JPH08121394A - ディフューザポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ディフューザ流路側壁５面に複数の孔８を設け
て、溝９で連通させる。これにより、流路翼間内に生じ
ている圧力差を低減させ、圧力脈動や、機械自身及び配
管等の振動を低減させる。 【効果】圧力脈動が低減され、羽根干渉によって発生し
ていた流体力が低減される。また、羽根翼間内に生じて
いた変動圧力分布の偏りも緩和されて、圧力回復がスム
ーズに行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディフューザポンプに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、遠心ポンプの羽根車出口付近に
おける流体の流れは、羽根車内流路における境界層の発
達や、羽根肉厚部の後流および羽根まわりの循環流れ等
の影響を受け、不均一な流速分布になることが知られて
いる。ディフューザポンプの場合は、このような不均一
な出口流れをもつ羽根車が回転すると、ディフューザ羽
根の前縁部と干渉し、ディフューザ入口の流れは非定常
な流れとなる。このような非定常な流れが、ポンプの回
転数Ｎ（１／sec ）と羽根車羽根枚数Ｚｉの積ｆ＝Ｚｉ
×Ｎ（１／sec ）を基本周波数とする圧力脈動を生じ
る。この圧力脈動が、ポンプの吸込・吐出管路を伝わ
り、ポンプシステムの騒音および振動発生の原因となる
ことが知られている。

【０００３】上記のような羽根車出口の非定常な流れ
は、流れが羽根出口から離れるに従って、変動幅が減衰
するので、羽根車羽根出口とディフューザ入口との隙間
を大きくすることにより、圧力脈動を低減できる。しか
し、それらの間隙を大きくすると、ポンプ効率の低下を
招くことから好ましくない。

【０００４】また、ほかの圧力脈動低減方法として、特
開昭53−33405 号公報に記載されているように、相干渉
しあう羽根車羽根先端とケーシング舌部の先端縁を互い
に逆方向に傾斜させる方法が知られている。この方法の
場合は、ケーシング舌部の先端縁に対して、羽根車羽根
先端が逆向きに傾斜しているため、回転の際ハブ側とシ
ュラウド側での通過に時間遅れが生じる。こうして、羽
根は舌部を徐々に通過することで急激な圧力変動を回避
でき、吐出圧力の脈動圧は低減される。

【０００５】また、特開平5−187398 号公報に記載され
ているように、ディフューザの流路を隔壁により軸方向
に二分割する方法が知られている。この方法の場合は、
分割された二つの流路の羽根位置を、半ピッチ（隣接す
る羽根の入口における間隔の１／２）だけずらすと、圧
力脈動の位相が両通路で１／２波長ずれることになるか
ら、二つの流路の出口圧力のアンバランスが相殺されて
圧力脈動が小さくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭53−33
405 号公報に記載されている羽根車の場合、圧力回復用
のディフューザが設けられていないため、羽根車羽根と
ディフューザ羽根の干渉低減には効果が少ない。

【０００７】一方、火力発電所に設けられるボイラ給水
ポンプは、高揚程が要求されるのでディフューザポンプ
が好敵であることから、ディフューザポンプの圧力脈動
を低減して、騒音や振動が少なく、かつ効率低下や不安
定特性などを供わない給水ポンプの実現が要望されてい
る。

【０００８】本発明の目的は、圧力脈動を低減でき、か
つ製作が簡単で、性能低下が少ない遠心型のディフュー
ザポンプを得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のディフューザポンプは、ディフューザ流路
の翼間壁面に孔やバイパス管を介して、同じ翼間内や異
なる翼間を連通させたことを特徴とする。

【００１０】この場合、連通させるのは、干渉によって
発生する圧力脈動が、互いに打消し合う位置とするのが
好ましい。また、ポテンシャル干渉の影響から、ディフ
ューザ羽根入口部の負圧面（凹面）側での圧力変動振幅
が特に大きいことから、この付近の圧力脈動を低減する
ように連通させるのが好ましい。

【００１１】

【作用】このように構成されることにより、本発明によ
れば次の作用により上記目的が達成される。

【００１２】まず、本発明の遠心型ディフューザポンプ
の場合の圧力脈動は、前述したように、羽根車の出口流
れとディフューザ羽根入口との干渉により生じ、羽根車
の１ピッチの回転に要する時間を基本周波数とする圧力
脈動を生じる。また、その圧力脈動は各ディフューザ羽
根の入口で発生し、これらがボリュート出口へ伝わり、
それらの合成された圧力脈動波が吐出し配管に伝わるこ
とになる。また、一部は羽根車内を通って吸込配管にも
伝わる。

【００１３】この圧力脈動は、羽根のポテンシャル干渉
によるものと、ディフューザ羽根入口での羽根車羽根通
過の際の後流による変動圧力に起因する。この圧力脈動
は、ディフューザ羽根翼間１ピッチ内において周方向・
径方向共に分布がついて、羽根車羽根通過とともに時々
刻々と変化している。図４および図５に、異なる翼間に
おいて、回転軸中心から同一半径位置のａ，ｂ点での圧
力変動の波形を示すが、圧力のピークの位相がずれてい
る。

【００１４】ところで、本発明のディフューザポンプ
は、ディフューザの流路側壁面に複数の孔を９を設け
て、これらをバイパス管で連通させていることから、流
路内で生じる局所的な圧力差を回避することができ、圧
力回復がスムーズに行われる。特に、ディフューザ羽根
入口の負圧面（凹面）側をバイパス管で連通させると、
圧力脈動に位相ずれが生じているため、圧力のピークが
互いに打ち消され、圧力脈動を大幅に減少させることに
なる。

【００１５】

【実施例】図２に本発明の一実施例の輪切型多段給水ポ
ンプの縦断面図を示す。図２において、吸込ケーシング
６と吐出ケーシング７の間で、初段から最終段までの流
路を羽根車１，ディフューザ２，内部ケーシング３，水
返し羽根４を構成している。図１に示すように、ディフ
ューザ２の側壁５には、流水部１０から外側まで側壁を
貫通する孔８が設けられ、それらを円周方向に設けた溝
９（バイパス管）によって連通されている。

【００１６】このように構成される本実施例の動作につ
いて次に説明する。

【００１７】ポンプ吸込ケーシング６から流入した流れ
は、羽根車１の回転により昇圧され、ディフューザ２へ
吐出される。ここで流れは減速し、静圧回復した流れは
さらに戻り流路を経て水返し羽根４を通り、次の羽根車
に流入する。

【００１８】羽根車１の出口部の流れは、前述したよう
に、羽根の厚みや羽根車１内の羽根面に沿う流れの境界
層の発達等の影響を受けて、羽根車１の羽根間隔を１ピ
ッチとする不均一な流速分布になっている。そして、こ
の不均一な流れがディフューザ羽根２の入口を通過する
際に、この１ピッチの回転に要する時間を基本周波数と
する圧力脈動が生じる。発生した圧力脈動は最終段から
吐出ケーシング７に伝達され、吐出管に伝わる。また、
一部は羽根車内を通って吸込管内へ伝わる。

【００１９】しかし、本実施例によると、ディフューザ
羽根翼間側壁面に孔８を設けて、溝９（バイパス管）で
連通させている。したがって、羽根車１から出た流れが
ディフューザ２前縁で干渉して圧力脈動が発生しても、
孔８から溝９（バイパス管）を伝播して、位相のずれた
脈動が相殺されて、ディフューザ流路内の圧力脈動が低
減される。

【００２０】とくに、圧力脈動の最も大きいディフュー
ザ羽根入口負圧面（凹面）側の孔を、位相のずれている
別の翼間の同位置の孔と連通させると、大幅に圧力脈動
が低減される。

【００２１】上述したように、本実施例はディフューザ
の形状の工夫により脈動低減を図ったものである。

【００２２】図３は、本発明による別の一実施例の要部
拡大図を示す。

【００２３】ディフューザ前縁付近の羽根を挟んだ圧力
面（凸面）側と負圧面（凹面）側とでは、圧力脈動の位
相がずれている。よって、これらの位置は、圧力回復を
損なわない程度の孔１１で羽根を貫通させることによ
り、バイパス管を設けることなく連通させることができ
る。貫通させる孔は、羽根面に垂直に近いほどあけやす
い。この際、圧力脈動は羽根幅方向で側壁付近が特に大
きいため、孔も両側壁に近いところに設けると効果が大
きい。

【００２４】

【発明の効果】本発明の遠心型ディフューザポンプによ
れば、ディフューザ翼間内で発生する圧力脈動を、流路
壁面に孔を設けてバイパス管で連通させることで、圧力
脈動を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディフューザポンプにおけるディフュ
ーザ部の説明図。

【図２】輪切型多段給水ポンプの構造を示す断面図。

【図３】本発明の他の実施例のディフューザ部の説明
図。

【図４】ディフューザポンプのディフューザ翼間内の時
間と圧力波形図。

【図５】ディフューザポンプのディフューザ翼間内の時
間と圧力波形図。

【符号の説明】

５…ディフューザの側壁、８…孔、９…溝、１０…流水
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】遠心ポンプの羽根車外周にディフューザが
   配設されたディフューザポンプにおいて、前記ディフュ
   ーザの翼間内の流路側壁面に複数の孔を設けてバイパス
   管で連通させ、圧力脈動の低減を可能とすることを特徴
   とするディフューザポンプ。