JPH0631634B2 - 側方流路ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はケーシング入口およびケーシング出口を備えた
ケーシングを有する側方流路ポンプにして、このような
側方流路ポンプの場合普通羽根車軸に加わる半径方向の
力を相殺し、それによつて高い圧力の発生に適するよう
になつた側方流路ポンプに関する。

（従来の技術） 送給流れが比較的少ない時に高い圧力を発生させるには
周知の如く特に多段側方流路ポンプが適している。羽根
車を一つだけ使用し、該羽根車の両側に比較的短い羽根
を備えた直径の異なる羽根セルリングを配置することに
より、特に簡単な多段側方流路ポンプを形成することが
できる。周知の如くこの場合は外周に配置された羽根セ
ルは中央ウエブによつて軸線方向に相互に分割され、か
つ共通の側方流路として働く。送給媒体の圧力は側方流
路の入口からその出口に向つて常に縦方向に増加するか
ら、羽根に加わる圧力によつて半径方向に力の成分が発
生する。送給圧力が高い場合にはこの半径方向の力は非
常に大となる。この型の高圧ポンプにおいては、したが
つて強い軸と、強い軸受とを設ける必要があり、これは
製作費を高くし、特に軸密封に要する費用を大とすると
共に、羽根車内の第１送給リングの直径を不当に増加さ
せるようになる。

ドイツ公開明細書２１ ０５ １２１に記載されている
側方流路ポンプにおいては、前記半径方向の力を平衡さ
せるためにケーシング内に圧力ポケツトが配置され、該
ポケツトが管を通してポンプの吸込側および吐出側に連
結されるようになつている。この場合圧力ポケツトおよ
び連結管の配置は、前記圧力ポケツト内の圧力が羽根車
の、このために設けられた特別の部分に作用し、かつポ
ンプの作動中に羽根車に対し半径方向内向きに加わる力
を相殺するようにされる。しかしながらこの解決方法に
おいては圧力ポケツト内に形成される圧力状態をポンプ
の対応する全水頭、すなわち送給圧力と適当に同調させ
るために、前記連結管の中に追加的な調整機構を設ける
ことが必要である。さらにこのような配置においては、
圧力側から圧力ポケツトの絞り間隙を通して送給媒体の
一部を吸込側に導くような、すなわち漏洩損失の原因と
なるようなポンプ短絡の生じるのをがまんせねばなら
ぬ。このような損失は特に流量の小さい場合はポンプの
水力効率を著しく低下させる。

ドイツ公開明細書３１ ２８ ３７４に記載されている
側方流路ポンプにおいては、その羽根車が両側にそれぞ
れ閉鎖された羽根セルを有する羽根リングが設けられ、
この時相互に分離された側方流路がこれら羽根リングと
相対するように配置され、該流路がそれぞれ入口、出口
および遮断部材を有するようになつている。送給媒体は
相互に分割された送給媒体として側方流路を通り、対応
する側方流路入口からポンプに流入し、対応する側方流
路から流出する。しかしながらこのポンプにおいても序
文に説明したような半径方向の力が発生する。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の如き先行技術から考えて本発明の目的は羽根車の
軸が実質的に回転モーメントだけを伝達し、すなわち受
入れるように側方流路ポンプを改良することである。

前記目的はケーシング流入口を有する入口とケーシング
流出口を有する出口とを、送給流れが分割され、続いて
これが再び一緒になるように連結し、かつ羽根車の第１
の側における前記入口、出口および遮断部材が該羽根車
の回転方向において、この羽根車の第２の側の対応する
部材に対してある角度だけ偏倚するように配置し、流入
口および流出口の間の送給媒体の圧力差に起因する前記
羽根車の第１の側における半径方向の力が、該羽根車の
第２の側に加わる半径方向の力と大きさが等しく、しか
もその方向が反対となるようになすことによつて達成さ
れる。

（作用） このように非常に簡単な構造的手段によつて、羽根車の
中に必然的に生じる半径方向の力が相殺され、羽根車の
軸には半径方向の力が働かないようになる。したがつて
軸受をその関連密封部材と共に安価な、小型のものとす
ることができ、しかもこれによつてポンプの耐用寿命を
短縮するおそれもなくなる。さらに羽根車の軸を小さく
することができるから内方羽根リングの直径も小さくな
り、したがつて運転時における周速度も小さくすること
ができる。このように周速度を小さくし得ることによつ
て、送給媒体がポンプに流入する時の、効率を低下させ
るような加速衝撃も低下する。

さらに本発明の配置によれば対応する側方流路を有する
直径の異なる複数の羽根リングおよび直列に連結された
複数のポンプ機構を単一の羽根車に装着することがで
き、これは在来のような半径方向の力の発生を阻止さ
れ、かつ圧力段階を別個に軸持された複数の羽根車に分
割することが不要となるためである。

本発明の方法によればなお多段羽根車の場合に、単一の
羽根リングが軸線方向および半径方向に開いた羽根セル
を有するようになし得ると言う利点が得られ、この時送
給段の間の密封を半径方向の密封間隙によつて行い、羽
根セルリングが理論的に最少距離の段階構造を有するよ
うになすそとができる。このように段間距離を最少とな
すことにより、さらに次の段階において流入する送給媒
体に加わる前述の如き不利な加速衝撃が減少する。なお
在来においてはこのような構造は軸受の距離を不当に大
とする非常に幅の広い羽根車を必要としたから、今述べ
たような可能性は得られなかつた。

本発明による側方流路ポンプにおいてはさらに相互に密
封的に分離された羽根の側と、側方流路の側との両方が
逆に作用するから、すなわち片側における側方流路の周
囲に沿つた対応する圧力形成は軸の軸線まわりにおいて
１８０度偏倚し、したがつて他の側方流路の側と対抗す
るようになる。したがつてまた側方流路周囲の各点にお
いて同じ大きさの半径方向の力が対抗し、羽根車の両側
に生じる半径方向の力は自動的に、しかもポンプの各作
動点に追加的な装置を設けなくとも実質的に損失を伴わ
ずに平衡せしめられるようになつている。

半径方向の力が発生しないようにポンプを形成すること
によつて、なお他の方法では軸に屈撓に起因して発生す
るような振動を阻止し、それによつてポンプの耐用寿命
をさらに長くすることができる。

羽根車の両側において反対方向に働く軸線方向の力に起
因する縦揺れモーメントは、羽根の両側に働く半径方向
の力に起因するその縦揺れモーメントと対抗するように
推移する。したがつて羽根車の翼弦を適当な寸法となす
ことにより、モーメントを平衡せしめ、したがつて実質
的に力の加わらない（回転モーメント以外の）軸が得ら
れるようになる。

次に添付図面によつて本発明の好適な実施例を説明す
る。

（実施例） 第１図から第８図までに示されたポンプの好適な実施例
は２段、複流側方流路ポンプにして、半径方向の終段密
封間隙３６を有し、かつケーシング１０および羽根車３
０よりなるポンプである。ケーシング１０は多部分的に
形成されかつ入口１２および出口１３（第２図）を有す
るケーシングリング１１、端面側ケーシングカバー１
４、駆動側軸受カバー１５および二つの側方流路部材１
６、１６′よりなつている。

側方流路部材１６、１６′の中には側方流路１７、１
７′にして、側方流路入口１８、１８′、側方流路出口
１９、１９′、移行流路２１、２１′および側方流路遮
断部材２０、２０′を有する側方流路が配置されてい
る。

ケーシングカバー１４および軸受カバー１５は円形コー
ドリング２４によつてケーシングリング１１の中に密封
され、かつケーシングボルト２６（中心線によつて示さ
れた）によつてケーシングリング１１に螺着されてい
る。ケーシング１０内に配置された側方流路部材１６、
１６′は円形コード２５によつて相互に密封され、かつ
ケーシングカバー１４および軸受カバー１５によつて軸
線方向に固定されている。ケーシング１０の軸受カバー
１５は密封リング２７によつて密封された軸２８によつ
て軸持され、この軸は駆動モーター（図示せず）、たと
えば電動機によつて矢印の方向（第２図）に回転せしめ
られる。軸２８の自由端には調整ばね２９によつて羽根
車３０が固定されている。

二段羽根車３０はその第１の側に羽根セルリング３１、
３１ａ、第２の側に羽根セルリング３１′、３１′ａを
有し、これらセルリングは半径方向および軸線方向に開
いた羽根セル３２、３２ａおよび３２′、３２′ａによ
つて形成されている。

ケーシング１０のケーシング入口１２を通つて流入した
送給媒体は、ケーシング１０内に形成された分配流路２
３によつて二つの送給流れに分割され、これらの流れは
側方流路入口１８、１８′の中に分割され、供給流路３
７、３８を通つて側方流路部材１６、１６′に達する。
この場合羽根車の片側の位置する側方流路入口１８は軸
線のまわりにおいて羽根車の他の側の側方流路入口１
８′に対して１８０度偏倚せしめられている。第１段の
側方流路１７、１７′に流入した供給媒体は回転羽根車
３０の羽根セルリング３１、３１′の羽根セルリング３
２、３２′に達する。羽根セル３２、３２′の中には、
遠心力によつて排除流れが形成され、この流れは螺旋状
に巻回する流動通路によつて側方流路の全長にわたつて
流動し、かつ相互に羽根車３０の羽根セル３２、３２′
に再び流入する。このように常に再流入を行わせること
によつて、低いエネルギー状態（圧力、速度）で側方流
路内を緩やかに流動する送給媒体に、羽根車３０の羽根
セル３２、３２′の高エネルギー状態で高速度で循環す
る流動内容物から、運動量の交換によつてエネルギーが
伝達されるようになる。

側方流路１７、１７′の端部において送給媒体は移行流
路２１、２１′を通つて第２段の側方流路１７ａ、１
７′ａに流入し、ここで第１段の場合において述べたよ
うに羽根車３０の羽根セルリング３１ａ、３１′ａの羽
根セル３２ａ、３２′ａを通して別の運動量交換が行わ
れる。この別のエネルギー供給が行われた後、送給媒体
は側方流路部材１６、１６′内の側方流路出口１９、１
９′を通つてケーシング１０内の供給流路２２に流入
し、ここから出口１３を通つてケーシングの外に出る。

側方流路部材１６の側方流路１７、１７ａ内における圧
力形成は逆側方流路１７′、１７′ａを有する側方流路
部材１６′に対する角度偏倚（１８０度）によつて行わ
れる。すなわち側方流路部材１６の側方流路１７、１７
ａの周囲の任意の点において軸に対して半径方向に作用
する力は、側方流路部材１６′の側方流路１７′、１
７′ａの周囲の対応する点の同じ大きさの反対方向の力
に対抗する。

羽根車の外方に位置する両方の羽根セルリング３１ａ、
３１′ａは相対的に幅の広いウエブによつて相互に分離
され、したがつて該ウエブは羽根車の円筒形外面を形成
している。両方の側方流路部材１６、１６′は共に両方
の外方側方流路１７ａ，１７′ａの間に同様に幅の広い
“ウエブ”を有し、最終段の両方の供給流れが半径方向
最終段−密封間隙３６を通して相互に密封されるように
なつている。羽根車の各側における段の間の密封は、こ
の実施例においては軸線方向中間段−密封間隙３３、３
３′によつて行われている。

羽根リングの半径方向および軸線方向寸法の好適な選択
または計算は、軸に加わる半径方向の力を相殺するばか
りでなく、この力に起因して羽根車の中心点、すなわち
回転モーメントによつて軸を傾斜させるようになる点の
まわりの回転モーメントをも相殺するようにせねばなら
ぬ。その理由は羽根車に対して軸線方向に作用する力は
前述の回転モーメントと相対する回転モーメントを発生
させるからである。

第９図および第１０図には羽根車の別の好適な実施例の
半断面だけが示されており、この場合特別の記載がない
限りは側方流路、溢流流路、密封間隙等を有する関連側
方流路部材は前述の実施例に対応して形成される。

第９図に示された実施例においては羽根車の片側には羽
根セルリング３１、３１ａ、３１ｂが配置され、かつ他
の側には羽根セルリング３１′、３１′ａ、３１′ｂが
配置され、これらに対して側方流路（鎖線によつて示さ
れている）１７、１７ａ、１７ｂおよび１７′、１７′
ａ、１７′ｂが位置している。羽根車の両側における最
終段１７ｂ、１７′ｂ間の中間密封は羽根車３０と側方
流路部材１６、１６′との間に配置された軸線方向最終
段−密封間隙３４、３４′によつて行われる。

第１０図に示された側方流路ポンプの別の好適な実施例
においては段と段との間および両方の最終段相互の送給
流れの密封は半径方向密封間隙３５、３５ａ、３５′３
５′ａ、３６によつて行われる。このような羽根車にお
いては羽根セルリングの直径の増加は最小可能範囲にと
どめられる。その理由は段と段との間の密封は実質的に
半径方向間隙だけによつて行われるからである。羽根セ
ルの周速度は段と段との間においてわずかしか増加しな
いから、送給媒体が対応する次の側方流路に流入する時
にポンプの効率を低下させる加速衝撃は小さい。したが
つて単一の羽根車を有する側方流路ポンプに対して比較
的多くの段を設けることにより、製作費が安価であるに
もかかわらず、（少部品数、低組立費）高い圧力を得ら
れるようになすことができる。このような構造により、
在来においては羽根車の幅に起因して両方の軸受の距離
を著しく大とせねばならぬために使用し得なかつたよう
な幅の広い羽根車が使用し得るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による側方流路ポンプの好適な実施例の
縦断面図で、第２図の線Ｉ−Ｉに沿つて取られたもの、
第２図は第１図の側方流路ポンプを矢印(A)の方向に見
た立面図で、正面のケーシングカバーを取外したもの、
第３図は第１図および第２図に示された羽根車の平面
図、第４図は第３図の線II−IIに沿つて取られた断面
図、第５図は第６図の線IV−IVに沿つて取られた、第１
図の第１側方流路部材の断面図で、羽根車を鎖線によつ
て示したもの、第６図は第５図の線III−IIIに沿つて取
られた断面図、第７図は第８図の線VI−VIに沿つて取ら
れた、第１図の第２側方流路部材の断面図で、羽根車を
鎖線によつて示したもの、第８図は第７図の線Ｖ−Ｖに
沿つて取られた断面図、第９図は羽根セルリングおよび
鎖線によつて表わされた側方流路を有する羽根車の別の
好適な実施例の半断面図で、送給流れを分離するための
軸線方向最終段−密封間隙と、軸線方向中間段間隙を共
に示したもの、第１０図は羽根セルリングおよび鎖線に
よつて表わされた側方流路を有する羽根車の別の好適な
実施例の半断面図で、外周に位置する半径方向最終段−
密封間隙と、半径方向中間段密封間隙を共に示したも
の。 １０：ケーシング、１１：ケーシングリング、１２：入
口、１３：出口、１６、１６′：側方流路部材、１７、
１７′：側方流路、２０、２０′：側方流路遮断部材、
２１、２１′：移行流路、２３：分配流路、２８：軸、
３０：羽根車、３１、３１ａ、３１′、３１′ａ：羽根
セルリング、３２、３２ａ、３２′、３２′ａ：羽根セ
ル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】側方流路ポンプにして、ケーシング入口お
   よびケーシング出口を備えたケーシングと、 軸の上に位置する羽根車と、 羽根車の第１の側および第２の側に、半径方向および軸
   線方向に開く羽根セルを備えた少なくとも一つの羽根リ
   ングと、密封間隙によって相互に分割され、それぞれ入
   口、出口および遮断部材を備えた側方流路とを有し、該
   側方流路が羽根リングに対し、送給媒体が実質的に相互
   に分割された二つの送給流れとしてこの側方流路を対応
   する側方流路入口から対応する側方流路出口まで圧力増
   加を伴って流動するように配置されている側方流路ポン
   プにおいて、 前記入口（１８，１８′）がケーシング入口（１２）に
   対し、かつ前記出口（１９，１９′）がケーシング出口
   （１３）に対し、前記送給流れを分割しかつ再び一緒に
   するように連結されており、 さらに羽根車の第１の側に対する入口（１８）（単数ま
   たは複数）、出口（１９）（単数または複数）および遮
   断部材（２０，２０ａ）が羽根車（３０）の円周方向に
   おいて、羽根車の第２の側の対応する部材（１８′，１
   ９′，２０′，２０′ａ）に対しある角度（α）だけ偏
   倚するように配置され、入口および出口間の送給流れの
   圧力差に起因する羽根車の第１の側における半径方向の
   力が、羽根車の第２の側に対して働く同じ大きさの、し
   かも反対方向の半径方向の力に対抗するようになってお
   り、 前記羽根車の少なくとも一つの側に直径の異なる少なく
   とも二つの羽根セルリング（３１，３１ａ，３１ｂ；３
   １′，３１′ａ，３１′ｂ）が配置され、その対応する
   側方流路（１７，１７ａ，１７ｂ；１７′，１７′ａ，
   １７′ｂ）が直列に連結されると共に各側方流路は各ポ
   ンプ段のほぼ全周にわたり延びており、 羽根車（３０）の直径の異なる羽根セルリング（３１，
   ３１′）と、側方流路部材（１６，１６′）内に形成さ
   れた側方流路（１７，１７′）との間に中間段密封間隙
   （３３，３３′，３５，３５′）が配置されており、 さらに場合により、両方の送給流れを密封的に分割する
   ために、羽根車（３０）の外周に軸線方向最終段−密封
   間隙（３４，３４′）が配置されており、 羽根車の両側および関連側方流路（１７，１７ａ，１７
   ｂ；１７′，１７′ａ，１７′ｂ）が実質的に同様に形
   成され、かつ偏倚角の大きさ（α）が１８０°となるよ
   うにされている側方流路ポンプ。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載されている側
   方流路ポンプにおいて、羽根セルリング（３１，３１
   ａ，３１ｂ；３１′，３１′ａ，３１′ｂ）および関連
   側方流路（１７，１７ａ，１７ｂ；１７′，１７′ａ，
   １７′ｂ）が、羽根車上の送給流れ圧力の作用面に関し
   て、軸線方向および半径方向の力に起因する羽根車中心
   点のまわりの回転モーメントを相殺させるような寸法を
   有している側方流路ポンプ。