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公開番号2024149175
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2023062889
出願日2023-04-07
発明の名称遠心ポンプのケーシング
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F04D 29/44 20060101AFI20241010BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】トリムエッジを有する羽根車を用いても、側板の破損を効果的に防止することができるケーシングを提供する。
【解決手段】ケーシング7は、羽根車5の主板35の裏面と対向する表面を有する側板26と、円弧形状を有し、上端面に設けられた複数の溶接点PM1-PM4で側板26の裏面とプロジェクション溶接される戻り羽根16と、を備える。羽根車5の主板35は、半径方向内側に窪んだトリムエッジ部43を有しており、複数の溶接点PM1-PM4のうちの回転軸1から最も離れた最外溶接点PM4の溶接部は、羽根車1の最外周部OMを戻り羽根16に投影した投影点PR1と少なくともその一部で重複するか、または投影点PR1よりも半径方向内側に位置する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
回転軸に固定された羽根車を収容する遠心ポンプのケーシングであって、
底板と、
前記羽根車の主板の裏面と対向する表面と、前記底板に対向する裏面と、を有する側板と、
円弧形状を有し、上端面に設けられた複数の溶接点で前記側板の裏面とプロジェクション溶接される戻り羽根と、を備え、
前記羽根車の主板は、半径方向内側に窪んだトリムエッジ部を有しており、
前記複数の溶接点のうちの前記回転軸から最も離れた最外溶接点の溶接部は、前記羽根車の最外周部を前記戻り羽根に投影した投影点と少なくともその一部で重複するか、または前記投影点よりも半径方向内側に位置する、ケーシング。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
前記戻り羽根の内端からの前記最外溶接点までの円弧状距離は、前記戻り羽根の全長の６５％以内である、請求項１に記載のケーシング。
【請求項３】
前記戻り羽根の内端からの、前記複数の溶接点のうちの前記回転軸に最も近い最内溶接点までの円弧状距離は、前記戻り羽根の全長の５－２０％の範囲にある、請求項１に記載のケーシング。
【請求項４】
前記複数の溶接点のうちの隣接する溶接点の間の円弧状間隔が前記戻り羽根の全長の２０－４０％の範囲にあり、かつ前記最外溶接点以外の残りの溶接点の全てが前記戻り羽根の、前記投影点よりも半径方向内側に位置するように、前記戻り羽根に対する前記複数の溶接点の位置が決定されている、請求項１に記載のケーシング。
【請求項５】
前記投影点は、第１投影点であり、
前記第１投影点と、前記トリムエッジ部の最も半径方向内側に窪んだ点を前記戻り羽根に投影した第２投影点との間に、前記最外溶接点のみが位置するか、または、前記最外溶接点と、該最外溶接点に隣接する溶接点が位置する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のケーシング。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ポンプのケーシングに関し、特に、多段遠心ポンプのケーシングに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプは、ケーシングに収容された羽根車を回転させることで液体（例えば、水）に遠心力を与え、液体を昇圧する装置である。ケーシングには、複数のディフューザが配置されており、羽根車から吐出された液体の速度エネルギは、隣接するディフューザの間に形成されたディフューザ流路を通る過程で圧力エネルギに変換される。ケーシングには、戻り羽根と称される案内羽根も配置されており、ディフューザによって昇圧された液体は、戻り羽根に案内されて次段の羽根車に流入するか、または吐出口から吐き出される。１つの羽根車を有する遠心ポンプは、単段遠心ポンプと称され、複数の羽根車を有する遠心ポンプは、多段遠心ポンプと称される。
【０００３】
遠心ポンプの種類によっては、戻り羽根がディフューザの役割を兼ねることもある。この場合、隣接する戻り羽根の間に形成された流路がディフューザ流路として機能し、ディフューザはケーシングから省略される。本明細書では、ディフューザを兼ねる戻り羽根であっても、この羽根を単に戻り羽根と称する。
【０００４】
羽根車は、一般に、回転軸に固定された主板（吐出側板部材）と、主板に対向するシュラウド（吸込側板部材）と、主板とシュラウドとの間に配置された複数の翼とを備えている。羽根車から吐出された液体の一部は羽根車の主板裏側およびシュラウド表側に流入する。羽根車の主板裏側とシュラウド表側とでは、羽根車が液体の圧力を受ける面積の差異があるため、羽根車を吸込側に押す軸方向推力が発生する。
【０００５】
軸方向推力が大きいと、回転軸を支持する軸受の摩耗が早まり、軸受の寿命が短くなる。そのため、軸方向推力を低減させるいくつかの技術が従来から提案されている。例えば、特許文献１に記載の羽根車組立体の主板は、該主板の周縁領域から放射状に突出する複数の傾斜輪郭と、隣接する傾斜輪郭を接続する円弧輪郭と、を有している。傾斜輪郭と円弧輪郭とで、主板の外周部が形成される。円弧輪郭は、主板の半径方向内側に窪んだ外周部分であり、例えば、回転軸の中心からの距離が半径方向に増加していく少なくとも一つの部分を備えている。このような傾斜輪郭と円弧輪郭とを有する主板を用いることで、遠心ポンプの最大効率を確保しつつ、軸方向推力を低下させることができる。なお、本明細書では、このような円弧輪郭を「トリムエッジ」と称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第６７１３４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した複数の戻り羽根は、円弧状の同一形状を有しており、各戻り羽根の円弧状の下端面は、ケーシングに形成された底板の表面に複数の溶接点でプロジェクション溶接により固定される。一方で、各戻り羽根の円弧状の上端面は、ケーシング内で羽根車の主板の裏面に近接して設けられた側板に複数の溶接点でプロジェクション溶接により固定される。このような構成では、側板によって、羽根車から吐出を次段の羽根車、または吐出口に連通するための連通流路が形成され、該連通流路に複数の戻り羽根が配置される。
【０００８】
本発明者らは、トリムエッジを有する羽根車を使用する遠心ポンプを鋭意研究した結果、側板の表面と羽根車の主板の裏面との間の隙間における中央部分（すなわち、回転軸近傍）で大きな圧力低下が発生することを見いだした。戻り羽根が配置される連通流路では、ディフューザまたは戻り羽根によって液体の圧力が上昇されるため、ケーシングの側板に差圧による回転軸方向の大きな引張力が働き、側板が戻り羽根から剥がれてしまうおそれがある。言い換えれば、戻り羽根の上面と側板とを固定する溶接箇所が剥がれ、側板が破損に至る可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、トリムエッジを有する羽根車を用いても、側板の破損を効果的に防止することができるケーシングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様では、回転軸に固定された羽根車を収容する遠心ポンプのケーシングであって、底板と、前記羽根車の主板の裏面と対向する表面と、前記底板に対向する裏面と、を有する側板と、円弧形状を有し、上端面に設けられた複数の溶接点で前記側板の裏面とプロジェクション溶接される戻り羽根と、を備え、前記羽根車の主板は、半径方向内側に窪んだトリムエッジ部を有しており、前記複数の溶接点のうちの前記回転軸から最も離れた最外溶接点の溶接部は、前記羽根車の最外周部を前記戻り羽根に投影した投影点と少なくともその一部で重複するか、または前記投影点よりも半径方向内側に位置する、ケーシングが提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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