JP2739874B2 - シュラウド付きインデューサポンプ - Google Patents

シュラウド付きインデューサポンプ

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JP2739874B2
JP2739874B2 JP63329514A JP32951488A JP2739874B2 JP 2739874 B2 JP2739874 B2 JP 2739874B2 JP 63329514 A JP63329514 A JP 63329514A JP 32951488 A JP32951488 A JP 32951488A JP 2739874 B2 JP2739874 B2 JP 2739874B2
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2277Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for increasing NPSH or dealing with liquids near boiling-point
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
    • F04D29/4273Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps suction eyes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は遠心ポンプに関するものであって、更に詳細
には、遠心ポンプに使用するためのシュラウド付きイン
デューサに関するものである。本発明は、更に詳細に
は、インデューサのシュラウドの回りにおける流体の再
循環流れから通常発生することのあるキャビテーション
損失を除去する技術に関するものである。
従来技術 そうでなければシュラウド無しのインデューサへシュ
ラウドを付加することにより、インデューサブレードの
先端部及びその回りにおける渦の発生を防止することの
助けとなり、従ってこのような渦に関連するインデュー
サに対してのキャビテーション損失を最少とすることが
可能となる。しかしながら、シュラウドを付加すること
は、インデューサの下流側の流体の一部がシュラウドの
外側周辺部の回りにおいて再循環させることがあり、そ
の場合にインデューサブレードの上流側における主流ジ
ェットを再導入させることがある。シュラウドの前方乃
至は上流端の後側から再循環流体が現れると、それはし
ばしば渦を発生させ、該渦はインデューサブレードのよ
り半径方向外側の部分に直接衝突する。これらの渦はブ
レードの一部に侵食作用を発生し、究極的にはインデュ
ーサの効率が失われ且つ構造的な一体性も失われること
となる。ブレード先端部の渦に関連する問題を回避する
ためにシュラウドを使用することは、シュラウドの前端
部における渦の発生に関連する問題によって更に悪化さ
れる。
シュラウド付きインデューサの回りの再循環流れに関
連する問題を解消するために種々の試みが成されてい
る。例えば、シュラウドの回りの再循環流れを最少とす
るためにインデューサシュラウドの外側周辺部の回りに
ラビリンスシールを設けることが行われている。しかし
ながら、ラビリンスシールが例えどの様に良いものであ
ったとしても、そのシールを介して通過するある程度の
量の流れが常に存在し、それが前述した如き渦の問題を
発生することとなる。
更に、時間がたつと共に、ラビリンスシールはそのシ
ール効果性を失う傾向となり、振動や熱力学的影響によ
ってシールがある程度の摺擦に露呈されるポンプにおい
ては特にそうである。例えば、米国特許第2,984,189号
において提案される如く、循環流れを最少に減少させる
ためにラビリンスシールを広範囲に使用することが可能
である。このように広範囲にラビリンスシールを使用す
ることは実際的ではなく且つコスト高の原因となる。シ
ュラウドから発生する渦に関連する問題を解消するため
にシュラウド付きインデューサの構成に関して種々のそ
の他の方法が提案されている。
目 的 本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、シ
ュラウドの回りに再循環する流体から発生するキャビテ
ーション損失を最少とすることが可能なシュラウド付き
インデューサを提供することを目的とする。本発明の別
の目的とするところは、先端部の渦から又はシュラウド
付きインデューサの回りに再循環する流体によって発生
される渦からの何れからも認識しうる程度のキャビテー
ション損失を蒙ることのないシュラウド付きインデュー
サポンプを提供することである。本発明の更に別の目的
とするところは、インレット流れパターンの乱れを最少
としつつシュラウドの回りに再循環される流体を直接的
に流体インレット内へ再度導入することが可能なシュラ
ウド付きインデューサポンプを提供することである。
構 成 本発明は、円周方向がシュラウドによって取り囲まれ
れいる少なくとも1個の螺旋ブレードを具備するシュラ
ウド付きインデューサを持った改良型ポンプを提供して
いる。該インデューサはポンプハウジング内に回転可能
に装着されている。通常、該ハウジングは流体インレッ
ト及び流体アウトレットを持っており、前記シュラウド
の外側周辺部と前記ハウジングの隣接表面とによって環
状空間が画定されており、それはポンプの動作期間中に
シュラウドに渡って流体の再循環流れを搬送乃至は送給
する。本発明は、このような再循環流れに関連するキャ
ビテーション損失を緩和するための改良を提供するもの
である。本発明の改良によれば、下流側インデューサシ
ュラウド隆起型環状リップ部と、前記環状リップ部と関
連し且つ前記シュラウドハウジング内に形成された第一
シール手段と、前記シュラウドの下流側セグメントと関
連した第二シール手段を具備する羽根と、前記インデュ
ーサブレードの下流側に形成された環状室と、前記第一
シール手段と前記第二シール手段との間の第一渦室(セ
ル)と、前記羽根の下流側セグメントと前記ポンプハウ
ジングとによって形成された少なくとも1個の二次渦室
(セル)と、が設けられており、前記二次渦室(セル)
が前記ポンプハウジングによって形成された環状室と連
通していることを特徴とするものである。
本発明の好適な構成によれば、該ポンプが、ハウジン
グ壁内に形成された少なくとも1個の流体通路を有して
おり、その流体通路が上流側流体源と連通していること
を特徴とする。
実 施 例 第2図は本発明の好適実施例に基づいて構成されたポ
ンプを示しており、それは液中に浸漬可能なシュラウド
付きインデューサポンプ10の基本的な構成要素を示して
いる。このポンプは、インペラ(羽根車)16を具備する
回転可能なロータ14を収納するハウジング12を有してい
る。実質的に円筒状のシュラウド部材18がブレード22の
外側端部28に取り付けられており且つブレード22を取り
囲んでいる。図示した如く、シュラウド部材18は下流側
隆起状環状リップ部(縁部)34を有している。ハウジン
グ12内には、1個のラビリンスシール手段36が形成され
ており、これは前記隆起状リップ部34と関連乃至は共同
している。第二ラビリンスシール手段32が構造的羽根
(ベーン)44の下流側部分内に形成されている。第一ラ
ビリンスシール手段とインペラ16との中間に環状室30が
設けられている。第一渦室(セル)38が、シール手段32
及び36の間においてハウジング12の表面とシュラウドイ
ンデューサ24とによって形成されている。第一渦室(セ
ル)38のすぐ下流側には一連の二次渦室(セル)40が設
けられている。シール手段32及び36及び渦室(セル)38
及び二次渦室(セル)40の目的は、シュラウド24の外側
表面と羽根44の隣接内側表面とによって画成される環状
通路26(第2図及び第3図参照)を介してシュラウド18
の回りを通常流れる再循環流体の流れを最少とさせるこ
とである。
羽根44の外側表面とハウジング12と隣接内側表面とに
よって画定される環状空間42は、環状空間26と、環状室
30と、環状室46との間の流体的連通を与えている。
動作について説明すると、外部パワー源(不図示)か
らトルクがロータ14へ印加される。ハウジング12のイン
レット50を介して流体が導入されると、ブレード22が、
例えば、遠心ポンプのインペラのポンプ動作にとって望
ましい旋回パターンを付与し、該遠心ポンプは流体の圧
力を増加させ且つその流体をハウジング12のアウトレッ
ト渦巻部52内へ放出させる。ブレード22、特にブレード
22のちょうど上流側の部分を通過する流入流体の一部
が、シュラウド24の外側周辺部の構造的羽根44との間に
画定された環状空間26内に入る傾向となる。同時に、環
状室30へ流入する流体は、シュラウド付きインデューサ
18と共同するインペラ16の作用によって渦巻部52へ流出
する。
第2図及び第3図の実施例において、且つ非浸漬型シ
ュラウド付きインデューサポンプを図示した第3図にお
いて矢印で示した如く、通路26を介して漏れシール手段
32を通過して渦室(セル)38内へ流れる流体間に存在す
る圧力差は、環状室30内へ流れる流体の量によって発生
され、該環状室30内へ流れる流体はシール手段36を介し
て流れ渦室(セル)38内の前述した流体と結合する。以
下に更に詳細に説明する如く、渦室(セル)38からの流
体は、次いで、二次渦室(セル)40、環状空間42を介し
て流れ、且つ凹状環状室46へ流れ、そこでその流体は再
度主流インレット流体へ再度導入される。第2図に示さ
れる如く、環状室46からの流体は、インレット流体源へ
帰還され、一方第3図における実施例においては、環状
室46からの流体はブレード22における流体のインレット
流れへ帰還される。流体源としては、例えば、溶融金属
リアクタにおいて使用される如き溶融金属プールとする
ことが可能であり、又はロケットエンジンにおいて使用
される如き燃料貯蔵器とすることも可能である。
前述した如き流体の流れは、第1図に示した如き従来
技術のインデューサにおいて発生する場合には、シュラ
ウド上の再循環流れと呼ばれる流れを発生することとな
り、本発明によらない場合には、インデューサブレード
22に対してキャビテーション損傷を発生させることとな
る。更に理解されるべき事であるが、このような再循環
流れは、シュラウドの回転運動に起因して、実質的に接
線方向又は旋回速度成分を発生させる。
本発明は、部分的に環状室30を形成すべく機能するイ
ンデューサシュラウド24の下流側端部において隆起状環
状リップ部34を持った短寸とさせたインデューサシュラ
ウド24を設けることによって、キャビテーション損傷及
びその他の上述した如き問題を回避している(第2図及
び第3図参照)。第一ラビリンスシール手段36がハウジ
ング12の内側表面によって画定されている。構造的羽根
44は、ラビリンスシール32を有しており、該シールは、
ハウジング12及びシュラウド18と共に、渦室(セル)38
及び二次渦室(セル)40を画定している。前述した通路
42は、上述した如き爾後の再経路決定のために渦室(セ
ル)40から環状室46へ連通を形成している。
再循環流れを最少とすると共にそのような再循環流体
に起因する潜在的なキャビテーション損傷を最少とする
ために、環状室30からの流体をシール手段36を通過して
渦室38内へ流動させ、そこで該流体は強い渦を形成す
る。これらの渦はシール32の近傍において低圧力を発生
させる。インレット50からの流体が環状空間26を介して
流れ、且つ渦室(セル)38内へ導入される。そこで、そ
の流体は環状室30から流入する流体と混合する。次い
で、この混合流体は、二次渦室(セル)40を介して流
れ、シュラウド付きインデューサ18の上流側の構造的羽
根44へ流入する前に更にその旋回速度を減少させる。
本発明の独特の構成は、一次渦室及び二次渦室と共同
して機能し構造的インデューサブレード22における速度
を最少としその際にキャビテーション損傷を回避するこ
とを可能とするシール手段を提供している。本発明は、
更に、改良したサクション性能を有するポンプを提供す
る。
以上、本発明を再循環流体に関して広い意味で説明し
たが、当業者等によって理解される如く、本発明は、水
や、リアクタにおける冷却剤として使用される液体金属
や、リアクションエンジンに使用される推進剤などの液
体に対しても同じく適用可能である。本発明の特に好適
な適用としては、可変スラストレベルで動作するロケッ
トエンジンである。本発明は、従来技術と比較して、キ
ャビテーション無しで広範囲の回転速度及び圧力差に渡
って動作するポンプを提供することを可能とする。
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明
したが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきも
のではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに
種々の変形が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術に基づいて構成された遠心ポンプの概
略断面図、第2図は本発明の好適実施例に基づいて構成
されたシュラウド付きインデューサを持った遠心ポンプ
の概略断面図、第3図は本発明に基づいて構成された防
渦型インデューサの別の実施例を示した概略断面図、で
ある。 (符号の説明) 10:シュラウド付きインデューサポンプ 12:ハウジング 14:ロータ 16:インペラ 18:シュラウド部材 22:ブレード 30:環状室 32:第二ラビリンスシール手段 34:下流側隆起状環状リップ部 36:ラビリンスシール手段 38:第一渦室(セル) 40:第二渦室(セル) 44:羽根(ベーン) 46:環状室

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円周方向がシュラウドによって取り囲まれ
    た少なくとも1個の螺旋ブレードを具備するシュラウド
    付きインデューサを持ったポンプにおいて、前記インデ
    ューサブレードはポンプハウジング内に回転可能に装着
    されており、前記ハウジングは流体インレット及び流体
    アウトレットを持っており、前記シュラウドの外側周辺
    部と前記ハウジングの隣接表面とによって画定された環
    状空間がポンプの動作期間中に前記シュラウドに渡って
    再循環流体を搬送し、前記再循環流れと関連するキャビ
    テーション損失を緩和させたポンプであって、下流側イ
    ンデューサシュラウド隆起状環状リップ部が設けられて
    おり、前記環状リップ部と関連しており且つ前記シュラ
    ウドハウジングに形成した第一シール手段が設けられて
    おり、前記シュラウドの下流側セグメントと関連する第
    二シール手段を具備する羽根が設けられており、前記イ
    ンデューサブレードの下流側に形成された環状室が設け
    られており、前記第一シール手段と前記第二シール手段
    との間に第一渦室が設けられており、前記羽根の下流側
    セグメントと前記ポンプハウジングによって形成された
    少なくとも1個の二次渦室が設けられており、前記二次
    渦室が前記羽根と前記ポンプハウジングによって形成さ
    れた環状室と連通していることを特徴とするポンプ。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記ハウ
    ジング壁内に形成された少なくとも1個の流体搬送用環
    状空間が設けられており、前記流体搬送用環状空間が前
    記羽根の上流側の凹状環状室及び上流側流体源と連通し
    ていることを特徴とするポンプ。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項において、前記第一
    及び第二シール手段がラビリンスシールを有しているこ
    とを特徴とするポンプ。
JP63329514A 1987-12-28 1988-12-28 シュラウド付きインデューサポンプ Expired - Lifetime JP2739874B2 (ja)

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US138.465 1987-12-28

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JPH01211694A JPH01211694A (ja) 1989-08-24
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