CN108591052B

CN108591052B - 泵用叶轮

Info

Publication number: CN108591052B
Application number: CN201810184056.5A
Authority: CN
Inventors: 塚本浩司
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2038-03-06
Also published as: CN108591052A; US20180258932A1; JP6890439B2; JP2018145901A

Abstract

本发明的课题在于，不会使叶轮的直径变大，不会使叶轮的制造成本上升，通过增大安装于壳体时的过盈量而使叶片部产生的反作用力变大，从而防止叶片部与壳体的内周面分离，增强排出性能，该课题可以通过下述泵用叶轮得以解决，泵用叶轮(1)具备：圆筒状的衬套(13)，经由旋转轴(3)能够旋转地保持在圆筒形状的泵壳内部的偏心位置；以及多个叶片部(11)，固定在所述衬套(13)的外周面，以放射状延伸，将所述泵壳的内部分隔为多个分区(14)，所述多个叶片部(11)分别由橡胶态弹性材料构成，并且形成为相对于自所述衬套(13)的旋转轴(3)的放射方向朝向所述衬套(13)的旋转方向侧倾斜。

Description

泵用叶轮

技术领域

本发明涉及用于舷外发动机的冷却水泵、舱底泵等的泵用叶轮，特别是涉及能够防止叶片部与泵壳的内周面分离、增强排出性能的泵用叶轮。

背景技术

当前，作为可用于舷外发动机的冷却水泵、舱底泵等的泵用叶轮，已知有图4所示构造的泵用叶轮(专利文献1、2)。

图4中，100是能够旋转地保持在泵壳200的内部的泵用叶轮。泵用叶轮100安装在配置于泵壳200内的偏心位置的旋转轴300。泵用叶轮100具备由橡胶态弹性材料构成的多个叶片部110，与泵壳200的内周面210弹性接触。

这种泵用叶轮100通过多个叶片部110将泵壳200的内部分隔成多个分区120。当泵用叶轮100经由旋转轴300旋转时，各叶片部110朝向泵用叶轮100的旋转方向(箭头R)的相反方向弯曲。当泵用叶轮100旋转时，相邻的两个叶片部110、110之间的分区120在旋转轴300靠近泵壳200的内周面210的一侧容积缩小，在旋转轴300距离泵壳200的内周面210较远的一侧容积扩大。

当分区120的容积扩大时(箭头R1的方向)，在该分区120经由设置于泵壳200的未图示的吸入口从外部吸入水。并且，当分区120的容积逐渐缩小时(箭头R2的方向)，从该分区120经由设置于泵壳200的未图示的排出口将水向外部排出。

在专利文献1所记载的泵用叶轮100中，各叶片部110形成为相对于放射方向朝向叶轮100的旋转方向的相反方向倾斜。

通过这种倾斜，可以减少各叶片部110由于泵用叶轮100旋转而弯曲时偏离自然状态的变位量(过盈量)，降低变位导致的材料疲劳。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开昭63-010281号公报

专利文献2：日本特开2015-074994号公报

但是，近年来，希望在上述这种泵用叶轮中增强排出性能。为了增强排出性能，需要使叶片部110产生的反作用力变大，增大对泵壳200的内周面210的按压力，不会因旋转时产生的水压使叶片部110与内周面210分离。

作为泵用叶轮100中使叶片部110产生的反作用力变大的现有方法，列举了提高叶片部110的橡胶硬度、将叶片部110的厚度变厚或者将叶片部110的长度变长。

对于叶片部110的橡胶硬度，为了确保良好的拉伸特性以及疲劳特性，肖氏A硬度Hs(JIS K6253)最大为70，不优选设置为该值以上。因此，为了使叶片部110产生的反作用力变大，无法提高叶片部110的橡胶硬度。

如果将叶片部110的厚度变厚，则两个叶片部110、110之间的分区120会变窄，因此会降低吸入量以及排出量。因此，为了使叶片部110产生的反作用力变大，无法将叶片部110的厚度变厚。

如果将叶片部110的长度变长，则泵用叶轮100的直径会变大，会导致通过一个橡胶模具可制造的个数变少，因而成为制造成本上升的主要原因。因此，为了使叶片部110产生的反作用力变大，无法将叶片部110的长度变长。

发明内容

因此，本发明鉴于上述情况而作出，其课题在于提供泵用叶轮，不会增大叶轮的直径，不会使叶轮的制造成本上升，通过增大安装于壳体时的有效过盈量而使叶片部产生的反作用力变大，从而防止叶片部与壳体的内周面分离，能够增强排出性能。

本发明的其他课题根据以下的记载内容而变得明显。

上述课题通过以下各发明而解决。

为了解决上述课题中的至少一个，反映本发明的一个方面的泵用叶轮具备：

圆筒状的衬套，经由旋转轴能够旋转地保持在圆筒形状的泵壳内部的偏心位置；以及多个叶片部，固定在所述衬套的外周面，以放射状延伸，将所述泵壳的内部分隔为多个分区，

所述多个叶片部分别由橡胶态弹性材料构成，并且形成为相对于自所述衬套的旋转轴的放射方向朝向所述衬套的旋转方向侧倾斜。

根据本发明，能够提供以下的泵用叶轮，不会增大叶轮的直径，不会使叶轮的制造成本上升，通过增大安装于壳体时的有效过盈量而使叶片部产生的反作用力变大，从而防止叶片部与壳体的内周面分离，能够增强排出性能。

附图说明

图1是表示本发明中的泵用叶轮的实施方式的简要横截面图。

图2是说明图1所述的泵用叶轮的叶片部的倾斜结构的简要图。

图3是图2所示的泵用叶轮的主要部分的放大图。

图4是表示现有泵用叶轮的俯视图。

符号说明

1 泵用叶轮

11 叶片部

11a 前端侧

11b 基端侧

11c 中间部

12 前端部

13 衬套

14 分区

2 泵壳

21 内周面

3 旋转轴

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

本发明的泵用叶轮用于舷外发动机的冷却水泵、舱底泵等。

图1是表示本发明的泵用叶轮的实施方式的简要横截面图，图2是说明图1所示的泵用叶轮的叶片部的倾斜结构的简要图，图3是图2所示的泵用叶轮的主要部分放大图。

图1中，1是泵用叶轮，该泵用叶轮1以能够旋转的方式保持在泵壳2的内部。

泵壳2由金属材料等构成，形成为上下端封闭的圆筒形状，例如，在下面侧具有未图示的吸入口，在上面侧具有未图示的排出口。对于泵壳2的材质，在与腐蚀性较强的水接触的情况下，优选选择耐腐蚀性优异的材质。

如图1～图3所示，泵用叶轮1具有圆筒状的衬套13以及以放射状形成在衬套13的外周面的多个叶片部11。在该实施方式中，泵用叶轮1具有六片叶片部11。

如图2以及图3所示，各叶片部11在安装于壳体前的自然状态下，朝向泵用叶轮1的旋转方向(箭头R所示的方向)倾斜。不特别限定进行倾斜的方法，但本实施方式中利用成型方法进行倾斜。后面说明倾斜结构的细节。

在图1所示的方式中，叶轮1旋转，各叶片部11通过与泵壳2的内周面21滑动接触而朝向叶轮1的旋转方向R的相反方向弯曲。叶轮1例如以每分钟6000转左右的转速旋转。

衬套13由热塑性树脂或热固性树脂等树脂材料形成。不特别限定衬套13的材料，但例如可以选择使用强度优异的聚酰胺树脂。

各叶片部11由氯丁橡胶(CR)或丁腈橡胶(NBR)等橡胶态弹性材料形成，与衬套13的外周面粘合。不特别限定粘合方法，但可以是在衬套13上涂覆粘合剂的基础上将叶片部11烧结在衬套13上进行成型，或者在成型叶片部11后通过粘合剂与衬套13粘合。

对于各叶片部11的橡胶硬度，为了确保良好的拉伸特性以及疲劳特性，可以使用肖氏A硬度Hs(JIS K6253)在45～75范围内的橡胶。如后面所述，由于使叶片部11向旋转方向倾斜，因此橡胶硬度可以选择疲劳特性良好、低硬度的橡胶。但是，橡胶硬度小于45的橡胶由于橡胶反作用力过低，因此不使用。

衬套13安装在配置于泵壳2内的偏心位置的旋转轴3上，由该旋转轴3能够旋转地保持。

衬套13沿着中心轴具有轴孔13a，在该轴孔13a中插通有旋转轴3。在轴孔13a的内周面设置有键槽13b。在该键槽13b中嵌合在旋转轴3的外周面形成的平行键3a，以使得旋转轴3不会空转。

衬套13经由旋转轴3通过未图示的动力源伴随各叶片部11而驱动旋转。

多个叶片部11的前端部12与泵壳2的内周面21弹性接触。

此外，叶片部11也可以在前端部12设置由树脂材料构成的滑动接触部件，使该滑动接触部件与泵壳2的内周面21弹性接触。另外，也可以形成为滑动接触部件覆盖叶片部11的前端部12。滑动接触部件优选由滑动阻力等优异的含氟树脂、聚酰胺树脂等形成。在该情况下，能够长期、稳定降低滑动阻力，能够防止泵用叶轮1的磨损、损伤，并且能够降低旋转扭矩、减少动力损失、改善耗油量。

如图1所示，泵用叶轮1通过多个叶片部11将泵壳2的内部分隔为多个分区14。当泵用叶轮1经由旋转轴3以及衬套13旋转时，各叶片部11朝向叶轮1的旋转方向(图1中箭头R所示方向)的相反方向弯曲。

此时，各叶片部11通过包含前端部12的前端侧11a按压泵壳2的内周面21产生反作用力(恢复力)。通过该反作用力(恢复力)，叶片部11的前端侧11a被压接在泵壳2的内周面21。

在该泵用叶轮1中，叶片部11对泵壳2的内周面21的按压力较大，因此能够防止旋转时产生的水压将叶片部11与内周面21分离。

两个叶片部11、11之间的各分区14在泵用叶轮1旋转时，在旋转轴3靠近泵壳2的内周面21的一侧(图1中的左侧)，分区14的容积缩小，分区14内的压力变高，在旋转轴3距离泵壳2的内周面21较远的一侧(图2中的右侧)，分区14的容积扩大，分区14内的压力变低。

在分区14的容积逐渐扩大的区间(箭头R1所示的区间)，在该分区14经由未图示的吸入口从外部吸入水。并且，在分区14的容积逐渐缩小的区间(箭头R2所示的区间)，从该分区14经由未图示的排出口将水向外部排出。

接下来，基于图2以及图3具体说明叶片部的倾斜结构。

如这些图所示，泵用叶轮1的各叶片部11形成为下述形状：相对于自保持衬套13的旋转轴3的中心轴3c的放射方向，朝向衬套13的旋转方向R倾斜角度θ。

由于各叶片部11形成为朝向衬套13的旋转方向R侧倾斜角度θ，因此，如图1所示，当该泵用叶轮1旋转时，以中间部11c为起点，前端侧(唇部)11a朝向反向旋转方向弯曲，对泵壳2的内周面21的按压力F变大，即过盈量变大。

该按压力F以使叶片部11的前端侧11a复原的方式发挥作用。

并且，对泵壳的内周面21的按压力F变大，欲使前端侧11a复原的按压力F(反作用力)作用于中间部11c。

其结果，防止了基端侧11b朝向反向旋转方向弯曲，起到保持朝向旋转方向R倾斜状态的作用。

即，由于按压力F变大，作为结果，能够保持叶片部11的基端侧11b朝向旋转方向R倾斜的状态。

该叶轮1在泵壳2内旋转时，由于叶片部11的过盈量变大，因此叶片部11产生的反作用力变大。

通过对泵壳2的内周面21的按压力变大，防止了叶片部11与内周面21分离，因此，在叶片部11分隔的泵壳2的各分区14中，水不会向其他分区漏出。进而，各分区14中由于水不会向其他分区漏出，其结果，可以增强排出性能。

另外，在该叶轮1中，通过使各叶片部11朝向旋转方向R倾斜，即使叶片部11的厚度设置得比以往稍薄的情况，也能够增大对内周面21的按压力F。其结果，还能够使两个叶片部11、11之间的分区14变大，能够增大吸入量以及排出量。

进而，该泵用叶轮1通过使各叶片部11按照本发明特有的倾斜结构进行倾斜，与以往相比，直径不会变大。其结果，不会减少利用一个橡胶模具可制造的个数，不会使制造成本上升。

图3是图2所示的泵用叶轮的主要部分的放大图。

如图3所示，叶片部11的长度L2仅通过倾斜角度θ，与该叶片部11未倾斜时所需的长度L1(始终与泵壳2的内周面21滑动接触并弯曲的长度)相比变长。

如果叶片部11的倾斜角度θ较小，则叶片部11的长度L2接近于长度L1，倾斜角度θ越大，叶片部11的长度L2越大于长度L1。

如果叶片部11的倾斜角度θ过小，则壳体2中的叶轮1旋转时，过盈量不会充分变大，无法产生所需的反作用力。相反，如果叶片部11的倾斜角度θ过大，则叶轮1旋转时可能不会弯曲。

由此，叶片部11的优选倾斜角度θ为大约0.1度～10度左右。对于该倾斜角度θ，只要是旋转时能够按照上述与按压力F的关系保持基端侧11b朝向旋转方向R倾斜状态的角度即可。

另外，可以根据与泵壳2的内径的关系适当设定叶片部11的厚度T。此外，叶片部11的倾斜角度θ和厚度T优选设计为旋转时能够保持基端侧11b朝向旋转方向R倾斜的状态。

通过满足这些条件，各叶片部11在泵用叶轮1旋转时能够良好地弯曲，过盈量充分变大，并产生所需的反作用力，作为结果，能够增强排出性能。

此外，本发明不限于上述实施方式，当然可以在不脱离本发明主旨的限度内采用各种结构。

Claims

1.一种泵用叶轮，具备：圆筒状的衬套，经由旋转轴能够旋转地保持在圆筒形状的泵壳内部的偏心位置；以及多个叶片部，固定在所述衬套的外周面，以放射状延伸，将所述泵壳的内部分隔成多个分区，其特征在于，

所述多个叶片部分别由橡胶态弹性材料构成，并且形成为相对于自所述衬套的旋转轴的放射方向朝向所述衬套的旋转方向侧倾斜，

所述多个叶片部分别具有位于固定在所述衬套的外周面的一侧的基端侧以及与所述泵壳的内周面滑动接触的前端侧，

所述多个叶片部形成为：即使所述叶片部的前端侧被按压而朝向反向旋转方向弯曲，所述基端侧仍保持朝向旋转方向倾斜的状态。

2.根据权利要求1所述的泵用叶轮，其特征在于，

所述多个叶片部分别从位于固定在所述衬套的外周面的一侧的基端侧延伸至与所述泵壳的内周面滑动接触的前端侧，

并且，所述叶片部的所述基端侧形成为相对于自所述衬套的旋转轴的放射方向朝向所述衬套的旋转方向侧倾斜。

3.根据权利要求2所述的泵用叶轮，其特征在于，

从所述叶片部的所述基端侧到所述前端侧形成为相对于自所述衬套的旋转轴的放射方向朝向所述衬套的旋转方向侧倾斜。