JPH0259314B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポンプ材質に腐食を生ずるような液体
を取扱液とするポンプ特に海水など電解質溶液を
扱うポンプに関する。

例えば海水を取扱うポンプにおいて、ケーシン
グ舌部およびその近傍、あるいはケーシングのポ
ンプ軸近傍などの腐食が優先的に進行し、ポンプ
寿命を縮めることがある。

本発明の目的は例えば海水など電解質溶液を扱
うポンプにおけるポンプケーシングのポンプ軸近
傍の腐食を防止したポンプを提供することにあ
る。

ケーシング舌部およびその近傍の腐食はここが
高流速の流体が衝突する部分であることから、エ
ロージヨンが作用して加速されるものとして理解
される。

ところで、中性液中の綱の腐食に対する水流速
の腐食への影響をみると腐食が酸素消費形で進む
場合、流速零から次第に増大させると或る速度迄
は流速が高いほど金属表面への溶存酸素の拡散が
速くなつて腐食が増す。そして或る流速を越える
と腐食速度は低減するが更に流速が増大すると高
速流水による潰食を生ずる。ただし海水中におけ
る綱の腐食は流速の上昇に伴なつて一義的に増大
する。このように何れの場合も流速零から次第に
流速が増大すると少くとも或る流速迄は流速に伴
つて腐食が増大する。

ポンプケーシングのポンプ軸近傍にみられる優
先的な腐食は、ここが流速がきわめて遅い部分で
あることから、流速零近傍のように流速が遅いと
腐食量が少ないという海水中での綱の腐食傾向か
らは理解し難い現象である。

そこで発明者らは、ポンプケーシングのポンプ
軸近傍など流速が遅い箇所が遅い優先的に腐食す
る原因を以下のように推察した。

稼働中のポンプ内部には、必然的に流速が異な
る箇所が存在するが例えば標準金属工学講座１６
伊藤伍朗著「改訂腐食科学と防食技術」昭和56年
１月30日発行10版第103頁に説明されているよう
に海水中での綱の電位に及ぼす影響は海水の流速
1m／ｓ当り、電位が約33mV貴になり、流速の
違いによつてそれぞれ電位が異なつてくる。それ
ぞれ電位が異なつた箇所は、ポンプという導体で
結ばれているので、海水など電解質中ではマクロ
セルを形成するため、ポンプ内の腐食分布は、そ
れぞれ異なつた流速下で独立に発生する流速一腐
食量の関係には従わなくなる。上述のマクロセル
は、流れが速い部分がカソード、流れが遅い部分
がアノードとなるもので、流れが遅いケーシング
軸近傍などの腐食を加速するものである。

発明者らは、以上のような推察を裏付けるた
め、稼働中のポンプケーシング各部のマクロ腐食
電流を測定した。稼働中のポンプケーシングのマ
クロ腐食電流密度分布は発明者らが初めて測定
し、明らかにしたものである。

稼働中のポンプケーシング内部にマクロセルが
形成することを実際に確かめ、そこに流れるマク
ロ腐食電流を測定するため、発明者らは以下の方
法を考案し、実施した。

腐食していないポンプケーシングを各要部に切
断、分割し、それぞれを樹脂を用いて絶縁した状
態で再び組みあげた。それぞれのピースにはあら
かじめリード線をハンダ付けしておき無抵抗電流
計に導き、それぞれのピースの接液面積でマクロ
腐食電流を割つたものが腐食電流密度である。第
１図に測定概念図を示す。

第１図はポンプケーシングの壁面に直角な断面
を示すものとして示されている。エポキシ樹脂の
絶縁材Ｉにポンプケーシングを分割したピースＰ
１，Ｐ２，Ｐ３……Pi，Pn。を取扱液にふれる
側に埋込み、各ピースPiにリード線を配線し、
無抵抗電流計を各ピースPi夫々に直結して腐食
電流を測定する。

第１図に示す測定概念図に従つて測定したポン
プケーシングのマクロ腐食電流密度分布の一例を
第２図Ａ，Ｂに示す。同図にはこれに示される電
流密度を表示する模様を凡例として示してある。

第１図Ａ，Ｂは吐出口径80mm片ライナ形遠心ポ
ンプのもので、運転開始から１ヶ月後の電流分布
を示している。第２図Ａはポンプ駆動側、第２図
Ｂはポンプ吸込側のケーシング内面を表わしてい
る。運転条件は、回転数1500min^-1、流量は0.8
m³／minであり、ポンプ材質は鋳鉄（JIS FC
20）で、取扱液は３％食塩水である。

マクロ腐食電流分布の測定により、ポンプケー
シングの内には、流速差によるマクロセルが形成
し、流速が遅いポンプケーシングのポンプ軸近傍
にアノード電流が集中することがわかつた。尚、
運転開始直後のマクロ腐食電流密度分布は第２図
Ａ，Ｂと類似の分布を示す。

第３図は従来例の供試した片ライナ形片吸込の
ポンプのポンプ軸を含む縦断面図である。ポンプ
ケーシングはケーシング１に吸込ケーシング２が
嵌入固定されており、ポンプケーシング１側には
図示されない軸受部に支持されるポンプ軸３に、
羽根車５が嵌入し、ポンプ軸３端にねじ込んだ羽
根車ナツト６により固定されている。吸込ケーシ
ング２にはライナリング７が嵌入し、羽根車５の
ウエアリング部８外周とは水封隙間をおいてあ
る。

供試ポンプはさらに運転を続け、３ヶ月間運転
した後切断し、ポンプケーシングポンプ軸近傍の
腐食状況をしらべたところ第４図の如くであつ
た。

図に示すように軸封ハウス９のポンプ軸３側即
ち羽根車５のボス１０端面と対峙している端面１
１が約１ｍ／ｍ、右上りの斜線の断面図を用いて
示した部分が腐食しており羽根車の背部室１２に
面するケーシング１の壁面１ａの外周方向に向つ
て次第に腐食は小さくなつている。

第２図と第４図によれば腐食電流密度分布と実
際の腐食はよい対応を示している。

以上の如く、発明者らは、電解質を扱うポンプ
において、流速が遅い部分が優先的に腐食する現
象が、流速差によつて形成されるマクロセルに起
因するものであることを実験によつて確かめたの
てある。

すなわち本願発明の発明者らは電解質の液体を
扱う片吸込の渦巻ポンプにおけるポンプケーシン
グのポンプ軸近傍の腐食の原因を実験と考察によ
つて求めたのである。

本発明は始めに述べたように例えば海水のよう
な電解質を取扱うポンプケーシングのポンプ軸近
傍の腐食を防止することを目的とするものであ
る。

本発明は片吸込ポンプにおいて羽根車を含む回
転体中心近傍の羽根車の背面と軸封ハウス間に液
体のかくはん手段を設け、前記かくはん手段は回
転体中心近傍の液体のみに流動を発生するべく微
小な半径方向に大きさを有し且つ、羽根車主板側
から軸封部側に向う流れを生じさせる軸流形ある
いは斜流形の羽根であることを特徴とする渦巻ポ
ンプである。

以下図面に従つて本発明の実施例を説明する。
第５図はポンプのポンプ軸を含む縦断面図であ
る。ポンプの構造は第３図と同じであり、ポンプ
ケーシングは鋳鉄製である。第５図には第３図で
説明した部分は符号のみ記載し説明は省略する。

ポンプ軸３には羽根車５の嵌入する部分に、か
くはんピース２０をポンプ軸の肩１４に当接した
のちに、羽根車５のボス１０をポンプ軸３端にね
じ込んだ羽根車ナツト６により強く圧してかくは
んピース２０を固定してある。かくはんピース２
０の位置は軸封ハウス９の羽根車５に対する壁面
に近く設けてあればよいのであり、ポンプ軸３を
含む回転体部分にあればよい。軸封ハウス９の羽
根車５に面する側は円錐形壁面１ａに形成し、端
面１１に続いている。

かくはんピース２０は第５図のＣ−Ｃ矢視図の
第６図に示すように円輸の周囲に軸流形あるいは
斜流形の羽根２１を設けたものである。第５図に
おいて羽根車５が回転すると図示矢印２１ａのよ
うに羽根車主板側から軸封部付近に向う液の流れ
が生ずる。

第７図は本発明の他の実施例を示す縦断面図で
かくはんピース２０を羽根車のボス１０に一体に
設けたものである。即ち、第７図のＤ−Ｄ矢視図
の第８図に示すように、軸封ハウス９に接近し
て、羽根車ボス１０に軸流形あるいは斜流形の羽
根２２を突出させて一体に成形してある。第５図
で示したと同様に、羽根車５が回転すると第７図
矢印２３のように羽根車主板２９側から軸封ハウ
ス９付近に向う液の流れが生ずる。

第９図は第５図に示した本発明の実施例のポン
プケーシングのポンプ軸近傍の腐食電流密度を示
す線図である。縦軸には腐食電流密度μA／cm²そ
して横軸にはポンプ運転時間（月）をとつたもの
で点線に示す線２４が本発明における腐食電流密
度の経時変化、実線で示す線２５が第３図に示す
従来形のポンプケーシングの腐食電流密度の経時
変化を示す。

図より明かなように従来形ではアノード電流密
度が大きいが、本発明のものは腐食電流密度がき
わめて小さくなつており、腐食の進行が殆んどな
いことが期待できる。

なお、羽根車の裏側に遠心羽根を裏羽根として
設けたものが従来からあるが、これらはいずれも
固形物などが軸封部に侵入して軸封部が摩耗する
事を防止する目的で羽根車の外周に沿つて設けら
れているものであり、ケーシングの防食を目的と
したものではない。本発明による方法は、逆に軸
封部近傍に積極的に液を送り込み、且つ流動させ
ることによつて防食の目的を達するものであるか
ら従来の裏羽根とは全く作用を異にするものであ
る。

これまで述べた各実施例は、片吸込ライナ形片
ポンプについてのものであるが、片吸込両ライナ
形ポンプにおいても、ポンプケーシングのポンプ
軸近傍が優先的に腐食する現象は全く同様に起こ
る。以下に片吸込両ライナ形ポンプについて本発
明の実施例を述べる。

第１０図は従来例の片吸両ライナ形ポンプの縦
断面図である。ポンプケーシングは吸込側のケー
シング１と、ポンプ軸３を駆動する側の中間ケー
シング２６が嵌合して締結されたもので、中間ケ
ーシング２６側の図示されない軸受部に支持され
るポンプ軸３に固定された羽根車５には両側に、
円筒形ウエアリング部８，２８をライナリング
７，２７に隙間少く配し、羽根車主板２９には羽
根車５の中心により離れた位置にバランスホール
３０が設けてある。そしてライナリング２７、ウ
エアリング部２８よりポンプ軸３側の主板２９と
中間ケーシング２６間は羽根車の背部室１２とな
つている。

第１１図は片吸込両ライナ形ポンプにおける本
発明の実施例を示す縦断面図である。第１１図に
おいてポンプ軸３の肩１４に当接させてかくはん
ピース２０を嵌入し、更に羽根車５を嵌入しポン
プ軸３の軸端に羽根車ナツト６をねじ込んだもの
である。

かくはんピース２０は第１１図のＦ−Ｆ矢視図
の第１２図に示すように円輸の周囲に軸流形ある
いは斜流形の羽根２１を設けたものである。

既に述べたように従来形では、羽根車の背部室
１２では液体の流れは第１０図矢線３１のよう
に、ライナリング２７とウエアリング部２８との
間を通つて流入し、バランスホール３０を通つて
流出し軸封ハウス近傍では少なかつたものであつ
たが、本発明のこの実施例によれば、第１１図、
矢線３５で示すように、中心部に羽根車主板２９
側から軸封部側に向う流れが生ずる。尚かくはん
ピースは羽根車ボスと一体成形してもよい。

第１３図は第１１図に示す本発明の両ライナ形
ポンプの実施例の、ポンプケーシング、ポンプ軸
近傍の腐食電流密度を示す線図である。

縦軸には腐食電流密度μA／cm²そして横軸には
ポンプ運転時間（月）をとつたもので、点線に示
す線３６が本発明における腐食電流密度の経時変
化、実線で示す線３７が第１０図に示す従来形の
ポンプケーシングのポンプ軸近傍の腐食電流密度
を示す。

図より明かなように、従来例ではアノード腐食
電流密度が大きいが、本発明のものは腐食電流密
度がきわめて小さくなつており、腐食の進行が殆
んどないことが期待できる。

以上のとおり、本発明は、従来ポンプケーシン
グのポンプ軸近傍の腐食が海水のような電解質溶
液中で急速に進む原因を、流速差マクロセルの形
成によつてマクロ腐食電流が生じている現象であ
ることを見出し、これによつて、ポンプケーシン
グのポンプ軸近傍の取扱液体の流速を高めるよう
に、ポンプ羽根車中心に近い部分の軸封部側に、
軸流又は斜流を生ずる小さなかくはん手段を設け
たものであるから、ポンプケーシングのポンプ軸
近傍の優先的な腐食がなくなり、ポンプの寿命を
著しく伸ばすことができる。かくはん手段により
生ずるかくはん動力はきわめて小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図はポンプケーシングの局部電流測定方法
を示す概念図、第２図Ａ、第２図Ｂは片ライナ形
ポンプケーシングの電流密度分布図、第３図は従
来例の片ライナ形ポンプの要部を示す縦断面図、
第４図は第３図のポンプ軸近傍のポンプケーシン
グの縦断面図、第５図は本発明の実施例の縦断面
図、第６図は第５図のＣ−Ｃ矢視図、第７図は本
発明の他の実施例を示す縦断面図、第８図は第７
図のＤ−Ｄ矢視図、第９図は第５図の実施例の腐
食電流密度を示す線図、第１０図は従来例の両ラ
イナ形ポンプの縦断面図、第１１図は両ライナ形
ポンプにおける実施例の縦断面図、第１２図は第
１１図のＦ−Ｆ矢視図、第１３図は第１１図の実
施例の腐食電流密度を示す線図である。 １……ポンプケーシング、２……吸込ケーシン
グ、３……ポンプ軸、５……羽根車、６……羽根
車ナツト、７……ライナリング、８……ウエアリ
ング部、９……軸封ハウス、１０……ボス、１１
……端面、１２……羽根車の背部室、１４……
肩、２０……かくはんピース、２１……斜流形の
羽根、２１ａ……矢印、２２……羽根、２３……
矢印、２４，２５……線、２６……中間ケーシン
グ、２７……ライナリング、２８……ウエアリン
グ部、２９……羽根車主板、３０……バランスホ
ール、３１……矢線、３５……矢線、３６，３７
……線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 片吸込ポンプにおいて羽根車を含む回転体中
   心近傍の羽根車の背面と軸封ハウス間に液体のか
   くはん手段を設け、前記かくはん手段は回転体中
   心近傍の液体のみに流動を発生するべく微小な半
   径方向大きさを有し且つ、羽根車主板側から軸封
   部側に向う流れを生じさせる軸流形あるいは斜流
   形の羽根であることを特徴とする渦巻ポンプ。