JP2023096418A - centrifugal pump - Google Patents

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靖志 橋本
Yasushi Hashimoto
実 作田
Minoru Sakuta
真 野口
Makoto Noguchi
弘樹 細見
Hiroki Hosomi
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Abstract

To provide a centrifugal pump in which the efficiency of the pump is hard to decrease even when a dimension of a discharge port and a dimension of a connection destination are different.SOLUTION: A centrifugal pump 1 includes a housing 2 and an impeller 3, wherein the housing 2 has a main body portion 4 defining a space for housing the impeller 3 and a nozzle portion 5 extending from the main body portion 4, and a flow channel 6 extends across the main body portion 4 and the nozzle portion 5. A partition wall 7 is disposed on at least the nozzle portion 5, and the flow channel 6 is divided into a first flow channel 61 on the impeller 3 side and a second flow channel 62 on an inner wall side of the housing 2 by the partition wall 7. A cross-sectional area of the nozzle portion 5 at a distal end 51 from the main body portion 4 of the nozzle portion 5 is larger than a cross-sectional area of the nozzle portion 5 at a proximal end 52 connected to the main body portion 4, and an enlarged part 71 where a width of the partition wall 7 on a cross-section passing through a center axis of the nozzle portion 5 is larger than a width at the proximal end 52, is disposed on at least a part of the partition wall 7.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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

流体を付勢するポンプの一態様として、渦巻ポンプが汎用されている。渦巻ポンプは、筐体と、筐体に収容されている羽根車と、を備え、回転する羽根車の遠心力によって径方向外側に付勢された流体が、筐体の内壁に沿って吐出口に案内されるように構成されている。 Centrifugal pumps are widely used as one type of pump that urges fluid. The centrifugal pump includes a housing and an impeller housed in the housing, and the fluid urged radially outward by the centrifugal force of the rotating impeller flows along the inner wall of the housing to the discharge port. It is configured to be guided to

特開2017-44197号公報JP 2017-44197 A 特開2008-8154号公報JP 2008-8154 A 特開2014-214741号公報JP 2014-214741 A

渦巻ポンプが使用される設備は多岐にわたるため、吐出口を接続すべき配管等の寸法も多岐にわたる。一方、渦巻ポンプを効率よく供給する等の観点から求められた理想的なポンプの吐出口の寸法と、これを接続すべき先の配管等の寸法とが合致しない場合があった。このような場合は、配管径を調整するための調整ノズル部を介してポンプと接続先とを接続することになるが、当該調整ノズル部において流路の断面積が変化することによって渦が生じ、これによってポンプの効率が低下する場合があった。 Since centrifugal pumps are used in a wide variety of facilities, there are also a wide variety of sizes of pipes to which discharge ports are to be connected. On the other hand, there have been cases where the dimensions of the ideal discharge port of the pump, which is required from the viewpoint of efficient supply of the centrifugal pump, do not match the dimensions of the piping to which it should be connected. In such a case, the pump and the connection destination are connected via an adjustment nozzle portion for adjusting the pipe diameter, and a vortex is generated by the change in the cross-sectional area of the flow path in the adjustment nozzle portion. , which could reduce the efficiency of the pump.

そこで、吐出口の理想的な寸法と接続先の寸法とが異なる場合であっても、ポンプの効率が低下しにくい渦巻ポンプの実現が求められる。 Therefore, there is a demand for a centrifugal pump in which the efficiency of the pump does not easily decrease even when the ideal size of the discharge port differs from the size of the connection destination.

本発明に係る渦巻ポンプは、筐体と、前記筐体に収容されている羽根車と、を備え、
前記筐体が、前記羽根車を収容する空間を画定する本体部と、前記本体部から延出するノズル部と、を有し、前記本体部と前記ノズル部とにわたって流路が延びている渦巻ポンプであって、前記筐体の内側の少なくとも前記ノズル部に仕切壁が設けられ、前記流路が、前記仕切壁によって、前記羽根車側の第一流路と、前記筐体の内壁側の第二流路と、に区分され、前記ノズル部の前記本体部からの遠位端における前記ノズル部の断面積が、前記本体部に接続されている近位端における前記ノズル部の断面積より大きく、前記仕切壁の前記ノズル部に設けられている部分の少なくとも一部に、前記ノズル部の中心軸を通る任意の断面における前記仕切壁の幅が、前記近位端における当該幅より大きい拡大部分が設けられていることを特徴とする。
A centrifugal pump according to the present invention comprises a housing and an impeller housed in the housing,
The housing has a body portion defining a space for housing the impeller, a nozzle portion extending from the body portion, and a spiral in which a flow path extends across the body portion and the nozzle portion. In the pump, a partition wall is provided in at least the nozzle portion inside the housing, and the flow path is divided into a first flow path on the impeller side and a second flow path on the inner wall side of the housing by the partition wall. and a cross-sectional area of the nozzle portion at a distal end of the nozzle portion from the body portion is larger than a cross-sectional area of the nozzle portion at a proximal end connected to the body portion. , at least a portion of a portion of the partition wall provided in the nozzle portion has an enlarged portion in which the width of the partition wall in an arbitrary cross section passing through the central axis of the nozzle portion is larger than the width at the proximal end. is provided.

この構成では、ノズル部を本体部側の近位端から接続先側の遠位端にかけて拡径させて、接続先との寸法合わせを実現するのと同時に、部分的に仕切壁を拡大することによって、ノズル部の拡径に伴って流路の断面積が急峻に増加することを防いでいる。これによって、吐出口の寸法と接続先の寸法とが異なる場合であっても、ポンプの効率が低下しにくい。 In this configuration, the diameter of the nozzle portion is expanded from the proximal end on the main body side to the distal end on the connection destination side to achieve size matching with the connection destination, and at the same time, the partition wall is partially enlarged. This prevents the cross-sectional area of the flow path from sharply increasing as the diameter of the nozzle portion increases. As a result, even if the dimensions of the discharge port and the dimensions of the connection destination are different, the efficiency of the pump is less likely to decrease.

以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。 Preferred embodiments of the present invention are described below. However, the scope of the present invention is not limited by the preferred embodiments described below.

本発明に係る渦巻ポンプは、一態様として、前記仕切壁が、前記ノズル部の前記遠位端の近傍まで延びており、かつ、当該遠位端の近傍における前記仕切壁の断面積が、前記拡大部分における前記仕切壁の断面積の最大値より小さいことが好ましい。 As one aspect of the centrifugal pump according to the present invention, the partition wall extends to the vicinity of the distal end of the nozzle part, and the cross-sectional area of the partition wall in the vicinity of the distal end is It is preferably smaller than the maximum cross-sectional area of the partition wall in the enlarged portion.

この構成によれば、ノズル部における渦の発生を、一層防止できる。 According to this configuration, it is possible to further prevent the generation of vortices in the nozzle section.

本発明に係る渦巻ポンプは、一態様として、前記拡大部分のうち、前記仕切壁の断面積が最大値を取る最大部分が、前記近位端と前記遠位端との中央より前記遠位端の側に設けられていることが好ましい。 As one aspect of the centrifugal pump according to the present invention, among the enlarged portions, the maximum portion in which the cross-sectional area of the partition wall has the maximum value is located closer to the distal end than the center between the proximal end and the distal end. is preferably provided on the side of the

この構成によれば、ノズル部における渦の発生を、一層防止できる。 According to this configuration, it is possible to further prevent the generation of vortices in the nozzle section.

本発明に係る渦巻ポンプは、一態様として、前記ノズル部の断面積が、前記近位端から前記遠位端にわたって単調増加していることが好ましい。 As one aspect of the centrifugal pump according to the present invention, it is preferable that the cross-sectional area of the nozzle portion monotonically increases from the proximal end to the distal end.

この構成によれば、ノズル部における渦の発生を、一層防止できる。 According to this configuration, it is possible to further prevent the generation of vortices in the nozzle section.

本発明に係る渦巻ポンプは、一態様として、前記ノズル部において、前記第一流路の断面積および前記第二流路の断面積が、いずれも単調増加していることが好ましい。 As one aspect of the centrifugal pump according to the present invention, it is preferable that both the cross-sectional area of the first flow path and the cross-sectional area of the second flow path monotonously increase in the nozzle portion.

この構成によれば、ノズル部における渦の発生を、一層防止できる。 According to this configuration, it is possible to further prevent the generation of vortices in the nozzle section.

本発明に係る渦巻ポンプは、一態様として、前記仕切壁が、前記本体部と前記ノズル部とにわたって設けられていることが好ましい。 As one aspect of the centrifugal pump according to the present invention, it is preferable that the partition wall is provided over the main body portion and the nozzle portion.

この構成によれば、いわゆるダブルボリュートポンプにおいて、ノズル部における渦の発生を防止できる。 According to this configuration, in a so-called double volute pump, it is possible to prevent the generation of vortices in the nozzle portion.

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。 Further features and advantages of the invention will become clearer from the following description of exemplary and non-limiting embodiments described with reference to the drawings.

実施形態に係る渦巻ポンプの断面図である。1 is a cross-sectional view of a centrifugal pump according to an embodiment; FIG. 第一の変形例に係る渦巻ポンプのノズル部の断面図である。It is a cross-sectional view of a nozzle portion of a centrifugal pump according to a first modification. 第二の変形例に係る渦巻ポンプのノズル部の断面図である。It is a cross-sectional view of a nozzle portion of a centrifugal pump according to a second modification. 第三の変形例に係る渦巻ポンプのノズル部の断面図である。It is a cross-sectional view of a nozzle portion of a centrifugal pump according to a third modification. 第四の変形例に係る渦巻ポンプのノズル部の断面図である。It is a cross-sectional view of a nozzle portion of a centrifugal pump according to a fourth modification. 第五の変形例に係る渦巻ポンプのノズル部の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a nozzle portion of a centrifugal pump according to a fifth modification; 変形例に係る渦巻ポンプの断面図である。It is a sectional view of a centrifugal pump concerning a modification. 比較例に係る渦巻ポンプのノズル部の断面図である。It is a cross-sectional view of a nozzle portion of a centrifugal pump according to a comparative example.

本発明に係る渦巻ポンプの実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係る渦巻ポンプを、水を付勢する目的で使用される渦巻ポンプ1(以下、単に「ポンプ1」と称する。)に適用した例について説明する。 An embodiment of a centrifugal pump according to the present invention will be described with reference to the drawings. An example in which the centrifugal pump according to the present invention is applied to a centrifugal pump 1 (hereinafter simply referred to as "pump 1") used for the purpose of urging water will be described below.

〔渦巻ポンプの構成〕
ポンプ1は、筐体2と、筐体2に収容されている羽根車3と、を備える(図1)。なお、ポンプ1の構成要素は筐体2および羽根車3のみではなく、たとえば羽根車3を駆動させるためのモータが備えられているが、説明を簡単にするため、筐体2および羽根車3の他の構成要素については説明および図示を省略する。これらの他の構成要素については、当技術分野において通常使用される仕様が適用されうる。
[Structure of centrifugal pump]
The pump 1 comprises a housing 2 and an impeller 3 housed in the housing 2 (Fig. 1). The components of the pump 1 are not only the housing 2 and the impeller 3, but also a motor for driving the impeller 3, for example. Description and illustration of other components of are omitted. Specifications commonly used in the art can be applied to these other components.

筐体2は、羽根車3を収容する空間を画定する本体部4と、本体部4から延びるノズル部5と、を有する。本体部4は略円筒状の形状を有し、ノズル部5は当該円筒状の形状の接線方向に延出している。ポンプ1の動作は、概して、羽根車3によってポンプ1の一次側から吸引された水が、羽根車3の径方向外側に向けて付勢され、本体部4の内壁に沿ってノズル部5に案内され、ノズル部5の遠位端51から吐出される、という態様である。 The housing 2 has a body portion 4 defining a space for housing the impeller 3 and a nozzle portion 5 extending from the body portion 4 . The body portion 4 has a substantially cylindrical shape, and the nozzle portion 5 extends in a tangential direction of the cylindrical shape. Generally, the operation of the pump 1 is such that the water sucked from the primary side of the pump 1 by the impeller 3 is urged radially outward of the impeller 3 and flows along the inner wall of the main body 4 to the nozzle portion 5 . It is guided and expelled from the distal end 51 of the nozzle portion 5 .

本体部4とノズル部5とにわたって、流路6が延びている。流路6は、羽根車3によって付勢された流体を、ノズル部5の遠位端51まで案内する役割を果たす。また、筐体2の内側の、本体部4とノズル部5とにわたって、仕切壁7が設けられている。流路6は、仕切壁7によって、羽根車側(径方向内側)の第一流路61と、筐体2の内壁側(径方向外側)の第二流路62と、に区分される。なお、第一流路61は、当分野において、ボリュート側流路などの名称で呼ばれる場合がある。また、第二流路62は、当分野において、バイパス側流路などの名称で呼ばれる場合がある。 A flow path 6 extends across the body portion 4 and the nozzle portion 5 . Channel 6 serves to guide the fluid urged by impeller 3 to distal end 51 of nozzle portion 5 . Moreover, a partition wall 7 is provided inside the housing 2 across the main body portion 4 and the nozzle portion 5 . The flow path 6 is divided by the partition wall 7 into a first flow path 61 on the impeller side (diameter direction inner side) and a second flow path 62 on the inner wall side (radial direction outer side) of the housing 2 . Note that the first channel 61 is sometimes called a volute-side channel or the like in this field. Also, the second flow path 62 is sometimes called a bypass-side flow path or the like in this field.

ノズル部5は、本体部4から遠い側の端部である遠位端51と、本体部4に接続されている端部である近位端52と、を有する。遠位端51は、ポンプ1の吐出口として機能する部位であり、通常は、ポンプ1の二次側に接続される構造物(配管や機器などである。)に接続される。そのため、遠位端51におけるノズル部5の断面積は、当該構造物の寸法を考慮して決定される。本実施形態にかかるポンプ1では、遠位端51におけるノズル部5の断面積が、近位端52におけるノズル部5の断面積より大きい。なお、本実施形態の説明における「断面積」の用語は、特に断らない限り、流路6と直交する断面における断面積をいうものとする。また、ノズル部5の断面積とは、断面においてノズル部5の内壁により画定される領域の面積をいい、第一流路61の断面積、第二流路62の断面積、および、仕切壁7の断面積、の合計である。 The nozzle portion 5 has a distal end 51 that is an end on the far side from the body portion 4 and a proximal end 52 that is an end connected to the body portion 4 . The distal end 51 is a part that functions as a discharge port of the pump 1 and is normally connected to a structure (piping, equipment, etc.) connected to the secondary side of the pump 1 . Therefore, the cross-sectional area of the nozzle portion 5 at the distal end 51 is determined in consideration of the dimensions of the structure. In the pump 1 according to this embodiment, the cross-sectional area of the nozzle portion 5 at the distal end 51 is larger than the cross-sectional area of the nozzle portion 5 at the proximal end 52 . The term “cross-sectional area” in the description of the present embodiment refers to the cross-sectional area of a cross section perpendicular to the flow path 6 unless otherwise specified. In addition, the cross-sectional area of the nozzle portion 5 refers to the area of the region defined by the inner wall of the nozzle portion 5 in the cross section. is the sum of the cross-sectional areas of

本実施形態では、近位端52から遠位端51にわたって、ノズル部5の断面積が単調増加している。より詳細には、ノズル部5は、近位端52から遠位端51にわたって拡径する円錐台状の形状を有する。この円錐台状の形状を反映して、図1の断面図では、ノズル部5の外壁が、近位端52から遠位端51に向けて拡大する直線として描かれている。 In this embodiment, the cross-sectional area of the nozzle portion 5 monotonously increases from the proximal end 52 to the distal end 51 . More specifically, the nozzle portion 5 has a truncated conical shape that widens from the proximal end 52 to the distal end 51 . Reflecting this truncated cone shape, the outer wall of the nozzle portion 5 is drawn as a straight line expanding from the proximal end 52 toward the distal end 51 in the cross-sectional view of FIG.

仕切壁7は、本体部4とノズル部5にわたって一体に設けられている部材である。ただし、本体部4に設けられている部分とノズル部5に設けられている部分とが、それぞれ異なる特徴を有するので、以下では両者をそれぞれ説明する。なお、本実施形態に係るポンプ1のように、本体部4とノズル部5にわたって延びる仕切壁7を有する渦巻ポンプを、ダブルボリュートポンプと称する場合がある。 The partition wall 7 is a member integrally provided over the main body portion 4 and the nozzle portion 5 . However, since the portion provided in the main body portion 4 and the portion provided in the nozzle portion 5 have different characteristics, both will be described below. A centrifugal pump having a partition wall 7 extending over the body portion 4 and the nozzle portion 5, like the pump 1 according to the present embodiment, may be referred to as a double volute pump.

本体部4における仕切壁7は、概ね、本体部4および羽根車3と中心を共有する円弧に沿って延びている。これによって、本体部4における流路6(第一流路61および第二流路62)が、羽根車3と中心を共有する円弧状に画定される。本体部4における仕切壁7の断面積は、略一定である。なお、略一定であるとは、少なくとも設計上において断面積が一定であることを意味し、誤差を含めて一定であることを求めない。また、工業製品としてのポンプ1を製造するにあたって通常適用される変形(丸みづけなど)によって、細部における断面積が主たる部分と異なるとしても、「略一定」の範疇である。 The partition wall 7 in the body portion 4 generally extends along an arc having a common center with the body portion 4 and the impeller 3 . As a result, the flow paths 6 (the first flow path 61 and the second flow path 62 ) in the main body 4 are defined in an arc shape that shares the center with the impeller 3 . The cross-sectional area of the partition wall 7 in the body portion 4 is substantially constant. Note that "substantially constant" means that the cross-sectional area is constant at least in terms of design, and is not required to be constant including errors. Further, even if the cross-sectional area of the details differs from that of the main part due to deformation (such as rounding) that is usually applied in manufacturing the pump 1 as an industrial product, it falls within the category of "substantially constant".

ノズル部5における仕切壁7は、遠位端51側まで延びている。本体部4における仕切壁7と異なり、ノズル部5における仕切壁7の断面積は、一定ではない。ノズル部5における仕切壁7には、拡大部分71が設けられている。拡大部分71は、ノズル部5の中心軸を通る任意の断面における仕切壁7の幅が、近位端52における当該幅より大きい部分である。ここで、ノズル部5の中心軸とは、近位端52におけるノズル部5の断面の中心と、遠位端51におけるノズル部5の断面の中心と、を結ぶ軸である。また、ノズル部5の中心軸を通る任意の断面における仕切壁7の幅は、たとえば図1において仕切壁7を表す部分の上下方向の幅である。加えて、拡大部分71のうち最大の断面積を有する部分である最大部分72が、近位端52と遠位端51との中央より遠位端51の側に位置している。 The partition wall 7 in the nozzle portion 5 extends to the distal end 51 side. Unlike the partition wall 7 in the body portion 4, the cross-sectional area of the partition wall 7 in the nozzle portion 5 is not constant. The partition wall 7 in the nozzle portion 5 is provided with an enlarged portion 71 . The enlarged portion 71 is a portion where the width of the partition wall 7 in an arbitrary cross section passing through the central axis of the nozzle portion 5 is larger than the width at the proximal end 52 . Here, the central axis of the nozzle portion 5 is an axis connecting the center of the cross section of the nozzle portion 5 at the proximal end 52 and the center of the cross section of the nozzle portion 5 at the distal end 51 . Moreover, the width of the partition wall 7 in an arbitrary cross section passing through the central axis of the nozzle portion 5 is, for example, the vertical width of the portion representing the partition wall 7 in FIG. In addition, the largest portion 72 , which is the portion having the largest cross-sectional area of the enlarged portion 71 , is located closer to the distal end 51 than the center between the proximal end 52 and the distal end 51 .

仕切壁7の断面積は、近位端52から最大部分72にわたって連続的に単調増加し、最大部分72から遠位端51にわたって連続的に単調減少している。最大部分72が、近位端52よりも遠位端51に近い位置に設けられているため、近位端52から最大部分72にわたる仕切壁7の断面積の増加率の絶対値は、最大部分72から遠位端51にわたる仕切壁7の断面積の増加率(負の値になる。)の絶対値より小さい。 The cross-sectional area of the partition wall 7 monotonously increases continuously from the proximal end 52 to the maximum portion 72 and monotonously decreases continuously from the maximum portion 72 to the distal end 51 . Since the maximum portion 72 is provided at a position closer to the distal end 51 than the proximal end 52, the absolute value of the increase rate of the cross-sectional area of the partition wall 7 from the proximal end 52 to the maximum portion 72 is It is smaller than the absolute value of the rate of increase of the cross-sectional area of the partition wall 7 from 72 to the distal end 51 (it becomes a negative value).

なお、仕切壁7の断面積の増加率とは、仕切壁7の断面積を近位端52(舌部)における仕切壁7の断面積で除して得られる断面積指数(無次元)を、近位端52からの距離をノズル部5の遠位端51における内径で除した距離指数(無次元)の関数として表したときの、当該関数の傾きである。仕切壁7の断面積の増加率の絶対値が比較的大きい場合、流路6(第一流路61および第二流路62)における水の流れが妨げられて、ポンプ出力の損失につながるおそれがある。この観点から、近位端52から最大部分72にわたる領域では、仕切壁7の断面積の増加率が、0以上15以下であることが好ましい。また、最大部分72から遠位端51にわたる領域では、仕切壁7の断面積の増加率が、-30以上0以下であることが好ましく、-30以上-10以下であることがより好ましい。 The rate of increase in the cross-sectional area of the partition wall 7 is the cross-sectional area index (dimensionless) obtained by dividing the cross-sectional area of the partition wall 7 by the cross-sectional area of the partition wall 7 at the proximal end 52 (tongue). , as a function of the distance index (dimensionless) of the distance from the proximal end 52 divided by the inner diameter at the distal end 51 of the nozzle portion 5 . If the absolute value of the increase rate of the cross-sectional area of the partition wall 7 is relatively large, the flow of water in the flow path 6 (the first flow path 61 and the second flow path 62) may be obstructed, leading to a loss of pump output. be. From this point of view, it is preferable that the increase rate of the cross-sectional area of the partition wall 7 is 0 or more and 15 or less in the region from the proximal end 52 to the maximum portion 72 . Moreover, in the region extending from the maximum portion 72 to the distal end 51, the increase rate of the cross-sectional area of the partition wall 7 is preferably -30 or more and 0 or less, more preferably -30 or more and -10 or less.

仕切壁7の断面積に係る上記の構成と、ノズル部5の断面積に係る上述の構成と、によって、流路6(第一流路61および第二流路62)の断面積が、近位端52から最大部分72にかけて緩やかに増加し、最大部分72から遠位端51にかけて急峻に増加する。したがって、流路6の断面積は、増加の勾配が部位によって異なるものの、近位端52から遠位端51にわたって単調増加している。なお、本実施形態では、拡大部分71の範囲において、第一流路61の断面積と第二流路62の断面積とが略同一になるように、ノズル部5および仕切壁7の形状が調整されている。 With the above-described configuration related to the cross-sectional area of the partition wall 7 and the above-described configuration related to the cross-sectional area of the nozzle portion 5, the cross-sectional area of the flow path 6 (the first flow path 61 and the second flow path 62) is It increases gently from the end 52 to the maximum portion 72 and steeply increases from the maximum portion 72 to the distal end 51 . Therefore, the cross-sectional area of the channel 6 monotonically increases from the proximal end 52 to the distal end 51, although the gradient of increase differs depending on the site. In the present embodiment, the shapes of the nozzle part 5 and the partition wall 7 are adjusted so that the cross-sectional area of the first channel 61 and the cross-sectional area of the second channel 62 are substantially the same in the range of the enlarged portion 71. It is

筐体2を構成する実体部分である本体部4、ノズル部5、および仕切壁7は、鋳造などの公知の方法によって一体に製造されうる。ただし、筐体2を製造する方法は特に限定されない。 The body portion 4, the nozzle portion 5, and the partition wall 7, which are the substantial portions that constitute the housing 2, can be integrally manufactured by a known method such as casting. However, the method of manufacturing the housing 2 is not particularly limited.

〔変形例〕
以下では、ノズル部および仕切壁の変形例について説明する。なお、いずれの変形例も、上記の実施形態と同様に、吐出口の寸法と接続先の寸法とが異なる場合であっても、ポンプの効率が低下しにくい渦巻ポンプを実現できる。
[Modification]
Modified examples of the nozzle portion and the partition wall will be described below. In any of the modifications, as in the above embodiment, even if the dimensions of the discharge port and the dimensions of the connection destination are different, it is possible to realize a centrifugal pump in which the efficiency of the pump is less likely to decrease.

図2に示す第一の変形例に係るノズル部5Aでは、最大部分73が、第二流路側に比べて第一流路側により迫り出す形状に形成されている。そのため、当変形例では、ノズル部5Aにおいて、第二流路の断面積が第一流路の断面積より大きい。 In the nozzle portion 5A according to the first modification shown in FIG. 2, the maximum portion 73 is formed in a shape that protrudes more on the first channel side than on the second channel side. Therefore, in this modification, the cross-sectional area of the second flow path is larger than the cross-sectional area of the first flow path in the nozzle portion 5A.

図3に示す第二の変形例に係るノズル部5Bでは、ノズル部5Bの長さに対する拡大部分74の比率が、上記の実施形態より小さい。また、最大部分75が、仕切壁の遠位端に設けられている。 In the nozzle portion 5B according to the second modification shown in FIG. 3, the ratio of the enlarged portion 74 to the length of the nozzle portion 5B is smaller than that of the above embodiment. A maximum portion 75 is also provided at the distal end of the partition wall.

図4に示す第三の変形例に係るノズル部5Cでは、最大部分76の断面積が、上記の実施形態より小さい。そのため、当変形例では、近位端から最大部分76に至る領域における流路6の断面積の変化率が、上記の実施形態より大きい。 In the nozzle portion 5C according to the third modification shown in FIG. 4, the cross-sectional area of the maximum portion 76 is smaller than that of the above embodiment. Therefore, in this modified example, the rate of change of the cross-sectional area of the channel 6 in the region from the proximal end to the maximum portion 76 is greater than in the above embodiment.

図5に示す第四の変形例に係るノズル部5Dおよび図6に示す第五の変形例に係るノズル部5Eでは、第一流路側の外形と第二流路側の外形とが非対称になっている。具体的には、第二流路側におけるノズル部5D、5Eの外形は、上記の実施形態と同様に円錐台面である。一方、ノズル部5D、5Eの第一流路側には、第二流路側に比べて緩やかな勾配で拡大する近位端側領域53と、急峻に拡大する遠位端側領域54と、が設けられている。なお、ノズル部5Dでは仕切壁の第一流路側の面77が直線状に形成されており、ノズル部5Eでは第一流路側の面78が径方向外側に拡大している。 In the nozzle part 5D according to the fourth modification shown in FIG. 5 and the nozzle part 5E according to the fifth modification shown in FIG. 6, the outer shape on the first channel side and the outer shape on the second channel side are asymmetrical. . Specifically, the outer shape of the nozzle portions 5D and 5E on the second flow path side is a truncated cone surface as in the above embodiment. On the other hand, on the first channel side of the nozzle parts 5D and 5E, there are provided a proximal end side region 53 that expands at a gentler slope than the second channel side, and a distal end side region 54 that expands sharply. ing. In the nozzle portion 5D, a surface 77 of the partition wall on the side of the first flow path is formed linearly, and in the nozzle portion 5E, a surface 78 on the side of the first flow path expands radially outward.

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る渦巻ポンプのその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
[Other embodiments]
Finally, another embodiment of the centrifugal pump according to the present invention will be described. It should be noted that the configurations disclosed in the respective embodiments below can also be applied in combination with configurations disclosed in other embodiments unless there is a contradiction.

上記の実施形態では、仕切壁7が遠位端51の近傍まで延びている構成を例として説明した。しかし本発明において、仕切壁が遠位端の近傍まで延びていなくてもよく、たとえば仕切壁の端部がノズル部の中途に設けられていてもよい。なお、「遠位端の近傍まで延びている」とは、仕切壁の端部が遠位端と同一視しうる程度の位置にあることを意味するが、完全に同一であることを求めない。たとえば、仕切壁の端部が、ノズル部の遠位端における内径の15%以下、ノズル部の遠位端から引退していてもよい。 In the above embodiment, the configuration in which the partition wall 7 extends to the vicinity of the distal end 51 has been described as an example. However, in the present invention, the partition wall may not extend to the vicinity of the distal end, and for example, the end of the partition wall may be provided in the middle of the nozzle portion. In addition, "extending to the vicinity of the distal end" means that the end of the partition wall is located at a position that can be identified with the distal end, but it does not require that it be completely the same. . For example, the end of the partition wall may be recessed from the distal end of the nozzle section no more than 15% of the inner diameter at the distal end of the nozzle section.

上記の実施形態では、仕切壁7が本体部4とノズル部5にわたって延びている構成を例として説明した。しかし、本発明に係る渦巻ポンプにおいて、仕切壁が少なくともノズル部に設けられていればよい。たとえば、仕切壁7がノズル部5のみに設けられており、本体部4には設けられていない渦巻ポンプ1A(図7)も、本発明の一態様でありうる。なお、渦巻ポンプ1Aは、いわゆるシングルボリュートポンプである。 In the above-described embodiment, the configuration in which the partition wall 7 extends over the main body portion 4 and the nozzle portion 5 has been described as an example. However, in the centrifugal pump according to the present invention, it is sufficient that the partition wall is provided at least in the nozzle portion. For example, a centrifugal pump 1A (FIG. 7) in which the partition wall 7 is provided only in the nozzle portion 5 and not provided in the main body portion 4 can also be one aspect of the present invention. The centrifugal pump 1A is a so-called single volute pump.

上記の実施形態では、最大部分72が、近位端52よりも遠位端51に近い位置に設けられている構成を例として説明した。しかし本発明において、最大部分が近位端に近い位置に設けられていてもよい。 In the above embodiment, the configuration in which the maximum portion 72 is provided closer to the distal end 51 than to the proximal end 52 has been described as an example. However, in the present invention, the maximum portion may be provided at a position closer to the proximal end.

上記の実施形態では、近位端52から遠位端51にわたって、ノズル部5の断面積が単調増加している構成を例として説明した。しかし本発明において、ノズル部の断面積の変化傾向は、単調増加に限定されない。 In the above embodiment, the configuration in which the cross-sectional area of the nozzle portion 5 monotonously increases from the proximal end 52 to the distal end 51 has been described as an example. However, in the present invention, the change tendency of the cross-sectional area of the nozzle portion is not limited to monotonous increase.

上記の実施形態では、流路6の断面積が近位端52から遠位端51にわたって単調増加している構成を例として説明した。しかし本発明において、ノズル部における流路の断面積の変化傾向は、単調増加に限定されない。 In the above embodiment, the configuration in which the cross-sectional area of the flow path 6 monotonically increases from the proximal end 52 to the distal end 51 has been described as an example. However, in the present invention, the change tendency of the cross-sectional area of the flow path in the nozzle portion is not limited to monotonous increase.

その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。 Regarding other configurations, it should be understood that the embodiments disclosed in this specification are examples in all respects, and that the scope of the present invention is not limited by them. Those skilled in the art will easily understand that modifications can be made as appropriate without departing from the scope of the present invention. Therefore, other embodiments modified without departing from the gist of the present invention are naturally included in the scope of the present invention.

以下では、実施例を示して本発明をさらに説明する。ただし、以下の実施例は本発明を限定しない。 The invention is further illustrated by the following examples. However, the following examples do not limit the present invention.

図1~図6の各形状のノズル部を備える渦巻ポンプ(実施例1~6)について、運転時の水の流れを数値流体力学的にシミュレートした。各シミュレーションにおいて、近位端におけるノズル部の断面積を遠位端におけるノズル部の断面積の25%とし、遠位端におけるノズル部の直径を200mmとした。 The flow of water during operation of the centrifugal pumps (Examples 1 to 6) having the nozzle portions of each shape shown in FIGS. 1 to 6 was simulated by computational fluid dynamics. In each simulation, the cross-sectional area of the nozzle section at the proximal end was 25% of the cross-sectional area of the nozzle section at the distal end, and the diameter of the nozzle section at the distal end was 200 mm.

また、比較例として、図8の形状のノズル部8を有する渦巻ポンプについても同様の条件でシミュレーションを行った。比較例に係るノズル部8では、仕切壁9に拡大部分が設けられておらず、仕切壁9の断面積が近位端から遠位端にわたって実質的に一定である。なお、比較例についてのシミュレーションにおいても、近位端におけるノズル部の断面積を遠位端におけるノズル部の断面積の25%とし、遠位端におけるノズル部の直径を200mmとした。 Further, as a comparative example, a simulation was performed under the same conditions for a centrifugal pump having a nozzle portion 8 having the shape shown in FIG. In the nozzle part 8 according to the comparative example, the partition wall 9 is not provided with an enlarged portion, and the cross-sectional area of the partition wall 9 is substantially constant from the proximal end to the distal end. Also in the simulation of the comparative example, the cross-sectional area of the nozzle portion at the proximal end was set to 25% of the cross-sectional area of the nozzle portion at the distal end, and the diameter of the nozzle portion at the distal end was set to 200 mm.

シミュレーション結果に基づいて、実施例1~6および比較例の水力効率値を算出した。なお、各例において水力効率値を算出する流量点を同一とし、かつ、当該流量点をポンプ最高効率点流量より大水量側とした。各例の水力効率値を表1に示す。いずれの実施例においても、比較例に比べて高い水力効率値が得られており、本発明に係る渦巻ポンプの効率が高いことが示された。 Based on the simulation results, the hydraulic efficiency values of Examples 1 to 6 and Comparative Example were calculated. In each example, the flow rate point for calculating the hydraulic efficiency value was the same, and the flow rate point was set to the larger water flow side than the maximum efficiency point flow rate of the pump. Table 1 shows the hydraulic efficiency values for each example. In all examples, higher hydraulic efficiency values were obtained than in the comparative example, indicating that the centrifugal pump according to the present invention has high efficiency.

表1:実施例および比較対象の水力効率値

Figure 2023096418000002
Table 1: Hydraulic Efficiency Values for Examples and Comparisons
Figure 2023096418000002

本発明は、たとえば渦巻ポンプに利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, in centrifugal pumps.

1 :渦巻ポンプ
2 :筐体
3 :羽根車
4 :本体部
5 :ノズル部
51 :遠位端
52 :近位端
6 :流路
61 :第一流路
62 :第二流路
7 :仕切壁
71 :拡大部分
Reference Signs List 1 : centrifugal pump 2 : housing 3 : impeller 4 : body portion 5 : nozzle portion 51 : distal end 52 : proximal end 6 : flow path 61 : first flow path 62 : second flow path 7 : partition wall 71 : Enlarged part

Claims (6)

筐体と、前記筐体に収容されている羽根車と、を備え、
前記筐体が、前記羽根車を収容する空間を画定する本体部と、前記本体部から延出するノズル部と、を有し、前記本体部と前記ノズル部とにわたって流路が延びている渦巻ポンプであって、
前記筐体の内側の少なくとも前記ノズル部に仕切壁が設けられ、
前記流路が、前記仕切壁によって、前記羽根車側の第一流路と、前記筐体の内壁側の第二流路と、に区分され、
前記ノズル部の前記本体部からの遠位端における前記ノズル部の断面積が、前記本体部に接続されている近位端における前記ノズル部の断面積より大きく、
前記仕切壁の前記ノズル部に設けられている部分の少なくとも一部に、前記ノズル部の中心軸を通る任意の断面における前記仕切壁の幅が、前記近位端における当該幅より大きい拡大部分が設けられている渦巻ポンプ。
A housing and an impeller housed in the housing,
The housing has a body portion defining a space for housing the impeller, a nozzle portion extending from the body portion, and a spiral in which a flow path extends across the body portion and the nozzle portion. a pump,
A partition wall is provided in at least the nozzle portion inside the housing,
The flow path is divided into a first flow path on the impeller side and a second flow path on the inner wall side of the housing by the partition wall,
a cross-sectional area of the nozzle portion at a distal end of the nozzle portion from the body portion is larger than a cross-sectional area of the nozzle portion at a proximal end connected to the body portion;
At least part of a portion of the partition wall provided in the nozzle portion has an enlarged portion in which the width of the partition wall in an arbitrary cross section passing through the central axis of the nozzle portion is larger than the width at the proximal end. Centrifugal pump provided.
前記仕切壁が、前記ノズル部の前記遠位端の近傍まで延びており、かつ、当該遠位端の近傍における前記仕切壁の断面積が、前記拡大部分における前記仕切壁の断面積の最大値より小さい請求項1に記載の渦巻ポンプ。 The partition wall extends to the vicinity of the distal end of the nozzle part, and the cross-sectional area of the partition wall in the vicinity of the distal end is the maximum value of the cross-sectional area of the partition wall in the enlarged portion. Centrifugal pump according to claim 1, which is smaller. 前記拡大部分のうち、前記仕切壁の断面積が最大値を取る最大部分が、前記近位端と前記遠位端との中央より前記遠位端の側に設けられている請求項1または2に記載の渦巻ポンプ。 3. Among the enlarged portions, a maximum portion in which the cross-sectional area of the partition wall has a maximum value is provided closer to the distal end than a center between the proximal end and the distal end. A centrifugal pump as described in . 前記ノズル部の断面積が、前記近位端から前記遠位端にわたって単調増加している請求項1~3のいずれか一項に記載の渦巻ポンプ。 The centrifugal pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the cross-sectional area of the nozzle portion monotonically increases from the proximal end to the distal end. 前記ノズル部において、前記第一流路の断面積および前記第二流路の断面積が、いずれも単調増加している請求項4に記載の渦巻ポンプ。 5. The centrifugal pump according to claim 4, wherein both the cross-sectional area of the first flow path and the cross-sectional area of the second flow path monotonously increase in the nozzle portion. 前記仕切壁が、前記本体部と前記ノズル部とにわたって設けられている請求項1~5のいずれか一項に記載の渦巻ポンプ。
The centrifugal pump according to any one of claims 1 to 5, wherein the partition wall is provided across the main body portion and the nozzle portion.
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