JP2016044570A - Impeller and method for manufacturing impeller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポンプに用いられるインペラ及びインペラの製造方法に関する。 The present invention relates to an impeller used for a pump and a method for manufacturing the impeller.
現在、水等の液体を供給するポンプに用いられるインペラとして、周方向に沿って複数枚配置される羽根を、円板状の一対のシュラウドで間に配置した、所謂クローズドインペラが知られている。 Currently, as an impeller used for a pump for supplying a liquid such as water, a so-called closed impeller is known in which a plurality of blades arranged in the circumferential direction are arranged between a pair of disk-shaped shrouds. .
このようなインペラの製造方法として、羽根形状及びシュラウド形状に形成された主型及び中子を用いて一体成型する技術が知られている。しかし、羽根は、軸心方向に対して傾斜する構成やインペラの外周縁から中心に向かって湾曲する構成である場合が多く、また、羽根とシュラウドとが一体に形成されているため、成形後に成形品から中子が容易に取り除くことができない、という問題がある。 As a method for manufacturing such an impeller, a technique of integrally molding using a main mold and a core formed in a blade shape and a shroud shape is known. However, the blade is often configured to be inclined with respect to the axial direction or curved from the outer peripheral edge of the impeller toward the center, and since the blade and the shroud are integrally formed, There is a problem that the core cannot be easily removed from the molded product.
このような問題を解決するために、中子を水溶性の樹脂材により形成し、インペラ成形後に中子を水溶させることで、インペラから中子を除去する技術が知られている。また、他のインペラの製造方法として、インペラ内の流路を形成する型をスライドさせることで成形する技術や、蝋型の周りにセラミック材料を積層させて形成した型を用いる、所謂ロストワックス製法を用いる技術も知られている。 In order to solve such a problem, a technique is known in which a core is formed from a water-soluble resin material and the core is removed from the impeller by making the core water-soluble after impeller molding. In addition, as another method for manufacturing an impeller, a so-called lost wax manufacturing method using a technique in which a mold that forms a flow path in an impeller is slid or a mold formed by laminating ceramic materials around a wax mold is used. A technique using this is also known.
他にも、表シュラウド、複数の羽根及び裏シュラウドを別々にプレス成形し、これら構成品を機械的に固定することで、一体に組み立てる技術も知られている。この機械的にシュラウドを固定する方法としては、表シュラウド及び裏シュラウドにねじを形成し、互いに締結する構成、ボルト等により表シュラウド及び裏シュラウドを締結する構成、及び、溶接により表シュラウド、羽根及び裏シュラウドを一体に固着させる構成が知られている。 In addition, a technique is also known in which a front shroud, a plurality of blades, and a back shroud are separately press-molded, and these components are mechanically fixed to assemble them integrally. As a method of mechanically fixing the shroud, screws are formed on the front shroud and the back shroud and fastened to each other, a structure in which the front shroud and the back shroud are fastened by bolts, etc., and the front shroud, blades and A configuration in which the back shroud is integrally fixed is known.
また、表シュラウドの一部及び一枚の羽根を構成するパーツを複数形成し、これらパーツをベースプレートに嵌合させて一体に組み立てることで、インペラを構成する技術も知られている(例えば、特許文献1参照)。 There is also known a technique for forming an impeller by forming a part of a front shroud and a plurality of parts constituting one blade, and fitting these parts to a base plate and assembling them integrally. Reference 1).
上述したようなインペラでは、次のような問題があった。即ち、上述した中子を用いてインペラを製造する場合、及び、ロストワックス製法を用いてインペラを製造する場合には、インペラの外周縁の吐出口の開口幅、即ち、表シュラウド及び裏シュラウドの間の幅に制限がある。 The impeller as described above has the following problems. That is, when the impeller is manufactured using the above-described core and when the impeller is manufactured using the lost wax manufacturing method, the opening width of the discharge port on the outer peripheral edge of the impeller, that is, the front shroud and the back shroud There is a limit to the width between.
即ち、インペラの吐出口の開口幅が狭いと、中子が崩れる等により、中子の製作が困難となる問題がある。また、ロストワックス製法においては、セラミック材料がインペラ内部に侵入せず、型が成形できない、という問題もある。 That is, when the opening width of the discharge port of the impeller is narrow, there is a problem that it becomes difficult to manufacture the core because the core collapses. The lost wax manufacturing method also has a problem that the ceramic material does not enter the impeller and the mold cannot be molded.
また、このような鋳造により製造されたインペラは、内部を加工することが困難であり、表面粗さや寸法精度にばらつきが発生する虞もある。さらに、プレス成形によりインペラを製造する場合には、製造工程が増加する問題や、各構成品を固定するときの強度の問題等がある。 Moreover, it is difficult to process the inside of the impeller manufactured by such casting, and there is a possibility that variations in surface roughness and dimensional accuracy may occur. Furthermore, when manufacturing an impeller by press molding, there are a problem that the manufacturing process increases, a problem of strength when fixing each component, and the like.
また、複数のパーツをベースプレートに嵌合することで、インペラを構成する場合においては、高い寸法精度が必要となり、製造コストが増大する、という問題がある。 In addition, when an impeller is configured by fitting a plurality of parts to a base plate, there is a problem that high dimensional accuracy is required and manufacturing cost increases.
そこで本発明は、安価であって、且つ、高い寸法精度のインペラ及びインペラの製造方法を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide an impeller that is inexpensive and has high dimensional accuracy, and a method for manufacturing the impeller.
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のインペラ及びインペラの製造方法は、次のように構成されている。 In order to solve the problems and achieve the object, the impeller and the method for manufacturing the impeller of the present invention are configured as follows.
本発明の一態様として、インペラは、開口する突出部を有する表シュラウド、前記表シュラウドに設けられた複数の羽根、及び、前記複数の羽根に設けられ、回転軸を挿入するボス部が一体に成形されたインペラ本体と、前記インペラ本体に機械的に固定される裏シュラウドと、を備える。 As one aspect of the present invention, an impeller includes a front shroud having a projecting portion that opens, a plurality of blades provided on the front shroud, and a boss portion that is provided on the plurality of blades and into which a rotation shaft is inserted. A molded impeller body, and a back shroud that is mechanically fixed to the impeller body.
本発明の一態様として、インペラの製造方法は、開口する突出部を有する表シュラウド、前記表シュラウドに設けられた複数の羽根、及び、前記複数の羽根に設けられ、回転軸を挿入するボス部からなるインペラ本体を一体に成形し、前記インペラ本体に裏シュラウドを機械的に固定する。 As one aspect of the present invention, an impeller manufacturing method includes a front shroud having a projecting portion that opens, a plurality of blades provided on the front shroud, and a boss portion that is provided on the plurality of blades and into which a rotating shaft is inserted. An impeller body made of is integrally formed, and a back shroud is mechanically fixed to the impeller body.
本発明によれば、安価であって、且つ、高い寸法精度のインペラ及びインペラの製造方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an impeller that is inexpensive and has high dimensional accuracy, and a method for manufacturing the impeller.
以下、本発明の一実施形態に係るインペラ1及びインペラ1の製造方法を、図1乃至図4を用いて説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るインペラ1の構成を示す断面図、図2はインペラ1の構成を表シュラウド11側から示す平面図、図3はインペラ1の要部構成、具体的には、表シュラウド11、羽根12及びボス部13の構成をボス部13側から示す平面図、図4はインペラ1の製造方法の一例を示す説明図である。
Hereinafter, an
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an
図1乃至図3に示すように、インペラ1は、表シュラウド11と、複数の羽根12と、ボス部13と、裏シュラウド14と、を備えている。インペラ1は、表シュラウド11、複数の羽根12及びボス部13が、鋳造によって一体に成形される。換言すると、インペラ1は、表シュラウド11、複数の羽根12及びボス部13が一体に成形されたインペラ本体10と、裏シュラウド14と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
インペラ1は、インペラ本体10に裏シュラウド14が溶接又は締結部材による締結等により機械的に一体に固定される。
In the
インペラ1は、その外周側に吐出口が形成される。インペラ1は、表シュラウド11の中心部に吸込口が形成される。インペラ1は、ポンプに用いられる。
The
例えば、インペラ1は、ポンプのポンプケーシング内に配置されるとともに、モータに接続された回転軸に固定される。このようなインペラ1は、回転軸がモータにより回転することで、その吸込口から液体、例えば水を吸込むとともに、その内部を通過する水を増圧して吐出口から吐出することで、水を二次側へ圧送することが可能に形成されている。
For example, the
表シュラウド11は、円板状に形成されるとともに、その中心が開口する円筒状の突出部11aを有している。突出部11aの開口は、ポンプの回転軸を挿入可能に形成されている。突出部11aの開口は、インペラ1の吸込口を構成する。
The
羽根12は、表シュラウド11の一方の主面に等間隔に複数、例えば6枚配置される。羽根12は、表シュラウド11の外周縁から表シュラウド11の中心側に渡って、円弧状に湾曲して延設される。
A plurality of, for example, six
例えば、羽根12は、表シュラウド11の外周側から中心側に向かってその高さが漸次高くなるように、表シュラウド11と連続する端縁が傾斜して形成されている。羽根12は、その厚みが略同一又は中心側から外周側につれて漸次厚くなるように形成されている。
For example, the
羽根12は、表シュラウド11の中心側に位置する端部が、軸心方向に対して傾斜することで、複数の羽根12により形成される羽根内径が裏シュラウド14側で最小となるように形成される。ここで、羽根内径とは、図1に示すように、複数の羽根12により形成される内径、より具体的には、インペラ1の中心側の複数の羽根12の端部を通る、インペラ1の軸心を中心とした仮想円であり、図1中D1は、最小羽根内径を示す。
The
ボス部13は、その中心にポンプの回転軸を挿入可能な、キー溝13aが形成された挿入孔13bを有している。ボス部13は、例えば、一方の端部から中途部まで同一径で形成されるとともに、当該中途部から他方の端部側に向かって、漸次外径が拡径し、他方の端部において、裏シュラウド14の厚さ以上の長さに渡って同一外径で形成される。ボス部13は、他方の端部において、最大外径となるように、その外形状が形成される。
The
なお、図1に示すように、羽根12の最小羽根内径D1≦ボス部13の最大外径D2となるように、羽根12の最小羽根内径D1及びボス部13の最大外径D2が設定される。
As shown in FIG. 1, the minimum blade inner diameter D1 of the
裏シュラウド14は、中心に開口部14aを有する円板、換言すると円環状に形成されている。開口部14aの内径は、ボス部13の最大外径D2と同一径に形成されている。裏シュラウド14は、溶接又は締結部材等により、羽根12、又は、羽根12及びボス部13に一体に固定される。
The
次に、このように構成されたインペラ1の製造方法を、図4を用いて説明する。
先ず、図4中の工程ST1に示すように、インペラ本体10を、中子を用いた鋳造、又は、ロストワックス製法により成形する。なお、インペラ本体10の成形は、これに限定されず、他の成形方法により成形されてもよいが、表シュラウド11、複数の羽根12及びボス部13は一体に形成される。
Next, a method for manufacturing the
First, as shown in step ST1 in FIG. 4, the
次に、成形したインペラ本体10から型を除去する。中子を用いた鋳造の場合には、中子を除去する。ロストワックス製法を用いた成形の場合には、型を構成する材料、例えばセラミック材料を除去する。
Next, the mold is removed from the molded
次に、型を除去したインペラ本体10の表面を、必要に応じて加工する。例えば、加工としては、ショットブラスト加工、切削加工又は研磨加工等である。
Next, the surface of the
次に、図4中の工程ST2に示すように、裏シュラウド14をインペラ本体10に対して位置合わせを行う。具体的には、裏シュラウド14の開口部14aをボス部13と係合させるとともに、羽根12に裏シュラウド14の一方の主面を当接させる。
Next, as shown in step ST <b> 2 in FIG. 4, the
なお、裏シュラウド14をインペラ本体10に配置したときに、インペラ本体10の各部位と裏シュラウド14が、適切に当接しない場合等においては、インペラ本体10又は裏シュラウド14を追加工する。
In addition, when the
次に、図4中の工程ST3に示すように、機械的に、例えば溶接装置20を用いて裏シュラウド14をインペラ本体10の複数の羽根12及び第1ボス部13に溶接し、インペラ本体10及び裏シュラウド14を固定する。これにより、インペラ本体10及び裏シュラウド14を一体に組み立てられ、インペラ1が製造される。
Next, as shown in step ST3 in FIG. 4, the
なお、裏シュラウド14をインペラ本体10に機械的に組み立てる方法としては、加工装置20を用いて、羽根12に雌ねじ部を加工し、且つ、裏シュラウド14に挿入孔を加工し、締結部材による締結によって、インペラ本体10及び裏シュラウド14を組み立ててもよい。
In addition, as a method of mechanically assembling the
このように構成されたインペラ1によれば、インペラ1の製造は、表シュラウド11、複数の羽根12及びボス部13を一体に成形したインペラ本体10に裏シュラウド14を機械的に固定する構成である。このため、インペラ本体10は、裏シュラウド14が取り付けられる側の複数の羽根12の間が開口して形成される。このため、羽根12の間に、中子やセラミック材料等の型を構成する材料を設けることが容易となる。また、当該型を構成する材料をインペラ本体10から除去することが容易となる。
According to the
このため、インペラ1の製造が容易であって、且つ、製造可能なインペラ1の吐出口の幅に制限が発生することがない。
For this reason, the manufacture of the
また、羽根12を加工することが可能であることから、インペラ1の吐出口の幅の精度を向上させることが容易となる。特に、インペラ1の吐出口は、その開口幅及び開口面積が性能に影響する。しかし、成形したインペラ本体10の羽根12を容易に加工することが可能であることから、インペラ1の性能のばらつきを低減することが可能となる。同様に、インペラ1の外径の調整は、インペラ本体10又は裏シュラウド14の加工により可能となることから、インペラ1の性能を調整することが容易となる。さらに言えば、裏シュラウド14は、外径を調整する加工が容易に行えることから、外径の異なるインペラ本体10に共用することが可能となり、部品コストを低減することも可能となる。
Further, since the
また、インペラ本体10は、裏シュラウド14が設けられる側で羽根12の間が開口することから、羽根12の状態確認、即ち、目視が容易となる。これにより、流路となる羽根12の内部の鋳肌の確認が容易となり、検査工程の短縮が可能となる。また、鋳肌が良好でない場合においても、加工が容易であることから、性能及び品質の向上が可能となる。このように、インペラ本体10及び裏シュラウド14を機械的に一体に組み立てる構成により、高い寸法精度であって、且つ、製造コストを低減可能なインペラ1とすることが可能となる。
Further, since the
また、裏シュラウド14は、平坦な円板状の形状を用いることが可能であることから、溶接等の機械的なインペラ本体10への固定が容易となり、組み立て性が良い。
Further, since the
また、インペラ本体10は、羽根12の最小羽根内径D1がボス部13の最大外径D2以下となるように構成されることで、羽根12を介して表シュラウド11及びボス部13が一体に構成される。このため、インペラ本体10は、高い強度を得ることが可能となる。これにより、ポンプの駆動時に、ポンプケーシングと表シュラウド11の突出部11aの間が噛み込み等によって固着しても、インペラ1の破損を防止可能な強度を十分に確保することができる。
Further, the
上述したように本発明の一実施形態に係るインペラ1及びインペラ1の製造方法によれば、インペラ1は安価であって、且つ、高い寸法精度を得ることが可能となる。
As described above, according to the
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述したインペラ1は、溶接や締結部材による固定によってインペラ本体10及び裏シュラウド14を一体に組み立てる構成を説明したが、これに限定されず、他の機械的な固定方法を用いても良い。例えば、かしめや、ボス部13及び裏シュラウド14の開口部14aに螺子部を形成して螺合させる構成であってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, although the above-described
また、上述した例では、インペラ1は、ポンプに用いられる構成を説明したが、当該ポンプは、単段ポンプや多段ポンプ等、多様なポンプに用いることが可能である。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
Moreover, although the
1…インペラ、10…インペラ本体、11…表シュラウド、12…羽根、13…ボス部、14…裏シュラウド、20…溶接装置(加工装置)。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記インペラ本体に固定される裏シュラウドと、
を備えることを特徴とするインペラ。 A front shroud having a projecting portion that opens, a plurality of blades provided in the front shroud, and an impeller body formed integrally with a boss portion provided in the plurality of blades and inserting a rotation shaft;
A back shroud fixed to the impeller body;
An impeller characterized by comprising:
前記インペラ本体に裏シュラウドを固定する、
ことを特徴とするインペラの製造方法。 A front shroud having a projecting portion that opens, a plurality of blades provided on the front shroud, and an impeller body that is provided on the plurality of blades and includes a boss portion into which a rotation shaft is inserted, are integrally formed,
Fixing a back shroud to the impeller body;
An impeller manufacturing method characterized by the above.
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2014
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