JP2023084548A

JP2023084548A - centrifugal pump

Info

Publication number: JP2023084548A
Application number: JP2021198792A
Authority: JP
Inventors: 祐治兼森; Yuji Kanemori
Original assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2021-12-07
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2023-06-19

Abstract

To suppress the lowering of pump efficiency while suppressing the flow-in of a backflow generated at an inlet portion of an impeller into the impeller, in a centrifugal pump.SOLUTION: A centrifugal pump 1 comprises: a casing 3 in which a discharge chamber 10 is formed; a rotating shaft 20 rotatably arranged at the casing 3; an impeller 30 having a plurality of feather plates 31 arranged at the discharge chamber 10, fixed to the rotating shaft 20, located coaxially with the rotating shaft 20 at an inlet 35, and extending toward the outside in a radial direction so as to be separated from the rotating shaft 20; and a liner ring 40 arranged between the casing 3 and the impeller 30, and fixed to the casing 3. The liner ring 40 has a circulation face 40 which is aligned with an outer end 31b of the feather plate 31 at the inlet 35 side in an axial direction of the rotating shaft 20, and extends toward the outside in the radial direction, and also comprises a wall 40a adjoining the outer end 31b at the outside in the radial direction, and a backflow circulation groove 39 which is at least partially defined by the wall 40a.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、遠心ポンプに関する。 The present invention relates to centrifugal pumps.

遠心ポンプにより移送される液体の流量が設計流量より低い場合、羽根車の入口部分において逆流が生じることがある。逆流が生じると、逆流によるキャビテーションが発生することがある。キャビテーションが発生すると、振動や騒音が発生し、ポンプの正常な運転が妨げられる可能性がある。 If the flow rate of the liquid transferred by the centrifugal pump is lower than the design flow rate, backflow may occur at the inlet portion of the impeller. When backflow occurs, cavitation may occur due to backflow. When cavitation occurs, vibration and noise occur, which may interfere with normal operation of the pump.

特許文献１には、羽根の最も吸込側に位置する部分である前端部の径方向外側に設けられた逆流循環部を備える遠心ポンプが開示されている。羽根車の入口部分において発生した逆流は、逆流循環部で循環し得る。そのため、逆流の上流側への広がりが制限され、キャビテーションの発生が抑制され得る。 Patent Literature 1 discloses a centrifugal pump provided with a counterflow circulation section provided radially outside of the front end portion of the blades, which is the portion located closest to the suction side. Backflow generated at the inlet portion of the impeller can be circulated in the backflow circulation section. Therefore, the expansion of the backflow to the upstream side is restricted, and the occurrence of cavitation can be suppressed.

特開２０２１－１１６７５０号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-116750

しかし、特許文献１に記載の遠心ポンプでは、羽根の前端部によって加圧された液体は、逆流循環部にも流入する。換言すると、羽根の前端部によって加圧された液体のうち、羽根車の内部に流入する液体の割合が低下し、ポンプ効率が低下するおそれがある。 However, in the centrifugal pump described in Patent Document 1, the liquid pressurized by the front end of the impeller also flows into the countercurrent circulation section. In other words, the percentage of liquid that flows into the interior of the impeller may be reduced to the liquid pressurized by the front end of the vane, resulting in reduced pump efficiency.

本発明は、遠心ポンプにおいて、羽根車の入口部分に発生した逆流が羽根車の内部に流入することを抑制しつつ、ポンプ効率の低下を抑制することを課題とする。 An object of the present invention is to suppress a decrease in pump efficiency in a centrifugal pump while suppressing backflow generated at the inlet portion of the impeller from flowing into the interior of the impeller.

本発明は、吐出室が内部に形成されたケーシングと、前記ケーシングに回転可能に配置された回転軸と、前記吐出室に配置されるとともに前記回転軸に固定され、入口が前記回転軸と同軸上に位置し、前記回転軸から離れるように径方向外側に向かって延びる複数の羽根板を有する羽根車と、前記ケーシングと前記羽根車との間に配置され、前記ケーシングに固定されているライナリングとを備え、前記ライナリングは、前記回転軸の軸方向において前記羽根板の前記入口側の外端と位置合わせされ、前記径方向外側に向かって延びる循環面を有し、前記外端と前記径方向外側において隣接している第１壁と、前記第１壁によって、少なくとも一部が画定されている逆流循環溝とを備える、遠心ポンプを提供する。 The present invention comprises a casing having a discharge chamber formed therein; a rotating shaft rotatably disposed in the casing; a rotating shaft disposed in the discharge chamber and fixed to the rotating shaft; an impeller overlying and having a plurality of blades extending radially outwardly away from the axis of rotation; and a liner disposed between the casing and the impeller and secured to the casing. a ring, wherein the liner ring has a circulation surface aligned with the inlet-side outer end of the blade plate in the axial direction of the rotating shaft and extending radially outward; A centrifugal pump is provided comprising a radially outwardly adjacent first wall and a countercurrent circulation groove at least partially defined by the first wall.

本発明によれば、循環面は、回転軸の軸方向において羽根板の入口側の外端と位置合わせされ、径方向外側に向かって延びている。そのため、羽根車の入口付近で発生した逆流は、循環面に沿って、逆流循環溝に流入し得る。従って、羽根車の入口付近で発生した逆流が、羽根車の内部に流入することが抑制され得る。また、羽根板の入口側の外端は、第１壁と隣接している。そのため、液体が、羽根車の入口付近において回転軸の径方向外側に向かって流れることが抑制され得る。すなわち、羽根車の入口付近の液体は、羽根車の内部に向かって流れ得る。従って、ポンプ効率が低下することが抑制され得る。 According to the invention, the circulation surface is axially aligned with the inlet-side outer edge of the blade plate and extends radially outwardly. Therefore, the backflow generated near the inlet of the impeller can flow into the backflow circulation groove along the circulation surface. Therefore, the backflow generated near the inlet of the impeller can be suppressed from flowing into the interior of the impeller. In addition, the inlet-side outer end of the blade plate is adjacent to the first wall. Therefore, it is possible to suppress the liquid from flowing toward the outside in the radial direction of the rotating shaft near the inlet of the impeller. That is, liquid near the inlet of the impeller can flow towards the interior of the impeller. Therefore, a decrease in pump efficiency can be suppressed.

前記ライナリングは、前記第１壁の先端から、前記軸方向において前記羽根車から離れる方向に延びる第２壁と、前記第２壁の先端から、前記径方向内側に向かって延びる第３壁とを備え、前記逆流循環溝は、前記第１壁と、前記第２壁と、前記第３壁とによって、画定されていてもよい。 The liner ring has a second wall extending in the axial direction away from the impeller from the tip of the first wall, and a third wall extending radially inward from the tip of the second wall. and the reverse circulation groove may be defined by the first wall, the second wall and the third wall.

前記の構成によれば、逆流循環溝に流入した逆流は、逆流循環溝で循環し得る。そのため、逆流循環溝に流入した逆流が、逆流循環溝から流出し、羽根車に吸い込まれることが抑制され得る。 According to the above configuration, the backflow that has flowed into the backflow circulation groove can circulate in the backflow circulation groove. Therefore, the backflow that has flowed into the backflow circulation groove can be suppressed from flowing out of the backflow circulation groove and being sucked into the impeller.

前記第３壁は、前記第２壁の先端から、前記径方向内側かつ前記軸方向の前記羽根車側に向かって延びていてもよい。 The third wall may extend from the tip of the second wall toward the impeller side in the radial direction and the axial direction.

前記の構成によれば、逆流循環溝に流入した逆流は、第３壁に沿って流れることによって、逆流循環溝から流出し難くなり得る。そのため、逆流循環溝に流入した逆流が、逆流循環溝から流出し、羽根車に吸い込まれることが抑制され得る。 According to the above configuration, the backflow that has flowed into the backflow circulation groove can flow along the third wall, making it difficult for the backflow to flow out of the backflow circulation groove. Therefore, the backflow that has flowed into the backflow circulation groove can be suppressed from flowing out of the backflow circulation groove and being sucked into the impeller.

前記ライナリングは、前記吐出室と前記逆流循環溝とを連通する第１連結流路を備えていてもよい。 The liner ring may include a first connecting flow path that communicates between the discharge chamber and the backflow circulation groove.

前記の構成によれば、第１連結流路を介して、相対的に高圧である吐出室から相対的に低圧である逆流循環溝に向かって液体が流れ得る。そのため、逆流循環溝に流入した逆流の一部は、羽根車から離れる方向に向かって押し流され得る。従って、逆流循環溝に流入した逆流が羽根車に吸い込まれることが抑制され得る。 According to the above configuration, the liquid can flow from the relatively high-pressure discharge chamber toward the relatively low-pressure counterflow circulation groove through the first connecting channel. Therefore, part of the backflow that has flowed into the backflow circulation groove can be washed away from the impeller. Therefore, it is possible to prevent the backflow that has flowed into the backflow circulation groove from being sucked into the impeller.

前記ライナリングは、前記羽根車に対して前記軸方向に間隔をあけて位置する対向部を有し、前記入口の外周部と前記対向部との間には、液体の流動を許容する隙間が形成され、前記対向部には、前記液体の流動方向と交差する方向の断面積を広くした管状の溝からなる高圧部が形成されていてもよい。 The liner ring has a facing portion that is spaced apart from the impeller in the axial direction, and a gap that allows liquid to flow is provided between the outer peripheral portion of the inlet and the facing portion. A high-pressure portion may be formed in the facing portion, and is formed of a tubular groove having a wide cross-sectional area in a direction intersecting with the flow direction of the liquid.

前記の構成によれば、隙間を介して、相対的に高圧である吐出室から相対的に低圧である羽根車の入口に向かって液体が流れ得る。そのため、回転軸の径方向における羽根車の内部の圧力差を低減できる。従って、キャビテーションの発生を抑制することができる。また、高圧部によって、隙間には、隙間の断面積が広い部分と狭い部分とが形成されているため、隙間の断面積が広い部分によって液体の流れを減速し、圧力を高めることでキャビテーションを効果的に消滅できる。 According to the above configuration, the liquid can flow through the gap from the discharge chamber, which has a relatively high pressure, toward the inlet of the impeller, which has a relatively low pressure. Therefore, the pressure difference inside the impeller in the radial direction of the rotating shaft can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cavitation. In addition, since the gap has a wide cross-sectional area portion and a narrow cross-sectional area portion in the gap due to the high pressure portion, the liquid flow is slowed down by the wide cross-sectional area portion of the gap, and cavitation is suppressed by increasing the pressure. can be effectively extinguished.

前記高圧部は、第１膨張室と、前記第１膨張室に対して前記液体の流動方向の下流側に間隔をあけて位置する第２膨張室とを含んでいてもよい。 The high pressure section may include a first expansion chamber and a second expansion chamber spaced downstream of the first expansion chamber in a flow direction of the liquid.

前記の構成によれば、第１膨張室と第２膨張室とが設けられているため、二段階で圧力を高めることができる。そのため、キャビテーションの消滅効果を高めることができる。 According to the above configuration, since the first expansion chamber and the second expansion chamber are provided, the pressure can be increased in two steps. Therefore, the effect of eliminating cavitation can be enhanced.

前記ライナリングは、前記第１膨張室と前記逆流循環溝とを連通する第２連結流路を備えていてもよい。 The liner ring may include a second connecting passage that communicates between the first expansion chamber and the reverse flow circulation groove.

前記の構成によれば、第２連結流路を介して、第２膨張室に比べ相対的に高圧である第１膨張室から逆流循環溝に向けて液体が流れ得る。すなわち、第１膨張室から逆流循環溝に向けて、液体は相対的に速く流れ得る。そのため、逆流循環溝に流入した逆流の一部は、羽根車から離れる方向に向かって遠くまで押し流される。従って、逆流循環溝に流入した逆流が羽根車に吸い込まれることが抑制され得る。 According to the above configuration, the liquid can flow from the first expansion chamber, which has a relatively higher pressure than the second expansion chamber, toward the reverse flow circulation groove via the second connection channel. That is, the liquid can flow relatively quickly from the first expansion chamber toward the reverse circulation groove. Therefore, part of the backflow that has flowed into the backflow circulation groove is pushed far away in the direction away from the impeller. Therefore, it is possible to prevent the backflow that has flowed into the backflow circulation groove from being sucked into the impeller.

前記ライナリングは、前記第２膨張室と前記逆流循環溝とを連通する第３連結流路を備えていてもよい。 The liner ring may include a third connecting channel that communicates between the second expansion chamber and the reverse flow circulation groove.

前記の構成によれば、第３連結流路を介して、第１膨張室に比べ相対的に低圧である第２膨張室から逆流循環溝に向けて液体が流れ得る。すなわち、第２膨張室から逆流循環溝に向けて流れる液体の流量は、相対的に少なくなり得る。そのため、ポンプの漏れ損失が小さくなり、効率が向上し得る。 According to the above configuration, the liquid can flow from the second expansion chamber, which has a relatively lower pressure than the first expansion chamber, toward the reverse flow circulation groove via the third connection channel. That is, the flow rate of liquid flowing from the second expansion chamber toward the reverse circulation groove can be relatively small. Therefore, the leakage loss of the pump can be reduced and the efficiency can be improved.

本発明の遠心ポンプによれば、羽根車の入口部分に発生した逆流が羽根車の内部に流入することを抑制しつつ、ポンプ効率の低下を抑制できる。 According to the centrifugal pump of the present invention, it is possible to suppress a decrease in pump efficiency while suppressing backflow generated at the inlet of the impeller from flowing into the interior of the impeller.

本発明の第１実施形態における遠心ポンプの断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Sectional drawing of the centrifugal pump in 1st Embodiment of this invention. 図１の部分IIの拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of portion II of FIG. 1; 第２実施形態における遠心ポンプの図２と同様の拡大図。The enlarged view similar to FIG. 2 of the centrifugal pump in 2nd Embodiment. 第３実施形態における遠心ポンプの図２と同様の拡大図。The same enlarged view as FIG. 2 of the centrifugal pump in 3rd Embodiment. 第４実施形態における遠心ポンプの図２と同様の拡大図。The same enlarged view as FIG. 2 of the centrifugal pump in 4th Embodiment. 第５実施形態における遠心ポンプの図２と同様の拡大図。The same enlarged view as FIG. 2 of the centrifugal pump in 5th Embodiment. 第６実施形態における遠心ポンプの図２と同様の拡大図。The same enlarged view as FIG. 2 of the centrifugal pump in 6th Embodiment. 第７実施形態における遠心ポンプの図２と同様の拡大図。The same enlarged view as FIG. 2 of the centrifugal pump in 7th Embodiment.

（第１実施形態）
図１及び図２は、本実施形態における遠心ポンプ１の一例を示す。本実施形態では、遠心ポンプ１は、横軸の両吸込型遠心ポンプである。また、本実施形態では、遠心ポンプ１は、吸込口２から吸い込んだ水（液体）を吐出口１１から排出するもので、ケーシング３、回転軸２０、羽根車３０、及びライナリング４０を備える。 (First embodiment)
1 and 2 show an example of a centrifugal pump 1 according to this embodiment. In this embodiment, the centrifugal pump 1 is a horizontal shaft double suction centrifugal pump. Further, in this embodiment, the centrifugal pump 1 discharges water (liquid) sucked through the suction port 2 through the discharge port 11, and includes a casing 3, a rotating shaft 20, an impeller 30, and a liner ring 40.

ケーシング３は、ケーシング本体４とケーシングカバー６とを備える。 The casing 3 has a casing body 4 and a casing cover 6 .

ケーシング本体４の幅方向中央には、概ねＵ字形状の下側仕切壁５が設けられている。ケーシングカバー６の幅方向中央には、下側仕切壁５の上方に位置するように、概ね逆Ｕ字形状の上側仕切壁７が設けられている。ケーシング本体４にケーシングカバー６を組み付けることで、下側仕切壁５と上側仕切壁７とは、中央に取付孔８を備える環状体になる。取付孔８には、羽根車３０との干渉を防ぐために、例えば、ステンレス、鋳鉄、青銅等の摺動性が良好な材料からなる環状のライナリング４０が配置され、固定されている。 A substantially U-shaped lower partition wall 5 is provided in the center of the casing body 4 in the width direction. A generally inverted U-shaped upper partition wall 7 is provided at the center of the casing cover 6 in the width direction so as to be positioned above the lower partition wall 5 . By assembling the casing cover 6 to the casing main body 4, the lower partition wall 5 and the upper partition wall 7 form an annular body having a mounting hole 8 in the center. In order to prevent interference with the impeller 30 , an annular liner ring 40 made of a material with good slidability such as stainless steel, cast iron, or bronze is arranged and fixed in the mounting hole 8 .

ケーシング本体４には、吸込口２と吐出口１１とが形成されている。吸込口２から吐出口１１までの液体流路は、ケーシング３の内部に形成された吸込室９と吐出室１０とによって構成されている。吸込室９は、吸込口２に連通する流路であり、ケーシング３内において、仕切壁５，７の左右両外側に形成されている。吐出室１０は、ライナリング４０が有する環状部４０ｉにより画定された開口３８を介して吸込室９と連通するとともに、吐出口１１に連通する流路であり、仕切壁５，７内に形成されている。 A suction port 2 and a discharge port 11 are formed in the casing main body 4 . A liquid flow path from the suction port 2 to the discharge port 11 is composed of a suction chamber 9 and a discharge chamber 10 formed inside the casing 3 . The suction chambers 9 are channels communicating with the suction port 2 and are formed inside the casing 3 on both left and right sides of the partition walls 5 and 7 . The discharge chamber 10 communicates with the suction chamber 9 through an opening 38 defined by an annular portion 40 i of the liner ring 40 and communicates with the discharge port 11 . ing.

回転軸２０は、ライナリング４０の開口３８を軸方向（Ｘ方向）に貫通するように、ケーシング３に回転可能に配置されている。回転軸２０の両端は、ケーシング３からＸ方向外側へ突出されており、ケーシング３に対して軸受２２によって軸支され、メカニカルシール２１によって軸封されている。図１において回転軸２０の右端には、図示しないモータ等の駆動機が接続されている。 The rotating shaft 20 is rotatably arranged in the casing 3 so as to pass through the opening 38 of the liner ring 40 in the axial direction (X direction). Both ends of the rotary shaft 20 protrude outward in the X direction from the casing 3 , are supported by bearings 22 with respect to the casing 3 , and are sealed by mechanical seals 21 . A driving machine such as a motor (not shown) is connected to the right end of the rotary shaft 20 in FIG.

羽根車３０は、両吸込型であり、吐出室１０内に配置されるとともに回転軸２０に固定されている。本実施形態では、羽根車３０は、羽根車３０のＸ方向の中心を通り、かつ、吸込口２の中心を通る中心軸ＣＬに関して対称である。そのため、以下の説明では、中心軸ＣＬに関して左側のみを説明するが、右側に関しても同様の構成である。 The impeller 30 is of a double suction type, is arranged in the discharge chamber 10 and is fixed to the rotating shaft 20 . In the present embodiment, the impeller 30 is symmetrical with respect to a central axis CL passing through the center of the impeller 30 in the X direction and passing through the center of the suction port 2 . Therefore, in the following description, only the left side with respect to the central axis CL will be described, but the right side has the same configuration.

羽根車３０は、回転軸２０と一体に回転されることによって、外部の水を吸込口２から吸込室９内に吸引し、吐出室１０を経て吐出口１１から吐出する。羽根車３０は、回転軸２０が延びる方向から見て円形状であり、径方向外側に向かって延びる複数の羽根板３１と、羽根板３１のＸ方向の外側に配置されたシュラウド３２を備える。 The impeller 30 is rotated integrally with the rotary shaft 20 to suck water from the outside through the suction port 2 into the suction chamber 9 and discharge it from the discharge port 11 through the discharge chamber 10 . The impeller 30 has a circular shape when viewed from the direction in which the rotating shaft 20 extends, and includes a plurality of blade plates 31 extending radially outward and a shroud 32 arranged outside the blade plates 31 in the X direction.

羽根板３１は、回転軸２０側に位置する基端部３１ａから、回転軸２０から離れるように羽根車３０の径方向外側に位置する先端部３１ｃへ延びている。また、羽根板３１は、Ｘ方向の最も外側に外端３１ｂを有する略矩形である。羽根板３１の基端部３１ａには、回転軸２０に固定するための固定部３３が一体に設けられている。固定部３３には、吸い込んだ水を羽根車３０の径方向外側に導くために、隆起部３４が形成されている。 The blade plate 31 extends from a base end portion 31a positioned on the rotating shaft 20 side to a tip end portion 31c positioned radially outward of the impeller 30 away from the rotating shaft 20 . Further, the blade plate 31 has a substantially rectangular shape having an outer end 31b on the outermost side in the X direction. A fixing portion 33 for fixing to the rotary shaft 20 is provided integrally with the base end portion 31 a of the blade plate 31 . A raised portion 34 is formed on the fixed portion 33 to guide the sucked water to the radially outer side of the impeller 30 .

シュラウド３２は、Ｘ方向における羽根板３１の外側に固定されている。シュラウド３２は、外周縁が羽根板３１の先端部３１ｃと一致する外径の円板状である。シュラウド３２には、羽根板３１の基端部３１ａが位置する中央に入口３５が形成されており、入口３５と回転軸２０とは同軸上に位置している。 The shroud 32 is fixed outside the blade plate 31 in the X direction. The shroud 32 has a disk shape with an outer diameter that coincides with the tip 31 c of the blade plate 31 at its outer peripheral edge. An inlet 35 is formed in the center of the shroud 32 where the base end portion 31a of the blade plate 31 is located, and the inlet 35 and the rotating shaft 20 are coaxially positioned.

前述の通り、ライナリング４０は、ケーシング３と羽根車３０との間に配置され、ケーシング３に固定されている。本実施形態では、ライナリング４０は、壁（第１壁）４０ａ、壁（第２壁）４０ｂ、壁（第３壁）４０ｃ、及び逆流循環溝３９を備える。 As described above, the liner ring 40 is arranged between the casing 3 and the impeller 30 and fixed to the casing 3 . In this embodiment, the liner ring 40 includes a wall (first wall) 40 a , a wall (second wall) 40 b , a wall (third wall) 40 c , and a counterflow circulation groove 39 .

本実施形態では、ライナリング４０の環状部４０ｉは、羽根板３１の外端３１ｂと径方向外側において隣接している。また、壁４０ａは、環状部４０ｉから径方向外側に向かって延びている。すなわち、壁４０ａは、外端３１ｂと径方向外側において隣接している。また、壁４０ａは、Ｘ方向の羽根車３０とは反対側に循環面４０ｅを有する。循環面４０ｅは、Ｘ方向において、羽根板３１の入口３５側の外端３１ｂと位置合わせされ、径方向外側に向かって延びている。つまり、壁４０ａは、Ｘ方向において外端３１ｂと位置合わせされた循環面４０ｅから、羽根車３０に向かって厚みを有するように構成されている。好ましくは、外端３１ｂと循環面４０ｅとは、Ｘ方向において同じ位置である。 In this embodiment, the annular portion 40i of the liner ring 40 is adjacent to the outer end 31b of the blade plate 31 on the radially outer side. Further, the wall 40a extends radially outward from the annular portion 40i. That is, wall 40a adjoins outer end 31b on the radially outer side. The wall 40a also has a circulation surface 40e on the opposite side of the impeller 30 in the X direction. The circulation surface 40e is aligned with the outer end 31b of the blade plate 31 on the inlet 35 side in the X direction and extends radially outward. That is, the wall 40a is configured to have a thickness toward the impeller 30 from the circulation surface 40e aligned with the outer end 31b in the X direction. Preferably, the outer end 31b and the circulation surface 40e are at the same position in the X direction.

壁４０ｂは、壁４０ａの先端、つまり、径方向外側の端部から、Ｘ方向において羽根車３０から離れる方向に延びている。また、壁４０ｂは、径方向内側に循環面４０ｆを有する。循環面４０ｆは、循環面４０ｅの径方向外側の端部に接続している。すなわち、循環面４０ｅと循環面４０ｆとは連続している。 The wall 40b extends away from the impeller 30 in the X direction from the tip of the wall 40a, that is, the radially outer end. The wall 40b also has a circulation surface 40f on the radially inner side. The circulation surface 40f is connected to the radially outer end of the circulation surface 40e. That is, the circulation surface 40e and the circulation surface 40f are continuous.

壁４０ｃは、壁４０ｂの先端、つまり、Ｘ方向における羽根車３０とは反対側の端部から、径方向内側に向かって延びている。また、壁４０ｃは、Ｘ方向の羽根車３０側に循環面４０ｇを有する。循環面４０ｇは、循環面４０ｆのＸ方向の羽根車３０とは反対側の端部に接続している。すなわち、循環面４０ｆと循環面４０ｇとは連続している。本実施形態では、壁４０ａと壁４０ｃとは、より具体的には、循環面４０ｅと循環面４０ｇとは、略平行である。 The wall 40c extends radially inward from the tip of the wall 40b, that is, the end opposite to the impeller 30 in the X direction. Further, the wall 40c has a circulation surface 40g on the impeller 30 side in the X direction. The circulation surface 40g is connected to the end of the circulation surface 40f opposite to the impeller 30 in the X direction. That is, the circulation surface 40f and the circulation surface 40g are continuous. In this embodiment, the walls 40a and 40c, more specifically the circulation planes 40e and 40g, are substantially parallel.

逆流循環溝３９は、壁４０ａ～４０ｃによって画定されている。より具体的には、逆流循環溝３９は、循環面４０ｅ～４０ｇによって画定されている。逆流循環溝３９は、壁４０ａによって少なくとも一部が画定されていればよく、つまり、壁４０ｂ，４０ｃの全部又は一部がなくてもよい。 The countercurrent circulation groove 39 is defined by walls 40a-40c. More specifically, the reverse circulation groove 39 is defined by circulation surfaces 40e to 40g. The backflow circulation groove 39 may be at least partially defined by the wall 40a, that is, all or part of the walls 40b and 40c may be omitted.

本実施形態では、羽根車３０とケーシング３との間には、吐出室１０から吸込室９へ向かう水の流動を許容する隙間４１が形成されている。詳細には、隙間４１は、吐出室１０から、吸込室９の羽根車３０によって水が吸い込まれる箇所、すなわち、羽根車３０の入口３５付近に向かう水の流動を許容する。換言すると、隙間４１は、吐出室１０と羽根車３０の入口３５とを連通させている。 In this embodiment, a gap 41 is formed between the impeller 30 and the casing 3 to allow water to flow from the discharge chamber 10 toward the suction chamber 9 . Specifically, the gap 41 allows water to flow from the discharge chamber 10 toward a location where water is sucked by the impeller 30 of the suction chamber 9 , ie, near the inlet 35 of the impeller 30 . In other words, the gap 41 allows the discharge chamber 10 and the inlet 35 of the impeller 30 to communicate with each other.

隙間４１は、入口３５の外周部３６と、ライナリング４０の開口３８の外周部（対向部）４０ｈとの間に形成されている。ライナリング４０の開口３８と、入口３５とは、同心円状かつ概ね同一直径で形成されており、Ｘ方向に定められた間隔で配置されている。換言すると、外周部４０ｈは、羽根車３０に対してＸ方向に間隔を空けて位置している。 The gap 41 is formed between the outer peripheral portion 36 of the inlet 35 and the outer peripheral portion (facing portion) 40 h of the opening 38 of the liner ring 40 . The opening 38 of the liner ring 40 and the inlet 35 are concentrically formed with substantially the same diameter, and are arranged at predetermined intervals in the X direction. In other words, the outer peripheral portion 40h is spaced apart from the impeller 30 in the X direction.

羽根車３０の基端部３１ａ側でのキャビテーションをより効果的に消滅させるために、隙間４１には、高圧部４３が形成されている。高圧部４３は、膨張室４４，４５を含む。膨張室４４，４５は、ライナリング４０の外周部４０ｈを円環状に切り欠く（切削する）ことで形成されている。また、膨張室４４，４５は、吐出室１０から入口３５に向けた通水方向（羽根車３０の径方向の外側から内側）に向けて、膨張室４４及び膨張室４５の順で形成されている。 A high pressure portion 43 is formed in the gap 41 in order to more effectively eliminate cavitation on the side of the base end portion 31 a of the impeller 30 . The high pressure section 43 includes expansion chambers 44 and 45 . The expansion chambers 44 and 45 are formed by notching (cutting) the outer peripheral portion 40h of the liner ring 40 in an annular shape. The expansion chambers 44 and 45 are formed in the order of the expansion chamber 44 and the expansion chamber 45 in the water flow direction from the discharge chamber 10 to the inlet 35 (from the outside to the inside in the radial direction of the impeller 30). there is

膨張室４４，４５は、通水方向（液体の流動方向）に対して交差するＸ方向の隙間４１の断面積を広くするもので、隙間４１を構成するライナリング４０の外周部４０ｈに設けた環状の溝によって構成されている。ライナリング４０の径方向外側（通水方向の上流側）に位置する膨張室４４と、ライナリング４０の径方向内側（通水方向の下流側）に位置する膨張室４５とは、定められた間隔をあけて形成されている。 The expansion chambers 44 and 45 widen the cross-sectional area of the gap 41 in the X direction intersecting the water flow direction (liquid flow direction). Consists of an annular groove. The expansion chamber 44 located radially outside the liner ring 40 (upstream side in the water flow direction) and the expansion chamber 45 located radially inside the liner ring 40 (downstream side in the water flow direction) are defined. formed at intervals.

このようにした隙間４１は、２以上の膨張室４４，４５によって、隙間４１の断面積が広い部分と狭い部分とを有するラビリンス構造になっている。そして、隙間４１の断面積が広い部分によって、隙間４１を流れる水の流れを減速し、圧力を高めることができる。 The gap 41 formed in this manner has a labyrinth structure having a portion with a wide cross-sectional area and a portion with a narrow cross-sectional area of the gap 41 by the two or more expansion chambers 44 and 45 . The large cross-sectional area of the gap 41 slows down the flow of water flowing through the gap 41 and increases the pressure.

本実施形態によれば、循環面４０ｅは、回転軸２０の軸方向において羽根板３１の入口３５側の外端３１ｂと同じ位置から、径方向外側に向かって延びている。そのため、羽根車３０の入口３５付近で発生した逆流は、循環面４０ｅに沿って、逆流循環溝３９に流入し得る。従って、羽根車３０の入口３５付近で発生した逆流が、羽根車３０の内部に流入することが抑制され得る。また、羽根板３１の入口３５側の外端３１ｂは、壁４０ａと隣接している。そのため、液体が、羽根車３０の入口３５付近において回転軸２０の径方向外側に向かって流れることが抑制され得る。すなわち、羽根車３０の入口３５付近の液体は、羽根車３０の内部に向かって流れ得る。従って、ポンプ効率が低下することが抑制され得る。 According to this embodiment, the circulation surface 40 e extends radially outward from the same position as the outer end 31 b of the blade plate 31 on the inlet 35 side in the axial direction of the rotating shaft 20 . Therefore, the backflow generated near the inlet 35 of the impeller 30 can flow into the backflow circulation groove 39 along the circulation surface 40e. Therefore, the reverse flow generated near the inlet 35 of the impeller 30 can be suppressed from flowing into the impeller 30 . Further, the outer end 31b of the blade plate 31 on the inlet 35 side is adjacent to the wall 40a. Therefore, the liquid can be suppressed from flowing radially outward of the rotating shaft 20 near the inlet 35 of the impeller 30 . That is, liquid near inlet 35 of impeller 30 may flow toward the interior of impeller 30 . Therefore, a decrease in pump efficiency can be suppressed.

また、ライナリング４０が壁４０ｂと壁４０ｃを備えるため、逆流循環溝３９に流入した逆流は、逆流循環溝３９で循環し得る。そのため、逆流循環溝３９に流入した逆流が、逆流循環溝３９から流出し、羽根車３０に吸い込まれることが抑制され得る。 In addition, since the liner ring 40 has the wall 40b and the wall 40c, the backflow flowing into the backflow circulation groove 39 can circulate in the backflow circulation groove 39. FIG. Therefore, the backflow that has flowed into the backflow circulation groove 39 can be prevented from flowing out of the backflow circulation groove 39 and being sucked into the impeller 30 .

さらに、隙間４１を介して、相対的に高圧である吐出室１０から相対的に低圧である羽根車３０の入口３５に向かって液体が流れ得る。そのため、羽根板３１の基端部３１ａと先端部３１ｃとの圧力差、すなわち、回転軸２０の径方向における羽根車３０の内部の圧力差を低減できる。従って、キャビテーションの発生を抑制することができる。また、高圧部４３によって、隙間４１には、隙間４１の断面積が広い部分と狭い部分とが形成されているため、隙間４１の断面積が広い部分によって液体の流れを減速し、圧力を高めることでキャビテーションを効果的に消滅できる。 Further, liquid may flow through the gap 41 from the relatively high pressure discharge chamber 10 towards the relatively low pressure inlet 35 of the impeller 30 . Therefore, the pressure difference between the base end portion 31a and the tip end portion 31c of the blade plate 31, that is, the pressure difference inside the impeller 30 in the radial direction of the rotating shaft 20 can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cavitation. In addition, since the gap 41 has a wide cross-sectional area portion and a narrow cross-sectional area portion in the gap 41 by the high pressure portion 43, the liquid flow is decelerated by the wide cross-sectional area portion of the gap 41, and the pressure is increased. can effectively eliminate cavitation.

以下の第２実施形態から第７実施形態に係る遠心ポンプ１の構成は、以下の点で第１実施形態と異なる。これらの実施形態のその他の構成は第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同一ないし同様の要素には同一の符号を付している。 The configurations of centrifugal pumps 1 according to the following second to seventh embodiments differ from those of the first embodiment in the following points. Other configurations of these embodiments are similar to those of the first embodiment, and the same or similar elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

（第２実施形態）
図３を参照すると、第２実施形態では、ライナリング４０は、壁４０ａに膨張室４４と逆流循環溝３９とを流体的に連通する連結流路（第２連結流路）４７を備える。具体的には、連結流路４７は、膨張室４４から逆流循環溝３９に向かってＸ方向に沿って環状に延びている。 (Second embodiment)
Referring to FIG. 3, in the second embodiment, the liner ring 40 includes a connecting channel (second connecting channel) 47 that fluidly communicates the expansion chamber 44 and the counterflow circulation groove 39 in the wall 40a. Specifically, the connection channel 47 extends annularly along the X direction from the expansion chamber 44 toward the backflow circulation groove 39 .

第２実施形態によれば、連結流路４７を介して、膨張室４５に比べ相対的に高圧である膨張室４４から逆流循環溝３９に向けて液体が流れ得る。すなわち、膨張室４４から逆流循環溝３９に向けて、液体は相対的に速く流れ得る。そのため、逆流循環溝３９に流入した逆流の一部は、羽根車３０から離れる方向に向かって遠くまで押し流される。従って、逆流循環溝３９に流入した逆流が羽根車３０に吸い込まれることが抑制され得る。 According to the second embodiment, the liquid can flow from the expansion chamber 44 , which has a relatively higher pressure than the expansion chamber 45 , toward the counterflow circulation groove 39 via the connecting channel 47 . That is, the liquid can flow relatively quickly from the expansion chamber 44 toward the reverse circulation groove 39 . Therefore, part of the backflow that has flowed into the backflow circulation groove 39 is swept far away from the impeller 30 . Therefore, it is possible to prevent the backflow that has flowed into the backflow circulation groove 39 from being sucked into the impeller 30 .

（第３実施形態）
図４を参照すると、第３実施形態では、ライナリング４０は、壁４０ａに膨張室４５と逆流循環溝３９とを流体的に連通する連結流路（第３連結流路）４８を備える。具体的には、連結流路４８は、膨張室４５から逆流循環溝３９に向かってＸ方向に沿って環状に延びている。 (Third embodiment)
Referring to FIG. 4, in the third embodiment, the liner ring 40 includes a connecting channel (third connecting channel) 48 that fluidly communicates the expansion chamber 45 and the reverse flow circulation groove 39 in the wall 40a. Specifically, the connecting channel 48 extends annularly along the X direction from the expansion chamber 45 toward the backflow circulation groove 39 .

第３実施形態によれば、連結流路４８を介して、膨張室４４に比べ相対的に低圧である膨張室４５から逆流循環溝３９に向けて液体が流れ得る。すなわち、膨張室４５から逆流循環溝３９に向けて流れる液体の流量は、相対的に少なくなり得る。そのため、ポンプの漏れ損失が小さくなり、効率が向上し得る。 According to the third embodiment, liquid can flow from the expansion chamber 45 , which has a relatively lower pressure than the expansion chamber 44 , toward the counterflow circulation groove 39 via the connecting flow path 48 . That is, the flow rate of liquid flowing from the expansion chamber 45 toward the reverse circulation groove 39 can be relatively small. Therefore, the leakage loss of the pump can be reduced and the efficiency can be improved.

（第４実施形態）
図５を参照すると、第４実施形態では、ライナリング４０は、壁４０ａに膨張室４４と逆流循環溝３９とを流体的に連通する連結流路（第２連結流路）４７を備える。具体的には、連結流路４７は、膨張室４４から逆流循環溝３９に向かってＸ方向に沿って環状に延びている。 (Fourth embodiment)
Referring to FIG. 5, in the fourth embodiment, the liner ring 40 includes a connecting channel (second connecting channel) 47 that fluidly communicates the expansion chamber 44 and the counterflow circulation groove 39 in the wall 40a. Specifically, the connection channel 47 extends annularly along the X direction from the expansion chamber 44 toward the backflow circulation groove 39 .

また、ライナリング４０は、壁４０ａに膨張室４５と逆流循環溝３９とを流体的に連通する連結流路（第３連結流路）４８を備える。具体的には、連結流路４８は、膨張室４５から逆流循環溝３９に向かってＸ方向に沿って環状に延びている。 The liner ring 40 also includes a connecting channel (third connecting channel) 48 that fluidly connects the expansion chamber 45 and the counterflow circulation groove 39 in the wall 40a. Specifically, the connecting channel 48 extends annularly along the X direction from the expansion chamber 45 toward the backflow circulation groove 39 .

第４実施形態によれば、連結流路４７を介して、膨張室４５に比べ相対的に高圧である膨張室４４から逆流循環溝３９に向けて液体が流れ得る。すなわち、膨張室４４から逆流循環溝３９に向けて、液体は相対的に速く流れ得る。そのため、逆流循環溝３９に流入した逆流の一部は、羽根車３０から離れる方向に向かって遠くまで押し流される。従って、逆流循環溝３９に流入した逆流が羽根車３０に吸い込まれることが抑制され得る。 According to the fourth embodiment, liquid can flow from the expansion chamber 44 , which has a relatively higher pressure than the expansion chamber 45 , toward the reverse flow circulation groove 39 via the connecting flow path 47 . That is, the liquid can flow relatively quickly from the expansion chamber 44 toward the reverse circulation groove 39 . Therefore, part of the backflow that has flowed into the backflow circulation groove 39 is swept far away from the impeller 30 . Therefore, it is possible to prevent the backflow that has flowed into the backflow circulation groove 39 from being sucked into the impeller 30 .

また、連結流路４８を介して、膨張室４４に比べ相対的に低圧である膨張室４５から逆流循環溝３９に向けて液体が流れ得る。すなわち、膨張室４５から逆流循環溝３９に向けて流れる液体の流量は、相対的に少なくなり得る。そのため、ポンプの漏れ損失が小さくなり、効率が向上し得る。 In addition, the liquid can flow from the expansion chamber 45 having a relatively lower pressure than the expansion chamber 44 toward the reverse flow circulation groove 39 via the connecting flow path 48 . That is, the flow rate of liquid flowing from the expansion chamber 45 toward the reverse circulation groove 39 can be relatively small. Therefore, the leakage loss of the pump can be reduced and the efficiency can be improved.

（第５実施形態）
図６を参照すると、第５実施形態では、ライナリング４０は、壁４０ａに吐出室１０と逆流循環溝３９とを流体的に直接連通する連結流路（第１連結流路）４６を備える。具体的には、連結流路４６は、吐出室１０から逆流循環溝３９に向かってＸ方向に対して角度を有して環状に延びている。 (Fifth embodiment)
Referring to FIG. 6, in the fifth embodiment, the liner ring 40 includes a connecting channel (first connecting channel) 46 that directly fluidly communicates the discharge chamber 10 and the counterflow circulation groove 39 in the wall 40a. Specifically, the connection flow path 46 extends annularly from the discharge chamber 10 toward the backflow circulation groove 39 at an angle with respect to the X direction.

第５実施形態によれば、連結流路４６を介して、相対的に高圧である吐出室１０から相対的に低圧である逆流循環溝３９に向かって液体が流れ得る。そのため、逆流循環溝３９に流入した逆流の一部は、羽根車３０から離れる方向に向かって押し流され得る。従って、逆流循環溝３９に流入した逆流が羽根車３０に吸い込まれることが抑制され得る。 According to the fifth embodiment, the liquid can flow from the relatively high-pressure discharge chamber 10 toward the relatively low-pressure backflow circulation groove 39 through the connecting channel 46 . Therefore, part of the backflow that has flowed into the backflow circulation groove 39 can be washed away from the impeller 30 . Therefore, it is possible to prevent the backflow that has flowed into the backflow circulation groove 39 from being sucked into the impeller 30 .

（第６実施形態）
図７を参照すると、第６実施形態では、ライナリング４０の壁４０ｃは、壁４０ｂの先端から、径方向内側かつ、Ｘ方向の羽根車３０側に向かって延びている。換言すると、壁４０ｃの先端は、壁４０ａに向かって傾斜している。 (Sixth embodiment)
Referring to FIG. 7, in the sixth embodiment, the wall 40c of the liner ring 40 extends radially inward from the tip of the wall 40b toward the impeller 30 side in the X direction. In other words, the tip of wall 40c is slanted toward wall 40a.

第６実施形態によれば、逆流循環溝３９に流入した逆流は、壁４０ｃに沿って流れることによって、逆流循環溝３９から流出し難くなり得る。そのため、逆流循環溝３９に流入した逆流が、逆流循環溝３９から流出し、羽根車３０に吸い込まれることが抑制され得る。 According to the sixth embodiment, the backflow that has flowed into the backflow circulation groove 39 can be difficult to flow out of the backflow circulation groove 39 by flowing along the wall 40c. Therefore, the backflow that has flowed into the backflow circulation groove 39 can be prevented from flowing out of the backflow circulation groove 39 and being sucked into the impeller 30 .

（第７実施形態）
図８を参照すると、第７実施形態では、ライナリング４０は、壁４０ｂと壁４０ｃとに逆流循環溝３９と吸込室９とを流体的に連通する排出流路４９を備える。詳細には、排出流路４９は、一端４９ａが循環面４０ｆと循環面４０ｇとの接続箇所に位置し、他端４９ｂがライナリング４０のＸ方向における羽根車３０と最も離れた面である外面４０ｊに位置している。また、他端４９ｂは、径方向において、一端４９ａより外側に位置している。つまり、排出流路４９は、逆流循環溝３９から径方向外側に向かって、かつ、Ｘ方向の羽根車３０から離れるように環状に延びている。 (Seventh embodiment)
Referring to FIG. 8, in the seventh embodiment, the liner ring 40 is provided with a discharge channel 49 in the wall 40b and the wall 40c that fluidly communicates the backflow circulation groove 39 and the suction chamber 9 with each other. Specifically, one end 49a of the discharge channel 49 is located at the connection point between the circulation surfaces 40f and 40g, and the other end 49b is the outer surface of the liner ring 40, which is the surface farthest from the impeller 30 in the X direction. Located at 40j. In addition, the other end 49b is located outside the one end 49a in the radial direction. In other words, the discharge passage 49 extends radially outward from the reverse flow circulation groove 39 and extends annularly away from the impeller 30 in the X direction.

第７実施形態では、逆流循環溝３９に流入した逆流は、排出流路４９を介して吸込室９に流出する。そのため、逆流を羽根車３０から遠ざけることができ、逆流が羽根車３０に吸い込まれることを抑制できる。 In the seventh embodiment, the backflow that has flowed into the backflow circulation groove 39 flows out to the suction chamber 9 via the discharge passage 49 . Therefore, the backflow can be kept away from the impeller 30, and the backflow can be suppressed from being sucked into the impeller 30. - 特許庁

１遠心ポンプ
２吸込口
３ケーシング
４ケーシング本体
５下側仕切壁
６ケーシングカバー
７上側仕切壁
８取付孔
９吸込室
１０吐出室
１１吐出口
２０回転軸
２１メカニカルシール
２２軸受
３０羽根車
３１羽根板
３１ａ基端部
３１ｂ外端
３１ｃ先端部
３２シュラウド
３３固定部
３４隆起部
３５入口
３６外周部
３８開口
３９逆流循環溝
４０ライナリング
４０ａ壁（第１壁）
４０ｂ壁（第２壁）
４０ｃ壁（第３壁）
４０ｅ，４０ｆ，４０ｇ循環面
４０ｈ外周部（対向部）
４０ｉ環状部
４０ｊ外面
４１隙間
４２入口
４３高圧部
４４膨張室（第１膨張室）
４５膨張室（第２膨張室）
４６連結流路（第１連結流路）
４７連結流路（第２連結流路）
４８連結流路（第３連結流路）
４９排出流路
４９ａ一端
４９ｂ他端
ＣＬ中心軸 REFERENCE SIGNS LIST 1 centrifugal pump 2 suction port 3 casing 4 casing body 5 lower partition wall 6 casing cover 7 upper partition wall 8 mounting hole 9 suction chamber 10 discharge chamber 11 discharge port 20 rotating shaft 21 mechanical seal 22 bearing 30 impeller 31 blade plate 31a Base end portion 31b Outer end 31c Tip portion 32 Shroud 33 Fixed portion 34 Protuberant portion 35 Inlet 36 Outer peripheral portion 38 Opening 39 Backflow circulation groove 40 Liner ring 40a Wall (first wall)
40b wall (second wall)
40c wall (third wall)
40e, 40f, 40g circulation surface 40h outer peripheral portion (facing portion)
40i annular portion 40j outer surface 41 gap 42 inlet 43 high pressure portion 44 expansion chamber (first expansion chamber)
45 expansion chamber (second expansion chamber)
46 connecting channel (first connecting channel)
47 connecting channel (second connecting channel)
48 connecting channel (third connecting channel)
49 discharge channel 49a one end 49b other end CL central axis

Claims

a casing having a discharge chamber formed therein;
a rotating shaft rotatably arranged in the casing;
an impeller disposed in the discharge chamber and fixed to the rotating shaft, having an inlet coaxial with the rotating shaft and having a plurality of blade plates extending radially outward away from the rotating shaft; ,
a liner ring disposed between the casing and the impeller and secured to the casing;
The liner ring is
A circulating surface that is aligned with the outer end of the blade plate on the inlet side in the axial direction of the rotating shaft, has a circulation surface that extends radially outward, and is adjacent to the outer end in the radial direction. 1 wall and
a countercurrent circulation groove at least partially defined by said first wall.

The liner ring is
a second wall extending from a tip of the first wall in a direction away from the impeller in the axial direction;
a third wall extending radially inward from the tip of the second wall,
2. The centrifugal pump of claim 1, wherein said backflow circulation groove is defined by said first wall, said second wall and said third wall.

The centrifugal pump according to claim 2, wherein the third wall extends from the tip of the second wall toward the impeller side in the radial direction and the axial direction.

4. The centrifugal pump according to any one of claims 1 to 3, wherein said liner ring has a first connecting passage that communicates said discharge chamber and said backflow circulation groove.

the liner ring has a facing portion spaced apart from the impeller in the axial direction;
A gap is formed between the outer peripheral portion of the inlet and the facing portion to allow the flow of the liquid,
5. The centrifugal pump according to any one of claims 1 to 4, wherein the opposing portion is formed with a high-pressure portion comprising an annular groove having a wide cross-sectional area in a direction intersecting with the flow direction of the liquid.

The high pressure section is
a first expansion chamber;
6. The centrifugal pump of claim 5, further comprising a second expansion chamber spaced downstream of the first expansion chamber in the flow direction of the liquid.

7. The centrifugal pump according to claim 6, wherein said liner ring comprises a second connecting channel that communicates said first expansion chamber and said reverse flow circulation groove.

8. The centrifugal pump according to claim 6, wherein said liner ring comprises a third connecting channel for communicating said second expansion chamber and said reverse flow circulation groove.