JP5238809B2 - ポンプロータ及びそのポンプロータを備えるポンプ - Google Patents

Description

本発明は請求項１の前提部分に記載のポンプロータに関する。本発明はさらに前記ポンプロータを含むポンプに関する。

特許文献１は、開放型の螺旋型遠心羽根車を備えた遠心ポンプを開示している。このポンプロータ、又はこのようなポンプロータを含む遠心羽根車ポンプは固有の回転速度が制限され、かつ作動中に拍動、及び／又は振動が発生するといった欠点を有する。

特許文献２は、二枚の羽根を含むロータを備えた遠心ポンプを開示している。このポンプロータ、又はこのようなポンプロータを含む遠心羽根車ポンプは、廃水がこの遠心羽根車ポンプで流送される際に、詰まり易く、効率的でないという欠点を有する。

特許文献３は、軸線方向に沿って互いに離間した二枚のカバープレートの間に配置された少なくとも二枚の羽根を含むロータを備えた遠心ポンプを開示している。この遠心ポンプは、効率的でなく、かつ混入物質が堆積するという欠点を有する。

廃水は、プラスチック材、衛生用品、繊維製品等の多くの各種混入物質を含む。それらは前記羽根の前縁をひっかけたり、ロータハブの周りに巻き付いたりするため、特に布切れ等によってより大きな問題が発生する。このような事は点検要件の増加や効率の悪化、そしてポンプの故障さえも引き起こす。

スイス国特許第６６２８６４号明細書 米国特許第６１５８９５９号明細書 欧州特許出願公開第１８１１１８４号明細書

本発明の目的は、固形物を含む廃水又は他の液体を流送するのに適しており、かつ、信頼性が高く簡単な保守で作動でき、かつ、より高い流送率を有することができるポンプロータ及びこのようなポンプロータを含むポンプを形成することである。

この目的は、請求項１の特徴を有するポンプロータによって達成される。従属請求項２から１１は、さらに有利に設計されたポンプロータに関する。本目的は、本発明によるポンプロータを備えた特に遠心羽根車ポンプ又は軸流ポンプであるポンプによって、さらに達成される。

本目的は、特に、第一の羽根を含むポンプロータによって達成され、前記第一の羽根は、第一螺旋羽根車羽根部と、それに隣接する第一遠心羽根車羽根部とを含み、前記ポンプロータは回転軸線を有するハブを含み、前記第一遠心羽根車羽根部は前記ハブに固定して連結され、第二螺旋羽根車羽根部及びそれに隣接する第二遠心羽根車羽根部を含む少なくとも一つの第二の羽根が設けられ、前記第一及び第二の羽根はそれぞれ外縁を有し、連結手段が前記第一及び第二の羽根を前記外縁の領域において相互に連結し、前記ハブは回転方向Ｄ１におけるピッチ角に沿って延びる円錐形状又は円盤形状の基部を形成し、前記第一遠心羽根車羽根部３ｂは前記基部３ｅに固定して連結され、前記第二遠心羽根車羽根部が前記ハブに直接連結されていないことにより、前記回転方向に延びる貫通した間隙が前記第二遠心羽根車羽根部４ｂ及び前記ハブ２の間に前記基部３ｅの延びる方向に沿って形成されるように、前記第二遠心羽根車羽根部４ｂは前記ハブ２に対して延びるように配置されている。故に、本発明によるポンプロータは底部方向に開いており、かつそこで回転方向に延びる間隙を有する。この間隙により、その真下に位置する表面は、前記ポンプロータの回転によって常に浄化される。したがって、この間隙は堆積も防ぐ。

特に有利な実施形態において、前記連結手段はロータカバーとして設計され、該ロータカバーは前記回転軸線と同心状に延び、かつ前記第一及び第二の羽根の外縁に固定して連結されている。前記ロータカバーは、望ましくは、円錐形状に設計され、かつ前記回転軸線と同心状の円形の吸込口を備え、流送される全液体は該吸込口を通って前記第一及び第二の羽根に到達するように流動する。

特に有利な実施形態において、前記第一及び第二遠心羽根車羽根部は前記回転軸線Ｄの長手方向に同じ長さを有する。特に有利な実施形態において、ポンプ筐体部及び前記第二遠心羽根車羽根部の間に小さな間隙が形成されるように、長さが決定され、これにより実質的にポンプの効率が改善される。

本発明によるポンプロータは、前記第二の羽根が前記ハブに直接連結されていないため、前記ハブ及び前記第二の羽根の間に回転方向に延びる貫通した間隙を有するという利点を有する。前記第二の羽根は前記第一の羽根に前記連結手段を介して固定して連結され、前記第一の羽根は前記ハブに連結されている。前記ハブ及び前記第二の羽根の間に延びるこの貫通した間隙は、布切れ等の混入物質がどこかに堆積されたり、引っかかったりすることがないという利点を有する。前記流体が流送されるように前記ポンプロータ内に形成される通過通路は、望ましくは、布切れ等の混入物質がまとまる、又は付着するようないかなる突出部も突起も、あるいは他の方法で形成された手段も持たない。故に、本発明によるポンプは特に繊維製品、布切れ等の固形の混入物質を含む廃水を流送するためにも適している。前記ポンプは、生活排水や、工業、化学及び都市での応用で発生する液体を流送するために特に適している。

少なくとも二枚の羽根を備える本発明によるポンプ羽根車を含むポンプは、二つ以上の羽根を備えることができるため、同一のポンプ羽根車の規模で、又は同一のポンプの規模でより高い流送率を有するという利点をさらに備える。さらに、該ポンプはより効率的である。また、前記ポンプは拍動及び振動を低減する。本発明によるポンプ羽根車は、さらに、より簡単に平衡を保つことができ、より簡単に整備が可能であり、加工がより簡単である。その上、前記ポンプ羽根車は磨耗しにくい。

故に、本発明によるポンプ羽根車を含むポンプは、該ポンプが固形物を含む廃水又は他の液体を流送するために用いられる際に、実質的により信頼性が高く、保守が簡単で、より費用効果が高い状態で作動可能である。

図面は実施形態を説明するために用いられる。一般に、同一の部品は図面において同一の参照番号で示される。
符号により概略的にのみ示される連結手段を備えるポンプロータの実施形態の斜視図である。 図１に示すポンプロータの側面方向Ａから見た側面図である。 図１及び２に示すポンプロータの方向Ｂから見た下方からの図である。 第一の羽根の斜視図である。 ロータカバーを伴うポンプロータの斜視図である。 図５に示すポンプロータの僅かに異なる斜視図である。 図５及び６に示すポンプロータの縦断面図である。 さらなるポンプロータの縦断面図である。 遠心羽根車ポンプの縦断面図である。

図１は回転軸線Ｄの周りに回転可能なポンプロータ１を示し、該ポンプロータ１は前記ハブ２に固定して連結される第一の羽根３と、前記第一の羽根３に連結手段５を介して連結される第二の羽根４とを含み、該ポンプロータ１は、前記第二の羽根４及び前記ハブ２の間の直接的な連結の必要がなく、かつ回転方向Ｄ１に延びる間隙６即ち開口６が前記第二の羽根４及び前記ハブ２の間に形成される。間隙６はここでは開口、特に間隙により形成された開口として理解される。前記連結手段５は、前記第一及び第二の羽根３、４の配置を明確にするために、図１においてただ概略的に示されている。該連結手段５は、望ましくは、前記第一及び第二の羽根３、４の外縁３ｃ、４ｃを相互に固定して連結するように配置される。前記連結手段５は、棒状に、部分的に、あるいは図５に示すように全体的なカバー等のように設計されても良い。

前記第一の羽根３は第一遠心羽根車羽根部３ｂに統合される第一螺旋羽根車羽根部３ａを含む。前記第一遠心羽根車羽根部３ｂは被加圧側の羽根側面３ｄを備える。前記第一遠心羽根車羽根部３ｂは前記ハブ２に基部３ｅを介して固定して連結されている。前記基部３ｅは回転方向Ｄ１におけるピッチ角に沿って延びている。前記基部３ｅは、望ましくは、前記ピッチ角に沿って円錐形状又は円盤形状に設計される。前記第二遠心羽根車羽根部４ｂが前記ハブ２に直接連結されていないことにより、前記回転方向Ｄ１に延びる貫通した間隙６が前記第二遠心羽根車羽根部４ｂ及び前記ハブ２の間に形成されるように、前記ハブ２に対して延びる第二遠心羽根車羽根部４ｂが配置されている。故に、前記ポンプロータ１は前記間隙６によって下方向へ開口している。前記基部３ｅは斜めに延びる縁部３ｆを備える。さらに、前記第一遠心羽根車羽根部３ｂは、前記第一螺旋羽根車羽根部３ａと反対に位置する端部に縁部３ｆを有する。前記第一の羽根３は、その端面に外縁３ｃを有する。前記第二の羽根４は第二遠心羽根車羽根部４ｂに統合される第二螺旋羽根車羽根部４ａを含む。前記第二遠心羽根車羽根部４ｂは縁部４ｆに被加圧側の羽根側面４ｄ及び端部を有する。前記第二の羽根４は、その端面に外縁４ｃを有する。前記二枚の羽根３及び４は前記外縁３ｃ及び４ｃの領域に配置される連結手段５を介して相互に固定され連結されるが、相互に離間して配置されて、間隙が形成され、特に前記回転方向Ｄ１に延びる間隙６は前記回転軸線Ｄの延びる方向に沿って排出口を形成し、前記間隙即ち排出用開口６ａ及び６ｂは実質的に前記回転軸線Ｄの延びる方向に延び、かつ前記第一及び第二の羽根３、４の間に位置する。

前記ポンプロータ１は、プラスチック材又は布切れ等の繊維製品等の混入物質が堆積したり、あるいはひっかかったりするようないかなる突出した縁部又は突起も持たない。このような混入物質は前記間隙６、６ａ、６ｂを介して前記ポンプロータ１から排出される。有利な実施形態において、前記ポンプロータ１は、スクラップ動作又は切削動作によって、前記ポンプ筐体の内壁において堆積物を除去するようにも作用する縁部３ｆ及び４ｆを備える。故に、特に前記基部３ｅの真下に配置されるポンプ筐体の領域も浄化されることができる。

上述の実施形態は二枚の羽根３及び４のみを示している。しかし、前記第二の羽根４に従って形成され、かつ、前記回転方向Ｄ１に互いに続いて配置され、さらに、全て前記第一の羽根３に前記連結手段５を介して固定されて連結されている複数の羽根を備えるポンプロータ１を形成することも可能である。故に、例えば、前記ポンプロータ１は、一つの第一の羽根３及び複数の第二の羽根４、例えば、前記回転方向Ｄ１に互いに続いて配置される二枚、三枚、四枚、五枚、六枚、又は七枚の第二の羽根４を備えることができる。

図１に示すように、前記第一及び第二の羽根３、４は、有利な実施形態において前記回転方向Ｄ１に沿って延び、かつ、前記回転軸線Ｄに対して相互に対称に延びる部分を備える。図１において、前記第一及び第二螺旋羽根車羽根部３ａ、４ａは回転軸線Ｄに対して相互に対称に延びている。さらに、前記被加圧側の羽根側面３ｄ及び４ｄは、図１において前記回転軸線Ｄに対して相互に対称に延びている。

図２は、方向Ａから見た図１に示す前記ポンプロータ１を示す。前記連結手段５は概略的に示されている。好適な実施形態において、該連結手段５は、図５に示すように、円形の吸込用開口５ａを備える円錐形状体として設計され、該円錐形状体は、図２に示すように、前記外縁３ｃ及び４ｃに接触し、かつ固定して連結されている。前記連結手段は、前記回転軸線Ｄに対して放射状方向における円盤、又は軸線方向Ｄに沿った円筒状ロータとして設計されることもできる。

図３は方向Ｂから見た図１及び２に示す前記ポンプロータ１を示す。
図４は、第一螺旋羽根車羽根部３ａと、第一遠心羽根車羽根部３ｂとを含む前記第一の羽根３の斜視図を示す。

図５は、図４と同一の位置における前記第一の羽根３を示し、前記円錐形状の連結手段５は前記第一の羽根３上に配置され、かつ固定して連結され、前記第二の羽根４は前記連結手段５に固定して連結され、前記ポンプロータ１全体を形成する。

図６は、図５に示す前記ポンプロータ１を僅かに異なる方向から見た斜視図で示す。特に前記開口５ａを介して如何に前記液体が流入するか、そして、前記間隙６を介して、あるいは前記側部の開口６ａ及び６ｂを介して、流送された混入物質が障害なく再度排出可能であることが理解できる。

図７は、図５及び６に示す前記ポンプロータ１の縦断面図を示す。ロータカバーとして設計される前記連結手段５は、流体密封の状態で前記第一及び第二の羽根３及び４に連結されることにより、前記流送される流体は前記円形の開口５ａを介して前記ポンプロータ１内に進入し、かつ前記間隙６、６ａ、６ｂを介して再び排出される。前記ポンプ筐体７は、有利な実施形態において、不完全な錐体として形成される筐体壁７ｃを備える。図７において、前記筐体壁７ｃ及び前記第二遠心羽根車羽根部４ｂの間に非常に小さな間隙が形成されるように、前記第一及び第二遠心羽根車羽根部３ｂ、４ｂは前記回転軸線Ｄの長手方向にほぼ同一の長さを有し、それによって、ほんの僅かの流体がこの間隙を通って排出される。この実施形態には、前記ポンプロータ１が高い効率を有するという利点がある。故に、前記流送される流体の多くは前記間隙６ａ及び６ｂを通って排出される。混入物質が前記筐体壁７ｃにおいて堆積し易い場合、望ましくは、それは前記筐体壁７ｃに沿って移動する前記基部３ｅの縁部３ｆによって除去される。故に、混入物質の堆積は防がれ、あるいは確実に除去され、前記ポンプロータの信頼性のある作動を保証する。

図８は、第一及び第二遠心羽根車羽根部３ｂ、４ｂが前記回転軸線Ｄの長手方向に異なる長さを有するポンプロータ１を示し、前記液体が流動できる間隙Ｓが前記筐体壁７ｃ及び第二遠心羽根車羽根部４ｂの間に形成されている。この間隙Ｓは、望ましくは、前記液体の逆流を少なく維持することが可能なほど小さく、又は狭く設計される。

図９は図７に示すポンプ筐体部７ａ、７ｂ、７ｃ及び前記ポンプロータ１を含む遠心ポンプ７の縦断面図を示す。前記ポンプ筐体は、その内部に配置される前記ポンプロータ１と結合して軸流ポンプを形成するように設計されることもでき、前記軸流ポンプは、半径方向の排出口の代わりに、前記回転軸線Ｄの延びる方向に延びる排出口を備える。

Claims (12)

1. 第一の羽根（３）を含むポンプロータ（１）であって、前記第一の羽根（３）は第一螺旋羽根車羽根部（３ａ）と、それに隣接する第一遠心羽根車羽根部（３ｂ）とを含み、該ポンプロータ（１）は回転軸線（Ｄ）を有するハブ（２）を含み、前記第一遠心羽根車羽根部（３ｂ）は前記ハブ（２）に固定して連結され、第二螺旋羽根車羽根部（４ａ）及びそれに隣接する第二遠心羽根車羽根部（４ｂ）を含む少なくとも一つの第二の羽根（４）が設けられ、前記第一及び第二の羽根（３、４）はそれぞれ外縁（３ｃ、４ｃ）を有し、連結手段（５）が前記第一及び第二の羽根（３、４）を前記外縁（３ｃ、４ｃ）の領域において相互に連結するポンプロータ（１）において、
   前記ハブ（２）は回転方向（Ｄ１）におけるピッチ角に沿って延びる円錐形状の又は円盤形状の基部（３ｅ）を形成し、
   前記第一遠心羽根車羽根部（３ｂ）は前記基部（３ｅ）に固定して連結され、
   前記第二遠心羽根車羽根部（４ｂ）が前記ハブ（２）に直接連結されていないことにより、前記回転方向（Ｄ１）に延びる貫通した間隙（６）が前記第二遠心羽根車羽根部（４ｂ）及び前記ハブ（２）の間に前記基部（３ｅ）の延びる方向に形成されるように、前記第二遠心羽根車羽根部（４ｂ）は前記ハブ（２）に対して延びるように配置されていることに特徴を有する、ポンプロータ（１）。
2. 前記基部（３ｅ）は少なくとも前記第一及び第二遠心羽根車羽根部（３ｂ、４ｂ）と同じ外径を有し、前記遠心羽根車羽根部（４ｂ）は、前記回転軸線（Ｄ）の長手方向に延び、それによって前記回転軸線（Ｄ）の長手方向に延びる間隙（６）が前記基部（３ｅ）及び前記第二遠心羽根車羽根部（４ｂ）の間に位置するように設計されることに特徴を有する、請求項１に記載のポンプロータ（１）。
3. 前記第一及び第二遠心羽根車羽根部（３ｂ、４ｂ）は前記回転軸線（Ｄ）の長手方向に同一の長さを有することに特徴を有する、請求項１又は２に記載のポンプロータ（１）。
4. 前記第二遠心羽根車羽根部（４ｂ）は前記回転軸線（Ｄ）の長手方向に前記第一遠心羽根車羽根部（３ｂ）よりも短く設計されることに特徴を有する、請求項１又は２に記載のポンプロータ（１）。
5. 前記連結手段（５）は、前記回転軸線（Ｄ）と同心状に延び、かつ前記第一及び第二の羽根（３、４）の外縁（３ｃ、４ｃ）に固定して連結されるロータカバー（７）として設計され、該ロータカバー（７）は、円錐形状、円筒形状、又は円盤形状として設計されることに特徴を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のポンプロータ（１）。
6. 前記ロータカバー（７）は、前記回転軸線（Ｄ）と同心状に延びる円形の開口（７ａ）を備えることに特徴を有する、請求項５に記載のポンプロータ（１）。
7. 前記第一及び第二の羽根（３、４）は、前記回転方向（Ｄ１）に沿って延び、かつ前記回転軸線（Ｄ）に対して相互に対称に延びるピッチ領域を備えることに特徴を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のポンプロータ（１）。
8. 前記第一及び第二螺旋羽根車羽根部（３ａ、４ａ）は前記回転軸線（Ｄ）に対して相互に対称に延びることに特徴を有する、請求項７に記載のポンプロータ（１）。
9. 前記第一及び第二遠心羽根車羽根部（３ｂ、４ｂ）の各々は被加圧側の羽根側面（３ｄ、４ｄ）を備え、該被加圧側の羽根側面（３ｄ、４ｄ）は前記回転軸線（Ｄ）に対して相互に対称に延びることに特徴を有する、請求項７又は８に記載のポンプロータ（１）。
10. 前記ハブ（２）は円錐形状、又は円盤形状の基部（３ｅ）を形成し、前記第一遠心羽根車羽根部（３ｂ）は該基部（３ｅ）に固定して連結されることに特徴を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のポンプロータ（１）。
11. 前記回転方向（Ｄ１）に沿って離間して配置される複数の第二の羽根（４）を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のポンプロータ（１）。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のポンプロータ（１）を含む、遠心ポンプ、又は軸流ポンプである、ポンプ。

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