JP3771794B2

JP3771794B2 - 遠心ポンプ

Info

Publication number: JP3771794B2
Application number: JP2000338117A
Authority: JP
Inventors: 真丈前川; 裕川田; 隆信小室; 和芳宮川; 直幸北島; 毅竹内; 康晴山本; 揚小西
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 2000-11-06
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2020-11-06
Also published as: JP2002081398A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遠心ポンプに関し、特にはその静止流路形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１７は典型的な高圧多段遠心ポンプの全体の断面図である。流体は吸込口から入り、各段の羽根車１を順次通過する毎に、単段羽根車揚程分昇圧され吐出口より高圧状態で流出する。
図１８（Ａ）は図１７のXVIIIA-XVIIIA 面に沿って見た、ある１つの段のポンプの断面図であって、羽根車１の周りに、基部２ａと基部２ａから延伸する舌部２ｂから成る固定案内羽根２が部分的にオーバーラップするように、周方向に３個所（但し固定案内羽根は１乃至複数箇所でも良い）、所定のピッチで配設されている。隣接する２つの固定案内羽根２の内の上流側の固定案内羽根２の、詳細にはその基部２ａの、内側面３と、下流側の固定案内羽根２の、詳細にはその舌部２ｂの外側面４で静止流路５が構成される。羽根車１から流出した流体は、舌部２ｂの舌端部６の先端の舌端６ａで画成される入口８から静止流路５内に入り、静止流路５おいて、減速し、速度エネルギーから圧力エネルギーに変換され次の段の羽根車入口に導かれる。
図１８の（Ｂ）は、図１８の（Ａ）の線XVIIIB-XVIIIB線に沿って見た断面である。
【０００３】
なお、特許請求の範囲を含め、本明細書に説明において、舌部、舌端部および舌端という用語を使用するが、舌部２ｂは固定案内羽根２の基部２ａから舌の様に延伸している部材全体を意味し、舌端部６はその先端部分を意味し、舌端６ａは、舌端部６の最先端を意味する。
【０００４】
上記のような、高圧ポンプのプラント配管系統内において、小流量運転を行った場合に、配管系統内の圧力脈動振幅が増加し、激しい振動が発生することがある。
これは、図１９の（Ａ）に示すようなポンプの、いわゆる、Ｑ−Ｈ特性（静特性を意味する）の右上がりの不安定域近傍で運転することによるサージング等の不安定現象、もしくは、配管系流体柱の固有振動数と連成した自励振動現象等であることが明らかになってきている。
【０００５】
従来は、こうしたトラブルの対策として、ポンプ運転点の下限を上げたり、配管系の変更により流体柱の固有振動数を変える等が行なわれてきたが後者は、系統変更が困難な場合が多く、その効果も不確さが残るため多くの場合前者の対策がなされている。一方、ポンプ運転点の下限（ミニマムフロー）の増加策は、必要以上の流量を送水するため、プラントシステムとしてのエネルギー損失につながったりバイパス流路等余分な配管が必要となる場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、ポンプ特性の不安定性そのものを低減することが望まれており、本発明はかかる状況に鑑み、ポンプ特性の安定性を向上することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
さて、本願出願人は、実験によって、定格点流量運転時では図２０（Ａ）に示すスムーズな流況を示すものが、図１９における低流量の不安定域（右上がり領域）のポンプ運転条件では、図２０の（Ｂ）に示すように渦を発生していることを確認した。
そして、この渦が拡大・発達して圧損が増加して、抵抗が不安定となり、その結果、ポンプの特性が不安定になるものと考えられる。
そこで、本発明では、上記知見に基づき以下のようにして、ポンプの安定性を向上する。
【０００８】
請求項１の発明によれば、回転駆動される羽根車の外側に軸方向に離間して形成された一対の軸方向側壁の間に、舌部を有する１個乃至複数の固定案内羽根を架橋配置し、固定案内羽根の内側面と固定案内羽根の外側面で静止流路を形成して成る遠心ポンプにおいて、
低流量時に固定案内羽根の舌端の近傍の径方向外側の領域に発生する渦を抑制するために、固定案内羽根の舌端の近傍の径方向外側の領域に渦発生抑制手段を設けたことを特徴とする遠心ポンプが提供される。
このように構成した遠心ポンプでは低流量時、渦発生抑制手段により渦発生が抑制されるので、ポンプ特性の安定性が向上する。
請求項２の発明では、固定案内羽根の舌端位置における静止流路の入口の径をＡとしたときに、舌端から上流側に長さＡの位置から下流側に長さ２Ａの位置までの区間の、固定案内羽根よりも径方向外側の領域に、渦発生抑制手段が設けられる。
【０００９】
請求項３の発明では、渦発生抑制手段が、軸方向側壁に設けられた、部分流量時の高い静圧領域と低い静圧領域とを結ぶ、１つ以上の再循環流路とされ、再循環流路を通る流れにより渦の発生が抑制される。
請求項４の発明では、特に、再循環流路が、軸方向側壁の壁面に形成した溝であって、該溝が部分流量時の強い静圧勾配に沿って形成されており、請求項５の発明では、特に、再循環流路が、渦発生領域の軸方向側壁の壁面に入口を有し、該入口より内側の壁面に出口を有する、軸方向側壁の内部に形成されたトンネル状の流路とされる。
【００１０】
請求項６の発明では、渦発生抑制手段が渦発生領域の上流部分の静止流路内に配設した１つ以上の渦撹乱板とされ、渦撹乱板によって渦の成長が抑制される。
請求項７の発明では、特に、渦撹乱板は、長手方向の軸線が定格点流量運転時に渦が発生しないように定格点流量運転時の流れ方向に略沿うように設置されている。
請求項８の発明では、渦発生抑制手段が渦発生領域の壁面に設けた１つ以上の突起又は凹凸とされ、突起又は凹凸により渦の発達が抑制される。
【００１１】
請求項９の発明では、渦発生抑制手段が、後流側が流路断面積が大きくなるように、周方向において略舌端の位置において、静止流路を形成する上流側の固定案内羽根の内側面、および、または、軸方向側壁面に設けた段差とされ、段差により渦の発達が抑制される。
【００１２】
請求項１０の発明では、複数の固定案内羽根を有していて、渦発生抑制手段が、静止流路を形成する上流側の固定案内羽根を貫通し該上流側の固定案内羽根の外側面に設けた開口と内側面に設けた開口の間を連通する連通穴であって、該連通穴の内側面の開口が周方向において下流側の固定案内羽根の舌端の位置にあるように形成されていて、連通穴の外側面開口から内側面開口へ流体が流れ渦の発達が抑制される。
【００１３】
請求項１１の発明では、複数の固定案内羽根を有していて、渦発生抑制手段が、静止流路を形成する前記外側面を提供する周方向において下流側の固定案内羽根の舌部の舌端部分の外側面に設けた開口と内側面に設けた開口の間を連通する連通穴とされ、連通穴の内側面開口から外側面開口へ流体が流れ渦の発達が抑制される。
【００１４】
請求項１２の発明では、遠心ポンプが、前段のポンプの静止流路の外側出口から、後段のポンプの羽根車室に伸びる戻り流路を有する多段遠心ポンプであって、複数の固定案内羽根を有し、
渦発生抑制手段が、前段のポンプの静止流路の後段側の軸方向側壁面の周方向において舌端の近傍の位置に設けた開口と、ポンプの戻り流路を形成する壁面に設けた開口を連通する連通穴とされ、連通穴のポンプの戻り流路を形成する壁面に設けた開口から前段のポンプの静止流路の後段側の軸方向側壁面の周方向において舌端の近傍の位置に設けた開口へ流体が流れ渦の発生が抑制される。
【００１５】
請求項１３の発明では、複数の固定案内羽根を有し、渦発生抑制手段が、静止流路を流れる流体が静止流路を形成する下流側の固定案内羽根の舌部の外面の舌端の直後流部分で剥離しないようにする剥離防止手段とされ、流体の剥離が防止されて渦の発生が抑制される。
請求項１４の発明では、特に、剥離防止手段が、静止流路を形成する前記外側面を提供する周方向において下流側の固定案内羽根の外側面を周方向において下流側の舌部の舌端から所定の区間にわたり滑らかに内側に凹ませた凹部とされ、請求項１５の発明では、特に、剥離防止手段が、さらに、前記凹部に対向するように、静止流路を形成する上流側の固定案内羽根の内側面を内側に滑らかに突出させた凸部を含むようにされている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。初めに第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、静止流路の軸方向の側壁に１つ以上の再循環流路を設けて再循環流路に沿う流体の流れを発生して渦の発生を抑制するものである。
図１がこの第１の実施形態における再循環流路を説明する図であって、（Ａ）は回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、（Ｂ）は図１のIB-IB 面に沿って見た断面図、（Ｃ）は図１の（Ａ）のIC-IC 面に沿って見た断面図である。
【００１７】
従来技術に関し、図１８に示したように、羽根車１の外側に軸方向に離間して形成されている一対の軸方向側壁７ａ，７ｂの間に、１乃至複数の固定案内羽根２が架橋配置されていて、固定案内羽根２の内の、上流側の固定案内羽根２の内側面３と下流側の固定案内羽根２の外側面４の間に静止流路５が形成されていて、下流側の固定案内羽根２の舌部２ｂの舌端６ａの付近の軸方向の一対の側壁７ａ，７ｂに、それぞれ、上流側の固定案内羽根２の内側面３で規定される外側端部と羽根車１の直外側の内側端部を結ぶように、放射方向とθの角度を成して、矩形断面の溝状の再循環流路１０が２本形成されている。
【００１８】
ここで、再循環流路１０を配設する領域について詳述する。図２は、再循環流路１０を設けない場合の渦の発生する領域を示す図であって、静止流路５の入口８のポート直径をＡとすると、舌端６ａから上流側にＡ、下流側に２Ａの範囲に、外周壁側から梨地表示したような幅で発生する。そこで、再循環流路１０は図２に示す渦発生領域を通過するように配設されている。
【００１９】
次に、再循環流路１０は放射方向とθの角度をなしている理由について説明する。図３には、再循環流路１０を設けない場合の当該部分の静圧分布（等静圧線）が示されている。再循環流路１０の内周側への流れは図３に示される静圧分布における静圧勾配によって生ずるので、再循環流路１０はこの勾配の強い方向に沿うように、等静圧線にほぼ直交する方向に傾斜されている。すなわち、θは等静圧線に直交する方向の放射線からの角度であり、概ね５度以上とされる。なお、図３の静圧流路３内に小さい文字で示されているのは静圧の大きさである。
【００２０】
第１の実施形態は上記のように構成され、その結果、図４に白抜きの矢印で示すように渦発生部の流体が再循環流路１０に沿って、内周側まで流れ去り、渦の形成が弱められ、安定したポンプ性能が得られる。
図５は、第１の実施形態の再循環流路によるポンプ特性の安定性を再循環流路の無い従来技術と比較したものであって、（Ａ）が従来技術の場合、（Ｂ）が本発明の第１の実施形態の場合である。
【００２１】
図５の（Ａ），（Ｂ）において、
横軸はポンプ流量の無次元値Ｑ／（Ｄ²・ｕ）
縦軸はポンプの揚程の無次元値ｇＨ／ｕ²、
ただし、
Ｑ：ポンプ吐出流量（ｌ／ｓ）、
Ｄ：羽根車出口径（ｍ）、
ｕ：出口周速（ｍ／ｓ）、
Ｈ：ポンプ揚程（ｍ）、
ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ²）、
である。
図５の（Ａ）と（Ｂ）を比較すると、再循環流路無しの従来技術（Ａ）に対して再循環流路有りの本発明（Ｂ）は不安定な右上がり勾配が弱くなり、ポンプ特性の安定性が向上している。
【００２２】
図６は再循環流路１０の溝断面形状の変形例であって、図６の（Ａ）は断面が円形のもの、図６の（Ｂ）は断面が台形のもの、図６の（Ｃ）は断面が三角形のものである。
【００２３】
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態が再循環流路１０が矩形断面の溝であるのに対して、穿孔したトンネル状の再循環流路２０としたものである。
図７の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）がこの第２の実施形態における再循環流路を説明する図であって、（Ａ）は回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、（Ｂ）は図１のVIIB-VIIB 面に沿って見た断面図、（Ｃ）は図１の（Ａ）のVIIC-VIIC 面に沿って見た断面図である。
トンネル状再循環流路２０の入口２１は、図２に示した渦発生領域内に設けられ、出口２２は図７の（Ｂ）に示されるように羽根車１出口付近の前シュラウド１Ｆ側及び後シュラウド１Ｒ側それぞれに設けられている。
【００２４】
この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様、円孔のトンネル型の再循環流路２０の入口部の渦発生領域の流体は、静圧が高いため再循環流路２０を通って内周側へ流出する。この吸い込み作用により不安定性の原因となる渦が減衰し、ポンプ特性が安定化する。そして、第１の実施形態に比して、流路壁に入口穴が存在するだけであり静止流路における定格点流量運転時の流れの乱れが少なく効率低下が抑制できる。
【００２５】
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は渦発生領域の上流部分に渦攪乱板を設けたものである。図８の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）がこの第３の実施形態における渦攪乱板を説明する図であって、（Ａ）は回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、（Ｂ）は図８のVIIIB-VIIIB 面に沿って見た断面図である。
渦撹乱板３０は、図８の（Ａ）に示されるように舌端６ａより若干上流側の位置において、（Ｂ）に示されているように一対の軸方向側壁７ａ，７ｂを結ぶように架橋配置されている。なお、渦撹乱板３０の断面形状は他に図８の（Ｃ）、（Ｄ）に示すような翼形、菱形等の流線形を呈しておればどのような形状でもよい。
【００２６】
第３の実施形態では、上記のように不安定性の原因となる渦発生領域の上流部分に渦撹乱板３０が設置され、図９に示されるように高速で羽根車側へ曲がる主流との干渉によって、渦形成領域が大きく乱され、安定した渦の発達が阻害される。これによりポンプ特性が安定化する。
一方、定格点流量運転時は、主流流れが渦撹乱板とほぼ平行であり、（平行になる様に設置する）流れの乱れを生じない。よって効率低下もほとんどない。
【００２７】
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は渦発生領域の壁面に渦攪乱突起を設けたものである。図１０の（Ａ），（Ｂ）がこの第４の実施形態における渦攪乱突起を説明する図であって、（Ａ）は回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、（Ｂ）は図１０のXB-XB 面に沿って見た断面図である。
渦撹乱突起４０は、図１０の（Ａ）に示されるように、周方向で下流側の固定案内羽根２の舌部２ｂの舌端６ａの位置、および、その直上流、直下流において、（Ｂ）に示されるように静止流路５の外周壁面、すなわち上流側の固定案内羽根２の内側面３、軸方向の両側壁７ａ，７ｂの壁面のそれぞれに設置されている。
【００２８】
不安定性の原因となる渦発生領域の壁面に渦撹乱突起４０を設置することにより、渦撹乱突起４０の周りの流れに乱れが生じ渦の発達が阻害され、ポンプ特性が安定化する。渦撹乱突起４０の大きさを考慮することで定格流量運転時の効率低下を最小限に抑えることができる。
なお、突起の形状は図１０の（Ｂ）のような四角錐型の他、円錐型、弾頭型、デルタ翼型、さらにはランダムな凹凸でもかまわない。
【００２９】
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は静止流路５内、詳細には入口８、すなわち周方向において下流側の固定案内羽根の舌部２ｂの舌端６ａの位置に、段差５０を設けたものである。図１１の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）がこの第５の実施形態における段差５０を説明する図であって、（Ａ）は静止流路５の外周側壁面、すなわち上流側の固定案内羽根２の内側面３、に段差を設けた場合、（Ｂ）は流路の軸方向の側壁７ａ，７ｂに段差を設けた場合を示し、（Ｃ）は図１１の（Ｂ）のXIC-XIC 面に沿って見た断面図である。
【００３０】
第５の実施形態は上記のように構成され、従来技術では固定案内羽根２の舌端部６に生じていた渦は、段差５０の後ろ側で発生するようになる。それと共に、旋回逆流してきた流れ（図中矢印）が段差に衝突して乱れるので、渦の安定した発達が抑制され、ポンプの性能が安定する。
【００３１】
次に、第６の実施形態について説明する。第６の実施形態は静止流路５を形成する上流側の固定案内羽根２に連通路を設けたものである。図１２の（Ａ），（Ｂ）がこの第６の実施形態を説明する図であって、（Ａ）は軸に直角な平面で切った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のXIIB-XIIB面に沿って見た断面図である。図示されるように、静止流路５を形成する上流側の固定案内羽根２の外側面４に設けた外側開口６０ａと内側面３に設けた内側開口６０ｂを連通する円形断面の連通路６０が形成されている。
【００３２】
第６の実施形態は上記のように構成されていて、外側開口６０ａの圧力が、内側開口６０ｂの圧力よりも高いので、外側開口６０ａから内側開口６０ｂに向かって流体の一部が流れ、静止流路５の入口９の近傍における渦の発生が抑制される。
したがって、内側開口６０ｂは、渦発生領域、好ましくは、流れ方向において、静止流路５を形成する下流側の固定案内羽根２の舌端６ａの近傍の位置に配設し、吹出す流体が図２の渦発生領域を通過する必要があるが、外側開口６０ａは圧力が高いので必ずしも図示の位置にある必要はない。
図１２の（Ｂ）は、管通路６０が側壁７ａと側壁７ｂの間の全幅にわたる長方形断面を有する変形例を示している。
【００３３】
次に、第７の実施形態について説明する。第７の実施形態は静止流路５を形成する下流側の固定案内羽根２の舌端部に連通路を設けたものである。図１３の（Ａ），（Ｂ）がこの第７の実施形態を説明する図であって、図１３の（Ａ）が連通路を通る軸に直角な平面で切った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のXIIIB-XIIIB面に沿って見た断面図である。図示されるように、静止流路５を形成する下流側の固定案内羽根２の舌部２ｂの舌端部６に、その外側開口７０ａと内側開口７０ｂを連通する円形断面の連通路７０が形成されている。
【００３４】
第７の実施形態は上記のように構成されていて、舌部２ｂの外側の流れよりも羽根車１に近い内側の流れの方が速度が大きく、外側開口７０ａにおける静圧が、内側開口７０ｂにおける静圧よりも高いので、外側開口７０ａから内側開口７０ｂに向かって液体の一部が流れ、静止流路５の入口９の近傍における渦の発生が抑制される。外周壁側開口７０ａの位置は、第１の実施の形態に関して説明したように静止流路５の入口８のポート径をＡとすると、舌端部６の先端から２Ａ程度の範囲内にあることが必要である。
図１３の（Ｂ）は、貫通路７０が側壁７ａと側壁７ｂの全幅にわたる長方形断面を有する変形例を示している。
【００３５】
次に、第８の実施の形態について説明する。この第８の実施の形態は、遠心ポンプが、前段のポンプの静止流路の外端から、後段のポンプの羽根車室に伸びる戻り流路を有する多段遠心ポンプの場合に適用されるものである。図１４の（Ａ），（Ｂ）が第８の実施の形態を説明する図であって、図１４の（Ａ）が軸に直角な平面で切った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のXIVB-XIVB面に沿って見た断面図である。
【００３６】
図１４の（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、舌端部の先端の近傍の前段のポンプの静止流路の後段側の軸方向側壁７ｂに開口８０ａを有し、後段のポンプへの戻り流路９を形成する壁面９ａに開口８０ｂを有する連通路８０を備えている。第８の実施形態は上記のように構成されていて、開口８０ｂにおける静圧は静止流路５の出口の静圧と略同じであって開口８０ａにおける静圧よりも高いので、連通路８０を通って戻り流路９から静止流路７へ向かって流体の一部が流れ、静止流路５の入口８の近傍における渦の発生が抑制される。
【００３７】
次に、第９の実施の形態について説明する。この第９の実施の形態は、静止流路に流入した流体が舌部の外側表面から剥離するのを防止するようにしたものである。図１５が第９の実施の形態を説明する図であって、静止流路５を形成する下流側の固定案内羽根２の舌部２ｂの外側面４の舌端部６の直下流の部分に内側に向けて滑らかに凹ませた凹部９０を形成ものである。第９の実施の形態はこのように構成されているので入口ポート９から静止流路５に流入した流体は舌部２ｂの外側面４に押し付けられるように流れ、外側面４から剥離せずに流れることができ、渦の発生が抑制される。
なお、凹部９０は、第１の実施の形態に関して説明したように静止流路５の入口ポートの径をＡとすると、舌端部６の先端から３Ａ程度の範囲内にあることが好ましい。
【００３８】
次に、第９の実施の形態の変形例について説明する。図１６が、この第９の実施の形態の変形例を説明する図であって、同図に示されるように、この第９の実施の形態の変形例は、第９の実施の形態における凹部９０に加えて、これに対向する上流側の固定案内羽根２の基部２ａの内側面３に、内側に滑らかに突出する凸部９１を形成したものである。第９の実施の形態の変形例はこのように構成されているので入口ポート９から静止流路５に流入した流体は、さらに強く舌部２ａの外面４に押し付けられ、より確実に渦の発生が抑制される。
【００３９】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、回転駆動される羽根車の外側に軸方向に離間して形成された一対の軸方向側壁の間に、舌部を有する１個乃至複数の固定案内羽根を架橋配置し、固定案内羽根の内側面と固定案内羽根の外側面で静止流路を形成して成る遠心ポンプにおいて、静止流路の実験的に確認された低流量時の渦発生領域、またはその近傍に、渦の発生を抑制する渦発生抑制手段が設けられ、渦発生抑制手段によって低流量時の渦の発生が抑制されてポンプは低流量でも安定して作動しポンプの安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の再循環流路を説明する図であって、
（Ａ）は回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、
（Ｂ）は図１の（Ａ）のIB-IB 面に沿って見た断面図、
（Ｃ）は図１の（Ａ）のIC-IC 面に沿って見た断面図、である。
【図２】低流量時の静止流路内の渦の発生領域を説明する図である。
【図３】低流量時の静止流路内の静圧分布を示す図である。
【図４】第１の実施形態における再循環流路の作用、効果を説明する図である。
【図５】第１の実施形態によるポンプ特性の安定性の向上を比較説明する図で、
（Ａ）は従来技術の場合を示し、
（Ｂ）は第１の実施形態の場合を示している。
【図６】再循環流路の溝の形状の他の例を示す図であって、
（Ａ）は断面が円形のもの、
（Ｂ）は断面が台形のもの、
（Ｃ）は断面が三角形のもの、である。
【図７】第２の実施形態のトンネル状の再循環流路を説明する図であって、
（Ａ）は回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、
（Ｂ）は図７の（Ａ）のVIIB-VIIB 面に沿って見た断面図、
（Ｃ）は図７の（Ａ）のVIIC-VIIC 面に沿って見た断面図、である。
【図８】第３の実施形態の渦撹乱板を説明する図であって、
（Ａ）は回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、
（Ｂ）は図８の（Ａ）のVIII-VIII 面に沿って見た断面図、
（Ｃ）は別の渦攪乱板の断面図、
（Ｄ）は別の渦攪乱板の断面図、である。
【図９】渦撹乱板による作用、効果を説明する図である。
【図１０】第４の実施形態の渦撹乱突起を説明する図であって、
（Ａ）は回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、
（Ｂ）は図１０の（Ａ）のXB-XB 面に沿って見た断面図、である。
【図１１】第５の実施形態の段差を説明する図であって、
（Ａ）は段差を外周壁に設けた場合の回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、
（Ｂ）は段差を軸方向の両側の壁に設けた場合の回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、
（Ｃ）は図１１の（Ｂ）のXIC-XIC 面に沿って見た断面図、である。
【図１２】第６の実施形態の連通路を説明する図であって、
（Ａ）は回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、
（Ｂ）は図１３の（Ａ）のXIIB-XIIB 面に沿って見た断面図、
（Ｃ）は別の断面形状の連通路の断面図、である。
【図１３】第７の実施形態の連通路を説明する図であって、
（Ａ）は回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、
（Ｂ）は図１３の（Ａ）のXIIIB-XIIIB 面に沿って見た断面図である。
【図１４】第８の実施形態の連通路を説明する図であって、
（Ａ）は回転軸に直角な平面に沿って見た断面図、
（Ｂ）は図１４の（Ａ）のXIVB-XIVB 面に沿って見た断面図である。
【図１５】第９の実施形態の凹部を説明する図である。
【図１６】第９の実施の形態の変形例における凹部および凸部を説明する図である。
【図１７】本発明が適用される多段遠心ポンプの断面図である。
【図１８】（Ａ）図１７のXVIIIA-XVIIIA 面に沿って見た断面図である。
（Ｂ）図１７の（Ａ）のXVIIIB-XVIIIB 面に沿って見た断面図である。
【図１９】ポンプ特性を説明する図である。
【図２０】（Ａ）従来技術において渦の発生していない時の流れを説明する図である。
（Ｂ）従来技術において渦の発生している時の流れを説明する図である。
【符号の説明】
１…羽根車
２…固定案内羽根
２ａ…基部
２ｂ…舌部
３…（固定案内羽根の）内側面
４…（固定案内羽根の）外側面
５…静止流路
６…舌端部
６ａ…舌端
７ａ，７ｂ…側壁
８…（静止流路の）入口
９…戻り流路
１０…（溝型）再循環流路
２０…（トンネル型）再循環流路
３０…渦攪乱板
４０…渦攪乱突起
５０…段差
６０…連通路
７０…連通路
８０…連通路
９０…凹部
９１…凸部

Claims

回転駆動される羽根車の外側に軸方向に離間して形成された一対の軸方向側壁の間に、舌部を有する１個乃至複数の固定案内羽根を架橋配置し、固定案内羽根の内側面と固定案内羽根の外側面で静止流路を形成して成る遠心ポンプにおいて、
低流量時に固定案内羽根の舌端の近傍の径方向外側の領域に発生する渦を抑制するために、固定案内羽根の舌端の近傍の径方向外側の領域に渦発生抑制手段を設けたことを特徴とする遠心ポンプ。
固定案内羽根の舌端位置における静止流路の入口の径をＡとしたときに、舌端から上流側に長さＡの位置から下流側に長さ２Ａの位置までの区間の、固定案内羽根よりも径方向外側の領域に、渦発生抑制手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
渦発生抑制手段が、軸方向側壁に設けられた、部分流量時の高い静圧領域と低い静圧領域とを結ぶ、１つ以上の再循環流路であることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心ポンプ。
再循環流路が、軸方向側壁の壁面に形成した溝であって、該溝が部分流量時の強い静圧勾配に沿って形成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の遠心ポンプ。
再循環流路が、渦発生領域の軸方向側壁の壁面に入口を有し、該入口より内側の壁面に出口を有する、軸方向側壁の内部に形成されたトンネル状の流路であることを特徴とする請求項３に記載の遠心ポンプ。
渦発生抑制手段が、渦発生領域の上流部分の静止流路内に配設した１つ以上の渦撹乱板であることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心ポンプ。
渦撹乱板は、長手方向の軸線が定格点流量運転時に渦が発生しないように定格点流量運転時の流れ方向に略沿うように設置されていることを特徴とする請求項６に記載の遠心ポンプ。
渦発生抑制手段が渦発生領域の壁面に設けた１つ以上の突起又は凹凸であることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心ポンプ。
渦発生抑制手段が、後流側が流路断面積が大きくなるように、周方向において略舌端の位置において、静止流路を形成する上流側の固定案内羽根の内側面、および、または、軸方向側壁面に設けた段差である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の遠心ポンプ。
複数の固定案内羽根を有し、渦発生抑制手段が、静止流路を形成する上流側の固定案内羽根を貫通し該上流側の固定案内羽根の外側面に設けた開口と内側面に設けた開口の間を連通する連通穴であって、該連通穴の内側面の開口が、静止流路を形成する前記外側面を提供する周方向において下流側の固定案内羽根の舌端の位置にあるように形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の遠心ポンプ。
複数の固定案内羽根を有し、渦発生抑制手段が、静止流路を形成する前記外側面を提供する周方向において下流側の固定案内羽根の舌部の舌端部分の外側面に設けた開口と内側面に設けた開口の間を連通する連通穴である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の遠心ポンプ。
遠心ポンプが、前段のポンプの静止流路の外側出口から、後段のポンプの羽根車室に伸びる戻り流路を有する多段遠心ポンプであって、複数の固定案内羽根を有し、
渦発生抑制手段が、前段のポンプの静止流路の後段側の軸方向側壁面の周方向において舌端の近傍の位置に設けた開口と、ポンプの戻り流路を形成する壁面に設けた開口を連通する連通穴であることを特徴とする、ことを特徴とする請求項１または２に記載の遠心ポンプ。
複数の固定案内羽根を有し、渦発生抑制手段が、静止流路を流れる流体が、静止流路を形成する前記外側面を提供する周方向において下流側の固定案内羽根の舌部の外面の舌端の直後流部分で剥離しないようにする剥離防止手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心ポンプ。
剥離防止手段が静止流路を形成する前記外側面を提供する周方向において下流側の固定案内羽根の外側面を周方向で舌部の舌端から所定の区間にわたり滑らかに内側に凹ませた凹部であることを特徴とする請求項１３に記載の遠心ポンプ。
剥離防止手段が、さらに、前記凹部に対向するように、静止流路を形成する上流側の固定案内羽根の内側面を内側に滑らかに突出させた凸部を含むことを特徴とする請求項１４に記載の遠心ポンプ。