JPH0580593B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は羽根車の上流側にインデユーサを設け
たインデユーサ付ポンプに係り、特に小形の汎用
ポンプに好適なインデユーサ付ポンプに関するの
である。

〔従来の技術〕 従来のインデユーサ付ポンプを第５図について
説明すると、ポンプの吸込性能を改善するために
主羽根車ａの前方にインデユーサｂを設ける場合
がある。

しかし、インデユーサは高負荷の一種の軸流羽
根車のため低流量域の運転ではチツプ側入口に旋
回を伴う強い逆流Ｃを生じ、吸込圧力が低い場合
には低周波数の激しい圧力脈動が発生し振動、騒
音等のため運転不能に陥ることがある。

尚、第５図において、ｄは主羽根車ａ、インデ
ユーサｂを取付ける回転軸、ｅおよびｆは上記主
羽根車ａ、インデユーサｂを回転軸ｄに固定する
ナツトおよび回わり止めキーである。また、ｇは
吸込配管、ｈは吐出ボリユートｉを有するケーシ
ングである。

上記のような低周波数の圧力脈動を防ぐための
種々の対策がなされている。例えば、低流量域で
生ずる逆流は過大な迎角を小さくする目的で入口
角と出口角の異なる所謂、反り付き羽根のインデ
ユーサにする場合がある。また、特許第1139618
号に開示のように、インデユーサに生じた逆流を
抑制するためインデユーサの前方に絞り板を設け
たり、特許第869739号のようにインデユーサ出口
流れの一部を吸込側に戻すバイパス配管付の構造
にし低流量域運転を避けるものがある。

又、特開昭53−44904号公報に記載のように、
インデユーサ羽根の上流側に環状の部分とこの環
状の部分に放射状に取り付けられるとともに外端
がケーシングの内面に取付けられた複数の同軸部
分とにより構成されたステイを設け、同軸部分を
中心として回転できるように可動ベーンを取付け
ることが開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記反り付羽根車のインデユーサでは
吸込性能の要求から羽根入口角を極端に小さくす
ることはできないため、圧力脈動の改善効果は比
較的流量の大きい場合に限られ、運転範囲の広い
汎用ポンプではこれだけでは完全な脈動低減策に
はならない。また上記絞り板の場合、インデユー
サ直前に設けると縮流効果によつて性能への悪影
響が大きくなるため、インデユーサ前方に比較的
長い配管が必要となり、バイパス配管では主配管
の他に特別な配管が必要となるなど、脈動対策の
ために通常の配管とは異なる配管にしなければな
らなかつた。

このように、従来の圧力脈動の低減策は、寸法
形状の制約が多く、運転範囲の広い汎用ポンプに
対しては、対策による性能低下を除いても、寸法
的、価格的な面から適用は困難であつた。

又、特開昭53−44904号公報に開示のものは、
逆流時となる部分負荷時には、整流部材は外周部
で閉位置となり、逆流を拘束するものであり、整
流板の長さが長いものであつた。

本発明は低流量域で発生する圧力脈動や振動を
防止し、かつ高性能で小形でインデユーサ付ポン
プを提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のインデユ
ーサ付ポンプは、主羽根車の回転軸の上賂側にイ
ンデユーサを設置したインデユーサ付ポンプにお
いて、前記インデユーサの羽根チツプ側の入口端
が三角状の切欠き部を有するものであつて、該切
欠き部に対応する三角状の整流板を三角状の部分
が対向するようにケーシング内周面に複数個固定
して配置したことを特徴とするものである。

〔作用〕

低流量、低NPSH時に問題となる圧力脈動は
インデユーサから生ずる逆流と吸込配管中に生ず
るキヤビテイが干渉する結果発生することが、
ASME.Cavitation and Polyphase Flow
Forunc（1974）におけるYedidah，S.による
“Osillations at low NPSH casued by flow−
conditions in the suction pipe”と題する論文
で知られている吸込配管中のキヤビテイは、逆流
がもつ旋回流れによつて吸込配管中に半径方向の
静圧分布をじ生じこの結果、管中心が著しく低圧
になることが原因と考えられるので、旋回流れを
抑制するための整流板の最適形状を実験的に検討
した。この結果、旋回流れの大きい特定の範囲に
比較的小形の整流板を設けるだけでも旋回流れは
十分抑制されることまた過大な整流板は付加的な
キヤビテイを生じて低周波圧力脈動の新たな要因
となることが明らかとなつた。

本発明インデユーサ付ポンプはインデユーサの
羽根チツプ側の入口端を三角状に切欠き、この切
欠き部に位置し、切欠き部に対応する三角状の整
流板をケーシングに複数固定し配置して構成して
いるので、インデユーサで生ずる逆流のもつ旋回
流れを三角状の整流板で抑制することにより、イ
ンデユーサ部の軸方向長を長くすることなく、す
なわち小形で高性能のインデユーサ付ポンプを得
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図につ
いて説明する。

第１図は本実施例のインデユーサ付ポンプの要
部縦断面図である。

第１図において、１はケーシング、２はケーシ
ング１内に設けられた主羽根車、３は主羽根車２
の前方に配置されたインデユーサ、６はインデユ
ーサ３の直前のケーシング壁に設けられた整流板
である。上記インデユーサ３は主羽根車２ととも
に回転軸７に装着され、キー８、ナツト９で回転
軸７に固定され、主羽根車２とともに一体に回転
する。インデユーサ３は、羽根５のチツプ側入口
５ａを三角形状に切り欠き、ほぼこの切り欠き部
に対応する位置にケーシング１の吸込管管壁部を
底辺として、内径側が頂角となる三角形状の整流
板６が管軸方向に配置されている。

本実施例のインデユーサ付ポンプは上記構成の
ため、定格点付近の運転では、流れは軸方向に吸
込配管１０を流入するため、インデユーサおよび
ポンプ性能に対してはほとんど悪影響を及ぼさな
い。しかし、低流量域の運転においては、整流板
６がない場合にはインデユーサ３の羽根入口チツ
プ側５ａに強い旋回を伴う逆流１１が発生する
が、整流板６はこの旋回流れを以下に述べるよう
に抑制する。即ち、低流量域のインデユーサ入口
流れについての測定結果によれば、第２図に示す
ように軸方向流速V_nは流量の減少とともに外周
側の逆流域が拡大し締切点付近ではほぼ直線的な
分布となる。また旋回速度成分V_uは、逆流開始
流量付近では外周部の一部に限られるが、逆流域
の拡大とともにインデユーサから持ち込まれるエ
ネルギーが増加するため中心部へ広がり、締切点
付近では管壁部で最大、管中心部ではほぼ零の強
制渦形の分布となる。この結果、インデユーサ入
口流れの速度三角形は半径位置に応じて第３図に
示すように変化する。従つて、整流板６は内径側
６ａで軸方向長さを短かく構成されているが、第
３図からわかるように内径側では流れ角αが周方
向に近づくため、整流板６の全域で逆流のもつ旋
回速度成分を抑制することができる。またさらに
中心部には整流板を設けてはいないため、正流の
速度三角形がいかに変化しようとも、インデユー
サ３の上流側で流れと整流板の方向が一致しない
ことにより整流板部に新たにキヤビテーシヨンを
生ずる恐れは全くない。

さらにインデユーサ入口流れを詳細に検討する
と、逆流はインデユーサ入口角が大きい時ほど、
流量が少ない時ほど吸込配管１０の内径側まで発
達するが、最大に発達した場合の逆流範囲は吸込
配管径のほぼ2/3程度である。また逆流の軸流速
度V_nと旋回速度V_uで構成する速度三角形のなす
角α＝tanV_n／V_uは、管壁部では流量、インデ
ユーサ入口角の影響は少なくα＝15〜25度であ
る。従つて、整流板６で付加的なキヤビテーシヨ
ンを生じないためには、整流板６の内径はＤ／
D_t＝0.65〜0.7程度にしなければならない。また
軸方向長さｌは次式で示す値程度あれば十分であ
る。

ｌ≒πD_t／Ｚtan20゜ ここでD_tはインデユーサ入口部の外径、Ｚは
整流板の板枚数である。

この場合の整流板６の部分の流れは、第４図の
整流板外周円筒展開図に示す如く、逆流１１のも
つ旋回流れは整流板によりほぼ完全に拘束され、
かつ正流に対しては影響はほとんど与えない。さ
らに本整流板寸法の場合、整流板の必要面積はイ
ンデユーサ羽根面積の10〜15％前後で済むため、
インデユーサの一部を切り欠いてこの空間に整流
板を設置しても、インデユーサの性能を極端に低
下させることはないので、寸法の制約の大きい汎
用ポンプには適している。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明のインデユ
ーサ付ポンプでは、インデユーサの羽根入口部の
一部を切り欠き、インデユーサ直前のほぼこの切
り欠き部に対応する位置に、軸方向長さ、内径と
もに逆流のもつ旋回速度を拘束するに必要最小限
の整流板を設けたので、特別の配管を要したり、
最高効率点付近の低能を低下することなく、低流
量域の逆流の旋回速度を抑制して吸込管内の静圧
を一様化し、かつ整流板による付加的なキヤビテ
ーシヨンが発生しないようにでき、低流量域にお
ける圧力脈動や振動、騒音のない運転が得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインデユーサ付ポンプの縦断
面図、第２図は低流量域におけるインデユーサ入
口の流れの状態を示す説明図、第３図は第２図の
Ａ〜Ｆ断面の流れの速度三角形を示す図で、第３
図ａは第２図のＡ断面の状態図、第３図ｂは第２
図のＢ断面の状態図、第３図ｃは第２図のＣ断面
の状態図、第３図ｄは第２図のＤ断面の状態図、
第３図ｅは第２図のＥ断面の状態図、第３図ｆは
第２図のＦ断面の状態図、第４図は整流板外周端
の円筒展開図、第５図は従来のインデユーサ付ポ
ンプの縦断面図である。 １…ケーシング、２…主羽根車、３…インデユ
ーサ、４…インデユーサハブ、５…インデユーサ
羽根、６…整流板、７…回転軸、１０…吸込配
管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主羽根車の回転軸の上流側にインデユーサを
   設置したインデユーサ付ポンプにおいて、前記イ
   ンデユーサの羽根チツプ側の入口端が三角状の切
   欠き部を有するものであつて、該切欠き部に対応
   する三角状の整流板を三角状の部分が対向するよ
   うにケーシング内周面に複数個固定して配置した
   ことを特徴とするインデユーサ付ポンプ。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記三角状
   の整流板の内径は前記インデユーサ外径の0.65〜
   0.70の範囲に設定していることを特徴とするイン
   デユーサ付ポンプ。