CN107407284B - 蜗壳泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移送含有纤维状物质的液体的蜗壳泵。蜗壳泵具备：具有叶片(2)的叶轮(1)；和收容叶轮(1)的叶轮壳体(5)。叶轮壳体(5)具备涡形室(7)、与涡形室(7)连通的吸入口(3)和排出口(4)、及构成涡形室(7)的蜗旋起始部的舌部(10)。在叶轮壳体(5)的内表面形成有从吸入口(3)延伸到涡形室(7)的槽(18)。从叶轮(1)的轴向观察时叶片(2)的终端横穿槽(18)的交点(B)相对于叶轮(1)的中心点位于舌部(10)的相反侧。

Description

蜗壳泵

技术领域

本发明涉及蜗壳泵，尤其是涉及移送含有纤维状物质的液体的蜗壳泵。

背景技术

一直以来，为了移送在下水管中流动的污水等液体而使用蜗壳泵。这样的污水有时含有绳或布等纤维状物质。若该纤维状物质堆积于叶轮的叶片，则有可能堵塞泵。因此，为了防止纤维状物质向叶轮的堆积，存在具备具有后掠叶片的叶轮的蜗壳泵(参照专利文献1)。

图22是表示具备具有后掠叶片的叶轮的蜗壳泵的剖视图。如图22所示，叶轮100具备多个后掠叶片101。叶轮100固定于旋转轴102，并收容于叶轮壳体105内。叶轮100通过未图示的驱动装置(马达等)而与旋转轴102一体地向图22所示的实线箭头方向旋转。液体通过叶轮100的旋转而沿着周向向在叶轮壳体105内形成的涡形室113排出。在涡形室113中流动的液体通过排出口107向外部排出。

后掠叶片101具有以螺旋状延伸的前缘部101a和从前缘部101a以螺旋状延伸的后缘部101b。后掠叶片101的前缘部101a具有从其基端向与叶轮100的旋转方向相反的方向延伸的螺旋形状。通过这样的形状，纤维状物质109难以钩挂于前缘部101a。

在叶轮壳体105中设置有构成涡形室113的蜗旋起始部的舌部110。在涡形室113中流动的液体在舌部110分流，液体的大部分向叶轮壳体105的排出口107流动，液体的一部分在涡形室113内循环(参照图22所示的虚线箭头)。

图23是从吸入口106侧观察收容叶轮100的叶轮壳体105的图，图24从驱动装置侧观察叶轮壳体105的内表面的图。在图24中，省略了叶轮100的图示。如图23和图24所示，在叶轮壳体105的内表面形成有从吸入口106以螺旋状延伸到涡形室113的槽108。该槽108是为了通过旋转的叶轮100使液体所含有的纤维状物质从吸入口106向涡形室113移动而设置的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开昭64-11390号公报

发明内容

图25～图29是表示纤维状物质109通过槽108向涡形室113移送的情形的图。在图25～图29中，槽108以双点划线表示。如图25所示，液体所含有的纤维状物质109通过旋转的叶轮100的前缘部101a而被搬运至槽108的入口，并被推入至槽108内。纤维状物质109以夹在槽108与叶轮100的后缘部101b之间的状态被旋转的叶轮100的后缘部101b推动而沿着槽108移动(参照图26～图28)。并且，如图29所示，纤维状物质109被向涡形室113释放。

然而，释放到涡形室113的纤维状物质109有时钩挂于具有突出来的形状的舌部110。图30是表示钩挂于舌部110的纤维状物质109的图。如图30所示，若持续产生纤维状物质109的钩挂，则堆积于舌部110上的纤维状物质109与叶轮100接触，有可能妨碍叶轮100的旋转。

本发明是鉴于上述的状况而完成的，目的在于提供一种能够防止液体所含有的纤维状物质向叶轮壳体的舌部的堆积的蜗壳泵。

为了达成上述的目的，本发明的一个方案是一种蜗壳泵，其特征在于，具备：具有叶片的叶轮；和收容所述叶轮的叶轮壳体，所述叶轮壳体具备涡形室、与所述涡形室连通的吸入口和排出口、及构成所述涡形室的蜗旋起始部的舌部，在所述叶轮壳体的内表面形成有从所述吸入口延伸到所述涡形室的槽，在从所述叶轮的轴向观察时所述叶片的终端横穿所述槽的交点相对于所述叶轮的中心点位于所述舌部的相反侧。

本发明的优选方案的特征在于，将所述叶轮的中心点和所述舌部连结的基准线、与将所述叶轮的中心点和所述交点连结的线段所成的角度处于90度～270度的范围内。

本发明的优选方案的特征在于，所述基准线与所述线段所成的角度处于135度～225度的范围内。

本发明的优选方案的特征在于，所述交点位于所述基准线的延长线上。

发明效果

根据本发明，纤维状物质在与舌部相反的一侧的位置处向涡形室释放。之后，纤维状物质一边受到离心力一边被流动的液体在涡形室内搬运。也就是说，纤维状物质一边受到向远离舌部的方向起作用的离心力一边在涡形室内移送。因而，能够防止纤维状物质钩挂于舌部的情况。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的蜗壳泵的概略剖视图。

图2是图1的A-A线剖视图。

图3是图1的B线向视图。

图4是从马达侧观察叶轮壳体的内表面的图。

图5是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图6是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图7是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图8是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图9是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图10是表示由在涡形室内流动的液体搬运的纤维状物质的图。

图11是表示舌部与槽之间的位置关系的图。

图12是表示舌部与槽之间的位置关系的另一个例子的图。

图13是表示舌部与槽之间的位置关系的又一个例子的图。

图14是图1所示的蜗壳泵的叶轮的立体图。

图15是图1所示的蜗壳泵的壳体内衬的剖视图。

图16是图14所示的后掠叶片的前缘部的C-C线剖视图。

图17是图14所示的后掠叶片的前缘部的D-D线剖视图。

图18是图14所示的后掠叶片的前缘部的E-E线剖视图。

图19中，图19的(a)是表示在后掠叶片的前缘部载置有纤维状物质的状态的示意图，图19的(b)是表示随着后掠叶片的旋转而纤维状物质朝向前缘部的外端顺利地移动的情形的示意图，图19的(c)是表示随着后掠叶片的旋转而纤维状物质到达了前缘部的外端的情形的示意图。

图20是表示引导到前缘部的外端的纤维状物质通过前缘部的前侧曲面而被推入至在壳体内衬的内表面形成的槽中的状态的示意图。

图21是前侧曲面的曲率半径相对于前缘部的厚度之比、以及后侧曲面的曲率半径相对于前缘部的厚度之比为1/2、且前侧曲面与后侧曲面连接的前缘部的剖视图。

图22是表示具备具有后掠叶片的叶轮的蜗壳泵的剖视图。

图23是从吸入口侧观察收容叶轮的叶轮壳体的图。

图24是从驱动装置侧观察叶轮壳体的内表面的图。

图25是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图26是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图27是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图28是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图29是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图30是表示钩挂于舌部的纤维状物质的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在图1～图21中，对相同或相当的构成要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。

图1是本发明的一个实施方式的蜗壳泵的概略剖视图。图1所示的蜗壳泵是为了例如移送在下水管中流动的污水等液体而使用的。如图1所示，蜗壳泵具有：叶轮1，其固定于旋转轴11的端部；和叶轮壳体5，其收容叶轮1。旋转轴11通过马达20而旋转，叶轮1在叶轮壳体5内与旋转轴11一体地旋转。在马达20与叶轮1之间配置有机械密封部21。通过该机械密封部21，防止液体向马达20浸入。

叶轮壳体5具有配置于叶轮1的周围的壳体主体6、和连接于壳体主体6的壳体内衬8。在壳体内衬8上形成有圆筒状的吸入口3。在壳体主体6的内部形成有涡形室(涡室)7，涡形室7具有包围叶轮1的周围的形状。在壳体主体6上形成有排出口4。

若使叶轮1旋转，则液体从吸入口3吸入。通过叶轮1的旋转对液体赋予速度能量，而且，液体通过涡形室7，从而速度能量转换成压力能量，液体被升压。升压后的液体从排出口4排出。叶轮1的叶片(后掠叶片)2隔开微小间隙而与叶轮壳体5的壳体内衬8的内表面8a相对。

图2是图1的A-A线剖视图。如图2所示，叶轮1具备多个(在本实施方式中，是两个)后掠叶片2和圆筒状的轴毂13。叶轮1固定于旋转轴11，通过马达(驱动装置)20而与旋转轴11一体地向实线箭头方向旋转。旋转轴11的端部插入至轴毂13，叶轮1通过紧固件(未图示)固定于旋转轴11的端部。

后掠叶片2具有：前缘部2a，其从轴毂13以螺旋状延伸；和后缘部2b，其从前缘部2a以螺旋状延伸。后掠叶片2具有从轴毂13向与叶轮1的旋转方向相反的方向延伸的螺旋形状。

如图2所示，在叶轮壳体5上设置有构成涡形室7的蜗旋起始部的舌部10。涡形室7具有沿着叶轮1的周向延伸、同时截面面积逐渐扩大的形状。在涡形室7内流动的液体在舌部10分流，液体的大部分向排出口4流动，而液体的一部分在涡形室7内循环(参照图2所示的虚线箭头)。

图3是图1的B线向视图。如图3所示，在叶轮壳体5上形成有吸入口3和排出口4。吸入口3和排出口4与涡形室7连通。吸入口3形成于壳体内衬8，排出口4形成于壳体主体6。从吸入口3流入的液体通过叶轮1的旋转而沿着周向向涡形室7排出。在涡形室7中流动的液体通过排出口4而向外部排出。

图4是从马达20侧观察叶轮壳体5的内表面的图。在图4中，省略了叶轮1的图示。如图4所示，在叶轮壳体5的内表面、更具体而言在壳体内衬8的内表面8a上形成有从吸入口3以螺旋状延伸到涡形室7的槽18。该槽18是为了通过旋转的叶轮1使液体所含有的纤维状物质从吸入口3向涡形室7移动而设置的。槽18配置于与后掠叶片2的后缘部2b相对的位置。

图5～图9是表示纤维状物质9通过槽18而向涡形室7移送的情形的图。在图5～图9中，槽18以双点划线表示。如图5所示，液体所含有的纤维状物质9通过旋转的叶轮1的前缘部2a而被搬运至槽18的入口，并通过前缘部2a而被推入至槽18内。纤维状物质9在夹在槽18与叶轮1的后缘部2b之间的状态下被旋转的叶轮1的后缘部2b推动而沿着槽18移动(参照图6～图8)。并且，如图9所示，在从叶轮1的轴向观察时后掠叶片2的终端横穿槽18的交点B处，纤维状物质9从槽18向涡形室7释放。后掠叶片2的终端是后缘部2b的外侧端部。

图10是表示由在涡形室7内流动的液体搬运的纤维状物质9的图。如图10所示，交点B相对于叶轮1的中心点位于舌部10的相反侧。在交点B处释放到涡形室7的纤维状物质9一边受到向半径方向外侧的方向起作用的离心力一边由流动的液体在涡形室7内搬运。也就是说，纤维状物质9一边受到向远离舌部10的方向起作用的离心力一边在涡形室7内被移送。因而，纤维状物质9不会钩挂于舌部10，通过排出口4向外部排出。

图11是表示舌部10与交点B之间的位置关系的图。在图11中，基准线RL是将叶轮1的中心点P和舌部10(更具体而言舌部10的顶端)连结的线段，角度线AL是将叶轮1的中心点P和交点B连结的线段。角度θ表示基准线RL与角度线AL所成的角度。在本实施方式中，交点B位于基准线RL的延长线上，角度θ是180度。也就是说，本实施方式的交点B位于最远离舌部10的位置。

通过使交点B位于基准线RL的延长线上，纤维状物质9在最远离舌部10的位置处向涡形室7释放。因而，即使纤维状物质9流入叶轮壳体5内，纤维状物质9也不会钩挂于舌部10，通过排出口4向外部排出。不过，由于纤维状物质9的长度的不同，角度θ也可以不是180度。在例如比较短的纤维状物质流入到叶轮壳体5内的情况下，即使纤维状物质在比图11所示的位置B靠近舌部10的位置处向涡形室7释放，也不会钩挂于舌部10，通过排出口4向外部排出。

图12和图13是表示槽18的其他配置例的图。在图12所示的例子中，角度θ比180度小，在图13所示的例子中，角度θ比180度大。在任一例子中，交点B都相对于叶轮1的中心点位于舌部10的相反侧。

角度线AL与基准线RL所成的角度θ优选处于90度～270度的范围内，进一步优选处于135度～225度的范围内。若角度θ处于该范围内，则纤维状物质就不会钩挂于舌部10，通过排出口4向外部排出。

图14是图1所示的蜗壳泵的叶轮1的立体图。如图14所示，叶轮1具有：圆板状的护罩(shroud)12，其具有供旋转轴11固定的轴毂13；和后掠叶片2，其从轴毂13以螺旋状延伸。在轴毂13形成有供旋转轴11的端部插入的贯穿孔13a。后掠叶片2的整体具有从轴毂13向与叶轮1的旋转方向相反的方向延伸的螺旋形状。

后掠叶片2具有：前缘部2a，其从轴毂13以螺旋状延伸；和后缘部2b，其从前缘部2a以螺旋状延伸。前缘部2a从轴毂13向与叶轮1的旋转方向相反的方向延伸。因而，前缘部2a的外端2d在旋转轴11的旋转方向上与前缘部2a的内端2c相比位于后方。后缘部2b隔开微小间隙而与壳体内衬8的内表面8a相对。在叶轮1旋转时，前缘部2a的外端2d横穿槽18的入口18a(参照图15)而移动。图15是图1所示的蜗壳泵的壳体内衬的剖视图。

图16是图14所示的后掠叶片2的前缘部2a的C-C线剖视图。图17是图14所示的后掠叶片2的前缘部2a的D-D线剖视图。图18是图14所示的后掠叶片2的前缘部2a的E-E线剖视图。如图16、图17、和图18所示，前缘部2a具有在从该前缘部2a的内端2c到外端2d的范围内形成的前侧曲面2e。前侧曲面2e是前缘部2a的最前侧的表面。即，前侧曲面2e是在前缘部2a的旋转方向(即叶轮1的旋转方向)上位于最前侧的、前缘部2a的表面，在从前缘部2a的内端2c到外端2d的范围内形成。

前侧曲面2e的截面是曲率半径r1的圆弧。在本实施方式中，如图16、图17、和图18所示，曲率半径r1在从前缘部2a的内端2c到外端2d的范围内是固定的。前侧曲面2e的曲率半径r1也可以在从前缘部2a的内端2c到外端2d的范围内而不同。例如，前侧曲面2e的曲率半径r1可以随着距轴毂13的距离变大而逐渐变大，也可以逐渐变小。

前缘部2a具有在从其内端2c到外端2d的范围内形成的前侧曲面2e，因此，对于如图19的(a)所示那样载置于前缘部2a上的纤维状物质9，如图19的(b)所示，不会钩挂于前缘部2a，顺利地朝向前缘部2a的外端2d移动，并且如图19的(c)所示，到达前缘部2a的外端2d。因而，前缘部2a能够将纤维状物质9顺利地引导到槽18的入口18a(参照图15)。

图20是表示引导到前缘部2a的外端2d的纤维状物质9通过前侧曲面2e而被推入至槽18中的状态的示意图。如上所述，在叶轮1旋转时，后掠叶片2的前缘部2a的外端2d从在壳体内衬8的内表面8a形成的槽18(参照图15和图4)通过。如图20所示，引导到外端2d的纤维状物质9在该外端2d通过槽18上方时通过前侧曲面2e而被推入至槽18中。由于前侧曲面2e形成到前缘部2a的外端2d，因此，纤维状物质9不会钩挂于前缘部2a的外端2d，通过前侧曲面2e而被推入至槽18中。其结果是，能够可靠地使纤维状物质9向槽18内移动。

如图16、图17、和图18所示，前缘部2a也可以具有在从该前缘部2a的内端2c到外端2d的范围内形成的后侧曲面2f。后侧曲面2f是前缘部2a的最后侧的面。即，后侧曲面2f是在前缘部2a的旋转方向(即叶轮1的旋转方向)上位于最后侧的、前缘部2a的表面，在叶轮1的旋转方向上与前侧曲面2e相比位于后方。后侧曲面2f与前侧曲面2e同样地在从前缘部2a的内端2c到外端2d的范围内形成。

后侧曲面2f的截面是曲率半径r2的圆弧。在本实施方式中，如图16、图17、和图18所示，曲率半径r2在从前缘部2a的内端2c到外端2d的范围内是固定的。后侧曲面2f的曲率半径r2可以与前侧曲面2e的曲率半径r1相同，也可以不同。而且，后侧曲面2f的曲率半径r2也可以从前缘部2a的内端2c到外端2d而不同。例如，后侧曲面2f的曲率半径r2可以随着距轴毂13的距离变大而逐渐变大，也可以逐渐变小。

在前缘部2a不仅具有前侧曲面2e、还具有后侧曲面2f的情况下，能够使纤维状物质9更顺利地在前缘部2a上滑动。其结果是，前缘部2a能够将纤维状物质9顺利地引导到前缘部2a的外端2d。而且，纤维状物质9不容易钩挂于前缘部2a的外端2d。其结果是，前缘部2a的前侧曲面2e能够将纤维状物质9更可靠地推入至槽18的入口18a(参照图15)。

如上所述，随着叶轮1的旋转，前侧曲面2e上的纤维状物质9朝向前缘部2a的外端2d滑动。前侧曲面2e的曲率半径r1相对于前缘部2a的厚度t(参照图16、图17、和图18)之比(即r1/t)越小，则前缘部2a越尖。在r1/t是1/7以上时，确认到：能够将载置于前缘部2a的纤维状物质9朝向前缘部2a的外端2d更顺利地引导，且能够更可靠地推入至槽18中。因而，r1/t优选为1/7以上。

r1/t越大，则蜗壳泵的排出性能越降低。用于抑制蜗壳泵的排出性能的降低、同时使纤维状物质9顺利地向前缘部2a的外端2d滑动的r1/t的最佳值是1/4。因而，更优选r1/t是1/4以上。

图21是前侧曲面2e的曲率半径r1相对于前缘部2a的厚度t之比(r1/t)、以及后侧曲面2f的曲率半径r2相对于前缘部2a的厚度t之比(r2/t)为1/2、且前侧曲面2e与后侧曲面2f连接的前缘部2a的剖视图。如图21所示，在r1/t和r2/t是1/2、前侧曲面2e与后侧曲面2f连接的情况下，前缘部2a的截面成为完整的圆弧。在该情况下，前缘部2a具有最圆的形状，因此，纤维状物质9能够更顺利地在前缘部2a上朝向外端2d滑动。因而，优选r1/t是1/2以下。

如图16、图17、和图18所示，前缘部2a的厚度t随着距轴毂13的距离变大而逐渐减少。另一方面，前侧曲面2e的曲率半径r1和后侧曲面2f的曲率半径r2从前缘部2a的内端2c到外端2d是固定的。因而，r1/t和r2/t随着距轴毂13的距离变大而逐渐变大。根据这样的结构，能够抑制蜗壳泵的排出性能的降低、同时前缘部2a能够将纤维状物质9顺利地朝向槽18的入口18a(参照图15)引导。

上述的实施方式是以具有本发明所属的技术领域中的通常的知识的人能够实施本发明为目的而记载的。只要是本领域技术人员，当然能够想到上述实施方式的各种变形例，本发明的技术构思也能适用于其他实施方式。因而，本发明并不限定于所记载的实施方式，应该是按照由权利要求书定义的技术构思的最宽的范围。

工业实用性

本发明能够通过于移送含有纤维状物质的液体的蜗壳泵。

附图标记的说明

1、100 叶轮

2、101 后掠叶片

2a、101a 前缘部

2b、101b 后缘部

2c 内端

2d 外端

2e 前侧曲面

2f 后侧曲面

3、106 吸入口

4、107 排出口

5、105 叶轮壳体

6 壳体主体

7、113 涡形室

8 壳体内衬

9、109 纤维状物质

10、110 舌部

11、102 旋转轴

12 护罩

13 轴毂

18、108 槽

20 马达

21 机械密封部

RL 基准线

AL 角度线

P 叶轮的中心点

Claims (4)

1.一种蜗壳泵，其特征在于，

该蜗壳泵具备：

具有叶片的叶轮；和

收容所述叶轮的叶轮壳体，

所述叶轮壳体具备涡形室、与所述涡形室连通的吸入口和排出口、及构成所述涡形室的蜗旋起始部的舌部，

所述叶片具有：具有外端的前缘部、和从所述前缘部以螺旋状延伸的后缘部，

在所述叶轮壳体的内表面形成有从所述吸入口延伸到所述涡形室、且配置于与所述后缘部相对的位置的槽，

在从所述叶轮的轴向观察时所述叶片的终端横穿所述槽的交点相对于所述叶轮的中心点位于所述舌部的相反侧，

所述前缘部配置于在所述叶轮旋转时所述外端横穿所述槽的入口而移动的位置，

所述前缘部从轴毂以螺旋状延伸，固定有所述叶轮的旋转轴的端部插入至所述轴毂，

所述叶片具有从所述轴毂向与所述叶轮的旋转方向相反的方向延伸的螺旋形状，

所述前缘部具有前侧曲面，该前侧曲面是在所述叶轮的旋转方向上所述前缘部的最前侧的面。

2.根据权利要求1所述的蜗壳泵，其特征在于，

将所述叶轮的中心点和所述舌部连结的基准线、与将所述叶轮的中心点和所述交点连结的线段所成的角度处于90度～270度的范围内。

3.根据权利要求2所述的蜗壳泵，其特征在于，

所述基准线与所述线段所成的角度处于135度～225度的范围内。

4.根据权利要求3所述的蜗壳泵，其特征在于，

所述交点位于所述基准线的延长线上。

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