CN104421163A - 离心泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种离心泵，能够在维持蜗壳整体的大小的同时，增大蜗壳内的流量以实现自吸的提高。接近部(44)的外周部分(45)在各叶片(33)的旋转轨迹的范围(S1)内形成为一边从各叶片沿旋转轴方向离开一边扩展的锥状。接近部的内周部分(46)在各叶片的旋转轨迹的范围内形成为一边从各叶片沿旋转轴方向离开一边收缩的锥状。内周部分与外周部分之间是分离的，在内周部分与外周部分之间配置有平面状的对置面(43)。蜗壳主体(42)具有：与蜗壳吸入口(41)连续的锥状的内周部分；与内周部分连续的对置面；与对置面连续的外周部分；与外周部分连续的分离对置面(47a)；以及包围叶片的外周面(33b)的周壁(47b)。

Description

离心泵
技术领域
本发明涉及离心泵，该离心泵在蜗壳内具备叶轮，通过使叶轮旋转而将吸入蜗壳内的流体沿着蜗壳送出，并将送出的流体排出至外部。
背景技术
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。根据该离心泵，通过使流体在由蜗壳构成的流路中流动，由此能够调整离心泵的性能(例如，参照专利文献1。)。
关于通过专利文献1所知的离心泵，蜗壳被配置在泵壳体内，叶轮被旋转自如地收纳于该蜗壳内。蜗壳具有：对置面，其与在叶轮上设置的叶片的旋转轴方向端面对置；和周壁部，其从对置面的边缘沿着旋转轴方向延伸，且包围叶轮的外周。从在对置面的中心部形成的吸入口将流体吸入，使叶轮旋转，利用离心力将流体从在周壁部上形成的排出口排出至泵壳体内。
在蜗壳内形成有流路，但是，通过使叶片的旋转轴方向端面与蜗壳的对置面接近，由此防止了流体的回流。为了增大流量以提高离心泵的性能，存在这样的方法：增大蜗壳内的流路截面积，或增大叶轮直径。通过使蜗壳的周壁部向外周方向增大、或者使蜗壳的对置面沿轴方向移动得较高，由此能够增大流路截面积。
可是，如果使周壁部向外周方向增大、并使对置面沿轴方向移动得较高，则蜗壳与泵壳体会发生干涉。如果为了避免该干涉而增大泵壳体，则离心泵会变得大型。另外，如果使蜗壳沿旋转轴方向而不是向外周方向增大，则无法有效地使用蜗壳内的流路截面积。在维持蜗壳的大小并增大流量的方面，存在改良的余地。
专利文献1：日本特开2012-72697公报
发明内容
本发明的课题在于提供这样的一种技术：能够在维持蜗壳整体的大小的同时，增大蜗壳内的流量以实现自吸的提高。
根据技术方案1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，所述叶轮具有以旋转轴为中心呈放射状排列的多个叶片，所述蜗壳具有与所述多个叶片的旋转轴方向端面对置的平面状的对置面，该对置面具有与各所述叶片的旋转轴方向端面接近的接近部，该接近部形成为以所述旋转轴为中心的环状，该接近部的外周部分在各所述叶片的旋转轨迹的范围内形成为一边从各所述叶片沿旋转轴方向离开一边扩展的锥状。
如技术方案2所记载，其特征在于，优选的是，接近部的内周部分在各叶片的旋转轨迹的范围内形成为一边从各叶片沿旋转轴方向离开一边收缩的锥状，内周部分与外周部分之间是分离的。
如技术方案3所记载，其特征在于，优选的是，在接近部中的锥状的外周部分，设置有朝向叶轮立起的多个翅片，所述多个翅片以旋转轴为中心呈放射状排列。
在技术方案1涉及的发明中，蜗壳具有与多个叶片的旋转轴方向端面对置的平面状的对置面，该对置面具有与各叶片的旋转轴方向端面接近的接近部。接近部形成为以旋转轴为中心的环状，该接近部的外周部分在各叶片的旋转轨迹的范围内形成为一边从各叶片沿旋转轴方向离开一边扩展的锥状，因此能够增大外周部分的流路截面积。另外，通过使外周部分形成为锥状，由此能够平滑地而不是大角度地改变流路的方向。其结果是，能够在维持蜗壳整体的大小的同时有效地利用蜗壳内的空间，并且能够增大蜗壳内的流量。另外，容易从外周部分的排出口供给引水，促进了气液的搅拌，从而能够实现自吸的提高。
在技术方案2涉及的发明中，接近部的内周部分在各叶片的旋转轨迹的范围内形成为一边从各叶片沿旋转轴方向离开一边收缩的锥状，因此能够增大内周部分的流路截面积。另外，通过使内周部分形成为锥状，由此能够平滑地而不是大角度地改变流路的方向。其结果是，能够进一步有效地使用蜗壳内的空间，从而能够增大蜗壳内的流量并进一步实现自吸的提高。另外，由于内周部分与外周部分之间是分离的，因此，能够使接近部存在于各叶片的旋转轨迹的范围内，以防止流体回流。其结果是，排出扬程不会发生变化。
在技术方案3涉及的发明中，在接近部中的锥状的外周部分，设置有朝向叶轮立起的多个翅片。多个翅片以旋转轴为中心呈放射状排列，因此，能够对流体进行整流，从而能够使流体的流动平滑。其结果是，能够降低流路的阻力，从而能够降低使叶轮旋转的驱动源的负载。
附图说明
图1是示出本发明涉及的实施例1的离心泵的立体图。
图2是图1的离心泵的剖视图。
图3是示出将图1的泵壳体剖开后的状态的立体图。
图4是沿图2的4-4线的剖视图。
图5是图4的蜗壳的后视图。
图6是沿图5的6-6线的剖视图。
图7是沿图4的7-7线的剖视图。
图8是比较例的离心泵和实施例1的离心泵的作用图。
图9是本发明涉及的实施例2的离心泵的重要部位剖视图。
图10是图9的离心泵的作用图。
标号说明
16：曲轴(旋转轴)；20：离心泵；22：泵壳体；31：叶轮；33：叶片；33a：旋转轴方向端面；40：蜗壳；43：对置面；44：接近部；45：外周部分；46：内周部分；56：翅片。
具体实施方式
基于附图对用于实施本发明的方式在下面进行说明。
对实施例1涉及的离心泵20进行说明。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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51一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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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相反的一侧的表面32a上。该叶轮31被蜗壳40覆盖，由此收纳于蜗壳40的内部。
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。
蜗壳主体42具有与叶轮31的叶片33的旋转轴方向端面33a对置的平面状的对置面43。
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(呼び流体)引导至蜗壳40的内部(即，蜗壳内流路68)的开口。
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(呼び水)作用的流体。
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。
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。
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。
如图5～图7所示，蜗壳40的对置面43具有接近部44，该接近部44接近叶轮31的旋转轴方向端面33a。该接近部44形成为以旋转轴16为中心的环状。因此，在叶轮31旋转时，旋转方向轴端面33a始终维持接近接近部44的状态。
接近部44由下述部分构成：形成为环状的外周部分45；在该外周部分45的内侧形成为环状的对置面43；以及在该对置面43的内侧形成为环状的内周部分46，接近部44在仰视时形成为三重环状。
接近部44的外周部分45在各叶片33的旋转轨迹的范围S1内形成为一边从各叶片33沿旋转轴方向离开一边扩展的锥状。接近部44的内周部分46在各叶片33的旋转轨迹的范围S1内形成为一边从各叶片33沿旋转轴方向离开一边收缩的锥状。
内周部分46与外周部分45之间是分离的，在内周部分46与外周部分45之间配置有平面状的对置面43。锥状的外周部分45、锥状的内周部分46以及接近旋转方向轴端面33a的对置面43在叶片33的旋转轨迹的范围S1内分别以大致1/3的范围重合。
蜗壳主体42具有：锥状的内周部分46，其与蜗壳吸入口41连续；对置面43，其与该内周部分46连续；外周部分45，其与该对置面43连续；分离对置面47a，其与外周部分45连续，并且与旋转轴方向端面33a分离；以及周壁47b，其与分离对置面47a连续，并且以包围叶片33的外周面33b的方式形成。
接下来，对在以上说明的离心泵的作用进行叙述。
图8的(a)是比较例的离心泵100的作用图。比较例的离心泵100的蜗壳101具有：蜗壳吸入口102；平面状的对置面103，其与该蜗壳吸入口102的端部连续；纵壁104，其与对置面103连续；分离对置面105，其与纵壁104连续，并且形成为与叶轮110分离；以及周壁106，其与该分离对置面105连续，并且以包围叶轮110的方式形成。
在稳定运转时，流体从蜗壳吸入口102如箭头D这样流动，并被引导至蜗壳内流路107。由于对置面103接近叶轮110的各叶片111的旋转轴方向端面112，因此能够防止流体从蜗壳内流路107回流至蜗壳吸入口102。从蜗壳吸入口102至蜗壳内流路107的流路越大，则越是优选，但是，为了避免与包围蜗壳101的泵壳体之间的干涉，蜗壳101的整体的大小受到制约。在比较例的离心泵100中，流路的有效截面积较小，且流路以弯折的方式形成，因此无法增大流量。
图8的(b)是实施例的离心泵20的作用图。关于实施例的离心泵20，蜗壳40的内周部分46形成为锥状。因此，在稳定运转时，流体能够从蜗壳吸入口41如箭头E这样平滑地流入蜗壳内流路68，能够增大流量。另外，蜗壳40的外周部分45也形成为锥状。由此，能够增大流路的有效截面积，从而能够进一步增大流量。这样，实施例的离心泵20能够在不改变蜗壳40的整体的大小的情况下增大流量。
另外，在自吸运转时，由于使外周部分45形成为锥状，因此，引水如F这样流动，促进了引水的供给，且促进了气液的搅拌。因此，能够加快自吸的速度。而且，由于接近叶轮31的旋转轴方向端面33a的对置面43的范围以图7所示的范围S1中的大致1/3的范围重合，因此能够防止流体从蜗壳内流路68回流至蜗壳吸入口41。
对以上所述的实施例1的离心泵10进行总结，并记载在下面。
如图5、图7所示，接近部44形成为以旋转轴16为中心的环状，该接近部44的外周部分45在各叶片33的旋转轨迹的范围S1内形成为一边从各叶片33沿旋转轴方向离开一边扩展的锥状，因此能够增大外周部分45的流路截面积。另外，通过使外周部分45形成为锥状，由此能够平滑地而不是大角度地改变流路的方向。其结果是，能够在维持蜗壳40整体的大小的同时有效地利用蜗壳40内的空间，并且能够增大蜗壳40内的流量。另外，容易从外周部分45的排出口49供给引水，促进了气液的搅拌，从而能够实现自吸的提高。
如图5、图7所示，接近部44的内周部分46在各叶片33的旋转轨迹的范围S1内形成为一边从各叶片33沿旋转轴方向离开一边收缩的锥状，因此能够增大内周部分46的流路截面积。另外，通过使内周部分46形成为锥状，由此能够平滑地而不是大角度地改变流路的方向。其结果是，能够进一步有效地使用蜗壳40内的空间，从而能够增大蜗壳40内的流量并进一步实现自吸的提高。另外，由于内周部分46与外周部分45之间是分离的，因此，能够使接近部44存在于各叶片33的旋转轨迹的范围S1内，以防止流体回流。其结果是，排出扬程不会发生变化。
接下来，基于附图对本发明的实施例2进行说明。并且，对于与图7所示的结构相同的结构，标记相同的标号并省略详细说明。
如图9、图10所示，关于蜗壳40，在接近部44中的锥状的外周部分45，设置有朝向叶轮31立起的多个翅片56。多个翅片56以旋转轴16为中心呈放射状排列。
在图10的(a)中，翅片56从旋转轴16笔直地朝向外周延伸。当叶轮31如箭头G这样旋转时，流体被翅片56整流而如箭头H这样流动，能够增大流量。
在图10的(b)中，翅片56被设置成相对于从旋转轴16笔直地朝向外周的法线方向，向叶轮31的旋转方向倾斜。当叶轮31如箭头J这样旋转时，流体被翅片56整流，并且如箭头K这样朝向蜗壳排出口49流动。因此，流体容易从蜗壳排出口49排出，从而能够增大流量。
在图10的(c)中，翅片56被设置成相对于从旋转轴16笔直地朝向外周的法线方向，向与叶轮31的旋转方向相反的方向倾斜。在自吸运转时，当叶轮31如箭头L这样旋转时，蜗壳内通道68的引水如箭头M这样朝向叶轮31的旋转方向流动。因此，能够增大引水的流量，从而能够加快自吸的速度。
另外，通过提高翅片56的密度，能够提高最大扬程，通过降低翅片56的密度，能够提高自吸性能，从而能够容易地实现与目的一致的对离心泵20的调整。
对以上所述的实施例2的离心泵10进行总结，并记载在下面。
如图9、图10所示，在接近部44中的锥状的外周部分45，设置有朝向叶轮31立起的多个翅片56。多个翅片56以旋转轴16为中心呈放射状排列，因此，能够对流体进行整流，从而能够使流体的流动平滑。其结果是，能够降低流路的阻力，从而能够降低使叶轮31旋转的驱动源的负载。
并且，在本发明中，使外周部分45形成为一边从各叶片33沿旋转轴方向离开一边扩展的锥状，使外周部分45形成为截面直线状，但是并不限于此，也可以使外周部分45的截面弯曲。另外，使内周部分46形成为一边从各叶片33沿旋转轴方向离开一边收缩的锥状，使内周部分46形成为截面直线状，但并不限于此，也可以使内周部分46的截面弯曲。
产业上的可利用性
本发明适合于这样的离心泵，该离心泵在蜗壳内具备叶轮，通过使叶轮旋转而将吸入蜗壳内的流体沿着蜗壳送出，并将送出的流体排出至外部。

Claims (3)

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，
所述叶轮具有以旋转轴为中心呈放射状排列的多个叶片，
所述蜗壳具有与所述多个叶片的旋转轴方向端面对置的平面状的对置面，
该对置面具有与各所述叶片的旋转轴方向端面接近的接近部，
该接近部形成为以所述旋转轴为中心的环状，
该接近部的外周部分在各所述叶片的旋转轨迹的范围内形成为一边从各所述叶片沿旋转轴方向离开一边扩展的锥状。
2.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，
所述接近部的内周部分在各所述叶片的旋转轨迹的范围内形成为一边从各所述叶片沿旋转轴方向离开一边收缩的锥状，
所述内周部分与所述外周部分之间是分离的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的离心泵，其特征在于，
在所述接近部中的所述锥状的外周部分，设置有朝向所述叶轮立起的多个翅片，
所述多个翅片以所述旋转轴为中心呈放射状排列。
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