JP3897222B2 - 螺旋状翼を有する横軸ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来の小型横軸渦巻ポンプに比較して、軽量、コンパクトな横軸ポンプの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に主に水等の液体の移送用として、渦巻ポンプ（ボリュートポンプ）が構造が簡単である点から多く使用されている。図４は従来の小型横軸渦巻ポンプの一例を示すものである。図４において、符号２０は渦巻ポンプであり、この渦巻ポンプ２０に設けられた主軸２１の一端と、電動機２２の駆動軸２３とは軸継手２４によって連結されている。符号２５は渦巻ポンプ２０と電動機２２を一体に載置するための共通ベッドである。次に、渦巻ポンプ２０の構成について詳述する。ケーシング２６に設けた軸受２７により主軸２１を軸支するとともに、軸封装置２８で水の漏洩を防止するようにし、又、前記主軸２１の一端には羽根車２９を固着している。そして、吸込口３０から流入した水は羽根車２９によって加速増圧され、該羽根車２９の外周から送り出される水は、渦巻室３１に集まり、この渦巻室３１で整流されて、吐出口３２まで導かれる構造になっている。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
上記のような従来の小型横軸渦巻ポンプ２０においては、吸込口３０から流入した水を羽根車２９で加速し、この加速された水の速度エネルギーを圧力エネルギーに変えて吐出口３２へ導くために渦巻室３１が設けられている。そして、該渦巻室３１は羽根車２９の外周を囲むように構成されているのでケーシング２６の外径は羽根車２９の外径に渦巻室３１の高さを加えたものとなり、ケーシング２６の外径は羽根車２９の外径よりも相当大きいものとなりポンプ自体が大型となり、重量も重くなる。
【０００４】
又、ケーシング２６は共通ベッド２５に取付けるための脚と吐出口３２とを一体に製作するため、吐出口３２の方向は固定されており、配管を施工する際には吐出口３２の位置に合わせるように配管しなければならず、ポンプの据付け状況によっては数個所の曲管部が余計に必要となって、大きな配管抵抗を生じていた。
【０００５】
上記の小型横軸渦巻ポンプ２０の羽根車２９はその構造上、キャビテーションが発生しやすく、キャビテーションが発生した状態で長時間運転を続けると、羽根車２９がエロージョンをうけ、羽根に割れが発生したり、折れたりすることがあり、ポンプの寿命を短くする原因となっている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は小型横軸ポンプの羽根に、複数枚の螺旋状翼を採用し、該螺旋状翼の外周先端部をケーシングの吸込口近傍まで延設して、螺旋状の羽根面を長く、広くした。前記螺旋状翼を設けた羽根車の後方に案内羽根を配設し、該案内羽根で整流された水を排出するために案内羽根の後方に吐出エルボを設けた。駆動軸の他端は軸継手によって電動機の出力軸と連結し、横軸ポンプと電動機とを一体に共通ベッドに載置した。前記吐出エルボを駆動軸に同心状に軸支し、該吐出エルボの吐出口を等間隔に位相をずらせて回動自在として、配管の曲管部を極力少なくし、吐出側の配管抵抗を減少させる。又、ポンプの軽量化を図るためにケーシングを吸込管とポンプケーシングとで構成し、ポンプケーシングを鋳鋼で製作し、吸込管と吐出エルボを鋼材で製作することにより吸込管と吐出エルボの板厚を薄くすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は上述のような構成により、ケーシングの吸込口から流入した水を羽根車で加圧増速し、ケーシング内部でこの水を整流して吐出口から排出する小型横軸ポンプにおいて、該羽根車には複数枚の螺旋状翼を略円錐状のハブの周方向に等間隔に位相をずらせて配設し、該螺旋状翼の外周先端部は吸込口近傍まで延設した羽根車を用いた。上記の螺旋状翼は先端が吸込口まで延びた複数枚の長い一枚羽根で形成してあるので、該螺旋状翼の先端部から吸引した水はこの捩じれた長い羽根面によって加圧増速され、高揚程が得られるものである。又、この複数枚の螺旋状翼は互いにポンプの駆動軸回りに等間隔に位相をずらせて配設されているので、体積効率が良く、吐出量を増大することができる。本発明の小型横軸ポンプにあっては螺旋状翼の枚数はポンプのバランス、送水量、揚程の効率の面から２〜３枚が最適である。
【０００８】
本発明のポンプでは２〜３枚の螺旋状翼を等間隔に位相をずらせて配設しているため、駆動軸に関してのバランスが良好となり、ポンプに与える振動が極めて小さく、ポンプの効率が良くなるものであるが、一枚だけの螺旋状翼では駆動軸に関してのバランスがとりにくく、振動の発生が起こりポンプの効率が低下する。
【０００９】
上記羽根車後方のケーシング内の流路には整流用の案内羽根を設け、この案内羽根で前記螺旋状翼で加速増圧した水の速度エネルギーを圧力エネルギーに変えるものである。上記案内羽根も螺旋状翼と同様、複数枚設けられ、これらの案内羽根は互いにポンプの駆動軸回りに等間隔に位相をずらせて配設されているので、バランスよく整流されてポンプに振動を生じさせることが極めて小さいものである。本発明の小型横軸ポンプにあっては案内羽根の枚数は整流効率の面から３〜４枚が最適である。上述のように案内羽根を羽根車の後部に配設しているので、整流のための渦巻室は不要となり、ケーシングの外径は羽根車の外径にケーシングの厚みを加えたものだけとなり、ポンプ本体が小型・軽量になる。
【００１０】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。まず、図１は本発明の横軸ポンプの一部を切断した側面図である。この横軸ポンプのケーシング１は吸込口２から吐出側に向かって鉢形状の末広がりに形成された吸込管３と、この吸込管３で吸引され加速増圧された水を整流するための案内羽根５を設けたポンプケーシング４からなる。ポンプケーシング４の吐出側には吐出エルボ６を着脱自在に配設しており、吐出エルボ６は吐出口７を有する。このポンプケーシング４の案内羽根５によって整流された水は吐出エルボ６へ流入し、この吐出エルボ６によって９０度方向転換をして吐出口７より排出する。なお、符号１２はポンプケーシング４に取付けられた軸受であり、駆動軸８を軸支している。
【００１１】
上記吐出エルボ６の側壁を貫通して吸込管３部まで延設した駆動軸８の一端に羽根車９が止着されている。この羽根車９は略円錐状のハブ１０と、このハブ１０の周方向に等間隔に位相をずらせて配設している複数枚の螺旋状翼１１とからなる。この螺旋状翼１１は図２に示すように、ポンプに用いられる羽根を螺旋状に順次継足して構成したもので基部から先端部にかけて、ハブ１０の外周面に垂直な方向の羽根幅寸法が徐々に減少するように先細り状に構成されており、その周縁は図１に示すようにケーシング１の内面に接近させている。又、この螺旋状翼１１の外周先端部１１ａはハブ１０の頂部を通過してケーシング１の吸込口２近傍まで延設させてある。
【００１２】
次に、駆動軸８の他端は吐出エルボ６の側壁より外部に突出しており、この先端と電動機１３の出力軸１４とは軸継手１５によって連結されている。符号１６は横軸ポンプと電動機１３とを一体に載置するための共通ベッドである。上記吐出エルボ６の側壁貫通部で駆動軸８は軸受１７によって軸支されている。又、符号１８は貫通部からの液漏を防止するために設けられた軸封装置であり、グランドパッキン方式あるいはメカニカルシール方式のいずれかを使用する。
【００１３】
上記記載のポンプケーシング４の吐出側のフランジ４ａと吐出エルボ６の流入側のフランジ６ａとはボルト１９…によって締結されており、このフランジ４ａ、６ａは駆動軸８と同心状に形成されている。又、このフランジ４ａ、６ａを締結しているボルト１９…の中心線も駆動軸８と同心状にあり、４５度ピッチで等間隔に８個所設けられており、このボルト１９…を取外すことによって吐出エルボ６は左右に回動する。図３はこの吐出エルボ６の回動状態を示す模式図であり、吐出口７が水平状態の位置を０度として、左へ４５度及び９０度回動し、右へ４５度及び９０度回動可能であり、吐出側の配管ルートに合わせて５ヶ所の位置より最適な位置を選択し、再度ボルト１９…で締結すればよいものである。このように吐出口７の位置を配管ルートに合わせることによって吐出側配管の曲管部が少なくなり、配管抵抗を減らすことができる。
【００１４】
又、ポンプケーシング４は案内羽根５と一体でステンレス鋼やニッケル・クロム・モリブデン系合金等の耐食性を有する鋳鋼で製作し、吸込管３と吐出エルボ６はステンレス鋼やニッケル・クロム・モリブデン系合金等の耐食性を有する鋼材で製作することにより、吸込管３と吐出エルボ６の板厚を薄くすることができ、ポンプ重量の軽量化が図れる。そして、吸込管３、ポンプケーシング４、吐出エルボ６はそれぞれボルトで締結しているので、分解・点検が簡単に行なえ、メンテナンスが容易である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の横軸ポンプは羽根車に複数枚の螺旋状翼を使用し、この螺旋状翼の外周先端部をケーシングの吸込口近傍まで延設した。そして、吸込水を整流するための渦巻室に代えて螺旋状翼の後位側に案内羽根を設けたので、この複数枚の長く、広い螺旋状翼の先端部から吸引した水は長い羽根面によって加速増圧され、高揚程が得られ、体積効率が良いものである。又、ケーシング外径寸法が小さくなるため、ポンプ本体が小型・軽量となる。そして、吐出口が回動自在のため、吐出側配管の曲管部が少なくなり、配管抵抗を小さくすることができ、プロセスから排水までの巾広い用途に利用できる小型横軸ポンプである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る横軸ポンプの一部を切断した側面図である。
【図２】 本発明に係る螺旋状翼の配設状態を示す底面図である。
【図３】 同じく吐出エルボの回動状態を示す模式図である。
【図４】 従来の小型横軸渦巻ポンプの一部を切断した側面図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ 吸込口
３ 吸込管
４ ポンプケーシング
５ 案内羽根
６ 吐出エルボ
７ 吐出口
８ 駆動軸
９ 羽根車
１０ ハブ
１１ 螺旋状翼
１１ａ 外周先端部

Claims (3)

1. 水平方向に配置したケーシング（１）に、水流方向を変位させる吐出エルボ（６）を連結し、吐出エルボ（６）の側壁を貫通してケーシング（１）の中心部まで延設した駆動軸（８）の一端に羽根車（９）を止着した横軸ポンプにおいて、前記羽根車（９）には複数枚の螺旋状翼（１１）を略円錐状のハブ（１０）の周方向に等間隔に位相をずらせて配設し、該螺旋状翼（１１）の外周先端部（１１ａ）はケーシング（１）の吸込口（２）近傍まで延設し、さらに、螺旋状翼（１１）の後位側の流路には整流用の案内羽根（５）を設け、駆動軸（８）の他端を軸継手（１５）によって電動機（１３）の出力軸（１４）と連結し、横軸ポンプと電動機（１３）とを一体に共通ベッド（１６）に載置したことを特徴とする螺旋状翼を有する横軸ポンプ。
2. 上記記載の吐出エルボ（６）をケーシング（１）に着脱自在に配設し、吐出エルボ（６）の流入側を駆動軸（８）に同心状に軸支するとともに、該吐出エルボ（６）の吐出口（７）を前記ケーシング（１）の水平中心線から上方１８０度の範囲において、等間隔に位相をずらせて回動自在としたことを特徴とする請求項１に記載の螺旋状翼を有する横軸ポンプ。
3. 上記記載のケーシング（１）を吸込管（３）とポンプケーシング（４）とに分割し、前記羽根車（９）を収納している吸込管（３）及び前記吐出エルボ（６）は耐食性を有する鋼材で製作し、ポンプケーシング（４）は案内羽根（５）と一体に耐食性を有する鋳鋼で製作し、吸込管（３）、ポンプケーシング（４）、吐出エルボ（６）はそれぞれボルトで合着していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の螺旋状翼を有する横軸ポンプ。

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