(57)【要約】【課題】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。【解決手段】ケーシング５１は吸込流路５４の内壁面において羽根車室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、凸状部６２は、羽根車５３の回転軸心方向において羽根車室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５３の回転軸心方向において羽根車室内の羽根始端位置から吸込口部に対向するケーシング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。【選択図】図１
2010121542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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渦巻ポンプ。
【請求項２】
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請求項１に記載の渦巻ポンプ。
【請求項３】
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請求項１または２に記載の渦巻ポンプ。
【請求項４】
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請求項１または２に記載の渦巻ポンプ。
【請求項５】
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請求項１から４の何れか１項に記載の渦巻ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【特許文献１】特開平３−２９００９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態における渦巻ポンプを示す断面図
【図２】同実施の形態における渦巻ポンプのＢ／Ａと吸込性能を示す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
【図３】同実施の形態における渦巻ポンプのＢ／Ａと最高効率ηｍａｘとの関係を示すグラフ図
【図４】従来の渦巻ポンプを示す断面図
【符号の説明】
【００２３】
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
【図１】
2010121542.tif 000003
【図２】
2010121542.tif 000004
【図３】
2010121542.tif 000005
【図４】
2010121542.tif 000006