JPH0472079B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、サクシヨン・パイプと出口パイプと
の間で体が自由に通過するようになつている自由
流動チヤンバーが、インペラー・チヤンバー１ａ
内に取り付けられたインペラーの前でポンプ・ハ
ウジングの中に形成されていて、自由流動チヤン
バーのもつとも大きい直径がインペラー・チヤン
バー１ａの直径を上回わるよう寸法ぎめされてい
る自由流動型ポンプに関する。

（従来の技術） 従来の自由流動型ポンプとして、例えば特開昭
47−13703号公報に開示されているものが存在す
る。この自由流動型ポンプは、軸線方向の広がり
と半径方向の広がりとを有している自由流動チヤ
ンバーと、該自由流動チヤンバーに対して軸線方
向に接続して配置されているとともに前記自由流
動チヤンバーに連通しており且つ該自由流動チヤ
ンバーの半径よりも小さい半径を有するインペラ
ー・チヤンバー１ａとを内部に有するポンプ・ハ
ウジングと、前記自由流動チヤンバーに連通する
サクシヨン・パイプと、前記インペラー・チヤン
バー１ａ内に回転自在に配置されたベーンを備え
ているインペラーと、前記自由流動チヤンバーの
外周部に連通して設けられた出口パイプと、該出
口パイプと前記自由流動チヤンバーとの接続部に
位置している水切り部とを備え、前記インペラ
ー・チヤンバー１ａの内周面の軸線方向の端縁は
前記自由流動チヤンバーと接して該自由流動チヤ
ンバーと前記インペラー・チヤンバー１ａとの境
界線を形成しており、前記インペラー・チヤンバ
ー１ａの内周面の軸線方向の寸法が前記水切り部
が存在する領域から前記インペラーの回転方向に
前記出口パイプに向かつて減少している構造を有
している。

そして、前記自由流動チヤンバーと、前記イン
ペラーと、前記インペラー・チヤンバー１ａとは
互いに偏心して配置されている。

（発明が解決しようとする課題） 前述した従来の自由流動型ポンプは、自由流動
通路が比較的大きいとき、すなわち、次の条件 もつとも大きい吐出可能なボールの直径／インペラーの
直径＞0.4 に合致したとき、一般に絞り曲線が不利な形状を
示す、という問題を有している。

この不利な絞り曲線は、部分負荷運転時に、水
切り部の領域で機能が不具合になることにより生
じ、このような機能の不具合はインペラーを通る
液体の流動に好ましくない影響を及ぼす。出口角
が比較的小さいインペラーを使用すると、ある程
度絞り曲線を安定させることができるが、小さい
インペラー出口角を採用するとベーンが受ける負
荷が減少するので、ヘツドの効率に損失が生じる
ことを防止することができない。

したがつて、本発明の目的は、ヘツドと効率の
損失を伴なうことなく従来のものより安定した絞
り曲線を有する自由流動型ポンプを提供すること
である。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前述した従来の自由流動型ポンプに
おいて自由流動チヤンバーとインペラー・チヤン
バー１ａとが互いに偏心して配置されていた点を
変更して、自由流動チヤンバー、インペラー及び
インペラー・チヤンバー１ａが一つの共通の軸線
を有するように同軸的に配置し、そして、自由流
動チヤンバーの半径がインペラー・チヤンバー１
ａの半径をその全周に亘つて同じ寸法だけ超えて
いるように構成した。

（作用） 本発明は、インペラー・チヤンバー１ａの内周
面の軸線方向の寸法が、水切り部の領域からイン
ペラーの回転方向に出口パイプに向かつて減少し
ている構成に、自由流動チヤンバー、インペラー
及びインペラー・チヤンバー１ａが一つの共通の
軸線を有していて且つ自由流動チヤンバーの半径
がインペラー・チヤンバー１ａの半径をその全周
に亘つて同じ寸法だけ超えるという構成を組み合
させたことによつて、部分負荷運転の間、出口パ
イプから排出される過剰な流体の大部分をポン
プ・ハウジングの外側の領域に導びき戻すととも
に、インペラーから離れた状態に保持することが
できる。

（効果） かくして、本発明は絞り曲線の不安定さとヘツ
ドと効率の損失をひき起こす影響を取り除くこと
ができる。したがつて、インペラーに比較的大き
いベーン角を与え、これにより非常に高い効率を
保持することが可能になつた。

また、本発明によれば、流体の流量が小さい部
分負荷運転の場合においても、流体の流量が増大
するに従つて圧力係数が連続的に減少するという
特性が得られ、自由流動型ポンプは常に安定した
作動を行なうことができる。

また、ポンプ・ハウジングの上記の構造に基く
安定化効果のおかげで、ポンプの全般的な形状の
選択に際し、とくに、インペラーの形状を選択す
るに際し、従来より高い自由度を得ることができ
る。したがつて、ポンプ・プログラムに従つてポ
ンプを能率よく使用する上から、サクシヨン・パ
イプの公称幅が異なつているポンプ・ハウジング
に同じインペラーを使用することが可能である。
かくて、ポンプの特性に関する上述の特長に加え
て、経済的な特長を享受することもできる。

（実施例） 以下、本発明の２つの実施例を図解した添付図
面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

第１図と第２図に示されているポンプ・ハウジ
ング１はサクシヨン・パイプ２を備えていて、サ
クシヨン・パイプ２のうち自由流動チヤンバー４
に入る入口の部分に狭窄部３が形成されていると
ともに、自由流動チヤンバー４に接続線状に出口
パイプ５が配設されている。自由流動チヤンバー
４を介してサクシヨン・パイプ２と出口パイプ５
とが連通されていて、サクシヨン・パイプ２を通
つて挿入されたボールは自由流動チヤンバー４を
通つて、ベーン７を備えたインペラー６の前を出
口パイプ５の方に移動することができるようにな
つている。このような自由流動タイプのポンプと
その動作態様は本来公知であるから、ここで詳し
く説明を繰り返すことを省略する。

インペラー６はポンプ・ハウジング１内に形成
されたインペラー・チヤンバー１ａの中に収容さ
れている。該インペラー・チヤンバー１ａの内周
面はインペラー・デイスクとリヤ・ベーン８との
領域における円筒状の区画９と、ベーン７の領域
における切頭円錐形の区画１０とを備えている。

前記インペラー・チヤンバー１ａの内周面の軸
線方向の端縁、すなわち、第１図で見て区画１０
の左端縁は自由流動チヤンバー４と接しており、
この端縁がインペラー・チヤンバー１ａと自由流
動チヤンバー４との境界線を形成している。

自由流動チヤンバー４、インペラー６及びイン
ペラー・チヤンバー１ａは一つの共通の軸線を有
するように互に同軸的に配置されていて、自由流
動チヤンバー４の半径はインペラー・チヤンバー
１ａの半径をその全周に亘つてほぼ同じ寸法だけ
超えている点が本発明における特徴的な構成であ
る。

第１図に示されているように、インペラー・チ
ヤンバー１ａの内周面の区画１０の頂部は底部よ
りも自由流動チヤンバー４の方に向かつて延びて
いる。この構成は第２図の−から−まで
の面で切断してポンプ・ハウジング１の壁の部分
的な断面形状を図解した第３図より第６図までを
参照すれば一段とはつきりと理解していただけよ
う。インペラー・チヤンバー１ａの内周面の軸線
方向の寸法はインペラー６の回転方向または流体
の流動方向で見て水切り部１１から断面にある
出口パイプ５の出口までにわたつて一定の割合で
次第に短かくなつている。なお、インペラー６の
回転方向は第２図に矢印により示されている。し
たがつて、自由流動チヤンバー４の外側の部分
４′はインペラー・チヤンバー１ａの内周面から
半径方向に外側に位置していて、前記外側の部分
４′の軸線方向の寸法は水切り部１１から出口パ
イプ５の出口まで一定の割合で次第に増大してい
る。この場合、水切り部１１の領域における自由
流動チヤンバー４の外側の部分４′の軸線方向の
寸法は、インペラー６とこれに向かい合つたポン
プ・ハウジング１の端壁との間で測つたポンプ・
ハウジング１の自由流動通路幅Ｂの約55％でるこ
とが好ましい。

インペラー・チヤンバー１ａの内周面の軸線方
向の端縁は、自由流動チヤンバーの中に軸線方向
に突出させたリブにより形成してもよい。この場
合、リブの軸線方向の長さは水切り部の領域から
離れる方向に見て次第に短かくなるように寸法ぎ
めされる。

第２図に示されているように、インペラー６は
ベーン７を備えていて、ベーン７は約60°という
比較的大きいベーン出口角β₂を形成するようにご
くわずかに湾曲している。上述のように、ベーン
出口角を40°から90°までの範囲にある比較的大き
い角度に選択し、もつて絞り曲線を許容できない
程度を越えて不安定にさせることなく効率とヘツ
ドを改善することが可能である。このことは。上
述した条件に従つて構成された比較的大きい自由
流動通路を備えているポンプにも当てはめること
ができる。ポンプ・ハウジング１は上述の構造に
作られているので、インペラー６の形状を最適な
ものにするととも、絞り曲線を大幅に改善するこ
とにより約４パーセント程度部分負荷における効
率を改善することができる。この場合、公称幅は
異なつているが、直径が同じ大きさに寸法ぎめさ
れているポンプに同じインペラーを使用すること
が可能となる。

第７図より第１２図までは、本発明の第２の実
施例に従つて構成された自由流動型ポンプを示し
たものであつて、同じ構成部材には第１図及び第
２図の同じ参照数字が付されている。第２の実施
例が第１の実施例と異なる点は、インペラー・チ
ヤンバー１ａの内周面の端縁がリブ１２により形
成されていることであり、該リブ１２は自由流動
チヤンバー４内に突出していて、水切り部１１の
領域から離れるにつれて軸線方向の突出の程度が
減少するよう構成されている。この構成により、
とくに水切り部１１の領域において、リブ１２か
ら半径方向外側に、自由流動チヤンバー４の軸線
方向に広くなつた部分が形成され、これにより補
足的な特長、効果を得ることができる。

添付図面に示されている上述の実施例において
は、自由流動チヤンバー４の方へ延びているイン
ペラー・チヤンバー１ａの内周面がポンプ・ハウ
ジングに形成されている。しかし、別様に構成さ
れた回転対称的なポンプ・ハウジングの中に湾曲
したくさび状の挿入部材を挿入し、これによりイ
ンペラー・チヤンバー１ａの内周面または自由流
動チヤンバー４の外側の部分４′に所要の形状を
付与するようにすることも可能である。必要な場
合、適当な形状に形成された板材によりこのよう
な挿入部材を作るようにしてもよい。上述の実施
例においては、水切り部１１から出口パイプ５の
出口に至るポンプ・ハウジングの断面形状の変化
がほぼ一定であるかあるいは一本調子であること
が前提条件であつた。しかし、円周の比較的短い
部分にわたつて特定の領域でだけ自由流動チヤン
バー４の外側の部分４′の軸線方向の寸法が増加
するようにインペラー・チヤンバー１ａの断面積
を変えるようにすることも可能である。特殊な場
合、水切り部１１の領域から始まつて断面積が変
化する領域が円周の特定の部分、たとえば、90°
から180°までの角度範囲、にわたつて延在するよ
うにしてもよい。いずれにせよ、インペラー・チ
ヤンバー１ａの内周面の軸線方向の長さの減縮が
始まる水切り部１１から始まる最初の四分円の最
初の半分の範囲内に制限するとともに、減少が続
く領域を好適には150°までの角度範囲内に制限す
ることができる。言い換えれば、実施例として図
示されているものと比べインペラー・チヤンバー
１ａをインペラーの回転方向に約15°まで移動さ
せてもよい。

インペラー・デイスクの領域に円筒状の区画９
を備えているとともに、ベーン７の領域でわずか
に円錐形を呈している切頭円錐形の区画１０を備
えている図示のインペラー・チヤンバー１ａの内
周面を、たとえば、軸線方向の長さ全体にわたつ
て円筒状または円錐形を呈しているインペラー・
チヤンバー１ａの内周面と置き換えてもさしつか
えない。図示されている好適な実施例ではインペ
ラー・チヤンバー１ａの内周面はインペラー６を
取り囲んでいるが、たとえば、出口パイプ５の出
口の領域ではインペラーを完全におおわないよう
にすること、すなわち、出口パイプの出口の領域
でインペラーの軸線方向の長さ全体にわたつてイ
ンペラーをおおわないようにした構成を採用する
ことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に係る自由流
動型ポンプを軸方向に切断した断面図、第２図
は、第１図に示されている第１の実施例に係るポ
ンプを半径方向に切断した断面図、第３図から第
６図までは、第２図の切断面−から−ま
での面で切断してポンプ・ハウジングの内壁の形
状を図解した部分断面図、第７図と第８図は、本
発明の第２の実施例に係るポンプをそれぞれ軸方
向と半径方向とに切断した断面図、第９図より第
１２図までは、第８図の切断面−からXII−XII
までの面で切断してポンプ・ハウジングの内壁の
形状を図解した部分断面図である。 １……ポンプ・ハウジング、１ａ……インペラ
ー・チヤンバー、２……サクシヨン・パイプ、３
……狭窄部、４……自由流動チヤンバー、４′…
…自由流動チヤンバーの外側の部分、５……出口
パイプ、６……インペラー、７……ベーン、８…
…リア・ベーン、９……円筒状の区画、１０……
接頭円錐形の区画、１１……水切り部、１２……
リブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自由流動型ポンプであつて、軸線方向の広が
   りと半径方向の広がりとを有している自由流動チ
   ヤンバー４と、該自由流動チヤンバー４に対して
   軸線方向に接続して配置されているとともに前記
   自由流動チヤンバー４に連通しており且つ該自由
   流動チヤンバー４の半径よりも小さい半径を有す
   るインペラー・チヤンバー１ａとを内部に有する
   ポンプ・ハウジング１と、前記自由流動チヤンバ
   ー４に連通するサクシヨン・パイプ２と、前記イ
   ンペラー・チヤンバー１ａ内に回転自在に配置さ
   れてベーン７を備えているインペラー６と、前記
   自由流動チヤンバー４の外周部に連通して設けら
   れた出口パイプ５と、該出口パイプ５と前記自由
   流動チヤンバー４との接続部に位置している水切
   り部１１とを備える自由流動型ポンプにおいて、 前記インペラー・チヤンバー１ａの内周面の軸
   線方向の端縁は前記自由流動チヤンバー４と接し
   て該自由流動チヤンバー４と前記インペラー・チ
   ヤンバー１ａとの境界線を形成しており、前記イ
   ンペラー・チヤンバー１ａの内周面の軸線方向の
   寸法が前記水切り部１１の領域から前記インペラ
   ー６の回転方向に前記出口パイプ５に向かつて減
   少しており、前記自由流動チヤンバー４、前記イ
   ンペラー６及び前記インペラー・チヤンバー１ａ
   は一つの共通の軸線を有するよう同軸的に配置さ
   れており、前記自由流動チヤンバー４の半径は前
   記インペラー・チヤンバー１ａの半径をその全周
   に亘つて同じ寸法だけ超えていることを特徴とす
   る自由流動型ポンプ。