离心泵的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种离心泵，能够抑制气穴的产生并提高自吸性能。叶轮(31)由圆盘状的轮毂(32)和4个叶片(33)构成，这4个叶片(33)呈放射状设置于该轮毂(32)的盘面(32a)。所述多个叶片(33)分别相对于旋转中心(34)形成为涡旋状。各叶片(33)由下述部分构成：与蜗壳的内周面对置的外周面(33b)；前曲面(33c)；背面(33d)；形成旋转方向后端侧的旋转方向后端面(33e)；以及轴向端面(33a)。叶片(33)的背面(33d)沿着外周面(33b)形成。叶片(33)形成为：从旋转方向前端侧至旋转方向后端侧，外周面(33b)与背面(33d)之间保持固定的宽度(W1)。另外，关于叶片(33)，外周面(33b)中的旋转方向后端部(33f)形成为凹陷的阶梯面(33g)。
【专利说明】
离心泵
【技术领域】
[0001]本发明涉及离心泵，其中，叶轮被旋转自如地设置于蜗壳内，通过使叶轮旋转，由此将吸入蜗壳内的流体排出。
【背景技术】
[0002]在离心泵中，存在这样的结构:旋转轴旋转自如地突出至蜗壳的内部，在突出的旋转轴上设置有叶轮。通过使叶轮旋转，由此将蜗壳内的流体送出。在叶轮旋转时，对叶轮的叶片的行进方向的水作用有推压力，因此在局部成为高压。另一方面，在叶片的背侧，对水作用有牵引力，因此在局部成为低压。因此，会引起减压沸腾而产生气泡、即产生所谓的气穴。已知实施了应对该气穴的对策的技术(例如，参照专利文献I。)。
[0003]在通过专利文献I已知的技术中，在叶轮上，多个叶片从旋转轴呈放射状、且稍微向旋转方向倾斜地延伸。各叶片形成为直线状，在叶片的端部，在相对于旋转方向靠行进方向侧的面上形成有倾斜面。利用该倾斜面抑制了叶片的端部处的、急剧的流动的变化，且抑制了气穴的产生。
[0004]另外，在自吸式的离心泵中，在自吸运转时，利用在叶轮的叶片的端部产生的回转流将蜗壳内的空气卷入以进行自吸。可是，在专利文献I的叶轮中，由于倾斜面而使得流动变得平滑，在叶片的端部产生的回转流变小。其结果是，蜗壳内的空气的卷入量变小，自吸性能降低，不是优选的。
[0005]专利文献1:日本特开昭64-73165号公报
【发明内容】
[0006]本发明的课题在于提供一种能够抑制气穴的产生且能够提高自吸性能的离心泵。
[0007]根据技术方案I涉及的发明，提供一种离心泵，其中，蜗壳被配置在泵壳体内，叶轮被旋转自如地设置于蜗壳内，通过使所述叶轮旋转，由此将吸入所述蜗壳内的流体从所述蜗壳送出至所述泵壳体内，并将送出的流体排出至所述泵壳体的外部，所述离心泵的特征在于，所述叶轮由圆盘状的轮毂和多个叶片构成，所述多个叶片呈放射状设置于该轮毂的盘面，所述多个叶片分别相对于旋转中心形成为涡旋状，并且具有与所述蜗壳的内周面对置的外周面，该外周面中的旋转方向后端部形成为凹陷的阶梯面。
[0008]如技术方案2所记载，其特征在于，优选的是，各阶梯面中的旋转方向后端相对于各叶片的旋转方向后端面形成为刃口状。
[0009]在技术方案I涉及的发明中，叶轮由圆盘状的轮毂和多个叶片构成，多个叶片呈放射状设置于该轮毂的盘面，多个叶片分别相对于旋转中心形成为涡旋状，并且具有与蜗壳的内周面对置的外周面。外周面中的旋转方向后端部形成为凹陷的阶梯面，因此能够在从外周面切换为阶梯面的部分和阶梯面的后端部产生回转流。其结果是，能够产生较大的回转流而将蜗壳内的空气卷入，因此能够提高自吸性能。
[0010]另外，由于各叶片的外周面中的旋转方向后端部形成为凹陷的阶梯面，因此能够在接近蜗壳的内周面的部分使对流体的截断逐级地分开并缓和，从而能够抑制气穴的产生。即，能够在抑制气穴的产生的同时提高自吸性能。
[0011]在技术方案2涉及的发明中，各阶梯面中的旋转方向后端相对于各叶片的旋转方向后端面形成为刃口状，因此，能够使流动变化而产生较大的回转流。其结果是，能够提高自吸性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是示出本发明涉及的离心泵的立体图。
[0013]图2是图1的离心泵的剖视图。
[0014]图3是示出将图1的泵壳体剖开后的状态的立体图。
[0015]图4是沿图2的4-4线的剖视图。
[0016]图5是图4的叶轮的俯视图。
[0017]图6是图5的6部放大图。
[0018]图7是沿图5的7-7线的剖视图。
[0019]图8是图1的离心泵的作用图。
[0020]图9是图5的叶轮的作用图。
[0021]图10是图9的阶梯面处的回转流的作用图。
[0022]图11是图9的阶梯面处的气穴的作用图。
[0023]标号说明
[0024]20:离心泵；22:泵壳体；31:叶轮；32:轮毂；32a:盘面；33:叶片；33b:外周面；33e:旋转方向后端面；33f:外周面中的旋转方向后端部；33g:阶梯面；33h:第I顶部；33k:第2顶部；34:旋转中心；40:蜗壳；44:内周面；45:蜗壳舌部。
【具体实施方式】
[0025]基于附图对用于实施本发明的方式在下面进行说明。
[0026]实施例
[0027]对实施例涉及的离心泵进行说明。
[0028]如图1、图2所示，离心泵单元10具有:框架11，其以覆盖发动机14和离心泵20的方式形成为框状；和离心泵20，其设置于该框架11的基座12上。
[0029]关于发动机14,气缸体15被设置于基座12上,离心泵20的泵壳体22被设置于气缸体15上，曲轴16的端部16a从气缸体15突出至泵壳体22内。
[0030]关于曲轴16，其端部16a的附近部位16b被旋转自如地支承于机械密封件17，端部16a与离心泵20的叶轮31连结。因此，通过驱动发动机14使曲轴16 (以下，称作旋转轴16。)旋转，由此通过旋转轴16使叶轮31旋转。
[0031]离心泵20具有:泵壳体22，其隔着间隔部件21被螺栓紧固于气缸体15 ;叶轮31，其被设置于泵壳体22的内部，且与旋转轴16的端部16a连结；以及蜗壳40，其覆盖叶轮31。
[0032]另外，离心泵20具有:吸入嘴35，其与泵壳体22的壳体吸入口 25连通；开闭部36，其上端部36a被夹持在泵壳体22和吸入嘴35之间；以及排出嘴37，其与泵壳体22的壳体排出口(泵壳体的排出口)28连通。
[0033]泵壳体22的壳体开口部23被间隔部件21封闭，且蜗壳40被设置于间隔部件21，由此通过泵壳体22、间隔部件21和蜗壳40形成了壳体内流路38。特别是，该壳体内流路38在泵壳体22和蜗壳40之间形成为大致环状。
[0034]如图2、图3所示，泵壳体22的壳体开口部23被间隔部件21封闭，泵壳体22具有:吸入侧壁部24，其与间隔部件21对峙；壳体吸入口 25，其形成于吸入侧壁部24 ;吸入通道部26，其与壳体吸入口 25连通；周壁部27，其沿着吸入侧壁部24的侧缘形成为环状(筒状)；以及壳体排出口 28，其被设置于周壁部27的上部。
[0035]在吸入侧壁部24的下方部位24b、即吸入通道部26的下部位26a的下方具有突出部51。突出部51从吸入侧壁部24的下方部位24b朝向壳体内流路38突出(鼓出)。通过使突出部51 —体地形成于吸入侧壁部24的下方部位24b，由此，与以分体部件形成突出部51的情况相比，能够实现轻量化和紧凑化。
[0036]如图1?图4所示，突出部51具有:顶部位52，其从吸入侧壁部24的下方部位24b朝向蜗壳40水平伸出；和壁部位53，其通过从顶部位52朝向下方垂下而与蜗壳40对置(对峙)。
[0037]如图4所示，顶部位52具有:上游侧顶部位52a，其被设置在吸入通道部26的下部位26a和上游侧的周壁部27a之间；和下游侧顶部位52b，其被设置在吸入通道部26的下部位26a和下游侧的周壁部27b之间。上游侧的周壁部27a是形成壳体内流路38中的蜗壳40的开口部48的上游侧的壁部。下游侧的周壁部27b是形成壳体内流路38中的蜗壳40的开口部48的下游侧的壁部。
[0038]上游侧顶部位52a被设置在壳体排出口 28的下游侧、且蜗壳40的开口部48的上游侧的范围H内。优选的是，上游侧顶部位52a被设置于范围H中的吸入通道部26的下部位 26a。
[0039]另外，壁部位53从顶部位52的边缘朝向下方垂下，由此，其上边沿着顶部位52形成为直线状，其下边沿着周壁部27的下部形成为弯曲状，所述壁部位53呈半月状。在壁部位53上形成有排泄口 55。排泄塞54与排泄口 55螺纹结合，由此，排泄口 55被排泄塞54封闭。
[0040]另外，通过在吸入侧壁部24的下方部位24b设置突出部51，由此在壳体内流路38的下部形成有流路节流部39。与壳体内流路38的其他部位相比，流路节流部39的流路截面积形成得较小。而且，流路节流部39被设置于叶轮31的旋转中心34的下方，详细来说，被设置于蜗壳吸入口 41的下侧，并且对应于与蜗壳40的开口部48相同的高度进行配置。因此，蜗壳40的开口部48与流路节流部39连通。
[0041]另外，壳体吸入口 25被设置于吸入侧壁部24，吸入通道部26与壳体吸入口 25连通。吸入通道部26与蜗壳40的吸入口(蜗壳吸入口)41连通。蜗壳吸入口 41经由吸入通道部26和壳体吸入口 25与吸入嘴35连通。
[0042]而且，壳体排出口 28被设置于周壁部27的上部27c，排出嘴37与壳体排出口 28连通。流体供给口 61被设置于排出嘴37的上部，流体供给口 61被供给塞62封闭。流体供给口 61被配置在蜗壳40的上方。
[0043]关于间隔部件21，其支承孔21a形成在与旋转轴16相同的轴线上，机械密封件17被同轴地支承于支承孔21a中，旋转轴16 (端部16a的附近部位16b)被旋转自如地支承于机械密封件17。
[0044]旋转轴16的端部16a经由机械密封件17突出至蜗壳40的内部。因此，能够通过机械密封件17机械地限制蜗壳40的内部的流体从附近部位16b泄漏至外部。
[0045]叶轮31被设置于旋转轴16的突出至蜗壳40的内部的端部16a。叶轮31设置于蜗壳40的内部，其具备:圆盘状的轮毂32，其设置于旋转轴16的端部16a ;和多个叶片33，它们被设置于轮毂32，并且以旋转轴16为中心呈放射状排列。多个叶片33被设置在轮毂32中的、与机械密封件17相反的一侧的盘面32a上。该叶轮31被蜗壳40覆盖，由此收纳于蜗壳40的内部。
[0046]蜗壳40通过螺栓66被安装于间隔部件21。该蜗壳40被设置于泵壳体22的内部，是形成为能够收纳叶轮31的壳体。通过蜗壳40和间隔部件21形成了蜗壳内流路68。该蜗壳40具有:蜗壳吸入口 41，其与泵壳体22的吸入通道部26连通；和蜗壳主体42，其在蜗壳吸入口 41 (叶轮31)的周围形成为涡旋形。
[0047]蜗壳主体42具有与叶轮31的叶片33的轴向端面33a对置的平面状的对置面43。
[0048]另外，在蜗壳主体42的下端部42a形成有开口部48，在蜗壳主体42的左侧上部42b形成有蜗壳排出口(蜗壳40的排出口)49。开口部48是用于将壳体内流路38的起动流体(呼K流体)引导至蜗壳40的内部(即，蜗壳内流路68)的开口。
[0049]在自吸运转时,卸下供给塞62,从流体供给口 61供给起动流体。供给至蜗壳内流路68中的起动流体与蜗壳内流路68的气体一起被从蜗壳排出口 39排出，并被引导至壳体内流路38。并且，起动流体是在离心泵20的自吸运转时起到引水(呼t/水)作用的流体。
[0050]详细来说，在自吸运转时，通过使叶轮31如图4中所示的箭头A这样旋转，由此，供给至壳体内流路38中的起动流体被从开口部48吸入蜗壳内流路68中。蜗壳内流路68的气体呈气泡状包含在被吸入蜗壳内流路68的流体中。含有气泡的流体如箭头B这样被从蜗壳排出口 49排出。通过将该流体排出至壳体内流路38的上部38a，由此，气泡状的气体从起动流体中分离，并从壳体排出口 28经由排出嘴37排出至离心泵20的外部。另外，脱去了气泡状的气体的起动流体如箭头C这样流动。
[0051]另一方面,在稳定运转时,从蜗壳吸入口 41导入蜗壳内流路68中的流体被从蜗壳排出口 39排出，并被引导至壳体内流路38。开闭部36的上部被摆动自如地夹持于泵壳体22与吸入嘴35之间。开闭部36如图2中所示的箭头这样摆动，由此使吸入嘴35开闭。
[0052]详细来说，在稳定运转时，叶轮31如图4中所示的箭头A这样旋转，由此将流体从蜗壳吸入口 41吸入蜗壳内流路68中。被吸入蜗壳内流路68中的流体如箭头B这样从蜗壳排出口 49排出。排出至壳体内流路38的流体经由壳体排出口 28被输送至排出嘴37。
[0053]接下来，利用图4?图7对叶轮进行说明。
[0054]如图4、图5所示，叶轮31由圆盘状的轮毂32和4个叶片33构成，这4个叶片33呈放射状设置于该轮毂32的盘面32a。所述多个叶片33分别相对于旋转中心34形成为涡旋状。各叶片33由下述部分构成:与蜗壳40的内周面44对置的外周面33b ;形成旋转方向前端侧的前曲面33c ;与该前曲面33c连续且形成于外周面33b的背侧的背面33d ;形成旋转方向后端侧的旋转方向后端面33e ;以及轴向端面33a。
[0055]如图5所示，叶片33的背面33d沿着外周面33b形成。叶片33形成为:从旋转方向前端侧至旋转方向后端侧，外周面33b与背面33d之间保持固定的宽度W1。另外，关于叶片33,外周面33b中的旋转方向后端部33f形成为凹陷的阶梯面33g。
[0056]并且，在实施例中，叶轮31的叶片33形成为:从旋转方向前端侧至旋转方向后端侦牝外周面33b与背面33d之间的宽度保持固定，但是并不限定于此，也可以形成为使旋转方向前端侧的宽度宽，并使旋转方向后端侧的宽度窄。而且，叶片33也可以是三维地弯曲而形成的。
[0057]如图6所示，叶片33的外周面33b中的旋转方向后端部33f具有:后端的第I顶部33h,在该后端的第I顶部33h处,背面33d与外周面33b之间的宽度被设定为Wl ;中间面33j，其从该第I顶部33h朝向阶梯面33g延伸；阶梯面33g，其与中间面33j连续；以及该阶梯面33g的旋转方向后端的第2顶部33k。
[0058]外周面33b中的、背面33d与外周面33b之间的宽度被设定为Wl的后端相对于中间面33j形成为刃口(edge)状。阶梯面33g中的旋转方向后端相对于旋转方向后端面33e形成为刃口状。
[0059]如图7所示，叶轮31的轮毂32的轴向的高度为Tl，各叶片33的轴向的高度为H2。并且，在实施例中，各叶片33从旋转方向前端侧至旋转方向后端侧以固定的高度T2形成，但并不限定于此，也可以对各叶片33变更旋转方向前端侧的轴向的高度和旋转方向后端侧的轴向的高度。
[0060]接下来，对以上所叙述的离心泵的作用进行说明。
[0061]图8的(a)?图8的(C)是说明自吸运转的图。如图8的(a)所示，将引水供给至泵壳体22内，以引水充满泵壳体22。由于开闭部36闭合，因此，泵壳体22内的引水不会从吸入嘴35流落至软管71中。
[0062]如图8的(b)所示，当使叶轮31旋转时，软管71内的气体被取入引水中，流体被上吸，软管71内的液面的高度成为Hl。
[0063]如图8的(C)所示，被取入泵壳体22内的引水中的气体在泵壳体22内的上部分离，并从排出嘴37如箭头D这样排出。另外，流体被进一步上吸，软管71内的液面的高度成为H2。
[0064]图8的(d)是说明稳定运转的图。如图8的(d)所示，软管71内的气体全部被排出。流体的运送开始，流体被从排出嘴37如箭头E这样排出。
[0065]接下来，对自吸运转时的叶轮的作用进行说明。
[0066]如图9所示，当叶轮31旋转时，由叶轮31的离心力所产生的力F1、和由抽吸的负压所产生的向心力F2作用于蜗壳40内的引水。引水被沿着叶轮31的旋转方向运送，移动至蜗壳排出口 49的蜗壳舌部45的位置。
[0067]接下来，对自吸运转时的比较例和实施例的回转流进行说明。
[0068]图10的(a)是对通过比较例的叶轮形成的回转流进行说明的图，在比较例的叶轮100中，叶片101在外周面102与旋转方向后端面103之间具有I个顶部104。当叶轮100旋转时，在叶片101的顶部104附近产生回转流SI。通过该回转流SI，蜗壳内的空气被卷入，进行自吸运转。
[0069]图10的(b)是对通过实施例的叶轮形成的回转流进行说明的图，当实施例的叶轮31旋转时，在叶片33的阶梯面33g附近，由于抽吸压的降低，引水进入叶轮31的中心侧，且引水充满至阶梯面33g。在第I顶部33h附近产生预备回转流S2，在第2顶部33k附近产生回转流S3。通过这2个预备回转流S2、回转流S3，蜗壳内的空气被大量卷入，进行自吸运转。这样，与比较例的叶轮100相比较，实施例的叶轮31能够产生较大的回转流。其结果是，即使自吸扬程变高，也能够提高气液混合的性能。
[0070]接下来，对比较例和实施例的气穴进行说明。
[0071]图11的(a)是对通过比较例的叶轮产生的气穴进行说明的图，当比较例的叶轮100旋转时，流体沿着叶片101如箭头S4这样流动。当叶片101移动至蜗壳105的蜗壳舌部106附近时，流体的流动被蜗壳舌部106急剧截断，从而产生气穴(气泡)。
[0072]图11的(b)是对通过实施例的叶轮产生的气穴进行说明的图，当实施例的叶轮31旋转时，流体沿着叶片33如箭头S5这样流动。即使叶片33移动至蜗壳舌部45附近且是与(a)所示的比较例的叶片101相同的相位，由于通过阶梯面33g残留有流体的逃逸通道，因此流体如箭头S6这样流动。其结果是，由蜗壳舌部45所引起的流体的截断得到缓和，抑制了气穴(气泡)的产生。
[0073]对以上所述的离心泵20进行总结，并记载在下面。
[0074]如图5和图6所示，外周面33b中的旋转方向后端部33f形成为凹陷的阶梯面33g，因此能够在从外周面33b切换为阶梯面33g的部分和阶梯面33g的后端部产生回转流。其结果是，能够产生较大的回转流而将蜗壳40内的空气卷入，因此能够提高自吸性能。
[0075]另外，由于各叶片33的外周面33b中的旋转方向后端部33f形成为凹陷的阶梯面33g，因此能够在接近蜗壳40的内周面44的部分使对流体的截断逐级地分开并缓和，从而能够抑制气穴的产生。即，能够在抑制气穴的产生的同时提高自吸性能。
[0076]如图5和图6所示，各阶梯面33g中的旋转方向后端相对于各叶片的旋转方向后端面33e形成为刃口状，因此，能够使流动变化而产生较大的回转流。其结果是，能够提高自吸性能。
[0077]并且，在本发明中，将叶轮31的叶片33的片数设定为4片，但并不限于此，叶片33的片数可以是5片、6片等。另外，叶片33相对于旋转中心34限定为涡旋状，但并不限定于此，可以使叶片33整体形成为直线状。
[0078]产业上的可利用性
[0079]本发明适合于这样的离心泵:叶轮被旋转自如地设置于蜗壳内，通过使叶轮旋转，由此将吸入蜗壳内的流体排出。
【权利要求】
1.一种离心泵，其中，蜗壳被配置在泵壳体内，叶轮被旋转自如地设置于蜗壳内，通过使所述叶轮旋转，由此将吸入所述蜗壳内的流体从所述蜗壳送出至所述泵壳体内，并将送出的流体排出至所述泵壳体的外部，所述离心泵的特征在于， 所述叶轮由圆盘状的轮毂和多个叶片构成，所述多个叶片呈放射状设置于该轮毂的盘面， 所述多个叶片分别相对于旋转中心形成为涡旋状，并且具有与所述蜗壳的内周面对置的外周面， 该外周面中的旋转方向后端部形成为凹陷的阶梯面。
2.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于， 各所述阶梯面中的旋转方向后端相对于各所述叶片的旋转方向后端面形成为刃口状。
【文档编号】F04D29/66GK104421197SQ201410453665
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】高桥能大, 绀地隆秀 申请人:本田技研工业株式会社