JP5283487B2 - Centrifugal pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は渦巻ポンプに関し、特に渦巻ポンプのケーシング構造に係るものである。 The present invention relates to a centrifugal pump, and more particularly to a casing structure of a centrifugal pump.
従来、この種の渦巻ポンプの一種である両吸込渦巻ポンプは、図4に示すように、ケーシング1と、主軸2に設けた羽根車3を備えている。ケーシング1は羽根車3の回転軸心方向で羽根車3の側方に位置するボリュート形の吸込流路11と、羽根車3の回転軸心廻りに形成する吐出流路12を有している。羽根車3は内部に羽根車内流路13を有しており、羽根車内流路13は回転軸心方向に向けて開口する吸込口部14でケーシング1の吸込流路11に連通し、かつ回転軸心と直交する径方向に向けて開口する吐出口部15でケーシング1の吐出流路12に連通している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a double suction centrifugal pump, which is a kind of this kind of centrifugal pump, includes a casing 1 and an
羽根車3が主軸2の駆動により回転軸心廻りに回転する状態で、ケーシング1の吸込流路11に流入する水は吸込流路11のボリュート形に沿って旋回しながら吸込流路11の羽根車へ向かう終端部から羽根車3の吸込口部14を通して羽根車内流路13へ流入する。羽根車内流路13へ流入した水は羽根車3の回転による遠心力を受けて吐出口部15からケーシング1の吐出流路12に噴出する。先行技術文献としては特許文献1がある。
上記した構成において、ケーシング1の吸込流路11で旋回する水流は吸込流路11の羽根車へ向かう終端部から羽根車3の吸込口部14へ流入する際に、図4(a)中で矢印で示すように、羽根車3の回転軸心に沿った方向に転向する。
In the configuration described above, when the water flow swirling in the
この水流の急転向は流れの剥離を発生させ、水頭損失を大きくさせる。水頭損失の増大は圧力降下を大きくするため、キャビテーションの発生による吸込性能の低下につながる。キャビテーションが発生するとポンプ性能の低下、振動および騒音の発生、壊食、損傷等の有害な事象を引き起す。 This sudden diversion of the water flow causes flow separation and increases the head loss. An increase in head loss increases the pressure drop, leading to a reduction in suction performance due to the occurrence of cavitation. Cavitation causes harmful events such as reduced pump performance, vibration and noise, erosion, and damage.
本発明は上記した課題を解決するものであり、ポンプ吸込性能の阻害要因となるケーシング形状の改善を図った渦巻ポンプを提供することを目的とする。 This invention solves the above-mentioned subject, and it aims at providing the spiral pump which aimed at the improvement of the casing shape used as the obstruction factor of pump suction performance.
上記課題を解決するために、本発明の渦巻ポンプは、ケーシングと回転軸心廻りに回転する羽根車を備え、ケーシングは羽根車の回転軸心方向で羽根車の側方に位置する渦巻形の吸込流路と、羽根車の回転軸心廻りに形成する吐出流路を有し、羽根車は羽根車内流路と羽根車内流路内に配置した羽根を有し、羽根車内流路が羽根車の回転軸心方向に向けて開口する吸込口部でケーシングの吸込流路に連通し、かつ羽根車の径方向に向けて開口する吐出口部でケーシングの吐出流路に連通するものであって、ケーシングは吸込流路の内壁面において羽根車内流路の吸込口部の開口縁周囲に連なる部位に羽根車の回転軸心方向に隆起する凸状部を有し、凸状部は、羽根車内流路内の羽根始端位置から凸状部の頂上までの回転軸心方向の距離をBとし、羽根車の回転軸心方向において羽根車内流路内の羽根始端位置から羽根車の吸込口部に対向する渦巻形のケーシングの吸込流路の内壁面における最遠方位置までの距離をAとして、B/Aが0.23乃至0.31である条件を満たす形状をなすことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a centrifugal pump according to the present invention includes a casing and an impeller that rotates about a rotation axis, and the casing has a spiral shape that is located on the side of the impeller in the direction of the rotation axis of the impeller. It has a suction flow path and a discharge flow path formed around the rotation axis of the impeller. The impeller has blades disposed in the impeller internal flow path and the impeller internal flow path, and the impeller internal flow path is the impeller. Communicating with the suction passage of the casing at the suction opening that opens in the direction of the rotation axis of the casing, and communicating with the discharge passage of the casing at the discharge opening that opens in the radial direction of the impeller. The casing has a convex portion that protrudes in the direction of the rotational axis of the impeller at a portion connected to the periphery of the opening edge of the suction port portion of the impeller flow passage on the inner wall surface of the suction flow passage. The distance in the rotational axis direction from the blade start end position in the flow path to the top of the convex portion is B and In the direction of the rotational axis of the impeller, the distance from the blade starting end position in the impeller inner flow path to the farthest position on the inner wall surface of the suction passage of the spiral casing facing the suction inlet of the impeller is A, A shape satisfying a condition that B / A is 0.23 to 0.31 is formed.
また、本発明の渦巻ポンプにおいて、B/Aが0.25乃至0.29である条件を満たす形状をなすことを特徴とする。
また、本発明の渦巻ポンプにおいて、前記凸状部がケーシングと一体成形されていることを特徴とする。
Further, the centrifugal pump of the present invention is characterized in that it has a shape that satisfies a condition that B / A is 0.25 to 0.29.
In the centrifugal pump of the present invention, the convex portion is formed integrally with the casing.
また、本発明の渦巻ポンプにおいて、前記凸状部がリング状部材で形成されてケーシングに取付けられていることを特徴とする。
また、本発明の渦巻ポンプにおいて、前記ケーシングに前記吸込流路を羽根車の回転軸心方向の両側に有してなる両吸込渦巻ポンプであることを特徴とする。
In the centrifugal pump of the present invention, the convex portion is formed of a ring-shaped member and is attached to a casing.
Moreover, the centrifugal pump of the present invention is a double-suction centrifugal pump in which the casing has the suction flow path on both sides in the rotational axis direction of the impeller.
以上のように本発明によれば、ケーシングの吸込流路の内壁面において羽根車内流路の吸込口部の開口縁周囲に連なる部位に羽根車の回転軸心方向に隆起する凸状部を有することで、急転向する流れを緩和させ、ポンプ吸込性能を高めることができる。 As described above, according to the present invention, the inner wall surface of the suction flow path of the casing has a convex portion that protrudes in the direction of the rotational axis of the impeller at a portion connected to the periphery of the opening of the suction opening of the flow path in the impeller. As a result, the sudden turning flow can be relaxed and the pump suction performance can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1(a)、(b)において、両吸込渦巻ポンプは、ケーシング51の内部に主軸52によって駆動する羽根車53を備えている。ケーシング51は羽根車53の回転軸心方向で羽根車53の側方に位置する渦巻形の吸込流路54を有し、かつ羽根車53の回転軸心廻りに形成する吐出流路55を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B, both suction centrifugal pumps include an
羽根車53はハブ56とシュラウド57の間に羽根車内流路58を有し、ハブ56とシュラウド57の所定位置に複数の羽根59を形成している。羽根車内流路58は羽根車53の回転軸心方向に向けて開口する吸込口部60でケーシング51の吸込流路54に連通し、かつ羽根車53の回転軸心と直交する径方向に向けて開口する吐出口部61でケーシング51の吐出流路55に連通している。羽根59はハブ56とシュラウド57とに接合し、吸込口部60における始端位置から吐出口部61における終端位置まで延在している。
The
ケーシング51は吸込流路54の内壁面において羽根車内流路58の吸込口部60の開口縁周囲に連なる部位に羽根車53の回転軸心方向に隆起する凸状部62を有しており、凸状部62は吸込流路54の羽根車53へ向かう終端部をなす。凸状部62はケーシング51を鋳造する際に一体成形することで効率的に設けることができる。
The
凸状部62は以下の条件を満たす形状をなす。つまり、図1(b)に示すように、羽根車内流路内の羽根始端位置から凸状部62の頂上までの羽根車53の回転軸心方向の距離をBとし、羽根車53の回転軸心方向において羽根車内流路内の羽根始端位置から羽根車53の吸込口部60に対向する渦巻形のケーシング51の吸込流路54の内壁面における最遠方位置までの距離をAとすると、凸状部62はB/Aが0.23乃至0.31である条件を満たす形状をなす。好ましくは、B/Aが0.25乃至0.29、さらに望ましくはB/Aが0.27乃至0.28である条件を満たす形状をなす。
The
上記した構成において、羽根車53が主軸52の駆動により回転軸心廻りに回転する状態で、ケーシング51の吸込流路54に流入する水は吸込流路54の渦巻形に沿って旋回しながら吸込流路54の終端部から羽根車53の吸込口部54を通して羽根車内流路58へ流入する。羽根車内流路58へ流入した水は羽根車53の回転による遠心力を受けて吐出口部61からケーシング51の吐出流路55に噴出する。
In the above-described configuration, the water flowing into the
ケーシング51の吸込流路54で旋回する水流は吸込流路54の終端部から羽根車53の吸込口部60へ流入する際に、羽根車53の回転軸心に沿った方向に転向する。このとき、吸込流路54の終端部が羽根車53の回転軸心方向に隆起して上記数値範囲内の凸状部62をなすことで、図1(a)中で矢印で示すように、急転向する流れを緩和させ、キャビテーションの発生を抑制してポンプ吸込性能を高めることができ、キャビテーションの発生によるポンプ性能の低下、振動および騒音の発生、壊食、損傷を抑制することができる。
実施例1
図2は比速度Ns280となるケーシングと羽根車を備えたポンプにおいて流量を最高効率点吐出し量Qの54%、75%、100%、118%とする場合におけるB/Aとポンプの吸込性能を示す値である3%揚程低下における吸込比速度S3%との関係を示すグラフ図である。
The water flow swirling in the
Example 1
FIG. 2 shows B / A and pump suction performance when the flow rate is 54%, 75%, 100% and 118% of the maximum efficiency point discharge amount Q in a pump having a casing and an impeller with a specific speed Ns280. It is a graph which shows the relationship with the suction specific speed S3% in 3% head fall which is a value which shows.
図3は比速度Ns280となるケーシングと羽根車を備えたポンプにおいて、B/Aとポンプの最高効率ηmaxの関係を示すグラフ図である。
また、図2において、B/A=0.17は図4に示す従来のポンプでの実験データであり、このポンプの最高効率点(ηmax、100%Q)におけるS3値を基準としてB/Aの値と流量を変化させた場合のS3値をS3/S3ηmaxとしてプロットしてある。流量が何れの場合であっても、B/Aが0.23乃至0.31の範囲において従来のポンプより優れたS3値を示していることがわかる。さらに、B/Aの値が0.25乃至0.29の範囲、より望ましくは0.27乃至0.28の範囲においてさらに優れたS3値を示している。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between B / A and the maximum efficiency ηmax of the pump in a pump including a casing and an impeller having a specific speed Ns280.
In FIG. 2, B / A = 0.17 is experimental data of the conventional pump shown in FIG. 4, and B / A is based on the S3 value at the highest efficiency point (ηmax, 100% Q) of this pump. The value S3 and the S3 value when the flow rate is changed are plotted as S3 / S3ηmax. It can be seen that, regardless of the flow rate, the S3 value is superior to that of the conventional pump when B / A is in the range of 0.23 to 0.31. Further, the S3 value is even better when the B / A value is in the range of 0.25 to 0.29, more preferably in the range of 0.27 to 0.28.
B/Aがこのように適切な範囲を持つのは、B/Aが小さい場合には、羽根車へ向かって急角度で流れ方向が変化することにより吸込性能が低下し、B/Aが大きくなると吸込流路幅が縮小することにより吸込渦室の流路断面積が縮小し、羽根車へ流入する流速が上がることで吸込性能が低下するためである。 The reason why B / A has such an appropriate range is that when B / A is small, the suction performance is lowered by changing the flow direction toward the impeller at a steep angle, and B / A is large. This is because the suction flow path width is reduced, the flow passage cross-sectional area of the suction vortex chamber is reduced, and the flow velocity flowing into the impeller is increased, thereby reducing the suction performance.
一方、図3からB/Aの増加にともなって、効率は低下していることがわかるが、上記数値範囲内において効率の低下を最低限に抑え、吸込性能を向上させ得ることがわかる。 また、Ns140、Ns400のポンプにおいても同様の範囲が適していることを確認している。 On the other hand, it can be seen from FIG. 3 that the efficiency decreases with an increase in B / A, but it can be seen that the reduction in efficiency can be minimized and the suction performance can be improved within the above numerical range. It has also been confirmed that the same range is suitable for Ns140 and Ns400 pumps.
なお、100%Qよりも低流量の領域(54%Q、75%Q、86%Q)において特にその効果が大きいことが図2からわかる。
本実施の形態では、凸状部62をケーシング51の鋳造時に一体成形するものを示した。しかしながら、凸状部62はケーシング51と別体のリング状部材に形成し、ケーシング51にボルト等で装着することも可能である。この場合には、リング状部材を交換することで、吸込性能S3とポンプ最高効率ηmaxを適切な値に調整することが可能となる。
In addition, it can be seen from FIG. 2 that the effect is particularly great in a region where the flow rate is lower than 100% Q (54% Q, 75% Q, 86% Q).
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、両吸込渦巻ポンプを示して説明したが、本発明は、吸込口が回転体と直角あるいは角度を持って配置され、羽根車への流れが急転向される形式のポンプ、例えば多段の片吸込渦巻ポンプに適用することができる。 Further, in the present embodiment, the description has been made by showing both suction centrifugal pumps. The present invention can be applied to a pump, for example, a multi-stage single suction centrifugal pump.
51 ケーシング
52 主軸
53 羽根車
54 吸込流路
55 吐出流路
56 ハブ
57 シュラウド
58 羽根車内流路
59 羽根
60 吸込口部
61 吐出口部
62 凸状部
B 羽根車内流路内の羽根始端位置から凸状部の頂上までの羽根車の回転軸心方向の距離
A 羽根車の回転軸心方向において羽根車内流路内の羽根始端位置から羽根車の吸込口部に対向する渦巻形のケーシングの吸込流路の内壁面における最遠方位置までの距離
51
Claims (5)
ケーシングは吸込流路の内壁面において羽根車内流路の吸込口部の開口縁周囲に連なる部位に羽根車の回転軸心方向に隆起する凸状部を有し、凸状部は、羽根車内流路内の羽根始端位置から凸状部の頂上までの回転軸心方向の距離をBとし、羽根車の回転軸心方向において羽根車内流路内の羽根始端位置から羽根車の吸込口部に対向する渦巻形のケーシングの吸込流路の内壁面における最遠方位置までの距離をAとして、B/Aが0.23乃至0.31である条件を満たす形状をなすことを特徴とする渦巻ポンプ。 A casing and an impeller that rotates around the rotation axis are provided, and the casing is formed around a spiral suction passage located on the side of the impeller in the direction of the rotation axis of the impeller and around the rotation axis of the impeller. The impeller has a discharge passage, and the impeller has a flow passage in the impeller and a blade disposed in the flow passage in the impeller, and the casing in the suction port portion where the flow passage in the impeller opens toward the rotation axis of the impeller. Communicating with the suction flow path of the casing and communicating with the discharge flow path of the casing at the discharge port portion that opens toward the radial direction of the impeller,
The casing has a convex portion protruding in the direction of the rotation axis of the impeller at a portion connected to the periphery of the opening edge of the suction port portion of the impeller flow passage on the inner wall surface of the suction flow passage. The distance in the direction of the rotation axis from the blade start end position in the path to the top of the convex portion is B, and in the direction of the axis of rotation of the impeller, the distance from the blade start end position in the impeller channel to the impeller inlet port A spiral pump having a shape satisfying a condition that B / A is 0.23 to 0.31 where A is the distance to the farthest position on the inner wall surface of the suction flow path of the spiral casing.
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