CN101105190B

CN101105190B - 多级扩散泵

Info

Publication number: CN101105190B
Application number: CN2007101283934A
Authority: CN
Inventors: 小林克年; 清水勇人; 吉田哲也; 千叶由昌
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2007-07-10
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2027-07-10
Also published as: US20080014082A1; JP2008019752A; CN101105190A

Abstract

本发明的目的是提供一种泵构造，其用来针对枢轴安装到壳体内的旋转轴上安装着的多级叶轮，在具有配设在所述壳体中的多级导向叶片扩散器和返回叶片流路的多级扩散泵中，降低作用在壳体上的流体激振力，降低泵的振动噪音。针对枢轴安装到壳体内的旋转轴上安装着的多级叶轮，在具有配设在所述壳体中的多级导向叶片扩散器和返回叶片流路的多级扩散泵中，在采用相同的形状和相同的叶片片数的前后两级组合而成的叶轮中，至少一组叶轮的周向安装位置的相位前后错开0.47个间距以上、0.53个间距以下。由此可以降低作用到壳体上的轴向的流体激振力，降低泵的振动噪音。

Description

多级扩散泵

技术领域

本发明涉及多级扩散泵。

背景技术

为了降低多级扩散泵的振动噪音，已知有加大导向叶片扩散器等的入口与叶轮的出口的间隙而降低振动噪音的方法，或将叶轮出口进行三维扭转，使二者的干涉得以缓和而降低振动噪音的方法。

专利文献1中，提出了下面的式子，作为用来降低振动噪音的叶轮和导向叶片的安装方法。

(式1)

∑[sin{k_minN_iω(t-β_ij/ω)-β_dj(k_min+1)}]＝0 ...(式1)

专利文献1：日本特开平5-14120号公报

但是，上述现有技术的第1、第2机构存在使得多级扩散泵的效率或其它特性恶化的难点，考虑那些特性的话存在无法期待大的效果而缺乏实用性的问题。

另外，第3机构是用来降低作用在扩散器上的径向流体激振力的方法，而没有涉及对泵的噪音影响最大的轴向的流体激振力的降低。

发明内容

本发明的目的是，提供降低了振动噪音的多级扩散泵。

为了达成上述目的，本发明的多级扩散泵，具有：被旋转支撑在壳体内的旋转轴、安装在所述旋转轴上的多级叶轮、相对于所述多级叶轮设置在所述壳体内的圆板上的多级导向叶片和返回叶片(returnblade)；所述叶轮具有相同的形状和相同的叶片片数，并由前后两级组合而成，至少一组叶轮的周向安装位置的相位前后错开0.47个间距以上、0.53个间距以下。

为了达成上述目的，本发明的所述叶片的片数为偶数片。

为了达成上述目的，本发明的所述叶片的片数为奇数片。

为了达成上述目的，使本发明设置在所述圆板上的叶片的相位一致。

根据本发明，可以提供能降低振动噪音的多级扩散泵。

附图说明

图1是具备第一实施例的多级扩散泵的截面图。

图2是图1的A-A′截面图。

图3是表示多级扩散泵的构造的截面图。

图4是说明多级扩散泵的构造的概念图。

图5是表示作用在导向叶片和返回叶片上的流体激振力的时间变化的图表。

图6是表示多级扩散泵的噪音的声压水平的图表。

图7是表示本发明涉及的多级扩散泵的第二实施例的图表。

图8是具备另外的实施例的与图2相当的图。

具体实施方式

对于多级扩散泵中的径向的流体激振力，实施了上述以专利文献1为例说明了的那样的对策，然而，当时没有考虑到轴向的流体激振力。

本发明的发明人对噪音的原因进行了深入研究，结果知道了轴向的流体激振力也有影响。

使用图3简单说明轴向流体激振力产生的机理。

图3是多级扩散泵的截面图。

图3中，1是多级扩散泵。在所述多级扩散泵1的内部在旋转轴4上固定着叶轮6。7是导向叶片。8a是设置在圆板8上的返回叶片。这些叶轮6、导向叶片7、返回叶片8a成为一组并按多级配置在轴向上。由壳体9将它们覆盖住。

从叶轮6的端缘向离心方向放出的流体在端缘附近产生紊流。在所述紊流作用下，流体覆盖着圆板8进行流动，由此，会以圆板为边界在轴向上产生大小的压力差。圆板8因所述压力差而在轴向上振动，因此，所述振动传播到壳体9上而形成噪音。

进一步进行说明的话，经过理论计算以及试验确认出：作用到壳体9上的轴向的流体激振力，仅仅有选择地加大叶轮6的叶片片数Z与叶轮6a上的旋转频率N的积的整数倍mNZ(m＝1、2、3、4、...)的成分。由于作用到壳体9上的流体激振力会使壳体9在轴向上振动，所以成为多级扩散泵发生噪音的原因。

对此，为了降低多级扩散泵1的振动噪音，已知有加大返回叶片8a的入口与叶轮6a的出口的间隙而降低振动噪音的方法，或将叶轮6a的出口进行三维扭转，使二者的干涉得以缓和而降低振动噪音的方。

但是，这种手法无法获得满意的效果。本发明的发明人对降低振动噪音进行种种讨论，结果得出下述实施例。

针对枢轴安装到壳体内的旋转轴上安装着的多级叶轮，对于具有配设在所述壳体中的多级导向叶片和返回叶片的多级扩散泵的实施例进行说明。

图1是具备本发明的一个实施例的叶轮的正面图。

图2是图1的A-A′截面图。

图3是组装成的多级扩散泵的截面图。

图1和图2中，示出本实施例中叶轮6的片数为7片的情况，并示出了叶轮6处于某一级的状态。虚线所示的叶轮6a表示叶轮6的下一级的叶轮的位置。附图标记2表示护罩、附图标记3表示毂、附图标记4表示旋转轴。

图3中，由叶轮6、导向叶片7、返回叶片8a构成的级在轴向上配置多级，它们被收纳在壳体9的内部。

图4是将多级扩散泵的泵部分以俯视表示的概念图。

图4中，附图标记9表示形成多级扩散泵1的外廓的壳体。图4中示出的多级扩散泵1由六级泵构成，所述泵由叶轮6、导向叶片7、返回叶片8a构成。在壳体9中以规定间隔安装着导向叶片7和返回叶片8a。

各个级的叶轮6、导向叶片7、返回叶片8a的叶片形状和叶片片数相同，各个级的导向叶片7和返回叶片8a的周向的安装位置在全级上相同。

在上述多级扩散泵中，如图2所示，相对于某一级的叶轮6，其正后方的级的叶轮6a(以虚线表示)上周向的安装位置的相位错开0.5个间距。

例如，图4所示那样，J＝第2级的叶轮上的相对于J＝第1级的叶轮在周向的安装位置的相位错开了0.5个间距。由此，J＝第1级的导向叶片7以及返回叶片8a在侧板运动的轴向的流体激振力，与J＝第2级的导向叶片以及返回叶片的在侧板运动的流体激振力的相位错开180度，因而，J＝第1级和J＝第2级的轴向的流体激振力相抵消。

图5表示根据图3所示多级扩散泵的流体解析结果，即求得的J＝第1级的导向叶片7以及返回叶片8a在侧板运动的轴向的流体激振力的2NZ成分以及J＝第2级的导向叶片以及返回叶片在侧板运动的轴向的流体激振力2NZ成分的时间变化的结果。

根据图5可知，如实线所示的流体激振力和虚线所示流体激振力那样，相位错开180度，轴向的流体激振力相互抵消。由此，传递到壳体9上的轴向的流体激振力得以降低，由此壳体9的轴向的振动降低，所以可以降低多级扩散泵的振动噪音。

在此，至少一组的叶轮6的相位前后错开0.5个间距的话可以取得降低噪音的效果。即，在图4的J＝1、2、J＝3、4、J＝5、6中的至少一组的组合中，只要叶轮的周向安装位置的相位错开0.5个间距，就可以取得噪音降低的效果。另外，当然，全部组合的叶轮的周向安装位置的相位前后错开0.5个间距也可以取得降低噪音的效果。

在此，各个组的周向安装位置的相位即使为任意的相位，也可以取得降低噪音的效果。例如，在图4的第偶数级的叶轮(J＝2、4、6)的周向的安装位置的相位相对于其正前方的第奇数级的叶轮(J＝1、3、5)错开0.5个间距的情况下，各个组合的第奇数级(J＝1、3、5)的叶轮的相位可以是任意相位。

图6示出了在使用了上述叶轮的安装方法的级数为5级、叶片片数为7片的多级扩散泵中，通过进行构造解析而获得的壳体9周围的声压水平。

如图6所示，由于频率大于5NZ的成分的声压水平是可以忽视的值因而没有示出。白方框为，第偶数级(J＝2、4)的叶轮分别相对于正前方的第奇数级(J＝1、3)错开90度相位进行安装。根据本方法，NZ频率的声压水平相对于错开90度相位的情况降低61％、2NZ频率的声压水平降低31％、3NZ频率的声压水平降低17％、4NZ频率的声压水平降低16％、5NZ频率的声压水平降低53％。

(实施例2)

针对枢轴安装在壳体内的旋转轴上安装着的多级叶轮，对于具有配设在所述壳体内的多级导向叶片和返回叶片的多级扩散泵的实施例进行说明。

图7表示相位的错位与前后两级的导向叶片和返回叶片在侧板作用的频率为把NZ、2NZ、3NZ、4NZ、5NZ的轴向流体激振力合成了的流体激振力的振幅的关系，是从图5所示的流体解析结果得出的结果。相位错位为完全没有错位的0间距或者为1个间距时，流体激振力的振幅不减小，相位错开0.5个间距时减小得最多。

通常，不考虑各个叶轮的相位关系而安装了叶轮的情况下的轴向流体激振力被降低到图7所示的平均值左右。为了获得足够的泵噪音降低效果，考虑上述轴向流体激振力的平均值减少一半以上是妥当的。因此，由图7可知，获得足够的泵噪音降低效果的相位错开量为0.47个间距以上、0.53个间距以下。

图8是具备本发明的一个实施例的叶轮15、16的一个实施例，在前后两级组合的叶轮中，至少一组的叶轮周向安装位置的相位在前后错开0.47个间距以上、0.53个间距以下。

根据上述叶轮的安装方法，与实施例1同样，可以降低壳体的轴向流体激振力，可以降低壳体的轴向振动，可以降低泵的噪音。

与实施例1同样，至少一组叶轮的相位前后错开0.47个间距以上、0.53个间距以下的话，可以获得噪音降低的效果。另外，当然，即使全部的组合前后错开0.47个间距以上、0.53个间距以下也可以获得噪音降低效果。

与实施例1同样，各个组的周向安装位置的相位即使是任意的相位也可以获得降低噪音的效果。

如上所述，在本发明使用相同形状而且相同叶片片数的前后两级组合的叶轮中，至少一组的叶轮周向安装位置的相位前后错开0.47个间距以上、0.53个间距以下，由此可以实现谋求降低噪音的多级扩散泵。

另外，不仅可以降低作用在壳体上的频率为mNZ(m＝1、2、3、4、...)的轴向的流体激振力，而且可以降低流体激振力引起的壳体的轴向的振动，所以，可以实现谋求降低噪音的多级扩散泵。

如上的发明是：

1.一种多级扩散泵，具有：被旋转支撑在壳体内的旋转轴、安装在所述旋转轴上的多级叶轮、相对于所述多级叶轮设置在所述壳体内的圆板上的多级导向叶片和返回叶片；所述叶轮具有相同的形状和相同的叶片片数，并由前后两级组合而成，至少一组叶轮的周向安装位置的相位前后错开将噪音降低的规定间距。

2.所述叶轮的周向安装位置的相位前后错开0.47个间距以上、0.53个间距以下。

3.所述叶片的片数为偶数片。

4.所述叶片的片数为奇数片。

5.使得设置在所述圆板上的叶片的相位一致。

Claims

1.一种多级扩散泵，具有：被旋转支撑在壳体内的旋转轴、安装在所述旋转轴上的多级叶轮、相对于所述多级叶轮设置在所述壳体内的圆板上的多级导向叶片和返回叶片；其特征在于，

所述叶轮具有相同的形状和相同的叶片片数，并由前后两级组合而成，至少一组叶轮的周向安装位置的相位前后错开0.47个间距以上、0.53个间距以下。

2.如权利要求1所述的多级扩散泵，其特征在于，所述叶片的片数为偶数片。

3.如权利要求1所述的多级扩散泵，其特征在于，所述叶片的片数为奇数片。

4.如权利要求1所述的多级扩散泵，其特征在于，设置在所述圆板上的叶片的相位一致。