JP3170148B2 - 両吸込型ポンプ - Google Patents

両吸込型ポンプ

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JP3170148B2 JP18551594A JP18551594A JP3170148B2 JP 3170148 B2 JP3170148 B2 JP 3170148B2 JP 18551594 A JP18551594 A JP 18551594A JP 18551594 A JP18551594 A JP 18551594A JP 3170148 B2 JP3170148 B2 JP 3170148B2
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  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は両吸込型ポンプに係り、
特に流量−揚程(Q−H)特性の異なる2つの羽根車要
素を並列して設け、ポンプ効率の特性曲線の平坦化と軸
推力方向の安定化を企る両吸込型ポンプに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来の両吸込型ポンプは、全く同一の2
つの羽根車要素から成り立っていた。即ち、従来の両吸
込型ポンプは、2つの羽根車要素を背中合わせにして一
体化した両吸込型羽根車を使用したものと、2つの羽根
車要素を個々の片吸込用羽根車に分離して2つの片吸込
用羽根車を使用したものとがある。いずれのポンプにお
いても、全く同一の羽根車要素を使用して両吸込型ポン
プを構成していた。このため、ポンプ効率の曲線は片吸
込型ポンプと同様にある流量点において最高効率を示
し、その流量点の前後において、急激に効率が低下する
特性を有していた。この特性はポンプ設計点と実際の運
転点が完全に一致し、且つ、ポンプの用途上、運転点が
変化しない場合には何の問題も生じない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
はそのような運転条件が満たされる場合は極めて少な
い。すなわち、ポンプ選定は、ポンプの用途上、考えら
れうる最大流量点で行われるが、実際には、最大流量点
で使用されるのは稀な場合が多い。従って、ポンプは最
大効率で運転されずに、極めて低効率な点で運転される
ことになる。このような現象は、特に用途の限定されな
い汎用ポンプにおいて顕著である。
【0004】従来の両吸込型ポンプの第2の問題点は、
両側の羽根車要素が全く同一(勝手反対ではあるが)で
あるため、軸推力が一方向に安定して作用しない点であ
る。従って、軸推力を支えるための軸受は、2方向に対
応しうるものでなければならない。この場合、軸推力は
ほぼバランスするため、大きな負荷容量の軸受を必要と
はしないが、それにしても2方向対応のものが必要であ
る。また、軸推力が安定しない為に主軸が振れて騒音が
生ずる等の問題がある。
【0005】本発明は前述の問題に鑑み、ポンプ効率の
特性曲線をなだらかで平坦なものにし、運転点が変動し
ても、同程度の効率を維持できる両吸込型ポンプを提供
することを目的とする。
【0006】本発明の第2の目的は、軸推力を一方向に
安定させ、軸受を一方向対応のものにすると共に、軸の
振れを防止して、騒音等の問題を解決することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明は、流量−揚程(Q−H)特性の異なる2
つの羽根車要素を並列に設け、前記2つの羽根車要素は
設計点流量が比較的小流量側の羽根車要素と設計点流量
が比較的大流量側の羽根車要素とからなることを特徴と
するものである。
【0008】
【作用】本発明は流量−揚程特性の異なる2つの羽根車
要素を並列に設け、一方の羽根車要素の流量範囲を比較
的大流量側に位置するように設計し、他方の羽根車要素
の流量範囲を比較的小流量側に位置するように設計す
る。この結果、両吸込型ポンプとしてのポンプ効率の特
性曲線はなだらかな特性となり、運転点が変動しても、
同程度の効率を維持できる。
【0009】また、本発明では2つの羽根車要素の外径
を同一とし、羽根出口幅を相違させることにより、軸推
力の向きを安定させることができる。特に2つの羽根車
要素を個々の羽根車に分解した片吸込用羽根車を使用す
ると、多段両吸込ポンプも容易に構成できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明に係る両吸込型ポンプの実施例
を図面を参照して説明する。図1は本発明の両吸込型ポ
ンプの第1実施例を示す断面図である。図1において、
符号51は上部ケーシングであり、符号52が下部ケー
シングであり、これら上下部ケーシング51,52によ
りケーシングが構成されている。下部ケーシング52に
は吸込口52aが形成されるとともに吐出口(図示せ
ず)が形成されている。そして、ケーシング内には両吸
込型羽根車60が配置されている。両吸込型羽根車60
は主軸53に固定されており、主軸53は両端部近傍で
軸受54,55により回転可能に支承されている。ま
た、主軸53がケーシングを貫通する部分には軸封装置
56,57が設けられている。
【0011】次に、両吸込型ポンプの要部である両吸込
型羽根車60について、図2を参照して説明する。図2
において、符号61は主板であり、主板61の中央部に
は、主軸53から羽根車60に駆動力を伝えるためのボ
ス61aが設けられている。ボス61aにはキー溝61
bが設けられ、キー58(図1参照)によって主軸53
からボス61aに駆動力が伝えられる。主板61の片側
には、符号64及び62で示されるA翼とA側板が設け
られている。この際、主板61の外径と、A翼64及び
A側板62の外径は同一となっている。
【0012】主板61の他の一側には符号65及び63
で示されるB翼とB側板が設けられている。この際、B
翼65とB側板63の外径は同一であって、且つ、その
外径は、主板61の外径よりも小さくなっている。ま
た、A翼64とB翼65の幅(図中にB2AとB2Bで示
す)は、B2A>B2Bとなっている。符号66及び67は
ライナリングである。
【0013】しかして、A側板62とA翼64と主板6
1にて羽根車要素Aが構成され、B側板63とB翼65
と主板61にて羽根車要素Bが構成されている。羽根車
要素Aの外径D2Aと羽根車要素Bの外径D2B はD2A
2Bとなっている。また、羽根車要素Aの吸込径D1A
羽根車要素Bの吸込径D1BはD1A>D1Bとなっている。
尚、本実施例では、製作上の都合から主板61,A翼
64及びB翼65,A側板62及びB側板63は板金を
プレス成形して作成し、互いに溶接している。
【0014】A翼64とB翼65はポンプ締切揚程がほ
ぼ同一となるように、例えば、翼の出口角度を相違させ
るか、あるいは翼の枚数を相違させている。これは、小
流量運転時の圧力のアンバランスによって、羽根車要素
Aから羽根車要素Bへの(あるいはその反対)逆流現象
を防止するためである。
【0015】このように構成しているため、羽根車要素
Aと羽根車要素Bのポンプ特性は異なったものとなる。
図3は羽根車要素Aと羽根車要素Bのポンプ特性を示す
図であり、図3(a)は流量(Q)と揚程(H)との関
係を示す図、図3(b)は流量(Q)と軸動力(P)と
の関係を示す図、図3(C)は流量(Q)とポンプ効率
(η)との関係を示す図である。すなわち、図3に示す
ように、羽根車要素Aのポンプ特性がを呈するのに対
し、羽根車要素Bのポンプ特性はのようになる。これ
ら2つの羽根車要素A及びBによってなる両吸込ポンプ
の流量と軸動力は、羽根車要素Aの流量(又は軸動力)
に、羽根車要素Aと同一揚程時の要素Bの流量(又は軸
動力)を単純に加えたもの、すなわちとなる。図3に
おいて、は従来のポンプのポンプ特性を示す。
【0016】一方、ポンプ効率は、小流量・高揚程時に
おいて、羽根車要素Bの方が高く、大流量・低揚程時に
おいて、羽根車要素Aの方が高くなるように設計してい
る。また、各々の最高効率点での効率は、羽根車要素A
の方が羽根車要素Bよりも高くなるように設計してい
る。この場合、2つの羽根車要素によってなる両吸込型
ポンプの効率は、各々の要素のポンプ効率を加重平均し
た値となる。
【0017】この結果、両吸込ポンプの効率曲線は、最
高効率点における効率が比較的低い値となるものの、全
流量域において効率変化の少ない、なだらかなものとな
る。
【0018】次に羽根車に加わる軸推力は、簡易には、
主板の平面積から羽根車吸込面積を減じたものに、圧力
を乗じて求める。図2において、要素Aに働く軸推力F
A と要素Bに働く軸推力FB は、 FA= (π/4){(D2A 2 −D1A 2 )}×P FB =(π/4){(D2A 2 −D1B 2 )}×P とな
る。
【0019】ここで、D1A>D1Bであるから、結局、羽
根車全体としては、 軸推力=FB −FA =(π/4){(D1A 2
1B 2 )}×P となる。 すなわち、軸推力は、常に安定した方向へ働く。また軸
推力の絶対値は、高々羽根車要素Aと羽根車要素Bの吸
込径の違いによるものであって、あまり大きくはない。
従って、軸受の負荷容量をさほど上げる必要もない。
【0020】図2に示した実施例では、2つの羽根車要
素の諸元を大きく異ならせて説明したが、勿論これら全
ての諸元を相違させる必要はない。最も簡便な方法とし
ては、図4に示すようにD2A =D2B とし、D1A>D1B
およびB2A>B2Bのみを実施するだけでもポンプ効率の
特性曲線の平坦化の効果は大きい。
【0021】図5乃至図7は本発明の第2実施例を示す
図である。図5は本発明の両吸込型ポンプの1種である
全周流型両吸込ポンプの断面図であり、図6は図5のV
I−VI線断面図である。
【0022】全周流型両吸込ポンプは、図5に示すよう
に中央にキャンドモータ1を備えており、このキャンド
モータ1の主軸2の両軸端に軸方向外方に開口した吸込
部を有する片吸込型羽根車3A,4A;3B,4Bがそ
れぞれ固定されている。そして、これらキャンドモータ
1及び片吸込型羽根車3A,4A;3B,4Bを収容す
る外筒5及び左右のカバー6,7が設けられている。外
筒5とカバー6及び外筒5とカバー7とは、フランジ
8,9で固定されている。羽根車3A,4A;3B,4
Bの各翼は板金により製作されている。
【0023】前記外筒5は両端部近傍にそれぞれ吸込窓
5a,5bを具備し、外筒5の外部には、これら吸込窓
5a,5bを接続するように吸込ケース10が設置され
ている。吸込ケース10は中央部にポンプ吸込口11が
開口している。また吸込ケース10内に空気溜りができ
ないように、図6に示されるように外筒5の外周部の吸
込窓5a,5bの円周方向の幅W1 を吸込ケース10の
幅W2 と対応させている。そして、ポンプ吸込口11に
は吸込フランジ12が設けられている。
【0024】外筒5の内部には、仕切板15,16が固
定されている。仕切板15,16は開口部15a,16
aにゴム等の弾性材からなるシール部材17,17が固
定され、底部15b,16bに吸込開口15c,16c
が形成されている。
【0025】また仕切板15,16の内側には、それぞ
れ第1内ケーシング18A,18B及び第2内ケーシン
グ19A,19Bが設置されている。第1内ケーシング
18A,18Bは戻り羽根18a,18aを有し、第2
内ケーシング19A,19Bはガイドベーン又はボリュ
ートを構成する案内装置19a,19aを有している。
第2内ケーシング19A,19Bはインロー嵌合部を有
し、このインロー嵌合部がキャンドモータ1のモータフ
レーム24と嵌合されている。第1内ケーシング18
A,18Bと仕切板15,16との間隙にはシール部材
20,20がそれぞれ介装されており、このシール部材
20,20によって吸込側(低圧側)と吐出側(高圧
側)とがシールされている。第1,第2内ケーシング1
8A,18B;19A,19Bの内端には、それぞれラ
イナーリング21が配設されている。
【0026】前記キャンドモータ1のモータフレーム2
4は略円筒状のフレーム外胴25と、このフレーム外胴
25の両側開口部に設けられたフレーム側板26,27
とから構成されている。モータフレーム外胴25にはケ
ーブルハウジング22が溶接によって固定されており、
モータフレーム外胴25内のコイルからリード線を外部
に引出すとともにこのケーブルハウジング22内で電源
ケーブル46と接続するようになっている。ケーブルハ
ウジング22には、電源ケーブル46を保持するための
ケーブルコネクタ47が溶接されている。
【0027】前記モータフレーム24内には、ステータ
28及びロータ29が配設されている。ロータ29は主
軸2によって支持されており、また、ステータ28の内
側には円筒状のキャン30が嵌着されている。
【0028】前記フレーム側板26,27には、軸受ハ
ウジング31,32が着脱可能に設けられており、この
軸受ハウジング31,32はラジアル軸受33,34を
それぞれ保持しており、ラジアル軸受33は主軸2に嵌
合された軸スリーブ35を回転支承し、ラジアル軸受3
4は主軸2に嵌合された軸スリーブ36を回転支承する
ようになっている。前記軸受ハウジング31,32とモ
ータフレーム側板26,27との固定は、すきまばめの
インローと弾性材からなるOリング37,38によって
それぞれなされている。
【0029】しかして、外筒5とキャンドモータ1のモ
ータフレーム24との間には環状の空間40が形成さ
れ、外筒5の外周部には開口5cが形成され、この開口
部に吐出ノズル41が固定されている。吐出ノズル41
には吐出口41aが開口されるとともに吐出フランジ4
2が固定されている。
【0030】本実施例においては、片吸込型羽根車3A
と3Bとが対をなす2つの羽根車要素を構成し、片吸込
型羽根車4Aと4Bとが対をなす2つの羽根車要素を構
成している。羽根車3Aと4Aとは同一の流量−揚程
(Q−H)特性を有し、羽根車3Bと4Bとは同一の流
量−揚程(Q−H)特性を有しているが、羽根車3A,
4Aと羽根車3B,4Bとは異なった流量−揚程(Q−
H)特性を有している。
【0031】図7(a)及び図7(b)は、羽根車3
A,4A;3B,4Bの詳細を示す断面図である。図7
(a)に示す例においては、羽根車3A(又は4A)は
図2に示す羽根車要素Aと同一の諸元を有し、羽根車3
B(又は4B)は図2に示す羽根車要素Bと同一の諸元
を有している。また、図7(b)に示す例においては、
羽根車3A(又は4A)は図4に示す羽根車要素Aと同
一の諸元を有し、羽根車3B(又は4B)は図4に示す
羽根車要素Bと同一の諸元を有している。即ち、図5、
図6、図7(a)及び図7(b)に示す例においては、
2つの羽根車要素A,Bを個々の片吸込用羽根車3Aと
3B及び4Aと4Bに分離し、これら2つの片吸込用羽
根車3Aと3B及び4Aと4Bを使用して2段の両吸込
型ポンプを構成している。
【0032】このように第2実施例においては、勝手反
対(例えば羽根車吸込口から見たときの回転方向が逆)
で、流量−揚程特性の異なる2種類の片吸込型羽根車を
用意することにより図3に示すポンプ特性が得られ、第
1実施例と同様の効果が得られる。この場合、既存の片
吸込ポンプ用の羽根車を流用することができるため、製
作上都合が良く、且つ、多段両吸込型ポンプを容易に製
作できるメリットもある。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、両
吸込型ポンプとしての効率曲線は、最高効率点における
効率が比較的低い値となるものの、全流量域において効
率変化の少ないなだらかな特性となり、運転点が変動し
ても同程度の効率を維持することができる。
【0034】また本発明によれば、軸推力を一方向に安
定させ、軸受を一方向対応のものにすると共に、軸の振
れを防止して、騒音等の問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る両吸込型ポンプの第1実施例を示
す図である。
【図2】本発明に係る両吸込型ポンプにおける両吸込型
羽根車の詳細を示す断面図である。
【図3】本発明に係る両吸込型ポンプにおける特性曲線
を示す図である。
【図4】本発明に係る両吸込型ポンプにおける両吸込型
羽根車の他の例を示す断面図である。
【図5】本発明に係る両吸込型ポンプの第2実施例を示
す断面図である。
【図6】図5のVI−VI線断面図である。
【図7】本発明に係る両吸込型ポンプにおける片吸込型
羽根車の詳細を示す断面図。
【符号の説明】
1 キャンドモータ 2 主軸 3A,3B,4A,4B 片吸込型羽根車 5 外筒 6,7 カバー 8,9 フランジ 10 吸込カバー 11 ポンプ吸込口 15,16 仕切板 18A,18B 第1内ケーシング 19A,19B 第2内ケーシング 17,20 シール部材 22 ケーブルハウジング 24 モータフレーム 25 フレーム外胴 26,27 フレーム側板 31,32 軸受ハウジング 37,38 Oリング 40 環状流路 41 吐出ノズル 51 上部ケーシング 52 下部ケーシング 53 主軸 60 両吸込型羽根車 61 主板 62 A側板 63 B側板 64 A翼 65 B翼
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊勢本 耕司 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株式会社 荏原総合研究所内 (72)発明者 上井 圭太 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株式会社 荏原総合研究所内 (72)発明者 宮崎 義晶 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株式会社 荏原総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−123707(JP,A) 実開 昭63−119894(JP,U) 実開 昭50−124601(JP,U) 実開 平1−97032(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 13/14 F04D 29/30

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流量−揚程(Q−H)特性の異なる2つ
    の羽根車要素を並列に設け、前記2つの羽根車要素は設
    計点流量が比較的小流量側の羽根車要素と設計点流量が
    比較的大流量側の羽根車要素とからなることを特徴とす
    る両吸込型ポンプ。
  2. 【請求項2】 前記2つの羽根車要素の外径(D2 )を
    同一とし、吸込径(D1 )を相違させたことを特徴とす
    る請求項1に記載の両吸込型ポンプ。
  3. 【請求項3】 前記2つの羽根車要素の外径(D2 )を
    同一とし、羽根出口幅(B2 )を相違させたことを特徴
    とする請求項1又は2に記載の両吸込型ポンプ。
  4. 【請求項4】 前記2つの羽根車要素の翼の出口角度を
    相違させたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
    1項に記載の両吸込型ポンプ。
  5. 【請求項5】 前記2つの羽根車要素の翼の枚数を相違
    させたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項
    に記載の両吸込型ポンプ。
  6. 【請求項6】 前記2つの羽根車要素を一体化した両吸
    込用羽根車からなることを特徴とする請求項1乃至5の
    いずれか1項に記載の両吸込型ポンプ。
  7. 【請求項7】 前記2つの羽根車要素を個々の片吸込用
    羽根車に分離し、該2つの片吸込用羽根車を使用して構
    成したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項
    に記載の両吸込型ポンプ。
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