TW503126B - High axial flow glass coated impeller - Google Patents

Description

503126 五、發明說明（1) 發明背景 本發明係關於耐腐#之攪拌葉輪，且特別是關於玻璃塗 覆之金屬攪拌葉輪。 金屬基材之玻璃塗覆已屬習知，如RE35, 625、 3，775，164、及3, 788，874號美國專利所示者。玻璃塗覆之 金屬攪拌葉輪亦屬習知，如3, 4 94, 708、4, 213, 713、 4,221，488、4,264,21 5、4,314,39 6、4,601，583 及 D 262,791號美國專利所示者。4, 601，583號美國專利揭述 玻璃塗覆之葉輪利用低溫冷卻取得一極緊密之摩擦式配合 ，以裝接於一軸，輪轂係相互鄰近地設置於軸上，使得葉 片相關於軸而相互呈90度，此專利亦揭示多具葉輪相互間 隔於軸上，即如習知之"雙階式"結構。 吾人雖然已知特定之玻璃塗覆之葉輪可放置於一轴上， 但是並無法取得良好之玻璃塗覆式高轴流葉輪，此一高轴 流葉輪必須可迅速取得垂直方向之流動，以確定一整個槽 櫃之快速攪拌，而無關於僅使用徑流式葉輪如渦輪機者^ 所發生之分離層流。4, 601，583號美國專利揭述一葉輪具 有軸流性質，但是由其軸流數測得之軸流輪出卻不如^斤/要 兩轴流葉輪已見 如船艇上常見之葉 蹲塗覆結構無法製 角度及緣部，會妨 於金屬製造之無玻璃 輪，以彳主忍為這些相 ’因為此兩輛流之 礙實質上之破螭塗覆 塗覆式結構中，例 同高軸流葉輪之玻 金屬葉輪具有許多 圖式簡單說丨

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發明之一二葉片式葉輪之端視圖。 圖2揭不圖1所不葉輪之侧視圖。 圖3揭示本發明之二、一螢Η g s pe ^〇Λ ^ ^ ^ 一業片式渦輪機之側視圖，其係 呈相互間隔90度地女裝於一轴上。 圖4揭二本發明之二、二葉片式渴輪機之頂視圖，其係 呈相互間隔90度地安裝於一軸上。 =5係本發明之一攪拌單元之正視圖，揭示本發明之二 相互鄰近地安裝於一轴之頂部±，及一满輪機式葉 輪安裝於軸之底部上。 圖6揭示本發明之二渦輪機具有錯開之葉片，使得葉片 相關於一轴而在相同之徑向平面中操作。 圖7揭示一圖表，係將本發明之葉輪之流動數比較於具 有軸流特徵之習知葉輪之流動數。 發明簡單說ag 依本發明所示，目前已發現一高軸流 璃塗覆’必要時可依一雙輪轂型式組裝 葉輪可設計及做玻 緣是，本發明包含一種玻璃塗覆之高軸流葉輪，豆包 ::轂ΐ =葉[輪轂具有一設於中心處之孔：而孔 動轴具有一縱向軸線，使得當孔位於軸上時，勒神驅 心軸線對應於轴之縱向軸線。葉輪具有複數角中 皆具有一圓潤結構，以容許塗覆玻璃而不 =緣。Ρ， 裂開。葉輪進一步包含至少二可變節距之 、脫層或 有前及後表面’此二表面係由一具有前 ^ ’各葉片具 ，、尾端之内側 五發明說明（3) 緣、 〜具有前導端 遂镇於外侧緣之前 2 ?卜側緣之尾端之 :葉輪在流體内轉 尾緣”意指當葉輪 本發明之一重要 之大約1.5至2·5倍 於本發明葉輪之高 見之角度及角隅， &連行玻璃塗覆之 ’此尖銳之角度及 片係對稱地在其内 接附輪數之中心軸 外侧緣對於輪轂之 ’在所有例子中， 外侧緣對該輪轂中 為大約7至9度以下 璃塗層。 與尾端 導端之 尾緣所 動時首 轉動時 部分為 ，内與 轴流特 而此角 先前技 角隅係 之外侧 前緣、 定義。 先接觸 最後接 各葉片 外侧緣 徵，不 度及角 藝缺點 在玻璃 側緣處接附於 線呈一大約4 5 中心軸線呈一 内侧緣對該輪 心轴線之角度 ，且其接附之 緣、一將内侧緣之前導端 及一將内侧緣之尾蠕連接 本文所用之”前導緣”意指 及移動流體之緣部，而 觸流體之緣部。 之該外侧緣係内側緣長度 長度中之此項差異係有助 利的是，此差異會形成罕 隅應即造成葉輪實施上無 之一要素。依本發明所示. 塗覆之前先修飾圓潤，葉 輪轂，使得内侧緣對於所 至60度之角度，及使得其 大約50至70度之角度。惟 轂中心軸線之角度係小於 大約6至1 2度以下，較佳 葉片係塗覆以一^鄰接之玻 I明詳細說明 本發明之葉輪係利用習知技術以塗覆玻璃，大體上，金 屬基材係清潔且塗覆以一玻璃質之陶瓷器原料成分，並加 以燃燒。 本文所用之”軸流"意指在一平行於葉輪中心軸線之方向 中k動，轴流之特徵在具有流動數（F n)，f η定義為

第8頁 503126 五、發明說明（4) Q/(rpm X D3)，而q係渦輪機之泵送量，rpm係渦輪機之轉 速及D係滿輪機之直徑。在實施上，渦輪機之rpin及直徑J) 為已知，而在已知rpffl及渦輪機直徑情況下即可測得泵送 量，例如利用雷射流動測量裝置，其中懸浮於一流體内之 粒子之速度係經由一既定面積而測量之，隨後可計算出流 動數。一旦得知後，用於一特定渦輪機結構之流動數即可 用於決定在不同rpm下不同渦輪機直徑之泵送量，具有高 動數之葉輪之栗送量係大於相同轉速及相同葉輪直徑下 而具有低流動數之葉輪者。 本發明之葉輪通常為玻璃塗覆式金屬，金屬則一般為低· 碳鋼或一耐腐蝕合金，例如不鏽鋼。渦輪機可由任意之適 合方式製成，例如將葉片蟬接於一輪轂，或將整具葉輪翻 砂或鍛造成單件。在所有例子中，角度係修飾圓潤^減低 應力於後續施加之玻璃塗層上，而在形成破璃塗層時通常 使用多次玻璃施加，例如二次底層塗覆後再加上^次表層 塗覆。 曰 葉輪之輪轂具有-中心孔，其大小適可滑動於一驅動轴 上以構成一體成型之攪拌單元，葉輪可以利用緊配人1 他方式以固定於軸上，例如利用箝制裝置或螺絲二二/、 葉輪之輪轂具有一塗覆玻璃之中心孔，定義出 而 較佳為以磨刀石磨至緊密間隙，以供緊配合於一 例如將轴低溫冷卻以收縮其直徑，隨後令輪轂至: 冷卻時，軸膨脹以利用摩擦配合將葉輪固定於 成一體成型之攪拌單元（結合轴與葉輪）。、 U而構 ιβηί^· 第9頁 503126 五、發明說明（5) 攪拌單元可包含至少二葉輪，各葉輪利用驅動軸緊配合 地穿過葉輪轂之中心孔而固定於驅動軸，依本發明所示， 至少其中一葉輪為高軸流式葉輪。 攪拌單元例如可包含本發明至少二高轴流式葉輪之組合 ’以利有效地構成一具有四枚葉片之高軸流式葉輪。在此 一例子中，各葉輪係藉由驅動軸緊配合地穿過葉輪較之中 心孔而組裝及固定於驅動軸，第一葉輪之葉片係相對於第 二葉輪之葉片方位，以相關於軸之縱向軸線而旋轉大約3〇 至90度’此外，第一及第二葉輪之輪轂呈相互鄰近，即直 接接觸或相隔一小段距離，此距離通常小於單一輪轂之厚 度。在此一結構中，其中一葉輪之葉片對於輪轂之接附可 以錯開，使得第一及第二葉輪之葉片前導緣皆在同一平面 依本發明所示，第一及第二葉輪組合具有一大約〇.75至 ，·=之流動數，組合後之葉輪可在一具有額外葉輪之軸上 子二如"一弧形葉片或平坦形葉片式渦輪機葉輪。在此一例 且太絡μ额外葉輪通常接近於一槽櫃或其他容器之底部， 此結構合<葉輪較接近於槽櫃或其纟容器之頂部。 且渴輪之兩流動葉輪迫使流體流至槽櫃底部， 發明Jic流體’流體隨即向上及向後流動至本 層流。… 此即可取得極有效之垂直方向授拌及避免 本發明可藉由參考揭述 解’可以瞭，的是所示之實月：佳實例之圖式而得以瞭 疋所之實施例係用於闞釋目的，而非崔

503126 五、發明說明（6) 限本發明。 如圖所示，玻璃塗覆之軸流葉輪1〇具有一輪轂12，輪轂 備有一中心孔14且孔具有一中心轴線1 6，孔之大小適可容 許通過於一具有一縱向軸線2Q之轴，使得孔14之中心軸 線16對應於軸18之縱向軸線2 0。葉輪具有至少二可變節距 之葉片22 ’各葉片22具有一前表面24及一後表面26，此二 表面係由一具有前導端3〇與尾端32之内侧緣28以及一具有 前導端36與尾端38之外侧緣34所定義。前及後表面24、26 進一步由前導緣40及尾緣42定義，前導緣係將内侧緣28之 前導端30連接於外側緣34之前導端36，尾緣則將内侧緣28. 之尾端32連接於外侧緣34之尾端38。葉片係對稱地在内侧 緣28接附於輪轂，使得内侧緣28對於輪轂12之中心軸線16 呈一大約4 5至6 0度之角度α ,及使得外側緣3 4對於輪轂1 2 之中心軸線16呈一大約50至70度之角度石。包含輪轂12及 接附葉片22之整具葉輪1〇係塗覆以一鄰接之玻璃塗層μ， 葉輪具有複數角度及緣部，例如28、34、40、42、α、及 召，其皆具有一圓潤結構以利形成一耐久且穩定之玻璃塗 Μ ° " 、如圖5所示，至少二葉輪10可藉由驅動軸18緊配合地穿 過葉輪轂12之中心孔14而固定於驅動轴，以構成一授拌單 元，至少其中一葉輪為上述之高轴流式葉輪。 一攪拌單元46可如圖5所示構成，其包含至少二呈依前 所述之葉輪，係各組合及固接於一穿過葉輪1〇輪縠'12中心

503126 五、發明說明（7) 對於第二葉輪之葉片方位，以相關於軸18之縱向軸線 旋轉大約30至90度，二葉輪之輪轂可相互鄰近以利有效地 構成一具有四枚葉片之組合式葉輪。本文所用之π相互鄰 近意指葉輪10之輪轂12配置使得至少一葉輪之葉片“至 少一部分可相關於轴18，而以相同於另一葉輪之葉片之 少一部分所在之旋轉平面中操作。 〃 如圖5所示，本發明之葉輪可組合於一配備有其他 之軸上，該其他葉輪係相同或不同於本發明之葉 所示之攪料元46包含本發明 <二枚上葉輪1〇及一^ 輪48，而呈一平坦葉片式渦輪機β ” 如圖6所示，本發明之葉輪之葉片可錯開，使二 輪安裝而使其輪轂12相互鄰近時，二葉輪之葉片2;前-導業緣 40基本上即相關於軸而在相同之旋轉平面中操作。'、 如圖3—所示結構中之本發曰月葉輪利用測量來自帛輪之軸 流以決定轴流數F η ,如利肖f μ :9,丨| ^ ^ , 由夕縣、^^么& 雷射測量一紊流式低黏性流體 中之'序粒子奴動情形’將結果比較於習知之渦輪葉片 (TBF)式葉輪，及比較於第4,6〇1 583 圖 示習；節距葉片渴輪(ΡΒΤ)式葉㉝，所有葉輪基;之上圖呈5;所 之筆”槿Π 相同速度旋轉。本發明 -大約0.65之流動數，及渴輪葉片式 之流動數，諸數值顯示本發明之苹 ^ ^ 々七銘拓笹μ 4 π, 乃心果輪徒供較大於渦輪葉片 式或卽距葉片式渦輪機葉輪者之流動量， 僅有玻璃塗覆之葉輪可提供任意顯著之#流。 503126

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Claims (1)

1. 503126 P 89105143 月 曰 修正 h 中誚專斗Μ 1 . 一種玻璃 轂具有一設於 大小適可供通 心孔之中心軸 角度及緣部， 變節距之葉片 具有前導端與 緣、一將内側 及一將内側緣 其特徵在各葉 倍’該葉片係 側緣對於所接 度，及使得其 70度之角度； 度係小於外侧 且其接附之葉 2. 如申請專 轂中心軸線之 大約7至9度。 3. 如申請專 片係相對地接 4. 如申請專 焊接以接附於 5. 如申請專 塗覆之高軸流葉輪，該葉輪包含一輪轂且輪 中心處之孔，該孔具有一中心軸線，該孔之 過於一具有一縱向軸線之驅動軸，使得該中 線對應於該轴之縱向轴線，該葉輪具有複數 皆具有一圓潤結構，該葉輪進一步包含二可 ，各葉片具有前及後表面，此二表面係由一 尾端之内侧緣、一具有前導端與尾端之外側 緣之前導端連接於外側緣之前導端之前緣、 之尾端連接於外側緣之尾端之尾緣所定義， 片之該外側緣係内側緣長度之大約1 . 5至2. 5 對稱地在其内側緣處接附於該輪轂，使得内 附輪轂之中心軸線呈一大約4 5至6 0度之角 外侧緣對於該輪轂之中心軸線呈一大約5 0至 其限制條件為内側緣對該輪轂中心轴線之角 緣對該輪'轂中心軸線之角度大約6至1 2度， 片係塗覆以一鄰接之玻璃塗層。 利範圍第1項之葉輪，其中在内側緣對該輪 角度係小於外側緣對該輪轂中心軸線之角度 1項之葉輪，其中在該葉片中之二 轂。 1項之葉輪，其中在該葉片係藉由 利範圍第 附於該輪 利範圍第 該輪轂。 利範圍第1項之葉輪，其中在該葉片係藉由

   O:\62\62620.ptc 第15頁 503126 案號 89105143 Λ_η 曰 修正 六、申請專利範圍 與該輪轂一體成型地鍛造以接附於該輪轂。 6 .如申請專利範圍第1項之葉輪，其中在該葉片係藉由 與該輪轂一體成型地模造以接附於該輪轂。 7.如申請專利範圍第2項之葉輪，其中在該葉輪包含塗 覆玻璃之鋼料。 8 .如申請專利範圍第7項之葉輪，其中在該鋼料係一不 鏽鋼。 9. 一種攪拌單元，係包含申請專利範圍第2項之葉輪藉 由驅動軸緊配合地穿過該輪轂中之孔而固接於該驅動軸。 1 0 .如申請專利範圍第9項之攪拌單元，其中在該葉輪係 利用緊摩擦配合以固接於該驅動軸。 11.如申請專利範圍第9項之攪拌單元，其中在該驅動軸 包含塗覆玻璃之鋼料。 1 2.如申請專利範圍第1 0項之攪拌單元，其中在該驅動 軸包含塗覆玻璃之不鏽鋼。 13. —種攪拌單元，包含至少二葉輪，其各藉由該驅動 軸緊配合地通過該葉輪輪轂中之孔以固接於該驅動軸，至 少其中一葉輪係如申請專利範圍第2項之葉輪。 14. 一種攪拌單元，包含申請專利範圍第2項之至少二葉 輪之組合，其各藉由該驅動軸緊配合地通過該葉輪輪轂中 之中心孔以組合及固接於該驅動軸，其進一步特徵在一第 一葉輪之葉片係相對於一第二葉輪之葉片方位，以相關於 軸之縱向軸線而旋轉大約30至90度，第一及第二葉輪之輪 轂可相互鄰近。

   O:\62\62620.ptc 第16頁 503126 案號 89105143 年 月 曰 修正 六、申請專利範圍 及 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之攪拌單元，其中在第 第二葉輪之組合具有一大約〇 · 7 5至0. 8 5之流動數。 1 6 .如申請專利範圍第1 4項之攪拌單元，其中在至少二 葉片對於其輪轂之接附係呈錯開，使得第一及第二葉輪之 葉片前導緣皆在同一平面上。 1 7. —種攪拌單元，包含申請專利範圍第1項之一第一葉 輪安裝於基本上沿垂直方向之一軸上之一上位置，且相對 於安裝於軸上之一下位置之第二葉輪，使得該二葉輪不致 相關於軸而在同一旋轉平面中旋轉。 其中在第二葉 其中在第二葉 其中在第二葉 1 8.如申請專利範圍第1 7項之攪拌單元 輪具有一較小於第一葉輪者之軸流數。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之攪拌單元 輪係一平坦葉片式渦輪機。 2 0 .如申請專利範圍第1 8項之攪拌單元 輪係一弧形葉片式渦輪機。

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