JPS5945840B2 - 回転ポンプおよびモ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転ポンプ兼モータに関し、特に、回転イン
ペラを備えたポンプ兼モータ並びにインペラの端部を密
封するための手段に関する。

例えば歯車ポンプのような回転ポンプ兼モータは、互い
に噛合う歯車の形とした１対のインペラと、各インペラ
の外周の一部分を密に囲包し、ポンプの低圧側の流体を
捕捉し、該流体をポンプの高圧側へ移送するようにイン
ペラの歯と協同するようにしたケースとから成る。

噛合した歯は、ポンプの吸込側と吐出側との圧力差によ
り両インペラの間を通って流体が逆流するのを貼止する
。

また、回転するインペラの端部とケースとの間の逆流を
抑制するための端板が設けられている。

このようなポンプおよびモータに随伴する大きな問題は
、端板が、逆流を防止するのに十分なほど緊密に、しか
も、イ：ンペラが焼付き停止されることがない程度に弛
く装着されるように該端板を調節することである。

インペラは一般に鋼で形成されており、端板は青銅で形
成されているの刀、温度上昇により膨張する□割合が青
銅の方が錆止り高いのでそれを補償するために端板の径
をインペラより小さくしておかねばならないという更に
複雑な問題がある。

更に、密閉された端板は、そのインペラのある側とは反
対側の面にポンプの吐出側からの流体の圧力を作用させ
、インペラの端部に対しそ「浮動」子るよ□うに構成す
ることが姓ましく、誉れによって端板をインペラに対し
て尾液させる平衡圧力を創成し、所望のシールが得られ
るようにする。

しかしながら、インペラに隣接する側の端板の面にかか
る流体圧は、ポンプの吐出側ぺ吸込側とでは大きく異り
、従って圧力の不均衡を生じ、インペラと端板との焼付
きを起す場合が鼠名という点で極めて難しい問題がある
。

これらの問題藏従来から□永年に亘って認識されており
、例えば米国特許第１，９７２，６３２号および第２，
７１４，８５６号にはどの問題に対する解決策力鷹提案
きれている。

これらや提案は―ゆるやかな条件のりとでは良好な機能
を発揮するものであったが、近午の技術においてはポン
プおよびモータの用力番著しく高めることか要求される
ので、上記の問題は、もはや従来の解決法では処理でき
ない段階にきている。

本発明は、極めて高い圧力下においても上記の問題を回
避することのできる新規な回転ポンプ兼モータ構造を提
供する。

より詳しくいえば、本発明は、回転インペラの端部に係
合するための新規な端板を提供するものであり、それに
よって従来の回転ポンプ兼モータでは得られなかった圧
力の均衡化を図るものである。

これらの端板は、対称形であるから、ポンプまたはモー
タを通る流体の流れを逆転することを可能にする。

この圧力平衡作用の向上により端板の寿命が大幅に延長
されるとともに、ポンプの効率を高める。

本発明の好ましい実施形態の回転ポンプおよびモータは
、回転ブンペラ桿、該インペラの一端に当接させた端板
と、該端板およびインペラを囲包するケースとから成り
、該ケースの一部分は、インペラとの間に流体を捕捉す
るようにインペラの一部分の周りに密着嵌合させ、該ケ
ースには１８０°反対側に相対量した吐出口と吸込口を
形成する。

端板の周縁はケースの周面に接触させ、吐出口および吸
湊口の各々に隣接する端板の周縁にそれぞれ少くとも１
つの切欠きを形成し、該吐出口と吸込口の本ころに設け
た上記切欠きと切欠きの間において端板の周縁に少くと
も１つの切欠きを形成する。

これらの切欠き鱒、端板の一方の面から他方の面への流
体の幌通を可能にする。

各切欠きのところにおいて端板の面に谷部分を形成し、
該各谷部分あ間にインペラに圧接するランド部分を形成
し、それによって谷部分と切欠きを分離させる。

このポンプまたはモータは、１対の回転インペラを備え
たものとす：ることが好ましく、端板を８の字形とし、
各インペラの軸線を８の字形端板の１対の円形開口の中
心にそれぞれほぼ一致させる。

インペラに当事する側の端板の前面には８の字形の両端
を横切るようにして蓋部分を形成し、該各谷部分は、各
開口からランド（隆起部分）によって離隔させる。

また、８の字の中心線の両側にそれぞれ１つの谷部を形
成し、各谷部を互いに、かつ、上記円形−口からランド
によって離隔させる。

これらの谷部分は、ポンプ内部からの流体によって加圧
され、吸倚口と吐出口のところの２つの谷部酋は、それ
ぞれ吸込口および吐出口の流体によって加圧され、端板
の両端の谷部分はインペラからの圧力流体によって加圧
される。

これらの流体圧力は、インペラと端板との間に互いに対
抗する力を創生し、それによってインペラの歯車並びに
端板の摩耗を減少させ、可能な作動速度を高め、流体の
加熱を抑制する。

本発明の叙上およびその他の目的、特徴ならびに利点は
、添付図を参照して記述した以下の説明から一層明瞭に
なろう。

添付図を参照すると、１対の互いに噛合した歯車インペ
ラ１１，１２と、それらのインペラの両端を密閉する１
対の端板１３，１４と、該インペラおよび端板の外周を
囲包する中央ケーシング部材１５を有する歯車ポンプ１
０が示されている。

このポンプは、モータとして使用することもできる。

ケーシング部材１５に穿設した連通口１５ａと１５ｂは
、それぞれ選択的にポンプの吸込口または吐出口として
使用される。

端板１３，１４およびケーシング部材１５は、１対の端
部ケーシング部材１６と１７の間に抱持させ、ボルト１
８をケーシング部材１５，１７を通して挿通し、ケーシ
ング部材１６に螺入させることによりそれらのケーシン
グ部材を互いに密封状態に保持する。

ケーシング部材１７の内側面は、１対の円筒状の凹部を
除いては平坦な連続仁た面を有している。

円筒状凹部内には軸受１９，２０を嵌合させる。

軸受１９，２０内にインペラの中央円筒形バブ２２゜２
３をそれぞれ支承させる。

端板１３と１′４とは同一形状であるから、ここでは端
板１４についてのみ詳細に説明する。

端板１４には、バブ２２，２３を挿通するための１対の
開口２４．２５が形成されており１．これらの開口の周
りの端板の裏面には軸受１９，２０の突出端（第１図）
の周面に密に嵌合する端ぐり２６゜２７を形成する。

端板１４の前面は、第３図に示されるように８の字形で
ある。

端板の前面には、各開口２４，２５を囲繞し、それぞれ
対向した半径方向のランド′（隆起部分）３２．３３に
連接した環状ランド３０，３１を形成し、ランド３０と
３１とを連結す名横断ランド３４を形成する。

ランド３０，３１．３２，３３，３４の間の部分は、こ
れをフライス削り等によって削りとり、端板の両端に室
３５，３６を形成し、端板の吸込側と吐出側に室３７．
３Ｂを形成する。

これらの室３５゜３６．３７，３Ｂは、ごく浅いもので
あり、端板１４の面に圧力室を形成する。

室３５，３６を端板１４の周縁を通して裏側に連通させ
るために端板の両端に切欠き３９，４０を設ける。

また、室３７．３８から端板の裏側に連通させるために
端板の周縁の吸込口および吐出口のところに切欠き４１
．４２を設ける。

端板１４の裏面も、第４図に示されるように８の字形で
あり、ケーシング部材１７の平坦面に平行な平坦面を有
している。

端板の裏面には、端ぐり２６と２７を連絡する通路２９
と、１対の溝５０，５１とを形成し、８の字の半円形状
の両外端を中央部分から分割するためのそれぞれ１対の
溝５２，５３と５４，５５を形成する。

溝５０，５１，５２，５３，５４，５５内にそれぞれエ
ラストマー製の密封部材５６，５７５８．５９，６０，
６１を装着し、端板の裏面の両外端を中央部分から分離
して複数の分離したポケットまたは室を形成する。

かくして、端板１４の裏面の吸込口側（第４図でみて右
側）には密封部材５６，６０および６１によってポケッ
トまたは室が画定され、端板の裏面の吐出口側（第４図
でみて左側）には密封部材５７，５８および５９によっ
て別のポケットまたは室が画定される。

各密封部材は、対応する嬌と同じ長さとし、溝の頂部よ
り僅かに突出させ、ケーシング１７の面に密封係合８せ
る・ 。

：端板１４の周縁の各端には、先に述べたように、切欠
き３９．４０が形成されており、中央部分には切欠き４
１，４２が設けらレソいるが、それらの切欠きは、端板
の厚み全体に亘って延長している。

これらの切欠きは、端板１４の一方の面から他方の面へ
の連通を設定することと、作動中熱による端板の座屈を
防止することの２重の機能を果す。

端板１３は、端板１４の構造と同じであり、その取付態
様および作動！４ついては詳しく説明する必要はない。

端部ケーシング部材１６は、反対側の端部ケーシング１
７が端板１４と協同するのと同じ態様で端板１３と協同
する。

作動において、端板あ一端め室３５および溝５２と５３
の間の領域と、端板の他端の室３６および溝５４と５５
の間の領域は、ケーシングとインペラの間の流体によっ
て加圧され、従って、端板の両端部分は完全に平衡され
る。

同様にして、端板の前面の室３７と、端板の裏面の溝５
０，５３゜５５内に装着した密封部材５６，６０，６１
によって画定される第１室とは、切欠き４１を通して互
いに連通し、かつ、ポンプの吸込口１５ａ（第２図）と
連通しているので、室３７および該第１室は吸込口の圧
力を受け、端板の前面の室３８と、端板の裏面の溝５１
，５２，５４内に装着した密封部材５７，５８，５９に
よって画定される第２室とは、切欠き４２を通して互い
に連通し、かつ、ポンプの吐出口１５ｂに連通している
ので、室３８および第２室は吐出口の圧力を受ける。

それによって、端板１３，１４をケーシング部材１６お
よび１７とインペラ１１．１２の間に密封関係をなして
平衡させる。

以上、本発明を実施例に関連して説明したが、本発明は
、ここに例示した実施例の構造および形態に限定される
ものではなく、本発明の精神および範囲から逸脱するこ
となく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな
変更および改変を加えることができることを理解された
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転ポンプ兼モータの縦討面図、第２
図は第１図の線■−■に沿ってみた断面図、第３図はイ
ンペラの端部に係合する側の端板の前面を示す図、第４
図は第３図の端板の裏面を示す図、第５図は第３図の■
−■に沿ってみた断面図である。 １１．１２・・・・・・インペラ、１３，１４・・・・
・・端板、１５・・・・・・中央ケーシング部材、１５
ａ、１５ｂ・・・・・・吸込口と吐出口、１６，１７・
・・・・・端部ケーシング部材、１８・・・・・・ボル
ト、１９，２０・・・・・・軸受、２４．２５・・・・
・・開口、２６，２７・・・・・・端ぐり、３０．３１
，３・２，３３，３４・・・・・・ランド、３５゜３６
．３７，３８・・・・・・室、３９，４０，４１，４２
・・・・・・切欠き、５０．５１．５２，５３，５４，
５５・・・・・・溝、５６，５７，５８，５９，６０，
６１・・・・・・密封部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１対の回転インペラと、該インペラの対応する端部に
   当接する前面を有する端板と、該インペラおよび端板の
   周縁を囲包する第１部分およびインペラのある側とは反
   対側の該端板の裏面を囲包□ する第２部分を有するケーシングと、該ケーシングの第
   １部分と第２部分を着脱自在に結合する固定手段とから
   成る回転インペラポンプまたはモータにおいて、 前記ケーシングの第１部分は、前記インペラとの間に流
   体を捕捉するように該イレペラと密に嵌合し、かつ、前
   記端板の周縁の隣接部分に接触する半円形部分を有し、
   前記端板は、前記ケーシング内においてインペラに対し
   て軸方向に変位自在であり、該１対のインペラのそれぞ
   れの軸線と、同心関係をなす１対の開口を有し、該端板
   の裏面の該各間口の周りに端ぐりを形成し、前記インペ
   ラを担持する軸受を設け、該軸受の非回転外周部をケー
   シングの前記第２部分に固定して前記端ぐり内へ突入さ
   せ、端板の裏面とケーシングの第２部分との間に複数個
   の密封部材を円周方向に間隔を置いて配設することによ
   り該裏面と第２部分との間に該裏面（２作用する圧力を
   制御する複数個の室を形成し、それらの室にそれぞれ対
   応する複数個の室を、前記インペラに当接する端板の前
   面に設けたランドによって該前面に画定して該前面にか
   かる圧力を面制御するようにし、それによって該端板が
   インペラとケーシングの第２部分との間で平衡されるよ
   うに構成したことを特徴とするポンプまたはモータ。 ２ 前記各密封部材を前記端板の裏面の前記端ぐりの周
   りに間隔を置いて形成した半径方向の溝内に担持させた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のポンプま
   たはモータ。 ３ 前記前面の各室は、該前面の一部分を削り取ること
   によって形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   または２項記載のポンプまたはモータ。 ４ 前記端板９前面と裏面とを連絡させるために該端板
   の周縁あ両端および両側部に切欠きを設けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１または２項記載のポンプまた
   はモータ。 ５ 前記インペラの両側に対応するところにおいて前記
   ケーシングに相対向する吸込口と吐出口を設け、該吸込
   口と吐出口の各々に隣接する室を前記端板の前面および
   裏面に形成し、流体を捕捉するケーシングとインペラの
   部分に隣接して端板の両端にそれぞれ室を形成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または２項記載のポ
   ンプまたはモータ。 ６ 前記２つの端ぐりの間に密封部材を担持する１対の
   半径方向の溝を間隔を置いて設けたことを特徴とする特
   許請求の範囲第５項記載のポンプまたはモータ。