專利名稱：泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多目的的泵裝置，不僅連大量含有氣泡的液體都能連續(xù)吸引輸送，而且還能發(fā)揮高度的脫泡作用、脫氣作用進(jìn)而揚(yáng)液的殺菌作用等。
明快地解決了該問(wèn)題的是特公昭40-3655號(hào)“離心泵”的發(fā)明。(以下稱該發(fā)明為“原發(fā)明1”。)其內(nèi)容是面對(duì)輸液用的主泵，附設(shè)抽吸空穴用副泵，該泵具有與其主泵葉輪的中央部附近連通的吸入口，將其副泵的輸出口與主泵的吸入口連通，設(shè)置由副泵葉輪的中央部附近向真空裝置的排氣通路，借此，強(qiáng)力排除主泵葉輪中央部附近的空穴，使揚(yáng)液經(jīng)常保持連續(xù)狀態(tài)。
再者，通過(guò)改進(jìn)原發(fā)明1，在其排氣通路中設(shè)置由真空裝置的發(fā)生負(fù)壓進(jìn)行開閉的安全閥，以防止泵停止中揚(yáng)液的侵入引起的真空裝置故障，這是特公昭42-3145號(hào)“自吸式離心泵”的發(fā)明。(以下稱該發(fā)明為“原發(fā)明2”。)然后，進(jìn)一步改進(jìn)原發(fā)明2，在其排氣通路中設(shè)置由緩動(dòng)作閥與快動(dòng)作閥組成的閥機(jī)構(gòu)等安全裝置，借此，不僅在泵停止中，而且在泵起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停止的全過(guò)程范圍中，可靠地防止主泵與真空裝置之間的液體的侵入，這是國(guó)際公開WO98/04833(國(guó)際申請(qǐng)PCT/JP97/00857“自吸式離心泵裝置”)的發(fā)明。(以下稱該發(fā)明為“原發(fā)明3”。)原發(fā)明3的泵裝置的構(gòu)造，如

圖12所例示那樣，具備主泵1、副泵4與真空裝置12，主泵葉輪2的中央部附近與副泵4的吸入口c連通，副泵輸入口d由回流路e與主泵吸入口a連通，副泵葉輪5的中央部附近由排氣通路h與真空裝置12連接，由其泵裝置的原動(dòng)機(jī)輸入的投入時(shí)刻起延時(shí)開閥的緩動(dòng)作閥13與在原動(dòng)機(jī)輸入的切斷時(shí)刻立即關(guān)閉的快動(dòng)作閥14串聯(lián)地夾裝排氣通路h中。并且，在將液封式真空泵采用于真空裝置12的圖12的泵裝置中，緩動(dòng)作閥13隨著該液封式真空泵的工作液的液壓上升，閥驅(qū)動(dòng)室w的內(nèi)壓逐漸上升，因此，在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后開閥。
再者，作為原發(fā)明3的實(shí)施形態(tài)之一還提出了圖13所示的提案。這是將主泵葉輪2的中央部附近到副泵吸入口c的連通路設(shè)置在面向主泵葉輪2的吸入側(cè)的空穴發(fā)生處，在主泵葉輪2的吸入側(cè)形成螺旋狀的流入路，另外，設(shè)置與主泵葉輪2連動(dòng)的回轉(zhuǎn)的小口徑的葉輪23，將主泵葉輪2吸入側(cè)的圖中形成點(diǎn)線所示形狀的空穴氣體吸入并送入副泵4內(nèi)。
原發(fā)明3的泵裝置不僅能容易進(jìn)行大量地含有氣泡的液體與泥狀物等的吸引，而且能在泵起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停止的全過(guò)程范圍內(nèi)防止液體在主泵與真空裝置之間的侵入，是能完全自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的泵裝置，是實(shí)用上極其有用的泵裝置，但仍然殘留有未解決的課題。即就是要應(yīng)用于不僅限于揚(yáng)液輸送的更高度的用途，例如高度的脫泡與排出溶解于揚(yáng)液中的氣體的脫氣等時(shí)，仍然是氣液分離性能不夠。
作為促進(jìn)氣液分離，特別是將溶解于揚(yáng)液中的氣體析出并排出的方法，是眾所周知的在流路中設(shè)置節(jié)流孔等阻力物以對(duì)揚(yáng)液進(jìn)行減壓，或提高揚(yáng)液溫度等方法，但問(wèn)題是，其結(jié)果是如何能完全捕捉析出來(lái)的氣體并同揚(yáng)液分離，要想追求高度的脫泡、脫氣性能，真空裝置也有必要相應(yīng)強(qiáng)力，這也意味揚(yáng)液混合在氣體中容易被引入真空裝置，因此，在排氣前必須充分進(jìn)行氣液分離。
在原發(fā)明3的泵裝置中，基本上是通過(guò)主泵葉輪2的回轉(zhuǎn)發(fā)生氣液分離所需的離心力，同時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈的渦流與紊流，因而氣泡成分的一部不能離心分離干凈，有時(shí)分散在渦流與紊流中有隨著揚(yáng)液排出到主泵輸出口b的可能性，不能充分地氣液分離。另外，即使如圖13那樣設(shè)置與主泵葉輪2連動(dòng)地回轉(zhuǎn)的小口徑的葉輪23，那只不過(guò)是起到保持由主泵葉輪2的吸入側(cè)的螺旋狀流入路生成的空穴不破裂的作用，由主泵葉輪2未離心分離干凈的氣泡成分的一部仍然有隨著揚(yáng)液原封不動(dòng)地排出到主泵輸出口b的可能性。
另外，作為一般的以往技術(shù)，常用具有螺旋狀流入路的旋風(fēng)分離器式的氣液分離機(jī)構(gòu)，但由于是依靠揚(yáng)液本身的運(yùn)動(dòng)能量所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力，難說(shuō)能進(jìn)行充分的氣液分離。
因此，本發(fā)明的目的在于以簡(jiǎn)便的構(gòu)成解決原發(fā)明3中仍然殘存的課題，引入穩(wěn)定而且可靠地動(dòng)作的氣液分離機(jī)構(gòu)等，獲得高性能而且多目的的泵裝置，能發(fā)揮高度的脫泡作用、脫氣作用，進(jìn)而還能起到揚(yáng)液的殺菌作用等。
另外，有關(guān)又一發(fā)明的泵裝置的特征在于在具備輸液用葉輪的主泵的揚(yáng)液流路中，設(shè)置氣液分離用葉輪，并設(shè)置空穴擋板，用以阻擋由于前述氣液分離用葉輪的回轉(zhuǎn)而發(fā)生的龍卷風(fēng)狀空穴的尾底部，以阻止該龍卷風(fēng)狀空穴的伸展，同時(shí)面向該龍卷風(fēng)狀空穴的中央部附近處是利用排氣通路與真空設(shè)置連接。
在本發(fā)明中，面向前述主泵葉輪的中央部附近處也可以是利用排氣通路與真空裝置連接的構(gòu)成。
另外，前述主泵葉輪與前述氣液分離用葉輪也可以鄰接地形成。
另外，前述氣液分離用葉輪的吸入側(cè)流路也可以形成沿著該氣液分離用葉輪的回轉(zhuǎn)方向卷入的形狀。
另外，在前述氣液分離用葉輪的吸入側(cè)流路中，也可以?shī)A設(shè)將揚(yáng)液減壓的節(jié)流設(shè)置。
另外，在前述氣流分離用葉輪的吸入側(cè)流路中，也可以?shī)A設(shè)揚(yáng)液的加熱設(shè)置。
另外，在揚(yáng)流流路中，也可以附設(shè)氣穴發(fā)生設(shè)置。
另外，前述主泵的構(gòu)成構(gòu)件也可形成容易發(fā)生氣穴的形狀。
另外，前述氣液分離用葉輪也可以形成容易發(fā)生氣穴的形狀。
另外，也可以附設(shè)揚(yáng)液中的異物的破碎設(shè)置。
另外，在前述排氣通路中，也可以?shī)A設(shè)允許氣體通過(guò)阻止液體通過(guò)的保護(hù)設(shè)置。
另外，也可以附設(shè)具備葉輪的的副泵，其構(gòu)成是前述排氣通路與該副泵的吸入口連通，該副泵的輸出口由回流路與前述主泵的吸入側(cè)連通，面向該副泵葉輪的中央部附近處與前述真空裝置連通。
另外，也可以在前述排氣通路中夾設(shè)閥設(shè)置，從前述副泵的驅(qū)動(dòng)力投入之時(shí)刻起延時(shí)開閥；在該副泵的驅(qū)動(dòng)力切斷之時(shí)立即關(guān)閉。
另外，前述真空裝置的排氣口也可由回氣路與前述主泵的輸出側(cè)連通。
另外，前述主泵、氣液分離用葉輪、副泵、真空裝置中的至少2個(gè)也可以是具有相同回轉(zhuǎn)軸系的構(gòu)成。
另外，前述氣液分離用葉輪與空穴擋板也可以配設(shè)成多級(jí)。
通過(guò)此等構(gòu)成，在本發(fā)明的泵裝置中，在本發(fā)明的泵裝置中，在利用主泵進(jìn)行輸液時(shí)，揚(yáng)液中的氣泡由氣液分離用葉輪強(qiáng)制地進(jìn)行離心分離，在該氣液分離分離用葉輪的中央部附近發(fā)生的龍卷風(fēng)狀空穴由空穴擋板阻止其尾底部的伸展，氣體由該空穴的中央部附近經(jīng)由排氣通路被吸引到真空裝置中，因而實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)力的脫泡作用。
另外，通過(guò)減壓等，揚(yáng)液中的溶解氣體被析出，利用氣液分離用葉輪將發(fā)生的氣泡強(qiáng)制地進(jìn)行離心分離，借此，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)力的脫氣作用。
在脫氣后，進(jìn)一步，通過(guò)在揚(yáng)液中，發(fā)生氣穴，還能實(shí)現(xiàn)殺菌等作用。
并且，除了能阻止揚(yáng)液向真空裝置侵入等，以期裝置的安全管理完善之外，還能使其容易地應(yīng)用于進(jìn)行揚(yáng)液中的異物破碎等多種用途。
圖2是表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的縱剖視圖(一部側(cè)視圖)。
圖3是表示本發(fā)明的第3實(shí)施例的縱剖視圖(一部側(cè)視圖)。
圖4是表示本發(fā)明的第4實(shí)施例的縱剖視圖(一部側(cè)視圖)。
圖5是表示本發(fā)明的第5實(shí)施例的縱剖視圖(一部側(cè)視圖)。
圖6是表示本發(fā)明的第6實(shí)施例的縱剖視圖(一部側(cè)視圖)。
圖7是表示本發(fā)明的第7實(shí)施例的縱剖視圖(一部側(cè)視圖)。
圖8是表示本發(fā)明的第8實(shí)施例的縱剖視圖(一部側(cè)視圖)。
圖9是表示本發(fā)明的第9實(shí)施例的縱剖視圖(一部側(cè)視圖)。
圖10是圖9的X-X’剖視圖。
圖11是圖9的Y-Y’剖視圖。
圖12是表示以往的技術(shù)例的縱剖視圖(一部側(cè)視圖)。
圖13是表示以往技術(shù)例的縱剖視圖。
用于實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)下面，在各圖中的共通的部分標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例說(shuō)明其詳細(xì)情況。
圖1的第1實(shí)施例是表示作為脫泡泵的使用例的情形。在輸液用的主泵1的吸入側(cè)的流路中夾設(shè)氣液分離裝置7，在具有入口f與出口g的氣液分離裝置容器7a內(nèi)，設(shè)置具有適宜片數(shù)的葉片的氣液分離用葉輪8。氣液分離用葉輪8，要形成為具有與容器7a的內(nèi)壁的間隙較小的外徑，通過(guò)密封地貫穿容器7a的軸由原動(dòng)機(jī)9進(jìn)行回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。另外，設(shè)置空穴擋板10，用以阻擋由該氣液分離用葉輪8的回轉(zhuǎn)所發(fā)生的龍卷風(fēng)狀空穴s的尾底部，以阻止由于該龍卷風(fēng)狀空穴s伸展而吸入主泵1內(nèi)。其空穴擋板10的外周與容器7a內(nèi)壁之間的間隙部t要小到其流路面積只能使隨著氣液分離用葉輪8的回轉(zhuǎn)由于離心力而壓在容器7a內(nèi)壁上的揚(yáng)液通過(guò)的程度。在面對(duì)龍卷風(fēng)狀空穴s的中央部附近處設(shè)置排氣管11，用以排出該空穴氣體，該排氣管11由排氣通路h與真空裝置12連接。真空裝置12可用液封式真空泵，也可用其他形式的真空泵或負(fù)壓發(fā)生裝置。
該第1實(shí)施例的泵裝置動(dòng)作時(shí)，由于主泵1的泵作用，揚(yáng)液由氣液分離裝置的入口f引導(dǎo)向出口g，這時(shí)，由于氣液分離用葉輪8的回轉(zhuǎn)，揚(yáng)液中的氣泡被強(qiáng)制地離心分離，在該氣液分離用葉輪8的中央部附近，發(fā)生圖中點(diǎn)線形狀的龍卷風(fēng)狀空穴s。該龍卷風(fēng)狀空穴s，由空穴擋板10阻止其尾底部伸展而被吸入主泵1內(nèi)。并且，該空穴氣體由面對(duì)龍卷風(fēng)狀空穴s的中央部附近而設(shè)置的排氣管11經(jīng)由排氣通路h而被吸引到真空裝置12內(nèi)，由其排氣口j排出到本泵裝置的系統(tǒng)外。
該氣液分離過(guò)程，是基于利用氣液分離用葉輪8強(qiáng)制地使揚(yáng)液回轉(zhuǎn)而發(fā)生強(qiáng)力的離心力，并且由空穴擋板10阻止空穴尾底部的伸展，因而與僅僅是旋風(fēng)分離器式等相比，可獲得液體成分頗少的優(yōu)質(zhì)空穴，而且液體成分沿著容器7a內(nèi)壁回轉(zhuǎn)之后，優(yōu)先流過(guò)空穴擋板10與容器7a內(nèi)壁之間的收縮的間隙部t，因而氣泡成分由該間隙部t流出的可能性也較少，因此，能進(jìn)行強(qiáng)力的脫泡。
在本圖中，氣液分離裝置7是夾設(shè)在主泵1的吸入側(cè)流路中，但根據(jù)使用條件也可夾設(shè)在輸出側(cè)的流路中。再者，揚(yáng)液是利用氣液分離用葉輪8強(qiáng)制地進(jìn)行氣液分離，氣液分離裝置入口f的流路形成為沿著氣液分離用葉輪8的回轉(zhuǎn)方向卷入的形狀當(dāng)然是更符合理想，在圖1中圖示出形成這種形狀的入口f。
圖中的15是保護(hù)設(shè)置的一例，用于揚(yáng)液混入到通過(guò)排氣通路h的氣體中的情況下，阻止該揚(yáng)液的通過(guò)，只使氣體通向真空裝置12，例示了儲(chǔ)液槽形式的設(shè)置，在容器的上部具備來(lái)自氣液分離裝置7的入口k與通向真空裝置12的出口m，由氣液分離裝置7侵入的揚(yáng)液滯留在容器底部，只有氣體能通過(guò)那樣地形成。為提高其氣液分離性能，使入口k的流入路如圖示那樣相對(duì)于容器內(nèi)壁成為切線方向，采取使其產(chǎn)生離心分離效果的形式更好。采用該保護(hù)設(shè)置15，在萬(wàn)一氣流分離裝置7出現(xiàn)動(dòng)作不充分的情況等緊急時(shí)，也能防止揚(yáng)液向真空裝置12內(nèi)侵入，以期裝置的安全。在容器底部設(shè)置排出滯留液所用的排水口n，由該排出口n的排出操作可以手動(dòng)，也可采取滯留液達(dá)到規(guī)定量時(shí)自動(dòng)排出的結(jié)構(gòu)，再有經(jīng)常進(jìn)行抽吸排出也可。此外，還可在排氣通路h中再夾設(shè)容許氣體通過(guò)并阻止液體通過(guò)的保護(hù)設(shè)置。
再者，真空裝置12的排氣口j，取代其向本泵裝置的系統(tǒng)外開放，也可如圖所示利用圖中點(diǎn)線所示的回氣路u使其與主泵1的輸出側(cè)連通。這特別是表示雖然進(jìn)行大量地含有氣泡的液體的吸引但并不想將其氣泡除掉時(shí)的適用例的情形，是為使利用主泵1的泵作用所進(jìn)行的輸液成為可能而先進(jìn)行脫泡，在進(jìn)行輸液后，再使氣泡混入揚(yáng)液內(nèi)，以回復(fù)揚(yáng)液的原有狀態(tài)。在該真空裝置12的排氣壓力低于主泵1的輸出壓力時(shí)，將空氣壓縮機(jī)等升壓裝置24設(shè)置于回氣路u中進(jìn)行升壓即可。
圖2的第2實(shí)施例是表示作為脫氣泵的使用例的情形，在第1實(shí)施例的泵裝置的氣液分離裝置7的入口f的流路中，夾設(shè)對(duì)揚(yáng)液進(jìn)行減壓的節(jié)流設(shè)置17(在圖中以固定節(jié)流孔為其一例)。
對(duì)液體流進(jìn)行節(jié)流減壓時(shí)，可知溶于液體中的氣體變成氣泡而析出發(fā)生所謂“脫氣”現(xiàn)象。在該第2實(shí)施例中，是利用氣液分離裝置7將通過(guò)減壓由揚(yáng)液中析出的氣泡強(qiáng)制地進(jìn)行離心分離，只將殘留的揚(yáng)液送入主泵1，進(jìn)行了強(qiáng)力的脫氣。
該第2實(shí)施例的泵裝置的用途涉及到例如純水與清洗液的制造，防銹用脫氧爐水的制造、其他脫氣水的制造、油的脫氣等廣泛工業(yè)領(lǐng)域。另外，也有在其脫氣后混入所希望的氣體(例如臭氧等)的用法。
再者，提高揚(yáng)液的溫度也有助于脫氣效率的提高，因此例示出在氣液分離裝置入口f的流路中也可夾設(shè)加熱設(shè)置18。該加熱設(shè)置18可適宜選擇加熱器式、熱交換器式。
其他的構(gòu)成與作用與第1實(shí)施例的泵裝置相同，詳細(xì)說(shuō)明從略。
圖3的第3實(shí)施例是表示作為具有利用氣穴進(jìn)行的殺菌作用等的泵的使用例的情形，在第2實(shí)施例的泵裝置的主泵1的揚(yáng)液流路中，附設(shè)氣穴發(fā)生設(shè)置19。
已知在液體的壓力降低時(shí)，一旦低于某一臨界壓力(蒸氣壓)，即發(fā)生液體本身產(chǎn)生蒸汽泡的“氣穴”現(xiàn)象。容易發(fā)生氣穴的條件例如有壓力足夠低、溫度高、有渦流與紊流引起的壓力變化等，可以認(rèn)為是在其蒸氣泡破裂時(shí)將發(fā)生非常高的壓力、例如竟然達(dá)到數(shù)百氣壓～1千氣壓的壓力(沖擊波)與局部的高溫。
氣穴，其蒸氣泡破裂時(shí)的沖擊波會(huì)成為流體機(jī)器性能惡化、腐蝕、振動(dòng)、噪聲等的成因，因而通常視為應(yīng)予回避的現(xiàn)象，但在該第3實(shí)施例中，卻相反積極地利用其沖擊波，借此從物理上破壞細(xì)菌類，即使其完成殺菌等作用。
另一方面，作為與氣穴類似的現(xiàn)象，如前所述，有將溶于液體中的氣體變成氣泡而析出的“脫氣”，由于這也是通過(guò)減壓而發(fā)生，有時(shí)叫作“氣氣穴”，視為氣穴的一種，但其氣泡破裂時(shí)發(fā)生的壓力與氣穴的蒸氣泡的破裂相比非常小。
在液體發(fā)生蒸氣泡這一真正意義的氣穴現(xiàn)象發(fā)生之前，一般要發(fā)生析出溶解氣體的脫氣現(xiàn)象，其結(jié)果，氣穴蒸氣泡中的氣體含有量增多時(shí)，在蒸氣泡破裂時(shí)，由于氣體起緩沖作用，使氣穴沖擊波衰減，因而從利用氣穴的角度來(lái)看是不合適的。因此，在該第3實(shí)施例中，在將揚(yáng)液暴露在氣穴發(fā)生設(shè)置19中之前，首先要除掉由脫氣而發(fā)生的氣體，以極力減少氣穴蒸氣泡中的氣體含量，因而使氣穴更強(qiáng)力地發(fā)揮作用，有效地實(shí)現(xiàn)殺菌等作用。
氣穴發(fā)生設(shè)置19可以是所知的超聲波振蕩式，也可以是使螺旋漿等回轉(zhuǎn)而發(fā)生的方式，可適宜地選擇。
該第3實(shí)施例的泵裝置的用途，除了利用殺菌制造純水與清洗液之外，還涉及到廣泛的工業(yè)領(lǐng)域例如藻類、浮游生物、貝卵那樣的小生物的破壞驅(qū)除，利用群分解進(jìn)行的水質(zhì)改良、液體中的粒子的微?；?、液體的脫臭、液體中的不純物的組成破壞(利用氣穴破裂產(chǎn)生的高壓與高溫)等，一一的例示從略，本發(fā)明基本上是利用物理現(xiàn)象，不使用成為環(huán)境污染的原因的化學(xué)藥劑也可，在這一點(diǎn)上有較大的實(shí)用上的特點(diǎn)。
再者，節(jié)流設(shè)置17可以是固定式的，但若是開度可以調(diào)整，在運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)整上方便，本圖中例示出開閉閥式的節(jié)流閥。
其他的構(gòu)成與作用與第2實(shí)施例的泵裝置相同，詳細(xì)說(shuō)明從略。
圖4的第4實(shí)施例是在第1實(shí)施例的脫泡泵中的主泵1的部分上采用離心泵，并與氣液分離裝置7的部分進(jìn)行一體化，成為更加緊湊的裝置。
與輸液用的主泵葉輪2的吸入側(cè)鄰接地設(shè)置具有適宜片數(shù)的葉片的氣液分離用葉輪8，在主泵1的輸液之前即充分地進(jìn)行了氣泡成分的分離。氣液分離用葉輪8，要形成為具有與流路內(nèi)壁的間隙較小的外徑，通過(guò)主軸6與主泵葉輪2一起被回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。另外，設(shè)置空穴擋板10，用以阻擋由該氣液分離用葉輪8的回轉(zhuǎn)所發(fā)生的龍卷風(fēng)狀空穴的尾底部，以阻止由于該龍卷風(fēng)狀空穴伸展而吸入主泵葉輪2內(nèi)。其空穴擋板10的外周與流路內(nèi)壁之間的間隙部t要小到其流路面積只能使隨著氣液分離用葉輪8的回轉(zhuǎn)由于離心力而壓在流路內(nèi)壁上的揚(yáng)液通過(guò)的程度。面對(duì)龍卷風(fēng)狀空穴的中央部附近處，通過(guò)設(shè)置于主軸6中的連通孔6a與排氣通路h與真空裝置12連接。
另外，主泵葉輪2，其中央部附近的前面?zhèn)扰c背面?zhèn)扔煽着c狹縫連通，面對(duì)其中央部附近處也由排氣通路h與真空裝置12連接。
在揚(yáng)液混入到通過(guò)排氣通路h的氣體中的情況下，作為阻止該揚(yáng)液的通過(guò)只使氣體通向真空裝置12的保護(hù)設(shè)置，當(dāng)然也可使用與圖1所述的保護(hù)設(shè)置15相同的設(shè)置，但在該第4實(shí)施例中，作為更可靠的設(shè)置，例示出根據(jù)原發(fā)明3等的技術(shù)思路的副泵形式的設(shè)置。即具備葉輪5的副泵4與主泵1隔以隔板3地進(jìn)行附設(shè)。其副泵葉輪5，中央部附近的前面?zhèn)扰c后面?zhèn)仁墙柚着c狹縫等連接，再者，使其構(gòu)造上具有輸出能力(離心力)僅限于不低于真空裝置12的吸引力(真空度)。并且，主泵葉輪2的中央部附近也與來(lái)自氣液分離用葉輪8的連通孔6a一起連通到副泵吸入口c。該副泵吸入口c的可能通過(guò)量設(shè)定成比副泵葉輪5的可能輸出量還要小。再者，副泵輸出口d通過(guò)回流路e與主泵吸入側(cè)連通，面對(duì)副泵葉輪5的中央部附近處與真空裝置12連通。
再者，關(guān)于由氣液分離用葉輪8的中央部附近向副泵吸入口c的連通方法，除了圖4所例示的在主軸6的軸心部設(shè)置連通孔6a的方法外，還有在主軸6與各葉輪的配合部周圍設(shè)置連通孔的方法，以及還有經(jīng)由豎立設(shè)置于氣液分離用葉輪8的吸入側(cè)的排氣管與穿通設(shè)置于隔板3上的連通孔而與副泵吸入口c連通的方法，可適宜地選擇。
使該第4實(shí)施例的泵裝置動(dòng)作時(shí)，由于主泵1的泵作用，揚(yáng)液按氣液分離用葉輪8→主泵吸入口a→主泵輸出口b的路線進(jìn)行輸送，此時(shí)，由于氣液分離用葉輪8的回轉(zhuǎn)，揚(yáng)液中的氣泡被強(qiáng)制地進(jìn)行離心分離，在該氣液分離用葉輪8的中央部附近發(fā)生龍卷風(fēng)狀的空穴。該龍卷風(fēng)狀空穴，由空穴擋板10阻止由于其尾底部伸展而吸入主泵葉輪2內(nèi)。并且，該空穴氣體由面對(duì)龍卷風(fēng)狀空穴的中央部附近設(shè)置的連通孔6a經(jīng)由副泵4而吸引到真空裝置12內(nèi)。另外，在揚(yáng)液中殘留有即使氣液分離用葉輪8也未分離干凈的氣泡的情況下，在主泵葉輪2的中央部附近再次形成空穴，其空穴氣體也經(jīng)由副泵4吸引到真空裝置12內(nèi)。
即使揚(yáng)液混入到通向副泵4的氣體中，由于副泵葉輪5在構(gòu)造上具有輸出能力(離心力)僅不低于真空裝置12的吸引力(真空度)，副泵葉輪5立即進(jìn)行氣液分離，液體成分由其輸出口d經(jīng)由回流路e返回主泵1的吸入側(cè)，在副泵葉輪5的中央部附近形成的空穴氣體被吸引到真空裝置12內(nèi)。因此，在該運(yùn)轉(zhuǎn)中揚(yáng)液不到排氣通路h中，所以真空裝置12是安全的，真空裝置12能使用足夠強(qiáng)力的裝置。
象這樣，采用氣液分離用葉輪8與主泵葉輪2的2級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行氣液分離，再具備由副泵4分離混入排氣中的揚(yáng)液這樣的構(gòu)成，因此是使用強(qiáng)力的真空裝置的能進(jìn)行高度脫泡的泵裝置。另外，采用以上的構(gòu)成，本發(fā)明的泵裝置還具有高度的自吸性能。
再者，揚(yáng)液是由氣液分離用葉輪8強(qiáng)制地進(jìn)行氣液分離，氣液分離用葉輪8的吸入側(cè)流路如能形成沿著氣液分離用葉輪8的回轉(zhuǎn)方向卷入的形狀當(dāng)然是更符合理想，在圖4中圖示出形成該形狀的吸入側(cè)流路。
下面，說(shuō)明附設(shè)于圖4的排氣通路h中的各機(jī)構(gòu)。
在由副泵4到真空設(shè)置12的排氣通路h中，串聯(lián)地夾設(shè)緩動(dòng)作閥13與快動(dòng)作閥14，該緩動(dòng)作閥是從副泵4的驅(qū)動(dòng)力投入之時(shí)刻起延時(shí)開閥，該快動(dòng)作閥是在副泵4的驅(qū)動(dòng)力切斷之時(shí)立即關(guān)閉。利用緩作閥13的延時(shí)開閥動(dòng)作，防止在泵起動(dòng)的瞬間主泵1側(cè)的揚(yáng)液被引入真空裝置12內(nèi)，利用快動(dòng)作閥14的立即關(guān)閉動(dòng)作，防止在泵停止的瞬間主泵1側(cè)的揚(yáng)液被引入真空裝置12內(nèi)，或真空裝置12的工作液被引入主泵1側(cè)。在本圖中為使說(shuō)明簡(jiǎn)化，緩動(dòng)作閥13與快動(dòng)作閥14都例示了電氣控制(控制系統(tǒng)的圖示從略)開閉時(shí)機(jī)的情形。也可以將該緩動(dòng)作閥13與快動(dòng)作閥14制成1個(gè)閥，它能控制成開閥是以延時(shí)進(jìn)行，關(guān)閉是瞬時(shí)進(jìn)行。
并且，在圖4中，作為謀求更加安全所用的補(bǔ)充的保護(hù)設(shè)置，圖中例示出將允許氣體通過(guò)阻止液體通過(guò)的浮子閥16與儲(chǔ)液槽15夾裝在排氣通路h中。
關(guān)于浮子閥16，例示出借助浮子的浮力進(jìn)行關(guān)閉的一般形式的閥，在泵起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停止的全部時(shí)間范圍內(nèi)，當(dāng)副泵4側(cè)的液面上升時(shí)，將排氣通路h強(qiáng)行關(guān)閉。另外，關(guān)于儲(chǔ)液槽15，例示了將圖1所示的構(gòu)成更加簡(jiǎn)化了的構(gòu)成，在容器上部具備入口k與出口m，由副泵4或真空裝置12中的任何一方侵入的液體滯留在該容器底部，制成只有氣體成分能通過(guò)。利用此等補(bǔ)充的保護(hù)設(shè)置，即使在萬(wàn)一前述一系列的動(dòng)作機(jī)構(gòu)發(fā)生損壞出現(xiàn)動(dòng)作不充分的情況等緊急時(shí)，也能阻止液體通過(guò)排氣通道h中，可期待裝置安全完整。此等緩動(dòng)作閥13、快動(dòng)作閥14、浮子閥16、儲(chǔ)液槽15各自發(fā)揮有效的作用，也可只應(yīng)用其中的一部。
再者，與第1實(shí)施例的泵裝置相同，在該第4實(shí)施例的泵裝置中，也是通過(guò)以圖中的點(diǎn)線所示的回氣路u(根據(jù)必要在夾裝升壓設(shè)置24時(shí))將真空裝置12的排氣口j與主泵1的輸出側(cè)連通時(shí)，能實(shí)現(xiàn)在脫泡與輸液之后使氣泡再次混入揚(yáng)液中，回復(fù)揚(yáng)液的原有狀態(tài)這一用法。
其他構(gòu)成與作用與第1實(shí)施例的泵裝置相同，詳細(xì)說(shuō)明從略。
第5圖的第5實(shí)施例是表示出作為進(jìn)一步提高第4實(shí)施例的泵裝置的氣液分離用葉輪8的氣液離心分離性能的方法之一而將其外徑加大的應(yīng)用例的情形。在這種情況下，由于隨著氣液分離用葉輪8的回轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力而強(qiáng)力壓在流路內(nèi)壁上的揚(yáng)液，為了一面頂著其離心力一面順利地由主泵吸入口a吸入進(jìn)去，設(shè)置適宜的液流導(dǎo)向則更加有效。該導(dǎo)向可以是溝狀也可以是葉片狀，本圖中例示出葉片狀的導(dǎo)向22。
再者，在氣離分離用葉輪8的吸入側(cè)中央部，安裝圖示的帽狀構(gòu)件時(shí)，能清除離心力對(duì)于揚(yáng)液所不能及的盲點(diǎn)，因而是合適的。
其他的構(gòu)成與作用與第4實(shí)施例的泵裝置相同，詳細(xì)說(shuō)明從略。
圖6的第6實(shí)施例是表示作為脫氣泵的使用例的情形，在第5實(shí)施例的泵裝置的氣液分離用葉輪8的吸入側(cè)的流路中，夾設(shè)對(duì)揚(yáng)液進(jìn)行減壓的節(jié)流設(shè)置1 7，由于減壓而由揚(yáng)液中析出的氣泡由氣液分離用葉輪8強(qiáng)制地進(jìn)行離心分離。
另外，關(guān)于總體的構(gòu)成，將氣液分離用葉輪8與空穴擋板10一起一體地形成于主泵葉輪2的吸入側(cè)，將副泵4設(shè)置于氣液分離用葉輪8的吸入側(cè)，是表示了集中成更緊湊的裝置的例子。
再者，節(jié)流設(shè)置17可以是固定式，但圖示那樣能調(diào)整開度時(shí)更好。另外，為提高脫氣效率，例示出也可在氣液分離用葉輪8的吸入側(cè)的流路中夾設(shè)揚(yáng)液的加熱設(shè)置18。
其他構(gòu)成與作用與第5實(shí)施例、第2實(shí)施例的泵裝置相同，詳細(xì)說(shuō)明從略。
圖7的第7實(shí)施例是表示出將第6實(shí)施例的泵裝置的氣液分離用葉輪8與空穴擋板10多級(jí)配置的例子。在本實(shí)施例的情況下，氣液分離用葉輪8與空穴擋板10是2級(jí)構(gòu)成，借此，包括主泵葉輪2以合計(jì)3級(jí)進(jìn)行氣液分離，捕捉氣泡的機(jī)會(huì)增加了。圖示從略，氣液分離用葉輪8、空穴擋板10、主泵葉輪2、副泵葉輪5中的任何一方，當(dāng)然還可以再增加級(jí)數(shù)。
再者，在本實(shí)施例中，關(guān)于排氣通路h周圍的構(gòu)成，只有副泵4即能足夠防止揚(yáng)液混入排氣通路h內(nèi)，因而例示了即使采取將排氣通路h原封不動(dòng)地與真空裝置12直接連結(jié)這樣的簡(jiǎn)便的構(gòu)成，在實(shí)用上也是大致無(wú)妨的。當(dāng)然，如第6實(shí)施例那樣，在排氣通路h中設(shè)置各種保護(hù)設(shè)置則更好。
其他的構(gòu)成與作用與第6實(shí)施例相同，詳細(xì)說(shuō)明從略。
圖8的第8實(shí)施例是表示作為脫氣泵的其他使用例的情形，在第4～第5實(shí)施例的泵裝置的氣液分離用葉輪8的吸入側(cè)的流路中，夾設(shè)對(duì)揚(yáng)液進(jìn)行減壓的節(jié)流設(shè)置17，由于減壓在揚(yáng)液中析出的氣泡由氣液分離用葉輪8強(qiáng)制地進(jìn)行離心分離。
另外，例示也可將副泵4與真空裝置12設(shè)置在同一回轉(zhuǎn)軸上，通過(guò)吸入流路c’與主泵1連接。
并且，作為真空裝置12是液封式真空泵的情況下的應(yīng)用例，例示出將緩動(dòng)作閥13由電動(dòng)式置換成液壓式的閥的情形。其構(gòu)造是根據(jù)原發(fā)明3的公開公報(bào)中所述的構(gòu)造，隨著液封式真空泵12的工作液的液壓的上升，閥驅(qū)動(dòng)室的內(nèi)壓逐漸上升，因此，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后開閥。還有使快動(dòng)作閥14的功能也與該緩作閥13合為一體，開閥以延時(shí)進(jìn)行，關(guān)閉瞬時(shí)進(jìn)行的構(gòu)成1個(gè)閥的方法，在原發(fā)明3的公開公報(bào)中已有詳細(xì)記述，詳細(xì)說(shuō)明從略。再者，關(guān)于儲(chǔ)淮槽15，表示出直接連結(jié)地安裝在該真空泵12的吸氣口i側(cè)的例子。液封式真空泵12的動(dòng)作原理與構(gòu)造是眾所周知的，其詳細(xì)說(shuō)明從略。
其他的構(gòu)成與作用與第4～第5實(shí)施例、第2實(shí)施例的泵裝置相同，詳細(xì)說(shuō)明從略。
圖9的第9實(shí)施例是表示出作為具有利用氣穴進(jìn)行的殺菌作用等的泵的使用例的情形，在第8實(shí)施例的泵裝置上附加發(fā)生氣穴的結(jié)構(gòu)。再者，關(guān)于總體的構(gòu)成，是表示將主泵1、氣液分離用葉輪8、副泵4、真空裝置12全部配置在同一回轉(zhuǎn)軸上，集中成緊湊的裝置的例子的情形。圖10是圖9中的X-X’剖視，圖11是圖9中的Y-Y’剖視，表示主泵葉輪2、氣液分離用葉輪8、副泵葉輪5的形狀的一例。
作為發(fā)生氣穴的方法，是將超聲波振蕩式等的氣穴發(fā)生裝置設(shè)置在揚(yáng)液流路中的方法，在該第9實(shí)施例中例示出將主泵1的構(gòu)成構(gòu)件，特別是將主泵葉輪2制成容易發(fā)生氣穴的形狀的情形。所謂容易發(fā)生氣穴的葉輪，就是容易引起渦流與紊流所導(dǎo)致的壓力變化的葉輪，因此，例如有局部的凹凸與有面粗糙、葉片的剖面形狀非流線形等成為所希望的形狀的條件。在本實(shí)施例中，作為其一例，例示將平板狀的葉片設(shè)置在主泵葉輪2上的情形。在葉片表面上，設(shè)置凹凸，或設(shè)置適宜個(gè)數(shù)的孔，或制成梳齒狀與網(wǎng)孔狀等容易引起渦流與紊流的形狀更好。
再者，將氣穴的發(fā)生位置離開葉片面而來(lái)到下游側(cè)的情形叫作“超氣穴”，在這種狀態(tài)下，葉片面的氣穴腐蝕幾乎不發(fā)生，因而將主泵葉輪2制成超氣穴葉片型也合乎理想。作為超氣穴葉片型，除了前述的平板狀之外，還可應(yīng)用楔狀等各種眾所周知的形狀。
關(guān)于氣液分離用葉輪8，也可同樣制成容易發(fā)生氣穴的形狀，進(jìn)而也可以是超氣穴葉片型。
在本實(shí)施例中，進(jìn)一步作為破碎混入揚(yáng)液中的異物所用的破碎設(shè)置的一例，圖示出在氣液分離用葉輪8的前面設(shè)置與其同軸的回轉(zhuǎn)刃部20，與其對(duì)應(yīng)地在殼體側(cè)設(shè)置固定刃部21的情形。借此，在揚(yáng)液中成為閉塞的原因的異物，例如在纖維、塊、其他夾雜物、藻類、其他小生物等混入的情況下，能一面將它們從物理上進(jìn)行破碎一面進(jìn)行輸液。當(dāng)然代替該破碎設(shè)置也可以使用捕捉異物的過(guò)濾器或是兩者并用。
其他的構(gòu)成與作用與第8實(shí)施例、第3實(shí)施例的泵裝置相同，詳細(xì)說(shuō)明從略。
下面，說(shuō)明各實(shí)施例中共通的技術(shù)事項(xiàng)。
關(guān)于節(jié)流設(shè)置17，按照其目的使用節(jié)流孔(可以是固定式或可變式)與各種開閉閥等可適宜選擇。另外，也可設(shè)置多個(gè)，還可以安裝作動(dòng)器進(jìn)行遙控。關(guān)于加熱設(shè)置18、，可適宜選擇加熱器式、熱交換器式等。
關(guān)于主泵葉輪2，可應(yīng)用不堵塞式、開式、半開式、閉式等眾所周知的任何形狀的葉輪。關(guān)于氣液分離用葉輪8、空穴擋板10、副泵葉輪5，也是可應(yīng)用各種眾所周知的形狀的，為更有效地進(jìn)行氣液分離，可加大外徑，或也可安裝多個(gè)。另外，也可將主泵葉輪2與氣液分離用葉輪8或主泵葉輪2與副泵葉輪5制成一體，集中成緊湊的裝置。
副泵4的輸出口d與主泵1的吸入側(cè)之間的回流路e與泵殼可整體鑄成，也可另外安裝配管。
真空裝置12，可應(yīng)用各種眾所周知的型式，個(gè)數(shù)可以是1個(gè)，也可以進(jìn)行分支而補(bǔ)充任意的真空裝置。
再者，主泵1、氣液分離用葉輪8、副泵4、真空裝置12可全都在同一回轉(zhuǎn)軸上，或也可使某一個(gè)具有不同的回轉(zhuǎn)軸系，除前述各實(shí)施例中所述的組合與配置之外，不用說(shuō)還可適宜地選擇組合與配置。
本發(fā)明的技術(shù)思想，當(dāng)然也能應(yīng)用于主泵1是離心泵以外的方式，例如混流泵、軸流泵、渦流泵、隔膜泵、齒輪泵等情況下。
此外，關(guān)于本發(fā)明的各構(gòu)成元件，在本發(fā)明的主要內(nèi)容范圍內(nèi)，變更其構(gòu)成元件的個(gè)數(shù)與位置以及排列順序，或引用以往的技術(shù)等，可進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變動(dòng)，進(jìn)而其原料材質(zhì)也可適宜選擇，不是將本發(fā)明限定于前述各實(shí)施例中。
本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單的構(gòu)成改進(jìn)泵裝置，即使大量含有氣泡的液體也能連續(xù)吸引輸送，引入穩(wěn)定而且可靠地動(dòng)作的氣液分離機(jī)構(gòu)等，能取得高性能并且多目的的裝置，即能發(fā)揮高度的脫泡作用、脫氣作用、還有揚(yáng)液的殺菌作用、小生物的驅(qū)除作用、不純物的破壞作用、異物的破碎作用等。沒(méi)有揚(yáng)流侵入真空裝置等引起的故障，有耐久力，能完全自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，管理上不費(fèi)事，小型化大型化都能容易實(shí)施，設(shè)備與管理成本也是極其經(jīng)濟(jì)的，其實(shí)施效果極大。
權(quán)利要求
1.一種泵裝置，其特征在于在輸液用的主泵的揚(yáng)液流路中，夾設(shè)具備氣液分離用葉輪的氣液分離裝置，并設(shè)置空穴擋板，用以阻擋由于該氣液分離用葉輪的回轉(zhuǎn)而發(fā)生的龍卷風(fēng)狀空穴的尾底部，以阻止該龍卷風(fēng)狀空穴的伸展，并且面向該龍卷風(fēng)狀空穴的中央部附近處是利用排氣通路與真空裝置連接。
2.一種泵裝置，其特征在于在具備輸液用葉輪的主泵的揚(yáng)液流路中，設(shè)置氣液分離用葉輪，并設(shè)置空穴擋板，用以阻擋由于該氣液分離用葉輪的回轉(zhuǎn)而發(fā)生的龍卷風(fēng)狀空穴的尾底部，以阻止該龍卷風(fēng)狀空穴的伸展，并且面向該龍卷風(fēng)狀空穴的中央部附近處是利用排氣通路與真空裝置連接。
3.按權(quán)利要求2所述的泵裝置，其特征在于面向前述主泵葉輪的中央部附近處也可以利用排氣通路與真空裝置連接。
4.按權(quán)利要求2或3所述的泵裝置，其特征在于前述主泵的葉輪與前述氣液分離用葉輪是鄰接地形成。
5.按權(quán)利要求1～4中之一所述的泵裝置，其特征在于前述氣液分離用葉輪的吸入側(cè)流路是形成沿著該氣液分離用葉輪的回轉(zhuǎn)方向卷入的形狀。
6.按權(quán)利要求1～5中之一所述的泵裝置，其特征在于在前述氣液分離用葉輪的吸入側(cè)的流路中，夾設(shè)將揚(yáng)液減壓的節(jié)流設(shè)置。
7.按權(quán)利要求1～6中之一所述的泵裝置，其特征在于在氣液分離用葉輪的吸入側(cè)的流路中，夾設(shè)揚(yáng)液的加熱設(shè)置。
8.按權(quán)利要求1～7中之一所述的泵裝置，其特征在于在揚(yáng)液流路中，附設(shè)氣穴發(fā)生設(shè)置。
9.按權(quán)利要求1～8中之一所述的泵裝置，其特征在于前述主泵的構(gòu)成構(gòu)件是形成容易發(fā)生氣穴的形狀。
10.按權(quán)利要求1～9中之一所述的泵裝置，其特征在于前述氣液分離用葉輪是形成容易發(fā)生氣穴的形狀。
11.按權(quán)利要求1～10中之一所述的泵裝置，其特征在于附設(shè)揚(yáng)液中的異物的破碎設(shè)置。
12.按權(quán)利要求1～11中之一所述的泵裝置，其特征在于在前述排氣通路中夾設(shè)允許氣體通過(guò)阻止液體通過(guò)的保護(hù)設(shè)置。
13.按權(quán)利要求1～12中之一所述的泵裝置，其特征在于附設(shè)具備葉輪的副泵，前述排氣通路與該副泵的吸入口連通，該副泵的輸出口由回流路與前述主泵的吸入側(cè)連通，面向該副泵葉輪的中央部附近處與前述真空裝置連通。
14.按權(quán)利要求13所述的泵裝置，其特征在于在前述排氣通路中夾設(shè)閥設(shè)置，從前述副泵的驅(qū)動(dòng)力投入之時(shí)刻起延時(shí)開閥；在該副泵的驅(qū)動(dòng)力切斷之時(shí)立即關(guān)閉。
15.按權(quán)利要求1-14中之一所述的泵裝置，其特征在于前述真空裝置的排氣口由回氣路與前述主泵的輸出側(cè)連通。
16.按權(quán)利要求1～15中之一所述的泵裝置，其特征在于前述主泵、氣液分離用葉輪、副泵、真空裝置中的至少2者具有相同的回轉(zhuǎn)軸系。
17.按權(quán)利要求1～16中之一所述的泵裝置，其特征在于前述氣液分離用葉輪與空穴擋板配設(shè)成多級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明取得高性能而且多目的的泵裝置,不僅連大量含有氣泡的液體都能連續(xù)吸引輸送,而且還能發(fā)揮高度的脫泡作用、脫氣作用進(jìn)而揚(yáng)液的殺菌作用等,其構(gòu)成的主要特征在于:在輸液用主泵的揚(yáng)液流路中設(shè)置氣液分離用葉輪,并設(shè)置空穴擋板,用以阻擋由于該氣流分離用葉輪的回轉(zhuǎn)而發(fā)生的龍卷風(fēng)狀空穴的尾底部,以阻止該龍卷風(fēng)狀空穴的伸展,同時(shí)面向該龍卷風(fēng)狀空穴的中央部附近處是利用排氣通路與真空裝置連接。
文檔編號(hào)F04D9/04GK1372619SQ00812386
公開日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2000年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月5日
發(fā)明者橫田博, 橫田伸五, 谷本哲也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社橫田制作所