JP4730113B2 - Double suction centrifugal pump - Google Patents

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JP4730113B2 JP2006018419A JP2006018419A JP4730113B2 JP 4730113 B2 JP4730113 B2 JP 4730113B2 JP 2006018419 A JP2006018419 A JP 2006018419A JP 2006018419 A JP2006018419 A JP 2006018419A JP 4730113 B2 JP4730113 B2 JP 4730113B2
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Description

本発明は、両吸込渦巻ポンプに係わり、特に吸込口を2つ持つ対称形状の羽根車を用いた両吸込渦巻ポンプに好適なものである。   The present invention relates to a double suction centrifugal pump, and is particularly suitable for a double suction centrifugal pump using a symmetrical impeller having two suction ports.

両吸込渦巻ポンプとしては、主に羽根車の回転による遠心力を流体に与えて昇圧する遠心ポンプで構成されるものが知られている。   As the both suction centrifugal pumps, there are known ones mainly composed of a centrifugal pump that pressurizes a fluid by applying a centrifugal force generated by the rotation of an impeller to the fluid.

従来の両吸込渦巻ポンプとしては、図1に示すものがある(従来技術1)。この両吸込渦巻ポンプ1は、軸方向の両側から吸込んで外周面より吐出するように仕切り部31、翼32及び側板33を配設した羽根車30と、この羽根車30への流体の吸込み流路を形成する吸込ボリュート22及びこの羽根車30からの流体の吐出流路を形成する吐出ボリュート21を有するポンプケーシング20と、側板33の吸込み側端部に対向する吐出ボリュート22の内周端面に装着したウェアリング部材40と、を備えている。そして、吐出ボリュート21は吐出流路を大きくするために羽根車30の外周面より軸方向幅広に形成されており、ウェアリング部材40は羽根車30とポンプケーシング20とが接触した場合に備えて設けられている。なお、この従来技術1に関連する文献としては、非特許文献1が挙げられる。   A conventional double suction centrifugal pump is shown in FIG. 1 (Prior Art 1). The both suction centrifugal pump 1 includes an impeller 30 in which a partition portion 31, a blade 32 and a side plate 33 are disposed so as to be sucked from both sides in the axial direction and discharged from the outer peripheral surface, and a fluid suction flow into the impeller 30. A pump casing 20 having a suction volute 22 that forms a passage and a discharge volute 21 that forms a discharge passage for fluid from the impeller 30, and an inner peripheral end face of the discharge volute 22 that faces the suction side end of the side plate 33. And a worn wear member 40. The discharge volute 21 is formed wider in the axial direction than the outer peripheral surface of the impeller 30 in order to enlarge the discharge flow path, and the wear ring member 40 is provided in case the impeller 30 and the pump casing 20 are in contact with each other. Is provided. In addition, Non-Patent Document 1 is cited as a document related to this prior art 1.

また、従来の別の両吸込渦巻ポンプとしては、図2に示すものがある(従来技術2)。この両吸込渦巻ポンプ1は、軸方向の両側から吸込んで外周面より吐出するように仕切り部31、翼32及び側板33を配設した羽根車30と、この羽根車30への流体の吸込み流路を形成する吸込ボリュート22及びこの羽根車30からの流体の吐出流路を形成する吐出ボリュート21を有するポンプケーシング20と、備えている。そして、吐出ボリュート21は、吐出流路を大きくするために羽根車30の外周面より軸方向幅広に形成されると共に、羽根車30の側面を覆うように形成されている。さらに、この従来技術2では、吸込ボリュート22の羽根車入口付近における壁面を吸込流路内に突出させ、羽根車30への流入流れを均一化する突出吸込流路壁部23が形成されている。なお、渦巻ポンプにおいて、突出吸込流路壁部が形成されたポンプケーシングを備える文献としては、特許文献1が挙げられる。   As another conventional double suction centrifugal pump, there is one shown in FIG. 2 (Prior Art 2). The both suction centrifugal pump 1 includes an impeller 30 in which a partition portion 31, a blade 32 and a side plate 33 are disposed so as to be sucked from both sides in the axial direction and discharged from the outer peripheral surface, and a fluid suction flow into the impeller 30. A pump casing 20 having a suction volute 22 that forms a passage and a discharge volute 21 that forms a discharge passage for fluid from the impeller 30 is provided. The discharge volute 21 is formed to be wider in the axial direction than the outer peripheral surface of the impeller 30 in order to enlarge the discharge flow path, and is formed to cover the side surface of the impeller 30. Furthermore, in this prior art 2, the wall surface of the suction volute 22 in the vicinity of the inlet of the impeller protrudes into the suction flow path, and the protruding suction flow path wall portion 23 that equalizes the inflow flow into the impeller 30 is formed. . In addition, patent documents 1 are mentioned as literature provided with the pump casing in which the protrusion suction flow path wall part was formed in the spiral pump.

特開昭57−195899号公報(図7a、図7b)JP-A-57-195899 (FIGS. 7a and 7b) ターボポンプ:ターボ機械協会編(p19、図1.13)Turbo pump: edited by Turbomachinery Association (p19, Fig. 1.13)

上述した従来技術1、2におけるポンプケーシング20は、流体性能を良くするために、例えば吐出ボリュート21の断面形状がボリュートの巻き始めから吐出口まで連続的に変化する複雑な3次元形状とすることが多く、一般に鋳物で製作される。   In order to improve the fluid performance, the pump casing 20 in the prior arts 1 and 2 described above has, for example, a complicated three-dimensional shape in which the cross-sectional shape of the discharge volute 21 continuously changes from the start of volute winding to the discharge port. In many cases, it is generally made of castings.

このため、従来技術1、2におけるポンプケーシング20では、従来技術1のウェアリング部材40を装着する部分が機械加工されることを除いて、その他の流路などが鋳物製作精度のままで使用されることがほとんどである。一般に鋳物の許容製作誤差は、機械加工の許容誤差の10倍程度である。従って、羽根車30の側板33と吐出ボリュート21との隙間を狭く設計してしまうと、羽根車30の側板33と吐出ボリュート21とが接触してしまう可能性がある。このため、従来技術1、2では、この隙間を鋳物許容誤差に対して充分余裕がある寸法に設計し、羽根車30の側板33と吐出ボリュート21とが組み立て時に接触することを防止していた。すなわち、羽根車30の側板33と吐出ボリュート21との隙間は広くなるように設計されていた。   For this reason, in the pump casings 20 in the prior arts 1 and 2, other flow paths and the like are used with the casting production accuracy, except that the portion where the wear ring member 40 of the prior art 1 is mounted is machined. It is almost that. In general, the allowable manufacturing error of a casting is about 10 times the allowable error of machining. Therefore, if the gap between the side plate 33 of the impeller 30 and the discharge volute 21 is designed to be narrow, the side plate 33 of the impeller 30 and the discharge volute 21 may come into contact with each other. For this reason, in the prior arts 1 and 2, this gap is designed to have a dimension that has a sufficient margin for the casting tolerance, thereby preventing the side plate 33 of the impeller 30 and the discharge volute 21 from contacting each other during assembly. . That is, the gap between the side plate 33 of the impeller 30 and the discharge volute 21 is designed to be wide.

しかし、羽根車30の側板33と吐出ボリュート21との隙間が広いと、ポンプの性能が影響を受けることがわかってきた。特に、図3に示すように、全揚程特性曲線が締切り付近の低流量における運転時に不連続となる部分が生じる場合があり、羽根車30の側板33と吐出ボリュート21との隙間がその不安定性能に影響を及ぼしていることがわかってきた。この点について、図4及び図5を参照しながら以下に説明する。   However, it has been found that if the gap between the side plate 33 of the impeller 30 and the discharge volute 21 is wide, the performance of the pump is affected. In particular, as shown in FIG. 3, there may be a portion where the total head characteristic curve becomes discontinuous during operation at a low flow rate near the deadline, and the gap between the side plate 33 of the impeller 30 and the discharge volute 21 is unstable. It has been found that performance is affected. This point will be described below with reference to FIGS.

通常、両吸込渦巻ポンプ1の設計点付近での吐出ボリュート21内部の流れは、図4に示す通りである。即ち、羽根車30の出口から流出した流体が、羽根車30の回転方向に沿って吐出ボリュート21に流れ込み、最終的に吐出ボリュート21の吐出口から流出する。この過程で、流体の流れは減速され、運動エネルギーの一部が圧力エネルギーに変換されるが、この際に、流体の流れに大きな乱れがあると、損失が生じて有効な圧力エネルギーに変換させることができない。従って、吐出ボリュート形状の設計は、このような大きな流れの乱れがないように設計される。この設計は、通常、設計点付近の流量条件でなされる。   Normally, the flow inside the discharge volute 21 near the design point of the both suction centrifugal pumps 1 is as shown in FIG. That is, the fluid flowing out from the outlet of the impeller 30 flows into the discharge volute 21 along the rotation direction of the impeller 30 and finally flows out from the discharge port of the discharge volute 21. In this process, the fluid flow is decelerated and a part of the kinetic energy is converted to pressure energy. At this time, if there is a large disturbance in the fluid flow, a loss occurs and it is converted into effective pressure energy. I can't. Therefore, the design of the discharge volute shape is designed so that there is no such large flow disturbance. This design is usually made under flow conditions near the design point.

ところが、それ以外の流量域での流体の流れの様子は、設計点とは大きく異なったものとなることがわかってきた。特に、締切り運転に近い低流量域での吐出ボリュート21内部の流体の流れを見てみると、羽根車30の側板33と吐出ケーシング21との隙間が広い場合には、図5(a)に示すように、一旦は吐出管11或いはボリュート仕切板10で分割された外側流路12に向かった流体の流れが、吐出ボリュート21の巻き始め部9及びボリュート仕切板10の先端部においてその方向を大きく転換し、図5(b)に示すように、その広い隙間を通って再びボリュート巻き始め部9及びボリュート仕切板10で分割された内側流路13に流れ込むことが判明した。   However, it has been found that the state of fluid flow in other flow ranges is significantly different from the design point. In particular, when the flow of the fluid inside the discharge volute 21 in a low flow rate region close to the shut-off operation is seen, when the gap between the side plate 33 of the impeller 30 and the discharge casing 21 is wide, FIG. As shown, the flow of the fluid once directed to the outer flow path 12 divided by the discharge pipe 11 or the volute partition plate 10 changes its direction at the winding start portion 9 of the discharge volute 21 and the tip end portion of the volute partition plate 10. As shown in FIG. 5 (b), it turned out that it flowed again into the inner flow path 13 divided by the volute winding start portion 9 and the volute partition plate 10 through the wide gap.

係る低流量域の吐出ボリュート21の流体の流れでは、ボリュート仕切板10で分割された外側流路12及び吐出管11部での流速が極めて小さくなり、圧力が大きくなる。従って、羽根車30を出た流れは、その圧力上昇に屈して、吐出管11或いは外側流路12に流れ込むことができず、羽根車30の側板33と吐出ケーシング21との隙間を通って、羽根車30の出口付近につれまわるように旋回をしばらく続けることとなる。   In the fluid flow of the discharge volute 21 in such a low flow rate region, the flow velocity in the outer flow path 12 and the discharge pipe 11 divided by the volute partition plate 10 becomes extremely small, and the pressure increases. Therefore, the flow exiting the impeller 30 is bent to the pressure increase and cannot flow into the discharge pipe 11 or the outer flow path 12, and passes through the gap between the side plate 33 of the impeller 30 and the discharge casing 21. The turn is continued for a while so as to be caught near the exit of the impeller 30.

従って、この様な流体の流れの状況では、羽根車30を出た流体の流れは吐出ボリュート21で十分に減速できず、かつ乱れも大きくなるため、有効に圧力回復できずに大きな損失を生む。しかも、このような流体の流れは、両吸込渦巻ポンプ1の流量を連続的に変化させた場合、この低流量付近で比較的不連続に突然生じる。その結果、両吸込渦巻ポンプ1の流量−全揚程特性曲線は、図3に示すようにその低流量域で不連続となり、ポンプの運転制御を実施する上で有害な不安定性能となってしまう。この不安定性能は、ポンプ場において安定な台数制御運転を行う上で大きな障害となる可能性があった。   Therefore, in such a fluid flow situation, the fluid flow exiting the impeller 30 cannot be sufficiently decelerated by the discharge volute 21 and the turbulence becomes large, so that the pressure cannot be effectively recovered and a large loss occurs. . Moreover, such a flow of fluid suddenly occurs relatively discontinuously near the low flow rate when the flow rates of the two suction centrifugal pumps 1 are continuously changed. As a result, the flow rate-total head characteristic curve of both suction centrifugal pumps 1 becomes discontinuous in the low flow rate region as shown in FIG. 3, resulting in destabilizing performance that is detrimental to the operation control of the pump. . This unstable performance could be a major obstacle to stable unit control operation at the pump station.

更に、ポンプケーシング20を鋳物で製作した場合、鋳物の許容製作誤差のため、両吸込渦巻ポンプ断面の対称軸に対して、羽根車30と吐出ボリュート21との隙間幅が左右で異なることがほとんどである。この場合、幅が狭い方では、羽根車30の回転に伴った旋回流れが幅が広い方に比較して速くなり、幅が大きい方と比較して圧力が低下し、その結果左右の圧力バランスが崩れる。本来、左右対称形状とすることで軸方向推力がほとんど生じないことがメリットの一つである両吸込渦巻ポンプであるが、これにより生じる軸推力を加味して軸受を設計せざるを得ないため、軸受を小型化できず、従ってポンプ全体を小型化できない要因となっていた。   Further, when the pump casing 20 is made of a casting, the gap width between the impeller 30 and the discharge volute 21 is almost different on the left and right with respect to the symmetry axis of the cross section of both suction spiral pumps due to an allowable manufacturing error of the casting. It is. In this case, in the narrower one, the swirl flow accompanying the rotation of the impeller 30 becomes faster than in the wider one, and the pressure decreases as compared with the larger one. Collapses. Originally, it is a double suction centrifugal pump that has one of the merits that axial thrust hardly occurs by making it a symmetrical shape, but it is necessary to design the bearing in consideration of the axial thrust generated by this The bearing cannot be reduced in size, and therefore the pump cannot be reduced in size.

また、従来技術2における吸込ボリュート22の羽根車入口付近に設けた突出吸込流路壁部23は、設計点流量ではキャビテーション性能向上に効果があるものの、低流量域において次のような問題をきたす場合があった。   Further, the projecting suction flow passage wall 23 provided in the vicinity of the impeller entrance of the suction volute 22 in the prior art 2 is effective in improving the cavitation performance at the design point flow rate, but causes the following problems in the low flow rate region. There was a case.

即ち、羽根車30の流れが入口側に逆流する場合、特に吸込圧力が低下している場合は、図6に示すようにキャビテーションを伴った逆流が突出吸込流路壁部23に当たる。ポンプケーシング20は鋳鉄などで製作される場合が多く、そこでキャビテーションによる壊食が生じ、塗装が剥がれ、その部分から侵食も生じ、再びキャビテーションによって壊食されるなど、繰り返しによりその付近が破壊される場合があり、ポンプの信頼性に重大な問題をきたす場合があった。   That is, when the flow of the impeller 30 flows backward to the inlet side, particularly when the suction pressure is reduced, the reverse flow accompanied by cavitation hits the protruding suction flow channel wall 23 as shown in FIG. The pump casing 20 is often made of cast iron or the like, where erosion due to cavitation occurs, paint is peeled off, erosion also occurs from that part, and the vicinity thereof is destroyed by repetition such as erosion due to cavitation again. In some cases, there was a serious problem in the reliability of the pump.

本発明の目的は、低流量域での不安定性能や軸方向推力の発生を抑制して、安定した運転及び軸受の小型化を可能とする両吸込渦巻ポンプを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a double-suction centrifugal pump that suppresses unstable performance and axial thrust generation in a low flow rate region and enables stable operation and downsizing of a bearing.

前述の目的を達成するために、本発明は、軸方向の両側から吸込んで外周面より吐出するように仕切り部、翼及び側板を配設した羽根車と、前記羽根車への流体の吸込み流路を形成する吸込ボリュート及び前記羽根車からの流体の吐出流路を形成する吐出ボリュートを有するポンプケーシングと、前記側板の吸込み側端部に対向する前記吐出ボリュートの内周端面に装着したウェアリング部材と、を備えており、前記吐出ボリュートは前記羽根車の外周面より軸方向幅広に形成されている両吸込渦巻ポンプにおいて、前記ウェアリング部材は、前記吐出ボリュートの内周端面に装着した装着部と、この装着部から前記側板の吐出側端部まで延長して当該側板の吐出側端部と前記吐出ボリュートの内側面との隙間を塞ぐ閉鎖部と、を有していることにある。   In order to achieve the above-described object, the present invention provides an impeller having partition portions, blades, and side plates disposed so as to be sucked from both sides in the axial direction and discharged from the outer peripheral surface, and a fluid suction flow into the impeller. A pump casing having a suction volute that forms a passage and a discharge volute that forms a discharge passage for fluid from the impeller, and a wear ring attached to the inner peripheral end face of the discharge volute facing the suction side end of the side plate A suction volute pump in which the discharge volute is formed wider in the axial direction than the outer peripheral surface of the impeller, and the wear ring member is mounted on the inner peripheral end surface of the discharge volute. And a closing portion that extends from the mounting portion to the discharge side end portion of the side plate and closes the gap between the discharge side end portion of the side plate and the inner side surface of the discharge volute. In the door.

係る本発明の好ましい具体的な構成例は次の通りである。
(1)前記ポンプケーシングは鋳物製であり、前記ウェアリング部材はステンレス製であること。
(2)前記ウェアリング部材の閉鎖部は、前記側板に対して広い隙間から狭い隙間となる隙間を有するように延び、それから前記吐出ボリュートの側面に至るように延びる板状部分で形成されていること。
(3)前記ウェアリング部材は前記装着部から前記吸込ボリュートの吸込流路内に突出する突出吸込流路壁部を備えていること。
(4)前記突出吸込流路壁部は、前記装着部より厚肉で半円弧状の吸込み流路面を有していること。
A preferred specific configuration example of the present invention is as follows.
(1) The pump casing is made of a casting, and the wear ring member is made of stainless steel.
(2) The closing portion of the wear ring member is formed of a plate-like portion that extends from a wide gap to a narrow gap with respect to the side plate and then extends to reach the side surface of the discharge volute. thing.
(3) The wear ring member includes a protruding suction channel wall portion that projects from the mounting portion into the suction channel of the suction volute.
(4) The protruding suction channel wall portion has a suction channel surface that is thicker and semicircular than the mounting portion.

係る本発明によれば、低流量域での不安定性能や軸方向推力の発生を抑制して、安定した運転及び軸受の小型化を可能とする両吸込渦巻ポンプを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a double suction centrifugal pump that suppresses unstable performance and generation of axial thrust in a low flow rate range and enables stable operation and downsizing of the bearing.

以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図及び従来技術の図における同一符号は同一物または相当物を示す。   Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals in the drawings of the embodiments and the drawings of the prior art indicate the same or equivalent.

本発明の第1実施形態の両吸込渦巻ポンプを図7から図9を用いて説明する。図7は本発明の第1実施形態の両吸込渦巻ポンプ1の縦断面図、図8は第1実施形態の両吸込渦巻ポンプ1の設計点流量から低流量までを含む流量域での吐出ボリュート内部の流れを説明する断面図、図9は第1実施形態の両吸込渦巻ポンプの流量−揚程特性を示す図である。   The double suction centrifugal pump according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the double suction centrifugal pump 1 of the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a discharge volute in a flow rate range from the design point flow rate to the low flow rate of the double suction centrifugal pump 1 of the first embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the internal flow, and FIG. 9 is a diagram showing the flow rate-head characteristics of the double suction centrifugal pump of the first embodiment.

両吸込渦巻ポンプ1は、図7に示すように、羽根車30、ポンプケーシング20、ウェアリング部材40、シャフト7、軸受8を備えて構成されている。   As shown in FIG. 7, both suction centrifugal pumps 1 are configured to include an impeller 30, a pump casing 20, a wear ring member 40, a shaft 7, and a bearing 8.

羽根車30は、軸方向の両側から吸込んで外周面より吐出するように仕切り部31、翼32及び側板33を配設して構成されている。仕切り部31は、羽根車30の軸方向中心部に位置して、径方向外方へ延びる円盤状に形成されている。翼32は、羽根車30の両側に、周方向に複数枚設けられている。側板33は翼32の側面に円錐リング状に設けられている。   The impeller 30 is configured by disposing a partition portion 31, blades 32 and side plates 33 so as to be sucked from both sides in the axial direction and discharged from the outer peripheral surface. The partition part 31 is located in the axial center part of the impeller 30, and is formed in the disk shape extended to radial direction outward. A plurality of blades 32 are provided in the circumferential direction on both sides of the impeller 30. The side plate 33 is provided on the side surface of the wing 32 in a conical ring shape.

ポンプケーシング20は、羽根車30からの流体の吐出流路を形成する吐出ボリュート21と、羽根車30への流体の吸込み流路を形成する吸込ボリュート22とを有して構成されている。吐出ボリュート21は、吐出流路を大きくするために羽根車30の外周面より軸方向幅広に形成されると共に、羽根車30の側面を覆うように形成されている。吸込ボリュート22は、羽根車30の吸込口を囲むように吐出ボリュート21の両側に2つ形成されている。   The pump casing 20 includes a discharge volute 21 that forms a discharge passage for fluid from the impeller 30 and a suction volute 22 that forms a suction passage for fluid to the impeller 30. The discharge volute 21 is formed wider than the outer peripheral surface of the impeller 30 in the axial direction so as to enlarge the discharge flow path, and is formed so as to cover the side surface of the impeller 30. Two suction volutes 22 are formed on both sides of the discharge volute 21 so as to surround the suction port of the impeller 30.

そして、ポンプケーシング20は、吐出ボリュート21の断面形状がボリュートの巻き始めから吐出口まで連続的に変化する複雑な3次元形状としているため、鋳物で製作されている。この鋳物製のポンプケーシング20は、ウェアリング部材40が装着される部分を除いて、その他の流路形状などが鋳物製作精度のまま使用される。   The pump casing 20 is made of a casting because the sectional shape of the discharge volute 21 is a complicated three-dimensional shape that continuously changes from the start of winding of the volute to the discharge port. The casting pump casing 20 is used with the casting flow precision other than the portion where the wear ring member 40 is mounted, with the other flow channel shapes and the like being used.

ウェアリング部材40は、装着部41と閉鎖部42とを一体に有して構成され、ステンレス鋼などで製作されている。この装着部41は、側板33の吸込み側端部に対向する吐出ボリュート22の内周端面に装着される部分である。閉鎖部42は、この装着部41から側板33の吐出端部側に延長して側板33の吐出端部と吐出ボリュート21の内面との隙間を塞ぐ部分である。   The wear ring member 40 is configured by integrally including a mounting portion 41 and a closing portion 42, and is made of stainless steel or the like. The mounting portion 41 is a portion that is mounted on the inner peripheral end surface of the discharge volute 22 that faces the suction side end of the side plate 33. The closing portion 42 is a portion that extends from the mounting portion 41 to the discharge end portion side of the side plate 33 and closes the gap between the discharge end portion of the side plate 33 and the inner surface of the discharge volute 21.

具体的には、閉鎖部42は、側板33に対して広い隙間から狭い隙間となる隙間5を有するように延び、それから吐出ボリュート21の側面に至るように延びる板状部分で形成されている。この構成によれば、吸込ボリュート22の肉厚を厚くして側板33との隙間を狭くする場合と比較して、軽量化が図れる。さらには、側板33の形状が異なる場合(換言すれば、翼32の形状が異なる場合)、例えば側板33の曲率が異なる場合でも、同一形状のウェアリング部材40の広い隙間の部分で吸収して対応することができる。   Specifically, the closing portion 42 is formed of a plate-like portion that extends from the wide gap to the narrow gap 5 with respect to the side plate 33 and then extends to reach the side surface of the discharge volute 21. According to this structure, weight reduction can be achieved compared with the case where the suction volute 22 is thickened and the gap with the side plate 33 is narrowed. Further, when the shape of the side plate 33 is different (in other words, when the shape of the wing 32 is different), for example, even when the curvature of the side plate 33 is different, it is absorbed by the wide gap portion of the wear ring member 40 having the same shape. Can respond.

シャフト7は、羽根車30の仕切り部31の中心部を貫通して羽根車30を固定して取り付け、ポンプケーシング20の両側に設けられたブラケット23で支持されている。軸受8は、シャフト7の両端部を回転自在に軸支するように、ブラケット23内に設置されている。   The shaft 7 passes through the central portion of the partition portion 31 of the impeller 30 and is fixedly attached to the impeller 30, and is supported by brackets 23 provided on both sides of the pump casing 20. The bearing 8 is installed in the bracket 23 so as to rotatably support both end portions of the shaft 7.

本実施形態では、側板33の吐出端部と吐出ボリュート21の内面との隙間を閉鎖部42により塞ぐようになっており、吐出ボリュート21の吐出流路側からその隙間に過大な流れ込みがないように十分小さくなっている。これにより、吐出ボリュートの吐出流路側から羽根車30の側板33と吐出ボリュート21との隙間を通る流れはほぼ遮断され、図5で示したような羽根車の周囲で旋回を続けるような流れは抑制される。このため、羽根車30を出た流れは、低流量域の運転においても、図8に示すように吐出ボリュート21の吐出流路を通過して流れるようになり、過大な損失は発生せず、図9に示すように不安定分は発生しない。またもちろん、設計点でも流れを阻害するものではないため、設計点付近での揚程特性曲線も不安定に変化することはない。   In the present embodiment, the gap between the discharge end portion of the side plate 33 and the inner surface of the discharge volute 21 is closed by the closing portion 42, so that there is no excessive flow into the gap from the discharge flow channel side of the discharge volute 21. It is small enough. As a result, the flow through the gap between the side plate 33 of the impeller 30 and the discharge volute 21 from the discharge flow path side of the discharge volute is substantially blocked, and the flow that keeps turning around the impeller as shown in FIG. It is suppressed. Therefore, the flow exiting the impeller 30 flows through the discharge flow path of the discharge volute 21 as shown in FIG. 8 even in the operation in the low flow rate region, and no excessive loss occurs. As shown in FIG. 9, no unstable part occurs. Of course, since the flow is not hindered at the design point, the head characteristic curve near the design point does not change in an unstable manner.

また、本実施形態におけるもう一つの効果を以下に説明する。前述したように、両吸込渦巻ポンプ1のポンプケーシング20は鋳物で製作されるため、そのままでは羽根車30の側板33と吐出ボリュート21との隙間は広くせざるを得なく、かつその隙間は左右非対称となる。この場合、例えば設計点流量においても、羽根車の回転によってつれまわる流れにより羽根車側板と吐出ケーシングの隙間を旋回する流れは、隙間の違いによるその部分での断面積の違いによって差が生じ、その旋回速度が左右で異なることになる。従って、その速度差は左右での圧力差を生み出し、本来左右対称形状である両吸込渦巻ポンプでは軸方向の推力が働かないはずであるが、この圧力差によって左右バランスがくずれ、軸方向推力が生じてしまう。これに対して、本実施形態では、側板33の吐出端部と吐出ボリュート21の内面との隙間を閉鎖部42により塞ぐようになっているため、このような軸方向スラストは生じず、軸受を従来よりも小型化でき、しいてはポンプの小型化を可能とする。   Further, another effect in the present embodiment will be described below. As described above, since the pump casing 20 of the both suction centrifugal pump 1 is made of a casting, the gap between the side plate 33 of the impeller 30 and the discharge volute 21 must be widened as it is, and the gap is left and right. Asymmetric. In this case, for example, even at the design point flow rate, the flow swirling the gap between the impeller side plate and the discharge casing by the flow swirled by the rotation of the impeller is different due to the difference in cross-sectional area at that portion due to the difference in gap, The turning speed will be different on the left and right. Therefore, the difference in speed creates a pressure difference between the left and right, and the thrust in the axial direction should not work in a double suction centrifugal pump that is originally symmetrical. It will occur. On the other hand, in this embodiment, since the gap between the discharge end portion of the side plate 33 and the inner surface of the discharge volute 21 is closed by the closing portion 42, such axial thrust does not occur, and the bearing is It can be made smaller than before, and the pump can be made smaller.

以上より、本実施形態では、従来の両吸込渦巻ポンプに発生する低流量での不安定性能や、軸方向推力の偏差を抑制し、安定したポンプ上の運転制御を実施でき、かつ軸受及びポンプの小型化を図ることができる。   As described above, in this embodiment, the unstable performance at a low flow rate and the deviation of axial thrust generated in the conventional double suction centrifugal pump can be suppressed, stable operation control on the pump can be performed, and the bearing and pump Can be miniaturized.

さらに、本実施形態では、ウェアリング部材40によって羽根車30の側板33と吐出ボリュート21との隙間を塞いでいるため、両吸込渦巻ポンプ1のポンプケーシング20は鋳物で製作した後に流路部の加工を実施しなくてもよい。従って、ポンプケーシング20の機械加工コストが削減できる。またそれだけではなく、この部分においてウェアリング部材40と吐出ボリュート21の間に隙間を設けることが可能となる。この場合、ポンプケーシング20の断面形状は、特にこの吐出ボリュート21と吸込ボリュート22との境界において、吐出流路と吸込流路の圧力差に耐えうる強度を確保して最小の厚みとすればよいこととなる。従って、強度の観点から無駄な肉厚が排除でき、ポンプ性能を向上させた上で、ポンプケーシング20の軽量化を図ることができ、ポンプの製作コストを低減できる。さらに、このような形状とすることで、ポンプケーシング20を製作する際に鋳物の鋳流れを向上させることができ、鋳物製作時の不良を減少させることができる。従って、比較的鋳流れが良くないダクタイトなど、性質の異なる材料も使用できる選択肢が広がり、ポンプケーシング20の設計上の自由度が向上して、更に信頼性の高いポンプを設計することができる。   Furthermore, in this embodiment, since the gap between the side plate 33 of the impeller 30 and the discharge volute 21 is closed by the wear ring member 40, the pump casing 20 of the both suction centrifugal pump 1 is made of a casting and then the flow passage portion. Processing may not be performed. Therefore, the machining cost of the pump casing 20 can be reduced. In addition to this, a gap can be provided between the wear ring member 40 and the discharge volute 21 in this portion. In this case, the cross-sectional shape of the pump casing 20 may be set to the minimum thickness by ensuring the strength that can withstand the pressure difference between the discharge flow path and the suction flow path, particularly at the boundary between the discharge volute 21 and the suction volute 22. It will be. Therefore, useless wall thickness can be eliminated from the viewpoint of strength, the pump performance can be improved, the weight of the pump casing 20 can be reduced, and the manufacturing cost of the pump can be reduced. Furthermore, by setting it as such a shape, when manufacturing the pump casing 20, the casting flow of a casting can be improved and the defect at the time of casting manufacture can be reduced. Therefore, options for using materials having different properties such as ductite having a relatively poor casting flow are widened, the degree of freedom in designing the pump casing 20 is improved, and a more reliable pump can be designed.

次に、本発明の第2実施形態について図10を用いて説明する。図10は本発明の第2実施形態の両吸込渦巻ポンプを示す断面図である。この第2実施形態は、次に述べる点で第1実施形態と相違するものであり、その他の点については第1実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a double suction centrifugal pump according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in the points described below, and the other points are basically the same as those in the first embodiment, and thus redundant description is omitted.

この第2実施形態では、ウェアリング部材40は装着部41から吸込ボリュート22の吸込流路内に突出する突出吸込流路壁部43を備えている。換言すれば、羽根車30と吐出ボリュート21の内周端面との摺動部付近にウェアリング部材40が装着され、そのウェアリング部材40の吸込ボリュート側の羽根車入口における側板33側付近の形状が、羽根車入口の上流方向に突出した形状となっている。突出吸込流路壁部43は、装着部41より厚肉で半円弧状の吸込み流路面を有している。   In the second embodiment, the wear ring member 40 includes a protruding suction channel wall 43 that projects from the mounting portion 41 into the suction channel of the suction volute 22. In other words, the wear ring member 40 is mounted in the vicinity of the sliding portion between the impeller 30 and the inner peripheral end surface of the discharge volute 21, and the shape of the wear ring member 40 near the side plate 33 side at the inlet of the impeller on the suction volute side. However, it has a shape protruding in the upstream direction of the impeller inlet. The protruding suction channel wall 43 has a suction channel surface that is thicker than the mounting portion 41 and has a semicircular arc shape.

この様な形状とすることで、第1実施形態で説明したような、性能不安定の抑制や、軸方向推力の抑制効果があるのみでなく、羽根車入口での流れの整流効果が得られる。従って、設計点付近の流量において、羽根車羽根に発生するキャビテーションに関して周方向の不均一な発生を抑制し、結果としてキャビテーション性能を向上させることができる。また、低流量域における羽根車入口での逆流発生時、特に吸込圧力が低下している場合には、キャビテーションを伴った逆流が突出部に当たり、キャビテーション気泡崩壊による壊食が心配される。しかし、この第4実施形態では、ウェアリング部材40の一部が突出吸込流路壁部43を形成していることから、特にポンプケーシング20の材質を比較的硬質なものに変更する必要なく、このウェアリング部材40の材料を硬質で錆びにくいステンレス鋼にすることにより、この入口逆流によるエロージョン及びそれに伴ったコロージョン発生を抑制することが可能となる。なお、ウェアリング部材40と羽根車30のシール部との間に、もう一つ摺動部材で製作したリングを用いるようにしてもよい。   By adopting such a shape, not only the performance instability and the axial thrust are suppressed as described in the first embodiment, but also a flow rectification effect at the impeller inlet is obtained. . Therefore, it is possible to suppress the occurrence of non-uniform circumferential cavitation generated at the impeller blades at the flow rate near the design point, and as a result, the cavitation performance can be improved. Further, when backflow occurs at the impeller inlet in a low flow rate region, particularly when the suction pressure is low, backflow accompanied by cavitation hits the protruding portion, and erosion due to cavitation bubble collapse is a concern. However, in this fourth embodiment, since a part of the wear ring member 40 forms the protruding suction flow passage wall 43, it is not necessary to change the material of the pump casing 20 to a relatively hard material in particular. By making the material of the wear ring member 40 hard and rust-resistant stainless steel, it becomes possible to suppress the erosion caused by the backflow of the inlet and the occurrence of corrosion. A ring made of another sliding member may be used between the wear ring member 40 and the seal portion of the impeller 30.

この第2実施形態によれば、従来の両吸込渦巻ポンプに発生する低流量での不安定性能や、軸方向推力の偏差を抑制し、安定したポンプ上の運転制御を実施でき、かつ軸受及びポンプの小型化を図ることができるのみでなく、ポンプのキャビテーション性能や、低吸込水位及び低流量運転時のキャビテーション壊食も抑制でき、非常に信頼性の高い両吸込渦巻ポンプを提供することができる。   According to the second embodiment, the unstable performance at a low flow rate generated in the conventional double suction centrifugal pump and the deviation of axial thrust can be suppressed, stable operation control on the pump can be performed, and the bearing and Providing a highly reliable double suction centrifugal pump that not only can reduce the size of the pump, but also can suppress pump cavitation performance and cavitation erosion during low suction water level and low flow rate operation. it can.

従来技術1の両吸込渦巻ポンプを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the double suction vortex pump of the prior art 1. FIG. 従来技術2の両吸込渦巻ポンプを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the both suction centrifugal pump of the prior art 2. FIG. 従来技術1、2の両吸込渦巻ポンプの流量−揚程特性を示す図である。It is a figure which shows the flow volume-head characteristic of both the suction vortex pumps of prior arts 1 and 2. 従来技術1、2の両吸込渦巻ポンプの設計点流量での吐出ボリュート内部の流れを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the flow inside a discharge volute in the design point flow volume of the double suction vortex pump of the prior arts 1 and 2. FIG. 従来技術1、2の両吸込渦巻ポンプの低流量域での吐出ボリュート内部の流れを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the flow inside a discharge volute in the low flow area of the both suction vortex pumps of prior art 1 and 2. 従来技術2の両吸込渦巻ポンプの低流量域での羽根車吸込み部の流れを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the flow of the impeller suction part in the low flow area of the both suction vortex pump of the prior art 2. FIG. 本発明の第1実施形態の両吸込渦巻ポンプを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the double suction vortex pump of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の両吸込渦巻ポンプの設計点流量から低流量までを含む流量域での吐出ボリュート内部の流れを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the flow inside a discharge volute in the flow volume range from the design point flow volume of the double suction vortex pump of 1st Embodiment of this invention to a low flow volume. 本発明の第1実施形態の両吸込渦巻ポンプの流量−揚程特性を示す図である。It is a figure which shows the flow volume-head characteristic of the both suction vortex pump of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の両吸込渦巻ポンプを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the both suction vortex pump of 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…両吸込渦巻ポンプ、5…隙間、7…シャフト、8…軸受、9…吐出ボリュートの巻き始め部、10…ボリュートの仕切板、11…吐出管、12…ボリュートの外側流路、13…ボリュートの内側流路、20…ポンプケーシング、21…吐出ボリュート、22…吸込ボリュート、23…ブラケット、30…羽根車、31…仕切り部、32…翼、33…側板、40…ウェアリング部材、41…装着部、42…閉鎖部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Double suction vortex pump, 5 ... Gap, 7 ... Shaft, 8 ... Bearing, 9 ... Winding start part of discharge volute, 10 ... Partition plate of volute, 11 ... Discharge pipe, 12 ... Outer flow path of volute, 13 ... Inner flow path of volute, 20 ... pump casing, 21 ... discharge volute, 22 ... suction volute, 23 ... bracket, 30 ... impeller, 31 ... partition, 32 ... vane, 33 ... side plate, 40 ... wear ring member, 41 ... mounting part, 42 ... closing part.

Claims (5)

軸方向の両側から吸込んで外周面より吐出するように仕切り部、翼及び側板を配設した羽根車と、
前記羽根車への流体の吸込み流路を形成する吸込ボリュート及び前記羽根車からの流体の吐出流路を形成する吐出ボリュートを有するポンプケーシングと、
前記側板の吸込み側端部に対向する前記吐出ボリュートの内周端面に装着したウェアリング部材と、を備えており、
前記吐出ボリュートは前記羽根車の外周面より軸方向幅広に形成されている両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記ウェアリング部材は、前記吐出ボリュートの内周端面に装着した装着部と、この装着部から前記側板の吐出側端部まで延長して当該側板の吐出側端部と前記吐出ボリュートの内側面との隙間を塞ぐ閉鎖部と、を有していること、
を特徴とする両吸込渦巻ポンプ。
An impeller provided with a partition, wings and side plates so as to be sucked from both sides in the axial direction and discharged from the outer peripheral surface;
A pump casing having a suction volute that forms a suction passage for fluid to the impeller and a discharge volute that forms a discharge passage for fluid from the impeller; and
A wear ring member mounted on the inner peripheral end surface of the discharge volute facing the suction side end of the side plate, and
In the double suction centrifugal pump, the discharge volute is formed wider in the axial direction than the outer peripheral surface of the impeller,
The wear ring member includes a mounting portion mounted on an inner peripheral end surface of the discharge volute, a discharge side end portion of the side plate extending from the mounting portion to a discharge side end portion of the side plate, and an inner side surface of the discharge volute. Having a closing part that closes the gap between,
Double suction centrifugal pump characterized by
請求項1に記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記ポンプケーシングは鋳物製であり、前記ウェアリング部材はステンレス製であること、を特徴とする両吸込渦巻ポンプ。   2. The double suction centrifugal pump according to claim 1, wherein the pump casing is made of a casting and the wear ring member is made of stainless steel. 請求項1または2に記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記ウェアリング部材の閉鎖部は、前記側板に対して広い隙間から狭い隙間となる隙間を有するように延び、それから前記吐出ボリュートの側面に至るように延びる板状部分で形成されていること、を特徴とする両吸込渦巻ポンプ。   3. The double suction centrifugal pump according to claim 1, wherein the closed portion of the wear ring member extends so as to have a gap that becomes a narrow gap from a wide gap with respect to the side plate, and then reaches a side surface of the discharge volute. A double suction centrifugal pump, characterized in that it is formed of a plate-like portion extending like this. 請求項2に記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記ウェアリング部材は前記装着部から前記吸込ボリュートの吸込流路内に突出する突出吸込流路壁部を備えていること、を特徴とする両吸込渦巻ポンプ。   The double suction centrifugal pump according to claim 2, wherein the wear ring member includes a projecting suction channel wall portion projecting from the mounting portion into the suction channel of the suction volute. Centrifugal pump. 請求項4に記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記突出吸込流路壁部は、前記装着部より厚肉で半円弧状の吸込み流路面を有していること、を特徴とする両吸込渦巻ポンプ。
5. The double suction centrifugal pump according to claim 4, wherein the protruding suction flow channel wall portion has a suction channel surface that is thicker and semicircular than the mounting portion. .
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