离心式叶轮 【技术领域】
本发明是关于包括离心泵在内的离心式流体机械中的离心式叶轮的形状构造的发明，特别是关于离心泵中的离心式叶轮的形状构造的发明。
背景技术
对于在图1中表示的离心泵的离心式叶轮1来说，正如图4和图5中表示的一样，为了使流体能够顺畅地流过叶片间的流道10以来保证离心式叶轮1能实现高效率，使叶片进口角16和流体进口角17一致来确保叶片4的无冲突流入条件和减少叶片间的流道10内的冲突损失是很重要地。
另外，考虑到一般离心泵的性能，从叶轮主板3侧到叶轮侧板5侧，渐渐地增大离心式叶轮1的叶片进口11的半径是有必要的，并在此基础上，从叶轮主板3侧到叶轮侧板5侧，必须把离心式叶轮1的叶片进口角16设计成越来越小。正因为如此，象图4和图5中表示的一样，在叶片高度18的方向上，大多数被采用的离心式叶轮1的叶片正压面6和叶片负压面7都同时扭曲成三元曲面形状。
可是，要批量生产叶片4扭曲成三元曲面形状的离心式叶轮1的时候，特别是对于树脂性叶轮的批量生产，由于在叶片高度18的方向上，离心式叶轮1的叶片4扭曲成三元曲面形状，离心式叶轮1存在着从批量生产的模具中出模困难的问题，因此，在批量生产叶片4扭曲成三元曲面形状的离心式叶轮1的时候，模具的结构变得复杂，生产效率不得不降低。
同时，对于以前的离心式叶轮1，特别是对于树脂性叶轮，为了解决离心式叶轮1从批量生产的模具中出模困难的问题，象图5中表示的那样，大多数的离心式叶轮1的叶片正压面6和叶片负压面7都同时被设计成二元曲面的形状。可是，对于这种类型的二元曲面的形状的叶片4来说，由于离心式叶轮1的叶片进口角16和流体进口角17变得不一致，导致了叶片4的流体流入冲突损失和叶片间流道10内很大的损失发生，而使二元曲面的形状的叶片4的离心式叶轮1很难实现高效率。
【专利文献1】
专利申请2002-119764[2003年4月22日申请(日本)]
【非专利文献1】
「涡轮机械」，第31卷，10号(2003年10月号)，第22-28页，日本工业出版
【发明内容】
【本发明所要解决的课题】
本发明所要解决的课题是要来提供能实现高效率化的，简化了批量生产的模具而提高生产效率的，并且，降低了离心泵的噪音的离心式叶轮。
【技术解决方案】
为了使流体能够顺畅地流过离心式叶轮1的叶片间的流道10以来保证离心式叶轮1实现高效率，使叶片进口角16和流体进口角17一致来确保叶片4的无冲突流入条件和减少叶片间流道10内的冲突损失是很重要的。
正因为如此，为了解决以上课题，作为本发明的方法，在采用离心式叶轮的离心式流体机械中，例如在离心泵中，离心式叶轮1的叶片正压面6以二元曲面形状，叶轮负压面7以三元曲面形状构成，并且，与叶轮侧板5侧的叶片厚度19相比，加大叶轮主板3侧的叶片厚度19的同时，从叶轮主板3侧到叶轮侧板5侧，渐渐地减小叶轮的叶片厚度19，以此，来使从叶轮主板3侧到叶轮侧板5侧的叶片进口角16变得越来越小，具有以上特征的离心式流体机械中的离心式叶轮1。
另外，设叶轮侧板5侧的叶片进口半径为r1s，叶轮侧板5侧的叶片出口半径为r2s，在叶片4半径小于r1s+(r2s-r1s)2/3的范围内，从叶轮主板3侧到叶轮侧板5侧，渐渐地减小叶轮的叶片厚度19，以此，来使从叶轮主板3侧到叶轮侧板5侧的叶片进口角16变得越来越小，具有以上特征的，在上面记载的离心式叶轮1。
另外，离心式叶轮1是由只有叶轮主板3而没有叶轮侧板5的半开式叶轮，或者，只有被减小的叶轮主板3而没有叶轮侧板5的全开式叶轮构成的，具有以上特征的，在上面记载的离心式叶轮1。
根据以上的方法，离心式叶轮1可以实现高效率和低噪音，并且，由于离心式叶轮1变成了有着从批量生产的模具中出模容易的形状，从而可以简化了离心式叶轮1的批量生产用的模具，并提高离心式叶轮1的生产效率。
【发明的效果】
正如以上的说明一样， 与叶片正压面和叶片负压面都以三元曲面形状构成的叶轮的离心式流体机械相比，采用本发明的叶片正压面6以二元曲面形状，叶轮负压面7以三元曲面形状构成的离心式叶轮1，既不会降低流体机械的总效率，又因为由于离心式叶轮1变成了有着从批量生产的模具中出模容易的形状，从而又可以简化了离心式叶轮1的批量生产用的模具，并提高离心式叶轮1的生产效率。因此，本发明具有显著的发明效果。
【附图说明】
【图1】
(a)是具有离心式叶轮的离心泵的截面图的侧面图，(b)是离心泵的截面图的正面图。
【图2】
图2是说明本发明离心式叶轮1结构的模式图，(a)是叶轮的侧面形状的模式图，(b)是叶轮的正面形状的模式图。
【图3】
图3是其他实施形态的离心式叶轮的一部分截面图，(a)是半开式叶轮的离心泵的一部分截面图，(b)式全开式叶轮的离心泵的一部分截面图。
【图4】
图4是叶片进口速度三角形的说明图。
【图5】
图5是说明以前三元曲面形状的离心式叶轮结构的模式图，(a)是叶轮的侧面形状的模式图，(b)是叶轮的正面形状的模式图。
【图6】
图6是说明以前二元曲面形状的离心式叶轮结构的模式图，(a)是叶轮的侧面形状的模式图，(b)是叶轮的正面形状的模式图。
【图7】
图7是具有本发明离心式叶轮1的离心泵和具有以前三元曲面形状的离心式叶轮的离心泵的性能比较图，是表示流量Q，扬程H和泵的输入功率的关系图。
【图8】
图8是具有本发明离心式叶轮1的离心泵和具有以前三元曲面形状的离心式叶轮的离心泵的性能比较图，是表示流量Q和泵的效率的关系图。
【图9】
图9是具有本发明离心式叶轮1的离心泵和具有以前三元曲面形状的离心式叶轮的离心泵的噪音比较图，是表示流量和泵的噪音值的关系图。
【具体实施方式】
参照附图，对实施本发明的最佳形态进行下列说明。关于附图，图1是具有离心式叶轮的离心泵的截面图。图2是说明一种实施本发明离心式叶轮1的结构形态的模式图。图3是其他实施形态的离心式叶轮的一部分截面图。图4是叶片进口速度三角形的说明图。图5是说明以前三元曲面形状的离心式叶轮结构的模式图。图6是说明以前二元曲面形状的离心式叶轮结构的模式图。图7是具有本发明离心式叶轮1的离心泵和具有以前三元曲面形状的离心式叶轮的离心泵的性能比较图，是表示流量Q，扬程H和泵的输入功率的关系图。图8是具有本发明离心式叶轮1的离心泵和具有以前三元曲面形状的离心式叶轮的离心泵的性能比较图，是表示流量和泵的效率的关系图。图9是具有本发明离心式叶轮1的离心泵和具有以前三元曲面形状的离心式叶轮的离心泵的噪音比较图。
本发明以离心式流体机械的一种实施形态的离心泵为例，参照图1，在涡壳20上，有吸入液体用的泵进口8和喷出液体用的泵出口9，在涡壳20内，有涡室2。由电机带动的离心式叶轮1正是装配在涡室2中。随着离心式叶轮1的旋转，液体经过叶片进口11被吸进涡室2，然后又从涡室2的周边的叶片出口12经过泵出口9喷出。在这个离心泵中，象图2中表示的一样，在离心式叶轮1的叶片进口11上有叶片进口主板侧半径13，叶片进口中间部半径14和叶片进口侧板侧半径15，叶片4的叶片正压面6以二元曲面形状，叶片负压面7以三元曲面形状构成，并且，与叶轮侧板5侧的叶片厚度19相比，加大叶轮主板3侧的叶片厚度19的同时，从叶轮主板3侧到叶轮侧板5侧，渐渐地减小叶轮的叶片厚度19，以此，来使从叶轮主板3侧到叶轮侧板5侧的叶片进口角16变得越来越小。
另外，对于本发明的离心式流体机械的其他实施形态的离心泵，设叶轮侧板5侧的叶片进口11半径15为r1s，叶轮侧板5侧的叶片出口12即叶片出口侧板侧半径21为r2s，在叶片半径小于r1s+(r2s-r1s)2/3的范围内，从叶轮主板3侧到叶轮侧板5侧，渐渐地减小叶轮的叶片厚度19，以此，来使从叶轮主板3侧到叶轮侧板5侧的叶片进口角16变得越来越小。
另外，对于本发明的离心式流体机械的其他实施形态的离心泵的离心式叶轮1，象图3(a)中表示的一样，是只有叶轮主板3而没有叶轮侧板5的半开式叶轮1，或者，象图3(b)中表示的一样，是只有被减小的叶轮主板3而没有叶轮侧板5的全开式叶轮构成的离心式叶轮1。这种半开式叶轮1或者全开式叶轮1主要是作为固体或者纤维等等的悬浮液处理用离心泵的离心式叶轮，与具有长主板3和叶轮侧板5的离心泵相比，固体或者纤维等等的悬浮液不容易堵塞。
因为离心式叶轮1变成了上述的形状，使离心式叶轮1从批量生产的模具中出模容易，因此，可以简化了离心式叶轮1的批量生产用的模具，提高离心式叶轮1的生产效率，同时，又由于可以使叶片进口角16和流体进口角17一致，又可以提高离心式叶轮1的效率。
作为离心泵的离心式叶轮1，一种是本发明的叶轮1，是叶片4的叶片正压面6以二元曲面形状，叶片负压面7以三元曲面形状构成的离心式叶轮1。另一种是以前的离心式叶轮1，是叶片正压面6和叶片负压面7都同时以三元曲面形状构成的离心式叶轮1。虽然这二种离心式叶轮1的叶片形状不同，但是，其他的条件全部一样。图2是本发明离心式叶轮1结构的截面图。图5是以前三元曲面形状的离心式叶轮结构的截面图。
【实施例】
作为本发明的离心式叶轮1的实施例，离心式叶轮1的主要参数如下。
离心式叶轮1的直径为φ127.0mm，叶片出口12的叶片角度为25.00°，叶片出口12的叶片高度18为11.0mm，叶片出口12的叶片厚度19为5.0mm，叶片进口11的主板侧的叶片进口角为33.34°，叶片进口11的中间部分的叶片进口角为26.61°，叶片进口11的侧板侧的叶片进口角为21.00°，叶片进口主板侧半径13为23.0mm，叶片进口中间部分的半径14为27.7mm，叶片进口侧板侧半径15为32.5mm，叶片数为5枚。
图7是具有本发明离心式叶轮1的离心泵和具有以前三元曲面形状的离心式叶轮的离心泵的试验性能比较图，是表示流量Q[L/min]，扬程H[m]和泵的输入功率[W]的关系图。图8是具有本发明离心式叶轮1的离心泵和具有以前三元曲面形状的离心式叶轮的离心泵的试验性能比较图，是表示流量[L/min]和泵的效率[％]的关系图。与以前三元曲面形状的离心式叶轮的离心泵的总效率相比，本发明离心式叶轮1的离心泵几乎达到相同的总效率，这说明本发明离心式叶轮1也可以实现高效率。又如上所说，由于本发明离心式叶轮1有着从批量生产的模具中出模容易的形状，离心式叶轮1的批量生产用的模具可以得到简化，并提高了离心式叶轮1的生产效率。
图9是具有本发明离心式叶轮1的离心泵和具有以前三元曲面形状的离心式叶轮的离心泵的噪音比较图。是表示流量[L/min]和实测噪音[dB]的关系图。由图可知，与以前三元曲面形状的离心式叶轮的离心泵的噪音相比，采用本发明离心式叶轮1的离心泵的噪音得到了大幅度的降低。