JP2022030981A - Two-stage centrifugal pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、最終段のインペラから吐出される液体の一部を循環させてこれを循環流として初段のインペラの吸入側へと戻す構成を採用する2段遠心ポンプに関する。 The present invention relates to a two-stage centrifugal pump that circulates a part of the liquid discharged from the final stage impeller and returns it as a circulating flow to the suction side of the first stage impeller.
流体機械の一形態としての遠心ポンプには、電動モータなどの駆動源によって回転駆動されるロータ軸にインペラを取り付け、該インペラの回転によって昇圧された液体をポンプケース外へと吐出するとともに、インペラから吐出される液体の一部を前記ポンプケース内で循環させてこれをインペラの吸入側に循環流として戻すよう構成されたものがある(例えば、特許文献1参照)。このような遠心ポンプにおいて、液体の一部をポンプケース内で循環させるのは、滑り軸受などの摺動部を潤滑及び冷却するとともに、摺動部の摩耗によって発生した摩耗粉などの異物(コンタミネーション)をポンプケース外へと排出するためである。 In a centrifugal pump as a form of a fluid machine, an impeller is attached to a rotor shaft that is rotationally driven by a drive source such as an electric motor, and the liquid boosted by the rotation of the impeller is discharged to the outside of the pump case and the impeller. There is one configured to circulate a part of the liquid discharged from the pump case in the pump case and return it to the suction side of the impeller as a circulating flow (see, for example, Patent Document 1). In such a centrifugal pump, a part of the liquid is circulated in the pump case to lubricate and cool the sliding parts such as slide bearings, and to cause foreign matter (contamination) such as wear debris generated by the wear of the sliding parts. This is to discharge the bearing) to the outside of the pump case.
ところで、一般に遠心ポンプにおいては、インペラの吸入側である軸方向前面は取扱流体の圧力が低く、インペラの吐出側である遠心方向では取扱流体の圧力が高まる。したがって、インペラの吸入側を臨むインペラの前面側と、インペラの吐出側に囲繞されているインペラの背面との間にはインペラの回転中心に常に圧力差(吸入側<吐出側)が生じており、この圧力差が、インペラを吸入側に押すスラスト力の発生源となることが知られている。そして、このスラスト力が過大である場合には、ロータ軸を介してインペラを回転可能に支持する滑り軸受が摩耗してその耐久性が低下するなどの問題が発生する。 By the way, in a centrifugal pump, the pressure of the handling fluid is generally low in the axial front surface on the suction side of the impeller, and the pressure of the handling fluid is high in the centrifugal direction on the discharge side of the impeller. Therefore, there is always a pressure difference (suction side <discharge side) at the center of rotation of the impeller between the front side of the impeller facing the suction side of the impeller and the back surface of the impeller surrounded by the discharge side of the impeller. It is known that this pressure difference is the source of the thrust force that pushes the impeller toward the suction side. If this thrust force is excessive, problems such as wear of the slide bearing that rotatably supports the impeller via the rotor shaft and deterioration of its durability occur.
そこで、スラスト力を低減させるためのスラストバランス機構が今までに種々提案されている。例えば、特許文献2には、インペラの背面シュラウドの背面側にポンプケースとの間でスラストバランス室を形成し、インペラの背面シュラウドに形成されたバランスホールを介してスラストバランス室をインペラの吸入側(低圧側)に連通させ、スラストバランス室の内圧を下げてインペラの背面シュラウドに作用するスラスト力を低減させ、ロータ軸に作用する吸入方向のスラスト力を小さく抑えるようにしたスラストバランス機構が提案されている。
Therefore, various thrust balance mechanisms for reducing the thrust force have been proposed so far. For example, in
そして、特許文献2には、スラストバランス室の流体がバランスホールからインペラの吸入側へと流れ込む際、この流体がインペラに吸入される流体の主流と衝突するためにインペラの吸込性能が低下するという問題を解決するため、バランスホールを邪魔板で覆う構成が提案されている。
Further,
ところで、最終段のインペラから吐出される液体の一部を循環させてこれを循環流として初段のインペラの吸入側へと戻す構成を採用する遠心ポンプにおいては、初段のインペラの吸入側へと戻される流体の循環流が初段のインペラに吸入される液体の主流と衝突するため、当該遠心ポンプの吸込性能が低下してポンプ効率が悪化するという特許文献2において開示されたと同様の問題が発生する。
By the way, in a centrifugal pump that adopts a configuration in which a part of the liquid discharged from the final stage impeller is circulated and returned to the suction side of the first stage impeller as a circulating flow, it is returned to the suction side of the first stage impeller. Since the circulating flow of the fluid collides with the main flow of the liquid sucked into the impeller of the first stage, the suction performance of the centrifugal pump deteriorates and the pump efficiency deteriorates, which is the same problem as disclosed in
また、特許文献2において提案されたスラストバランス機構は、単段の遠心ポンプに対して有効ではあるが、多段の遠心ポンプに対しては有効ではない。つまり、2段遠心ポンプにおいては、2段目のインペラの前面側に前段のインペラの吐出圧が作用するため、各インペラにバランスホールを形成するだけでは多段遠心ポンプ全体のスラストバランスを適正に調整することが困難である。しかも、この場合、液体の循環流がインペラに開口されたバランスホールを通過するため、滑り軸受などに発生する摩耗粉などの異物がポンプ外に排出されないという問題がある。
Further, the thrust balance mechanism proposed in
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、初段のインペラに吸入される液体の主流と循環流との衝突によるポンプ効率の低下を防ぐことができる2段遠心ポンプを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a two-stage centrifugal pump capable of preventing a decrease in pump efficiency due to a collision between a mainstream and a circulating flow of a liquid sucked into a first-stage impeller. To do.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、駆動源によって回転駆動される中空のロータ軸を支軸に滑り軸受を介して回転可能に支持し、前記ロータ軸に2つの第1及び第2インペラを軸方向に沿って取り付け、各インペラの回転によって昇圧された液体をポンプケース外へと吐出するとともに、前記第2インペラから吐出される液体の一部を前記滑り軸受に循環させてこれを前記第1インペラの吸入側に循環流として戻すよう構成された2段遠心ポンプであって、前記液体の循環流を前記第1インペラに吸引される液体の主流との衝突を避けて前記第1インペラの吸入口へと導くガイド手段を設けたことを第1の特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 rotatably supports a hollow rotor shaft rotationally driven by a drive source with a sliding bearing as a support shaft, and two first rotor shafts. And the second impeller is attached along the axial direction, the liquid boosted by the rotation of each impeller is discharged to the outside of the pump case, and a part of the liquid discharged from the second impeller is circulated to the sliding bearing. A two-stage centrifugal pump configured to return this as a circulating flow to the suction side of the first impeller, avoiding collision of the circulating flow of the liquid with the mainstream of the liquid sucked by the first impeller. The first feature is that a guide means for guiding to the suction port of the first impeller is provided.
請求項2に記載の発明は、前記第1の特徴に加えて、前記ガイド手段は、前記ポンプケース内の吸入通路に設けられた整流コーンの外周端縁に全周に亘って形成された庇状のガイド突起で構成され、前記液体の循環流の流出溝が前記庇状のガイド突起の内周面に向かって開口していることを第2の特徴とする。
In the invention according to
請求項3に記載の発明は、前記第2の特徴に加えて、前記液体の循環流を流すための循環路の一部が、前記各軸受にそれぞれ形成され、前記滑り軸受に形成された前記液体の循環流の流出溝として前記庇状のガイド突起の内周面に向かって開口されていることを第3の特徴とする According to the third aspect of the present invention, in addition to the second feature, a part of the circulation path for flowing the circulating flow of the liquid is formed in each of the bearings, and the sliding bearing is formed. The third feature is that it is opened toward the inner peripheral surface of the eaves-shaped guide protrusion as an outflow groove of the circulating flow of the liquid.
請求項4に記載の発明は、前記第2または第3の特徴に加えて、前記整流コーンは、前記支軸の軸方向一端が固定される先丸円錐形状のスピナー部と、該スピナー部の外周から径方向外方に向かって一体に延びる複数の支柱部とを備える一体の型成形品とされていることを第4の特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the second or third feature, the rectifying cone has a rounded conical spinner portion to which one end in the axial direction of the support shaft is fixed, and the spinner portion. The fourth feature is that the product is an integrally molded product including a plurality of support columns integrally extending from the outer periphery toward the outside in the radial direction.
請求項5に記載の発明は、前記第4の特徴に加えて、前記整流コーンは、前記ポンプケースとは別体の部材で構成され、前記整流コーンの前記複数の支柱部の径方向外方に一体に形成されたリング部を介して前記ポンプケースに設けられた吸入管の内周壁に嵌着されることを第5の特徴とする。
In the invention according to
請求項1に記載の発明によれば、第1インペラに吸引される液体の主流と循環流との衝突がガイド手段によって防がれるため、当該遠心ポンプの吸込性能の低下が防がれ、当該2段遠心ポンプの吸込性能の低下に起因するポンプ効率の低下も防がれる。 According to the first aspect of the present invention, the collision between the mainstream and the circulating flow of the liquid sucked by the first impeller is prevented by the guide means, so that the suction performance of the centrifugal pump is prevented from being deteriorated. It is also possible to prevent a decrease in pump efficiency due to a decrease in suction performance of the two-stage centrifugal pump.
請求項2に記載の発明によれば、整流コーンの外周端縁に庇状のガイド突起を全周に亘って形成し、液体の循環流の流出口を該庇状のガイド突起の内周に向けて開口させたため、この流出口から流出する液体の循環流が庇状のガイド突起に衝突して該循環流の主流との衝突が防がれ、液体の第1インペラへの吸込性能の低下が防がれる。そして、庇状のガイド突起によって受け止められた液体の循環流は、庇状のガイド突起に案内されて第1インペラの吸入口へと導かれる。 According to the second aspect of the present invention, an eave-shaped guide protrusion is formed on the outer peripheral edge of the rectifying cone over the entire circumference, and the outlet of the circulating liquid flow is provided on the inner circumference of the eave-shaped guide protrusion. Since the opening is made toward the eaves, the circulating flow of the liquid flowing out from this outlet collides with the eaves-shaped guide protrusion to prevent the collision with the main flow of the circulating flow, and the suction performance of the liquid into the first impeller is deteriorated. Is prevented. Then, the circulating flow of the liquid received by the eave-shaped guide protrusion is guided by the eave-shaped guide protrusion and guided to the suction port of the first impeller.
請求項3に記載の発明によれば、支軸に対してロータ軸を回転可能に支持する一方の滑り軸受に循環路を形成し、この循環路の流出溝を整流コーンの庇状のガイド突起に向けて開口させることによって、該流出溝から流出する液体の循環流を庇状のガイド突起に当てて主流との衝突を防ぐことができる。この場合、循環路を既存の滑り軸受を利用して設けたため、部品点数の増加や構造の複雑化を招くことがない。 According to the third aspect of the present invention, a circulation path is formed in one of the slide bearings that rotatably supports the rotor shaft with respect to the support shaft, and the eaves-shaped guide protrusion of the rectifying cone is formed through the outflow groove of the circulation path. By opening toward the eaves, the circulating flow of the liquid flowing out from the outflow groove can be applied to the eaves-shaped guide protrusion to prevent collision with the main flow. In this case, since the circulation path is provided by using the existing slide bearing, the number of parts does not increase and the structure is not complicated.
請求項4に記載の発明によれば、スピナー部と支柱部を備える整流コーンを軽量で成形性に富む樹脂で一体成形品することができ、2段遠心ポンプの軽量化と製造コストの低減化を図ることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the rectifying cone provided with the spinner portion and the strut portion can be integrally molded with a lightweight and highly moldable resin, and the weight of the two-stage centrifugal pump can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. Can be planned.
請求項5に記載の発明によれば、整流コーンをポンプケースと一体に成形する場合、形状的にアンダーカットとなって成形後の型抜きができないが、整流コーンをポンプケースとは別に成形し、これをリング部を用いてポンプケースの吸入管の内周壁に嵌着することによってアンダーカットの問題を解決することができる。因みに、成形に焼失中子を使用すれば、整流コーンとポンプケースとを一体成形することは可能であるが、成形コストが高くなるという問題がある。
According to the invention of
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る遠心ポンプの縦断面図、図2は図1の2X部拡大詳細図、図3は同遠心ポンプの案内羽根部材を示す図であって、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は底面図である。 1 is a vertical sectional view of the centrifugal pump according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged detailed view of the 2X portion of FIG. 1, FIG. 3 is a view showing a guide blade member of the centrifugal pump, and FIG. 2A is a plan view. (B) is a side view, and (c) is a bottom view.
図1に示す2段遠心ポンプ1は、モータポンプであって、図1において上下(軸方向)に配置されたポンプ部Pと駆動源であるモータ部Mとを同一中心軸線に沿って連結一体化して構成されており、その中心軸線上には、支軸6と、この支軸6に回転可能に保持されたモータ部Mの発揮する回転動力をポンプ部Pに伝達するための中空状のロータ軸3とが収容されており、このロータ軸3及び支軸6間には滑り軸受7,8が介設されている。なお、本実施の形態に係る2段遠心ポンプ1は、ポンプ部Pとモータ部Mが上下に配置された状態、つまり縦置き状態で使用されているが、ポンプ部Pとモータ部Mが横方向に配置される横置き状態でも使用することができる。
The two-stage
上記ポンプ部Pは、ポンプケース2内に形成された上下の第1ポンプ室S1と第2ポンプ室S2に、前記ロータ軸3の上半部で上下に並べて取り付けられた1段目の第1インペラ4、2段目の第2インペラ5と、該第1及び第2インペラ4,5間に挿入する形で設ける案内羽根部材10とをそれぞれ収容して構成されている。なお、本実施の形態においては、ポンプケース2と第1及び第2インペラ4,5と案内羽根部材10は、樹脂によって構成されている。
The pump portion P is the first stage of the first stage, which is vertically arranged side by side in the upper half of the
上記ポンプケース2は、円筒状の筒状部21と、該筒状部21の上下の開口部をそれぞれ覆うカバー部材22及びケース部材23を軸方向に連結一体化して構成されている。ここで、筒状部21の内周壁の軸方向のほぼ中間位置からはリング円板状にして筒状部21の横断面に沿う方向に延在しつつ同筒状部21の内部空間を上下に画成する隔壁21Aが一体に設けられており、而してポンプケース2内には、隔壁21Aによって第1ポンプ室S1と第2ポンプ室S2が画成されている。そして、筒状部21の外周からは、第2ポンプ室S2に連通する円筒状の不図示の吐出管が接線方向に延びている。なお、隔壁21Aの中心軸線上には、第1ポンプ室S1と第2ポンプ室S2間を連通する円孔21aが形成されている。また、隔壁21Aの第1ポンプ室S1側には案内羽根部材10が載置されており、この案内羽根部材10には前記円孔21aと同軸な中心孔10aが形成されている。そして、この円孔21a、中心孔10a、第1ポンプ室S1及び第2ポンプ室S2には上記ロータ軸3及び支軸6が挿通している。
The
前記カバー部材22は、前記中心軸線に対応する部位に円筒状の吸入管22Aが一体に立設されており、この吸入管22Aの上端は、吸入口22aとして開口している。そして、カバー部材22内の吸入管22A内の基端部中央には、この実施の形態においては、カバー部材22とは別体の整流コーン24が配置されている。
In the
上記整流コーン24は、樹脂の一体成形品として構成されており、軸方向上方端が丸められた先丸円錐形状のスピナー部24Aと、径方向が長い扁平円筒形状に形成されてカバー部材22の吸入管22Aの基端部内周面に嵌着するリング部24Cと、該リング部24Cの内壁面と前記スピナー部24Aの外周面とを連結する複数の支柱部24Bとを備えている。ここで、整流コーン24をカバー部材22と一体に成形する場合、形状的にアンダーカットとなると樹脂射出成形後の型抜きが難しいことから、スピナー部24Aの形状に大きな制約を受ける場合がある。このため、本実施の形態においては、上記整流コーン24をカバー部材22とは別に成形し、これをカバー部材22の吸入管22Aの内周壁に嵌着することによってアンダーカットの問題を解決し形状制約を低減するようにしている。
The rectifying
前記ケース部材23は、その中心部にカップ状の有底円筒部23Aを備えており、この有底円筒部23Aの上端からはフランジ部23Bが径方向外方に向かって一体に形成されている。そして、このケース部材23の有底円筒部23Aの底部中心部には、円柱状のボス部23aが上方に向かって一体に立設されており、このボス部23aと整流コーン24の各中心部には、ロータ軸3の内部に挿通する垂直な支軸6の上下両端が嵌着されている。
The
また、スピナー部24Aの下面と上側の滑り軸受7との間には、支軸6によってスラストワッシャ9が連れ回り不能に保持されている。なお、本実施の形態においては、上下の滑り軸受7,8の上端部と下端部にはフランジ状のスラスト受け7A,8Aがそれぞれ一体に形成されており、これらのスラスト受け7A,8Aは、スラストワッシャ9の下面とケース部材23のボス部23aの上面にそれぞれ当接している。
Further, the
モータ部(M)は、前記ケース部材23の下方から連結されるモータケース11を備えており、このモータケース11は、筒状の外郭部11Aと、この外郭部11Aの下面開口部を下方から覆う有底筒状のカバー部材11Bとを上下に連結一体化して構成されている。ここで、外郭部11Aは、ケース部材23のフランジ部23Bの下面にリング状のシール部材12を介して密着した状態で液密に連結されている。また、カバー部材11Bは、その上端面がリング状のシール部材13を介して外郭部11Aの下側に液密に連結されている。
The motor portion (M) includes a
そして、モータ部Mは、ロータ軸3の下側に固着された円筒状のロータ14と、ケース部材23の有底円筒部23Aを介してロータ14に対向配置されたステータ15を備えている。ここで、ロータ14は、ポンプケース2のケース部材23に設けられた有底円筒部23Aの内部に収容されており、ロータ軸3の下端部外周に固着されている。なお、ロータ14は、永久磁石によって構成されている。
The motor portion M includes a cylindrical rotor 14 fixed to the lower side of the
ステータ15は、ステータコア16にインシュレータ17を介して三相コイル18が巻装されて成るものであり、前記ステータコア16は、例えば筒状に成形されるヨーク16aと、そのヨーク16aの内周の周方向に等間隔をあけた複数箇所から半径方向内方に突出するT字状のティース16bとを一体に有する。
The
前記インシュレータ17は、前記ティース16の内周側先端部を前記有底円筒部23Aの外側に臨ませるために露呈しつつ前記ステータコア16を被覆する。一方、前記モータケース11の外郭部11Aは、この実施の形態では、前記インシュレータ17をインサートした電気絶縁性樹脂材で成形され、これにより前記ステータ15は、その少なくとも一部が前記外郭部11Aで包まれて固定されている。なお、三相コイル18は、後述する制御基板19に形成された制御回路にそれぞれ電気的に接続されている。
The
ところで、モータケース11の外郭部11Aの下面からは支持脚11aがカバー部材11B内に向かって一体に延びており、この支持脚11aの下端には、ステータ15の各三相コイル18への通電を制御するための制御基板19が支持脚11aの下端に形成されたスナップフィット爪11a1によって係合支持されている。
By the way, the
ところで、上記したように、隔壁21Aの第1ポンプ室S1側に載置されている案内羽根部材10の中心部には中心孔10aが形成されており、この中心孔10aにはロータ軸3が貫通している。そして、図3(a)に示すように、案内羽根部材10の上面外周部には、第1インペラ4の回転周面を臨む姿勢で軸方向視三角状の6枚のディフューザベーン(翼列)31が周方向に等角度ピッチ(60度間隔)で一体に突設されており、周方向に隣接する2枚のディフューザベーン31の間には、径方向外方に向かって通路面積が漸増しつつ周方向(第1インペラ4の回転方向)に湾曲する溝状のディフューザ通路32がそれぞれ形成されている。すなわち、案内羽根部材10の上面外周部には、ディフューザベーン31と同数の6つのディフューザ通路32が周方向に60度間隔でかつその外周端が案内羽根部材10の外接円Cとして示す筒状部21の内壁面へと漸近的に近づく形状に区画されており、しかも、各等角度ピッチ(60度ピッチ)で放射状に形成されている。
By the way, as described above, a
他方、案内羽根部材10のポンプケース2の隔壁21Aに対向する下面には、図3(c)に示すように、径方向が外方から中心孔10aに向かって湾曲しながら渦巻状に延びる6枚のリターンガイドベーン(翼列)33が周方向に60度間隔で一体に突設されている。そして、周方向に隣接する2枚のリターンガイドベーン33の間には、リターンガイドベーンと同数の6つのリターン通路34がそれぞれ区画されている。
On the other hand, on the lower surface of the
ここで、各6つのディフューザ通路32とリターン通路34とは第1ポンプ室S1内で連結(連通)されており、すなわち、図3(b)に示すように、各リターン通路34の外周端は、ディフューザ通路32と立体交差する姿勢でディフューザベーン31の下方に開口する矩形の流入口34aを有するように区画されており、しかも、各リターン通路34の流入口34aには、隣接して各ディフューザ通路32の外周端である流出口32aが開口している。したがって、各ディフューザ通路32と各リターン通路34は、流出口32a及び流入口34aを介して連通している。
Here, each of the six
次に、本発明の特徴的な構成を図1及び図2に基づいて以下に説明する。 Next, the characteristic configuration of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
本実施の形態に係る2段遠心ポンプ1においては、後述のように、後段側の第2インペラ5によってポンプケース2の第2ポンプ室S2へと送出される液体の一部は、図1及び図2に破線矢印にて示すように、循環流として滑り軸受7,8に循環し、最終的には前段側の第1インペラ4の吸入側に戻される。そして、第1インペラ4の吸入側へと戻された液体は、スピナー部24Aの周囲で図1の実線矢印方向に流れる液体の主流に合流する。このように、第2インペラ5によって昇圧された液体の一部が、循環流としてポンプケース2内を循環することによって、滑り軸受7,8とロータ軸3との摺動部が潤滑および冷却されるとともに、摺動部に発生する摩耗粉などの異物(コンタミネーション)がポンプケース2外へと排出される。
In the two-stage
ここで、ロータ軸3を支軸6に対して回転可能に支持する上下の滑り軸受7,8の内周面には、上下方向に延びる各3つの通路7a,8a(図1には1つのみ図示)がそれぞれ形成されている。なお、これら3つの通路7a,8aは、周方向に等角度ピッチ(120度ピッチ)で形成されている。
Here, on the inner peripheral surfaces of the upper and
また、各滑り軸受7,8のスラスト受け7A,8Aには、各通路7a,8aに連通する各3つの流出溝7bと流入溝8bがそれぞれ径方向(軸直角方向)に形成されている。したがって、上方の滑り軸受7に形成された各通路7aは、その下端がロータ軸3内の両滑り軸受7,8と支軸6によって囲まれる円筒状空間26にそれぞれ開口しており、各流出溝7bは、第1インペラ4の吸入側でスピナー部24Aの下面側にそれぞれ開口している。また、下方の滑り軸受8に形成された各通路8aは、その上端が上記円筒状空間26にそれぞれ開口しており、各流入溝8bは、ケース部材23の有底円筒部23A内に形成された空間27に開口している。ここで、空間27は、ケース部材23の有底円筒部23A内においてロータ14との間に形成された隙間28,29を介して比較的大きな空間30に連通している。
Further, in the
ところで、本実施の形態においては、図2に詳細に示すように、整流コーン24のスピナー部24Aの外周端縁には、下方に向かって拡径する庇状のガイド突起24aが全周に亘って一体に形成されている。この庇状のガイド突起24aは、後述のように上方の滑り軸受7に形成された流出溝7bから第1インペラ4の吸入側へと流出する液体の循環流を偏向させてこれを前記主流の流れ方向(図1の実線矢印方向)へと沿わせるためのガイド手段を構成するものであって、滑り軸受7のスラスト受け7Aに形成された3つの各流出溝7bは、庇状のガイド突起24aの内周面に向かって開口している。
By the way, in the present embodiment, as shown in detail in FIG. 2, a canopy-shaped
次に、以上のように構成された遠心ポンプ1の作用について説明する。
Next, the operation of the
制御基板19からステータ15の各三相コイル18への通電制御下に、ステータ15が発生する磁界によってロータ14及び該ロータ14を保持しているロータ軸3が支軸6を中心として所望の速度で回転駆動される、
Under the energization control from the
ポンプ部Pにおいて、ロータ軸3に取り付けられた第1インペラ4と第2インペラ5がポンプケース2内の第1ポンプ室S1と第2ポンプ室S2においてそれぞれ回転する。すると、第1インペラ4の回転によってポンプケース2のカバー部材22に形成された吸入管22A内に負圧が発生し、この負圧に引かれて取扱液体(冷却液)が図1に実線矢印にて示すように吸入管22Aの吸入口22aから吸入管22A内に吸引される。そして、吸入管22A内に吸引された液体は、吸入管22A内を下方に向かって流れ、第1インペラ4の吸入口4aから該第1インペラ4へと吸入される。第1インペラ4に吸入された液体は、回転する第1インペラ4から運動エネルギを与えられ昇圧されながら径方向外方へと流れ、この第1インペラ4の外周端から第1ポンプ室S1へと流出する。そして、第1ポンプ室S1内で案内羽根部材10の上面に形成された複数(本実施の形態では6つ)のディフューザベーン31により区画されたディフューザ通路32を図3(a)に矢印にて示すように径方向外方に向かってそれぞれ流れ、各ディフューザ通路32の外周端に開口する流出口32aへと進行する。なお、液体は、案内羽根部材10の径方向外方に向かって通路断面積が漸増しつつ湾曲する各ディフューザ通路32を流れる過程で減速されてさらに圧力が高められる。
In the pump unit P, the
而して、各ディフューザ通路32の外周開口端面に開口する流出口32aからそれぞれ流出する液体は、流出口32aと隣接して開口する流入口34aから案内羽根部材10の下面に区画された6つの各リターン通路34にそれぞれ流入する。
Thus, the liquid flowing out from the
その後、各リターン通路34へと流れ込んだ液体は、図3(c)に矢印にて示すように、各リターン通路34を径方向内方に向かってそれぞれ進行し、図1に矢印にて示すように、隔壁21Aの中心部に形成された円孔21aを通過して該円孔21aを臨む2段目の第2インペラ5の吸入側へと導かれる。そして、第2インペラ5の吸入側へと導かれた液体は、該第2インペラ5の回転によって運動エネルギを付与されながら径方向外方へと流れ、この第2インペラ5の外周端から第2ポンプ室S2へと流出するとともに、第2ポンプ室S2に形成されたボリュート室を流れる過程で減速されつつ一層圧力が高められた状態となる。このように第1インペラ4と第2インペラ5を通じて加速された液体は、第2ポンプ室S2から不図示の吐出管へと接線方向に流れ込み、この吐出管からポンプケース2の外部へと吐出される。
After that, the liquid flowing into each
すなわち、ポンプケース2内の第2ポンプ室S2へと吐出される液体の一部は、図1及び図2に破線矢印にて示すように、第2ポンプ室S2から空間30へと流れ込み、この空間30から隙間29,28を通って空間27へと流入する。そして、空間27に流れ込んだ液体は、下側の滑り軸受8に形成された3つの流入溝8bから通路8aへとそれぞれ流入し、そして、滑り軸受8に生じた摩耗粉を然るべく抱き込みつつ各通路8aを軸方向上方に向かって流れて円筒状空間26に流れ込む。そして、円筒状空間26へと流れ込んだ液体は、上側の滑り軸受7の3つの通路7aへと流れ込み、滑り軸受7に生じた摩耗粉をも抱き込みつつ滑り軸受7のスラスト受け7Aに形成された3つの流出溝7bから整流コーン24の庇状のガイド突起24aに向かってそれぞれ流出する。ここで、各流出溝7bから流出する液体の循環流は、整流コーン24の庇状のガイド突起24aの内周面によって受けられてその流れ方向が変えられ、吸気管22Aに吸引される液体の主流の流れ方向へと沿わせながら同液体の主流へと回流されている。このため、液体の循環流と吸気管22A内に吸引される液体の主流との衝突が防がれる。かくして液体の主流及び循環流相互間の衝突による液体のエネルギ損失が発生することがなく、同エネルギ損失に伴う第1インペラ4の吸込性能の低下が防がれる。この結果、当該遠心ポンプ1のポンプ効率の低下が防がれる。
That is, a part of the liquid discharged to the second pump chamber S2 in the
また、上記液体の主流の流通に伴って、庇状のガイド突起24aの周縁部では液体の主流が剥離する現象が起きることから上記通路7aが開口するスピナー部24A下流付近では負圧が生じている。この負圧により、上記液体の循環流は、これに抱き込まれた上記摩耗粉などと共に上記通路7aから能動的に引き出される。
Further, with the flow of the mainstream of the liquid, a phenomenon occurs in which the mainstream of the liquid is separated at the peripheral portion of the eaves-shaped
なお、上側の滑り軸受7の流出溝7bから第1インペラ4の吸入側へと流出する液体の循環流は、吸気管22A内を主流として流れる液体に合流して第1インペラ4の吸入口4aへと流れ込み、以後は前述と同様の作用を繰り返す。而して、第2インペラ4から第2ポンプ室S2へと送出される液体の一部は、前記摩耗粉などが遠心分離された清浄な循環流となりつつ前述の軸心(求心)方向への経路を経てポンプケース2内を循環し、摺動部材である滑り軸受7,8の潤滑と冷却に供せられる。また、第2インペラ5から第2ポンプ室S2へと遠心方向に送出される液体の主部主流は、前述の摩耗粉などの異物(コンタミネーション)と共に第2インペラ5の径方向外側(遠心方向)に形成された吐出管からポンプケース2外へと排出される。
The circulating flow of the liquid flowing out from the
以上のように、本実施の形態によれば、第1インペラ4に吸引される液体の主流と第1インペラ4の吸入側へと戻される液体の循環流との衝突が整流コーン24に突設された庇状のガイド突起24aによって防がれるため、当該2段遠心ポンプ1の吸込性能の低下が防がれ、吸込性能の低下に起因するポンプ効率の低下も防がれるという効果が得られる。
As described above, according to the present embodiment, the collision between the main flow of the liquid sucked by the
そして、本実施の形態では、第2インペラ5から第2ポンプ室S2へと吐出される液体の一部を第1インペラ4の吸入側へと戻すための循環路の一部を既存の部品である滑り軸受7,8に形成された通路7a,8aによって構成したため、部品点数の増加や構造の複雑化を防ぐことができる。
Then, in the present embodiment, a part of the circulation path for returning a part of the liquid discharged from the
また、本実施の形態では、スピナー部24Aと支柱部24Bを備える整流コーン24を軽量で成形性に富む樹脂によって一体成形したため、当該遠心ポンプ1の軽量化や製造コストの低減などを図ることができる。
Further, in the present embodiment, since the rectifying
その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。 In addition, the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of claims and the technical ideas described in the specification and drawings. Of course.
1 2段遠心ポンプ
2 ポンプケース
3 ロータ軸
4 第1インペラ
4a 第1インペラの吸入口
5 第2インペラ
6 支軸
7,8 滑り軸受
7a,8a 滑り軸受の通路(循環路)
7b 流出溝
10 案内羽根部材
24 整流コーン
24A 整流コーンのスピナー部
24B 整流コーンの支柱部
24C リング部
24a 整流コーンの庇状のガイド突起(ガイド手段)
M モータ部(駆動源)
P ポンプ部
S1 第1ポンプ室
S2 第2ポンプ室
1 2-stage
M motor section (drive source)
P Pump section S1 1st pump room S2 2nd pump room
Claims (5)
前記液体の循環流を前記第1インペラ(4)に吸引される液体の主流との衝突を避けて前記第1インペラ(4)の吸入口(4a)へと導くガイド手段(24a)を設けたことを特徴とする2段遠心ポンプ。 A hollow rotor shaft (3) rotationally driven by a drive source (M) is rotatably supported on a support shaft (6) via a slide bearing (7, 8), and two second rotor shafts (3) are supported. The 1st and 2nd impellers (4, 5) are attached along the axial direction, and the liquid boosted by the rotation of each impeller (4, 5) is discharged to the outside of the pump case (2), and the second impeller (4, 5) is discharged. A two-stage centrifugal pump (1) configured to circulate a part of the liquid discharged from 5) to the slide bearings (7, 8) and return it to the suction side of the first impeller (4) as a circulating flow. ) And
A guide means (24a) for guiding the circulating flow of the liquid to the suction port (4a) of the first impeller (4) while avoiding collision with the main flow of the liquid sucked by the first impeller (4) is provided. A two-stage centrifugal pump characterized by this.
The rectifying cone (24) is composed of a member separate from the pump case (2), and is integrally formed radially outward of the plurality of support columns (24B) of the rectifying cone (24). The two-stage centrifugal pump according to claim 4, wherein the pump is fitted to the inner peripheral wall of a suction pipe (22A) provided in the pump case (2) via a ring portion (24C).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020135339A JP2022030981A (en) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | Two-stage centrifugal pump |
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2020
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