CN103362822A - 螺旋泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够由降低全压损失的形状的分隔板将流体的流路分隔的螺旋泵。本发明中，做成将用于从在壳体（3）内旋转的叶轮（2）送出的流体（FL）在壳体（3）内流通的流路由在叶轮（2）的旋转轴（2a）的轴方向竖立设置的分隔板（5）分隔外侧流路（4a）和内侧流路（4b），使从叶轮（2）送出的流体（FL）的流动在分隔板（5）的前端部（5a）向各自的流路分流，使将前端部（5a）中的流体（FL）的流动的方向投影在与轴方向正交的平面上的流入线和作为由该平面将分隔板（5）切断的水平截面的弧面曲线的在入侧端（5a）中的切线之一的规定的基准线所构成的角度为流入角的螺旋泵（1）。而且，其特征在于，使分隔板（5）的向外侧流路（4a）的伸出量与流入角在轴方向的变化相应地在轴方向变化。

Description

螺旋泵

技术领域

本发明涉及螺旋泵。

背景技术

将从在壳体内旋转的叶轮送出的流体向蜗壳引导，并从壳体排出的螺旋泵被广泛使用。虽然存在螺旋泵具备将向蜗壳引导的流体流通的流路分隔的分隔板的情况，但是，在这种情况下，存在若在流体的流动由分隔板分流的部分产生流动的剥离，则全压损失升高，泵效率降低的情况。将流体的流动分流的分隔板的前端部的形状对这样的流动的剥离有影响。

作为有关分隔板的前端部的形状的技术，例如，专利文献1公开了将形成在旋转的风扇（叶轮）上的叶片（分隔板）的前端部做成R形状的离心送风机（泵）。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭59-20597号公报

但是，专利文献1公开的技术是以降低噪音为目的的技术。因此，虽然专利文献1公开的叶片的形状在降低噪音方面有效果，但还没有达到抑制流动的剥离的产生，通过降低全压损失来改善泵效率降低的程度。

因此，本发明以提供一种由能够降低全压损失的形状的分隔板将流体的流路分隔的螺旋泵为课题。

发明内容

为了解决前述课题，本发明做成一种螺旋泵，所述螺旋泵将用于从在壳体内旋转的叶轮送出的流体在该壳体内流通的流路由在前述叶轮的旋转轴的轴方向竖立设置的分隔板分隔为至少两个流路，使从前述叶轮送出的前述流体的流动在前述分隔板的前端部向各自的前述流路分流，使将前述前端部中的前述流体的流动的方向投影在与前述轴方向正交的平面上的假想线和作为由前述平面将前述分隔板切断的水平截面的弧面曲线的在前述前端部中的切线之一的规定的基准线构成的角度为流入角。而且，其特征在于，前述分隔板向前述流路的伸出量与前述流入角在前述轴方向的变化相应地在前述轴方向变化。

发明效果

根据本发明，能够提供一种由能够降低全压损失的形状的分隔板将流体的流路分隔的螺旋泵。

附图说明

图1是表示螺旋泵的内部构造的与旋转轴正交的剖视俯视图。

图2是表示螺旋泵的内部构造的剖视立体图。

图3是表示螺旋泵的相对于旋转轴的周方向的区段的剖视俯视图。

图4是按照每个周方向的区段表示螺旋泵产生的全压损失相对于泵全扬程的比例的图表。

图5（a）～（c）是说明基准线和入口角及流入角的图。

图6是表示分隔板的轴方向（Z方向）的图。

图7是表示流入角在轴方向的变化的图表。

图8（a）、（b）是表示任意的轴方向位置上的水平截面的形状的图。

图9（a）是表示任意的轴方向位置上的水平截面向内侧流路侧伸出的形状的图，（b）是表示任意的轴方向位置上的水平截面被形成为厚壁的图。

具体实施方式

有关本实施方式的螺旋泵1如图1、2所示，将与旋转轴2a一起旋转的叶轮2装入壳体3，壳体3具有对从叶轮2送出的流体FL进行引导的蜗壳（螺旋形状）4。叶轮2被构成为从旋转轴2a的轴方向吸入流体FL（黑箭头），利用通过旋转而产生的离心力将流体FL从周缘部2c送出。周缘部2c是在壳体3的与旋转轴2a的轴方向正交的旋转平面3S内旋转的圆盘部2d的周缘，流体FL沿周缘部2c的旋转平面3S被送出。

另外，在叶轮2上，从圆盘部2开始在轴方向上竖立设置形成多个（图1中举例表示3片）叶片2b，从旋转轴2a的轴方向被吸入叶轮2的流体FL沿叶片2b流动，从周缘部2c被送出。

叶片2b被形成为在圆盘部2d上，以在周方向相等的间隔被竖立设置在旋转轴2a的轴方向，流体FL在叶片2b之间流通，从周缘部2c被送出。

蜗壳4被形成为环绕叶轮2的圆盘部2d的周缘部2c的螺旋状，在其一部分以朝向弯曲成螺旋状的形状的切线方向外方延伸的方式连接排出管3a。

从叶轮2的周缘部2c被送出的流体FL到排出管3a为止，由蜗壳4引导并流通，从排出管3a向螺旋泵1的外部排出。

蜗壳4是形成将从叶轮2的周缘部2c送出的流体引导到排出管3a的流路的部件，形成有将从叶轮2送出的流体FL的流动分流的分隔板5。分隔板5被形成为在旋转轴2a的轴方向从壳体3竖起的壁状，从叶轮2的周缘部2c的旁边到排出管3a为止，沿蜗壳4弯曲。

通过这样的形状的分隔板5，在壳体3由分隔板5分隔地形成使流体FL在叶轮2侧（内侧）流通到排出管3a的内侧流路4b和使流体FL在其外侧流通到排出管3a的外侧流路4a这两个流路。而且，蜗壳4由两个流路（外侧流路4a、内侧流路4b）将流体FL引导到排出管3a。

如图2所示，分隔板5被形成为在旋转轴2a的轴方向从壳体3竖立设置的壁状，将从叶轮2送出的流体FL流通到排出管3a的流路分隔为相对于蜗壳4的弯曲的外侧（壳体3侧）和内侧（叶轮2侧）这两个流路（外侧流路4a、内侧流路4b）。而且，分隔板5的叶轮2侧的前端部（入侧端5a）将从叶轮2送出的流体FL的流动分流为外侧流路4a侧的流动和内侧流路4b侧的流动。从叶轮2送出的流体FL在外侧流路4a和内侧流路4b流通到排出管3a。

在本实施方式中，将旋转轴2a的轴方向作为“Z方向”，以吸入流体FL的一侧为“正（+）”。而且，在本实施方式中，为了方便，将分隔板5的轴方向的中心作为轴方向原点（Z=0），以隔着轴方向原点（Z=0）与正（+）在旋转轴2a的轴方向相反的一侧为“负（-）”（参见图6）。

而且，分隔板5做成正侧的端边（下面，作为上端5U）和负侧的端边（下面，作为根部端5D）与壳体3接合的结构。也就是说，轴方向原点（Z=0）成为上端5U和根部端5D的中心。另外，在图2中，为了表示内部的构造，图示出将与上端5U接合的部分省略了的壳体3，简略化地图示叶轮2以及叶片2b。另外，将从根部端5D到上端5U的距离作为分隔板5的高度Ht。这里提及的端边（上端5U、根部端5D）成为将入侧端5a和排出管3a侧的端部（出侧端5b）连结的边部（沿着外侧流路4a、内侧流路4b的方向的边部）。而且，分隔板5被弯曲地形成为上端5U和根部端5D沿着蜗壳4。

在这样地构成的螺旋泵1中，在从叶轮2送出的流体FL在外侧流路4a和内侧流路4b流通时，由于与壳体3、分隔板5的摩擦、流动的剥离、与周方向垂直的截面方向的二次流的产生等，产生全压损失，泵效率降低。

例如，如图3所示，以旋转轴2a为中心，在沿着叶轮2的周缘部2c的周方向将蜗壳4分隔为8个区域[1]～[8]（区域[7]为排出管3a，区域[8]为排出管3a的外方）。图4的图表表示横轴为区域[1]～[8]、纵轴为全压损失（Loss）的相对于泵全扬程（Head）的比例。如图4的图表所示，按照每个被划分的区域[1]～[8]产生不同的全压损失（Loss），尤其是在区域[3]、[7]全压损失高。其中，在区域[3]产生的高的全压损失主要因设置在区域[3]的入侧端5a而产生。

例如，若将与轴方向平行的平板沿蜗壳4（参见图1）的弯曲而弯曲的形状作为分隔板5的基准的形状，则将基准的形状的分隔板5由与轴方向正交的平面切断的截面（下称水平截面S2）的形状如图5的（a）所示，成为被沿蜗壳4弯曲的曲线夹着的基准的形状（下称基准截面形状）。将成为这样的基准截面形状的分隔板5的水平截面S2作为基准面S1。即、将分隔板5的根部端5D和壳体3的接合面作为基准面S1。

另外，如图5的（a）所示，在将沿着蜗壳4弯曲的分隔板5的曲率半径方向的长度（宽度）作为分隔板5的厚度T1时，弧面曲线CL成为将分隔板5的厚度T1的中心连结的线。而且，将基准面S1的弧面曲线CL的入侧端5a中的切线（单点划线：下称基准线L1）和分隔板5的轴方向的任意的位置的弧面曲线CL的入侧端5a中的切线（双点划线：下称入口角度线L2）所构成的角度作为“入口角θin”。

基准线L1是基准面S1的弧面曲线CL的入侧端5a中的切线，也就是包括基准面S1的平面上的直线，也就是说，是与和轴方向正交的平面平行的直线。另外，图5的（a）中也图示出投影在包括基准面S1的平面上的入口角度线L2。

而且，入口角θin以入口角度线L2相对于基准线L1向外侧流路4a侧倾斜的角度为“正”，以入口角度线L2相对于基准线L1向内侧流路4b侧倾斜的角度为“负”。

若像上述那样定义入口角θin，则在由与轴方向正交的平面将分隔板5切断的水平截面S2的形状成为从根部端5D到上端5U与基准面S1相同的形状的情况下，在轴方向的所有的位置，入口角θin为“0”。

另外，将由将图5的（b）、（c）中用黑箭头表示的分隔板5的入侧端5a中的流体FL的流动（入口流Fin）投影在包括基准面S1的平面上的假想线（图5的（b）中用虚线表示。下称流入线L3）和基准线L1构成的角度作为流体FL的“流入角θL”。流入线L3是表示在与轴方向正交的平面上的流体FL的流动的方向的直线。

流入角θL以流体FL相对于基准线L1朝向外侧流路4a侧的角度为“正”，以流体FL相对于基准线L1朝向内侧流路4b侧的角度为“负”。也就是说，在流入角θL为“正”时，流体FL从分隔板5的入侧端5a朝向外侧流路4a流动，在流入角θL为“负”时，流体FL从分隔板5的入侧端5a朝向内侧流路4b流动。

另外，图5的（b）、（c）中，也图示了投影在包括基准面S1的平面上的入口角度线L2和流入线L3。

例如，如图5的（b）所示，在入口角θin和流入角θL相等的情况下，不会在外侧流路4a产生流动的剥离，在分隔板5的入侧端5a产生的全压损失小。另一方面，如图5的（c）所示，在入口角θin和流入角θL不同的情况下（例如，流入角θL比入口角θin大的情况下），流入到外侧流路4a的流体FL产生流动的剥离，产生高的全压损失。即、在图4所示的图表中显现的区域[3]的高的全压损失是因在外侧流路4a产生的流动的剥离而产生的。

另外，如图7所示，流体FL的流入角θL在分隔板5的轴方向（Z方向）的位置上不同。这是由在入侧端5a（参见图2）的旁边流体FL产生的二次流的影响造成的。另外，图7是表示在像图6所示那样以分隔板5的轴方向（Z方向）的中心作为轴方向原点（Z=0）的情况下的按照基准的形状的分隔板5计测的流体FL的流入角θL的轴方向的分布。

如图7所示，存在流体FL相对于基准的形状的分隔板5的入侧端5a的流入角θL像在分隔板5的中心，即、轴方向原点（Z=0）旁边为“正”，去向作为轴方向的端部的上端5U侧（Z>0）以及根部端5D侧（Z<0）而为“负”那样变化的情况。也就是说，流入角θL像与分隔板5的轴方向的端部相比在轴方向原点（Z=0）变大那样变化。这可以认为是由与蜗壳4（参见图1）的轴方向两侧的壁的粘性产生的效果。

这样，流体FL的入口角θin沿旋转轴2a（参见图2）的轴方向变化。

在流入角θL像图7所示那样在轴方向变化的情况下，流体FL在轴方向原点（Z=0）附近朝向外侧流路4a侧流动（入口角θin为“正”），流入角θL从轴方向原点去向正侧以及从轴方向原点去向负侧变小，在上端5U以及根部端5D，流体FL朝向内侧流路4b侧流动（入口角θin为“负”）。

因此，若将分隔板5构成为入口角θin从上端5U到根部端5D在轴方向为一定的值，则存在入口角θin和流入角θL不一致的位置。

例如，若将分隔板5的形状决定为入口角θin从上端5U到根部端5D为“0”，则在流入角θL比“0”大的位置，入口角θin和流入角θL不一致。而且，在入口角θin和流入角θL不一致的位置，在外侧流路4a中的入侧端5a的旁边产生流动的剥离，全压损失升高，泵效率降低。

因此，有关本实施方式的螺旋泵1的分隔板5（参见图1）成为入口角θin与入侧端5a中的流入角θL的轴方向（旋转轴2a的轴方向）的变化相应地在轴方向变化那样的形状。

如图8的（a）所示，在分隔板5中的轴方向的任意的位置（例如，“Z=n”的位置）上的流体FL的流入角θL为“θn”时，分隔板5成为在“Z=n”的轴方向位置上的入口角θin为“θn”的形状。

具体地说，成为将“Z=n”的轴方向位置的水平截面S2形成为将“Z=n”的轴方向位置中的水平截面S2的弧面曲线CL的入侧端5a中的切线投影在包括基准面S1的平面上的入口角度线L2和基准线L1以“θn”的角度交叉的分隔板5。

例如，如图8的（b）所示，若成为“Z=n”的轴方向位置的水平截面S2（实线）与基准面S1（虚线）相比向外侧流路4a侧伸出的形状的分隔板5，则能够由“Z=n”的轴方向位置上的水平截面S2和基准面S1改变入侧端5a中的弧面曲线CL的切线的朝向，能够使“Z=n”的轴方向位置的入口角θin与该位置上的流体FL的流入角θL（=θn）一致。

再有，若做成向外侧流路4a侧的伸出量在轴方向变化的分隔板5的形状，则能够使分隔板5的入侧端5a中的入口角θin在轴方向变化。

这里提及的“伸出量”是表示分隔板5的水平截面S2像与基准面S1相比向外侧流路4a侧鼓出那样弯曲时的鼓出的量（长度）。

而且，通过将分隔板5的形状做成向外侧流路4a侧的伸出量在轴方向变化的形状，做成流体FL的流入角θL和入口角θin从根部端5D侧到上端5U侧一致的形状，能够遍及分隔板5的轴方向的整个区域，使入口角θin和流体FL的流入角θL一致。

另外，例如，从图8的（b）可知，向外侧流路4a侧的伸出量越多，入口角θin越大。

例如，如图7所示，在流入角θL像在与分隔板5（参见图6）的轴方向的端部（上端5U、根部端5D）相比在轴方向原点（Z=0）变大那样变化的情况下，只要做成入口角θin与在轴方向的端部相比在轴方向原点变大那样的形状的分隔板5即可。

而且，通过做成这样的形状的分隔板5，能够抑制在外侧流路4a的流动的剥离的产生，能够抑制因流动的剥离而造成的高的全压损失的产生，能够减轻泵效率的降低。

另外，在本实施方式中，如图7的图表所示，因为流入角θL成为“负”的范围窄，所以，将分隔板5的形状决定为在流入角θL成为“负”的轴方向位置，入口角θin为“0”。根据该结构，能够将分隔板5做成单纯的形状，例如，能够降低分隔板5（壳体3）的生产成本。

具体地说，进行根部端5D和壳体3（旋转平面3S）的接合面成为基准面S1那样的分隔板5的形成。再有，做成将分隔板5的形状（向外侧流路4a侧的伸出量）决定为分隔板5到入侧端5a中的流入角θL达到“0”的轴方向位置为止为相同的形状（伸出量为“0”），在流入角θL比“0”变大的轴方向位置，入口角θin和流入角θL一致。

这样，做成在流入角θL比“0”大的轴方向位置，向外侧流路4a侧的伸出量与流入角θL的轴方向的变化对应地变化的分隔板5的形状。

在使入口角θin在流入角θL为“负”的轴方向位置与流入角θL一致的情况下，如图9的（a）所示，只要做成相对于成为基准的形状中的分隔板5的基准面S1的形状（虚线），使任意的轴方向位置中的水平截面S2与流入角θL相应地像实线所示那样向内侧流路4b侧伸出的形状即可。

入口角度线L2相对于基准线L1向内侧流路4b侧倾斜，分隔板5向内侧流路4b侧伸出，入口角θin成为“负”。而且，能够使成为“负”的流入角θL和入口角θin一致。

另外，在这种情况下，只要将流入角θL为“0”的轴方向位置上的分隔板5的水平截面S2作为基准面S1即可。

另外，在本实施方式中，如图8的（a）、（b）所示，像厚度T1（参见图5的（a））在轴方向一定那样形成了分隔板5。但是，并不限定于该结构。例如，也可以如图9的（b）所示，做成任意的轴方向位置中的入侧端5a的旁边的水平截面S2的形状为向外侧流路4a侧鼓出那样成为厚壁的形状的分隔板5。由于弧面曲线CL是将分隔板5的厚度T1的中心连结的线，所以，在任意的轴方向位置中的水平截面S2的形状与基准面S1的形状不同的情况下，其轴方向位置的弧面曲线CL的形状也与基准面S1的弧面曲线GL的形状不同。

例如，如图9的（b）所示，在任意的轴方向位置中的分隔板5的厚度T1如向外侧流路4a侧鼓出那样被形成为厚壁的情况下，其轴方向位置的水平截面S2的弧面曲线CL成为与基准面S1的弧面曲线CL相比向外侧流路4a侧伸出的形状，入侧端5a的弧面曲线CL的切线的方向在轴方向的任意的位置中的水平截面S2和基准面S1不同。

因此，通过像图9的（b）所示那样改变分隔板5的厚度T1，能够将入口角θin变更为各种各样。换言之，通过调节分隔板5的厚度T1，能够调节入口角θin，能够使入口角θin与流体FL的流入角θL一致。

在这种情况下，由于也是轴方向的任意的位置中的水平截面S2中的分隔板5的厚度T1与基准面S1的厚度T1相比为厚壁，向外侧流路4a侧伸出，所以，成为伸出量在轴方向变化的分隔板5。

例如，通过使分隔板5的厚度T1与入侧端5a旁边的流体FL的流入角θL在轴方向的变化相应地在轴方向变化，能够使任意的轴方向位置中的入口角θin与流体FL的流入角θL一致。

而且，能够抑制外侧流路4a的流动的剥离的产生，能够抑制因流动的剥离造成的高的全压损失的产生，能够减轻泵效率的降低。

另外，在本实施方式中，如图1所示，为具备一个分隔板5的螺旋泵1，但是，例如，也可以将本发明应用在具备两个以上分隔板5的螺旋泵1。在这种情况下，合适的是将各分隔板5的形状决定为各自的分隔板5中的入口角θin与各自的入侧端5a中的流入角θL相等。

符号说明

1：螺旋泵；2：叶轮；2a：旋转轴；2b：叶片；2c：周缘部；2d：圆盘部；3：壳体；4：蜗壳；4a：外侧流路（流路）；4b：内侧流路（流路）；5：分隔板；5a：入侧端（前端部）；5D：根部端（轴方向的端部）；5U：上端（轴方向的端部）；CL：弧面曲线；FL：流体；L1：基准线；L2：入口角度线；L3：流入线；S1：基准面；S2：水平截面；T1：厚度；θin：入口角；θL：流入角。

Claims (4)

1.一种螺旋泵，所述螺旋泵将用于从在壳体内旋转的叶轮送出的流体在该壳体内流通的流路由在前述叶轮的旋转轴的轴方向竖立设置的分隔板分隔为至少两个流路，使从前述叶轮送出的前述流体的流动在前述分隔板的前端部向各自的前述流路分流，

使将前述前端部中的前述流体的流动的方向投影在与前述轴方向正交的平面上的假想线和

作为由前述平面将前述分隔板切断的水平截面的弧面曲线的在前述前端部中的切线之一的规定的基准线构成的角度为流入角，

其特征在于，

前述分隔板向前述流路的伸出量与前述流入角在前述轴方向的变化相应地在前述轴方向变化。

2.如权利要求1所述的螺旋泵，其特征在于，作为前述水平截面的弧面曲线的在前述前端部中的切线和前述基准线构成的角度被定义的入口角，与前述流入角的前述轴方向的变化相应地在前述轴方向变化，

前述分隔板向前述流路的伸出量与前述入口角在前述轴方向的变化相应地在前述轴方向变化。

3.如权利要求2所述的螺旋泵，其特征在于，前述入口角在前述轴方向的中心，比在前述分隔板的前述轴方向的端部大。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的螺旋泵，其特征在于，前述分隔板的厚度在前述轴方向变化，前述分隔板的伸出量在前述轴方向变化。

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