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JP2592874B2 - Flat plate linear inducer for pump - Google Patents
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JP2592874B2 - Flat plate linear inducer for pump - Google Patents

Flat plate linear inducer for pump

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JP2592874B2
JP2592874B2 JP62334039A JP33403987A JP2592874B2 JP 2592874 B2 JP2592874 B2 JP 2592874B2 JP 62334039 A JP62334039 A JP 62334039A JP 33403987 A JP33403987 A JP 33403987A JP 2592874 B2 JP2592874 B2 JP 2592874B2
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angle
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高吸込性能を要求されるポンプの平板直線
形インデューサに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a flat-plate linear inducer for a pump that requires high suction performance.

(従来の技術) 従来、高吸込性能を要求されるポンプには、インデュ
ーサが主インペラに前置されている。このインデューサ
は、流体が主インペラに吸込まれる前に圧力を上昇させ
て、キャビテーションの発生を押え、吸込性能の向上を
図るものである。そして、このインデューサは軸流形式
で、ヘリカル状のインデューサ羽根が多用されており、
その形状は羽根枚数,外径,ソリディティ,ハブ比,羽
根入口角、羽根出口角等の膨大な設計因子により定めら
れる。
(Prior Art) Conventionally, an inducer is provided in front of a main impeller in a pump that requires high suction performance. This inducer increases the pressure before the fluid is sucked into the main impeller, suppresses the occurrence of cavitation, and improves the suction performance. This inducer is of the axial flow type, and helical inducer blades are frequently used.
The shape is determined by enormous design factors such as the number of blades, outer diameter, solidity, hub ratio, blade entrance angle, and blade exit angle.

ここで、インデューサ羽根の羽根入口角,羽根出口角
は、無衝突流入を仮定した速度三角形利用による幾何学
的方法により決定されている。
Here, the blade entrance angle and the blade exit angle of the inducer blade are determined by a geometric method using a speed triangle assuming collision-free inflow.

例えば、羽根入口での任意半径上の羽根入口角度β
は、次式より決定される。
For example, the blade entrance angle β 1 on an arbitrary radius at the blade entrance
Is determined by the following equation.

r1tanβ=r1ttanβ1t ここで、r1:任意半径 r1t:インデューサチップ径 β1t:インデューサチップ入口角度 そして、平板ヘリカル形インデューサのように羽根角度
が入口から出口まで一定としたものや、キャンバを有す
るもの等が用いられている。
r 1 tanβ 1 = r 1 ttanβ 1 t where r 1 : arbitrary radius r 1 t: inducer tip diameter β 1 t: inducer tip inlet angle And the blade angle from the inlet like a flat helical inducer Some are fixed to the exit, others have a camber, and the like.

一方、このインデューサ自身の耐キャビテーションエ
ロージョン性能,耐サンドエロージョン性能の向上のた
め、従来、インデューサ羽根にステンレス鋼等の耐エロ
ージョン性材料を使用したり、インデューサ羽根の表面
にステライト等を肉盛りしたり、あるいは耐食性材料か
らなる当て板をライニングすることが行なわれている。
On the other hand, in order to improve the cavitation erosion resistance and sand erosion resistance of the inducer itself, conventionally, an erosion resistant material such as stainless steel has been used for the inducer blade, or stellite or the like has been coated on the surface of the inducer blade. Placing or lining a caul plate made of a corrosion-resistant material is performed.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来のインデューサ羽根は三次元の翼
面形状を有するため、その製造にあたって鋳造製のもの
は複雑な翼面形状をもつ木型、溶接製のものはプレス用
金型等の利用が不可避であり、製造工程が複雑で多大な
工数を要していた。また、溶接製のものは、プレス成形
時及び溶接時の製作誤差が大きく、設計角度分布の管理
が難しいため、水力性能の再現性が良好とは言えない等
の問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, since the conventional inducer blade has a three-dimensional blade surface shape, in the manufacture thereof, a cast blade is a wooden mold having a complicated blade surface shape, and a weld blade is a welded blade. However, the use of press dies and the like is inevitable, and the manufacturing process is complicated and requires a large number of man-hours. Further, the welding product has a large production error at the time of press forming and welding, and it is difficult to control the design angle distribution, so that there is a problem that the reproducibility of the hydraulic performance is not good.

さらに、この三次元曲面形状のインデューサ羽根に耐
エロージョン性肉盛りをするものでは、良好な水力性能
を得るために、肉盛り後にその表面を機械加工して翼面
に沿わせなければならない。また、肉盛りの替わりに耐
エロージョン性材料からなる当て板をライニングするも
のでは、同様の理由からその当て板を予め金型成形して
翼面に沿うようにしなければならない。このように、イ
ンデューサ羽根の翼面が三次元曲面であることにより、
その表面に施す耐エロージョン性肉盛り又は耐エロージ
ョン性ライニングは、極めて困難で、複雑な工程となっ
ていた。
Furthermore, in the case of the erosion-resistant overlay on the three-dimensionally curved inducer blade, the surface must be machined after the overlay to conform to the blade surface in order to obtain good hydraulic performance. Further, in the case of lining a lining plate made of an erosion-resistant material instead of building up, the lining plate must be molded in advance in a mold so as to follow the wing surface for the same reason. In this way, the wing surface of the inducer blade is a three-dimensional curved surface,
Erosion-resistant build-up or erosion-resistant lining applied to the surface has been an extremely difficult and complicated process.

本発明は斯かる問題点に鑑みてなされたもので、イン
デューサ羽根の翼形状を単純化し、その製造工程を簡略
化して工数低減を図るとともに、従来の平板ヘリカル形
インデューサに匹敵する揚水性能及び吸込性能を確保し
得るとともに、耐キャビテーションエロージョン性,耐
サンドエロージョン性の高いポンプ用平板直線形インデ
ューサを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and simplifies the blade shape of the inducer blade, simplifies the manufacturing process to reduce the number of steps, and has a pumping performance comparable to that of a conventional flat helical inducer. Another object of the present invention is to provide a flat-plate linear inducer for a pump that can ensure suction performance and high cavitation erosion resistance and sand erosion resistance.

(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、本発明は、インデュー
サ内の流れが、その運転流量域において必ずしも翼面に
沿ったものではない事に着目し、インデューサ羽根とし
て全く湾曲のない扇形の平板を用いるものである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention focuses on the fact that the flow in the inducer does not necessarily follow the blade surface in the operating flow rate region, A fan-shaped flat plate having no curving is used as the duusa blade.

すなわち、本発明は、ポンプ主インペラに前置される
インデューサにおいて、略扇形の平板にその扇形の要を
通り、かつ、その中心線より下流側に基準線を設けた複
数のインデューサ羽根を、前記主インペラのハブ軸より
延設したインデューサ軸に、前記基準線をインデューサ
軸の軸芯に直角に保持して、かつ、翼面をインデューサ
軸の軸芯に対し所定の設定角度に傾斜させて取り付ける
とともに、当該インデューサ羽根の翼面の要所に耐エロ
ージョン性材料からなる当て板を取り付けたものであ
る。
That is, the present invention relates to an inducer that is provided in front of a pump main impeller, and includes a plurality of inducer blades that pass through a pivot of a substantially fan-shaped flat plate and have a reference line downstream from a center line thereof. An insulator shaft extending from the hub shaft of the main impeller holds the reference line at right angles to the axis of the inducer shaft, and the wing surface has a predetermined angle with respect to the axis of the inducer shaft. And a patch plate made of an erosion-resistant material is attached to a key point on the wing surface of the inducer blade.

(実施例) 次に、本発明の一実施例を添付図面に従って説明す
る。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図,第2図は本発明に係るインデューサを備えた
渦巻ポンプを示し、主インペラ1のハブ軸2に、3枚の
インデューサ羽根3を有するインデューサ軸4を螺着し
たものである。
1 and 2 show a centrifugal pump provided with an inducer according to the present invention, in which an inducer shaft 4 having three inducer blades 3 is screwed to a hub shaft 2 of a main impeller 1. is there.

インデューサ羽根3は、第3図に示すように、略扇形
に板取りされた平板であり、何ら三次元加工することな
く、インデューサ軸4に溶接接合したものである。すな
わち、第3図に示すように、その扇形の要Oを通り、か
つ、その中心線Cより下流側に基準線Sを設け、第4
図,第5図に示すように、当該基準線Sをインデューサ
軸4の軸芯に直角に保持し、かつ、翼面をインデューサ
軸4の軸芯に対して所定の設定角度αだけ傾斜させた状
態に取り付けてある。
As shown in FIG. 3, the inducer blade 3 is a flat plate which is cut out in a substantially sector shape, and is welded to the inducer shaft 4 without any three-dimensional processing. That is, as shown in FIG. 3, a reference line S is provided on the downstream side of the center line C, passing through the fan-shaped important point O.
As shown in FIG. 5 and FIG. 5, the reference line S is held at right angles to the axis of the inducer shaft 4 and the blade surface is inclined by a predetermined set angle α with respect to the axis of the inducer shaft 4. It is attached in the state where it was made to be.

また、各インデューサ羽根3の表面の要所には、耐エ
ロージョン性材料からなる当て板5が取り付けてある。
この当て板5の材料としては、従来の耐エロージョン性
材料のほか、部分安定化ジルコニア(PSZ),ZrO2等のセ
ラミックス、Co-Mo-Cr三元系合金,ハステロイ等の超硬
合金、又はテトラフルオロエチレンふっ素樹脂(ETFE)
等のエンジニアリングプラスチックス等を、何等特別な
加工を施すことなく使用することができる。一般に、イ
ンデューサにおけるキャビテーションエロージョン等の
発生部位は、ポンプの運転範囲が確定すればほぼ予想す
ることができるため、その部分にのみ前記当て板5を取
り付ければよい。また、この当て板5の取付けは、前記
インデューサ羽根3の表面に単に載置して接合するだけ
でよく、その接合方法としてはボルト接合,溶接接合,
若しくは接着剤による接合又はこれらの組合わせのいず
れによってもよい。
A patch plate 5 made of an erosion-resistant material is attached to a key portion of the surface of each of the inducer blades 3.
Examples of the material of the backing plate 5 include a conventional erosion resistant material, a ceramic such as partially stabilized zirconia (PSZ) and ZrO 2 , a cemented carbide such as a Co-Mo-Cr ternary alloy, and Hastelloy, or Tetrafluoroethylene fluororesin (ETFE)
Engineering plastics and the like can be used without any special processing. In general, the location where cavitation erosion or the like occurs in the inducer can be almost predicted if the operating range of the pump is determined. Therefore, the abutment plate 5 may be attached to only that portion. Further, the mounting of the backing plate 5 may be simply performed by placing on the surface of the inducer blade 3 and joining. The joining methods include bolt joining, welding joining, and the like.
Alternatively, bonding by an adhesive or a combination thereof may be used.

このように、各インデューサ羽根3に耐エロージョン
性の当て板5が取り付けてあるため、インデューサ羽根
3自身のキャビテーションエロージョン,サンドエロー
ジョン等の発生が防止される。
As described above, since the erosion-resistant backing plate 5 is attached to each of the inducer blades 3, the occurrence of cavitation erosion, sand erosion, and the like of the inducer blade 3 itself is prevented.

ところで、平板直線形インデューサの羽根外径、ハブ
径、軸方向長さ、ソリディティ,羽根枚数等は、従来の
ヘリカル形のインデューサと同様の設計手法にて決定さ
れる。また、設定角度αは当該ヘリカルインデューサと
ほぼソリディティが一致するように決定される。
By the way, the blade outer diameter, hub diameter, axial length, solidity, number of blades, and the like of the flat plate linear inducer are determined by the same design method as that of the conventional helical inducer. The set angle α is determined so that the solidity substantially matches the helical inducer.

前述のように、扇形の平板からなるインデューサ羽根
3をインデューサ軸4に所定の設定角度αで取り付ける
ことにより、チップ側(インデューサ羽根3の外周縁)
で従来の平板ヘリカル形インデューサの角度に近い値が
得られ、ハブ側(インデューサ羽根3の内周縁)で平板
ヘリカル形インデューサに比べて小さな角度が得られ
る。
As described above, by mounting the inducer blade 3 formed of a fan-shaped flat plate to the inducer shaft 4 at a predetermined angle α, the tip side (the outer peripheral edge of the inducer blade 3) is obtained.
Thus, a value close to the angle of the conventional flat helical inducer is obtained, and a smaller angle is obtained on the hub side (the inner peripheral edge of the inducer blade 3) than in the flat helical inducer.

また、本発明に係るインデューサ羽根3は、基準線S
を中心線Cより下流側に設けているので、第6図に示す
ように、中心線C方向からみればインデューサ軸4の先
端に向かって寝かされた状態に取り付けられ、第12図中
S及び第12a図に示すように、入口側の羽根角度β
小さく、出口側の羽根角度βが大きくなる。これは、
第12図に示すように、羽根角度が入口側から出口側まで
一定である従来の平板ヘリカル形インデューサに反りを
加えたものに近似している。
In addition, the inducer blade 3 according to the present invention has the reference line S
Is provided on the downstream side of the center line C, as shown in FIG. 6, when viewed from the direction of the center line C, it is attached to the end of the inducer shaft 4 so as to be laid down. as shown in S and the 12a view, the blade angle beta 1 of the inlet side is smaller, the blade angle beta 2 at the outlet side increases. this is,
As shown in FIG. 12, it is similar to a conventional flat plate helical inducer in which the blade angle is constant from the inlet side to the outlet side, with a warp added.

なお、基準線を扇形の中心線C上又は中心線Cより上
流側に採ると、羽根角度分布が異なってくる。
If the reference line is taken on the center line C of the fan or on the upstream side of the center line C, the blade angle distribution will be different.

すなわち、第7図,第8図に示すように扇形の中心線
Cに基準線S1を採った場合は、第12図中S1及び第12b図
に示すように、入口側の羽根角度β及び出口側の羽根
角度βが小さくて、中間の羽根角度βが大きくな
る。また、第9図,第10図に示すように中心線Cより上
流側に基準線S2を採った場合は、第11図に示すように、
中心線C方向から見れば主インペラ1側に寝かされた状
態に取り付けられ、第12図中S2及び第12c図に示すよう
に、入口側の羽根角度βが大きく、出口側の羽根角度
βが小さくなる。
That is, FIG. 7, if you take the reference lines S 1 to the center line C of the sector as shown in FIG. 8, as shown in FIG. 12 in S 1 and second 12b view, the blade angle of the inlet-side β 1 and a small blade angle beta 2 at the outlet side, blade angle beta 3 of the intermediate increases. Further, FIG. 9, when taking the reference line S 2 on the upstream side of the center line C as shown in FIG. 10, as shown in FIG. 11,
Viewed from the center line C direction is attached to a state of being laid on the main impeller 1 side, as shown in FIG. 12 in S 2 and the 12c view, the blade angle beta 1 at the inlet side is large, the blade on the outlet side angle β 2 is smaller.

第13図は、本発明に係る平板直線形インデューサと、
従来の平板ヘリカル形インデューサを備えた渦巻ポンプ
の性能比較を行なったものである。図中、点線はインデ
ューサの無い渦巻ポンプ、実線は従来の平板ヘリカル形
インデューサを備えた渦巻ポンプ、一点鎖線は本発明に
係る平板直線形インデューサを備えた渦巻ポンプの、そ
れぞれ性能曲線を示す。図より、渦巻ポンプの常用運転
域におけるNPSHreqは、従来の平板ヘリカル形インデュ
ーサを取り付けることにより、小さくなり、ポンプ吸込
性能が大きく改善されているが、本発明に係る平板直線
形インデューサを取り付けても、従来の平板ヘリカル形
インデューサの性能に匹敵するポンプの吸込性能が達成
されており、ポンプキャビテーションの発生が抑制され
ることがわかる。
FIG. 13 shows a flat plate linear inducer according to the present invention,
This is a comparison of the performance of a centrifugal pump equipped with a conventional flat helical inducer. In the figure, the dotted line represents the performance curve of a centrifugal pump without an inducer, the solid line represents the performance curve of a conventional centrifugal pump having a flat helical-type inducer, and the one-dot chain line represents the performance curve of a centrifugal pump provided with a flat-plate linear inducer according to the present invention. Show. As can be seen from the figure, NPSHreq in the normal operating range of the centrifugal pump was reduced by installing the conventional flat helical inducer, and the pump suction performance was greatly improved.However, the flat linear inducer according to the present invention was installed. However, it can be seen that the pump suction performance comparable to the performance of the conventional flat helical inducer has been achieved, and the occurrence of pump cavitation is suppressed.

また、本発明に係るインデューサでは、インデューサ
羽根3の羽根角度を適当に選定することにより、従来の
平板ヘリカル形インデューサよりも、インデューサにお
けるキャビテーションの発生を抑制できることが確認さ
れている。従って、このインデューサ自身の有するキャ
ビテーション抑制効果と耐エロージョン性の当て板5と
により、本発明に係るインデューサは、極めてキャビテ
ーションエロージョンの少ないものとなる。
In addition, it has been confirmed that in the inducer according to the present invention, by appropriately selecting the blade angle of the inducer blade 3, the occurrence of cavitation in the inducer can be suppressed as compared with the conventional flat helical inducer. Therefore, the inducer according to the present invention has extremely little cavitation erosion due to the cavitation suppressing effect and the erosion resistant backing plate 5 of the inducer itself.

(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、イ
ンデューサ羽根を翼面が平面である略扇形の平板とした
ため、三次元加工が不要となり、従来の金型製造、プレ
ス加工等の工程が省略され、インデューサの製作工程が
簡略化されて工数低減を図ることが可能となる。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, the inducer blade is a substantially fan-shaped flat plate having a flat wing surface, so that three-dimensional processing is not required, and the conventional mold manufacturing, Steps such as press working are omitted, the production process of the inducer is simplified, and the number of steps can be reduced.

また、耐エロージョン性材料からなる当て板は、平板
状のインデューサ羽根の要所に単に設置して適宜接合す
るだけであり、何等加工を施す必要はないため、その取
付け工程は極めて簡単となる。従って、たとえ耐エロー
ジョン性材料からなる当て板が高価であっても、生産工
数低減により全体としては安価で、耐キャビテーション
エロージョン性等のよいインデューサを製造することが
できる。
In addition, the patch plate made of the erosion-resistant material is simply installed at a key point of the flat-plate-shaped inducer blade and is joined appropriately, so that there is no need to perform any processing, so that the mounting process becomes extremely simple. . Therefore, even if the backing plate made of the erosion-resistant material is expensive, it is possible to manufacture an inducer that is inexpensive as a whole and has good cavitation erosion resistance and the like by reducing the number of production steps.

さらに、インデューサ羽根の基準線を扇形の中心線よ
り下流側に設けたため、羽根角度が入口側で小さく、出
口側で大きくなり、平板直線形インデューサの使用によ
る性能低下が最小限に押さえられ、従来の平板ヘリカル
形インデューサを備えたポンプに匹敵する性能を維持す
ることができる。
Furthermore, because the reference line of the inducer blade is located downstream from the center line of the fan, the blade angle is smaller at the inlet and larger at the outlet, minimizing performance degradation due to the use of a flat plate linear inducer. Thus, performance comparable to a pump having a conventional flat helical inducer can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係るインデューサを備えた渦巻ポンプ
の断面図、第2図は第1図の側面図、第3図は平板から
板取りしたインデューサ羽根を示す平面図、第4図は本
発明に係るインデューサ羽根の取付状態を示す図、第5
図は第4図の側面図、第6図は第5図A方向から見た
図、第7図,第9図はそれぞれ異なる基準線を有するイ
ンデューサ羽根の取付状態を示す図、第8図,第10図は
それぞれ第7図,第9図の側面図、第11図は第10図のA
方向から見た図、第12図は本発明に係るインデューサ羽
根と基準線の異なるインデューサ羽根と従来のインデュ
ーサ羽根の羽根角度の分布を示す図、第12a図は本発明
に係るインデューサ羽根の任意の半径上における円筒断
面の展開図、第12b図,第12c図はそれぞれ基準線の異な
るインデューサ羽根の任意の半径上における円筒断面の
展開図、第13図はインデューサの無い渦巻ポンプと従来
の平板ヘリカル形インデューサを備えた渦巻ポンプ及び
本発明に係る平板直線形インデューサを備えた渦巻ポン
プの性能曲線を示す図である。 1……主インペラ、2……ハブ軸、3……インデューサ
羽根、4……インデューサ軸、S,S1,S2……基準線、C
……中心線、O……要。
1 is a cross-sectional view of a centrifugal pump provided with an inducer according to the present invention, FIG. 2 is a side view of FIG. 1, FIG. 3 is a plan view showing an inducer blade cut out of a flat plate, and FIG. FIG. 5 is a view showing an attached state of an inducer blade according to the present invention, FIG.
Fig. 6 is a side view of Fig. 4, Fig. 6 is a view from the direction of Fig. 5A, Figs. 7 and 9 are views showing an attached state of inducer blades having different reference lines, Figs. , FIG. 10 is a side view of FIG. 7 and FIG. 9 respectively, and FIG.
FIG. 12 is a view from the direction, FIG. 12 is a diagram showing the distribution of the blade angle of the inducer blade according to the present invention and the introducer blade having a different reference line, and FIG. 12a is the inducer blade according to the present invention. Fig. 12b and Fig. 12c are the development views of the cylindrical cross section on the arbitrary radius of the inducer blade with different reference lines, respectively. Fig. 13 is the spiral without the inducer. It is a figure which shows the performance curve of the centrifugal pump provided with the pump and the conventional flat helical type inducer, and the centrifugal pump provided with the flat plate linear inducer which concerns on this invention. 1 ... main impeller, 2 ... hub axle, 3 ... inducer blade, 4 ... inducer axle, S, S 1 , S 2 ... reference line, C
…… Center line, O …… Needs.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ポンプ主インペラに前置されるインデュー
サにおいて、略扇形の平板にその扇形の要を通り、か
つ、その中心線より下流側に基準線を設けた複数のイン
デューサ羽根を、前記主インペラのハブ軸より延設した
インデューサ軸に、前記基準線をインデューサ軸の軸芯
に直角に保持して、かつ、翼面をインデューサ軸の軸芯
に対し所定の設定角度に傾斜させて取り付けるととも
に、当該インデューサ羽根の翼面の要所に耐エロージョ
ン性材料からなる当て板を取り付けたことを特徴とする
ポンプ用平板直線形インデューサ。
1. An inducer provided in front of a pump main impeller, comprising: a plurality of inducer blades having a substantially sector-shaped flat plate passing through a corner of the sector and having a reference line provided downstream from a center line thereof; On the inducer shaft extending from the hub shaft of the main impeller, the reference line is held perpendicular to the axis of the inducer shaft, and the wing surface is set at a predetermined angle with respect to the axis of the inducer shaft. A flat-plate linear inducer for a pump, characterized in that the flat-plate-type inducer for a pump is mounted at an angle and a patch plate made of an erosion-resistant material is mounted at important points on the blade surface of the inducer blade.
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US10808695B2 (en) 2017-12-11 2020-10-20 Hamilton Sundstrand Corporation Reduction of cavitation in fuel pumps

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