JP2579695B2 - 段付き軸流インデューサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、インペラの前部に同軸配置してポンプ等
の水力機械に使用する軸流インデューサの改良に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来、ポンプ等の水力機械において、流体の吸込性能
を著しく高めるため、主インペラの前部にインデューサ
を設けた構成が知られている。しかし、この種のインデ
ューサは、高負荷の一種の軸流インペラであるため、例
えば低流量域において、ポンプ吸込配管内に激しい圧力
脈動を発生し、この場合の振動、騒音等によりポンプ運
転が不能となることがある。

そこで、このような圧力脈動を防止する対策が種々提
案されている。例えば、特許第1139618号（特公昭57
−32758号公報）には、インデューサの上流側に、開孔
の面積をポンプの軸芯側が外側よりも小さくした複数個
の開孔を穿設した絞り板を配置することにより、逆流の
形成を防ぎ、低流量域で発生する騒音や振動を防止する
構成が開示されている。また、特許第869739号（特公
昭51−31681号公報）には、インデューサ出口流れの一
部を吸込側に戻すバイパス配管付きの構造にして、低流
量域での運転を回避するようにした構成が開示されてい
る。さらに、特許第952842号（特公昭53−30522号公
報）には、インデューサの最先端外周部にスリーブの一
端部を固着し、その他端部を内方に折曲して絞部を形成
して、振動や騒音を防止する構成が開示されている。そ
して、特開昭58−5500号公報には、インデューサ羽根
の流体吸込側入口端部に、流体を羽根の裏側と表側に案
内する通路を設けることにより、流体の吸込性能の向上
を図るようにした構成が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述した従来のインデューサによる振
動や騒音を防止するための改良された構成によれば、そ
れぞれ次のような問題点を有している。すなわち、前記
項の構成によれば、絞り板の形状、寸法、設定位置等
について製作能率が良くないために、小形の汎用ポンプ
に採用する場合には製造コストが増大する難点がある。
また、前記項の構成によれば、バイパスさせる流量、
バイパス管の開口位置等について、前記と同様の難点が
ある。さらに、前記項の構成によれば、振動および騒
音に対する防止効果が大きいが、インデューサ先端にス
リーブが一体的に固定されて回転するため、スリーブ外
周で動バランスのアンバランス量を除去しなければなら
ない難点がある。さらにまた、前記項の構成によれ
ば、圧力脈動および騒音の改善効果は、設計流量付近に
限られるため、運転範囲の広い汎用ポンプ等では、完全
に脈動や騒音の発生を防止することは困難である。

前述したように、従来のインデューサにおける圧力脈
動並びに騒音の低減対策は、それぞれ寸法や形状の制約
が多く、従って例えば運転範囲の広い汎用ポンプにおい
ては、経済的な面での考慮をして多種、多様な形状や寸
法のインデューサが製作されているが、いずれも満足す
べきものではなかった。

そこで、本発明の目的は、インデューサとこれを囲繞
するポンプケーシングの吸込口部とにそれぞれ対応する
段付き加工を施すことにより、簡単な構成で、製作も容
易であり、しかもインデューサの設計流量に関係なく各
種容量のポンプ等に適用しても圧力脈動および騒音の発
生を確実に防止することのできる段付き軸流インデュー
サを提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明に係る段付き軸流イ
ンデューサは、主インペラを軸支する回転軸の先端部に
多重軸流羽根からなるインデューサを同軸配置し、この
インデューサを前記回転軸と平行に延在するポンプケー
シングの円筒状吸込口部に収納配置し、前記多重軸流羽
根の流体吸込側に位置する前部軸流羽根の外径を、その
後部軸流羽根の外径より比較的小さく構成してなる軸流
インデェーサにおいて、前部軸流羽根と対応するポンプ
ケーシングの円筒状吸込口部の上流側の一部に、内方へ
突出して前部軸流羽根の外縁部に接近するリング状の狭
径段部を設け、前部軸流羽根の先端部を前記円筒状吸込
口部に設けた狭径段部内に入り込むように設定し、さら
に前記狭径段部より後方に位置する後部軸流羽根の外径
を前記狭径段部の内径より大きく設定することを特徴と
する。

この場合、インデューサの最先端部と対応するポンプ
ケーシングの円筒状吸込口部に設けた狭径段部の一部
を、さらに内方へ突出させて絞り部を形成することがで
きる。

〔作用〕

本発明に係る段付き軸流インデューサによれば、主イ
ンペラを軸支する回転軸の先端部に多重軸流羽根からな
るインデューサを同軸配置し、このインデューサを前記
回転軸と平行に延在するポンプケーシングの円筒状吸込
口部に収納配置し、前記多重軸流羽根の流体吸込側に位
置する前部軸流羽根の外径を、その後部軸流羽根の外径
より比較的小さく構成してなる軸流インデューサにおい
て、前部軸流羽根と対応するポンプケーシングの円筒状
吸込口部の上流側の一部に、内方へ突出して前部軸流羽
根の外縁部に接近するリング状の狭径段部を設け、前部
軸流羽根の先端部を前記円筒状吸込口部に設けた狭径段
部内に入り込むように設定し、さらに前記狭径段部より
後方に位置する後部軸流羽根の外径を前記狭径段部の内
径より大きく設定することにより、主インペラ部分に生
じる流体の逆流を、この主インペラと隣接するインデュ
ーサの後部軸流羽根との間で部分的な逆流を抑制し、さ
らに外径の大きな後部軸流羽根の上流側に生じる流体の
逆流を、前部軸流羽根と前記狭径段部とで形成される絞
り部によって、有効に抑制することができる。

また、インデューサの軸流羽根において、外径が小さ
く周速の小さい前部軸流羽根の回転により昇圧された流
体は、外径が大きく周速の大きい後部軸流羽根へ円滑に
圧送され、流体吸込口においてキャビテーションは発生
することなく、従ってキャビテーションに伴って発生す
る圧力脈動や騒音を確実に防止することができる。すな
わち、本発明における逆流防止効果は、ポンプの設計流
量に拘らず全流領域に亘って有効であり、従って、例え
ば上流側の外径の小さい前部軸流羽根では小流量域での
使用可能範囲を拡大すると共に、下流側の外径の大きい
後部軸流羽根では大流量域での使用可能範囲を拡大する
ことができ、ポンプ運転中における騒音の発生を完全に
防止することができる。

さらに、インデューサの最先端部に対応するポンプケ
ーシングの円筒状吸込口部に設けた狭径段部の一部を、
内方へ突出させて第２の絞り部を設けることにより、外
径の小さい前部軸流羽根に生じる流体の逆流を、さらに
有効に抑制することができる。従って、このようにイン
デューサの最先端部に対応して絞り部を設けた場合に
は、絞り部のない場合に比べて、前部軸流羽根の外径を
大きくすることが可能となり、ポンプの運転領域が拡大
される。

〔実施例〕

次に、本発明に係る段付き軸流インデューサの実施例
につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明の段付き軸流インデューサの典型的
な一実施例を示す要部断面図である。第１図において、
参照符号10はポンプケーシングを示し、このポンプケー
シング10内には回転軸12軸着した主インペラ14を配設す
る。そして、このインペラ14の流体吸込側前部にインデ
ューサ16を同軸に配置する。この場合、インデューサ16
の軸流羽根は２重もしくはそれ以上とする。これに対
し、前記インデューサ16を囲繞するポンプケーシング10
の流体吸込口部10aは、回転軸12の軸心と平行な円筒管
部として構成する。

しかるに、本発明においては、前記インデューサ16の
多重軸流羽根に対し、前部軸流羽根16aの外径を後部軸
流羽根16bの外径よりも比較的小さく設定し、一方この
前部軸流羽根16aの外径に対応して、ポンプケーシング1
0の流体吸込口部10aの内周部に内方へ突出して前記前部
軸流羽根16aの外縁部に接近するリング状の狭径段部18
を固定配置する。このようにして、前記段部18は前部軸
流羽根16aより外径の大きい後部軸流羽根16bに対し、絞
り部を形成する。

前述した実施例から明らかなように、インデューサ16
を囲繞するポンプケーシング10の流体吸込口部10aの内
周部にリング状の段部18を設け、この狭径段部18に対応
してインデューサ16の前部軸流羽根16aの外径を後部軸
流羽根16bの外径よりも小さく設定して、前部軸流羽根1
6aを前記段部18に挿通することにより、主インペラ14部
分に生じる流体の逆流を、この主インペラ14と隣接する
インデューサ16の軸流羽根（特に後部軸流羽根16b）と
の間で部分的な逆流を抑制し、さらに外径の大きな後部
軸流羽根16bの上流側に生ずる流体の逆流を、前部軸流
羽根16aと前部段部18とで形成される絞り部によって抑
制することができる。また、インデューサ16の軸流羽根
において、外径が小さく周速の小さい前部軸流羽根16a
の回転により昇圧された流体は、外径の大きく周速の大
きい後部軸流羽根16b側へ円滑に圧送される。

しかるに、インデューサ16の軸流羽根の外径が大きい
場合、吸込条件が厳しい時には、インデューサ16の入口
側外周部には通常激しいキャビテーション流れを発生す
るが、本実施例のようにインデューサ16の軸流羽根の外
径に実質的な段差を設けることにより、インデューサ16
の入口側に対応する前部軸流羽根16aに対し、外径の大
きな後部軸流羽根16bの部分では流体が昇圧ないし加圧
されているため、この後部軸流羽根16bの周速が増加し
ても前記のようなキャビテーションは発生することな
く、従ってキャビテーションに伴って発生する圧力脈動
や騒音を防止することができる。

第２図は、本発明の段付き軸流インデューサの別の実
施例を示す要部断面図である。本実施例の基本構成は、
前述した第１図に示す実施例とほぼ同一であるため、同
一の構成部分については同一の参照符号を付して、詳細
な説明を省略する。

そこで、本実施例においては、インデューサ16の入口
側に対応する前部軸流羽根16aの最先端部に対応し、ポ
ンプケーシング10の流体吸込口部10aの内周部に設けた
リング状の狭径段部18の一部を、第２図に示すように内
方へ突出して第２の絞り部20を設けたものである。

このように構成することにより、外径の小さい前部軸
流羽根16a内に生じる流体の逆流を有効に抑制すること
ができる。従って、本実施例によれば、前述した実施例
に比べて前部軸流羽根16aの外径を大きくすることが可
能となり、ポンプの運転領域を拡大することができる。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれ
ば、インデューサの多重軸流羽根に流体吸込側に位置す
る前部軸流羽根の外径が小さくなるよう段部を形成する
と共に、これと対応して前記円筒状吸込口部の内周部に
内方へ突出する狭径段部を設けることにより、インデュ
ーサの下流側に発生する流体の逆流が、その上流側であ
る流体吸込配管側へ波及するのを確実に防止することが
できる。しかも、この逆流防止効果は、ポンプの設計流
量に拘らず全流量域に亘って有効であり、ポンプ運転中
における騒音の発生を完全に防止することができる。す
なわち、本発明においては、外径の小さい前部軸流羽根
に吸込まれた流体は昇圧された後、外径の大きい後部軸
流羽根へ流入するため、外径の大きい軸流羽根部分では
キャビテーションを発生せず、従ってこのキャビテーシ
ョンによる騒音の発生が防止される。

また、本発明によれば、外径の大きい後部軸流羽根へ
導入された流体は、外径の小さい前部軸流羽根部分に対
してポンプケーシングの吸込口部の内周部に一体的に設
けた段部により、外径の小さい軸流羽根部分へ逆流する
ことができず、外径の大きい軸流羽根の位置する範囲内
で強制的に再循環が行われ、流体吸込配管内での流体の
振動（脈動）を確実に防止することができる。

さらに、インデューサの入口側に対応する前部軸流羽
根の最先端部に対応し、ポンプケーシングの流体吸込口
部の内周部に設けたリング状の狭径段部の一部を、内方
へ突出して第２の絞り部を設けることにより、前部軸流
羽根16a内に生じる流体の逆流を有効に抑制することが
できると共に、前部軸流羽根の外径を大きくすることが
可能となり、ポンプの運転領域を拡大することができ
る。

しかも、本発明によれば、インデューサおよびポンプ
ケーシングの吸込口部にそれぞれ段部を構成するための
段付き加工を行うのみでよく、構造が極めて簡単で製作
が容易であり、しかもインデューサの設計流量に関係な
く、各種容量のポンプ等の水力機械に対して有効に適用
することができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本
発明は前述した実施例に限定されることなく、例えばイ
ンデューサ単体からなるインデューサポンプにも有効に
適用することができるばかりでなく、段部の形状および
構造についても多くの変形が可能であり、また内周部に
段部を形成した円筒状吸込口部の端部に接続する流体吸
込配管は、その内径が段部と同一であっても、あるいは
多少径大もしくは径小であってもよく、その他本発明の
精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし
得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る段付き軸流インデューサの一実施
例を示す要部断面図、第２図は本発明に係る段付き軸流
インデューサの別の実施例を示す要部断面図である。 10……ポンプケーシング 10a……流体吸込口部、12……回転軸 14……主インペラ、16……インデューサ 16a……前部軸流羽根 16b……後部軸流羽根、18……段部 20……絞り部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主インペラを軸支する回転軸の先端部に多
   重軸流羽根からなるインデューサを同軸配置し、このイ
   ンデューサを前記回転軸と平行に延在するポンプケーシ
   ングの円筒状吸込口部に収納配置し、前記多重軸流羽根
   の流体吸込側に位置する前部軸流羽根の外径を、その後
   部軸流羽根の外径より比較的小さく構成してなる軸流イ
   ンデューサにおいて、 前部軸流羽根と対応するポンプケーシングの円筒状吸込
   口部の上流側の一部に、内方へ突出して前部軸流羽根の
   外縁部に接近するリング状の狭径段部を設け、前部軸流
   羽根の先端部を前記円筒状吸込口部に設けた狭径段部内
   に入り込むように設定し、さらに前記狭径段部より後方
   に位置する後部軸流羽根の外径を前記狭径段部の内径よ
   り大きく設定することを特徴とする段付き軸流インデュ
   ーサ。
2. 【請求項２】インデューサの最先端部と対応するポンプ
   ケーシングの円筒状吸込口部に設けた狭径段部の一部
   を、さらに内方へ突出させて絞り部を形成してなる請求
   項１記載の段付き軸流インデューサ。