特開 2024-136077 両吸込渦巻ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024136077

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】両吸込渦巻ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/64 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

F04D29/64 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047046

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000000284

【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】西尾 良二

(72)【発明者】

【氏名】黒田 風雅

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA03

3H130AB22

3H130AB42

3H130AB58

3H130AC30

3H130BA01A

3H130CA21

3H130DA02Z

3H130EA01A

3H130EB01A

(57)【要約】

【課題】本来構成を有効利用した簡素な構成で、羽根車の吸込部にキャビテーションが発生することを抑制する両吸込渦巻ポンプを提供する。
【解決手段】回転軸１に固定された両吸込遠心型の羽根車Ｈと、当該羽根車Ｈを収納するケーシングＫとを備え、ケーシングＫの内部のポンプ吐出流路３とポンプ吸込流路２との間に、羽根車Ｈの吸込部Ｄを形成する吸込部形成部分５ＡとケーシングＫのマウスリングＭとが対向する状態で配置され、ケーシングＫの内部のポンプ吐出流路３からマウスリングＭと吸込部形成部分５Ａとの間を通してポンプ吸込流路３に流出する液体を吸込部Ｄに案内する案内部Ｍａが、マウスリングＭに設けられている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸に固定された両吸込遠心型の羽根車と、当該羽根車を収納するケーシングとを備え、
前記ケーシングの内部のポンプ吐出流路とポンプ吸込流路との間に、前記羽根車の吸込部を形成する吸込部形成部分と前記ケーシングのマウスリングとが対向する状態で配置された両吸込渦巻ポンプであって、
前記ケーシングの内部の前記ポンプ吐出流路から前記マウスリングと前記吸込部形成部分との間を通して前記ポンプ吸込流路に流出する液体を前記吸込部に案内する案内部が、前記マウスリングに設けられている両吸込渦巻ポンプ。

【請求項2】

前記案内部が、前記マウスリングと一体形成されている請求項１に記載の両吸込渦巻ポンプ。

【請求項3】

前記案内部が、液体案内面を前記回転軸の軸心と直交する姿勢で備えている請求項１又は２に記載の両吸込渦巻ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転軸に固定された両吸込遠心型の羽根車と、当該羽根車を収納するケーシングとを備え、前記ケーシングの内部のポンプ吐出流路とポンプ吸込流路との間に、前記羽根車の吸込部を形成する吸込部形成部分と前記ケーシングのマウスリングとが対向する状態で配置された両吸込渦巻ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

かかる両吸込渦巻ポンプは、回転軸の軸心方向視にて、ケーシングの左右方向の一方側に吸込口が形成された吸込用管部が突出され、ケーシングの左右方向の他方側に吐出口が形成された吐出用管部が突出されている。ケーシングの内部における羽根車の回転軸の軸心方向の両側に位置するポンプ吸込流路に、吸込用管部の吸込口から流入した液体が流動され、ケーシングの羽根車を収納する部分における羽根車の外方側箇所には、吐出用管部に連通するポンプ吐出流路（渦巻き状の流路）が形成されている。

【0003】

そして、羽根車の両側に位置する吸込部の夫々がポンプ吸込流路に連通する状態で位置しており、羽根車の回転に伴って、ポンプ吸込流路の液体が吸込部を通して羽根車の内部に流動した後、羽根車の外周よりポンプ吐出流路に吐出され、吐出用筒部を通して流動されることになる（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

特許文献１においては詳細な説明は省略されているが、ポンプ吐出流路とポンプ吸込流路との間に、羽根車の吸込部を形成する吸込部形成部分（円筒状部分）とケーシングのマウスリングとが、対向する状態で配置されて、ポンプ吐出流路を流動する液体がポンプ吸込流路に逆流することを抑制するように構成されている。

【0005】

尚、吸込部形成部分とマウスリングとは、ポンプ吐出流路に吐出された液体がポンプ吸込流路に逆流することを抑制すべく、近接させた状態に設けられることになるが、ケーシングに固定されるマウスリングに対して、吸込部形成部分が羽根車の回転に伴って回転するため、吸込部形成部分とマウスリングとは密着させることができない。換言すると、吸込部形成部分とマウスリングとの間には隙間が存在し、その隙間を通して、ポンプ吐出流路を流動する液体がわずかではあるがポンプ吸込流路に逆流することになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２０－２９４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

図４に示す如く、両吸込渦巻ポンプＰを、液体が流動する本管３０の端部近くから屈曲させた分岐管３１に接続する形態で設置する場合がある。尚、図４においては、両吸込渦巻ポンプＰと分岐管３１との間にストレーナ３２が配置されている。

【0008】

両吸込渦巻ポンプＰを分岐管３１に接続して使用する際に、分岐管３１の長さが短い場合には、羽根車の吸込部に近接する箇所にキャビテーションが発生して、羽根車にクラックやエロージョンが発生する不都合がある。
つまり、例えば、両吸込渦巻ポンプＰを、蒸気タービンの冷却水を、当該蒸気タービンと冷却塔との間で循環流動させるために使用すると、羽根車の吸込部に相当する箇所にキャビテーションが発生する虞があった。

【0009】

図５は、本管３０からの液体が、分岐管３１を経由して両吸込渦巻ポンプＰの両側に位置するＡ側のポンプ吸込流路及びＢ側のポンプ吸込流路に流れる状態をシミュレーションした図である。Ｂ側のポンプ吸込流路は、本管３０の端部側に位置し、Ａ側のポンプ吸込流路は、Ｂ側のポンプ吸込流路よりも本管３０の上流側に位置する。

【0010】

本管３０からの液体は、分岐管３１を流動する際に、Ｂ側のポンプ吸込流路の方に偏った状態で流動することになり、その結果、Ａ側のポンプ吸込流路を流れる液体量とＢ側のポンプ吸込流路を流れる液体量とが異なる。例えば、Ｂ側のポンプ吸込流路を流れる液体量が、Ａ側のポンプ吸込流路を流れる液体量よりも、数％（例えば、６％）多くなる。

【0011】

このように、Ａ側のポンプ吸込流路を流れる液体量とＢ側のポンプ吸込流路を流れる液体量とが異なることにより、羽根車の吸込部に近接する箇所に負圧域が形成されて、羽根車の吸込部に近接する箇所にキャビテーションが発生すると考えられ、その結果、羽根車にクラックやエロージョンが発生すると考えられる。

【0012】

本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、本来構成を有効利用した簡素な構成で、羽根車の吸込部に近接する箇所にキャビテーションが発生することを抑制する両吸込渦巻ポンプを提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の両吸込渦巻ポンプは、回転軸に固定された両吸込遠心型の羽根車と、当該羽根車を収納するケーシングとを備え、
前記ケーシングの内部のポンプ吐出流路とポンプ吸込流路との間に、前記羽根車の吸込部を形成する吸込部形成部分と前記ケーシングのマウスリングとが対向する状態で配置されたものであって、その特徴構成は、
前記ケーシングの内部の前記ポンプ吐出流路から前記マウスリングと前記吸込部形成部分との間を通して前記ポンプ吸込流路に流出する液体を前記吸込部に案内する案内部が、前記マウスリングに設けられている点にある。

【0014】

すなわち、本発明者の鋭意研究により、マウスリングに設けた案内部にて、ポンプ吐出流路からマウスリングと吸込部形成部分との間を通してポンプ吸込流路に流出する液体を吸込部に案内することにより、一対のポンプ吸込流路の一方を流れる液体量と他方を流れる液体量とが異なる場合においても、羽根車の吸込部に近接する箇所に負圧域が形成されることを抑制して、羽根車の吸込部に相当する箇所にキャビテーションが発生することを抑制できることを見出した。

【0015】

つまり、ポンプ吐出流路からマウスリングと吸込部形成部分との間を通して液体がポンプ吸込流路に流出することになる本来構成を有効利用して、当該液体を吸込部に案内する案内部をマウスリングに設けるという簡素な構成にて、羽根車の吸込部に近接する箇所にキャビテーションが発生することを抑制できるようになった。

【0016】

要するに、本発明の両吸込渦巻ポンプの特徴構成によれば、本来構成を有効利用した簡素な構成で、羽根車の吸込部に近接する箇所にキャビテーションが発生することを抑制できる。

【0017】

本発明の両吸込渦巻ポンプの更なる特徴構成は、前記案内部が、前記マウスリングと一体形成されている点にある。

【0018】

すなわち、案内部がマウスリングと一体形成されているから、案内部を組み付ける作業が不要となる。

【0019】

本発明の両吸込渦巻ポンプの更なる特徴構成は、前記案内部が、液体案内面を前記回転軸の軸心と直交する姿勢で備えている点にある。

【0020】

すなわち、案内部が、液体案内面を回転軸の軸心と直交する姿勢で備えているから、羽根車の内部からマウスリングと吸込部形成部分との間を通して流出する液体を効率良く羽根車の吸込部に案内することができる。

【0021】

つまり、羽根車の内部からマウスリングと吸込部形成部分との間を通して流出する液体は、回転軸の軸心方向に沿って流出することになる。そして、案内部の液体案内面が回転軸の軸心と直交する姿勢であるから、回転軸の軸心方向に沿って流出する液体を、回転軸の軸心方向に反射させる形態で、効率良く羽根車の吸込部に案内することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】両吸込渦巻ポンプの断面図である。

【図2】羽根車の吸込部を示す断面図である。

【図3】案内部による液体案内形態の模式状態を示す図である。

【図4】両吸込渦巻ポンプの設置形態の一例を示す平面図である。

【図5】液体の流れ状態をシミュレーションした図である。

【0023】

〔実施形態〕
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（両吸込渦巻ポンプの全体構成）
図１に示すように、両吸込渦巻ポンプＰは、回転軸１に固定された両吸込遠心型の羽根車Ｈと、当該羽根車Ｈを収納するケーシングＫとを備えている。ケーシングＫにおける回転軸１の貫通部には、水封部Ｑが備えられている。回転軸１は、電動モータ等の駆動装置にて回転駆動されることになる。
尚、図示は省略するが、本実施形態の両吸込渦巻ポンプＰは、蒸気タービンの冷却水を、当該蒸気タービンと冷却塔との間で循環流動させる。

【0024】

ケーシングＫは、回転軸１の軸心方向の中央部に位置する羽根車収納部分Ｋａと、回転軸１の軸心方向の両横側部に位置する部分を有する流路形成部分Ｋｂとを備える形態に形成されている。そして、図示は省略するが、ケーシングＫは、回転軸１の軸心方向視にて、ケーシングＫの左右方向の一方側に、吸込口が形成された吸込用管部が突出され、ケーシングの左右方向の他方側に、吐出口が形成された吐出用管部が突出されている。

【0025】

ケーシングＫの内部における羽根車Ｈの回転軸１の軸心方向の両側部、つまり、ケーシングＫにおける流路形成部分Ｋｂの内部に、吸込用管部の吸込口から流入した液体が流動するポンプ吸込流路２が形成されている。
ケーシングＫの内部における羽根車Ｈの外方側箇所に、つまり、羽根車Ｈの径方向外方側箇所に、吐出用管部に連通する渦巻き状のポンプ吐出流路３が形成されている。

【0026】

羽根車Ｈは、図２に示すように、回転軸１に固定される主板４、左右の側板５、及び、回転軸１の周方向に並ぶ状態で左右の側板５の間に位置する複数の翼６を備えている。尚、羽根車Ｈの側板５の外方側箇所はポンプ吐出流路３の一部を形成する。
左右の側板５は、回転軸１の軸心方向に延びる筒状部分（円筒状部分）と、当該筒状部分の回転軸１の軸心方向の内方側部から径方向外方に向けて湾曲状に延びる円板状部分とを備えている。

【0027】

そして、側板５の回転軸１の軸心方向に延びる筒状部分が、羽根車Ｈにおける吸込部Ｄを形成する吸込部形成部分５Ａとして機能することになる。換言すれば、吸込部形成部分５Ａの内部にて、羽根車Ｈにおける吸込部Ｄが形成され、当該吸込部Ｄが、ポンプ吸込流路２に連通する状態で位置している。

【0028】

従って、図２において実線で示す如く、羽根車Ｈの回転に伴って、ポンプ吸込流路２の液体（例えば、水）が吸込部Ｄを通して羽根車Ｈの内部に流動した後、羽根車Ｈの外周よりポンプ吐出流路３に吐出され、その後、吐出用筒部を通して流動されることになる。

【0029】

（逆流防止構造について）
羽根車Ｈにおける吸込部Ｄを形成する吸込部形成部分５Ａに対向する状態で、ケーシングＫにはマウスリングＭが組付けられている。つまり、吸込部形成部分５ＡとマウスリングＭとが対向する状態で配置されている。本実施形態では、吸込部形成部分５ＡとマウスリングＭとが、回転軸１の径方向に対向する状態で配置されている。
したがって、ケーシングＫの内部のポンプ吐出流路３とポンプ吸込流路２との間に、吸込部形成部分５ＡとマウスリングＭとが対向する状態で配置されることにより、ポンプ吐出流路３に吐出された液体がポンプ吸込流路２に逆流することを抑制するように構成されている。

【0030】

吸込部形成部分５ＡとマウスリングＭとは、ポンプ吐出流路３に吐出された液体がポンプ吸込流路２に逆流することを抑制すべく、近接させた状態に設けられている。ただし、ケーシングＫに固定されるマウスリングＭに対して、吸込部形成部分５Ａが羽根車Ｈの回転に伴って回転するため、吸込部形成部分５ＡとマウスリングＭとは密着させることができない。換言すると、図２に示す如く、吸込部形成部分５ＡとマウスリングＭとの間には隙間が存在し、当該隙間を通して、ポンプ吐出流路３を流動する液体がわずかではあるがポンプ吸込流路２に逆流することになる。尚、図２においては、上述した隙間を誇張して記載する。

【0031】

（羽根車の損傷抑制構造）
図２に示すように、ケーシングＫの内部のポンプ吐出流路３からマウスリングＭと吸込部形成部分５Ａとの間を通してポンプ吸込流路２に流出する液体を吸込部Ｄに案内する案内部Ｍａが、マウスリングＭに設けられている。

【0032】

本実施形態においては、案内部Ｍａが、マウスリングＭと一体形成されている。また、案内部Ｍａが、液体案内面ｎを回転軸１の軸心と直交する姿勢で備えている。
つまり、マウスリングＭが、断面視においてＬ字状に形成されて、回転軸１の軸心と直交する姿勢の液体案内面ｎを有する案内部Ｍａを備えている。

【0033】

図３は案内部Ｍａによる液体案内形態を模式状態で示す図である。ちなみに、図３では、案内部Ｍａの液体案内面ｎを、回転軸１の軸心とは傾斜する姿勢で例示する。
図３に示すように、案内部Ｍａを設けることにより、ポンプ吐出流路３からマウスリングＭと吸込部形成部分５Ａとの間を通してポンプ吸込流路２に流出する流出液体Ｂを吸込部Ｄに案内して、圧力低下が生じる局所的圧力低下域Ｕに供給することにより、羽根車Ｈの吸込部Ｄに近接する箇所に負圧域が形成されることを抑制できる。

【0034】

すなわち、本発明者の鋭意研究により、案内部Ｍａを設けることによって、例えば、一対のポンプ吸込流路２の一方を流れる液体量と他方を流れる液体量とが異なる場合において、羽根車Ｈの吸込部Ｄに近接する箇所に負圧域が形成されて、羽根車Ｈの吸込部Ｄに近接する箇所にキャビテーションが発生することを抑制できることを見出したのである。

【0035】

つまり、本書の発明が解決しようとする課題にて記載の如く、一対のポンプ吸込流路２の一方を流れる液体量と他方を流れる液体量とが異なる場合には、羽根車Ｈの吸込部Ｄに近接する箇所に負圧域が形成されて、羽根車Ｈの吸込部Ｄに近接する箇所にキャビテーションが発生する虞がある。そして、キャビテーションが発生すると、翼６にクラックやエロージョンが生じる等、羽根車Ｈが損傷する虞がある。

【0036】

そこで、案内部Ｍａを設けて、ポンプ吐出流路３からマウスリングＭと吸込部形成部分５Ａとの間を通してポンプ吸込流路２に流出する流出液体Ｂを吸込部Ｄに案内することにより、一対のポンプ吸込流路２の一方を流れる液体量と他方を流れる液体量とが異なる場合においても、羽根車の吸込部Ｄに近接する箇所に負圧域が形成されることを回避して、羽根車Ｈの吸込部Ｄに近接する箇所にキャビテーションが発生することを抑制できることを見出した。

【0037】

つまり、ポンプ吐出流路３からマウスリングＭと吸込部形成部分５Ａとの間を通して液体が吐出することになる本来構成を有効利用して、当該液体を吸込部Ｄに案内する案内部ＭａをマウスリングＭに設けるという簡素な構成にて、羽根車Ｈの吸込部Ｄに近接する箇所にキャビテーションが発生することを抑制できるようになった。
尚、本実施形態では、一対のポンプ吸込流路２の一方を流れる液体量と他方を流れる液体量とが異なることにより、羽根車Ｈの吸込部Ｄに近接する箇所に負圧域が形成される場合について説明したが、その他の原因により、羽根車Ｈの吸込部Ｄに近接する箇所に負圧域が形成される場合にも、その負圧域の形成を抑制できる。

【0038】

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（１）上記実施形態では、案内部Ｍａが、マウスリングＭと一体形成されている場合を例示したが、案内部ＭａをマウスリングＭとは別体に形成して、案内部ＭａをマウスリングＭに組付ける形態で実施してもよい。

【0039】

（２）上記実施形態では、案内部Ｍａが液体案内面ｎを回転軸１の軸心と直交する姿勢で備える場合を例示したが、案内部Ｍａが液体案内面ｎを回転軸１の軸心と傾斜する姿勢で備える形態で実施してもよい。

【0040】

尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

【符号の説明】

【0041】

１ 回転軸
２ ポンプ吸込流路
３ ポンプ吐出流路
５Ａ 吸込部形成部分
Ｄ 吸込部
Ｈ 羽根車
Ｍ マウスリング
Ｍａ 案内部
ｎ 案内面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】