TWI710704B - 用於多段水中泵浦之吸入外殼、以及多段水中泵浦 - Google Patents

Abstract

本發明之多段水中泵浦不附加特別部件，而使流入泵浦之水產生預回轉。處理液體的用於多段水中泵浦之吸入外殼具備沿著軸線延伸，並且以軸線為中心在周方向隔以間隔而配置之複數個外殼本體。藉由複數個外殼本體彼此之間隙而沿著周方向形成複數個吸入口。複數個吸入口在與軸線直交之剖面，係形成分別在複數個吸入口中之液體流入方向為與朝向軸線之方向不同的方向，分別在複數個吸入口中之液體流入方向，為使複數個吸入口中之1個吸入口中的液體流入方向以軸線為中心旋轉指定角度之方向。

Description

用於多段水中泵浦之吸入外殼、以及多段水中泵浦

本發明係關於一種用於多段水中泵浦之吸入外殼。

習知有處理液體之多段水中泵浦(例如深井用水中泵浦)。此種多段水中泵浦係在軸線方向連結複數個將葉輪收容於內部之外殼而構成。例如下述專利文獻1揭示有多段水中泵浦，其具備：固定於水中馬達之吸入外殼；具有導流葉片，多段狀重疊於吸入外殼上部之複數個中間外殼；及安裝於最上部之中間外殼的吐出外殼。該多段水中泵浦中，從吸入外殼所吸入之水係沿著軸線方向直線地流入中間外殼。

【先前技術文獻】 【專利文獻】

[專利文獻1]日本特開平6-323291號公報

[專利文獻2]日本特開2005-320869號公報

[專利文獻3]日本公開新型1979-24103號公報

上述之多段水中泵浦中，一般而言，其課題為如何抑制損失使泵浦效率提高。為了抑制損失，以流入葉輪之水在軸線方向(泵浦軸桿延伸的方向)直線地流入為理想。另外，造成損失的1個因素為水在具有導 流葉片之中間外殼內剝離。為了抑制該剝離，應避免水之流動方向極端變化。多段水中泵浦在第二段以後之中間外殼中流入藉由第一段之葉輪賦予回轉成分的水流。為了接近上述理想狀態，而將具有該回轉成分之流入水變成直線地流動時，隨著水流方向的極端變化，結果容易產生剝離。換言之，將流入葉輪之水流變成在軸線方向直線地流動以抑制損失，與避免水流方向極端變化以抑制損失，兩者為取捨之關係。

如此，流入第一段之中間外殼的水流方向係直線，而流入第二段以後之水流具有回轉成分的多段水中泵浦，近年來觀察整個多段水中泵浦時，考慮具有回轉成分之水流具有支配性，有時是在具有指定回轉成分之流入流中設計多段水中泵浦的葉輪，葉輪可發揮最高性能。如此設計之葉輪亦稱為回轉設計葉輪。具備回轉設計葉輪之多段水中泵浦就整個泵浦而言，可確保某種程度之良好效率。

但是，回轉設計葉輪由於流入第一段之水流方向為與設計最佳條件不同的直線地流動，因此第一段之葉輪性能比第二段以後的葉輪性能差。因而，具備回轉設計葉輪之多段水中泵浦在效率面上仍有改善的餘地。

一種改善具備回轉設計葉輪之多段水中泵浦效率的方法，係考慮設計第一段葉輪與第二段以後之葉輪不同，以便對於不具回轉成分的直線地流動可發揮最高性能。但是，此時，同一形狀之葉輪無法使用於各段，因而零件種類增加。結果導致製造工時增加、高成本化、及維護管理性降低等。

另外一種改善具備回轉設計葉輪之多段水中泵浦效率的方 法，係考慮改良吸入外殼，使流入第一段之水流方向包含回轉成分。對流入泵浦之水賦予回轉成分的技術，例如習知有上述專利文獻2、3。專利文獻2、3係藉由在吸入流路中設置圓弧狀之整流板(導水板)，而對流入水賦予回轉成分(亦稱為預回轉)。但是，附加此種整流板將導致裝置複雜化、高成本化、維修繁雜化等。

如此情況下，要求在多段水中泵浦中不附加特別部件，而使流入泵浦之水產生預回轉的技術。

本發明係為了解決上述課題之至少一部分而形成者，例如可藉以下形態來實現。

本發明第一種形態提供一種處理液體的用於多段水中泵浦之吸入外殼。該吸入外殼具備複數個外殼本體，其係沿著軸線延伸，並且以軸線為中心在周方向隔以間隔而配置。藉由複數個外殼本體彼此之間隙而沿著周方向形成複數個吸入口。複數個吸入口在與軸線直交之剖面，係形成分別在複數個吸入口中之液體流入方向為與朝向軸線之方向不同的方向，分別在複數個吸入口中之液體流入方向，為使複數個吸入口中之1個吸入口中的液體流入方向以軸線為中心旋轉指定角度之方向。

藉由該吸入外殼，從複數個吸入口流入之液體可形成回轉流。亦即，可使流入多段水中泵浦之第一段的液體產生預回轉。而且，因而亦不需要增設整流板等部件。

本發明第二種形態提供一種處理液體的用於多段水中泵浦之吸入外殼。該吸入外殼具備複數個外殼本體，其係沿著軸線延伸，並且 以軸線為中心在周方向隔以間隔而配置。藉由複數個外殼本體彼此之間隙而沿著周方向形成複數個吸入口。複數個吸入口係形成從複數個吸入口流入之液體在與軸線直交的剖面，流入與朝向軸線方向不同之方向，而產生回轉流。藉由該吸入外殼可達到與第一種形態同樣之效果。

本發明第三種形態如第一或第二種形態，其中複數個吸入口係形成分別在複數個吸入口中之液體的流入方向以軸線為中心而旋轉對稱。藉由該形態可產生更均勻之預回轉。

本發明第四種形態如第一至第三種中任一種形態，其中吸入外殼進一步具備凸緣部，其係在軸線方向之複數個外殼本體的一端或兩端，周方向分別連結複數個外殼本體。藉由該形態，由於可利用凸緣部將吸入外殼輕易連結於中間外殼及馬達，因此多段水中泵浦之組合容易。

本發明第五種形態提供一種處理液體之多段水中泵浦。該多段水中泵浦具備：第一至第四種中任一種形態之吸入外殼；馬達，其係配置於吸入外殼之軸線方向的一方側；及中間外殼，其係多段配置於吸入外殼之另一方側，且各段收容藉由馬達而旋轉驅動之葉輪。藉由該多段水中泵浦可達到與第一至第四種中任一種形態同樣之效果。

20:多段水中泵浦

30:馬達

40:軸桿

41:耦合器

50、60、70:中間外殼

51、61、71:葉輪

52、62、72:導流葉片

100、200:吸入外殼

110、110a~110d、210a~210d:吸入外殼本體

111、111a~111d、211a~211d: 吸入口

120、130:凸緣部

121、134:螺栓孔

122、123:缺口

125、135:螺栓

131:第一大徑部

132:小徑部

133:第二大徑部

AL:軸線

A2~A5、A7~A10:流入方向

第一圖係顯示本發明一種實施形態之多段水中泵浦的概略構成剖面圖。

第二圖係吸入外殼之立體圖。

第三圖係沿著第一圖之A-A線的吸入外殼剖面圖。

第四圖係作為比較例之吸入外殼對應於第三圖的剖面圖。

A.實施例：第一圖係顯示本發明一種實施形態之多段水中泵浦20的概略構成剖面圖。多段水中泵浦20(以下，亦簡稱為泵浦20)在本實施例中，係以其整體浸沒於井水中之方式而設置的深井用水中泵浦。不過泵浦20之用途並非限定者，泵浦20可作為處理液體之多段水中泵浦。此外，段數可為2以上之任意數值。

如圖示，泵浦20具備：馬達30、軸桿40、吸入外殼100、及多段連結之中間外殼50、60、70。軸桿40在長度方向延伸於泵浦20內部，而具有軸線AL。該軸桿40經由耦合器41而連結於馬達30。

吸入外殼100與軸線AL同軸配置。吸入外殼100具備：吸入外殼本體110、及凸緣部120、130。該吸入外殼100中形成有吸入口111(本實施例如後述係形成有4個吸入口111a~111d，不過，在此將此等統稱為吸入口111)。該吸入外殼100在軸線AL方向之一端側藉由螺栓125固定於馬達30，另一端側藉由螺栓135固定於中間外殼50。

中間外殼50、60、70沿著軸線AL，從馬達30側觀看依該順序多段連結。在中間外殼50、60、70之內部分別收容有葉輪51、61、71。葉輪51、61、71固定於軸桿40之周圍。此外，在中間外殼50、60、70之內部分別接續葉輪51、61、71而設有導流葉片52、62、72。

該泵浦20在驅動馬達30時，軸桿40與葉輪51、61、71一起旋轉。藉此，如箭頭A1所示，水從吸入口111流入吸入外殼100中，並沿著軸線AL朝向中間外殼50側流動。而後，流入第一段之中間外殼50中的水藉由 葉輪51輸送至導流葉片52，藉由導流葉片52昇壓而流入第二段之中間外殼60。同樣地，流入第二段之中間外殼60的水藉由葉輪61輸送至導流葉片62，藉由導流葉片62昇壓，而流入第三段之中間外殼70。如此，從吸入口111流入之水在各段中依序昇壓，而且輸送至後段，並從連結於最後段之中間外殼(無圖示)後段的吐出外殼(無圖示)排出。

第二圖係吸入外殼100之立體圖。第三圖係沿著與軸線AL直交之第一圖的A-A線之吸入外殼100的剖面圖。如第三圖所示，吸入外殼100在本實施例係具備4個吸入外殼本體110a~110d。此等吸入外殼本體110a~110d如第二圖所示，係沿著軸線AL而延伸。此外，如第三圖所示，吸入外殼本體110a~110d係以軸線AL為中心在周方向隔以間隔而配置。吸入外殼本體110a~110d在本實施例係具有同一形狀，且剖面形狀形成L字狀。不過，吸入外殼本體110a~110d之形狀可任意設定。此外，本實施例中，吸入外殼本體110a~110d係配置成以軸線AL為中心而旋轉對稱。

如第三圖所示，藉由此等吸入外殼本體110a~110d中鄰接之各個吸入外殼本體的間隙，而沿著周方向形成有4個吸入口111a~111d。本實施例由於係以具有同一形狀之吸入外殼本體110a~110d以軸線AL為中心而旋轉對稱的方式配置，因此吸入口111a~111d亦以軸線AL為中心而旋轉對稱之方式配置。

如第三圖所示，吸入口111a~111d係形成水在各個吸入口111a~111d中之流入方向A2~A5與朝向軸線AL之方向為不同方向。由於吸入口111a~111d係以軸線AL為中心而旋轉對稱之方式配置，因此，水之流入方向A2~A5亦以軸線AL為中心而旋轉對稱(本實施例係90度旋轉對稱)。

藉由該吸入口111a~111d之流入方向A2~A5，如第三圖所示，藉由從吸入口111a~111d流入之水，可產生箭頭A6所示之回轉流。換言之，從吸入口111a~111d流入之水係以軸線AL為中心而回轉，並沿著軸線AL流動，而流入第一段的中間外殼50。因而，無須增設整流板等部件，即可使流入第一段之中間外殼50的水產生預回轉。結果，在包含第一段之全部段中，可將流入之水流作為回轉流。因此，可使具備回轉設計葉輪之多段水中泵浦的效率提高。而且本實施例由於吸入口111a~111d係形成流入方向A2~A5以軸線AL為中心而旋轉對稱，因此可產生更均勻之預回轉。

不過，流入方向A2~A5可任意設定成為使水在吸入口111a~111d中之1個吸入口中的流入方向以軸線AL為中心而旋轉指定角度之方向。換言之，各吸入口之流入方向可任意設定成為從吸入口流入之水流方向不致抵銷回轉流的方向。此外，吸入口數量不限於4個，可為2以上之任意數值。換言之，吸入外殼本體數量可為3以上之任意數值。再者，吸入外殼本體之內面(形成流路之內面)可為任意形狀，例如為了儘量抑制水流方向之急遽變化，亦可形成圓弧狀(例如以軸線AL為中心之圓的一部分形狀)。

此外，如第二圖所示，吸入外殼100具備凸緣部120、130。 凸緣部120、130形成於在軸線AL方向之吸入外殼本體110a~110d的兩端，並在周方向連結吸入外殼本體110a~110d。凸緣部120形成於吸入外殼本體110a~110d中之馬達30側的端部。凸緣部120中，在周方向複數個形成有複數個螺栓孔121。利用該螺栓孔121如上述，可藉由螺栓125固定馬達30與吸入外殼100。

凸緣部130形成於吸入外殼本體110a~110d中之中間外殼50側的端部。凸緣部130具備：與吸入外殼本體110a~110d鄰接之第一大徑部131；鄰接於中間外殼50之第二大徑部133；及第一大徑部131與第二大徑部133間之小徑部132。第二大徑部133中，在周方向複數個形成有螺栓孔134。螺栓孔134形成於小徑部132之外周面的徑向外側。利用該螺栓孔134如上述，可藉由螺栓135固定吸入外殼100與中間外殼50。此外，藉由形成小徑部132，由於可良好確保螺栓緊固用工具的插入及活動區域，因此，即使在與軸線AL直交之平面上形成吸入外殼本體110a~110d的部位仍可輕易緊固螺栓135。

此外，如第三圖所示，凸緣部120中形成有缺口122、123。可利用此等缺口122、123作為連接於馬達30之動力纜線的收容空間。

第四圖係作為比較例之吸入外殼200對應於第三圖的剖面圖。如圖示，吸入外殼200具備概略U字狀之4個吸入外殼本體210a~210d，並藉由此等之間的間隙形成有吸入口211a~211d。水在吸入口211a~211d之流入方向A7~A10為朝向軸線AL之方向。該吸入外殼200不產生如第三圖之箭頭A6所示的回轉流，從吸入口211a~211d流入之水沿著軸線AL直線地朝向中間外殼50。因此，具備回轉設計葉輪之多段水中泵浦中使用吸入外殼200時，與使用本實施例之吸入外殼100時比較，第一段之效率降低。

以上係說明本發明幾種實施形態，不過上述發明之實施形態僅係為了容易瞭解本發明，而並非限定本發明者。本發明在不脫離其旨趣下可變更、改良，並且本發明中當然包含其均等物。此外，在可解決上述課題之至少一部分的範圍、或達到效果之至少一部分的範圍內，申請專利 範圍及說明書中記載之各元件可組合或省略。

100:吸入外殼

110a、110b:吸入外殼本體

111a、111b、111d:吸入口

120、130:凸緣部

121、134:螺栓孔

122:缺口

131:第一大徑部

132:小徑部

133:第二大徑部

AL:軸線

Claims (5)

1. 一種用於多段水中泵浦之吸入外殼，該多段水中泵浦係處理液體，該吸入外殼具備複數個外殼本體，其係沿著軸線延伸，並且以軸線為中心在周方向隔以間隔而配置，藉由前述複數個外殼本體彼此之間隙而沿著前述周方向形成複數個吸入口，前述複數個吸入口在與前述軸線直交之剖面，分別在前述複數個吸入口中之前述液體流入方向，係與朝向前述軸線之方向不同，分別在前述複數個吸入口中之前述液體流入方向，係為使前述複數個吸入口中之一個吸入口中的前述液體流入方向以前述軸線為中心旋轉指定角度之方向。
2. 一種用於多段水中泵浦之吸入外殼，該多段水中泵浦係處理液體，該吸入外殼具備複數個外殼本體，其係沿著軸線延伸，並且以前述軸線為中心在周方向隔以間隔而配置，藉由前述複數個外殼本體彼此之間隙而沿著前述周方向形成複數個吸入口，前述複數個吸入口係形成為，使得從該複數個吸入口流入之前述液體，在與前述軸線直交的剖面，流入與朝向前述軸線方向不同之方向，而產生回轉流。
3. 如申請專利範圍第1或2項之吸入外殼，其中前述複數個吸入口係形成為，分別在該複數個吸入口中之前述 液體的流入方向以前述軸線為中心而旋轉對稱。
4. 如申請專利範圍第1或2項之吸入外殼，進一步具備凸緣部，其係在前述軸線方向之前述複數個外殼本體的一端或兩端，周方向分別連結該複數個外殼本體。
5. 一種處理液體之多段水中泵浦，其具備：申請專利範圍第1或2項之吸入外殼；馬達，其係配置於前述吸入外殼之前述軸線方向的一方側；及中間外殼，其係多段配置於前述吸入外殼之另一方側，且各段收容藉由前述馬達而旋轉驅動之葉輪。

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