JP2022141264A - ポンプ用インペラおよびこれを備えるポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】インペラに形成された複数の羽根の内径部での閉塞を可及的に防止または抑制し得るポンプを提供する。【解決手段】この破砕ポンプ1は、ケーシング20と、ケーシング20の内部に配置されて回転軸によって回転するインペラ4と、を備える。インペラ4は、回転軸3の先端側に同軸に片持ち支持された主板4aと、主板4aに吸込側を向く面に設けられた複数の羽根4bとを有し、複数の羽根4bは、各羽根4bの内径部が主板4aの中心部に設けられたボス4cに繋がる位置まで延長して形成されている。【選択図】図2
Description
本発明は、ポンプに係り、特に、移送流体中に含まれる夾雑物を破砕しつつ移送する用途のポンプ用として好適なインペラに関する。
移送流体中に含まれる夾雑物を破砕しつつ移送する用途に好適なポンプとして、破砕ポンプが知られている。この種の破砕ポンプは、移送流体中の夾雑物を破砕する破砕部と、破砕部で破砕された夾雑物を移送流体と混合した固液混合体として移送する渦巻ポンプ部と、を内部に有するケーシングを備えている(例えば特許文献1参照)。
この種の破砕ポンプは、例えば、髪の毛や生理用品、紙おむつ等の夾雑物を処理する廃水処理設備において用いられており、配管機器内での目詰まりや流路の閉塞トラブルを防止するために、移送流体中の夾雑物を破砕して固液混合体として圧送する。
しかし、この種の破砕ポンプでは、配管機器に限らず、インペラの内径部においても閉塞が発生する場合がある。つまり、図4に示すように、ケーシング120内のインペラ104は、主板104aの前面側に複数の羽根104bが設けられるところ、従来のインペラ104では、通常の遠心ポンプでのインペラに採用される羽根デザイン同様に、各羽根104bの内径側の端部104kは、主板104a中心のボス104cとは離隔した位置から張り出されている。
そのため、ボス104cの外周面と各羽根104bの内径側の端部104kとの間には、夾雑物Kが入り込める空間が生じ、図5に示す破砕ポンプ100のように、各羽根104bの内径側の端部104kとボス104cとの間に夾雑物Kが引っ掛かってしまうという問題がある。
特に、し尿夾雑物処理用の破砕ポンプにあっては、髪の毛や生理用品、紙おむつ等の夾雑物を処理することから、破砕部での十分な破砕が困難な場合があり、インペラの内径部での閉塞がより生じ易い。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、インペラに形成された複数の羽根の内径部での閉塞を可及的に防止または抑制し得るポンプ用インペラおよびこれを備えるポンプを提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るポンプ用インペラは、ケーシングの軸方向前方の吸込口から該ケーシングの径方向の吐出口に移送流体を移送するポンプに用いられ、前記ケーシングの内部に配置されて回転軸によって回転するインペラであって、前記回転軸の先端側に同軸に支持される主板と、該主板の吸込口側を向く面に設けられた複数の羽根とを有し、前記複数の羽根は、各羽根の内径部が前記主板中心部に設けられたボスに繋がる位置まで延長して形成されていることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るポンプは、ケーシングと、該ケーシングの内部に配置されて回転軸によって回転するインペラと、を備え、前記ケーシングの軸方向前方の吸込口から前記インペラを介して前記ケーシングの径方向の吐出口に移送流体を移送するポンプであって、前記インペラとして、本発明の一態様に係るポンプ用インペラを備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係るポンプによれば、本発明の一態様に係るポンプ用インペラを備え、本発明の一態様に係るポンプ用インペラは、各羽根の内径部が主板中心部に設けられたボスに繋がる位置まで延長して形成されているので、これにより、回転するインペラの遠心力を使って各羽根の内径部の夾雑物を主板の外周側に向けて強制的に跳ね上げることができる。そのため、インペラに形成された複数の羽根の内径部での閉塞を可及的に防止または抑制できる。
上述のように、本発明によれば、インペラの各羽根の内径部での閉塞を可及的に防止または抑制できる。
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。本実施形態は、本発明の一態様に係るポンプとして、移送流体中に含まれる夾雑物を破砕しつつ移送する破砕ポンプへの適用例である。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
図1に示すように、本実施形態の破砕ポンプ1は、設置姿勢において、基台の上部に設けられるポンプ本体10を備える。ポンプ本体10は、ケーシング20と、ケーシング20の後部に固定された軸受機構部2と、軸受機構部2によって軸線を水平に支持された回転軸3と、を有する。
ケーシング20は鋳造で製作され、設置姿勢において、ケーシング20の上部には、上方に向けて開口する吐出口21が設けられている。回転軸3の後端には、不図示のカップリングを介して駆動モータが接続される。本実施形態のポンプ本体10は、ケーシング20内部の画成空間に位置するように、インペラ4が回転軸3の先端側に片持ち状態で固定されている。
本実施形態の破砕ポンプ1では、渦巻ポンプにおけるポンプ揚程を高めるために、ケーシング20の流路が、インペラ4の径方向外側に設けられた吐出口21側に向かってインボリュート曲線を描いて次第に拡径するように形成されている。
なお、本実施形態の破砕ポンプ1は、髪の毛や生理用品、紙おむつ、残飯等の夾雑物を処理する、し尿夾雑物処理用ポンプなので、そのポンプ口径(吐出径)がΦ65mm~Φ150mmが好適な範囲となる。仮に、ポンプ口径がΦ65mm未満の小口径であると、ケーシング20内での流路が狭くなるため、上記のような、し尿夾雑物を円滑に通過させることが困難になるからである。
また、本実施形態の破砕ポンプ1は、同図に示すように、ケーシング20の吸込路の上流側に、破砕部ケーシング5が回転軸3の軸線と同軸にボルトで固定されている。さらに、ケーシング20の吸込路の上流側には、破砕部ケーシング5の前面に、中央部に吸込口31が形成された吸込ケーシング30が回転軸3の軸線と同軸にボルトで固定されている。
そして、破砕部ケーシング5の内部の画成空間には、破砕インペラ6が回転軸3の先端に固定され、この破砕インペラ6が、ケーシング20の吸込路側でインペラ4と一体に回転するようになっている。また、破砕部ケーシング5の内周面の軸方向後方には、破砕インペラ6の背面との間にわずかな隙間を形成するように円盤状の固定刃7が固定されている。
さらに、本実施形態の破砕ポンプ1は、破砕インペラ6との間に径方向でわずかな隙間を形成するように、破砕部ケーシング5の内周面と破砕インペラ6の外周面との間に円環状のシュラウドリング8が設けられている。
そして、設置姿勢において、吸込ケーシング30の上部には、吸込ケーシング30の上部を斜め上方から貫通する装着部に破砕刃9が装備されている。破砕刃9は、自身先端が、破砕インペラ6の前面に対して、軸方向でわずかな隙間を隔てて対向するように配置されている。
これにより、破砕インペラ6と、吸込ケーシング30後方の破砕刃9並びに破砕部ケーシング5に設けられたシュラウドリング8および固定刃7とよって、移送流体中の夾雑物を破砕する破砕部が構成されている。
本実施形態の破砕ポンプ1では、インペラ4は、円盤状の主板4aと、この主板4aに吸込側を向く面に設けられた複数の羽根4bとを有し、複数の羽根4bの前縁部がケーシング20の内壁面に対向して装着されている。このインペラ4がケーシング20内で回転軸3によって回転して移送流体を移送する渦巻ポンプ部を構成している。
より詳しくは、本実施形態の破砕ポンプ1では、図2に示すように、インペラ4の複数の羽根4bは、それぞれ主板4aの表側の面に対して周方向で3箇所に等配されている。各羽根4bは、主板4aの中心のボス4cから周方向に向かって放射状に広がるとともに渦巻き状に湾曲形成され、これにより、径方向外側に向かうにつれて隣接する羽根4bとの対向方向の距離が拡幅するように設けられている。隣接する羽根4b同士の間が移送流体の流路になっている。
ここで、この種の破砕ポンプでは、インペラの内径部においても閉塞が発生する場合があるところ、本実施形態の破砕ポンプ1では、インペラ4は、各羽根4bの内径部を主板4a中心部のボス4cまで延長して内径側の端部4kがボス4cの外周面と一体形成され、これにより、ボス4c周囲の夾雑物を、遠心力を使って主板4aの外周側に強制的に跳ね上げ可能になっている。特に、本実施形態では、各羽根4bの前縁部は、ボス4cに繋がる位置まで同じ高さで延長して形成されている。
本実施形態では、各羽根4bの形状は、ボス4cに繋がる内径側の端部4kの幅が最も広く、端部4kの基端部分から外周側に向かう途中部分までは徐々に幅が狭くなり、各羽根4bの途中部分からは外周側の先端に至るまでほぼ一定幅の滑らかな円弧によって連続している。本実施形態では、各羽根4bは、湾曲形状、幅寸法および厚さ寸法が基本的に同一とされており性能が同じになっている。
次に、本実施形態の破砕ポンプ1の動作および作用効果について説明する。
本実施形態の破砕ポンプ1では、図1において、不図示の駆動モータを駆動させると、駆動モータの回転力がカップリングを介して軸受機構部2に支持された回転軸3に伝えられ、回転軸3の回転とともにインペラ4および破砕インペラ6が一体で回転する。
本実施形態の破砕ポンプ1では、図1において、不図示の駆動モータを駆動させると、駆動モータの回転力がカップリングを介して軸受機構部2に支持された回転軸3に伝えられ、回転軸3の回転とともにインペラ4および破砕インペラ6が一体で回転する。
これにより、本実施形態の破砕ポンプ1によれば、吸込ケーシング30の吸込口31から移送流体とともに夾雑物を吸い込み、破砕部ケーシング5の内部にて、移送流体中に含まれる夾雑物を、破砕インペラ6、シュラウドリング8、破砕刃9、および固定刃7相互の協働によって破砕できる。
さらに、その破砕された夾雑物を、後方のインペラ4によってケーシング20の上部の吐出口21に向けて移送流体と混合した固液混合体として圧送できる。なお、破砕部での破砕の作用機序自体および渦巻ポンプ部での圧送の作用機序自体は、公知の破砕ポンプと同様なので、詳細な説明は省略する。
ここで、上述したように、この種の破砕ポンプは、破砕部で夾雑物が破砕されるものの、夾雑物の性状によっては、インペラに形成された複数の羽根の内径部で閉塞が生じる場合がある。特に、し尿夾雑物処理用の破砕ポンプにあっては、髪の毛や生理用品、紙おむつ等の夾雑物を処理することから、破砕部での十分な破砕が困難な場合があり、各羽根の内径部での閉塞がより生じ易いという問題がある。
これに対し、本実施形態の破砕ポンプ1によれば、図2に示したように、インペラ4は、各羽根4bの内径側の端部4kをボス4cに至るまで延長しているので、回転するインペラ4の遠心力を使って各羽根4bの内径部での夾雑物を主板4aの外周側に向けて強制的に跳ね上げることができる。そのため、インペラ4に形成された複数の羽根4bの内径部での閉塞を可及的に防止または抑制できる。
つまり、図4,図5に示したような通常の遠心ポンプでは、インペラ104に形成された複数の羽根104bの部分での流路を狭くして流速を落として圧力に変換することでポンプ効率を向上させる。
しかし、図4,図5に示したような、通常の遠心ポンプに採用される羽根デザインは、各羽根104bの内径側の端部104kは、内径部のボス104cの外周面とは離隔して形成されており、ボス104cまわりの位置では、インペラ104に形成された複数の羽根104bの内径部に移送流体中の夾雑物Kが引っ掛かってしまう。
特に、羽根104bの枚数が多い(例えば4枚以上)場合、ボス104cの近傍での羽根104bの密集により円滑な流れを阻害することになる。また、羽根104bの枚数が多い場合、円滑な流れに沿わせるような羽根形状の延長も困難である。そのため、通常の遠心ポンプに採用される羽根デザインは、ボス104cから離れた位置に羽根104bの中心側の端部104kが位置するように形成されている。
これに対し、本実施形態のインペラ4では、破砕ポンプ1のポンプ効率の向上よりも夾雑物の通過性を重視しており、ポンプ効率については、次工程への移送流体の移送が可能な程度の揚程性能を有する羽根デザインを採用する。すなわち、夾雑物の引っ掛かりを防止または抑制する上では、図2に示したように、本実施形態の破砕ポンプ1のように、各羽根4bの内径部をボス4cに至るまで延長して内径側の端部kをボス4cと一体化し、遠心力を使って各羽根4bの内径部の夾雑物を主板4aの外周側に強制的に跳ね上げることが有効な方策となるのである。このように、インペラの羽根デザインによるポンプ効率と夾雑物の通過性能とはトレードオフの関係にあるといえる。
なお、本発明に係るポンプ用インペラおよびポンプは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、上記実施形態では、複数の羽根4bの例として、主板4aの前面に、三枚の羽根4bを有する例を示したが、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、複数の羽根4bの例として、主板4aの前面に、三枚の羽根4bを有する例を示したが、これに限定されるものではない。
例えば、図3に変形例を示すように、主板4aの前面に、二枚の羽根4bを有する構成とすることができる。同図の例においても、二枚の羽根4bの内径部をボス4cに至るまで延長して内径側の端部kをボス4cと一体化している。よって、上記実施形態同様に、遠心力を使って各羽根4bの内径部の夾雑物を主板4aの外周側に強制的に跳ね上げることができる。
但し、羽根の枚数は、枚数が多くなるほど隣接する羽根4b同士間の流路での通過粒径が小さくなる。そのため、インペラの内径部での閉塞を防止または抑制する上では不利となる。よって、インペラ内径部での閉塞を可及的に防止または抑制する上では、複数の羽根4bは、図2若しくは図3に示したように、3枚以下とすることが望ましい。
また、例えば上記実施形態では、インペラ4の内径部での閉塞を可及的に防止または抑制し得るポンプの一例として、し尿夾雑物処理用の破砕ポンプ1への適用例を示したが、本発明に係るポンプ用インペラおよびポンプは、これに限定されず、種々のポンプに適用できる。
例えば上記実施形態では、破砕用インペラを内蔵する破砕ポンプへの適用例を示したが、本発明は、破砕用インペラを有しないポンプのインペラに適用できる。また、破砕機構を内蔵するポンプに限定されず、ケーシングの吸込側で移送流体中の夾雑物を破砕可能であれば、例えば、ポンプに対して破砕機構を外付けしてもよい。
1 破砕ポンプ(ポンプ)
2 軸受機構部
3 回転軸
4 インペラ
4a 主板
4b 羽根
4c ボス
5 破砕部ケーシング
6 破砕インペラ
7 固定刃
8 シュラウドリング
9 破砕刃
10 ポンプ本体
20 ケーシング
21 吐出口
30 吸込ケーシング
31 吸込口
104 インペラ
104a 主板
104b 羽根
104c ボス
K 夾雑物
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104 インペラ
104a 主板
104b 羽根
104c ボス
K 夾雑物
Claims (6)
- ケーシングの軸方向前方の吸込口から該ケーシングの径方向の吐出口に移送流体を移送するポンプに用いられ、前記ケーシングの内部に配置されて回転軸によって回転するインペラであって、
前記回転軸の先端側に同軸に支持される主板と、該主板の吸込口側を向く面に設けられた複数の羽根とを有し、
前記複数の羽根は、各羽根の内径部が前記主板中心部に設けられたボスに繋がる位置まで延長して形成されていることを特徴とするポンプ用インペラ。 - 前記複数の羽根の前縁部は、前記ボスに繋がる位置まで同じ高さで延長して形成されている請求項1に記載のポンプ用インペラ。
- 前記複数の羽根は、3枚以下である請求項1または2に記載のポンプ用インペラ。
- ケーシングと、該ケーシングの内部に配置されて回転軸によって回転するインペラと、を備え、前記ケーシングの軸方向前方の吸込口から前記インペラを介して前記ケーシングの径方向の吐出口に移送流体を移送するポンプであって、
前記インペラとして、請求項1~3のいずれか一項に記載のポンプ用インペラを備えることを特徴とするポンプ。 - 前記ケーシングの吸込側で移送流体中の夾雑物を破砕する破砕機構を備える請求項4に記載のポンプ。
- 前記破砕機構は、前記回転軸の先端に取り付けられるとともに前記ケーシングの吸込側で移送流体中の夾雑物を破砕可能に取り付けられた破砕用インペラである請求項5に記載のポンプ。
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