JP2000502158A - 遠心ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 間に複数の通路（１８）を形成するように離隔された前部シュラウドと後部シュラウドを含んでおり、これらの通路が複数のインペラ・ブレード（１９）によって離隔されている遠心ポンプ（１０）用のインペラ。インペラは出口直径Ｄ₂と入口直径Ｄ₁ を有している。各通路は幅がＢ₁ の通路入口（２１）を備えた入口部と、通路出口Ｂ₂ を有する出口部（２２）と、入口部と出口部の間にある中間部とを有している。入口部において、前部シュラウドが後部シュラウドから離れるように湾曲していて、通路出口幅Ｂ₂ が通路入口幅Ｂ₁ よりも小さくなるようになっている。最高効率点流量を増加させる方法はこのようなインペラを設け、かつインペラの入口部の壁部と補い合うとともに、インペラの主ライナまたはケーシング部（１２）を保持する内壁部を有する新しい前部ライナないしスロート・ブッシュ（１３）を設けることを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】 遠心ポンプ 本発明は遠心ポンプに関し、詳細にいえば、スラリ・ポンプに関するが、これ に限定されるものではない。 本発明は内部ライナを有する遠心ポンプに適用できるものであるが、このよう な特定の用途への言及を本発明の範囲に対する限定として取るべきではない。当 分野の技術者には、本発明が内部ライニングを有していないポンプにも適用でき ることが容易に明らかとなろう。 第１図は現在使用されている典型的な遠心スラリ・ポンプの一部の側断面図で ある。総括的に１０で示されているポンプはエラストマ・ライナ１１を備えてお り、これは剛性のハウジング（図示せず）の内部に取り付けられている。ライナ １１は主ライナ１２と前部ライナ１３（スロート・ブッシュと呼ばれることがよ くある）とを含んでいる。主ライナは２つの部品で形成されている。このような ものは当分野で周知であり、本明細書で詳細に検討するために示されているもの ではない。 ポンプ１０はさらに前部シュラウド１６および後部シュラウド１７を備えてい るインペラ１５を含んでいる。一連の通路１８がシュラウドの間に形成されてお り、これらの通路はブレードないしベーン１９によって互いに離隔されている。 ポンプ１０は入口２０を有しており、各通路は通路入口２１と通路出口２２を有 している。ポンプ入口２０は直径Ｄ₁ を有するものとして示されており、通路入 口２１は幅Ｂ₁ を有するものとして示されており、通路出口は幅Ｂ₂ を有するも のとして示されて いる。インペラの外径はＤ₂ で示されている。 すべての遠心ポンプはその効率が最高となる流量を有している。これを最高効 率点（ＢＥＰ： Best Efficiency Point）流量という。 第２図はポンプの水頭（または圧力）を流量に対してプロットした典型的な遠 心ポンプのグラフである。ＢＥＰ流量はグラフが最高点に到達したときのもので ある。 流れがＢＥＰ流量より低かったり、高かったりすると、効率はＢＥＰよりも低 くなる。ＢＥＰ流量はポンプの形状によって決定される。ポンプを作成するのに 最も実用的で、費用効果が高い方法は、ポンプを特定の負荷に適した一定の形状 で設計することである。通常、ポンプのＢＥＰ流量は最も経済的な運転を達成す るために、必要な流量ないし負荷流量にできるだけ一致するようにされる。 ポンプの形状が決定されると、ＢＥＰ流量を変更できる範囲はわずかなものと なる。可変形状遠心スラリ・ポンプの設計および製造は経済的ではない。ＢＥＰ 流量をわずかに変化させるために、インペラの構成の内部ライナ形状を変更する ことは可能である。しかしながら、このような変更は費用がかさみ、形状を変更 するための金型の改変が必要となる。これはポンプ・ライナに特に当てはまるも のである。 場合によっては、顧客が指定した必要流量ないし負荷流量が入手可能な一定形 状のポンプに対するＢＥＰ流量よりも高いことがある。この場合には、効率が最 適なものよりも低くなり、運転コストが高くなる。この状況は負荷流量が入手可 能な最も大きいポンプよりも大きい場合、あるいは負荷流量が２つの一 定ポンプ・モデルの間のものである場合に生じる。両方の場合に、必要とされる 増加が３５％程度までなのであれば、小さい方のポンプのＢＥＰ流量を増加させ るのが論理的である。 ＢＥＰ流量はさまざまなパラメータの内、ポンプ・ライナとインペラの幅によ って決定される。ＢＥＰ流量を増加させるには、インペラの幅を広げる必要があ る。主ポンプ・ライナを変更するのが実際的でも、経済的でもないため、インペ ラの出口幅を大きくすることはできない。 通常、増加させるのが必要なのは流量だけであり、ポンプの水頭（圧力）およ び速度はほぼ同じままでよい。ポンプ流量だけを増加させることは、ポンプの比 速度を増加させることである。これはポンプ流量、水頭および速度を組み込んだ 無次元の値であり、一般にポンプの設計を特徴づけるために適用される。比速度 、それ故ポンプ水頭はインペラの設計を変更することによって改善できる。 通常、現在知られている遠心ポンプにおいて、通路の入口および出口の幅はほ ぼ同一である。さらに、第１図に示すような傾斜角βは０ないし１５゜の範囲で ある。 傾斜角は通路の入口および出口の幅の中点を結ぶ線と、通路出口幅に直角な線 との間の角度と定義される。 本発明の目的は同じインペラ直径（Ｄ₂）と、現在知られている遠心ポンプに 比較してＢＥＰにおける流量が改善された通路出口幅（Ｂ₂）を有している改善 されたポンプを提供することである。 本発明の他の目的は本発明によるポンプに使用される改善されたインペラを提 供することである。 本発明の一態様によれば、間に複数の通路を形成するように離隔された前部シ ュラウドと後部シュラウドを含んでおり、これらの通路が複数のインペラ・ブレ ードによって離隔されている遠心ポンプ用のインペラであって、出口直径Ｄ₂ と 入口直径Ｄ₁ を有しており、各通路が幅がＢ₁ の通路入口を備えた入口部と、通 路出口Ｂ₂ を有する入口部と、入口部と出口部の間にある中間部とを有している インペラにおいて、入口部において、前部シュラウドが後部シュラウドから離れ るように湾曲していて、通路出口幅Ｂ₂ が通路入口幅Ｂ₁ よりも小さくなるよう になっていることを特徴とするインペラが提供される。 通路角β（本明細書で定義する）が１０゜ないし３５゜の範囲であることが好 ましい。好ましい実施の形態において、通路角は約２０゜である。 Ｄ₂ ／Ｄ₁ の比が１．５ないし３であり、Ｂ₁ ／Ｂ₂ の比が１．１ないし１． ６であることが好ましい。 本発明の他の態様によれば、主ライナと前部ライナの有無を問わないケーシン グと、上述のごときインペラを有するポンプが提供される。 上記の構成により、通路入口におけるインペラの幅を、主ライナまたはケーシ ングに影響を及ぼすことなく増やすことができる。改変が必要なのは前部ライナ ないしスロート・ブッシュに対してだけである。これらの改変は主ライナやケー シングを改変するのに比較してはるかに廉価である。上述のようにインペラを改 変すると、ＢＥＰ流量を増加させ、ポンプ比流量を増加させるという効果がある 。 本発明によるポンプの例示的な実施の形態を第３図に示すが、 この図においては、第１図に示したものと同様な部品の説明には、類似した参照 番号が使用されている。 第３図に示すように、ポンプ１０は、入口部１１Ａ、出口部１１Ｂおよび中間 部１１Ｃを含んでいる通路１８を含むインペラ１５を有している。通路の壁部は 出口部から入口部へかけて連続した滑らかな曲線を形成している。図示のように 、入口の幅Ｂ₁ は出口の幅Ｂ₂ よりも大きく、角度βは第１図に示した現在公知 のポンプのものよりも大きくなっている。 スラリ・ポンプの設計の実際は一般的に、入口および出口におけるインペラの 幅を第１図においてほぼ同じもの（すなわち、Ｂ₁ ＝Ｂ₂ ）としている。スラリ ・ポンプの通常の遠心設計に対する傾斜角βは０ないし１５゜である。角度βは 第１図および第３図に示すように、入口幅と出口幅の中点を結ぶ線と出口幅の中 点を通る垂直線との間の角度であると定義されている。入口幅（Ｂ₁）を通常の やり方では広げて、ポンプのキャビテーション性能を改善することもある。入口 幅と出口幅の比（Ｂ₁／Ｂ₂）は通常、１．０から１．１５まで変動する。 入口を「引き延ばし」た場合、入口幅と出口幅の比（Ｂ₁ ／Ｂ₂）を大きくし 、かつ通路の角度βを大きくすることができる。高いＢＥＰ流量が達成され、そ れ以上ではＢＥＰ流量の増加が低下する最適な比がある。ケーシング設計も最終 結果に影響しうる。大きい幅の比はＢ₁ ／Ｂ₂ ＝１．０ないし１．６である。角 度βは１０゜と３５゜の間で変動するものであり、２ないし２．５というＤ₂ ／ Ｄ₁ に対して最適な角度は約２０゜である。Ｄ₂ ／Ｄ₁ の比が大きくなると、入 口を引き延ばす実用性が下がり、達成できるそのβは小さくなる。 インペラ・ベーンの設計は混合流タイプのポンプと調和しており、かつ新たな 高い流量に合致するものでなければならない。ポンプの前部ライナとケーシング ・ハーフはインペラの新しい角度に合致するために、必要に応じ、変更される。 この方法はライナ付きスラリ・ポンプでは経済的なものであるが、同じ原理を ライナなしポンプにも適用できる。例 比較テストを第１図に示したタイプのインペラを有している従来のポンプと、 第３図に示したタイプのインペラを有しているポンプとについて行った。各ポン プの関連するパラメータは次のとおりである。 従来のポンプ 改変したポンプ Ｄ₂ １４２５ １４３５ Ｄ₁ ６２５ ６９０ Ｂ₁ ３２５ ４７０ Ｂ₂ ３２５ ４０８ 第４図および第５図は流量に対して水頭（揚程）をプロットしたものである。 各ポンプの最高効率（ＢＥＰ）において、水頭が２５メートルの改変ポンプが 同じ水頭の従来のポンプよりもかなり高い流量を有していることがわかる。 最後に、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本発明の各種の構造お よび構成に各種の変更、改変および／または追加を行えることを理解すべきであ る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年９月２２日（１９９７．９．２２） 【補正内容】 請求の範囲 １．ポンプが主ケーシングと、入口直径Ｄ₁ を有する前部ケーシングないしスロ ート・ブッシュと、インペラ外径がＤ₂ で、入口直径が前部ケーシングないしス ロート・ブッシュの入口直径とほぼ等しいインペラとを含んでいる、選択された パラメータの遠心ポンプに対するＢＥＰにおける流量を増加させる方法であって 、 （ａ）間に複数の通路を形成するように離隔された前部シュラウドと後部シュ ラウドを含んでおり、これらの通路が複数のインペラ・ブレードによって離隔さ れている遠心ポンプ用のインペラであって、出口直径Ｄ₂ と入口直径Ｄ₁ を有し ており、各通路が幅がＢ₁ の通路入口を備えた入口部と、通路出口Ｂ₂ を有する 出口部と、入口部と出口部の間にある中間部とを有しており、入口部において、 前部シュラウドが後部シュラウドから離れるように湾曲していて、通路出口幅Ｂ₂ が通路入口幅Ｂ₁ よりも小さくなるようになっている改変されたインペラとイ ンペラを置き換えるステップと、 （ｂ）改変されたインペラの前部シュラウドの壁と補い合うとともに、インペ ラの主ライナまたはケーシング部を保持する内壁部を有する改変されたケーシン グとケーシングを置き換えるステップと を備えている方法。 ２．通路角β（本明細書で定義する）が１０゜ないし３５゜の範囲である請求の 範囲第１項に記載の方法。 ３．通路角が約２０゜である請求の範囲第２項に記載の方法。 ４．Ｄ₂ ／Ｄ₁ の比が１．５ないし３．０である請求の範囲第１項ないし第３項 のいずれか一項に記載の方法。 ５．Ｂ₁ ／Ｂ₂ の比が１．１ないし１．６である請求の範囲第１項ないし第４項 のいずれか一項に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．間に複数の通路を形成するように離隔された前部シュラウドと後部シュラウ ドを含んでおり、これらの通路が複数のインペラ・ブレードによって離隔されて いる遠心ポンプ用のインペラであって、出口直径Ｄ₂ と入口直径Ｄ₁ を有してお り、各通路が幅がＢ₁ の通路入口を備えた入口部と、通路出口Ｂ₂ を有する入口 部と、入口部と出口部の間にある中間部とを有しているインペラにおいて、入口 部において、前部シュラウドが後部シュラウドから離れるように湾曲していて、 通路出口幅Ｂ₂ が通路入口幅Ｂ₁ よりも小さくなるようになっていることを特徴 とする遠心ポンプ用インペラ。 ２．通路角β（本明細書で定義する）が１０゜ないし３５゜の範囲である請求の 範囲第１項に記載のインペラ。 ３．通路角が約２０゜である請求の範囲第２項に記載のインペラ。 ４．Ｄ₂ ／Ｄ₁ の比が１．５ないし３．０である請求の範囲第１項ないし第３項 のいずれか一項に記載のインペラ。 ５．Ｂ₁ ／Ｂ₂ の比が１．１ないし１．６である請求の範囲第１項ないし第４項 のいずれか一項に記載のインペラ。 ６．入口直径がＤ₁ で、インペラ直径がＤ₂ である選択されたパラメータの遠心 ポンプに対するＢＥＰにおける流量を増加させる方法において、 （ａ）請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか一項に記載のインペラを設け るステップと、 （ｂ）インペラの入口部の壁部と補い合うとともに、インペ ラの主ライナまたはケーシング部を保持する内壁部を有する前部シュラウドない し前部ライナを設けるステップと を備えている方法。 ７．主ケーシングと、前部ケーシングないしスロート・ブッシュと、請求の範囲 第１項ないし第５項のいずれか一項に記載のインペラとを含んでおり、前記前部 シュラウドがインペラの入口部の壁部と補い合う内壁部を有しているポンプ。 ８．ケーシング内に配置された主ライナと前部ライナを含んでいる請求の範囲第 ７項に記載のポンプ。