の外周端の位置に形成されるとともに、当該環状凸部の外径面が、前記円盤部の外径面と面一になっている請求項1に記載の遠心ポンプ用エキスペラ。
- 前記環状凸部は、前記円盤部の径方向に離隔して複数個所に設けられている請求項1または2に記載の遠心ポンプ用エキスペラ。
- 前面が吸込み側とされたケーシングと、該ケーシング内に設けられたインペラと、該インペラを回転させる回転軸と、該回転軸と同軸に且つ前記ケーシングの背面と前記回転軸の軸封部との間の画成空間に配置されるエキスペラと、を備える遠心ポンプにおいて、
前記エキスペラとして、請求項1〜3のいずれか一項に記載の遠心ポンプ用エキスペラを備えることを特徴とする遠心ポンプ。
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