JPS58187600A - 遠心ポンプの羽根車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は遠心ポンプの羽根車に関するものであり、特に
低比速度ポンプのだめの改良した羽根車を提供するもの
である。

第１図に従来のポンプの羽根車のごく一般的な構造を示
す。すなわち、１は円板状の後面シュラウド２と吸込口
を備えた図示しない前面シュラウドの闇に配置した羽根
であり、羽１ｍの内側から外側に向けてらせん状に伸ば
している。また、羽根１相互の間にはらせん状の流路が
構成される。

一般的に低比速度ポンプの羽根車は羽根１の出口幅Ａに
比べて羽根車の径り、が大きく、このため。

流路３内に相隣る羽根１相互に内接する内接円す、。

ｂ、を描くと、この内接円す、、ｂ、は羽根車の二 内側より外側に向かうにした≠２い、しだいに−れの径
−；大きくなっている。また１羽根車のメ１１ジアン断
面は逆に羽根車の内ｊｌｌｉｌｌより外側に向かうにし
九雀い減少する形状となっている。したｔ：つて。

羽根１と後面シュラウド２．前面シュラウドによって囲
まれた流路６の断面積変化２１Ｉ；適切に選ばれていな
いため、羽根１の表面で流水の剥離が起こることｓ＝吐
出し性能を引きヒげるでとのできない原因の一つと考え
られる。

次に、第２図によりさらに従来の羽根車の特徴を睨明す
る。第２図は横軸に吐出し量、縦軸にポンプの全揚程、
ポンプ効率、軸動力の各項目を取ったものである。従来
から多数の吐出し特性を持ったポンプを少ない部品の組
本合せで構成してゆくため、同一の羽根車を利用し、こ
の羽根車の外傷１即をＪ址削り落して異特性のポンプを
得ることめ：行なわれている。すなわち１羽根車の外径
側を削り落し、これのｅｌ＝ｔＤ１．Ｄａ　、Ｄａ　　
としだいに小さくしてゆくと、全揚程および軸動力はほ
ぼ比例的に変化する貨、ポンプの最高効率屯は小吐出し
址に移ってしまう。また、ポンプの最高効率点を曝ぎて
も軸動力値；ＩＱ１様な割合で増加を続けるため、この
ような外径憤１を削り落した羽根車を組み込んだ遠・Ｄ
ポンプではポンプの負荷が増し、吐出し電がポンプの峡
高幼率点を祠ざると次のような間廟ｉ；生じる。すなわ
ち、通常、２７ｉ心ポンプの使用点ｔユボンプのに＃高
効率点付近に選び、これに合わせてホン７°駆動用の電
動機を選定しているたぬ。

ポンプの最龜効半点を過ぎても軸動力が増え続けると、
電動機がオーバーロードしてしまい、ポンプ設備をダウ
ンさせることになる。また、電動機の容量に余裕を持た
せて、遠心ポンプの使用点以上の軸動力を供給できるよ
うに選定することも考えられるが、これではポンプ設備
が割高にな？てしまう。さらに、比較的使用木蓋範囲の
広いポンプでは吐出し量の変化に対して全揚程の変化が
大きい、すなわち、右下がりの傾きの大きな遠心ポンプ
が好まれている。これは遠心ポンプの制御運転を行なう
と色、吐出し量の変化を吐出し圧力の変化に対応させて
検出する方式を取ることが多いため、圧力変化が大きい
ほど制御性が向上するからである。しかし、従来の構造
の羽根車を組み込んだ遠心ポンプでは、この傾きを大き
く取ることができず、制両性の向上をはかれない問題が
あった。

このようなことから、低比速度の遠心ポンプで締切揚程
≠２高く、シかも、吐出し盪−全揚程特性曲線ｔｚ右下
りの急勾配を得るためには、羽根車の外径り、は大きく
、羽根出口角β、は小さく、かつ−出口１ｉｉＡを小さ
くしてゆくことが必要であることが、長年の研究の結果
間らかになっている。

しかし、このような条件を取り入れて羽根車を設計する
と羽根車の外径り、九大きく、シかも羽根の巻き角−；
大きくなってしまうため、羽根車の製作が非常に難しく
なってしまう。すなわち、鋳造作業によって羽根車全製
作するときは、羽根相互間の流路幅が狭く、シかも長く
なってしまうため。

詩聖の製作が難しく、また、湯の流し込みも難しくなっ
てしｔ５゜さらに、このような羽根車の前−ｅ面シュラ
ウド卦よび羽根を鋼板゛により製作し。

これらを溶接作業あるいはかしめ作業により製作してゆ
く場合は、羽根相互−；接近し、しかも１羽根相互の重
なり方が増加するため、部品相互の位置合わせが難しく
組立て精度を保てなくなる。また、溶接電極あるいはか
しめ型を配置してゆくだめの空間を確保できなくなって
しまう。

このように従来から考えられている羽根車Ｖｉ製作が容
易であるがポンプの緒特性に劣ったり、あるいは、ポン
プの諸％性にはすぐれているが遠心ポンプの小形化を進
められず、また、製作が難しくなってしまうなど、欠点
の多いものであった。

そこで本発明は比較的低比速度の速・しポンプにおいて
、緒特性の改善をはかることができる改良した＃４造の
羽根車を提供するものである。

すなわち本発明は一内憤１より外ｎｉｌに向けて伸ばし
た羽根相互の間に流路を構成した羽根車において、流路
内に相隣る羽根に内接する内接Ｐ４を描くとき、流路の
出口より入Ｌ」に向かうにした７ノ；い内接円の直径が
増大してゆく部分１″Ｉ；あるよう羽根形状を取り羽根
車を１１成してゆくものである。

一つの具体例としては内側より外１−１に向けて伸ばし
た羽根相互の間に流路を＃ｌ成した羽根車において、羽
根負圧面の後縁より羽根車の内＋＋１１１に向けて伸ば
した線−ヒの流路内に相隣る羽根に内接する内接円を描
くとき、羽根１１の外イ即より内１１１に自力・うＶこ
シた妙：い、同一線−ににｉ弔らなって自装置される少
なくとも５個以上の内接円の直径−；増大してゆくよう
に羽根形状分定めて羽根車を構成してゆく。

以下このような本発明の一つの実施例を第３図。

第１図、第５図によって説明する。８３図は羽根車倉こ
れの回転中心ｔＫ沿った平面で切断した断【訃略図、第
４図は羽根車ｔこｒＬの回転中心ｌと垂１１）−なｍｉ
、すなわち第３図に示すＸ−Ｘ面に沿って明断し／ζ断
面１１８図、第５図は横軸に吐出し量、縦軸に軸動力、
ポンプ効率、全揚稈の各［を取った線図である。図に示
すのは、吟造製の羽根車４の例であり、５は円板状に４
＃成した前面シュラウドであり中央に吸込［］６を設け
ている。、７は円板状に嘴ｔＱした後面シュラウドであ
り、中央に図示しない回転軸に連結するためボス８を備
える。もちろん、このボス８には回転軸を嵌合するだめ
の貫通穴９を設ける。１ｏ！ｄ＠而シユラウド５と後面
シュラウド７との聞に設ける羽根であり、羽根車４の内
側から外１ｕｌｌに向けてらせん状に伸ばしている。

また、この羽根１０の吸込口６１則の前縁１１け後面シ
ュラウド７より前面シュラウド５に向かうにした一ζい
１羽根ＩＭ４の中心（回転中、ｕ！’）よりしだいに離
れるように端斜［７て設けである。羽根１゜＋１ＩＥＥ
、の聞に１ｉヨー」根皮４の内側、すなわち、吸込口６
より外１１１１ｉ　Ｉ’こ向けてらせん状に沖びる流路
が構成される。また＋　ＡｉＪ面シュウウド５と後面シ
ュラウド７間の距離ｇは羽根車４の内破１１より外Ｉ＆
１６に向かうにしだ省い、しだいに減少するように構成
している。

さらに、第４図により説明を続けると、羽根１０の形状
は１羽根１０の後縁１３（Ｉｌｌの流路１２の流路幅ｆ
を小とし、これより内側に向かうにしたがって流路幅ｆ
を大きくしてゆき、羽根１０の前縁１１偏１での負荷分
布が大きく１羽根１０の後縁１３個Ｉでの負荷分布が小
さくなるよう構成する。また、羽根１０の負圧面の後縁
１３より羽根車４の内側１゜例えば回転中心ｌに向けて
伸ばした線り上の流路１２内に相隣る羽根１０に内接す
る内接円Ｂ１　。

Ｂ、、Ｂ、を描くとき、同一線り上に３個以上の内接円
Ｂ、　、　Ｂ、　、　Ｂ、が配置されるよう羽根１０の
巻き角を大きく取る。同時に羽根車４の外債１より内側
に向かうにしたがい、同一線り上に連らなって配置され
る少なくとも３個以上の内接円Ｂ、。

Ｂ、、Ｂ、の１１径が増大してゆくように羽根の巻き形
状を工夫し、羽根１０の前縁１１側で負荷分布が大きく
なるよう構成する。

さて、従来の遠心ポンプではポンプが締切り運転に近づ
くと、流路の入り部（羽根の前縁）と出ＬＪ部（羽根の
後１ｔりとの圧力差により流路内で逆流≠；生じるため
、締切明王力≠；十分上昇しないと考えられていたが、
実施例によれば１羽根１０の前縁１１債１よりこれの後
縁１３１ｉｋ＋に伸ばした流路１２の長さを十分長く取
れるため、流路１２に沿った圧力勾配を小さくしてゆく
ことができる。しため１つて流路１２内で逆流め；発生
する可能性が少なくなり、締切り圧力九上舛してゆく。

この結果、吐出し瞳−全揚程特性は第５図に示すように
、急蜀配な右下り特性となり遠・しポンプの制御性が向
ヒしてゆく。まだ、この羽根車４を使用して異特性の遠
心ポンプを作製する場合、羽根ＢＬ４の外径１１１１を
削り落してゆくことが行なわれているが、実施例の羽根
ＩｋＬ４の羽根１０では負荷分布が羽根１０Ｊ）債破１
３側より前縁１１１４４１に片寄っているため、羽根車
４の外径債１を削り落しても、ポンプ効率の最４効率点
め；小吐出し１１１に移動してしまうことめ；なくなり
、常に十分な水ｔを効率良く送水してゆくことができる
ものである。さらに、実施例の羽根車４では吐出し瀘−
全揚程特性の勾配が大きいことから、ポンプの最高効率
点を過ぎると軸動力の増加が鈍くなるため、ポンプの使
用点に合わせて電動機の容量を選んだ場合、ポンプの負
荷が使用点を越えたとき急に電動機がオーバーロードし
てしまう危険が避けられポンプ設備の安全性が向上する
。

さて、実施例のような形状の羽根班４では、従来の羽根
車に比べて出口幅Ａが小さく、さらに羽根１０の後縁１
３側の流路幅ｆが小さく流路１２が長いことから、鋳造
製の羽根車の場合、鋳造用の中子製作時に中子砂が回り
難く、中子の創作性が低下してしまう恐れ≠：ある。さ
らｌ／ｉ：鋳込み作業時しこ中子≠：湯の浮力を受は割
れてしまう恐れもある。そこで、この点を改良した羽根
車の構造を第６図に説明する。これは１羽根車４の最も
外債１の流路１２を開成する調板１０に、この羽根１０
の厚み方向に貫通する連通孔１４を設けたものである。

この連通孔１４は羽根１０の負圧面の後縁１３より羽根
車４の円満１に伸ばした線りと交差する羽根１０付近、
すなわち、最も外側の流路１２を構成する羽根１０が羽
根＊４（＃、路１２）の出口１５に面する部分に設けて
ゆくものである。

このような構成を取ると中子製作時に中子砂を連通孔１
４全通して出口１５債１から流路１２内に供給、あるい
は、流路１２内の空気を連通孔１４全通して流路１２外
に排出してゆくことができるため、中子砂の回りが良く
なり中子製作が容易となり、しかも、中子砂を高密度に
詰め込むことにより製作した中子の強度が向上する。し
たがって、鋳込時に中子の受ける湯の浮力に対する強度
が増し、縛物不良をなくしてゆくことができる。なお２
羽４１１ｉ！１０の負荷分布を羽根の前縁１１ｇＭ１に
集中させているため負荷の小さな後縁１５１４１１１に
連通穴１４を設けても、ポンプ性能にはほとんど影響し
ないものである。

次に第７図に示す他の実施例を説明する。この実施例で
は内１則より外１ル１に向けて伸ばした羽根相互の闇に
流路を構成した羽根車において、流路内に相隣る羽根に
内接する内接円を描くとき、流路の出口より入口に向か
うにしたがい内接円の直径が増大してゆく部分があるよ
う羽根形状を取り羽根車を構成したものである。詳しく
説明すると、この実施例では羽根１０相互の間に向成し
た流路１２の流路幅ｆ≠：羽根１０の後縁１５側の流路
１２の出【コ１５より羽根１０の前縁１１１ｉ１１１の
流路１２の入口１６に向かうにしたがい、流路１２ｆｔ
ｌｌｌｌ成する相隣る羽根１０に内接する内接円凱、礼
。

Ｅ、・・の直径が増大してゆく部分があるよう羽根１０
の形状を選んでいる。すなわち、流路幅ｆは流路１２の
出口１５より入口１６に向かうにしたがい、除徐に広−
２す、流路１２の入口１６付近で再び狭まるように構成
する。このとき、前面シュラウドと後面シュラウド間の
距離はすでに説明した実施例と同様に流路１２の出口１
５偵より入口１６咀に向かうにしたがい除徐に増加する
よう構成するものである。

さて、このようｆｄａ根ｊ［４を組み込んだ遠心ポンプ
においてもすでに説明した実施例と同様に、羽根１０の
後縁１３付近よりも内１１１１１での負荷分布≠２大き
くなり、また、流路１２も長く取ることができるから、
副切り圧力が上昇し吐出し壇−全揚程￥ｉ性は第５図で
説明したようＶこ従来より急勾配の右ドり特性となり遠
・ｂポンプの制御性が向上してゆく。また、同一の羽根
車の外径側の削り落し瞳を１えて異特性の速・しポンプ
を燐酸してゆく場計１・Ｃも、すでに説明した実施例と
同様、ポンプ効率の電高効率直の移動≠；少ないため常
に十分な水綾を効率良く送水することができる。さらに
、ポンプの使用点を稽えると軸動力の増加割合が減少す
るため一ボンデの使用壱を越えても、これを駆動してい
る１１１ｍ礪が急にオーバーロードとなりポンプ設備の
Ｊ転を止めなければならないと言ったに＃鴎を防ぐこと
≠ζできる。

前記説明した実施例では王に羽根ｍを鋳物により構成し
てゆく例を説明したが、本発明はこれ１（限ることなく
鋼板を必要な形状に加工し、この各部材をかしめ作業あ
るいは溶接作業により組み立ててゆくこともできるもの
である。また１本発明の羽根車の羽根は前・後面シュラ
ウドに垂１σに配置してゆくばかりでなく、ある程度傾
斜させて設けてゆくこともで色る。さらＶζ、本発明に
よる羽根車は実施例に限ることなく、適当な羽根枚数お
よび羽根の巻き角を選択してゆくこと≠；できるもので
ある。

以上の説明から明らかなように、本発明は内側より外１
１１１　Ｋ向けて伸ばした羽根相互の間に流路を偶成し
た羽根車において、流路内に相−る羽根に内接する内接
円を描くとき、流路の出ｌ」より入Ｌ」に向かうにした
がい内接円のｌｆ径黴；増大してゆく部分イヨあるよう
羽根形状に工夫した＃４曲の羽根車全提供するものであ
り、本発明ンこよると、緒特性に勝れた遠心ポンプを得
ることができるものである。・

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の羽根車の燐ａを説明するだめの断面略図
、第２図は従来の羽根車を組み込んだ速・しポンプの諸
時性を説明すゐため横軸に吐出し瀘。 縦軸に全揚佳・ポンプ効率・ＩＩＩＩＩｌ＃Ｉカケ取っ
た図、第３１Ａは本発明の一つのメ施ψ」の羽根車の回
転中、Ｂ　ｔ　ｂこ沿って切ｄｒシた１丁面図、第４図
は第３図に示す羽根車を回転中・（シバこほぼ垂１ぼ＆
Ｘ−Ｘ面で切断した１ｒ面図、第５図は第５図・第４図
に示す羽根車を組人込んだ速・ｂポンプの諸将性を説明
するためｈ１ｔｌｌｉｌｌｌｋ″こ吐出し斌、縦軸しこ
全揚程・ポンプ効率・軸動力をＵＶつた区、第６図は第
３図・第４図（こ示を実施例をさらに改良した実施世１
を説明するための断面図、第７区は曲の実施例ハづ」根
車影状て説明するだめの断面図である。 ４・、ｊＨ根」臥１０−μｉ４ｉ＋！、１１　咄根の前
縁、１２　流路、１５　羽根の後株、１４　連通孔、１
５・流路ゾ）出［」、１６−流路の入口、Ａ・・出口１
）ｉａ、　＋３．　　・Ｂｊ−Ｂ、−Ｅ、・烏拳ハ・・
・内接円、ｆＵ釦路中品、灼・線。 代理人　芹坤士　　ｒ４　　　トＨ利　　幸序　　１　
図 第２図 ｙ３図 第　４　図 環６図 兜７図 第１頁の続き ０発　明　者　柳沢清司 習志野車乗習志野７丁目１番１ 号株式会社日立製作所習志野工 場内 ０発　明　者　岡村共由 土浦市神立町５０２番地株式会社 日立製作所機械研究所内 ０発　明　者　名用泰正 土浦市神立町５０２番地株式会社 日立製作所機械研究所内 ８１９−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　内側より外債１に向けて伸ばした羽根相互の聞に流
   路を構成した羽根車において、流路内に相隣る羽根に内
   接する内接円を描くとき、流路の出口より入口に向かう
   にしたがい内接円の直径が増大してゆく部分があるよう
   羽根形状を取ることを特徴とする遠心ポンプの羽根車。 ２　内側より外側に向けて伸ばした羽根相互の間に流路
   を構成した羽根車において、流路内に相隣る羽根に内接
   する内接円を描くとき、流路の出口より入口に向かうに
   したがい内接円の直径が増大してゆく部分があるよう羽
   根形状を取ると共に、・羽根車の最も外側の流路を構成
   する羽根にこの羽根の厚み方向に貫通する連通孔を設け
   たことを特徴とする遠心ポンプの羽根車。 ３　内側１より外（ｌｉｔに同けて伸ばした羽根相互の
   間に流路を構成した羽根車において、羽根負圧面の後縁
   より羽根車の内側に向けて伸ばした線−ヒの流路内に相
   隣る羽根に内接する内接円を描くとき。 羽根車の外側より内側に向かうにしたがい、同一線上に
   連らなって配置される少なくとも３個以上の内接円の直
   径が増大］７てゆ〈羽根形状を取ることを特徴とする遠
   １Ｄポンプの羽根車。 ４　内側より外（目１に向けて伸ばした羽根相互の間に
   流路を構成した羽根車において、羽根負圧面の後縁より
   羽根車の内側に向けて伸ばした線上の流路内に相隣る羽
   根に内接する内接円を描くとき、羽根車の外イ則より内
   側だ向かうにしたがい、同一線Ｅに連らなって配置され
   る少なくとも３個以上の内接円の直径が増大してゆく羽
   根形状を取ると。 共に１羽根車の最も外債の流路を構成する羽根にこの羽
   根の厚み方向に貫通する連通孔を設けたことを特徴とす
   る遠心ポンプの羽根車。