JP3199013U

JP3199013U - インペラーの低乱流羽根車

Info

Publication number: JP3199013U
Application number: JP2015002525U
Authority: JP
Inventors: 永碩楊
Original assignee: 友森精機股▲分▼有限公司
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2025-05-22
Also published as: DE202015102491U1; EP2949943A1; US20150337665A1; TW201441489A

Abstract

【課題】低乱流の羽根車を備え回転速度を高められるインペラーを提供する。【解決手段】インペラーの低乱流羽根車は、第一側板２と、第二側板と、複数の羽根４と、複数の止めプレート５と、を有し、第一側板と第二側板とは、間隔をおいて対向するように設置され、第二側板に進入口が形成され、羽根はそれぞれ、間隔をおいて環状に配列するように、第一側板と第二側板との間に設けられ、止めプレートはそれぞれ、間隔をおいて環状に配列するように、第一側板の外周縁部と第二側板の外周縁部との間に設けられる。また、止めプレートの一端が羽根の外端と連結され、各止めプレートと隣り合う２つの羽根との間に流体通路６が形成され、隣り合う２つの止めプレートの間に排出口６０が形成され、流体通路における、排出口と対応する一方の羽根の近傍に層流区域６１が形成され、止めプレートと対応する他方の羽根の近傍に乱流区域６２が形成される。【選択図】図３

Description

本考案は、特に低乱流の羽根車を備えるインペラーに関するものである。

図８及び図９に示すように、一般の羽根車は、一側に第一側板１１が設けられると共に、他側に第二側板１２が第一側板１１と間隔をおいて設けられ、該第一側板１１と第二側板１２との間に複数の羽根１３が設けられる。その内、第二側板１２の中心に進入口１２１が形成され、これにより、流体が進入口１２１を通過して流入することができる。また、その複数の羽根１３はそれぞれ、間隔をおいて環状に配列されると共に、同一の厚さを有し、該各羽根１３の相対する両面に第一案内面１３１及び第二案内面１３２が形成され、一方の羽根１３の第一案内面１３１と隣り合う羽根１３の第二案内面１３２との間に流体通路１４が形成され、該各流体通路１４の幅は、遠心式羽根車１の中心から外周へ行くにつれて次第に広くなる。

そして、モータを駆動して伝動軸により遠心式羽根車１を方向Ｒに沿って回転させると、流体が進入口１２１を通過して遠心式羽根車１に流入してから、遠心力により流体通路１４の排出口１４０から流出し、その流体通路１４の幅が中心から外周へ行くにつれて次第に広くなると共に、流体通路１４における、第一案内面１３１の近傍に層流区域１４１が形成され、第二案内面１３２の近傍に乱流区域１４２が形成され、該層流区域１４１と乱流区域１４２との間に介在区域１４３が形成され、また、該層流区域１４１、乱流区域１４２、介在区域１４３はそれぞれ、排出口１４０と対応するように形成される。

更に、流体を流体通路１４に流入させると、一部の流体が方向Ｄに沿って層流区域１４１を通過して排出口１４０から流出すると共に、もう一部の流体が流出方向と反対する逆方向に流れて回転流Ｖを形成してから排出口１４０から流出することから、排出口１４０の近傍に乱流が発生し、流体の負圧が生じるので、キャビテーションによりインペラーが壊食され、また、遠心式羽根車１を高速に回転すれば、その壊食の状況が酷くなり、遠心式羽根車１の回転速度を高めることができず、流体の排出効率を低下させてしまう。

上述したように、既存のインペラーは、キャビテーションによりインペラーが壊食する問題を有し、インペラーの回転速度を高めることができないので、改善する必要があった。

本考案に係るインペラーの低乱流羽根車は、
内面に第一内側面が形成され、外周縁に第一外周縁部が形成される第一側板と、
前記第一側板と間隔をおいて対向するように設置され、前記第一内側面と面する位置に第二内側面が形成され、外周縁に第二外周縁部が形成され、進入口を備える第二側板と、
それぞれ、間隔をおいて環状に配列されるように、前記第一側板と第二側板との間に設けられ、中心近傍に内端が形成されると共に、外周縁の近傍に外端が形成され、該内端と外端との間に第一案内面が形成され、該第一案内面と反対する側に第二案内面が形成される複数の羽根と、
それぞれ間隔をおいて環状に配列されるように、前記第一側板の第一外周縁部と第二側板の第二外周縁部との間に設けられる、複数の止めプレートと、を有し、
その内、止めプレートの一端が羽根の外端と連結され、該各止めプレートとその隣り合う２つの羽根との間に流体通路が形成され、隣り合う２つの止めプレートの間に排出口が形成され、該流体通路における、排出口と対応する一方の羽根の第一案内面の近傍に層流区域が形成され、止めプレートと対応する他方の羽根の第二案内面の近傍に乱流区域が形成されるものである。

かかるインペラーの低乱流羽根車において、前記止めプレートと対応する流体通路における層流区域と乱流区域との間に介在区域が形成されることが好ましい。

かかるインペラーの低乱流羽根車において、前記各止めプレートにおける、一端が対応する羽根の外端と連結することにより流体を止めることができ、該一端と反対する他端が末端となることが好ましい。

かかるインペラーの低乱流羽根車において、前記各止めプレートの連接端と末端との間に当接面が形成され、該当接面は、羽根の第二案内面と接するように設けられ、また、該当接面と第二案内面との間に角度Ａを有し、該角度Ａは鈍角であることが好ましい。

かかるインペラーの低乱流羽根車において、前記止めプレートは、第一内側面の第一外周縁部と第二内側面の第二外周縁部との間に設けられ、且つ、連接端を介して対応する羽根の外端に一体に形成されることが好ましい。

かかるインペラーの低乱流羽根車において、さらに環状枠を有し、該環状枠における、第一側板の第一外周縁部及び第二側板の第二外周縁部と対応する箇所にそれぞれリムが設置され、
前記複数の止めプレートは、それぞれ間隔をおいて環状に配列されるように、前記２つのリムの間に設けられることが好ましい。

本考案に係るインペラーの低乱流羽根車は、止めプレートにより流体通路の乱流区域及び介在区域の流体を止めて、層流区域を通過する流体のみ排出口から排出するように制御することから、流体通路の排出口から流出した流体が低乱流状態となり、流体の負圧で回転流及び乱流が発生してキャビテーションによりインペラーの壊食程度を大幅に減らすことができるので、羽根の壊食を防止することができ、尚且つ、本考案に係るインペラーの低乱流羽根車の回転速度を高めて流体を効率的に排出することもできる。

本考案に係るインペラーの低乱流羽根車における第一実施例の部分断面斜視図である。本考案に係るインペラーの低乱流羽根車における第一実施例の側面視断面図である。本考案に係るインペラーの低乱流羽根車における第一実施例の前面視断面図である。本考案に係るインペラーの低乱流羽根車における第二実施例の部分断面斜視図である。本考案に係るインペラーの低乱流羽根車における第二実施例の前面視断面図である。本考案に係るインペラーの低乱流羽根車における第三実施例の斜視図である。本考案に係るインペラーの低乱流羽根車における第三実施例の前面視断面図である。従来のインペラーの羽根車の部分断面斜視図である。従来のインペラーの羽根車の前面視断面図である。

以下、添付図面を参照して本考案の好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、下記実施例は、本考案の好適な実施の形態を示したものにすぎず、本考案の技術的範囲は、下記実施例そのものに何ら限定されるものではない。

図１に示す第一実施例においては、本考案に係るインペラーの低乱流羽根車が遠心ポンプのフレーム（図示せず）の内部に設置され、遠心ポンプのモータの伝動軸（図示せず）により回転する。

図１、図２、図３に示すように、本考案に係るインペラーの低乱流羽根車は、第一側板２と、第二側板３と、複数の羽根４と、複数の止めプレート５とを有し、そのうち、該第一側板２は、円形を呈し、内面に第一内側面２１が形成されると共に、外周縁に第一外周縁部２２が形成され、中心に軸装着部２３が設けられ、該軸装着部２３を遠心モータの伝動軸と連動させることにより第一側板２を回転させる。
前記第二側板３は、第一側板２と間隔をおいて平行かつ対向するように設置され、環状を呈し、第一内側面２１に面する第二内側面３１が形成されると共に、外周縁に第二外周縁部３２が形成され、中心に空気や流体を流入するための進入口３３が形成される。
前記複数の羽根４はそれぞれ、間隔をおいて環状に配列されるように、第一側板２の第一内側面２１と第二側板３の第二内側面３１との間に設けられ、該各羽根４の中心近傍に内端４１が形成されると共に、外周縁の近傍に外端４２が形成され、該内端４１と外端４２との間に第一案内面４３が形成され、該第一案内面４３と反対する側に第二案内面４４が形成される。

前記複数の止めプレート５はそれぞれ、第一側板２の第一外周縁部２２と第二側板３の第二外周縁部３２との間に設けられ、本実施例において、複数の止めプレート５はそれぞれ、間隔をおいて環状に配列されるように、第一外周縁部２２と第二外周縁部３２との間に位置すると共に、第一内側面２１及び第二内側面３１に設けられ、また、該各止めプレート５の一端が対応する羽根４の外端４２と連結するように形成され、これにより流体を止めることができる。更に、前記各止めプレート５とその隣り合う２つの羽根４との間に流体通路６が形成され、隣り合う２つの止めプレート５との間に排出口６０が形成され、該流体通路６における、排出口６０と対応する一方の羽根４の第一案内面４３の近傍に層流区域６１が形成されると共に、止めプレート５と対応する他方の羽根４の第二案内面４４の近傍に乱流区域６２が形成され、止めプレート５と対応する該層流区域６１と該乱流区域６２との間に介在区域６３が形成される。

本実施例の止めプレート５は、対応する羽根４の外端４２と連結する連接端５１を備え、該連接端５１の反対する端に末端５２が形成され、また、その止めプレート５の連接端５１は、対応する羽根４の外端４２に一体に形成されることから、該止めプレート５とその対応する羽根４との間に隙間を有しないので、流体の隙間からの流出を防止することができる。

また、前記各止めプレート５の連接端５１と末端５２との間に当接面部５３が形成され、該当接面部５３が羽根４の第二案内面４４と接するように設けられ、また、該当接面部５３と第二案内面４４との間に角度Ａを有し、該角度Ａは、鈍角である。尚、前記角度Ａは、必要に応じて適当に設計してもよい。

本考案に係るインペラーの低乱流羽根車を使用する時は、モータの伝動軸が第一側板２の軸装着部２３に挿設してモータを駆動し、インペラーの低乱流羽根車を方向Ｒに沿って回転させることにより、流体を進入口３３から流入させてインペラーの低乱流羽根車の遠心力による流体通路６に進入させる。これにより、一部の流体が流体通路６の層流区域６１から方向Ｄに沿って排出口６０から流出し、もう一部の流体が止めプレート５の当接面部５３にぶつかってから乱流区域６２及び介在区域６３に滞在することから、直接にインペラーの低乱流羽根車の外部へ流出することができなくなる。すなわち、もう一部の流体を乱流区域６２に滞在しながら、めぐり回って流れる回転流Ｖを起し、また、その回転流Ｖを止まりプレート５の当接面部５３により止めて直接にインペラーの低乱流羽根車から排出することはない。そのため、各流体通路６の排出口６０から流出した流体は、乱流が発生する問題を減少させると共に、その流体の負圧及び乱流でキャビテーションによりインペラーが壊食する状況も大幅に減少することから、羽根４の壊食を防止することができるので、本考案に係るインペラーの低乱流羽根車を用いれば、羽根車の回転速度を高めて流体を効率的に排出することができる。

図４及び図５に示すように、本考案に係るインペラーの低乱流羽根車の第二実施例は、殆ど第一実施例と同一であるが、さらに環状枠５０Ｂを備える点において異なり、その環状枠５０Ｂは、溶接手段または螺合手段によって、第一側板２Ｂの第一外周縁部２２Ｂ及び第二側板３Ｂの第二外周縁部３２Ｂに設置され、該環状枠５０Ｂにおける、第一側板２Ｂの第一外周縁部２２Ｂ及び第二側板３Ｂの第二外周縁部３２Ｂと対応する箇所にそれぞれリム５４Ｂが設置される。前記複数の止めプレート５Ｂは、それぞれ間隔をおいて環状に配列されるように、その２つのリム５４Ｂの間に設けられ、該各止めプレート５Ｂの両側はそれぞれリム５４Ｂに一体に形成される。

本考案に係るインペラーの低乱流羽根車において、その流体の進入流量が排出流量と一致することから、排出口６０の総の断面積は、進入口３３の断面積と、進入流速と、排出流速によって算出され、すなわち、その進入口３３の断面積と進入流速をかけて求められた進入流量は、排出口６０の総の断面積と排出流速をかけて求められた排出流量と一致する。そのため、その排出口６０の総の断面積は、進入口３３の断面積と、進入速度と、排出流速から算出した比率によって計算され、また、その排出口６０の総の断面積によれば、第一側板２及び第二側板３の円周長を設定することができる。

図６及び図７に示すように、本考案に係るインペラーの低乱流羽根車の第三実施例は、殆ど第一実施例と同一であるが、羽根４Ｃの形状が異なり、つまり、その羽根４Ｃの内端４１Ｃがやや外周縁に向かって湾曲状となっている。尚、本実施例のインペラーの低乱流羽根車は、比重１より小さい流体（例えば、空気）に適用することが好ましい。

本考案に係るインペラーの低乱流羽根車は、止めプレート５により流体通路６の乱流区域６２及び介在区域６３の流体を止めて、層流区域６１を通過する流体しか排出口６０から排出しないように制御することから、流体通路６の排出口６０から流出した流体が低乱流状態となり、流体の負圧で回転流及び乱流が発生してキャビテーションによりインペラーを壊食する程度を大幅に減らすことができるので、羽根４の壊食を防止することができ、さらに、本考案に係るインペラーの低乱流羽根車は、回転速度を高めて流体を効率的に排出することができる。

１遠心式羽根車
１１第一側板
１２第二側板
１２１進入口
１３羽根
１３１第一案内面
１３２第二案内面
１４流体通路
１４０排出口
１４１層流区域
１４２乱流区域
２、２Ｂ第一側板
２１第一内側面
２２、２２Ｂ第一外周縁部
２３軸装着部
３、３Ｂ第二側板
３１第二内側面
３２、３２Ｂ第二外周縁部
３３進入口
４、４Ｃ羽根
４１、４１Ｃ内端
４２外端
４３第一案内面
４４第二案内面
５、５Ｂ止めプレート
５０Ｂ環状枠
５１連接端
５２末端
５３当接面部
５４Ｂリム
６流体通路
６０排出口
６１層流区域
６２乱流区域
６３介在区域
Ａ角度

Claims

内面に第一内側面が形成され、外周縁に第一外周縁部が形成される第一側板と、
前記第一側板と間隔をおいて対向するように設置され、前記第一内側面と面する位置に第二内側面が形成され、外周縁に第二外周縁部が形成され、進入口を備える第二側板と、
それぞれ、間隔をおいて環状に配列されるように、前記第一側板と第二側板との間に設けられ、中心近傍に内端が形成されると共に、外周縁の近傍に外端が形成され、該内端と外端との間に第一案内面が形成され、該第一案内面と反対する側に第二案内面が形成される複数の羽根と、
それぞれ間隔をおいて環状に配列されるように、前記第一側板の第一外周縁部と第二側板の第二外周縁部との間に設けられる、複数の止めプレートと、を有し、
その内、止めプレートの一端が羽根の外端と連結され、該各止めプレートとその隣り合う２つの羽根との間に流体通路が形成され、隣り合う２つの止めプレートの間に排出口が形成され、該流体通路における、排出口と対応する一方の羽根の第一案内面の近傍に層流区域が形成され、止めプレートと対応する他方の羽根の第二案内面の近傍に乱流区域が形成されることを特徴とするインペラーの低乱流羽根車。
前記止めプレートと対応する流体通路における層流区域と乱流区域との間に介在区域が形成されることを特徴とする請求項１に記載のインペラーの低乱流羽根車。
前記各止めプレートにおける、一端が対応する羽根の外端と連結することにより流体を止めることができ、該一端と反対する他端が末端となることを特徴とする請求項２に記載のインペラーの低乱流羽根車。
前記各止めプレートの連接端と末端との間に当接面が形成され、該当接面は、羽根の第二案内面と接するように設けられ、また、該当接面と第二案内面との間に角度Ａを有し、該角度Ａは鈍角であることを特徴とする請求項３に記載のインペラーの低乱流羽根車。
前記止めプレートは、第一内側面の第一外周縁部と第二内側面の第二外周縁部との間に設けられ、且つ、連接端を介して対応する羽根の外端に一体に形成されることを特徴とする請求項４に記載のインペラーの低乱流羽根車。
さらに環状枠を有し、該環状枠における、第一側板の第一外周縁部及び第二側板の第二外周縁部と対応する箇所にそれぞれリムが設置され、
前記複数の止めプレートは、それぞれ間隔をおいて環状に配列されるように、前記２つのリムの間に設けられることを特徴とする請求項４に記載のインペラーの低乱流羽根車。