JPH03290098A - プリローテーション形渦巻ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明はブリローテーション形渦巻ポンプ（以下、単に
渦巻ポンプという。）における羽根車室の吸込口部の改
良に係るものである。

［従来の技術］ 渦巻ポンプは、第４図に示されているように、ケーシン
グ１と、ポンプ軸２に設けられた羽根車３などを備え、
ケーシング１はボリュート形の吸込流路１１と、それら
の吸込流路１１の終端部の相互間に亘って形成された羽
根車室１２と、羽根車室１２から吸込流路１１の間を通
るように延びて吸込流路１１の吸込口１１ａと反対向き
の吐出口１３ａを形成するボリュート形の吐出流路１３
とを形式しており、羽根車室１２と吸込流路１１との境
界部分、すなわち羽根車室１２の人口開口には吸込口部
１４が形式されている。この渦巻ポンプの場合、羽根車
３の回転駆動に伴ってポンプ軸２に直交する方向Ａから
吸い込まれた水は、羽根車目玉付近の流路で旋回流とな
って羽根車室１２に近づいてゆき、吸込口部１４を経て
羽根車室１２に吸い込まれポンプ軸２に平行する方向に
転向される。このように水流を旋回流にして羽根車室１
２に吸い込ませる形式のものはプリローテーション形と
呼ばれ、それが現在の渦巻ポンプの主流になっていると
共に、これを採用することによって吸込作用の高性能化
と高速化が可能になってきた。

このような渦巻ポンプにおいて、従来は、羽根車室１２
の入口部分を形式している吸込口部１４の全円周部分の
断面形状が第５図のようになっていた。

すなわち羽根車目玉付近の流路に面した吸込口部１４の
表面がその全円周部分において張出状に連続した曲率半
径ｒの円弧面１４ａになっており、しかもその円弧面１
４ａの吸込流路１１側の端部（円弧面１４ａの始端部）
と吸込口部１４の周囲のケーシング内面１５ａとが、吸
込流路１１での水の流れ方向に沿う傾斜面１６によって
段差なくほぼ滑らかに連続されていた。言い換えれば、
従来の吸込口部１４はケーシング１に形式された吸込流
路１１と羽根車室１２とを区画する環状の仕切り壁１７
の内周部分をその外周部分まりもや覧厚肉にし、その厚
肉化された内周部分の内端部に、全円周方向における各
部の曲率半径ｒが同一の円弧面１４ａを形式したもので
あった。そして、羽根車端面から円弧面１４ａの頂点ま
での間隔ｈ、ひいては円弧面１４ａの頂点から吸込口部
１４に対向するケーシング内面１５ｂとの対向間隔が吸
込口部１４の全円周上のどの箇所においても同一に設定
されていた。

このような従来の吸込口部１４の形状は、その形状であ
れば羽根車室１２に吸い込まれる水流に抗する抵抗が小
さくなり、吸込口部１４の直前での流速の低下が生じに
くくなって水の流速分布が吸込口部１４の全円周部分の
各部でほぼ均等になるという考え方に基づいて採用され
ていた。

［発明が解決しようとする課題１ しかしながら、従来のプリローテーション形の両吸込渦
巻ポンプを可視化し、ピトー管を用いて上記吸込口部の
各部での水の流速を測定したところ次のような事実が判
明した。

従来の渦巻ポンプの場合、吸込性能の高性能化と高速化
に伴ってケーシング内部での水の流れが複雑化しており
、第４図に破線ハツチングで示した部分、つまり吸込口
部１４において吸込流路１１の上流に位置する部分χで
は、羽根車室１２に吸い込まれる水流が吸込口部１４の
円弧面１４ａに確実に接しながらそれに沿って方向転換
するという理想的な水流移行のなされていないことがあ
り、たとえば第５図に矢符で示唆したように水流が方向
転換するときに上記円弧面１４ａからの水流の剥離を生
していることがあり、そのような水流の剥離現象によっ
てキャビテーションが発生し、振動や騒音などの原因と
なるエロージョンを生じてポンプ性能を低下させている
ことが判った。

また、従来の渦巻ポンプは、先に述べたように吸込口部
１４での水の流速分布がほぼ均等になるという考え方に
立っているけれども、第４図に示すように吸込口部１４
に対する旋回流の上流側である始点から下流側である終
点までをそれぞれＢａ、Ｂｂ。

Ｂｃ、Ｂｄの各点に分けた場合、各点で実測した流速Ｖ
Ｂａ、　ＶＢｂ、　ＶＢｃ、　ＶＢｄは吸込口部１４の
全円周部分の各部で不均等であるという事実が判明した
。同時に、Ｂａ点付近では水流が十分に旋回せず、Ｂａ
点から離れてＢｂ点、Ｂｃ点、Ｂｄ点に至るに従って旋
回の程度が大きくなっており、Ｂａ、　Ｂｂ、　Ｂｃ、
　Ｂｄの各点での旋回流の強さが大きく異なっているた
め、Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ。

Ｂｄの各点に面した吸込口部１４の断面形状が上述のよ
うに全円周部分に亘って均等であれば、その断面形状が
水流の方向転換に与える影響も各点においてそれぞれに
異なるという事実が判明した。

そして、これらのことが相乗して上述した水流の剥離現
象に結びつき、キャビテーションやエロージョンの発生
、ポンプ性能の低下につながっていることが判った。

この発明は従来のこのような事実に鑑みて吸込口部の適
切な形状を案出し、それによって吸込口部の全円周部分
での水流の流速分布や方向転換の態様が各部で可及的均
等化されるようにし、もって、吸込口部付近での水流の
剥離が生じにくく、キャビテーシゴンやエロージョンの
発生に伴う性能低下を生じにくい渦巻ポンプを提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段１ 本発明の渦巻ポンプは、羽根車室の入口開口の少なくと
も上記吸込流路の最も上流側部分を含む一部に吸込口部
がその周囲のケーシング内面からその吸込口部に対向す
るケーシング内面に向けて突出され、上記上流側部分の
突出端面と吸込口部の長平方向の各部における突出端部
から基端に至る内周表面とが滑らかに連続していると共
に、その内周表面が張出状の曲面に形成され、上記吸込
流路を吸い込まれてきた水流に面する吸込口部の外表面
の始端部が上記上流側部分を形成しているケーシング内
面に滑らかに連続され、かつ吸込口部の終端部が上記入
口開口の周縁に滑らかに連続され、さらに吸込口部の少
なくとも上記上流側部分に面する部分とその周囲のケー
シング内面との間に溝部が形成されているものである。

［作　用１ この構成によれば、吸込口部における吸込流路の最も上
流側部分に面する部分（第４図の符号Ｘで示した部分）
では、吸込流路をポンプ軸に直行する方向に流れてきた
水流がケーシング内面から突出している上記吸込口部に
遮られ、上記上流側部分を形成しているケーシング内面
から吸込口部の外表面の始端部に円滑に誘導され、その
誘導によって吸込口部の始端部から終端部に向かうよう
に無理なく流れる。そして、吸込口部とその周囲のケー
シング内面との間の溝部の水流誘導作用により吸込流路
の下流側に向かう水流の旋回成分が大きくなり、それに
伴って水の流速が低下し、もって水流が上記溝部に沿っ
て吸込口部の周りを旋回しながら吸込口部を乗り越えて
ポンプ軸に平行する方向に緩やかに方向転換し、水流の
急速な方向転換がなされなくなる。これにより、羽根車
室の入口開口の全周縁部での水流の方向転換の態様が相
対的に均等化される。その上、吸込口部の内周表面が滑
らかに連続する張出状の曲面に形成されていることから
、それらの作用が相乗して水流の剥離現象が抑制される
。

［実施例１ 以下、本発明に係る渦巻ポンプの一実施例を詳細に説明
する。

第１図および第２図は渦巻ポンプの吸込口部１４の付近
を示したもので、第１図は既に説明した第５図に対応す
る部分の断面図である。また、第３（１）図、第３（■
）図、第３（■）図および第３（■）図は第２図の１−
１線、ｎ−ｎ線および■■線に沿う拡大端面図である。

これらの各図中、同一符号は同一または相当部分を表し
ている。

この実施例において、吸込口部１４は羽根車室１２の入
口開口１２ａの上記吸込流路１１の最も上流側部分（第
４図のＸ部分）を含む略半周部分に形成されている。す
なわち、吸込口部１４はその周囲のケーシング内面１５
ａからその吸込口部１４に対向するケーシング内面１５
ｂに向けて突出されていて、第３（Ｉ）図に示された上
記上流側部分の突出端面１４ｂと第３（■）図・第３（
■）図に示された吸込口部１４の長平方向の各部におけ
る突出端部１４ｃから基端１４ｄに至る内周表面とが滑
らかに連続していると共に、その内周表面が張出状の曲
面１４ｅに形成されている。また、上記吸込流路１１を
吸い込まれてきた水流Ｆ、、　Ｆ２．　Ｆ３に面する吸
込口部１４の外表面の始端部１４ｆが上記上流側部分を
形成しているケーシング内面１５ｃに滑らかに連続され
、かつ吸込口部１１の外表面の終端部１４ｇが上記入口
開口１２ａの周縁に滑らかに連続され、さらに吸込口部
１４とその周囲のケーシング内面１５ａとの間に溝部１
７が形成されている。溝部１７は少なくとも吸込口部１
４における上記上流側部分に面する部分に形成されてい
る必要があり、そのようにした場合には、吸込口部１４
の始端部１４ｆから終端部１４ｇに向かって溝部１７の
深さが徐々に浅くなり、終端部１４ｇに至るまでに溝部
１７が消滅しているような構成になる。吸込口部１４の
形成範囲は入口開口１２ａの全円周部分でもよい。なお
、１８は舌部であり、この舌部１８は吸込口部１４の周
囲に生じる旋回流をその最も下流側の部分で羽根車室１
２の内部に誘導する働きを持っている。

この構成によれば、第４図に符号Ｘで示した部分、すな
わち吸込口部１４における吸込流路１１の最も上流側部
分に面する部分では、吸込流路１１をポンプ軸２に直行
する方向に流れてきた水流Ｆ１がケーシング内面１５ａ
から突出している吸込口部１４に遮られて上記上流側部
分を形成しているケーシング内面１５ｃから吸込口部１
４の外表面の始端部１４ｆに向けて円滑に誘導され、そ
の誘導によって吸込口部１４の始端部１４ｆから終端部
１４ｇに向かうように無理なく流れる。そして、吸込口
部１４とその周囲のケーシング内面１５ａとの間の溝部
１７の水流誘導作用により吸込流路１１の下流側に向か
う水流Ｆ１の旋回成分が大きくなり、それに伴って水の
流速が低下し、もって水流Ｆ１が上記溝部１７に沿って
吸込口部１４の周りを旋回しながら吸込口部１４を乗り
越えてポンプ軸２に平行する方向に緩やかに方向転換し
て羽根車室１２に吸い込まれ、水流Ｆ、の急速な方向転
換がなされなくなる。このように水流Ｆ１の流速が方向
転換する前に低下し、かつ旋回しながら緩やかに方向転
換して吸込口部１４を乗り越え羽根車室１２に吸い込ま
れると、吸込口部１４の内周表面からの水流の剥離が生
じにくい。そして水流Ｆ、が吸込口部１４を乗り越える
段階ではその水流Ｆ１の中に吸込口部１４の滑らかに連
続する張出状の曲面１４ｅが迫り出している状態になっ
ているため、上述のように水流Ｆ１の流速が遅くしかも
方向転換が緩やかになされていることと相まって水流Ｆ
１が吸込口部１４から剥離しにくくなる。上記上流側部
分よりも下流側の部分でも水流Ｆ２．Ｆ、に対して同様
の作用がなされる。これにより羽根車室工２の入口開口
１２ａの全周縁部での水流Ｆ、、　Ｆ、、　Ｆ３＋　ｐ
ａの方向転換の態様が相対的に均等化される。このよう
な作用により、従来構成に伴って生じていた水流の剥離
現象が効果的に抑制され、キャビテーションやエロージ
ョンの発生が抑えられてポンプ性能（吸込性能など）を
向上させ得るようになるのである。

吸込口部１４を羽根車室１２の入口開口１２ａにおける
吸込流路１１の最も上流側部分を含むように形成する必
要があるのは、通常の場合、水流の剥離現象を生じる箇
所が人口開口１２ａにおける吸込流路１１の最も上流側
部分に限定されているため、その部分での水流Ｆ１の流
速低下と旋回しながらの緩やかな方向転換とを促すよう
にすれば吸込口部１４の全体での水流の剥離現象を有効
に抑制できるからである。そして、そのように羽根車室
１２の入口開口１２ａの一部に吸込口部１４を形成する
場合、吸込口部１４の長手方向における各部の山幅Ｈ，
，Ｈ２，）Ｉ。

をこの順に徐々に連続的に少なくしたり、各部の溝幅Ｖ
、、　Ｖ２．　Ｖ３をこの順に徐々に連続的に少なくし
たり、各部の溝深さＴｌｌ　Ｔ２．　Ｔ３をこの順に徐
々に連続的に小さくしたり、曲面１４ｅの沿面長さＬ２
゜Ｌ、をこめ順に徐々に短くしたりしておいてもよい。

こうしておけば、吸込口部１４の溝部１７の作用により
流速低下と緩やかな方向転換とを促される水流Ｆ＋、　
ＦＺ、　Ｆ３と、溝部１７に衝突ないし接触せずに羽根
車室１２に吸い込まれる水流Ｆ４とのそれぞれの態様が
、羽根車室１２の入口開口１２ａの全周部分で均等化さ
れ、その態様が極端に変化する箇所がなくなる。

なお、前記実施例においては、吸込口部１４をケーシン
グｌと一体構造のものとして説明したが、羽根車室１２
の入口開口１２ａに装着される吸込リングとして構成し
ておいてもよいことは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によると、渦巻ポンプにお
いて、ケーシングの吸込流路を流れてきた水流が吸込口
部を乗り越えて羽根車室に吸い込まれるときの流速や方
向転換の態様が吸込口部の作用により羽根車室の入口開
口の全周縁部において相対的に均等化され、しかも吸込
口部の内周表面が張出状の円弧面に形成されているため
、従来構成で生していた接続口部付近での水流の剥離現
象が生しにくくなり、そのことがキャビテーションやエ
ロージョンの発生を抑制することにつながってポンプ性
能を向上に役立つという効果がある。

しかも単なる吸込口部の形状を改良するだけで済むので
実施が極めて容易であるなどの特長を有するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る渦巻ポンプの一実施例を示す吸
込口部付近の縦断側面図、第２図はポンプ軸の軸心方向
に見た吸込口部付近の縦断正面図、第３（Ｉ）図、第３
（■）図、第３（■）図および第３（ＩＶ）図は第２図
のＩ−Ｉ線、■−■線、■−ｍ線およびＩＶ−ＩＶ線に
沿う拡大端面図、第４図は一般的な渦巻ポンプの概要構
成を示す縦断正面図、第５図は従来の渦巻ポンプの吸込
口部付近の縦断側面図である。 １・・・ケーシング、２・・・ポンプ軸、３・・・羽根
車、１１・・・ケーシングの吸込流路、１２・・・羽根
車室、１２ａ・・・羽根車室の入口開口、１４・・・吸
込口部、１４ｂ・・・吸込口部の突出端面、１４ｃ・・
・吸込口部の突出端部、１４ｄ・・・吸込口部の基端、
１４ｅ・・・吸込口部の曲面、１４ｆ・・・吸込口部の
外表面の始端部、１４ｇ・・・吸込口部の終端部、１５
ａ・・・吸込口部の周囲のケーシング内面、１５ｂ・・
・吸込口部に対向するケーシング内面、１５ｃ・・・上
流側部分を形成しているケーシング内面、１７・・・溝
部、Ｆ、Ｆ□Ｆ３＋　Ｆ４・・・水流、Ｘ・・・吸込流
路の最も上流側部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、羽根車と、この羽根車を固定したポンプ軸と、これ
   らを覆うケーシングとを有し、羽根車の回転駆動により
   、ケーシングの吸込流路をポンプ軸に直交する方向から
   吸い込まれてきた水を羽根車目玉付近の吸込口部でポン
   プ軸に平行する方向に転換させて上記羽根車室へ流れ込
   ませるようにしたプリローテーション形渦巻ポンプにお
   いて、羽根車室の入口開口の少なくとも上記吸込流路の
   最も上流側部分を含む一部に吸込口部がその周囲のケー
   シング内面からその吸込口部に対向するケーシング内面
   に向けて突出され、上記上流側部分の突出端面と吸込口
   部の長手方向の各部における突出端部から基端に至る内
   周表面とが滑らかに連続していると共に、その内周表面
   が張出状の曲面に形成され、上記吸込流路を吸い込まれ
   てきた水流に面する吸込口部の外表面の始端部が上記上
   流側部分を形成しているケーシング内面に滑らかに連続
   され、かつ吸込口部の終端部が上記入口開口の周縁に滑
   らかに連続され、さらに吸込口部の少なくとも上記上流
   側部分に面する部分とその周囲のケーシング内面との間
   に溝部が形成されていることを特徴とするプリローテー
   ション形渦巻ポンプ。