CN107407285A - 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。本发明的蜗壳泵具备：叶轮(1)，其与旋转轴(11)一体地旋转；和叶轮壳体(5)，其具有吸入口(3)和涡形室(7)。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)。叶轮(1)具有：轴毂(13)，其供旋转轴(11)固定；和后掠叶片(2)，其从轴毂(13)以螺旋状延伸。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)具有在从前缘部(2a)的内端(2c)到外端(2d)的范围内形成的前侧曲面(2e)。

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17是表示具备具有后掠叶片的叶轮的蜗壳泵的剖视图。如图17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17所示的实线箭头方向旋转。液体由于叶轮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。

在叶轮壳体105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17所示的虚线箭头)。

图18是从吸入口106侧观察收容叶轮100的叶轮壳体105的图，图19从驱动装置侧观察叶轮壳体105的内表面的图。在图19中，省略了叶轮100的图示。如图18和图19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20～图24是表示纤维状物质109通过槽108而向涡形室113移送的情形的图。在图20～图24中，槽108以双点划线表示。如图20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21～图23)。并且，如图24所示，纤维状物质109被向涡形室113释放。

如上所述，纤维状物质109通过旋转的叶轮100的后掠叶片101而被推入至槽108中，之后，如图20～图24所示那样沿着槽108向涡形室113搬运。然而，存在纤维状物质109钩挂于后掠叶片101的前缘部101a而无法将纤维状物质109搬运到槽108的入口的情况。若后续的纤维状物质同样地钩挂于前缘部101a，则纤维状物质在叶轮100上堆积，阻碍叶轮100的旋转。

本发明是鉴于上述的状况而完成的，目的在于提供一种蜗壳泵，能够将液体所含有的纤维状物质向在叶轮壳体的内表面形成的槽顺利地引导、且将纤维状物质向槽可靠地推入并从排出口排出。

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：叶轮，其与旋转轴一体地旋转；和叶轮壳体，其具有吸入口和涡形室，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，所述叶轮具有：轴毂，其供所述旋转轴固定；和后掠叶片，其从所述轴毂以螺旋状延伸，所述后掠叶片具有：前缘部，其从所述轴毂以螺旋状延伸；和后缘部，其从所述前缘部以螺旋状延伸，所述前缘部具有在从该前缘部的内端到外端的范围内形成的前侧曲面。

本发明的优选方案的特征在于，所述前侧曲面的曲率半径相对于所述前缘部的厚度之比处于1/7以上且1/2以下的范围内。

本发明的优选方案的特征在于，所述前侧曲面的曲率半径相对于所述前缘部的厚度之比处于1/4以上且1/2以下的范围内。

本发明的优选方案的特征在于，所述前侧曲面的曲率半径相对于所述前缘部的厚度之比随着距所述轴毂的距离变大而逐渐变大。

本发明的优选方案的特征在于，所述前缘部具有在从该前缘部的内端到外端的范围内形成的后侧曲面。

本发明的优选方案的特征在于，所述后缘部具有从与所述前缘部的外端连接的所述后缘部的始端形成到所述后缘部的终端的前侧角部和后侧角部。

发明效果

根据本发明，后掠叶片的前缘部具有前侧曲面，因此，纤维状物质不会钩挂于前缘部，能够在前缘部上顺利地滑动而移动到槽的入口。而且，纤维状物质通过前侧曲面而被推入至槽中。因而，纤维状物质通过叶轮的旋转而沿着槽移送到涡形室，从排出口排出。

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是图1所示的蜗壳泵的壳体内衬的剖视图。

图6是图1所示的蜗壳泵的叶轮的立体图。

图7是图6所示的后掠叶片的前缘部的C-C线剖视图。

图8是图6所示的后掠叶片的前缘部的D-D线剖视图。

图9是图6所示的后掠叶片的前缘部的E-E线剖视图。

图10中，图10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10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10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11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12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是1/2、且前侧曲面与后侧曲面连接的前缘部的剖视图。

图13是图6所示的后掠叶片的后缘部的F-F线剖视图。

图14是图6所示的后掠叶片的后缘部的G-G线剖视图。

图15是图6所示的后掠叶片的后缘部的H-H线剖视图。

图16是表示横穿槽时的后缘部的剖视图。

图17是表示具备具有后掠叶片的叶轮的蜗壳泵的剖视图。

图18是从吸入口侧观察收容叶轮的叶轮壳体的图。

图19是从驱动装置侧观察叶轮壳体的内表面的图。

图20是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图21是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图22是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图23是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

图24是表示纤维状物质通过槽而向涡形室移送的情形的图。

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16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。利用该机械密封部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的旋转而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。该间隙处于例如0.3mm～0.7mm的范围内。

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具有从其基端向与叶轮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，图5是图1所示的壳体内衬8的剖视图。在图4中，省略了叶轮1的图示。如图4和图5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。

槽18具有连接到吸入口3的入口18a。槽18延伸到壳体内衬8的外周端。该壳体内衬8的外周端位于涡形室7，因此，槽18从吸入口3延伸到涡形室7。

图6是图1所示的蜗壳泵的叶轮1的立体图。如图6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上形成有供旋转轴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5)而移动。

图7是图6所示的后掠叶片2的前缘部2a的C-C线剖视图。图8是图6所示的后掠叶片2的前缘部2a的D-D线剖视图。图9是图6所示的后掠叶片2的前缘部2a的E-E线剖视图。如图7、图8、和图9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7、图8、和图9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也可以从前缘部2a的内端2c到外端2d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10的(a)所示那样载置于前缘部2a上的纤维状物质30，如图10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10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30顺利地引导到槽18的入口18a(参照图5)。

图11是表示引导到前缘部2a的外端2d的纤维状物质30通过前侧曲面2e而被推入至槽18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5和图4)通过。如图11所示，引导到外端2d的纤维状物质30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。由于前侧曲面2e形成至前缘部2a的外端2d，因此，纤维状物质30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。其结果是，能够可靠地使纤维状物质30向槽18内移动。

如图7、图8、和图9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7、图8、和图9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30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30顺利地引导到前缘部2a的外端2d。而且，纤维状物质30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30更可靠地推入至槽18的入口18a(参照图5)。

如上所述，随着叶轮1的旋转，前侧曲面2e上的纤维状物质30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7、图8、和图9)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30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30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12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12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30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7、图8、和图9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30顺利地朝向槽18的入口18a(参照图5)引导。

接着，参照图13、图14、和图15对后缘部2b的形状进行说明。图13是图6所示的后掠叶片2的后缘部2b的F-F线剖视图。图14是图6所示的后掠叶片2的后缘部2b的G-G线剖视图。图15是图6所示的后掠叶片2的后缘部2b的H-H线剖视图。

如图13、图14、和图15所示，后缘部2b具有从与前缘部2a的外端2d连接的后缘部2b的始端形成到后缘部2b的终端2i(参照图6)的前侧角部2g和后侧角部2h。前侧角部2g在后缘部2b的旋转方向(即叶轮1的旋转方向)上形成于该后缘部2b的最前侧。后侧角部2h在后缘部2b的旋转方向(即叶轮1的旋转方向)上形成于该后缘部2b的最后侧，且在叶轮1的旋转方向上与前侧角部2g相比位于后方。前侧角部2g和后侧角部2h从与前缘部2a的外端2d连接的后缘部2b的始端形成到后缘部2b的终端2i(参照图6)。前侧角部2g和后侧角部2h与前缘部2a的前侧曲面2e和后侧曲面2f相对照地构成为刃那样具有角的边缘部。

图16是表示横穿槽18时的后缘部2b的剖视图。如图16所示，通过前侧曲面2e而被推入至槽18中的纤维状物质30一边钩挂于前侧角部2g和后侧角部2h，一边沿着槽18移动。因而，后缘部2b能够容易地使纤维状物质30移动到涡形室7。而且，如图16所示，能够期待沿着槽18移动的纤维状物质30被前侧角部2g和后侧角部2h、以及槽18的角部18c、18d夹持而被切断的效果。分割后的纤维状物质30与通过叶轮1的旋转而被移送的液体一起向涡形室7移送，通过排出口4排出。其结果是，能够防止蜗壳泵被纤维状物质30堵塞。

本实施方式的叶轮1是利用例如铸造制造的。也可以通过对金属块进行磨削加工来制造本实施方式的叶轮1。在利用铸造来制造叶轮1的情况下，可以使用在与在前缘部2a的前侧曲面2e和后侧曲面2f相对应的部分形成有凹状曲面的铸模来制造叶轮1，也可以通过对铸造后的叶轮1实施研磨加工、磨削加工等机械加工，来形成前侧曲面2e和后侧曲面2f。而且，在利用铸造来制造叶轮2的情况下，为了将后缘部2b的前侧角部2g和后侧角部2h形成为刃形状的角部，优选对前侧角部2g和后侧角部2h实施研磨加工、磨削加工等机械加工。

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，应解释成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

本发明能够利用于移送含有纤维状物质的液体的蜗壳泵。

附图标记说明

1 叶轮

2 后掠叶片

2a 前缘部

2b 后缘部

2c 内端

2d 外端

2e 前侧曲面

2f 后侧曲面

2g 前侧角部

2h 后侧角部

2i 终端

3 吸入口

4 排出口

5 壳体

6 壳体主体

7 涡形室

8 壳体内衬

8a 内表面

10 舌部

11 旋转轴

12 护罩

13 轴毂

13a 贯穿孔

18 槽

20 马达

21 机械密封部

30 纤维状物质

Claims (6)

1.一种蜗壳泵，其特征在于，具备：

叶轮，其与旋转轴一体地旋转；和

叶轮壳体，其具有吸入口和涡形室，

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，

所述叶轮具有：

轴毂，其供所述旋转轴固定；和

后掠叶片，其从所述轴毂以螺旋状延伸，

所述后掠叶片具有：

前缘部，其从所述轴毂以螺旋状延伸；和

后缘部，其从所述前缘部以螺旋状延伸，

所述前缘部具有在从该前缘部的内端到外端的范围内形成的前侧曲面。

2.根据权利要求1所述的蜗壳泵，其特征在于，

所述前侧曲面的曲率半径相对于所述前缘部的厚度之比处于1/7以上且1/2以下的范围内。

3.根据权利要求2所述的蜗壳泵，其特征在于，

所述前侧曲面的曲率半径相对于所述前缘部的厚度之比处于1/4以上且1/2以下的范围内。

4.根据权利要求2所述的蜗壳泵，其特征在于，

所述前侧曲面的曲率半径相对于所述前缘部的厚度之比随着距所述轴毂的距离变大而逐渐变大。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的蜗壳泵，其特征在于，

所述前缘部具有在从该前缘部的内端到外端的范围内形成的后侧曲面。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的蜗壳泵，其特征在于，

所述后缘部具有从与所述前缘部的外端连接的所述后缘部的始端形成到所述后缘部的终端的前侧角部和后侧角部。