JPS59128993A - 渦流れ形ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、渦流れ形ポンプに係り、揚水性能の向上、お
よび耐砂性能（耐砂摩耗性、　１Ｉｊｌ砂ロツク性）の
向上などに好適な渦流れ形ポンプに関するものである。

〔従来技術〕

従来、渦流れ形ポンプは、ランナーと、これに対向する
ケーシングとの、相対向するランナー面間の間隙が小さ
く、その間を高速でランナーが回転するものであり、商
性能の揚水特性のポンプを得るには、前記間隙の大小が
大きく影響するので、できる限り、上記間隙をゼロに近
づけていく必要があるが、加工精度を考慮すると、間隙
を０．Ｉ〜Ｑ、　３　ｍ　ｍ程度にしかできず、このよ
うな点で揚水性能が制限される欠点がある。

また、ポンプで吸上げる水の中に、小さな砂粒があると
、間隙のライナー面に砂粒が侵入して、その摩耗による
、＠激な間隙増大となり、著しく性能を低下せしめると
ともに、ライナー面へ侵入した砂粒により、ポンプ起動
時の砂によるロック現象が発生するという、大きな欠点
があった。

〔発明の目的〕

本発明は、そのランナーと上、下ケーシングとの相対す
るランナー面に、それぞれ配電帥性、面」触性、耐摩耗
性物質からなる摺動体を埋装せしめるようにするととも
に、少なくとも上、下ケーシング側の装着を弾着構成と
して、ランナーと上。

下ケーシングとを軽い面接触の状態のものとし、すなわ
ち間隙がゼロに近いものとし、これにより揚水性能を向
上するとともに、水の中に含まれる砂粒による摩耗を少
なくシ、なおかつ、剛砂ロツ・り性の向上を図り、長期
間、安定したポンプ性能の渦流れ形ポンプの提供を、そ
の目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明に係る渦流れ形ポンプの構成は、モードルシャフ
トに挿通されたランナーと僅かな間隙を介し、相対して
配置された上、下ケーシングにより隔室を形成し、この
隔室に、その吸込口と吐出口とに連通せしめて、上記ラ
ンナーの回転する渦室である水通路を構成したものにお
いて、上記ランナーと上、下ケーシングの各ライナー面
に、剛屯蝕性、配蝕性、耐摩耗性の材料からなり、その
表面を平担に形成した摺動体を埋装せしめるようにする
とともに、少なくとも上、下ケーシングへの装着を弾着
構成としたものである。

なお詳しくは、耐電触性、剛蝕性、耐摩耗性。

摩擦係数などに優れているセラミック材に着目し、ラン
ナーと上、下ケーシングの相対するランナー面に、前記
セラミック材からなる揺動体を埋装し、かつ、その摺動
体は、底部より常に弾性体によって、相対する方向へ軽
く押し上げられるように装着しておき、これにより相対
する摺動体は、軽い面接触の状態で回転できる構成とし
、その間隙をゼロに近づけたことにより、ポンプ性能の
向上、ならびに耐砂摩耗性、耐砂ロック性の大巾改良が
できるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係る渦流れ形ポンプの一実施例を、第１図ない
し第５図を参照して説明する。

ここで、第１図は、本発明の一実施例に係る渦流れ形ポ
ンプの一部省略縦断面図、第２図は、第１図の要部拡大
断面図、第３図は、従来の摺動体の無いものの砂による
摩耗状態をもあわせ示す下ケーシングの略示平面図、第
４図は、砂による摩耗状態を示す従来のランナーの要部
拡大断面図、第５図は、砂摩耗試験によるポンプ性能特
性図である。

すなわち、モードルｌのエンプラ２に固定された下ケー
シング３と」下ケーシング４とにより隔室５が形成され
、この隔室５にはランナー６が回転自在に内装されるも
ので、そのランナー６は、前記下ケーシング３の中央ヲ
貴通ずるモードルシャフト７の先端に係止されるもので
ある。

また、下ケーシング３と上ケーシング４とには、前記ラ
ンナー６と各々間隙を保有して相対する位置に輪状の凸
起８，９が形成され、この凸起８゜９により、前記隔室
５は、渦室である輪状の水通路１０と、筒状の溜室１１
とに仕切られているものである。

そして、前記水通路１０の一部には、第３図に示すよう
に、当該水通路１０を遮断するごとく、隔壁１２が形設
され、この隔壁１２の一面寄りに近接して吸込口１３ａ
が設けられ、隔壁１２の他面に近接した吐出部１３ｂの
ところで上ケーシング４の吐出口１４へ連通するように
なっている。

前記凸起８，９の、ランナー６のライナー面６Ａ、６Ｂ
に対向するライナー面１５．１６には、そのライナー面
の外径より若干径小の輪状の溝１７．１８が形成きれ、
それらの底部には、耐蝕性を有するばね拐またはゴムイ
」よりなる弾性体１９ｆ：挿入し、この弾性体１９の上
方には、表面が平担に仕上げられたリング状のセラミッ
クからなる摺動体２０．２１が載穐されている。

さらに、これら摺動体２０，２１は、その内径側の一部
に形成された段差部２２を、耐蝕性で弾力性を有する輪
状（一部が切断されている）のストッパー　ｌ）ング２
３を介して回動自在で、かつ脱落あるいは抜は出さない
ように、上記溝１７．１８の内壁の先端寄りに半径方向
に突設さＩ’した抜は市め部２４により１糸止さり、で
いる。

一方、ランナー６のライナーｊ＃１６Ａ、６１３にも、
／４１７’、１８’　が形成され、弾性体１９と同様の
弾性体１９“が挿入され、振動体２０．２１と同様の拍
動体２０°　、２１“が載置され、これら摺動体２０’
、２１°は、その内径側の・一部に形成された段差部２
２゛を、上記と同様のストッパリング２３゛で、」−記
と同態様で抜は止め部２４゜により１糸止されているも
のである。

したがって、括゛動体２０，２１．２０’　、２１′は
、弾性体１９．１９°によって、」二方向あるいは下方
向に、軽く押し上げあるいは押し下げられ、ストッパリ
ング２３．２３“に接して止まる構成、すなわち、弾発
的に保持された弾着構成となっているものである。

これにより、その相対する、」−ケーシング４の指動体
２１とランナー６の指動体２１゛、下ケーシング３の搗
・動体２０とランナーの指動体２０′は、それぞれ緩？
かな面接触（ポンプ運転中は、ライナーギャップ部に水
の膜がある状態で、ランナー６は回転する。）となるよ
うにしているもので、ライナー面間の間隙は、ゼロの状
態になしつるようになっている。

しかして、面接触となるため、ランナー回転時の摺動ト
ルクを極力少なく押えることも１要であり、摩擦係数、
耐摩耗性、耐蝕性、金属間接触電流にだいする耐電蝕性
に優れているセラミック拐としてアルミナ系Ａｔ２０３
を、本実施例では指動体として使用したものである。

捷た、相対するライナー面に係る拙・動体の材料が同−
材質であると、金属と同様に、共かじり現象を生ずるた
め、本実施例では、より１Ｉｌｌ」摩耗性を良好ならし
めるために、ランナー側よりも上、下ケーシングＩＶ１
］の方を硬度の高い材質の上記セラミック材料としてい
るものであり、これによってシンナーイ１４１１は摩耗
し易いけｉｌども、ケーシング側にくらベコストも安＜
、ｔｔ４造的にも交換し易いので、問題はないものであ
る。

なお、本実施例では、このように各摺動体の硬度を、互
いに異なる組合わせとしたものであるが、セラミック材
料の場合には、その表面硬度が高いため、同一種類のも
の同士の絹合わせでも、実用的に支障はないもので、こ
れは実験的に確認し、でいる。

以上に述べたような構成において、モードル１の力でラ
ンナー６が回転すると、水は吸込口１３ａから入り、水
通路１０ｆ：通り吐出部１３１）　、吐出口１４を経て
、配管内に送り込まれる。

この間、流路内の圧力は、吐出部１３Ｉ）の付近は高く
、吸込口１３ａの付近は低くなることに起因する流体差
圧で、ライナー面１５．１６とライナー面６Ａ、６Ｂと
の間の微少隙間を通つ又、吐出部１３ｂ側より吸込口１
３８個に短絡流を生じて揚水性能が低下する弊害全、本
実施例のものでは、摺動体２０，２０’　、２１．２１
’同士を密接させて、短絡流の発生を抑制しているもの
である１、 また、第３図の斜線を施した部分は、括゛動体の無い場
合の摩耗を示すもので、水中に砂粒２８が存在した場合
の摩耗実験によると、ライナ一部分の摩耗が激しく、そ
の主な摩耗個所は、隔壁１２と吐出口１４との周辺の摩
耗部２５と、溜室１１から吸込口１３ａ側のライナ一部
分周辺の摩耗部２６とに存しくこれは、ポンプ作用によ
り流体の圧力は、吐出口刊近は高く、吸込口付近は低く
なり、その流体差圧により、砂粒２８は、吐出側から吸
込側へ移動しようとするためで、図示の矢印線の砂の動
き３１に示すとおりである。）、さらに、同様に摺動体
の無い従来例のランナー６Ｃは、第４図に示すごとく、
図示の摩耗部２７に示す摩耗形態であり、ランナー６Ｃ
は回転するため、そのライナー面全周一様に摩耗するこ
とか分っており、同図に示すライナーギャップ２９より
若干大きい砂粒３０が水中に含ま１していると、砂の動
き３１により、ランナー、」二、下ケーシングの各ライ
ナー面を摩耗させ、急激にポンプ性能が低１することに
なるが、本実施例では、ライナー面間の間隙を、ゼロに
近くしであるため、砂粒の侵入、これによる摩耗、ロッ
クなども大巾に抑制されるものである。

以上に述べたところにより、本実施例によれば、要約し
て、次のような時効果を所期することかできる。

（１）上、下ケニシングとランナーとの各ライナー面間
に、各セラミックス材料からなる摺動体を介在させ、か
つ各摺動体同士を密接させる構成としたため、第５図に
示すように、従来技術に］系るものと比較して、初期の
揚水特性が大ｒｌＪに向上したことに加え、井戸水に対
する耐蝕性ならびに、井戸水に含まれる砂による摩耗お
よびロック現象がなくなることで揚水特性の経時低下が
大巾に抑制できた。

すなわち、砂摩耗試験によると、ポンプ全効率で２５％
以上の向上、砂摩耗に起因する揚水量の低下は１／８以
下、締切全揚程の低下は１／７以下、砂に対するロック
限界濃度１０倍以」二に向上した。

ζこで、第５図は、砂摩耗試験の結果を示すもので、試
験条件は、（１）硅砂、（２）混合比・・・５号硅砂ニ
ア号硅砂＝１：１、（３）ａ度＝−３００１１１ｇ　／
１Ｖｃ（Ｌルモノ”’Ｃｈ　リ、Ａｌｉ［来技術に［系
るものの特性、Ａ２は本実施例に係るものの特性で、Ｐ
Ｌ、Ｐ２１−ｊ：、揚水量の特性、Ｑｌ、Ｑｊｉｌ：、
締切全揚程に係る特性を示すものである。

（２）＠造または鍛造製金属からなるランナーのライナ
ー面を切下けて埋装し、比重の小さいセラミックスから
なる摺動体を代替的に間挿したことで、回転体の重量が
軽減されるため、機械損Ｉ軽減できる。

（３）ランナーと上、下ケーシングの各ライナーとして
、別体の摺動体を間挿する（１に成としたことにより、
ランナーと上、下ケーシングとの当初の間隙寸法を粗に
でき、生産性が向上する。

（４）摺動体の厚み方向は段差を形成して、この段差部
に抜は止めリングを間挿させ、土工方向および回転方向
にフリーな構成としであるため、万一、摺動体間に砂が
侵入しても、ロック現象が生じ難い。

しかして、上記実施例のものは、ランナー側と」二、下
ケーシング側のライナー面における摺動体の埋装におけ
る保持構成を、同一の弾着ｔＩｆｆ成としたものである
が、これは、上、下ケーシング（ｌＩＩＩを弾着構成と
し、ランナー側の摺動体は、ランナーへの固定構造とし
ても、また、これと反対としても同等の効果を得ること
ができるものである。

ただ、この場合、ランナー側の摺動体固定の方が、回転
体であるため、その保持の安定性のうえで、より好適な
ものである。

また、上記実施例においては、削亀蝕性、耐蝕性、耐摩
耗性の材料として、アルミナ系Ａｔ２ｏ３に係るセラミ
ック材料を使用しているが、これは、炭化硅素（ＳＩＣ
）や窒化硅素（Ｓｉ３Ｎａ）に係るセラミック系材料の
ほか、１８−８ステンレス鋼、３０３０−３−２Ｓ鋼の
金属系側斜のもの、あるいは、ｓｉ　（２％）−Ａ、１
１％）　−Ｍｎ（４％）　−（、’ｕ金合金係る銅合金
材料を使用することができ、いずれも同等の効果を奏す
るものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ランナーと」二、下ケーシングとのラ
イナー面側に、配摩耗性、耐電蝕性、耐蝕性に優れた材
料からなる摺動体を埋装し、かつ相互の摺動体が面接触
しうるようにしたので、これにより、初期の揚水特性は
もちろん、長期的にも安定した揚水特性が得られる渦流
れ形ポンプを提供することができるものであり、実用的
効果の顕著な発明ということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る渦流れ形ポンプの一
部省略縦断面図、第２図は、第１図の要部拡大断面図、
第３図は、従来の摺動体の無いものの砂による摩耗状態
金もあわせ示ず下ケーシングの略示平面図、第４図は、
砂による摩耗状態を示す従来のランナーの要部拡大断面
図、第５図は、砂摩耗試験によるボ／グ性能特性図であ
る。 １・・・モードル、２・・・エンプラ、３・・・下ケー
シング、４・・・上ケー・／ング、５・・・隔室、６・
・・ランナー、６Ａ、６Ｂ・・・ライナー面、７・・・
モードルシャフト、８．９・・・凸起、１０・・・水通
路、１１・・・溜室、１２・・・隔壁、１３ａ・・・１
教込口、１３ｂ・・・吐出部、１４吐出口、１５．１６
・・・ライナー面、１７，１８．１７”、１８′・・・
溝、１９．１９’・・・州性体、２０．２１．２０’　
、２１”・・・摺動体、２２゜２２９・・・段差部、２
３．２３’・・・ストッパリンク、２４．２４　　・・
・抜は止め部。 代理人　弁理士　福田幸作 （ほか１名） 第１（￥１ 弔３図 第ム図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モードルシャフトに挿通されたランナーと僅かな間
   隙を介し、相対して配置された」二、下ケーシングによ
   り隔室を形成し、この隔室に、その吸込口と吐出口とに
   連通せしめて、上記ランナーの回転する渦室である水通
   路を構成したものにおいて、上記ランナーと上、下ケー
   シングの各ライナー面に、耐酸蝕性、耐蝕性、耐摩耗性
   の側斜からなり、その表面を平担に形成した摺動体を埋
   装ぜしめるようにするとともに、少なくとも上、下ケー
   シングへの装着を弾着構成としたことを特徴とする渦流
   れ形ポンプ。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、指動体
   をアルミナ系Ａ　ｌ　２０３に１系るセラミック材料に
   より形成したものである渦流れ形ポンプ。 ３、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、ランナ
   ー側の摺動体に用いられるセラミックの硬度を、ケーシ
   ング側の摺動体に用いられるセラミックの硬度よりも低
   くしたものである渦流れ形ポンプ。 ４、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、指動体
   の各ライナー面への装着は、耐蝕性を有するストッパー
   リングにまり回動自在に係止せしめるようにしたもので
   ある渦流れ形ポンプ。 ５、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、摺動体
   を、耐蝕性を有する弾性体により、上下方向に押圧する
   ように弾着したものである渦流れ形ポンプ。