JP4126119B2 - 下水を輸送するためのポンプに使用される遠心型または半軸流型のポンプ羽根車 - Google Patents

下水を輸送するためのポンプに使用される遠心型または半軸流型のポンプ羽根車 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポンプの羽根車に関しかつさらに正確に述べると流体、主として、下水を輸送するための遠心ポンプまたは半軸流ポンプ用のポンプ羽根車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
文献には、この目的のための多数の型式のポンプおよびポンプ羽根車が記載されている。しかしながら、これらのポンプおよびポンプ羽根車には、ある不利点がある。とりわけ、この不利点は、詰まり（ｃｌｏｇｇｉｎｇ）および低い効率等の問題に関する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
下水は多数の異なる型式の汚染物を含んでおり、汚染物の量および構造は、汚染物から水が放出される季節および領域の型式により左右される。都市においては、プラスチック材料、衛生物品、織物等が共通であるのに対して、産業領域は摩滅粒子を発生することがある。経験によれば、最悪の問題が羽根の前縁に粘着しかつ羽根車のハブのまわりにからみつくぼろ布および同様な物質であることが判明している。このような事件は、しばしば、修理のための時間間隔を必要とし、かつ作業効率が低下する。
【０００４】
農業およびパルプ産業においては、異なる種類の特殊ポンプが使用され、これらの特殊ポンプは、麦わら、草、葉およびその他の有機材料を処理すべきである。この目的のために、汚染物が前縁に粘着するかわりに、汚染物を周囲に向かって外方に送るために、羽根の前縁が後方に曲線を描いて延在している。異なる種類の崩壊装置（ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｍｅａｎｓ）が材料を切断しかつ流れをさらに容易にするために、しばしば、使用されている。例はスウェーデン特許第４３５９５２号、スウェーデン特許第３７５８３１号および米国特許第４３４７０３５号の各明細書に示されている。
【０００５】
下水内の汚染物は制御することがさらに困難であるその他の型式でありかつ下水ポンプの操作回数が通常はるかに長いので、前述した特殊ポンプは、下水をポンプで輸送するときに、信頼性の観点および効率の観点から要求条件を満たしていない。
【０００６】
下水ポンプは、かなりしばしば１日当たり１２時間まで操作されるが、これはエネルギの消費がポンプの全効率に大いに左右されることを意味している。
【０００７】
テストにより、既知の下水ポンプと比較して、本発明による下水ポンプにより効率を５０％まで改良することができることが証明されている。電動ポンプに対するライフサイクルコストが通常全体としてエネルギコスト（８０％）のかなりの部分を占めているので、このような劇的な増大が極めて重要であることは明らかである。
【０００８】
文献には、ポンプ羽根車の設計が特に前縁のスイープ（運動曲線）（ｓｗｅｅｐ）について非常に一般的に記載されている。前記スイープの明白な定義はない。
【０００９】
テストにより、前縁のスイープ角分布の設計がポンプ羽根車の必要な自浄能力（ｓｅｌｆ ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ）を得るために非常に重要であることが判明した。汚染物の性質もまた、良好な機能を提供するために、異なるスイープ角を必要とする。
【００１０】
文献には、羽根の前縁に沿って半径方向に外方に汚染物の滑り輸送を行うために必要な事項に関するいかなる情報も記載されていない。記述されている事項は、一般に、前縁が鈍角をなして後方に曲線を描いて延在すること等である。スウェーデン特許第４３５９５２号参照。
【００１１】
より小さい汚染物、例えば、草およびその他の有機材料がポンプで輸送されるときに、半径方向の輸送を可能にしかつポンプ羽根車と周囲のハウジングとの間のスロット内の汚染物を崩壊するために比較的に小さい角度で十分であるかもしれない。実際の問題として、羽根車が１０〜２５ｍ／ｓの周速度で回転するときに、粒子が羽根車とハウジングとの接触により切断されることにより崩壊が得られる。この切断工程は、切断装置、すなわち、スロットまたは同様な部材を備えている表面により改良される。スウェーデン特許第４３５９５２号と比較されたい。このようなポンプは、パルプ、有機質肥料等の輸送のために使用される。
【００１２】
自浄作用を得るために、後方に曲線を描いて延在する羽根の前縁を有するポンプ羽根車を設計するときに、スイープ角の分布と性能およびその他のパラメータとの間に抵触が起きる。増大したスイープ角により詰まりが起きるおそれがより少なくなることを意味するが、同時に、効率が低下することは一般に真実である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、汚染物、例えば、ボロ布、繊維等を含む下水の確実なかつ経済的なポンプ輸送を行うために異なる機能および品質を得るように羽根の前縁を最適な方法で設計することを可能にするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明を同封した図面を参照して以下にさらに詳細に説明する。
図１は本発明によるポンプ羽根車の三次元図を示し、図２は本発明による略図で描いたポンプの半径方向切断図（ｒａｄｉａｌ ｃｕｔ）を示し、一方、図３は羽根車の入口の軸線方向の略図を示しかつ図４は標準半径の関数としての羽根の前縁の角度分布を示す図である。
【００１５】
図面において、符号１は円筒形の入口２を有する遠心ポンプハウジングを示し、符号３は円筒形のハブ４および羽根５を備えているポンプ羽根車を示し、符号６はハブと前縁との連結部７と周囲８とを有する羽根の前縁を示し、符号９は羽根とポンプハウジング壁部との間のスロットを示し、符号１０は羽根の後縁を示し、符号１１は回転方向を示し、かつ符号１２はハブの端部を示し、最後に、△θは、ハブと前縁との連結部７と前縁の周囲８との間の扇形角度を示す。
【００１６】
前述したように、汚染物が前縁に粘着しまたはハブ４のまわりにからみつくかわりに、汚染物が周囲に向かって滑動することを確実にするために後方に延在する羽根の前縁６を設計することが一つの利点である。
【００１７】
しかしながら、同時に、スイープ角が増大するときに、効率が極めてしばしば低下する。
【００１８】
本発明によれば、羽根６はその前縁７が強く後方に曲線を描いて延在するように設計されている。この羽根は、ハブ４と前縁との連結部と周囲８との間の羽根車軸中心（ Z ）の角度差△θとして画成されている。本発明によれば、前記角度差は１２５度から１９５度までの範囲内であり、１４０度から１８０度までの範囲内であることが好ましい。これは良好な効率が得られる機会を逃すことなく、前縁６がポンプハウジングの円筒形部分２の内部に配置されている事実のおかげで可能である。
【００１９】
前縁６のこの位置を可能にするために、羽根車のハブ４が狭く設計されている。ハブと前縁との連結部７と周囲８との間の直径比は、単に０．１から０．４までの範囲内であり、好ましくは０．１５から０．３５までの範囲内である。この小さい直径比は、また、羽根車を通じての自由な処理量（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）すなわち、流量が広くなり、従って、より大きい汚染物が通過することを可能にする。
【００２０】
本発明の好ましい一実施例によれば、前縁６とハブ４との連結部７がハブ４の端部１２と隣接して配置され、すなわち、突出した先端部がなく、それにより汚染物が羽根車の中央部のまわりにからみつくおそれを減少させる。
【００２１】
本発明のさらに好ましい一実施例によれば、前縁６が羽根車の軸に垂直な平面内に配置され、すなわち、Ｚが一定である。これは、流量と関係なく、スイープ角が本質的に一定であることを意味している。下水ポンプが非常に広い分野の内部で作動するときに、これはポンプ羽根車をその最適な状態に設計することができかつ予期された作動状態と無関係であることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるポンプ羽根車の三次元図。
【図２】本発明による略図で描いたポンプの半径方向切断図。
【図３】羽根車の入口の軸線方向の略図。
【図４】標準化された半径の関数としての羽根の前縁の角度分布を示す図。
【符号の説明】
１ 遠心ポンプハウジング
２ 入口
３ ポンプ羽根車
４ ハブ
５ 羽根
６ 羽根の前縁
７ ハブと前縁との連結部
８ 周囲
９ スロット
１０ 羽根の後縁
１１ 回転方向
１２ ハブの端部
△θ ハブと前縁との連結部と前縁の周囲との間の扇形角

Claims (4)

  1. 下水を輸送するためのポンプに使用される遠心型または半軸流型のポンプ羽根車において、ハブ（４）と一つまたはいくつかの取り付けられた羽根（５）とを備え、前記羽根車が円筒形入口（２）を有する主としてらせん形に形成されたポンプハウジング（１）内で回転するポンプ羽根車において、一つまたは複数の羽根（５）が前記円筒形入口（２）内で後方に延在する前縁（６）を有するように設計され、前縁（６）の周囲（８）とハブ（４）と前記前縁との連結部（７）との間の羽根車軸中心（ Z ）の扇形角△θが１２５〜１９５度であり、好ましくは１４０〜１８０度であることを特徴とするポンプ羽根車。
  2. ポンプで輸送される媒体の絶対速度が本質的に軸線方向である円筒形に形成されたポンプ入口（２）の領域の内部にある羽根（５）の前縁（６）が羽根車軸に垂直な平面内であることを特徴とする請求項１に記載のポンプ羽根車。
  3. ハブ（４）と前縁（６）との連結部（７）が前記ハブ（４）の端部（１２）と隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ羽根車。
  4. ハブ（４）と前縁（６）との連結部（７）と前記前縁の周囲（８）との間の直径比が０．１から０．４までの範囲内であり、好ましくは０．１５から０．３５までの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のポンプ羽根車。
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