JPS58152186A - 遠心ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に遠心流体ポンプの分野に関するもので、
更に詳細には往復動型圧縮機に使用する遠心オイル・ポ
ンプの分野に関するものである。

垂直方向に配位された往復動型圧縮機には軸受と他の可
動部品を潤滑するためオイルの流れを供給する遠心オイ
ル・ポンプが含まれていることが多い。この場合オイル
は溜めから吸引され、クランク軸の長さ方向穴内を上昇
し、当該穴からオイルは軸受の面に配布される。遠心ポ
ンプの性能はクランク軸の速度に関連しておシ、性能の
向上はクランク軸の速度が早くなることにより得られる
。

単純な推進装置と比較的複雑な推進装置の両者を含む各
種形式の遠心ポンプが過去において使用されて来ている
。米国特許第３．９３４．９６７号に説明されている冷
凍圧縮機においては駆動軸に傾斜した長手方向穴が含ま
れ、その開口部が圧縮機のオイル溜め内のオイルに配設
される。軸の回転によってオイルが穴内を上方向に吸引
される。米国特許第３．３９６．９０３号には軸の軸線
に対して偏心するテーパーが付けられた穴が図解され、
その説明が行なわ机ている。米国特許第３．６１０．７
８４号にはオイルを穴内に供給する円錐形状のインペラ
一本体が図解してあり、米国特許第’３，５６３．６７
７号にはドーム型のインペラーが開示しである。この後
者の特許にはオイルを推進させるΩを助ける目的で［ド
−ム」形の角度付き円板も開示しである。

幾分更に詳細な２段階型の遠心ポンプも使用されて来て
いる。インペラーはクランク軸の端部に機械加工可能で
あり、軸の底端部に環状入口を含み、当該入口たる溝は
ポンプの周縁部に対して水平に延在する半径方向穴と連
通ずる。先行技術の２段階型遠心ポンプにおいては、環
状入口溝がクランク軸の端面に対して直角の実質的に平
行な側壁を有していた。環状溝内のオイルは遠心力によ
って半径方向孔゛を通って外方へ放出され、当該オイル
はクランク軸の底部を包囲する）・ウンングの室に捕集
される。当該室からオイルは端板のテヤンイ・ル内に流
入し、クランク軸の穴に移送され、当該穴を通って当該
オイルは軸受に送られ、圧縮機を潤滑する。その大部分
に対してこれらの型式のポンプは比較的高速度の圧縮機
で適当に作動するが、ポンプの性能はクランク軸の速度
に関係があるところから遠心ポンプに対する先行技術の
設計による性能は速度の遅い圧縮機に対しては不適当で
あることが証明された。低速度の圧縮機での上方軸受の
潤滑を適当にするには先行技術の形式の遠心ポンプは必
ずしも作動／ステム内で達成可能とは限らない最大効率
又は最大効率附近で作動しなければならない。

遠心ポンプのポンプ容量を高めるためポンプの流入領域
に各種型式の羽根が使用されて来ている。

当該羽根はオイルを溜めから捕集する捕集体として機能
する。羽根を追加すると、ポンプの性能が向上するが羽
根の使用には各種の不利な点も伴なって発生する。入口
領域に羽根を恒久的に取付けることは羽根の取れる結果
、圧縮機に和尚の損傷が生ずる点で致命的である。更に
羽根はオイルを　。

溜めから効率的に捕集するためポンプ内に角度を以って
位置付けられる。圧縮機が所期の方向から逆方向に作動
すると、ポンプは作動せず一著しい圧縮機の損傷が迅速
に発生する牛ととなる。従って、不本意な据付は上の誤
差が著しいコスト高となる圧縮機の損傷となる。

従って、本発明の主要目的の１つは低速度の圧縮機での
上方軸受の潤滑を適当に行なうためヘッドと流れの性能
が改良された遠心オイルｅポンプを提供することにある
。

本発明の他の目的は別々に取付けられる羽根を使用せず
にポンプの性能を高め、かくしてその結果中ずる羽根の
取れることと圧縮機の損傷の可能性を無くすようクラン
ク軸の端部に機械加工又は他の方法によシ形成可能な遠
心オイル・ポンプ用のインペラーを提供することにある
。

本発明の他の目的はクランク軸のいずれか一方の回転方
向で等しく且つ十分に作動し、かくして据付けの誤差の
点でも圧縮機の軸受の潤滑を確実にし、それが捕集され
た気体を適当に排気させてポンプ内でのペーパー・ロッ
クを阻止するような遠心オイル・ポンプを提供すること
にある。

これらの目的及び他の目的は本発明においては圧縮機の
クランク軸の端部に機械加工されるオイル・インペラー
を提供し、当該インペラーに環状入口溝と複数個の半径
方向に延在する水平トンネルを備えることにより達成さ
れる。当該溝にはクランク軸の底面に溝開口部を有し、
溝の深さを定めるため開口部よシ狭まい対向面を有して
いる。

当該溝はトンネル壁の一部分を真下からの流体の流れに
露呈する様式でトンイ・ルと交差する。一実施態様にお
いては、溝の外側側壁全体がトンイ・ルを横切って内方
向に傾斜しており、第２実施態様においては外側側壁が
クランク軸の底面に対して直角であシ、底面からトンイ
・ルの底部の面に延在する第１部分を含み、外側側壁の
第２部分が前述した面から内方向ヘトン不ルの中間線に
より定められる面の附近迄傾斜している。外側側壁の残
りは全体的に底面に対して直角になっている。対向する
溝の面は全体的に凹状であシ、クランク軸が垂直に配設
される際トンネルの上方レベルの上方で捕集される気体
が集められるような領域を形成する。当該領域からの排
気開口部は気体がポンプから逃げ得るようにし、キャビ
テーンヨン又ハべ−バー・ロックを阻止する。溝内のオ
イルはトンネルを通って外方へ送られ、インペラーを包
囲するハウジング内の室に集められ、オイルはシールを
介してポンプ端板内のテヤンイ・ルに送られてインペラ
ーを使用するポンプの作動中に慣用的な様られるように
なる。

本発明の他の目的及び利点については以下の詳細な説明
及び添附図面から明らかとなろう。

ここで図面、特に第１図を更に詳細に参照すると、番号
１０は本発明を具体化している遠心オイル・ポンプ１２
を有する往復動型圧縮機を表わし、尚該ポンプは垂直に
配位されたクランク軸１４の下端部に配設されている。

ポンプはオイルヲ含ム溜め１６内で作動し、遠心オイル
・ポンプ１２により移動されるオイルはクランク軸の軸
方向穴１８内を圧縮機の潤滑個所迄上昇する。

遠心オイル・ポンプ１２にはクランク軸の端部に配設さ
れてり。ランク軸の回転に伴なって回転しオイルを溜め
から捕集して当該オイルを遠心力により外方へ推進させ
る全体的に番号２０で表わされたオイル・インペラーが
含まれている。本発明のインペラーは機械加工又は他の
製造技術によりクランク軸の一体構造部品としてクラン
ク軸の端部に形成出来る。インペラーの実質的に平面状
の底面２４には環状溝２２が設けてあり、複数個の半径
方向に延在するトンネル２６が当該環状溝とインペラー
の周縁部の間に配設されている。図面に示されたトンネ
ルは実質的に水平であシ、各々トン坏ル入ロ開口部２６
ａと、トンネル出口開口部２６ｂを含む。当該入口開口
部は端部又は底面２４からインペラー内に内方向に配設
され、軸方向穴１８から半径方向外方に配設されている
。出口開口部はインペラーの周縁部内に配設しである。

溜め内のオイルは溝開口部２８を通って溝内に流入する
ことが出来、トンネル２６を通ってインペラーの周縁部
迄外方向に推進される。第１図乃至第６図に示した実施
態様において環状溝は平面状の底面２４に対し実質的に
直角の内壁３０、平面状の底面に対し相対的に成る角度
を以って配設された外壁３２、当該内壁と外壁の間の凹
状対向溝面３４によシ定められている。対向溝面は主と
して製造を容易にする目的から選択されている図示の凹
状形状以外の形状に作成することが出来る。

トンネル２６と環状溝２２は凹状対向溝面３４の附近で
当該溝面に対し隔置された関係を以って交差し、インペ
ラーが第２図及び第４図に最も明瞭に図解される如く垂
直位置で作動する際、オイル内に捕集された気体は対向
溝面により全体的に定められているトンネルの上方の領
域に集まることが出来る。排気通路３６がクランク軸に
配設してあり、当該通路からの排気出口は気体がポンプ
から逃げることが出来るようにし、かくしてキャピテー
ンヨノ又はペーパー・ロックを阻止スる。

試験の結果、インペラーの寸法上の仕様を変えることが
出来、その結果、ポンプ性能に異なる効果のあることが
判明した。従って、環状溝の深さと幅、トンネルの直径
と個数、インペラーの底面に対する外壁の相対的角度を
変化させてインペラーが作動する環境により与えられる
現存の物理的な諸制限に合うようにすることが出来る。

クランク軸の速度、所望のヘッド、所望の流量等といっ
た異なる条件下での他の変更例の場合より一部の変更例
が良く作動するか又は悪く作動することが判明している
。

利用可能な多様性が大きいことを念頭に置けば、十分に
作動するものと判明している１つのインペラーに対し仕
様上の一部の仕様が与えられることになる。長さが５６
．５鋼（２２，６ｉｎ）あり、１７５０ｒ、ｐ、ｍで作
動するクランク軸が往復動型圧縮機内に垂直に配設され
、クランク軸内の軸方向穴が潤滑油を配布する。インペ
ラーの環状入口溝は幅が約１．７　ｔａｒ　（０，６８
ｉｎ）ある溝開口部を有し、内壁と外壁の直径が各々１
．８　ＣＴｆＬ　（０，７２ｉｎ）及び３．５”　（１
，４０ｉｎ）の直径を有し、溝は最大深さが１”　（０
，４０ｉｎ）である。トンネルの中間線は底面２４から
０．６５　ｃｒｎ（０，２６ｉｎ）あり、直径が０．６
２５ａｒＬ（０，２５ｉｎ）の等間隔に隔置された８個
のトンネルが使用される。直径が０．７５　ｃｒｎ（０
，３０ｉｎ）ある６個の孔も試みられ、十分に作動する
ことが判明した。本実施態様においては、外壁は垂直か
ら約２５傾斜している。

インペラーを使用するポンプには更にインペラーを包囲
しトンイ・ル２６から外方に放出されるオイルを受入れ
る室４２．４４．４６が含まれるノ・プの端板５０の間
には／−ル４８が配設してあり、当該シールと端板はボ
ルト５１によりハウジング４０に締付けである。シール
内の孔５２．５４は流体を室から端板内のチャンネル５
６へ流すことが出来る。その他、／−ルはインペラーの
端部とハウジングを被覆するので室中のオイルはチャン
ネル内にのみ流入出来る。シール４８には組立てたポン
プ内の軸方向穴１８と整合してハウジングの室からチャ
ンネル５６に流入するオイルを当該穴に流入させて上方
へ流し得る中央開口部５８も含まれている。端板５０内
のオイル流入開口部６０゜６２はシール内のオイル流入
開口部６４．６６と整合しており、かくしてインペラー
が溜め内のオイルに浸漬される際溜め内のオイルに環状
溝２２を露呈させる。

今迄知られている対称的な形状の環状流入溝を利用する
比肩し得る寸法のポンプと比較した際、−前述したイン
ペラーを利用する遠心ポンプは著しく大きいヘッドと流
量性能を有することが判明し。

ており、ポンプはラジアル羽根を利用する今迄知られて
いる遠心ポンプと比肩し得る作動を行なう。

本発明のインペラーは以前知られたランアル羽根を使用
するインペラーに対して好適であるのでインペラーはク
ランク軸の端部に完全に機械加工が可能であり、かくし
てラジアル羽根の個別的な取付けを必要とするポンプの
高価で固有の欠陥を生ずる可能性が無くなる。

ポンプ性能の向上はトンネル壁の少なくとも一部分をそ
の真下からのオイルの流れに露呈させる結果になるもの
と思われる。トンネルのラインを横切って溝の外側側壁
に角度を付けると、トンネルの内側端部における底部を
開くことによりこの効果が生じる。従って、残りの露呈
されるトンネル壁はオイルの捕集とそのオイルをクラン
ク軸の速度迄加速させる際羽根として作用する。他の環
状流入溝形状が試みられて異なる結果を生じた。

第７図、第８図、第９図に図解しである改変型の実施態
様は環状流入溝の形状のみという点が本明細書で前に説
明したものとは異なっている。この改変した実施態様に
おいて外壁にはクランク軸の端面に対し実質的に垂直で
端面に最も近いトンネル２６の線により定められる平面
に近い個所へ端面から延在している部分７０が含まれ−
ている。次に側壁は番号７２で表わされた部分を越えて
内方向にトンネルの中間線で示される平面附近迄傾斜し
ている。側壁の残りの部分７４は再度実質的にクランク
軸の端部に対して直角であり、凹状の対向溝面迄延在し
ている。成る条件下においては、第７図、第８図、第９
図に図解した改変型溝形状が成る測定されたヘッドと流
量の出力で以前説明したものより性能の点がすぐれてい
るが、前述した形状内に溝を正確に機械加工することが
困難である結果、先に開示した形態が全体的に製造上の
点からは望ましいものである。

第１０図に示した更に別の実施態様においては外壁が端
部からトンネルの中間線附近迄延在する部分８０に沿っ
て端面に垂直にされた。外壁は中間線から対向溝面迄部
分８２に沿って角度を以って配設されている。初期の試
験の結果、この実施態様は本発明の先に説明した実施態
様と同様には作動しなかったが、本実施態様では前に使
用された直線状の壁の溝より性能的にすぐれていた。

溝に対する各種の設計の性能に関する説明は真下から得
られるオイルに露呈されるトンネルの表面積に関してで
ある。表面積が広くなればなる程、溝に配設される羽根
状体は大きくなる。従って、下側からのオイルの流れに
露呈されるトンネルの表面積が広い第２実施態様は他の
２つの実施態様より性能的にすぐれており、露呈される
トンネル、の壁の表面積が最も狭まい第３実施態様は３
つの実施態様の中で最も効率が悪かった。

本発明を具体化している遠心オイル・ポンプの使用と作
動にあたって端板５０、シール４８及びハウジング４０
はポルト５１により共に固定保持され、溜め１６内のオ
イルは端板とソール内の各々のオイル流入開口部６０．
６２．オイル流入開口部６４．６６を通って流れること
が出来る。従って、オイルは入口の環状溝２２内に流れ
、インペラーの回転に伴ない当該オイルは羽根状露呈ト
ンネル壁により捕集され、迅速にクランク軸の速度迄加
速され、オイルはトンネル２６を通って外方へ放出され
る。オイルは室４２．４４．４６に集まり、当該室から
オイルはシール４−８の孔５２゜５４を通って端板５０
のチャンネル５６内へ流入する。オイルはチャンネル５
６に沿ってその中心部分に向って流れ、シールの中央開
口部５８を通過しクランク軸の軸方向穴１８内を上昇す
る。捕集された冷媒ガスは対向する溝面により定められ
る領域内のトンネルの上方に集まることが出来、当該領
域から当該ガスは排気通路を通って逃げることが出来る
。

比較的遅い作動をする圧縮機においては、本明細書で開
示したインペラーの実施態様が全て前に使用された対称
的形状の環状流入溝ポンプと比較した際、著しく高いヘ
ッドと流量の出力の性能を提供し、本発明のインペラー
はクランク軸の端部で完全に機械加工が可能という付加
的な利点を有し、かくしてクランク軸とインペラーの個
別的製造という必要がなくなり、従ってその要求される
取付けも不要となる。角度の付いたラジアルばねは必要
でないので、羽根の取りはずしから生ずる損傷の危険性
が無くなる。更に、本明細書で開示したインペラーはク
ランク軸のいずれか一方の方向の回転でも同等に十分良
く作動し、かくして圧縮機の不適酒な据付けや逆方向の
作動により発生する圧縮機の損傷の可能性が無くなる。

本明細書で遠心ポンプ・インペラーに対する一実施態様
と多数の改変例を図示し且つ詳細に説明して来だが、本
発明の範囲から逸脱せずに他の各種の変更が可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具体化している遠心オイル・ポンプ
を有する往復動型圧縮機の部分的に破断し部分的に横断
面を以って表わす立面図。 第２図は、第１図の２−２線における第１図に示したオ
イル・ポンプの横断面図。 第３図は、第２図の３−３線におけるポンプの水平断面
図。 第４図は、第２図の４−４線における遠心オイル・ポン
プの垂直断面図。 第５図は、第２図の５−５線における第２図に示した遠
心オイル・ポンプの水平断面図。 第６図は、第４図の６−６線における第４図に示したポ
ンプの横断面図。 第７図は、第２図と同様の図であるが、本発明の改変し
た形式を示す横断面図。 第８図は、第７図の８−８線における第７図に示したポ
ンプの横断面図。 第９図は、第８図の９−９線における第８図に示したイ
ンペラーの横断面図。 第１０図は、本発明の別の改変形態を示す部分横断面図
。 主要部分の符号の説明

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）遠心力によりオイルを上方へ送るため内部に長手方
   向の穴を有する全体的に円筒形の本体と、前記本体の端
   部に開口部を有する前記穴と、長さ方向軸線の周りに回
   転自在になっている前記本体と、前記本体の周縁部に出
   口を有し前記本体の端部から前記本体の内部へ且つ前記
   穴と前記周縁部の間に流入部を有する前記本体内に配設
   せる複数個の半径方向に延在するトンネルと、前記本体
   の前記端部に溝開口部を有する環状オイル流入溝と、前
   記溝の深さを定める対向する溝面と、前記溝開口部よシ
   狭まくなっている前記対向する溝面と、前記溝の幅を定
   める内側と外側の側壁と、前記トンネルと交差する前記
   外側側壁と、トンネルの長さ方向延在部の少なくとも一
   部分に沿って前記トンネルと連通し、かくして前記トン
   ネルの一部分をそのトンネルの真下から流体の流れに霧
   呈せしめ、前記トンネルの内側端部を実質的に羽根とし
   て機能させ得るようにした前記溝と、前記トンネルから
   外方へ放出されるオイルを受入れる室を有するハウジン
   グと、オイルを前記室から受入れ、オイルを前記穴の前
   記開口部に向けるチャンネルを有する端板から構成した
   ことを特徴とする遠心オイル・ポンプ。 ２〕　前記溝の前記外側側壁が実質的にその全長に沿っ
   て内方向へ傾斜している特許請求の範囲１）項に記載の
   遠心オイル・ポンプ。 ３）前記外側側壁がその長さの一部分に亘って前記本体
   内で内方向へ傾斜している特許請求の範囲１）項に記載
   の遠心オイル・ポンプ。 ４）前記対向面が凹状になっている特許請求の範囲１）
   項、２）項又は３）項に記載の遠心オイル・ポンプ。 ５）前記トンネルが前記本体内で等間隔に隔置され、前
   記開口部と前記対向面の間で前記溝と交差し、排気通路
   がその周縁部から前記対向面迄前記本体内に配設されて
   いる特許請求の範囲４）項に記載の遠心オイル書ポンプ
   。 ６）前記外側側壁が前記本体の前記端部に最も近い前記
   トンネルの点により定められる平面に近い個所から前記
   トンネルの中間線により定められる平面附近艦内方向に
   傾斜している特許請求の範囲工）項に記載の遠心オイル
   番ポンプ。 ７）前記対向面が凹状になっている特許請求の範囲６）
   項に記載の遠心オイル・ポンプ。 ８）前記トンネルが前記本体内で等間隔に隔置され前記
   開口部と前記対向面の間で前記溝と交差し、排気通路が
   その周縁部から前記対向面造本体内に配設されるように
   した特許請求の範囲７）項に記載の遠心オイル・ポンプ
   。 ９）全体的に垂直方向に配位された長手方向軸線の周り
   に回転自在の全体的に円筒形状にされた本体と、前記本
   体の底端部に開口部を有し、前記本体内で上方向に延在
   する穴と、前記穴から半径方向外方の入口部と前記本体
   の周縁部にある出口部を有する複数個のトンネルと、前
   記本体の前−記一端部内に溝開口部を有する環状入口溝
   と、前記開口部から前記対向面迄延在する前記溝と内側
   及び外側溝側壁の深さを定める対向する溝面と、トンネ
   ルの長手方向延在部の一部分に沿って前記トンネルと連
   通し前記トンネルの長手方向延在部の前記部分の下側か
   ら酒該トンネルと連通して前記トンネルの内側端部をそ
   の真下から流体の流れに露呈せしめる前記環状入口溝か
   ら構成したことを特徴とする遠心オ゛イル争ポンプ・イ
   ン−ミラー。 １０）前記外側側壁が前記溝開口部から前記対向溝面艦
   内方向に傾斜している特許請求の範囲９）項に記載の遠
   心オイル嗜ポンプ・インペラー。 １１ン　　前記外側側壁が前記本体の前記端部に最も近
   い前記トンネルの点により定められる平面に近い個所か
   ら前記トンネルの中間線に近い個所へ内方向に傾斜して
   いる特許請求の範囲９）項に記載の遠心オイル・ポンプ
   ・インペラー。 １２）前記対向面が凹状になっている特許請求の範囲９
   ）項、１０）項又は１１ン項に記載の遠心オイル・ポン
   プ・インペラー。 １３）排気通路が前記対向面と前記本体周縁部の間で前
   記本体内に配設されている特許請求の範囲１２）項に記
   載の遠心オイル・ポンプ・インペラー。 １４）溜め内のオイルに浸漬される実質的に垂直方向に
   配位されたクランク軸の端部にて作動する往復動型圧縮
   機に見られる型式のもので、オイルをインペラーの周縁
   部に移送する複数個の半径方向に延在するトンネルを有
   する２段階遠心オイル・ポンプ・インペラーであって、
   オイルを前記トンネルに供給する入口装置と、前記装置
   が軸の底端部に環状開口部を有する環状入口溝と、前記
   開口部より狭まくなっている対向溝面と、内側及び外側
   の側壁を含み、前記溝がト４イルの軸線に対し直角工な
   い線に沿って前記トンネルと交差し、トンネルの少なく
   とも一部分をその真下からオイルの流れに露呈せしめる
   ようにした遠心オイル−ポンプ−インペラー。 １５）前記外側側壁が実質的にその全長に亘シ内方に傾
   斜している特許請求の範囲１４）項に記載の遠心オイル
   ・ポンプ自インペラー。 １６）前記外側側壁がその長さの一部分に亘り内方向に
   傾斜している特許請求の範囲１４）項に記載の遠心オイ
   ル嗜ポンプ・インペラー。 １７）前記対向面が凹状になっている特許請求の範囲１
   ４）項、１５）項又は１６）項に記載の遠心オイル・ポ
   ンプΦインペラー。 １８）　　前記外側側壁が軸の端部に最も近い前記トン
   ネルの点によシ定められる平面に近い個所から前記トン
   イ・ルの軸線に近い個所へ内方向に傾斜している特許請
   求の範囲１４）項に記載の遠心オイル・ポンプ・インペ
   ラー。 １９）前記対向面が凹状になっている特許請求の範囲１
   ８）項に記載の遠心オイル・ポンプ・インペラー。