JPS61258990A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は渦流れ形ポンプに係り、砂摩耗による揚水性能
低下を防止するようにした渦流れ形ポンプに関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来の渦流れ形ポンプの構成において、その渦流れ形ポ
ンプの性能を左右する要因は種々あるが、特に大きく左
右する主要な要因中に、たとえば、実公昭３３−４２７
８号公報記載のごとき、羽根車と、ライナー面に係る、
ケーシングあるいはケーシングカバーの側面であるライ
ナー面との間に設けられた微少間隙の問題がある。

この微少間隙は、揚水が吐出側から吸込側へ逆流するの
を抑制して、良好なポンプ性能を得るため、０．０５ｍ
ｍ程度に保つように製造されるのが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、新たに掘った井戸に、この種ポンプを使用した
４場合、特に初期において、揚水中に多量の砂が混入し
て吸上げられることが多く、この砂により、羽根車の側
面、ケーシングあるいはケーシングカバーのライナー面
が摩耗し、当該微少間隙は、初期の製造時の寸法よりも
増大して、著しい性能低下を生ずることになり、従来の
渦流れ形ポンプの信頼性を低下させる一因となっている
。

このような点につき、発明者らの変電なる実験と観察に
より、その摩耗機構について次の事実が判明しな。

すなわち、従来の渦流れ形ポンプの場合、前記の微少間
隙内に、揚水中に含まれる砂が侵入すると、羽根車の回
転中にも脱出せず、これによりライナー面に、その砂の
動きによる同心円状の摩耗痕が形成されるものである。

そして、この摩耗痕から砂が脱出できないまま、回転が
続けられるので、砂は、さらに深く広く摩耗痕を拡大し
て間隙を増大するようになる。

したがって、多数の砂による摩耗痕の集合として、この
摩耗がライナー面全体に生ずるため、上記微少間隙は、
必然的に拡大し、その揚水性能の顕著な低下を引きおこ
すものであることが判明したものである。

本発明は、上述した解明に基づいて、さきに述べた従来
技術に係るものの欠点を無くすようにしたもので、砂に
よる摩耗を防止するためには、微少間隙に侵入した砂な
どの異物を退避させるようにし、またその排出を、短時
間のうちに速かに行わしめて、ライナー面や羽根車側面
の摩耗を防ぐことにより、その信頼性の向上を図るよう
にした渦流れ形ポンプの提供を、その目的とするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明の渦流れ形ポンプの
構成は、円盤状羽根車と微少間隙を保って対向するライ
ナー面を有するように形成した渦流れ形ポンプにおいて
、上記円盤状羽根車の一側面または両側面に、凹部また
は孔を当該円盤状羽根車の渦室に連通しないように設け
るとともに、円盤状羽根車に対向するライナー吸込側に
開放して設け、この溝または凹部は当該ライナー面の外
周から内周へ貫通しないように、かつ、上記円盤状羽根
車の凹部または孔と羽根車回転中に連通ずるように形成
したものである。

〔作用〕

上記の構成により、微少間隙に侵入した砂などの異物を
退避させるようにし、また、その排出を、短時間のうち
に速かに行わしめて、ライナー面や羽根車側面の摩耗を
防ぐことにより、その信頼性の向上を図るようにしたも
のである。

〔実施例〕

本発明に係る各実施例集、各図を参照して説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例に係る渦流れ形ポン
プの要部断面側面図、第２図は、第１図のＩ−Ｉ線に沿
う部分開披断面図、第３図は、第２図の要部拡大略示図
である。

なお、本実施例は、円盤状羽根車の両側面の複数ケ所に
凹部を、また、そのそれぞれに対向するライナー面の１
ケ所に溝を設けたものである。

図において、１はゲージングで、ＩＡはライナー面、Ｉ
Ｂは外周、１ｃは内周を示し、２はケーシングカバーで
、２Ａはライナー面を示し、３はポンプ室、４はモータ
軸、５は、円盤状羽根車に係る羽根車であり、５Ａ、５
Ｂは、羽根車側面を示すものである。

また、６は吸込側、７は吐出側を示し、８は渦流水路、
９は隔壁部、１ｏは間隙、１１は微少間隙、１２は凹部
、１３は溝であり、１４はシールボックス、１５は渦室
である。

よる金属製のものである。

すなわち、図示の渦流れ形ポンプは、ケーシング１とケ
ーシン力バー２とに包囲されて形成されるポンプ室３内
で、モータ軸４により駆動される、側面に複数個の略四
半円弧状断面を有する渦室１５を設けた羽根車５の回転
により、吸込側６から吐出側７にいたる渦流水路８内で
、水は遂次増圧され揚水作用を達成できるようにしたも
のである。

そして、このような構成で、その揚水性能を左右する要
因には、羽根車５の形状以外に、羽根車５の外周と、ケ
ーシング１の吸込側６と吐出側７とを隔離する隔壁部９
との間の間隙１゜と、羽根車側面５Ａ、５Ｂと対向する
ケーシング１のライナー面ＬＡ、ケーシングカバー２の
ライナー面２Ａとの間の微少間隙１１などがある。

特に、後者の微少間隙１１に関しては、吐出側７から吸
込側６へ水が逆流する通路が、第２図の破線矢印で示す
ごとく、吐出側７と吸込側６との圧力差を有している幅
部分と微少間隙１１とで包囲された、比較的大きな面積
となることによって、その微少間隙奄１１の大きさ、す
なわち広狭は、非常に重要な意味を有しているものであ
る。

すなわち、微少間隙１１．１１は、０．０５ｕ程度の微
少寸法に保たれて、吐出側７がら吸込側６へ逆流するの
を抑制することにより、ポンプ性能を良好に保っている
ものである。

さきに述べたように、発明者らの観察によれば、前記の
ように微少間隙１１が狭いときは、そこに介入した砂の
うち、特に微少間隙１１とばぼ同径の細かい砂は、羽根
車５の回転にともない、ケーシング１またはケーシング
カバー２に埋込まれた状態で、羽根車５における羽根車
側面５Ａ、５Ｂを摩耗させるものである。

また、羽根車側面５Ａに埋込まれた状態で、ケーシング
１のライナー面ＩＡ、あるいはケーシングカバー２のラ
イナー面２Ａを摩耗させる場合も見受けられたものであ
る。

そして、砂の混合量が多い場合には、短時間で羽根車側
面５Ａ、５Ｂは摩耗し、揚水性能の顕著な低下を招来す
ることは、さきに述べたとおりである。

そこで、本実施例においては、まず、ライナー面ＩＡ、
２Ａに対向する羽根車側面５Ａ、５Ｂに、砂の退避用に
供せられる複数の凹部１２を、羽根車５の渦室１５に連
通しないように設けることにより、微少間隙１１に介入
した砂が、羽根車５の回転により、前記凹部１２に退避
して°、継続する摩耗を防止し、最悪の場合でも、−回
転分の微少な摩耗痕を生ずるのみとするようにしたもの
であると同時に、メカニカルシール部分に負圧を引き起
さず、したがって、空気吸込みのおそれがないようにし
たものである。

そして、上記の摩耗防止効果を最大にするためには、第
３図に示すように、ライナー面ＩＡに対向する凹部１２
は、回転時における当該各四部１２をライナー面ＩＡ上
へ半径方向−直線上に投影するようにしたとき、凹部１
２の半径方向の総和である総長りが、たとえばライナー
面ＩＡの半径方向の幅αと同等以上になることが望まし
いものであり、ライナー面２Ａについても同様である。

なお、第３図で鎖線により示した各凹部１２は、それぞ
れライナー面ＩＡに投影したときの位置を示すものであ
り、総長りは、それらを模式的に半径方向へ配列したと
きの長さを示したものである。

つまり、羽根車５を回転させた場合における各四部１２
の半径方向１列の投影面積がライナー面ＩＡ、２Ａを覆
い、その場所の面積の１゜０％以上になることが砂の退
避という点で望ましいが、実験結果によれば８０％程度
でも、すなわち、はぼ覆う程度で、十分、所期の効果を
奏することが確認されたものである。

また、四部１２は、それぞれ半径方向において独立し、
不連続になっているので、これを介入１ してのシールボックス１４嘱由の渦室１５への連通らな
いから、水が内部漏洩して性能低下をきたすおそれもな
く、さらに、水切り音も、不連続な小さな凹部であるの
で、断続的な小さな音ですむものである。

これらにより、本実施例に係るものにおいては、さきに
説明した構成に加え、それぞれの凹部は、半径方向にお
いて独立したものとし、その羽根車の回転時における前
記凹部の、その対向するライナー面をほぼ覆うように形
成するようにしたものである。

さらに次に、本実施例においては、上述した凹部１２は
、回転方向の後方に行くに従って順次半径方向において
外側に位置するように配設するようにしたものである。

すなわち、第２図で、１２．１２と符号を付した凹部と
、その上部左側の凹部との３個は、回転方向の後方に行
くに従って順次半径方向において外側に位置するように
配設されたものである。さらに、また、これらの左側下
部に位置する２個の凹部は、図示をしていない最も左側
で外側に位置する凹部とともに、上記と同様に回転方向
の後方に行くに従って順次外側に位置するように配設さ
れたものを示すものである。

そして、これらの、それぞれの凹部列は、その半径方向
において、放射線上を含み交差していないものであり、
また、それぞれにおける凹部の相互関係は、これを要す
るに、その位置が半径方向において、回転方向と逆に後
退するように、らせん状の曲線上に配列されるようにし
たものである。

しかして、このような構成としたことにより内側の凹部
から漏れた砂が、遠心力で外方に行っても、次に来た外
側の凹部でキャッチすることができるものである。

また、その凹部の配置をずらすようにすることにより、
凹部の数を減らすこともできて、加工工数の低減が可能
なものである。

次に、上述の凹部１２に退避する砂の、水に混入する割
合が多い場合には、次々に砂が、凹部１２に退避する関
係上、遂には砂で全て満たされ効果を奏さないようにな
る場合がある。

本実施例では、そのような場合の対策として第２．３図
に示すように、ケーシング１とケーシングカバー２のラ
イナー面ＩＡ、２Ａに溝１３を設けるようにしたもので
、これにより、羽根車５の凹部１２に退避していた砂は
、羽根車５の回転により、ライナー面ＩＡ、２Ａの溝１
３に到達した際に、該溝１３の部分から渦流水路８内に
排出させうろことが確認されたものである。

し、かして、上記の溝１３は、揚水性能に影響を及ぼす
漏洩水防止のため、第３図に示すように、ライナー面Ｉ
Ａの外周ＩＢから内周ＩＣに貫通しないように形成する
ものであり、ライナー面２Ａについても同様である。

上記のような構成とした本実施例に係るもので、溝１３
を設けないものにおいて、凹部１２あるいは、後述する
ように、これを貫通孔とした場合のそれぞれにつき、そ
の孔径を４１１Ｉｍとして９場所に設けたものと、従来
品との性能経時変化曲線比較図である第４図のイに示す
実験結果で明らかなように、砂濃度３００ｍｇ／（ｌで
、０〜２４０時間まで運転した際の締切全揚程保持率の
低下率は、凹部１２無しの同図口に示す従来品のものと
比較して、大きく異なるもので、本実施例に係るものの
効果が多大であることが確認されたものである。

しかして、凹部１２は、ライナー面ＩＡ、２Ａに対向す
る片側のみに設けることができるものであり、また、溝
１３も、複数とすることができ、さらに、ライナー面Ｉ
Ａ、２Ａの片側のみに設けることができるものであり、
そして、凹部１２は、第１図の点線で示すように、これ
を貫通孔とすることができ、この場合は、バランス孔兼
用とすることができるものである。

また、ライナー面はケーシングとケーシングカバーに設
けられたものであるが、ポンプの連接の場合は、ケーシ
ングとケーシング、ケーシングとケーシングカバー相互
においてライナー面が形成されるものである。

以上の実施例によるときは、揚水中の砂の混入に対し、
次のような諸効果を期待することができるものである。

（イ）円盤状羽根車の一側面または両側面に、多数ケ所
の凹部または孔を当該円盤状羽根車の渦室に連通しない
ように設けたことにより、微少間隙に介入した砂が、羽
根車の回転により、前記凹部または孔に退避して、継続
する摩耗を防止できるものであると同時にメカニカルシ
ール部分に負圧を引き起さず、したがって空気吸込みの
おそれがないものである。

（１７）前記凹部または孔は、それぞれ半径方向におい
て独立したものとし、羽根車の回転時における、その対
向するライナー面への半径方向投影面積が当該ライナー
面をほぼ覆うようの連通がないから、水が内部漏洩して
性能低下をきたすおそれもなく、さらに、水切り音も、
不連続の小さな凹部または孔であるので断続的な、小さ
な音ですむものである。

また、ライナー面をほぼ覆うようにしたことにより、微
少間隙を介した砂が、羽根車の回転により、一回転する
以前に前記凹部または孔に退避して継続する摩耗を防止
することができるものである。

（ハ）凹部まなは孔は、回転方向の後方に行くに従って
順次半径方向において外側に位置するように配設したこ
とにより、まず、内側の四部または孔内の砂が、遠心力
でこの凹部または孔から外方へ漏れても、羽根車の回転
により次に来た外側の凹部または孔でキャッチすること
ができるものである。したがって、漏れた砂による継続
する摩耗を防止することかうにすることにより、凹部ま
たは孔の数を減らすこともできて、加工工数の低減が可
能なものである。

（ニ）羽根車に対向するライナー面の一方または両方に
、−ケ所または複数ケ所の排砂用に供される溝または凹
部を水の流れ方向に向けて開放して設け、この溝または
凹部は当該ライナー面の外周から内周へ貫通しないよう
に形成したことにより、さきの四部または孔に退避する
砂の、水に混入する割合が多い場合には、次々に砂が、
凹部または孔に退避する関係上、遂には砂で全て満たさ
れ、効果を奏さないようになる場合に対処できるように
したものであって、その凹部または孔に退避した砂が、
羽根車の回転によりライナー面の溝または凹部に到達し
た際に、溝または凹部の部分から渦流水路内に排出させ
ることができるものである。

また、ライナー面の外周から内周に貫通しないように形
成したことで、揚水性能に影響を及ぼす漏洩水を防止し
うるちのである。

次に、第５図は、本発明の他の実施例に係る渦流れ形ポ
ンプの要部断面側面図、第６図は、第５図の■−■線に
沿う部分開披断面図、第７図は、その凹部の部分の要部
拡大斜視図である。

各図において、さきの第１．２図と同一符号のものは同
等部分を示すものであり、１６は、円盤状羽根車に係る
羽根車、１７はケーシングであり、１７Ａはライナー面
、１７Ｂは内縁、１７Ｃは外縁を示し、１８はケーシン
グカバー９Ａは外縁、２０は凹部Ｂである。

しかして、本実施例は、ケーシング１７のライナー面１
７Ａのみに、上下に２ケの凹部Ａ１９、および１ケの凹
部Ｂ２０を設けたものに係るものであるが、凹部Ａ１９
は１ケのみでもよいものである。

すなわち、羽根車１６と、ケーシング１７および、ケー
シングカバー１８のライナー面１７Ａ、１８Ａとの間に
設けられた微少間隙１１゜１１は、０．０５＋ｎｍ程度
、の微少寸法に保たれ、揚水が吐出側７から吸込側６へ
逆流するのを抑制することによりポンプ性能を良好に保
っていることは、さきの実施例と同様であるが、本実施
例では、前記ライナー面１７Ａに、当該ライナー面１７
Ａの内縁１７Ｂから半径方向外方に延長する上下２ケの
凹部Ａ１９を設けて、これをシールボックス１４内に連
通ずるようにし、またライナー面１７Ａの外縁１７Ｃ側
には、満水流路８と連通する凹部Ｂ２０を、独立して設
けるようにしたものである。

そして、第６図に示す、前記の凹部Ａ１９の外端１９Ａ
にいたる内周半径ｒと、凹部Ｂ２０の外周半径Ｒとの関
係は、ｒ≧Ｒとして、その半径方向において、寸法α１
の分だけ重なるような大きさの関係に設けられたもので
ある。

すなわち、上の凹部Ａ１９と凹部Ｂ２０との１組に係る
半径方向の長さの総和を、ライナー面１７Ａの半径方向
全幅Ｂにないし同等以上にして、砂の退避が十全に行わ
れるようにしたものである。

なお、凹部Ｂ２０は、第６図に示すように、渦流水路８
に一端を連通せしめ、微少間隙１１に侵入した砂を、速
かに渦流水路８に排出するようにしたものである。

したがって、その微少間隙１１内に砂が混入しても、羽
根車１６が一回転する間に、砂は前記の凹部Ａ１９また
は凹部Ｂ２０に退避し、ライナー面１７Ａにおける牽耗
痕の成長が阻止されるものである。

これにより、たとえば一つの砂粒による摩耗痕は、最悪
の場合でも１回転分以下の微少痕を生ずるのみに改良で
きたものである。

したがって、上述した凹部Ａ１９．凹部Ｂ２０をライナ
ー面１７Ａの適所に複数ケ所設けるようにすれば、それ
だけ砂にないする耐摩耗性を向上することができるもの
である。

また、さきに述べたところに関連するが、凹部Ｂ２０の
外周半径Ｒは短くし、凹部Ａ１９の内周半径ｒは長くし
た方が、シールボックス１４内へ混入する砂の量が減少
し、吸込側６側の渦流水路８内へ砂が排出され易く、性
能低下量も抑制できる傾向にあることが確認されたもの
である。

前後したが、上記実施例においては、ケーシング１７の
ライナー面１７Ａにのみ各四部を設けたものであるが、
これは、ケーシングカバー１８が、そのライナー面１８
Ａが摩耗しても、ケーシング１７と異なり、修理あるい
は交換をする際の取外しが容易なので、ライナー面１７
Ａ側にのみ設けるようにしたものであり、もち仄 ろん、両方のライナー面に、同形＾のものを、それぞれ
設けることができるものである。

上記に述べた構成における、上の凹部Ａ１９と凹部Ｂ２
０とを１ケずつ、ケーシングとケーシングカバーの両方
のライナー面に設けた実施例に係るものと、四部を設け
ない従来品との比較実験に基づく、その性能経時変化曲
線比較図である第８．９図のイに示す本実施例のものの
実験結果で明らかなように、従来品に係る口と比較して
、締切全揚程の保持率（試験後の締切全揚程／試験前の
締切全揚程）、および揚水量の保持率（試験後の揚水量
／試験前の揚水量）の両方において、閉著な改良効果が
実証されたものである。

しかして、さきに述べた構成の本実施例に係るものにお
いて、第１，２図に示した実施例と同様に、第６図に破
線で示したごとく、その羽根車に凹部あるいは貫通孔を
設けるようにすることを妨げるものではない。

また、本実施例においては、凹部Ｂ２０は、ライナー面
１７Ａの一部をくぼませて形成しているが、これは、第
１０図の、さらに他の実施例に示すごとく、ライナー面
２２を有するケーシング２１に凹部Ｃ２４を、渦流水路
２３を中心へ向けて拡大または彎曲するようにして形成
しても、第７図に示す構成と同等の効果が得られること
が、実験的に確認されたものである。

なお、第１０図の鎖線は、第５．６図の実施例における
凹部Ｂ２０を対比して示すものである。

以上に述べたところをも総合して、本発明によるときは
、揚水中に砂が混入していても、羽根車側面に凹部また
は孔を設け、そのケーシング、ケーシングカバーなどの
ライナー面に設けた溝または凹部に退避させて、それぞ
れの側面。

ライナー面の摩耗を抑制し、揚水性能の早期低下を防止
でき、渦流れ形ポンプの信頼性向上に顕著な効果が得ら
れるもので、実用的効果にすぐれた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要
部断面側面図、第２図は、第１図のＩ−Ｉ線に沿う部分
開披断面図、第３図は、第２図の要部拡大斜視図、第４
図は、実験結果による上記実施例に係るものと従来品と
の性能経時変化曲線比較図、第５図は、本発明の他の実
施例に係る渦流れ形ポンプの要部断面側面図、第６図は
、第５図の■−■線に沿う部分開披断面図、第７図は、
その凹部の部分の要部拡大斜視図、第８，９図は、前記
他の実施例に係るものと従来品との性能経時変化曲線図
、第１０図は、さらに他の実施例に係るものの要部断面
図である。 １．１７．２１・・・ケーシング、２，１８・・・ケー
シングカバー、ＩＡ、２Ａ、１７Ａ、１８Ａ。 ２２・・・ライナー面、ＩＢ・・・外周、ＩＣ・・・内
周、５．１６・・・羽根車、５Ａ、５Ｂ・・・羽根車側
面、８．２３・・・渦流水路、１１・・・微少間隙、１
２・・・凹部、１３・・・溝、１７Ｂ、１８Ｂ・・・内
縁、１７Ｃ，１８Ｃ・・・外縁、１９，２０．２４・・
・凹部Ａ。 Ｂ、Ｃ５１９Ａ・・・外端。 （ほか２名）″辛１ 第１図 ■コ Ｉ」 第３図 第４図 １に時開（ｈｒ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　円盤状羽根車と微少間隙を保って対向するライナー
   面を有するように形成した渦流れ形ポンプにおいて、上
   記円盤状羽根車の一側面または両側面に、凹部または孔
   を当該円盤状羽根車の渦室に連通しないように設けると
   ともに、円盤状羽根車に対向するライナー面の一方また
   は両方に、１ヶ所または複数ヶ所の排砂用に供される溝
   または凹部を渦流水路の吸込側に開放して設け、この溝
   または凹部は当該ライナー面の外周から内周へ貫通しな
   いように、かつ、上記円盤状羽根車の凹部または孔と羽
   根車回転中に連通するように形成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円盤状羽
   根車の側面に設ける孔を、当該羽根車のバランス孔と兼
   用せしめる貫通孔としたものである渦流れ形ポンプ。