JP3276011B2 - 遠心ポンプの羽根車 - Google Patents
遠心ポンプの羽根車Info
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Description
関する。
無限大の理論より理論式が導かれ、ポンプ発生揚程が決
定される。従って、羽根数が多ければ多いほどよいので
あるが、羽根数が多いと摩擦損失の増加とか、羽根厚の
影響による損失の増大が起こるので、或る羽根枚数が最
良の効率を与えることになる。
フライデーの式 または、ステパノフの式 (式中、Z:最高効率を生じる羽根数 D1 :羽根車入口径 D2 :羽根車出口径 β1 :羽根入口角 β2 :羽根出口角) などがあり、これらの式の最良羽根数としてZは5〜9
程度の間に計算されるので、従来設計の羽根車の羽根数
は5枚から9枚が最も多く採用される羽根数である。
では、羽根入口面積と羽根枚数の関係から見れば、羽根
枚数は少ない方が良い。羽根枚数を多くすると、同一メ
リデイアン断面の羽根車で実質的な羽根入口面積が減少
し、羽根入口部が抵抗となって損失が増大し、効率の劣
化を招くことになる。これに伴って、当然ポンプの吸込
能力も劣化することになる。羽根枚数を少なくすると、
発生揚程が減ることになるので、これを防ぐために羽根
車の回転数を増加して、ポンプケーシングの固定側で見
た羽根車の回転時に通過する羽根数を多くすればよいの
であるが、従来設計の羽根入口では高速化できないため
これを行うことができない。従って、前記のような羽根
数が採用される。
より少ない羽根枚数を有すると共に、高速でかつ小さい
抵抗で回転可能な羽根車であって、従来設計の遠心ポン
プより高い効率を与える遠心ポンプの羽根車を提供する
ことである。
めに、本発明による遠心ポンプの羽根車は、ポンプ用羽
根車の回転軸に嵌合するボスに連なるシュラウドの子午
面形状を凹形の円弧状回転面とし、羽根入口縁が取りつ
くボスシュラウドは回転軸にほぼ平行な円筒状に形成
し、羽根入口縁はこの入口側ボスシュラウド面からなめ
らかに連続させ、羽根目玉部へ大きく張り出させ、ケー
シング側の羽根入口縁は回転軸に対してほぼ直角に延び
るようにし、円筒状のボスシュラウドに取りつく羽根入
口縁とケーシング側羽根入口縁の間を上流側に凸形をな
す円弧状のなめらかな曲線によって結んで羽根入口縁を
形成し、この羽根の入口角はボスシュラウド側入口縁で
はほぼ0°に、ケーシング側入口縁ではほぼ従来の設計
で計算される角度に設定し、かつボスシュラウド側とケ
ーシング側の間の羽根入口角をなめらかに変化させた形
状の羽根入口を有し、前記羽根形状の羽根入口から羽根
出口端までなめらかな曲面で結んで形成した羽根を有す
る遠心ポンプの羽根車であって、そのポンプ設計値であ
るポンプ比速度が100〜600(m3/min・m・
r.p.m)の範囲で羽根枚数を3枚とすると共に、羽根
車外周部のこれらの3枚の羽根の間に任意の枚数の部分
羽根を設けたことを特徴としている。
願平3−98941号(特開平4−365998号公
報)の明細書および図面に記載された羽根の構成と同じ
である。すなわち、本発明の遠心ポンプの羽根車に用い
られる羽根入口角は、羽根入口径では従来設計手法を用
いた羽根入口角と同様に設定されるが、ボス径側ではほ
ぼ0°となるように設定されている。このような羽根入
口角とすると、従来設計理論では羽根入口のボス近辺で
は、羽根への水の流入が全くできないことになり、ポン
プ特性およびキャビテーション特性の劣化を招くことに
なる。しかしながら、実際は全く逆で、ボス側羽根入口
縁を羽根目玉部へ大きく張り出し、ケーシング側の入口
縁は回転軸にほぼ直角に形成して、ボス側羽根入口縁と
ケーシング側羽根入口縁の間を上流に凸形になす円弧状
のなめらかな曲線で形成することによって、羽根入口の
流路面積が広く確保され、ボスまたはシュラウドつけ根
近傍の流れをそぎ取るようにして効率よく羽根内へ導く
ことが可能になり、羽根入口での流れが均一となり、羽
根全域(ボスからチップまで)で作用する羽根車とする
ことができ、キャビテーション特性やポンプ特性を改善
することができる。この入口形状の羽根を子午面形状が
凹形の円弧状回転面をなすシュラウドと組み合わせるこ
とで、このシュラウドによって軸方向から流入してくる
水流をなめらかに径方向へ方向変換することができ、羽
根車内損失を最小として最良のポンプ特性が得られる。
以上のような羽根入口形状とすることにより、羽根入口
通路面積が確保され、羽根入口への均一な流入が実現で
きるので、羽根入口メリデイアン流速を従来設計のそれ
より増加させることができ、以上のような羽根入口形状
とすることによって羽根車の回転数を増加させ高速ポン
プとすることができる。その結果、ポンプケーシングの
固定側で見た羽根車の回転時に通過する羽根数は、通例
の遠心ポンプが1,500r.p.m×5枚=7,500
枚/ 分であるが、本発明の羽根車の回転数を8,000
r.p.mとすると、8,000r.p.m×3枚=24,0
00枚/ 分となり、1,500r.p.mでは16枚の羽
根枚数に相当することになる。したがって、回転数を増
加させればさせるほど前述の羽根数無限大の理論に近づ
くことになり、効率が向上する。なお、後述するよう
に、上記の形状の羽根を有する羽根車を比速度100〜
1,000(m3/min・m・r.p.m)の範囲で羽根
数を変えて実験した結果、羽根枚数が3枚のときに最良
の効率が得られることがわかった。
述の特許出願の羽根車の3枚の羽根の間で羽根車の外周
端部の位置に任意の枚数の部分羽根を設け、かつ、その
比速度を100〜600(m3/min・m・r.p.
m)の範囲に設定することにより、後述するように高い
揚程が得られ、その結果、比較的低比速度の遠心ポンプ
の効率が更に大幅に向上するようになる。
示す実施例により詳細に説明する。
ンプの縦断面を示す。この遠心ポンプは、ボリュートケ
ーシング11を有するポンプハウジング12を有し、こ
のポンプハウジング12はベースフレーム13に取りつ
けられている。このベースフレーム13には、回転軸1
4がベアリング15、16により回転可能に支持され、
この回転軸14の外側端部にはプーリー17が固定され
ていると共に、ポンプハウジング12のボリュートケー
シング11の中心へ突出する回転軸14の内側端部に
は、本発明による羽根車20が固定され、この羽根車に
隣接してメカニカルシール18が装着されている。ポン
プハウジング12の前端面には、羽根車20の羽根入口
21に流入する水の流れを案内するために、吸入口19
をフロントケーシング22が取りつけられている。
本構成は、特願平3−98941号(特開平4−365
998号公報)の明細書および図面に記載された羽根の
構成と同じであり、この特許出願の発明の羽根車につい
て図2ないし図8に示すとともに一応以下に簡単に説明
するが、その詳細についてはこの特許出願の明細書およ
び図面を参照すれば理解できるので、ここでは省略す
る。
前述の特許出願の羽根車の回転軸方向から見た羽根車形
状を表す正面図、図3はこの羽根車の回転中心を通るメ
リデイアン断面を示す。図5、6および7は、図2の羽
根車の羽根入口から羽根出口に向かって各羽根断面形状
を子午線B、CおよびDに沿って切断した断面図であ
る。なお、図2の羽根のA矢印とE矢印から見た羽根の
形状はそれぞれ図3のAの実線とEの実線で示されてい
る。図2ないし図7に示すように、本発明の遠心ポンプ
の羽根車20の基本構成である、前述の特許出願の羽根
車に用いられる羽根入口角は、羽根入口径では従来設計
手法を用いた羽根入口角と同様に設定されるが、ボス径
側ではほぼ0°となるように設定されている。このよう
な羽根入口角とすると、従来設計理論では羽根入口のボ
ス近辺では、羽根への水の流入が全くできないことにな
り、ポンプ特性およびキャビテーション特性の劣化を招
くことになる。しかしながら、実際は全く逆で、ボス側
羽根入口縁26aを羽根目玉部へ大きく張り出し、ケー
シング側の入口縁26bは回転軸にほぼ直角に形成し
て、ボス側羽根入口縁26aとケーシング側羽根入口縁
26bの間が上流に凸形になすように羽根入口縁26を
円弧状のなめらかな曲線で形成することによって、羽根
入口の流路面積が広く確保され、ボスまたはシュラウド
24のつけ根24a近傍の流れをそぎ取るようにして効
率よく羽根内へ導くことが可能にしている。そして、こ
れにより、本発明の基本構成である羽根車20は羽根入
口での流れが均一となり、羽根全域(ボスからチップま
で)で作用する羽根車とされ、キャビテーション特性や
ポンプ特性を改善することができる。この入口形状の羽
根を子午面形状が凹形の円弧状回転面をなすシュラウド
24と組み合わせることで、このシュラウド24によっ
て軸方向から流入してくる水流をなめらかに径方向へ方
向変換することができ、羽根車20内損失を最小として
最良のポンプ特性が得られるようにしている。以上のよ
うな羽根入口形状とすることにより、羽根入口通路面積
が確保され、羽根入口への均一な流入が実現できるの
で、羽根入口メリデイアン流速を従来設計のそれより増
加させることが可能となり、以上のような羽根入口形状
とすることによって羽根車の回転数を増加させ高速ポン
プとすることを可能にしている。
20において、比速度100〜1,000(m3/min
・m・r.p.m)の範囲内の3種類程度の比速度で前記
羽根形状の羽根車20を有するポンプを用いて羽根25
の枚数を2枚から5枚の範囲で変えて実験を行った結
果、図8に示すように羽根25の枚数が3枚のときに最
良の効率を示す特性が得られることがわかった。そこ
で、本発明の羽根車20においては、羽根25の枚数を
3枚としている。また、図8に示す結果から、最も適切
な比速度として、ポンプ設計値であるポンプ比速度を1
00〜600(m3/min・m・r.p.m)の範囲に
設定している。
構成である3枚の羽根25を有する羽根車であって、各
羽根25の間に部分羽根を設けている。以下、その詳細
を説明する。図9は、この部分羽根を設けた本発明の羽
根車を示す、回転軸方向から見た正面図である。なお、
図9においては、図2ないし図4に示す例の羽根車20
と同じ構成要素には、その参照符号に100をプラスし
た参照符号を付している。図9に示すように、本発明の
羽根車120では、図2ないし図4に示す前述の羽根2
5である3枚の羽根125が周方向に配置されている
が、これらの3枚の羽根125の間で羽根車120の羽
根外周端側に、任意の数(図示例では互いに隣接する羽
根125の間に1枚;合計3枚)の部分羽根131を設
けている。
心を通るメリデイアン断面を示す図、図11ないし図1
5は、それぞれ、図9に示す羽根車120の羽根入口
(羽根入口縁126)から羽根出口127に向かって3
枚羽根125と部分羽根131の断面形状をそれぞれ図
9において子午線F、B、G、C、Dに沿って切断した
断面図である。
の部分が3枚羽根125の羽根形状の外周縁側の部分と
同様に形成されている。すなわち、子午線Fに沿う図1
1に示す部分羽根131の断面と、この部分羽根131
の子午線Fの位置にほぼ相当する子午線Dに沿う図15
に示す羽根125の断面とがほぼ同じ形状に形成されて
いる。したがって、部分羽根131の羽根形状は、前述
の特許出願の明細書および図面の羽根(本発明の羽根1
25に相当する)の記載を参照することにより理解する
ことができるので、その詳細な説明は省略する。
125の羽根数が3枚では少なすぎて揚程が得られない
が、本発明のようにこの羽根125の入口羽根形状と羽
根車120の外周端部に設けられた部分羽根131とを
組み合わせて高速化することにより、前述の羽根数無限
大の理論に近づき、図16において3枚の羽根125の
みの場合の実線で示す曲線から、3枚の羽根125と3
枚の部分羽根131とを組み合わせた場合の点線で示す
曲線に顕著に揚程を向上させることができ、高揚程が得
られ、これによって低比速度ポンプの効率を大幅に向上
させることができる。
ポンプの羽根車によれば、前述の特願平3−98941
号(特開平4−365998号公報)の明細書および図
面に記載された羽根の構成と同じ構成の3枚の羽根と、
これらの間に配置された任意枚数の部分羽根とを組み合
わせ、かつ、そのポンプ設計値であるポンプ比速度10
0〜600(m3/min・m・r.p.m) 程度の低い
範囲に設定することにより、より高い揚程を得ることが
できる。
ることから、低比速度ポンプの効率を更に大幅に向上さ
せることができる。
断面図である。
成であり、特願平3−98941号(特開平4−365
998号公報)の明細書および図面に記載された羽根の
羽根車の正面図である。
である。
デイアン断面である。
デイアン断面である。
デイアン断面である。
をポンプ効率について示すグラフである。
す羽根車の各羽根の間に配置された部分羽根を有する、
3枚羽根と3枚部分羽根とを組み合わせた羽根車の正面
図である。
である。
デイアン断面である。
デイアン断面である。
デイアン断面である。
デイアン断面である。
デイアン断面である。
998号公報)の明細書および図面に記載された3枚羽
根の羽根車と、本発明のこれらの3枚羽根の羽根車と3
枚の部分羽根とを組み合わせた羽根車とを比較実験した
結果を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 ポンプ用羽根車の回転軸に嵌合するボス
に連なるシュラウドの子午面形状を凹形の円弧状回転面
とし、羽根入口縁が取りつくボスシュラウドは回転軸に
ほぼ平行な円筒状に形成し、羽根入口縁はこの入口側ボ
スシュラウド面からなめらかに連続させ、羽根目玉部へ
大きく張り出させ、ケーシング側の羽根入口縁は回転軸
に対してほぼ直角に延びるようにし、円筒状のボスシュ
ラウドに取りつく羽根入口縁とケーシング側羽根入口縁
の間を上流側に凸形をなす円弧状のなめらかな曲線によ
って結んで羽根入口縁を形成し、この羽根の入口角はボ
スシュラウド側入口縁ではほぼ0°に、ケーシング側入
口縁ではほぼ従来の設計で計算される角度に設定し、か
つボスシュラウド側とケーシング側の間の羽根入口角を
なめらかに変化させた形状の羽根入口を有し、前記羽根
形状の羽根入口から羽根出口端までなめらかな曲面で結
んで形成した羽根を有する遠心ポンプの羽根車であっ
て、 そのポンプ設計値であるポンプ比速度が100〜600
(m3/min・m・r.p.m)の範囲で羽根枚数を3
枚とすると共に、羽根車外周部のこれらの3枚の羽根の
間に任意の枚数の部分羽根を設けたことを特徴とする遠
心ポンプの羽根車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00801292A JP3276011B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 遠心ポンプの羽根車 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00801292A JP3276011B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 遠心ポンプの羽根車 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05195989A JPH05195989A (ja) | 1993-08-06 |
JP3276011B2 true JP3276011B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=11681439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00801292A Expired - Lifetime JP3276011B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 遠心ポンプの羽根車 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3276011B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4875783B1 (ja) | 2011-09-15 | 2012-02-15 | 三菱重工業株式会社 | 磁気カップリングポンプ及びこれを備えているポンプユニット |
CN103047173B (zh) * | 2011-10-12 | 2015-02-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 获得离心泵蜗壳的高效低噪叶轮方法 |
CN102588332A (zh) * | 2012-03-08 | 2012-07-18 | 江苏大学 | 一种核主泵的离心式叶轮设计方法 |
CN102979759A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-03-20 | 江苏大学 | 一种多相混输泵叶轮的设计方法 |
-
1992
- 1992-01-21 JP JP00801292A patent/JP3276011B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05195989A (ja) | 1993-08-06 |
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