TWI725001B - 用於離心式泵浦之葉輪總成 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種用於離心式泵浦的葉輪總成，其具有與一旋轉軸線同軸配置並彼此相對的兩直徑不同的碟形構件，如此形成一中間空間；葉片徑向配置在該中間空間內；該兩碟形構件也置中提供一緊固裝置，用來緊固至一傳動軸，其繞著該旋轉軸線旋轉。本發明的特殊性在於具有輪廓葉，從具有最小直徑的該碟形構件之周邊區域徑向突出，並且大體上配置在該等葉片上。

Description

用於離心式泵浦之葉輪總成
本發明係關於葉輪總成，尤其係關於用於具有一或多階段的離心式泵浦。
如所知，離心式泵浦的該葉輪具有數對彼此面對的淺碟形本體，如此形成一中間空間，其中配置一組連結兩碟的葉片。
另外相對於每一葉輪置中地提供一輪轂或同等耦合裝置，可將該葉輪緊固至用一馬達裝置旋轉的一傳動軸墊。
雖然上述的先前技術葉輪已為廣泛使用，不過具有缺點；在這些缺點之間，最重大的或許是軸向推力的產生。
離心式泵浦的該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的產生之相關問題時，某些多級泵浦製造商固定一半的葉輪往剩餘葉輪的相反方向。
不過，這種解決方案在形成內部通道時會產生可觀的困難度。
其他製造商則是在該碟形本體的傳遞側上提供孔洞，該等孔洞降低該等葉輪的整體效能。
本發明的目標在於解決上述問題，提供一種葉輪總成，尤其是用於離心式泵浦，來降低軸向推力同時確保最高效能。
在此目標範疇內，本發明的特定目的為提供一種葉輪總成，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總成，可保護馬達的軸承。
本發明的另一個目的為提供一種葉輪總成，用少量組件就可製造，因此從純經濟的觀點來看也有利。
以下利用一種用於離心式泵浦的葉輪總成，就可對於此目標、這些目的以及其他目的有更好的了解，該總成包含：與一旋轉軸線同軸配置並且彼此面對的一較小直徑碟形構件與一較大直徑碟形構件，如此形成一中間空間；該等碟形構件由徑向配置在該中間空間之內的葉片連接，並且置中提供緊固裝置來緊固至一繞著該旋轉軸線旋轉的傳動軸；該葉輪總成的特徵在於其包含從該較小直徑碟形構件的周邊區域徑 向突出的輪廓葉；該等輪廓葉大體上配置在該等葉片上，特徵在於該等輪廓葉具有梯形的形狀，其包含一外邊以及連接至前述外邊的兩端之二斜邊，前述二斜邊係由直線構成，且前述外邊具有比前述葉片的厚度大之長度，該較大直徑碟形構件具有圓形周圍，該等輪廓葉在直徑與該等碟形構件直徑重疊的圓周之間所包含之一環形區域內延伸。
本發明也關於一離心式泵浦，包含：一大體上中空的本體，其中容納至少一葉輪總成，其緊固至一繞著一旋轉軸線旋轉的傳動軸；該傳動軸由一馬達裝置所旋轉；該葉輪總成包含具有與該旋轉軸線同軸配置並且彼此面對的兩不同直徑的碟形構件，如此形成一中間空間；該等碟形構件由徑向配置在該中間空間之內的葉片連接，並且置中提供一緊固裝置來緊固至一傳動軸；該葉輪總成的特徵在於其包含從具有一最小直徑的該碟形構件之周邊區域徑向突出的輪廓葉；該等輪廓葉大體上配置在該等葉片上，並且設置成降低軸向推力。
1:葉輪總成
2:較大直徑碟形構件
3:較小直徑碟形構件
4:葉片
5:輪轂
6:貫穿孔
7:套筒
8:輪廓葉
9:弧形外型
21:中空本體
22:傳動軸
23:馬達裝置
100:旋轉軸線
101:葉輪總成
108:輪廓葉
109:弧形外型
201:葉輪總成
208:輪廓葉
209:弧形外型
從根據本發明的較佳但非專屬葉輪總成具體實施例中，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：第一圖為一多級離心式泵浦的剖面圖； 第二圖為根據本發明的一葉輪總成之透視圖；第三圖為根據本發明的該葉輪總成之側剖面圖；第四圖為根據本發明的該葉輪總成之正面圖；第五圖為根據本發明的一葉輪總成的一組件之透視圖；第六圖為前列圖式中該組件的側剖面圖；第七圖為第五圖和第六圖中該組件的正面圖；第八圖為根據本發明進一步態樣的一葉輪總成的一組件之正面圖；第九圖為仍舊根據本發明進一步態樣的一葉輪總成之後視圖；第十圖為第九圖中該葉輪總成的剖面圖。
請參閱第一圖至第七圖，用於離心式泵浦的一葉輪總成通常用參考編號1來表示。
本文中例示的範例係參閱與一多級離心式泵浦有關的葉輪總成1；其中精通技術人士了解，根據本發明的該葉輪總成也可固定至不同類型的泵浦。
第一圖內所示的該多級離心式泵浦由一大體上中空的本體21所構成，其中容納一組根據本發明提供的葉輪總成1；該葉輪總成1同軸固定至一由一馬達裝置23旋轉的傳動軸22。
該葉輪總成1包含一較大直徑碟形構件2，其與進氣有關，以及一較小直徑碟形構件3，其與排氣有關。該兩碟形構件2和3與一旋轉軸線100同軸並且彼此面對，如此形成一大體上圓柱形的中間空間。葉片4配置在該中間空間內，並且將該較大直徑碟形構件2剛性連接至該較小直徑碟形 構件3。
該葉片4角度地繞著旋轉軸線100分佈，並且從該兩碟形構件2和3的中心朝向周邊區域延伸，但不突出該較大直徑碟形構件2之外。
例如在例示的具體實施例內，該葉片4彎曲，如此形成徑向配置的發散管道。
有利的是，提供一緊固裝置給該兩碟形構件2和3，來緊固至第一圖內所示的該傳動軸22，該軸可繞著該旋轉軸線100旋轉。
在特定案例中，該緊固裝置包含一輪轂5，其提供於該較小直徑碟形構件3的中央上。
該輪轂5設想為可機械關聯於該傳動軸22。該輪轂5係與該較小直徑碟形構件3整合一體，該輪轂5具有與該較小直徑碟形構件3相同厚度且具有具有鑰匙形狀的開口，能與該傳動軸22接合。
該緊固裝置也具有一貫穿孔6，其相對於該較大直徑碟形構件2置中形成。
該貫穿孔6具有一比該傳動軸22還要大的剖面，並且與從該較大直徑碟形構件2突出的一套筒7混合。
實際上，當該葉輪總成1固定在該傳動軸22上，該套筒7圍繞該傳動軸22，提供一環形開口，構成該葉輪的進氣口。
根據本發明，該葉輪總成1包含大體上位於該葉片4上的輪廓葉8，其從該較小直徑碟形構件3的周邊區域徑向突出。
請注意，該輪廓葉8的外型經過設想，如此減少該軸向推力。
在第二圖至第七圖內顯示的具體實施例內，該輪廓葉8大體 上為梯形，並且在直徑分別與該兩碟形構件2和3的直徑重疊之圓周之間所包含的一環形區域之內延伸。
角度地圍繞該旋轉軸線100分佈的該輪廓葉8由一對應數量的弧形外型9所間隔。
特別參閱第二圖至第七圖，該弧形外型9大體上對應至相對於該旋轉軸線100同心之圓周的部分。
方便的是，該葉片4的周邊末端具有輪廓，如此可將該較大直徑碟形構件2與該輪廓葉8混合。
葉輪總成1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、黃銅等等，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。
第八圖至第十圖例示本發明的具體實施例，其中該葉輪總成分別指定給參考編號101和201，並且具有弧形外型，分別為109和209，隨著徑向增加相對於該旋轉軸線100的距離，可提供給較多或較少大型部分。
該弧形外型109和209的形狀在實踐上也調節該等輪廓葉的形狀，該等輪廓葉分別指定為編號108和208，其可變得比先前案例更加彎曲，以無間斷地與該弧形外型109和209混合。
在如第八圖至第十圖內所示的具體實施例內，對應至第二圖至第七圖內所示具體實施例的該等元件都指定相同的參考編號。
如第一圖內所示，該多級離心式泵浦可包含複數個葉輪總成101，或可包含複數個葉輪總成201，取代該葉輪總成1。
針對根據本發明的該葉輪總成之操作，從實驗測試以及仔細 分析結果可觀察到，在該較小直徑碟形構件3上存在該輪廓葉8、108或208意味有較好的流體動力學效率以及一良好的流體頭而同等的縮減軸向推力。
在實踐上，發現根據本發明用於離心式泵浦的該葉輪總成可達成所要的目標，相當程度降低該軸向推力同時確保最高效率與流體頭。
利用消除該較小直徑碟形構件內壓力較高的區域，或利用形成該等輪廓葉，事實上可降低產生軸向推力的力量。
另外，因為該等輪廓葉在實踐上為該較小直徑碟形構件的整合零件，從該等葉片延伸出來具有梯形等形狀，並且不降低流體頭與效率。
因此根據本發明的該葉輪總成解決通常在具有一或多級的離心式泵浦的該傳動軸上產生的牽引方面之問題。
這允許例如避免引擎軸承受損。
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。
1‧‧‧葉輪總成
2‧‧‧較大直徑碟形構件
3‧‧‧較小直徑碟形構件
4‧‧‧葉片
5‧‧‧輪轂
7‧‧‧套筒
8‧‧‧輪廓葉
9‧‧‧弧形外型
100‧‧‧旋轉軸線

Claims (9)

  1. 一種用於離心式泵浦之葉輪總成，包含：與一旋轉軸線同軸配置並且彼此面對的一較小直徑碟形構件與一較大直徑碟形構件，如此形成一中間空間；該等碟形構件由徑向配置在該中間空間之內的葉片連接，並且置中提供緊固裝置來緊固至一繞著該旋轉軸線旋轉的傳動軸；該葉輪總成的特徵在於其僅包含從該較小直徑碟形構件的周邊區域徑向突出的輪廓葉；該等輪廓葉配置在該等葉片上，特徵在於該等輪廓葉具有梯形的形狀，其包含一外邊以及連接至前述外邊的兩端之二斜邊，前述二斜邊係由直線構成，且前述外邊具有比前述葉片的厚度大之長度，該較大直徑碟形構件具有圓形周圍，該等輪廓葉在直徑與該等碟形構件直徑重疊的圓周之間所包含之一環形區域內延伸。
  2. 如申請專利範圍第1項之葉輪總成，特徵在於該等葉片朝向該等碟形構件的該周邊區域延伸，但並未從該較大直徑碟形構件突出。
  3. 如申請專利範圍第1項之葉輪總成，特徵在於該等葉片的該周邊末端已成形，如此將該等輪廓葉與該較大直徑碟形構件混合。
  4. 如申請專利範圍第1項之葉輪總成，特徵在於該等輪廓葉角度地環繞該旋轉軸線分佈。
  5. 如申請專利範圍第1項之葉輪總成，其中該緊固裝置包含與該傳動軸相關聯的一輪轂，以及具有一直徑大於 該傳動軸直徑的一貫穿孔；該輪轂與該貫穿孔分別提供於該較小直徑碟形構件與該較大直徑碟形構件之內，與該旋轉軸線同軸，該輪轂係與該較小直徑碟形構件整合一體，該輪轂具有與該較小直徑碟形構件相同厚度且具有鑰匙形狀的開口，能與該傳動軸接合。
  6. 如申請專利範圍第5項之葉輪總成，特徵在於其包含一套筒，其從該較大直徑碟形構件於該貫穿孔突出。
  7. 一種用於離心式泵浦之葉輪總成，包含：與一旋轉軸線同軸配置並且彼此面對的一較小直徑碟形構件與一較大直徑碟形構件，如此形成一中間空間；該等碟形構件由徑向配置在該中間空間之內的葉片連接，並且置中提供緊固裝置來緊固至一繞著該旋轉軸線旋轉的傳動軸，該葉輪總成的特徵在於其包含從該較小直徑碟形構件的周邊區域徑向突出的輪廓葉，該等輪廓葉配置在該等葉片上，該等輪廓葉係以一對應數量的弧形外型而間隔，該等弧形外型實質上對應至一與該旋轉軸線同心之圓周的圓弧，該等弧形外型之各者包含至少一部分其與該旋轉軸線的距離係徑向增加，該等輪廓葉之各者包含一沿著該較大直徑碟形的圓周在遠離該葉片的方向上延伸之最外側邊緣，該等輪廓葉之各者進一步包含一連接至該最外側邊緣與該弧形外型的該至少一部份之側邊緣， 該側邊緣在一離開該葉片的位置上沿該葉片延伸。
  8. 一種離心式泵浦，包含：至少一個如申請專利範圍第1項至第7項中任一項的葉輪總成，其緊固至一繞著一旋轉軸線旋轉的傳動軸；及一中空的本體，其收容前述該至少一個葉輪總成。
  9. 如申請專利範圍第8項之離心式泵浦，其特徵在於該至少一個葉輪總成包含複數個葉輪總成，且前述離心式泵浦係多級離心式泵浦。
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