JPS5849719B2 - 遠心ポンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多量の気泡分を含有する液体を吸揚させる遠
心ポンプ装置に関するものである。

多量の気泡分を含有する液体を遠心ポンプで吸揚しよう
とすると、勢い羽根車中央に気泡分が集積し、空洞を形
成して揚水不能におち入るので、その欠点を解消する手
段を備えた遠心ポンプ装置は、従来種々なるものが知ら
れている。

その主たるもののひとつとして、この羽根車中央室に生
長する空洞空気を導出管路により直接外部に抽出して、
この空洞を小さく抑えるようにした遠心ポンプ装置、例
えば特公昭４２−１８３８７号（吸揚遠心ポンプ装置）
を挙げることが出来る。

この装置は、第１図にその縦断面図で例示するような構
造を有するものであって、遠心ポンプとしての使命でも
ある揚水性能の阻害要因となる流路での不自然な構成部
分は可及的少なくする構造となされているので揚水効率
良く、多量の気泡混入液をも吸い揚げ吐出することが出
来るものとして知られるものである。

しかしながら、この構造における空洞部２３は、ポンプ
の入口部流路内で旋回流を発生させることにより気永遠
心分離し生或したものではあるが、羽根車の回転による
つれまいによって、団塊状混合体が乱流状に旋回してい
るに過ぎず、気水の分離状態は不充分且つ不整一であり
、従って抽出抵抗が大きく、空洞はよく排出し切れない
。

但し、ポンプ羽根車入口流路は空洞によって全く閉塞す
るには至らないので、揚水中絶状態とはならず、揚水を
続け、その輻流に乗って相当量の気泡分も吐出口に排出
することができるが、吐出水中に気泡の混入を許さない
用途に対しては、それはかえって大きな欠点となってい
る。

また、従来技術のものに、他の構成のポンプ装置として
、ポンプ入口手前の流路において、吸水中の脱気を主眼
とし、気水分離室（大きな自然分離槽または小さな遠心
分離槽）で確実な気水分離を行わせ、これを抽気する構
造のものが古くからよく知られている。

そしてこの気水分離室の気水分離機能を高めるために、
該室を円筒状に形成し、吸入気水混合状液をこの円筒状
内壁面にそう整一な旋回流となるよう流入路を構或し、
いわゆるサイクロン型気水遠心分離槽の構造となして、
気泡を効果的に１個所（中心部または上部）に集め、そ
の排出を容易にした構造のものも従来よく知られる遠心
ポンプ装置であり、例えば特公昭４４１１３４０号（液
体からガスを分離し得るポンプ：および特公昭４５−２
１８５６（排気装置付きポンプ）などを挙げることがで
きる。

これらは、ともに該特許公報明細書および図面によりそ
の構成および技術的思想が公知のものである。

その説くところによれば、水等の液体を吸引し吐出する
回転ポンプ、殊にラジエーターを含む中央暖房装置にお
ける循環路に適応する特殊ポンプに関するものであると
し、従来のもののように、ポンプ以外に気泡排除のため
の専用装置（分離槽など）を設けることなく、単一ポン
プ胴自体の内部に自動的排気のための要素を収容した特
殊構成であると称している。

しかしながら、これらのものは外観的にはコンパクト化
されてあたかも単一遠心ポンプだけのようには見えても
、遠心ポンプを基準とした構造からすれば、明らかにポ
ンプ自体に対しては、独立した気水遠心分離槽をポンプ
の羽根車入口手前において隔離構或させたものであり、
そのためには、ポンプ入口流路が素直な構造の普通の遠
心ポンプに比べ著しく複雑化され、そのため大切な揚水
性能の低下は避けられない。

即ち、この装置では、ポンプ入口で流れに旋回流を発生
させると、比較的容易に気泡は中心部に集めることがで
きても、それだけでは、それは竜巻き状に伸びて容易に
羽根車中央室内に浸入してしまうから、従来この遠心分
離室には羽根車入口直前において流路の中心に空洞の伸
長を抑える空洞受部材を必要とし、いきおいポンプ性能
を劣化させていたのである。

本発明は、以上説明した従来のこの種遠心ポンプ装置か
ら見ると、前者すなわち第１図に示した特公昭４２−１
８３８７号（吸揚遠心ポンプ装置）の技術的思想を基本
とするものであって、吸水中の気泡分をポンプ吸入側に
おいて一層確実に分離排出できるに拘わらず、ポンプの
揚水性能は低下させないよう（遠心分離能力は向上する
が空洞受けなど不要となす）に改良したものである。

本発明装置の構成を第２図に示す一実施例に基き説明す
ると、１は遠心ポンプケーシング、２は羽根車、３はそ
の回転軸である。

４は吸入口ａを備えた入口ケーシングであって、羽根車
人口ｄに対して巻き込み渦形状流路ｂを形成させた構造
を有する。

従って吸入口ａから渦形流路ｂに流入した流れは、その
出口すなわち羽根車入口の直径とほぼ等しくした円筒状
流路Ｃに対して、外方から旋回（羽根車の回転方向に）
しつつ吸入されて行くこととなる。

なお、この流路構造は、己に述べたとおり遠心ポンプと
して適正な設計的配慮をもって形成されるものとする。

すなわちポンプ流入流路はポンプ入口に向って径を小さ
くする構造を有している。

そして、この旋回しながら回転軸３に添う流れは流路Ｃ
を通過し、羽根車入口流路ｄを経て羽根車中央室ｅに入
り、輻流方向に向きを変え、羽根車２で加速せられ、渦
形室を経て吐出口ｆに吐き出されることとなる。

かくて吸入流路のｃ−ｄ−ｅにおいては、該所を流過す
るポンプ吸入流れは角運動量保存の流れである。

このような流れを空洞収斂流れと称することとし、この
ようにした流路をここに空洞収斂流路と称し、そして該
流れ中の気泡分が該管路の中心線にそって集合分流する
ことにより見られる空洞状流線管部を収斂空洞部と称す
るものとする。

５は回転空洞保持部体であって、空洞収斂流路をなす流
路Ｃの中央部において、軸３に固着したハブ６に設ける
複数本のリブ状部５で構成せられ、その回転によって、
その外形線が羽根車入口側において頂部をなすほぼ円す
い台状の空間を区画するよう形成されている。

また、リブについては小骨状、葉脈状、翅脈状のものな
ど種々あることもよく知られるとおりとする。

そしてこの円すい台状の斜辺部下方を囲って、回転保持
部体力バー７（保持部体７に接触しない）が設けられて
いる。

なお８はカバー７に設ける開口であって、該空間内で気
泡がつぶされ振り切られた水の逃出口となる。

９は回転空洞保持部体の端面部中央すなわち、該保持部
体の画く円すい台の底面のほぼ中央にのぞみ、吸入流路
ケーシング４に設けた排気口であって、排気量を通過さ
せるに足る面積の通路口とする。

１０は排気通路管、１１は排気ポンプである。

なお、吸入流路内圧力が外気圧力より充分高い状況によ
っては、排気ポンプを省略することができる。

次に本発明の作用効果について説明すると、第２図の装
置において揚水運転中、吸入口ａかも連続的に大量の気
泡を吸入させると、気泡は流れに乗って流路ｂ − ｃ
− ｄ − ｅと流過するがさきに述べたように、ｃ
− ｄ − ｅ流路の旋回流中央部にはその中心線に
そって空洞収斂流路を構成するから気泡は流路の中心線
にそって分離収斂しつつ、回転軸心線に添って円筒状流
線管を形成し、羽根車入口に侵入することとなる。

ここに、ｃ − ｄ − ｅ流路の旋回流は角運動量保
存の流れであるから、回転空洞保持部体や羽根車内に拘
束され回転する質量体の角速度が一定であるのと異り、
回転半径を縮少させられるにつれて、半径の２乗に反比
例して角速度は増加し、従ってその遠心力と運動エネル
ギーも著しく大きくなり得る（勿論遠心気水分離効果も
大きくなる。

）そして、この運動状態はポンプの入口圧力と、ポンプ
の羽根車作用による吸引力と、排気口９における排気ポ
ンプの発生真空との拮抗により定まるものであるから、
排気ポンプの真空度を適切になすことによって、強く収
斂した水分の少ない良質の気泡からなる空洞が得られる
。

しかも、この収斂空洞部の気泡流の角運動量は甚だ小さ
いものであるから、容易に該保持部体の回転空間中に引
き込まれ、該所で回転するリブ状部５により衝撃的に水
分を振り切られて、実際上ほとんどしぶきを伴う気体流
と化して、排気口９から迅速に抽出せられるので、空洞
部の先端が羽根車中央室内に伸び行く傾向を確実に阻止
することができる。

本発明実施に当ってはその要旨に基き、必要によって設
計上容易に種々なる変化を加えることができる。

例えば、その構成要素の一つである空洞収斂流路は、ポ
ンプ吸入口に至る吸入流れがそれ自体滑らかに旋回力を
与えられ、空洞収斂流れとして流過する流路であるから
、それに適する流路構造の設計については第２図に示す
ものと同様、都合に応じて各種流体機器における慣用的
設計によることができる。

すなわち第１図に示すようなものでは、その吸入流路部
の適所に旋転用羽根を設けるなどである。

また、回転空洞保持部体がその回転によって形成する回
転空間と、空洞収斂流路の流れとは、その旋回速度を異
にするから、該回転部体のリブ状部５をまばらに配設し
たものにあっては、空洞収斂流路の流れに不要の影響を
与えることもある。

その場合には、回転空洞保持部体の外形が画く面すなわ
ち該回転空間の境界面部をほぼ平滑な多孔部材に形成す
るなどして問題は解決できる。

そして、その具体的構造としては、例えば回転空洞保持
部体の外形を多孔部材（穴あき板、スポンジ状部材など
）でおおい構成し、（このときは該保持部体力バー７を
省略できる）または該保持部材カバーそのものを上述の
意味において、多孔状に形或することもできる。

近来用水に関する技術の多様化にともない、例えば醗酵
装置工業などの分野において犬量の気泡、殊に微粒気泡
を含む気水混合状液体を吸い込み、送水系に特に気水分
離槽等設けずしてしかも気泡を含まない液分のみ効率良
く連続圧送できる遠心ポンプへの要望が強い。

本発明は以上詳説したような簡素な構造において、特徴
ある作用効果を有するので、如上の技術的分野に対して
顕著な効果をあげることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原発明遠心ポンプ装置の実施例に係る縦断面図
、第２図は本発明の一実施例に係る縦断面図を示す。 ３・・・・・・羽根車回転軸、９・・・・・・排気口、
１３・・・・・・収斂空洞部、Ｃ・・・・・・円筒状流
路、ｄ・・・・・・羽根車の入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 遠心ポンプにおいて、ポンプ吸入流路をポンプ入口
   に向って径を小さくするよう形成させ、該流路中心線を
   中心とする旋回流流路を形成させて、ポンプの羽根車人
   口ｄ手前円筒状流路Ｃに空洞収斂流路を構成させ、その
   収斂空洞部１３にのぞみ、通路なせばめ構成させた排気
   口９を設け、そして該収斂空洞部１３に介在させて羽根
   車回転軸３の延長上の位置にリブ状部を有する回転空洞
   保持部体を設けたことを特徴とする遠心ポンプ装置。