JP2018503024A - 流体作動ポンプ用遠心羽根車および羽根車の製造方法 - Google Patents

Abstract

遠心羽根車、特に流体作動ポンプ用の遠心羽根車は、半径方向に延びる複数の羽根が配置される空間を形成するように同軸でかつ互いに対向して配置された第１円板体と第２円板体とを備えている。羽根車は中心部に伝動軸に結合するための手段を備えている。羽根車は互いに結合される第１羽根車部と第２羽根車部を備え、第１羽根車部は、第１円板体と、羽根の一部を有し、第２羽根車部は、第２円板体と、羽根の残りを有する。また、本発明は、遠心羽根車、特に流体作動ポンプ用の遠心羽根車を製造する方法に関するものである。

Description

本発明は、遠心羽根車、特に流体作動ポンプ用の遠心羽根車および羽根車の製造方法に関するものである。

公知であるように、遠心羽根車は一般に複数の羽根を収容する空間を形成するように互いに対向した対をなす円板体を備えており、前記複数の羽根は対応する数の流路を形成するとともに前記２枚の円板体を強固に接続している。
羽根車は、羽根車をポンプまたは他の機械の伝動軸に接続することを可能とするハブまたは同等の連結装置を備えている。
近年、多くの製造者は、製造の容易性、低製造コスト、部品の軽量化及び酸化がないことの理由から、プラスチック（樹脂）のみからなる羽根車を製造している。
今では、高分子材料は、実際に、多くの場合に金属の特性より優れているとは言わないまでも同じくらいの特性を有している。

しかしながら、プラスチックによって得られ且つプラスチックの変形技術によって得られる可能性を、可能な限り最高な方法で活用するためには、従来の決まりきった技術のルールとは異なるルールに従って部品をデザインすることが必要である。
この点に関して、例えば、プラスチックの加工性は羽根車の形状をより効果的にデザインすることを可能とするけれども、多くの場合、このプラスチックの加工性が製造における複雑さを増加させる。
現在、射出成形されたプラスチック材料からなる流体羽根車のデザインにおいて製造者によって最も採用されている方法は、通常、超音波溶接によって互いに結合される前の２つの部品を用意することである。
１つの部品は一般に駆動軸に接続するための部品と液体を移動させるための羽根とを含み、他の部品は羽根車にふたをして液体が移動する羽根流路を形成するための円板の一種からなる。

この組立技術は一見簡単であるように見えるが、射出成形は、完成品の取り出しを可能とするために、製造工程の最後に開かれる２つの部品によって構成されている金型の使用を必要とすることを考慮しなければならない。
部品が金型の開放動作に対してアンダーカット形状に配置されている複数の表面を有する場合には、アンダーカットに配置されているボリュームは、プレスの動作によって作動される往復台として知られている可動部品によって得られる。
アンダーカット形状に配置されている部品が複雑な形状を持つほど、往復台の動きがより複雑になり、非直線移動又は複合移動を必要する。
従って、羽根車が多数の羽根を備えるか或いは複雑な形状を備える場合には、製造者によって通常採用されている部品の分割は、射出成形技術では成形することが不可能であるということをもたらすか、又はその製造コストを相当に増加させることになる金型の複雑さをもたらす。

この発明の目的は、上述した問題を解決することであり、可能な限り最高な方法で高分子材料の性質を活用することを可能とし、同時に金型の製作の際および成形の際に部品の形状の利点を損なわないことを可能とする遠心羽根車、特に流体作動ポンプ用の遠心羽根車および前記羽根車の製造方法を提供することである。
この目的の範囲内において、本発明の特定の目的は、必要とされる射出成形金型の複雑さを減らし、従って射出成形金型のコストを減らすための羽根車および羽根車の製造方法を考案することである。
本発明の別の目的は、種々の部品の位相調整の問題を解決することを可能とする羽根車および羽根車の製造方法を提供することである。
本発明の別の目的は、高い信頼性があり且つ安価な羽根車および羽根車の製造方法を提供することである。

この目的、これ以降より明らかになるこれらの目的および他の目的は、流体作動ポンプ用の遠心羽根車であって、半径方向に延びる複数の羽根が配置される空間を形成するように同軸でかつ互いに対向して配置された第１円板体と第２円板体とを備え、前記羽根車は中心部に伝動軸に連結するための手段を備え、前記羽根車は、互いに結合される第１羽根車部と第２羽根車部とを備え、前記第１羽根車部は、前記第１円板体と、前記羽根の一部を有し、前記第２羽根車部は、前記第２円板体と、前記羽根の残りを有することを特徴とする遠心羽根車によって達成される。

この目的およびこれらの目的は、遠心羽根車、特に流体作動ポンプ用の遠心羽根車を製造する方法であって、前記羽根車が備えている羽根の一部を備えるとともに、伝動軸と機械的に連結されるハブを中心部に備えた第１円板体を有する第１羽根車部を設け、前記羽根車が備えている羽根の残りの部分を備えるとともに、貫通孔を中心部に備えた第２円板体を有する第２羽根車部を設け、前記第１羽根車部と前記第２羽根車部とを相互に結合し、前記第１円板体を前記第２円板体に対して同軸にかつ対向して配置し、前記第１円板体に接続された羽根と前記第２円板体に接続された羽根とを組み合せ、前記羽根を前記羽根車の対称軸の周りに分布させることを特徴とする遠心羽根車の製造方法によって達成される。

さらなる特徴および利点は、添付の図面に非限定的な例として示された本発明に係る遠心羽根車、特に流体作動ポンプ用の遠心羽根車の、好ましいが限定的でない実施形態の説明からより明確になるであろう。
図１は、本発明に係る方法によって得られた本発明に係る羽根車の平面図である。 図２は、図１のII-II面断面図である。 図３は、本発明に係る方法によって得られた本発明に係る羽根車部の平面図である。 図４は、図３のIV-IV面断面図である。 図５は、図３の羽根車部の底面図である。 図６は、本発明に係る方法によって得られた本発明に係る別の羽根車部の斜視図である。 図７は、図６の羽根車部の底面図である。 図８は、図７のVIII-VIII面断面図である。

参照する上記図面において、遠心羽根車、特に流体作動ポンプ用の遠心羽根車は、符号１によって示される。
本発明によれば、羽根車１は、互いに結合される第１羽根車部１０と第２羽根車部２０とによって形成されている。第１羽根車部１０は、複数の第１羽根１２を有した第１円板体１１を有する。
第１羽根１２は、羽根車部１０の対称軸の周りで半径方向に延びており、羽根車１上に存在する羽根全体のうちの一部のみを構成している。
本発明の実施例においては、第１羽根１２は羽根車１上に存在する羽根の半分に相当し、それ故、羽根車１は必然的に偶数の羽根を有している。
しかしながら、本発明の他の実施例では、２つの羽根車部１０と２０の間に、羽根が異なった分布で配置されてもよいということは、当業者には明らかである。

好ましくは、第１円板体１１の中心部に、伝動軸（図示せず）と機械的に連結されることが可能に構成されたハブ１３または同等の連結装置がある。
同様に、第２羽根車部２０は、該羽根車部の対称軸の周りで半径方向に延びる複数の第２羽根２２を有した第２円板体２１を備えている。
第２羽根２２は羽根車１上に存在する羽根全体うちの残りの部分を構成している。
本実施例では、第２羽根２２は羽根車１の羽根の残りの半分に相当している。
換言すれば、図示例においては、羽根車１の羽根の半分は第１円板体１１から延び、羽根の残りの半分は第２要素２０から延びている。
この点に関して、第１羽根車部１０に羽根の半分を、第２羽根車部２０に羽根の残りの半分を配置するためには、２つの羽根車部１０，２０が相互に結合されて羽根車１を構成した時のこれら羽根車部間の距離の２倍の距離で、製造中の各羽根車部の羽根を位置させる、ということが極めて重要である。
また、第２羽根車部２０は、第２円板体２１の中心部に形成されている貫通孔２３を有している。
好ましくは、貫通孔２３は、伝動軸よりも大きな断面を有しており、羽根車１の吸込口を形成する。
羽根車１において、第２羽根車部２０は第１羽根車部１０と同軸で且つ対向しており、第１円板体１１と第２円板体２１との間に半径方向に延びる複数の流路を形成するために、羽根２２および１２は羽根車１の対称軸の周りに分布している。

実施例においては、２つの羽根車部１０および２０が相互に結合される時に、前記流路を形成するために羽根１２は羽根２２と交互かつ均等に配置されている。
第１羽根車部１０に対する第２羽根車部２０の正しい配置は、流路に均一な寸法を与えることを可能とする位相調整手段によって確保される。
図示例においては、位相調整手段は羽根１２から突出した突起部１４によって構成されており、これら突起部１４は第２円板体２１に形成された対応する数のシート部２４に組み合うようになっている。
好ましいが限定的ではない実施例によれば、２つの羽根車部１０および２０は熱可塑性プラスチック材料からなり、超音波ビームによって作られる溶接スポットによって互いに結合されている。
好ましくは、溶接接合部は羽根１２と第２円板体２１との間の接触点に、および羽根２２と第１円板体１１との間の接触点に設けられている。
この点に関して、羽根１２および２２が、それぞれ、溶接を目的とするエッジ部に形成された突起部１５および２５を備えている、ということに注目すべきである。
有利なことには、突起部１５および２５は、超音波ビームによって運ばれたエネルギーを実質的に溶接接合部に集中させることを可能とする。
別の実施例によれば、図示はしないが、２つの羽根車部１０および２０は、高い接着特性を持った接着剤または高分子樹脂などの化学的固定手段によって相互に結合される。
別の実施例によれば、図示はしないが、２つの羽根車部１０および２０は、ネジ、リベットなどの機械的な固定手段によって相互に結合される。

本発明によれば、遠心羽根車、特に流体作動ポンプ用の遠心羽根車の製造方法も提供される。
本発明による方法は、上述した羽根車の製造のために有利に使用されるが、本発明による方法は、異なった構造を持った羽根車および異なった用途の羽根車を製造するためにも使用されうる。
本発明による方法は、第１羽根車部１０と第２羽根車部２０を、好ましくは成形、例えば射出成形によって形成し、その後、２つの羽根車部を互いに結合する工程を含む。
第１羽根車部１０は第１円板体１１を備える。この第１円板体１１は、羽根１２を備えるとともに、伝動軸と機械的に連結されうるハブ１３を中心部に備える。
図示例では、羽根１２の数は、羽根車１上に存在する羽根全体の数の半分に相当する。
同様に、第２羽根車部２０は第２円板体２１を備える。この第２円板体２１は、羽根２２を備えるとともに、伝動軸よりも直径が大きい貫通孔１３を中心部に有する。
図示例では、羽根２２の数は、羽根車１上に存在する羽根全体の数の半分に相当する。
このように形成された２つの羽根車部１０および２０は、その後に、好ましくは超音波溶接によって互いに結合される。

溶接作業は、第１羽根車１０が第２羽根車部２０と同軸でかつ対向するように２つの羽根車部１０および２０を配置することから始まる。
その後、羽根１２の自由エッジ部が第２円板体２１に隣接し、第２円板体２１と接触するように配置され、羽根２２の自由エッジ部が第１円板体１１に隣接し、第１円板体１１と接触するように配置される。
有利なことには、溶接工程の間の２つの羽根車１０および２０の正確な位相調整は、一方の羽根車部に、他方の羽根車部に設けられた対応する数のシート部２４に組み合う突起部１４を形成することによって確保される。
ここで、羽根車部１０および２０に垂直方向の荷重を加えながら、ソノトロード、すなわち音波発振部によって、超音波ビームを羽根車部１０および２０の少なくとも一方に照射する。
本発明に係る遠心羽根車、特に流体作動ポンプ用の遠心羽根車および前記羽根車の製造方法は、意図した目的を実用上では完全に達成するということが分かった。
特に、本発明による羽根車および方法は、可能な限り最高な方法で高分子材料の性質を活用することを可能とし、同時に金型の製作の際および成形の際、部品の形状の利点を損なわないことを可能とする、ということは明らかである。
この点に関して、羽根の半分は第１羽根車部に配置され、羽根の他の半分は第２羽根車部に配置されるということは、製造中の各羽根車部の羽根を、完成品の羽根車の２倍の距離に位置させる、ということに注意すべきである。
このことは射出成形金型の複雑さを減らし、従って完成品のコストをも減らすということにつながる。
この方法は、上述した解決手段を採用することによって、起こりうる位相調整の問題をも解決することを可能とする。

Claims (12)

1. 流体作動ポンプ用の遠心羽根車であって、
   半径方向に延びる複数の羽根が配置される空間を形成するように同軸でかつ互いに対向して配置された第１円板体と第２円板体とを備え、
   前記羽根車は中心部に伝動軸に連結するための手段を備え、
   前記羽根車は、互いに結合される第１羽根車部と第２羽根車部とを備え、
   前記第１羽根車部は、前記第１円板体と、前記羽根の一部を有し、
   前記第２羽根車部は、前記第２円板体と、前記羽根の残りを有することを特徴とする遠心羽根車。
2. 前記第１円板体から延びる羽根は前記第２円板体から延びる羽根と組み合わされ、前記羽根が前記羽根車の対称軸の周りに分布されていることを特徴とする請求項１記載の羽根車。
3. 前記羽根車部は位相調整手段を備えることを特徴とする請求項１記載の羽根車。
4. 前記位相調整手段は、一方の羽根車部に形成された２以上の突起部からなり、該２以上の突起部は他方の羽根車部に形成された対応する数のシート部に組み合うようになっていることを特徴とする請求項３記載の羽根車。
5. 前記第１羽根車部は、超音波ビームにより形成された溶接接合部によって前記第２羽根車部と結合されていることを特徴とする請求項１記載の羽根車。
6. 前記羽根は、前記超音波ビームによって送られたエネルギーを実質的に前記溶接接合部に集中させる突起部を備えることを特徴とする請求項５記載の羽根車。
7. 前記第１羽根車部は化学的固定手段によって前記第２羽根車部と結合されていることを特徴とする請求項１記載の羽根車。
8. 前記第１羽根車部は機械的固定手段によって前記第２羽根車部と結合されていることを特徴とする請求項１記載の羽根車。
9. 伝動軸に連結するための前記手段は、前記伝動軸と機械的に連結されるハブと、前記伝動軸の直径より大きな直径を有した貫通孔とを有し、前記ハブは前記第１円板体に形成され、前記貫通孔は前記第２円板体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の羽根車。
10. 遠心羽根車、特に流体作動ポンプ用の遠心羽根車を製造する方法であって、
    前記羽根車が備えている羽根の一部を備えるとともに、伝動軸と機械的に連結されるハブを中心部に備えた第１円板体を有する第１羽根車部を設け、
    前記羽根車が備えている羽根の残りの部分を備えるとともに、貫通孔を中心部に備えた第２円板体を有する第２羽根車部を設け、
    前記第１羽根車部と前記第２羽根車部とを相互に結合し、前記第１円板体を前記第２円板体に対して同軸にかつ対向して配置し、前記第１円板体に接続された羽根と前記第２円板体に接続された羽根とを組み合せ、前記羽根を前記羽根車の対称軸の周りに分布させることを特徴とする遠心羽根車の製造方法。
11. 前記第１羽根車部と前記第２羽根車部とを相互に結合する前記工程は、超音波ビームによって溶接接合部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 前記第１羽根車部と前記第２羽根車部とを相互に結合する前記工程は、一方の羽根車部に形成されかつ他方の羽根車部に形成された対応する数のシート部に組み合うようになっている２以上の突起部によって前記２つの羽根車部の位相調整をする工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。

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