JPH11502277A - 媒体を送るポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、媒体、特に、ガス液体混合体を送るポンプに関する。このポンプは、ハウジング（３）、ハウジング（３）に取り付けられた回転子（１１）、ハウジングに取り付けられ回転子に対して偏心状態に取り付けられた中空軸（１９）、ならびに中空軸（１９）に配置されている少なくとも１つの変位器（３７）を備え、変位器の端部（４１）は中空軸から離れ、回転子に圧接する。回転子（１１）は中空軸（１９）の駆動部として動作する。

Description

【発明の詳細な説明】 媒体を送るポンプ 本発明は、請求項１の導入部分にしたがって媒体、特に、ガスと液体の混合体 を送るポンプに関する。 最新技術の中でも多種多様なポンプが周知である。たとえば、ラジアルピスト ンポンプには、ハウジング内の中心からそれた位置にシリンダブロックが備えて ある。シリンダブロックには、シリンダブロックの回転中に行程動作を実行する 複数のピストンが放射状に並べてある。通常は、こうした複数のピストンはハウ ジング内に複数のローラで支持されている。シリンダブロックは、このハウジン グを貫通する駆動軸により駆動され、その外部に配置されている電動モータに接 続されている。 こうした複数のラジアルピストンポンプには、その構成、具体的には、シリン ダブロック内の複数のピストンの誘導が比較的複雑になるという欠点がある。さ らに、こうした複数のピストンには、ガス液体混合物、特に、原油を送るときに 問題が発生する。 さらに、駆動側では、比較的広い空間をモータと駆動軸用に確保しなければな らず、ハウジングの軸開口の軸密封時になんども問題が発生する。 したがって、本発明の目的は、ガス液体混合体を送るのに使用できる小型で単 純な構成のポンプを提供することにある。 この目的は請求項１の特徴により達成される。 本発明による解決方法では、互いにはめ込まれた２つの軸が使用されており、 これらの軸は互いに離れ偏心してハウジングに取り付けられている。内側の軸は 半径方向に移動可能な変位器を複数個備えている。これらの移動可能な変位器は 、好ましくは、内側の軸の周面の放射孔に案内され、孔の底部と共に変位器室を 形成する。孔の底部と変位器の対抗する内側面の間に配置されたバネにより、こ の変位器は外側の軸の内周面に押し付けられる。内側の軸の偏心構成のために、 回転中に、孔の底部と外側の軸の内側の周面の間の距離が連続して変化するので 、変位器は半径方向に移送され、その結果、変位器室の空間が連続的に変化する こ とになる。 しかし、内側の軸は直接ではなく間接的に外側の軸により駆動される。外側の 軸は電動モータの電機子の巻き線を備えるのが望ましい。 上記の設計の利点は、実際のポンプがポンプの電動モータに統合されているの で構成を極めて小型化できることである。 好ましくは、同時に電動モータの回転子である外側の軸の内周面上の複数の変 位器は内側の軸の駆動器として動作する。さらに利点を発展させると、これらの 変位器を回転子と摩擦接触させることができる。その結果、偏心位置の内側の軸 の駆動は極めて低いコストで実現可能である。 好ましくは、媒体が一方の端部から内側の軸に供給され、他端部から放出され るので、実際、この媒体は内側の軸を線形に流れる。結果として、ポンプを使用 しても、パイプライン中に問題が発生しない。 本発明の他の実施例では、複数の変位器が備えられ、周面上に分配されており 、単純な方式で移送容量が増大する。 本発明の他の実施例は従属項に示されている。 以下に、以下の図面を参照して本発明がより詳細に説明される。 図１は、本発明によるポンプの長手方向断面構成図である。 図２は、１つの変位器の長手方向構成図である。 図１に示すポンプ１は、ポンプハウジング３から構成される。このハウジング ３は、たとえば、円筒形である。ポンプハウジング３の両長手側部はねじ止め式 カバー５により密封されている。 ポンプハウジング３内に電動モータがまるごと収まっている。図１では、分か りやすくするために、固定子の巻き線７と電機子または回転子の巻き線９だけが 概略的に図示されている。こうした電動モータ（好ましくは直流電動モータ）の 他の必要な構成要素は専門家には周知であるので、本明細書ではこれ以上記載す る必要はない。 電機子の巻き線９は、軸１１の周面に備えられている。軸１１は、以下の記載 では、単に回転子と呼ばれる。回転子１１は、軸受け、好ましくはころがり軸受 けにより各カバー５の対応する孔に回転可能に装着されている。したがって、回 転子１１は、長手軸１７を中心に回転することになる。 回転子１１内には他の軸１９が並べてあり、軸１９の外径は回転子１１の内径 より小さい。 両カバー５に備えてある孔２１により軸１９が回転可能に装着される。孔２１ の直径は孔１３より小さく、（カバーの外側に向かってみて）孔１３に連結する ようになっている。軸１９の回転自在支持は軸受け２３により確保される。 しかし、孔１３と孔２１は同軸ではなく、互いに偏心している。孔１３の長手 軸１７は孔２１の長手軸２５に対して量ｖ分偏っている。 回転子１１と軸１９は回転対称なので、この偏心構成では、軸１９の外周面２ ７と回転子１１の内周面２９の間の距離が（周方向からみると）２ｖの範囲で変 化する。 軸１９の周面２７には、半径方向に並んでいる複数の凹部、好ましくは孔３１ が備えられている。これらの孔３１は、管路３３により、長手方向に軸１９内を 通る管路３５と連通している。 こうした孔３１の拡大図が図２に示してある。変位器３７は、変位器３７が半 径方向に移送されるように孔に誘導される。この変位器の形状はビーカー状であ り、開口部３８は孔３１の底部３９に向いている。 孔３１に変位器３７を確実に誘導するには、変位器の外径を孔３１の内径より ほんの少し小さくすることである。球状であるのが好ましい変位器３７の閉鎖端 部は回転子１１の内周面２９に向けられている。好ましくは、点形状の耳部４３ が球面状端部の真ん中に備えられ、周面２９との接触点として動作する。 孔底部３９への変位器３７の支持は、変位器３７の閉鎖端部まで上方向に延在 するバネ４５により確保される。 このバネは、内周面２９に対して変位器３７を固く圧接するよう動作する。 変位器３７の内部空間は、下方の孔部分と共に変位器室４７を形成し、その空 間容量は、外周面２７と内周面２９間の距離ｄに応じて変化する。軸１９と回転 子１１の間の空間の外部との密封は、Ｏリングにより実行される。このＯリング は、孔３１の壁部の対応する溝にはめ込まれている。 前述のように、軸１９の回転中に、外周面２７と内周面２９の間の距離ｄが量 ２ｖ分速続して変化する。変位器３７がバネ４５により内周面２９に対して連続 して圧接されるので、上述の距離の変化は、孔３１中の変位器３７の行程動作を ２ｖ分引き起こすことになる。この行程動作により、変位器室４７の空間容量が 変化する。この効果は媒体を送りだすのに利用される。空間容量を増加させると 、液体が管路３３を通って変位器室２７に吸引され、その後空間容量を減少させ ると、液体が再び放出される。 内周面２９と摩擦接触している複数の変位器３７が回転力を軸１９に伝達する ことで、軸１９は回転子１１により駆動されることになる。変位器３７の閉鎖端 ４１とバネ４５の対応する構成とを適切に選択することで、周面２９が変位器３ ７上を滑って離れていくのが防げる。 本件のように、通常の機能に加えて、上記複数の変位器が駆動器またはトルク 伝達器としても動作する。すなわち、回転子１１と軸１９の間に接続部品を追加 する必要はないので、構成を極めて単純かつ小型にすることができる。 しかし、回転子１１から軸１９への回転力を伝達するためにさらに他の手段も 備えることができる。この手段は、たとえば、回転子の内周面上の複数の止め部 があげられる。 ポンプ１の汲み出し動作を図１を参照してこれから説明する。 くみ出される媒体、たとえば、原油と天然ガスの混合体は、カバー５の開口部 ５１を通って軸１９の管路３５に流れる。軸１９が回転するので、管路３５中の 媒体も回転することになり、その間に（遠心力の結果として）液体とガスが分離 される。さらに重い媒体、たとえば、原油は管路３５の壁部付近に集まるが、ガ ス状の媒体は真ん中に集まる。変位器３７の吸引段階では、その媒体は管路３３ を介して変位器室４７に吸引され、その後の放出段中に、その媒体は再び管路３ ３を介して管路３５に押し出される。吸引側と押出し側を分離するために、複数 の逆止弁５３が（図では概略的に示されているだけであるが）管路３５に備えら れている。 放出された媒体は、次いで、図の矢印で示してあるように、開口部５１の反対 側に配置されているカバー５の他の開口部５５の方に向かって管路３５を通って 流れる。 図１に示す複数の逆止弁５３の間の領域では、管路３５が隔壁５７により分割 されている。上方の部屋は変位器室の上部位置と連通し、下方の部屋は変位器室 の底部と連通している。たとえば、このようにして、上部位置変位器により放出 された媒体が、底部位置吸引変位器の変位器室に入ることはなくなる。 通常は、吸引変位器と放出変位器を分けるにはさらに他の方法も可能である。 たとえば、１つの変位器の共通管路３３の代りに２つの別れた管路を備えるこ とが考えられる。吸引管路は開口部５と連通し、放出管路は開口部５５と連通し ている。しかし、この方法でも、複数の逆止弁を吸引および放出管路システムに 備えなければならない。 図１に示すポンプの汲み出し容量は、放出器の数を増やせば増大できる。 本ポンプは、最も広範な適用分野と圧力範囲で使用可能である。 さらに、媒体の流れを逆転させることで、上述のポンプをモータとしても使用 可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０４Ｂ 27/04 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，Ａ Ｌ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ， ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ハウジング（３）、前記ハウジング（３）に取り付けられた回転子（１１ ）、前記回転子に対して偏心状態に前記ハウジングに取り付けられた中空軸（１ ９）、ならびに前記中空軸（１９）に並べられた少なくとも１つの変位器（３７ ）とを備え、前記変位器の端部（４１）が前記中空軸から出て前記回転子に接し ている、媒体、特に、ガス液体混合体を送るポンプであって、前記回転子（１１ ）が前記中空軸（１９）の駆動器として動作することを特徴とする前記ポンプ。 ２． 駆動器が前記回転子（１１）と前記中空軸（１９）の間に配置されている ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。 ３． 前記変位器（３７）が駆動器として動作することを特徴とする、前述の請 求項の任意の項に記載のポンプ。 ４． 前記変位器（３７）が前記回転子（１１）と摩擦接触することを特徴とす る前述の請求項の任意の項に記載のポンプ。 ５． 前記中空軸（１９）が媒体供給および媒体放出として動作することを特徴 とする前述の請求項の任意の項に記載のポンプ。 ６． 前記変位器（３７）が前記中空軸（１９）の適切な半径方向の凹部（３１ ）に習動可能に案内されることを特徴とする前述の請求項の任意の項に記載のポ ンプ。 ７． 前記変位器（３７）がバネによる前記凹部（３１）の底部（３９）上に支 持されていることを特徴とする前述の請求項の任意の項に記載のポンプ。 ８． 前記変位器（３７）の周面に密封要素（４９）が備えてあることを特徴と する前述の請求項の任意の項に記載のポンプ。 ９． 前記凹部が前記媒体供給と前記媒体放出と連通し、前記媒体放出部および ／または媒体供給部が逆止弁で形成されることを特徴とする前述の請求項の任意 の項に記載のポンプ。 １０．複数の変位器（３７）が前記中空軸（１９）に並べられていることを特徴 とする前述の請求項の任意の項に記載のポンプ。 １１．前記複数の変位器は前記中空軸（１９）の長手および／または周方向に均 等に配置されることを特徴とする前述の請求項の任意の項に記載のポンプ。 １２．前記回転子（１１）が電動モータ（７、９）の一部であり、前記媒体供給 と放出が前記電動モータに対して軸方向に発生することを特徴とするる前述の請 求項の任意の項に記載のポンプ。 １３．前述の請求項１ないし１２の任意の項に記載のポンプのモータとして使用 。