JP2015535054A - ポンプ出口に接続されたギャラリ内にフィラーを有する高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

ポンプ本体（１０）と、内部にポンプ本体の少なくとも一部が配置されるポンプハウジング（２２）と、ポンプ本体とポンプハウジングとの間に画定されるギャラリ（３０）であって、ポンプ本体が、ギャラリと連通するポンプ出口（２６）を有し、ポンプハウジングが、ギャラリと連通する出口ポート（３２）を有する、ギャラリと、ギャラリ内に配置されるフィラー（４０）であって、ポンプ出口から最も遠い位置にあるギャラリの少なくとも一部に配置されるフィラーとを備えた高圧ポンプ。

Description

本発明は、高圧ポンプに関し、特に、発電機に油を供給するのに使用するための高圧ポンプに関する。

欧州特許第１４８６６７５号明細書には、航空宇宙用に使用する発電機が記載されている。発電機の軸受に潤滑油を供給するために、また発電機を冷却するために、高圧油ポンプが配設される。高圧ポンプは、遠心ポンプの形態の第１の段を含み、遠心ポンプによって油がリザーバから引き込まれて、内接ギアポンプの形態の第２の段に送られる２段ポンプの形態をとる。内接ギアポンプは、高圧下で油を発電機のマニホールドに送り、上述したように冷却および潤滑を行うためにマニホールドから油が供給される。

実際に、第２の段は、さらに油圧を上昇させるために、互いに直列配置された２つの内接ギアポンプを備えてもよい。

ポンプは、ポンプハウジング内に配置されるポンプ本体を含む。ポンプ本体および／またはハウジングは、ポンプ本体とハウジングとの間に、第２の段の出口と連通した環状ギャラリを画定するように成形され、環状ギャラリは、ポンプハウジングに形成された出口ポートと連通し、油は高圧下で出口ポートからマニホールドに送られる。

内接ギアポンプは、ポンプの出口で脈圧が発生するような性質のポンプである。ポンプの第２の段の出口から最も遠い位置にある環状ギャラリの一部で浸食が発生することがわかった。この浸食は、ポンプ本体ならびに／もしくはポンプハウジングの損傷、および／またはこの点におけるポンプ本体とポンプハウジングとの間に配置される封止部の損傷をもたらし、その結果、そこから油が漏れる可能性がある。したがって、ポンプによる送油量、および油を送る圧力は低下する可能性がある。送油量もしくは油を送る圧力が低下すると、発電機の冷却が不十分になり、および／または発電機の軸受の潤滑が不十分になる。このことは、発電機の損傷が生じる恐れがあるので望ましくないことは明らかである。さらに、発電機は、一般的に、油圧および発電機の温度を感知するためのセンサと、該センサの出力を使用して発電機の動作を制御する制御システムを組み込むので、油の送出が不十分であるために制御システムが発電機を停止させる恐れがある。

欧州特許第１４８６６７５号明細書

本発明の目的は、上述の不利点の少なくともいくつかを克服する、もしくは影響を低減する高圧ポンプを提供することである。

本発明によれば、ポンプ本体と、内部にポンプ本体の少なくとも一部が配置されるポンプハウジングと、ポンプ本体とポンプハウジングとの間に画定されるギャラリであって、ポンプ本体がギャラリと連通するポンプ出口を有し、ポンプハウジングがギャラリと連通する出口ポート有する、ギャラリと、ギャラリ内に配置されるフィラーであって、ポンプ出口から最も遠い位置にあるギャラリの少なくとも一部に配置されるフィラーとを備えた高圧ポンプが提供される。

ギャラリは、環状形態であるのが好都合である。フィラーは、好ましくはギャラリの円周長さの少なくとも約２分の１にわたって伸びる。フィラーは、ギャラリの少なくとも約４分の３の長さにわたって伸びるのが好都合である。フィラーの断面形状は、ギャラリの断面形状と一致するのが好都合である。その結果、フィラーは、ポンプ出口から最も遠い位置にあるギャラリの少なくとも一部を実質的に塞ぐ。

フィラーは、エラストマー材料製であるのが好都合である。例えば、フィラーは、成形されたフッ化炭素の形態にしてもよい。フィラーは、ギャラリ内で締まりばめを形成するのが好ましい。

ギャラリ内のフィラーが動かないようにするために位置決め手段が設けられるのが好ましい。位置決め手段は、ギャラリ内に配設され、フィラーが動かないようにするためにフィラーの端部に当接するように配置される位置決めピンを備えてもよい。フィラーは、フィラーが動かないようにするためにポンプ本体および／またはポンプハウジング内に形成された対応凹部内に受容されるように設計された一体突起を組み込んでもよい。

ポンプ本体とポンプハウジングは、ギャラリに隣接した位置で、例えば、Ｏリングシールを使用して、互いに封止されるのが好ましい。

高圧ポンプは、少なくとも１つの内接ギアポンプを組み込むのが好都合である。

周知の高圧ポンプでは、キャビテーション浸食の結果生じる浸食や摩耗は、圧力スパイクもしくは圧力リップルがギャラリの周囲でポンプ出口から両方向に伝達されることによって引き起こされたと考えられている。フィラーを配設することにより、ポンプ出口から最も遠い位置にあり、上記のようなキャビテーション浸食の影響を最も受けやすいギャラリの一部との接触および／またはそのギャラリの一部の内部の油の量が低減され、その結果、該浸食の発生が低減される。さらに、フィラーにエラストマー材料を使用することで、圧力スパイクを部分的に吸収して、キャビテーション浸食の発生を低減することができる。

例を挙げて、添付図面を参照しながら、本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明の一実施形態の高圧ポンプの断面図である。 図１のポンプの一部を示した図である。 図１のポンプの一部を示した斜視図である。 ポンプの別の部分を示した図である。 修正形態を示した図である。

最初に、図１および図２では、発電機の潤滑および冷却を行うために発電機に油を供給するのに使用するための高圧ポンプが示されている。上述の用途のポンプについて説明するが、本発明は、この点に関して限定的でなく、他の用途での使用も可能であることは理解できるであろう。

ポンプは、略段付き円筒状のポンプ本体１０を備え、駆動シャフト１２はポンプ本体１０を貫通して伸びる。駆動シャフト１２は、一端で、遠心ポンプ１６のロータ１４を支承し、遠心ポンプ１６の動作は、インレットパイプ１８に沿ってサンプ（図示せず）から油を引き込んで、ポンプハウジング２２内に位置するサンプ２０に油を送出する働きをする。ポンプ本体１０は、少なくとも一部はポンプハウジング２２内に配置され、使用時に動かないように固定される。

ポンプ本体１０は、使用時にサンプ２０と連通するポンプ入口２５とポンプ出口２６とを有する内接ギア式ポンプ２４を収容し、内接ギア式ポンプ２４はサンプ２０から供給された油を高圧でポンプ出口２６に送出する働きをする。

ポンプ本体１０は、外周に環状凹部２８を画定し、環状凹部２８は、ポンプハウジング２２と共に環状ギャラリ３０を形成する。図２に示されているように、ポンプ出口２６は環状ギャラリ３０と連通しているので、内接ギアポンプ２４からの吐出量が環状ギャラリ３０に供給される。

図１に示されているように、ポンプハウジング２２は、出口通路３４を介して環状ギャラリ３０と連通した出口ポート３２を含む。したがって、内接ギアポンプの動作は、高圧で油を出口ポート３２に送出する働きをし、油は、必要に応じて、出口ポート３２からマニホールドなどを介して、潤滑および／または冷却のために結合された発電機に送られる。

ポンプ出口２６は、使用時に出口通路３４が環状ギャラリ３０へと開口する点とほぼ位置合わせされる。

ポンプ本体１０には、環状ギャラリ３０に隣接した位置で、Ｏリングシール３６、３８が取り付けられた環状溝が設けられ、Ｏリングシールは、ポンプハウジング２２と当接してポンプハウジング２２と共に封止部を形成し、制御不能に油が環状ギャラリ３０からサンプ２０に戻る、もしくはポンプから漏出して発電機の内部に流入しないようにする。

内接ギアポンプは、使用時に、出口で、圧力リップルもしくは圧力スパイクを発生させる。上述したように、ポンプ出口２６から最も遠い位置にある環状ギャラリ３０の一部で高いレベルの摩耗が生じることがわかった。この摩耗により、封止部が係合するポンプハウジングならびに／もしくはポンプ本体が損傷し、および／またはこの位置で、もしくはこの位置の近くでＯリングシール３６、３８が損傷して、封止部の効果を低減する可能性がある。封止部が損傷する、もしくは封止効果が損なわれることで、ポンプから油が漏出する、もしくは油がサンプ２０に戻り、その結果、油を出口ポート３２に送る送油量および／または油を送る圧力が低下する可能性がある。このことにより、摩耗増大および／または発電機の過熱が生じる可能性がある、もしくは不十分な油圧が感知された結果として結合された制御装置により発電機の電源が切られる場合がある。ポンプ出口２６から最も遠い位置にある環状ギャラリの一部で生じる高いレベルの摩耗は、キャビテーション浸食によって引き起こされると考えられている。圧力リップルもしくは圧力スパイクは、ポンプ出口２６から環状ギャラリの周囲で両方向に伝達され、そのことによりポンプ出口２６から最も遠い点において発生する圧力変動はその他の点において発生する圧力変動より大幅に大きくなると考えられる。この位置において発生する圧力の範囲は、その他の位置において発生する圧力の約２倍となる。したがって、キャビテーション浸食は、ポンプ出口２６から最も遠い点において最も大きくなると考えられ、このことが、この位置における摩耗促進の原因であると考えられる。

本発明のこの実施形態によれば、図１〜図３に示されているように、フィラー要素４０が環状ギャラリ３０内に配置される。フィラー要素４０は、ポンプ出口２６と出口通路３４との間の油の流れを止める、もしくは絞ることになるので、環状ギャラリ３０の全周囲にわたって伸びることができない。したがって、フィラー要素４０は、ギャラリ３０の円周長さの一部のみにわたって伸びる。フィラー要素４０が配置されるギャラリ３０の一部は、ポンプ出口２６から最も遠い位置にあるギャラリ３０の一部を含む。しかし、フィラー要素４０は、環状ギャラリ３０の円周長さの少なくとも約２分の１の長さにわたって伸びるほどの長さを有するのが好都合である。フィラー要素４０は、これよりも大幅に長く環状ギャラリ３０の周囲に伸びるのが好ましい。例えば、図示されている実施形態では、フィラー要素４０は、環状ギャラリ３０の約４分の３の長さにわたって伸びる。

フィラー要素４０の寸法は、フィラー要素４０が環状ギャラリ３０の関係する部分を実質的に塞ぎ、油を収容する空間がほとんど残ることがないような寸法にするのが好都合である。フィラー要素４０は、環状ギャラリ３０内で締まりばめとなるのが好ましい。

フィラー要素４０を使用して環状ギャラリ３０の関係する部分を実質的に塞ぐことによって、加圧された油とハウジング２２との接触、および／またはポンプ出口２６から最も遠い位置にある環状ギャラリ３０の一部への圧力リップルもしくは圧力スパイクの伝達が低減され、もしくは回避され、その結果、その位置におけるキャビテーション浸食の発生が回避される、もしくは大幅に低減される。このようなキャビテーション浸食を回避することによって、Ｏリングシール３６、３８の領域および支持体となる部品の損傷が低減され、そのことでポンプの吐出量が維持される。

フィラー要素４０は、エラストマー材料製であるのが好ましい。そうすることで、フィラー要素４０がポンプ出口２６から最も遠い位置にある環状ギャラリ３０の一部への油の通過を低減する働きをするだけでなく、さらにエラストマー材料の圧縮およびその後の緩和が圧力スパイクを部分的に吸収して、ポンプ出口２６から最も遠い位置にある環状ギャラリ３０の一部におけるキャビテーション浸食の影響をさらに低減する働きをすることができる。例えば、フィラー要素４０は、成形されたフッ化炭素の形態にしてもよい。

フィラー要素４０は環状ギャラリ３０全周囲にわたって伸びないので、フィラー要素４０が確実にポンプ出口２６もしくは出口通路３４を塞ぐことがないように、フィラー要素４０がポンプハウジング２２および／またはポンプ本体１０に対して動かないようにすることが重要である。これは、ある状況下では、フィラー要素４０と環状ギャラリ３０を画定する壁との間に生じる摩擦力のみで行われてもよい。しかし、フィラー要素４０を確実に動かないようにする位置決め手段を設けるのが望ましい。

図３に示されるように、位置決め段は、フィラー要素４０と一体に形成され、図４に示されるようにポンプハウジング２２内に形成された対応凹部４４内に受容されるように設計された突起もしくはボス４２を備えてもよい。あるいは、ボス４２は、ポンプ本体１０内に形成された対応凹部内に受容されるように位置決めされ、配置されてもよい。いずれにしても、ボス４２および凹部４４は協働して、フィラー要素４０を動かないようにする働きをする。

図５には、代替の位置決め手段が示されている。この構造では、位置決めピン４６が環状ギャラリ３０を形成する部分の範囲内でポンプハウジング２２もしくはポンプ本体１０に取り付けられる。ピン４６は、フィラー要素４０の端部に当接することで、フィラー要素４０が動かないようにする構造である。

上述の２つの形態の位置決め手段は、必要に応じて、互いに組み合わせて使用してもよいことは理解できるであろう。

使用される位置決め手段の種類に関係なく、フィラー要素４０を動かないようにすることで、ポンプ出口２６および出口通路３４は、確実に塞がれることなく互いに連通した状態で維持される。

本発明は、多数の周知のポンプ設計に適用可能であり、既存のポンプに後付けされてもよく、また新しいポンプに組み込まれてもよいと考えられる。本発明を組み込むことができるように既存のポンプ部品を修正するのは、最小限に抑えられる。本明細書では、本発明の特定の実施形態について説明されているが、本発明の範囲から逸脱せずに、上述の実施形態に広範囲の修正および変更を加えてもよいことは理解されるであろう。

Claims (15)

1. ポンプ本体と、内部にポンプ本体の少なくとも一部が配置されるポンプハウジングと、ポンプ本体とポンプハウジングとの間に画定されるギャラリであって、ポンプ本体がギャラリと連通するポンプ出口を有し、ポンプハウジングがギャラリと連通する出口ポートを有する、ギャラリと、ギャラリ内に配置されるフィラーであって、ポンプ出口から最も遠い位置にあるギャラリの少なくとも一部に配置されるフィラーとを備えた高圧ポンプ。
2. ギャラリが環状形態である、請求項１に記載のポンプ。
3. フィラーが、ギャラリの円周長さの少なくとも約２分の１にわたって伸びる、請求項２に記載のポンプ。
4. フィラーが、ギャラリの少なくとも約４分の３の長さにわたって伸びる、請求項３に記載のポンプ。
5. フィラーの断面形状が、ギャラリの断面形状と一致するのが好都合である、請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載のポンプ。
6. フィラーが、ポンプ出口から最も遠い位置にあるギャラリの少なくとも一部を実質的に塞ぐ、請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項に記載のポンプ。
7. フィラーがエラストマー材料製である、請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項に記載のポンプ。
8. フィラーが、成形されたフッ化炭素の形態である、請求項１〜請求項７のうちのいずれか一項に記載のポンプ。
9. フィラーが、ギャラリ内で締まりばめを形成する、請求項１〜請求項８のうちのいずれか一項に記載のポンプ。
10. ギャラリ内のフィラーが動かないようにするために位置決め手段が設けられる、請求項１〜請求項９のうちのいずれか一項に記載のポンプ。
11. 位置決め手段が、ギャラリ内に配設され、フィラーが動かないようにするためにフィラーの端部に当接するように配置される位置決めピンを備える、請求項１０に記載のポンプ。
12. フィラーが、フィラーが動かないようにするためにポンプ本体および／またはポンプハウジング内に形成された対応凹部内に受容されるように設計された一体突起を組み込む、請求項１〜請求項１１のうちのいずれか一項に記載のポンプ。
13. ポンプ本体とポンプハウジングが、ギャラリに隣接した位置で互いに封止される、請求項１〜請求項１２のうちのいずれか一項に記載のポンプ。
14. ポンプ本体とポンプハウジングが、ギャラリに隣接した位置でＯリングシールによって互いに封止される、請求項１３に記載のポンプ。
15. 少なくとも１つの内接ギアポンプをさらに備える、請求項１〜請求項１４のうちのいずれか一項に記載のポンプ。

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