JPS649479B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は両吸込渦巻ポンプに関し、特に両吸
込渦巻ポンプのケーシング吸込口部形状の改良に
係るものである。 〔従来技術〕 従来におけるこの種の両吸込渦巻ポンプは、第
４図に示されているように、吸込部１ａおよび吐
出部１ｂを形成したケーシング１と、ポンプ軸３
に設けられた羽根車２、およびその吸込口部１ｃ
となる吸込リング４′とから構成されている。そ
してこの両吸込渦巻ポンプの場合、羽根車２の回
転駆動により、ポンプ軸３に直交する方向Ａから
吸込まれる水は、羽根車目玉付近の流路でポンプ
軸３に平行する方向Ｂに転換され、吸込口部１ｃ
を経て羽根車２へ流れ込むようになつており、吸
込口部１Ｃとしては、通常、プリローテーシヨン
形と呼ばれるところの、羽根車２の回転方向に旋
回しながら方向転換して流れ込む形式が多く採用
されている。 こゝで前記吸込リング４′の吸込口部１ｃ、換
言すると羽根車２の入口付近の形状は、従来の場
合、この羽根車２への水の流れ込みの流速が全円
周部に亘つて均等であるとの考え方から、羽根車
目玉付近の流路に面した全円周部分の断面を、第
５図ａに示すような平面形状とするか、あるいは
同図ｂに示すような曲面形状としている。すなわ
ち、例えば曲面形状のものについてみると、その
曲面の曲率半径ｒ、および羽根車端面から曲面頂
点までの間隔ｈ、ひいては対向面１ｄとの間の流
路が、そのいずれの断面部分においても全く同一
になるように形成されていたのである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながらこのように構成されている従来の
両吸込渦巻ポンプを可視化し、かつピトー管を用
いて羽根車吸込口部廻りでの水流の流速を測定し
たところ次のような事実が判明した。 すなわち、 さきにも述べたように、従来のプリローテー
シヨン形の吸込口部形状の場合、この吸込口部
付近での水流の流速分布が比較的均等であると
考えられていたが、実際の流速分布は不均等で
あつて、第４図に示すように、吸込口部１ｃに
対する旋回流の上流側である始点から下流側で
ある終点までをそれぞれBa，Bb，Bc，Bdの
各点に分けて、これらの各点における流速を
VBa，VBb，VBc，VBdとしたとき、その相
互関係がVBa＞VBb＞VBc＞VBdとなつてい
た。そしてこのことは羽根車の負荷が必ずしも
均等とならないことを意味し、ポンプにおける
種々の損失が増加して性能の低下を招くもので
あつた。 また前記Ba，Bb，Bc，Bdの各点での旋回
流の強さもそれぞれに異なり、点Baの付近で
はポンプ軸に対して直交する方向から平行する
方向へ転換されるが、点Bdに至るに従つてそ
の方向が傾斜されてゆく傾向にある。そしてこ
のことは各点Ba，Bb，Bc，Bdに面した吸込
口部の断面形状が、このように全円周部に亘つ
て均等であるときには、その水流の方向転換に
与える影響が同各点においてそれぞれに異なる
ことを意味し、こゝでも同様にポンプにおける
種々の損失が増加して性能の低下を招くもので
あつた。 なお、吸込口部１ｃの各点における流速の不均
一化を防止するために、特開昭57−195899号公報
に、羽根車側側壁の一部を、これと対向するケー
シング内面（前記第５図ａ，ｂの対向面１ｄ）側
に突出させ、該突出高さを、旋回状態で吸込まれ
る水流の上流側始点から下流側終点に向つて次第
に低くなるように形成したものが開示されてい
る。しかし、この技術は、吸込口部１ｃ（羽根車
側）への流入抵抗を上流側ほど大きくすることに
よつて、上流側始点から下流側終点に亘り流入速
度を均一化させようとする意図にすぎず、吸込口
部１ｃの各点における羽根車側への方向転換を均
等化させる工夫は何ら施されておらず、ポンプ性
能向上にはまだまだ不十分なものであつた。 この発明は従来のこのような実情に鑑み、羽根
車への吸込口部の全円周部を、水流の吸込態様に
合致する合理的な形状に形成させて、同吸込口部
での水流の流速分布および方向転換が、全円周部
に亘つて可及的に均等化されるようにしたもので
ある。 〔問題点を解決するための手段〕 前記問題点を解決するために、この発明では、
羽根車へ流れ込ませる吸込口部の始点から終点ま
での外面形状を全円周部に亘つて円弧面となし、
かつこの吸込口部に対し旋回状態で吸込まれる水
流の上流側始点から下流側終点に向つて前記円弧
面の曲率半径を次第に小さくなるように形成し
て、羽根車端面と前記吸込口部の始点間の間隔お
よび前記吸込口部の始点から終点までの沿面距離
が前記上流側始点から下流側終点に向つて次第に
小さくなるように形成し、以て前記吸込口部の始
点と、これに対向するケーシング内面との間隔を
次第に拡がるように形成したものである。 〔実施例〕 以下、この発明に係る両吸込渦巻ポンプの一実
施例につき、第１図ないし第３図を参照して詳細
に説明する。 第１図および第２図実施例は、前記従来例にお
ける第５図ｂに対応して示した吸込リング、吸込
口部の断面説明図であり、これらの各図中、同一
符号は同一または相当部分を表わしている。 この実施例においては、羽根車２へ流れ込ませ
る吸込リング４の吸込口部１ｃの始点Ta，Tb，
Tc，Tdから終点Ta′，Tb′，Tc′，Td′までの外
面形状を全円周部に亘つて円弧面となし、かつこ
の吸込口部１ｃに対し旋回状態で吸込まれる水流
の上流側始点から下流側終点に向つて前記円弧面
の曲率半径ｒを次第に小さくなるように形成し
て、羽根車端面と前記吸込口部１ｃの始点Ta，
Tb，Tc，Td間の間隔ｈおよび前記吸込口部１
ｃの始点Ta，Tb，Tc，Tdから終点Ta′，Tb′，
Tc′，Td′までの沿面距離la，lb，lc，ldが前記上
流側始点から下流側終点に向つて次第に小さくな
るように形成し、以て前記吸込口部１ｃの始点
Ta，Tb，Tc，Tdと、これに対向するケーシン
グ内面１ｄとの間隔Ｈが次第に拡がるように形成
させたものである。 すなわち、前記した吸込口部１ｃでの各頂点
Ba，Bb，Bc，Bdにあつて、そこからの各曲率
半径をそれぞれra，rb，rc，rd（ra＞rb＞rc＞rd）
に、かつ羽根車２の端面２ａから前記各頂点Ba，
Bb，Bc，Bdに一致する吸込口部１ｃの始点Ta，
Tb，Tc，Tdまでの間隔をそれぞれha，hb，hc，
hd（ha＞hb＞hc＞hd）に設定して形成させるこ
とによつて、前記各頂点Ba，Bb，Bc，Bd（吸込
口部１ｃの始点Ta，Tb，Tc，Td）とケーシン
グ内面１ｄとの間隔、つまり吸込流路の巾に相当
する間隔Ha，Hb，Hc，HdがHa＜Hb＜Hc＜
Hdの関係に、また吸込口部１ｃの始点Ta，Tb，
Tc，Tdから終点Ta′，Tb′，Tc′，Td′までの沿
面距離la，lb，lc，ldがla＞lb＞lc＞ldの関係にな
るようにさせたものである。 従つてこの実施例構成の場合には、吸込流路が
水流の上流側始点から下流側終点にかけて次第に
拡げられ、このために最も狭められた上流側始点
での旋回水流に対する流路抵抗が最大となつて、
その流れを阻止する作用を生じ、反対に最も拡げ
られた下流側終点での旋回水流に対する流路抵抗
が最少となつて、こゝでは相対的に流れを助長す
る作用を生じて、この旋回水流の流速分布が吸込
口部の全円周部に亘り可及的に均等化されると共
に、吸込口部での円弧面の曲率半径が同水流の上
流側始点から下流側終点にかけて次第に小さく、
かつその沿面距離が短くされるために、上流側始
点での水流は、同始点でその大きい流路抵抗によ
り旋回成分が小さくされても、その部分の曲率半
径が他の下流側終点にかけての曲率半径よりも大
きいことから、円弧面にならつた方向転換が円滑
かつ効果的になされ、上流側始点から下流側終点
にかけての吸込口部の全円周部に亘り、旋回水流
の方向転換が円周各部で可及的に均等化されるこ
とになり、結局、従来構成に伴つて生じていたポ
ンプにおける種々の損失を充分にしかも確実に低
減させて、その性能を向上し得るのである。 因みにこの実施例構成と従来例構成とのポンプ
性能を、通常の条件により次の各項目について比
較試験したときの結果を下表に示す。 ●ポンプ効率 η＝Ｌ／Ｓ×100（％） こゝに．Ｌ：ポンプの理論動力（Kw） Ｓ：軸動力（Kw） ●３％揚程低下における吸込比速度 S3％ ●１％揚程低下における吸込比速度 S1％ こゝで吸込比速度はポンプのキヤビテーシヨン
性能の良さを表わす数値であつて、この数値の大
きいほどキヤビテーシヨン性能が良好である。ま
たその１％と３％との相違はキヤビテーシヨンの
基準値を１％の揚程で捉えるのか、あるいは３％
の揚程で捉えるのかによる。そしてポンプにおい
ては、キヤビテーシヨンが発生すると、振動、騒
音などの原因となるエロージヨンを生じて、その
運転に悪影響を及ぼすことが知られており、特に
１％揚程低下におけるキヤビテーシヨンは、３％
揚程低下におけるそれよりも振動、騒音、エロー
ジヨンによる悪影響が甚だしいとされている。 そしてまた通常のこの種のポンプにおいては、
第３図に示したように、キヤビテーシヨンを起し
ていない状態からその吸込高さを減少させてゆく
と、ある点でキヤビテーシヨンが発生し始め、か
つ続いて吸込高さを減少させると、１％揚程低下
が生ずることになり、さらに３％揚程低下を起す
までキヤビテーシヨンが高まつてゆき、やがて揚
水不可能になることが知られている。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によるときは、プ
リローテーシヨン流れの吸込流路を有する両吸込
渦巻ポンプにおいて、羽根車へ流れ込ませる吸込
口部の始点から終点までの外面形状を全円周部に
亘つて円弧面となし、かつこの吸込口部に対し旋
回状態で吸込まれる水流の上流側始点から下流側
終点に向つて前記円弧面の曲率半径を次第に小さ
くなるように形成して、羽根車端面と前記吸込口
部の始点間の間隔および前記吸込口部の始点から
終点までの沿面距離が前記上流側始点から下流側
終点に向つて次第に小さくなるように形成し、以
て前記吸込口部の始点と、これに対向するケーシ
ング内面との間隔が次第に拡がるように形成した
から、水流の吸込流路における相対的な流速分
布、および方向転換を吸込口部全円周に亘り可及
的に均等化でき、従来構成で生じていたポンプに
おける種々の損失を充分にしかも確実に低減させ
て、その性能を向上し得るのであり、しかも単な
る吸込口部の形状構成の改良で済むので、実施が
極めて容易であるなどの特長を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る両吸込渦巻ポンプの一
実施例を示す吸込口部の断面説明図、第２図は同
上吸込口部に装着される吸込リングを説明するた
めの一部を拡大断面に取出して示す斜視図、第３
図はキヤビテーシヨン性能の説明図であり、また
第４図は一般的な従来の両吸込渦巻ポンプの概要
構成を示す正面断面図、第５図ａ，ｂは同上従来
例での両吸込渦巻ポンプの吸込口部の各別例によ
る断面説明図である。 １……ケーシング、１ａ，１ｂ，１ｃおよび１
ｄ……ケーシングの吸込部、吐出部、吸込口部お
よび吸込口部の始点に対向するケーシング内面、
２……羽根車、２ａ……羽根車の端面、３……ポ
ンプ軸、４……吸込リング。Ba，Bb，Bc，Bd
……旋回する水流の上流側始点から下流側終点ま
での各頂点、VBa，VBb，VBc，VBd……同上
各頂点での流速、ra，rb，rc，rd……各点での円
弧面の曲率半径、Ta，Tb，Tc，Td……吸込口
部の各始点、ha，hb，hc，hd……羽根車の端面
から吸込口部の各始点までの間隔、Ha，Hb，
Hc，Hd……吸込口部の始点からケーシング内面
までの間隔（吸込流路の巾に相当する間隔）、la，
lb，lc，ld……各点での沿面距離。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 羽根車と、この羽根車を固定したポンプ軸
   と、これらを覆うケーシングとを有し、羽根車の
   回転駆動により、ケーシング内でポンプ軸に直交
   する方向から吸込まれる水を、羽根車目玉付近の
   流路でポンプ軸に平行する方向に転換させ、吸込
   口部を経て羽根車へ流れ込ませるようにした両吸
   込渦巻ポンプにおいて、前記羽根車へ流れ込ませ
   る吸込口部の始点から終点までの外面形状を全円
   周部に亘つて円弧面となし、かつこの吸込口部に
   対し旋回状態で吸込まれる水流の上流側始点から
   下流側終点に向つて前記円弧面の曲率半径を次第
   に小さくなるように形成して、羽根車端面と前記
   吸込口部の始点間の間隔および前記吸込口部の始
   点から終点までの沿面距離が前記上流側始点から
   下流側終点に向つて次第に小さくなるように形成
   し、以て前記吸込口部の始点と、これに対向する
   ケーシング内面との間隔を次第に拡がるように形
   成したことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。