JPS6119835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一板の円錐ねじ羽根の翼を有するポン
プに関する。

汚水、汚物、パルプ液等の移送用ポンプとして
は固形物、繊維物質等の異物が詰つたり、引つ掛
つたりすることのない無閉塞性のポンプが要求さ
れる。この種のポンプとしては一枚又は小数枚の
翼を持つ羽根車を備えたものがある。

第４図は従来例の小数枚の翼を備えたポンプの
例である。図において翼２を備えた羽根車１は図
示する中心線３を中心に回転するようポンプケー
シング４に支持されている。ポンプケーシング４
と翼２の縁辺との間に図示δの間隙がある。

第５図は第４図の羽根車の一部正面図である。
翼２の翼端５は中心線３よりの放射線の方向より
角β後退した位置にある。このような例では第４
図に矢印で示されるように固形物等を含んだ液体
が流れるため、間隙δの部分に固形物等が入つて
も間隙δが大きいから通過し得る。しかし乍らこ
の構造では液の漏洩損失が大きく、従つてポンプ
効率を低下せしめる。

他の従来例としては母線が直線、曲線の円錐形
回転面をなすポンプケーシングとねじ羽根の翼の
外周回転面が同円錐形回転面の羽根車を備えたも
のがある（特公昭43―15006号公報）。この公知例
のポンプは円錐様の第一ハブに第一のハブの軸に
対し角度がずれている第二のハブを備えて第一，
第二のハブを取巻き、第二の軸のずれたハブから
軸方向に上流に延びた略一定の厚みをもつた単一
の連続した螺旋形のねじ板を備えた羽根車がケー
シング中に隙間少く納められている。この種のポ
ンプではねじ羽根を第一ハブより先に出すことに
よりポンプ性能の向上が認められる。

特願昭56―66035号に係わる発明「一枚翼羽根
車ポンプ」は、 「吸込口と吐出ケーシング間が円錐様回転面をな
したポンプケーシングに、外周回転面がポンプケ
ーシングの円錐様回転面に隙間少く接近する円錐
様をなしたねじ羽根の翼を円錐用ハブに形成した
羽根車をケーシング内にて回転可能に支持した一
枚翼羽根車ポンプにおいて、吸込側翼根本を円錐
様ハブ頂点近傍にて終らせた該翼根本よりポンプ
軸中心線よりの放射線よりも翼端正面が前進する
方向に翼端を傾けた一枚翼羽根車ポンプ。」 であつて、一枚翼羽根車ポンプでは効率が前記各
従来例に比して良好ではあつても極めて良好とは
いえず尚高効率化を計る必要がある。

本発明の目的は一枚翼羽根車ポンプの効率の向
上を計ることである。

本発明の一枚翼羽根車ポンプは吸込口と吐出ケ
ーシング間が円錐様回転面をなしたポンプケーシ
ングに、外周回転面がポンプケーシングの円錐様
回転面に隙間少く接近する円錐様をなしたねじ羽
根の翼を円錐用ハブに形成した羽根車をケーシン
グ内にて回転可能に支持した一枚翼羽根車ポンプ
において、翼の羽根車のハブへの取付角が入口側
において30〜60度、出口側において０〜40度夫々
ポンプ主軸より吸込口側に傾いており且つ翼の傾
きは入口側より出口側に次第にポンプ主軸軸心と
なす角が小となるようになつている。

以下、図面に従つて本発明の実施例について説
明する。第１図は本発明のポンプ軸を含む縦断面
図である。ポンプケーシング４は吸込口６が一体
に形成せられ、吸込口６側を小端として内周は直
線又は曲線もしくはそれらを組合せた母線をポン
プ主軸３′を中心にして回転させた円錐様形状で
あり、ポンプケーシング４には吐出ケーシング７
が固定され、吐出ケーシング７に軸方向移動を制
止され、回転可能に軸承され軸封（説明は省略す
る）されたポンプ主軸３′には羽根車１の円錐様
ハブ８がポンプ主軸３′の締り勝手方向になるよ
うにねじ込まれている。円錐様ハブ８は母線が直
線又は曲線又はそれらを組合せた回転曲面であ
り、ポンプケーシング４との間の流体通路が適当
になるように選ばれている。

円錐様ハブ８にはねじ羽根の翼２が一体に形成
せられている。翼２の吸込口６の側は円錐様ハブ
８の頂点附近もしくは頂点で終つており、その位
置より翼端５が翼２の外周に向う。翼２の外周は
ポンプケーシング４の内周面と隙間少ない位置に
ある直線又は曲線もしくはこれらを組合せた母線
を有するポンプ主軸３′を中心とする回転面上に
ある。

第２図は翼２の先端中心部の拡大正面図であ
る。円錐様ハブ８と翼２の根本の境界線９は中心
線３（紙面に直交している）近傍にて終つてお
り、中心線３よりの放射線１０より翼端５が進ん
で行く方向に翼端５は放射線１０より次第に離れ
て行くような凹な曲線をなしている。これは曲率
が大きいときは直線に代えてもよいが後に説明さ
れる流体の流れを中心に向けるように図のような
中心より離れるに従つて切線角７が次第に大とな
る曲線が望ましい。中心線３と翼端５と翼２の外
周１１との交点１２とを結ぶ線と放射線１０が中
心線３に張る角βは図示実例の大きさである。

第６図は羽根車１の翼２の吸込口側より見る正
面図であつて翼２のおもて側シユラウド側角が示
されている。第７図は第６図における中心線を含
む羽根車１の断面図である。

第６図の翼２の吸込口側の翼端の０―ａ断面は
第７図において翼２ａ、０―ｂ断面は翼２ｂ、０
―ｃ断面は翼２ｃ、吐出口に近い０―ｄ断面は翼
２ｄ、０―ｅ断面は翼２ｅで表わされる。翼２ａ
の断面の厚さはシユラウド側t₁、翼根本側t₂とす
るとt₁＝t₂即ち平板状である。

翼２と円錐様ハブ８との取付角α、即ちポンプ
主軸３′を含む平面上において、翼２のおもて側
とポンプ主軸３′の中心線３とのなす角αは入口
側の翼２ａにてはα＝30〜60度であり出口側の翼
２ｅにてはα＝０〜40度であり、入口側より出口
側に向つて角αは次第に小となつている。

以上に対して従来例の一枚翼羽根車ポンプの翼
の上記諸元は第６図の断面線を第８図で示すよう
な翼断面を有し、入口部の翼２ａの翼厚t₁＜t₂で
あり、翼取付角α＝50〜60度であつて入口側の翼
２ａより出口側の翼２ｅまで一定である。

第１図において羽根車１が回転すると固形物を
含んだ流体は吸込まれ、ポンプケーシング４中で
翼２の空間を移動して吐出ケーシング７に送られ
吐出される。その際、第３図の説明図に示される
ように翼端５の部分で固形物等は矢印１４の方向
に流れる。円錐様ハブ８の先端は図示されてはい
るが翼２の厚さにより実際にはなく、翼端５は円
錐様ハブ８に滑かに連続しているから、翼２と円
錐様ハブ８及びポンプケーシング４間の空間に障
害なく入る。かくして固形物等を含む液体も翼２
外周とポンプケーシング４間の隙間につまること
なく送られる。即ち、本発明の一枚翼羽根車ポン
プも従来例も同様に動作する。こゝにおいて入口
側の翼５ａは一定厚さであることにより従来例に
比して固形物等が滑らかに翼間に入ることが判明
した。

尚羽根車１の形状により、吸込部はポンプ主軸
に対して翼２ａ等が立つているので軸流作用を行
ない後流側は翼２ｅ等がポンプ主軸に対して寝て
いるので遠心作用を行なう。従つて従来例の第８
図の様に吸込側から後流側まで翼の羽根車の円錐
様ハブ８への取付角がほぼ同一である軸流作用主
体のものと異なり、同一の外径をもつた従来例の
羽根車に比較しこの発明の羽根車１では高揚程が
期待でき、効率も上昇する。これは後述の実験結
果からも明らかである。

この効率上昇は次の様に考えられる。

本発明の羽根車１は吸込部で、軸流作用を行な
い、後流側で遠心作用を行なわせるものであり、
一般的に羽根車の特性として次のことが云える。

１） 軸流ポンプの吐出量〜揚程曲線は急勾配と
なる。

２） 軸流ポンプでは遠心ポンプに比較し、締切
点側での軸動力が大きく吐出量増加に対して
水平もしくは下がる傾向にある。

３） 軸流ポンプではポンプ効率曲線は遠心ポン
プに比較し丸味が小さくなる。言いかえれ
ば、吐出量に対する高効率の範囲が狭くな
る。

上記傾向は周知のことであり、図示すると第１
０図の如くなる。第１０図は横軸に吐出し量を縦
軸には全揚程と効率をとつたもので、実線で示さ
れるものは遠心ポンプに関するものであり、点線
は軸流ポンプに関するもので両ポンプ要項は同一
とした場合である。本発明のポンプは軸流、遠心
両特性を併せもつた特性を有している。更に本発
明では吐出側に近い翼程その翼端とポンプケーシ
ング４間の隙間から、後流側より上流側へ洩れる
量が従来例では多いのであるが本発明のものは少
ないものと考えられる。なんとなれば従来例では
翼２の作用面の液体はより遠心力を大きく与えら
れるにもかゝわらず翼２のポンプ主軸の中心線３
となす取付角αは一定であるため出口側に行く程
翼２の先端とポンプケーシング４の隙間から後流
側より上流側へ洩れる量が増大するが本発明では
後流側程翼２がポンプ主軸の中心線３となす取付
角が小さいから、翼面上を翼端側へ液体を附勢す
る力が生じないか或は従来例に比較して小さくで
きるからである。これらの理由により本発明の一
枚翼羽根車ポンプは従来例に比して高効率を得る
ことができたものと考えられる。尚、実験結果で
は最高効率値が従来例に比して高いのは前記二つ
の理由の内、後に説明した理由がより働いている
ためと考えられる。

第９図は以上に説明した本発明の一枚翼羽根車
ポンプと従来例のもののポンプ性能の比較を示す
線図である。横軸に吐出し量を縦軸には全揚程と
効率をとつたもので、実線で示されるものは本発
明の一枚翼羽根車ポンプに関するものであり、点
線は従来例に関するものである。図より明らかな
ように最大効率において本発明の一枚翼羽根車ポ
ンプのほうが従来例より改良されており、その点
における本発明の一枚翼羽根車ポンプの揚程を
H₁、従来例のものをH₂とするとH₁／H₂＝1.2〜
1.5であつた。

このように本発明の一枚翼羽根車ポンプは従来
例よりも効率よく揚程大であるから、逆に同揚程
のものとするとポンプを小さくできる訳である。

以上のとおり、本発明は円錐様ポンプケーシン
グに外周が円錐様のねじ羽根の翼を有する羽根車
を納めたポンプにおいて、翼のハブへの取付角を
入口側から出口側に向つて取付角を次第に小さく
するようにしたからポンプ効率は増大し、同一吐
出し量に対する揚程は増大し、ポンプ容量を同一
とするとポンプを小さくできる。

以上のポンプ効率の向上により一枚翼羽根車ポ
ンプを小型軽量化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は
第１図の一部拡大正面図、第３図は第１図の作用
の説明図、第４図は従来例の作用を説明する縦断
面図、第５図は第４図の一部拡大正面図、第６
図、第７図は本発明の翼形を示す図面であつて、
第６図は正面図、第７図は縦断面図、第８図は従
来例の翼形の縦断面図、第９図はポンプ性能の比
較線図、第１０図は遠心ポンプと軸流ポンプの性
能比較線図である。 １…羽根車、２…翼、３…中心線、３′…ポン
プ主軸、４…ポンプケーシング、５…翼端、６…
吸込口、７…吐出ケーシング、８…円錐様ハブ、
９…境界線、１０…放射線、１１…外周、１２…
交点、２ａ〜２ｅ…翼、α…取付角。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸込口と吐出ケーシング間が円錐様回転面を
   なしたポンプケーシングに、外周回転面がポンプ
   ケーシングの円錐様回転面に隙間少く接近する円
   錐様をなしたねじ羽根の翼を円錐様ハブに形成し
   た羽根車をケーシング内にて回転可能に支持した
   一枚翼羽根車ポンプにおいて、翼の羽根車のハブ
   への取付角が入口側において30〜60度、出口側に
   おいて０〜40度夫々ポンプ主軸より吸込口側に傾
   いており且つ翼の傾きは入口側より出口側に次第
   にポンプ主軸軸心となす角が小となるようになつ
   ている一枚翼羽根車ポンプ。