JPH0262718B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軸おび該軸に固定した翼車を中に密
閉したケーシングと、該ケーシングの吸込口か
ら、ケーシング内に形成された少くとも１個の横
流路並びに該横流路に対応する翼車の翼室を経
て、ケーシングの吐出口に至る流路とを備えた遠
心ポンプ即ち横流路型ポンプ
（Seitenkanalpumpe）に関する。

〔従来の技術〕

上記型式のポンプにおいては、翼車の回転によ
つて横流路に遠心力による循環流を形成すると共
に、翼車に形成された翼室から遠心力により部分
流を前記循環流に激突させ所定の圧力水頭を得る
ようになつている。従来のこの種ポンプの横流路
は円環状に形成され、かつ翼室は翼車に放射状
に、同じ長さのものが多数配列されている。

〔当該発明が解決しようとする課題〕

上記ポンプにおいては横流路が円環状に、即ち
吸入側と吐出側とがほぼ同じ断面積に形成されて
いるので、横流路を流れる循環流の圧力は、上記
遠心力によつてのみ高くなるので、小型では充分
な圧力水頭が得られない。このため横流路を吐出
側に向うのに従つて徐々に狭くし、この横流路の
形状変化により、循環流の圧力を高くすることが
知られている。しかし、この場合には、翼室に関
して以下のような問題が生じる。

即ち、翼室を長くして、遠心力を大きくすると
共に、吸入効率を高めようとすると、翼室は吐出
側に向うのに従つて徐々にケーシングにおおわれ
てしまうので、翼室と横流路との間の流体の受
渡、即ちエネルギ交換が充分におこなわれなくな
り、効率の低下を生じる。これを防止するために
は、長い翼室が吐出側にてもケーシングにおおわ
れないように翼車を大径にしなければならなず、
全体の小型化は達成され得ない。

従つて本発明の目的は、小型で充分な圧力水頭
を得ることの可能な横流路型ポンプを提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕 本発明は軸および該軸に固定した翼車を中に密
閉したケーシングを備えるとともに、該ケーシン
グの吸込口から始まつて、ケーシング内に形成さ
れた少くとも１個の横流路を経るとともに該横流
路に対応する翼車の翼室を経て、ケーシングの吐
出口に至る流路を備えた横流路型ポンプにおい
て、翼車に放射状に配列された多数の翼室が翼車
の中心に向つて長さの異なる長い翼室と短い翼室
よりなるとともに、それら長い翼室と短い翼室と
が交互に配置され、翼車の中心と同心の外側輪郭
を備えた横流路が、吐出口に向うのに従つて狭く
なるようにらせん状の内側輪郭を有し、該内側輪
郭と前記軸との関隔は吸込口では長い翼室と軸と
の間隔に等しく、吐出口では短い翼室と軸との間
隔に等しいことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。

第１図ないし第４図に示す第１の実施例の横流
路型ポンプは、単流１段式であつて、ケーシング
１０と翼車１２を有する。ケーシング１０は、吸
込口１６および吐出口１８を備えたケーシングリ
ング１４と、軸受カバー２０と、このカバー２０
と平行なケーシングカバー２２と、ケーシングデ
イスク２４とから成る。ケーシングデイスク２４
は軸受けカバー２０とケーシングカバー２２との
間に固定されている。軸受カバー２０とケーシン
グカバー２２に対するケーシングリング１４の取
付面は、断面円形のパツキンリング２６によつて
外部に対して密封されている。

ケーシング１０の軸受カバー２０には、パツキ
ンリング２８で密封された軸３０が配設されてい
る。軸３０は図示しない駆動モータ、例えばモー
タによつて矢印方向（第１図）に回転させること
ができる。軸３０の自由端に翼車１２が、この軸
３０に対してフエザーキー３２によつて回転不能
に固定されているとともにねじ３６により座金３
４を介して軸方向不動に保持されている。

円板状に構成された翼車１２、一連の翼室３８
を備えている。翼室３８は、ケーシングデイスク
２４に、くぼみ状に設けられた横流路４０と対面
する。一連の翼室３８は、翼車１２の中心に向つ
て交互に設けられた長い翼室３８ａと短い翼室３
８ｂとよりなる。対面する横流路４０は、翼車１
２の中心と同心の外側輪郭４２と、吐出口１８に
向つて細くなつた内側輪郭４４とにより区画され
ている。この内側輪郭４４の曲線はアルキメデス
のらせん形により構成することが好ましい。ま
た、内側輪郭４４と軸３０との間隔は、吸込口１
６では長い翼室３８ａの間隔に相当し、吐出口で
は短い翼室３８ｂの間隔に相当するように、定め
られている。

吸込口１６を通り、ケーシングデイスク２４に
あけられた孔状の入口４６を経て横流路４０と翼
車１２の翼室３８とに流入する。供給流体は、回
転する翼車１２の遠心力により半径方向に沿つて
外周側に加速される。このため、横流路の全長に
わたつてらせん状またはうず巻状に流れる循環流
が形成される。交互に設けられた長い翼室３８ａ
によつて誘起される部分循環流が、翼車の外方に
向い上記の循環流に衝突し、一体になる。このよ
うなより部分循環流は長い翼室３８ａから得られ
るので高いエネルギー状態となつている。この高
エネルギは主循環流にエネルギ伝達され、主循環
流の速度の増加、すなわち横流路４０と翼室３８
の間の循環速度の上昇をもたらす。循環速度の上
昇の結果、翼室３８への供給流体の再流入がより
増す。従つて上記エネルギ変換も増す。

本発明により構成されたポンプの上述の試作機
では、圧力水頭の24％の増加を確認することがで
きた。

体積流れの速度の減度の減少と共に、主循環流
の周方向の循環流線が、当初のだ円形から、おお
むね定常な、ほぼ真円形に変化する。すなわち、
長い翼室３８ａによる効果が次第に減じる訳であ
る。このため、横流路の形状の整合を必要とす
る。このため本発明においては、横流路４０は、
外側輪郭４２と内側輪郭４４とが夫々ケーシング
デイスク２４の外周壁内周面と、内周壁外周面と
により規定されている。この外側輪郭４２は円周
状に、内側輪郭４４はら線状に夫々形成されてい
る。そして、ケーシングデイスク２４の内周壁の
一面は、翼車１２の一面と対面している。このケ
ーシングデイスク２４の内周壁は、これの外周面
から線状に形成されているので、大径部分（吐出
口１８近くに位置する）から小径部分（吸込口１
６近くに位置する）へと徐々に径が変化してい
る。第２図に示すように、大径部分は短い翼室３
８ｂを完全に露出し、長い翼室３８ａを部分的に
露出するように、また小径部分は、長い翼室３８
ａも完全に露出するように、前記内側輪郭のら線
形は設定されている。この結果、長い翼室３８ａ
は、吸込口１６近くでは、完全に露出して、上記
機能を充分に果す。しかし、吐出口１８に向うの
に従つて徐々にケーシングデイスク２４でおおわ
れ、露出部分が少くなつている。そして吐出口１
８の近くでは、短い翼室３８ｂと同じ面積しか露
出しなくなる。このため、この吐出口１８の近く
では、全長が長いために遠心力による増圧効果
が、短い翼室３８ｂより高いと云う特性が発揮さ
れなくなる。それと共に部分循環流は振幅の減少
と共に、次第にほぼ真円形の循環流線を持つよう
になり、主として短い翼室３８によつて決まる主
循環流に移行する。

横流路４０の末端（吐出口１８近く）に、短い
出口側通路４８が設けられている。この流路４８
は軸方向においてその先端部に向つて狭くなつて
いる。この流路４８は、流体使用の場合、空気抜
き過程を促進する。なぜなら、この流路４８で液
体が、翼車１２の中心方向に空気を押し、この流
路４８に接続された空気抜き通路５２を介して空
気抜き穴５０から空気を逃がすからである。

吐出側では、供給流体がケーシングデイスク２
４に形成された連絡口５４を介して吐出口１８よ
り吐出される。

供給流体が気体であれば、空気抜き穴５０は必
要ない。その場合、流路４８では流体の再圧縮が
行われると共に、横流路４０の吸込側の補助膨張
過程が生じ、それによつて循環流の形成が速めら
れる。

上記構成の横流路型ポンプにおいては、翼室３
８は長い翼室３８ａと短い翼室３８ｂとが交互に
配置されるようにして構成されており、かつ横流
路４０は吐出口１８に向かうのに従つて狭くなる
ように内側輪郭４４がら線状に形成されている。
そして、内側輪郭４４と軸３０との間隔は、吸込
口１６のところでは長い翼室３８ａと軸３０との
間隔に等しく、吐出口１８のところでは短い翼室
３８ｂと軸３０との間隔に等しくなつている。こ
の結果、高い効率が以下に説明するように、得ら
れる。

横流路４０を吐出口１８に向かうのに従つて狭
くなるように形成しているので、横流路に吸込口
より吸入された流体は吐出口に向かうのに従つて
しだいに遠心力により外方への力を受けながら効
率く圧縮される。もし、この時に翼室３８がすべ
て長い翼室３８ａと等しい長さに形成されている
と、吸込口１６の所に位置する翼室には全長に渡
つて吸込口と対面できるので、効率良く流体が吸
入され得る。しかし、吐出口１８に向かうのに従
つて、翼室の軸側の部分が内側輪郭４４の下側に
覆われてしまい、横流路４０内の流体と翼室の覆
われた部分内の流体との間のエネルギ交換が充分
に行われなくなる。このために、効率の低下が生
じる。一方、翼室３８がすべて短い翼室３８ｂと
等しい長さに形成されていると、吸込口１６の所
で充分な大きさのデイメンシヨンの翼室とはなら
ず、吸込効率が低下する。本発明は、上記欠点を
長い翼室と短い翼室とを交互に配設することによ
り除去している。

第５図ないし第７図には、本発明の第２の実施
例として１段複流式横流路型ポンプが示されてい
る。その翼車１２は両側に翼室３８を有する。ケ
ーシングデイスク２４に、くぼみ状に設けた横流
路４０が、２個の翼列のそれぞれに配属されてい
る。２個のケーシングデイスク２４は外周区域で
互いに接している。第５図で示すように、供給流
体の流れは吸込口１６より入つたところで分かれ
て、各ケーシングデイスク２４と形成した入口４
６を経て、横流路４０と翼室３８の間の流路に到
達し、そこから２個のケーシングデイスク２４の
連絡口５４を介して吐出口１８へ達し吐出され
る。

第８図に示す本発明の第３の実施例の１段横流
路型ポンプの変形構成では、翼車１２は、中間円
板５６によつて互いに隔離された２枚の個々別々
の円板１２ａおよび１２ｂから成る。中間円板５
６は２枚の個別円板１２ａ，１２ｂと共に軸３０
に固定され、この軸と共に回転する。その外周は
２個のケーシングデイスク２４の内径との間に、
半径方向密閉ギヤツプ５８を形成する。密閉ギヤ
ツプ５８は軸方向に画定されていないから、横流
路型ポンプの組立の際に翼車１２をケーシングデ
イスク２４内で軸方向に摺動させても、それによ
つて密閉効果が阻害されることはない。このよう
にして、第８図の横流路型ポンプは、中間円板５
６によつて互いに隔離された２つの段を有する。
吸込口１６から入る供給流体は、第１段に続い
て、ケーシングリング１４にくぼみ状に形成した
連絡路６０を経て矢印で示すように第２段に流れ
込み、丁度周回転の後、吐出口１８を経て第２段
の横流路４０から流れ出る。この構成では、流体
は軸方向に相前後して配列された２つの段で単流
をなして、ポンプを流れる。

第９図と第１０図は、２つの段が半径方向に相
前後して配列された本発明の第４の実施例の単流
２段式横流路型ポンプが示されている。供給流体
は吸込口１６から、ケーシングデイスク２４に形
成した入口４６を経て、半径方向に沿つて内方の
第１段に流れ込み、ここからケーシングデイスク
２４の後方区域にある、第９図に破線で示す連絡
路６０を経て、半径方向に沿つて外方の第２段に
流入する。給送流体は第２段から、、やはりケー
シングデイスク２４の後方区域に設けた連絡口５
４を通り、吐出口１８から外へ流出する。連絡口
５４を横流路４０の軸方向後方に設けたので、そ
れによつて、横流路型ポンプの半径方向総寸法を
おさえて小型化できるので好都合である。給送流
体を連絡口５４により軸方向に送り出すことのも
う一つの利点は、半径方向送り出しの場合に起こ
る作動液の損失が避けられることである。

第１１図並びに第１２図には、２個の横流路４
０ａおよび４０ｂをくぼみ状に設けた第４の実施
例のケーシングデイスク２４が取り出して示され
ている。第１３図と第１４図は、交互に長い翼室
３８ａと短い翼室３８ｂを備えた２個の翼列を有
する第４の実施例の半径方向２段式翼車１２を取
り出して示す。

第１５図は、本発明の第５の実施例の２段式の
複流横流路型ポンプを示す。給送流体の流路は吸
込口１６の後方で分かれ、次に、まず半径方向内
側の第１段に流れ、ここから半径方向外側の第２
段に流れる。なお、両側に翼列を装備する翼車１
２は、一体部材により構成されている。

第１６図に示す本発明の第６の実施例は、第１
５図の複流２段式横流路型ポンプの変形構成で
は、翼車１２は背中合わせに組合された２枚の個
別の円板から成る。この場合も、翼車１２の各個
別の円板は、それぞれ直径の異なる２個の同心の
翼列を有する。ケーシングデイスク２４のそれぞ
れ対応する段に、くぼみ状に形成された横流路４
０が、各翼列に配置されている。ポンプの吐出量
は一定であるから、第９図の例のように、外側翼
室３８の容積は内側翼室３８より小さい。

翼車１２は両方向に回転するように運転するこ
とができるが、翼車１２は鏡面対称構造となして
いるので作動中に軸方向負荷が相殺されるから、
翼車１２に対して浮動軸受、すなわち軸方向に釣
合つた軸受が生じる。２個のケーシングデイスク
２４に対して翼室１２を無接触状態で整定するこ
とができるから、翼車１２とケーシングデイスク
２４の間の摩擦並びに摩耗が回避される。このこ
とは、ポンプの寿命をのばすことになるとともに
作動中の騒音発生も極力少なくなる効果がある。

第１７図は本発明の第７の実施例の単流４段式
横流路型ポンプを示す。ここに用いられる翼車１
２も、また、中間円板５６によつて互いに隔離さ
れた、２枚の個別の円板から成る。従つて、全体
の構造は第８図に示したポンプと、実質的に同じ
である。４つの段が相前後して配列されているか
ら、第１５図および第１６図に示すポンプと同様
の幾可的設計で、吐出量は２分の１、吐出圧は２
倍である。

第１８図に示す本発明の第８の実施例は、第１
７図の単流４段式ポンプの変形構造である。この
ポンプの翼車１２の２枚の個別の円板の外周の密
閉は、ケーシングの中に緊定した中間円板５６′
によつて行われる。従つて、中間円板５６′と翼
車１２の個別の円板の間には、軸方向に密閉する
４個の半径方向密閉面が生じる。

第１９図は本発明の第９の実施例の４段式横流
路型ポンプを示す。その翼車１２は、やはり、２
枚の個別の円板から成るが、個別の円板は翼列を
互いに対向させて軸３０に固定され、横流路４０
を含むケーシング部分が２枚の個別円板の間の空
間に突出する。流路は吸込口１６から左側ケーシ
ングデイスク２４の入口４６を経て、半径方向内
側の第１段に至り、そこから丁度１周回転の後、
軸方向連絡路を経て、対向横流路４０の、半径方
向において同位の段に達する。更に、丁度１周回
転の後、給送流体は接線方向連絡路を経て、同じ
側の半径方向外側の段に到達し、ここから、更
に、丁度１周回転して、軸方向連絡路を経て、軸
方向に隣接する、半径方向において同位の段に至
り、そこから最後に連絡口４５を経て吐出口１８
に達する。

第２０図は、軸方向中心吸込口１６と、小径部
と大径部との２段構成よりなる翼車１２を備え
た、本発明の第10の実施例の横流路型ポンプの構
造を示す。供給流体は小径部に形成された翼室
と、これに対応する横流路とからなる第１段によ
つて単流として吸込まれ、１周回転の後、複流式
の第２段に転送される。第２段は翼車１２の大径
部に背中合わせに配置された２個の翼室列３８
と、半径方向に同じ高さの２個の横流路４０とか
らなる。

〔発明の効果〕

本発明の横流路型ポンプにおいては、横流路を
吐出口に向うのに従つて狭くなるようにら線状に
形成しても、翼室を有効に利用することができ
る。

このため圧力水頭を高くすることができる。し
かも、このために、装置全体を大型にする必要が
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は破線で略示した翼車を有する本発明の
第１の実施例の横流路型ポンプの横断面図、第２
図は第１図の−線に沿う断面図、第３図は第
１図および第２図のポンプの横流路を示す図、第
４図は第３図の−線に沿う、横流路の断面
図、第５図は本発明の第２の実施例の複流式流路
型ポンプの縦断面図、第６図は第５図の横流路型
ポンプの両面翼車の図、第７図は第６図の−
線に沿う縦断面図、第８図は本発明の第３の実施
例の縦断面図、第９図は本発明の第４の実施例の
単流２段式横流路型ポンプの横断面図、第１０図
は第９図に示した半径方向多段式横流路型ポンプ
の縦断面図、第１１図は第９図および第１０図に
よる第４の実施例の横流路型ポンプを設けたケー
シングデイスクの平面図、第１２図は第１１図の
XII−XII線に沿う縦断面図、第１３図は第９図およ
び第１０図による第４の実施例の横流路型ポンプ
の半径方向多段式翼車の平面図、第１４図は第１
３図のXI−XI線に沿う縦断面図、第１５図は
本発明の第５の実施例の２段式の複流横流路型ポ
ンプの縦断面図、第１６図は第１５図に示した実
施例を変形した第６の実施例のポンプの縦断面
図、第１７図は本発明の第７の実施例のポンプの
縦断面図、第１８図は本発明の第８の実施例のポ
ンプの縦断面図、第１９図は翼車の２枚の個別の
円板が互いに隔離されている構成の本発明の第９
の実施例の横流路型ポンプの縦断面図、第２０図
は本発明の第10の実施例の非対称構造の横流路型
ポンプの縦断面図を示す。 １０……ケーシング、１２……翼車、１６……
吸込口、１８……吐出口、３０……軸、３８……
翼室、３８ａ……長い翼室、３８ｂ……短い翼
室、４０……横流路、４２……外側輪郭、４４…
…内側輪郭、５６……中間円板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸および該軸に固定した翼車を中に密閉した
   ケーシングを備えるとともに、該ケーシングの吸
   込口から始まつて、ケーシング内に形成された少
   くとも１個の横流路を経るとともに該横流路に対
   応する翼車の翼室を経て、ケーシングの吐出口に
   至る流路を備えた横流路型ポンプにおいて、翼車
   １２に放射状に配列された多数の翼室３８が翼車
   の中心に向つて長さの異なる長い翼室３８ａと短
   い翼室３８ｂとよりなるとともに、それら長い翼
   室と短い翼室とが交互に配置され、翼車の中心と
   同心の外側輪郭４２を備えた横流路４０が、吐出
   口１８に向うのに従つて狭くなるようにら線状の
   内側輪郭４４を有し、該内側輪郭４４と前記軸３
   ０との間隔は吸込口１６では長い翼室３８ａと軸
   ３０との間隔に等しく、吐出口１８では短い翼室
   ３８ｂと軸３０との間隔に等しいことを特徴とす
   る横流路型ポンプ。 ２ 内側輪郭４４がアルキメデスのら線に従つて
   形成されている特許請求の範囲第１項に記載の横
   流路型ポンプ。 ３ 翼車１２は、両側に配設された翼室列を有
   し、これらの翼室列が中間間隔板によつて隔離さ
   れ、かつ各々１個の横流路４０が上記の翼室列に
   対向してなる特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の横流路型ポンプ。 ４ 翼車１２が２枚の個別の円板から成り、これ
   らの円板が軸３０上に鏡面対称の関係をもつて固
   定され、それぞれの円板が翼室列を有してなる特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の横流路
   型ポンプ。 ５ 翼車１２の２枚の個別の円板が中間円板５６
   によつて互いに隔離さ、該中間円板５６が流路を
   前後に配列された２個の段に分割してなる特許請
   求の範囲第４項に記載の横流路型ポンプ。 ６ 翼車１２の２個の個別の円板が翼列を互いに
   対向させて軸３０に固定され、横流路４０を含む
   ケーシング１０の部分が２個の個別の円板の間の
   空間に突出してなる特許請求の範囲第４項に記載
   の横流路型ポンプ。 ７ 前記翼室は同心的な複数の円環状に配列され
   て複数の翼室列を構成し、各翼室列に対応するよ
   うにして１個の横流路４０がケーシング１０内に
   配置されていて、該横流路４０がそれぞれ流体流
   れ方向に順次連通してなる特許請求の範囲第１項
   ないし第６項のいずれか１に記載の横流路型ポン
   プ。 ８ 前記翼車１２は小径部と大径部とを有し、翼
   列は、小径部に形成された第１の翼列と、大径部
   の両側に形成された第２並びに第３の翼列よりな
   り、第１の翼列は吸入側に位置し、第２並びに第
   ３の翼列は吐出側に位置する特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれか１に記載の横流路型ポ
   ンプ。