CN109804163A

CN109804163A - 叶轮

Info

Publication number: CN109804163A
Application number: CN201780059569.7A
Authority: CN
Inventors: 塚本浩司
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2019-05-24
Anticipated expiration: 2037-10-05
Also published as: US20190242379A1; EP3540227A4; US11053937B2; CN109804163B; WO2018088077A1; JP6445225B2; EP3540227A1; JPWO2018088077A1

Abstract

本发明的叶轮(10)安装于设置于壳体(40)的内部空间的旋转轴(50)，且具备固定于旋转轴(50)的筒部(20)、和从该筒部(20)朝向外径向突出且前端(31)与壳体(40)的内周面(41)自如滑动地接触的多个叶片部(30)。多个叶片部分别在自由状态下形成朝向旋转轴(50)的旋转方向后方侧B弯曲的形状，并且具有旋转轴(50)的旋转方向前方侧(A)的伸展面(32)和旋转轴(50)的旋转方向后方侧(B)的压缩面(33)。叶片部(30)的压缩面(33)侧的根部(35)的曲率半径被形成为比叶片部(30)的伸展面(32)侧的根部(34)的曲率半径大。

Description

叶轮

技术领域

本发明涉及一种用于泵装置的叶轮。

背景技术

目前已知一种用于图6及图7所示的泵装置等的叶轮510。该叶轮510具备筒部520，该筒部520安装于插通至壳体540的轴孔542的旋转轴550；以及多个叶片部530，该叶片部530从该筒部520朝向外径向突出。另外，该叶片部530由橡胶状弹性体构成，在图6及图7(a)所示的自由状态下形成放射状的直线形状，并且在图7(b)所示的安装状态下前端531与壳体540的内周面541自如滑动地接触。

如图7(b)所示，在将叶片部530向旋转方向后方侧B弯曲的同时，该叶轮510被安装于相对于壳体540的内周面541偏心的旋转轴550。而后，旋转轴550向旋转方向前方侧A旋转，由此叶片部530与壳体540的内周面541发生滑动，利用在随之的叶片部530a和相邻的叶片部530b之间的空间发生的容积变化，从而能够将液体从泵吸入口向泵喷出口移送。

但是，如图6所示，就上述结构的叶轮510而言，在自由状态下叶片部530为放射状的直线形状，且旋转轴550相对于壳体540的内周面541偏心，因此，在旋转轴550和壳体540的内周面541之间的径向宽度最小的圆周上的位置叶片部530的变形特别大。因此，如图7(b)所示，由于在叶片部530的根部产生应变集中，从而产生褶皱X，由于褶皱X扩大，从而向壳体540的内周面541的斥力减小，既而发展成大的裂缝，可能出现泵喷出性能降低或叶片部530断开。

在此，如图8所示，可以考虑通过将叶片部530设为薄壁来缓和叶片部530的应变集中。但是，如图8(a)所示，如果为了防止褶皱的产生而相对于图7(a)所示的叶片部530使叶片部530的厚度薄化，则如图8(b)所示，由于叶片部530的刚性降低，从而在叶片部530的根部会产生大的弯曲X'，叶片部530离开壳体540的内周面541。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平5－10799号公报

专利文献2：日本特开平5－306687号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于上述方面进行的，其技术课题在于提供一种叶轮，该叶轮能够在防止因应变集中而在叶片部产生褶皱的同时，确保叶片部对壳体的斥力。

用于解决问题的技术方案

为了解决上述的技术课题，本发明的叶轮安装于设置于壳体的内部空间的旋转轴上，其中，所述叶轮具备固定于所述旋转轴的筒部、和从所述筒部朝向外径向突出且前端与所述壳体的内周面自如滑动地接触的叶片部，所述叶片部在自由状态下形成朝向所述旋转轴的旋转方向后方侧弯曲的形状，并且具有所述旋转轴的旋转方向前方侧的伸展面和所述旋转轴的旋转方向后方侧的压缩面，所述叶片部的压缩面侧的根部的曲率半径被形成为比所述叶片部的伸展面侧的根部的曲率半径大。

另外，本发明的叶轮安装于设置于壳体的内部空间的旋转轴上，其中，所述叶轮具备固定于所述旋转轴的筒部、和从所述筒部朝向外径向突出且前端与所述壳体的内周面自如滑动地接触的叶片部，所述叶片部在自由状态下形成朝向所述旋转轴的旋转方向后方侧弯曲的形状，并且具有所述旋转轴的旋转方向前方侧的伸展面和所述旋转轴的旋转方向后方侧的压缩面，所述叶片部的径向长度为9～15mm，所述叶片部的径向长度为W₁，所述叶片部的伸展面侧的根部的曲率半径为R₁₁，并满足R₁₁＝0.1W₁～0.5W₁的关系，所述叶片部的径向长度为W₁，所述叶片部的压缩面侧的根部的曲率半径为R₁₂，并满足R₁₂＝0.1W₁～0.5W₁的关系，所述叶片部的径向长度为W₁，所述叶片部的压缩面侧的径向中央部的曲率半径为R₁₃，并满足R₁₃＝0.5W₁～1.0W₁的关系，所述叶片部的径向长度为W₁，所述叶片部的伸展面侧的径向中央部的曲率半径为R₁₄，并满足R₁₄＝2W₁～6W₁的关系，将所述叶片部的前端附近的伸展面相对于叶轮直径线的倾斜角度θ₁设定为4～9°，将所述叶片部的前端附近的压缩面相对于叶轮直径线的倾斜角度θ₂设定为5～10°。

发明效果

根据本发明的叶轮，在形成预先弯曲的形状以使叶片部容易弯曲的同时，形成大的压缩面侧的根部的曲率半径，因此，能够在防止因应变集中而在叶片部产生褶皱的同时，确保叶片部对壳体的斥力。

另外，即便是叶片部的径向长度为9～15mm的小型叶轮的叶片部，也能够在防止因应变集中而在叶片部产生褶皱的同时，确保叶片部对壳体的斥力。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的叶轮的自由状态下的形状的剖视图；

图2是表示本发明的第一实施方式的叶轮的叶片部的主要部分放大图；

图3是表示本发明的第一实施方式的叶轮的安装状态下的形状的剖视图；

图4是本发明的第二实施方式的叶轮中具备的筒部的主视图；

图5是本发明的第二实施方式的叶轮中具备的特定叶片部的剖视图；

图6是表示第一现有技术的叶轮的自由状态下的形状的俯视图；

图7(a)是表示第一现有技术的叶轮的叶片部的主要部分放大图，图7(b)是表示在第一现有技术的叶轮的叶片部产生褶皱的状态的剖视图；

图8(a)是表示第二现有技术的叶轮的叶片部的主要部分放大图，图8(b)是表示在第二现有技术的叶轮的叶片部产生褶皱的状态的剖视图。

具体实施方式

接下来，基于附图对实施方式的叶轮10进行详细说明。

第一实施方式

本实施方式的叶轮10为用于泵装置等的部件，且如图1～图3所示，具备：环状的筒部20，环状的筒部20固定于设置于壳体40的轴孔42内的旋转轴50；以及多个叶片部30，叶片部30从该筒部20朝向外径向突出。

筒部20由树脂材料构成。另外，该筒部20具备旋转轴50插通的插通孔21、和设置于该插通孔21的圆周上一部分且固定旋转轴50的切口部22。

叶片部30为由硬度为Hs50～70的氯丁橡胶等橡胶材构成的部件，且如图1～图3所示，在圆周上均分地从筒部20朝向外径向突出，前端31与壳体40的内周面41自如滑动地接触的同时，在自由状态下形成向旋转轴50的旋转方向后方侧B弯曲的形状。另外，叶片部30在其根部具备位于旋转轴50的旋转方向前方侧A的截面圆弧形状的伸展面32、和位于旋转轴50的旋转方向后方侧B的，同样的截面圆弧形状的压缩面33，该压缩面33侧的根部35的曲率半径R₂设定得比伸展面32侧的根部34的曲率半径R₁大，即，压缩面33的曲率半径R₂设定得比伸展面32的曲率半径R₁大。

而且，优选的是，以下述所示的尺寸制造图1所示的本实施方式的叶轮10。此外，本发明的叶轮不限于下述所示的尺寸的范围。

叶片部30的径向长度W被设为20～30mm。因此，该实施方式的叶轮10为叶片部30的径向长度W大的大型叶轮。

如果叶片部30的径向长度为W，叶片部30的伸展面32侧的根部34的曲率半径为R₁，则优选为R₁＝0.1W～0.4W，如果为W＝20～30mm，则优选为R₁＝2.5～10mm，更优选为R₁＝3～6mm。

另外，如果叶片部30的径向长度为W，叶片部30的压缩面33侧的根部35的曲率半径为R₂，则优选为R₂＝0.5W～1.2W，如果为W＝20～30mm，则优选为R₂＝12～30mm，更优选为R₂＝18～21mm。

另外，如果叶片部30的径向长度为W，叶片部30的压缩面33侧的径向中央部C的曲率半径为R₃，则优选为R₃＝0.8W～1.8W，如果为W＝20～30mm，则优选为R₃＝20～45mm，更优选为R₃＝28～32mm。

另外，如果叶片部30的径向长度为W，叶片部30的伸展面32侧的径向中央部C的曲率半径为R₄，则优选为R₄＝1W～5W，如果为W＝20～30mm，则优选为R₄＝25～125mm，更优选为R₄＝75～85mm。

另外，就叶片部30的前端31附近的伸展面32而言，优选将相对于叶轮10的直径线的倾斜角度θ₁设定为3～9°。进一步地，更优选将该倾斜角度θ₁设定为6～8°。

另外，就叶片部30的前端31附近的压缩面33而言，优选将相对于叶轮10的直径线的倾斜角度θ₂设定为1～5°。进一步地，更优选将该倾斜角度θ₂设定为1.5～3.5°。

而后，将上述结构的叶轮10安装在相对于壳体40的内周面41偏心的旋转轴50上，且旋转轴50向旋转方向前方侧A旋转，从而叶片部30与壳体40的内周面41产生滑动，各叶片部30依次朝向旋转方向后方侧B弯曲。在此，由于叶片部30弯曲，叶片部30a和相邻的叶片部30b之间的空间减少，由此，该空间内的液体变为高压而被喷出到未图示的喷出口。而且，由于叶片部30发挥弹性复原力，当叶片部30a和相邻的叶片部30b之间的空间增大时，该空间内的液体变为低压而被吸入到未图示的吸入口。

如上，根据本实施方式的叶轮10，伴随旋转轴50的旋转，叶片部30a和相邻的叶片部30b之间的空间中反复发生容积变化，由此，能够将液体依次从图3的右侧向左侧导入。

另外，根据本实施方式的叶轮10，如图2所示，叶片部30形成向旋转方向后方侧B弯曲的形状，因此，与图7(a)及图8(a)所示的自由状态下形成直线形状的现有技术的叶片部530相比，因为使叶片部30整体顺滑地弯曲，所以能够抑制局部的应变集中的发生，防止在叶片部30产生褶皱，由此提高叶轮10的耐久性。

另外，根据本实施方式的叶轮10，将叶片部30的压缩面33侧的根部35的曲率半径R2设定得比伸展面32侧的根部34的曲率半径R1大，因此，叶片部30不能超出所需范围而向旋转方向后方侧B弯曲。由此，能够相对于叶片部30的壳体40确保一定的斥力。

另外，根据本实施方式的叶轮10，叶片部30的前端31附近的伸展面32及压缩面33相对于叶轮10的直径线倾斜，因此，能够进一步防止褶皱的产生。

另外，根据本实施方式的叶轮10，自由状态下的叶片部30的形状是弯曲的，因此，能够容易地将叶片部30组装于设置于壳体40的旋转轴50。

另外，就本实施方式的叶轮10而言，因为仅通过叶片部30的形状的变更发挥上述作用效果，所以能够以与现有技术的叶轮510同等的成本进行制造。

此外，本发明的叶轮通过使叶片部的壁厚变薄，应变降低，进而叶片部的褶皱更加难以产生。

第二实施方式

在上述第一实施方式的叶轮10中，如图4所示，筒部20有时会是由树脂或金属等构成的钢材制的套筒20A，在该钢材制的套筒20A上其内周面的圆周上一处设置有用于形成旋转轴50的制动器的键槽20Aa，为了强化设置有该键槽20Aa的部分，在与键槽20Aa在圆周上对应的位置上其外周面会设置圆周上的一部分隆起的隆起部20Ab。在该情况下，由于均分地设置于套筒20A的外周侧的多个叶片部30的外径尺寸全部是一定的，因此仅在与键槽20Aa及隆起部20Ab圆周上对应的位置的特定叶片部30A形成为其叶片长度比其它叶片部30的叶片长度短。

在此，对于该特定叶片部30A，如上述第一实施方式，如果特定叶片部30A的压缩面33侧的根部35的曲率半径形成为比特定叶片部30A的伸展面32侧的根部34的曲率半径大，则压缩面33侧的根部35的橡胶量变得过大，其结果，特定叶片部30A的压缩面33侧的根部35和长度方向中央部(径向中央部)36的边界位置成为应变集中部，在此会产生褶皱。另外，可以说，即使没有设置隆起部20Ab，在叶片部30的径向长度分别为9～15mm左右的小型叶轮中也一样的。

因此，特定叶片部30A或叶片部30的长度小的情况时，优选采用如下形状。

即，优选以图5中放大表示的尺寸进行制造。此外，本发明的叶轮不限于下述所示的尺寸的范围。

特定叶片部30A或叶片部30的径向长度W₁如上述所示为9～15mm。

如果特定叶片部30A或叶片部30的径向长度为W₁，特定叶片部30A或叶片部30的伸展面32侧的根部34的曲率半径为R₁₁，则优选为R₁₁＝0.1W₁～0.5W₁，如果为W₁＝9～15mm，则优选为R₁₁＝1～5mm。

另外，如果特定叶片部30A或叶片部30的径向长度为W₁，特定叶片部30A或叶片部30的压缩面33侧的根部35的曲率半径为R₁₂，则优选为R₁₂＝0.1W₁～0.5W₁，如果为W₁＝9～15mm，则优选为R₁₂＝1～5mm。

另外，如果特定叶片部30A或叶片部30的径向长度为W₁，特定叶片部30A或叶片部30的压缩面33侧的径向中央部的曲率半径为R₁₃，则优选为R₁₃＝0.5W₁～1.0W₁，如果为W₁＝9～15mm，则优选为R₁₃＝5～10mm。

另外，如果特定叶片部30A或叶片部30的径向长度为W₁，特定叶片部30A或叶片部30的伸展面32侧的径向中央部的曲率半径为R₁₄，则优选为R₁₄＝2W₁～6W₁，如果为W₁＝9～15mm，则优选为R₁₄＝20～60mm。

另外，就特定叶片部30A或叶片部30的前端31附近的伸展面32而言，优选将相对于叶轮10的直径线的倾斜角度θ₁设定为4～9°。而且，更优选将该倾斜角度θ₁设定为5～8°。

另外，就特定叶片部30A或叶片部30的前端31附近的压缩面33而言，优选将相对于叶轮10的直径线的倾斜角度θ₂设定为5～10°。而且，更优选将该倾斜角度θ₂设定为7～10°。

而且，通过这样设定各曲率尺寸或倾斜角度，上述应变集中部被配置在压缩面33侧的长度方向中央部36的曲面内，应变集中部上的曲面接缝不再存在，压缩面33侧的根部35的橡胶量减少，因此，褶皱难以产生。

因此，即使在特定叶片部30A或叶片部30的长度小的情况下也与其它叶片部30同样，能够在防止因应变集中而产生褶皱的同时，确保对特定叶片部30A或叶片部30的壳体40的斥力。

此外，有时会在圆周上设置有多个隆起部20Ab。另外，有时会在不与键槽20Aa对应的位置也设置有隆起部20Ab。

符号说明

10 叶轮

20 筒部

21 插通孔

22 切口部

30 叶片部

30A 特定叶片部

31 前端

32 伸展面

33 压缩面

34、35 根部

36 长度方向中央部

C 径向中央部

W 径向长度

40 壳体

41 内周面

42 轴孔

50 旋转轴

A 旋转方向前方侧

B 旋转方向后方侧

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种叶轮，安装于设置于壳体的内部空间的旋转轴上，其特征在于，

所述叶轮具备固定于所述旋转轴的筒部、和从所述筒部朝向外径向突出且前端与所述壳体的内周面自如滑动地接触的叶片部，

所述叶片部在自由状态下形成朝向所述旋转轴的旋转方向后方侧弯曲的形状，并且具有所述旋转轴的旋转方向前方侧的伸展面和所述旋转轴的旋转方向后方侧的压缩面，

所述叶片部的压缩面侧的根部的曲率半径被形成为比所述叶片部的伸展面侧的根部的曲率半径大。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，

所述叶片部的径向长度为9～15mm，

所述叶片部的径向长度为W₁，所述叶片部的伸展面侧的根部的曲率半径为R₁₁，并满足R₁₁＝0.1W₁～0.5W₁的关系，

所述叶片部的径向长度为W₁，所述叶片部的压缩面侧的径向中央部的曲率半径为R₁₃，并满足R₁₃＝0.5W₁～1.0W₁的关系，

所述叶片部的径向长度为W₁，所述叶片部的伸展面侧的径向中央部的曲率半径为R₁₄，并满足R₁₄＝2W₁～6W₁的关系，

将所述叶片部的前端附近的伸展面相对于叶轮直径线的倾斜角度θ₁设定为4～9°，

将所述叶片部的前端附近的压缩面相对于叶轮直径线的倾斜角度θ₂设定为5～10°。

Claims

2.一种叶轮，安装于设置于壳体的内部空间的旋转轴上，其特征在于，

所述叶片部的径向长度为9～15mm，

所述叶片部的径向长度为W₁，所述叶片部的压缩面侧的根部的曲率半径为R₁₂，并满足R₁₂＝0.1W₁～0.5W₁的关系，