JP3319815B2 - 渦流ポンプ - Google Patents
渦流ポンプInfo
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
特性を有する小型ポンプである渦流ポンプに関するもの
である。
プとして、従来から渦流ポンプが知られている。この渦
流ポンプは、構造が簡単であるとともに堅牢であること
から、従来から家庭用揚水ポンプを始め、種々の目的に
応じて広く用いられている。このような小容量高揚程の
渦流ポンプは、一般には図6および図7に模式的に示す
ような構造を有している。図6および図7において、こ
の渦流ポンプ1は、ケーシング2内に収容された羽根車
3を備えており、この羽根車3はケーシング2に回転可
能に支持された回転軸4に固定されていて、ケーシング
2内で回転可能とされている。羽根車3の外周縁部の両
側面には、所定数の扇形の溝5,5,…が周方向に所定の
間隔を置いて環状に形成されており、したがって羽根車
3は渦流型羽根車となっている。
6により仕切られたほぼ環状の流体通路7が溝5,5,…
含むような幅で形成されている。この流体通路7の一端
部には入口ポート7aが形成されているとともに、流体
通路7の他端部には出口ポート7bが形成されている。
そして、入口ポート7aには吸込通路8が接続されてい
るとともに、出口ポート7bには吐出通路9が接続され
ている。その場合、吸込通路8および吐出通路9は、羽
根車3の外周縁の外側に設けられている。
ては、羽根車3が図7において矢印で示す反時計方向に
回転することにより、流体が矢印A方向、すなわち羽根
車3の外周縁の外側から吸込通路8および入口ポート7
aを通して流体通路7内に吸い込まれる。流体通路7内
に吸い込まれた流体は、溝5内に流入し、溝5とともに
反時計方向に回転する。このため、溝5内の流体は遠心
力によって外側に向かって放出されるようになり、放出
の際の流体の運動エネルギにより流体通路7内の流体の
圧力が次第に上昇する。そして、圧力の上昇した流体が
出口ポート7bを通って吐出通路9から矢印B方向に吐
出される。このとき、溝5内の流体が溝5から外側に放
出されたあとに、流体通路7内の流体が再び溝5内に流
入するので、図6に示すように流体は各溝5において渦
Cを巻きながら流体通路7内を入口ポート7aから出口
ポート7bまで搬送されるようになる。
ンプ1においては、効率が低く、高々35%程度の効率
しか得られないという問題がある。そこで、渦流ポンプ
1の性能を向上する一つの要素として、葛西泰二郎、生
井武文、妹尾泰利、「ウェスコポンプの研究(第1
報)」(機械学会論文集 17巻 56号 昭和26年 発
行)の論文により、次のことが指摘されている。
は、流体通路7内の流体との圧力分布は、流体通路7の
入口ポート7a領域付近において流体の圧力が最も低下
する分布となっている。このことから、渦流ポンプ1の
入口が流体の圧力の低下に大きく影響していることがわ
かり、したがって入口の改良が渦流ポンプ1の性能を向
上させる重要な要素の一つとなっている。
種々の研究が行われてきているが、いまだポンプ性能を
大幅に向上させることはできないのが現状である。
で、従来の渦流ポンプ1は小型ポンプのみに限定されて
用いられ、その結果渦流ポンプの用途は例えば前述のよ
うな家庭用揚水ポンプ等の特殊な用途に限定され、渦流
ポンプが一般産業用として広く用いることはできないと
いう問題がある。
求されてきている。このような要求に応えるためには、
羽根車の外周速度を、要求される高い揚程に見合うよう
により一層高速にすることが考えられる。しかしなが
ら、前述の論文によって指摘されているように、羽根車
の外周速度をより一層高速にすると、入口に影響による
キャビテーションや流量の限界等により、ポンプ効率が
更に一層低下してしまう。したがって、羽根車の外周速
度を単純に高速にすることは、あまり現実的でない。
たものであって、その目的は、効率を更に一層向上でき
るとともに、揚程をより一層高くできる簡単な構造の渦
流ポンプを提供することである。
めに、請求項1の発明は、ケーシングと、このケーシン
グ内に回転可能に収容され、外周縁部に環状に配設され
た多数の溝を有する渦流型羽根車と、前記ケーシング内
の前記多数の溝の位置に形成されているとともに前記ケ
ーシングの隔壁によって一部が仕切られ、流体が一端部
に形成された入口ポートから他端部に形成された出口ポ
ートへ搬送されるほぼ環状の流体通路と、前記入口ポー
トに接続される吸込通路と、前記出口ポートに接続され
る吐出通路とを備えている渦流ポンプにおいて、前記入
口ポートが前記溝の側方に位置して設けられており、前
記吸込通路が前記流体通路の前記入口ポートに、前記渦
流型羽根車の前記外周縁部より内側から前記渦流型羽根
車の回転方向に巻き回されて径方向かつ回転方向に接続
されていることを特徴としている。
流側に遠心型羽根車が配設されて、上流側の前記遠心型
羽根車と下流側の前記渦流型羽根車とからなる二段構造
の羽根車が形成されており、更に前記遠心型羽根車の入
口側に接続された遠心型羽根車側吸込通路が設けられて
いるとともに、前記遠心型羽根車の出口側に接続され
た、一段目の前記遠心型羽根車から二段目の前記渦流型
羽根車への通路が設けられ、この通路はその径方向幅が
内側から外側に向かいかつ前記遠心型羽根車の回転方向
に向かって次第に大きくなるように渦巻状に形成されて
いるとともに、前記流体通路の前記入口ポートに接続さ
れる前記吸込通路がこの通路に連続するようにして形成
されていることを特徴としている。
ンプにおいては、吸込通路を通って吸い込まれてくる流
体が、渦流型羽根車の外周縁部より内側から渦流型羽根
車の回転方向に巻き回して流体通路内で渦流型羽根車の
溝の側方に径方向かつ回転方向に沿って流入するので、
図5に示す特性曲線が得られるようになる。この特性曲
線から明らかなように、本発明による渦流ポンプの効率
は、従来の渦流ポンプの効率に比し大幅に向上するよう
になる。しかも、ポンプの揚程が従来の渦流ポンプに比
べてより一層高くなる。
ンプの吸込通路のみが、従来の渦流ポンプに対して変更
されるので、構造が簡単であるばかりでなく、変更にと
もなう製造コストの上昇が抑制される。
ンプは一段目の遠心型羽根車と二段目の渦流型羽根車と
の2段構造の渦流ポンプとして構成され、しかも遠心型
羽根車から吐出されかつ吸込通路を通って吸い込まれて
くる流体が、渦流型羽根車の外周縁部より内側から渦流
型羽根車の回転方向に巻き回して流体通路内で渦流型羽
根車の溝の側方に流入するようになる。したがって、遠
心型羽根車によって高速かつ高圧にされた流体が、渦流
型羽根車の溝がある流体通路に効率よく吸い込まれるよ
うになる。その結果、請求項2の発明の渦流ポンプは、
図5に示す効率の特性曲線が請求項1の発明のポンプよ
り更に向上するようになる。しかも、遠心ポンプの有す
る低NPSH特性に基づいてポンプが高速で運転可能と
なるので、揚程もより一層高くなる。
る。図1は、本発明の一実施例を部分的に切り欠いて示
す正面図、図2は図1の左側面図である。なお、前述の
従来の渦流ポンプの構成要素と対応する構成要素には同
じ符号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。
渦流ポンプ1においては、流体通路7の入口ポート7a
が渦流型羽根車3の溝5の側方で、流体通路7の周方向
に沿って円弧状に形成されている。そして、吸込通路8
がこの入口ポート7aに、溝5が形成されている渦流型
羽根車3の外周縁部より内側、すなわち回転軸4側から
矢印で示す渦流型羽根車3の回転方向に巻き回されて径
方向にかつ回転方向に接続されている。本実施例の渦流
ポンプの他の構成は、前述の図6および図7に示す従来
の渦流ポンプ1と同じである。
プ1では、渦流型羽根車3が反時計方向に回転すると、
吸込通路8を通って吸い込まれてくる流体は、渦流型羽
根車3の外周縁部より内側、すなわち回転軸4側から渦
流型羽根車3の回転方向に巻き回されて入口ポート7a
から流体通路7内で渦流型羽根車3の溝5の側方へ径方
向かつ回転方向に流入するようになる。
からみた、図4のIIIーIII線に沿う断面図、図4は、図
3のIVーIV線に沿う断面図である。なお、前述の従来の
渦流ポンプの構成要素と対応する構成要素には同じ符号
を付すことにより、その詳細な説明は省略する。
おいては渦流ポンプ1の渦流型羽根車3の回転軸4に、
遠心ポンプ10の遠心型羽根車11が渦流型羽根車3の
吸込通路8の上流側に位置して固定されている。したが
って、渦流型羽根車3と遠心型羽根車11とは一緒に図
4において同じ反時計方向に回転するようになる。この
遠心型羽根車11は、従来の一般的な遠心ポンプの遠心
型羽根車から構成することができる。
2が、回転軸4と同軸上に軸方向に延設されている。ま
た、遠心ポンプ10の遠心ポンプ用流体通路13が、遠
心型羽根車13の外周縁のまわりを1周して形成されて
いる。その場合、図4から明らかなようにこの遠心ポン
プ用流体通路13は、径方向幅が内側から外側に向かい
かつ遠心型羽根車11の回転方向、すなわち図4に矢印
で示す反時計方向に向かって次第に大きくなるように渦
巻状に形成されている。
ンプ1の流体通路7の入口ポート7aとを連通する通路
14が、遠心ポンプ用流体通路13の渦巻状形状に連続
するようにして形成されている。この通路14は、溝5
が形成されている渦流型羽根車3の外周縁部より内側、
すなわち回転軸4側から渦流型羽根車3および遠心型羽
根車11の回転方向に巻き回されて、入口ポート7aに
径方向かつ回転方向に接続されている。したがって、こ
の通路14は、渦流ポンプ1の吸込通路8となってい
る。このように本実施例のポンプは、一段目の遠心型羽
根車11と二段目の渦流型羽根車3との2段構造の渦流
ポンプとして構成されている。
回転して渦流型羽根車3と遠心型羽根車11とが回転す
ると、流体が矢印D方向から遠心ポンプ用吸込通路12
を通って吸い込まれる。吸い込まれた流体は遠心羽根車
11によって高速、高圧にされながら、流体通路13を
通って通路14から渦流ポンプ1の方へ搬送される。遠
心ポンプ10から通路14を通って搬送される流体、す
なわち渦流ポンプ1の吸込通路8を通って吸い込まれる
高速、高圧の流体は、前述の実施例と同様に渦流型羽根
車3の外周縁部より内側、すなわち回転軸4側から渦流
型羽根車3の回転方向に巻き回されて、入口ポート7a
から流体通路7内に流入する。
1の性能試験を行った結果、得られた特性曲線である。
図5において、四角は前述の図1および図2に示す第1
実施例に相当する渦流ポンプの特性曲線であり、丸は前
述の図3および図4に示す第2実施例に相当する二段構
造の渦流ポンプの特性曲線である。その場合、第1実施
例に相当する渦流ポンプ1として、図3および図4に示
す第2実施例のポンプにおいて遠心型羽根車11を削除
して得られるポンプを用いた。なお、比較するために従
来の渦流ポンプの特性曲線も同じ図中に三角で示した。
径Dが86mm、厚みbが6mm、全溝数120、遠心形羽
根車11の直径Dが65mm、入口径dが23mm、出口幅
bが6.5mm、羽根数12(小羽根数9)のものを用い
た。ポンプ回転数は3,350r.p.mと設定した。
施例のポンプの効率ηは、従来の渦流ポンプの効率ηよ
り大幅に高い効率ηが得られ、本発明の第2実施例のポ
ンプの効率ηは第1実施例のポンプの効率ηよりさらに
高い効率ηが得られた。また、揚程Hも、効率と同様に
第1実施例のポンプの揚程Hが、従来の渦流ポンプの揚
程Hより大幅に高い揚程Hが得られ、第2実施例のポン
プの揚程Hが第1実施例のポンプの揚程Hよりさらに高
い揚程Hが得られた。更に、必要とする動力Pは二つの
実施例の渦流ポンプとも従来の渦流ポンプに比べてほぼ
同じかやや低い結果が得られた。なお、従来の渦流ポン
プの水量Qの低い部分については測定が正確にできない
ので、図示していない。
プによれば、従来の渦流ポンプに比べてほぼ同じ動力で
効率ηおよび揚程Hをともに大幅に向上させることがで
きるようになる。
が大幅に向上する理由は必ずしも明確ではないが、次の
ようなことが考えられる。すなわち、図1および図2に
おいて、吸込通路8から流体通路7内に流入する流体の
流れは、径方向内側から外側に向かう向きの流れの成分
と渦流型羽根車3の回転方向の流れの成分とから構成さ
れるようになる。したがって、吸込通路8から流体通路
7内に流入する流体の流れは溝5内の流体の流れに近い
ものとなり、流体のこれら二つの流れが激しく衝突する
ようなことはなくなる。その結果、流体通路7の入口ポ
ート7a領域付近において低圧部が発生しなくなり、渦
流ポンプ1の吐出圧が上昇する。これにより、渦流ポン
プ1の効率が大幅に上昇するとともに、揚程もより一層
高くなる。
ポンプは、効率および揚程とも高くなる他、次の効果が
得られる。すなわち、第1実施例の渦流ポンプでは、渦
流ポンプ1の吸込通路8のみを、従来の渦流ポンプに対
して変更するだけでよいので、構造が簡単であり、コス
トがほとんどアップしない。また、第2実施例の渦流ポ
ンプでは、遠心ポンプ10によって高速かつ高圧にされ
た流体が渦流ポンプ1に吸い込まれるようになるため、
吐出圧を更に一層高くでき、ポンプ効率を更に一層向上
できる。
の回転軸4に遠心型羽根車11を固定するようにしてい
るが、渦流型羽根車3の回転軸を渦流型羽根車3の回転
軸4とは別個に設けて、渦流型羽根車3と遠心型羽根車
11とを互いに独立して回転制御するようにしてもよ
い。
1の発明の渦流ポンプによれば、吸込通路を通って吸い
込まれてくる流体を、渦流型羽根車の外周縁部より内側
から渦流型羽根車の回転方向に巻き回して流体通路内で
渦流型羽根車の溝の側方に径方向かつ回転方向に流入さ
せているので、図5に示すような特性曲線が得られる。
したがって、ポンプの効率を大幅に上昇させることがで
きるとともに、ポンプの揚程をより一層高くすることが
できる。
プの吸込通路のみを、従来の渦流ポンプに対して変更す
るだけでよいので、構造が簡単であるばかりでなく、変
更にともなう製造コストの上昇を抑制できる。
遠心型羽根車と二段目の渦流型羽根車とからなる2段構
造の渦流ポンプとして構成し、しかも遠心型羽根車から
吐出されかつ吸込通路を通って吸い込まれてくる流体
を、渦流型羽根車の外周縁部より内側から渦流型羽根車
の回転方向に巻き回して流体通路内で渦流型羽根車の溝
の側方に径方向かつ回転方向に流入させているので、ポ
ンプの吐出圧をより一層高めることができ、ポンプの効
率を更に一層向上することができる。しかも、遠心ポン
プの有する低NPSH特性に基づいてポンプを高速で運
転することができるので、揚程もより一層高くすること
ができる。
的に切り欠いて示す正面図である。
左側面図である。
I−III線に沿う断面図である。
示す図である。
正面図である。
欠いて示す左側面図である。
4…回転軸、5…溝、6…隔壁、7…流体通路、7a…
入口ポート、7b…出口ポート、8…吸込通路、9…吐
出通路、10…遠心ポンプ、11…遠心型羽根車、12
…遠心ポンプ用吸込通路、13…遠心ポンプ用流体通
路、14…通路
Claims (2)
- 【請求項1】 ケーシングと、このケーシング内に回転
可能に収容され、外周縁部に環状に配設された多数の溝
を有する渦流型羽根車と、前記ケーシング内の前記多数
の溝の位置に形成されているとともに前記ケーシングの
隔壁によって一部が仕切られ、流体が一端部に形成され
た入口ポートから他端部に形成された出口ポートへ搬送
されるほぼ環状の流体通路と、前記入口ポートに接続さ
れる吸込通路と、前記出口ポートに接続される吐出通路
とを備えている渦流ポンプにおいて、 前記入口ポートが前記溝の側方に位置して設けられてお
り、 前記吸込通路が前記流体通路の前記入口ポートに、前記
渦流型羽根車の前記外周縁部より内側から前記渦流型羽
根車の回転方向に巻き回されて径方向かつ回転方向に接
続されていることを特徴とする渦流ポンプ。 - 【請求項2】 前記吸込通路の上流側に遠心型羽根車が
配設されて、上流側の前記遠心型羽根車と下流側の前記
渦流型羽根車とからなる二段構造の羽根車が形成されて
おり、更に前記遠心型羽根車の入口側に接続された遠心
型羽根車側吸込通路が設けられているとともに、前記遠
心型羽根車の出口側に接続された、一段目の前記遠心型
羽根車から二段目の前記渦流型羽根車への通路が設けら
れ、この通路はその径方向幅が内側から外側に向かいかつ前
記遠心型羽根車の回転方向に向かって次第に大きくなる
ように渦巻状に形成されているとともに、 前記流体通路
の前記入口ポートに接続される前記吸込通路がこの通路
に連続するようにして形成されていることを特徴とする
請求項1記載の渦流ポンプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12575493A JP3319815B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 渦流ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12575493A JP3319815B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 渦流ポンプ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06330879A JPH06330879A (ja) | 1994-11-29 |
JP3319815B2 true JP3319815B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=14917990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12575493A Expired - Lifetime JP3319815B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 渦流ポンプ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3319815B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4801377B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2011-10-26 | 三菱重工業株式会社 | ターボ圧縮機 |
KR101272495B1 (ko) * | 2012-03-30 | 2013-06-10 | (주)유연웨스텍 | 웨스트코 펌프 |
-
1993
- 1993-05-27 JP JP12575493A patent/JP3319815B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06330879A (ja) | 1994-11-29 |
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