JPH06117390A

JPH06117390A - 遠心ポンプ

Info

Publication number: JPH06117390A
Application number: JP3043043A
Authority: JP
Inventors: Karlheinz Becker; カールハインツ・ベッカー; Gunter Pfeiffer-Mueller; グンター・ファイファー‐ミュラー
Original assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1994-04-26
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: EP0443354B1; JP3069383B2; DE59106391D1; DE4041545C2; CN1023508C; US5114311A; DE4041545A1; EP0443354A1; CN1054653A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】遠心ポンプのために、しかも羽根車に後置さ
れている効率が最適化された案内装置を有し、しかも可
及的最小の寸法を有するケーシングを提供する。【構成】２つの互いに対向して位置する圧力側接続パ
イプを有する外側ケーシング１に、駆動側から外側ケー
シングの中に内側ケーシング４を挿入し、ポンプ軸６の
ための軸受５を収容する。駆動装置に対して遠方位置の
端面の領域内で外側ケーシングは羽根車７を包囲し、圧
力側被覆ディスク９により、駆動装置に対して遠方位置
の端面に隣接している。圧力側の被覆ディスク９の外径
から内側ケーシング４の外側外套１０への移行部は流れ
に好適に形成されている。外側外套１０は圧力側接続パ
イプ、又は外側ケーシングの方向へ内側ケーシングの横
断面が漸次に大きくなることに対応する輪郭を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は請求項１の上位概念に記
載の遠心ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ドイツ特許出願公告第2257949 号公報に
開示されている遠心ポンプにおいては、エネルギーを変
換するために斜流羽根車にガイドベーンが後置され、ガ
イドベーンから搬送媒体は管マニホールド(44)の中に流
入し、管マニホールドは、外側ケーシングから半径方向
で外部に突出している圧力側接続パイプの中に連通して
いる。この場合、搬送媒体は先ず始めにガイドベーンを
貫流し、次いで、外側ケーシングの中に配置され軸受を
収容している内側ケーシングの周りを流れる。このコス
トの高い構造は、流れ案内に起因して効率が低い。

【０００３】オーストリア特許出願第347268号明細書
は、軸流形又は斜流形のポンプを開示している。軸方向
の吸込みノズル及び半径方向の圧力側接続パイプを有す
る外側ケーシングの中に、ポンプ軸と羽根車とを支持し
ている内側ケーシングが配置されている。この文献で支
持管と称呼されている内側ケーシングは、羽根車出口か
ら圧力側接続パイプへ向かって連続的に大きくなる横断
面を有する。内側ケーシングと外側ケーシングとの間に
は更に方向変換シールドが配置され、方向変換シールド
は、外側ケーシングの中に加工されている流体チャネル
と共働し、案内装置出口に対向して位置する楔部材を有
する。ガイドベーンから流出する流体は後置の案内装置
で指向され、軸にほぼ平行に内側ケーシングと外側ケー
シングとの間の室に中に流入する。圧力側接続パイプに
対向して位置する側において、案内装置における、圧力
側接続パイプに対して遠方に位置する側において流出す
る搬送媒体を２つの部分流に分割しこれらの部分流を内
側ケーシングの周りを巡らせて圧力側接続パイプに供給
する、方向変換シールドの楔部材が配置されている。小
さい損失で搬送量を案内するために、外側ケーシングの
中に付加的に２つの流体チャネルが加工されている。そ
の結果、外側ケーシングは、圧力側に対して遠方の側に
湾曲状凸部を有し、製造が困難になる。案内装置及び方
向変換シールドはポンプの全長を著しく増加させる。

【０００４】ドイツ特許出願公開第2231128 号公報によ
り、流体到来室と流体退去室とが同一のケーシングの中
に配置されている原子炉用ポンプのための球状ケーシン
グが公知である。球状ケーシングの中には、例えば第７
図に示されているように流体到来部分の中に流体案内部
材が配置されている。対応する構造部分を流体退去室も
有する。

【０００５】本発明の課題は、請求項１の上位概念に記
載の形式の遠心ポンプのために、しかも羽根車に後置さ
れている効率が最適化された案内装置を有し、しかも可
及的最小の寸法を有するケーシングを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、請求項１の
特徴部分に記載の特徴により解決される。上記解決方法
により、羽根車から流出する搬送媒体が非常に小さい損
失で、羽根車の背後に位置し１つ又は複数の流れ案内部
材を有する室の中に流入することが実現される。圧力側
接続パイプの数に対応して、対応する数の部材が使用さ
れる。従って圧力側接続パイプがただ１つの場合には１
つの部材のただ１つの流れ到来エッジにおいてのみ衝撃
損が発生する。流れ到来エッジから流れ方向に延在する
部材壁面はその動作において、軸方向に向かって大きく
なる渦巻き室に類似している。当該部材壁面の形状変化
は、ねじのねじ山形成部の壁面に類似している。ねじに
おいて、ねじ山側面はある１つの勾配で長手方向に延在
する。本発明においては、部材壁面はある１つの勾配で
ポンプ軸の方向に延在する。羽根車平面を基準とし圧力
側接続パイプ中心線に対して側方へ向かう、流れ到来エ
ッジ及び／又は流れ到来面のずれにより、ねじ形成部と
類似して圧力側接続パイプへの流れの案内が好適に行わ
れる。

【０００７】圧力側接続パイプに最も近く位置する、流
れ案内部材の別の面は、圧力側接続パイプの領域の中で
羽根車から流出する搬送媒体部分を直接に圧力側接続パ
イプに案内する。羽根車平面を基準としてこの面は、当
該部材の別の流れ案内面に比して著しくより急峻な勾配
を有する。流れ到来エッジから流れ方向にある程度逆の
方向に延在しより急峻である部材壁面はほぼ軸方向にか
つ分離的に、羽根車に後置されている流体室を貫通す
る。当該部材の数は圧力側接続パイプの数に対応するの
で、各圧力側接続パイプに１つの当該部材が対応して配
置されている。従って、羽根車から流出する搬送媒体は
部材壁面に沿って圧力側接続パイプまで案内され、これ
に対して、流れ方向に対して逆の方向に走行する部材壁
面は、羽根車に後置されている流体室の中での搬送媒体
の還流を防止する。流れ案内壁面自身を湾曲して形成す
ることも可能である。この場合、壁面の勾配は一定であ
るか又は一定でない。これは、使用可能な空間の形態に
依存する。

【０００８】圧力側接続パイプ中心軸線に対する流れ到
来エッジ及び／又は流れ到来面のずれにより、羽根車か
ら流出する高速の媒体を、圧力側接続パイプから流出す
る高圧の媒体に変換することが行われる、羽根車の後に
設けられている空間が可及的最大となることが保証され
る。２つの圧力側接続パイプを有するケーシングの場
合、羽根車に後置されている流体室の分割は、圧力側接
続パイプの開口に直接接続して行われ、従って圧力側接
続パイプ装置横断面は当該部材により阻止されることが
まったくない。この場合、ずれは羽根車平面の中又は羽
根車平面に平行な平面の中で行われる。

【０００９】本発明の１つの実施例においては、流れ到
来エッジ及び／又は流れ到来面から出発している流れ案
内面が段状に形成され、より小さい直径の上を走行する
壁面部分が、より大きい直径の上に配置されている壁面
部分に比して、羽根車の出口に対してより大きい軸方向
間隔を有する。この手段により効率が更に改善される。
これにより流体室の中に、この流体室の中での渦流の発
生を防止し、圧力側接続パイプ入口への好適な流れ案内
を作用する安定流が形成される。

【００１０】請求項３及び請求項４においては、圧力側
接続パイプへの流入を改善する手段が記載されている。
一つの手段においてはこれは、流体室から圧力側接続パ
イプへの漸次の移行を可能にする漏斗状凹部を用いて行
われる。しかしこの場合、羽根車に対して遠方に位置す
る圧力側接続パイプエッジの領域の中で内側ケーシング
と外側ケーシングとの間での方向変換が漸次に行われる
ように配慮しなければならない。これは、ケーシングの
周方向に走行する１つ又は複数の樋状溝を１つ又は複数
の圧力側接続パイプ入口の片側又は両側に設けることに
より行うことも可能である。従って、当該部材の流れ案
内壁面から圧力側接続パイプの中への流体の移行が衝撃
なしに行われることが可能となる。これは、圧力側接続
パイプ入口横断面の形状に依存している。圧力側接続パ
イプ入口が例えば円筒状孔として形成されている場合、
流体室から圧力側接続パイプ横断面の中への移行部で渦
流が発生することがある。周方向に延在し入口横断面を
広げる樋状溝は、樋と同様に流体移行を改善する。入口
横断面を円錐状に広げることも可能である。従っていず
れにしても、流体室から圧力側接続パイプの中への移行
は漏斗状に形成することができる。

【００１１】請求項５に記載の実施例は、先ず始めに流
れが到来する部材面の側方へのずれを最大にする。有利
にはずれは、圧力側接続パイプに最も近く位置する部材
面が、圧力側接続パイプの中への流体の移行が衝撃なし
に行われることを保証するように実現される。

【００１２】請求項６から請求項８に記載の実施例は、
当該部材を別個の構成部分又は内側ケーシング及び／又
は外側ケーシングの構成部分として形成することに関す
る。例えば、圧力負荷が加わるケーシングは、簡単に検
査できる構成部分として形成することができ、これに対
して１つ又は複数の当該部材は内側ケーシングの別個の
部材又は構成部材として形成することができる。

【００１３】

【実施例】次に本発明を実施例に基づき図を用いて詳し
く説明する。第１図の断面図はポンプケーシング半部の
断面を示し、このポンプケーシングは、２つの互いに対
向して位置する圧力側接続パイプ(Druckstutzen)2,3(図
示せず）を有するほぼ円筒状の外側ケーシング１から成
る。吸込側接続パイプ(Saugstutzen) は図示されておら
ず、その形態は任意である。駆動側からこの外側ケーシ
ング１の中に内側ケーシング４が挿入され、内側ケーシ
ング４は、ポンプ軸６のための軸受５を収容している。
外側ケーシング１における、駆動装置に対して遠方位置
の端面の領域内で外側ケーシング１は羽根車７を包囲
し、羽根車７はその圧力側被覆ディスク９により、内側
ケーシングにおける、駆動装置に対して遠方位置の端面
に隣接している。本実施例において羽根車７は斜流形(h
albaxial)でオープン羽根形の羽根車として形成されて
いる。しかし軸流形(axial) 及び輻流形(radial)、オー
プン形又はクローズ形も使用できる。圧力側の被覆ディ
スク９の外径から内側ケーシング４の外側外套10への移
行部は流れに好適に形成されている。図から容易に分か
るように内側ケーシング４の外側外套10は、圧力側接続
パイプ2,3 又は外側ケーシング１の方向へ内側ケーシン
グの横断面が漸次に大きくなることに対応する輪郭を有
する。公知の構造とは異なり、流体室11における、羽根
車出口と圧力側接続パイプ２との間の領域は、通常のガ
イドベーンを有しない。外側ケーシング１の中には、流
体室11から圧力側接続パイプ２又は３へ流れ方向で漏斗
状に細くなっていく横断面を有する移行部12が設けられ
ているのが図示されている。これは、流体室11と圧力側
接続パイプとの間の移行部が流体力学的に見て好適であ
ることを保証する。この場合、逆に見ると圧力側接続パ
イプは流体室へ向かって広くなっていく。

【００１４】部材14,15 における流れを案内する壁面は
直径D1とD2の間を通り、羽根車出口11から圧力側接続パ
イプまでの間を延在して、流体室11を形成している。こ
の場合、D1は入口における内側ケーシング４の外径に対
応する。軸方向の長さが延びるにつれてこの直径は大き
くなる。D2は外側ケーシング１の内径に対応し、この例
においてはほぼ一定に形成されている。

【００１５】図２はオープン形ポンプケーシングの中を
示し、図の明瞭性を配慮して羽根車は省いた。更に、次
に詳しく説明する内側ケーシング壁面及び流体案内部材
壁面は、壁面の変化を明瞭に追跡することができるよう
に等高線が引かれている。部材14,15 における、突起爪
状の流れ到来エッジ13と、部材14,15 のより大きい直径
の上に位置する流れ到来面23は、圧力側接続パイプ中心
線に対して、圧力側接続パイプ直径に対応して、流れ方
向に向って左方にずれて配置されている。このずれは最
大の側方ずれである。突起爪状の流れ到来エッジ13又は
流れ到来面23から流れ方向に延在する壁面は段状に形成
され、より小さい直径の上に位置する壁面部分16,18
は、この図面の平面を基準として、より大きい直径の上
に位置する部分17,19 に比して深く配置されている。図
面平面を基準とした観察において、より小さい直径の上
に位置する壁面部分16,18 は更に後方に位置し、従っ
て、より大きい直径の上に位置する壁面部分17,19 に比
して圧力側接続パイプ平面の近くに位置する。内側ケー
シング４の外径10は、圧力側接続パイプに向かって増加
する直径を有し、これはリング状等高線により明瞭に示
されている。このような形状により、このケーシング形
状の中での流れの変化は、公知のガイドベーン又は渦巻
き室によっては得られない程に好適となる。そしてこれ
は、公知の変形に比して数倍小さいケーシング寸法によ
り実現される。これにより、非常にコンパクトであり、
それにもかかわらず性能の優れたポンプ装置が得られ
る。

【００１６】突起爪状の流れ到来エッジ13又は流れ到来
面23から出発し、圧力側接続パイプに対向し換言すると
圧力側接続パイプに最も近く位置し、流体室11を軸方向
においてある程度分離している壁面20,21 は、樋に類似
の形状を有する。流れを案内する壁面16-19 においても
同様である。従って、圧力側接続パイプ2,3 に向かって
流れる媒体は漸次に方向変換され、流れを妨害しないで
圧力側接続パイプの入口横断面の中に案内されることが
保証される。この例においてこれらの壁面20,21 はポン
プ軸にほぼ平行に走行しするか又はポンプ軸に対して軽
く湾曲状に走行する。別のガイドベーンにおいては多少
異なって走行することもある。

【００１７】図３は、図２のIII-III 切断線に沿って
切断した断面を示す。図示されている部材14と、部材15
は、別個の単一部品としてされることも、外側ケーシン
グ１及び／又は内側ケーシング４の構成部品として形成
されることもある。これは、それぞれ選択された製造方
法に依存する。

【００１８】図４に示されている横断面は、図２に示さ
れているIV-IV 切断線による横断面に対応する。この場
合、羽根車の出口横断面を基準として、流れ到来エッジ
13又は流れ到来面23から出発し流れ方向に延在する壁面
16,17 の段状の深さが示されている。より小さい直径の
上に位置し内側ケーシング４に隣接している壁面16は、
より大きい直径の上に位置し外側ケーシング１に隣接し
ている壁面17に比して羽根車出口からより離れて位置す
る。この場合、羽根車出口は内側ケーシング４におけ
る、駆動側に対して遠方に位置する端面８の平面にほぼ
対応する。流れ案内を改善するために、より大きい直径
の上に位置する壁面17,19 をポンプ軸に対して斜めに走
行させることもできる。壁面の形状変化は、貫流される
室の横断面が羽根車からの間隔の増加につれて大きくな
ることを考慮すると、軸方向に延在するスパイラルにあ
る程度類似している。実際の試験により、このようなケ
ーシング形状により公知の解決方法に比してより高い効
率が得られることが分かった。

【００１９】図５に示されている形状は図２のV-V 切断
線の断面に対応する。この断面は、より大きい直径の上
に位置する壁面17の端部の僅か前に位置する。この後、
より小さい直径の上に位置する壁面16は流体媒体を圧力
側接続パイプのみに案内する。図２の等高線が示すよう
に面16,17 を凹面状に湾曲することにより流れ案内を改
善することもできる。

【００２０】斜流形又は軸流形の羽根車又はプロペラ、
すなわち大量に小さい揚程を搬送する場合にほとんど使
用される比較的大きいｎ_qを有する型の羽根車を使用す
る場合に非常に高い効率が得られる。これに対して比較
的小さいｎ_qを有する羽根車（本明細書では特性回転数
ｎ_qが約50まで達することができる）に対しては圧力側
接続パイプ平面と羽根車との間の間隔がより小さくなる
こともある。この場合、流れ到来エッジ又は流れ到来面
から出発している流れ案内壁面は、周縁に接している接
線に対してより小さい角度で走ることもある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２のI-I 切断線に沿って切断したオープン形
ポンプケーシングの縦断面図である。

【図２】羽根車の方から圧力側接続パイプの方を見なが
ら羽根車を省いて示すオープン形ポンプケーシングの横
断面図である。

【図３】図２のIII-III 切断線に沿って切断して示す縦
断面図である。

【図４】IV-IV 切断線に沿って切断して示す縦断面図で
ある。

【図５】V-V 切断線に沿って切断して示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１外側ケーシング２,3 圧力側接続パイプ４内側ケーシング５軸受６ポンプ軸７羽根車８端面９被覆ディスク 10 外側外套 11 流体室 12 移行部 13 流れ到来エッジ 14, 15 流れ案内部材 16, 17 壁面部分 18, 19 壁面部分 20, 21 壁面 23 流れ到来面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者グンター・ファイファー‐ミュラードイツ連邦共和国、デー 6520 ヴォルムス、ギュンターハレンシュトラーセ 77

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部に向かって側方に突出ている圧力側
接続パイプを有する外側ケーシングと、羽根車が固定さ
れているポンプ軸を支持し、外径が羽根車出口から圧力
側接続パイプの方向に向かって増加している内側ケーシ
ングと、流体室の中で内側ケーシングと外側ケーシング
との間に配置され、流れ到来エッジとこれに後置されて
いる流れ案内面とを有する流れ案内部材とから成る遠心
ポンプにおいて、 − 各部材(14,15) の流れ到来エッジ(13)及び／又は流
れ到来面(23)が圧力側接続パイプ中心線に対して羽根車
(7) の回転方向で側方にずれて配置されていることと、 − 流れ到来エッジ(13)及び／又は流れ到来面(23)から
出発して、異なる勾配を有する少なくとも２つの流れ案
内面が当該部材に取付けられ、 − 羽根車(7) の回転方向に延在する流れ案内面(16-1
9) がゆるい勾配を有し、羽根車(7) の回転方向に対し
て逆の方向に延在し圧力側接続パイプ(2,3) に最も近く
位置する流れ案内面(20,21) が急峻な勾配を有し、 − 圧力側接続パイプ(2,3) の数に対応して１つ又は複
数の流れ案内部材が配置されていることを特徴とする遠
心ポンプ。
【請求項２】流れ到来エッジ(13)及び／又は流れ到来
面(23)から出発している流れ案内面が段状に形成され、
より小さい直径の上を走行する壁面部分(16,18) が、よ
り大きい直径の上に配置されている壁面部分(17,19) に
比して、羽根車(7) の出口に対する軸方向間隔がより大
きいことを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
【請求項３】半径方向に延在する圧力側接続パイプ
(2,3) の中への入口が流体室(11)に向かって漏斗状に広
げられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に
記載の遠心ポンプ。
【請求項４】圧力側接続パイプに向かって大きくなる
１つ又は複数の凹部が外側ケーシング(1) の内側周縁に
圧力側接続パイプ入口の周方向に設けられていることを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の遠心ポンプケ
ーシング。
【請求項５】圧力側接続パイプの直径に対応して流れ
方向に部材(14,15)の流れ到来エッジ(13)及び／又は流
れ到来面(14,15) が、羽根車平面を基準した場合に最大
に圧力側接続パイプ中心軸線に対してずれて配置されて
いることを特徴とする請求項１から請求項４までのうち
のいずれか１つの請求項に記載の遠心ポンプケーシン
グ。
【請求項６】流れ案内部材(14,15) が、流体室(11)の
中に取付け可能な部材として形成されていることを特徴
とする請求項１から請求項６までのうちのいずれか１つ
の請求項に記載の遠心ポンプケーシング。
【請求項７】部材(14,15) が内側ケーシング(4) 又は
外側ケーシング(1)の構成部分であることを特徴とする
請求項１から請求項５までのうちのいずれか１つの請求
項に記載の遠心ポンプケーシング。
【請求項８】外側ケーシング(1) 、内側ケーシング
(4）及び／又は部材(14,15) が鋳造構造体として形成さ
れていることを特徴とする請求項１から請求項７までの
うちのいずれか１つの請求項に記載の遠心ポンプケーシ
ング。