JP4065872B2 - Centrifugal impeller and fluid machinery - Google Patents
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Description
本発明は、ポンプ、圧縮機、ポンプ逆転水車を含む水車等の流体機械に使用される遠心羽根車に関する。 The present invention relates to a centrifugal impeller used in a fluid machine such as a water turbine including a pump, a compressor, and a pump reversing water turbine.
遠心羽根車は、種々の流体機械に広範に使用されており、その性能改善に関する種々の試みがなされている(例えば、特許文献1参照)。 Centrifugal impellers are widely used in various fluid machines, and various attempts have been made to improve their performance (see, for example, Patent Document 1).
近時、省エネルギー等の観点から、遠心羽根車の性能調整に対する要求が高まっている。回転数が一定の場合、遠心羽根車を備える遠心ポンプの性能調整の方法としては、第1に遠心ポンプの吐出側の管路に開度調整可能な制御弁を設けることが知られている。また、第2の方法としては、遠心羽根車の外径を加工して縮小することが知られている。 Recently, demands for performance adjustment of centrifugal impellers are increasing from the viewpoint of energy saving. As a method for adjusting the performance of a centrifugal pump provided with a centrifugal impeller when the rotational speed is constant, it is known to firstly provide a control valve whose opening degree can be adjusted in a pipe on the discharge side of the centrifugal pump. Further, as a second method, it is known that the outer diameter of the centrifugal impeller is reduced by processing.
しかし、第1の方法には、制御弁を管路に設けること自体で損失が生じ、効率低下を招くという問題がある。 However, the first method has a problem in that a loss is caused by providing the control valve in the pipeline itself, resulting in a decrease in efficiency.
また、第2の方法には以下の問題がある。遠心ポンプの性能曲線を示す図15を参照すると、η1’,η2’は効率、H1’,H2’は揚程曲線(H−Q曲線)、N1’,N2’は吸込実揚程(NPSH)を示す。また、実線の性能曲線η1’,H1’,N1’は遠心羽根車の直径がD1の場合を示し、点線の性能曲線η2’,H2’,N2’は遠心羽根車の外径を縮小する加工を施して直径D2(D2<D1)とした場合を示す。 Further, the second method has the following problems. Referring to FIG. 15 showing the performance curve of the centrifugal pump, η 1 ′ and η 2 ′ are efficiency, H 1 ′ and H 2 ′ are head curves (HQ curves), and N 1 ′ and N 2 ′ are suction actuals. The head (NPSH) is shown. The solid performance curves η 1 ′, H 1 ′, N 1 ′ indicate the case where the diameter of the centrifugal impeller is D1, and the dotted performance curves η 2 ′, H 2 ′, N 2 ′ indicate the centrifugal impeller. A case where the diameter D2 (D2 <D1) is obtained by performing processing to reduce the outer diameter is shown.
遠心羽根車の性能調整では、使用流量(例えば図15の流量Q1)での揚程のみを変更し、締切揚程(流量が零のときの揚程)は維持することが好ましい。しかし、揚程曲線H1’,H2’を比較すると明らかなように、遠心羽根車の外径を縮小した場合、使用流量Q1付近の流量域で揚程が低下するだけでなく、締切揚程も大幅に低下する。また、効率η1’,η2’を比較すれば明らかなように、遠心羽根車の外径を縮小すると最高効率点も大きく変化する。さらに、吸込実揚程N1’,N2’を比較すれば明らかなように、遠心羽根車の外径を縮小すると吸込性能も変化してしまう。さらにまた、遠心羽根車の外径を縮小する加工は比較的容易であるが、加工により外径を拡大することは困難である。従って、第2の方法では揚程を低減する調整は可能でも、揚程を増加させる調整はできない。以上の点で、第2の方法は性能調整の自由度が低い。 In adjusting the performance of the centrifugal impeller, it is preferable to change only the lift at the operating flow rate (for example, the flow rate Q 1 in FIG. 15) and maintain the deadline lift (the lift when the flow rate is zero). However, when the outer diameter of the centrifugal impeller is reduced, as is clear when the head curves H 1 ′ and H 2 ′ are compared, not only the head falls in the flow rate region near the working flow rate Q 1 but also the cutoff head. Decrease significantly. Further, as apparent from comparing the efficiency η 1 ′ and η 2 ′, when the outer diameter of the centrifugal impeller is reduced, the maximum efficiency point changes greatly. Further, as is clear from the comparison of the actual suction heads N 1 ′ and N 2 ′, when the outer diameter of the centrifugal impeller is reduced, the suction performance also changes. Furthermore, processing for reducing the outer diameter of the centrifugal impeller is relatively easy, but it is difficult to increase the outer diameter by processing. Therefore, the second method can be adjusted to reduce the lift, but cannot be adjusted to increase the lift. In view of the above, the second method has a low degree of freedom in performance adjustment.
軸流羽根車や斜流羽根車については、性能調整のために可動羽根とすることが知られている。しかし、この種の可動羽根は個々の羽根全体を動かすことで羽根角を調整する機構であるので、遠心羽根車には適用することができない。 It is known that the axial flow impeller and the mixed flow impeller are movable blades for performance adjustment. However, this type of movable blade is a mechanism that adjusts the blade angle by moving the entire individual blade, and thus cannot be applied to a centrifugal impeller.
本発明は、損失を抑制しつつ、自由度の高い性能調整を実現できる遠心羽根車を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a centrifugal impeller capable of realizing performance adjustment with a high degree of freedom while suppressing loss.
本発明は、側壁板に翼列状に配置され、入口が前記側壁板の回転中心側に位置する一方、出口が前記側壁板の外周側に位置する複数の羽根と、それぞれ対応する前記羽根の出口から前記側壁板の回転方向と反対側に向かって、前記側壁板の外周に沿って延びる複数の補助翼とを備えることを特徴とする、遠心羽根車を提供する。 According to the present invention, a plurality of blades are arranged on the side wall plate in a blade row, the inlet is positioned on the rotation center side of the side wall plate, and the outlet is positioned on the outer peripheral side of the side wall plate, and the corresponding blades A centrifugal impeller comprising a plurality of auxiliary blades extending along an outer periphery of the side wall plate from an outlet toward a direction opposite to a rotation direction of the side wall plate.
前記羽根の出口角度と前記補助翼の翼角度は異なっている。 The exit angle of the blade and the blade angle of the auxiliary blade are different.
本発明の羽根車は、補助翼の翼長を調節することで性能調整を行うことができる。また、性能調整のために羽根を加工する必要がないので、性能調整の自由度が高い。さらに、性能調整のための制御弁を管路に設ける必要がないので、損失を抑制することができる。 The impeller of the present invention can perform performance adjustment by adjusting the blade length of the auxiliary blade. Moreover, since it is not necessary to process a blade | wing for performance adjustment, the freedom degree of performance adjustment is high. Furthermore, since it is not necessary to provide a control valve for performance adjustment in the pipe line, loss can be suppressed.
本明細書では、前記補助翼の翼長は、側板の外周における前記回転方向上流側の羽根の端部から補助翼の先端までの長さとして定義される。また、補助翼の翼角度は、補助翼の先端における補助翼が延びる方向と、補助翼の先端における側壁板の外周の接線方向とがなす角度として定義される。 In the present specification, the blade length of the auxiliary blade is defined as the length from the end of the blade on the upstream side in the rotation direction to the tip of the auxiliary blade on the outer periphery of the side plate. The blade angle of the auxiliary wing is defined as an angle formed by the direction in which the auxiliary wing extends at the tip of the auxiliary wing and the tangential direction of the outer periphery of the side wall plate at the tip of the auxiliary wing.
さらに具体的には、前記補助翼は前記羽根とは別体であって、前記側壁板に着脱可能に固定されている。翼長の異なる補助翼に交換することで、性能調整を行うことができる。 More specifically, the auxiliary wing is separate from the blade and is detachably fixed to the side wall plate. The performance can be adjusted by replacing the auxiliary blades with different blade lengths.
代案としては、前記補助翼は前記羽根とは別体であり、かつ、遠心羽根車は前記補助翼の前記側壁板の回転中心回りの角度位置を調節する調節機構を備える。調節機構で補助翼の側壁板の回転中心回りの角度位置を調整すれば、補助翼の翼長が変えることができ、簡単かつ高い自由度をもって性能調整を行うことができる。 As an alternative, the auxiliary wing is separate from the blade, and the centrifugal impeller includes an adjustment mechanism that adjusts the angular position of the auxiliary wing around the rotation center of the side wall plate. By adjusting the angular position around the rotation center of the side wall plate of the auxiliary wing with the adjusting mechanism, the blade length of the auxiliary wing can be changed, and performance adjustment can be performed easily and with a high degree of freedom.
具体的には、前記調節機構は、前記補助翼が設けられ、かつ前記側壁板の外周に取り付けられた一対の枠体と、前記側壁板の外周に対して前記一対の枠体を解除可能に互いに締め付ける締付手段とを備える。締付手段を緩めれば、側壁板の回転中心回りの枠体の角度位置を調整し、それによって補助翼の翼長を変えることができる。締付手段により一対の枠体で側壁板の外周を締め付ければ、枠体の角度位置を固定することができる。 Specifically, the adjusting mechanism is provided with the auxiliary wing and attached to the outer periphery of the side wall plate, and the pair of frame bodies can be released with respect to the outer periphery of the side wall plate. Tightening means for tightening each other. If the tightening means is loosened, the angular position of the frame body around the rotation center of the side wall plate can be adjusted, thereby changing the blade length of the auxiliary wing. If the outer periphery of the side wall plate is tightened with a pair of frames by the tightening means, the angular position of the frame can be fixed.
代案としては、前記調節機構は、前記補助翼が設けられ、前記側壁板に対して前記側壁板の回転中心に沿った方向に進退可能、かつ前記側壁板に対して前記側壁板の回転中心回りに回転可能に前記側壁板に取り付けられた補助翼保持部材と、前記補助翼保持部材を前記側壁板の回転中心に沿った方向に進退させ、かつ位置決めする移動手段と、前記回転中心に沿った方向の位置に応じて、前記補助翼保持部材の前記回転中心回りの角度位置を変化させるカム機構とを備える。移動手段により回転中心に沿った方向に補助翼保持部材を進退させると、カム機構により側壁板の回転中心回りの補助翼保持部材の角度位置が変化するので、補助翼の翼長を変えることができる。側壁板の回転中心に沿った方向に補助翼保持部材を位置決めすると、補助翼保持部材の回転中心回りの角度位置を固定することができる。 As an alternative, the adjusting mechanism is provided with the auxiliary wings, can move forward and backward in the direction along the rotation center of the side wall plate with respect to the side wall plate, and is around the rotation center of the side wall plate with respect to the side wall plate. An auxiliary wing holding member rotatably attached to the side wall plate, a moving means for moving the auxiliary wing holding member forward and backward in a direction along the rotation center of the side wall plate, and along the rotation center. A cam mechanism that changes an angular position of the auxiliary wing holding member around the rotation center in accordance with a position in the direction. When the auxiliary wing holding member is advanced or retracted in the direction along the rotation center by the moving means, the angular position of the auxiliary wing holding member around the rotation center of the side wall plate is changed by the cam mechanism, so the blade length of the auxiliary wing can be changed. it can. When the auxiliary blade holding member is positioned in a direction along the rotation center of the side wall plate, the angular position around the rotation center of the auxiliary blade holding member can be fixed.
移動手段は、例えばねじ機構や油圧シリンダ等からなる。また、カム機構は、例えば補助翼保持部材に形成された回転中心に対して角度をなして延びるカム溝と、このカム溝内に配置された側壁板側のカムからなる。なお、補助翼は羽根と一体構造であってもよい。 The moving means includes, for example, a screw mechanism or a hydraulic cylinder. The cam mechanism includes, for example, a cam groove extending at an angle with respect to the rotation center formed in the auxiliary blade holding member, and a cam on the side wall plate side disposed in the cam groove. The auxiliary wing may be integrated with the blade.
本発明の遠心羽根車は、遠心ポンプ、遠心圧縮機、ポンプ逆転水車を含む水車等の種々の流体機械に使用することができる。遠心ポンプに本発明の遠心羽根車を使用すれば、効率や吸込性能を変化させることなく、かつ締切揚程を変化させることなく使用流量での揚程を調整することができる。また、補助翼を着脱可能とすれば、補助翼の有無により揚程の増加と減少の両方を行うことができる。 The centrifugal impeller of the present invention can be used for various fluid machines such as a centrifugal pump, a centrifugal compressor, and a water turbine including a pump reverse rotation turbine. If the centrifugal impeller of the present invention is used for the centrifugal pump, the lift at the working flow rate can be adjusted without changing the efficiency and suction performance and without changing the cutoff lift. Moreover, if the auxiliary wings are made detachable, both the increase and decrease of the head can be performed depending on the presence or absence of the auxiliary wings.
本発明の遠心羽根車は、羽根の出口から側壁板の回転方向と反対側に向かって側壁板の外周に沿って延びる補助翼を備えるので、この補助翼の長さを調節することで性能調整を行うことができる。また、性能調整のために羽根を加工する必要がないので、性能調整の自由度が高い。さらに、性能調整のための制御弁を管路に設ける必要がないので、損失を抑制することができる。 Since the centrifugal impeller of the present invention includes auxiliary blades extending along the outer periphery of the side wall plate from the blade outlet toward the opposite side of the side wall plate in the rotation direction, performance adjustment is performed by adjusting the length of the auxiliary blade. It can be performed. Moreover, since it is not necessary to process a blade | wing for performance adjustment, the freedom degree of performance adjustment is high. Furthermore, since it is not necessary to provide a control valve for performance adjustment in the pipe line, loss can be suppressed.
遠心ポンプに本発明の遠心羽根車を使用すれば、効率、吸込性能、及び締切揚程を変化させることなく、揚程を調整することができる。 If the centrifugal impeller of this invention is used for a centrifugal pump, a lift can be adjusted, without changing efficiency, suction performance, and a deadline lift.
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
図1から図4に示す本発明の第1実施形態は、横軸の両吸込型遠心ポンプ1の遠心羽根車(以下、単に「羽根車」という。)2に本発明を適用した例である。
(First embodiment)
The first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 4 is an example in which the present invention is applied to a centrifugal impeller (hereinafter simply referred to as “impeller”) 2 of a double-suction
図1を参照すると、この両吸込型遠心ポンプ1は、上側ケーシング3A及び下側ケーシング3Bからなるケーシング3を備え、ケーシング3内に渦巻室4が形成されている。渦巻室4内に配置された羽根車2は、図において水平方向に延びる主軸5に固定されている。主軸5はケーシング3を貫通して延びている。下側ケーシング3Bには一対の軸受ブラケット6A,6Bが固定され、これら軸受ブラケット6A,6B内に収容された軸受7A,7Bにより主軸5の両端が回転自在に支持されている。また、主軸5がケーシング3を貫通する部分には封止用のメカニカルシール8A,8Bが配設されている。主軸5の図において右側の端部が原動機(図示せず。)に接続されている。
Referring to FIG. 1, the double suction
原動機により主軸5が回転駆動されると渦巻室4内で羽根車2が回転する。吸込口9から渦巻室4に流入した水は、羽根車入口10A,10Bから回転する羽根車2内に流入し、羽根車出口11から吐出口12を経て吐出される。
When the
図1から図3を参照すると、羽根車2は、主軸に対してキー止めで固定されるボス部15と、ボス部15から主軸5の径方向に延びる主板(側壁板)16を備える。主板16には、複数の両吸込型の羽根17の基端側が固定されている。また、これら複数の羽根17の図において左右の先端は側板(側壁板)18A,18Bで連結されている。主板16の外周は円形である。また、側板18A,18Bは外周18aが円形であり、中央の開口が羽根車入口10A,10Bを構成している。また、互いに対向する側板18A,18Bの外周18aに挟まれ部分が羽根車出口11を構成している。主板16及び側板18A,18Bは主軸5と同軸に配置されている。従って、主軸5の回転中心Lは、主板16及び側板18A,18Bの回転中心でもある。
Referring to FIGS. 1 to 3, the
図2に示すように、羽根17は側板18A,18Bに対して翼列状に配置されている。個々の羽根17の入口17aは羽根車入口10A,10B(側板18A,18Bの回転中心L側)に位置し、出口17bは羽根車出口11(側板18A,18Bの外周18a側)に位置する。
As shown in FIG. 2, the
図2に最も明瞭に示すように、個々の羽根17に対して補助翼20が設けられている。補助翼20は羽根17の出口17bから側板18A,18Bの外周に沿って延びている。また、補助翼20は図2において矢印Rで示す回転中心L回りの主軸5の回転方向とは反対側に向かって延びている。図3を併せて参照すると、羽根17と同様に、補助翼20の図において左右の先端は側板18A,18Bに連結されている。
As shown most clearly in FIG. 2, an
本実施形態では、個々の補助翼20とそれに対応する羽根17とは別体である。また、補助翼20は側板18A,18Bとも別体である。図3及び図4に示すように、補助翼20はボルト23によって側板18A,18Bに固定されている。従って、補助翼20は羽根車2から簡単に取り外すことができる。また、形状や寸法の異なる補助翼20に簡単に交換することができる。
In this embodiment, each
次に、図4を参照して、回転中心Lと直交する断面における補助翼20の断面形状を説明する。まず、補助翼20の基端面20aは対応する羽根17の内面17cに密接している。一方、補助翼20の先端面20bは曲率半径の小さい円弧状である。次に、羽根車出口11側(側板18A,18Bの外周18a側)に位置する補助翼20の外側面20cは、側板18A,18Bの外周と一致した円弧状を呈している。一方、羽根車入口10A,10B側に位置する補助翼20の内側面20dは、外側面20cより曲率半径の小さい円弧状を呈しており、滑らかに羽根17の内面17cに合流している。
Next, with reference to FIG. 4, the cross-sectional shape of the
羽根17の外面17dと側板18A,18Bの外周の交差位置P1から補助翼20の先端面20bまでの側板18A,18Bの外周方向に沿った距離α1を翼長と呼ぶ。また、羽根17の内面17cと側板18A,18Bの外周の交差位置P2から補助翼20の先端面20dまでの側板18A,18Bの周方向に沿った距離α2を突出量と呼ぶ。後に詳述するように、補助翼20の翼長α1や突出量α2を変更することにより、高い自由度をもって羽根車2の性能を調整することができる。
A distance α1 along the outer circumferential direction of the
補助翼20の延びる方向は羽根17の出口角度β1と異ならせている。図4において、記号β1は羽根17の出口角度を示す。この出口角度β1は、羽根車出口11において羽根17が延びる方向と側板18A,18Bの接線方向がなす角度として定義される。また、記号β2は補助翼20の翼角度を示す。この翼角度β2は羽根車出口11において補助翼20の外側面20cと側板18A,18Bの外周のなす角度として定義される。本実施形態では翼角度β2は0°である。翼角度β2は出口角度β1と異なる角度に設定する必要がある。
The extending direction of the
次に、図5を参照して補助翼20により両吸込型遠心ポンプ1の揚程を調整可能である理由を理論的に説明する。以下の理論的説明は、後述する第2実施形態のような片吸込型遠心ポンプ31の場合にもあてはまる。図5の速度三角形のうち実線は補助翼20を設けない場合を示し、点線は補助翼20を設けた場合を示す。
Next, the reason why the lift of both suction type
図5において、記号Uは羽根車出口11における円周方向速度成分(側板18A,18Bの外周18aの周方向速度)である。また、記号C,C’は水の流れの絶対速度である。さらに、記号Cu,Cu’は羽根車出口11における水の流れの絶対速度の円周方向速度成分である。さらにまた、記号W,W’は羽根車2に対する水の流れの相対速度である。記号γ,γ’は相対速度W,W’が円周方向のなす角度(流れ角度)を示す。記号C,Cu’,γは補助翼20を設けない場合、記号C,Cu’,γは補助翼20を設ける場合の速度等である。なお、記号Cmは水の流れの絶対速度の円周方向と直交する方向の速度成分であり、補助翼20の有無に関わらず一定である。
In FIG. 5, symbol U represents a circumferential speed component (circumferential speed of the outer periphery 18a of the
補助翼20を設けない場合の理論揚程Hthは以下の式(1)で与えられる。なお、記号gは重力加速度である。
The theoretical head Hth when the
補助翼20を設けることにより流れ角度がγからγ’に減少し、それに伴って流れの絶対速度の円周方向速度成分もCuからCu’に減少する。補助翼20を設けた場合の理論揚程Hth’は以下の式(2)で与えられる。
By providing the
前述のようにCu’>Cuであるので、式(1),(2)から明らかなように、補助翼20を設けると理論揚程が低下する。理論揚程の低下率aは以下の式(3)で与えられる。
As described above, since Cu ′> Cu, as is clear from the equations (1) and (2), when the
式(3)から明らかなように、流れの絶対速度の円周方向速度成分Cu’が小さい程、揚程が減少する。また、補助翼の補助翼20の翼長α1が長いほど、流れ角度γ’が小さくなり、円周方向速度成分Cu’が減少する。従って、補助翼20の翼長α1が長くなる程、揚程が減少する。換言すれば、補助翼20の翼長α1の設定により揚程を自由に設定することができる。
As apparent from the equation (3), the lower the circumferential velocity component Cu ′ of the absolute flow velocity, the lower the lift. Also, the longer the blade length α1 of
図6は、両吸込型遠心ポンプ1の性能曲線を模式的に示す。この図6において、η1,η2は効率、H1,H2は揚程曲線(H−Q曲線)、N1,N2は吸込実揚程を示す。また、実線の性能曲線η1,H1,N1は補助翼20を設けない場合を示し、点線の性能曲線η2’,H2’,N2’は補助翼20を設けた場合を示す。さらに、使用流量をQ1とする。
FIG. 6 schematically shows performance curves of the double suction
揚程曲線H1,H2を比較すれば明らかなように、補助翼20を設けることにより流量の増加に対する揚程の低下率が大きくなり、使用流量Q1での揚程が減少する。しかし、補助翼20を設けても締切揚程は殆ど変化しない。また、効率η1,η2についても補助翼20を設けたことによる変化は殆どない。さらに、吸込実揚程N1,N2についても、補助翼20を設けたことによる変化は殆出ない。このように補助翼20を設けることにより、締切揚程、効率、及び吸込性能を変えることなく、使用流量での揚程を調整することができる。また、性能調整のために羽根16の切削等の加工を行う必要がない。さらに、吐出側の管路に制御弁を設ける必要もないので、損失を抑制することができる。
As is apparent from the comparison of the lift curves H 1 and H 2 , the provision of the
図7は翼長α1を異なる補助翼20を使用して揚程、効率、吸込実揚程、及び軸動力を実際に測定した測定結果を示す。図7において、「●」印は補助翼20の翼長α1が6mmの場合(α1=6mm)、「▲」印は補助翼20の翼長α1が17mmの場合(α1=17mm)、「■」印は補助翼20の翼長α1が47mmの場合(α1=47mm)場合を示す。
FIG. 7 shows measurement results obtained by actually measuring the lift, efficiency, suction actual lift, and shaft power by using the
揚程曲線Hを比較すると、補助翼20の翼長α1が長くなる程、流量増加に対する揚程の減少率が大きくなる。また、翼長α1が変化しても締切揚程は殆ど変化しない。次に、効率ηを比較すると、補助翼20の翼長α1を変えても最高効率(流量12m3/min)は1%程度しか変化せず、最高効率点以外の流量域でも翼長α1の相違による効率の変化は大きくない。吸込実揚程N及び軸動力Pについても、翼長α1の相違による特性の変化は極めて小さい。このように実際の測定結果からも、補助翼20の翼長α1を変えることにより吸込揚程を変えることなく使用流量での揚程を調整することができ、かつその際に効率、吸込性能、及び軸動力の変化は小さいことが確認できる。
Comparing the lift curve H, the longer the blade length α1 of the
(第2実施形態)
図8から図10に示す本発明の第2実施形態は、横軸の片吸込型遠心ポンプ31の羽根車2に本発明を適用した例である。また、補助翼57の回転中心L回りの角度位置を調節する調節機構として、後述する枠体56A,56Bとボルト58及びナット59を備える。
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention shown in FIGS. 8 to 10 is an example in which the present invention is applied to the
図8を参照すると、ケーシング32と吸込カバー34により形成された渦巻室35内に遠心羽根車(以下、単に「羽根車」という。)36が配置されている。羽根車36は図において水平方向に延びる主軸37に固定されている。主軸37はケーシング32を貫通して延びている。ケーシング32に固定されたフレーム38には軸受39A,39Bが配置されており、これらの軸受39A,39Bにより主軸37の右側が回転自在に支持されている。また、主軸37がケーシング32を貫通する部分にはメカニカルシール40が配設されている。図8の図において右側の端部は原動機(図示せず。)に接続されている。
Referring to FIG. 8, a centrifugal impeller (hereinafter simply referred to as “impeller”) 36 is disposed in a
原動機により主軸37が回転駆動されると、渦巻室35内で羽根車36が回転する。吸込口41から渦巻室35に流入した水は、羽根車入口42から回転する羽根車36内に流入し、羽根車出口43から吐出口44を経て吐出される。
When the
図9及び図10を併せて参照すると、羽根車36は主軸37に対して固定されたボス部51と、このボス部51から主軸37の径方向に延びる主板(側壁板)52を備える。主板52には複数の片吸込型の羽根53の基端側が固定されている。また、これら複数の羽根53の先端側は側板(側壁板)54に連結されている。主板52の外周52aは円形である。また、側板54は外周54aが円形であり、中央の開口が羽根車入口42を構成している。また、主板52と側板54の外周52a,54aで挟まれた部分が羽根車出口43を構成している。主板52及び側板54は主軸37と同軸に配置されており、主軸の回転中心Lは主板52及び側板54の回転中心でもある。図9に示すように、羽根53は側板54に対して翼列状に配置されており、入口53aが羽根車入口42に位置し、出口53bは羽根車出口43に位置する。
Referring to FIGS. 9 and 10 together, the
図9及び図10に示すように、主板52及び側板54の円形の外周52a,54aには、主軸37の方向(回転中心Lの方向)から見ると半円形を呈する一対の枠体56A,56Bが取り付けられている。これらの枠体56A,56Bには、個々の羽根53と対応する位置に補助翼57が設けられている。従って、補助翼57は羽根53、主板52、及び側板54とは別体である。詳細には、個々の枠体56A,56Bは、主板52の外側に配置される第1の半円環部56aと、側板54の外側に配置される第2の半円環部56bとを備え、これらの半円環部56a,56bの間に主板52及び側板54の外周52a,54a付近が密には嵌り込んでいる。補助翼57は図8及び図10における左右の端部が半円環部56a,56bに連結されている。回転中心Lと直交する断面における補助翼57の断面形状は第1実施形態の補助翼20と同様である(図4参照)。
As shown in FIGS. 9 and 10, the circular
一対の枠体56A,56Bはフランジ部56cを備えている。締付手段としてのボルト58及びナット59(図9参照)によりフランジ部56cで主板52及び側板54の外周52a,54aを締め付けることにより羽根車36に固定されている。従って、ボルト58及びナット59による締め付けを緩めれば、図9において矢印A1,A2に示すように枠体56A,56Bを主板52及び側板54の外周52a,54aに沿って回転させ、回転中心L回りの角度位置を調整することができる。補助翼57は枠体56A,56Bに設けられているので、枠体56A,56Bを回転させることで、翼長α1及び突出量α2を調整することができる。枠体56A,56Bの角度位置を調節した後に再度ボルト58及びナット59で枠体56A,56Bを締め付ければ、補助翼57の角度位置を固定することができる。
The pair of
例えば、補助翼57が図9に示す角度位置にある場合に、枠体56A,56Bを矢印A1で示す方向に回転させると、補助翼57の翼長α1が長くなる。その結果、流量増加に対する揚程の減少率が大きくなり、使用流量での揚程は低下するが、締切揚程は殆ど変化しない。また、効率、吸込実揚程、及び軸動力も殆ど変化しない。一方、枠体56A,56Bを矢印A2で示す方向に回転させると、補助翼57の翼長α1が短くなる。その結果、流量増加に対する揚程の減少率が小さくなり、使用流量での揚程は上昇するが、締切揚程は殆ど変化しない。また、効率、吸込実揚程、及び軸動力も殆ど変化しない。
For example, when the
以上のように、本実施形態の片吸込型遠心ポンプ31では、回転中心L回りの枠体56A,56Bの角度位置を調節するだけで、簡単に補助翼57の翼長α1を変えて揚程を調整することができる。また、枠体56A,56Bを取り外せば、羽根車36から補助翼57をなくすことができる。逆に、既存の羽根車に枠体56A,56Bを取り付けるだけで簡単に補助翼57による性能調整を実現できる。なお、第1実施形態のような両吸込型遠心ポンプにも本実施形態の構成を適用できる。逆に、第1実施形態のような着脱式の補助翼20を本実施形態のような両吸込型遠心ポンプにも適用できる。
As described above, in the single suction
第2実施形態のその他の構成及び作用は、第1実施形態と同様である。 Other configurations and operations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
(第3実施形態)
図11及び図12示す本発明の第3実施形態は第2実施形態と同様の片吸込型遠心ポンプであるが、補助翼62の回転中心L回りの角度位置を調節する調節機構が異なる。図において第2実施形態と同一の要素には同一の符号を付している。
(Third embodiment)
The third embodiment of the present invention shown in FIGS. 11 and 12 is a single suction centrifugal pump similar to the second embodiment, but the adjustment mechanism for adjusting the angular position around the rotation center L of the
本実施形態における補助翼62の調節機構は、補助翼保持筒体(補助翼保持部材)63、図11にのみ概略的に示す移動手段64、及びカム機構65を備える。
The adjusting mechanism of the
補助翼保持筒体63は、両端開口の筒状であり羽根車36の外周を覆うように配置されている。詳細には、補助翼保持筒体63は、羽根車36の主板52及び側板54の外周52a,54を取り囲む第1の筒状部63a、羽根車36のボス部51を取り囲む第2の筒状部63b、及び第1の筒状部63aと第2の筒状部63bを連結する円盤状部63cを備える。また、補助翼保持筒体63は、矢印B1,B2で示すように羽根車36に対して回転中心Lに沿った方向に進退可能であり、かつ矢印C1,C2で示すように羽根車36に対して回転中止回りに回転可能である。
The auxiliary
第1の筒状部63aの内面には、主板52及び側板54の外周52a,54aが当接している。また、第1の筒状部63aには羽根53と対応する位置に補助翼62が設けられている。回転中心Lと直交する断面における補助翼57の断面形状は第1実施形態の補助翼20と同様である(図4参照)。一つの補助翼62とこれに隣接する他の補助翼62の間には、羽根車出口43と連通する隙間66が形成されている。
The
カム機構65は、補助翼保持筒体63の第2の筒状部63bに形成されたカム溝68と、このカム溝68に配置されたボス部51側のカム69とを備える。図12に明瞭に示すように、カム溝68は回転中心Lに対して角度をなして延びている。また、カム69は第2の筒状部63bに固定されたピン70と、このピン70の先端に取り付けられた滑りコマ71とを備える。
The
移動手段64は、補助翼保持筒体63を回転中心Lに沿った方向に進退させ、かつ回転中心Lに沿った方向に補助翼保持筒体63を位置決めできるものであればよい。このような移動手段64としては、例えば補助翼保持筒体63を進退させる油圧シリンダや、手動で補助翼保持筒体63を進退させるねじ機構等がある。
The moving means 64 only needs to be capable of moving the auxiliary
図13Aは、補助翼保持筒体63が羽根車36に対して図において最も右側の位置(最退位置)にある状態を示す。この状態ではカム69はカム溝68の先端に当接している。また、図13Bを併せて参照すると、補助翼保持筒体63が最高後退位置にあるときに、補助翼62の翼長α1が最も長い(突出量α2が最も大きい。)。最後退位置から移動手段64が矢印B1で示すように補助翼保持筒体63を図において左側に向けて前進させると、カム溝68とカム69の係合により補助翼保持筒体63が矢印C1で示す方向に回転する。この矢印C1方向の回転に伴って、補助翼62の翼長α1が減少していく。
FIG. 13A shows a state in which the auxiliary
図14A及び図14Bは、補助翼保持筒体63が羽根車36に対して図において最も左側の位置(最前進位置)に達した状態を示す。この最前進位置では、補助翼62の翼長α1が最も長い(突出量α2が最も大きい。)。最前進位置から移動手段64が矢印B2で示すように補助翼保持筒体63を図において右側に向けて移動させると、カム溝68とカム69の係合により補助翼保持筒体63が矢印C2で示す方向に回転する。この矢印C2方向の回転に伴って、補助翼62の翼長α1が増加していく。
14A and 14B show a state where the auxiliary
本実施形態の片吸込型遠心ポンプでは、移動手段64により補助翼保持筒体63を回転中心Lに沿った方向に進退させることにより、無段階で補助翼62の翼長α1を変えることができる。
In the single suction centrifugal pump of the present embodiment, the blade length α1 of the
第3実施形態のその他の構成及び作用は、第2実施形態と同様である。 Other configurations and operations of the third embodiment are the same as those of the second embodiment.
本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、補助翼は羽根と一体構造であってもよい。また、遠心ポンプを例に本発明を説明したが、本発明は遠心圧縮機、ポンプ逆転水車を含む水車等の種々の流体機械に適用することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the auxiliary wing may be integrated with the blade. Although the present invention has been described by taking a centrifugal pump as an example, the present invention can be applied to various fluid machines such as a centrifugal compressor and a water turbine including a pump reversing turbine.
1 両吸込型遠心ポンプ
2 遠心羽根車
3 ケーシング
3A 上側ケーシング
3B 下側ケーシング
4 渦巻室
5 主軸
6A,6B 軸受ブラケット
7A,7B 軸受
8A,8B メカニカルシール
9 吸込口
10A,10B 羽根車入口
11 羽根車出口
12 吐出口
15 ボス部
16 主板
17 羽根
17a 入口
17b 出口
17c 内面
17d 外面
18A,18B 側板
18a 外周
20 補助翼
20a 基端面
20b 先端面
20c 外側面
20d 内側面
23 ボルト
31 片吸込型遠心ポンプ
32 ケーシング
34 吸込カバー
35 渦巻室
36 遠心羽根車
37 主軸
38 フレーム
39A,39B 軸受
40 メカニカルシール
41 吸込口
42 羽根車入口
43 羽根車出口
44 吐出口
51 ボス部
52 主板
52a 外周
53 羽根
53a 入口
53b 出口
54 側板
54a 外周
56A,56B 枠体
56a,56b 半円環部
56c フランジ部
57 補助翼
58 ボルト
59 ナット
62 補助翼
63 補助翼保持筒体
63a,63b 筒状部
63c 円盤状部
64 移動手段
65 カム機構
66 隙間
68 カム溝
69 カム
70 ピン
71 滑りコマ
L 回転中心
R 回転方向
DESCRIPTION OF
Claims (8)
それぞれ対応する前記羽根の出口から前記側壁板の回転方向と反対側に向かって、前記側壁板の外周に沿って延びる複数の補助翼と
を備えることを特徴とする、遠心羽根車。 A plurality of blades disposed in a blade row on the side wall plate, the inlet is positioned on the rotation center side of the side wall plate, and the outlet is positioned on the outer peripheral side of the side wall plate;
A centrifugal impeller comprising a plurality of auxiliary blades extending along the outer periphery of the side wall plate from the corresponding outlet of the blade toward the opposite side of the rotation direction of the side wall plate.
前記補助翼の前記側壁板の回転中心回りの角度位置を調節する調節機構を備えることを特徴とする、請求項2に記載の遠心羽根車。 The auxiliary wing is separate from the blade,
The centrifugal impeller according to claim 2, further comprising an adjustment mechanism that adjusts an angular position of the auxiliary wing around the rotation center of the side wall plate.
前記補助翼が設けられ、かつ前記側壁板の外周に取り付けられた一対の枠体と、
前記側壁板の外周に対して前記一対の枠体を解除可能に互いに締め付ける締付手段と
を備えることを特徴とする、請求項4に記載の遠心羽根車。 The adjusting mechanism is
A pair of frames provided with the auxiliary wings and attached to the outer periphery of the side wall plate;
The centrifugal impeller according to claim 4, further comprising: a tightening unit that releasably fastens the pair of frames to the outer periphery of the side wall plate.
前記補助翼が設けられ、前記側壁板に対して前記側壁板の回転中心に沿った方向に進退可能、かつ前記側壁板に対して前記側壁板の回転中心回りに回転可能に前記側壁板に取り付けられた補助翼保持部材と、
前記補助翼保持部材を前記側壁板の回転中心に沿った方向に進退させ、かつ位置決めする移動手段と、
前記回転中心に沿った方向の位置に応じて、前記補助翼保持部材の前記回転中心回りの角度位置を変化させるカム機構と
を備えることを特徴とする、請求項4に記載の遠心羽根車。 The adjusting mechanism is
The auxiliary wing is provided, and is attached to the side wall plate so as to be able to advance and retreat in a direction along the rotation center of the side wall plate with respect to the side wall plate and to be rotatable about the rotation center of the side wall plate with respect to the side wall plate. An auxiliary wing holding member,
Moving means for advancing and retracting the auxiliary wing holding member in a direction along the rotation center of the side wall plate, and positioning;
The centrifugal impeller according to claim 4, further comprising: a cam mechanism that changes an angular position of the auxiliary blade holding member around the rotation center in accordance with a position in a direction along the rotation center.
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