JP6721345B2 - Pump device - Google Patents
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Description
本発明は、ポンプ装置に関する。 The present invention relates to a pump device.
立型のポンプ装置、例えば深井戸などに据え付けられる水中ポンプ装置では、垂直方向に延びる主軸に羽根車が取り付けられている。主軸と羽根車とは略円筒状のケーシングに収容されており、ケーシングの周壁の内側が、羽根車の回転によって加圧された流体を上方に送る際の流路になっている。このとき、加圧されて羽根車を出た流体が、より低圧である羽根車の入口側に漏洩しないように、羽根車とケーシングとの間の隙間をシールするライナーリングが設けられる。ライナーリングは、例えば芯材に弾性体を被覆することによって構成されるリング状の部材であり、弾性体部分が羽根車の周面(または羽根車に取り付けられたウェアリング。以下同様)にわずかな隙間で対向している。 In a vertical pump device, for example, a submersible pump device installed in a deep well or the like, an impeller is attached to a vertically extending main shaft. The main shaft and the impeller are housed in a substantially cylindrical casing, and the inner side of the peripheral wall of the casing serves as a flow path when the fluid pressurized by the rotation of the impeller is sent upward. At this time, a liner ring that seals the gap between the impeller and the casing is provided so that the fluid that is pressurized and exits the impeller does not leak to the inlet side of the impeller, which has a lower pressure. The liner ring is, for example, a ring-shaped member formed by coating a core material with an elastic body, and the elastic body portion is slightly formed on the peripheral surface of the impeller (or a wear ring attached to the impeller; hereinafter the same). They are facing each other with a large gap.
このような立軸式のポンプに設けられるライナーリングに関する技術が、例えば特許文献1に記載されている。特許文献1に記載されたポンプ装置では、ライナーリングの弾性体の上面部分に、羽根車の回転方向に沿って径方向外側に広がるスパイラル状の突起が設けられる。このような突起を設けることによって、ポンプ装置の停止中にライナーリング付近に堆積し、運転再開後もこの付近で発生する旋回流に乗って滞留し続けようとする砂や粘土などの異物を、強制的に羽根車の外方に排出することができる。また、旋回流の流速を低下させて、異物によるケーシングの摩耗を抑制することができる。 A technique relating to a liner ring provided in such a vertical shaft type pump is described in Patent Document 1, for example. In the pump device described in Patent Document 1, a spiral protrusion that spreads radially outward along the rotation direction of the impeller is provided on the upper surface portion of the elastic body of the liner ring. By providing such a protrusion, foreign matter such as sand and clay that accumulates near the liner ring while the pump device is stopped, and continues to stay on the swirling flow generated near this even after the operation is restarted, It can be forcibly discharged to the outside of the impeller. Further, it is possible to reduce the flow velocity of the swirling flow and suppress wear of the casing due to foreign matter.
しかしながら、上記の特許文献1に記載されたようなポンプ装置では、ライナーリングの内側に設けられるリップ部の構造上、リップ部と羽根車との間の隙間が大きくなる場合がある。それゆえ、例えば、ポンプの停止中にケーシング内を自然流下してこの隙間に入り込んだ異物が運転再開時に噛み込まれ、リップ部とリップ部に対向する羽根車周面の異常摩耗につながる場合があった。また、運転条件によってはスパイラル状の突起と羽根車との間に発生する二次流れのために異物が排出されない可能性があった。さらに、スパイラル状の突起を設けるためには、ライナーリングの弾性体部分に、径方向について十分な幅をもたせなければならないが、そうすることによって弾性体部分がその厚さに比べて薄くなり、強度が低下する可能性があった。 However, in the pump device as described in Patent Document 1 described above, the gap between the lip portion and the impeller may be large due to the structure of the lip portion provided inside the liner ring. Therefore, for example, when the pump is stopped, the foreign matter that naturally flows into the casing and enters this gap is caught when the operation is restarted, which may lead to abnormal wear of the lip portion and the impeller peripheral surface facing the lip portion. there were. Further, there is a possibility that foreign matter may not be discharged due to a secondary flow generated between the spiral protrusion and the impeller, depending on operating conditions. Furthermore, in order to provide the spiral protrusion, the elastic body portion of the liner ring must have a sufficient width in the radial direction, but by doing so, the elastic body portion becomes thinner than its thickness, The strength could be reduced.
本発明は上述の点に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一つは、立型のポンプ装置において、ライナーリング付近に集積する異物がポンプの運転に及ぼす影響を効果的に低減させることが可能なポンプ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points. One of the objects of the present invention is to provide a vertical pump apparatus that can effectively reduce the influence of foreign matter accumulated near the liner ring on the operation of the pump.
本発明のある観点によれば、回転駆動力を伝達する主軸と、主軸に取り付けられる羽根車と、主軸および羽根車を囲む周壁、ならびに周壁の内側で羽根車の入口側と出口側とを隔てる隔壁を含むケーシングと、隔壁と、羽根車の入口および出口の間の周面との間をシールするライナーリングであって、周面に対向するリップ部を含み、リップ部に複数の切欠部が形成されるライナーリングとを備えるポンプ装置が提供される。 According to an aspect of the present invention, a main shaft that transmits a rotational driving force, an impeller attached to the main shaft, a peripheral wall that surrounds the main shaft and the impeller, and an inner side of the peripheral wall that separates an inlet side and an outlet side of the impeller. A liner ring that seals between a casing including a partition wall, the partition wall, and a peripheral surface between an inlet and an outlet of an impeller, the liner ring including a lip portion facing the peripheral surface, and a plurality of notches in the lip portion. A pump device is provided that includes a formed liner ring.
上記の構成では、複数の切欠部によって、ライナーリング付近に集積する異物を排出するための流路が提供される。従って、異物が堆積したり、ライナーリングと羽根車との間に噛み込まれたりしてポンプの運転に影響を及ぼすことを防止することができる。 In the above configuration, the plurality of notches provide the flow path for discharging the foreign matters accumulated near the liner ring. Therefore, it is possible to prevent foreign matters from being accumulated or being caught between the liner ring and the impeller to affect the operation of the pump.
上記のポンプ装置において、リップ部は、ライナーリングに形成されるリップ部の外側の部分から立ち上がる壁状の部分を含み、切欠部は、少なくとも壁状の部分に形成されてもよい。
リップ部を構成する壁状の部分に切欠部が形成されることによって、リップ部の径方向の変形に対する柔軟性が向上し、リップ部と羽根車の周面との間で所定の隙間が維持されやすくなる結果、隙間に異物が噛み込まれることによって異常摩耗などが発生するのを防止することができる。
In the above-described pump device, the lip portion may include a wall-shaped portion rising from an outer portion of the lip portion formed on the liner ring, and the cutout portion may be formed in at least the wall-shaped portion.
By forming the notch in the wall-shaped part that constitutes the lip part, the flexibility of the lip part against radial deformation is improved, and a predetermined gap is maintained between the lip part and the peripheral surface of the impeller. As a result, it is possible to prevent abnormal wear and the like from occurring due to foreign matter being caught in the gap.
また、上記のポンプ装置において、複数の切欠部は、リップ部を周方向に均等分割してもよい。
複数の切欠部がリップ部を周方向に均等分割することによって、切欠部の効果を最大化できる可能性がある。
Moreover, in the above-described pump device, the plurality of notches may equally divide the lip portion in the circumferential direction.
By equally dividing the lip portion in the circumferential direction by the plurality of notches, the effect of the notches may be maximized.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るポンプ装置の羽根車およびケーシングを含むポンプ部分の断面図である。図1を参照すると、ポンプ装置10のポンプ部分は、主軸11に取り付けられる羽根車12と、主軸11および羽根車12を収容するケーシング13とを含む。主軸11は、電動機などの駆動源(図示せず)に接続され、羽根車12に回転駆動力を伝達する。羽根車12は、入口12aから吸い込まれた流体を遠心力によって加圧して出口12bから吐出する。吐出された流体は、ケーシング13に取り付けられた円弧面14によって向きを変えられ、案内羽根15を経て次の段の羽根車12の入口12aに至る。このようにして、ポンプ装置10では、ポンプ部分の下方にある吸込口(図示せず)から吸い込まれた流体が、ポンプ部分に設けられた複数の羽根車12によって多段的に加圧され、ポンプ部分の上方にある吐出口(図示せず)から吐出される。
FIG. 1 is a sectional view of a pump portion including an impeller and a casing of a pump device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the pump portion of the
図示された例において、ケーシング13は、周壁13aと隔壁13bとが一体になった構造を有する。他の例では、周壁13aと隔壁13bとは別体であり、これらを結合させることによってケーシング13が構成されてもよい。周壁13aは羽根車12を囲み、円弧面14および案内羽根15とともに、羽根車12の回転によって加圧された流体の流路になる空間を形成する。隔壁13bは、周壁13aの内側で羽根車12に向かって延び、羽根車12の入口12a側と出口12b側との間を隔てる。さらに、羽根車12に近い隔壁13bの端部にはライナーリング20が設けられ、隔壁13bと羽根車12の周面12cとの間をシールする。ここで、周面12cは、羽根車12の入口12aと出口12bとの間に位置する。ライナーリング20は、例えば芯材に弾性体を被覆することによって構成されるリング状の部材であり、弾性体部分が羽根車12の周面12cにわずかな隙間で対向することによって、隔壁13bと周面12cの間がシールされる。これによって、ポ
ンプ装置10では、羽根車12の入口12a側が低圧、出口12b側が高圧になるような圧力差が維持される。
In the illustrated example, the
図2は、本発明の一実施形態に係るポンプ装置に設置されるライナーリングの平面図である。図3は、図2に示すライナーリングをIII−III線で切断した斜視断面図である。図2および図3を参照すると、ライナーリング20は、芯材21と、芯材を被覆する弾性体部分22とを含む。芯材21は、任意の密閉固定構造(図示せず)によって、隔壁13bの端部に連結される。弾性体部分22には、溝部22aと、リップ部22bとが形成される。リップ部22bは、その外側の部分である溝部22aから立ち上がる壁状の部分を含む。このように構成されたライナーリング20では、最も内側に位置するリップ部22bが、羽根車12の周面12cに対向する。ライナーリング20は、リップ部22bと周面12cとの間の隙間がわずかになるように設計されており、これによってライナーリング20が周面12cと隔壁13bとの間をシールする機能が実現される。
FIG. 2 is a plan view of a liner ring installed in the pump device according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective sectional view of the liner ring shown in FIG. 2 taken along the line III-III. Referring to FIGS. 2 and 3, the
さらに、本実施形態において、リップ部22bには、2ヶ所の切欠部23が形成される。これによって、ライナーリング20では、全体としては周面12cと隔壁13bとの間がシールされる一方で、切欠部23が砂や粘土などの異物を含む流体のための流路を提供する。砂や粘土などの異物は、例えば水などの流体よりも比重が大きいため、羽根車12の出口12bから円弧面14に沿って上方に向かう流体から離脱して、ライナーリング20付近に集積しやすい。ライナーリング20に切欠部23がない場合、ライナーリング20付近では溝部22aなどに異物が堆積し、堆積した異物が羽根車12の周りで発生する旋回流に巻き込まれてケーシング13や円弧面14を摩耗させたりする可能性がある。本実施形態では、切欠部23が異物を含む流体のための流路を提供することによって、ライナーリング20付近に集積した異物を効果的に排出することができる。
Further, in this embodiment, two
より具体的には、例えば、ポンプ装置10の運転中は、羽根車12の入口12a側と出口12b側との差圧によって、異物を含む少量の流体が切欠部23を通って出口12b側から入口12a側へと流れ、この流れによってライナーリング20付近に集積した異物が排出される。また、ポンプ装置10の停止中は、異物が切欠部23を通過して自然流下し、最終的にはポンプ装置10の吸込口から外部に排出される。このとき、流下する異物が流路の広い切欠部23に誘導されることによって、切欠部23以外の部分で羽根車12の周面12cとリップ部22bとの間の狭い隙間を通過する異物が減少する。従って、ポンプ装置10の停止中に自然流下する異物が周面12cとリップ部22bとの間の狭い隙間に挟まり、運転再開時に噛み込まれることによって異常摩耗などを発生させるのを防止することができる。
More specifically, for example, during operation of the
また、本実施形態では、2ヶ所の切欠部23によって壁状のリップ部22bが2つの部分に分割されている。これによって、リップ部22bの径方向の変形に対する柔軟性が向上し、リップ部22bと羽根車12の周面との間で所定の隙間が維持されやすくなる。ライナーリング20に切欠部23がない場合、リップ部22bは閉じた環状の壁を形成する。この場合、リップ部22bの全周にわたって、それぞれの部分の径方向の変形が互いに影響し合うため、リップ部22bの径方向の変形に対する柔軟性は必ずしも高くない。従って、何らかの原因で発生したリップ部22bの径方向の変形が復元されず、リップ部22bと羽根車12の周面との間の隙間が大きい部分が継続的に発生する可能性がある。そのような部分には、ライナーリング20付近に集積した異物が噛み込まれやすい。本実施形態では、リップ部22bが2つの部分に分割されていることによってリップ部22bの径方向の変形に対する柔軟性が向上しているため、何らかの原因でリップ部22bの径方向の変形が発生しても、弾性的に復元される可能性が高い。従って、リップ部22bと羽根車12の周面との間で所定の隙間が維持され、ポンプ装置10の運転中、または運転再開時にこの隙間に異物が噛み込まれることによって異常摩耗などが発生するのを防止する
ことができる。
Further, in the present embodiment, the wall-shaped
なお、上記の例ではライナーリング20においてリップ部22bに2ヶ所の切欠部23が形成されたが、本発明の実施形態はこのような例には限定されない。切欠部は、例えば3ヶ所以上形成されてもよい。切欠部23の数は、例えば、切欠部23によって提供される流路の大きさが異物の排出に十分であるか、切欠部23によって分割されるリップ部22bの径方向での柔軟性が、羽根車12の周面12cとの間で所定の隙間を維持するのに適した程度であるか、といったような観点から、任意に選択されうる。
In the above example, two
また、リップ部22bに形成される複数の切欠部23は、上記の例のようにリップ部22bを周方向に均等分割してもよい。この場合、切欠部23が周方向について均等配置されることによって、異物が効果的に排出され得る。また、切欠部23がリップ部22bを均等分割することによって、リップ部22bの径方向の変形に対する柔軟性を向上させる効果も最大化されうる。ただし、例えば他の設計上の理由のために、複数の切欠部23がリップ部22bを不均等に分割する場合にも、上記のような効果は十分に得られる。
Further, the plurality of
上記の実施形態の説明で参照されたポンプ装置10の構成は例示的なものにすぎない。本発明の実施形態に係るポンプ装置としては、羽根車とケーシングとの間にライナーリングを設置可能な任意の構成のポンプ装置が採用されうる。また、上記の実施形態の説明で参照されたライナーリング20についても、リップ部22bに切欠部23が形成される点を除けば、その構成は任意である。例えば、芯材21を弾性体部分22で被覆する構造、および芯材21および弾性体部分22のそれぞれの形状は、公知のライナーリングの例などから当業者に明らかな範囲において、上記の実施形態の説明で参照されたものに限らず任意に変形されてもよく、そのようなライナーリングを備えるポンプ装置も、本発明の技術的範囲に含まれる。
The configuration of the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的範囲はかかる例に限定されない。本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above in detail with reference to the accompanying drawings, but the technical scope of the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field of the present invention can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that they also belong to the technical scope of the present invention.
10 ポンプ装置
11 主軸
12 羽根車
12a 入口
12b 出口
12c 周面
13 ケーシング
13a 周壁
13b 隔壁
20 ライナーリング
22a 溝部
22b リップ部
23 切欠部
10
Claims (3)
前記主軸に取り付けられる羽根車と、
前記主軸および前記羽根車を囲む周壁、ならびに前記周壁の内側で前記羽根車の入口側と出口側とを隔てる隔壁を含むケーシングと、
前記隔壁と、前記羽根車の入口を形成するように前記主軸を取り囲む前記羽根車の周面との間をシールするライナーリングであって、前記周面に対向するリップ部を含み、前記リップ部に複数の切欠部が形成されるライナーリングと
を備える立型のポンプ装置。 A main shaft extending in the vertical direction so as to transmit the rotational driving force,
An impeller attached to the main shaft,
A casing including a peripheral wall that surrounds the main shaft and the impeller, and a partition wall that separates the inlet side and the outlet side of the impeller inside the peripheral wall,
A liner ring for sealing between the partition wall and a peripheral surface of the impeller surrounding the main shaft so as to form an inlet of the impeller, the liner ring including a lip portion facing the peripheral surface, the lip portion And a liner ring in which a plurality of cutouts are formed in the vertical pump device.
前記切欠部は、少なくとも前記壁状の部分に形成される、請求項1に記載の立型のポンプ装置。 The lip portion includes a wall-shaped portion rising from an outer portion of the lip portion formed on the liner ring,
The vertical pump device according to claim 1, wherein the cutout portion is formed at least in the wall-shaped portion.
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