TW201441489A - 流體泵浦低紊流動葉輪 - Google Patents

Abstract

一種流體泵浦低紊流動葉輪，包含一第一基壁、一第二基壁、複數片導流葉片及複數片擋片，第二基壁形成有一入口，每兩個相鄰近的導流葉片及其對應連接的擋片共同界定出一流道，每兩個相鄰近擋片之間界定出流道的一出口，各流道具有一對齊於出口的層流區、一對齊於擋片的紊流區及一對齊於擋片的過渡流區，藉由擋片阻擋紊流區及過渡流區的設計方式，使得流體只能經由層流區流出出口，藉此，各流道的出口所排出的流體是呈低紊流的狀態，能大幅降低流體因負壓而產生的回流現象以及紊流所產生的氣蝕現象，流體泵浦低紊流動葉輪在運轉時其轉速能提高以增加流體排出的效率。

Description

流體泵浦低紊流動葉輪

本發明是有關於一種泵浦葉輪，特別是指一種離心式之流體泵浦低紊流動葉輪。

參閱圖1及圖2，一般離心式泵浦葉輪1通常包括一第一基壁11、一與第一基壁11相間隔的第二基壁12，及複數片連接於第一基壁11與第二基壁12之間的葉片13。第二基壁12中心形成有一用以供流體流入的入口121。該等葉片13呈環狀且相間隔排列，各葉片13具有一第一葉面131，及一相反於第一葉面131的第二葉面132，每兩個相鄰葉片13的第一葉面131與第二葉面132之間共同界定出一用以供流體流出的流道14，各葉片13的厚度均一，而各流道14的寬度是由內朝向泵浦葉輪1外周逐漸變寬。

當馬達透過傳動軸帶動泵浦葉輪1沿一旋轉方向R旋轉時，流體會經由入口121流入泵浦葉輪1內，隨後因離心力作用而由各通道14的一出口140流出。由於各流道14的寬度是由內朝向泵浦葉輪1外周逐漸變寬，因此，各流道14具有一鄰近於第一葉面131的層流區141、一 鄰近於第二葉面132的紊流區142，及一位於層流區141與紊流區142之間的過渡流區143，層流區141、紊流區142及過渡流區143同時對應於出口140。流體流入各流道14時部分的流體會沿一箭頭D方向經由層流區141流出，而部分的流體則會在紊流區142內先形成逆向旋轉的渦流V後再由出口140流出，使得出口140流出之流體會形成高紊流狀態。如此一來，會導致流體因負壓而產生回流，進而容易產生氣蝕現象，造成葉片13的破壞。若泵浦葉輪1轉速增加，前述現象更為嚴重，故現有泵浦葉輪1在運作時轉速無法提高，所以流體排出效率較差。

因此，本發明之主要目的，即在提供一種流體泵浦低紊流動葉輪，經由各流道的出口所流出的流體是呈現低紊流狀態，能大幅地降低紊流所產生的氣蝕現象，藉此，能減少耗能，以提升流體的排出效率。

於是本發明的流體泵浦低紊流動葉輪，包含一第一基壁、一第二基壁、複數片導流葉片，及複數片擋片。

第一基壁包括一第一內壁面，及一第一外周緣，第二基壁與該第一基壁相間隔，該第二基壁包括一面向該第一內壁面的第二內壁面，及一第二外周緣，該第二基壁形成有一入口，複數片導流葉片連接於該第一內壁面與該第二內壁面之間，該等導流葉片呈環狀地彼此相間隔排列，各該導流葉片包括一內側端、一相反於該內側端的外 側端、一位於該內側端與該外側端之間的第一葉面，及一相反於該第一葉面的第二葉面，複數片擋片設置於該第一基壁的該第一外周緣與該第二基壁的該第二外周緣，該等擋片彼此相間隔排列並共同構成一環形狀，各該擋片連接於對應的該導流葉片的該外側端，每兩個相鄰近的該導流葉片及其對應連接的該擋片共同界定出一流道，且每兩個相鄰近的該擋片之間界定出該流道的一出口，各該流道具有一鄰近於對應的該導流葉片的該第一葉面並對齊於該出口位置的層流區，及一鄰近於對應的該導流葉片的該第二葉面並對齊於該擋片位置的紊流區。

各該流道還具有一位於該層流區與該紊流區之間且對齊於該擋片位置的過渡流區。

各該擋片包括一與對應的該導流葉片的該外側端連接的連接端，及一相反於該連接端的末端。

各該擋片更包括一形成於該連接端與該末端之間的擋止面，各該擋片的該擋止面與對應的該導流葉片的該第二葉面相連接，各該擋止面與相連接的該第二葉面之間夾一夾角，該夾角為一鈍角。

該等擋片連接於該第一基壁的該第一外周緣與該第二基壁的該第二外周緣之間，各該擋片的該連接端一體成型地連接於對應的該導流葉片的該外側端。

流體泵浦低紊流動葉輪更包含一套環，該套環套設並固定於該第一基壁的該第一外周緣與該第二基壁的該第二外周緣，該套環包括兩相間隔的環圈及該等擋片， 該等擋片連接於該兩環圈之間。

本發明之功效在於：藉由各擋片阻擋於流道的紊流區及過渡流區的設計方式，使得流體只能經由層流區流出出口，藉此，各流道的出口所排出的流體是呈現低紊流的狀態，能大幅降低流體因負壓而產生的回流現象以及紊流所產生的氣蝕現象，以避免導流葉片的損壞。再者，流體泵浦低紊流葉輪在運轉時其轉速能提高，以增加流體排出的效率。

200、210‧‧‧流體泵浦低紊流動葉輪

220‧‧‧流體泵浦低紊流動葉輪

2‧‧‧第一基壁

21‧‧‧第一內壁面

22‧‧‧第一外周緣

23‧‧‧軸接部

3‧‧‧第二基壁

31‧‧‧第二內壁面

32‧‧‧第二外周緣

33‧‧‧入口

4‧‧‧導流葉片

41‧‧‧內側端

42‧‧‧外側端

43‧‧‧第一葉面

44‧‧‧第二葉面

50‧‧‧套環

5‧‧‧擋片

51‧‧‧連接端

52‧‧‧末端

53‧‧‧擋止面

54‧‧‧環圈

6‧‧‧流道

60‧‧‧出口

61‧‧‧層流區

62‧‧‧紊流區

63‧‧‧過渡流區

A‧‧‧夾角

D‧‧‧箭頭

R‧‧‧旋轉方向

V‧‧‧渦流

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是現有離心式泵浦葉輪的局部剖視立體圖；圖2是現有離心式泵浦葉輪的前視剖視示意圖，說明流體的流動方式；圖3是本發明流體泵浦低紊流動葉輪之第一較佳實施例的局部剖視立體圖，說明第一基壁、第二基壁、導流葉片以及擋片之間的連接關係；圖4是本發明流體泵浦低紊流動葉輪之第一較佳實施例的側視剖視示意圖；圖5是本發明流體泵浦低紊流動葉輪之第一較佳實施例的前視剖視示意圖，說明流入流道的層流區內的部分流體會由出口流出，而流入紊流區及過渡流區內的部分流體會受到擋片的擋止面阻擋；圖6是本發明流體泵浦低紊流動葉輪之第二較佳實施 例的局部剖視立體圖，說明套環套設並固定於第一基壁的第一外周緣及第二基壁的第二外周緣，以及套環具有環圈及擋片；圖7是本發明流體泵浦低紊流動葉輪之第二較佳實施例的前視剖視示意圖，說明流入流道的層流區內的部分流體會由出口流出，而流入紊流區及過渡流區內的部分流體會受到擋片的擋止面阻擋；圖8是本發明流體泵浦低紊流動葉輪之第三較佳實施例的立體圖；及圖9是本發明流體泵浦低紊流動葉輪之第三較佳實施例的前視剖視示意圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖3，是本發明流體泵浦低紊流動葉輪之第一較佳實施例，該流體泵浦低紊流動葉輪200是設置在離心式泵浦的一殼體(圖未示)內，離心式泵浦的馬達透過一傳動軸(圖未示)帶動流體泵浦低紊流動葉輪200旋轉。

參閱圖3、圖4及圖5，流體泵浦低紊流動葉輪200包含一第一基壁2、一第二基壁3、複數片導流葉片4，及複數片擋片5。第一基壁2呈圓形並包括一第一內壁面21，及一第一外周緣22。第一基壁2中心處設置有一軸接部23，軸接部23用以連接於傳動軸並可受馬達驅動而旋轉。第二基壁3與第一基壁2相間隔且相互平行，第二基壁3 呈環形並包括一面向第一內壁面21的第二內壁面31，及一第二外周緣32，第二基壁3形成有一用以供例如為空氣或水等流體流入的入口33。該等導流葉片4連接於第一基壁2的第一內壁面21與第二基壁3的第二內壁面31之間，該等導流葉片4呈環狀地彼此相間隔排列，各導流葉片4呈弧形狀並包括一內側端41、一相反於內側端41的外側端42、一位於內側端41與外側端42之間的第一葉面43，及一相反於第一葉面43的第二葉面44。

該等擋片5設置於第一基壁2的第一外周緣22與第二基壁3的第二外周緣32，在本實施例中，該等擋片5是連接於第一內壁面21與第二內壁面31之間以及第一外周緣22與第二外周緣32之間，該等擋片5彼此相間隔排列並共同構成一環形狀。各擋片5連接於對應的導流葉片4的外側端42，用以阻擋流體。每兩個相鄰近的導流葉片4及其對應連接的擋片5共同界定出一流道6，且每兩個相鄰近的擋片5之間界定出流道6的一出口60。各流道6具有一鄰近於對應的導流葉片4的第一葉面43並對齊於出口60位置的層流區61、一鄰近於對應的導流葉片4的第二葉面44並對齊於擋片5位置的紊流區62，及一位於層流區61與紊流區62之間且對齊於擋片5位置的過渡流區63。

具體而言，在本實施例中，各擋片5包括一與對應的導流葉片4的外側端42連接的連接端51，及一相反於連接端51的末端52，其中，各擋片5的連接端51是一體成型地連接於對應導流葉片4的外側端42，藉此，能確 保各擋片5與對應連接的導流葉片4之間不會有空隙產生，以防止流體經由前述空隙流出。

此外，各擋片5更包括一形成於連接端51與末端52之間用以擋止流體的擋止面53，各擋止面53與對應的導流葉片4的第二葉面44相連接並共同夾一夾角A，夾角A為一鈍角，其中，夾角A的大小可視實際設計需求調整。

當馬達透過傳動軸帶動流體泵浦低紊流動葉輪200沿一旋轉方向R旋轉，流體會經由入口33流入流體泵浦低紊流動葉輪200內，藉由流體泵浦低紊流動葉輪200旋轉時所產生的離心力作用，使得流體會流入各流道6內。流入各流道6的層流區61內的部分流體會直接沿著一箭頭D方向經由出口60流出，流入紊流區62及過渡流區63內的部分流體則會受到擋片5的擋止面53阻擋而無法直接排出流體泵浦低紊流動葉輪200外，也就是說流體在紊流區62內所形成的逆向旋轉的渦流V會受到擋止面53的阻擋而無法排出。藉此，使得各流道6的出口60所排出的流體是呈現低紊流的狀態，能大幅降低流體因負壓而產生的回流現象以及紊流所產生的氣蝕現象，以避免導流葉片4的損壞。再者，流體泵浦低紊流動葉輪200在運轉時其轉速能提高，以增加流體排出的效率。

需說明的是，在本實施例中，各擋片5的長度即對應於出口60面積大小的設計，出口60面積的大小是依據入口33面積和入口33流速以及流體泵浦低紊流動葉 輪200外徑和出口60流速，兩者之比值所形成的減縮比來決定。

參閱圖6及圖7，是本發明流體泵浦低紊流動葉輪之第二較佳實施例，該流體泵浦低紊流動葉輪210的整體結構與作動方式大致與第一較佳實施例相同，不同之處在於流體泵浦低紊流動葉輪210更包含一套環50。

在本實施例中，套環50套設並固定於第一基壁2的第一外周緣22與第二基壁3的第二外周緣32，套環50可透過例如銲接或螺絲鎖固的方式固定於第一基壁2的第一外周緣22及第二基壁3的第二外周緣32。套環50包括兩個相間隔的環圈54，及複數個連接於兩個環圈54之間的擋片5，該等擋片5一體成型地連接於兩個環圈54之間。

參閱圖8及圖9，是本發明流體泵浦低紊流動葉輪之第三較佳實施例，該流體泵浦低紊流動葉輪220的整體結構大致與作動方式大致與第一較佳實施例相同，不同之處在於各導流葉片4的形狀。

在本實施例中，各導流葉片4的內側端41略呈翹起狀，流體泵浦低紊流動葉輪220是應用在比重小於1的流體，例如為空氣。

綜上所述，各實施例的流體泵浦低紊流動葉輪200、210、220，藉由各擋片5阻擋於流道6的紊流區62及過渡流區63的設計方式，使得流體只能經由層流區61流出出口60，藉此，各流道6的出口60所排出的流體是呈現低紊流的狀態，能大幅降低流體因負壓而產生的回流現 象以及紊流所產生的氣蝕現象，以避免導流葉片4的損壞。再者，流體泵浦低紊流動葉輪200、210、220在運轉時其轉速能提高，以增加流體排出的效率，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

200‧‧‧流體泵浦低紊流動葉輪

2‧‧‧第一基壁

21‧‧‧第一內壁面

23‧‧‧軸接部

4‧‧‧導流葉片

41‧‧‧內側端

42‧‧‧外側端

43‧‧‧第一葉面

44‧‧‧第二葉面

5‧‧‧擋片

51‧‧‧連接端

52‧‧‧末端

53‧‧‧擋止面

6‧‧‧流道

60‧‧‧出口

61‧‧‧層流區

62‧‧‧紊流區

63‧‧‧過渡流區

A‧‧‧夾角

D‧‧‧箭頭

R‧‧‧旋轉方向

V‧‧‧渦流

Claims (6)

1. 一種流體泵浦低紊流動葉輪，包含：一第一基壁，包括一第一內壁面，及一第一外周緣，一第二基壁，與該第一基壁相間隔，該第二基壁包括一面向該第一內壁面的第二內壁面，及一第二外周緣，該第二基壁形成有一入口，複數片導流葉片，連接於該第一內壁面與該第二內壁面之間，該等導流葉片呈環狀地彼此相間隔排列，各該導流葉片包括一內側端、一相反於該內側端的外側端、一位於該內側端與該外側端之間的第一葉面，及一相反於該第一葉面的第二葉面，及複數片擋片，設置於該第一基壁的該第一外周緣與該第二基壁的該第二外周緣，該等擋片彼此相間隔排列並共同構成一環形狀，各該擋片連接於對應的該導流葉片的該外側端，每兩個相鄰近的該導流葉片及其對應連接的該擋片共同界定出一流道，且每兩個相鄰近的該擋片之間界定出該流道的一出口，各該流道具有一鄰近於對應的該導流葉片的該第一葉面並對齊於該出口位置的層流區，及一鄰近於對應的該導流葉片的該第二葉面並對齊於該擋片位置的紊流區。
2. 如請求項1所述的流體泵浦低紊流動葉輪，其中，各該流道還具有一位於該層流區與該紊流區之間且對齊於該擋片位置的過渡流區。
3. 如請求項2所述的流體泵浦低紊流動葉輪，其中，各該擋片包括一與對應的該導流葉片的該外側端連接的連接端，及一相反於該連接端的末端。
4. 如請求項3所述的流體泵浦低紊流動葉輪，其中，各該擋片更包括一形成於該連接端與該末端之間的擋止面，各該擋片的該擋止面與對應的該導流葉片的該第二葉面相連接，各該擋止面與相連接的該第二葉面之間夾一夾角，該夾角為一鈍角。
5. 如請求項4所述的流體泵浦低紊流動葉輪，其中，該等擋片連接於該第一基壁的該第一外周緣與該第二基壁的該第二外周緣之間，各該擋片的該連接端一體成型地連接於對應的該導流葉片的該外側端。
6. 如請求項4所述的流體泵浦低紊流動葉輪，更包含一套環，該套環套設並固定於該第一基壁的該第一外周緣與該第二基壁的該第二外周緣，該套環包括兩相間隔的環圈及該等擋片，該等擋片連接於該兩環圈之間。