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

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 Download PDF

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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D50参照)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
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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