TW201638475A - 用於離心式泵浦之葉輪 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種離心式泵浦之葉輪，其具有一第一碟形元件，在功能上朝向該入口排列，面向一第二碟形元件並與之同軸，該第二碟形元件在功能上面向該出口排列，並且藉由一系列角度隔開的葉片剛性連接至該第一碟形元件，並且在中央提供一裝置來固定至一傳動軸。本發明的特殊性在於該葉輪包含一系列開口，其形成於相鄰葉片配對之間之第二碟形元件的該實質上周邊區域內、實質上在要承受該最大軸向推力的區域上。
Description
本發明係關於離心式泵浦之葉輪，尤其係關於具有一或多階段的型態。
如所知，離心式泵浦具有傳統由一對彼此面對的成形碟形本體所製成的葉輪，如此在該本體之內形成其中配置一系列葉片連接該等兩碟的間隙。
在每一葉輪的中央有一輪轂或一等效連結裝置，允許將該葉輪緊固至由一馬達裝置轉動的一傳動軸。
雖然已知類型的葉輪已為廣泛使用，不過具有缺點；在這些缺點之間，最重大的可能是軸向推力的產生。
離心式泵浦的葉輪事實上要承受作用在其兩面上的不同壓力：低於大氣壓力的壓力一般作用在進氣側，而大體上等於傳遞壓力的壓力作用在相反面上。這產生可觀的軸向推力，如此使得效率大幅耗損以及過載造成馬達軸承受損。
這些問題在多級泵浦的情況下明顯增加。
在嘗試解決軸向推力產生的相關問題時，某些多級泵浦製造
商往剩餘葉片的相反方向將葉片的一半突出。
然而，這種解決方案在製作內部通道時有明顯困難。
先前技術也包含同一申請人所申請的第VI2014A000271號義大利專利申請案內所揭示的離心式泵浦之葉輪。這種葉輪有效解決上述問題，但是需要提供具有不同直徑的碟形元件。
本發明目的在於解決上述問題，提供一種離心式泵浦之葉輪，其可降低軸向推力，同時確定最高效率，並且供具有相同直徑的碟形元件使用。
在此目標範疇內，本發明的特定目的為提供一種葉輪，可解決通常傳動軸上所產生的牽引問題。
本發明的其他目的為提供一種葉輪，可保護馬達的軸承。
本發明的另一個目的為提供一種葉輪，用少量組件就可製造，因此從純經濟的觀點來看也有利。
此目標、這些目的以及從以下說明能夠更了解的其他目的都由離心式泵浦之葉輪所達成，該葉輪包含一第一碟形元件，在功能上朝向入口排列，面向一第二碟形元件並與之同軸；該第二碟形元件利用角度隔開的葉片剛性連接至該第一碟形元件，並且在中央提供一緊固裝置來緊固至一傳動軸；該葉輪之特徵為包含形成於該第二碟形元件的該實質上周邊區域內之開口，其介於相鄰葉片配對之間，實質上在承受該最大軸向推力的該區域上。
本發明也關於一離心式泵浦，其包含一中空本體，其中容納至少一葉輪，其緊固至可繞著一旋轉軸線旋轉的一傳動軸；該傳動軸由一馬達裝置旋轉；該葉輪包含一第一碟形元件，其在功能上朝向入口排列，面向一第二碟形元件並與之同軸；該第二碟形元件利用角度隔開的葉片剛性連接至該第一碟形元件，並且在中央提供一緊固裝置來緊固至一傳動軸；該葉輪之特徵為包含形成於該第二碟形元件的該實質上周邊區域內之開口，其介於相鄰葉片配對之間，實質上在承受該最大軸向推力的該區域上。
根據本發明的葉輪可顯著降低該軸向推力，但是同時確定最大效率與頭部。
事實上，利用清空該第二碟形元件內承受最高壓力的區域，即是利用形成該等開口，可降低產生軸向推力的該等力量。
另外，頭部與效率不會降低，因為這些開口的外型完全包含在該第二碟形元件之內。
因此根據本發明的該葉輪解決通常在具有一或多級的離心式泵浦傳動軸上產生的牽引方面之問題。這允許例如避免馬達軸承受損。
1‧‧‧葉輪
2‧‧‧第一碟形元件
3‧‧‧第二碟形元件
4‧‧‧葉片
5‧‧‧輪轂
6‧‧‧貫穿孔
7‧‧‧套筒
8‧‧‧溝槽
9‧‧‧圓弧形外型
10‧‧‧輪廓外型
101‧‧‧葉輪
110‧‧‧輪廓外型
201‧‧‧葉輪
211‧‧‧凸片
301‧‧‧葉輪
308‧‧‧貫穿孔
401‧‧‧葉輪
408‧‧‧貫穿孔
501‧‧‧葉輪
508‧‧‧貫穿孔
1000‧‧‧旋轉軸線
從根據本發明的較佳但非專屬葉輪具體實施例中，藉由附圖中非限制範例，將可更加了解進一步特性與優勢，其中：第一圖為根據本發明的一葉輪之前視圖；
第二圖為根據本發明的一葉輪之後視圖；第三圖為根據本發明的該葉輪之剖面圖；第四圖為根據本發明進一步具體實施例的一葉輪之前視圖；第五圖為第四圖中該葉輪的後視圖；第六圖為第四圖和第五圖中該葉輪的剖面圖；第七圖為根據本發明進一步具體實施例的一葉輪之前視圖；第八圖為第七圖中該葉輪的後視圖；第九圖為第七圖和第八圖中該葉輪的剖面圖；第十圖為根據本發明進一步具體實施例的一葉輪之前視圖；第十一圖為第十圖中該葉輪的後視圖；第十二圖為第十圖和第十一圖中該葉輪的剖面圖；第十三圖為根據本發明進一步具體實施例的一葉輪之前視圖；第十四圖為第十三圖中該葉輪的後視圖；第十五圖為第十三圖和第十四圖中該葉輪的剖面圖；第十六圖為根據本發明進一步具體實施例的一葉輪之前視圖；第十七圖為第十六圖中該葉輪的後視圖；第十八圖為第十六圖和第十七圖中該葉輪的剖面圖。
第一圖至第三圖例示根據本發明的一離心式泵浦之葉輪，全部指定為參考編號1。
本文中例示的範例係關於用在一多級離心式泵浦的葉輪1；不過精通技術人士了解，根據本發明的該葉輪也可裝配在其他類型的泵浦
上。
已知並且未顯示在圖式中的該多級離心式泵浦由一大體上中空本體所構成，其中容納一組根據本發明提供的葉輪，該葉輪同軸緊固至一傳動軸，該軸由一馬達裝置轉動。
葉輪1包含一第一碟形元件2，該元件在功能上朝向入口排列，以及一第二碟形元件3，該元件在功能上朝向出口排列。
第二碟形元件3的直徑實質上等於或稍微小於第一碟形元件2的直徑。
該兩碟形元件2和3與一旋轉軸線1000同軸並且彼此面對，如此形成一大體上圓柱形的內部空間。
葉片4配置在該內部空間內，並且將第一碟形元件2剛性連接至第二碟形元件3。
葉片4傾斜繞著旋轉軸線1000分佈，並且從兩碟形元件2和3的中心朝向周邊區域延伸，但不向外突出，遵循一調適外型。
例如在例示的解決方案中，葉片4彎曲，如此形成發散並徑向配置的管道。
有利的是，第二碟形元件3藉由一緊固裝置緊固至一傳動軸。圖式內未顯示的該傳動軸繞著旋轉軸線1000旋轉。
該緊固裝置包含一輪轂5，其可機械上關聯於在第二碟形元件3中央上提供的該傳動軸。
在第一碟形元件2上相對於輪轂5的地方置中提供一貫穿孔6；貫穿孔6具有一直徑，大於該傳動軸的直徑。
貫穿孔6連接至從第一碟形元件2突出的一套筒7。
實際上，當葉輪1固接在該傳動軸上，套筒7圍繞該傳動軸，提供一環形開口，構成該葉輪的進氣口。
根據本發明，葉輪1包含一系列開口，形成於相鄰葉片4配對之間之第二碟形元件3的該實質上周邊區域內，其中可識別該碟要承受該最大軸向推力的區域。
每一開口的該徑向周邊側相對於旋轉軸線1000延伸一段距離，該具離較第二碟形元件3的該周邊還要短。
換言之，該等開口完全包含在第二碟形元件3的外型之內。
在第一圖至第三圖內所示的該具體實施例中，該等開口由相鄰葉片4配對之間之第二碟形元件3的該周邊區域內所提供之成形溝槽8所構成。
每一輪廓溝槽8在徑向周邊側上都具有一圓弧狀外型9；圓弧狀外型9具有面向旋轉軸線1000的凸起。
圓弧狀外型9與一相對輪廓外型10(在第一圖至第三圖內所示的範例中具有一彎曲部分)連接，具有面向旋轉軸線1000的該凸起。
第四圖至第六圖顯示一葉輪，一般指定為參考編號101，其類似於葉輪1，但是提供具有該凸起面向第二碟形元件3之外的輪廓外型110。
根據第七圖至第九圖內所示的該具體實施例，其中根據本發明的該葉輪一般指定為參考編號201，則輪廓溝槽8的圓弧形外型9與輪廓外型10或像是輪廓外型110，都由具有使結構堅硬的功能之一或多個徑向延伸
凸片211所連結。
根據第十圖至第十二圖內例示的該具體實施例，其中根據本發明的該葉輪指定為參考編號301，該等開口由相鄰葉片4配對之間之第二碟形元件3的該周邊區域內提供之貫穿孔308所構成。
在第十圖至第十二圖內所示的範例中，貫穿孔308的中央實質上沿著一圓周的圓弧配置，其在旋轉軸線1000上置中；然而，經過精通技術人士證實，可用其他等效方式配置該等貫穿孔。
例如：第十三圖至第十五圖顯示一葉輪，由參考編號401所指定，類似於葉輪301，但是具有貫穿孔408，其實質上沿著關於旋轉軸線1000同心並且置中的多個圓弧來形成。
第十六圖至第十八圖顯示根據本發明的一葉輪，由參考編號501所指定，包含在相鄰葉片4配對之間、實質上沿著中心在該碟之外的一圓周弧形配置之第二碟形元件3內所提供的貫穿孔508。
在第四圖至第十八圖內所示的具體實施例內，對應至參考第一圖至第三圖內所示具體實施例所說明的該等元件都指派給相同的參考編號。
根據本發明的該葉輪可藉由許多技術，使用許多金屬材料，例如鋼、不鏽鋼、鑄造鋼、鑄鐵、銅等等，或具有必要技術特性的其他材料，例如某些技術聚合物，來製造。
另外，請注意，在任何案例中，輪廓溝槽8及/或貫穿孔308、408或508的結構細節，在形狀、尺寸、比例與配置上，以實質上等效方式改變，不過並不背離本發明件念的領域。
針對根據本發明的該葉輪之操作，從實驗測試以及結果的仔細分析可觀察到，第二碟形元件3內提供的該等開口有較高的流體動力學效率以及良好的頭部，用於同等降低軸向推力。
在實踐上，可發現根據本發明用於離心式泵浦之葉輪完全可達成所要的目標，因為其可降低相當程度之軸向推力，同時確保最高效率與頭部。
事實上，利用清空該第二碟形元件內承受最高壓力的區域，即是利用形成該等開口，可降低產生軸向推力的該等力量。
另外，頭部與效率不會降低，因為這些開口的外型完全包含在該第二碟形元件之內。
因此根據本發明的該葉輪解決通常在具有一或多級的離心式泵浦傳動軸上產生的牽引方面之問題。這允許例如避免馬達軸承受損。
如此該離心式泵浦之葉輪以及該離心式泵浦設想成易於進行許多修改與改變，這些全都在本發明概念的領域內；所有細節都可更進一步用其他技術等效元件所取代。
實踐上，只要所使用的材料符合特定用途以及形狀與尺寸，則根據需求與技術狀態的任何材料都可使用。
本申請案主張於2015年3月20日提出的第VI2015A000081號義大利專利申請案之優先權，此案在此併入當成參考。
1‧‧‧葉輪
3‧‧‧第二碟形元件
5‧‧‧輪轂
8‧‧‧成形溝槽
9‧‧‧圓弧形外型
10‧‧‧輪廓外型
Claims (14)
- 一種離心式泵浦之葉輪，包含一第一碟形元件，在功能上朝向入口排列，面向一第二碟形元件並與之同軸；該第二碟形元件利用角度隔開的葉片剛性連接至該第一碟形元件，並且在中央提供一緊固裝置來緊固至一傳動軸；該葉輪之特徵在於包含形成於該第二碟形元件的該實質上周邊區域內之開口，其介於相鄰葉片配對之間，實質上在承受該最大軸向推力的該區域上。
- 如申請專利範圍第1項之葉輪，其中每一該等開口的該徑向周邊側相對於該葉輪的該旋轉軸線延伸一段距離，該距離較第二碟形元件的該周邊還要短。
- 如申請專利範圍第1項之葉輪，其中該等開口由在相鄰葉片配對之間之該第二碟形元件的該實質上周邊區域內所形成之輪廓溝槽所構成；每一該等輪廓溝槽的該徑向周邊側具有一圓弧形外型，其具有面向該旋轉軸線的一凸起。
- 如申請專利範圍第3項之葉輪，其中每一該等輪廓溝槽都具有一輪廓外型，相對於該圓弧形外型。
- 如申請專利範圍第4項之葉輪，其中該輪廓外型具有一彎曲部分，具有面向該旋轉軸線之一凸起。
- 如申請專利範圍第4項之葉輪，其中該輪廓外型具有一彎曲部分，具有面向該第二碟形元件之外之一凸起。
- 如申請專利範圍第4項之葉輪，其中該圓弧形外型與該輪廓外型由至 少一實質上徑向延伸的凸片所連結。
- 如申請專利範圍第1項之葉輪，其中該等開口由在相鄰葉片配對之間之該第二碟形元件的該實質上周邊區域內所形成之貫穿孔所構成。
- 如申請專利範圍第1項之葉輪，其中該等貫穿孔的該等中心實質上沿著一圓弧而形成，該圓弧係相對於該旋轉軸線置中。
- 如申請專利範圍第1項之葉輪，其中該等貫穿孔的該等中心實質上沿著相對於該旋轉軸線同心並置中之二或多個圓弧而形成。
- 如申請專利範圍第1項之葉輪，其中該等貫穿孔的該等中心實質上沿著中心位於該第二碟形元件之外之圓弧而形成。
- 如申請專利範圍第1項之葉輪，其中該緊固裝置包含一輪轂，其在機械上關聯於該傳動軸；該輪轂相對於直徑大於該旋轉軸線直徑的一套筒；該套筒提供於該第一碟形元件上。
- 如申請專利範圍第1項之葉輪，其中該第二碟形元件具有一直徑，其實質上等於或小於該第一碟形元件的直徑。
- 一種離心式泵浦，其包含一中空本體，其中容納至少一葉輪，該葉輪緊固至可繞著一旋轉軸線旋轉的一傳動軸；該傳動軸由一馬達裝置旋轉；該葉輪包含一第一碟形元件，其在功能上朝向該入口排列，面向一第二碟形元件並與之同軸；該第二碟形元件利用角度隔開的葉片剛性連接至該第一碟形元件，並且在中央提供一緊固裝置來緊固至一傳動軸；該葉輪之特徵在於包含形成於該第二碟形元件的該實質上周邊區域內之開口，其介於相鄰葉片配對之間，實質上在承受該最大軸向推 力的該區域上。
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