JPH08247080A - 渦巻斜流ポンプ - Google Patents
渦巻斜流ポンプInfo
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- JPH08247080A JPH08247080A JP5396995A JP5396995A JPH08247080A JP H08247080 A JPH08247080 A JP H08247080A JP 5396995 A JP5396995 A JP 5396995A JP 5396995 A JP5396995 A JP 5396995A JP H08247080 A JPH08247080 A JP H08247080A
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- Japan
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- impeller
- wall surface
- flow
- mixed flow
- casing
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】広い流量範囲で高効率の渦巻斜流ポンプを提供
することにある。 【構成】羽根車シュラウド側壁面（２ｂ）を羽根車ハブ
側壁面（２ａ）の出口端に垂直方向の位置以上に出口側
に延長する延長部分を有し、もしくはシュラウド側壁面
出口端が軸方向となす角度を、羽根車ハブ側出口部でケ
−シング後壁面（１ａ）が軸方向となす角度より小さく
し、又ケ−シング後壁面（１ａ）が軸方向となす角度
を、ボリュ−ト巻始め位置では大きく、巻終わり位置で
は羽根車ハブ側壁面出口部が軸方向となす角度程度まで
小さくする。 【効果】羽根車から流出した流れの角度が小さくなる低
流量域においても、ボリュ−トケ−シング後壁面で流れ
が逆流することなく、広い流量範囲で高効率な渦巻斜流
ポンプが得られる。
することにある。 【構成】羽根車シュラウド側壁面（２ｂ）を羽根車ハブ
側壁面（２ａ）の出口端に垂直方向の位置以上に出口側
に延長する延長部分を有し、もしくはシュラウド側壁面
出口端が軸方向となす角度を、羽根車ハブ側出口部でケ
−シング後壁面（１ａ）が軸方向となす角度より小さく
し、又ケ−シング後壁面（１ａ）が軸方向となす角度
を、ボリュ−ト巻始め位置では大きく、巻終わり位置で
は羽根車ハブ側壁面出口部が軸方向となす角度程度まで
小さくする。 【効果】羽根車から流出した流れの角度が小さくなる低
流量域においても、ボリュ−トケ−シング後壁面で流れ
が逆流することなく、広い流量範囲で高効率な渦巻斜流
ポンプが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、雨水排水等に用いられ
る渦巻斜流ポンプに係り、特にケ−シングを鋳造で形成
することが困難な大形の渦巻斜流ポンプに関する。
る渦巻斜流ポンプに係り、特にケ−シングを鋳造で形成
することが困難な大形の渦巻斜流ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、排水ポンプでは低い揚程で大吐
出量が要求されるため、斜流ポンプ又は軸流ポンプが用
いられる。一方、雨水排水ポンプに流入する雨水は、路
上や排水溝を流れる際に各種夾雑物を流し込むため、雨
水排水機場ではポンプ保護のため、ポンプ直前に十分な
容量の沈砂池を設け、流入流速を低げてスクリ−ンで夾
雑物を除去したり、夾雑物が閉塞しにくいボリュ−トケ
−シングを持つ渦巻斜流ポンプとする。このような渦巻
斜流ポンプでは、羽根車出口部の軸方向流れをボリュ−
トケ−シング入口部で径方向に転向させるため、大きな
損失を生じることがある。従って、通常は羽根車出口部
のケ−シング壁面を羽根車出口幅程度とし、ケ−シング
断面形状を半径方向外向きにテ−パ状に拡大して、流れ
の剥離や逆流を防止する。
出量が要求されるため、斜流ポンプ又は軸流ポンプが用
いられる。一方、雨水排水ポンプに流入する雨水は、路
上や排水溝を流れる際に各種夾雑物を流し込むため、雨
水排水機場ではポンプ保護のため、ポンプ直前に十分な
容量の沈砂池を設け、流入流速を低げてスクリ−ンで夾
雑物を除去したり、夾雑物が閉塞しにくいボリュ−トケ
−シングを持つ渦巻斜流ポンプとする。このような渦巻
斜流ポンプでは、羽根車出口部の軸方向流れをボリュ−
トケ−シング入口部で径方向に転向させるため、大きな
損失を生じることがある。従って、通常は羽根車出口部
のケ−シング壁面を羽根車出口幅程度とし、ケ−シング
断面形状を半径方向外向きにテ−パ状に拡大して、流れ
の剥離や逆流を防止する。
【０００３】しかし、特に大形のポンプの場合には、ケ
−シングの製作、運搬、据付けの点からケ−シングを土
木工事と一体のコンクリ−トケ−シングとすることが多
い。コンクリ−トケ−シングでは、ケ−シング断面を鋳
造製の場合のように複雑な形状にすることが困難なた
め、ほぼ矩形に近い形状とすることが多い。即ち、羽根
車出口部で流路幅は急拡大となり、流れの剥離や逆流に
より性能が低下する。
−シングの製作、運搬、据付けの点からケ−シングを土
木工事と一体のコンクリ−トケ−シングとすることが多
い。コンクリ−トケ−シングでは、ケ−シング断面を鋳
造製の場合のように複雑な形状にすることが困難なた
め、ほぼ矩形に近い形状とすることが多い。即ち、羽根
車出口部で流路幅は急拡大となり、流れの剥離や逆流に
より性能が低下する。
【０００４】このようなボリュ−ト断面形状による性能
への悪影響を改善する技術として、特開昭５４−９６８
０３号公報に開示のように、羽根車シュラウド側のケ−
シングライナをケ−シング内に延長し、低流量域におい
て羽根車から流出する流れが半径方向に蛇行し、この結
果発生する逆流による軸動力の増加を防止する技術がが
ある。
への悪影響を改善する技術として、特開昭５４−９６８
０３号公報に開示のように、羽根車シュラウド側のケ−
シングライナをケ−シング内に延長し、低流量域におい
て羽根車から流出する流れが半径方向に蛇行し、この結
果発生する逆流による軸動力の増加を防止する技術がが
ある。
【０００５】又、特開昭５３−１１９４０１号公報に開
示のように、渦巻ケ−シング入口幅を羽根車出口幅の２
倍以上に取り、ポンプの常用運転範囲に応じて羽根車軸
方向位置を調整する技術がある。
示のように、渦巻ケ−シング入口幅を羽根車出口幅の２
倍以上に取り、ポンプの常用運転範囲に応じて羽根車軸
方向位置を調整する技術がある。
【０００６】更に、実公昭５６−３８２４０号公報に開
示のように、羽根車出口部とケ−シングボリュ−ト断面
を接続する部分に斜流形の流路を設け、この斜流流路内
壁側に羽根高さが流路幅の０．１〜０．５倍である複数
枚の翼を設けることにより、斜流流路内壁側の逆流を防
止する技術がある。
示のように、羽根車出口部とケ−シングボリュ−ト断面
を接続する部分に斜流形の流路を設け、この斜流流路内
壁側に羽根高さが流路幅の０．１〜０．５倍である複数
枚の翼を設けることにより、斜流流路内壁側の逆流を防
止する技術がある。
【０００７】更に又、上記ケ−シング内の流れの変化に
は斜流羽根車内の流れも関与するため、特公昭５７−５
０９５８号公報に開示のごとく、羽根車流路を子午面内
で２分割して各羽根車流路の最大径をほぼ等しくして、
羽根車内の逆流、偏流を防止する技術がある。
は斜流羽根車内の流れも関与するため、特公昭５７−５
０９５８号公報に開示のごとく、羽根車流路を子午面内
で２分割して各羽根車流路の最大径をほぼ等しくして、
羽根車内の逆流、偏流を防止する技術がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】斜流ポンプや軸流ポン
プでは、羽根車出口径がハブ側とシュラウド側とで異な
るため、設計点から離れた流量点では羽根車出口の流速
分布は不均一となる。即ち、羽根車子午面断面上で流線
に直交する線が回転軸に平行でない軸流羽根車や斜流羽
根車では、設計状態で保たれていた流体に働く遠心力と
半径方向圧力勾配の平衡が破れ、低流量域では遠心力の
方が大きくなるためシュラウド側へ流れが片寄る。
プでは、羽根車出口径がハブ側とシュラウド側とで異な
るため、設計点から離れた流量点では羽根車出口の流速
分布は不均一となる。即ち、羽根車子午面断面上で流線
に直交する線が回転軸に平行でない軸流羽根車や斜流羽
根車では、設計状態で保たれていた流体に働く遠心力と
半径方向圧力勾配の平衡が破れ、低流量域では遠心力の
方が大きくなるためシュラウド側へ流れが片寄る。
【０００９】図８の破線は従来の斜流ポンプの理論揚程
の流量による変化を示したものであり、従来の羽根車で
は主に効率など性能上の要求から、設計点においてハブ
側とシュラウド側で均一の理論揚程となるように羽根車
を設計している。従って、設計点での理論揚程Ｈthdよ
り高い理論揚程が要求される低流量域においては、羽根
車ハブ側とシュラウド側で均一の理論揚程となるように
流れは変化するため、ハブ側の子午面流速Ｖmhはシュラ
ウド側の子午面流速Ｖmsと比較して小さくなる。即ち、
主流はシュラウド側へ片寄ることになる。この結果、羽
根車出口の流れは図９の実線で示す流れＶm1から、破線
で示す流れＶm2に変化する。
の流量による変化を示したものであり、従来の羽根車で
は主に効率など性能上の要求から、設計点においてハブ
側とシュラウド側で均一の理論揚程となるように羽根車
を設計している。従って、設計点での理論揚程Ｈthdよ
り高い理論揚程が要求される低流量域においては、羽根
車ハブ側とシュラウド側で均一の理論揚程となるように
流れは変化するため、ハブ側の子午面流速Ｖmhはシュラ
ウド側の子午面流速Ｖmsと比較して小さくなる。即ち、
主流はシュラウド側へ片寄ることになる。この結果、羽
根車出口の流れは図９の実線で示す流れＶm1から、破線
で示す流れＶm2に変化する。
【００１０】一方、従来の渦巻斜流ポンプでは、ケ−シ
ング後壁面１ａは羽根車ハブ側壁面２ａと滑らかにつな
がるように流路形状を構成することが多い。即ち、図９
において、ほぼαh＝αcのため、低流量域ではケ−シン
グ後壁面１ａでも半径方向外向きの成分となる子午面流
速Ｖm2のエネルギ−は小さい。これに対して周方向流速
Ｖu2は、式（１）に示すように理論揚程の増加に比例し
て増加する。
ング後壁面１ａは羽根車ハブ側壁面２ａと滑らかにつな
がるように流路形状を構成することが多い。即ち、図９
において、ほぼαh＝αcのため、低流量域ではケ−シン
グ後壁面１ａでも半径方向外向きの成分となる子午面流
速Ｖm2のエネルギ−は小さい。これに対して周方向流速
Ｖu2は、式（１）に示すように理論揚程の増加に比例し
て増加する。
【００１１】 次に、ケ−シング内の流れは、流量にかかわらず半径方
向にほぼ自由渦に近い分布となる。即ち、半径の小さい
羽根車出口側から半径の大きいケ−シング外壁側に向か
って、流速は低下する。この結果、ケ−シング後壁面Ｃ
−Ｃで図１０に示すように、絶対流速が半径方向に減速
することによる静圧上昇ΔＰが生まれ、この静圧上昇Δ
Ｐは式（２）で示される。
向にほぼ自由渦に近い分布となる。即ち、半径の小さい
羽根車出口側から半径の大きいケ−シング外壁側に向か
って、流速は低下する。この結果、ケ−シング後壁面Ｃ
−Ｃで図１０に示すように、絶対流速が半径方向に減速
することによる静圧上昇ΔＰが生まれ、この静圧上昇Δ
Ｐは式（２）で示される。
【００１２】 ここで、ρは水の密度であり、ΔＶは絶対流速の半径方
向変化である。
向変化である。
【００１３】従って、子午面流速Ｖmのエネルギ−が小
さい低流量域や、子午面流速Ｖmの流量による変化の大
きい羽根車では、子午面流速エネルギ−が静圧上昇ΔＰ
に打ち勝てなくなり、図９に示すようにケ−シング後壁
面１ａで逆流Ｖ3となってケ−シングでの圧力回復を妨
げたり、羽根車出口流れに悪影響を及ぼし、効率低下の
原因となる。
さい低流量域や、子午面流速Ｖmの流量による変化の大
きい羽根車では、子午面流速エネルギ−が静圧上昇ΔＰ
に打ち勝てなくなり、図９に示すようにケ−シング後壁
面１ａで逆流Ｖ3となってケ−シングでの圧力回復を妨
げたり、羽根車出口流れに悪影響を及ぼし、効率低下の
原因となる。
【００１４】特開昭５４−９６８０３号公報に開示の技
術では、主に低流量域での流れの悪化を防止するだけで
あり、最高効率点付近のケ−シング内の流れに関しては
大きな改善はない。
術では、主に低流量域での流れの悪化を防止するだけで
あり、最高効率点付近のケ−シング内の流れに関しては
大きな改善はない。
【００１５】又、特開昭５３−１１９４０１号公報に開
示の技術では、あらかじめ設定した羽根車軸方向位置で
決まる最適な流れから外れた流量点まで効率を改善する
ことはできない。
示の技術では、あらかじめ設定した羽根車軸方向位置で
決まる最適な流れから外れた流量点まで効率を改善する
ことはできない。
【００１６】更に、実公昭５６−３８２４０号公報に開
示の技術では、斜流流路に羽根を設けることが前提とな
るため、ケ−シングを土木工事と一体で施工する大形の
渦巻斜流ポンプには適用が困難である。
示の技術では、斜流流路に羽根を設けることが前提とな
るため、ケ−シングを土木工事と一体で施工する大形の
渦巻斜流ポンプには適用が困難である。
【００１７】更に、特公昭５７−５０９５８号公報に開
示の技術では、羽根車の製作が面倒であり、更に、羽根
車下流流路に渦巻ケ−シングを用いる渦巻斜流ポンプの
場合には、案内羽根の場合のように、羽根車出口流れを
案内する舌部を羽根車出口端に近接して設けることが困
難である。
示の技術では、羽根車の製作が面倒であり、更に、羽根
車下流流路に渦巻ケ−シングを用いる渦巻斜流ポンプの
場合には、案内羽根の場合のように、羽根車出口流れを
案内する舌部を羽根車出口端に近接して設けることが困
難である。
【００１８】本発明の目的は、大形の排水機場に用いら
れる渦巻斜流ポンプケ−シング内の流れを改善し、広い
流量範囲で高効率の渦巻斜流ポンプを提供することにあ
る。
れる渦巻斜流ポンプケ−シング内の流れを改善し、広い
流量範囲で高効率の渦巻斜流ポンプを提供することにあ
る。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、流路幅が半
径方向にほぼ一定の矩形形状のボリュ−トケ−シング
と、羽根車後縁とハブ側壁面のなす角度が９０度より小
さい斜流羽根車とからなる渦巻斜流ポンプにおいて、羽
根車シュラウド側壁面を羽根車ハブ側壁面の出口端に垂
直方向の位置以上に出口側に延長する延長部分を有す
る、ことによって達成される。
径方向にほぼ一定の矩形形状のボリュ−トケ−シング
と、羽根車後縁とハブ側壁面のなす角度が９０度より小
さい斜流羽根車とからなる渦巻斜流ポンプにおいて、羽
根車シュラウド側壁面を羽根車ハブ側壁面の出口端に垂
直方向の位置以上に出口側に延長する延長部分を有す
る、ことによって達成される。
【００２０】又上記目的は、ケ−シング後壁面を羽根車
シュラウド側壁面出口より内径側では曲面の一体部品
で、外径側では直線面の分割部品で構成する、ことによ
って達成される。
シュラウド側壁面出口より内径側では曲面の一体部品
で、外径側では直線面の分割部品で構成する、ことによ
って達成される。
【００２１】更に上記目的は、ケ−シング後壁面が軸方
向となす角度を、ボリュ−ト巻始め位置では大きく、巻
終わり位置では羽根車ハブ側壁面出口部が軸方向となす
角度程度まで小さくする、ことによって達成される。
向となす角度を、ボリュ−ト巻始め位置では大きく、巻
終わり位置では羽根車ハブ側壁面出口部が軸方向となす
角度程度まで小さくする、ことによって達成される。
【００２２】更に上記目的は、羽根車出口流れが周方向
にほぼ均一にケ−シングに流出する設計点付近で、羽根
車出口流路幅方向の全圧をシュラウド側で小さくハブ側
で大きくした羽根車で構成する、ことによって達成され
る。
にほぼ均一にケ−シングに流出する設計点付近で、羽根
車出口流路幅方向の全圧をシュラウド側で小さくハブ側
で大きくした羽根車で構成する、ことによって達成され
る。
【００２３】
【作用】渦巻斜流ポンプにおける上記ケ−シング内の流
れの変化は、設計点における羽根車流路幅方向の理論揚
程に分布を与えることにより改善される。即ち、図８の
実線に示すように、設計点流量において羽根車シュラウ
ド側と比較してハブ側の理論揚程を大きく羽根車を構成
する。設計点での理論揚程より高い理論揚程が要求され
る低流量域において、羽根車ハブ側とシュラウド側で均
一の理論揚程となるように流れが変化しても、ハブ側の
子午面流速はまだシュラウド側の子午面流速と比較して
大きい。即ち、主流は低流量域においてもシュラウド側
へ片寄ることなく、従って、ケ−シング後壁面で逆流を
生じることはない。
れの変化は、設計点における羽根車流路幅方向の理論揚
程に分布を与えることにより改善される。即ち、図８の
実線に示すように、設計点流量において羽根車シュラウ
ド側と比較してハブ側の理論揚程を大きく羽根車を構成
する。設計点での理論揚程より高い理論揚程が要求され
る低流量域において、羽根車ハブ側とシュラウド側で均
一の理論揚程となるように流れが変化しても、ハブ側の
子午面流速はまだシュラウド側の子午面流速と比較して
大きい。即ち、主流は低流量域においてもシュラウド側
へ片寄ることなく、従って、ケ−シング後壁面で逆流を
生じることはない。
【００２４】渦巻斜流ポンプにおける上記ケ−シング内
の流れの変化は又、ケ−シング後壁面が軸方向と成す角
度を、対向する壁面である羽根車シュラウド側壁面が羽
根車出口部で軸方向と成す角度より大きくすることでも
改善される。即ち、ケ−シング後壁面を、羽根車シュラ
ウド側壁面出口部が軸方向と成す角度より大きくするこ
とにより、ハブ側の子午面流速が低下する低流量域にお
いても、羽根車出口中央からシュラウド側の子午面流速
の大きな流れがケ−シング後壁面に流入するため、ケ−
シング後壁面で逆流を生じることはない。
の流れの変化は又、ケ−シング後壁面が軸方向と成す角
度を、対向する壁面である羽根車シュラウド側壁面が羽
根車出口部で軸方向と成す角度より大きくすることでも
改善される。即ち、ケ−シング後壁面を、羽根車シュラ
ウド側壁面出口部が軸方向と成す角度より大きくするこ
とにより、ハブ側の子午面流速が低下する低流量域にお
いても、羽根車出口中央からシュラウド側の子午面流速
の大きな流れがケ−シング後壁面に流入するため、ケ−
シング後壁面で逆流を生じることはない。
【００２５】更に、この羽根車出口中央からシュラウド
側の子午面流速の大きな流れがケ−シング後壁面に流入
する効果は、羽根車シュラウド側壁面を、羽根車ハブ側
壁面の出口端に垂直方向の位置以上出口側に延長するこ
とにより、更に確実に得られる。
側の子午面流速の大きな流れがケ−シング後壁面に流入
する効果は、羽根車シュラウド側壁面を、羽根車ハブ側
壁面の出口端に垂直方向の位置以上出口側に延長するこ
とにより、更に確実に得られる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図８によ
り説明する。
り説明する。
【００２７】図１は本発明の渦巻斜流ポンプの縦断面図
である。図１において、流路幅が半径方向にほぼ一定の
矩形断面形状のボリュ−トケ−シング１内には、羽根車
後縁とハブ側壁面２ａのなす角度γが９０度より小さい
斜流羽根車２が設けられている。更に、羽根車シュラウ
ド側壁面２ｂは、羽根車ハブ側壁面２ａの出口端Ａに垂
直方向の位置以上に出口側に延長する延長部分Ｓを有す
る構成をしている。羽根車２は駆動機（図示せず）によ
り回転軸４を介して回転し、水を昇圧してケ−シングへ
と送る。
である。図１において、流路幅が半径方向にほぼ一定の
矩形断面形状のボリュ−トケ−シング１内には、羽根車
後縁とハブ側壁面２ａのなす角度γが９０度より小さい
斜流羽根車２が設けられている。更に、羽根車シュラウ
ド側壁面２ｂは、羽根車ハブ側壁面２ａの出口端Ａに垂
直方向の位置以上に出口側に延長する延長部分Ｓを有す
る構成をしている。羽根車２は駆動機（図示せず）によ
り回転軸４を介して回転し、水を昇圧してケ−シングへ
と送る。
【００２８】尚、図において３はケ−シングライナ、５
は吸込流路、６は整流板、７は軸封部、８は軸封カバ−
を示す。
は吸込流路、６は整流板、７は軸封部、８は軸封カバ−
を示す。
【００２９】上記実施例による渦巻斜流ポンプの羽根車
２の出口部流路は以上の構成のため、設計点での理論揚
程Ｈthdより高い理論揚程が要求される低流量域におい
て、羽根車ハブ側とシュラウド側で均一の理論揚程とな
るように流れが変化し、ハブ側の子午面流速Ｖmhがシュ
ラウド側の子午面流速Ｖmsと比較して小さくなっても、
ケ−シング後壁面１ａで前述の図９に示すような逆流Ｖ
3を生じることはない。即ち、羽根車シュラウド側壁面
２ｂが羽根車ハブ側壁面２ａの出口端に垂直方向の位置
以上出口側にあるため、ハブ側の子午面流速Ｖmhが低下
する低流量域においても、羽根車シュラウド側の流れが
半径方向外向きに偏流するのを防止することができ、更
に、羽根車出口中央からシュラウド側の子午面流速Ｖms
の大きな流れがケ−シング後壁面１ａに流入するため、
ケ−シング後壁面１ａで逆流Ｖ3を生じることはない。
即ち、高い効率が得られる。
２の出口部流路は以上の構成のため、設計点での理論揚
程Ｈthdより高い理論揚程が要求される低流量域におい
て、羽根車ハブ側とシュラウド側で均一の理論揚程とな
るように流れが変化し、ハブ側の子午面流速Ｖmhがシュ
ラウド側の子午面流速Ｖmsと比較して小さくなっても、
ケ−シング後壁面１ａで前述の図９に示すような逆流Ｖ
3を生じることはない。即ち、羽根車シュラウド側壁面
２ｂが羽根車ハブ側壁面２ａの出口端に垂直方向の位置
以上出口側にあるため、ハブ側の子午面流速Ｖmhが低下
する低流量域においても、羽根車シュラウド側の流れが
半径方向外向きに偏流するのを防止することができ、更
に、羽根車出口中央からシュラウド側の子午面流速Ｖms
の大きな流れがケ−シング後壁面１ａに流入するため、
ケ−シング後壁面１ａで逆流Ｖ3を生じることはない。
即ち、高い効率が得られる。
【００３０】図２は本発明の渦巻斜流ポンプの他の実施
例の羽根車出口付近の詳細断面図である。図２に示す実
施例では羽根車２シュラウド側に壁面を持たず、ケ−シ
ングライナ３で羽根車羽根と細隙部を構成し、シュラウ
ド側ケ−シングライナ３が軸方向となす角度αsは、羽
根車ハブ側２ａ出口部でケ−シング後壁面１ａが軸方向
となす角度αcより小さく設けられている。
例の羽根車出口付近の詳細断面図である。図２に示す実
施例では羽根車２シュラウド側に壁面を持たず、ケ−シ
ングライナ３で羽根車羽根と細隙部を構成し、シュラウ
ド側ケ−シングライナ３が軸方向となす角度αsは、羽
根車ハブ側２ａ出口部でケ−シング後壁面１ａが軸方向
となす角度αcより小さく設けられている。
【００３１】上記実施例による渦巻斜流ポンプ羽根車２
の出口部流路は以上の構成のため、設計点での理論揚程
Ｈthdより高い理論揚程が要求される低流量域におい
て、羽根車ハブ側とシュラウド側で均一の理論揚程とな
るように流れが変化し、ハブ側の子午面流速Ｖmhがシュ
ラウド側の子午面流速Ｖmsと比較して小さくなっても、
ケ−シング後壁面１ａで逆流Ｖ3を生じることはない。
即ち、羽根車シュラウド側ケ−シングライナ３が軸方向
と成す角度αsはケ−シング後壁面１ａが軸方向と成す
角度αcより小さいため、ハブ側の子午面流速Ｖmhが低
下する低流量域においても、羽根車出口中央からシュラ
ウド側の子午面流速Ｖmsの大きな流れは羽根車シュラウ
ドケ−シングライナ３の拘束によりケ−シング後壁面１
ａに流入するため、ケ−シング後壁面１ａで逆流Ｖ3を
生じることはない。
の出口部流路は以上の構成のため、設計点での理論揚程
Ｈthdより高い理論揚程が要求される低流量域におい
て、羽根車ハブ側とシュラウド側で均一の理論揚程とな
るように流れが変化し、ハブ側の子午面流速Ｖmhがシュ
ラウド側の子午面流速Ｖmsと比較して小さくなっても、
ケ−シング後壁面１ａで逆流Ｖ3を生じることはない。
即ち、羽根車シュラウド側ケ−シングライナ３が軸方向
と成す角度αsはケ−シング後壁面１ａが軸方向と成す
角度αcより小さいため、ハブ側の子午面流速Ｖmhが低
下する低流量域においても、羽根車出口中央からシュラ
ウド側の子午面流速Ｖmsの大きな流れは羽根車シュラウ
ドケ−シングライナ３の拘束によりケ−シング後壁面１
ａに流入するため、ケ−シング後壁面１ａで逆流Ｖ3を
生じることはない。
【００３２】図３は本発明の渦巻斜流ポンプの更に他の
実施例の羽根車２の出口付近の詳細断面図である。図３
に示す実施例では、羽根車ハブ側壁面２ａ及びケ−シン
グ後壁面１ａの羽根車最大径部Ｄmaxまでを曲面とし、
シュラウド側ケ−シングライナ３を直線面に構成してい
る。
実施例の羽根車２の出口付近の詳細断面図である。図３
に示す実施例では、羽根車ハブ側壁面２ａ及びケ−シン
グ後壁面１ａの羽根車最大径部Ｄmaxまでを曲面とし、
シュラウド側ケ−シングライナ３を直線面に構成してい
る。
【００３３】上記実施例による渦巻斜流ポンプの羽根車
出口部流路は以上の構成のため、設計点での理論揚程Ｈ
thdより高い理論揚程が要求される低流量域において、
羽根車ハブ側とシュラウド側で均一の理論揚程となるよ
うに流れが変化し、ハブ側の子午面流速Ｖmhがシュラウ
ド側の子午面流速Ｖmsと比較して小さくなっても、ケ−
シング後壁面１ａで逆流Ｖ3を生じることはない。即
ち、直線状のシュラウド側ケ−シングライナ３と比較し
て曲面状のケ−シング後壁面１ａは下流側に向かうに従
い軸方向と成す角度が大きくなるため、ハブ側の子午面
流速Ｖmhが低下する低流量域においても、羽根車出口中
央からシュラウド側の子午面流速Ｖmsの大きな流れは軸
方向となす角度が相対的に大きいケ−シング後壁面１ａ
に流入するため、ケ−シング後壁面１ａで逆流Ｖ3を生
じることはない。
出口部流路は以上の構成のため、設計点での理論揚程Ｈ
thdより高い理論揚程が要求される低流量域において、
羽根車ハブ側とシュラウド側で均一の理論揚程となるよ
うに流れが変化し、ハブ側の子午面流速Ｖmhがシュラウ
ド側の子午面流速Ｖmsと比較して小さくなっても、ケ−
シング後壁面１ａで逆流Ｖ3を生じることはない。即
ち、直線状のシュラウド側ケ−シングライナ３と比較し
て曲面状のケ−シング後壁面１ａは下流側に向かうに従
い軸方向と成す角度が大きくなるため、ハブ側の子午面
流速Ｖmhが低下する低流量域においても、羽根車出口中
央からシュラウド側の子午面流速Ｖmsの大きな流れは軸
方向となす角度が相対的に大きいケ−シング後壁面１ａ
に流入するため、ケ−シング後壁面１ａで逆流Ｖ3を生
じることはない。
【００３４】図４は本発明の渦巻斜流ポンプの更に他の
実施例の羽根車出口付近の詳細断面図である。図４に示
す実施例では、シュラウド側ケ−シングライナ３の曲率
半径Ｒsを、ハブ側壁面１ａの曲率半径Ｒhから羽根車出
口幅Ｂを引いた値より大きく構成している。
実施例の羽根車出口付近の詳細断面図である。図４に示
す実施例では、シュラウド側ケ−シングライナ３の曲率
半径Ｒsを、ハブ側壁面１ａの曲率半径Ｒhから羽根車出
口幅Ｂを引いた値より大きく構成している。
【００３５】上記実施例による渦巻斜流ポンプの羽根車
出口部流路は以上の構成のため、第３図に示す実施例の
場合と同様に、両壁面が軸方向となす角度は下流側に向
かうに従い大きくなるが、特に相対的に曲率の大きいケ
−シング後壁面１ａの成す角度の増加割合が大きいた
め、ハブ側の子午面流速Ｖmhが低下する低流量域におい
ても、羽根車出口中央からシュラウド側の子午面流速Ｖ
msの大きな流れはケ−シング後壁面１ａに流入する。従
って、ケ−シング後壁面１ａで逆流Ｖ3を生じることは
ない。
出口部流路は以上の構成のため、第３図に示す実施例の
場合と同様に、両壁面が軸方向となす角度は下流側に向
かうに従い大きくなるが、特に相対的に曲率の大きいケ
−シング後壁面１ａの成す角度の増加割合が大きいた
め、ハブ側の子午面流速Ｖmhが低下する低流量域におい
ても、羽根車出口中央からシュラウド側の子午面流速Ｖ
msの大きな流れはケ−シング後壁面１ａに流入する。従
って、ケ−シング後壁面１ａで逆流Ｖ3を生じることは
ない。
【００３６】尚、図３に示すように、ケ−シング後壁面
１ａの形状はケ−シング後壁面１ａに沿う流れがほぼ半
径方向外向きとなる径Ｄcまで曲面形状にすれば十分で
ある。即ち、羽根車をケ−シングに組込むため通常はケ
−シング後壁面をケ−シングカバ−９として分割する。
従って、羽根車シュラウド２ｂ最大径Ｄmaxより若干大
きい径より内径側では曲面の一体部品で、外径側Ｄcで
は直線面で周方向に分割した部品で構成することによ
り、特に大形の渦巻斜流ポンプでは製作性、及び現地ま
での運搬性が向上する。
１ａの形状はケ−シング後壁面１ａに沿う流れがほぼ半
径方向外向きとなる径Ｄcまで曲面形状にすれば十分で
ある。即ち、羽根車をケ−シングに組込むため通常はケ
−シング後壁面をケ−シングカバ−９として分割する。
従って、羽根車シュラウド２ｂ最大径Ｄmaxより若干大
きい径より内径側では曲面の一体部品で、外径側Ｄcで
は直線面で周方向に分割した部品で構成することによ
り、特に大形の渦巻斜流ポンプでは製作性、及び現地ま
での運搬性が向上する。
【００３７】図５は本発明の渦巻斜流ポンプの更に他の
実施例の羽根車出口付近の詳細断面図である。本実施例
では、流路幅が半径方向にほぼ一定の矩形形状のボリュ
−トケ−シング１内には、羽根車後縁とハブ側壁面２ａ
のなす角度γが９０度より小さい斜流羽根車２が設けら
れている。更に、ケ−シング後壁面１ａが軸方向となす
角度（αc）を、ボリュ−ト巻始め位置では大きく（αc
1）、巻終わり位置では羽根車ハブ側壁面２ａ出口部が
軸方向となす角度αh程度まで小さく（αc2）してい
る。本ポンプで斜流羽根車２は、駆動機（図示せず）に
より回転軸４を介して回転し、水を昇圧してケ−シング
へと送る。
実施例の羽根車出口付近の詳細断面図である。本実施例
では、流路幅が半径方向にほぼ一定の矩形形状のボリュ
−トケ−シング１内には、羽根車後縁とハブ側壁面２ａ
のなす角度γが９０度より小さい斜流羽根車２が設けら
れている。更に、ケ−シング後壁面１ａが軸方向となす
角度（αc）を、ボリュ−ト巻始め位置では大きく（αc
1）、巻終わり位置では羽根車ハブ側壁面２ａ出口部が
軸方向となす角度αh程度まで小さく（αc2）してい
る。本ポンプで斜流羽根車２は、駆動機（図示せず）に
より回転軸４を介して回転し、水を昇圧してケ−シング
へと送る。
【００３８】上記実施例による渦巻斜流ポンプ羽根車２
の出口部流路は以上の構成のため、ボリュ−トケ−シン
グを用いているが、設計点から外れた流量点においても
以下のように良好な流れが得られる。
の出口部流路は以上の構成のため、ボリュ−トケ−シン
グを用いているが、設計点から外れた流量点においても
以下のように良好な流れが得られる。
【００３９】即ち、図６に示すように、ボリュ−トケ−
シング内の流れは大流量側でβ1から低流量側でβ2のよ
うに、流量により流出角が変化するだけでなく、主流の
流出する周方向位置も、大流量側ではＶ1の流れで示す
ようにボリュ−ト巻き終わり近くに、低流量域ではＶ2
の流れに示すようにボリュ−ト巻始め近くに変化する。
シング内の流れは大流量側でβ1から低流量側でβ2のよ
うに、流量により流出角が変化するだけでなく、主流の
流出する周方向位置も、大流量側ではＶ1の流れで示す
ようにボリュ−ト巻き終わり近くに、低流量域ではＶ2
の流れに示すようにボリュ−ト巻始め近くに変化する。
【００４０】上記実施例によるボリュ−トケ−シングで
は、後壁面１ａの軸方向となす角度をボリュ−ト巻始め
位置では大きく、巻終わり位置で羽根車ハブ側壁面出口
部が軸方向となす角度程度まで小さくしているため、主
流が巻終わり位置付近を流れる大流量域では、ケ−シン
グ後壁面１ａは流れに対して抵抗にならず、逆に主流が
巻始め付近を流れる低流量域では、ケ−シング後壁面１
ａで流れが逆流しない。従って、広い流量範囲で高効率
が得られる。
は、後壁面１ａの軸方向となす角度をボリュ−ト巻始め
位置では大きく、巻終わり位置で羽根車ハブ側壁面出口
部が軸方向となす角度程度まで小さくしているため、主
流が巻終わり位置付近を流れる大流量域では、ケ−シン
グ後壁面１ａは流れに対して抵抗にならず、逆に主流が
巻始め付近を流れる低流量域では、ケ−シング後壁面１
ａで流れが逆流しない。従って、広い流量範囲で高効率
が得られる。
【００４１】図７は図３に示す実施例の羽根車出口にお
ける設計点付近の流れの説明図である。図において羽根
車出口流れが周方向にほぼ均一にケ−シングに流出する
設計点付近で、破線で示す速度３角形は周方向速度がハ
ブ側からシュラウド側まで半径に逆比例する、いわゆる
自由渦のフロ−パタ−ンの場合であり、実線に示す速度
３角形は本実施例の羽根車の場合である。図から分かる
ように本実施例の羽根車では、羽根車出口で絶対流速の
周方向速度成分Ｖuをシュラウド側で小さく（Ｖus）、
ハブ側で大きく（Ｖuh）羽根車を設計している。
ける設計点付近の流れの説明図である。図において羽根
車出口流れが周方向にほぼ均一にケ−シングに流出する
設計点付近で、破線で示す速度３角形は周方向速度がハ
ブ側からシュラウド側まで半径に逆比例する、いわゆる
自由渦のフロ−パタ−ンの場合であり、実線に示す速度
３角形は本実施例の羽根車の場合である。図から分かる
ように本実施例の羽根車では、羽根車出口で絶対流速の
周方向速度成分Ｖuをシュラウド側で小さく（Ｖus）、
ハブ側で大きく（Ｖuh）羽根車を設計している。
【００４２】上記実施例による渦巻斜流ポンプ羽根車は
上記構成のため、流量が低下しても羽根車ハブ側の子午
面速度の低下は少ない。即ち羽根車の理論揚程は羽根車
入口で予旋回がない場合には式（１）で表わされる。従
って、図７の速度３角形から得られる設計点付近の理論
揚程は、図８の実線に示すようにハブ側で大きく、シュ
ラウド側では小さくなる。このような羽根車では、高い
理論揚程が要求される低流量域においても、ハブ側の子
午面速度Ｖmhはまだシュラウド側より大きい。即ち、ケ
−シング後壁１ａで式（２）に示す静圧上昇ΔＰを極端
に生じない限り、子午面速度Ｖmの速度エネルギ−は静
圧上昇ΔＰに打ち勝つことができるため、ケ−シング後
壁１ａで逆流Ｖ3を生じることによる効率への悪影響を
抑えることができる。
上記構成のため、流量が低下しても羽根車ハブ側の子午
面速度の低下は少ない。即ち羽根車の理論揚程は羽根車
入口で予旋回がない場合には式（１）で表わされる。従
って、図７の速度３角形から得られる設計点付近の理論
揚程は、図８の実線に示すようにハブ側で大きく、シュ
ラウド側では小さくなる。このような羽根車では、高い
理論揚程が要求される低流量域においても、ハブ側の子
午面速度Ｖmhはまだシュラウド側より大きい。即ち、ケ
−シング後壁１ａで式（２）に示す静圧上昇ΔＰを極端
に生じない限り、子午面速度Ｖmの速度エネルギ−は静
圧上昇ΔＰに打ち勝つことができるため、ケ−シング後
壁１ａで逆流Ｖ3を生じることによる効率への悪影響を
抑えることができる。
【００４３】以上各実施例は、第１図に示す実施例を除
き、羽根車シュラウド側側壁を羽根車とは別部品のケ−
シングライナ、即ちオ−プン羽根車の場合で説明した
が、羽根車と一体のクロ−ズド羽根車の場合でも同等の
効果が得られる。
き、羽根車シュラウド側側壁を羽根車とは別部品のケ−
シングライナ、即ちオ−プン羽根車の場合で説明した
が、羽根車と一体のクロ−ズド羽根車の場合でも同等の
効果が得られる。
【００４４】
【発明の効果】羽根車から流出した流れの角度が小さく
なる低流量域においても、渦巻斜流ポンプで問題となる
ボリュ−トケ−シング後壁面での流れの逆流がなく、広
い流量範囲で高効率が得られる。特に、製作性を考慮し
て断面形状が矩形状のボリュ−トケ−シングでは大きな
改善効果が得られる。
なる低流量域においても、渦巻斜流ポンプで問題となる
ボリュ−トケ−シング後壁面での流れの逆流がなく、広
い流量範囲で高効率が得られる。特に、製作性を考慮し
て断面形状が矩形状のボリュ−トケ−シングでは大きな
改善効果が得られる。
【図１】本発明に係る渦巻斜流ポンプの実施例の全体縦
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明に係る渦巻斜流ポンプの他の実施例の羽
根車出口部の詳細断面図である。
根車出口部の詳細断面図である。
【図３】本発明に係る渦巻斜流ポンプの更に他の実施例
の羽根車出口部の詳細断面図である。
の羽根車出口部の詳細断面図である。
【図４】本発明に係る渦巻斜流ポンプの更に他の実施例
の羽根車出口部の詳細断面図である。
の羽根車出口部の詳細断面図である。
【図５】本発明の渦巻斜流ポンプの更に他の実施例の羽
根車出口部の詳細断面図である。
根車出口部の詳細断面図である。
【図６】図５に示す実施例のボリュ−トケ−シング内の
流れの流量による変化の説明図である。
流れの流量による変化の説明図である。
【図７】図３に示す実施例の羽根車出口の流れの速度３
角形の説明図である。
角形の説明図である。
【図８】渦巻斜流ポンプの理論揚程の流量による変化の
説明図である。
説明図である。
【図９】従来の渦巻斜流ポンプの羽根車出口における流
れの流量による変化の説明図である。
れの流量による変化の説明図である。
【図１０】図９に示す渦巻斜流ポンプのＣ−Ｃ面の流れ
の流量による変化の説明図である。
の流量による変化の説明図である。
１ ………ケ−シング １ａ ………ケ−シング後壁面 １ｂ ………ケ−シング前壁面 ２ ………羽根車 ２ａ ………羽根車ハブ側壁面 ２ｂ ………羽根車シュラウド側壁面 ３ ………ケ−シングライナ ４ ………回転軸 ５ ………吸込流路 ６ ………整流板 ７ ………軸封部 ８ ………軸封カバ− ９ ………ケ−シングカバ− Ｒ ………羽根車回転方向 Ｕ ………周速度 Ｖ ………絶対流速 Ｖm ………絶対流速の子午面速度成分 Ｖu ………絶対流速の周方向速度成分 Ｖ3 ………逆流 Ｗ ………相対流速 α ………壁面が軸方向となす角度 β ………流れ角 γ ………羽根車後縁と羽根車ハブ側壁面となす角度
フロントページの続き (72)発明者 小野 滋義 茨城県土浦市神立町603番地 日立土浦エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 三浦 誠二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】流路幅がその断面内で半径方向にほぼ一定
の矩形断面形状で、且つ周方向に渦巻状のボリュ−トケ
−シングと、羽根車後縁とハブ側壁面のなす角度が９０
度より小さい斜流羽根車とからなる渦巻斜流ポンプにお
いて、羽根車シュラウド側壁面を、羽根車ハブ側壁面の
出口端に垂直方向の位置以上に出口側に延長する延長部
分を有することを特徴とする渦巻斜流ポンプ。 - 【請求項２】請求項１の渦巻斜流ポンプにおいて、シュ
ラウド側壁面出口端が軸方向となす角度を、羽根車ハブ
側出口部でケ−シング後壁面が軸方向となす角度より小
さくすることを特徴とする渦巻斜流ポンプ。 - 【請求項３】請求項１の渦巻斜流ポンプにおいて、羽根
車ハブ側壁面及びケ−シング後壁面の羽根車最大径部ま
でが曲面であり、シュラウド側壁面が直線面であること
を特徴とする渦巻斜流ポンプ。 - 【請求項４】請求項１の渦巻斜流ポンプにおいて、羽根
車シュラウド側壁面とハブ側壁面が曲面であり、該シュ
ラウド側壁面の曲率半径をハブ側壁面の曲率半径から羽
根車出口幅を引いた値より大きくすることを特徴とする
渦巻斜流ポンプ。 - 【請求項５】請求項３又は４のいずれかに記載の渦巻斜
流ポンプにおいて、羽根車ハブ側出口部でケ−シング後
壁面が軸方向となす角度を、羽根車シュラウド側壁面出
口部の軸方向となす角度より大きくすることを特徴とす
る渦巻斜流ポンプ。 - 【請求項６】流路幅がその断面内で半径方向にほぼ一定
の矩形断面形状で、且つ周方向に渦巻状のボリュ−トケ
−シングと、羽根車後縁とハブ側壁面のなす角度が９０
度より小さい斜流羽根車とからなる渦巻斜流ポンプにお
いて、該ケ−シング後壁面を羽根車シュラウド側壁面出
口より内径側では曲面の一体部品で、外径側では直面の
分割部品で構成することを特徴とする渦巻斜流ポンプ。 - 【請求項７】回転軸に対し傾斜した流路の斜流羽根車
と、羽根車から流出した流れを集水する周方向に渦巻状
のボリュ−トケ−シングからなる渦巻斜流ポンプにおい
て、該ケ−シング後壁面が軸方向となす角度を、ボリュ
−ト巻始め位置では大きく、巻終わり位置では羽根車ハ
ブ側壁面出口部が軸方向となす角度程度まで小さくする
ことを特徴とする渦巻斜流ポンプ。 - 【請求項８】流路幅がその断面内で半径方向にほぼ一定
の矩形断面形状で、且つ周方向に渦巻状のボリュ−トケ
−シングと、羽根車後縁とハブ側壁面のなす角度が９０
度より小さい斜流羽根車とからなる渦巻斜流ポンプにお
いて、該羽根車を羽根車出口流れが周方向にほぼ均一に
ケ−シングに流出する設計点付近で、羽根車出口流路幅
方向の全圧がシュラウド側で小さくハブ側で大きくなる
よう構成することを特徴とする渦巻斜流ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5396995A JPH08247080A (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | 渦巻斜流ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5396995A JPH08247080A (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | 渦巻斜流ポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08247080A true JPH08247080A (ja) | 1996-09-24 |
Family
ID=12957495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5396995A Withdrawn JPH08247080A (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | 渦巻斜流ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08247080A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016037875A (ja) * | 2014-08-06 | 2016-03-22 | 東京電力株式会社 | 液体機械 |
| CN105782121A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-07-20 | 扬州大学 | 轴流泵 |
-
1995
- 1995-03-14 JP JP5396995A patent/JPH08247080A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016037875A (ja) * | 2014-08-06 | 2016-03-22 | 東京電力株式会社 | 液体機械 |
| CN105782121A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-07-20 | 扬州大学 | 轴流泵 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20031216 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20040212 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |