JPH0565889A - タービンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タービンポンプにおいて、タービン羽根車が
１方の側部に移動した時これが自動的に反対側に移動し
て、タービンハウジングに対し相対的に中心位置が維持
できるようにする。 【構成】 タービンポンプは、タービンハウジング
（１）と、ハウジング内を回転可能でハウジングから離
反しているタービン羽根車（２）とを有しており、ター
ビンハウジング（１）とタービン羽根車（２）との間に
は軸方向のギャップ（Ｇ）が形成されている。このギャ
ップ（Ｇ）は、ギャップの半径方向延長部に於て不均一
な軸方向幅を有しており、タービン羽根車（２）がその
中心位置からタービンハウジングに対し相対的に１方の
側部に移動した時、その１方の側部に力が発生して、タ
ービン羽根車を軸方向で反対側に移動せしめて中心位置
に戻るようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般にタービンハウジ
ングと、ハウジング内で回転可能なタービン羽根車とを
有しているタービンポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】タービンは良く知られており、また種々
の装置に広く使用されている。この例として、エンジン
にガスを供給するために自動車のタンク内に設けられて
いるポンプを挙げることができる。タービンハウジング
と、ハウジングに関して回転可能なタービン羽根車とを
有しているタービンポンプには、タービン羽根車とター
ビンハウジングとの間に軸方向のギャップが設けられて
いて、タービン軸線からタービン外周部の方向に延びて
いる。公知のタービンポンプにあって、この軸方向のギ
ャップが、所定の側部上で平行であって、所定の半径に
おける羽根車とハウジングとの間の幅が一様になってい
るか、又はハウジング壁部が曲がっていて、ギャップが
傾斜しかつ羽根車の外周部に向って減少しているかのど
ちらかになっている。前者の場合には、羽根車が１方の
側部に移動した時、タービン羽根車を軸方向で中心位置
に移動せしめようとする力が全く発生しない。後者の場
合には凸状壁部の製作が困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、タービンポンプを改良して従来技術の欠点を除去す
ることにある。

【０００４】更に詳しく言えば、本発明の目的は、ター
ビン羽根車が１方の側部に移動した時これが自動的に反
対側に移動して、タービンハウジングに対し相対的に中
心位置が維持できるようになているタービンポンプを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】これらの目的及び後で明
らかになるであろうその他の目的を維持するため、本発
明の１つの特徴は、これを簡単に言えば、タービンハウ
ジングとタービンハウジング内で回転可能なタービン羽
根車とを有してそれらの間のギャップを規定しているタ
ービンポンプにおいて、ギャップが、ハウジング又は羽
根車壁に溝を有しており、かつ溝内の容積が付加的な通
路によって軸における容積に接続されるようになってい
る。つまりタービン羽根車が、ギャップから離反して軸
方向が１方の側部に偏位した時、タービン羽根車を軸方
向で反対方向に、その中心位置に向って移動せしめよう
とする力が発生するようになっている。

【０００６】

【発明の効果】タービンが本発明に基いて設計された場
合、そのタービン羽根車はタービンハウジング内で自動
的に中央に位置される。

【０００７】本発明の別の特徴は、特に請求項２以下に
述べられている。しかし本発明自体は、その構造及び操
作の方法の両者に関し、その付加的な目的及び利点と共
に、次の特別な実施例の記述を添付図面に関連して読む
ことによって、最もよく理解できるであろう。

【０００８】

【実施例】内燃機関ＩＩに燃料を供給するためにタンク
内に設けられたタービン燃料ポンプＩは、一般に全体と
して符号１で図示されているタービンハウジングと、符
号２で図示されているタービン羽根車とを有している。
タービン羽根車２は、タービンケーシング１内で軸線３
を中心に回転している。図２に図示の従来技術に基く通
常のタービンポンプにあっては、ギャップＧがタービン
ハウジング１とタービン羽根車２との間に設けられてい
る。ギャップＧは、タービン羽根車２の両軸方向側部に
おいて軸方向でギャップの半径方向の全長に亘り一様な
厚さを有している。図２における領域Ｄは、ポンプ装置
の圧力を有しているポンプ駆動モータチャンバに接続さ
れている。領域Ｄにおける燃料は、この圧力によって駆
動軸４とその軸受５との間のギャップＣを貫通して領域
Ａ内に漏洩せしめられている。タービンハウジング１と
タービン羽根車２との間の軸方向のギャップＧは小さ
い。領域Ａ内の圧力は、領域Ｂにおける平均圧力よりも
より高い。この圧力差が、領域Ａから領域Ｂへの正味の
燃料流れを惹き起している。

【０００９】例へばタービン羽根車の各位置におけるギ
ャップＧが１２μｍの場合（つまり羽根車が中央位置に
ある場合）、液体の半径方向の流れのための横断面積は
図３に線Ａ′のマークで示されているものと同じであ
る。半径方向流のための最小横断面積は半径Ｒ₁＝５ｍ
ｍの位置にある。圧力降下がこの半径のところからはじ
まるため、タービン羽根車２の両側部における流れギャ
ップ内の圧力が低下する。今若しタービン羽根車が片側
に移動して、その片側上のギャップが３μｍになった場
合にはグラフＢ′に、別の側部でギャップが２１μｍで
グラフＣ′となり、両側部上の半径方向流れのための最
小面積の位置は、依然として半径Ｒ１＝５ｍｍの処にあ
る。このことは、タービン羽根車２が１方の側部の壁部
に接触し、他方の側部のギャップＧが２４μｍになった
場合にも当て嵌る。つまり羽根車の軸方向の総ての位置
に対して、羽根車の両側部は同一の圧力（低圧）になっ
ている。換言すれば、タービン羽根車をその中央位置又
は中心位置に移動せしめようとする力は全く存在してい
ない。

【００１０】図４によれば、タービンハウジング１とタ
ービン羽根車との間のギャップＧは、その軸方向の幅が
軸線からタービンの外周面に向う方向で減少するように
傾斜している。例えば羽根車がハウジングの中心にある
場合、半径Ｒ₁＝５ｍｍにおけるギャップＧは、両側部
で１８μｍであり、１方半径Ｒ₂＝１１ｍｍにおけるギ
ャップＧは、両側部で１２μｍである。タービン羽根車
のこの位置に対する半径方向流の横断面積は図５に示さ
れている（グラフＡ″）。図４に図示の構造にあって
は、タービン羽根車が中央に位置している場合、圧力降
下は図２と同じくＲ₁＝５ｍｍの処からはじまる。しか
しタービン羽根車２が１方の側部に移動して１方の側部
のギャップＧが３μｍになり（グラフＢ″）、又他方の
側部のギャップＧが２１μｍ（グラフＣ″）になった場
合、３μｍ側の圧力降下はＲ＝１１ｍｍのところからは
じまり、１方２１μｍ側の圧力降下はＲ＝５ｍｍにおい
て発生している。その結果、３μｍ側は低い平均圧力で
ある２１μｍ側に較べてより高い平均圧力を受けるよう
になる。このような条件の元で、タービン羽根車２は３
μｍ側のギャップから離れるように移動する。つまり傾
斜したギャップの場合には、羽根車は常に壁部から移動
するので、羽根車が側部に接触するようなことはない。

【００１１】図６は、本発明に基いて製作されたタービ
ンポンプの実施例を示している。この側では、タービン
ハウジング１とタービン羽根車との間のギャップＧが平
行である。しかしギャップＧ内には窪みＥが設けられて
いる。看て判るように、窪みＥは、ギャップを介して、
また固定領域の付加的な通路Ｆを介して領域Ａに接続さ
れている。窪みＥが例えばＲ＝７ｍｍからＲ＝９ｍｍへ
延び、かつ通路Ｆが０．２ｍｍ²の固定した横断面積を
有している場合、この実施例のためのこの半径方向流れ
の横断面積は、図７に図示の通りになっている。タービ
ン羽根車が中心にある場合（グラフＡ″′）、圧力降下
は再度半径Ｒ１＝５ｍｍで発生している。しかし羽根車
が１方の側部に移動して１方の側部におけるギャップＧ
が３μｍになって（グラフＢ″′）、他方の側部におけ
るギャップが２１μｍになった場合（グラフＣ″′）、
３μｍ側の圧力降下はＲ＝９ｍｍの位置に発生し、別の
側部の圧力降下はＲ＝５ｍｍの位置に発生する。つまり
図４に図示の実施の場合と同じ様に、小さいギャップ側
における平均圧力が、大きなギャップ側の平均圧力より
高くなる。これによってタービン羽根車２は、狭いギャ
ップ側の壁部から離反するように移動する。つまりター
ビン羽根車は、この場合も側壁部に接触することがない
ようになっている。

【００１２】図８乃至図１１及び図１２乃至図１５から
判るように、通路Ｆの形状は、タービン羽根車２の表面
上か又はタービンハウジング１の側壁表面上かの、どち
らかに設けられていて、規定された溝の形状を成してい
る。窪みＥは、図８乃至図１１及び図１２乃至図１５に
示されているように、タービン羽根車２内か又はタービ
ンハウジング１の壁表面内かのどちらに設けられていて
も宜い。

【００１３】図８及び図１２においては、窪みがタービ
ンハウジング１の側壁に形成されており、かつ溝も側壁
に形成されている。図９及び図１３においては、窪みが
タービンハウジング１の側壁に形成され、１方溝はター
ビン羽根車２に形成されている。図１０及び図１４にお
いては、窪みがタービン羽根車２に形成され、かつ溝が
タービンハウジング１の側壁に形成されている。最後
に、図１１及び図１５においては、窪みがタービン羽根
車２に、１方溝もタービン羽根車２に形成されている。

【００１４】上述の部材の各々は、又は２つ又は３つの
部材が一緒になって、上述の形式とは異なった構造型式
の有効な装置を提供することができると理解して頂き度
い。

【００１５】本発明がタービンポンプにおいて実現され
たように記述しかつ説明してきたが、本発明は、種々の
修正及び構造上の変更を本発明の精神の枠内から外れる
ことなしに実施することができ、従って本発明は、詳細
に図示された上述のものに限定されるものではない。

【００１６】更に、前述のものは本発明の要点を極めて
完全に開示しているため、従来技術を適用することによ
り、従来技術の観点から本発明の包括的な面又は特殊な
面の本質的な特性を明瞭に構成している特徴を犯すこと
なしに、本発明を種々の装置に容易に適用することがで
きる。

【００１７】新たに専売特許証によって保護されるよう
に請求している事項が、請求項２以下に述べられてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関に使用されている燃料ポンプを示す図
である。

【図２】従来技術に基いて形成された燃料ポンプのター
ビンの半径方向断面図である。

【図３】ポンプ羽根車と、液体を軸線から図１のタービ
ンの外方へ向って半径方向に流すためのハウジング壁部
材との間の横断面積を示す線図である。

【図４】タービンポンプが、曲がった壁部を有してい
る、つまりギャップが傾斜して羽根車の外周部に向って
減少している場合の、タービンポンプの横断面図であ
る。

【図５】ポンプ羽根車と図４のタービンのハウジング壁
部との間のギャップ内の、液体流れのための横断面積を
示す線図である。

【図６】本発明に基くタービンの半径方向断面図であ
る。

【図７】ポンプ羽根車と図６のタービンのハウジング壁
部との間のギャップ内の、流体流れのための横断面積を
示す線図である。

【図８】本発明に基くタービンの半径方向断面図であ
る。

【図９】本発明に基くタービンの半径方向断面図であ
る。

【図１０】本発明に基くタービンの半径方向断面図であ
る。

【図１１】本発明に基くタービンの半径方向断面図であ
る。

【図１２】本発明に基くタービンの軸方向断面である。

【図１３】本発明に基くタービンの軸方向断面である。

【図１４】本発明に基くタービンの軸方向断面である。

【図１５】本発明に基くタービンの軸方向断面である。

【符号の説明】

Ｉ 燃料ポンプ ＩＩ 内燃機関 １ タービンハウジング ２ タービン羽根車 ３ 軸線 ４ 駆動軸 ５ 軸受 Ａ，Ｂ 領域 Ｃ ギャップ Ｄ 領域 Ｅ 窪み Ｆ 通路 Ｇ ギャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステフアン イー シムズ アメリカ合衆国 ミシガン ウオーターフ オード クレストヘイブン ドライブ 3959

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タービンポンプであって、タービンハウ
   ジングと、該ハウジング内を回転可能でハウジングから
   離反しているタービン羽根車とから成り、また前記ター
   ビンハウジングと前記タービン羽根車との間には軸方向
   におけるギャップが形成されており、該ギャップは、該
   ギャップの半径方向で非一様な軸方向幅を有し、タービ
   ン羽根車がその中心位置から前記タービンハウジングに
   対して相対的に１方の側部に移動した時、前記１方の側
   部上に力が発生し、この力が、前記タービン羽根車を軸
   方向で反対方向に前記中心位置へ移動せしめるように付
   勢することを特徴とするタービンポンプ。
2. 【請求項２】 前記ギャップが前記ギャップの前記軸方
   向幅を非一様にしている窪みを有しているとを特徴とす
   る、請求項１記載のタービンポンプ。
3. 【請求項３】 前記窪みが、前記タービンハウジング内
   に設けられていることを特徴とする、請求項２記載のタ
   ービンポンプ。
4. 【請求項４】 前記窪みが、前記タービン羽根車内に設
   けられていることを特徴とする、請求項２記載のタービ
   ンポンプ。
5. 【請求項５】 更にタービンポンプには、前記窪みと前
   記タービン羽根車の軸線の近傍の領域とを連通せしめて
   いる溝が設けられていることを特徴とする、請求項２記
   載のタービンポンプ。
6. 【請求項６】 前記溝が、前記タービンハウジング内に
   形成されていることを特徴とする、請求項５記載のター
   ビンポンプ。
7. 【請求項７】 前記溝が、前記タービン羽根車内に形成
   されていることを特徴とする、請求項５記載のタービン
   ポンプ。