TW483989B - Pump impeller - Google Patents

Description

483989 A7 _—_ B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 本發明有關於泵葉輪，更特定的說，有關於離心 半軸式泵所用的泵葉輪以汲水。 (对先閲讀背面之注意事項再硪寫本頁) 有許多泵及泵葉輪，然而，它們都有一些缺點。最嚴 重的缺點是堵塞及低效率。 污水包含許多不同污物，它們的量及結構取決於季節 及污水流過的地區類型。在都市中，塑膠材料、衛生物體 、紡織品是普通的，工業地區卻可能產生磨損顆粒。經驗 顯不最壞的問題是破布粘住葉片前緣而繞住葉輪轂β此類 事件造成高頻服務及低效率。 在農業及果漿工業中，使用不同類特殊泵，以處理稻 草、草、葉及其他類有機物。爲此，葉片的前緣向後擺以 污物向外移而不粘住前緣。常用各式切割裝置來切割物質 並使流動更容易。SE435952、 SE375831 及US4347035呈現若干例子。 在污水裡的污物更難處理且污水泵的作業時間更長， 就可靠性或效率而言，上述泵都不適合處理污水。 污水泵經常1天運作1 2小時，這表示能量消耗取決 於泵的整體效率。 測試證明有發明的污水泵與已知的污水泵相比可能改 進效率達5 0%。因電動泵的壽命循環成本通常完全由能 量成本決定，此戲劇性增加將極重要。 泵葉片的設計的描述是非常槪略的，特別是前緣的掃 動。此掃動的精確定義不存在。. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐) 7ΣΙ "" 483989 A7 ____B7 _ 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 測試顯示，爲獲得泵葉片的自淸能力，在前緣的掃角 分佈的設計是重要的。污物的性質需要不同掃角以提供良 好功能。 無任何資訊顯示需要什麼以使污物沿前緣依幅向滑翔 到外。僅SE4 3 5 9 5 2提到前緣應是向後掃的鈍角。 在汲較小污物（例如草及其他有機物）時，小角足以 使污物向外移並在泵葉輪及殻之間切斷污物。實際上，當 顆粒的周邊速度高每秒1 0至2 5米，顆粒接觸葉輪及殻 時被切斷。在表面上提供切割設計（長孔或類似設計）改 良切割過程。比較SE43 5 9 5 2。此類泵被用來運輸 果漿、糞肥、等等。 設計有向後掃的前緣的葉片的泵葉輪時，爲獲得自淸 效果，在掃角的分佈、表現及其他設計參數之間有衝突。 通常，較大掃角表示較不可能堵塞，但效率同時降低。 發明槪述 爲獲得包含各式污物（例如破布、纖維、等等）的污 水的可靠且經濟的取汲所需的不同功能及品質而言，本發 明的葉片的前緣的設計是最佳的。 本發明包括申請專利範圍所述的3個元件。 如圖5所示，第一個成分量化允許良好功能及效率的 掃角分佈帶。此範圍有關於尺寸、周邊速度及物質摩擦。 被用以描述此性質的獨立變數被稱爲定額化的半徑且被定 義如下： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 483989

定額化半徑=(r 一 ri)/(r2— ri) 等式1 其中，r :是轂連接的半徑，r 2是到前緣的周邊的半徑，與有 座標之起點（origo)在葉輪軸心的柱座標系統有關的半徑定 義在真實點與在葉輪軸的延伸上的一點之間的最短距離。 在本發明的這部分裡的基本原理是前緣的掃角可觀的 向外增加，從在較的4 0度的最小値到在周邊的6 0度的 最小値。上限（5 5到7 5度）定義一邊界線，在邊界線 以上的效率及可靠性受反面的影響。 本發明的第二部分有關於一特殊實施例，它的優勢能 力是掃角將與作業點無關，亦即不同的流以及不同的頭， 它還對應不同速度三變數函數（1，飞厂，1)。 圖式簡述 圖1呈現本發明的泵葉輪的三維圖。 圖2是本發明的泵葉輪的剖面圖。 圖3是沿本發明的泵葉輪的軸向觀察所得的圖。 圖4以大放尺寸呈現葉片的前緣的部分。 圖5呈現在本發明的前緣的後掃與標準半徑之間的關 係。 主要元件對照表 1 轂，2 葉片，3 前緣，4 連接部， 5 周邊，6 法線，i 相對速度，8 端部， 9 轉動方向，α 掃角，W r 投射相對速度， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再垓寫本頁)

· ί n i mmmmm ·1 ϋ ·ϋ 一· -n 1 —.e n I I I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483989 巧年』％修正—__ 五、發明說明（4 ) -- z 葉輪軸方向絕對速度，ΊΓ 周邊速度或轉子速 度，從座標之起點至前緣上之一點的向量. 實施例詳述 爲以最佳方式設計所要的泵葉輪形狀，須有掃角的正 確定義。在經線圖（Γ — ζ )及軸向圖（Γ 一 0)中，正 確掃角α通常是前緣之幾何形狀的函數，見圖1及2。 正確定義將是曲線的函數，它描述前緣3的形狀及在 該曲線的局部相對速度I。它的數學表示如下： 以速度三變數函數（C ，U ，厂）的傳統指派，相 對速度I ( r )是在共轉柱座標系統中的位置向量的函 數。在正常方式中，可用它的成分（Wr，W,，Wz)解釋相 對速度W (r，0，z)。 沿前緣3的三維曲線可在對應共轉座標系統中被描述 爲根據位置向量r的函數R ，亦即R = R ( r ，0，z )° 與在每點之前緣平行的微分向量可被描述成TT"。從 向量積的定義獲得掃角α的表示，它被定義爲介於]R的 法線與R之間的角，其中f R係投射相對速度，被定義 爲在零入射到i的方向上的W R之正交投射。這表示 及f等於或接近額定操作點，有時稱之爲最佳效率點。 a=7r/2-arccos[(dR*WR)/(ldRI*IWRl)] 等式 2 若認定絕對入流速度無任何周邊成分，亦即W β等於葉 輪的周邊速度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I-----------裝----hl — Ν 訂-----*-----線 (請先閱讀背面之注意事項再氧寫本頁) 483989 A7 __；______ B7 五、發明説明（5 ) 藉助於這種連接，將呈現α在一些情況下幾乎無關流 。這些情況是前緣是在垂直於葉輪軸的方向Ζ的平面裏， 且前緣所在處的絕對入流速度是軸向的，這表示的輻 向咸份是零。基於相同理由，的周邊成分（亦即在0 方向）等於葉輪的周邊速度且與流無關。的軸向成分 對α的貢獻可忽略，因d Rz是零。這來自向量積的定義。 因此，取決於流的變數Ir不影響在等式2裡的α，因爲 分子及分母成比例變化。 依本發明的一較佳實施例，葉片的前緣是在垂直於葉 輪的平面中。因爲泵經常在廣闊場地裡運作，較佳實施例 都得到自淸能力，不論運作情況爲何。 在本發明的另一較佳實施例中，前緣與轂相連部分接 近轂1的末端8，亦即後者無中心凸稍。這消除污物繞住 葉輪的中心部的風險。 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 訂 M浐部屮夾ir卒/.JU.T.消炝合作il印^ 本紙張尺度適刖中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · 8 -

Claims (1)

1. 483989 A8 B8 · C8 __ D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 · 一種泵葉輪，它是離心或半軸式，被用在污水泵 中’其特徵是：葉輪有一或數葉片（2 )，葉片的前緣（ 3 )_向後向周邊掃，在前緣的每點的正確掃角（α)被定 義胃在前緣的法線（6 )及被汲的媒介的投射相對速度（ 之間的角，在前緣與轂（1 )相連處（4 )的掃角 是40到5 5度，在周邊（5)的掃角是6 0到7 5度， 在二者間有平順變化。 2 ·如申請專利範圍第1項的泵葉輪，在其中，在前 緣（3 )的法線（6 )及被汲的媒介的投射相對速度（ fR)之間的掃角)在前緣與轂（1 )相連處（4) 是50到55度，在周邊（5)的値是62到72度，在 二者間有平順變化。 3 ·如申請專利範圍第1項的泵葉輪，在其中，葉片 (2) 的前緣（3)在垂直於葉輪軸（ζ)的平面中，在 該處被汲的媒介的絕對速度是軸向的。 4 ·如申請專利範圍第1項的泵葉輪，在其中，前緣 (3) 與較（1)相連的部分接近轂的末端（8)。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）