JPH01178800A - Flat-plate type straight inducer for pump - Google Patents
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Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
゛ 本発明は、高吸込性能を要求されるポンプの平板直
線形インデューサに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a flat linear inducer for a pump that requires high suction performance.
(従来の技術)
従来、高吸込性能を要求されるポンプには、インデュー
サが主インペラに前置されている。このインデューサは
、流体が主インペラに吸込まれる前に圧力を上昇させて
、ギヤピテーンヨンの発生を押え、吸込性能の向上を図
るものである。そして、このインデューサは軸流形式で
、ヘリカル状のインデューサ羽根が多用されており、そ
の形状は羽根枚数、外径、ソリデイティ、ハブ比1羽根
人口角、羽根出口角等の膨大な設計因子により定められ
る。(Prior Art) Conventionally, in pumps that require high suction performance, an inducer is placed in front of the main impeller. This inducer increases the pressure of the fluid before it is sucked into the main impeller, suppresses the occurrence of gear pitage, and improves suction performance. This inducer is of the axial flow type, and helical inducer blades are often used, and its shape is determined by numerous design factors such as the number of blades, outer diameter, solidity, hub ratio 1 blade population angle, blade exit angle, etc. Determined by.
ここて、インデューサ羽根の羽根人ロ角1羽根出ロ角は
、無衝突流入を仮定した速度三角形利用による幾何学的
方法により決定されている。Here, the blade inlet angle and the blade exit angle of the inducer blade are determined by a geometric method using a velocity triangle assuming collision-free inflow.
例えば、羽根入口での任意半径」二の羽根入口角度β1
は、次式より決定される。For example, the blade inlet angle β1 with an arbitrary radius of 2 at the blade inlet
is determined from the following equation.
rltanβ、 = r+ttanβ1tここで、 r
、 任意半径
rat :インデューサチップ径
β1t・インデューサヂップ入[コ角度そして、平板ヘ
リカル形インデコーサのように羽根角度か入口から出口
まで一定としたものや、キャンバを有するもの等が用い
られている。rltanβ, = r+ttanβ1t, where r
, Arbitrary radius rat: Inducer tip diameter β1t, inducer dip angle, and blade angle constant from inlet to outlet, such as a flat plate helical inducer, or one with camber, etc. is used. There is.
一方、このインデューサ自身の耐キャビテーノヨンエロ
ージョン性能、耐ザンドエロージョン性能の向上のため
、従来、インデューサ羽根にステンレス鋼等の耐エロー
ジョン性十オ料を使用したり、インデューサ羽根の表面
にステライト等を肉盛りしたり、あるいは耐食性飼料か
らなる当て板をライニングずろことが行なわれている。On the other hand, in order to improve the cavitation erosion resistance and sand erosion resistance of this inducer itself, conventionally, erosion resistant materials such as stainless steel were used for the inducer blades, and stellite was used on the surface of the inducer blades. It is also practiced to fill the feed with a plate made of corrosion-resistant feed.
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、従来のインデューサ羽根は三次元の翼面
形状を有するため、その製造にあたって鋳造製のものは
複雑な翼面形状をもつ木型、溶接製のものはプレス用金
型等の利用が不可避であり、製造工程が複雑で多大な工
数を要していた。また、溶接製のものは、プレス成形時
及び溶接時の製作誤差か大きく、設計角度分布の管理が
難しいため、水力性能の再現性が良好とは言えない。(Problem to be solved by the invention) However, since conventional inducer blades have a three-dimensional blade shape, when manufacturing them, cast ones have a complicated blade shape, whereas welded ones have a complicated blade shape. The use of press molds, etc. was unavoidable, and the manufacturing process was complicated and required a large number of man-hours. In addition, welded products have large manufacturing errors during press forming and welding, and it is difficult to control the design angle distribution, so the reproducibility of hydraulic performance cannot be said to be good.
さらに、この三次元曲面形状のインデューサ羽根に耐エ
ロージョン性肉盛りをするものでは、良好な水力性能を
得るために、肉盛り後にその表面を機械加工して翼面に
沿わせなければならない。Furthermore, when applying erosion-resistant build-up to the three-dimensionally curved inducer blade, in order to obtain good hydraulic performance, the surface must be machined to follow the blade surface after the build-up.
また、肉盛りの替わりに耐エロージョン性材料からなる
当て板をライニングするものでは、同様の理由からその
当て板を予め金型成形して翼面に沿うようにしなげれば
ならない。このように、インデューサ羽根の翼面が三次
元曲面であることにより、その表面に施す耐エロージョ
ン性肉盛り又は耐エロージョン性ライニングは、極めて
困難で、複雑な工程となっていた。Furthermore, in the case where a caul plate made of an erosion-resistant material is used as a lining instead of the build-up, the caul plate must be molded in advance to fit along the blade surface for the same reason. As described above, since the blade surface of the inducer blade is a three-dimensional curved surface, applying erosion-resistant build-up or erosion-resistant lining to the surface has been an extremely difficult and complicated process.
本発明は斯かる問題点に鑑みてなされたもので、インデ
ューサ羽根の翼形状を単純化することにより、その製造
工程が簡略化されて工数低減を図ることができ、しかも
従来の平板ヘリカル形インデューサに匹敵する揚水性能
及び吸込性能を確保し得るとともに、耐キヤビテーシヨ
ンエロージョン性。The present invention has been made in view of such problems, and by simplifying the shape of the inducer blade, the manufacturing process can be simplified and the number of man-hours can be reduced. It can ensure pumping performance and suction performance comparable to inducers, and has cavitation erosion resistance.
耐ザンドエローンヨン性の高いポンプ用平板直線形イン
デューサを提供することを目的とする。The purpose of the present invention is to provide a flat plate linear inducer for pumps with high sand erosion resistance.
(問題点を解決するための手段)
前記問題点を解決するために、本発明は、インデューサ
内の流れが、その運転流里域において必ずしも翼面に沿
ったものではない事に着目し、インデューサ羽根として
全く湾曲のない扇形の平板を用いるものである。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention focuses on the fact that the flow within the inducer does not necessarily follow the blade surface in its operating flow area, A sector-shaped flat plate with no curvature is used as the inducer blade.
すなわち、ポンプ主インペラに前置されるインデューサ
において、扇形の平板にその扇形の要を通る所定の基準
線を設けた複数のインデューサ羽根を、前記主インペラ
のハブ軸にり延設したインデューサ軸に、前記基準線を
インデューサ軸の軸芯に直角に保持して、かつ、翼面を
インデューサ軸の軸芯に対し所定の設定角度に傾斜させ
て取りイ」けるとともに、当該インデューサ羽根の翼面
の要所に耐エロージョン性材料からなる当て板を取りイ
マ1けたものである。That is, in an inducer placed in front of the main impeller of the pump, a plurality of inducer blades each having a fan-shaped flat plate with a predetermined reference line passing through the key point of the fan-shaped plate extend from the hub shaft of the main impeller. The reference line is held perpendicular to the axis of the inducer shaft, and the blade surface is inclined at a predetermined angle with respect to the axis of the inducer shaft. It is now one digit in size, with a patch plate made of erosion-resistant material placed at key points on the wing surface of the ducer blade.
(実施例) 次に、本発明の一実施例を添付図面に従って説明する。(Example) Next, one embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第1図、第2図は本発明に係るインデューサを備えた渦
巻きポンプを示し、主インペラ1のハブ軸2に、3枚の
インデューサ羽根3を有するインデューサ軸4を螺着し
たものである。1 and 2 show a centrifugal pump equipped with an inducer according to the present invention, in which an inducer shaft 4 having three inducer blades 3 is screwed onto a hub shaft 2 of a main impeller 1. be.
インデューサ羽根3は、第3図に示すように、略扇形に
板取りされた平板であり、何ら三次元加工することなく
、インデューサ軸4に溶接接合したものである。すなわ
ち、第4図、第5図に示すように、その扇形の要Oを通
る所定の基準線Sをインデューサ軸4の軸芯に直角に保
持し、かつ、翼面をインデューサ軸4の軸芯に対して所
定の設定角度αた:づ傾斜させた状態に取りイ」けであ
る。As shown in FIG. 3, the inducer blade 3 is a flat plate cut out into a substantially fan shape, and is welded to the inducer shaft 4 without any three-dimensional processing. That is, as shown in FIGS. 4 and 5, a predetermined reference line S passing through the point O of the sector is held perpendicular to the axis of the inducer shaft 4, and the blade surface is aligned with the axis of the inducer shaft 4. It should be tilted at a predetermined angle α with respect to the axis.
また、各インデューサ羽根3の表面の要所には、耐エロ
ージョン性材料からなる当て板5が取り付けである。こ
の当て板5の材料としては、従来の耐エロージョン性材
料のほか、部分安定化ジルコニア(PSZ)、ZrO2
等のセラミックス、Co−Mo−0r三元系合金、ハス
テロイ等の超硬合金、又はテトラフルオロエチレンふっ
素樹脂(ETFE)等のエンジニアリングプラスチック
ス等を、何等特別な加工を施すことなく使用することが
できる。Further, a patch plate 5 made of an erosion-resistant material is attached to a key point on the surface of each inducer blade 3. In addition to conventional erosion-resistant materials, the material for the backing plate 5 includes partially stabilized zirconia (PSZ) and ZrO2.
Ceramics such as Co-Mo-0r ternary alloy, cemented carbide such as Hastelloy, and engineering plastics such as tetrafluoroethylene fluororesin (ETFE) can be used without any special processing. can.
一般に、インデューサにおけるキヤビテーションエロー
ノヨン等の発生部位は、ポンプの運転範囲か確定ずれは
ほぼ予想することができるため、その部分にのみ前記当
て板5を取り付げればよい。In general, it is almost possible to predict deviations in the operating range of the pump at the location where cavitation erosion or the like occurs in the inducer, so it is sufficient to attach the abutment plate 5 only to that location.
また、この当て板5の取付けは、前記インデューサ羽根
3の表面に単に載置して接合するだけでよく、その接合
方法としてはボルト接合、溶接接合。Further, the attaching plate 5 can be attached by simply placing it on the surface of the inducer blade 3 and joining it, and the joining method thereof is bolt joining or welding joining.
若しく(:I接着剤による接合又(jこれらの組合わせ
のいずれによってもよい。or (:I bonding with adhesive, or (j) any of these combinations may be used.
このように、各インデューサ羽根3に耐エロージョン性
の当て板5が取りイ」けであるため、インデューサ羽根
3自身のキャビテーノヨンエローノヨン、ザントエロー
ジョン等の発生が防止される。In this way, since the erosion-resistant patch plate 5 is provided on each inducer blade 3, the occurrence of cavitary erosion, sand erosion, etc. of the inducer blade 3 itself is prevented.
ところで、平板直線形インデューサの羽根外径、ハブ径
、軸方向長さ、ソリディテ仁羽根枚数等は、従来のヘリ
カル形のインデューサと同様の設計手法にて決定される
。また、設定角度αは当該ヘリカルインデューサと【J
ぼソリデイティが一致するように決定されろ。Incidentally, the blade outer diameter, hub diameter, axial length, solid blade number, etc. of the flat plate linear inducer are determined by the same design method as that of a conventional helical type inducer. Also, the setting angle α is between the helical inducer and [J
Be determined so that the solidity matches.
インデューサ羽根3の基準線Sは、第12図に示すよう
に、扇形の中心線上に採る場合(図中Sで示す)と、中
心線より上流側又は下流側に採る場合(曲中それぞれS
、、S2で示す)では、羽根入口、出口角度が異なる。As shown in Fig. 12, the reference line S of the inducer blade 3 is taken on the center line of the fan shape (indicated by S in the figure), and when it is taken upstream or downstream from the center line (respectively S
, , S2), the blade inlet and outlet angles are different.
すなわち、扇形の中心線に採った基準線Sの場合は、第
4図、第5図に示すように、チップ側(インデューサ羽
根3の外周縁)で従来の平板ヘリカル形インデューサの
角度に近い値が得られ、ハブ側(インデューサ羽根3の
内周縁)で平板ヘリカル形インデューサに比べて小さな
角度が得られる。また、」1流側に採った基準線S1の
場合は、第6図から第8図に示すように、羽根角度は羽
根入口側で大きく、出口側で小さくなる。これに対し、
下流側に採った基準線S2の場合は、第9図から第11
図に示すように、羽根角度は羽根入口側で小さく、出口
側で大きくなる。In other words, in the case of the reference line S taken at the center line of the sector, as shown in FIGS. 4 and 5, the angle of the conventional flat helical inducer is A similar value can be obtained, and a smaller angle can be obtained on the hub side (inner peripheral edge of the inducer blade 3) compared to a flat plate helical inducer. Further, in the case of the reference line S1 taken on the first flow side, as shown in FIGS. 6 to 8, the blade angle is large on the blade inlet side and small on the blade outlet side. In contrast,
In the case of the reference line S2 taken on the downstream side, Figs. 9 to 11
As shown in the figure, the blade angle is small on the blade inlet side and large on the blade exit side.
このように、基準線Sの位置を中心位置から」1流側又
は下流側へずらせることにより、羽根入口又は出口角度
の微調整を行なうことができる。In this way, by shifting the position of the reference line S from the center position to the 1st stream side or downstream side, the blade inlet or outlet angle can be finely adjusted.
第13図は、本発明に係る平板直線形インデューサと、
従来の平板ヘリカル形インデューサを備えた渦巻ポンプ
の性能比較を行なったものである。FIG. 13 shows a flat plate linear inducer according to the present invention,
The performance of a centrifugal pump equipped with a conventional flat plate helical inducer was compared.
図中、点線はインデューサの無い渦巻ポンプ、実線は従
来の平板ヘリカル形インデューサを備えた渦巻ポンプ、
−点鎖線は本発明に係る平板直線形インデューサを備え
た渦巻ポンプの、それぞれ性能曲線を示す。図より、渦
巻ポンプの常用運転域におけるNPSHreqは、従来
の平板ヘリカル形インデューサを取りイ」けることによ
り、小さくなり、ポンプ吸込性能が大きく改善されてい
るが、本発明に係る平板直線形インデューサを取り付け
ても、従来の平板ヘリカル形インデューサの性能に匹敵
するポンプの吸込性能が達成されており、ボンプキャピ
テーノヨンの発生が抑制されることがわかる。In the figure, the dotted line is a volute pump without an inducer, the solid line is a volute pump with a conventional flat helical inducer,
- the dash-dotted lines show the respective performance curves of a volute pump with a flat plate linear inducer according to the invention; From the figure, the NPSHreq in the normal operation range of the centrifugal pump is reduced by replacing the conventional flat plate helical type inducer, and the pump suction performance is greatly improved, but the flat plate linear type inducer according to the present invention It can be seen that even with the inducer attached, the pump suction performance comparable to the performance of the conventional flat plate helical type inducer was achieved, and the occurrence of bomb capitate noon was suppressed.
また、本発明に係るインデューサでは、インデューサ羽
根3の羽根角度を適当に選定することにより、従来の平
板ヘリカル形インデューサよりも、インデューサにおけ
るキヤビテーシヨンの発生を抑制できることが確認され
ている。従って、このインデューサ自身の有するキャビ
テーンヨン抑制効果と耐エロージョン性の当て板5とに
より、本発明に係るインデューサは、極めてキャヒテー
ンヨンエローンヨンの少ないものとなる。Furthermore, it has been confirmed that in the inducer according to the present invention, by appropriately selecting the blade angle of the inducer blades 3, the occurrence of cavitation in the inducer can be suppressed more than in the conventional flat plate helical type inducer. Therefore, due to the effect of suppressing cavitation that the inducer itself has and the erosion-resistant patch plate 5, the inducer according to the present invention has extremely little cavitation and erosion.
(発明の効果)
以」二の説明から明らかなように、本発明によれば、イ
ンデューサ羽根を翼面が平面である略扇形の平板とした
ため、三次元加工か不要となり、従来の金型製造、プレ
ス加工等の工程が省略され、インデューサの製作工程が
簡略化されて工数低減を図ることが可能となる。また、
耐エロージョン性材料からなる当て板は、平板状のイン
デューサ羽根の要所に単に設置して適宜接合するたけて
あり、同等加工を施す必要はないノーめ、その取付は工
程は極めて簡単となる。従って、たとえ耐エロージョン
性材料からなる当て板が高価であっても、生産工数低減
により全体として(J安価で、耐ギヤビテーンヨンエロ
ーション性等のよいインデューサを製造ずろことができ
る。(Effects of the Invention) As is clear from the following explanation, according to the present invention, the inducer blade is formed into a substantially fan-shaped flat plate with a flat blade surface, eliminating the need for three-dimensional machining, and eliminating the need for conventional molding. Processes such as manufacturing and press working are omitted, the inducer manufacturing process is simplified, and the number of man-hours can be reduced. Also,
The caul plate made of erosion-resistant material is simply installed at key points of the flat inducer blade and joined as appropriate, and there is no need to perform the same processing, making the installation process extremely simple. . Therefore, even if the caul plate made of an erosion-resistant material is expensive, it is possible to manufacture an inducer that is inexpensive overall and has good gear erosion resistance by reducing the number of production steps.
さらに、インデューサ羽根の基準線を適宜変更すること
により、羽根入口又は出口角度を調整ケることか可能で
あり、平板直線形インデューサの使用による性能低下が
最小限に押さえられ、従来の平板ヘリカル形インデュー
サを備えたポンプに匹敵ずろ性能を維持することができ
る等の効果を有している。Furthermore, by appropriately changing the reference line of the inducer blade, it is possible to adjust the blade inlet or exit angle, which minimizes the performance deterioration caused by the use of a flat plate linear inducer, compared to the conventional flat plate It has the advantage of being able to maintain shear performance comparable to that of a pump equipped with a helical inducer.
第1図は本発明に係るインデューサを備えた渦巻ポンプ
の断面図、第2図は第1図の側面図、第3図は平板から
板取りしたインデューサ羽根を示す平面図、第4図、第
6図、第9図はそれぞれ異なる基準線を有するインデュ
ーサ羽根をインデューサ軸に取り(t IIた状態を示
す図、第5図、第7図。
第10図はそれぞれ第4図1第6図、第9図の側面図、
第8図、第11図はそれぞれ第7図、第10図の六方向
から見た図、第12図は基準線の異なる3種類の本発明
に係るインデューサ羽根と従来のインデューサ羽根の羽
根角度の分布を示す図、第13図はインデューサの無い
渦巻ポンプと従来の平板ヘリカル形インデューサを備え
た渦巻ポンプ及び本発明に係る平板直線形インデューサ
を備えた渦巻ポンプの性能曲線を示す図である。
1 ・主インペラ、2 ハブ軸、
3 インデューサ羽根、4・・・インデューサ軸、5−
当て板、S、S、、S2・基準線、0 要。
特許出願人 株式会社西島製作所
代理人 弁理士 青 山 葆 ばか2名第4図
第6図
第9図
第10図Fig. 1 is a sectional view of a centrifugal pump equipped with an inducer according to the present invention, Fig. 2 is a side view of Fig. 1, Fig. 3 is a plan view showing an inducer blade cut out from a flat plate, and Fig. 4. , FIG. 6, and FIG. 9 are diagrams showing the states in which inducer blades having different reference lines are attached to the inducer shaft (t II), FIG. 5, and FIG. 7. FIG. Side views of Figures 6 and 9;
FIGS. 8 and 11 are views seen from the six directions of FIGS. 7 and 10, respectively, and FIG. 12 shows three types of inducer blades according to the present invention and conventional inducer blades with different reference lines. Figure 13 shows the performance curves of a volute pump without an inducer, a conventional volute pump with a flat plate helical inducer, and a volute pump with a flat plate linear inducer according to the present invention. It is a diagram. 1 ・Main impeller, 2 Hub shaft, 3 Inducer blade, 4... Inducer shaft, 5-
Backing plate, S, S,, S2/Reference line, 0 required. Patent applicant: Nishijima Seisakusho Co., Ltd. Agent: Patent attorney: Aoyama Aoba Two idiots Figure 4
Figure 6 Figure 9 Figure 10
Claims (1)
いて、扇形の平板にその扇形の要を通る所定の基準線を
設けた複数のインデューサ羽根を、前記主インペラのハ
ブ軸より延設したインデューサ軸に、前記基準線をイン
デューサ軸の軸芯に直角に保持して、かつ、翼面をイン
デューサ軸の軸芯に対し所定の設定角度に傾斜させて取
り付けるとともに、当該インデューサ羽根の翼面の要所
に耐エロージョン性材料からなる当て板を取り付けたこ
とを特徴とするポンプ用平板直線形インデューサ。(1) In an inducer placed in front of the pump main impeller, a plurality of inducer blades each having a fan-shaped flat plate with a predetermined reference line passing through the key point of the fan-shaped plate are installed in an inducer blade extending from the hub shaft of the main impeller. Attach the reference line to the inducer shaft at right angles to the axis of the inducer shaft, and tilt the blade surface at a predetermined angle with respect to the axis of the inducer shaft. A flat plate linear inducer for pumps, characterized by having a caul plate made of an erosion-resistant material attached to important points on the blade surface.
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