TW201915339A - 遠心幫浦 - Google Patents

Abstract

本案提供一種不會使幫浦效率降低，而可以簡易構成使軸方向推力降低的遠心幫浦，其具備有：旋轉軸1；被固定在旋轉軸1的葉輪5；收容葉輪5的殼體7；及被配置在葉輪5的液體入口30的周圍的襯墊環31。葉輪5係具備有：被固定在旋轉軸1的主板35；具有液體入口30，與主板35相對向的圍板37；及被配置在主板35與圍板37之間的複數翼38。在主板35形成有平衡孔40，在主板35的外周部形成有朝半徑方向內側凹陷的複數修整邊緣42，翼38的外側部位係位於複數修整邊緣42之中相鄰的2個之間。遠心幫浦係僅在葉輪5的圍板側具有襯墊環31的單襯墊類型的遠心幫浦。

Description

遠心幫浦

本發明係關於遠心幫浦，尤其係關於具備有單段葉輪或多段葉輪的遠心幫浦。

遠心幫浦係藉由使葉輪旋轉，對液體供予離心力，將液體升壓。多數經升壓的液體係流入至次段的葉輪、或由吐出口被吐出，但是經升壓的液體的一部分係流入至葉輪的主板背側及圍板背側。在葉輪的主板背側與圍板背側，由於有葉輪受到液體壓力的面積的差異，因此發生將葉輪推至吸入側的軸方向推力。

由於葉輪受到如上所示之軸方向推力，因此固定葉輪的旋轉軸係藉由可接受較大軸方向推力的高止推軸承予以支持、或藉由追加的止推軸承予以支持。但是，軸方向推力係加速軸承的摩耗，縮短軸承的壽命。尤其，在多段遠心幫浦中，由於發生較大軸方向推力，因此軸承壽命縮短的傾向大。

因此，自以往以來已提出幾個使軸方向推力減低的技術。例如，有在葉輪的主板設置複數平衡孔的技術。流入至葉輪的主板背側的液體係通過平衡孔而流入至葉輪內。結果，作用於葉輪的主板的液體壓力降低，軸方向推力被減低。

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2000-9081號公報

但是，平衡孔係將藉由葉輪而被升壓的液體的一部分送回至吸入側，因此使幫浦效率降低。因此，為了不會有使幫浦效率降低的情形而使軸方向推力減低，因此有採用如第八圖所示之雙襯墊構造的情形。該雙襯墊構造係具備有：被配置在葉輪100的液體入口101的周圍的第1襯墊環104、及被配置在葉輪100的背面側(主板側)的第2襯墊環105。第1襯墊環104係透過形成在葉輪100的圍板110的液體入口101與微小間隙作配置，第2襯墊環105係透過形成在葉輪100的主板(吐出側板構件)111的圓環部112與微小間隙作配置。平衡孔115係形成在主板111，相較於第2襯墊環105，在半徑方向位於較於內側。

被配置在如上所示之位置的第2襯墊環105係可減低藉由葉輪100被升壓的液體到達平衡孔115的量。以結果而言，可減少通過平衡孔115而返回至葉輪100內的液體的量。

但是，第2襯墊環105係隨同幫浦的運轉時間而逐漸摩耗，因此必須進行第2襯墊環105的定期交換。此外，在多段遠心幫浦中，在各葉輪100的吐出側係配置有返回翼120，因此亦有不具有為了配置第2襯墊環105而為充分大小的空間的情形。

因此，本發明之目的在提供不會使幫浦效率降低，而可以簡易構成使軸方向推力降低的遠心幫浦。

本發明之一態樣係一種遠心幫浦，其係具備有：旋轉軸；被固定在前述旋轉軸的葉輪；收容前述葉輪的殼體；及被配置在前述葉輪的液體入口的周圍的襯墊環，該遠心幫浦之特徵為：前述葉輪係具備有：被固定在前述旋轉軸的主板；具有前述液體入口，與前述主板相對向的圍板；及被配置在前述主板與前述圍板之間的複數翼，在前述主板形成有平衡孔，在前述主板的外周部形成有朝半徑方向內側凹陷的複數修整邊緣，前述翼的外側部位係位於前述複數修整邊緣之中相鄰的2個之間，前述遠心幫浦係僅在前述葉輪的圍板側具有前述襯墊環的單襯墊類型的遠心幫浦。

本發明之較佳態樣之特徵為：前述主板的直徑係等於或小於前述圍板的直徑。

本發明之較佳態樣之特徵為：前述葉輪係設有複數個，前述複數葉輪係被固定在前述旋轉軸。

本發明之較佳態樣之特徵為：前述主板係具有前述旋轉軸所貫穿的貫穿孔，前述貫穿孔係具有與前述旋轉軸的剖面形狀為不同的形狀，在前述貫穿孔與前述旋轉軸的外面之間形成有複數間隙，前述平衡孔係由前述複數間隙之中的至少1個所構成。

本發明之較佳態樣之特徵為：前述旋轉軸係在其表面具有栓槽，前述主板係具有複數鍵槽，其具有供前述栓槽扣合的形狀，前述平衡孔係由前述複數鍵槽之中的一部分所構成。

本發明之較佳態樣之特徵為：前述葉輪及前述殼體的各個係經衝壓加工的金屬板的組裝體。

具有形成有修整邊緣的主板的葉輪與一般的葉輪相比，無須使幫浦效率降低，而大幅減少施加於主板的液體的壓力，乃藉由流體模擬獲得實證。施加於葉輪的主板的液體的壓力愈低，軸方向推力愈為降低，而且通過平衡孔的液體的量愈為降低。因此，藉由本發明，無須設置第八圖所示之第2襯墊環，而且無須使幫浦效率降低，即可使軸方向推力降低。

1‧‧‧旋轉軸

5‧‧‧葉輪

7‧‧‧殼體

7A‧‧‧內殼

7B‧‧‧外殼

8‧‧‧電動馬達

9‧‧‧殼蓋

10‧‧‧吸入埠

11‧‧‧吐出埠

15‧‧‧漫射器

16‧‧‧返回翼

20‧‧‧連通孔

21‧‧‧流路

25‧‧‧機械軸封

30‧‧‧液體入口

31‧‧‧襯墊環

35‧‧‧主板(吐出側板構件)

37‧‧‧圍板(吸入側板構件)

38‧‧‧翼

40‧‧‧平衡孔

42‧‧‧修整邊緣

45‧‧‧扣合部(軸套)

46‧‧‧鍵槽

48‧‧‧貫穿孔

50‧‧‧栓槽

100‧‧‧葉輪

101‧‧‧液體入口

104‧‧‧第1襯墊環

105‧‧‧第2襯墊環

110‧‧‧圍板

111‧‧‧主板(吐出側板構件)

112‧‧‧圓環部

115‧‧‧平衡孔

120‧‧‧返回翼

第一圖係顯示遠心幫浦的一實施形態的剖面圖。

第二圖係顯示第一圖所示之遠心幫浦的一部分的放大剖面圖。

第三圖係由其吸入側觀看葉輪的圖。

第四圖係由其吐出側觀看葉輪的圖。

第五圖係顯示藉由第三圖及第四圖所示之葉輪的旋轉而液體被升壓時施加於主板的液體的壓力的分布的模式圖。

第六圖係顯示藉由第八圖所示之習知之葉輪的旋轉而液體被升壓時施加於主板的液體的壓力的分布的模式圖。

第七(a)圖係由其吐出側觀看其他實施形態之葉輪的圖，第七(b)圖係顯示旋轉軸的其他實施形態的剖面圖。

第八圖係顯示雙襯墊類型的習知之遠心幫浦的剖面圖。

以下參照圖示，說明本發明之實施形態。

第一圖係顯示遠心幫浦之一實施形態的剖面圖。

遠心幫浦係具備有：旋轉軸1、被固定在旋轉軸1的複數葉輪5、及收容有葉輪5的殼體7。旋轉軸1係連結於電動馬達8。若藉由電動馬達8來旋轉旋轉軸1時，葉輪5係連同旋轉軸1一起予以旋轉。

殼體7係具備有：內殼7A、及外殼7B。內殼7A係配置在外殼7B內，內殼7A的外面係藉由外殼7B予以覆蓋。內殼7A的吸入側開口係連結於吸入埠10，外殼7B的吐出側開口係連結於吐出埠11。在葉輪5的周圍係配置有漫射器15，此外在漫射器15的吐出側係配置有返回翼16。

伴隨葉輪5的旋轉，液體係通過吸入埠10而被吸入至葉輪5。藉由使葉輪5旋轉，液體的速度及壓力上升，液體另外通過漫射器15時，液體的速度能量係被轉換成壓力。經升壓的液體係藉由返回翼16而被導引至次段的葉輪5，另外藉由次段的葉輪5的旋轉予以升壓。從最終段的葉輪5出來的液體係通過形成在內殼7A的端部的複數連通孔20而流入至外殼7B內。液體係通過形成在外殼7B的內面與內殼7A的外面之間的流路21而朝向吐出埠11，通過吐出埠11而被吐出在遠心幫浦的外部。

殼體7的吐出側開口端係以殼蓋9予以閉塞。在殼蓋9及旋轉軸1係固定有機械軸封25。機械軸封25係將殼蓋9與旋轉軸1之間的間隙密封的軸封。藉由葉輪5的旋轉而被升壓的液體的漏洩係藉由機械軸封25予以防止。

在本實施形態中，葉輪5、內殼7A、外殼7B的各個係經衝壓加工的金屬板的組裝體。更具體而言，藉由將金屬板進行衝壓加工，葉輪5、內殼7A、外殼7B的各零件即被成形，藉由將該等零件組裝，形成葉輪5、內殼7A、外殼7B。以金屬板的材料而言，金屬係不銹鋼等具抗腐蝕性的金屬。本實施形態之遠心幫 浦係具備有複數(第一圖中為4個)葉輪5的多段遠心幫浦。在一實施形態中，遠心幫浦亦可為具備有1個葉輪5的單段遠心幫浦。

第二圖係顯示第一圖所示之遠心幫浦的一部分的放大剖面圖。葉輪5係具備有：被固定在旋轉軸1的主板(吐出側板構件)35、與主板35相對向的圍板(吸入側板構件)37、及配置在主板35與圍板37之間的複數翼38。葉輪5的液體入口30係形成在圍板37。在主板35係形成有複數平衡孔40。在本實施形態中，平衡孔40係在旋轉軸1的周圍，以等間隔配列。主板35係在其中央部具有：用以使旋轉軸1與葉輪5相扣合的扣合部(軸套)45。

如第二圖所示，在葉輪5的液體入口30的周圍係配置有用以防止藉由葉輪5的旋轉而被升壓的液體返回至吸入側的襯墊環31。該襯墊環31係被固定在內殼7A。在葉輪5的液體入口30與襯墊環31之間係形成有微小的間隙。與第八圖所示之雙襯墊類型的遠心幫浦不同，在葉輪5的主板側(背面側)並未設有第2襯墊環。僅在如上所示之葉輪5的圍板側，具有襯墊環，在葉輪5的主板側未具有襯墊環的類型係被稱為單襯墊類型。

第三圖係由其吸入側觀看葉輪5的圖，第四圖係由其吐出側觀看葉輪5的圖。圍板(吸入側板構件)37係圓形，在其中心具有液體入口30。主板(吐出側板構件)35係具有星型形狀。主板35的直徑係等於或小於圍板37的直徑。在主板35的外周部係形成有朝半徑方向內側凹陷的複數修整邊緣42。該等修整邊緣42係在葉輪5的中心的周圍，以等間隔配列。翼38係在葉輪5的中心的周圍，以等間隔配列，在相鄰的翼38之間形成有液體的流路。各翼38的外側部位係位於相鄰的修整邊緣42之間。

如第四圖所示，在主板35的扣合部(軸套)45係形成有供旋轉軸1貫穿的貫穿孔48。在主板35係形成有複數平衡孔40。平衡孔40係在葉輪5的中心的周圍以等間隔作排列，各平衡孔40係位於相鄰的翼38、38之間。在本實施形態中，係形成有6個平衡孔40。在一實施形態中，亦可設有5個以下、或7個以上的平衡孔40。

扣合部45係具有構成貫穿孔48的一部分的複數鍵槽46。該等鍵槽46係在葉輪5的中心的周圍以等間隔配列。各鍵槽46係具有扣合在形成於旋轉軸1的表面的栓槽50的形狀。栓槽50係以旋轉軸1的軸方向延伸的鍵。栓槽50係扣合於鍵槽46，藉此確實進行由旋轉軸1對葉輪5之轉矩的傳達。

具有第四圖所示之星型主板35的葉輪5並不會使幫浦效率降低，而可使軸方向推力降低，乃藉由流體模擬得到實證。第五圖係顯示藉由本實施形態的葉輪5的旋轉而液體被升壓時施加於主板35的液體的壓力的分布的模式圖。在第五圖中，箭號的長度係表示壓力的大小。由第五圖可知，液體的壓力係遍及主板35的全體均一施加。

第六圖係顯示藉由第八圖所示之習知之葉輪100的旋轉而液體被升壓時施加於主板111的液體的壓力的分布的模式圖。如第六圖所示，施加於主板111的液體的壓力係全體高於第五圖所示之液體的壓力。此外，相較於葉輪100的外周，中心的液體壓力較高。

由第五圖與第六圖的壓力分布的對比可知，在第五圖所示之本實施形態之葉輪5中，施加於主板35的全體的液體的壓力低。以結果而言，通過形成在主板35的平衡孔40而返回至葉輪5內的液體的量少。因此，並不需要設置第八圖所示之第2襯墊環。相對於此，在第六圖所示之習知之葉輪100中，由於高的 壓力施加於主板111，因此為了使液體返回至葉輪100內的量減低，必須設置第八圖所示之第2襯墊環105。

如以上所述，本實施形態之葉輪5並無須設置第八圖所示之第2襯墊環105，而且無須使幫浦效率降低，即可使軸方向推力降低。

第七(a)圖係由其吐出側觀看其他實施形態之葉輪5的圖，第七(b)圖係顯示旋轉軸1的其他實施形態的剖面圖。未特別說明之本實施形態的構成係與參照第二圖至第六圖所說明的實施形態相同，因此省略其重複說明。在本實施形態中，貫穿孔48係具有與旋轉軸1的剖面形狀不同的形狀。在貫穿孔48與旋轉軸1的外面之間係形成有複數間隙，平衡孔40係由複數間隙之中的至少1個所構成。更具體而言，形成在扣合部(軸套)45的鍵槽46之中的至少1個係作為平衡孔40來發揮功能。亦即，扣合部45的鍵槽46的數量係多於第七(b)圖所示之旋轉軸1的栓槽50的數量。因此，栓槽50未扣合的鍵槽46係可作為平衡孔40來發揮功能。本發明並非侷限於本實施形態，貫穿孔48亦可具有與旋轉軸1的剖面形狀不同的四角形或六角形等多角形狀。此外，由旋轉軸1對主板35的轉矩傳達並非侷限於栓槽構造，亦可利用錐形筒夾等其他機構。

上述之實施形態係以本發明所屬技術領域中具通常知識者可實施本發明為目的予以記載者。若為該領域熟習該項技術者，上述實施形態的各種變形例當然可完成，本發明之技術思想亦可適用於其他實施形態。因此，本發明並非限定於所記載的實施形態，為被解釋為按照藉由申請專利範圍所定義的技術思想的最廣範圍者。

Claims (6)

1. 一種遠心幫浦，其係具備有：旋轉軸；被固定在前述旋轉軸的葉輪；收容前述葉輪的殼體；及被配置在前述葉輪的液體入口的周圍的襯墊環，其中前述葉輪係具備有：被固定在前述旋轉軸的主板；具有前述液體入口，與前述主板相對向的圍板；及被配置在前述主板與前述圍板之間的複數翼，在前述主板形成有平衡孔，在前述主板的外周部形成有朝半徑方向內側凹陷的複數修整邊緣，前述翼的外側部位係位於前述複數修整邊緣之中相鄰的2個之間，前述遠心幫浦係為僅在前述葉輪的圍板側具有前述襯墊環的單襯墊類型的遠心幫浦。
2. 如申請專利範圍第1項之遠心幫浦，其中前述主板的直徑係等於或小於前述圍板的直徑。
3. 如申請專利範圍第1或2項之遠心幫浦，其中前述葉輪係設有複數個，前述複數葉輪係被固定在前述旋轉軸。
4. 如申請專利範圍第1或2項之遠心幫浦，其中，前述主板係具有前述旋轉軸所貫穿的貫穿孔，前述貫穿孔係具有與前述旋轉軸的剖面形狀為不同的形狀， 在前述貫穿孔與前述旋轉軸的外面之間形成有複數間隙，前述平衡孔係由前述複數間隙之中的至少1個所構成。
5. 如申請專利範圍第1或2項之遠心幫浦，其中，前述旋轉軸係在其表面具有栓槽，前述主板係具有複數鍵槽，其具有供前述栓槽扣合的形狀，前述平衡孔係由前述複數鍵槽之中的一部分所構成。
6. 如申請專利範圍第1或2項之遠心幫浦，其中前述葉輪及前述殼體的各個係經衝壓加工的金屬板的組裝體。