JP5608281B2 - １つのハブと少なくとも２枚のブレードを備えるプロペラ組立体 - Google Patents

Description

本発明は、概括的には、プラスチック類、衛生用品類、布類、ぼろ類、汚泥、など、の様な固形物が含まれている、程度の差はあれ大体に未濾過の汚染された液体を含む汚水内で、運動を生成及び維持するためのプロペラ組立体に関する。汚水という用語は、例えば、地上水及び下水を含むが、但し、本発明は清水又は他の液類と共に使用されるのにも適していることを指摘しておきたい。プロペラ組立体という用語は、直接的には、混合機類の混合機組立体並びにプロペラポンプ類の羽根車組立体を意味する。本発明は、厳密には、汚水内で運動を生成及び維持するためのプロペラ組立体において、１つのハブと、当該ハブに係合解除可能に接続されていて、ハブに対して半径方向に延びている、少なくとも２枚のブレードと、を備え、更に、ハブは、自由端である前端と、後端と、を有し、ハブは、当該後端が駆動シャフトに接続されるように配設され、それにより、軸方向に延びる中心軸周りに回転式に駆動されるように配設されている、プロペラ組立体に関する。

既知の混合機は、一般的に、ハブに接続することができて、ハブに対して主として半径方向に延びる、羽根としても知られているブレードを２枚又は３枚備えている。羽根車組立体はというと、それらは一般的に４枚又はそれ以上のブレードを備えている。

ドイツ特許第１９７，０９，８１８号は、ハブに接続することのできる３枚のブレードを備える汚水用混合機を開示している。それぞれのブレードは、半径方向の最も内側の部分に取付板が設けられている。これらの取付板は、混合機のハブに、半径方向に延びるねじ／取付手段を用いて、それらねじをハブの内側から取付板へねじ込むことによって接続されている。こうして、それぞれのブレードは、ねじによって半径方向内向きにハブに押し当てて締め付けられている。当該ブレードは、回転式に駆動されるように配設されているものであって、混合機の運転中は、回転方向への相当な曲げ荷重並びにブレードの取付板を横断して延びている半径方向延伸軸を中心とするねじり荷重を受けることを指摘しておく。ブレードがハブに半径方向に装着されているせいで、両荷重はブレードを締結する手段であるねじによって支えられることになる。その上、装着は、ブレード毎のねじの多さ、そしてまたねじの締め付け時のアクセス性が極めて制限されているために、時間を食い、手間が掛かる。

他の既知の実施形態では、それぞれのブレードは、半径方向に最も内側の部分にロッド／ピンが設けられており、当該ロッド／ピンは半径方向にハブの座の中へ挿入されている。当該ロッドの目的は、ハブと一体に、上述の混合機の回転方向の曲げ荷重の一部を支えることである。しかしながら、この様な一組のロッドと座は、互いに遊びの無いように係合していなくてはならず、それが仇となって、混合機が置かれている吹き曝しの過酷な環境のせいで、簡単に腐食し、それにより互いに変更不能な接続状態を来してしまうことになる。このことは、たとえブレードが１枚破損しただけでも混合機組立体全体を交換せざるを得ないという事態を引き起こす。

ドイツ特許第１９７，０９，８１８号

本発明は、これまでに知られているプロペラ組立体の上述の不都合及び欠点を取り除くこと、そして改善されたプロペラ組立体を提供すること、を目指している。本発明の主要目的は、冒頭に定義されている型式の改善されたプロペラ組立体であって、それぞれのブレードのハブへの単純で簡単にアクセスできる装着及び取り付けを許容するプロペラ組立体を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、それぞれのブレードに掛かる曲げ荷重及びねじり荷重を、ブレードをハブに固着する手段である取付手段に支持させないプロペラ組立体を提供することである。

本発明の更に別の目的は、ブレードを補助工具なしに何度も装着及び脱着することを、ブレードが間違って装着されそれによりプロペラ組立体の均衡不良が引き起こされる危険性なしに、許容するプロペラ組立体を提供することである。

本発明によれば、少なくとも主要目的は、冒頭に定義されているプロペラ組立体において、ハブが当該少なくとも２枚のブレードの１枚毎に座を備え、それぞれの座は、軸方向に延びる第１係合手段を備え、それぞれのブレードは軸方向に延びる第２係合手段を備え、当該第１係合手段と当該第２係合手段は共に、プロペラ組立体の装着／脱着中は当該ハブと当該ブレードの軸方向の相互変位を許容するように配設されていて、それに加え、混合機組立体が組み立てられた状態にあるときは当該ハブと当該ブレードの半径方向の相互変位を阻止するように配設されていること、を特徴とするプロペラ組立体よって達成される。

こうして、本発明は、ブレードのそれぞれをハブへ軸方向に装着することによって、単純で簡単にアクセスできる装着を行うことができ、そしてまたブレードのハブへの取付部が被る曲げ荷重及びねじり荷重がそれぞれのブレードをハブに固着する手段である取付手段に代わって係合手段によって支えられる、との理解に基づいている。

本発明の好適な実施形態は、従属請求項に更に詳しく定義されている。
それぞれのブレードは、取付手段を備えているのが好適である。取付手段は、ハブに係合解除可能に接続されていて、プロペラ組立体の装着された状態ではハブと当該ブレードの軸方向の相互変位を阻止するように配設されているのが好適である。これにより、取付手段はブレードをハブに取り付けるためにのみ使用され、そして取付手段はねじり荷重も曲げ荷重も支持せず、その結果、ブレードのハブへのより安全な取り付けがもたらされる。

或る好適な実施形態によれば、ハブは、後方ハブ基底部と前方ハブ頂部とを備え、当該少なくとも２枚のブレードは当該ハブ基底部へ係合解除可能に接続することができ、当該ハブ頂部は当該ハブ基底部に係合解除可能に接続することができる。また、ハブのそれぞれの座の当該第１係合手段と、それぞれのブレードの当該第２係合手段は、ハブの外側包絡面の半径方向内側に配設されていることがより好適である。ハブをハブ基底部とハブ頂部へ分割することによって、ハブ基底部のそれぞれのブレードの取り付けと、第１係合手段及び第２係合手段それぞれの設計が、プロペラ組立体の周りの流体流れに悪影響を及ぼさず、それどころかハブ頂部に取り囲まれ防護されることになる。

更に別の好適な実施形態によれば、それぞれのブレードの第２係合手段は、互いに隔てられていて、対応する第１係合手段の少なくとも２つの凹部に係合するように配設されている、少なくとも２つの突起を備えており、第２係合手段の当該少なくとも２つの突起のそれぞれは、軸方向に後方に向かって先細ってゆく円錐台の形状を有している。これにより、結果的に、ブレードのハブへの装着中に、両者は正しい相互配置を自動的にとれるようになる。

本発明の更なる利点及び特徴は、他の従属請求項並びに次に続く好適な実施形態の詳細な説明から自明である。
本発明の上記及び他の特徴及び利点のより深い理解は、添付図面と併せて以下の好適な実施形態の詳細な説明から明らかとなるであろう。

発明の混合機組立体を軸方向の上から見た図である。 図１による混合機組立体の斜視図である。 混合機組立体の或る好適な実施形態を横から見た部分分解図である。 混合機組立体の分解斜視図である。 混合機組立体の側方断面図である。 第１の実施形態による、ハブ基底部とブレード１枚の斜視図である。 図６によるブレードの側面図である。 図６及び図７によるブレードを軸方向の上から見た図である。 第２の実施形態による、図６に対応したハブ基底部とブレード１枚の斜視図である。 図９による、図７に対応したブレードの側面図である。 ハブ基底部の斜視図である。

前置きとして指摘しておくが、発明のプロペラ組立体には、少なくとも、混合機類の混合機組立体並びにプロペラポンプ類の羽根車組立体が含まれ、また一方、次に続く詳細な説明は混合機の混合機組立体に向けられているが、以下に記載されている全てのものは、別途指定のない限り、プロペラポンプの羽根車組立体にも適用されるものと認識されたい。

図１及び図２には、全体を符号１で表わされている発明の混合機組立体であって、装着された状態にある混合機組立体が開示されている。また一方で、図５を参照されたいが、混合機組立体１は、発明の混合機組立体１の他に出力駆動シャフト２を有するモーターユニットも備えているより大規模な混合機（図示せず）の一部であることを指摘しておく。混合機組立体は、汚水又は類似物を掻き混ぜるのに、即ち汚水内で運動（移動）を生成及び維持するのに適している。混合機組立体は、全体を符号３で表わされているハブと、少なくとも２枚、好適には３枚のブレード４と、を備えている。ブレード４は、ハブ３に取り外し可能に接続されていて、ハブ３に対して概ね半径方向に延びている。従来の様式では、ブレード４は流体を掻き混ぜるという仕事に適合させた形状を有しており、発生事例でのその様な形状によって、それぞれのプレート４が、吸込側と加圧側のそれぞれの側が曲面である複曲面の主面を有することになる。或る好適な実施形態では、それぞれのブレード４は、その形状をモールド成形によって与えられており、アルミニウムで製造されているのが好適である。ハブ３はどうかというと、自由端である前端と、後端とを有し、ハブ３は、当該後端が前記駆動シャフト２に接続されるように配設され、それにより、軸方向に延びる中心軸周りに回転式に駆動されるように配設されている。

これより、第１の実施形態による発明の混合機組立体１をそれぞれ横から見た分解図と斜視分解図に開示している図３及び図４、並びに図３及び図４による発明の混合機組立体１を横から見た断面図に開示している図５を参照する。

開示されている実施形態では、ハブ３は、後方ハブ基底部５と、前方ハブ頂部６と、を備え、ハブ基底部５は前記駆動シャフト２に接続されるように配設されている。ハブ基底部５は、駆動シャフト２を受け入れるための後方開口孔を有しており、その場合、ハブ基底部５は、駆動シャフト２の中へ軸方向にねじ込まれるねじ７を用いて、駆動シャフト２の端へ固着されている。また、ハブ基底部５の駆動シャフト２への締結は、円錐型用具８を利用し、当該円錐型用具を後方開口孔に着座させ、円錐型用具に駆動シャフト２の端をねじ７の締め付けと同時に挟み付けさせることによって、更に強化することができる。好適な実施形態では、ハブ基底部５と、ハブ頂部６は、それぞれに、自身の形状をモールド成形によって与えられており、アルミニウムで製造されているのが好適である。

本発明によれば、ハブ３は、前記ブレード４の１枚毎に、全体を符号９で表わされている座を備えている。それぞれの座９は自身の側に軸方向に延びる第１係合手段１０を備えており、それぞれのブレード４には軸方向に延びる第２係合手段１１が備えられている。当該第１係合手段１０と当該第２係合手段１１は、混合機組立体１の装着／脱着中は当該ハブ３と当該それぞれのブレード４との軸方向の相互変位を許容するように協働式に配設されている。更には、第１係合手段１０と第２係合手段１１は、混合機組立体１が装着された状態にあるときは、ハブ３とブレード４の半径方向の相互変位を阻止するように配設されている。こうして、本発明にとってはブレード４がハブ３へ軸方向に適用されることが重要である。混合機組立体１が装着された状態にあるときのそれぞれのブレード４とハブ３の間の当接は、ブレード４が既定外の位置に配置され、それに付随して内部歪みの原因となってしまわないようにするために、第１係合手段１０と第２係合手段１１との間にしか起こらないことを指摘しておく。

また、混合機組立体のブレード４は、好適な実施形態では、軸方向に延びるねじ１２又は他の適した締結手段を用いて、ハブ基底部５に取り外し可能に接続されている。それぞれのブレード４は、混合機組立体が装着された状態にあるときのハブ３と当該それぞれのブレード４の軸方向の相互変位／分離を阻止する少なくとも１つのねじ１２を備えているのが好適である。ねじ１２を軸方向に適用することによって、ブレード４のハブへの簡単急速装着／脱着を行うことができる。また、ハブ頂部６は、軸方向に延びるねじ１３又は他の適した締結手段を用いて、ハブ基底部５に取り外し可能に接続されている。ねじ１３を軸方向に適用することによって、ハブ頂部６のハブ基底部５への簡単急速装着／脱着を行うことができる。ハブ頂部６の目的は、直接的には、混合機組立体１の周りに良好な流体流れ特性を提供することである。更には、ハブ頂部６の目的は、万一ブレード４の取付手段が破損してその結果ブレード４がハブ基底部５から取り外されるという状況において防護装置としての役目を果たすことである。ブレード４がハブ基底部５から弛んできた場合、そのことは、ハブ頂部６がブレード４をかろうじてその場に保つか又は少なくともブレード４が投げ飛ばされるのを食い止めているおかげでブレード４が投げ出されて作業員の他の機材を傷つける危険性を冒してしまうかなり前に気付かれることになろう。

或る代わりの（図示されていない）実施形態では、混合機組立体は、ブレード４がハブ頂部６へ軸方向に取り付けられ、その後、ハブ基底部５に接続されるという様式に配設されている。更に別の代わりの（図示されていない）実施形態では、ブレード４はハブ基底部５へ軸方向に後部方向から取り付けられており、その場合、ハブ基底部５は何れかの適したやり方で駆動シャフト２の端に接続されている。後者の実施形態では、ハブ頂部は必要とされないことを指摘しておく。どの部品がどれに接続されているかにかかわりなく、ハブ３のそれぞれの座９の前記第１係合手段１０と、それぞれのブレード４の前記第２係合手段１１は、混合機組立体１が装着された状態にあるときにハブ３の外側包絡面の半径方向内側に配設されているのが好適である。そうすれば、良好な流体流れ特性が得られ、係合手段と取付手段は、混合機組立体が機能を果たすべく配設されている環境から防護される。

これより図１１を参照する。好適な実施形態では、それぞれの座９の当該第１係合手段１０は、ハブ３の周方向に互いに隔てられ中間壁１４によって分離されている少なくとも２つの凹部（陥凹）を備えている。当該少なくとも２つの凹部は、ハブ３の軸方向にも互いに隔てられているのが好適である。混合機組立体では、プロペラ組立体の回転方向に見て前方の凹部は、プロペラ組立体の回転方向に見て後方の凹部に比べ、よりハブ３の後端に近接して設置されている。また一方で、羽根車組立体においては、逆の関係が存在していること、より具体的には、プロペラ組立体の回転方向に見て前方の凹部が、プロペラ組立体の回転方向に見て後方の凹部に比べ、よりハブ３の自由端に近接して設置されていることがあるのを指摘しておく。代替的には、第１係合手段１０は、周方向に延びる細長い凹部によって構成されている。それぞれの凹部は、その底に、上述のねじ１２を受け入れるためのねじの切られた孔１５を設けているのが好適である。また、それぞれのブレード４の第２係合手段１１は、好適な実施形態では、互いに隔てられていて第１係合手段１０の当該凹部に係合するように配設されている少なくとも２つの突起を備えている。上記凹部についての記述と同じく、混合機組立体は、プロペラ組立体の回転方向に見て前方の突起が、プロペラ組立体の回転方向に見て後方の突起に比べ、よりハブ３の後端に近接して設置される様式に配設されている。また、混合機組立体においては、逆の関係が存在すること、より具体的には、混合機組立体の回転方向に見て前方の突起が、混合機組立体の回転方向に見て後方の凹部に比べ、よりハブ３の自由端に近接して設置されていることがあるのを指摘しておく。第１係合手段１０が１つの凹部だけで構成されている場合、第２係合手段１１は１つの突起だけで構成されているのが好適である。

第１係合手段１０が突起を備え、第２係合手段１１が相互作用する凹部を備えるという逆の関係が、本発明から逸脱することなしに適用されてもよいことを指摘しておく。
これより、特に図７及び図８を参照する。第２係合手段１１の前記少なくとも２つの突起のそれぞれは軸方向に後方に向かって先細ってゆく円錐台の形状を有し、第１係合手段１０の前記少なくとも２つの凹部のそれぞれは相補的な形状を有しているのが好適である。当該少なくとも２つの突起の外面及び当該少なくとも２つの凹部の内面の、軸方向に延びる中心線に対する傾きは、第１係合手段１０と第２係合手段１１の間に可能な限り垂直な力の伝達を許容するために、可能な限り小さくするべきである。とはいえ、角度は、ブレード４のハブ３への軸方向の容易適用及び撤去を許容できる程度に大きくなくてはならない。好適には、この角度は４５度より小さくすべきであり、２０度より小さいのが好適である。示されている好適な実施形態では、当該角度は約１０度である。また、角度は５度より大きくなくてはならない。

第２係合手段１１の前記突起は、第１係合手段１０の前方凹部に回転方向並びに半径方向に当接するように配設され、第２係合手段１１の後方突起は第１係合手段１０の後方凹部に半径方向に限定して当接するように配設されているのが好適である。この様にすると、それぞれのブレード４の規定通りの位置付けが得られると同時に、ハブ３とブレード４の内部歪みが発生するという危険性が最小限に抑えられる。更に、当接界面は、面当接になっているのが好適である。

更には、第２係合手段１１の当該少なくとも２つの突起のそれぞれと第１係合手段１０の当該少なくとも２つの凹部のそれぞれは、多角形の断面、例えば四角い形の断面を有しているのが好適である。とはいえ、第２係合手段１１の当該少なくとも２つの突起のそれぞれと第１係合手段１０の当該少なくとも２つの凹部のそれぞれは、丸い断面、例えば円形の断面を有しているのも等しく好適であることを指摘しておく。前方突起と前方凹部に丸い断面を持たせることの利点は、それらの間の係合が回転方向にブレード４に作用する曲げ荷重を支えるのではなく、代わりに、ブレード４に掛かる曲げ荷重は後方突起と後方凹部の間の係合に係る相互作用によって支えられる、ということである。それに加え、図５を参照されたいが、第２係合手段１１の当該少なくとも２つの突起のそれぞれは、第１係合手段１０の当該少なくとも２つの凹部の対応する凹部に比べ軸方向の伸張が小さいのが好適である。この様にすれば、別体のブレード４のハブ３に対する半径方向の正確な位置付けが保証され、第２係合手段１１の突起は、第１係合手段１０の凹部の底に触れるという危険を冒すことはないであろう。

ブレード４のハブ３への取り付け時の適切なねじ係合を得るために、図３から図８による実施形態によれば、第２係合手段１１のそれぞれの突起と一体に、別体のディスタンススリーブ１６が使用されている。ディスタンススリーブ１６の目的は、十分な長さのある、ひいては十分な剛性のあるねじ１２が使用されることを許容することである。上述の様に、第１係合手段１０と第２係合手段１１の間の当接界面は平坦であるという事実により、第１係合手段１０と第２係合手段１１を嵌め込んだとき、比較的広い定着が起こり、予張力の掛けられた長いねじは弛みを来すことなしにこれに対処するが、予張力の掛けられた短いねじは即座に弛みを来すことになろう。混合機組立体のブレード４とハブ３の間で第１係合手段１０と第２係合手段１１が相互荷重を半径方向及び回転方向に支えるように配設されているという事実により、ねじ１２は、主に、長手方向にしか荷重が掛からない。図９及び図１０には、ディスタンススリーブ１６が第２係合手段１１に固定接続されている、或いは最適には第２係合手段１１と一体化されている、或る好適な実施形態が示されている。

本発明の実現性のある変更
本発明は、以上に説明され図面に示されている、主に説明と例示を目的とする実施形態のみに限定されるものではない。本特許出願は、ここに記載されている好適な実施形態のあらゆる修正及び変型を網羅しようとするものであり、従って、本発明は、付随の特許請求の範囲並びにその等価物の用語遣いによって定義される。従って、混合機組立体は、付随の特許請求の範囲による範囲内で幾通りものやり方で変更され得る。

上方や下方などの様な用語についての／関しての全ての情報は、図面を符号が正しく読める向きに配した上で、当該機器を図に従った向きに配して解釈され／読み取られるべきであることを指摘しておく。従って、その様な用語は、示されている実施形態での相互関係を指し示しているにすぎず、その様な関係は、発明の機器に別の構造／設計が提供された場合には変わることもあり得る。

更に指摘しておくべきこととして、明示的に述べられていなくても、組み合わすことが可能である場合には、特定の実施形態由来の固有の特徴が別の実施形態由来の特徴と組み合わされてもよく、その様な組合せは自明であるものと考えられる。

１ 混合機組立体
２ 出力駆動シャフト
３ ハブ
４ ブレード
５ 後方ハブ基底部
６ 前方ハブ頂部
７ ねじ
８ 円錐型用具
９ 座
１０ 第１係合手段
１１ 第２係合手段
１２ ねじ
１３ ねじ
１４ 中間壁
１５ ねじの切られた孔
１６ ディスタンススリーブ

Claims (10)

1. 汚水内で運動を生成及び維持するための混合機組立体において、１つのハブ（３）と、前記ハブ（３）に取り外し可能に接続されていて、当該ハブ（３）に対して半径方向に延びている、少なくとも２枚のブレード（４）と、を備え、更に、前記ハブ（３）は、自由端である前端と、後端と、を有し、前記ハブ（３）は、前記後端が駆動シャフトに接続されるように配設され、それにより、軸方向に延びる中心軸周りに回転式に駆動されるように配設されている、混合機組立体において、前記ハブ（３）が前記少なくとも２枚のブレード（４）の１枚毎に座（９）を備え、それぞれの座（９）は、軸方向に延びる第１係合手段（１０）を備え、それぞれのブレード（４）は軸方向に延びる第２係合手段（１１）を備え、前記第１係合手段（１０）と前記第２係合手段（１１）が共に、前記プロペラ組立体の装着／脱着中の前記ハブ（３）と前記ブレード（４）の軸方向の相互変位を許容するように配設されていて、それに加え、前記混合機組立体が組み立てられた状態にあるときは、前記ハブ（３）と前記ブレード（４）の半径方向の相互変位を阻止するように配設されていること、を特徴とする混合機組立体。
2. それぞれのブレード（４）は、少なくとも１つの取付手段（１２）であって、前記ハブ（３）に取り外し可能に接続されていて、前記混合機組立体が組み立てられた状態にあるときは前記ハブ（３）と前記それぞれのブレード（４）との軸方向の相互変位を阻止するように配設されている、取付手段（１２）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の混合機組立体。
3. 前記ハブ（３）は、後方ハブ基底部（５）と前方ハブ頂部（６）とを備え、前記少なくとも２枚のブレード（４）が前記ハブ基底部（５）へ取り外し可能に接続されており、前記ハブ頂部（６）が前記ハブ基底部（５）に取り外し可能に接続されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の混合機組立体。
4. それぞれの座（９）の前記第１係合手段（１０）と、それぞれのブレード（４）の前記第２係合手段（１１）が、前記ハブ（３）の外側包絡面の半径方向内側に配設されていることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の混合機組立体。
5. それぞれの座（９）の前記第１係合手段（１０）が、前記ハブ（３）の周方向に互いに隔てられている少なくとも２つの凹部を備えていることを特徴とする、上記請求項の何れかに記載の混合機組立体。
6. それぞれのブレード（４）の前記第２係合手段（１１）が、互いに隔てられていて、前記第１係合手段（１０）の前記少なくとも２つの凹部に係合するように配設されている、少なくとも２つの突起を備えていることを特徴とする、請求項５に記載の混合機組立体。
7. 前記第２係合手段（１１）の前記少なくとも２つの突起のそれぞれが、軸方向に後方に向かって先細ってゆく円錐台の形状を呈していることを特徴とする、請求項６に記載の混合機組立体。
8. 前記第２係合手段（１１）の前記少なくとも２つの突起のそれぞれが、多角形の断面を有し、軸方向に後方に向かって先細っていることを特徴とする、請求項６に記載の混合機組立体。
9. 前記第２係合手段（１１）の前記少なくとも２つの突起のそれぞれが、丸い断面を有していることを特徴とする、請求項６又は７に記載の混合機組立体。
10. 前記第２係合手段（１１）の前記少なくとも２つの突起のそれぞれが、前記第１係合手段（１０）の前記少なくとも２つの凹部の対応する凹部の軸方向伸張よりも少ない軸方向伸張を有していることを特徴とする、請求項６から９の何れかに記載の混合機組立体。

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