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公開番号2024155027
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023069389
出願日2023-04-20
発明の名称両吸込羽根車及び両吸込羽根車の製造方法
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 29/24 20060101AFI20241024BHJP(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】ポンプの右上がり特性を改善することができる、簡易な構成で容易に製造可能な両吸込羽根車を提供する。
【解決手段】両吸込羽根車であって、回転軸に固定されるように構成される主板と、回転軸に沿って主板の第1の側及び第2の側に設けられる一対の側板と、両吸込羽根車の内周部から外周部に向かう流路を形成するように、一対の側板の各々と主板との間で周方向に配置される複数の羽根と、を備え、主板が、一対の側板の外径及び複数の羽根の外径より大きい外径を有する、両吸込羽根車。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
両吸込羽根車であって、
回転軸に固定されるように構成される主板と、
前記回転軸に沿って前記主板の第１の側及び第２の側に設けられる一対の側板と、前記両吸込羽根車の内周部から外周部に向かう流路を形成するように、前記一対の側板の各々と前記主板との間で周方向に配置される複数の羽根と、を備え、
前記主板が、前記一対の側板の外径及び前記複数の羽根の外径より大きい外径を有する、両吸込羽根車。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載の両吸込羽根車であって、
前記一対の側板と前記複数の羽根が等しい外径を有する、両吸込羽根車。
【請求項３】
請求項１に記載の両吸込羽根車であって、
前記複数の羽根は、前記主板の前記第１の側に設けられる複数の第１の羽根と、前記主板の前記第２の側に設けられる複数の第２の羽根とを含み、
前記複数の第１の羽根と前記複数の第２の羽根は、前記両吸込羽根車の周方向に関して互い違いになるように配置されている、両吸込羽根車。
【請求項４】
請求項２に記載の両吸込羽根車であって、
前記複数の羽根は、前記主板の前記第１の側に設けられる複数の第１の羽根と、前記主板の前記第２の側に設けられる複数の第２の羽根とを含み、
前記複数の第１の羽根と前記複数の第２の羽根は、前記両吸込羽根車の周方向に関して互い違いになるように配置されている、両吸込羽根車。
【請求項５】
請求項３に記載の両吸込羽根車であって、
前記複数の第１の羽根と前記複数の第２の羽根が互いに等しい枚数で設けられており、
前記複数の第１の羽根及び前記複数の第２の羽根が、それぞれ、前記主板の前記第１の側及び前記主板の前記第２の側で、互いに等しい翼ピッチで且つ互いに位相がずれるように位置決めされている、両吸込羽根車。
【請求項６】
請求項４に記載の両吸込羽根車であって、
前記複数の第１の羽根と前記複数の第２の羽根が互いに等しい枚数で設けられており、
前記複数の第１の羽根及び前記複数の第２の羽根が、それぞれ、前記主板の前記第１の側及び前記主板の前記第２の側で、互いに等しい翼ピッチで且つ互いに位相がずれるように位置決めされている、両吸込羽根車。
【請求項７】
請求項１に記載の両吸込羽根車であって、
前記主板は、前記第１の側及び前記第２の側で、それぞれ、前記一対の側板及び前記複数の羽根の外周縁部より外周側に延在する、環状の第１の表面及び第２の表面を有し、
前記第１の表面及び前記第２の表面は、それぞれ、複数の溝を含む、両吸込羽根車。
【請求項８】
請求項２に記載の両吸込羽根車であって、
前記主板は、前記第１の側及び前記第２の側で、それぞれ、前記一対の側板及び前記複数の羽根の外周縁部より外周側に延在する、環状の第１の表面及び第２の表面を有し、
前記第１の表面及び前記第２の表面は、それぞれ、複数の溝を含む、両吸込羽根車。
【請求項９】
請求項３に記載の両吸込羽根車であって、
前記主板は、前記第１の側及び前記第２の側で、それぞれ、前記一対の側板及び前記複数の羽根の外周縁部より外周側に延在する、環状の第１の表面及び第２の表面を有し、
前記第１の表面及び前記第２の表面は、それぞれ、複数の溝を含む、両吸込羽根車。
【請求項１０】
請求項４に記載の両吸込羽根車であって、
前記主板は、前記第１の側及び前記第２の側で、それぞれ、前記一対の側板及び前記複数の羽根の外周縁部より外周側に延在する、環状の第１の表面及び第２の表面を有し、
前記第１の表面及び前記第２の表面は、それぞれ、複数の溝を含む、両吸込羽根車。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、両吸込羽根車及び両吸込羽根車の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプである両吸込ポンプは、通常、横方向に配置される回転軸に取り付けられる、両吸込羽根車を備える。一例として、図８に、両吸込ポンプ１０の全体概要を示す。図示されるように、両吸込羽根車４０は、両吸込ポンプ１０のポンプケーシング２０内で横方向に延在する回転軸３０に固定される。ポンプケーシング２０内の流体は、左右２つの吸込口５０から両吸込羽根車４０の内部に吸い込まれ、両吸込羽根車４０の外周部から吐出される。図９は、両吸込羽根車４０の一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は側断面図である。
【０００３】
図８の例において、ポンプケーシング２０は、両吸込羽根車４０（以下、単に、羽根車４０とも称する）を収容するボリュートケーシング２１と、ボリュートケーシング２１の外側に一体に設けられる吸込ケーシング２２とを備える。吸込ケーシング２２の１つの吸込口（図示せず）から始まる流路は、吸込ケーシング２２の内部でボリュートケーシング２１によって２つに分離された後に渦巻状に捲かれる。流体は、渦巻状の流路を通り、ボリュートケーシング２１の両側に設けられた吸込口５０から、ボリュートケーシング２１内に流入する。
【０００４】
図示の例において、羽根車４０は、回転軸３０に取り付けられる共通のボス部６０を備えた左右のインペラ部６１、６１を備えている。各インペラ部６１は、ボス部６０の左右の一方で回転軸３０の方向に間隔をあけて配置される、円形の外形を有する環状の側板７０を備える。例えば図９（ｃ）に示すように、各インペラ部６１の側板７０によって、羽根車４０の左右の吸込口８０が形成される。また、図９（ｃ）に示すように、羽根車４０は、ボス部６０と側板７０との間及び側板７０と側板７０との間に配置される複数の羽根９０を備えている。例えば図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、複数の羽根９０は、通常、回転軸３０の周りに等しい間隔（図示される翼ピッチＰ）で配置され、隣り合う羽根９０の間に流体の流路１００が形成される。羽根車４０の内周側で、左右の吸込口８０から流入した流体は、ボス部６０を通過後に合流する。流体は、流路１００内で羽根車４０の回転の遠心力によって加速され、羽根車４０の外周側の出口から吐出する。
【０００５】
また、例えば図９（ａ）及び図９（ｃ）に示されるように、羽根車４０は、通常、側板７０及び羽根９０が等しい外径を有する。なお、ここで、「羽根の外径」とは、図９（ａ）の正面図において、複数の羽根９０の外周を成す円（この例では側板７０の円形の外形と一致する）の直径Ｄに相当する。従って、「羽根の外径」は、図９（ａ）に示す羽根車４０の中心軸線Ｃと各羽根９０の出口縁（換言すれば、外周縁部）９１とを結ぶ直線距離（換言すれば、半径方向距離）Ｒの二倍に相当する。
【０００６】
従って、図９（ｃ）に示されるように、側板７０の外周縁部７１と羽根９０の外周縁部９１は、羽根車４０の半径方向に関して同一の位置にある（換言すれば、中心軸線Ｃの方向で整列した位置にある）。
【０００７】
なお、上記従来例では、羽根車４０の羽根９０は、ボス部６０と側板７０との間及び側板７０と側板７０との間に設けられている。しかし、羽根車４０は、ボス部６０と一体成形される、円形の外形を有する環状の主板を有してもよい。図１０は、主板１１０を有する両吸込羽根車４０Ａの一例を示す部分側断面図である。図１０に示すように、両吸込羽
根車４０Ａ（以下、単に、羽根車４０Ａとも称する）は、図示されない回転軸に固定される主板１１０を備えることができる。主板１１０は、回転軸に固定されるボス部１１１と、側板７０Ａと対向するように、ボス部１１１から半径方向に延在するシュラウド部１１２とを含んでいる。この場合、左右のインペラ部６１Ａ、６１Ａが、それぞれ、対応する側板７０Ａと主板１１０との間で流体の流路を形成する複数の羽根９０Ａを備える。なお、図１０は、羽根車４０Ａを収容するポンプケーシングのボリュートケーシング２０Ａも示している。ボリュートケーシング２０Ａは、羽根車４０Ａの外周側で矩形状の凹部を形成する点で、図８に示すボリュートケーシング２１と異なるが、これについては、後述する。
【０００８】
図１０に示すように、主板１１０を有する羽根車４０Ａがボリュートケーシング２０Ａ内に位置決めされたとき、通常、各側板７０Ａの外周縁部７０Ａ－１、各羽根９０Ａの外周縁部９０Ａ－１及び主板１１０の外周縁部１１０－１は、羽根車４０Ａの半径方向に関して同一の位置にある。換言すれば、側板７０Ａ、羽根９０Ａ及び主板１１０の外周縁部７０Ａ－１、９０Ａ－１、１１０－１は、羽根車４０Ａの中心軸線Ｃから、同じ半径方向距離Ｒ１を有する。
【０００９】
従来、両吸込ポンプのような遠心ポンプの性能調整を行うため、例えばポンプ揚程を下げることを目的として、羽根車の外周をカットして羽根車の直径を小さくすることが行われている。この場合、羽根車は、側板及び羽根（主板がある場合には主板、側板及び羽根）が等しい外径を有するようにカットされる。例えば、図１０に示される主板１１０を有する羽根車４０Ａの外周部を、図１１に示すようにカットする。すなわち、側板７０Ａ、羽根９０Ａ及び主板１１０のそれぞれの外周部を同じ量だけカットする。これにより、外周縁部７０Ａ－１、９０Ａ－１、１１０－１と羽根車４０Ａの中心軸線Ｃとの間の半径方向距離が、Ｒ１からＲ２に減少する（Ｒ１＞Ｒ２）。
【００１０】
しかし、図１１に示す従来のカット方法で遠心ポンプの羽根車をカットした場合、図１２に示すように、ポンプのＱＨ曲線に、山形部を形成する右上がり特性が生じる。ポンプの性能特性を示すいわゆるＱＨ曲線は、ポンプの吐出量（Ｑ）が増加するにつれてポンプ揚程（Ｈ）が低下する、全体に右下がりの勾配を有することが望ましい。そのような右下がり特性を有するポンプでは、ポンプの運転が安定する。これに対し、図１２に示すような右上がり特性を有するポンプでは、右上がり特性（すなわち、ＱＨ曲線の山形部）の前後でポンプが運転されると、ポンプの運転が不安定になりやすい。これは、遠心ポンプのような比較的低比速度（Ｎｓ）の羽根車を低流量域で運転する場合に特に問題となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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