(57)【要約】【課題】インデューサを備えた遠心ポンプの小流量時に発生する吸込み管内での逆流を抑制する。【解決手段】吸込み管内の、インデューサ２２より上流側にオリフィスリング３４を配置し、このオリフィスリング３４とインデューサ羽根２６の間に、オリフィスリング３４と間隔を空けて整流リング３６を配置する。整流リング３６は、当該リングのインデューサ側とオリフィス側を連通する整流孔３８を有する。整流孔３８により、インデューサより逆流した流れの旋回成分が減じられることにより、オリフィスリング３４を越えて、より上流に逆流が達することを抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インデューサを備えた遠心ポンプの吸込み管内の逆流防止装置であって、
インデューサの羽根より前方の吸込み管に配置され、オリフィスを形成するオリフィスリングと、
インデューサの羽根とオリフィスの間に、オリフィスから間隔を空けて配置され、通過する逆方向の流れの旋回成分を減じ、通過した流れが、前記オリフィスリングに当たる、整流手段と、
を有する遠心ポンプ吸込み管内の逆流防止装置。
【請求項２】
請求項１に記載の逆流防止装置であって、
整流手段は、前記オリフィスリングの内径以上の内径寸法を有する環部材を含み、吸込み管の軸線方向の方向成分を有し、当該整流手段のインデューサ側とオリフィス側を連通するよう延びる整流流路を有する環部材である、
逆流防止装置。
【請求項３】
請求項２に記載の逆流防止装置であって、前記整流流路は、整流手段に設けられた孔を含む、逆流防止装置。
【請求項４】
請求項３に記載の逆流防止装置であって、前記環部材は、その内周側端部に、インデューサ側に突出する環状の壁を有する、逆流防止装置。
【請求項５】
請求項４に記載の逆流防止装置であって、前記環部材の、インデューサ側に向く面には、径方向に延びる径方向壁が設けられている、逆流防止装置。
【請求項６】
請求項２または３に記載の逆流防止装置であって、前記環部材は、吸込み管軸線方向に互いに間隔を空けて複数配置されている逆流防止装置。
【請求項７】
請求項１に記載の逆流防止装置であって、
整流手段は、吸込み管内壁に周方向に配列された板状の整流板を含み、個々の整流板は、吸込み管の軸線方向の方向成分を有するよう延びて配置される、
逆流防止装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の逆流防止装置であって、前記オリフィスリングは、その内周端にインデューサ側に向けて突出する環状の壁を有する、逆流防止装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の逆流防止装置を有する遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インデューサを備えた遠心ポンプに関し、特に吸込み管内に発生する逆流の防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプにおいて、吸込み性能を向上するために、羽根車の上流側にインデューサと呼ばれる軸流羽根車を配置する技術が知られている。このインデューサを備えた遠心ポンプを小流量で運転する際に、インデューサ外周部分に逆流が発生する場合がある。この逆流のために、吸込み管内に脈動が発生する。また、液体を取り扱う遠心ポンプの場合、羽根車内や羽根車周囲において温度が上昇した液体が、逆流によってインデューサの上流側に送られキャビテーションの発生を助長する。また、取扱い液が気化しやすい場合、吸込み管内で気化してポンプの運転ができなくなる場合もある。
【０００３】
この逆流を防止するために、インデューサより上流の吸込み管内にオリフィスを設ける技術が知られている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５１−８１００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の、吸込み管内に設けられたオリフィスでは、十分に逆流を防止することができない場合がある。
【０００６】
本発明は、インデューサを備えた遠心ポンプにおいて、吸込み管内に発生する逆流を、効果的に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、吸込み管内に配置され、オリフィスを形成するオリフィスリングと、このオリフィスとインデューサの羽根の間に、オリフィスと間隔を空けて配置された整流手段を設けている。この整流手段は、この整流手段を通過する逆流の旋回成分を減少させ、整流手段を通過した流れは前記オリフィスリングに当たる。整流手段は、吸込み管の内壁面に沿って延びる環状の部材であって、吸込み管の軸線方向の成分を有し、かつ当該整流手段のインデューサ側とオリフィス側を連通して延びる整流流路を有するものであってよい。整流流路は孔とすることもでき、また溝とすることもできる。
【０００８】
整流手段により、逆流の旋回成分を減少させることにより、オリフィスを越えて吸込み管内のさらに上流に逆流が生じることを抑制することができる。
【０００９】
整流手段の環部材の内径は、オリフィスリング内径と等しいか、より大きくすることが好ましい。これは、オリフィスを単独で設けた場合に比べて、吸込み管の最小径を狭めないようにするためである。
【００１０】
整流手段の環部材は、その内周側の端部にインデューサ側に突出する環状の壁部材を有するものとすることができる。壁部材により逆流を効率的に整流流路に導くことができる。
【００１１】
また、整流手段の環部材は、吸込み管の軸線方向に互いに間隔を空けて複数配置することができる。また、個々の環部材は、異なる形状のものを配置していもよい。
【００１２】
また、整流手段は、吸込み管内壁に周方向に配列された板状の整流板を含み、個々の整流板は、吸込み管の軸線方向の方向成分を有するように延びて配置されるものとできる。
【００１３】
また、前記オリフィスリングは、その内周端にインデューサ側に向けて突出する環状の壁を有するものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態に係る遠心ポンプ１０の概略構成を示す。ケーシング１２内に収められた羽根車１４は、モータ等により駆動されるポンプ軸１６の先端に結合されている。ケーシング１２には、羽根車１４の吸込み口１８に取扱い液を導く導入管２０が接続されている。導入管２０は、ポンプ軸１６の軸線と同軸に配置され、導入管２０内には、インデューサ２２が配置される。インデューサ２２は、ポンプ軸１６から延長されて導入管２０内に延び、ポンプ軸１６と共に回転するインデューサ軸２４と、さらにインデューサ軸２４に固定されたインデューサ羽根２６を含む。導入管２０には、この導入管２０と共に吸込み管を形成する吸込み配管２８が接続されている。さらに、ケーシング１２の、羽根車１４の半径方向外側の位置に、羽根車１４の送り出した取扱い液を吐出する吐出管３０が接続されている。
【００１５】
導入管２０の、インデューサ２２、特にインデューサ羽根２６の、取扱い液の流れの上流側、すなわち前方には、逆流防止装置３２が配置されている。逆流防止装置３２は、オリフィスを形成するオリフィスリング３４と、このオリフィスリング３４とインデューサ羽根２６の間に、オリフィスリング３４と間隔を空けて配置される整流リング３６を含む。オリフィスリング３４および整流リング３６は、導入管２０と同心配置され、導入管２０の内壁面に沿って延びる環状の部材である。また、これらのリング３４，３６は、導入管２０の内壁面より内側に張り出して設けられた環状の部分と見ることもできる。図２には、ポンプの軸線方向より見た整流リング３６が示されている。整流リング３６には、インデューサ側とオリフィス側を繋ぐ複数の整流孔３８が空けられている。個々の整流孔３８は、導入管２０の軸線と平行な軸線を有し、周方向に配列されている。
【００１６】
図３および図４は、流量が少ないときの吸込み管内の流れの様子を、吸込み管の軸線を含む断面により示す図である。図３は従来のオリフィスのみ設けた場合の流れを示し、図４は本実施形態の逆流防止装置３２を設けた場合の流れを示している。図３においては、図１のポンプの構成要素と同様のものついて、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１７】
オリフィスを形成するオリフィスリング４０は、インデューサ羽根２６より前方に配置されている。流量が少ないとき、吸込み管の内壁付近に逆流領域が形成される。逆流領域が吸込み管の上流に延びるのを防止するために、従来よりオリフィスリング４０を配置する技術が知られており、これには一定の効果がある。しかし、さらに流量が少ない条件下においては、図３に示すように、オリフィスリング４０を乗り越えるようにして、オリフィスリング４０より上流側に逆流領域４２が延びるようになる。逆流領域４２において、取扱い液の流れは、旋回成分を有しており、このためにオリフィスリング４０を乗り越えていると考えられる。逆流領域４２が大きくなると、管内の流れが不安定になり脈動が生じる場合がある。また、気化しやすい液体を取扱う場合には、温度が上昇した液体が逆流するために、これが、新規に吸い込まれる液体の温度を上昇させ、キャビテーションを発生させやすくする。また、吸込み管内で気化が発生すると、運転できなくなる。
【００１８】
本実施形態の逆流防止装置３２においては、図４に示すように、逆流防止領域４４が、オリフィスリング３４を越えて吸込み管上流に延びない。整流リング３６により逆流の旋回成分が減少し、さらに、オリフィスリング３４に当たって内側に向きを変え、そこで新規の液体と混合することにより、再び、インデューサ側に吸い込まれるようになる。
【００１９】
図５は、図３のオリフィスのみ備えた構成と、図４のオリフィスと整流リングを組み合わせた構成との吸込み部における温度上昇を比較した図である。インデューサ直前の液体の温度を、十分上流の液体の温度を基準として、流量によってどの程度上昇するかが示されている。オリフィスのみの場合、流量が２０Ｌ／ｍｉｎ以下になると、温度が上昇し始め、さらに流量が減ると急激に温度が上昇する。オリフィスと整流リングを組み合わせた場合には、１０Ｌ／ｍｉｎでも温度上昇はほとんど見られず、５Ｌ／ｍｉｎ以下となって上昇が始まる。
【００２０】
図６は、本発明に係る他の実施形態の要部を示す図である。この実施形態にかかる遠心ポンプの構成は、図１に示す遠心ポンプ１０の構成と大部分において共通し、共通部分については前出の符号を付してその説明を省略する。逆流防止装置５２は、前出の逆流防止装置３２と同様、オリフィスと整流リングを組み合わせたものである。オリフィスリング５４とインデューサ羽根２６の間に、オリフィスリング５４と間隔を空けて整流リング５６が配置されている。整流リング５６には、インデューサ側とオリフィス側を連通する整流孔５８が設けられている。オリフィスリング５４および整流リング５６の内周面には、吸込み管の軸線方向に凹凸が設けられ、ラビリンス６０，６２を形成している。ラビリンス６０，６２によって、オリフィスリング５４を乗り越えようとする逆流、および整流リング５６の内周面を乗り越えようとする逆流に抵抗を与え、逆流防止効果を得る。
【００２１】
図７は、本発明に係る他の実施形態の要部を示す図である。この実施形態にかかる遠心ポンプの構成は、図１に示す遠心ポンプ１０の構成と大部分において共通し、共通部分については前出の符号を付してその説明を省略する。逆流防止装置７２は、逆流防止装置３２と同様、オリフィスと整流リングを組み合わせたものである。オリフィスリング７４とインデューサ羽根２６の間に、オリフィスリング７４と間隔を空けて整流リング７６が配置されている。整流リング７６には、インデューサ側とオリフィス側を連通する整流孔７８が設けられている。オリフィスリング７４は、その内側の先端に、インデューサ側に向けて突出する環状の壁８０を有している。この環状壁８０は、オリフィスリング７４の内周に沿ってぐるっと１周形成されており、整流孔７８を通過し、オリフィスリング７４により内側に向けられた流れを、さらにインデューサ側に向けるか、少なくとも、流れの勢いを減じる。図７において、オリフィスリング７４の内径は、整流リング７６の内径より小さくなっているが、等しくすることも可能である。
【００２２】
図８および図９は、本発明に係る他の実施形態の要部を示す図である。この実施形態にかかる遠心ポンプの構成は、図１に示す遠心ポンプ１０の構成と大部分において共通し、共通部分については前出の符号を付してその説明を省略する。逆流防止装置８２は、前出のオリフィスリング３４および整流リング３６と同形状のオリフィスリング８４および整流リング８６を有する。そして、逆流防止装置８２は、さらに、オリフィスリング８４または整流リング８６より内側の流路に設けられた旋回防止板９０を有する。旋回防止板９０は、板形状を有し、その板の面の法線が、導入管２０の軸線に直交する方向に向くよう配置される。図においては、２枚の旋回防止板９０を略直交させて配置させた構成を有するが、枚数についてはこれに限らない。この旋回防止板９０によっても逆流の旋回成分が減少され、逆流領域の発達が抑制される。
【００２３】
図１０は、本発明に係る他の実施形態の要部を示す図である。この実施形態にかかる遠心ポンプの構成は、図１に示す遠心ポンプ１０の構成と大部分において共通し、共通部分については前出の符号を付してその説明を省略する。逆流防止装置９２は、前出のオリフィスリング３４と同形状のオリフィスリング９４を有する。オリフィスリング９４とインデューサ羽根２６の間には、オリフィスリング９４と間隔を空けて整流リング９６が配置されている。整流リング９６には、インデューサ側とオリフィス側を連通する整流孔９８が設けられている。整流リング９６は、その内側の先端に、インデューサ側に向けて突出する環状の壁１００を有している。この環状壁１００は、整流リング９６の内周に沿ってぐるっと１周形成されており、逆流が整流リング９６に当たって、内側に向きを変えるのを抑制し、一方で、整流孔９８に流れ込むよう誘導する。
【００２４】
図１１は、本発明に係る他の実施形態の要部を示す図である。この実施形態にかかる遠心ポンプの構成は、図１に示す遠心ポンプ１０の構成と大部分において共通し、共通部分については前出の符号を付してその説明を省略する。逆流防止装置１０２は、前出のオリフィスリング３４と同形状のオリフィスリング１０４を有する。オリフィスリング１０４とインデューサ羽根２６の間には、オリフィスリング１０４と間隔を空けて整流リング１０６が配置されている。整流リング１０６には、インデューサ側とオリフィス側を連通する整流孔１０８が設けられている。整流リング１０６は、その内側の先端に、インデューサ側に向けて突出する環状の壁１１０を有している。この環状壁１１０は、整流リング１０６の内周に沿ってぐるっと１周形成されており、逆流が整流リング１０６に当たって、内側に向きを変えるのを抑制し、一方で、整流孔１０８に流れ込むよう誘導する。さらに、整流リング１０６のインデューサ側に向いた面には、径方向に延びる径方向壁１１２が設けられている。径方向壁１１２は、周方向に、整流孔１０８と交互に配置することができる。径方向壁１１２は、逆流の旋回成分に対して抵抗となり、これを抑制する効果がある。
【００２５】
図１２は、本発明に係る他の実施形態の要部を示す図である。この実施形態にかかる遠心ポンプの構成は、図１に示す遠心ポンプ１０の構成と大部分において共通し、共通部分については前出の符号を付してその説明を省略する。逆流防止装置１２２は、前出のオリフィスリング３４と同形状のオリフィスリング１２４を有する。オリフィスリング１２４とインデューサ羽根２６の間には、オリフィスリング１２４と間隔を空けて、複数の整流リング１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃが配置されている。個々の整流リング１２６ａ，ｂ，ｃには、それぞれのインデューサ側とオリフィス側を連通する、前出の整流孔３８と同様の整流孔が設けられている。また、整流リング１２６ａ，ｂ，ｃは互いに間隔を空けて配置され、その内径寸法は、インデューサ側から順に小さくなっている。
【００２６】
図１３は、本発明に係る他の実施形態の要部を示す図である。この実施形態にかかる遠心ポンプの構成は、図１に示す遠心ポンプ１０の構成と大部分において共通し、共通部分については前出の符号を付してその説明を省略する。逆流防止装置１３２は、前出のオリフィスリング３４と同形状のオリフィスリング１３４を有する。オリフィスリング１３４とインデューサ羽根２６の間には、オリフィスリング１３４と間隔を空けて、複数の整流リング１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃが配置されている。個々の整流リング１３６ａ，ｂ，ｃには、それぞれのインデューサ側とオリフィス側を連通する、前出の整流孔３８と同様の整流孔が設けられている。また、整流リング１３６ａ，ｂ，ｃは互いに間隔を空けて配置され、その内径寸法は、共通となっている。
【００２７】
図１４および図１５は、本発明に係る他の実施形態の要部を示す図である。この実施形態にかかる遠心ポンプの構成は、図１に示す遠心ポンプ１０の構成と大部分において共通し、共通部分については前出の符号を付してその説明を省略する。逆流防止装置１４２は、オリフィスリング１４４と整流リング１４６を組み合わせたものである。整流リング１４６は、インデューサ羽根２６とオリフィスリング１４４の間に、オリフィスリング１４４と間隔を空けて配置されている。整流リング１４６の、図１４の側方から見た状態が図１５に示されている。図示するように整流リング１４６は、環状の基部１４８と、基部１４８から内側に向けて突出する突起部１５０を、周方向に配列して複数設けたものである。突起部の間の部分である溝１５２が、整流リング１４６のインデューサ側とオリフィス側を連通する流路となる。整流リング１４６の内径、すなわち、複数の突起部１５０の先端が形成する円の直径は、オリフィスリング１４４の内径に一致するか、またはそれより大きい。この突起部１５０の、周方向の厚さを薄くして、図１６に示すように、板状の整流板１５４として整流リング１５６を構成することも可能である。
【００２８】
前述の各実施形態において、整流リングの整流孔、溝は、吸込み管の軸線に沿った方向に延びるものであったが、斜めの方向に延びてもよい。ただし、旋回流れに対しては、交差する方向に延びて配置され、旋回流れを減少させる方向に配置される。また、図７に示した内周端に環状壁８０を有するオリフィス７４は、この図以外に示される整流リングと組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係る遠心ポンプの概略構成を示す図である。
【図２】整流リングを、図１中の側方よりみた図である。
【図３】オリフィスのみ設けた場合の逆流領域を示す図である。
【図４】オリフィスと整流リングを設けた場合の逆流領域を示す図である。
【図５】インデューサ直前における液体の温度上昇を比較した図である。
【図６】他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図７】他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図８】他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図９】他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図１０】他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図１１】他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図１２】他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図１３】他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図１４】他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図１５】他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図１６】他の実施形態の要部構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  遠心ポンプ、１４  羽根車、２０  導入管（吸込み管）、２２  インデューサ、２６  インデューサ羽根、２８  吸込み配管（吸込み管）、３４  オリフィスリング、３６  整流リング、３８  整流孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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