JP7461781B2 - Expeller for centrifugal pump and centrifugal pump equipped with same - Google Patents

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Description

本発明は、清水、汚泥液、パルプ液、微細な粒子を含むスラリー液、サンド等といった種々の液体(被送流体)を移送する遠心ポンプに係り、特に、ケーシングの背面と回転軸の軸封部との間の画成空間に配置されるエキスペラを有する遠心ポンプに関する。 The present invention relates to a centrifugal pump that transports various liquids (transported fluids) such as fresh water, sludge liquid, pulp liquid, slurry liquid containing fine particles, sand, etc., and in particular to a centrifugal pump that has an expeller that is placed in the space defined between the back surface of the casing and the shaft seal of the rotating shaft.

この種の遠心ポンプは、例えば図6に示すように、前面が吸込み側とされたケーシング1と、ケーシング1内に設けられたインペラ(羽根車)2と、インペラ2を回転させるシャフト3と、を備える。インペラ2は、自身の前面に複数枚の羽根4aが設けられるとともに、背面に複数枚の裏羽根4bが設けられている(例えば特許文献1参照)。
ケーシング1の背面側には軸封装置105が設けられている。軸封装置105には、ケーシング1背面とシャフト3の軸封部105sとの間の画成空間105aに、エキスペラ110(補助羽根車)が配置されている。エキスペラ110は、インペラ2の背面側の位置に同軸に装着されてシャフト3と一体で回転する。
6, this type of centrifugal pump includes a casing 1 with a suction front surface, an impeller 2 provided within the casing 1, and a shaft 3 for rotating the impeller 2. The impeller 2 has a plurality of blades 4a provided on its front surface and a plurality of rear blades 4b provided on its rear surface (see, for example, Patent Document 1).
A shaft seal device 105 is provided on the back side of the casing 1. In the shaft seal device 105, an expeller 110 (auxiliary impeller) is disposed in a defined space 105a between the back side of the casing 1 and a shaft seal portion 105s of the shaft 3. The expeller 110 is coaxially attached to a position on the back side of the impeller 2 and rotates integrally with the shaft 3.

同図に示す例では、軸封装置105は、エキスペラ110の背面側に、シャフト3のスリーブ6の外周部分を囲繞するように形成されたスタフィングボックス5bを備えている。スタフィングボックス5bの内面には、エラストマー等を材料とする複数のシール105tを有する軸封部105sが設けられている。
エキスペラ110は、図7に示すように、中心に設けられた円筒状のボス部111と、ボス部111の外周面から径方向に張り出して自身の前面に平滑な面を有する円盤部112と、を有する。円盤部112の背面には、複数枚の羽根113が設けられている。ここで、本明細書では、インペラおよびエキスペラの各々において、ケーシングの吸込み側を「前面」、駆動側を「背面」と呼ぶ。
In the example shown in the figure, the shaft seal device 105 includes a stuffing box 5b formed on the rear side of the expeller 110 so as to surround the outer periphery of the sleeve 6 of the shaft 3. The inner surface of the stuffing box 5b is provided with a shaft seal portion 105s having a plurality of seals 105t made of elastomer or the like.
7, the expeller 110 has a cylindrical boss portion 111 provided at the center, and a disk portion 112 that protrudes radially from the outer circumferential surface of the boss portion 111 and has a smooth surface on its front surface. A plurality of blades 113 are provided on the rear surface of the disk portion 112. Here, in this specification, the suction side of the casing of the impeller and the expeller will be referred to as the "front surface" and the drive side as the "rear surface", respectively.

この種の遠心ポンプは、シャフト3が回転すると、スリーブ6、インペラ2およびエキスペラ110が一体で回転する。ポンプ運転中において、ケーシング1の吸込み側では吸込圧力が作用し、インペラ2の外周部では、インペラ2前面の羽根4bが回転することによるポンプ圧力が作用する。また、インペラ2の背面に裏羽根4bがある場合、その周囲の液体には裏羽根4bの回転によって遠心力が加わる。そのため、ポンプ圧力に対する減圧が生じる。 In this type of centrifugal pump, when the shaft 3 rotates, the sleeve 6, impeller 2, and expeller 110 rotate together. During pump operation, suction pressure acts on the suction side of the casing 1, and pump pressure acts on the outer periphery of the impeller 2 as the blades 4b on the front side of the impeller 2 rotate. In addition, if there is a rear blade 4b on the rear side of the impeller 2, centrifugal force is applied to the liquid around it as the rear blade 4b rotates. This results in a reduction in the pump pressure.

一方、軸封装置105前方の画成空間105aに配置されたエキスペラ100は、エキスペラ背面では自身の羽根113の回転によって液体に遠心力が加わり、エキスペラ前面の圧力に対する減圧を生じる。エキスペラ110によるこの減圧効果によって、ポンプ運転中は、エキスペラ110の背面では液体と空気との境界面が形成され、これにより、エキスペラ110の後方の、スタフィングボックス105b内の軸封部105s側への被送流体の移動が防止または抑制される。 Meanwhile, the expeller 100, which is arranged in the defined space 105a in front of the shaft seal device 105, applies centrifugal force to the liquid at the back of the expeller due to the rotation of its own blades 113, causing a reduction in pressure relative to the pressure at the front of the expeller. Due to this reduction in pressure caused by the expeller 110, an interface between the liquid and air is formed at the back of the expeller 110 during pump operation, thereby preventing or suppressing the movement of the pumped fluid to the shaft seal section 105s side in the stuffing box 105b behind the expeller 110.

特開2009-115088号公報JP 2009-115088 A

ここで、エキスペラ110の回転に随伴して旋回流が生じるところ、この旋回流は、図8に流れのイメージを示すように、円盤部112の壁面に近いほど被送流体の流れが速く、また、円盤部112の外周に行くほど遠心力が大きくなって、被送流体の半径方向の速度成分が増加する。なお、同図では、被送流体の流れの速さのイメージを三角形状とその内部に記載の矢印の長さとで示している。 Here, a swirling flow occurs with the rotation of the expeller 110, and as shown in the image of the flow in Figure 8, the flow of the transported fluid is faster the closer it is to the wall of the disk section 112, and the centrifugal force increases toward the outer periphery of the disk section 112, increasing the radial velocity component of the transported fluid. In the figure, the image of the flow speed of the transported fluid is shown by a triangle shape and the length of the arrow inside it.

そのため、被送流体がスラリー液(固形粒子を含んで泥状になった液体)の場合、軸封装置105での軸封性能を向上するために、エキスペラ110による減圧効果を向上させるべくエキスペラ110の外径を大きくすると、それに伴う遠心力が大きくなって、スラリー液に含まれる粒子や固形物がエキスペラ背面側のスタフィングボックス105bの軸封部105sに移動する量も多くなり、スラリー液に含まれる粒子や固形物が軸封部105sに堆積し易くなるというトレードオフの問題がある。 Therefore, when the fluid being pumped is a slurry liquid (a muddy liquid containing solid particles), if the outer diameter of the expeller 110 is increased to improve the pressure reduction effect of the expeller 110 in order to improve the sealing performance of the shaft seal device 105, the associated centrifugal force increases, and the amount of particles and solids contained in the slurry liquid that move to the shaft seal section 105s of the stuffing box 105b on the back side of the expeller also increases, resulting in a trade-off problem in that the particles and solids contained in the slurry liquid tend to accumulate in the shaft seal section 105s.

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、液体がスラリー液の場合であっても、軸封性能を維持または向上させるとともに、エキスペラの外周部から軸封部側に移動するスラリー量を低減し得る、遠心ポンプ用エキスペラおよびこれを備える遠心ポンプを提供することを課題とする。 The present invention has been made with a focus on these problems, and aims to provide an expeller for a centrifugal pump, and a centrifugal pump equipped with the same, that can maintain or improve the shaft sealing performance even when the liquid is a slurry liquid, and can reduce the amount of slurry that moves from the outer periphery of the expeller to the shaft seal portion.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る遠心ポンプ用エキスペラは、回転軸の軸方向の前面が吸込み側とされるとともに内部に前記回転軸により回転するインペラが収容されたケーシングを有する遠心ポンプに用いられ、前記ケーシングの背面と前記回転軸の軸封部との間の画成空間に配置されるエキスペラであって、前記回転軸と同軸に設けられた円筒状のボス部と、該ボス部の外周面から径方向に張り出して自身の前面に平滑な面を有する円盤部と、該円盤部の背面に設けられた複数枚の羽根と、を備え、前記円盤部の前記前面側を向く壁面に、前記回転軸と同軸に設けられて前記前面側に突出する一または複数の環状凸部を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the centrifugal pump expeller according to one aspect of the present invention is used in a centrifugal pump having a casing in which the axial front surface of a rotating shaft is the suction side and an impeller that rotates with the rotating shaft is housed inside, and is disposed in a defined space between the back surface of the casing and the shaft seal of the rotating shaft, and is characterized in that it comprises a cylindrical boss portion provided coaxially with the rotating shaft, a disk portion that protrudes radially from the outer circumferential surface of the boss portion and has a smooth surface on its front surface, and a plurality of blades provided on the back surface of the disk portion, and the wall surface of the disk portion facing the front surface has one or more annular protrusions that are provided coaxially with the rotating shaft and protrude to the front surface side.

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る遠心ポンプは、前面が吸込み側とされたケーシングと、該ケーシング内に設けられたインペラと、該インペラを回転させる回転軸と、該回転軸と同軸に且つ前記ケーシングの背面と前記回転軸の軸封部との間の画成空間に配置されるエキスペラと、を備える遠心ポンプにおいて、前記エキスペラとして、本発明の一態様に係る遠心ポンプ用エキスペラを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problem, a centrifugal pump according to one aspect of the present invention is a centrifugal pump comprising a casing with a suction front face, an impeller provided within the casing, a rotating shaft for rotating the impeller, and an expeller arranged coaxially with the rotating shaft and in a space defined between the rear face of the casing and a shaft seal of the rotating shaft, characterized in that the expeller is an expeller for a centrifugal pump according to one aspect of the present invention.

本発明の一態様に係る遠心ポンプによれば、エキスペラの円盤部の前面側を向く壁面に、回転軸と同軸に設けられて前面側に突出する一または複数の環状凸部を有するので、エキスペラの回転に随伴して生じる旋回流を環状凸部によって規制して、エキスペラの半径方向の速度成分に乗ってスラリーがエキスペラの外周部、さらには軸封部側へと移動する動きを防止または抑制できる。
つまり、本発明の一態様に係る遠心ポンプによれば、エキスペラの円盤部の前壁面に設けた環状凸部が、「スラリー返し」として機能する。そのため、「スラリー返し」が旋回流の流れの向きを変えることによって、エキスペラの外周部から後方の軸封部側に移動するスラリー量を低減できる。その効果として、シールを長寿命化できるとともに、軸封装置の接液面の摩耗を抑制できる。
In a centrifugal pump according to one embodiment of the present invention, the wall surface facing the front side of the disk portion of the expeller has one or more annular convex portions arranged coaxially with the rotation axis and protruding toward the front side, so that the annular convex portions regulate the swirling flow that occurs as the expeller rotates, thereby preventing or suppressing the movement of slurry riding on the radial velocity component of the expeller toward the outer periphery of the expeller and even toward the shaft seal portion.
That is, in the centrifugal pump according to one aspect of the present invention, the annular convex portion provided on the front wall surface of the disk portion of the expeller functions as a "slurry return." Therefore, the "slurry return" changes the direction of the swirling flow, thereby reducing the amount of slurry that moves from the outer periphery of the expeller to the rear shaft seal portion. As a result, the seal can have a longer life and wear on the liquid-contacting surface of the shaft seal device can be suppressed.

上述のように、本発明によれば、液体がスラリー液の場合であっても、軸封性能を維持または向上させるとともに、エキスペラの外周部から軸封部側に移動するスラリー量を低減し得る、遠心ポンプ用エキスペラおよびこれを備える遠心ポンプを提供できる。 As described above, the present invention provides an expeller for a centrifugal pump and a centrifugal pump equipped therewith that can maintain or improve shaft sealing performance and reduce the amount of slurry that moves from the outer periphery of the expeller to the shaft seal side, even when the liquid is a slurry liquid.

本発明の一態様に係るエキスペラを備える遠心ポンプの一実施形態を説明する模式的縦断面図であり、同図では、軸線に沿った断面を示している。FIG. 1 is a schematic longitudinal cross-sectional view illustrating an embodiment of a centrifugal pump equipped with an expeller according to an aspect of the present invention, the cross-section being taken along an axis line. 本発明の一態様に係るエキスペラの一実施形態を説明する図であり、同図(a)はその正面図、(b)は縦断面図、(c)は背面図である。1A to 1C are diagrams illustrating an embodiment of an expeller according to one aspect of the present invention, in which FIG. 1A is a front view, FIG. 1B is a longitudinal sectional view, and FIG. 1C is a rear view. 図1の要部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1 . 図1のZ-Z断面図である。This is a cross-sectional view taken along the line ZZ in FIG. 図1の要部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1 . 従来のエキスペラを備える遠心ポンプの一例を説明する模式的縦断面図であり、同図では、軸線に沿った断面を示している。FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view illustrating an example of a conventional centrifugal pump equipped with an expeller, and shows a cross section along the axis. 従来のエキスペラの一例を説明する図であり、同図(a)はその正面図、(b)は縦断面図、(c)は背面図である。1A to 1C are diagrams illustrating an example of a conventional expeller, in which FIG. 1A is a front view, FIG. 1B is a longitudinal sectional view, and FIG. 1C is a rear view. 従来のエキスペラの周囲での被送流体の流れを説明する図であり、同図(a)は従来のエキスペラを正面から見た要部拡大図、(b)は、図6における従来のエキスペラの部分の要部拡大図である。6A and 6B are diagrams for explaining the flow of the pumped fluid around a conventional expeller, in which FIG. 6A is an enlarged view of the essential parts of the conventional expeller as viewed from the front, and FIG. 6B is an enlarged view of the essential parts of the conventional expeller in FIG.

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。なお、上述した遠心ポンプと同一または対応する構成には同一の符号を付して説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationship and ratio between thickness and planar dimensions are different from the actual ones, and the drawings include parts where the relationship and ratio of dimensions are different from each other.
The embodiments described below are merely examples of devices and methods for embodying the technical concept of the present invention, and the technical concept of the present invention is not limited to the materials, shapes, structures, arrangements, etc. of the components. The same reference numerals are used to denote components that are the same as or correspond to those of the centrifugal pump described above.

本実施形態の遠心ポンプは、図1に示すように、ケーシング1と、ケーシング1内に設けられたインペラ2と、インペラ2を回転させる回転軸であるシャフト3と、を備える。インペラ2は、自身の前面に複数枚の羽根4aが設けられるとともに、背面に複数枚の裏羽根4bが設けられている。 As shown in FIG. 1, the centrifugal pump of this embodiment includes a casing 1, an impeller 2 provided within the casing 1, and a shaft 3 that is a rotating shaft for rotating the impeller 2. The impeller 2 has multiple blades 4a on its front surface and multiple rear blades 4b on its rear surface.

ケーシング1は、シャフト3の軸方向の前面が吸い込み側とされるとともに、ケーシング1の背面側に軸封装置5が設けられている。軸封装置5は、ケーシング1の背面の画成空間5aにエキスペラ10が配置されるとともに、更に、このエキスペラ10の背面側に、シャフト3に装着されたスリーブ6の外周部分を囲繞するように形成されたスタフィングボックス5bを有する。
スタフィングボックス5bの内面には、エラストマー等を材料とする複数のシール5tを有する軸封部5sが配設されている。軸封部5sは、複数のシール5tを有し、各シール5tは、内周側に張り出すリップ先端がシャフト3の外周面に摺接している。
The casing 1 has a suction side at its front side in the axial direction of the shaft 3, and a shaft seal device 5 is provided on the back side of the casing 1. The shaft seal device 5 has an expeller 10 disposed in a defined space 5a at the back side of the casing 1, and further has a stuffing box 5b formed on the back side of the expeller 10 so as to surround the outer periphery of a sleeve 6 attached to the shaft 3.
A shaft seal portion 5s having a plurality of seals 5t made of elastomer or the like is disposed on the inner surface of the stuffing box 5b. The shaft seal portion 5s has a plurality of seals 5t, and the lip tip of each seal 5t that protrudes to the inner periphery is in sliding contact with the outer periphery of the shaft 3.

ここで、本実施形態のエキスペラ10は、図2に示すように、中心にシャフト3と同軸に設けられた円筒状のボス部11と、ボス部11の外周面から径方向に張り出して自身の前面に平滑な面を有する円盤部12と、を有する。円盤部12の背面には、複数枚の羽根13が設けられている。
さらに、本実施形態のエキスペラ10は、円盤部12の前壁面に、シャフト3と同軸に設けられて軸方向前側に突出する円環状の環状凸部14が設けられている。この環状凸部14は、後述するように、「スラリー返し」として機能する。
2, the expeller 10 of this embodiment has a cylindrical boss portion 11 provided at the center coaxially with the shaft 3, and a disk portion 12 that protrudes radially from the outer circumferential surface of the boss portion 11 and has a smooth surface on its front surface. A plurality of blades 13 are provided on the rear surface of the disk portion 12.
Furthermore, the expeller 10 of this embodiment is provided with an annular convex portion 14, which is arranged coaxially with the shaft 3 and protrudes axially forward, on the front wall surface of the disk portion 12. This annular convex portion 14 functions as a "slurry return" as described later.

シャフト3と同軸に設けられていれば、環状凸部14の径方向での形成位置は特に限定されないが、環状凸部14の「スラリー返し」として好適な形状として、本実施形態の例では、図3に示すように、環状凸部14は、円盤部12の前壁面の外周端の位置に形成されるとともに、環状凸部14の外径の面は、エキスペラ10の円盤部12の外径の面と面一になっている(φd1=φD)。
また、環状凸部14の軸方向高さHや径方向厚さWは特に限定されないが、環状凸部14の「スラリー返し」として好適な形状として、図3において、環状凸部14の軸方向高さHが1mm以上であることが好ましい(H≧1mm)。
As long as it is arranged coaxially with the shaft 3, the radial formation position of the annular convex portion 14 is not particularly limited, but in an example of this embodiment, as a suitable shape for the annular convex portion 14 as a "slurry return", as shown in Figure 3, the annular convex portion 14 is formed at the position of the outer peripheral end of the front wall surface of the disk portion 12, and the outer diameter surface of the annular convex portion 14 is flush with the outer diameter surface of the disk portion 12 of the expeller 10 (φd1 = φD).
In addition, the axial height H and radial thickness W of the annular convex portion 14 are not particularly limited, but as a suitable shape for the annular convex portion 14 as a “slurry return,” in FIG. 3 , it is preferable that the axial height H of the annular convex portion 14 be 1 mm or more (H≧1 mm).

但し、環状凸部14の軸方向高さHは、円盤部12の端面に対して、少しでも突起があればスラリー返し機能を奏するため有効である。
また、環状凸部14の先端とケーシング1内壁の対向面との間の軸方向隙間Cは、インペラクリアランスLよりも大きいことが好ましい(C>L)。なお、インペラクリアランスLは、ケーシング1の前側の接液面とインペラ2の主羽根3の前縁部との軸方向隙間である。
However, the axial height H of the annular projection 14 is effective in providing a slurry returning function even if it has even a small protrusion with respect to the end face of the disk portion 12 .
Moreover, it is preferable that the axial gap C between the tip of the annular protrusion 14 and the opposing surface of the inner wall of the casing 1 is larger than the impeller clearance L (C>L). The impeller clearance L is the axial gap between the liquid-contacting surface on the front side of the casing 1 and the leading edge of the main blade 3 of the impeller 2.

次に、本実施形態の遠心ポンプの動作および作用効果について説明する。
本実施形態の遠心ポンプは、図1において、シャフト3が回転すると、インペラ2、エキスペラ10およびスリーブ6が一体で回転する。インペラ2を回転させることにより被送流体を昇圧して、ケーシング1の吸込側1inから吐出側1outに被送流体を移送可能になっている。
また、エキスペラ10は、シャフト3の回転によって回転し、インペラ2の背面側圧力を低減して、被送流体がスタフィングボックス5b内の軸封部5sを通って外部へ漏れるのを防止する。
Next, the operation and effects of the centrifugal pump of this embodiment will be described.
1, when the shaft 3 rotates, the impeller 2, the expeller 10, and the sleeve 6 rotate together. By rotating the impeller 2, the pumped fluid is pressurized, and the pumped fluid can be transferred from the suction side 1in to the discharge side 1out of the casing 1.
In addition, the expeller 10 rotates with the rotation of the shaft 3, reducing the pressure on the back side of the impeller 2 and preventing the pumped fluid from leaking to the outside through the shaft seal portion 5s in the stuffing box 5b.

つまり、インペラ2で被送流体を昇圧して移送するとき、軸封装置5では、軸封装置5の前面側の画成空間5aに配置されたエキスペラ10の回転により、その作用で背面圧力が低減され、被送流体が軸封部5sを通って外部へ漏れることが防止される。
ここで、エキスペラ10の回転に随伴して被送流体の旋回流が生じるところ、上述したように、この旋回流は、円盤部12の壁面に近いほどその流れが速く、また、円盤部12の外周に行くほど遠心力が大きくなって半径方向の速度成分が増加する。
そのため、液体がスラリー液(固形粒子を含んで泥状になった液体)であると、半径方向の速度成分に乗ってスラリーがエキスペラ10の外周部を超えて、後方の軸封部5sに達するおそれが生じ、スラリー液に含まれる粒子や固形物が軸封部5sに堆積し易くなる。
In other words, when the impeller 2 pressurizes and transports the fluid being transported, in the shaft seal device 5, the rotation of the expeller 10 arranged in the defined space 5a on the front side of the shaft seal device 5 reduces the back pressure, thereby preventing the fluid being transported from leaking to the outside through the shaft seal section 5s.
Here, a swirling flow of the fluid being pumped occurs in conjunction with the rotation of the expeller 10. As described above, the closer this swirling flow is to the wall surface of the disk portion 12, the faster it flows. Also, as it goes toward the outer periphery of the disk portion 12, the greater the centrifugal force becomes, and the radial velocity component increases.
Therefore, if the liquid is a slurry liquid (a muddy liquid containing solid particles), there is a risk that the slurry will be carried by the radial velocity component and pass over the outer periphery of the expeller 10, reaching the rear shaft seal section 5s, making it easier for the particles and solids contained in the slurry liquid to accumulate in the shaft seal section 5s.

これに対し、本実施形態のエキスペラ10は、円盤部12の前壁面に、シャフト3と同軸に軸方向前側に突出するように円環状の環状凸部14が設けられているので、この環状凸部14が「スラリー返し」として機能する。
すなわち、図5にイメージを示すように、環状凸部14による「スラリー返し」は、旋回流の流れの向きを変えることによって、円盤部12の外周部から軸封装置5の軸封部5s側に移動するスラリー量を低減できる。また、「スラリー返し」の効果として、シール5tの長寿命化が可能となり、また、軸封装置5の接液面の摩耗を抑制できる。
In contrast, the expeller 10 of this embodiment has a circular annular protrusion 14 on the front wall surface of the disk portion 12 so as to protrude axially forward and coaxially with the shaft 3, and this annular protrusion 14 functions as a "slurry return."
5, the "slurry return" by the annular convex portion 14 changes the direction of the swirling flow, thereby reducing the amount of slurry that moves from the outer periphery of the disk portion 12 to the shaft seal portion 5s of the shaft seal device 5. As an effect of the "slurry return", the life of the seal 5t can be extended, and wear on the liquid-contacting surface of the shaft seal device 5 can be suppressed.

特に、本実施形態によれば、エキスペラ10の円盤部12の前壁面に、「スラリー返し」としての機能を奏するように、シャフト3と同軸に軸方向前側に突出する環状凸部14を設けたので、この環状凸部14の「スラリー返し」機能により、旋回流の流れの向きを変えることによって、半径方向の速度成分に乗ってスラリーがエキスペラ10の外周部を超えるスラリー量、さらに、シール側へと移動するスラリー量を低減できる。 In particular, according to this embodiment, an annular protrusion 14 that protrudes axially forward and is coaxial with the shaft 3 is provided on the front wall surface of the disk portion 12 of the expeller 10 to function as a "slurry return." The "slurry return" function of this annular protrusion 14 changes the direction of the swirling flow, thereby reducing the amount of slurry that rides on the radial velocity component and exceeds the outer periphery of the expeller 10, and further reduces the amount of slurry that moves toward the seal side.

これにより、軸封装置5の軸封部5sのシール機能のより長寿命化が可能であり、また、軸封装置5の各部内壁面の摩耗を抑制できる。このような構成とすれば、スラリーポンプにおいて、スラリー液に含まれる粒子や固形物が、エラストマー製のシール5tに堆積するのを防ぐ上で好ましい。
なお、本発明に係る遠心ポンプは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
This makes it possible to extend the life of the sealing function of the shaft seal portion 5s of the shaft seal device 5 and also suppress wear on the inner wall surfaces of each part of the shaft seal device 5. Such a configuration is preferable in preventing particles and solids contained in the slurry liquid from accumulating on the elastomer seal 5t in the slurry pump.
The centrifugal pump according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit and scope of the present invention.

例えば、図3に破線で示すように、「スラリー返し」となる環状凸部を、円盤部12の径方向に離隔して同心円状に複数段設けることができる。つまり、環状凸部14の数は、少なくとも一つ設ければ「スラリー返し」として機能するが、エキスペラの径方向に離隔して、複数個所に同心円状に形成してもよい。
また、例えば、図3に破線で示す符号14Bのように、端部の環状凸部14よりも内周寄りの位置に、第二環状凸部14Bを設けることができる。この場合、エキスペラの外径φDを最大外径とし、「スラリー返し」をエキスペラの外径φDよりも小径として内側に複数設ける多段構造としてもよい(同図の例では、φD>φd1>φd2)。
3, the annular protrusions serving as "slurry return" can be provided in multiple stages in a concentric manner spaced apart in the radial direction of the disk portion 12. In other words, the number of annular protrusions 14 is at least one, which functions as a "slurry return", but they may be formed in multiple locations in a concentric manner spaced apart in the radial direction of the expeller.
3, a second annular convex portion 14B may be provided at a position closer to the inner circumference than the end annular convex portion 14. In this case, the outer diameter φD of the expeller may be set as the maximum outer diameter, and a multi-stage structure may be provided in which a plurality of "slurry return holes" are provided on the inside with a diameter smaller than the outer diameter φD of the expeller (in the example shown in the figure, φD>φd1>φd2).

また、例えば、図4に示すように、ケーシング1の背面に、エキスペラ10による旋回流の周方向に沿った流れ抑制するためのジャマ板1jをケーシング1のエキスペラ10に対向する面に径方向に沿って放射状に形成することは好ましい(同図の例では、放射状に8本のジャマ板1jが形成されている。)。
ただし、ケーシング1の背面には、図3に破線であらわす符号Lのようなラビリンス形状となるような、凹または凸の形状を周方向に沿って形成することは避けるべきである。一方、「スラリー返し」となる環状凸部14を除けば、ケーシング1の背面に対向する円盤部12の面自体は平坦面であることが好ましい。
Also, for example, as shown in Figure 4, it is preferable to form baffle plates 1j radially along the diameter direction on the back surface of the casing 1 facing the expeller 10 to suppress the circumferential flow of the swirling flow caused by the expeller 10 (in the example shown in the same figure, eight baffle plates 1j are formed radially).
However, it should be avoided to form a concave or convex shape along the circumferential direction on the back surface of the casing 1, which would result in a labyrinth shape as indicated by the symbol L in dashed lines in Fig. 3. On the other hand, except for the annular convex portion 14 that serves as a "slurry return," it is preferable that the surface of the disk portion 12 facing the back surface of the casing 1 is a flat surface.

つまり、環状凸部14による「スラリー返し」の技術的思想はラビリンス機構とは異なり、「スラリー返し」となる環状凸部14とのケーシング1の対向面は、環状凸部14の「スラリー返し」機能によって戻されるスラリーの内径方向への動きを阻害しない形状にすることが望ましい。
そのため、ケーシング1の背面には、円環状の突起や円環状溝のような径方向の流体の移動を規制する形状を設けてラビリンス機構とはしない。ラビリンス機構にスラリーが堆積することによる閉塞トラブルが危惧されるからである。
In other words, the technical idea of "slurry return" by the annular convex portion 14 is different from the labyrinth mechanism, and it is desirable that the opposing surface of the casing 1 with the annular convex portion 14, which serves as the "slurry return", be shaped so as not to hinder the movement of the slurry returned by the "slurry return" function of the annular convex portion 14 in the inward radial direction.
For this reason, a labyrinth mechanism is not formed by providing a shape such as an annular protrusion or annular groove that restricts the movement of fluid in the radial direction on the back surface of the casing 1. This is because there is a concern that clogging problems may occur due to accumulation of slurry in the labyrinth mechanism.

1 ケーシング
2 インペラ(羽根車)
3 シャフト(回転軸)
4a 羽根
4b 裏羽根
5 軸封装置
5a 画成空間
5b スタフィングボックス
5s 軸封部
5t シール
6 スリーブ
10 エキスペラ
11 ボス部
12 円盤部
13 羽根
14 環状凸部
14B 第二環状凸部
L インペラクリアランス
W 環状凸部の径方向厚さ
C 軸方向隙間
H 環状凸部の軸方向高さ
B 円盤部の軸方向厚さ
φd1 第一環状凸部の外径
φd2 第二環状凸部の外径
φD エキスペラの外径
1 Casing 2 Impeller
3 Shaft (rotating axis)
4a Blade 4b Back blade 5 Shaft seal device 5a Definition space 5b Stuffing box 5s Shaft seal portion 5t Seal 6 Sleeve 10 Expeller 11 Boss portion 12 Disk portion 13 Blade 14 Annular convex portion 14B Second annular convex portion L Impeller clearance W Radial thickness of annular convex portion C Axial gap H Axial height of annular convex portion B Axial thickness of disk portion φd1 Outer diameter of first annular convex portion φd2 Outer diameter of second annular convex portion φD Outer diameter of expeller

Claims (3)

回転軸の軸方向の前面が吸込み側とされるとともに内部に前記回転軸により回転するインペラが収容されたケーシングを有する遠心ポンプに用いられ、前記ケーシングの背面と前記回転軸の軸封部との間の画成空間に配置されるエキスペラであって、
前記回転軸と同軸に設けられた円筒状のボス部と、該ボス部の外周面から径方向に張り出して自身の前面に平滑な面を有する円盤部と、該円盤部の背面に設けられた複数枚の羽根と、を備え、
前記円盤部の前記前面側を向く壁面に、前記回転軸と同軸に設けられて前記画成空間内で前記ケーシングの背面に軸方向で対向するとともに前記前面側に軸方向に向けて突出する一または複数の環状凸部を有し、
前記一または複数の環状凸部のうちの少なくとも一つは、前記円盤部の外周端の位置に形成されるとともに、当該環状凸部の外径面が、前記円盤部の外径面と面一をなす一つの円筒面になっていることを特徴とする遠心ポンプ用エキスペラ。
An expeller is used in a centrifugal pump having a casing in which a front surface in the axial direction of a rotating shaft is a suction side and an impeller rotated by the rotating shaft is housed inside the casing, the expeller being disposed in a space defined between a back surface of the casing and a shaft seal portion of the rotating shaft,
a cylindrical boss portion provided coaxially with the rotating shaft, a disk portion protruding radially from an outer circumferential surface of the boss portion and having a smooth surface on its front surface, and a plurality of blades provided on a rear surface of the disk portion,
a wall surface of the disk portion facing the front side, the wall surface having one or more annular protrusions that are provided coaxially with the rotation shaft , axially face the rear surface of the casing in the defined space, and protrude axially toward the front side ;
An expeller for a centrifugal pump, characterized in that at least one of the one or more annular convex portions is formed at the outer peripheral end position of the disk portion, and the outer diameter surface of the annular convex portion is a cylindrical surface that is flush with the outer diameter surface of the disk portion.
前記環状凸部は、前記円盤部の径方向に離隔して複数個所に設けられている請求項に記載の遠心ポンプ用エキスペラ。 2. The centrifugal pump expeller according to claim 1 , wherein the annular protrusions are provided at a plurality of positions spaced apart in a radial direction of the disk portion. 前面が吸込み側とされたケーシングと、該ケーシング内に設けられたインペラと、該インペラを回転させる回転軸と、該回転軸と同軸に且つ前記ケーシングの背面と前記回転軸の軸封部との間の画成空間に配置されるエキスペラと、を備える遠心ポンプにおいて、
前記エキスペラとして、請求項1または2に記載の遠心ポンプ用エキスペラを備えることを特徴とする遠心ポンプ。
A centrifugal pump comprising: a casing having a suction front surface; an impeller provided within the casing; a rotating shaft for rotating the impeller; and an expeller arranged coaxially with the rotating shaft and in a space defined between a rear surface of the casing and a shaft seal of the rotating shaft,
A centrifugal pump comprising the expeller for a centrifugal pump according to claim 1 or 2 as the expeller.
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