JPH0562240B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポンプケーシングを駆動側で、吸い
込まれた媒体に対してシールする鉢形ギヤツプ管
を備えた渦巻きポンプであつて、鉢形ギヤツプ管
の一方側にモータ駆動される第１の永久磁石ロー
タが配置されていて、他方側では第２の永久磁石
ロータが、定置の軸に回転可能に配置されたポン
プ羽根車い機械的に接続されており、該ポンプ羽
根車の後ろ側が前記鉢形ギヤツプ管の底壁部に隣
接していて、前側が、圧力スリーブを有するポン
プケーシングの吸込みスリーブに隣接しており、
鉢形ギヤツプ管の底壁部が軸と無接触で、軸から
それて湾曲して延びており、鉢形ギヤツプ管の側
壁がポンプ羽根車から離れる方向で底壁部から突
出していて、ポンプ羽根車に接続された永久磁石
ロータによつて少なくとも部分的に取り囲まれて
いる形式のものに関する。

〔従来の技術〕

このような形式の渦巻きポンプはドイツ連邦共
和国特許出願公開第2620502号明細書により公知
である。この公知の渦巻きポンプにおいては、軸
が少なくとも部分的に鉢形ギヤツプ管の底壁部で
保持されており、これは鉢形ギヤツプ管に不都合
な機械的負荷をもたらすことになり、ポンプ羽根
車の前後の圧力差の補償が困難になる。

軸と共に回転するギヤツプ管ポンプ（鉢形底壁
部のない）のポンプ羽根車においては、ポンプ羽
根車の前後の圧力差が後部の軸受を冷却及び潤滑
するための副流を送るために必要とされていない
限り、この圧力差を部分的に補償することが知ら
れている。このためにポンプ羽根車に補償開口が
設けられており、この補償開口はポンプ羽根車の
後ろ側からポンプ羽根車の内部へ達している。し
かしながらこのような補償開口は効率損失の原因
となり、残留軸方向力を軸方向で受容する必要が
ある（ドイツ連邦共和国特許出願公開第2733631
号明細書、スイス国特許第529929号明細書、ヨー
ロツパ公開特許第0078345号明細書参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記ドイツ連邦共和国特許出願公開第2733631
号明細書によれば、変動する軸方向力は、ポンプ
羽根車の補償開口の通路を制御することによつて
補償されるようになつているが、これは羽根車流
を不都合に妨害し効率損失を招くことになる。

またヨーロツパ公開特許第0078345号明細書に
おいては、補償開口の横断面を大きくするための
制御装置がポンプケーシングに設けられており、
この制御装置は軸の軸方向軸受から制御される。
さらにスイス国特許第529929号明細書によれば、
摩耗する軸方向主軸受及び軸方向補助軸受が設け
られており、これらの軸受が所定の運転条件下で
摩耗するとポンプ羽根車が軸方向でずれてその結
果、軸方向力が減少することになる。こうして軸
方向力が減少すると、運転条件が変化する際に
（これはめずらしいことではない）、常に新たな摩
耗及び新たな「軸方向のずれ」が形成され、ひい
ては軸方向軸受が完全に摩耗することになる。

そこで本発明の課題は、以上のような欠点を避
けて定置の短い軸を使用することである。この定
置の短い軸は一緒に回転する長い軸と比較して、
モータ側に配置された軸受の潤滑を考慮する必要
がないという利点を有している。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決した本発明によれば、定置の軸
が吸込みスリーブに片持式に固定されていてかつ
補償通路をし有しており、該補償通路は、吸込み
スリーブから、前記ポンプ羽根車の後ろ側に位置
する後方のポンプ室部分に通じており、ポンプ羽
根車が半径方向だけで軸受けされており、前記後
方のポンプ室部分と、吸込みスリーブを取り囲ん
でいる前方のポンプ室部分とがそれぞれ、吸込み
スリーブ及び圧力スリーブに、媒体を通すように
接続されており、ポンプ羽根車の後ろ側に絞りリ
ングが設けられており、これによつて前記後方の
ポンプ室部分の絞りリングの半径方向外側の領域
が圧力調整室として作用するようになつている。

ポンプ羽根車の内部に補償開口を設けることは
十分に有利なものではなく、軸方向位置に応じて
補償開口の通路を制御しても必要な改良は得られ
ない。

本発明によれば、できるだけ簡単で経済的で手
入れしやすい構造が追及された。さて本発明によ
れば、ポンプ羽根車に補償開口を設けなくても中
空の軸によつて、良好に制御可能で事実上遅れる
ことのない若しくは時間遅れのない圧力補償作用
が得られることが分かつた。

この圧力補償作用の利点は、ポンプ羽根車の軸
方向軸受をまつたく省くことができるという点に
ある。この際に、ポンプ羽根車の軸方向位置に応
じて、後方のポンプ室部分において媒体流過通路
の流過横断面の大きさが変えられ、所望の圧力補
償が自動的に得られる。

非常に不都合な運転条件時においてもポンプ羽
根車をポンプケーシングに直接接触させないよう
にするために絞りリングを設けると有利である。
この絞りリングは羽根車の前後に取付けられてい
て、前方側で有利には軸の近くに位置している。
羽根車の少なくとも前方側でケーシングには対抗
リングも設けられており、これに対して鉢形ギヤ
ツプ管の底壁部は非常用支持部としての作用を有
している。絞りリングは、有利には摺動材料とし
て作用する、化学的に変化することがなく良好に
自動給油されるポリテトラフルオロエチレンより
成つている。

絞りリングは通常運電中には互いに接触するこ
とはほとんどない。それというのは絞りリングは
緩衝用の媒体層（媒体流過通路）によつて互いに
若しくは鉢形管の底壁部から仕切られていて、ポ
ンプ羽根車の一方向への過度な運動時に一時的な
補償作用が作用するからである。

〔実施例〕

次に図面に示した実施例について本発明の構成
を具体的に説明する。

ポンプケーシング１内には、鉢形ギヤツプ管２
が、ポンプ室３をモータ室４に対して密に、しか
も可動なシール部材なしで仕切る程度に密に挿入
されている。ポンプ室３内では、ポンプ羽根車５
が永久磁石６０を備えた所属の外側ロータ６に接
続されている。モータ室内では、電気式の駆動モ
ータ１０及びこの駆動モータに接続された、永久
磁石９０を備えた内側ロータ９が設けられてい
る。

この実施例では、永久磁石の備えたロータの配
属関係は従来の構造のものに対して逆であつて、
鉢形ギヤツプ管２の配置関係も逆である。これに
よつて、ギヤツプ管を形成する側壁２０には少な
くともほぼ圧縮力だけが作用することになる。こ
れは構造全体にとつて有利である。

鉢形ギヤツプ管の側壁２０は縁部２２を有して
いる。この縁部２２はポンプケーシング１内で機
密にシールされていて、ポンプケーシング１で鉢
形ギヤツプ管２の唯一のシール箇所を形成してい
る。

鉢形ギヤツプ管２の底壁部２１は側壁２０に一
体的に接続されており、この場合例えば鉢形ギヤ
ツプ管２全体は有利には非導電性のセラミツク材
料により成つている。

底壁部２１はモータ１０に向かつて湾曲されて
おり、これによつて外側ロータ６を備えたポンプ
羽根車５の軸７における片持式の回転支承部分を
少しでもモータ１０側へ延長させて、外側ロータ
６の永久磁石６０と同回転支承部との軸方向距離
を更に短縮することが可能となる。この場合に
は、ポンプ羽根車５の回転運動は一層円滑に行わ
れる。

この場合、ポンプ羽根車５は定置の軸７に回転
可能に軸受けされている。この軸受形式は純粋な
半径方向軸受に限定される。軸方向軸受は必要で
はなく設けられていない。

軸７は吸込みスリーブ８で支持リブ８０によつ
て固定されており、セラミツク滑り軸受７０はポ
ンプ羽根車５を半径方向で軸受けするために用い
られ、外部潤滑通路７５が支持リブ８０及び軸７
を通つてセラミツク滑り軸受７０に通じている。
これによつて、軸受部潤滑のために不都合なポン
プ媒体が使用されている時には外部から潤滑が行
われる。

軸７は、補償を行うための、寸法の大きい通路
７１を有しており、該通路７１は前側でいくつか
の開口７２及び後ろ側で１つの開口７３を有して
いる。したがつて、ポンプ羽根車５の前側５２に
存在する、ポンプケーシング１の吸込みスリーブ
８は、ポンプ羽根車５の後ろ側５３に存在する、
後方のポンプ室部分に接続されている。

図示の形式の半径方向ポンプのポンプ羽根車５
は前方の吸込み開口５０及び半径方向通路５１を
有している。これらの吸込み開口５０及び半径方
向通路５１はポンプケーシング１の圧力スリーブ
１１に吸込み媒体を送り込む位置に配置されてい
る。この場合ポンプ羽根車５の前方及び後方のポ
ンプ室部分はそれぞれ吸込みスリーブ８及び圧力
スリーブ１１に接続されている。

ポンプ羽根車５の後ろ側５３には、本発明にし
たがつて、絞りリング５３０が保持リング５３１
によつて取り付けられている。この絞りリング５
３０は、鉢形ギヤツプ管２の底壁部２１との間に
媒体流過通路を形成しており、この構成によつて
後述するようにポンプ羽根車５の軸方向の自動調
整が達成される。

さらに、ポンプ羽根車５の前側５２にも、必要
に応じて絞りリング５２０を取り付けるととも
に、ポンプケーシング１側に対抗リングとしての
ケーシング絞りリング５２１を保持リング５２２
によつて取り付けることもできる。この構成によ
れば、ポンプ羽根車５が万一前方へ極端に移動し
た時でも、ポンプ羽根車５がポンプケーシング１
に直接接触することは回避される。

なお底壁部２１には絞りリング５３０のための
対抗部材が設けられていないが、これは必要な場
合にこの底壁部２１に対抗リングを取り付けるこ
とができないという意味ではない。

こうして前側５２においては絞りリング５２０
とケーシング絞りリング５２１とによつて前方の
媒体流過通路が形成され、後ろ側５３においては
絞りリング５３０と鉢形ギヤツプ管２の底壁部２
１とによつて後方の媒体流過通路が形成されるこ
とになる。この場合、特に後方の媒体流過通路の
流過面積が、ポンプ羽根車５の軸方向移動に基づ
いて変化することが重要である。

前方及び後方のポンプ室部分は、絞り作用を生
ずる前記２つの媒体流過通路によつて、第２図に
示すようにそれぞれ外側及び内側の圧力室Ａ１，
Ｂ１及びＡ２，Ｂ２に分割されることになる。

ポンプが駆動されると、２つの媒体流過通路の
絞り作用に基づいて、内側の圧力室Ｂ１及びＢ２
内の圧力は、比較手低圧の吸込み管接続部８内の
圧力とほぼ等しくなり、外側の圧力室Ａ１及びＡ
２内の圧力は、比較的に高圧の吐出管接続部１１
内の圧力とほぼ等しいか、あるいはそれよりも若
干小さくなる。したがつてポンプ室３内の圧力媒
体は、ポンプ羽根車５の前側５２では圧力室Ａ１
から前方の媒体流過通路を介して圧力室Ｂ１へと
流れ、ポンプ羽根車５の後ろ側５３では圧力室Ａ
２から、後方の媒体流過通路を介して圧力室Ｂ２
へと流れる。

運転中、ポンプ羽根車５は、ポンプ室３の各圧
力室Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２内の圧力に基づく軸
方向の力が相殺されるような所望の中間位置に存
在する。しかし何等かの原因によりポンプ羽根車
５が例えば吸込みスリーブ８側へ移動すると、前
方の媒体流過通路の流過面積は減少し、逆に後方
の媒体流過通路の流過面積は増大する。この場
合、圧力室Ａ１内の圧力は常時ほとんど一定（吐
出管接続部１１内の圧力）であるが、圧力室Ａ２
内の圧力は低下するために、ポンプ羽根車５は吸
込みスリーブ８から離れる方向に押し戻されるよ
うになる。またポンプ羽根車５が所望の中間位置
から鉢形ギヤツプ管２側へ移動した場合には、圧
力室Ａ２内の圧力が上昇することに起因して同様
に圧力室Ａ１とＡ２間に圧力差が発生するため
に、ポンプ羽根車５は鉢形ギヤツプ管２から離れ
る方向に押し戻されることになる。つまり圧力室
Ａ２は、圧力調整室として作用することになる。
このようにして、ポンプ羽根車５は、絞りリング
５３０と鉢形ギヤツプ管２の底壁部２１との間の
媒体流過通路の圧力補償作用に基づいて、軸方向
の軸受を用いることなく所望の中間位置にセルフ
センタリングされる。

また、支持リブ８０内でヘツドレスねじとして
構成され、外部から操作できる絞りねじ７４とし
て構成された絞り部材によつて所定の条件を考慮
することができる。この絞りねじ７４によつて通
路７１の流過横断面を変えることができる。

絞りリング５２０／５２１及び５３０の接触
は、ポンプ羽根車５が特殊に状況下で、設計され
た軸方向可動性よりもやや大きい軸方向行程で戻
された時に発生する。そうでない場合には、強い
圧力の変動がひとりでに補償されるように通路７
１を通じて圧力補償作用が自然に働く。この場
合、絞りリングは所定の目的に応じて、ポンプ羽
根車５の所望の運転中間位置に最適に調整され
る。

図示の実施例では半径方向ポンプが例示されて
いるが、本発明は別の形式の渦巻きポンプ、例え
ばラジアル・アキシヤルポンプにおいても使用さ
れる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、ポンプ羽根車の
軸方向軸受を省いて、ポンプ羽根車前後の圧力補
償作用が得られ、この際にポンプ羽根車の軸方向
位置に応じて媒体流過通路の流過面積の大きさが
変えられ、自動的に所望の圧力補償が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による渦巻きポンプの１実施例
の吸込み側から見た概略図、第２図は第１図の縦
断面図である。 １……ポンプケーシング、２……鉢形ギヤツプ
管、３……ポンプ室、４……モータ室、５……ポ
ンプ羽根車、６……外側ロータ、７……軸、８…
…吸込みスリーブ、９……内側ロータ、１０……
駆動モータ、１１……圧力スリーブ、２０……側
壁、２１……底壁部、２２……縁部、５０……吸
込み開口、５１……半径方向通路、５２……前
側、５３……後ろ側、６０……永久磁石、７０…
…セラミツク滑り軸受、７１……通路、７２，７
３……開口、７４……絞りねじ、７５……外部潤
滑通路、８０……支持リブ、９０……永久磁石、
５２０……絞りリング、５２１……ケーシング絞
りリング、５２２……保持リング、５３０……絞
りリング、５３１……保持リング、Ａ１，Ａ２，
Ｂ１，Ｂ２……圧力室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポンプケーシングを駆動側で、吸い込まれた
   媒体に対してシールする鉢形ギヤツプ管２を備え
   た渦巻きポンプであつて、鉢形ギヤツプ管２の一
   方側にモータ駆動される第１の永久磁石ロータが
   配置されていて、他方側では第２の永久磁石ロー
   タが、定置の軸７に回転可能に配置されたポンプ
   羽根車５に機械的に接続されており、該ポンプ羽
   根車の後ろ側５３が前記鉢形ギヤツプ管２の底壁
   部２１に隣接していて、前側５２が、圧力スリー
   ブ１１を有するポンプケーシングの吸込みスリー
   ブ８に隣接しており、鉢形ギヤツプ管２の底壁部
   ２１が軸７と無接触で、軸７からそれて湾曲して
   延びており、鉢形ギヤツプ管２の側壁２０がポン
   プ羽根車５から離れる方向で底壁部２１から突出
   していて、ポンプ羽根車５に接続された永久磁石
   ロータ６０によつて少なくとも部分的に取り囲ま
   れている形式のものにおいて、前記定置の軸７が
   吸込みスリーブ８に片持式に固定されていてかつ
   補償通路７１を有しており、該補償通路（７１
   は、吸込みスリーブ８から、前記ポンプ羽根車５
   の後ろ側５３に位置する後方のポンプ室部分に通
   じており、ポンプ羽根車５が半径方向だけで軸受
   けされており、前記後方のポンプ室部分と、吸込
   みスリーブ８を取り囲んでいる前方のポンプ室部
   分とがそれぞれ、吸込みスリーブ８及び圧力スリ
   ーブ１１に、媒体を通すように接続されており、
   ポンプ羽根車５の後ろ側５３に絞りリング５３０
   が設けられており、これによつて前記後方のポン
   プ室部分の絞りリング５３０の半径方向外側の領
   域が圧力調整室として作用するようになつている
   ことを特徴とする、渦巻きポンプ。 ２ ポンプ羽根車５の前側に絞りリング５２０が
   設けられており、この絞りリング５２０に向き合
   つてケーシング絞りリング５２１が設けられてい
   る、特許請求の範囲第１項記載の渦巻きポンプ。 ３ 絞り部材７４が補償通路７１内で調節可能で
   ある、特許請求の範囲第１項又は第２項記載の渦
   巻きポンプ。 ４ 外部潤滑油通路７５が軸７を通つてポンプ羽
   根車５を滑り軸受７０に通じている、特許請求の
   範囲第１項から第３項までのいずれか１項記載の
   渦巻きポンプ ５ 絞りリング５２０，５２１，５３０がポリテ
   トラフルオロエチレンより成つている、特許請求
   の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載
   の渦巻きポンプ。