JP7396839B2 - 吸込スクリュー式ポンプ用吸込スクリューおよびこれを備える吸込スクリュー式ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、吸込スクリュー式ポンプに関する。

下水汚泥等を送液として移送するポンプの場合、送液中の夾雑物が閉塞しないように、通過粒径の大きな吸込スクリュー（羽根車）を有する吸込スクリュー式ポンプが使用される。
この種の吸込スクリュー式ポンプは、例えば図５に示す吸込スクリュー式ポンプ１００のように、ケーシング１４２内に螺旋状の吸込スクリュー１３０が収容されている。
吸込スクリュー１３０は、円錐状のコーン部１３２と、コーン部１３２の円錐面部分の周囲に螺旋状に配設されるとともにコーン部１３２の先端１３２ｓよりも先端側に突出するスクリュー作用部１３５を一体に有する１枚の主羽根１３４と、を有する。

吸込スクリュー式ポンプ１００が駆動されると、電動モータ（図示略）からの回転力によりシャフト１１２および吸込スクリュー１３０が一体となって回転する。これにより、吸込スクリュー式ポンプ１００は、吸込スクリュー１３０が発生する旋回流の作用により、吸込口１４７からケーシング１４２内に送液を吸入するとともに、ケーシング１４２内の送液が加圧状態になって吐出口１４５から排出するようになっている。

ここで、この種の吸込スクリュー式ポンプでは、夾雑物の無閉塞性に鑑み、吸込スクリュー１３０は、図６に斜視図を示すように、１枚のみの主羽根１３４を有する（例えば特許文献１参照）。

実開平５－６１４８９号公報 実開平３－４２０９５号公報

近年、下水処理場など、多くのポンプが稼働する水処理設備においては、機械類の一層の省エネ化が望まれており、そのため、上述したような吸込スクリュー式ポンプにおいても、ポンプ効率をより向上させることが要求されている。その一方、この種の吸込スクリュー式ポンプでは、夾雑物の無閉塞性を重視していたため、ポンプ効率が犠牲とされていた。

これに対し、例えば、特許文献２に記載されるポンプの吸込スクリューのように、同一の構成を有する二枚の主羽根を対称的に設けると、ポンプ効率を向上させることはできる。
しかしながら、同一の構成を有する二枚の主羽根を対称的に設ける場合、二枚のスクリュー先端相互のスクリュー作用部に夾雑物が絡まってしまい、夾雑物の導入機能が低下して、無閉塞性能が損なわれるという問題がある。

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、無閉塞性を確保しつつポンプ効率を向上させ得る吸込スクリュー式ポンプ用吸込スクリューおよびこれを備える吸込スクリュー式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吸込スクリュー式ポンプ用吸込スクリューは、コーン部と、前記コーン部の周囲に螺旋状に形成されるとともに前記コーン部の先端よりも先端側に突出するスクリュー作用部を一体に有する１枚の主羽根と、前記コーン部の周囲に螺旋状に形成されるとともに前記主羽根とは位相を異ならせて配設され且つ前記コーン部の先端よりも先端側に突出しない整流板と、を備えることを特徴とする。ここで、前記整流板は、一枚に限って設けられていることが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る吸込スクリュー式ポンプは、本発明の一態様に係る吸込スクリュー式ポンプ用吸込スクリューを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る吸込スクリュー式ポンプ用吸込スクリューによれば、１枚の主羽根に加え、更に、整流板を有しており、この整流板が、コーン部の周囲に主羽根とは位相を異ならせて螺旋状に形成されているので、ポンプ効率を向上させることができる。
さらに、この整流板は、コーン部よりも先端側に突出しないように設けられているので、夾雑物の導入機能も担保される。そのため、無閉塞性能を確保することができる。

上述のように、本発明によれば、無閉塞性を確保しつつポンプ効率を向上させることができる。

本発明の一態様に係る吸込スクリュー式ポンプ用吸込スクリューを備える吸込スクリュー式ポンプの一実施形態の説明図であり、同図では、軸線を含む断面を示している。 本発明の一態様に係る吸込スクリュー式ポンプ用吸込スクリューの一実施形態の斜視図である。 本発明の一態様に係る吸込スクリュー式ポンプ用吸込スクリューの一実施形態の説明図であり、同図（ａ）は軸線を含む断面図、（ｂ）は軸方向の先端側から見た図である。 本発明の一態様に係る吸込スクリュー式ポンプ用吸込スクリューの一実施形態における、最大通過粒径、最小離間距離および整流板を設定する際の任意断面でのピッチ距離を説明する要部の縦断面図である。 従来の吸込スクリュー式ポンプの一例の説明図であり、同図では、軸線を含む断面を示している。 従来の吸込スクリュー式ポンプ用吸込スクリューの一例を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。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。

図１に示すように、本実施形態に係る吸込スクリュー式ポンプ１０は、中心にシャフト１２を水平姿勢に支持するフレーム１４を備える。フレーム１４には、軸受部１６が設けられている。軸受部１６は、前後の軸受１８および軸受２０を介して、シャフト１２の軸方向の中間部を回転自在に支持している。

軸受部１６の前側（図１では左側）の端面は、軸受カバー２２で閉止され、軸受部１６の後側（図１では右側）の端面は、軸受カバー２４で閉止されている。軸受カバー２２は、ボルト２３により軸受部１６に固定され、軸受カバー２４は、ボルト２５により軸受部１６に固定されている。シャフト１２は、軸受カバー２２、２４をそれぞれ貫通し、その先端側及び基端側が、それぞれ軸受カバー２２、２４から突出されている。

フレーム１４の前側にはケーシング４２が設けられている。シャフト１２は、シャフト１２の先端部に、吸込スクリュー３０が同軸に固定されている。吸込スクリュー３０は、ケーシング４２の内部に収容されている。シャフト１２の先端部には、雄ねじ３９が形成され、雄ねじ３９が吸込スクリュー３０の基端側のコーン部３２の端面中央部に開口したねじ穴３８に螺合されている。

ケーシング４２は、吐出口４５が成されたケーシング本体４４と、吸込口４７が形成されたフロントケーシング４６と、を有する。フロントケーシング４６は、ケーシング本体４４の先端側に開口した取付口４９に、パッキン５１を介してボルトで固定されている。また、ケーシング本体４４には、その背板部４８の中央に、メカニカルシール１３をシャフト１２との間に保持する円筒状のホルダ部５０が、後方側のフレーム１４内に突出して一体形成されている。

ここで、本実施形態の吸込スクリュー３０は、円錐台状のコーン部３２と、コーン部３２から軸方向外側に螺旋状に延出する一枚の主羽根３４と、一枚の主羽根３４と対向するように螺旋状に延出配置された一枚の整流板３６と、が一体形成されている。

詳しくは、図２および図３に示すように、吸込スクリュー３０は、１枚の主羽根３４が、コーン部３２の周囲に螺旋状に配設されるとともに、コーン部３２の先端３２ｓよりも先端側に突出するスクリュー作用部３５を一体に有する。
また、一枚の整流板３６は、コーン部３２の周囲に主羽根３４の位相と対向して螺旋状に形成されるとともに、前記コーン部３２よりも先端側には突出しないように形成されている。

本実施形態では、「最大通過粒径」が吸込口４７の最小口径部分に対してその５０％（図１に示す、５０％粒径Ｄ_５０参照）以上となるように設定されることが好ましい。ここで、「最大通過粒径」とは、ケーシング４２の内壁面とコーン部３２の外径面との間の空間での最小離間距離Ｄｍをいう（図４参照）。そして、無閉塞性を確保しつつポンプ効率を向上させる上では、図４に示す、主羽根３４と整流板３６との間にできる空間での整流板３６の任意断面でのピッチ距離Ｄｐも上記「最大通過粒径」を満足する必要がある。

つまり、一枚の整流板３６は、コーン部３２の周囲に,主羽根３４の位相と対向して螺旋状に形成されるところ、整流板３６を設定する際の任意断面でのピッチ距離Ｄｐの設定値は、ケーシング４２の内壁面とコーン部３２の外径面との対向方向での最小離間距離Ｄｍを基準（１００％）として、その最小離間距離Ｄｍに対して２００％以上となる空間を確保するように、コーン部３２の周囲に,主羽根３４とは位相を異ならせて螺旋状に形成されていれば、無閉塞性を確保しつつポンプ効率を向上させる構成として好適である。
なお、主羽根３４および整流板３６は、コーン部３２の実外径面に対しては、一の断面では双方の羽根が半ピッチ程度しか見えてこないので、同図では、ケーシング４２の内壁面とコーン部３２の外径面との間の空間を延長した状態のイメージを二点鎖線で示している。

本実施形態の吸込スクリュー３０は、主羽根３４および整流板３６相互の位相の対向位置において、整流板３６は、コーン部３２の周囲に螺旋状に形成される部分の張り出し高さが、主羽根３４の張り出し高さと同じ高さに形成されている。

なお、本実施形態の吸込スクリュー３０は、送液の流路に関しては、整流板３６および主羽根３４のコーン部３２への巻き数がそれぞれ一条のみであり、螺旋の巻回角度が、３４０～３６０度の範囲に設定されている。主羽根３４および整流板３６の螺旋形状は、コーン部３２の基端部の位置までそれぞれ形成されている。
特に、本実施形態の吸込スクリュー３０は、一枚の整流板３６を一枚の主羽根３４の位相と対向して配置することで、整流板３６を設置しても、従来の吸込スクリューと同等な通過粒径を確保している。

次に、本実施形態の吸込スクリュー式ポンプ１０の動作及び作用効果を説明する。
本実施形態の吸込スクリュー式ポンプ１０は、電動モータ（図示略）からの回転力によりシャフト１２及び吸込スクリュー３０が一体となって回転すると、吸込スクリュー３０が発生する旋回流の作用により、吸込口４７からケーシング４２内に送液が吸入されるとともに、ケーシング４２内の送液が加圧状態になって吐出口４５から排出される。

ここで、本実施形態の吸込スクリュー式ポンプ１０の吸込スクリュー３０によれば、スクリュー作用部３５がコーン部３２よりも先端に突き出している１枚の主羽根３４に加え、１枚の整流板３６を備えるので、ポンプ効率を向上させることができる。
そして、１枚の整流板３６は、コーン部３２の先端よりも先端側に突出するようなスクリュー作用部３５を有しないように配置されているので、無閉塞性を確保しつつポンプ効率を向上させることができる。

特に、本実施形態の吸込スクリュー式ポンプ１０の吸込スクリュー３０によれば、一枚の整流板３６は、一枚の主羽根３４のスクリュー作用を奏する先端のスクリュー作用部３５の機能を損なわない様に、コーン部３２の先端よりも先端側には突出していないため、先端側の吸込口４７から流入する夾雑物を吐出口４５に向けてスムーズに流す上で優れている。これにより、入口の吸込口４７付近での閉塞を防止することができる。

また、図６に示した、従来の吸込スクリュー１３０は、１枚の主羽根１３４のみであったため、静バランスを取り難い形状であったところ、本実施形態の吸込スクリュー３０によれば、１枚の主羽根３４と、この主羽根３４の位相と対向して配置された１枚の整流板３６と、を有するので、コーン部３２の周囲に螺旋状に配設される部分が略対称形に近づくため、静バランスが取りやすくなっている。

以上説明したように、本実施形態の吸込スクリュー３０およびこれを備える吸込スクリュー式ポンプ１０によれば、無閉塞性を確保しつつポンプ効率を向上させることができる。
なお、本発明に係る吸込スクリューおよびこれを備える吸込スクリュー式ポンプは、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であることは勿論である。

１０ 吸込スクリュー式ポンプ
１２ シャフト
１３ メカニカルシール
１４ フレーム
１５ ホルダ部
１６ 軸受部
１８ 軸受
２０ 軸受
２２ 軸受カバー
２３ ボルト
２４ 軸受カバー
２５ ボルト
３０ 吸込スクリュー
３２ コーン部
３４ 主羽根
３５ スクリュー作用部
３６ 整流板
３８ ねじ穴
３９ 雄ねじ
４２ ケーシング
４４ ケーシング本体
４５ 吐出口
４６ フロントケーシング
４７ 吸込口
４８ 背板部
４９ 取付口
５０ ホルダ部
５１ パッキン
Ｄ_５０ ５０％粒径

Claims (2)

1. 下水汚泥を送液として移送する吸込スクリュー式ポンプであって、
   中心にシャフトを水平姿勢で回転自在に支持するフレームと、前記シャフトと同心に前方に開口する吸込口および周方向側方に吐出口を有して前記フレームの前側に設けられるケーシングと、前記シャフトの先端部に同軸に固定されて前記ケーシング内に片持ちで収容される吸込スクリューと、を備え、
   前記吸込スクリューは、円錐台状のコーン部と、前記コーン部の周囲に螺旋状に形成されるとともに前記コーン部の先端よりも先端側に突出するスクリュー作用部を一体に有する１枚の主羽根と、前記コーン部の周囲に螺旋状に形成されるとともに前記主羽根とは位相を異ならせて一枚に限って配設され且つ前記コーン部の先端部から基端部まで形成されて前記コーン部の先端よりも先端側に突出しない整流板と、を備えることを特徴とする吸込スクリュー式ポンプ。
2. 前記整流板は、前記主羽根と当該整流板との間にできる空間での当該整流板の任意断面でのピッチ距離Ｄｐが、前記ケーシングの内壁面と前記コーン部の外径面との対向方向での最小離間距離Ｄｍを基準（１００％）として、その最小離間距離Ｄｍに対して２００％以上となる空間を確保するように、前記コーン部の周囲に前記主羽根とは位相を異ならせて螺旋状に形成されている請求項１に記載の吸込スクリュー式ポンプ。

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