遠心ポンプの構造と動作原理
物理学によれば、円運動する物体には遠心力がかかります。向心力が不足したり失われたりすると、物体は慣性により円周の接線方向に飛び出す、いわゆる遠心運動となります。遠心ポンプはこの慣性遠心運動を利用して動作します。
給排水工学で一般的に使用される単段渦巻ポンプの基本構造の模式図。その主な動作コンポーネントは、インペラ 1、渦巻ポンプ ケーシング 2、およびインペラを回転駆動するポンプ シャフト 3 です。カタツムリ形のポンプケーシングの吸入口はウォーターポンプの吸入管４に接続され、出口はウォーターポンプの圧力管７に接続されている。湾曲した羽根を備えた羽根車は固定ポンプケーシングに取り付けられ、羽根車の入口は水ポンプの吸込管に接続されています。ポンピングを開始する前に、ポンプと吸込管内に水を満たしてください。動力機械がポンプシャフトを介して羽根車を高速回転させると、
羽根車内の水は羽根車とともに高速回転します。水の凝集力が不十分であり、水流の回転運動を維持する向心力を形成するための羽根と水との間の摩擦力により、羽根車内の水流は羽根車の外縁に向かって徐々に流れ、インペラから吐き出された水はポンプケーシングに入り、拡散コーンパイプを通ってウォーターポンプの圧力管に流れ込みます。圧力管を通ってパイプラインネットワークに輸送されます。同時に、羽根車の中心部には水が吐き出されることにより真空が形成され、吸引池の表面には大気圧が作用します。この圧力差により、吸込管内の水は吸込管に沿って羽根車へ連続的に流入します。インペラが連続的に回転することにより、水が絶えず吐き出されたり吸い込まれたりして、遠心ポンプの連続的な水の供給が形成されます。
上で述べたように、遠心ポンプの動作プロセスは実際にはエネルギーの伝達と変換のプロセスです。動力機械の機械エネルギーを、輸送される流体の運動エネルギーと圧力エネルギーに変換します。エネルギーの伝達・変換の過程では必然的に多くのエネルギーロスが発生し、ロスが大きくなると作業効率が低下し、ポンプの性能も低下します。
遠心ポンプの主要構成部品
遠心ポンプは多くの部品で構成されています。単段片吸込うず巻ポンプを例に、各主要部品の機能、材質、構成について説明します。
1、インペラ
作動ホイールまたは回転ホイールとしても知られるインペラは、動力機械の機械エネルギーをポンプで汲み上げられる液体に伝達し、インペラを流れる流体のエネルギーを増加させるために使用されます。インペラの材質を選択する際には、遠心力に対する機械的強度に加えて、材質の耐摩耗性や耐食性も考慮する必要があります。現在、インペラは主に鋳鉄、鋳鋼、青銅で作られています。
インペラはその構造により片吸込みと両吸込みの2種類に分けられます。片側で水を吸収し、羽根車の前後のカバープレートは非対称です。片吸込羽根車は片吸込渦巻ポンプに使用されます。二重吸引インペラ、両側で水を吸収し、インペラカバープレートは対称です。両吸込遠心ポンプは両吸込羽根車を使用しており、流量が大きく、軸力のバランスを自動的にとることができます。
インペラはカバープレートに基づいてクローズド、オープン、セミオープンの 3 つの形式に分けられます。 2枚のカバープレートを備えたインペラはクローズドインペラと呼ばれます。カバー プレートの間には、後方に曲がる 6-12 ブレードがあります。このタイプの羽根車は効率が高く、広く使用されています。後部カバープレートのみを備え、前部カバープレートを備えないインペラは、セミオープンインペラと呼ばれます。羽根のみでカバープレートがない羽根車をオープン羽根車といいます。セミオープンおよびオープンインペラのブレードは少なく、通常は 2 枚だけですか? 5 個のこの 2 つのタイプの羽根車は密閉型羽根車に比べて効率が低いため、6 個の羽根車に適しています。
汚れた液体や固体粒子を多量に含む液体の排出。
2、ポンプシャフト
ポンプ シャフトの機能は、インペラを支持して回転駆動し、動力機械のエネルギーをインペラに伝達することです。横型遠心ポンプの軸端は真っ直ぐで、ポンプ運転中の軸の曲がりによる羽根車の振れを防止するために十分な強度と剛性が要求され、摩耗による羽根車やポンプケーシングの損傷の原因となります。ポンプシャフトは炭素鋼やステンレス鋼が一般的です。ポンプ シャフトの一端はフラット キーと逆ナットでインペラに固定されており、回転中にインペラが確実に締め付けられます。大型および中型のウォーターポンプでは、インペラの軸方向の位置は、シャフトスリーブとシャフトスリーブを締め付けるナットを使用して決められます。ポンプシャフトの他端にカップリングを取り付けます。
3、ポンプケーシング
遠心ポンプのポンプ ケーシングは、液体を入れて輸送するカタツムリの殻の形状をしています。ポンプカバーとカタツムリ本体で構成されています。ポンプカバーはポンプの吸込室であり、吸込管内の水をロスなく均等に羽根車へ導く役割を果たします。吸引室はその構造により、直線円錐状の吸引室、環状の吸引室、半螺旋状の吸引室に分けることができます。カタツムリの本体は、カタツムリのチャンバーとディフューザー コーンで構成されます。カタツムリ室の主な機能は、インペラによって吐き出された水流を収集し、水頭損失を低減するために流れ断面積を継続的に増加させることによってカタツムリ室内の水流速度を一定に維持することです。カタツムリ室から排出された水は、拡散コーンチューブを通って圧力チューブに流入します。拡散コーン チューブの機能は、水流の速度を低下させ、水流の運動エネルギーの一部を圧力エネルギーに変換することです。
ポンプケーシングの入口フランジと出口フランジには 2 つのドリル穴があり、ポンプの入口圧力と出口圧力を測定するための真空計と圧力計を取り付けるために使用されます。ポンプケーシングの上部には注水（またはエア抜き）穴があり、ウォーターポンプを起動する前にポンプケーシング内に水を入れたり、エアを抜き取ったりするために使用されます。ポンプケーシング底部には冬季の凍結防止のため、停止後にポンプ内部に溜まった水を排出するためのドレン穴が付いています。ポンプケーシングの底部には基礎に固定するためのボルト穴が付いています。ウォーターポンプを一時的に使用しないときは、ウォーターポンプを固定するボルト穴を除き、その他のねじ穴をネジ付きプラグで塞ぐ必要があります。
上記の部品のうち、インペラとポンプシャフトは立形遠心ポンプの回転部品であり、ポンプケーシングは固定部品です。これら 2 つの間には、ポンプ シャフトとポンプ ケーシング間の軸封装置、インペラとポンプ ケーシング内壁の接合部の漏れ低減リング、ポンプ間の回転接続部のベアリングの 3 つの接合部があります。シャフトとポンプシート。