JPH0733837B2

JPH0733837B2 - 遠心ポンプ

Info

Publication number: JPH0733837B2
Application number: JP63200216A
Authority: JP
Inventors: 幸次郎佐々木; 幸三宮崎; 元一根本
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1988-08-12
Filing date: 1988-08-12
Publication date: 1995-04-12
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: JPH0255893A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は遠心ポンプに関し、例えば気液混合体を取扱う
ための自吸式遠心ポンプの改良に関する。

［従来の技術］従来の遠心ポンプは、組立に際して多数のボルトを締結
しなければならないので組立作業の効率が悪く、シール
性も良くなかった。また、ポンプ運転中にボリュート内
を円周方向に流れる流体の回転力が内部ケーシングのボ
リュート部に作用して、内部ケーシングが回転して運転
不能になってしまうという欠点があった。

これに対して、本出願人は実公昭60−14954号公報にお
いて、組立作業が容易に行われ且つ内部ケーシングの回
転を防止する遠心ポンプを開示した。この遠心ポンプは
第６図で示すような構造を有している。そして、ボルト
７によってケーシング６をケーシングカバー３に固着す
ると、内部ケーシング12のテーパ面12cがケーシングカ
バー３のテーパ面3aに案内され且つ端部12dがケーシン
グ６の案内段部10によって案内されて位置決めされる。
そのため、ボルトの本数が少なくて済み、組立作業が容
易になる。これに加えて、内部ケーシング12の中心が偏
心しており且つ吸込通路部12aにおいて内部ケーシング
の端部12dが案内段部10に嵌合しているので、流体の回
転力がボリュート部12bに作用しても内部ケーシング12
が回転することはない。なお、第６図において内部ケー
シングの端部12dとケーシング６との間には、シール材
としてＯリング13が挿入されている。

しかし、実公昭60−14954号公報の遠心ポンプでは、吸
込口の中心線と回転軸の中心線とが偏心しているため
に、シール材締付のための偏心荷重が発生するという問
題がある。すなわち、吸込口８の中心と回転軸１とを偏
心させた結果、Ｏリング13の中心と内部ケーシング12の
テーパ面12cの中心も偏心するので、内部ケーシング12
全体には第６図中矢印Ｍで示すようなモーメントが作用
してしまう。このようなモーメントＭが作用すると、Ｏ
リング13の上方部分に作用する圧縮荷重（締付荷重）が
緩和され、一方、Ｏリング13の下方部分に作用する圧縮
荷重（締付荷重）は増加し、Ｏリング13の全周に亘る反
発力あるいは荷重が不均一となる。これがシール材締付
のための偏心荷重であり、そのような偏心荷重が生じる
と内部ケーシング12のテーパ面12c近傍が破損し、その
テーパ面12cとケーシグカバー３のテーパ面3aとの芯出
作用による内部ケーシング12の案内および位置決めが行
われなくなる。その結果、遠心ポンプの安定性、特に内
部ケーシングの安定が阻害され、ポンプの運転、性能に
悪影響を及ぼす。従って、シール材締付のための偏心荷
重を防止して、遠心ポンプの安定性を向上したいという
要請が存在する。

また、前記公告公報記載の遠心ポンプの気水分離性能を
より向上して遠心ポンプの自吸性能をさらに良好ならし
めようという要請も存在する。

一般に吸込口の中心線と回転軸の中心線とが偏心してい
るポンプにおいて、吐出側を画成する部材を設けたもの
は、例えば特開昭48−13905号公報および実開昭54−484
03号公報等に開示されている。しかしながら、かかる公
知技術では内部ケーシングが設けられていないので、組
立てが面倒である。また、実公昭44−15167号公報や実
開昭52−86703号公報に開示されているポンプや内部ケ
ーシングを有する遠心ポンプの安定性を向上することは
できない。

［発明が解決しようとする課題］したがって本発明の目的は、内部ケーシングを有する遠
心ポンプを改良し、偏心荷重がなく、安定した運転がで
き、しかも自吸性能が向上できる遠心ポンプを提供する
にある。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、吸込口および吐出口が形成されたケー
シングと、羽根車が固着された回転軸を支承するケーシ
ングカバーと、ケーシング内部に設けられて吸込通路部
およびボリュート部を構成する内部ケーシングとを有
し、吸込口の中心線と回転軸の中心線とが偏心している
遠心ポンプにおいて、その内部ケーシングの一端部は吸
込口を囲んでシール材を介してケーシングに当接してお
り、吐出口側の位置にケーシングカバーと当接している
複数の板状の足を形成しており、その板状の足は内部ケ
ーシングをシール材に押し付けるようにケーシングカバ
ーおよび内部ケーシングに当接している。

さらに本発明によれば、前記ケーシングの反吸込口側か
ら見た内壁面形状が概略逆三角形形状であり、その内部
に複数のガイドベーンを設け、隣接するガイドベーンの
端部間に構成されるガイドベーン流出口のうち１個が内
部ケーシングの最下位箇所に位置している。

［好ましい実施の態様］本発明の実施に際して、吸込口側から見たケーシング内
壁面の形状は、２種類の曲線によって構成された概略逆
三角形状であるのが好ましい。ここで、前記２種類の曲
線の一方はその曲率半径がケーシング内壁面の基礎円直
径の1.7倍ないし2.3倍の範囲内であり、他方の曲線の曲
率半径は基礎円直径の30％ないし40％の範囲内であり、
そして吸込口の中心線と回転軸（羽根車）の中心線との
偏心量は基礎円直径の20％ないし25％の範囲内であるの
が好ましい。

また、内部ケーシングには等しい長さのスパイラル状の
ガイドベーンが３個設けられていて、隣接するガイドベ
ーンの端部間に構成される３個のガイドベーン流出口の
うちの１個が、内部ケーシングの最下位箇所（逆三角形
の頂点付近）に位置するように配置されているのが好ま
しい。

さらに、本発明の遠心ポンプは、回転軸およびそれを駆
動するモータを除き、全ての構成部品をプラスチック等
の樹脂で成形するのが好ましい。ただし、樹脂以外の材
料によって各構成部品を成形することも可能である。

また、前記板状の足は何れも横断面が概略長方形状のリ
ブとして構成され、ケーシングの吐出口側に設けられた
複数の板状の足は、横断面形状の長手方向が（気液混合
体の）吐出方向に対してゼロないし35度の範囲内の角度
で傾いていることが好ましい。

これに加えて、羽根車を固着した回転軸とモータ等の駆
動部材との取付、取外しを容易にするため、モータ軸に
横穴を形成して先端にセットピン形状を有するイモネジ
を締付けることにより、回転軸をモータに接続するのが
好ましい。

さらに、モータ等の駆動部材側からの熱に対処するた
め、ケーシングカバーのスペーサとして断熱シートを使
用し、ケーシングカバーが樹脂製である場合に熱変形す
ることを防止するのが好ましい。

また、内部ケーシングの吸込通路部とボリュート部との
境界近傍には、整流板として作用する板状の足を内部ケ
ーシングと一体的に形成されているのが好ましい。

［作用］上記のような構成を有する本発明によれば、吐出口側に
整流板を兼ねた複数の板状の足を設け該板状の足はケー
シングカバーに当接しているので、第６図中符号Ｍで示
すようなモーメントが内部ケーシングに作用しても、該
板状の足に生ずる反力によってそのモーメントが打ち消
される。従って、シール材であるＯリングに作用する圧
縮荷重は変動せず、シール材締付のための偏心荷重を防
止することができ、そして組立てられた遠心ポンプの安
定性が向上する。

また、吐出口側の位置に形成された複数の板状の足は、
複数のガイドベーンの隣接する端部間から吐出口に向っ
て流れ出した気液混合体に対して整流板として作用し、
ケーシングの吐出口に向けて気液混合体を効果的に集中
せしめる。その結果、効率的な気液分離が行われ、遠心
ポンプの自吸性能が大巾に向上するのである。

さらに、本発明の遠心ポンプは組立時に締結すべきボル
トの数が少ないので、組立あるいは分解に要する労力を
軽減することができる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

第１図は本発明の遠心ポンプの１実施例を示しており、
全体を符号20で示す遠心ポンプは吸込口22および吐出口
24を設けた樹脂製のケーシング26と、羽根車28を固着し
た回転軸30を支承する樹脂製のケーシングカバー32と、
樹脂製の内部ケーシング34とを有している。この内部ケ
ーシング34はガイドベーン36と、吐出口側24側すなわち
図中上方に位置している３個（第4B図）の板状の足すな
わちリブ38と、吸込通路部40とボリュート部42との境界
近傍に位置している板状の足（リブ）44とを一体的に形
成してある。

内部ケーシング34のガイドベーン36の端面36Aは、ケー
シングカバー32のテーパ面46と係合しており、内部ケー
シング34の吸込口側端部34Aは、シール材であるＯリン
グ35を介してケーシング26に形成された段部48に係合し
ている。そして、締結部材50によりケーシング26とケー
シングカバー32とを固定するに際して、ガイドベーン36
の端面36Aがテーパ面48との芯出作用によって案内され
且つ吸込口側端部34Aが段部48によって案内されるの
で、内部ケーシング34は所定の位置に位置決めされる。

なお、第１図において符号52は吸込口22に設けられたチ
ェッキ弁を示し、符号54は図示しない駆動部材からケー
シングカバー32に伝わる熱を遮断するため取付けられた
断熱シート製のスペーサを示す。

第2A図および第2B図はケーシング26の詳細を示してい
る。特に第2A図から明らかなように、ケーシング26の内
壁面に概略逆三角形状に形成されている。なお、第2A図
中符号50Aは締結部材50貫通用の孔で、第2B図中符号56
はケーシング26の補強用リブである。

ケーシング26の内壁面60の形状については第３図で幾何
学的に示されている。第３図から明らかなように、内壁
面60によって形成されている逆三角形は曲率半径が異な
る２種類の曲線を複数組合せて構成されている。そし
て、一方の曲線（逆三角形の各辺に対応する曲線）の曲
率半径R0は、仮想線で示された基礎円ACにおける直径Ｄ
の1.7倍ないし2.3倍の範囲内となっている。これに対し
て、逆三角形の角に対応する曲線の曲率半径R1は、基礎
用直径Ｄの30％ないし40％の範囲内である。さらに、ケ
ーシング26の吸込口22の中心線O1と羽根車28（あるいは
回転軸30）の中心線O2との偏心量Ｈは、基礎円直径Ｄの
20％ないし25％の範囲内になっている。

第4A図および第4B図は内部ケーシング34の詳細を示して
いる。第4A図から明らかなように、ガイドベーン36、板
状の足38、44は内部ケーシング34と一体的に形成されて
いる。なお、第4A図において符号58は補強用のリブであ
る。

ガイドベーン36は第4B図で示すように、スパイラル状に
３本（36C、36D、36E）設けられている。そして、隣接
する端部の間（３箇所）にガイドベーン流出口62、64、
66が形成されている。そして、３箇所のガイドベーン流
出口のうち符号62で示す箇所は、ケーシング26の最下方
の位置（逆三角形の頂点に対応する位置）に設けられて
いる。図中上方に設けられた板状の足38はその横断面の
長手方向が吐出方向（第4B図中矢印Ｘの方向）に対して
角度θだけ傾斜しており、角度θはゼロないし35度の範
囲内で設定されている。一方、板状の足44は吐出方向Ｘ
と平行に設けられている。

図示の実施例の作動に際して、チェッキ弁52を開放して
羽根車28を回転すれば、第１図中矢印Ａで示すように気
液混合体は吸込口22より吸込まれ、吸込通路部40、ボリ
ュート部42を流れて（矢印Ｂ）、ガイドベーン流出口6
2、64、66からそれぞれ矢印Ｃ、Ｄ、Ｅで示すように流
れ出て（第4B図）、第１図中上方にある空間70に集中さ
れ、吐出口24より吐出される。

ここで、矢印Ｂで示す流れは、整流板として作用する板
状の足44によって整流される。

また、３個のガイドベーン36はケーシング内壁面60の逆
三角形の形状と組合されて気液分離が効率的に行わしめ
る。すなわち、第4B図において、ガイドベーン流出口62
から流れ出た気液混合液（矢印Ｃ）は、ガイドベーン36
Dの外側面とケーシング内壁面60（第4B図では図示せ
ず）との間で一度絞られて、ケーシング内壁面60に激し
く打ち付けられた後、吐出口24直下の空間70に向って流
れる。その結果、流れＣの気液混合体は、空間70におい
て気液分離し易い状態となる。次に、ガイドベーン流出
口64からの気液混合体の流れＤは、整流板として作用す
る３個の板状の足38によりその流れ方向が変えられ気液
分離が生じ易い状態となって吐出口24直下の空間70に向
けて流れる。また、ガイドベーン流出口66からの気液混
合体の流れＥは、流出直後には第4B図下方へ流れるが、
内側面60は逆三角形状であり、ガイドベーン36Cの外側
面と内壁面60とに挾まれる空間が下方に行くに従って非
常に狭くなるので、その流れＥはガイドベーン36Cの外
側面と内壁面60によって絞られ、内壁面60に強く打ちつ
けられて反転し、気液分離が生じ易い状態となって上方
の空間70へ向う。そしてガイドベーン36C、36Eの右方か
ら吐出口24直下の空間70へ向う。その結果、第4B図中左
方からの流れと第4B図右方からの流れとが、第１図の空
間70に集中し流れ同士が衝突するので、気液分離が効率
的に行われる。

ここで、吸込口22の中心線（第３図中符号O1）と回転軸
30の中心線（第３図中符号O2）とが偏心しているので、
内部ケーシング14全体には第１図中符号Ｍで示すような
モーメントが作用する。しかし、内部ケーシング34と一
体的に形成された３個の板状の足38の末端がケーシング
カバー32に当接しているので、板状の足38内にはモーメ
ントＭに対する反力Ｒが生じ、この反力Ｒは該モーメン
トＭを打ち消す作用をする。従って、シール材であるＯ
リング35に作用する圧縮荷重（締付荷重）も変化せず、
シール材締付のための偏心荷重も発生しない。そして、
遠心ポンプの安定性が向上するのである。

図示の実施例の自吸性能と従来の遠心ポンプの自吸性能
を比較して第５図に示す。第５図から明らかなように、
気液分離が効率良く行われる本発明の遠心ポンプの自吸
性能は従来のものよりも大巾に向上している。

［発明の効果］以上の通り、本発明によれば、吸込性能を向上するため
に吸込口の中心線と回転軸の中心線とが偏心している遠
心ポンプにおいて、そのために生ずる偏心荷重によって
シール材に対して作用する圧縮荷重すなわち締付荷重が
緩和される内部ケーシングの箇所が板状の足によってシ
ール材に押し付けられているで、シール材締結のための
偏心荷重の発生を抑えることができる。

そして組立作業を容易に行うことができる内部ケーシン
グを有する遠心ポンプの安定性を向上できる。

さらに足が整流板として作用して自吸性能を向上する。

ガイドベーンを設け、そのガイドベーンを逆三角形の形
状とし、整流板の流出が内部ケーシングの最下位に位置
すると自吸性能がさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の遠心ポンプの１実施例を示す断面側面
図、第2A図および第2B図はそれぞれ第１図の遠心ポンプ
のケーシングの正面図および断面側面図、第３図は第2A
図のケーシング内壁面の形状を幾何学的に表現した正面
図、第4A図および第4B図はそれぞれ第１図の遠心ポンプ
の断面側面図および背面図、第５図は本発明の遠心ポン
プと従来技術との自吸性能を比較して示す図、第６図は
従来の遠心ポンプの断面側面図である。 20……遠心ポンプ、22……吸込口、24……吐出口、26…
…ケーシング、28……羽根車、30……回転軸、32……ケ
ーシングカバー、34……内部ケーシング、35……シール
材（Ｏリング）、36、36C、36D、36E……ガイドベー
ン、38……板状の足、40……吸込通路部、42……ボリュ
ート部、70……吐出口直下の空間、Ｍ……偏心のために
内部ケーシングに作用するモーメント、Ｒ……板状の足
内に生ずる反力

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸込口および吐出口が形成されたケーシン
グと、羽根車が固着された回転軸を支承するケーシング
カバーと、ケーシング内部に設けられて吸込通路部およ
びボリュート部を構成する内部ケーシングとを有し、吸
込口の中心線と回転軸の中心線とが偏心している遠心ポ
ンプにおいて、その内部ケーシングの一端部は吸込口を
囲んでシール材を介してケーシングに当接しており、吐
出口側の位置にケーシングカバーと当接している複数の
板状の足を形成しており、その板状の足は内部ケーシン
グをシール材に押し付けるようにケーシングカバーおよ
び内部ケーシングに当接していることを特徴とする遠心
ポンプ。
【請求項２】前記ケーシングの反吸込口側から見た内壁
面形状が概略逆三角形形状であり、その内部に複数のガ
イドベーンを設け、隣接するガイドベーンの端部間に構
成されるガイドベーン流出口のうち１個が内部ケーシン
グの最下位箇所に位置している請求項１記載の遠心ポン
プ。