WO2011081066A1 - ポンプ用羽根車及び該ポンプ用羽根車を備えた水中ポンプ - Google Patents
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- F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
- F04D29/2238—Special flow patterns
- F04D29/225—Channel wheels, e.g. one blade or one flow channel
Definitions
- the present invention relates to an impeller for a pump suitable for use in a submersible pump for wastewater treatment, and more particularly to an impeller having a structure capable of effectively removing air accumulated on the back side of the impeller, and the impeller. It is related with the submersible pump provided.
- submersible pumps for sewage treatment installed in manholes.
- Such a submersible pump for sewage treatment is installed so that a suction pipe is located in the hollow slightly lower than the floor bottom in a manhole, for example, as shown in Patent Document 1.
- a suction pipe is located in the hollow slightly lower than the floor bottom in a manhole, for example, as shown in Patent Document 1.
- air can be trapped on the inner surface of the pump chamber housing the impeller and the back surface side (upper surface side) of the impeller. This air accumulation causes the pump to run idle.
- the handling liquid sewage
- lubrication may be insufficient. This causes a failure of the mechanical seal.
- the conventional submersible pump is provided with an air vent valve near the ceiling of the pump chamber. With this air vent valve, an operation of removing the air pool accumulated on the inner surface of the pump chamber and the rear surface side of the impeller is performed.
- Patent Document 1 As a conventional submersible pump, there is a vortex type as shown in Patent Document 1 in which the main plate of the impeller (the plate covering the back side) has a relatively flat shape. In such a submersible pump, even when air is trapped on the main plate of the impeller, it can be sufficiently removed by the air vent valve.
- the conventional submersible pump there is a submersible pump provided with a non-clog type impeller as shown in Patent Document 2.
- the non-clog type impeller includes a single blade having a flow path formed in a spiral shape when viewed from the axial direction inside a substantially cylindrical main body.
- the cross-sectional dimension of the flow path is formed to be substantially constant so that the foreign matter is less likely to get entangled with the impeller.
- the air pocket formed on the lower end surface side of the impeller is the bottom of the hollow that is recessed upward in the axial direction (the bottom of the hollow referred to here is the contact of the hollow, and if it is recessed upward It is easy to stay in the upper abutting part of the dent, and when it is depressed downward, it indicates the lower abutting part of the dent), etc.
- an air pocket can be formed in a space surrounded by the upper end surface of the impeller and the intermediate casing, that is, in the upper end surface of the impeller and / or in a hollow recessed downward in the axial direction.
- this cannot be sufficiently removed only by stirring associated with the rotation of the air vent valve or impeller. Therefore, the non-clog type impeller having such a shape requires a structure for facilitating removal of air pockets formed on the upper and lower end surfaces of the impeller.
- the present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to effectively remove an air reservoir and to suppress the occurrence of a malfunction such as a malfunction due to an insufficient operation of a pump or an insufficient lubrication of a mechanical seal portion. It is an object to provide an impeller for water and a submersible pump provided with the impeller for pump.
- the present invention provides a substantially cylindrical main body (10) in which a mounting boss (12) is formed at the center of one axial end surface (11), and a main body (10).
- a suction part (13) provided on the other end face (15) in the axial direction, a discharge part (14) opening on the side face (16) of the main body part (10), and an inside of the main body part (10) as viewed from the axial direction.
- a non-clog type pump impeller (1) having a spiral shape and a flow path (18) communicating from the suction portion (13) to the discharge portion (14), the main body portion (10)
- a first recess (21) that is recessed in the axial direction is formed on the outer peripheral side of the boss (12) on one end surface (11) of the first end (11), and the first recess (21) and the main body (10) Provided with at least one communication hole (23) communicating with the outer peripheral side region of the suction part (13) on the other end surface (15).
- a second recess (22) that is recessed in the axial direction is formed on the outer peripheral side of the suction portion (13) in the other end surface (15) of the main body (10), and the communication hole is formed as described above. (23) may communicate from the first depression (21) to the second depression (22).
- the impeller for a pump According to the impeller for a pump according to the present invention, the first hollow formed on the outer peripheral side of the boss on the one end surface of the substantially cylindrical main body portion and the communication on the outer peripheral side region of the suction portion on the other end surface are communicated.
- the handling liquid around the suction portion is introduced into the first recess on the back side through the communication hole in the pump casing containing the impeller. Thereby, the air pocket staying in the inside of the 1st hollow and its periphery can be removed effectively.
- the pressure on the one end surface (back surface) side of the impeller installed in the pump casing is almost equal to the pressure on the other end surface (front surface) side of the impeller. It becomes the same pressure.
- the back flow volume of the handling liquid which flows into the suction part of a surface through the clearance gap between a pump casing and an impeller from the discharge part of an impeller side surface can be suppressed less than before. Therefore, it can suppress that the foreign material contained in the handling liquid flows back into the suction side end surface of the impeller. Thereby, it can suppress that a foreign material is caught in the clearance gap between the suction-side edge part of an impeller, and a pump casing, and can reduce the probability that a failure will generate
- the communication hole of the present invention is provided so as to communicate from one end surface in the axial direction to the other end surface at a position avoiding the flow path in the impeller.
- it is provided for a purpose different from the through hole opened from the back side of the impeller to the flow path. It is.
- the handling liquid can be more effectively introduced into the first recess through the communication hole, and the effect of removing the air pocket can be enhanced.
- the communication hole (23b) extends from the bottom (21a) of the first recess (21) to the bottom (22a) of the second recess (22).
- the thinnest portion between the bottom (21a) of the first depression (21) and the bottom (22a) of the second depression (22) that is, the bottom (21a) of the first depression (21) It is good to be provided in the place where the distance between the bottom part (22a) of the 2nd hollow (22) is the smallest. According to this, a communicating hole can be provided easily.
- the submersible pump according to the present invention includes a pump impeller (1) configured as described above, a pump casing (32) that houses the pump impeller (1), and a motor that drives the pump impeller (1). (52).
- a pump impeller (1) configured as described above
- 52) due to the effect of the pump impeller having the above-described configuration, it is possible to suppress the occurrence of malfunctions such as a malfunction due to the idling of the pump due to air accumulation and insufficient lubrication of the mechanical seal portion. Moreover, it can suppress that a foreign material is caught in the clearance gap between an impeller and a pump casing, and can reduce the probability that a failure will generate
- symbol in said parenthesis shows the code
- an air pocket formed on the back side of the impeller can be effectively removed, and the pump can be idled or the mechanical seal portion can be lubricated. It is possible to suppress the occurrence of problems such as failure due to shortage.
- FIG. 1A is a perspective view of an impeller for a pump according to an embodiment of the present invention as viewed from the upper surface side (back surface side).
- FIG. 1B is a perspective view of a pump impeller according to an embodiment of the present invention as seen from the lower surface side (front surface side). It is a figure which shows the internal shape of an impeller, and shows the cross section (E-E arrow cross section of FIG. 3A) orthogonal to an axial direction.
- FIG. 3A is a diagram showing an internal shape of the impeller, and is a diagram showing a cross section taken along the line AA in FIG.
- FIG. 3B is a diagram showing the internal shape of the impeller, and is a diagram showing a cross section taken along the line BB in FIG.
- FIG. 3C is a diagram showing an internal shape of the impeller, and is a diagram showing a cross section taken along the line CC of FIG.
- FIG. 3D is a diagram showing the internal shape of the impeller, and is a diagram showing a cross section taken along the line DD in FIG.
- FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a submersible pump including a pump impeller according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a diagram for explaining the flow of sewage in the submersible pump.
- FIG. 1A and 1B are diagrams showing a configuration example of an impeller for a pump according to an embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 1A shows an impeller on the upper surface side in the axial direction (blade surface). FIG. 1B is a perspective view seen from the lower surface side (front surface side of the blade surface). 2 and 3A to 3D are views showing the internal shape of the impeller, and more specifically, FIG. 2 is a cross section perpendicular to the axial direction (cross section taken along the line EE in FIG. 3A). 3A to 3D are cross-sectional views taken along lines AA, BB, CC, and DD in FIG. 2, respectively.
- the impeller 1 of the present embodiment is a non-clog type impeller having a flow path having a substantially constant diameter, and includes a substantially cylindrical main body portion 10.
- a boss 12 made of a cylindrical protrusion is formed at the center of the upper end surface (back surface) 11 in the axial direction.
- the boss 12 is attached to a drive shaft 55 (see FIG. 4) of the submersible pump 30 described later.
- a suction part 13 is provided on the lower end surface (end surface on the front surface side) 15 in the axial direction of the main body part 10, and a discharge part 14 is provided on the side surface 16 of the main body part 10.
- the suction portion 13 has a substantially circular opening provided inside a cylindrical portion 13 a that is formed in the center of the lower end surface 15 and protrudes in a cylindrical shape.
- the discharge portion 14 is formed as a concave portion having a substantially semicircular cross section provided on the side surface 16 of the main body portion 10, and extends almost entirely along the circumferential direction of the side surface 16 of the main body portion 10.
- a flow path 18 that communicates from the suction portion 13 to the discharge portion 14 is provided inside the main body portion 10.
- the flow path 18 has a spiral shape when viewed from the axial direction, and is formed in a spiral shape extending in the axial direction so that the distance from the central axis increases from the suction portion 13 toward the discharge portion 14.
- the channel 18 is formed in a substantially circular shape with a substantially constant cross-sectional dimension so that foreign matter is less likely to get entangled inside.
- the first recess 21 On the outer peripheral side of the boss 12 on the upper end surface 11 of the main body 10, a first recess 21 that is recessed downward in the axial direction is formed.
- the first recess 21 is a substantially arc-shaped recess formed around the boss 12, and as shown in FIGS. 3A to 3D, the meat of the main body 10 between the first recess 21 and the flow path 18. It is recessed at a position avoiding the flow path 18 so that the thickness is substantially uniform.
- the bottom 21 a at the deepest position reaches the vicinity of the center in the axial direction of the impeller 1.
- a second recess 22 that is recessed upward in the axial direction is formed.
- the second recess 22 is an annular recess formed around the suction portion 13.
- the second recess 22 It is recessed at a position avoiding the flow path 18 so that the thickness is substantially uniform.
- the bottom 22 a at the deepest position reaches the vicinity of the center in the axial direction of the impeller 1.
- the deepest position of the bottom 21 a of the first recess 21 is recessed below the upper edge of the discharge portion 14, and the deepest position of the bottom 22 a of the second recess 22 is below the discharge portion 14. It is recessed to the upper side of the edge.
- a thick portion 25 is provided on a part of the upper end surface 11 of the main body portion 10. The thick portion 25 is a weight for balancing the rotation of the impeller 1 having an asymmetric shape with respect to the central axis, and is provided on a part on the outer peripheral side of the boss 12.
- the communication hole 23 which connects the 1st hollow 21 and the 2nd hollow 22 is provided.
- the communication hole 23 is a small-diameter circular hole that penetrates from the bottom 21 a of the first recess 21 to the bottom 22 a of the second recess 22.
- the communication holes 23 are provided at a plurality of locations in the first recess 21.
- one communication hole 23 is formed on each side of the center of the impeller 1.
- Each communication hole 23 may extend in the axial direction from the bottom 21a of the first recess 21 and communicate with the bottom 22a of the second recess 22 as shown in FIG. 3C.
- FIG. 3C Like 23b, you may extend from the bottom part 21a of the 1st hollow 21 in the direction slightly inclined with respect to the axial direction, and you may connect with the bottom part 22a
- the specific arrangement of the communication hole 23 is not limited as long as it communicates from the first depression 21 to the second depression 22. However, like the communication hole 23a shown in FIG. It is good to provide in the location where the thickness between the bottom part 21a and the bottom part 22a of the 2nd hollow 22 is the thinnest. According to this, the communication hole 23 can be easily formed. Further, the specific number and shape of the communication holes 23 are not limited to those shown in the present embodiment, and may be other numbers and shapes.
- FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the submersible pump 30 including the impeller 1 having the above-described configuration.
- the submersible pump 30 includes a pump unit 31 and a motor unit 51.
- the pump unit 31 includes an impeller 1 and a pump casing 32 that covers the impeller 1, and the motor unit 51 includes a sealed motor (submersible motor) 52 that rotates the impeller 1, and a motor 52. It is comprised with the motor casing 53 to cover.
- the motor 52 includes a stator and a rotor (both not shown), and a drive shaft 55 extending in the vertical direction is installed at the center of the rotor.
- the drive shaft 55 is rotatably supported by a bearing 54.
- the impeller 1 in the pump casing 32 is fixed to the lower end of the drive shaft 55, and the rotational driving force of the motor 52 is transmitted to the impeller 1.
- the pump casing 32 has a suction port 32 a and a discharge port 32 b, and is fixed with bolts 57 to an intermediate casing 56 installed at the lower end of the motor unit 51.
- a suction pipe 33 that extends downward is connected to the suction port 32a of the pump casing 32, and a discharge pipe (not shown) that opens sideways is connected to the discharge port 32b.
- An air vent valve 37 is installed above the discharge port 32b.
- a pump chamber 35 is formed that is surrounded on the outer peripheral side by a side wall 32c.
- An impeller 1 is installed in the pump chamber 35.
- the impeller 1 has the structure shown in FIGS.
- the boss 12 is fixed to the lower end of the drive shaft 55 with a bolt 36.
- the outer peripheral edge of the suction portion 13 of the impeller 1 (the outer periphery of the lower end of the cylindrical portion 13a) is a minute gap Y with respect to the inner peripheral edge of the liner ring 38 attached to the inner periphery of the suction port 32a of the pump casing 32. And facing each other.
- a gap X having a slight size is provided between the lower side of the discharge portion 14 on the side surface 16 of the impeller 1 and the inner peripheral surface of the pump casing 32.
- a small amount of the sewage in the discharge port 32 b flows back through the gap X and around the second recess 22 and the gap Y on the lower end surface 15 side of the main body 10.
- the dimension of the gap X is slightly larger than the dimension of the gap Y.
- the upper side of the discharge portion 14 on the side surface 16 of the impeller 1 also has a slight gap with respect to the inner peripheral surface of the pump casing 32. Therefore, a small amount of sewage in the discharge port 32 b flows into the region on the upper end surface 11 side of the main body 10 and the first recess 21 through this gap.
- a mechanical seal part 58 is provided between the pump part 31 and the motor 51 part.
- the mechanical seal part 58 seals the drive shaft 55 in the gap between the pump part 31 and the motor part 51. Thereby, the pressure water of the pump part 31 does not leak to the motor part 51 side.
- An oil chamber 59 is provided on the outer peripheral side of the mechanical seal portion 58. Oil for lubricating and cooling the mechanical seal portion 58 is enclosed in the oil chamber 59.
- FIG. 5 is a diagram for explaining the flow of sewage in the submersible pump 30, and is a partial enlarged cross-sectional view of the pump unit 31.
- the impeller 1 in the pump casing 32 rotates. Due to the rotation of the impeller 1, sewage is sucked from the suction port 32 a of the pump casing 32 through the suction pipe 33.
- the sewage sucked into the pump casing 32 reaches the discharge part 14 from the suction part 13 through the flow path 18 of the impeller 1 by the centrifugal force of the rotating impeller 1.
- the sewage that has reached the discharge unit 14 is discharged from the discharge port 32 b of the pump casing 32.
- the impeller 1 of the submersible pump 30 of this embodiment is provided in the outer peripheral side of the suction part 13 in the 1st hollow 21 provided in the outer peripheral side of the boss
- a communication hole 23 that communicates with the second depression 22 is provided.
- the submersible pump 30 provided with the non-clog type impeller 1 having a complicated end face shape it is possible to suppress the occurrence of troubles such as an idling of the pump due to air accumulation and a failure due to insufficient lubrication of the mechanical seal portion.
- At least one communication hole 23 may be provided, but a plurality of communication holes 23 may be provided. If a plurality of communication holes 23 are provided, sewage can be more effectively introduced into the first recess 21 through each communication hole 23, and the effect of removing the air pocket can be enhanced. Moreover, if it inclines with respect to an axial direction like the communication hole 23b shown to FIG. 3C, the dirty water derived
- the provision of the communication hole 23 in the impeller 1 has the effect of suppressing foreign matter from getting into the gap Y in addition to the effect of removing the air pocket. That is, the relationship between the pressure P0 in the suction port 32a and the pressure P2 in the discharge port 32b shown in FIG. 5 is P0 ⁇ P2.
- P0 ⁇ P2 the relationship between the pressure P0 in the suction port 32a and the pressure P2 in the discharge port 32b shown in FIG. 5
- P0 ⁇ P2 the pressure P0 ⁇ P2.
- the communication hole 23 is provided in the impeller 1 so that the region on the lower end surface 15 side of the impeller 1 and the second depression 22 are provided.
- the internal pressure P1 is substantially the same as the pressure P1 ′ in the region on the upper end surface 11 side of the impeller 1 and in the first recess 21.
- the relationship between the pressures at this time is P1 ⁇ P1 ′ ⁇ P2, and the difference between the pressures P1 and P2 on both sides of the gap X is smaller than when there is no communication hole 23. Therefore, the back flow rate from the gap X is reduced, and the possibility of foreign matter being caught in the gap Y due to the back flow of the foreign matter is reduced. Thereby, a possibility that troubles, such as a failure, may occur in submersible pump 30 is reduced.
- the communication hole 23 provided in the impeller 1 of the present embodiment is provided so as to communicate from the upper end surface 11 to the lower end surface 15 at a position avoiding the flow path 18 in the main body 10 of the impeller 1.
- the flow is opened from the back side of the impeller provided to reduce the pressure difference between the back pressure (pressure on the back side of the impeller) and the surface pressure (pressure on the flow path surface). The purpose is different from the through hole.
- the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible.
- the said embodiment has the 2nd hollow 22 in the lower end surface 15 of the impeller 1, and the case where the communicating hole 23 connects the 1st hollow 21 and the 2nd hollow 22 is the case.
- the second depression 22 may be omitted.
- the communication hole 23 communicates with the lower end surface 15 of the main body 10 from the first recess 21. Even when the second depression 22 is provided, if the second depression 22 is formed only on a part of the lower end surface 15, the communication hole 23 is other than the second depression 22 on the lower end surface 15. It is also possible to communicate with this part.
- the present invention can be applied to an impeller having a structure capable of effectively removing air accumulated on the back side of the impeller and a submersible pump including the impeller.
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Abstract
ポンプ用羽根車は、略円筒状に形成された本体部(10)の内部に、軸方向から見て渦巻型に形成されて下端面(15)の吸込部(13)から側面(16)の吐出部(14)に連通する流路(18)を備えるノンクロッグ型のポンプ用羽根車(1)である。本体部(10)の上端面(11)におけるボス(12)の外周側には、軸方向下向きに窪んだ第1の窪み(21)が形成されており、本体部(10)の下端面(15)における吸込部(13)の外周側には、軸方向上向きに窪んだ第2の窪み(22)が形成されており、第1の窪み(21)と第2の窪み(22)とを連通する一又は複数の連通穴(23)を設けている。第2の窪み(22)の汚水が連通穴(23)を通して第1の窪み(21)に導入されるので、羽根車(1)の上端面(11)や第1の窪み(21)内に滞留している空気溜まりを効果的に除去できる。
Description
本発明は、汚水処理用の水中ポンプなどに用いて好適なポンプ用の羽根車に関し、特に、羽根車の裏面側に溜まった空気を効果的に除去できる構造の羽根車、及び該羽根車を備えた水中ポンプに関する。
従来、マンホール内に設置する汚水処理用の水中ポンプがある。このような汚水処理用の水中ポンプは、例えば、特許文献1に示すように、マンホール内の床底面よりやや下がった窪みに吸込管が位置するように設置される。このような水中ポンプでは、マンホール内の水位が十分でない場合、羽根車を収容したポンプ室の内面や羽根車の裏面側(上面側)に空気溜まりができる。この空気溜まりは、ポンプの空運転の原因となる。また、空気溜まりができると、ポンプのメカニカルシール部に取扱液(汚水)が十分に供給されず、潤滑が不十分となるおそれがある。これにより、メカニカルシールの故障の原因となる。これらを防ぐために、従来の水中ポンプは、ポンプ室の天井付近に空気抜き弁を設けている。この空気抜き弁によって、ポンプ室の内面や羽根車の裏面側に滞留した空気溜まりを取り除く作業を行うようになっている。
従来の水中ポンプとして、特許文献1に示すように、羽根車の主板(裏面側を覆う板)が比較的平らな形状を有するボルテックス型のものがある。このような水中ポンプでは、羽根車の主板上に空気溜まりができた場合でも、上記の空気抜き弁でこれを十分に除去することができる。
また、従来の水中ポンプの他の例として、特許文献2に示すようなノンクロッグ型の羽根車を備えた水中ポンプもある。ノンクロッグ型の羽根車は、略円筒状の本体部の内部に軸方向から見て渦巻型に形成された流路を有する一枚翼で構成されている。そして、汚水を加圧中のポンプに異物を詰まらせないための構造として、流路の断面の寸法を略一定に形成することで、羽根車に異物が絡み難くなるようにしている。
上記のようなノンクロッグ型の羽根車では、できるだけ軽量化するため、また、一枚翼をできるだけ均等な厚みにするために、本体部の上端や下端に肉抜き用の窪みが形成されている。そのため、羽根車の上下の端面が平面状ではなく、窪みを有する複雑な形状になることがある。これにより、羽根車の下端面側にできた空気溜まりは、軸方向上向きに窪んだ窪みの底部(ここで言う窪みの底部とは、窪みの突き当たりのことであり、上向きに窪んでいる場合は窪みの上部突き当たり部分、下向きに窪んでいる場合は窪みの下部突き当り部分を指す)などに滞留し易く、空気抜き弁や羽根車の回転に伴う攪拌だけでは十分に除去できないことが危惧される。また、羽根車の上端面側でも、羽根車の上端面と中間ケーシングとで囲まれた空間、すなわち、羽根車の上端面および/または軸方向下向きに窪んだ窪みの内部に空気溜まりができるが、これも空気抜き弁や羽根車の回転に伴う攪拌だけでは十分に除去できないことが危惧される。したがって、このような形状のノンクロッグ型の羽根車には、羽根車の上下の端面側にできた空気溜まりを除去し易くするための構造が必要となる。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、空気溜まりを効果的に除去でき、ポンプの空運転やメカニカルシール部の潤滑不足による故障などの不具合の発生を抑制できるポンプ用羽根車、及び該ポンプ用羽根車を備えた水中ポンプを提供することにある。
上記課題を解決するための本発明は、軸方向の一端面(11)の中心に取付用のボス(12)が形成された略円筒状の本体部(10)と、本体部(10)の軸方向の他端面(15)に設けた吸込部(13)と、本体部(10)の側面(16)に開口する吐出部(14)と、本体部(10)の内部で軸方向から見て渦巻型に形成されて吸込部(13)から吐出部(14)に連通する流路(18)と、を備えるノンクロッグ型のポンプ用羽根車(1)であって、本体部(10)の一端面(11)におけるボス(12)の外周側には、軸方向に窪んだ第1の窪み(21)が形成されており、第1の窪み(21)と、本体部(10)の他端面(15)における吸込部(13)の外周側の領域とを連通する少なくとも1つの連通穴(23)を設けたことを特徴とする。さらに、この場合、本体部(10)の他端面(15)における吸込部(13)の外周側には、軸方向に窪んだ第2の窪み(22)が形成されており、上記の連通穴(23)は、第1の窪み(21)から第2の窪み(22)に連通していてよい。
本発明にかかるポンプ用羽根車によれば、略円筒状の本体部の一端面におけるボスの外周側に設けた第1の窪みと、他端面における吸込部の外周側の領域とを連通する連通穴を設けたことで、この羽根車を収容したポンプケーシング内で、吸込部の周囲の取扱液が、連通穴を通して裏面側の第1の窪みに導入されるようになる。これにより、第1の窪みの内部やその周辺に滞留している空気溜まりを効果的に除去できる。したがって、複雑な端面形状を有するノンクロッグ型の羽根車において、端面の空気溜まりに起因するポンプの空運転やメカニカルシール部の潤滑不足による故障などの不具合の発生を抑制できる。
また、本発明によれば、上記の連通穴を設けたことにより、ポンプケーシング内に設置した羽根車の一端面(裏面)側の圧力は、羽根車の他端面(表面)側の圧力とほぼ同圧になる。これにより、羽根車側面の吐出部からポンプケーシングと羽根車との隙間を通って表面の吸込部に流れ込む取扱液の逆流量を従来よりも少なく抑えることができる。したがって、取扱液に含まれる異物が逆流で羽根車の吸込側の端面に回り込むことを抑制できる。これにより、羽根車の吸込側の端部とポンプケーシングとの隙間に異物が巻き込まれることを抑制でき、ポンプに故障が発生する確率を少なくできる。
なお、本発明の連通穴は、羽根車内の流路を避けた位置で、軸方向の一端面から他端面に連通するように設けたものであり、通常のポンプ用羽根車において、背面圧(羽根車の裏面側の圧)と表面圧(流路面の圧)との圧力差を軽減するために、羽根車の裏面側から流路に開通している貫通穴とは異なる目的で設けられるものである。
また、上記の連通穴(23)は、複数を設けることが望ましい。これによれば、連通穴を通して第1の窪みに取扱液をより効果的に導入することができ、空気溜まりを除去する効果を高めることができる。
また、本発明にかかるポンプ用羽根車では、連通穴(23b)は、第1の窪み(21)の底部(21a)から第2の窪み(22)の底部(22a)に延びており、第1の窪み(21)の底部(21a)と第2の窪み(22)の底部(22a)との間の肉厚が最も薄い箇所(すなわち、第1の窪み(21)の底部(21a)と第2の窪み(22)の底部(22a)との間の距離が最も小さい箇所)に設けられているとよい。これによれば、連通穴を容易に設けることができる。
また、本発明にかかる水中ポンプは、上記構成のポンプ用羽根車(1)と、ポンプ用羽根車(1)を収容するポンプケーシング(32)と、ポンプ用羽根車(1)を駆動するモータ(52)とを備えたことを特徴とする。本発明にかかる水中ポンプによれば、上記構成のポンプ用羽根車が有する効果によって、空気溜まりに起因するポンプの空運転やメカニカルシール部の潤滑不足による故障などの不具合の発生を抑制できる。また、羽根車とポンプケーシングとの隙間に異物が巻き込まれることを抑制でき、水中ポンプに故障が発生する確率を少なくできる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
本発明にかかるポンプ用羽根車、及び該ポンプ用羽根車を備えた水中ポンプによれば、羽根車の裏面側にできる空気溜まりを効果的に除去でき、ポンプの空運転やメカニカルシール部の潤滑不足による故障などの不具合の発生を抑制できる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1A及び図1Bは、本発明の一実施形態にかかるポンプ用の羽根車の構成例を示す図であり、より具体的には、図1Aは、羽根車を軸方向の上面側(翼面の裏面側)から見た斜視図、図1Bは、下面側(翼面の表面側)から見た斜視図である。また、図2及び図3A乃至図3Dは、羽根車の内部形状を示す図であり、より具体的には、図2は、軸方向に直交する断面(図3AのE-E矢視断面)を示し、図3A乃至図3Dはそれぞれ、図2のA-A,B-B,C-C,D-D矢視断面を示す図である。
各図に示すように、本実施形態の羽根車1は、径寸法が略一定の流路を有するノンクロッグ型の羽根車であって、略円筒状の本体部10を備え、該本体部10における軸方向の上端面(裏面)11の中心には、円柱状の突起からなるボス12が形成されている。ボス12は、後述する水中ポンプ30の駆動軸55(図4参照)に取り付けられる。また、本体部10における軸方向の下端面(表面側の端面)15には、吸込部13が設けられており、本体部10の側面16には、吐出部14が設けられている。吸込部13は、下端面15の中央に形成された円筒状に突出する筒状部13aの内側に設けた略円形の開口を有している。吐出部14は、本体部10の側面16に設けた、断面が略半円弧状の凹部として形成されており、本体部10の側面16の周方向に沿って、ほぼ全周に渡っている。本体部10の内部には、吸込部13から吐出部14に連通する流路18が設けられている。流路18は、軸方向から見て渦巻型であって、吸込部13から吐出部14に向かって中心軸からの距離が大きくなるように軸方向にのびる螺旋型に形成されている。流路18は、内部に異物が絡み難くなるように、その断面が径寸法略一定の略円形に形成されている。
本体部10の上端面11におけるボス12の外周側には、軸方向下向きに窪んだ第1の窪み21が形成されている。第1の窪み21は、ボス12の周囲に形成した略円弧状の凹部であり、図3A乃至図3Dに示すように、第1の窪み21と流路18との間の本体部10の肉厚がほぼ均等になるように、流路18を避けた位置に窪んでいる。この第1の窪み21は、最も深い位置の底部21aが、羽根車1の軸方向の中央付近に達している。一方、本体部10の下端面15における吸込部13の外周側には、軸方向上向きに窪んだ第2の窪み22が形成されている。第2の窪み22は、吸込部13の周囲に形成した環状の凹部であり、第1の窪み21と同様、図3A乃至図3Dに示すように、流路18との間の本体部10の肉厚がほぼ均等になるように、流路18を避けた位置に窪んでいる。第2の窪み22は、最も深い位置の底部22aが、羽根車1の軸方向の中央付近に達している。また、第1の窪み21の底部21aの最も深い位置は、吐出部14の上縁よりも下側まで窪んでおり、第2の窪み22の底部22aの最も深い位置は、吐出部14の下縁よりも上側まで窪んでいる。なお、本体部10の上端面11の一部には、肉厚部25が設けられている。肉厚部25は、中心軸に対して非対称な形状を有する羽根車1の回転バランスを取るためのウェイトで、ボス12の外周側の一部分に設けられている。
そして、第1の窪み21と第2の窪み22とを連通する連通穴23が設けられている。連通穴23は、第1の窪み21の底部21aから第2の窪み22の底部22aに貫通する小径の円形穴である。本実施形態では、連通穴23は、第1の窪み21内の複数箇所に設けられている。図2及び図3に示す例では、連通穴23は、羽根車1の中心の両側に1個ずつ形成されている。各連通穴23は、図3Cに示す連通穴23aのように、第1の窪み21の底部21aから軸方向に延びて第2の窪み22の底部22aに連通していてもよいし、連通穴23bのように、第1の窪み21の底部21aから軸方向に対して若干傾斜した方向に延びて第2の窪み22の底部22aに連通していてもよい。
連通穴23は、第1の窪み21から第2の窪み22に連通していれば、その具体的な配置は限定されないが、図3Cに示す連通穴23aのように、第1の窪み21の底部21aと第2の窪み22の底部22aとの間の肉厚が最も薄い箇所に設けるとよい。これによれば、連通穴23の形成が容易に行える。また、連通穴23の具体的な数や形状は、本実施形態に示すものには限定されず、他の数や形状であってもよい。
図4は、上記構成の羽根車1を備えた水中ポンプ30の構成例を示す断面図である。水中ポンプ30は、ポンプ部31とモータ部51とを備えている。ポンプ部31は、羽根車1と、羽根車1を覆うポンプケーシング32とで構成されており、モータ部51は、羽根車1を回転させる密閉型のモータ(水中モータ)52と、モータ52を覆うモータケーシング53とで構成されている。モータ52は、ステータおよびロータ(いずれも図示せず)からなり、ロータの中心部分には、上下方向に延びる駆動軸55が設置されている。駆動軸55は、軸受54によって回転自在に支持されている。駆動軸55の下端には、ポンプケーシング32内の羽根車1が固定されており、モータ52の回転駆動力が羽根車1に伝達されるようになっている。
ポンプケーシング32は、吸込口32aと吐出口32bとを有し、モータ部51の下端に設置した中間ケーシング56に対してボルト57で固定されている。ポンプケーシング32の吸込口32aには、下方に延びる吸込管33が接続されており、吐出口32bには、横向きに開口する吐出管(図示せず)が接続されている。また、吐出口32bの上部には、空気抜き弁37が設置されている。ポンプケーシング32の内部には、側壁32cで外周側を囲まれたポンプ室35が形成されている。ポンプ室35には、羽根車1が設置されている。羽根車1は、図1A,図1B,図2,及び図3A乃至図3Dに示す構造のものであり、ボス12が駆動軸55の下端にボルト36で固定されている。また、羽根車1の吸込部13の外周縁(筒状部13aの下端外周)は、ポンプケーシング32の吸込口32aの内周に取り付けたライナリング38の内周縁に対して、微小な隙間Yを有して対向している。
また、羽根車1の側面16における吐出部14の下側と、ポンプケーシング32の内周面との間には、僅かな寸法の隙間Xが設けられている。吐出口32b内の汚水は、若干量がこの隙間Xを通って、本体部10の下端面15側における第2の窪み22や隙間Yの周辺に逆流する。なお、隙間Xの寸法は、隙間Yの寸法よりも僅かに大きい。一方、羽根車1の側面16における吐出部14の上側も、ポンプケーシング32の内周面に対して若干の隙間を有している。したがって、吐出口32b内の汚水は、若干量がこの隙間を通って本体部10の上端面11側の領域や第1の窪み21に流入するようになっている。
また、ポンプ部31とモータ51部との間には、メカニカルシール部58が設けられている。メカニカルシール部58は、ポンプ部31とモータ部51との隙間の駆動軸55を軸封している。これにより、ポンプ部31の圧力水がモータ部51側へ漏洩しないようになっている。また、メカニカルシール部58の外周側には、油室59が設けられている。油室59には、メカニカルシール部58の潤滑と冷却を行うための油が封入されている。
図5は、水中ポンプ30内の汚水の流れを説明するための図で、ポンプ部31の部分拡大断面図である。上記構成の水中ポンプ30では、モータ52によって駆動された駆動軸55が回転すると、ポンプケーシング32内の羽根車1が回転する。羽根車1の回転により、吸込管33を通してポンプケーシング32の吸込口32aから汚水が吸い込まれる。ポンプケーシング32内に吸い込まれた汚水は、回転する羽根車1の遠心力で、吸込部13から羽根車1の流路18を通って吐出部14に達する。吐出部14に達した汚水は、ポンプケーシング32の吐出口32bから吐出される。
そして、本実施形態の水中ポンプ30の羽根車1は、本体部10の上端面11におけるボス12の外周側に設けた第1の窪み21と、下端面15における吸込部13の外周側に設けた第2の窪み22とを連通する連通穴23を設けている。これにより、羽根車1を収容したポンプケーシング32内で、羽根車1の表面側の第2の窪み22内の汚水が、連通穴23を通して裏面側の第1の窪み21に導入されるようになる。したがって、第1の窪み21の内部や羽根車1の裏面側に滞留している空気溜まりを効果的に除去することができる。よって、複雑な端面形状を有するノンクロッグ型の羽根車1を備えた水中ポンプ30において、空気溜まりに起因するポンプの空運転やメカニカルシール部の潤滑不足による故障などの不具合の発生を抑制できる。
連通穴23は、少なくとも1つ設けていればよいが、複数設けるとよい。連通穴23を複数設けていれば、各連通穴23を通して第1の窪み21に汚水をより効果的に導入することができ、空気溜まりを除去する効果を高めることができる。また、図3Cに示す連通穴23bのように、軸方向に対して傾斜していれば、羽根車1の回転で連通穴23から導出される汚水が斜め方向に吐出される。これにより、第1の窪み21内に汚水を拡散させて導出できる。したがって、第1の窪み21内の空気溜まりをより効果的に除去できるようになる。
また、羽根車1に連通穴23を設けたことにより、空気溜まりを除去する効果に加えて、隙間Yへの異物の巻き込みを抑制する効果がある。すなわち、図5に示す吸込口32a内の圧力P0と吐出口32b内の圧力P2との関係は、P0<P2となる。これにより、隙間Xでは、圧力の高い吐出口32bから圧力の低い吸込口32aへの逆流が生じる。隙間Xは、僅かな寸法である。しかしながら、微小な異物や薄い異物、例えば、極薄いゴム製品などが逆流に乗って隙間Xから第2の窪み22へ流出する。この逆流に含まれる微小な異物が、羽根車1とポンプケーシング32との隙間Yに巻き込まれると、水中ポンプ30の故障の原因となる。
これに対して、本実施形態の羽根車1を備えた水中ポンプ30では、羽根車1に連通穴23を設けていることで、羽根車1の下端面15側の領域及び第2の窪み22内の圧力P1は、羽根車1の上端面11側の領域及び第1の窪み21内の圧力P1’とほぼ同圧となる。このときの圧力の関係は、P1<P1’<P2であり、連通穴23が無い場合と比べて、隙間Xの両側の圧力P1,P2の差が小さくなる。したがって、隙間Xからの逆流量が少なくなり、異物の逆流による隙間Yへの異物の巻き込みが発生するおそれが少なくなる。これにより、水中ポンプ30に故障などの不具合が発生するおそれが低減する。
つまり、連通穴23を設けたことにより、吐出口32bからポンプケーシング32との隙間Xを通って羽根車1の下端側に流れ込む汚水の逆流量を従来よりも少なく抑えることができる。したがって、汚水に含まれる異物が当該逆流に乗って羽根車1の下端側に回り込むことを抑制できるので、隙間Yに異物が巻き込まれることを抑制できる。
なお、本実施形態の羽根車1に設けた連通穴23は、羽根車1の本体部10における流路18を避けた位置で上端面11から下端面15に連通するように設けたものであり、通常のポンプ用羽根車において、背面圧(羽根車の裏面側の圧)と表面圧(流路面の圧)との圧力差を軽減するために設ける羽根車の裏面側から流路に開通する貫通穴とは異なる目的のものである。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、羽根車1の下端面15に第2の窪み22を有しており、連通穴23が、第1の窪み21と第2の窪み22とを連通している場合を説明したが、第2の窪み22は、無くてもよい。その場合、連通穴23は、第1の窪み21から本体部10の下端面15に連通させるようにする。また、第2の窪み22を設けている場合でも、第2の窪み22が下端面15の一部のみに形成されている場合は、連通穴23は、下端面15における第2の窪み22以外の部分に連通させることも可能である。
本発明は、羽根車の裏面側に溜まった空気を効果的に除去できる構造の羽根車、及び該羽根車を備えた水中ポンプに適用できる。
1 羽根車
10 本体部
11 上端面(一方の端面)
12 ボス
13 吸込部
14 吐出部
15 下端面(他方の端面)
16 側面
18 流路
21 第1の窪み
21a 底部
22 第2の窪み
22a 底部
23(23a,23b) 連通穴
30 水中ポンプ
31 ポンプ部
32 ポンプケーシング
32a 吸込口
32b 吐出口
35 ポンプ室
51 モータ部
52 モータ
53 モータケーシング
55 駆動軸
58 メカニカルシール部
X 隙間
Y 隙間
10 本体部
11 上端面(一方の端面)
12 ボス
13 吸込部
14 吐出部
15 下端面(他方の端面)
16 側面
18 流路
21 第1の窪み
21a 底部
22 第2の窪み
22a 底部
23(23a,23b) 連通穴
30 水中ポンプ
31 ポンプ部
32 ポンプケーシング
32a 吸込口
32b 吐出口
35 ポンプ室
51 モータ部
52 モータ
53 モータケーシング
55 駆動軸
58 メカニカルシール部
X 隙間
Y 隙間
Claims (5)
- 軸方向の一端面の中心に取付用のボスが形成された略円筒状の本体部と、
前記本体部の軸方向の他端面に設けた吸込部と、
前記本体部の側面に開口する吐出部と、
前記本体部の内部で軸方向から見て渦巻型に形成されて前記吸込部から前記吐出部に連通する流路と、を備えるノンクロッグ型のポンプ用羽根車であって、
前記本体部の前記一端面における前記ボスの外周側には、軸方向に窪んだ第1の窪みが形成されており、
前記第1の窪みと、前記本体部の前記他端面における前記吸込部の外周側の領域とを連通する少なくとも1つの連通穴を設けたことを特徴とするポンプ用羽根車。 - 前記本体部の前記他端面における前記吸込部の外周側には、軸方向に窪んだ第2の窪みが形成されており、
前記連通穴は、前記第1の窪みと前記第2の窪みとを連通していることを特徴とする請求項1に記載のポンプ用羽根車。 - 前記連通穴を複数備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載のポンプ用羽根車。
- 前記連通穴は、前記第1の窪みの底部から前記第2の窪みの底部に延びており、前記第1の窪みの底部と前記第2の窪みの底部と間の肉厚が最も薄い箇所に設けられていることを特徴とする請求項2に記載のポンプ用羽根車。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載のポンプ用羽根車と、前記ポンプ用羽根車を収容するポンプケーシングと、前記ポンプ羽根車を駆動するモータと、を備えたことを特徴とする
水中ポンプ。
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