CN101861464B - 泵的性能特性设定方法和扩散器叶片的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种泵的性能特性设定方法，泵具备：从取入口把流体取入且把流体向排出口送出的叶轮和设置在叶轮与排出口之间流路中的扩散器(30)，是改变这种泵的性能特性的泵的性能特性设定方法，其中，扩散器(30)具有：配设在流路中央的衬套(21)、配设在衬套(21)周围的套筒(12)、从衬套(21)的外周面向套筒(12)的内周面呈放射状配设的多个扩散器叶片(31)，在与从衬套(21)朝向套筒(12)的径向正交的正交方向上把向衬套(21)安装的各扩散器叶片(31)的安装位置根据泵的性能特性来设定，具备这样的安装位置设定工序。

Description

泵的性能特性设定方法和扩散器叶片的制造方法
技术领域
本发明涉及设定具备扩散器的泵的性能特性的泵的性能特性设定方法和扩散器叶片的制造方法。
背景技术
作为现有的泵而知道有斜流泵和轴流泵，斜流泵和轴流泵具备把流体向旋转轴方向送出的叶轮和设置在叶轮下游侧的扩散器(例如参照专利文献1)。
但是，斜流泵为了能够按照设置场所及其用途高效率地进行运转，而被使用具有适合设置环境的恰当性能特性的泵。这种情况下，能够通过把设置在扩散器的各扩散器叶片的入口角度设定成希望的入口角度而把斜流泵的性能特性设定成希望的性能特性。这时，通过变化各扩散器叶片的弯曲曲率来设定各扩散器叶片的入口角度就能够设定斜流泵的性能特性。但若各扩散器叶片的弯曲曲率变化大则最佳的扩散器叶片的形状就变化，有可能使斜流泵的性能降低。因此，为了抑制斜流泵的性能降低，就必须符合设定的各扩散器叶片入口角度，来新设计各扩散器叶片的形状。即，在设定斜流泵希望的性能特性时需要新设计各扩散器叶片。
专利文献1：JP特开2001-355592号公报
但符合斜流泵希望的性能特性而在把扩散器叶片进行新设计时，就必须把扩散器叶片的设计从一开始进行，需要很大的工作量。由此，例如有可能难于谋求缩短斜流泵的制造周期。
发明内容
于是，本发明的课题在于提供一种泵的性能特性设定方法和扩散器叶片的制造方法，能够一边抑制泵的性能降低一边以简易的方法来设定泵的性能特性。
本发明泵的性能特性设定方法中，其设定所述泵的性能特性，所述泵具备：从取入口把流体取入且把所述流体向排出口送出的叶轮和设置在所述叶轮与所述排出口之间流路中的扩散器，其特征在于，所述扩散器具有：配设在所述流路中央的衬套、配设在所述衬套周围的套筒、从所述衬套的外周面向所述套筒的内周面呈放射状配设的多个扩散器叶片，所述方法具备安装位置设定工序，在该安装位置设定工序中，在与所述衬套的径向正交且与所述衬套外周的切线方向平行的正交方向上，按照导出的平均入口角度来设定向所述衬套安装的各所述扩散器叶片的安装位置，所述平均入口角度是将所述衬套的外周与所述扩散器叶片的基端部所成的衬套侧入口角度和所述套筒的内周与所述扩散器叶片的前端部所成的套筒侧入口角度进行平均而得到的角度。
这时，在泵的基本设计中，优选依据成为基准的基本安装位置来向衬套安装各扩散器叶片，在安装位置设定工序中，从基本安装位置按照根据泵的性能特性设定的偏置量部分来改变扩散器叶片的位置，由此来设定安装位置。
本发明扩散器叶片的制造方法具备：依据在所述泵的性能特性设定方法中设定的安装位置而把成为扩散器叶片材料的板金部件由金属板进行冲裁的冲裁工序和把冲裁的板金部件折弯而制成扩散器叶片的弯曲加工工序。
根据本发明内容1的泵的性能特性设定方法，在上述的正交方向上按照泵的性能，把扩散器叶片的安装位置设定在任意的安装位置，由此，能够简单地设定泵的性能特性。具体说就是，当设定上述正交方向的扩散器叶片的安装位置时，按照该设定而设定扩散器叶片的入口角度。只要扩散器叶片的入口角度被设定，则泵的性能特性就被设定。这时，由于扩散器叶片的其弯曲曲率没有改变，所以能够抑制伴随扩散器叶片形状变化的泵性能的降低。由此，由于符合泵的性能特性来设定而不需要新设计扩散器叶片，因此以在上述正交方向上设定扩散器叶片安装位置的简易方法就能够设定泵的性能特性。
根据本发明内容2的泵的性能特性设定方法，由于把成为指标的基本安装位置作为基准，并按照根据泵的性能特性设定的偏置量部分来改变扩散器叶片的位置便可，所以能够容易进行安装位置的改变。
根据本发明内容3的扩散器叶片的制造方法，能够与向设定的安装位置安装的扩散器叶片相符地来冲裁板金部件。因此，通过把冲裁的板金部件进行弯曲加工而能够制造适合安装位置的扩散器叶片。根据该扩散器叶片的制造方法，由于能够谋求扩散器叶片的通用化而能够谋求制造的泵的低成本化。
附图说明
图1是本实施例斜流泵的断面结构图；
图2是斜流泵的Q-H特性线图；
图3是关于按照设定的平均入口角度而变化的偏置量变化比例的曲线；
图4关于扩散器叶片安装位置的说明图；
图5是扩散器叶片的板材下料图；
图6是在弯曲加工工序中被弯曲加工的板金部件的说明图。
符号说明
1斜流泵         4外筒壳体         5内筒衬套       8流路         10取入喇叭口
11叶轮壳体      12套筒            13扬水管        14弯曲管      17取入口
18排出口        20叶轮侧衬套      21扩散器侧衬套  22扬水管侧衬套
25叶轮          26多个叶轮叶片    30扩散器        31多个扩散器叶片
35驱动源        36主轴            40板金部件      41金属板
42平面展开图    β平均入口角度
具体实施方式
以下，参照附图说明使用本发明泵的性能特性设定方法制造的泵。以下的实施例并不限定本发明。
实施例
本实施例的泵是所谓的立轴式扩散斜流泵(以下叫做斜流泵)，该斜流泵通过使叶轮旋转而把从取入口取入的流体(例如水)向排出口送出。
在此，图1是本实施例斜流泵的剖面结构图，图2是斜流泵的Q-H特性线图。图3是关于按照设定的平均入口角度而变化的偏置量变化比例的曲线，图4关于扩散器叶片安装位置的说明图。图5是扩散器叶片的板材下料图，图6是在弯曲加工工序中被弯曲加工的板金部件的说明图。以下，参照图1来说明斜流泵的结构。
如图1所示，斜流泵1具备：构成其外壳的外筒壳体4和设置在外筒壳体4中央内部的内筒衬套5，内筒衬套5利用未图示的支柱而与外筒壳体4连结固定，在该外筒壳体4与内筒衬套5之间形成有流体流动的流路8。这时，流体从图示下方的最上游侧向图示上方的最下游侧流动。
外筒壳体4从下端侧开始按顺序地包括有：取入喇叭口10、与取入喇叭口10的上方连结的叶轮壳体11、与叶轮壳体11的上方连结的套筒12、与套筒12的上方连结的扬水管13、与扬水管13的上方连结的弯曲管14。
取入喇叭口10被构成喇叭口形状，在取入喇叭口10的下端面形成有取入口17，在取入喇叭口10的上端部形成有用于与叶轮壳体11连结的凸缘。
叶轮壳体11被构成倒圆锥台形的筒状，在叶轮壳体11的下端部形成有用于与取入喇叭口10连结的凸缘，在叶轮壳体11的上端部形成有用于与套筒12连结的凸缘。
套筒12被构成大致圆筒状，在套筒12的下端部形成有用于与叶轮壳体11连结的凸缘，在套筒12的上端部形成有用于与扬水管13连结的凸缘。详细情况后述，但套筒12构成扩散器30的一部分。
扬水管13被构成大致圆筒状，在扬水管13的下端部形成有用于与套筒12连结的凸缘，在扬水管13的上端部形成有用于与弯曲管14连结的凸缘。
弯曲管14为了把向垂直方向扬水的流体向水平方向引导而被构成弯曲成圆弧状的圆筒状，在弯曲管14的侧端面形成有排出口18，在弯曲管14的下端部形成有用于与扬水管13连结的凸缘。
于是，通过把取入喇叭口10、叶轮壳体11、套筒12、扬水管13和弯曲管14经由各自的凸缘用螺栓拧紧而构成外筒壳体4。
内筒衬套5从下方侧开始按顺序地包括有：叶轮侧衬套20、配设在叶轮侧衬套20上方的扩散器侧衬套21、配设在扩散器侧衬套21上方的扬水管侧衬套22。
叶轮侧衬套20被配设在叶轮壳体11的中央内部，形成朝向取入喇叭口10侧而前端变细的锥体形状。在此，叶轮侧衬套20构成叶轮25的一部分。即，叶轮25具有：上述的叶轮侧衬套20和安装在叶轮侧衬套20外周的多个叶轮叶片26，叶轮25被叶轮壳体11所收容。多个叶轮叶片26相对叶轮侧衬套20而在周方向等间隔配设，叶轮侧衬套20被固定在后述主轴36的前端。由此，叶轮25能够随着主轴36的旋转而旋转。
扩散器侧衬套21被配设在套筒12的中央内部，形成圆筒状。在此，扩散器侧衬套21构成扩散器30的一部分。即，扩散器30具有：构成流路8一部分的所述套筒12、配设在套筒12中央内部的所述扩散器侧衬套21、从扩散器侧衬套21的外周面向套筒12的内周面呈放射状配设的多个扩散器叶片31，把从叶轮25送出的流体的动压变换成静压。多个扩散器叶片31其基端部被安装在扩散器侧衬套21，且前端部被安装在套筒12，周方向以等间隔配设。由此，扩散器侧衬套21经由多个扩散器叶片31而固定在套筒12，因此，扩散器侧衬套21的下端部(叶轮侧衬套侧)成为容许叶轮25旋转的结构。
详细情况后述，但向扩散器侧衬套21安装的各扩散器叶片31被按照斜流泵1的性能特性而适当改变其安装位置。
扬水管侧衬套22被配设在扬水管13的下方侧中央内部，形成朝向弯曲管14侧而前端变细的锥状。扬水管侧衬套22的下端部与扩散器侧衬套21的上端部连接固定。
斜流泵1具备：配设在弯曲管14上方的驱动源35和配设在驱动源35与叶轮25之间的主轴36。驱动源35例如使用电动机等并经由主轴36而使叶轮25旋转。主轴36被配设在外筒壳体4的中央内部，其基端部贯通弯曲管14而与驱动源35连接，其前端部贯通扬水管侧衬套22且通过扩散器侧衬套21的内侧而与叶轮侧衬套20(叶轮25)连接。
在此，说明由斜流泵1进行的一连串泵动作。在把斜流泵1的取入口17和叶轮25没入水中的状态下，如果驱动驱动源35而使叶轮25旋转，则旋转的叶轮25从取入口17取入流体并把取入的流体以垂直方向向排出口18送出。从叶轮25送出的动压的流体利用通过扩散器30而成为静压。成为静压的流体则通过扬水管13和弯曲管14被从排出口18向水平方向排出。
但是，为了使上述斜流泵1能够按照设置场所及其用途而高效率地进行泵动作，有时需要适当设定斜流泵1的性能特性。即通过适当设定斜流泵1的性能特性，而能够符合设置场所及其用途而使斜流泵1高效率地进行泵动作。所谓的斜流泵1的性能特性就是斜流泵1的效率η，通过设定该效率η来设定斜流泵1的性能特性。
这时，斜流泵1的效率η被按照扩散器30的各扩散器叶片31的入口角度来设定。在此，说明各扩散器叶片31的入口角度。各扩散器叶片31的入口角度是在扩散器30的叶轮25侧(入口侧)，把扩散器侧衬套21的外周与扩散器叶片31的基端部所成的衬套侧入口角度β1和套筒12的内周与扩散器叶片31的前端部所成的套筒侧入口角度β2进行平均的平均入口角度β(参照图3)。于是，通过设定该平均入口角度β就能够设定斜流泵1的性能特性。
但为了设定扩散器叶片31的平均入口角度β，虽然通过变化扩散器叶片31的弯曲曲率就能够设定斜流泵1的性能特性，但若扩散器叶片31的弯曲曲率变化大则有可能使斜流泵1自身的性能降低。因此，本实施例通过把扩散器叶片31的安装位置设定在希望的安装位置，使扩散器叶片31的弯曲曲率变化不大地来设定扩散器叶片31的平均入口角度β，由此，来设定斜流泵1希望的性能特性。以下，参照图2到图4来具体说明改变斜流泵1性能特性的性能特性设定方法。
斜流泵1的性能特性设定方法具备：设定希望的斜流泵1效率η的效率设定工序、设定与设定的效率η对应的扩散器叶片31的平均入口角度β的入口角度设定工序、设定与设定的平均入口角度β对应的扩散器叶片31安装位置的安装位置设定工序。
效率设定工序从图2所示的Q-H特性线图并根据按照斜流泵1的设置场所及其用途设定的设计排出水量Q1，使成为最高效率ηmax地来设定斜流泵1的效率η。
入口角度设定工序从与预先通过实验等求出的效率η对应的平均入口角度β的曲线(图示省略)来导出与设定的斜流泵1的效率η的相应的平均入口角度β。
安装位置设定工序是：在与扩散器侧衬套21的径向(Y方向)正交且与衬套外周的切线方向平行的正交方向(X方向)中，把向扩散器侧衬套21安装的各扩散器叶片31的安装位置，按照导出的平均入口角度β来设定(参照图4)。
如图4所示，Y方向是把向基本安装位置安装的扩散器叶片31的周方向中间部50作为基准而决定的方向。即，把通过扩散器叶片31周方向中间部50的基端部与扩散器侧衬套21外周的交点N的径向作为Y方向来决定。而X方向是在上述交点N中扩散器侧衬套21外周的切线方向就成为X方向，与Y方向正交。即，正交方向与切线方向平行。基本安装位置(图示的(1))是在斜流泵1的基本设计中，成为向扩散器侧衬套21安装的扩散器叶片31安装基准的安装位置。
在此，参照图3和图4，例如具体说明把一个扩散器叶片31向扩散器侧衬套21安装的情况。首先，基于按照效率设定工序设定的效率η，在入口角度设定工序中导出平均入口角度β。接着，基于按照导出的平均入口角度β，从图3所示的与平均入口角度β对应的偏置量曲线来设定相对预先设定的基本安装位置的偏置量。为了使平均入口角度β变小而增加偏置量，为了使平均入口角度β变大而减少偏置量。
且如图4所示，当由安装位置设定工序设定偏置量时，扩散器叶片31以维持该姿势的状态从基本安装位置向X方向偏离被设定的偏置量部分，而设定安装位置。
例如在偏置量是零的情况下，即，在基本安装位置的情况下，在图4的(1)所示的位置把扩散器叶片31向扩散器侧衬套21安装。在偏置量是100的情况下，在图4的(2)所示的位置，把扩散器叶片31向扩散器侧衬套21安装。在偏置量是200的情况下，在图4的(3)所示的位置把扩散器叶片31向扩散器侧衬套21安装。在偏置量是250的情况下，在图4的(4)所示的位置，把扩散器叶片31向扩散器侧衬套21安装。在偏置量是300的情况下，在图4的(5)所示的位置把扩散器叶片31向扩散器侧衬套21安装。由此，能够不改变扩散器叶片31的弯曲曲率而通过改变安装位置来设定平均入口角度β。
由此，通过把各扩散器叶片31向偏置后的安装位置进行安装而能够把斜流泵1的性能特性变成希望的效率η。然后，参照图5说明按照设定的安装位置而进行制造的扩散器叶片31的制造方法。
扩散器叶片31的制造方法具备：按照设定的偏置量由金属板41冲裁制成扩散器叶片31材料的板金部件40的冲裁工序、把冲裁的板金部件40进行弯曲加工而形成扩散器叶片31的弯曲加工工序。
冲裁工序按照根据设定的偏置量制造的扩散器叶片31的各部分尺寸来制作扩散器叶片31的平面展开图42。且依据制作的扩散器叶片31的平面展开图42来制作图5所示的板材下料图，按照制作的板材下料图而由金属板41冲裁板金部件40。
弯曲加工工序把冲裁的板金部件40利用弯曲加工而折弯来制作扩散器叶片31。这时，如图6所示，也可以通过沿平行的两条折弯线L1、L1把板金部件40折弯的二维弯曲来形成扩散器叶片31，或者也可以通过沿不平行的两条折弯线L2、L2把板金部件40折弯的三维弯曲来形成扩散器叶片31。
根据以上的结构，在X方向中，通过把向扩散器侧衬套21安装的扩散器叶片31的安装位置按照斜流泵1的效率η来适当设定，就能够简单地设定斜流泵1的性能特性。这时，由于扩散器叶片31仅改变其安装位置，而扩散器叶片31的弯曲曲率没有大变化，所以能够抑制伴随扩散器叶片31形状变化的泵性能的降低。由此，通过设定扩散器叶片31安装位置的简易方法就能够设定斜流泵1的性能特性。
由于把成为指标的基本安装位置作为基准，并按照根据斜流泵1的性能特性设定的偏置量部分来改变扩散器叶片31的安装位置便可，所以能够容易进行安装位置的改变。
且按照所述的板材下料图而由金属板41冲裁板金部件40，而且通过把冲裁的板金部件40进行弯曲加工而能够制造适合偏置后安装位置的扩散器叶片31。根据上述扩散器叶片31的制造方法，由于能够谋求扩散器叶片31的通用化而能够谋求制造的斜流泵1的低成本化。
本实施例以斜流泵1为例进行了说明，但只要是具有扩散器30的泵就并不限定于斜流泵1，也可以适用轴流泵和离心泵等各种泵。

Claims (3)

1.一种泵的性能特性设定方法，其设定所述泵的性能特性，所述泵具备：从取入口把流体取入且把所述流体向排出口送出的叶轮和设置在所述叶轮与所述排出口之间流路中的扩散器，所述泵的性能特性设定方法的特征在于，
所述扩散器具有：配设在所述流路中央的衬套、配设在所述衬套周围的套筒、从所述衬套的外周面向所述套筒的内周面呈放射状配设的多个扩散器叶片，
在所述泵的性能特性设定方法中具备安装位置设定工序，在该安装位置设定工序中，在与所述衬套的径向正交且与所述衬套外周的切线方向平行的正交方向上，按照导出的平均入口角度来设定向所述衬套安装的各所述扩散器叶片的安装位置，所述平均入口角度是将所述衬套的外周与所述扩散器叶片的基端部所成的衬套侧入口角度和所述套筒的内周与所述扩散器叶片的前端部所成的套筒侧入口角度进行平均而得到的角度。
2.如权利要求1所述的泵的性能特性设定方法，其特征在于，在所述泵的基本设计中，在成为基准的基本安装位置，在所述衬套上安装各所述扩散器叶片，
在所述安装位置设定工序中，从所述基本安装位置，按照根据所述泵的性能特性设定的偏置量的部分来改变所述扩散器叶片的位置，由此设定所述安装位置。
3.一种扩散器叶片的制造方法，其特征在于，具备：
冲裁工序，其依据在权利要求1或2所述的泵的性能特性设定方法中设定的所述安装位置，把成为所述扩散器叶片材料的板金部件由金属板进行冲裁；和
弯曲加工工序，其把冲裁的所述板金部件折弯而制成所述扩散器叶片。
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