【発明の名称】汚水用ポンプの羽根車及び汚水用ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】一枚の翼で構成される羽根車を具備する汚水用ポンプの羽根車であって、
前記羽根車は翼の厚みと翼角を翼巻角によって変化させる構成とし、該翼の翼負圧面の翼角を翼流入側の巻角０°から９０°〜１８０°の範囲で略０°とし、該巻角９０°〜１８０°から翼流出側の翼出口角度β２へと徐々に変化させたことを特徴とする汚水用ポンプの羽根車。
【請求項２】一枚の翼で構成される羽根車を具備する汚水用ポンプの羽根車であって、
前記羽根車は翼の厚みと翼角を翼巻角によって変化させる構成とし、該翼の翼圧力面の翼角は巻角０°から６０°〜１５０°の範囲で翼入口角度β１から徐々に０°に変化させ、該巻角６０°〜１５０°から１８０°の範囲で略０°とし、巻角１００°〜１８０°から翼角を徐々に立上げ翼出口角度β２に円滑につないだことを特徴とする汚水用ポンプの羽根車。
【請求項３】一枚の翼で構成される羽根車を具備する汚水用ポンプの羽根車であって、
前記羽根車は翼の厚みと翼角を翼巻角によって変化させる構成とし、該羽根車の翼負圧面の翼角を翼流入側の巻角０°から９０°〜１８０°の範囲で略０°とし、該巻角９０°〜１８０°から翼流出側の翼出口角度β２へと徐々に変化させ、翼圧力面の翼角は巻角０°から６０°〜１５０°の範囲で翼入口角度β１から徐々に０°に変化させ、該巻角６０°〜１５０°から１８０°の範囲で略０°とし、巻角１００°〜１８０°から翼角を徐々に立上げ翼出口角度β２に円滑につないだことを特徴とする汚水用ポンプの羽根車。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１に記載の汚水用ポンプの羽根車において、
前記羽根車のメリディアン断面における翼流入側の巻角０°から略１８０°の範囲で、翼負圧面の径方向位置を吸い込み径より所定量内径側に位置させたことを特徴とする汚水用ポンプの羽根車。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１に記載の汚水用ポンプの羽根車において、
前記羽根車の吸い込み部端面の吸い込み径位置から、吸い込み部端面と平行で該吸い込み部端面に所定量近い位置の断面Ｉの間を直線で結び、且つ断面Ｉと羽根車主板は翼を鋳造する際に必要な抜き勾配を有する直線で結び、該両直線を滑らかな円弧で結んで翼負圧面流入側の形状としたことを特徴とする汚水用ポンプの羽根車。
【請求項６】吸込口及び吐出口を有するポンプケーシングに羽根車を回転自在に配置した汚水用ポンプにおいて、
前記羽根車に請求項１乃至５のいずれか１項に記載の羽根車を用いることを特徴とする汚水用ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水処理装置における下水送水用ポンプ等に用いられる汚水用ポンプの羽根車に関し、特に異物が羽根車内で閉塞しないよう羽根車内の通路を大きくした一枚翼を具備する汚水用ポンプの羽根車、及び該羽根車を用いた汚水用ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のこの種の汚水用ポンプの羽根車の構造を示す図で、同図（ａ）はＢ−Ｂ断面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図示するように、羽根車１０は主板４と側板５との間に一枚の翼８を具備する構造である。翼８は翼前縁部３から翼後縁部９まで厚み（翼圧力面１と翼負圧面２との間の寸法）が略一定で、翼８は吸い込み部６の外側に位置している。矢印Ｃ方向に回転することにより、吸い込み部６から吸い込まれた汚水は主板４と側板５の間を通ってポンプケーシングの吐出口から吐き出される。図２の破線Ｂはこの翼８を巻角θに沿って展開したものを示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、この種の汚水用ポンプの羽根車においては、異物による羽根車１０の閉塞を防ぐため羽根車１０内の流路として７６ｍｍ（３インチ）径以上の異物が通過し得る構造が要求される場合がある。図５に示す構造の羽根車１０において、７６ｍｍの流路を確保すると、図示するように翼８の巻角θが３６０°以下になってしまう場合が多く、主に下記の点で羽根車１０の水力効率を低下させる要因となっていた。
【０００４】
図６に示すように、巻角概略θ＝０°〜１８０°の範囲で翼圧力面１の側に大きな逆流領域Ａ１が発生する。また、翼流入部の翼負圧面２の側に流速が極めて低い領域Ａ３が発生する。翼流入部の翼前縁部３の付近に逆流領域Ａ２が発生する。これらの逆流領域Ａ１，Ａ２の発生や低流速領域Ａ３の発生はいずれも翼８の流入側に発生するものであり、異物が停滞したり、翼８の翼前縁部３で異物が絡みつく等によって、羽根車１０内で異物閉塞の原因となっていた。
【０００５】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、羽根車内に７６ｍｍ径以上の大きな流路を確保し、羽根車の無閉塞性を高めると同時に、従来の汚水用ポンプの羽根車における上記問題点、即ち翼入口側の圧力面側における逆流領域、翼入口側の負圧面側の低流速領域及び翼流入部前縁部における翼圧力面側から負圧面側への逆流を軽減させ、水力効率を高めると同時に、より異物が閉塞しにくい汚水用ポンプの羽根車、及び該羽根車を用いた汚水用ポンプを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、一枚の翼で構成される羽根車を具備する汚水用ポンプの羽根車であって、羽根車は翼の厚みと翼角を翼巻角によって変化させる構成とし、該翼の翼負圧面の翼角を翼流入側の巻角０°から９０°〜１８０°の範囲で略０°とし、該巻角９０°〜１８０°から翼流出側の翼出口角度β２へと徐々に変化させたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、一枚の翼で構成される羽根車を具備する汚水用ポンプの羽根車であって、羽根車は翼の厚みと翼角を翼巻角によって変化させる構成とし、該翼の翼圧力面の翼角は巻角０°から６０°〜１５０°の範囲で翼入口角度β１から徐々に０°に変化させ、該巻角６０°〜１５０°から１８０°の範囲で略０°とし、巻角１００°〜１８０°から翼角を徐々に立上げ翼出口角度β２に円滑につないだことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、一枚の翼で構成される羽根車を具備する汚水用ポンプの羽根車であって、羽根車は翼の厚みと翼角を翼巻角によって変化させる構成とし、該翼の翼負圧面の翼角を翼流入側の巻角０°から９０°〜１８０°の範囲で略０°とし、該巻角９０°〜１８０°から翼流出側の翼出口角度β２へと徐々に変化させ、翼圧力面の翼角は巻角０°から６０°〜１５０°の範囲で翼入口角度β１から徐々に０°に変化させ、該巻角６０°〜１５０°から１８０°の範囲で略０°とし、巻角１００°〜１８０°から翼角を徐々に立上げ翼出口角度β２に円滑につないだことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１に記載の汚水用ポンプの羽根車において、羽根車のメリディアン断面における翼流入側の巻角０°から略１８０°の範囲で、翼負圧面の径方向位置を吸い込み径より所定量内径側に位置させたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載の汚水用ポンプの羽根車において、羽根車の吸い込み部端面の吸い込み径位置から、吸い込み部端面と平行で該吸い込み部端面に所定量近い位置の断面Ｉの間を直線で結び、且つ断面Ｉと羽根車主板は翼を鋳造する際に必要な抜き勾配を有する直線で結び、該両直線を滑らかな円弧で結んで翼負圧面流入側の形状としたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、吸込口及び吐出口を有するポンプケーシングに羽根車を回転自在に配置した汚水用ポンプにおいて、羽根車に請求項１乃至５のいずれか１項に記載の羽根車を用いることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の汚水用ポンプの羽根車の構造を示す図で、同図（ａ）はＢ−Ｂ断面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図示するように、羽根車は主板４と側板５との間に一枚の翼８を具備する構造である。
【００１３】
図２の実線Ａは本発明の羽根車の翼８を巻角θに沿って展開したものを示す。本発明の羽根車の翼８は翼流入側（翼前縁部３側）の翼厚を大きく変化させ、翼流入側における翼負圧面２の座標を羽根車の吸い込み部６の半径Ｒよりも小さくしている。また、翼流入部における翼圧力面１の座標も従来の翼（図５の翼８参照）よりも大きくしている。このため本発明の翼８では翼負圧面２の翼角を巻角０°から約１４０°の範囲でほぼ０°とし、巻角約１４０°から徐々に翼角を大きくし翼出口角度β２へと変化させている。
【００１４】
一方、翼圧力面１側の翼角は巻角０°から約１００°の範囲で翼８の入口角度β１から０°まで徐々に変化させ、巻角約１００°から約１４０°の範囲は翼角を略０°とし、巻角約１４０°から翼角を徐々に立ち上げて翼出口角度β２に滑らかに接続している。翼出口側では翼８の全長の内概略１／４は従来の翼と等しい翼厚とし、翼出口側から翼８の全長の略１／４〜２／４の範囲では徐々に翼厚を増し、一方、翼流入側では翼前縁部３から徐々に翼厚を増し、その後概略翼厚一定で且つ翼角０°の部分を経て、翼出口側へと接続した形状で翼８を形成している。
【００１５】
また、翼流入側における翼負圧面２のメリデイアン断面形状７は一本の直線或いは曲線で構成するのではなく、羽根車の吸い込み部６の端面径位置から所定量ΔＬだけ近い位置の断面Ｉの間を直線Ｄで結び、且つ、該断面Ｉと羽根車の主板４との間は翼８を鋳造する際に必要な抜き勾配を有する直線Ｅで結び、両直線Ｄ、Ｅを滑らかな円弧Ｆで結んで翼負圧面２の流入側の形状を構成している。
【００１６】
図３は本発明の翼形状における羽根車内の流れ状況を示す図である。図６に示す従来の翼形状に比べ、翼圧力面１の側で発生する逆流領域Ａ’１、翼流入部の翼負圧面２の側に発生する流速が極めて低い領域Ａ’３、翼流入部の翼前縁部付近の逆流領域Ａ’２が翼流入端の一部へと縮小していることが明らかである。即ち、翼流入部における翼圧力面１の座標を従来より大きくしたことによって、翼圧力面１側の逆流領域を大幅に低減させることができる。
【００１７】
また、翼流入側における翼負圧面２の座標を羽根車の吸い込み部６の半径Ｒよりも小さくしたことで、翼流入側の翼負圧面２の低流速領域Ａ’２も大幅に軽減できる。また、翼流入側の翼負圧面２の座標を径の小さい位置に移動させたことで、羽根車内に７６ｍｍ以上の大きな流路を確保しつつ、より大きな翼巻角が得られるようになったので、翼流入部の翼前縁部３における翼圧力面１側から翼負圧面２側への逆流領域Ａ’２も軽減できる。
【００１８】
上記実施の形態例では、翼８の翼負圧面２の翼角を巻角０°から約１４０°の範囲でほぼ０°とし、巻角約１４０°から徐々に翼角を大きくし翼出口角度β２へと変化させているが、本発明の翼形状はこれに限定されるものではなく、翼負圧面２の翼角を巻角０°から９０°〜１８０°の範囲で略０°とし、該巻角９０°〜１８０°から翼出口角度β２へ徐々に変化させた形状としても本発明の上記特徴は失われるものではない。
【００１９】
また、上記実施の形態例では、翼圧力面１側の翼角は巻角０°から約１００°の範囲で翼８の入口角度β１から０°まで徐々に変化させ、巻角約１００°から約１４０°の範囲は翼角を略０°とし、巻角約１４０°から翼角を徐々に立ち上げて翼出口角度β２に滑らかに接続しているが、本発明の翼形状はこれに限定されるものではなく、翼圧力面の翼角は巻角０°から６０°〜１５０°の範囲で翼入口角度β１から徐々に０°に変化させ、該巻角６０°〜１５０°から１８０°の範囲で略０°とし、巻角１００°〜１８０°から翼角を徐々に立上げ翼出口角度β２に円滑につないだ形状としても本発明の上記特徴は失われるものではない。
【００２０】
図４は本発明の羽根車を組み込んだ汚水用水中ポンプの構造を示す縦断面図である。本汚水用水中ポンプは電動機と一体に構成された構造である。羽根車１０は図１に示す構造のもので、電動機軸１６の先端にボルト１１により固着されている。ポンプケーシング１２は吐出口１２ｂと吸込口１２ａを有し、中間ケーシング２８とボルト２６で固着されポンプ室を形成している。ポンプケーシング１２の吐出口１２ｂには吐出曲管１３が接続されている。
【００２１】
ポンプケーシング１２にはポンプを自立させるための複数の脚１２ｃが設けられている。また、ポンプ部の圧力水が電動機側へ漏洩しないように、電動機部の間はメカニカルシール１４によって軸封されている。該メカニカルシール１４の軸封部の外側には油室１５が設けられ、該油室１５に油が封入されており、これによってメカニカルシール１４の摺動面の潤滑と冷却を行なっている。
【００２２】
電動機フレーム１９内には電動機の固定子２０が嵌合固定されており、該固定子２０を電動機軸１６に固定された回転子２１が配置されている。電動機軸１６は上下両端部を上部軸受１８と下部軸受１７で電動機フレーム１９に回転自在に支持されている。
【００２３】
電動機は水中で使用されるので、Ｏリング２５等により電動機フレーム１９内は気密に構成されており、水中ケーブル２２を通して電力が供給されるようになっている。電動機フレーム１９の上部には把手２３が設けられており、これによって汚水槽内への水中ポンプの吊下げや移動を行なう。また、電動機フレーム１９内にはプロテクタ２４が設けられており、過電流や欠相運転等による電動機の焼損を防止している。
【００２４】
上記構造の汚水用水中ポンプにおいて、電動機を起動し、電動機軸１６が回転すると、羽根車１０が回転し、ポンプケーシング１２の吸込口１２ａから吸い込まれた汚水は、翼８の翼負圧面内及び翼圧力面とポンプケーシング１２の間の流路を通って、ポンプケーシング１２の吐出口１２ｂから、吐出曲管１３を通って送水される。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
(１)羽根車の内部において、逆流や低流速部分の少ない羽根車を実現することができ、異物通過径を大きく設計する場合において、より効率の良い羽根車が実現できる。従って、同一のポンプ揚水性能を発揮するのに電動機の消費電力を抑えることができ、省エネルギー効果がある。
【００２６】
(２)また、翼流入側の翼負圧面の低流速領域を少なくできたので、この部分における異物の堆積が軽減され、羽根車の無閉塞性も向上する。
【００２７】
( ３ ) また、汚水用ポンプに本発明に係る羽根車を用いることにより、羽根車の無閉塞性及び省エネルギーに優れた汚水用ポンプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚水用ポンプの羽根車の構造を示す図で、同図（ａ）はＢ−Ｂ断面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明及び従来の羽根車の翼を巻角に沿って展開した展開図である。
【図３】本発明の汚水用ポンプの羽根車の翼形状における羽根車内の流れ状況を示す図である。
【図４】本発明の羽根車を組み込んだ汚水用水中ポンプの構造を示す縦断面図である。
【図５】従来の汚水用ポンプの羽根車の構造を示す図で、同図（ａ）はＢ−Ｂ断面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図６】従来の汚水用ポンプの羽根車の翼形状における羽根車内の流れ状況を示す図である。
【符号の説明】
１ 翼圧力面
２ 翼負圧面
３ 翼前縁部
４ 主板
５ 側板
６ 羽根車の吸い込み部
７ 翼負圧面のメリディアン断面形状
８ 翼
１０ 羽根車
１１ ボルト
１２ ポンプケーシング
１３ 吐出曲管
１４ メカニカルシール
１５ 油室
１６ 電動機軸
１７ 下部軸受
１８ 上部軸受
１９ 電動機フレーム
２０ 固定子
２１ 回転子
２２ 水中ケーブル
２３ 把手
２４ プロテクタ
２５ Ｏリング
２６ ボルト[Title of invention] Sewage pump impeller and sewage pump [Claims]
[Claim 1] An impeller for a sewage pump having an impeller consisting of a single blade,
The impeller is configured such that the blade thickness and blade angle are changed by the blade wrap angle, and the blade angle on the blade suction surface of the blade is set to approximately 0° from a wrap angle of 0° on the blade inlet side in the range of 90° to 180°, and gradually changes from the wrap angle of 90° to 180° to a blade outlet angle β2 on the blade outlet side.
2. An impeller for a sewage pump, comprising an impeller consisting of a single blade,
The impeller is configured such that the blade thickness and blade angle are changed by the blade wrap angle, and the blade angle on the blade pressure surface of the blade is gradually changed from a blade inlet angle β1 to 0° within a wrap angle range of 0° to 60°-150°, is set to approximately 0° within a wrap angle range of 60°-150° to 180°, and is gradually raised from a wrap angle of 100°-180° to smoothly transition to a blade outlet angle β2.
3. An impeller for a sewage pump having an impeller consisting of a single blade,
The impeller is configured such that the blade thickness and blade angle are changed by the blade wrap angle, and the blade angle on the blade suction surface of the impeller is set to approximately 0° within a wrap angle range of 0° on the blade inlet side to 90° to 180°, and gradually changes from the wrap angle of 90° to 180° to a blade outlet angle β2 on the blade outlet side, and the blade angle on the blade pressure surface is gradually changed from a blade inlet angle β1 within a wrap angle range of 0° to 60° to 150° to 0°, and is set to approximately 0° within a wrap angle range of 60° to 150° to 180°, and gradually increases from a wrap angle of 100° to 180° to smoothly connect to the blade outlet angle β2.
4. The impeller of the sewage pump according to any one of claims 1 to 3,
A sewage pump impeller characterized in that the radial position of the blade suction surface is positioned a predetermined amount inward from the suction diameter within a range of a wrap angle of 0° to approximately 180° on the inlet side of the blade in the meridian cross section of the impeller.
5. The impeller of the sewage pump according to any one of claims 1 to 4,
A sewage pump impeller characterized in that a straight line connects a suction diameter position of the suction end face of the impeller to a cross section I that is parallel to the suction end face and is located a predetermined distance close to the suction end face, and the cross section I and the impeller main plate are connected by a straight line having a draft angle required when casting the blades, and both straight lines are connected by a smooth arc to form the shape of the inlet side of the negative pressure surface of the blade.
6. A sewage pump having an impeller rotatably disposed in a pump casing having a suction port and a discharge port,
A sewage pump, characterized in that the impeller according to any one of claims 1 to 5 is used as the impeller.
Detailed Description of the Invention
[0001]
[Technical Field to which the Invention Belongs]
The present invention relates to an impeller for a sewage pump used in a sewage pump in a water treatment facility, and more particularly to an impeller for a sewage pump having a single blade with an enlarged passage inside the impeller to prevent foreign matter from clogging the impeller , and to a sewage pump using said impeller .
[0002]
2. Description of the Related Art
Figure 5 shows the structure of an impeller in a conventional sewage pump of this type, with Figure 5(a) being a cross-sectional view taken along line B-B and Figure 5(b) being a cross-sectional view taken along line A-A. As shown, the impeller 10 has a structure in which a single blade 8 is disposed between a main plate 4 and a side plate 5. The blade 8 has a substantially constant thickness (the dimension between the blade pressure surface 1 and the blade suction surface 2) from the blade leading edge 3 to the blade trailing edge 9, and the blade 8 is located outside the suction section 6. By rotating in the direction of arrow C, sewage sucked in from the suction section 6 passes between the main plate 4 and the side plate 5 and is discharged from the discharge port of the pump casing. The dashed line B in Figure 2 shows the blade 8 deployed along the wrap angle θ.
[0003]
[Problem to be solved by the invention]
Conventionally, in the impeller of this type of sewage pump, a flow path within the impeller 10 has sometimes been required to be structured so that foreign matter with a diameter of 76 mm (3 inches) or more can pass through in order to prevent clogging of the impeller 10 by foreign matter. In the impeller 10 having the structure shown in Figure 5, if a flow path of 76 mm is ensured, the wrap angle θ of the blades 8 often becomes 360° or less as shown in the figure, which has been a factor in reducing the hydraulic efficiency of the impeller 10 mainly for the following reasons.
[0004]
As shown in Figure 6, a large reverse flow region A1 occurs on the blade pressure surface 1 side in the wrap angle θ range of approximately 0° to 180°. Also, a region A3 where the flow velocity is extremely low occurs on the blade suction surface 2 side of the blade inlet. A reverse flow region A2 occurs near the blade leading edge 3 of the blade inlet. These reverse flow regions A1, A2 and low flow velocity region A3 all occur on the inlet side of the blade 8, and cause foreign matter to stagnate or become entangled around the leading edge 3 of the blade 8, resulting in foreign matter clogging the impeller 10.
[0005]
The present invention has been made in consideration of the above points, and aims to provide a sewage pump impeller that ensures a large flow path of 76 mm or more in diameter within the impeller, improves the non-clogging properties of the impeller, and at the same time reduces the above-mentioned problems with the impellers of conventional sewage pumps, namely the backflow region on the pressure surface side of the blade inlet, the low flow velocity region on the suction surface side of the blade inlet, and the backflow from the blade pressure surface side to the suction surface side at the leading edge of the blade inlet, thereby improving hydraulic efficiency and making it less susceptible to clogging by foreign matter , and a sewage pump using said impeller .
[0006]
[Means for solving the problem]
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is an impeller for a sewage pump equipped with an impeller consisting of a single blade, the impeller is configured so that the blade thickness and blade angle are changed by the blade wrap angle, and the blade angle on the blade suction surface of the blade is set to approximately 0° from a wrap angle of 0° on the blade inlet side in the range of 90° to 180°, and is gradually changed from the wrap angle of 90° to 180° to a blade outlet angle β2 on the blade outlet side.
[0007]
The invention described in claim 2 is an impeller for a sewage pump having an impeller composed of a single blade, wherein the impeller is configured so that the blade thickness and blade angle are changed by the blade wrap angle, and the blade angle on the blade pressure surface of the blade is gradually changed from a blade inlet angle β1 to 0° within a wrap angle range of 0° to 60°-150°, is set to approximately 0° within the wrap angle range of 60°-150° to 180°, and is gradually raised from a wrap angle of 100°-180° to smoothly transition to a blade outlet angle β2.
[0008]
The invention described in claim 3 is an impeller for a sewage pump having an impeller composed of a single blade, wherein the impeller is configured so that the blade thickness and blade angle are changed by the blade wrap angle, and the blade angle on the blade suction surface of the blade is set to approximately 0° within a range of a wrap angle of 0° on the blade inlet side to 90° to 180°, and gradually changes from the wrap angle of 90° to 180° to a blade outlet angle β2 on the blade outlet side, and the blade angle on the blade pressure surface is gradually changed from a blade inlet angle β1 within a range of a wrap angle of 0° to 60° to 150° to 0°, and is set to approximately 0° within a range of a wrap angle of 60° to 150° to 180°, and gradually rises from a wrap angle of 100° to 180° to smoothly connect to the blade outlet angle β2.
[0009]
The invention of claim 4 is characterized in that, in the impeller of a sewage pump of any one of claims 1 to 3, the radial position of the negative pressure surface of the blade is positioned a predetermined distance inward from the suction diameter within a range of a wrap angle of 0° to approximately 180° on the inlet side of the blade in the meridian cross section of the impeller.
[0010]
The invention of claim 5 is characterized in that, in the impeller of a sewage pump of any one of claims 1 to 4, a straight line connects a suction diameter position on the suction end face of the impeller to a cross section I that is parallel to the suction end face and is located a predetermined distance close to the suction end face, and the cross section I and the impeller main plate are connected by a straight line having a draft angle required when casting the blades, and the shape of the inlet side of the negative pressure surface of the blade is formed by connecting both straight lines with a smooth arc.
[0011]
The invention described in claim 6 is a sewage pump having an impeller rotatably arranged in a pump casing having a suction port and a discharge port, characterized in that the impeller is an impeller described in any one of claims 1 to 5.
[0012]
[Embodiments of the Invention]
An embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings. Figure 1 shows the structure of an impeller for a sewage pump of the present invention, with (a) being a cross-sectional view taken along line B-B and (b) being a cross-sectional view taken along line A-A. As shown in the figure, the impeller has a structure in which a single blade 8 is provided between a main plate 4 and a side plate 5.
[0013]
The solid line A in Figure 2 shows the impeller blade 8 of the present invention deployed along the wrap angle θ. The impeller blade 8 of the present invention has a significantly changed blade thickness on the blade inlet side (the side of the leading edge 3), and the coordinate of the blade suction surface 2 on the blade inlet side is made smaller than the radius R of the impeller suction section 6. The coordinate of the blade pressure surface 1 on the blade inlet is also made larger than that of a conventional blade (see blade 8 in Figure 5). For this reason, in the blade 8 of the present invention, the blade angle of the blade suction surface 2 is kept approximately 0° within the wrap angle range of 0° to approximately 140°, and the blade angle gradually increases from a wrap angle of approximately 140° to change to a blade outlet angle β2.
[0014]
On the other hand, the blade angle on the blade pressure surface 1 side gradually changes from the inlet angle β1 of the blade 8 to 0° within the wrap angle range of 0° to approximately 100°, the blade angle is approximately 0° within the wrap angle range of approximately 100° to approximately 140°, and the blade angle gradually rises from the wrap angle of approximately 140° to smoothly connect to the blade outlet angle β2. On the blade outlet side, the blade thickness is the same as that of a conventional blade for approximately 1/4 of the total length of the blade 8, and the blade thickness gradually increases from the blade outlet side to approximately 1/4 to 2/4 of the total length of the blade 8. On the other hand, on the blade inflow side, the blade thickness gradually increases from the blade leading edge 3, then passes through a portion with approximately constant blade thickness and a blade angle of 0°, and connects to the blade outlet side, forming a shape.
[0015]
Furthermore, the meridian cross-sectional shape 7 of the blade suction surface 2 on the blade inlet side is not formed by a single straight line or curve, but by connecting cross sections I at a position a predetermined distance ΔL from the end face diameter position of the suction portion 6 of the impeller with a straight line D, and connecting the cross section I to the main plate 4 of the impeller with a straight line E having a draft angle required when casting the blade 8, and by connecting both straight lines D and E with a smooth arc F to form the shape of the inlet side of the blade suction surface 2.
[0016]
Figure 3 shows the flow conditions inside the impeller with the blade shape of the present invention. Compared to the conventional blade shape shown in Figure 6, it is clear that the backflow region A'1 occurring on the blade pressure surface 1 side, the region A'3 where the flow velocity is extremely low occurring on the blade suction surface 2 side of the blade inlet, and the backflow region A'2 near the leading edge of the blade inlet are all reduced to part of the blade inlet tip. In other words, by making the coordinate of the blade pressure surface 1 at the blade inlet larger than in the conventional case, the backflow region on the blade pressure surface 1 side can be significantly reduced.
[0017]
Furthermore, by making the coordinate of the blade suction surface 2 on the blade inlet side smaller than the radius R of the impeller suction section 6, the low flow velocity region A'2 on the blade suction surface 2 on the blade inlet side can also be significantly reduced. Furthermore, by moving the coordinate of the blade suction surface 2 on the blade inlet side to a position with a smaller radius, a larger blade wrap angle can be obtained while ensuring a large flow path of 76 mm or more inside the impeller, and therefore the backflow region A'2 from the blade pressure surface 1 side to the blade suction surface 2 side at the blade leading edge 3 of the blade inlet section can also be reduced.
[0018]
In the above embodiment, the blade angle of the blade suction surface 2 of the blade 8 is set to approximately 0° within the wrap angle range of 0° to approximately 140°, and the blade angle gradually increases from the wrap angle of approximately 140° to change to the blade outlet angle β2. However, the blade shape of the present invention is not limited to this, and the above features of the present invention are not lost even if the blade angle of the blade suction surface 2 is set to approximately 0° within the wrap angle range of 0° to 90° to 180°, and then gradually changes from the wrap angle of 90° to 180° to the blade outlet angle β2.
[0019]
Furthermore, in the above embodiment, the blade angle on the blade pressure surface 1 side is gradually changed from the inlet angle β1 of the blade 8 to 0° within the wrap angle range of 0° to approximately 100°, the blade angle is set to approximately 0° within the wrap angle range of approximately 100° to approximately 140°, and the blade angle gradually rises from a wrap angle of approximately 140° to smoothly connect to the blade outlet angle β2. However, the blade shape of the present invention is not limited to this, and the blade angle on the blade pressure surface may be changed gradually from the blade inlet angle β1 to 0° within the wrap angle range of 0° to 60° to 150°, set to approximately 0° within the wrap angle range of 60° to 150° to 180°, and the blade angle gradually rises from a wrap angle of 100° to 180° to smoothly connect to the blade outlet angle β2, without losing the above features of the present invention.
[0020]
Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view showing the structure of a submersible sewage pump incorporating the impeller of the present invention. This submersible sewage pump is constructed integrally with an electric motor. The impeller 10 has the structure shown in Figure 1 and is fixed to the tip of the electric motor shaft 16 with bolts 11. The pump casing 12 has a discharge port 12b and a suction port 12a, and is fixed to the intermediate casing 28 with bolts 26 to form a pump chamber. A discharge bend 13 is connected to the discharge port 12b of the pump casing 12.
[0021]
The pump casing 12 is provided with a plurality of legs 12c to make the pump self-supporting. To prevent pressurized water from the pump section from leaking to the electric motor, the electric motor section is sealed by a mechanical seal 14. An oil chamber 15 is provided outside the shaft sealing section of the mechanical seal 14, and oil is sealed in the oil chamber 15 to lubricate and cool the sliding surface of the mechanical seal 14.
[0022]
A stator 20 of the motor is fitted and fixed in the motor frame 19, and a rotor 21 is disposed with the stator 20 fixed to the motor shaft 16. The motor shaft 16 is rotatably supported by the motor frame 19 at both its upper and lower ends by upper bearings 18 and lower bearings 17.
[0023]
Since the motor is used underwater, the inside of the motor frame 19 is made airtight with O-rings 25 and the like, and power is supplied through an underwater cable 22. A handle 23 is provided on the top of the motor frame 19, which is used to hang and move the submersible pump into the sewage tank. A protector 24 is also provided inside the motor frame 19 to prevent the motor from burning out due to overcurrent or open-phase operation.
[0024]
In a submersible sewage pump of the above structure, when the electric motor is started and the motor shaft 16 rotates, the impeller 10 rotates, and sewage is sucked in from the suction port 12a of the pump casing 12 through the flow path within the blade negative pressure surface of the blade 8 and between the blade pressure surface and the pump casing 12, and is then pumped out from the discharge port 12b of the pump casing 12 through the discharge elbow 13.
[0025]
[Effects of the Invention]
As described above, the present invention provides the following excellent effects.
(1) It is possible to realize an impeller with less backflow and low flow velocity areas inside the impeller, and when designing a large diameter for passing foreign objects, it is possible to realize a more efficient impeller. Therefore, it is possible to reduce the power consumption of the electric motor while achieving the same pumping performance, resulting in an energy saving effect.
[0026]
(2) In addition, the low flow velocity region on the blade suction surface on the inlet side of the blade can be reduced, so that the accumulation of foreign matter in this area is reduced and the non-blocking properties of the impeller are improved.
[0027]
( 3 ) Furthermore, by using the impeller according to the present invention in a sewage pump, it is possible to provide a sewage pump that is excellent in non-clogging properties of the impeller and energy saving.
[Brief explanation of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing the structure of an impeller of a sewage pump according to the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line B-B, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A.
FIG. 2 is a development view of the blades of the impeller of the present invention and a conventional impeller, the blades being developed along the wrap angle.
FIG. 3 is a diagram showing the flow conditions inside the impeller of the sewage pump of the present invention when the impeller blade shape is different.
FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional view showing the structure of a submersible sewage pump incorporating the impeller of the present invention.
5A and 5B are diagrams showing the structure of an impeller of a conventional sewage pump, in which FIG. 5A is a cross-sectional view taken along line B-B, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line A-A.
FIG. 6 is a diagram showing the flow conditions inside an impeller with a blade shape of a conventional sewage pump.
[Explanation of symbols]
1 Blade pressure surface 2 Blade suction surface 3 Blade leading edge portion 4 Main plate 5 Side plate 6 Impeller suction portion 7 Meridian cross-sectional shape of blade suction surface 8 Blade 10 Impeller 11 Bolt 12 Pump casing 13 Discharge bend 14 Mechanical seal 15 Oil chamber 16 Motor shaft 17 Lower bearing 18 Upper bearing 19 Motor frame 20 Stator 21 Rotor 22 Underwater cable 23 Handle 24 Protector 25 O-ring 26 Bolt