JP2017519937A - ポンプのための圧力緩和回転子組立体 - Google Patents

Abstract

遠心ポンプのための回転子組立体が、回転子及び回転子カバーを含んでいて、それらの間に流体室を画定しており、回転子カバー又は回転子のどちら又は両方には、流体を流体室から回転子組立体の回転子又は回転子カバーの中へ方向付けて流体室内特に流体室の中心又はその付近にて経験される上昇圧力の緩和を提供するように開口部又は流路が設けられている。【選択図】図９

Description

（関連出願の相互参照）
本件は２０１４年６月２５日出願の米国仮特許出願第６２／０１６，７４９号に対する優先権を主張する非仮特許出願であり、同仮出願の内容をここにそっくりそのまま援用する。

本開示は、概括的には遠心ポンプに関し、より詳しくはピトー型式の遠心ポンプのための改善された回転子組立体であってポンプの動作及び効率を改善するべく回転子組立体の中心線での圧力緩和を提供するように構成されている回転子組立体に関する。

遠心ポンプはよく知られており、様々な産業で流体類又は流体混合物の液体／固体成分を吸い上げるために広く使用されている。遠心ポンプ特にピトー管型式のものは、概して、ポンプハウジング又はポンプケーシングと、駆動ユニットへの接続によって回転する、ポンプハウジング内に配置されている回転子組立体と、を備えている。ピトー管型式の遠心ポンプは、回転子組立体に対してそれぞれ配置されている、流体を回転子組立体の中へ導入するための流体入口及び流体を回転子組立体から除去するための流体吐出口を有している。

従来式のピトー管ポンプでは、流体入口と流体吐出口はポンプハウジングの同じ側に並列又は同心配列で平行な向きに配置されている。流体はポンプ入口を通って回転子室の中へ導かれ、回転子組立体が回転すると遠心力の結果として流体は回転子室の内部の周囲面に向かって方向付けられる。回転子組立体内を移動する流体は静止しているピトー管の入口によって遮られ、すると流体はピトー管の入口を通り、ピトー管腕部を通り、ポンプの吐出出口に向かって進んでゆく。

ピトー管型式の典型的な遠心ポンプが、エリクソン（Erickson）らへの米国特許第３，８２２，１０２号、ブラウン（Brown）らへの米国特許第３，９６０，３１９号、エリクソンらへの米国特許第４，１６１，４４８号、クリッチロー（Crichlow）への米国特許第４，２８０，７９０号、エリクソンへの米国特許第４，３３２，５２１号、及びエリクソンへの米国特許第４，６７４，９５０号に開示されている。参照されている特許に開示されているポンプでは、流体入口と吐出出口はポンプケーシングの同じ側に同軸又は同心に整列して配置されている。他のピトー管構築では、回転子組立体内への入口は回転子組立体のピトー管組立体の位置とは反対の一方の側に配置されており、而して、入口と吐出口は同軸又は平行軸の配列に配置されてはいるが同心配列にはなっていない。

全てのピトー管ポンプ構築では、回転子組立体の軸方向中心又はその付近に高圧が観取される。これらの高圧は、一枚羽根付きピトー管組立体とは対照的に二重入口又は二枚羽根付きのピトー管組立体を採用しているポンプ構成では観察され易い、とはいえどちらのポンプ構成にも高圧は観察される。この高圧は、大部分は、回転子組立体の流体室内のピトー管組立体の位置によって引き起こされる流体押し退けに起因すると考えられる。他の影響が同じく回転子組立体内の圧力を上昇させることもある。

回転子組立体の軸方向中心付近での高圧の結果として、ポンプの動作ではポンプ効率を下げる様々な問題が経験されている。回転子組立体の軸方向中心付近又は軸方向中心での高圧によって引き起こされる最も顕著な問題は、ポンプの軸受システムへの有害効果を有する高い軸方向スラストである。加えて、回転子組立体の軸方向中心又はその付近の高圧は、従来式ピトー管ポンプでの同心入口吐出口配列では高い再循環に影響を及ぼし、同軸非同心ピトー管配列では吐出口シールに又は吐出口シール上に高圧を働かせる。

回転子組立体の軸方向中心又はその中心付近に働く圧力の大きさは回転子組立体の速さ及びピトー管設計（例えば二枚羽根対一枚羽根）によって影響されることが実証されている。この様に、回転子組立体の流体室内でのピトー管による流体の押し退けは、観察される高圧に有意な影響を有しているようだ。

米国仮特許出願第６２／０１６，７４９号 米国特許第３，８２２，１０２号 米国特許第３，９６０，３１９号 米国特許第４，１６１，４４８号 米国特許第４，２８０，７９０号 米国特許第４，３３２，５２１号 米国特許第４，６７４，９５０号

本開示の第１の態様では、遠心ポンプ向けの回転子組立体のための回転子カバーが、回転軸、回転軸の周りの中心部分、及び中心部分から半径方向に離間されている周辺外側部分、を有している本体であって、使用時に回転子組立体の流体室から離れるよう方向付けされている第１面、及び使用時に回転子組立体の流体室に向かうように方向付けされている第２面、を更に有している本体と、本体の中心部分に位置していて本体の第１面側に配置されている流体入口部分と、流体入口部分から本体の周辺外側部分近くへ延びている本体に形成された少なくとも１つの一次流路と、流体が本体の第２面近くの点から本体の周辺外側部分に向かって移動するための経路を提供している本体に形成された少なくとも１つの二次流路と、を含んでいる。開示のこの態様は、回転子組立体での高圧を緩和し、それによりポンプの動作態様への高圧の有害効果を低減するように構造化されている回転子カバーを提示している。

特定の実施形態では、少なくとも１つの一次流路は、本体内に包囲されていて、流体入口の第１開口部及び周辺外側部分近くの第２開口部を有している。
更に別の実施形態では、少なくとも１つの一次流路は複数の一次流路を含んでいる。

更に別の実施形態では、複数の一次流路の少なくとも幾つかは、流体入口から周辺外側部分近くの点への湾曲した経路を画定している。
他の実施形態では、複数の一次流路の１つ又はそれ以上は直線状経路を画定している。

更に他の実施形態では、少なくとも１つの二次流路は、本体の第２面から一次流路の少なくとも１つへの流体連通を提供するように本体の第２面を貫いて形成されている孔を含んでいる。

特定の実施形態では、少なくとも１つの二次流路は複数の孔を含んでいる。
他の実施形態では、複数の孔は本体の中心部分に近接して配置されている。
更に他の実施形態では、複数の孔は本体の中心部分と周辺外側部分の間の中間に配置されている。

或る好適な実施形態では、回転子カバーは、本体の回転軸に近接して位置していて本体の第２面に配置されている中心捕集部分を更に含んでおり、少なくとも１つの二次流路は、中心捕集部分又はその近くの第１開口部及び本体の周辺外側部分に近接している第２開口部を有している流体経路を含んでいる。

更に他の実施形態では、少なくとも１つの二次流路は中心捕集部分又はその近くの第１開口部及び本体の周辺外側部分に近接している第２開口部をそれぞれが有している複数の流体経路を含んでいる。

特定の実施形態では、流体経路は中心捕集部分付近の点から周辺外側部分近くの点への湾曲した経路を画定している。
他の実施形態では、流体経路の幾つかは中心捕集部分付近の点から周辺外側部分近くの点への直線状経路を画定している。

更に他の実施形態では、本体は、本体の回転軸の周りの中心開口部及び周辺縁を有している板と、少なくとも１つの一次流路及び少なくとも１つの二次流路が形成されているインサートと、を含んでいる二部品構築である。

第２の態様では、遠心ポンプのための回転子組立体が、回転軸及び周辺縁を有している回転子と、回転軸及び周辺縁を有している回転子カバーであって、回転子との間に周辺環状部分を有する流体室を画定するように回転子へ解放可能に固着されている回転子カバーと、流体入口と、回転子又は回転子カバーのどちらかに形成されている少なくとも１つの一次流路であって、流体入口から流体室の周辺環状部分近くへ延びている少なくとも１つの一次流路と、回転子又は回転子カバー又はそれら両方に形成されている少なくとも１つの二次流路であって、その回転軸に近接して配置されていて、流体が回転子又は回転子カバーの回転軸近くの点から流体室内を流体室の周辺環状部分に向かって移動する経路を提供するように配置されている少なくとも１つの二次流路と、を含んでいる。この態様の回転子組立体は、回転子組立体の中の流体室内に経験される、高いスラスト荷重及びポンプの動作及び効率に影響を与える他の有害効果の原因となり得る上昇圧力の緩和を提供する。

幾つかの実施形態では、少なくとも１つの一次流路は、流体入口に配置されている第１開口部をそれぞれが有し且つ流体を流体室へ提供するように配置されている第２開口部をそれぞれが有している複数の一次流路を含んでいる。

更に他の実施形態では、少なくとも１つの二次流路は、回転子及び／又は回転子カバーのどちら又は両方を貫いて形成されていて流体を流体室の周辺環状部分へ方向付けるように配置されている孔である。

更に他の実施形態では、少なくとも１つの二次流路は、回転子又は回転子カバーの回転軸近くから延びていて流体室からの流体を受け入れるように配置されている第１開口部及び流体を流体室の周辺環状部分へ送達するように回転子又は回転子カバーのどちらかの周辺縁に近接して配置されている第２開口部をそれぞれが有している複数の流体経路を含んでいる。

特定の実施形態では、流体入口は回転子カバーに形成されており、回転子は更にピトー管を受け入れるための貫通開口部を備えて構成されている。
他の実施形態では、流体入口は回転子に形成されており、回転子カバーは更にピトー管を通して受け入れるための開口部を備えて構成されている。

幾つかの実施形態では、流体入口は回転子カバーに形成されており、回転子カバーは更にピトー管を通して受け入れるための開口部を備えて構成されている。
第３の態様では、ピトー管型式の遠心ポンプが、ポンプケーシングと、ポンプケーシング内に配置されている回転子組立体であって、回転軸及び周辺縁を有している回転子、回転軸及び周辺縁を有している回転子カバーであって回転子との間に周辺環状部分を有する流体室を画定するように回転子へ解放可能に固着されている回転子カバー、流体入口、回転子又は回転子カバーのどちらかに形成されている少なくとも１つの一次流路であって流体入口から流体室の周辺環状部分近くへ延びている少なくとも１つの一次流路、及び回転子又は回転子カバー又はそれら両方に形成されている少なくとも１つの二次流路であって、その回転軸に近接して配置されていて、流体が回転子又は回転子カバーの回転軸近くの点から流体室内を流体室の周辺環状部分に向かって移動する経路を提供するように配置されている少なくとも１つの二次流路、を更に含んでいる回転子組立体と、回転子組立体の流体室内に配置されているピトー管を有しているピトー管組立体と、を含んでいる。開示のこの態様は、流体室内の回転子組立体の中心部分又は回転軸での又はその付近での圧力を緩和するための手段を提供し、それによりポンプの動作及び効率を改善することにおいてピトー管型式の遠心ポンプに勝る利点をもたらす。

この態様の特定の実施形態では、ピトー管組立体は一枚羽根を含んでいる。
この態様の更に他の実施形態では、ピトー管組立体は二枚羽根を含んでいる。
他の態様、特徴、及び利点は、次の詳細な説明が本開示の一部を成し開示されている様々な実施形態の原理を一例として描く添付図面と関連付けて考察されれば明らかとなるであろう。

添付図面は様々な実施形態の理解を促す。

本発明の第１の態様の回転子カバーの一例の断面での側面図である。 図１に示されている回転子カバーの第２面の平面図であり、その中の一次流路及び二次流路の配置を描くために一部仮想線で示されている。 ピトー管型式の遠心ポンプの断面での図であり、ポンプケーシング内の回転子組立体の配置を描くとともに本開示による回転子組立体の第２の実施形態を描いている。 本開示の或る代わりの実施形態による回転子カバーの第２面の平面図であり、一次流路及び二次流路が仮想線で示されている。 図４の５−５線で取った図４に示されている回転子カバーの立面及び断面での側面図である。 本開示の回転子カバーの或る別の実施形態を描いている分解斜視図である。 図６に描かれている回転子カバーインサートの立面での側面図である。 図７に示されている回転子カバーインサートの正投影図である。 図８に示されている回転子カバーインサートの拡大図である。 図８に示されている回転子カバーインサートの平面図である。 図１０の１１−１１線で取った立面及び断面での側面図である。 本開示による回転子組立体の或る代わりの実施形態を描いている遠心ポンプ組立体の断面図である。 本開示による回転子組立体の更に代わりの実施形態を描いている遠心ポンプ組立体の断面図である。 本開示による回転子組立体の更に別の代わりの実施形態を描いている遠心ポンプ組立体の断面図である。

図１は、概して、回転子組立体１０の全体としての配置及び機能を理解することを目的にピトー管型式の遠心ポンプの一部分の図解を提供している。図１では、回転子組立体１０は業界でローターボウルと呼称されることもある回転子１２と回転子カバー１４で構成されている。回転子１２と回転子カバー１４は、回転子の周辺縁１６と回転子カバーの周辺縁１８を周って一体にボルト２０又は他の適した固着装置の様な手段によって解放可能に固着されている。回転子１２と回転子カバー１４の接合は、それらの間に流体を処理のために導入させる流体室２２を画定する。

回転子組立体１０は、ポンプケーシング２８内に配置され、より具体的にはポンプケーシング２８によって形成されているポンプ室３０内に配置されている。回転子組立体１０は、ボルト３４の様な既知の手段によって駆動機構３２へ取り付けられている。駆動機構３２は典型的には軸受３６によって支持されている。回転子組立体１０の駆動機構３２への取付部とは反対の側も支持要素３８への接続部によって支持されている。支持要素３８は、遠心ポンプの特定の構成に依存して様々に異なるであろう。図１では単に一例として支持要素３８は軸受４０によって支持されている入口導管とされている。回転子組立体１０は、従って、軸受３６と軸受４０の間に有効に嵌っている。

ピトー管組立体４４が回転子組立体１０に対して配置されている。具体的には、ピトー管組立体４４は回転子組立体１０の中心開口部を通って延びるピトー管腕部４６を備えており、ピトー管腕部４６は回転子組立体１０の回転子を貫いて延びているものとして図１に示されている。以下に更に言及されている様に、ピトー管組立体及び回転子組立体の他の構成も実施可能である。少なくとも１つの羽根４８がピトー管腕部４６から半径方向に延びている。図１には二重又は二枚羽根４８のピトー管組立体４４が描かれている。各羽根４８はその外側の半径方向先端に、流体室２２の周辺環状部分５４に配置されている入口５０を有しており、周辺環状部分５４は回転子組立体１０の中心又は回転軸５６から半径方向に離間されている。各羽根の入口５０は回転子組立体の回転の方向とは反対側に配置されている。

流体は、回転子組立体１０の流体室２２の中へ進入してくると、回転子組立体１０が回転する際の遠心力によって外方へ回転子組立体１０の周辺環状部分５４の中へと押しやられる。静止しているピトー管組立体４４は流体が各羽根４８の入口５０の中へ捕集されるように配置されており、各羽根は捕集された流体がポンプから吐出導管６０を通って出てゆくように方向付けられるための捕集経路５８を提供するべく中空になっている。

流体は、方向矢印で示されている様に、回転子カバー１４の中へ流体を導くように配置されている入口導管６２を通ってポンプの中へ進入する。流体は回転子カバー１４の中へ進入し、次いで回転子組立体１０の周辺環状部分５４に向かって方向付けられる。

ここまでに説明されている特徴は回転子組立体及びピトー管組立体の全体としての特徴である。説明されている様に、回転子組立体１０の流体室２２の中へ進入してくる流体は遠心力によって流体室２２の周辺環状部分５４へ振り散らされる。流体は、更に、周辺外側部分５４から半径方向内方に位置する流体室２２のその他の区域を占める。流体室２２を占める流体２２は、回転子組立体１０が回転する際にピトー管羽根４８に当たり、結果として押し退けられる。

これらの影響及び他の影響下に、回転子組立体１０では特に回転子組立体１０の回転軸５６の周囲区域の流体室２２の中心付近では圧力が上昇する。高圧は一枚羽根のピトー管組立体と二枚又は複数枚羽根のピトー管組立体のどちらにも観察されるが、二枚羽根又は複数枚羽根のピトー管組立体ではより優勢である。流体室２２内の高圧は流体室の中心部分及びその周りに軸方向の力の働きを引き起こし、それが誘因となって軸方向スラストが軸受３６、４０へ働く。軸受３６、４０への軸方向スラストは、軸受失陥を引き起こさないとも限らず、そして更にはポンプ動作を低下させる又は最適なポンプ動作に悪影響を及ぼす。

而して、開示の第１の態様により、図１及び図２は流体室２２の中及び回転子組立体１０内に働く高圧を緩和するように構成されている回転子カバー１４を描いている。この第１の実施形態では、回転子カバー１４は、回転軸５６と、回転軸５６周りの中心部分７２と、中心部分７２及び回転軸から半径方向に離間されている周辺外側部分７４と、を有している本体７０で構成されている。本体７０は、使用時には回転子組立体１０の流体室２２から離れるよう方向付けされている第１面７６（図１）と、使用時には回転子組立体１０の流体室２２に向かうように方向付けされている第２面７８と、を有している。

流体入口部分８０が、本体７０の中心部分７２に位置していて、本体７０の第１面７６側に配置されている。少なくとも１つの一次流路８２が、本体７０に形成されていて、流体入口部分８０から本体７０の周辺外側部分７４近くの点へ延びている。少なくとも１つの一次流路８２は、図２に仮想線で示されている様に複数の一次流路８２であってもよい。更に描かれている様に、一次流路８２は回転子カバー１４の本体７０の第１面７６と第２面７８の間の本体７０内に包囲されていてもよい。而して、一次流路８２は図２に仮想線で示されている。

一次流路８２の各々は、ポンプに進入し回転子組立体１０に進入する流体を受け入れるための、流体入口部分８０に配置されている第１開口部８４を有している。各一次流路８２は、更に、第１開口部８４及び流体入口部分８０から半径方向に離間されている第２開口部８６を有しており、当該第２開口部８６は本体７０の周辺外側部分７４近くに配置されている。一次流路８２の第２開口部８６は、流体を回転子組立体１０の周辺環状部分５４へ送達するように配置されている。一次流路８２の幾つ又は全ての第２開口部８６は本体７０の半径方向先端に配置されていてもよいし、又は第２開口部８６の幾つ又は全ては本体７０の周辺外側部分７４から半径方向内方に配置されていてもよい。

更に、本開示の第１の態様によれば、回転子カバー１４は、本体７０の第２面７８（流体室２２に向かうように方向付けされている）近くの点から本体７０の周辺外側部分７４へ流体を進ませ究極的には流体を回転子組立体１０の周辺環状部分５４へ送達させるための経路を提供するように配置されている少なくとも１つの二次流路９０を備えて構成されている。少なくとも１つの二次流路９０は、図２に描かれている様に複数の二次流路９０として現れていてもよい。二次流路９０の提供は、回転子組立体１０内、特に流体室の中心区域又はその付近に働く高圧の緩和を支援する。

図１及び図２に描かれている実施形態では、二次流路９０は本体７０の第２面７８を貫いて形成されている孔９２の形態に構成されている。孔９２は流体室２２又はその付近から本体７０の内部の点への流体移動を提供するように配置されている。孔９２は１つの構成では、回転子組立体１０の流体室２２の中心又はその付近で流体が孔９２に進入し一次流路８２へ進んでゆけるように一次流路８２との流体連通を提供するように配置されており、一次流路に進むと流体は次いで本体７０の周辺外側部分７４に向かって方向付けられる。

この実施形態の孔９２は、概して、本体７０の中心部分７２近くに向きを定められていて、周辺外側部分７４よりむしろ本体７０の中心部分７２に近接して又は回転軸５６に接近して配置されているのが望ましい。とはいえ、本体７０の回転軸５６又は中心部分７２から半径方向に離間させるという観点での孔９２の厳密な配置は様々であってよく、而して孔９２は中心部分７２と周辺外側部分７４の間の中間の或る距離に選択的に離間させることができる。１つの実施形態では、孔９２は、全ての孔９２が回転軸５６から等しい半径方向距離に配置されるように、回転軸５６に対し又は回転軸５６から半径方向に離間されている。代わりに、孔９２は半径方向に回転軸５６から様々に異なる半径方向距離に離間されていてもよい。

孔９２の直径寸法は約１／３２インチから約２インチ（例えば、約０．１５ｃｍから約５ｃｍ）であってもよい。孔の厳密な直径寸法は、回転子組立体１０又は本体７０のサイズによって又はポンプが使用されることになる特定の用途によって決定付けられる。孔９２の直径サイズは、単一の本体７０の構成内でも孔９２毎に様々に異なっていてもよい。流体室２２の中心又はその付近から本体７０の内部の点への孔口を有する孔９２の設置は回転子組立体１０での圧力緩和を提供しているので、ポンプの動作を改善し、ポンピング効率を向上させる。

或る代わりの実施形態が図３から図１１に描かれている。図３は、遠心ポンプ構築内の回転子組立体１０の全体としての配置向きを描いており、ポンプの更なる詳細が示されている。図３に示されているピトー管型式の遠心ポンプ１００の一般的な特徴は知られているので、開示の回転子組立体１０についての例示的な配置向きを提供することを別にしてここでは詳細に説明されていていない。ピトー管型式の遠心ポンプ１００は、ポンプ室３０を提供するように構成されているポンプケーシング２８を備えている。ポンプ室３０は回転子組立体１０を包囲するサイズである。

遠心ポンプ１００は、流体を通して流体入口導管６２の中へ導く流体入口管１０２を備えて構成されている。先に説明されている様に、流体入口導管６２は流体を回転子組立体１０の回転子カバー１４の流体入口部分８０の中へ導く。遠心ポンプ１００は、更に、吐出導管６０と流体連通にある吐出管１０４を備えて構成されており、そして吐出導管６０が先に説明されている様にピトー管組立体４４と流体連通にある。駆動機構３２が先に説明されている様に回転子組立体１０の回転を生じさせるように配置されている。画図では、駆動機構３２は歯車駆動配列として示されているが、例えばモーター駆動を含むいくつもの数の他の駆動機構が回転子組立体１０の回転を生じさせるために採用されていてもよい。

図３に描かれている回転子組立体１０は、回転子１２、回転子カバー１４、流体入口１０６、少なくとも１つの一次流路８２、及び少なくとも１つの二次流路９０を含め、先に説明されているのと同じ特徴を備えている。図４及び図５がより分かり易いがこの実施形態では、回転子カバー１４の本体７０は、本体７０の回転軸５６に近接して位置していて本体７０の第２面７８に配置されている中心捕集部分１１０を備えて構成されている。

更に、この実施形態では、少なくとも１つの二次流路９０は、中心捕集部分１１０又はその近くの第１開口部１１４及び本体７０の周辺外側部分７４に近接している第２開口部１１６を有する流体経路１１２を備えている。幾つかの実施形態では、少なくとも１つの二次流路９０は図４に示されている様に複数の流体経路１１２を備えており、各流体経路は中心捕集部分１１０又はその近くの第１開口部１１４及び本体７０の周辺外側部分７４に近接している第２開口部１１６を有している。

開示の当該代わりの実施形態のこれらの特徴は、ここに説明されている回転子カバー１４であって２部品で製造されている回転子カバー１４の１つのイテレーションを備えている図６−図１１を参照すればより容易に理解できるであろう。この実施形態では、回転子カバー１４は、本体７０の回転軸５６の周りに配置されている中心開口部１２０を有し且つ周辺縁１２２を有している板１１８と、少なくとも１つの一次流路８２及び少なくとも１つの２二次流路９０が形成されているインサート１２４と、を備えている。

板１１８は図６に示されている様に全体としては、インサート１２４を図５に示されている様に受け入れるサイズの内側陥凹部１２６を備えて形成されている。板１１８は更に孔１２８を備えて構成されており、先に説明されている様にボルトを当該孔１２８に通して配置し、回転子カバー１４を回転子１２へ取り付けることができる。板１１８は更に随意であるが、回転子組立体１０がパワーダウンしたときに流体を回転子カバー１４の内部空間から流出又は排出させられるようにする１つ又はそれ以上の排水孔１３０を備えて形成されていてもよい。板１１８の中心開口部１２０は、更に、回転子カバー１４の流体入口部分８０の決定的な特徴を提供している。

インサート１２４は板１１８の内部の肩部１３４に当てて位置合わせされる周辺縁１３２を有している。インサート１２４は、限定するわけではないが例えば、溶接法やインサート１２４のねじの切られた穴１３６（図８に示されている）に通して設置される皿ボルト又はリベットを含む何れかの適した手段により、周辺縁１３２と肩部１３４の間の位置合わせ点に沿って板１１８へ固定することができる。

図７−図９により明確に見られる様に、インサート１２４は、使用時に回転子組立体１０の流体室２２に向かうように方向付けされている第１表面１３８を有している。インサート１２４は、少なくとも１つの一次流路８２及び少なくとも１つの二次流路９０が形成されている第２表面１４０を有している。第２表面１４０は、板１１８と一体に組み立てられたとき、板１１８の陥凹部１２６に向かうように方向付けされる。

図７−図１０より分かる様に、一次流路８２は第２表面１４０の中へ形成されていて、それにより第１表面１４０の中へ形成される溝を提供している。各一次流路８２は、流体入口８０に配置されている第１開口部８４であってインサート１２４の中心部分７２に位置する一次開口部８４を有している。その結果、流体入口部分８０の中へ進入する流体は、各一次流路８２の中へ通じている開口部８４の中へ導かれる。各一次流路８２では第２開口部８６が第１開口部８４から半径方向に離隔されていて、当該第２開口部８６は、インサート１２４が板１１８と一体に組み立てられたとき、概して回転子カバー１４の周辺外側部分７４に近接して配置される。

１つの実施形態では、インサート１２４には１つ又はそれ以上の二次流路９０が形成されている。この実施形態では、二次流路９０はインサート１２４を通って延びる流体経路１１２として形成されている。具体的には、図１１に最も明確に見られる様に、各流体経路１１２は、流体経路１１２の第１開口部１１２にて始まる内部部分１４４を備えている。流体経路１１２の第１開口部１１４は、図６に最も明確に見られる様に、インサート１２４の第１表面１３８に位置する中心捕集部分１１０に位置を定められている。流体経路１１２は、第１開口部１１４から続いていて、内部部分１４４へと移行し、次いで犬脚様式でインサート１２４の第２表面１４０に向かって移行してゆき、そこで流体経路はインサート１２４の第２面１４０に形成されている半径方向部分１４６へと移行している。半径方向部分１４６は、インサート１２４の周辺縁１３２で第２開口部１１６にて終端している。図８及び図９に最も明確に見られる様に、流体経路１１２の内部部分１４４は、インサート１２４の第２表面１４０の開口部１４８を介して半径方向部分１４６へ出口を開いている。

図２の実施形態に描写され、また図７−図１１の実施形態に描写されている様に、一次流路８２は流体入口８０から回転子カバー１４の周辺外側部分５４近くの点へ進んでゆく曲線状の又は湾曲した経路を備えて構成され、結果的に第１開口部８４を第２開口部８６に対してオフセットさせていてもよい。当該代わりの実施形態を描いている図１０に最も明確に見られる様に、流体経路１１２は、更に、一次流路８２と同じやり方で湾曲していてもよく、すると各一次流路８２の第１開口部８４は隣接する流体経路１１２の第１開口部１１４の一部の上に重なるように配列される。１つの実施形態では、インサート１２４又は回転子カバー１４は、とはいえ、一次流路８２の第１開口部８４と流体経路１１２の第１開口部１１４の間に流体連通が無いように構築されている。一次流路８２と流体経路１１２は示されているものとは他の構成に形成されていてもよく、限定するわけではないが、回転子カバー１４の回転軸５６又はその付近から回転子カバー１４の周辺外側部分７４へ延びる本質的に直径方向に直線状の流路として構成されるということも含まれる。

開示の回転子カバー１４は先に説明されている様に２部品で作られていてもよい。代わりに、回転子カバー１４は単一構築体として形成されていてもよく、その場合、回転子カバー１４は１つ又はそれ以上の一次流路８２及び１つ又はそれ以上の二次流路９０と共に鋳造及び／又は機械加工によるなどの何れかの適した手段によって形成される。どちらの実施形態の回転子カバー１４も、限定するわけではないが例えば硬化させたプラスチック、ポリマー、金属、合金、セラミック、及び他の材料、又はそれら材料の組合せを含む何れかの適した材料で作ることができる。その様な単一構築体の実施例が図３及び図１３に示されている。

開示の更なる態様では、二次流路９０は先に説明されている様に回転子カバー１４に形成されている及び／又は回転子１２（即ちローターボウル）に形成されている、の何れであってもよい。一例として、図１２は、ピトー管型式の遠心ポンプにおいて回転子組立体１０の回転子カバー１４が本開示によって形成されている一次流路８２を有していて、二次流路９０が回転子１２に形成されている遠心ポンプを描いている。各二次流路９０は、回転子組立体１０の回転軸５６に近接して配置されている第１開口部１５０及び第１開口部１５０から半径方向に離間されている第２開口部１５２を含んでいる。１つの実施形態では、第２開口部１５２は回転子組立体１０の周辺環状部分５４に近接して配置されている。

従来式にピトー管組立体１６４を介して同心配列されている流体入口１６０と吐出口１６２を描いている図１３に示される更なる実施形態では、回転子カバー１４が少なくとも１つの一次流路８２及び少なくとも１つの二次流路９０を備えて構成されており、二次流路９０は先に説明されている孔９２又は先に説明され図１３に描かれている流体経路１１２であってもよい。

同じく従来式にピトー管組立体１６４を介して同心配列されている流体入口１６０と吐出口１６２を描写している図１４に示される更に別の実施形態では、回転子１２が、回転子組立体１０の回転軸５６に近接して配置されている第１開口部１５０及び第１開口部１５０から半径方向に離間されていて回転子組立体１０の周辺環状部分５４に近接して配置されている第２開口部１５２を有している少なくとも１つの二次流路９０を備えて構成されている。回転子カバー１４が少なくとも１つの一次流路８２を備えて構成されている。一次流路と二次流路の何れかの組合せ又はイテレーション、及びそれらの様々な構成及び構築は、回転子組立体１０の回転子１２及び／又は回転子カバー１４のどちらかに形成されていてもよいし又は両方に形成されていてもよい。

一部の特定の実施形態についての上記説明では、明解さを期して特定の用語遣いが用いられた。但し、本開示はその様に選択された特定の用語に限定されるものではなく、それぞれの特定の用語は、同様の技術的目的を達成するのに同様のやり方で作用する他の技術的等価物を含むものと理解されたい。「左右」、「前」及び「後」、「上」及び「下」などの用語は、基準点を提供するための便宜上の単語として使用されており、限定を課す用語と解釈されてはならない。

本明細書では、「備えている（comprising）」という単語はその「開かれた」意味即ち「含んでいる（including）」という意味で理解されるべきであり、而してその「閉じられた」意味即ち「〜だけから成る（consisting only of）」という意味に限定されてはならない。「備える（comprise）」、「〜で構成されている（comprised）」、及び「備えている（comprises）」という対応する単語が登場している場合、対応する語義がそれらの単語によって生じるものとする。

加えて、上記は一部の実施形態しか説明しておらず、それらに対し開示されている実施形態の範囲及び精神から逸脱することなく改変、修正、追加、及び／又は変更がなされる余地があり、実施形態は例示であり制限的ではない。

また、実施形態は現時点で最も実践的で好適な実施形態であると考えられるものに関連付けて説明されたのであり、本発明は開示されている実施形態に限定されるものではなくむしろ逆でここに開示されている実施形態に対する様々な修正及び等価の配列を網羅することを意図していると理解されるべきである。更に、以上に説明されている様々な実施形態は他の実施形態と関連付けて実施されてもよく、例えば１つの実施形態の態様が別の実施形態の態様と組み合わされて更に他の実施形態を実現させることもできる。また、何れかの所与の組立体の各独立した特徴又は構成要素が或る追加の実施形態を構成することもできる。

１０ 回転子組立体
１２ 回転子
１４ 回転子カバー
１６ 回転子の周辺縁
１８ 回転子カバーの周辺縁
２０ ボルト
２２ 流体室
２８ ポンプケーシング
３０ ポンプ室
３２ 駆動機構
３４ ボルト
３６ 軸受
３８ 支持要素
４０ 軸受
４４ ピトー管組立体
４６ ピトー管腕部
４８ 羽根
５０ 入口
５４ 周辺環状部分
５６ 回転軸
５８ 捕集経路
６０ 吐出導管
６２ 入口導管
７０ 本体
７２ 中心部分
７４ 周辺外側部分
７６ 第１面
７８ 第２面
８０ 流体入口部分
８２ 一次流路
８４ 第１開口部
８６ 第２開口部
９０ 二次流路
９２ 孔
１００ ピトー管型式の遠心ポンプ
１０２ 流体入口管
１０４ 吐出管
１０６ 流体入口
１１０ 中心捕集部分
１１２ 流体経路
１１４ 第１開口部
１１６ 第２開口部
１１８ 板
１２０ 中心開口部
１２２ 周辺縁
１２４ インサート
１２６ 陥凹部
１２８ ボルト用の孔
１３０ 排水孔
１３２ 周辺縁
１３４ 肩部
１３６ ねじの切られた穴
１３８ 第１表面
１４０ 第２表面
１４４ 内部部分
１４６ 半径方向部分
１４８ 開口部
１５０ 第１開口部
１５２ 第２開口部
１６０ 流体入口
１６２ 吐出口
１６４ ピトー管組立体

Claims (23)

1. 遠心ポンプ向けの回転子組立体のための回転子カバーにおいて、
   回転軸、前記回転軸の周りの中心部分、及び前記中心部分から半径方向に離間されている周辺外側部分、を有している本体であって、使用時に回転子組立体の前記流体室から離れるよう方向付けされている第１面、及び使用時に回転子組立体の前記流体室に向かうように方向付けされている第２面、を更に有している本体と、
   前記本体の前記中心部分に位置していて前記本体の前記第１面側に配置されている流体入口部分と、
   前記流体入口部分から前記本体の前記周辺外側部分近くへ延びている、前記本体に形成された少なくとも１つの一次流路と、
   流体が前記本体の前記第２面近くの点から前記本体の前記周辺外側部分に向かって移動するための経路を提供している、前記本体に形成された少なくとも１つの二次流路と、
   を備えている回転子カバー。
2. 前記少なくとも１つの一次流路は、本体内に包囲されていて、前記流体入口の第１開口部及び前記周辺外側部分近くの第２開口部を有している、請求項１に記載の回転子カバー。
3. 前記少なくとも１つの一次流路は複数の一次流路を備えている、請求項２に記載の回転子カバー。
4. 前記複数の一次流路の少なくとも幾つかは、前記流体入口から前記周辺外側部分近くの点への湾曲した経路を画定している、請求項３に記載の回転子カバー。
5. 前記複数の一次流路の１つ又はそれ以上は直線状経路を画定している、請求項３に記載の回転子カバー。
6. 前記少なくとも１つの二次流路は、流体を前記本体の前記第２面から前記一次流路の少なくとも１つへ送達するように前記本体の前記第２面を貫いて形成されている孔を備えている、請求項１に記載の回転子カバー。
7. 前記少なくとも１つの二次流路は複数の孔を含んでいる、請求項６に記載の回転子カバー。
8. 前記複数の孔は前記本体の前記中心部分に近接して配置されている、請求項７に記載の回転子カバー。
9. 前記複数の孔は前記本体の前記中心部分と前記周辺外側部分の間の中間に配置されている、請求項７に記載の回転子カバー。
10. 前記回転子カバーは、前記本体の前記回転軸に近接して位置していて前記本体の前記第２面に配置されている中心捕集部分を更に備えており、前記少なくとも１つの二次流路は、前記中心捕集部分又はその近くの第１開口部及び前記本体の前記周辺外側部分に近接している第２開口部を有している流体経路を備えている、請求項１に記載の回転子カバー。
11. 前記少なくとも１つの二次流路は、前記中心捕集部分又はその近くの第１開口部及び前記本体の前記周辺外側部分に近接している第２開口部をそれぞれが有している複数の流体経路を備えている、請求項１０に記載の回転子カバー。
12. 前記流体経路は前記中心捕集部分付近の点から前記周辺外側部分近くの点への湾曲した経路を画定している、請求項１１に記載の回転子カバー。
13. 前記流体経路の幾つかは前記中心捕集部分付近の点から前記周辺外側部分近くの点への直線状経路を画定している、請求項１１に記載の回転子カバー。
14. 前記本体は、前記本体の前記回転軸の周りの中心開口部及び周辺縁を有している板と、少なくとも１つの一次流路及び少なくとも１つの二次流路が形成されているインサートと、を備えている二部品構築である、請求項１に記載の回転子カバー。
15. 遠心ポンプのための回転子組立体において、
    回転軸及び周辺縁を有している回転子と、
    回転軸及び周辺縁を有している回転子カバーであって、前記回転子との間に周辺環状部分を有する流体室を画定するように当該回転子へ解放可能に固着されている回転子カバーと、
    流体入口と、
    前記回転子又は前記回転子カバーのどちらかに形成されている少なくとも１つの一次流路であって、前記流体入口から前記流体室の前記周辺環状部分近くへ延びている少なくとも１つの一次流路と、
    前記回転子又は前記回転子カバー又はそれら両方に形成されている少なくとも１つの二次流路であって、前記回転軸に近接して配置されていて、流体が前記回転子又は前記回転子カバーの前記回転軸近くの点から前記流体室内を当該流体室の前記周辺環状部分に向かって移動する経路を提供するように配置されている少なくとも１つの二次流路と、
    を備えている回転子組立体。
16. 前記少なくとも１つの一次流路は、前記流体入口に配置されている第１開口部をそれぞれが有し且つ流体を前記流体室へ提供するように配置されている第２開口部をそれぞれが有している複数の一次流路を備えている、請求項１５に記載の回転子組立体。
17. 前記少なくとも１つの二次流路は、前記回転子及び／又は前記回転子カバーのどちら又は両方を貫いて形成されていて流体を前記流体室の前記周辺環状部分へ方向付けるように配置されている孔である、請求項１５に記載の回転子組立体。
18. 前記少なくとも１つの二次流路は、前記回転子又は前記回転子カバーの前記回転軸近くから延びていて前記流体室からの流体を受け入れるように配置されている第１開口部及び流体を前記流体室の前記周辺環状部分へ送達するように前記回転子又は前記回転子カバーのどちらかの前記周辺縁に近接して配置されている第２開口部をそれぞれが有している複数の流体経路を備えている、請求項１５に記載の回転子組立体。
19. 前記流体入口は前記回転子カバーに形成されており、前記回転子は更にピトー管を受け入れるための開口部を備えて構成されている、請求項１５に記載の回転子組立体。
20. 前記流体入口は前記回転子に形成されており、前記回転子カバーは更にピトー管を受け入れるための開口部を備えて構成されている、請求項１５に記載の回転子組立体。
21. 前記流体入口は前記回転子カバーに形成されており、当該回転子カバーは更にピトー管を受け入れるための開口部を備えて構成されている、請求項１５に記載の回転子組立体。
22. ピトー管型式の遠心ポンプにおいて、
    ポンプケーシングと、
    前記ポンプケーシング内に配置されている回転子組立体であって、
    回転軸及び周辺縁を有している回転子、
    回転軸及び周辺縁を有している回転子カバーであって前記回転子との間に周辺環状部分を有する流体室を画定するように前記回転子へ解放可能に固着されている回転子カバー、
    流体入口、
    前記流体入口から前記流体室の前記周辺環状部分近くへ延びている少なくとも１つの一次流路、及び、
    流体が前記回転子又は前記回転子カバーの前記回転軸近くの点から前記流体室内を当該流体室の前記周辺環状部分に向かって移動する経路を提供するように前記回転軸に近接して配置されている少なくとも１つの二次流路、
    を更に備えている回転子組立体と、
    前記回転子組立体の前記流体室内に配置されているピトー管を有しているピトー管組立体と、
    を備えている遠心ポンプ。
23. 前記ピトー管組立体は、一枚羽根と二枚羽根を備える群のうちの少なくとも一方の部材を備えている、請求項２２に記載の遠心ポンプ。

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