離心泵葉輪及離心泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]這里公開的技術(shù)涉及一種離心泵葉輪及離心泵。
【背景技術(shù)】
[0002]到目前為止，已知具有單片葉片的葉輪是非常適合輸送污水等的離心泵葉輪之一。具有單片葉片的葉輪的優(yōu)點(diǎn)是，即使在含雜物等固體物的污水等中也不容易產(chǎn)生堵塞。但是，具有單片葉片的葉輪形狀相對于旋轉(zhuǎn)中心軸非對稱。因此，具有單片葉片的葉輪的靜態(tài)不平衡和動(dòng)態(tài)不平衡容易增大(此外，以下有時(shí)將靜態(tài)不平衡和動(dòng)態(tài)不平衡總稱為機(jī)械不平衡)。
[0003]專利文獻(xiàn)I中記載了以下技術(shù)內(nèi)容:具有角度被設(shè)定在360°以上的單片葉片的離心泵葉輪，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)單片葉片的葉片厚度來減小葉輪的靜態(tài)不平衡。
[0004]另一方面，在專利文獻(xiàn)2中記載的雖然不是與葉輪的平衡相關(guān)的技術(shù)，但是，在具有單片葉片的離心泵葉輪中，在從60?150°到180°的角度范圍內(nèi)，將壓力面的翼角(葉片表面的切線與該表面的葉輪的同心圓的切線之間的角度)設(shè)定為0°。該葉輪減小產(chǎn)生在壓力面一側(cè)的逆流區(qū)域來提高泵的效率。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本公開特許公報(bào)特開昭50-403號公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本公開特許公報(bào)特開平11-6496號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0008]像在專利文獻(xiàn)I中所記載的那樣，即使減小了葉輪的靜態(tài)不平衡，也會(huì)由于偶不平衡(couple unbalance)而出現(xiàn)動(dòng)態(tài)不平衡。特別是，為了增大通過粒徑(能夠通過流路的球的最大直徑)而將單片葉片的角度設(shè)定成小于360°由此來盡量地增大葉片出口那樣的葉輪，因?yàn)樵谥芟虻囊徊糠謪^(qū)域沒形成葉片，所以不僅靜態(tài)不平衡會(huì)增大，動(dòng)態(tài)不平衡也會(huì)增大。一般是難以使該靜態(tài)不平衡和動(dòng)態(tài)不平衡減小的。
[0009]例如像專利文獻(xiàn)1、2中所記載的、設(shè)置有前蓋板和后蓋板的閉式葉輪，即使單片葉片的角度小于360°，也能夠通過增加前蓋板和后蓋板二者中至少一蓋板的厚度或者減少前蓋板和后蓋板二者中至少一蓋板的厚度，或者在前蓋板和后蓋板二者中至少一蓋板上安裝平衡錘，以減小靜態(tài)不平衡和動(dòng)態(tài)不平衡。然而，安裝平衡錘等會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)增加葉輪重量那樣的不良現(xiàn)象。將蓋板加厚或者將蓋板減厚則會(huì)出現(xiàn)以下不良現(xiàn)象。即，蓋板的表面會(huì)變成極其不良的凹凸形狀，葉輪在液體中旋轉(zhuǎn)時(shí)要做無用功，而給葉輪造成流體性的不良影響，導(dǎo)致葉輪性能下降。這也將引起使泵動(dòng)力增加那樣的問題。僅有后蓋板的半開式葉輪，因?yàn)闆]有前蓋板，所以無法將上述閉式葉輪的平衡手法直接應(yīng)用到該半開式葉輪中。
[0010]這里所公開的技術(shù)是為解決上述問題而完成的。其目的在于:既抑制具有單片葉片的離心泵葉輪的葉輪性能下降，又減小該離心泵葉輪的機(jī)械不平衡。
[0011]用以解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0012]到目前為止，設(shè)計(jì)上述離心泵葉輪的單片葉片時(shí)的技術(shù)常識如下:為實(shí)現(xiàn)所希望的泵特性，讓單片葉片的壓力面的從葉輪中心算起的半徑、及葉片的翼形中心線(從葉片的前緣到后緣將壓力面和自葉輪中心算起的負(fù)壓面的中點(diǎn)連接起來的線)的自葉輪中心算起的半徑隨著角度增大而一樣地增大(至少不減小)。也就是說，一直認(rèn)為:因?yàn)槿~輪的單片葉片應(yīng)該隨著角度增大，而從葉輪的徑向內(nèi)側(cè)朝著外側(cè)一樣地延伸，從葉片的前緣到后緣途中的部分從徑向外側(cè)朝著內(nèi)側(cè)位移那樣的葉片形狀不連續(xù)，所以導(dǎo)致泵特性大幅度地惡化。
[0013]相對于此，本申請發(fā)明人等進(jìn)行了研宄明確了以下事實(shí)。即使葉輪的單片葉片呈以下形狀也能夠確保所希望的泵特性。該單片葉片的形狀為:相對于角度的增大，不從葉輪的徑向內(nèi)側(cè)朝著外側(cè)一樣地延伸，途中的部分從徑向外側(cè)朝著內(nèi)側(cè)位移。另一方面，在從單片葉片的前緣到后緣的途中，讓葉片的位置從徑向外側(cè)位移到內(nèi)側(cè)時(shí)，葉輪重心會(huì)偏向于中心一側(cè)，并且葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)作用于該部分的離心力變小。能夠很好地用它來減小包括角度被設(shè)定為小于360°的單片葉片的葉輪的靜態(tài)不平衡和動(dòng)態(tài)不平衡。
[0014]這里所公開的技術(shù)違背現(xiàn)有的技術(shù)常識，讓單片葉片的形狀既具有壓力面的半徑相對于角度增大而減少的部分，也具有葉片的翼形中心線的半徑相對于角度增大而減少的部分。由此而既能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的泵特性，又能夠減小包括角度被設(shè)定為小于360°的單片葉片的葉輪的機(jī)械不平衡。
[0015]具體而言，這里所公開的技術(shù)涉及角度被設(shè)定為小于360°的單片葉片的離心泵葉輪。
[0016]該葉輪的具體情況如下:當(dāng)設(shè)所述單片葉片前緣的角度為O且后緣的角度為I以后，所述單片葉片的壓力面的自葉輪中心算起的半徑相對于該單片葉片的角度增大而增加的增加量在規(guī)定的角度范圍內(nèi)為負(fù)值，并且，所述單片葉片的翼形中心線的、自葉輪中心算起的半徑相對于所述單片葉片的角度增大而增加的增加量在所述規(guī)定的角度范圍內(nèi)為負(fù)值。
[0017]具有該結(jié)構(gòu)的單片葉片，壓力面的自葉輪中心算起的半徑相對于角度增大而增加的增加量在規(guī)定的角度范圍內(nèi)為負(fù)值。因此，壓力面的徑向位置是在從單片葉片的前緣到后緣不一樣地增大，在規(guī)定的角度范圍內(nèi)從徑向外側(cè)朝著內(nèi)側(cè)位移。也就是說，規(guī)定的角度范圍內(nèi)的壓力面的徑向位置比該角度范圍的前緣側(cè)的壓力面的徑向位置靠徑向內(nèi)側(cè)。
[0018]所述結(jié)構(gòu)的單片葉片，翼形中心線的自葉輪中心算起的半徑的增加量相對于角度增大在規(guī)定的角度范圍內(nèi)為負(fù)值。也就是說，翼形中心線的徑向位置也是在從單片葉片的前緣到后緣這一范圍內(nèi)不一樣地增大，在與所述一樣的規(guī)定的角度范圍內(nèi)從徑向外側(cè)朝著內(nèi)側(cè)位移。因此，規(guī)定的角度范圍內(nèi)的翼形中心線的徑向位置比該角度范圍的前緣側(cè)的翼形中心線的徑向位置靠徑向內(nèi)側(cè)。
[0019]在這樣的與壓力面的徑向位置相關(guān)的規(guī)定和與翼形中心線的徑向位置相關(guān)的規(guī)定下，所述結(jié)構(gòu)的單片葉片在從其前緣到后緣的途中具有比前緣側(cè)的葉片徑向位置更靠近徑向內(nèi)側(cè)的部分(以下稱為內(nèi)側(cè)位移部分)。也就是說，因?yàn)橐硇沃行木€能夠成為代表單片葉片的質(zhì)量位置的參數(shù)，所以相對于葉輪的機(jī)械不平衡而言能夠代表葉片的位置。
[0020]因?yàn)閮?nèi)側(cè)位移部分的質(zhì)量位置偏向于葉輪的中心一側(cè)，所以該內(nèi)偵U位移部分能夠用于調(diào)整葉輪的重心。也就是說，可以非常好地將它應(yīng)用于減小靜態(tài)不平衡上。內(nèi)側(cè)位移部分當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)以后使作用于該部分的離心力減小，該離心力偏向于軸向作用在葉輪蓋板上，所以能夠很好地用它來減小動(dòng)態(tài)不平衡。
[0021]只要伴隨著壓力面的徑向位置位于徑向內(nèi)側(cè)，使內(nèi)側(cè)位移部分的葉片的葉片厚度相對較薄，該部分的質(zhì)量就會(huì)減少，因此能夠更有效地發(fā)揮減小上述靜態(tài)不平衡和動(dòng)態(tài)不平衡的效果。也就是說，葉輪的機(jī)械不平衡能夠進(jìn)一步減小。
[0022]所述結(jié)構(gòu)的葉輪，因?yàn)槠鋯纹~片的角度被設(shè)定為小于360°，所以葉片出口增大，通過粒徑被設(shè)定得較大。另一方面，因?yàn)樵谌~輪周向的一部分區(qū)域(亦即與葉片出口相對應(yīng)的區(qū)域)沒有葉片，所以靜態(tài)不平衡和動(dòng)態(tài)不平衡增大。但是，如上所述，通過規(guī)定單片葉片的壓力面和翼形中心線來