JP2021156172A - Pump apparatus and method for operating torque transmission device - Google Patents

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義弘 内田
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真 千葉
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淳一 早川
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Abstract

To enable change of rotation speed of a rotating shaft while suppressing breakage and wear to suppress the labor related to maintenance and suppress increase in size of equipment of a pump station.SOLUTION: A pump apparatus comprises a pump 100 having a rotating shaft 136 to which an impeller is connected, a driving device 120 for rotating a drive shaft 128 to rotate the rotating shaft of the pump, and a torque transmission device 125 that has an input shaft and an output shaft and contains a viscous fluid, whose viscosity changes under the action of a field generated by applying electricity, in a torque transmission path from the input shaft to the output shaft. The torque transmission device is provided between the drive shaft and the rotating shaft, in the middle of the drive shaft, or in the middle of the rotating shaft.SELECTED DRAWING: Figure 2A

Description

本発明は、ポンプ装置及びトルク伝達装置の運転方法に関する。 The present invention relates to a method of operating a pump device and a torque transmission device.

従来の立軸ポンプの一例を、図8を参照して説明する。図8は、従来の立軸ポンプを設置したポンプ場の構造図である。図8において、第1の床410に吐出しエルボ412が配設され、第1の床410の下に設けられた吸込水槽414内に揚水管416と羽根車ケーシング418および吸込ベル420などが一体的に懸垂配設される。そして、第1の床410の上方に設けられた第2の床422に、減速装置424およびこれに連結された原動機426が配設され、吐出しエルボ412の外壁を垂直方向に貫通突出するポンプ軸428が適宜な軸継手を介して減速装置424の出力軸に連結される。そこで、原動機426の駆動により、その回転数が減速装置424で減速され、その減速された回転数でポンプ軸428が回転駆動されて立軸ポンプによる揚水がなされる。 An example of a conventional vertical shaft pump will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a structural diagram of a pumping station in which a conventional vertical shaft pump is installed. In FIG. 8, a discharge elbow 412 is arranged on the first floor 410, and a pumping pipe 416, an impeller casing 418, a suction bell 420, and the like are integrated in a suction water tank 414 provided under the first floor 410. Suspended. A speed reducing device 424 and a prime mover 426 connected to the speed reducing device 424 are arranged on the second floor 422 provided above the first floor 410, and a pump that vertically penetrates and protrudes from the outer wall of the discharge elbow 412. The shaft 428 is connected to the output shaft of the speed reducer 424 via an appropriate shaft joint. Therefore, the rotation speed of the prime mover 426 is decelerated by the speed reducing device 424, and the pump shaft 428 is rotationally driven by the decelerated rotation speed to pump water by the vertical shaft pump.

かかる立軸ポンプの設置構造にあっては、吐出しエルボ412を配設する第1の床410と、その上方に設けられて減速装置424および原動機426を配設する第2の床422とを備えた床構造のポンプ建屋が必要である。このような構造であるので、ポンプ建屋の建設費用が高く、また、立軸ポンプの設置高さが高いために、背丈の高いクレーンなどが組立作業に必要であり、それだけ組立作業が繁雑なものであった。さらに、減速装置424には、潤滑油を冷却するための冷却装置などが付帯設備として必要である。 The vertical pump installation structure includes a first floor 410 on which the discharge elbow 412 is arranged, and a second floor 422 on which the speed reducer 424 and the prime mover 426 are arranged. A pump building with a floor structure is required. With such a structure, the construction cost of the pump building is high, and because the installation height of the vertical pump is high, a tall crane or the like is required for the assembly work, and the assembly work is complicated. there were. Further, the speed reducer 424 needs a cooling device or the like for cooling the lubricating oil as ancillary equipment.

これらの課題を解決するために、図9に示す構造図によるポンプ機場が提案されている。すなわち、吐出しエルボ430と揚水管490と羽根車ケーシング492および吸込ベル494が一体的に構成された立軸ポンプが、吐出しエルボ430が吸込水槽488の上に配設された床484に配設され、吐出しエルボ430から下の揚水管490と羽根車ケーシング492および吸込ベル494が一体的に吸込水槽488の水面下まで懸垂配設されている。ここで、減速装置450が吐出しエルボ430の外壁に一体的に付設されて、減速装置の出力軸がポンプ軸434と連結され、また減速装置の入力軸452が吐出しエルボ430により水平方向に向けられる吐出し方向と反対側に水平方向に突出されている。減速装置450の入力軸452に適宜に軸継手を介して連結された原動機486が配設される。 In order to solve these problems, a pump station based on the structural diagram shown in FIG. 9 has been proposed. That is, a vertical pump in which the discharge elbow 430, the pumping pipe 490, the impeller casing 492, and the suction bell 494 are integrally configured is arranged on the floor 484 in which the discharge elbow 430 is arranged on the suction water tank 488. The pumping pipe 490 below the discharge elbow 430, the impeller casing 492, and the suction bell 494 are integrally suspended below the water surface of the suction water tank 488. Here, the reduction gear 450 is integrally attached to the outer wall of the discharge elbow 430, the output shaft of the reduction gear is connected to the pump shaft 434, and the input shaft 452 of the reduction gear is discharged horizontally by the discharge elbow 430. It protrudes horizontally in the direction opposite to the direction of discharge. A prime mover 486 appropriately connected to the input shaft 452 of the speed reducer 450 via a shaft joint is arranged.

このような構成によれば、吐出しエルボ30の外壁に減速装置450が付設されるので、立軸ポンプの設置高さが低くなり、組み立て分解に際して背丈の高いクレーンなどを必要とせず、また、設置するポンプ建屋は、床は1つで良いためポンプ建屋の建築費用が安価にできる。また、減速装置430の潤滑油を、吐出しエルボ430の外壁に接して流下させ、吐出しエルボ430の外壁に直接的に接させるとともに、吐出しエルボ430内を通過する流体により効果的に冷却させることで、減速装置430の潤滑油を冷却する冷却装置を、付帯設備として必要としないなどの効果を奏している。 According to such a configuration, since the reduction gear 450 is attached to the outer wall of the discharge elbow 30, the installation height of the vertical pump is lowered, and a tall crane or the like is not required for assembly and disassembly, and the installation height is also reduced. Since the pump building needs only one floor, the construction cost of the pump building can be reduced. Further, the lubricating oil of the speed reducer 430 is brought into contact with the outer wall of the discharge elbow 430 to flow down, and is directly contacted with the outer wall of the discharge elbow 430, and is effectively cooled by the fluid passing through the discharge elbow 430. By doing so, there is an effect that a cooling device for cooling the lubricating oil of the speed reducing device 430 is not required as ancillary equipment.

特開平11−193799号公報JP-A-11-193799 特開平6−200960号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-200960 特開2017−78471号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-78471 特開2008−281098号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-281098 実開平3−32221号公報Jikkenhei 3-32221

しかしながら、減速装置のサイズは、減速の程度が歯車比により決まってしまうため、より小型化をするには限界があった。 However, the size of the reduction gear has a limit for further miniaturization because the degree of reduction is determined by the gear ratio.

また、減速装置は、歯車を用いるため、経時的な歯車の摩耗や、繰り返し疲労による歯車の破損の虞があるので、定期的にメンテナンスを行う必要があった。また、近年、排水の要請に応じて回転数を高くしたり低くしたりする必要があり、そのため、機械的に対応するには複数の歯車比を備え、クラッチ機構が必要となるなど、複雑さが増し、コスト増となるとともに、サイズ的にも大型化していた。 Further, since the reduction gear uses gears, there is a risk of gear wear over time and gear damage due to repeated fatigue, so it is necessary to perform regular maintenance. Further, in recent years, it has been necessary to increase or decrease the number of revolutions in response to a request for drainage. Therefore, in order to respond mechanically, a plurality of gear ratios are provided and a clutch mechanism is required. The number of gears increased, the cost increased, and the size also increased.

回転数を変える装置としては、駆動機が電動機である場合には電動機に供給する電源をインバータを介することで可能であるが、排水機場で用いるポンプの駆動機に用いられるような電動機は容量が大きく、それに応じたインバータは、特殊仕様であるので、サイズ的には大きく、金額的には高価で、納期的には長期に及ぶことが課題であった。 As a device for changing the number of revolutions, when the drive is an electric motor, the power supplied to the electric motor can be supplied via an inverter, but the electric motor used for the drive of the pump used in the drainage pump station has a capacity. Since the inverter is large and has special specifications, it is large in size, expensive in terms of money, and has a long-term delivery time.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、破損もしく摩耗を抑制しつつ回転軸の回転数を変更可能で、メンテナンスに係る労力を抑制するとともに、ポンプ機場の設備の大型化を抑制することを可能とするポンプ装置及びトルク伝達装置の運転方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to change the number of rotations of the rotating shaft while suppressing damage or wear, to suppress maintenance labor, and to increase the size of pump station equipment. It is an object of the present invention to provide a method of operating a pump device and a torque transmission device that can be suppressed.

本発明の第1の態様に係るポンプ装置は、羽根車が連結された回転軸を有するポンプと、前記ポンプの回転軸を回転させるように駆動軸を回転させる駆動装置と、入力軸と出力軸とを有し、電気をかけることで生じる場の作用で粘性が変化する粘性流体を、当該入力軸から当該出力軸までのトルクの伝達経路に内蔵するトルク伝達装置と、を備え、前記トルク伝達装置は、駆動軸と回転軸の間、前記駆動軸の途中、または前記回転軸の途中に設けられている。 The pump device according to the first aspect of the present invention includes a pump having a rotating shaft to which an impeller is connected, a driving device that rotates a driving shaft so as to rotate the rotating shaft of the pump, and an input shaft and an output shaft. The torque transmission device is provided with a torque transmission device that incorporates a viscous fluid whose viscosity changes due to the action of a field generated by applying electricity in a torque transmission path from the input shaft to the output shaft. The device is provided between the drive shaft and the rotation shaft, in the middle of the drive shaft, or in the middle of the rotation shaft.

この構成によれば、電気をかけることで生じる場の大きさにより潤滑油の粘性を変化させる粘性流体を用いたトルク伝達装置を採用することにより、破損もしく摩耗を抑制しつつ回転軸の回転数を変更可能で、メンテナンスに係る労力を抑制するとともに、ポンプ機場の設備の大型化を抑制することができる。 According to this configuration, by adopting a torque transmission device that uses a viscous fluid that changes the viscosity of the lubricating oil according to the size of the field generated by applying electricity, the rotation of the rotating shaft while suppressing damage or wear. The number can be changed, and the labor related to maintenance can be suppressed, and the size of the equipment at the pump station can be suppressed.

本発明の第2の態様に係るポンプ装置は、第1の態様に係るポンプ装置であって、前記駆動軸は、前記駆動装置と前記トルク伝達装置の間に、前記トルク伝達装置の周囲に空気流れを引き起こすファンを備える。 The pump device according to the second aspect of the present invention is the pump device according to the first aspect, and the drive shaft is provided with air around the torque transmission device between the drive device and the torque transmission device. Equipped with a fan that causes flow.

この構成によれば、粘性流体の温度が上昇して発熱があっても、駆動軸に設けられたファンが回転してトルク伝達装置周辺に空気流を生じさせ、その空気流にトルク伝達装置に生じた熱が伝達されるので、トルク伝達装置は冷却される。 According to this configuration, even if the temperature of the viscous fluid rises and heat is generated, the fan provided on the drive shaft rotates to generate an air flow around the torque transmission device, and the air flow is applied to the torque transmission device. The generated heat is transferred so that the torque transfer device is cooled.

本発明の第3の態様に係るポンプ装置は、第1または2の態様に係るポンプ装置であって、前記駆動軸は、前記トルク伝達装置と前記ポンプの間に、前記トルク伝達装置の周囲に空気流れを引き起こすファンを備える。 The pump device according to the third aspect of the present invention is the pump device according to the first or second aspect, and the drive shaft is placed between the torque transmission device and the pump and around the torque transmission device. Equipped with a fan that causes air flow.

この構成によれば、粘性流体の温度が上昇して発熱があっても、駆動軸に設けられたファンが回転してトルク伝達装置周辺に空気流を生じさせ、その空気流にトルク伝達装置に生じた熱が伝達されるので、トルク伝達装置は冷却される。 According to this configuration, even if the temperature of the viscous fluid rises and heat is generated, the fan provided on the drive shaft rotates to generate an air flow around the torque transmission device, and the air flow is applied to the torque transmission device. The generated heat is transferred so that the torque transfer device is cooled.

本発明の第4の態様に係るポンプ装置は、第1から3のいずれかの態様に係るポンプ装置であって、前記トルク伝達装置は、前記駆動軸の途中に設けられ、前記トルク伝達装置は、外周にフィンを備える。 The pump device according to the fourth aspect of the present invention is the pump device according to any one of the first to third aspects, the torque transmission device is provided in the middle of the drive shaft, and the torque transmission device is , Equipped with fins on the outer circumference.

この構成によれば、出力軸が回転している場合には、熱伝達により、トルク伝達装置の外周に備えられたフィンの放熱作用でトルク伝達装置が冷却できる。 According to this configuration, when the output shaft is rotating, the torque transmission device can be cooled by the heat dissipation action of the fins provided on the outer periphery of the torque transmission device by heat transfer.

本発明の第5の態様に係るポンプ装置は、第4の態様に係るポンプ装置であって、前記トルク伝達装置の出力軸は、前記入力軸と前記入力軸に設けられたディスクと前記粘性流体を収容する空間が形成されたヨークを有し、前記粘性流体が前記ヨークの内部及びフィンの内部を循環する流路が設けられている。 The pump device according to the fifth aspect of the present invention is the pump device according to the fourth aspect, and the output shaft of the torque transmission device is an input shaft, a disk provided on the input shaft, and the viscous fluid. It has a yoke in which a space for accommodating the fluid is formed, and a flow path through which the viscous fluid circulates inside the yoke and inside the fins is provided.

この構成によれば、出力軸が回転している場合には、熱伝達により、トルク伝達装置の外周に備えられたフィンの放熱作用でトルク伝達装置が冷却できる。それととともに、出力軸が回転していない場合で入力軸が回転している場合であっても、入力軸の複数のディスクが回転することに伴う遠心力の作用で、ディスクとヨークの間の粘性流体が、ディスクの外周と径方向で相対するヨークの内壁から、トルク伝達装置の外周に備えられたフィンの内部まで貫通する第1の流路を通過して、フィンに形成された第2の流路を通過する。このため、トルク伝達装置の内部の熱は粘性流体に伴ってファンに形成された第2の流路まで伝えられ、さらに、ファンを経由して周囲の空気に放熱する。
放熱して冷却された粘性流体は、トルク伝達装置の外周に備えられたフィンに沿って設けられた第2の流路を通る。そして、入力軸の端部側で、ディスクの軸方向で相対するヨークの入力軸に近い内壁から、トルク伝達装置の外周に備えられたに向けてヨークを貫通する第3の流路を介して、再びディスクを収容する収容空間に戻される。
According to this configuration, when the output shaft is rotating, the torque transmission device can be cooled by the heat dissipation action of the fins provided on the outer periphery of the torque transmission device by heat transfer. At the same time, even if the output shaft is not rotating and the input shaft is rotating, the viscosity between the disc and the yoke is due to the action of centrifugal force caused by the rotation of multiple discs on the input shaft. A second flow path formed in the fin through a first flow path through which the fluid penetrates from the inner wall of the yoke, which is radially opposed to the outer circumference of the disk, to the inside of the fin provided on the outer circumference of the torque transmission device. Pass through the flow path. Therefore, the heat inside the torque transmission device is transferred to the second flow path formed in the fan along with the viscous fluid, and is further dissipated to the surrounding air via the fan.
The heat-dissipated and cooled viscous fluid passes through a second flow path provided along the fins provided on the outer periphery of the torque transmission device. Then, on the end side of the input shaft, from the inner wall close to the input shaft of the yoke facing in the axial direction of the disk, via a third flow path penetrating the yoke toward the outer periphery of the torque transmission device. , Returned to the containment space that houses the disc.

本発明の第6の態様に係るポンプ装置は、第5の態様に係るポンプ装置であって、前記流路は、前記ヨークの内壁を貫通して前記フィンへ延びる第1の流路と、当該第1の流路と連通しており且つ当該第1の流路よりも入力軸側に設けられ且つ前記ヨークの内壁を貫通して前記フィンへ延びる第2の流路とを有し、前記第2の流路の前記ヨークの内壁側の端の位置は、前記第1の流路のヨークの内壁側の端の位置より、前記入力軸の回転軸芯に近い。 The pump device according to the sixth aspect of the present invention is the pump device according to the fifth aspect, and the flow path is the first flow path that penetrates the inner wall of the yoke and extends to the fin, and the flow path. It has a second flow path that communicates with the first flow path, is provided on the input shaft side of the first flow path, penetrates the inner wall of the yoke, and extends to the fins. The position of the end on the inner wall side of the yoke of the second flow path is closer to the rotation axis core of the input shaft than the position of the end on the inner wall side of the yoke of the first flow path.

この構成によれば、冷却された粘性流体が戻される位置は、収容空間から粘性流体が流出する位置よりも相対的に入力軸の回転軸芯に近いので、それに伴い粘性流体にかかる遠心力が小さい。この遠心力の差により、粘性流体が循環する力が生じる。 According to this configuration, the position where the cooled viscous fluid is returned is closer to the rotation axis of the input shaft than the position where the viscous fluid flows out from the accommodation space, so that the centrifugal force applied to the viscous fluid is increased accordingly. small. Due to this difference in centrifugal force, a force for circulating the viscous fluid is generated.

本発明の第7の態様に係るポンプ装置は、第1の態様に係るポンプ装置であって、前記トルク伝達装置は、前記回転軸で且つ前記ポンプがポンピングする揚水に晒される位置に設けられている。 The pump device according to the seventh aspect of the present invention is the pump device according to the first aspect, and the torque transmission device is provided on the rotation shaft and at a position where the pump is exposed to pumping water. There is.

この構成によれば、粘性流体の温度が上昇することになるが、本実施形態においては、そのような発熱があっても、トルク伝達装置がポンプのケーシング内にあるので、ポンプの羽根車の回転によってケーシング内に水が満たされれば、トルク伝達装置の外周を水が通過する際に、トルク伝達装置を冷却するので特別な冷却装置をポンプとは別置する必要がない。 According to this configuration, the temperature of the viscous fluid rises, but in the present embodiment, even if such heat is generated, since the torque transmission device is inside the casing of the pump, the impeller of the pump If the casing is filled with water by rotation, the torque transmission device is cooled when the water passes through the outer periphery of the torque transmission device, so that it is not necessary to separate a special cooling device from the pump.

本発明の第8の態様に係るトルク伝達装置の運転方法は、電気をかけることで生じる場の作用で粘性が変化する粘性流体を、入力軸から出力軸までのトルクの伝達経路に内蔵するトルク伝達装置の運転方法であって、単位時間のうち、ある時間に、前記粘性流体に作用する場を生じさせるように電気をかける工程と、単位時間のうち、残りの時間に、前記粘性流体に作用する場が生じないように電気をかけないようにする工程と、を有し、電気をかける時間と電気をかけない時間の割合を可変にすることによって、前記トルク伝達装置の入力軸から出力軸への回転エネルギーの伝達割合を可変にするトルク伝達装置の運転方法である。 In the operation method of the torque transmission device according to the eighth aspect of the present invention, a torque in which a viscous fluid whose viscosity changes due to the action of a field generated by applying electricity is built in a torque transmission path from an input shaft to an output shaft. A method of operating a transmission device, in which a step of applying electricity so as to generate a field acting on the viscous fluid at a certain time in a unit time and a step of applying electricity to the viscous fluid in the remaining time of the unit time. It has a step of not applying electricity so as not to generate a field of action, and by making the ratio of the time of applying electricity to the time of not applying electricity variable, the output is output from the input shaft of the torque transmission device. This is an operation method of a torque transmission device that changes the transmission ratio of rotational energy to the shaft.

この構成によれば、電気を供給する時間と電気をかけない時間の割合を変えることで、入力軸から出力軸までのトルクの伝達経路に電気的な場が生じる時間割合を変え、入力軸から出力軸への回転エネルギーの伝達割合を任意に決めて運転することが可能である。このような運転をすることで、粘性流体の発熱を冷却する装置を、より小型化あるいは不要とすることもできる。 According to this configuration, by changing the ratio of the time when electricity is supplied and the time when electricity is not applied, the ratio of the time when an electric field is generated in the torque transmission path from the input shaft to the output shaft is changed, and the time ratio is changed from the input shaft. It is possible to operate by arbitrarily determining the transmission ratio of rotational energy to the output shaft. By performing such an operation, the device for cooling the heat generated by the viscous fluid can be made smaller or unnecessary.

本発明の一態様によれば、電気をかけることで生じる場の大きさにより潤滑油の粘性を変化させる粘性流体を用いたトルク伝達装置を採用することにより、破損もしく摩耗を抑制しつつ回転軸の回転数を変更可能で、メンテナンスに係る労力を抑制するとともに、ポンプ機場の設備の大型化を抑制することができる。 According to one aspect of the present invention, by adopting a torque transmission device using a viscous fluid that changes the viscosity of the lubricating oil according to the size of the field generated by applying electricity, it rotates while suppressing damage or wear. The number of rotations of the shaft can be changed, and the labor related to maintenance can be suppressed, and the size of the equipment at the pump station can be suppressed.

第1の実施形態に係るトルク伝達装置の縦断面図である。It is a vertical sectional view of the torque transmission device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るポンプ装置の一部を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows a part of the pump device which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係るポンプ装置の模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view of the pump device which concerns on 2nd Embodiment. 羽根車部の詳細を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the detail of the impeller part. 第3の実施形態に係るポンプ装置の一部を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows a part of the pump device which concerns on 3rd Embodiment. 図1で示したトルク伝達装置の外周に、フィンを備えたトルク伝達装置の縦断面図である。It is a vertical sectional view of the torque transmission device provided with fins on the outer periphery of the torque transmission device shown in FIG. 1. 図4とは別の態様で、図1で示したトルク伝達装置の外周に、フィンを備えたことを示すトルク伝達装置の縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view of the torque transmission device which shows that fins were provided on the outer periphery of the torque transmission device shown in FIG. 1 in a mode different from FIG. 図5Aのトルク伝達装置の横断面図である。It is a cross-sectional view of the torque transmission device of FIG. 5A. 図4、図5A、図5Bと同じく、図1で示したトルク伝達装置の外周に、フィンを備えたことを示す縦断面図である。Similar to FIGS. 4, 5A and 5B, it is a vertical cross-sectional view showing that fins are provided on the outer periphery of the torque transmission device shown in FIG. 図1に示したトルク伝達装置とは別の態様のトルク伝達装置の縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view of the torque transmission device of the aspect different from the torque transmission device shown in FIG. 従来の立軸ポンプを設置したポンプ機場の構造図である。It is a structural drawing of a pump station where a conventional vertical shaft pump is installed. 図8とは別のポンプ機場の構造図である。It is a structural drawing of the pump station which is different from FIG.

以下、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of already well-known matters and duplicate explanations for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid unnecessary redundancy of the following description and to facilitate the understanding of those skilled in the art.

まず、電気をかけることで生成される場によって作用される性質を持つ微粒子を潤滑油中に含ませることで、潤滑油の粘性が、それらの場により変化する性質を利用したトルク伝達装置について説明する。 First, we explain a torque transmission device that utilizes the property that the viscosity of the lubricating oil changes depending on the field by including fine particles in the lubricating oil that have the property of being acted by the field generated by applying electricity. do.

<第1の実施形態>
例えば、図1は、第1の実施形態に係るトルク伝達装置の縦断面図である。第1の実施形態に係るトルク伝達装置125は、入力軸101と、出力軸102とを有している。入力軸101(例えば入力軸101の出力軸102側の端部付近)には、複数のディスク121が互いに間隔をおいて設けられている。出力軸102の一部であるヨーク123の内部には、ディスク121のそれぞれを収容する収容空間が形成されている。
<First Embodiment>
For example, FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the torque transmission device according to the first embodiment. The torque transmission device 125 according to the first embodiment has an input shaft 101 and an output shaft 102. A plurality of discs 121 are provided on the input shaft 101 (for example, near the end of the input shaft 101 on the output shaft 102 side) at intervals. Inside the yoke 123, which is a part of the output shaft 102, a storage space for accommodating each of the discs 121 is formed.

収容空間の端部それぞれには、電気的絶縁性の気密シール104が設けられており、シールされた収容空間内には潤滑油などの電気的絶縁性の液媒体に固体粒子を含んだ粘性流体105が封入されている。出力軸102にはプラス電極が、入力軸101にはマイナス電極が接触し、これらプラス電極とマイナス電極に電圧をかけることで、収容空間内に電気的な場(電場ともいう)を生じさせるようになっている。 An electrically insulating airtight seal 104 is provided at each end of the accommodation space, and a viscous fluid containing solid particles in an electrically insulating liquid medium such as lubricating oil is provided in the sealed accommodation space. 105 is enclosed. A positive electrode is in contact with the output shaft 102, and a negative electrode is in contact with the input shaft 101, and a voltage is applied to these positive and negative electrodes to generate an electric field (also called an electric field) in the accommodation space. It has become.

電圧がかかっていない状態では、粘性流体105に電気的な場が生じないので、ディスク121とヨーク123の間には、粘性流体105の液媒体の粘性によって生じるわずかな力しか作用しないので、入力軸101が回転しても、入力軸101のトルクは出力軸102に伝達されず、出力軸102は回転しない。 Since no electrical field is generated in the viscous fluid 105 when no voltage is applied, only a slight force generated by the viscosity of the liquid medium of the viscous fluid 105 acts between the disk 121 and the yoke 123. Even if the shaft 101 rotates, the torque of the input shaft 101 is not transmitted to the output shaft 102, and the output shaft 102 does not rotate.

しかし、徐々に電圧をかけていくと、それに応じて、ディスク121とヨーク123の間に電気的な場が生じ強くなる。粘性流体105の固体粒子は電気的な場の強さに応じてクラスタの形成を促進させる。そして、粘性流体105の粘性は固体粒子のクラスタの成長に応じて大きくなる。このため、ディスク121とヨーク123に作用するトルクは徐々に増大して、入力軸101から出力軸102に伝達されるトルクが徐々に増大する。 However, when the voltage is gradually applied, an electric field is generated between the disk 121 and the yoke 123, and the voltage becomes stronger. The solid particles of the viscous fluid 105 promote the formation of clusters depending on the strength of the electrical field. Then, the viscosity of the viscous fluid 105 increases as the cluster of solid particles grows. Therefore, the torque acting on the disc 121 and the yoke 123 gradually increases, and the torque transmitted from the input shaft 101 to the output shaft 102 gradually increases.

そして、粘性流体105に作用する電気的な場の強さが一定以上になると、入力軸101のトルクが、ほとんど100%出力軸102に伝達され、あたかも入力軸101と出力軸102が一体化したようになる。 When the strength of the electrical field acting on the viscous fluid 105 exceeds a certain level, almost 100% of the torque of the input shaft 101 is transmitted to the output shaft 102, as if the input shaft 101 and the output shaft 102 were integrated. Will be.

電気をかけることで生成される場の大きさにより潤滑油の粘性を変化させることを利用したトルク伝達装置125は、粘性流体に作用する電気的な場の強さに応じて、入力軸101のトルクを出力軸102に伝達する。このように、トルク伝達装置125は、入力軸101と出力軸102とを有し、電気をかけることで生じる場の作用で粘性が変化する粘性流体を、当該入力軸101から当該出力軸102までのトルクの伝達経路に内蔵する。 The torque transmission device 125, which utilizes the fact that the viscosity of the lubricating oil is changed according to the size of the field generated by applying electricity, has the input shaft 101 according to the strength of the electric field acting on the viscous fluid. Torque is transmitted to the output shaft 102. As described above, the torque transmission device 125 has an input shaft 101 and an output shaft 102, and a viscous fluid whose viscosity changes due to the action of a field generated by applying electricity is transferred from the input shaft 101 to the output shaft 102. Built in the torque transmission path of.

しかしながら、入力軸のトルクより、出力軸のトルクが小さい状態の運転は、入力軸の回転エネルギーを出力軸の回転エネルギーに100%変換せずに、一部を、粘性流体への散逸エネルギーとして排出させる。このため、粘性流体の温度が上昇して粘性流体の性質を劣化させたり、粘性流体の膨張により、粘性流体を気密する気密シールを破損させたりする虞がある。 However, in the operation in which the torque of the output shaft is smaller than the torque of the input shaft, the rotational energy of the input shaft is not 100% converted into the rotational energy of the output shaft, and a part of the energy is discharged as dissipated energy to the viscous fluid. Let me. Therefore, the temperature of the viscous fluid may rise to deteriorate the properties of the viscous fluid, or the expansion of the viscous fluid may damage the airtight seal that makes the viscous fluid airtight.

この対策としては、粘性流体を冷却する冷却装置を備えてもよい。しかしながら、別途、冷却装置を設ける必要があるので、設備の大型化や費用が増してしまうという問題がある。 As a countermeasure, a cooling device for cooling the viscous fluid may be provided. However, since it is necessary to separately provide a cooling device, there is a problem that the equipment becomes large and the cost increases.

それに対して、本実施形態では、従来の機械式の減速装置を、電気をかけることで生成する電気的な場によって作用される性質を持つ微粒子を潤滑油中に含ませることで潤滑油の粘性がそれらの場により変化する性質を利用したトルク伝達装置に代替する際に、設備の大型化及び費用を抑えることも目的とする。 On the other hand, in the present embodiment, in the conventional mechanical speed reducer, the viscosity of the lubricating oil is increased by including fine particles having a property of being acted by an electric field generated by applying electricity in the lubricating oil. The purpose is to reduce the size and cost of equipment when substituting a torque transmission device that utilizes the property of changing depending on the situation.

以下、各実施形態おいて、ポンプの回転軸を回転させるように駆動軸を回転させる駆動装置は、原動機だけを含んでもよいし、原動機と減速機を含んでてもよい。また各実施形態では、ポンプの一例として立軸ポンプを例に説明するが、これに限らず、横軸ポンプであってもよい。 Hereinafter, in each embodiment, the drive device that rotates the drive shaft so as to rotate the rotation shaft of the pump may include only the prime mover, or may include the prime mover and the speed reducer. Further, in each embodiment, a vertical shaft pump will be described as an example of the pump, but the present invention is not limited to this, and a horizontal shaft pump may be used.

図2Aは、第1の実施形態に係るポンプ装置の一部を示す模式断面図である。図2Aに示すように、立軸ポンプのうち、吐出エルボ部分が示されている。図2Aに示すように、第1の実施形態に係るポンプ装置100は、羽根車(図示せず)が連結された回転軸136を有する立軸ポンプPと、立軸ポンプPの回転軸136を回転させるように駆動軸128を回転させる駆動装置120と、回転軸136の途中に設けられたトルク伝達装置125を備える。 FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing a part of the pump device according to the first embodiment. As shown in FIG. 2A, the discharge elbow portion of the vertical shaft pump is shown. As shown in FIG. 2A, the pump device 100 according to the first embodiment rotates a vertical shaft pump P having a rotating shaft 136 to which an impeller (not shown) is connected and a rotating shaft 136 of the vertical shaft pump P. A drive device 120 for rotating the drive shaft 128 and a torque transmission device 125 provided in the middle of the rotation shaft 136 are provided.

吐出エルボ110は略曲管形状だが、吐出エルボの管外では、鉛直下方から吐出エルボ110の貫通孔119を貫通して上方に伸びる回転軸126と、吐出エルボ110の吐出方向とは反対方向から伸びて、駆動装置120の回転駆動力を伝達する駆動軸128が、ポンプ回転軸26に備えられた歯車Aから、駆動軸128に備えられた歯車Zが直接互いにかみ合うように配置されている。羽根車が連結された回転軸を有する。なお、歯車Aから歯車Zに、さらに別の歯車等を介してもよい。 The discharge elbow 110 has a substantially curved tube shape, but outside the discharge elbow tube, the rotating shaft 126 extending vertically from below through the through hole 119 of the discharge elbow 110 and extending upward from the direction opposite to the discharge direction of the discharge elbow 110. The drive shaft 128 that extends and transmits the rotational driving force of the drive device 120 is arranged so that the gear Z provided on the drive shaft 128 directly meshes with the gear A provided on the pump rotary shaft 26. It has a rotating shaft to which impellers are connected. In addition, another gear or the like may be passed from the gear A to the gear Z.

回転軸126と駆動軸128と吐出エルボ110との位置関係は、ケーシング114を介すことで決められ、互いに配設される。 The positional relationship between the rotating shaft 126, the drive shaft 128, and the discharge elbow 110 is determined via the casing 114 and is arranged with each other.

吐出エルボ110は、回転軸126の軸芯位置に軸方向に貫通孔119が穿設されており、回転軸126は、貫通孔119において、軸封装置132により軸封される。 The discharge elbow 110 has a through hole 119 bored in the axial direction at the axial core position of the rotating shaft 126, and the rotating shaft 126 is shaft-sealed by the shaft sealing device 132 in the through hole 119.

ケーシング114内の歯車Aと歯車Zは、任意の歯車比でよい。回転軸126は、ケーシング114の上部に備えられた軸受122と、ケーシング114の上部に備えられた軸受124によりケーシング114に回転可能に支承される。駆動軸128は、ケーシング114の吐出エルボ110の吐出方向とは反対方向に備えられた駆動軸軸受129により回転可能に支承される。 The gear A and the gear Z in the casing 114 may have any gear ratio. The rotary shaft 126 is rotatably supported on the casing 114 by a bearing 122 provided on the upper portion of the casing 114 and a bearing 124 provided on the upper portion of the casing 114. The drive shaft 128 is rotatably supported by a drive shaft bearing 129 provided in a direction opposite to the discharge direction of the discharge elbow 110 of the casing 114.

吐出エルボ110の管内には、回転軸126が管外から貫通孔119を通して挿入されている。回転軸126の下端部は、電気をかけることで生じる場(ここでは一例として電場)の作用で、粘性が変化する粘性流体を内蔵したトルク伝達装置に接続している。ここでいうトルク伝達装置とは、例えば前述の図1に示した装置である。ここで、入力軸101の表面と、出力軸102の表面を電気的絶縁材で覆ったり、電気的絶縁被膜を形成させたりしてもよい。図1を例にすれば、回転軸126の下端部は、図1に示したトルク伝達装置125の入力軸101に接続している。 A rotating shaft 126 is inserted into the pipe of the discharge elbow 110 from outside the pipe through a through hole 119. The lower end of the rotating shaft 126 is connected to a torque transmission device containing a viscous fluid whose viscosity changes by the action of a field generated by applying electricity (here, an electric field as an example). The torque transmission device referred to here is, for example, the device shown in FIG. 1 described above. Here, the surface of the input shaft 101 and the surface of the output shaft 102 may be covered with an electric insulating material, or an electric insulating film may be formed. Taking FIG. 1 as an example, the lower end of the rotating shaft 126 is connected to the input shaft 101 of the torque transmission device 125 shown in FIG.

トルク伝達装置の出力軸102は、図示しない羽根車を端部に連結された回転軸136と接続する。回転軸136の回転により羽根車(図示せず)は回転する。羽根車の回転により、吸込水槽の水を、揚水管、羽根車ケーシングおよび吸込ベルが一体的に懸垂配設された管路を通して、吐出エルボ110から吐出側に吐出させることができる。 The output shaft 102 of the torque transmission device connects an impeller (not shown) to a rotating shaft 136 connected to an end portion. The impeller (not shown) rotates due to the rotation of the rotating shaft 136. By rotating the impeller, the water in the suction water tank can be discharged from the discharge elbow 110 to the discharge side through a pipeline in which the pumping pipe, the impeller casing and the suction bell are integrally suspended.

ポンプ装置100は、図1に示すようにトルク伝達装置125の出力軸102にはプラス電極T1が、入力軸101にはマイナス電極T2が備え、図2Aに示すように、これらプラス電極T1とマイナス電極T2に電圧をかける電源141を備える。 The pump device 100 includes a positive electrode T1 on the output shaft 102 of the torque transmission device 125 and a negative electrode T2 on the input shaft 101 as shown in FIG. 1, and these positive electrodes T1 and negative electrodes T2 as shown in FIG. 2A. A power supply 141 for applying a voltage to the electrode T2 is provided.

電源141のプラス端子とマイナス端子はそれぞれ、吐出エルボ110の管外部から貫入された管137を通る配線を介して、トルク伝達装置125のプラス電極T1とマイナス電極T2に接続している。 The positive terminal and the negative terminal of the power supply 141 are connected to the positive electrode T1 and the negative electrode T2 of the torque transmission device 125, respectively, via the wiring passing through the pipe 137 penetrated from the outside of the pipe of the discharge elbow 110.

電源141は、直流の電圧または電流または印加時間と不印加時間の長さを可変にしてトルク伝達装置125に電気を供給でき、トルク伝達装置125のプラス電極T1とマイナス電極T2に電気を供給する。これにより、収容空間内に収容された粘性流体の粘性が、電気を供給することによって生じた場(ここでは一例として電場)の作用により変化するようになっている。なお、電源141は、電源からトルク伝達装置に単位時間当たりの電気を供給する時間の長さを可変にできる直流電源に限らず、電圧または電流の出力を可変にする直流電源であってもよい。 The power supply 141 can supply electricity to the torque transmission device 125 by varying the length of the DC voltage or current or the application time and the non-application time, and supplies electricity to the positive electrode T1 and the negative electrode T2 of the torque transmission device 125. .. As a result, the viscosity of the viscous fluid contained in the accommodation space is changed by the action of the field generated by supplying electricity (here, an electric field as an example). The power supply 141 is not limited to a DC power supply that can change the length of time for supplying electricity from the power supply to the torque transmission device per unit time, and may be a DC power supply that changes the output of voltage or current. ..

<ポンプの運転例>
次に、ポンプの運転例を述べる。駆動装置120の回転駆動力を伝達する駆動軸128が回転すると、その駆動力は、歯車Zから歯車Aを介して、回転軸126に伝達される。
<Pump operation example>
Next, an operation example of the pump will be described. When the drive shaft 128 that transmits the rotational driving force of the driving device 120 rotates, the driving force is transmitted from the gear Z to the rotating shaft 126 via the gear A.

電源141から、トルク伝達装置125のプラス電極T1とマイナス電極T2に電気(電圧)が加えられていない状態では、回転軸126とトルク伝達装置の入力軸101は回転するだけで、その回転トルクは、トルク伝達装置の出力軸102に伝わらず、したがって、回転軸136は回転しない。
すなわち、トルク伝達装置125に内蔵された粘性流体の粘性は最小で、粘性流体の攪拌は行われるが、その時に散逸するエネルギーは小さくほぼゼロである。そのため、粘性流体の温度上昇はほとんど生じない。
When electricity (voltage) is not applied to the positive electrode T1 and the negative electrode T2 of the torque transmission device 125 from the power supply 141, the rotary shaft 126 and the input shaft 101 of the torque transmission device only rotate, and the rotational torque is , The output shaft 102 of the torque transmission device is not transmitted, and therefore the rotating shaft 136 does not rotate.
That is, the viscosity of the viscous fluid built in the torque transmission device 125 is the minimum, and the viscous fluid is agitated, but the energy dissipated at that time is small and almost zero. Therefore, the temperature of the viscous fluid hardly rises.

しかしながら、徐々に電気をかけていくと、ディスク121とヨーク123の間の粘性流体に場が生じ、場の強さに応じて粘性流体に含まれる固体粒子が、生成された場の方向にクラスタを形成する。そして、粘性流体の粘性は、固体粒子のクラスタの成長に応じて大きくなる。このため、ディスク121とヨーク123に作用するトルクは徐々に増大し、入力軸101のトルクが徐々に出力軸102に伝達される。それに伴い、入力軸101の回転数に対する出力軸102の回転数が徐々に増加していく。出力軸102の回転に伴い回転軸136が回転し、回転軸136に備えられた羽根車の回転により、吸込水槽の水が吐出エルボ110を通って吐出側に吐出される。 However, when electricity is gradually applied, a field is generated in the viscous fluid between the disk 121 and the yoke 123, and the solid particles contained in the viscous fluid cluster in the direction of the generated field according to the strength of the field. To form. Then, the viscosity of the viscous fluid increases as the cluster of solid particles grows. Therefore, the torque acting on the disc 121 and the yoke 123 is gradually increased, and the torque of the input shaft 101 is gradually transmitted to the output shaft 102. Along with this, the rotation speed of the output shaft 102 gradually increases with respect to the rotation speed of the input shaft 101. The rotating shaft 136 rotates with the rotation of the output shaft 102, and the water in the suction water tank is discharged to the discharge side through the discharge elbow 110 by the rotation of the impeller provided on the rotating shaft 136.

ところで、入力軸101のトルクよりも出力軸102のトルクが小さい状態で運転する場合は、入力軸101の回転エネルギーを出力軸102の回転エネルギーに100%変換せずに、一部を、粘性流体への散逸エネルギーとして排出させる運転である。 By the way, when operating in a state where the torque of the output shaft 102 is smaller than the torque of the input shaft 101, the rotational energy of the input shaft 101 is not 100% converted into the rotational energy of the output shaft 102, and a part of the viscous fluid is used. It is an operation to discharge as energy dissipated to.

このため、粘性流体の温度が上昇することになるが、本実施形態においては、そのような発熱があっても、トルク伝達装置125がポンプのケーシング内にあるので、ポンプの羽根車の回転によってケーシング内に水が満たされれば、トルク伝達装置125の外周を水が通過する際に、トルク伝達装置125を冷却するので特別な冷却装置をポンプとは別置する必要がない。この場合、トルク伝達装置の入力軸101の表面と、出力軸102の表面を電気的絶縁材で覆うか、または電気的絶縁被膜を形成すればよい。これにより、水がトルク伝達装置の外周を通過しても、水中を通した電気的な短絡を回避して、電気を加えることによってディスク121とヨーク123の間の粘性流体に場を効果的に生じさせることができる。 Therefore, the temperature of the viscous fluid rises, but in the present embodiment, even if such heat is generated, the torque transmission device 125 is inside the casing of the pump, so that the rotation of the impeller of the pump causes the temperature of the viscous fluid to rise. If the casing is filled with water, the torque transmission device 125 is cooled when the water passes through the outer periphery of the torque transmission device 125, so that it is not necessary to separate a special cooling device from the pump. In this case, the surface of the input shaft 101 of the torque transmission device and the surface of the output shaft 102 may be covered with an electrical insulating material or an electrical insulating film may be formed. As a result, even if water passes through the outer circumference of the torque transmission device, the field is effectively applied to the viscous fluid between the disk 121 and the yoke 123 by applying electricity, avoiding an electrical short circuit through the water. Can be caused.

したがって、電源から供給する電気の、電圧の高さあるいは電流の大きさを変えることによってディスク121とヨーク123の間の粘性流体に生じる場の強さを変えることができ、ディスク121とヨーク123の間の粘性流体の粘性を変えることができるので、入力軸101から出力軸102への回転エネルギーの伝達割合を任意に決めて運転することが可能である。 Therefore, the strength of the field generated in the viscous fluid between the disc 121 and the yoke 123 can be changed by changing the height of the voltage or the magnitude of the current of the electricity supplied from the power source, and the strength of the field generated in the viscous fluid between the disc 121 and the yoke 123 can be changed. Since the viscosity of the viscous fluid between them can be changed, it is possible to arbitrarily determine the transmission ratio of the rotational energy from the input shaft 101 to the output shaft 102 for operation.

すなわち、従来の立軸ポンプの減速装置が機械式であれば、小型化をするには限界があり、可変速でありながら小型化することはさらに困難で、さらに、歯車を用いるため、定期的にメインテナンスを行う必要があった。それに対して、本実施形態によれば、電気をかけることで生じる場の大きさにより潤滑油の粘性を変化させる粘性流体を用いたトルク伝達装置125を採用することにより、破損もしく摩耗を抑制しつつ回転軸の回転数を変更可能で、メンテナンスに係る労力を抑制するとともに、ポンプ機場の設備の大型化を抑制することができる。 That is, if the speed reducer of the conventional vertical pump is a mechanical type, there is a limit to miniaturization, it is more difficult to miniaturize even though the speed is variable, and since gears are used, it is regularly performed. I had to do maintenance. On the other hand, according to the present embodiment, by adopting the torque transmission device 125 using a viscous fluid that changes the viscosity of the lubricating oil according to the size of the field generated by applying electricity, damage or wear is suppressed. At the same time, the number of rotations of the rotating shaft can be changed, which can reduce the labor involved in maintenance and reduce the size of the equipment at the pump station.

<効率的な運転方法>
次に、効率的な運転方法の一例について説明する。粘性流体に生じる場の強さが一定以上になると、入力軸101から出力軸102への回転エネルギーの伝達割合は、ほぼ100%となる。その場合には、粘性流体への散逸エネルギーはほぼゼロとなり、あたかも入力軸101と出力軸102が一体化したようになる。これまで述べてきたことを、粘性流体への散逸エネルギーの状態でみると、粘性流体への散逸エネルギーは、粘性流体に生じる場の強さがゼロの場合と、粘性流体に生じる場の強さが一定以上の場合には、粘性流体に生じる場の強さが両者の中間の場合に比べて、小さくなる。
<Efficient driving method>
Next, an example of an efficient operation method will be described. When the field strength generated in the viscous fluid exceeds a certain level, the transfer ratio of the rotational energy from the input shaft 101 to the output shaft 102 becomes approximately 100%. In that case, the dissipated energy to the viscous fluid becomes almost zero, and it is as if the input shaft 101 and the output shaft 102 are integrated. Looking at what has been said so far in the state of the dissipated energy to the viscous fluid, the dissipated energy to the viscous fluid is the strength of the field generated in the viscous fluid when the field strength is zero and the field strength generated in the viscous fluid. When is more than a certain value, the strength of the field generated in the viscous fluid becomes smaller than that in the case between the two.

本実施形態では、この性質を利用して、以下の運転方法を行うことにより、粘性流体への散逸エネルギーを低減する。
例えば、入力軸101の回転エネルギーのX%(0≦X≦100)を出力軸102の回転エネルギーに変換させる場合、ある単位時間(あるいは、ある一定時間)Tσにおいて、入力軸から出力軸の回転エネルギーの伝達割合が100%となるように粘性流体に生じる場の強さを一定以上とする時間をT100とし、また、入力軸から出力軸の回転エネルギーの伝達割合が0%となるように粘性流体に生じる場の強さをゼロとする時間をT0とし、
Tσ=T100+T0
であって、かつ
100/Tσ×100=X%
とする運転方法である。
In the present embodiment, by utilizing this property and performing the following operation method, the energy dissipated to the viscous fluid is reduced.
For example, when converting X% (0 ≦ X ≦ 100) of the rotational energy of the input shaft 101 into the rotational energy of the output shaft 102, the rotation of the output shaft from the input shaft in a certain unit time (or a certain fixed time) Tσ. T 100 is the time for the field strength generated in the viscous fluid to be above a certain level so that the energy transfer ratio is 100%, and the rotational energy transfer ratio from the input shaft to the output shaft is 0%. Let T 0 be the time for zeroing the field strength generated in the viscous fluid.
Tσ = T 100 + T 0
And T 100 / Tσ × 100 = X%
It is a driving method.

すなわち、単位時間Tσのうち、X%の時間(T100)で、入力軸から出力軸への回転エネルギーの伝達割合が100%である。すなわち、粘性流体への散逸エネルギーはほぼゼロの状態の運転である。また、単位時間Tσのうち、残りの時間はすべて入力軸101から出力軸102の回転エネルギーの伝達割合が0%となるように粘性流体に生じる場の強さをゼロとする時間をT0なので、同じく粘性流体への散逸エネルギーはほぼゼロの状態の運転である。 That is, the transmission ratio of the rotational energy from the input shaft to the output shaft is 100% in X% of the unit time Tσ (T 100). That is, the operation is in a state where the dissipated energy to the viscous fluid is almost zero. Further, of the unit time Tσ, the remaining time is T 0 so that the field strength generated in the viscous fluid is zero so that the transmission ratio of the rotational energy from the input shaft 101 to the output shaft 102 is 0%. Similarly, the operation is in a state where the dissipated energy to the viscous fluid is almost zero.

しかし、単位時間Tσ(=T100+T0)あたりでは、入力軸101から出力軸102への回転エネルギーの伝達がX%になる。よって、入力軸101から出力軸102への回転エネルギーの伝達がX%になるように、時間T0と時間T100が設定されている。 However, around the unit time Tσ (= T 100 + T 0 ), the transmission of rotational energy from the input shaft 101 to the output shaft 102 becomes X%. Therefore, the time T 0 and the time T 100 are set so that the transmission of the rotational energy from the input shaft 101 to the output shaft 102 becomes X%.

このように、単位時間Tσのうち、電源141から、入力軸101から出力軸102の回転エネルギーの伝達割合が100%(あるいは最高割合)となるように粘性流体に生じさせる場の強さを一定以上とする電気を供給する時間T100と、単位時間Tσのうち、残りの時間を入力軸から出力軸の回転エネルギーの伝達割合が0%(あるいは最低割合)となるように粘性流体に生じる場の強さをゼロとする(すなわち電気をかけない)時間T0に設定する。 In this way, the strength of the field generated in the viscous fluid is constant so that the transmission ratio of the rotational energy from the input shaft 101 to the output shaft 102 is 100% (or the maximum ratio) from the power supply 141 in the unit time Tσ. Of the above-mentioned electricity supply time T 100 and unit time Tσ, the remaining time is generated in the viscous fluid so that the transfer ratio of the rotational energy from the input shaft to the output shaft is 0% (or the minimum ratio). Set the time T 0 to zero the strength of (that is, no electricity is applied).

以上、本実施形態に係る、電気をかけることで生じる場の作用で粘性が変化する粘性流体を、入力軸から出力軸までのトルクの伝達経路に内蔵するトルク伝達装置の運転方法は、単位時間のうち、ある時間に、前記粘性流体に作用する場を生じさせるように電気をかける工程と、単位時間のうち、残りの時間に、前記粘性流体に作用する場が生じないように電気をかけないようにする工程と、を有する。電気をかける時間と電気をかけない時間の割合を可変にすることによって、トルク伝達装置125の入力軸101から出力軸102への回転エネルギーの伝達割合を可変にする。なお、単位時間とは毎秒単位でも良いし、入力軸が1回転する時間あたりでもよい。 As described above, the operation method of the torque transmission device for incorporating the viscous fluid whose viscosity changes due to the action of the field generated by applying electricity in the torque transmission path from the input shaft to the output shaft according to the present embodiment is a unit time. Of these, the step of applying electricity so as to generate a field acting on the viscous fluid at a certain time, and the process of applying electricity so as not to generate a field acting on the viscous fluid during the remaining time of the unit time. It has a step of preventing it from occurring. By making the ratio of the time when electricity is applied to the time when electricity is not applied variable, the ratio of rotational energy transmission from the input shaft 101 to the output shaft 102 of the torque transmission device 125 is made variable. The unit time may be in units of seconds or per second of rotation of the input shaft.

この構成によれば、電気を供給する時間T100と電気をかけない時間T0の割合を変えることで、入力軸101から出力軸102までのトルクの伝達経路(具体的には例えばディスク121とヨーク123の間)に電気的な場が生じる時間割合を変え、入力軸101から出力軸102への回転エネルギーの伝達割合を任意に決めて運転することが可能である。この場合、電源141は、必ずしも電圧あるいは電流の大きさや強さを変える可変機能を備えていないものでもよい。 According to this configuration, by changing the ratio of the time T 100 for supplying electricity and the time T 0 for not applying electricity, the torque transmission path from the input shaft 101 to the output shaft 102 (specifically, for example, the disk 121). It is possible to change the time ratio at which an electric field is generated (between the yokes 123) and arbitrarily determine the transmission ratio of rotational energy from the input shaft 101 to the output shaft 102 for operation. In this case, the power supply 141 may not necessarily have a variable function of changing the magnitude or strength of the voltage or current.

このような運転をすることで、ディスク121とヨーク123の間の粘性流体の発熱を冷却する装置を、より小型化あるいは不要とすることもできる。 By performing such an operation, the device for cooling the heat generated by the viscous fluid between the disk 121 and the yoke 123 can be made smaller or unnecessary.

以上述べたように、本実施形態によれば、電気を供給することで生ずる場の大きさにより潤滑油の粘性を変化させる粘性流体を用いたトルク伝達装置を、ポンプ内部に配置するので、従来の減速装置を用いた場合に比べ、装置全体のサイズを小型化することができる。 As described above, according to the present embodiment, a torque transmission device using a viscous fluid that changes the viscosity of the lubricating oil according to the size of the field generated by supplying electricity is arranged inside the pump. The size of the entire device can be reduced as compared with the case of using the speed reducer of.

またトルク伝達装置125は、回転軸126で且つ立軸ポンプPがポンピングする揚水に晒される位置に設けられている。これにより、ポンピングする揚水でトルク伝達装置125が冷却されるので、粘性流体の発熱を容易に冷却できる。
なお、トルク伝達装置125は、歯車を用いていないので、定期的なメンテナンスがほぼ不要となるため、ポンプ内部に配置しても問題はない。
Further, the torque transmission device 125 is provided on the rotating shaft 126 at a position where the vertical shaft pump P is exposed to pumped pumped water. As a result, the torque transmission device 125 is cooled by the pumped pumped water, so that the heat generated by the viscous fluid can be easily cooled.
Since the torque transmission device 125 does not use gears, regular maintenance is almost unnecessary, so that there is no problem even if it is arranged inside the pump.

従来は駆動機が電動機である場合にのみ、電動機に供給する電源を、特殊仕様で、かつ大型で高価なインバータを介して回転数を制御していた。それに対して、本実施形態によれば、電動機であっても電動機以外のエンジンなどの任意の駆動機であっても、そのようなインバータに比べてずっと小型で汎用であり、電圧または電流の出力を可変にする直流電源、あるいは電源からトルク伝達装置に単位時間当たりの電気を供給する時間の長さを可変にできる直流電源を用いることで、ポンプの回転数を可変にすることができる。 Conventionally, only when the drive machine is an electric motor, the power supply to the electric motor is controlled by a special specification, large and expensive inverter. On the other hand, according to the present embodiment, whether it is an electric motor or an arbitrary drive such as an engine other than an electric motor, it is much smaller and more versatile than such an inverter, and has a voltage or current output. The rotation speed of the pump can be made variable by using a DC power supply that makes the voltage variable, or a DC power supply that can make the length of time for supplying electricity from the power supply to the torque transmission device per unit time variable.

また、単位時間のうち、ある時間に、粘性流体に作用する電気的な場を生じさせるようにトルク伝達装置に電気をかけ、また、単位時間のうち、残りの時間に、粘性流体に作用する電気的な場が生じないように電気をかけないようにして、電気をかける時間と電気をかけない時間の割合を可変にする。そうすることで、トルク伝達装置125の入力軸101から出力軸102への回転エネルギーの伝達割合を可変にすることができる。このようにすることで、粘性流体の発熱をより低く抑えることができる。
特に、電気をかける時間には、トルク伝達装置125の入力軸101から出力軸102への回転エネルギーの伝達割合が100%(あるいは、最高割合)となるように、粘性流体に生じる場の強さを一定以上とするように電気をかけると、粘性流体の発熱が最低レベルに抑えられる。このため、粘性流体の冷却装置を小型化、あるいは不要とすることができる。
In addition, electricity is applied to the torque transmission device so as to generate an electric field that acts on the viscous fluid at a certain time in the unit time, and it acts on the viscous fluid at the remaining time in the unit time. The ratio of the time when electricity is applied and the time when electricity is not applied is variable by not applying electricity so that an electric field is not generated. By doing so, the transmission ratio of the rotational energy from the input shaft 101 of the torque transmission device 125 to the output shaft 102 can be made variable. By doing so, the heat generation of the viscous fluid can be suppressed to a lower level.
In particular, during the time when electricity is applied, the strength of the field generated in the viscous fluid so that the transmission ratio of the rotational energy from the input shaft 101 to the output shaft 102 of the torque transmission device 125 becomes 100% (or the maximum ratio). When electricity is applied so that the temperature is above a certain level, the heat generation of the viscous fluid is suppressed to the minimum level. Therefore, the viscous fluid cooling device can be miniaturized or eliminated.

<第2の実施形態>
図2Bは、第2の実施形態に係るポンプ装置の模式断面図である。図2Cは、羽根車部の詳細を示す模式断面図である。図2Cに示すようにポンプの揚水が、本実施形態に係るトルク伝達装置125の外周を流れることでトルク伝達装置125を冷却するようになっている。
<Second embodiment>
FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of the pump device according to the second embodiment. FIG. 2C is a schematic cross-sectional view showing the details of the impeller portion. As shown in FIG. 2C, the pump water flows around the outer circumference of the torque transmission device 125 according to the present embodiment to cool the torque transmission device 125.

図2Bは、ポンプ装置10は、構造物99に固定される固定パイプ20と、固定パイプ20内に出し入れ可能に収納されるポンプ本体30を備える。ポンプ装置10の運転時には固定パイプ20内にポンプ本体30が収容され、点検時にはポンプ本体30が固定パイプ20から引き出されるようにして取り扱われる。 In FIG. 2B, the pump device 10 includes a fixed pipe 20 fixed to the structure 99 and a pump main body 30 housed in the fixed pipe 20 so as to be able to be taken in and out. When the pump device 10 is operated, the pump main body 30 is housed in the fixed pipe 20, and when the pump device 10 is inspected, the pump main body 30 is handled so as to be pulled out from the fixed pipe 20.

固定パイプ20は、ポンプ本体30を主に収容するコラムパイプ21と、吸込管25とを有している。コラムパイプ21は、ポンプ本体30を覆うことができる長さを有し、円筒状に形成され、鋼製又は鋳鉄製である。コラムパイプ21は、軸線が鉛直になるように配置されて構造物99に固定される。コラムパイプ21には、収容されたポンプ本体30の上端よりも所定の高さ以上の上方に、水平方向に延びる枝管21pが設けられている。枝管21pは、揚水した水の流路を形成する。コラムパイプ21は、上端に上部フランジ21aが設けられ、下端 に下部フランジ21bが設けられている。上部フランジ21aには、取り外し可能なコラム蓋22が気密に取り付けられている。下部フランジ21bには、吸込管25の吸込管フランジ25fと取り付けられている。 The fixed pipe 20 has a column pipe 21 that mainly houses the pump main body 30 and a suction pipe 25. The column pipe 21 has a length that can cover the pump body 30, is formed in a cylindrical shape, and is made of steel or cast iron. The column pipe 21 is arranged so that the axis is vertical and is fixed to the structure 99. The column pipe 21 is provided with a branch pipe 21p extending in the horizontal direction above a predetermined height or more above the upper end of the housed pump body 30. The branch pipe 21p forms a flow path for the pumped water. The column pipe 21 is provided with an upper flange 21a at the upper end and a lower flange 21b at the lower end. A removable column lid 22 is airtightly attached to the upper flange 21a. The lower flange 21b is attached to the suction pipe flange 25f of the suction pipe 25.

吸込管25は、コラムパイプ21の内径よりも小さな径の開口25hが形成された吸込管フランジ25fの下方に異径管25pが取り付けられて一体に形成された部材である。異径管25pは、吸込管フランジ25fから下方に向かって、一旦徐々に径がすぼまった後に、下端付近でコラムパイプ21の径と同程度まで急激に径が広がるベルマウス形状に形成されている。 The suction pipe 25 is a member integrally formed by attaching a different diameter pipe 25p below the suction pipe flange 25f in which an opening 25h having a diameter smaller than the inner diameter of the column pipe 21 is formed. The different diameter pipe 25p is formed in a bell mouth shape in which the diameter gradually shrinks downward from the suction pipe flange 25f and then rapidly expands to the same diameter as the column pipe 21 near the lower end. ing.

ポンプ本体30は、回転軸32を備えた電動機33と、その下方に、ポンプ軸の先端に取り付けられたオープン型の羽根車31とを有している。電動機33は乾式モータであり、内部を外部から封止密閉し、水中で運転される際に水が内部に侵入しないように、モータケーシング337で全体が囲われている。モータケーシング337の下部には、電動機33の回転軸32の貫通部があり、この貫通部には軸封装置としてのメカニカルシール336が設けられている。
メカニカルシール336を通して延出した回転軸32は、これまですでに説明したトルク伝達装置の入力軸101に接続する。トルク伝達装置の出力軸102にはポンプ軸が接続する。トルク伝達装置には、図示しないが従前に説明した直流電源が接続され電気(電圧または電流)が可変的に供給できるようになっている。
The pump main body 30 has an electric motor 33 provided with a rotating shaft 32, and an open type impeller 31 attached to the tip of the pump shaft below the electric motor 33. The electric motor 33 is a dry motor, and the inside is sealed and sealed from the outside, and the whole is surrounded by a motor casing 337 so that water does not enter the inside when operating in water. Below the motor casing 337, there is a penetrating portion of the rotating shaft 32 of the motor 33, and the penetrating portion is provided with a mechanical seal 336 as a shaft sealing device.
The rotating shaft 32 extending through the mechanical seal 336 is connected to the input shaft 101 of the torque transmission device described above. A pump shaft is connected to the output shaft 102 of the torque transmission device. Although not shown, a DC power source described above is connected to the torque transmission device so that electricity (voltage or current) can be variably supplied.

メカニカルシール336とモータケーシング337とで密封された内部には、回転軸32に固着された回転子332、回転子332と僅かな隙間をもってその外周に配置された 固定子333及び回転軸32を回転可能に支持する下部軸受334と上部軸受335が収納されている。固定子333は、モータケーシング337に固定されている。モータケーシング337の上部からは、駆動用の電源ケーブル33cが引き出されている。ケーブル引き出し部は水がモータの内部に侵入しないようにシールされている。 Inside the mechanical seal 336 and the motor casing 337, the rotor 332 fixed to the rotating shaft 32, the rotor 332, and the stator 333 and the rotating shaft 32 arranged on the outer periphery thereof are rotated with a slight gap. A lower bearing 334 and an upper bearing 335 that can be supported are housed. The stator 333 is fixed to the motor casing 337. A power cable 33c for driving is pulled out from the upper part of the motor casing 337. The cable outlet is sealed to prevent water from entering the inside of the motor.

ポンプ本体30は、さらに、羽根車31の側面周囲(回転方向周り)を覆うように囲む 羽根車ケーシング34を有している。また、羽根車31の吐出側にはガイドベーン35が配設されている。羽根車ケーシング34は、羽根車31に加えてガイドベーン35をも側面周囲で覆うように囲む長さを有している。羽根車ケーシング34は、下端の内径が吸込管フランジ25fの開口25h(異径管25pの内径)と略同じ大きさに形成され、上端の外径がコラムパイプ21の内径よりも僅かに小さく形成されている。羽根車ケーシング34は、下端から上端に向かって径が徐々に広がるように形成されている。 The pump main body 30 further has an impeller casing 34 that surrounds the impeller 31 so as to cover the side surface circumference (rotational direction). Further, a guide vane 35 is arranged on the discharge side of the impeller 31. The impeller casing 34 has a length that surrounds the guide vanes 35 in addition to the impeller 31 so as to cover the side surfaces thereof. The inner diameter of the lower end of the impeller casing 34 is formed to be substantially the same as the opening 25h of the suction pipe flange 25f (inner diameter of the different diameter pipe 25p), and the outer diameter of the upper end is slightly smaller than the inner diameter of the column pipe 21. Has been done. The impeller casing 34 is formed so that its diameter gradually increases from the lower end to the upper end.

羽根車ケーシング34の外周には、円環状の嵌合座34sが形成されている。他方、コラムパイプ21の内面には、円環状の受け座23が形成されている。受け座23と嵌合座 34sとは、そこを水が漏洩しないように密着する構成となっている。受け座23と嵌合座34sとが嵌合することにより、コラムパイプ21にポンプ本体30が載置され、ポンプ本体30がコラムパイプ21に収容される。 An annular fitting seat 34s is formed on the outer circumference of the impeller casing 34. On the other hand, an annular receiving seat 23 is formed on the inner surface of the column pipe 21. The receiving seat 23 and the fitting seat 34s are in close contact with each other so that water does not leak. By fitting the receiving seat 23 and the fitting seat 34s, the pump main body 30 is placed on the column pipe 21, and the pump main body 30 is housed in the column pipe 21.

図2Cに示すように、モータケーシング337には、羽根車31の揚水の一部をトルク伝達装置125の外周に導入する流入口と、トルク伝達装置125の外周を流れた揚水の一部をガイドベーン35に流出する流出口を備えている。この構造により、羽根車31の揚水の一部が、トルク伝達装置125の外周に導かれて流れるときに、トルク伝達装置125で発生する熱を冷却することができる。 As shown in FIG. 2C, the motor casing 337 guides an inflow port for introducing a part of the pumped water of the impeller 31 to the outer periphery of the torque transmission device 125 and a part of the pumped water flowing around the outer circumference of the torque transmission device 125. It has an outlet that flows out to the vane 35. With this structure, when a part of the pumped water of the impeller 31 is guided to the outer periphery of the torque transmission device 125 and flows, the heat generated by the torque transmission device 125 can be cooled.

次にポンプ装置10の運転の一例を説明する。雨水の流入により水槽内の水位が上昇し、水位 A1よりも低い状態で、トルク伝達装置に電気の供給をゼロの状態で電動機33を始動し始める。トルク伝達装置に電気の供給をゼロの状態であるので、出力軸102には入力軸101のトルクが伝達せず、したがってポンプ軸は回転しない。
水位がさらに上昇し、羽根車31の下端部分の水位SLWLに到達すると、羽根車31は水を吸い込み可能となる。そこで、トルク伝達装置に電気の供給を徐々に増加することで、入力軸101のトルクを出力軸102に徐々に伝達していくことができ、ポンプ軸は徐々に回転数を増加するようになる。水位が定常運転水位RWLまで上昇する間に、入力軸101のトルクを出力軸102に100%伝達するように、トルク伝達装置125に電気を供給する。
Next, an example of the operation of the pump device 10 will be described. The water level in the water tank rises due to the inflow of rainwater, and when the water level is lower than the water level A1, the electric motor 33 starts to be started with no electricity supplied to the torque transmission device. Since the supply of electricity to the torque transmission device is zero, the torque of the input shaft 101 is not transmitted to the output shaft 102, and therefore the pump shaft does not rotate.
When the water level rises further and reaches the water level SLWL at the lower end of the impeller 31, the impeller 31 can suck in water. Therefore, by gradually increasing the supply of electricity to the torque transmission device, the torque of the input shaft 101 can be gradually transmitted to the output shaft 102, and the pump shaft gradually increases in rotation speed. .. Electricity is supplied to the torque transmission device 125 so that 100% of the torque of the input shaft 101 is transmitted to the output shaft 102 while the water level rises to the steady operation water level RWL.

逆に、水位が最高水位HWLの状態から、徐々に水位が低下し、定常運転水位RWLを下回ると、トルク伝達装置に電気の供給を徐々に減少することで、入力軸101から出力軸102へのトルクの伝達を徐々に低減していくことができ、ポンプ軸は徐々に回転数を減少する。水位がSRWL以下になると、入力軸101のトルクを出力軸102に伝達しないように、トルク伝達装置への電気の供給を停止する。このように、始動、停止時の水位が過渡的な状況に応じて、回転軸や、電動機本体に等に急激な負荷や過剰な電流のかからない運転が可能である。 On the contrary, when the water level gradually decreases from the state of the maximum water level HWL and falls below the steady operation water level RWL, the supply of electricity to the torque transmission device is gradually reduced to move from the input shaft 101 to the output shaft 102. The torque transmission of the pump shaft can be gradually reduced, and the rotation speed of the pump shaft is gradually reduced. When the water level falls below SRWL, the supply of electricity to the torque transmission device is stopped so that the torque of the input shaft 101 is not transmitted to the output shaft 102. In this way, depending on the situation where the water level at the time of starting and stopping is transient, it is possible to operate the rotating shaft and the motor body without applying a sudden load or an excessive current.

<第3の実施形態>
図3は、第3の実施形態に係るポンプ装置の一部を示す模式断面図である。図2Aの第1の実施形態で説明したのと同じように、吐出エルボ110の管外で、鉛直下方から吐出エルボ110の貫通孔119を貫通して上方に伸びる回転軸126と、吐出エルボ110の吐出方向とは反対方向から伸びて、駆動装置120の回転駆動力を伝達する駆動軸128が、回転軸126に備えられた歯車Aと、駆動軸128に備えられた歯車Zが互いにかみ合うように配置されている。もちろん歯車Aと歯車Zに、さらに別の歯車等を介してもよい。回転軸126と駆動軸128と吐出エルボ110との位置関係は、ケーシング114を介すことで決められ互いに配設されている。
<Third embodiment>
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a part of the pump device according to the third embodiment. As described in the first embodiment of FIG. 2A, outside the pipe of the discharge elbow 110, the rotating shaft 126 extending upward through the through hole 119 of the discharge elbow 110 from vertically below, and the discharge elbow 110. The drive shaft 128 extending from the direction opposite to the discharge direction of the drive device 120 and transmitting the rotational driving force of the drive device 120 is such that the gear A provided on the rotary shaft 126 and the gear Z provided on the drive shaft 128 mesh with each other. Is located in. Of course, another gear or the like may be passed through the gear A and the gear Z. The positional relationship between the rotating shaft 126, the drive shaft 128, and the discharge elbow 110 is determined via the casing 114 and is arranged with each other.

吐出エルボ110は、回転軸126の軸芯位置に軸方向に貫通孔119が穿設されており、回転軸126は、貫通孔119において、軸封装置132により軸封される。 The discharge elbow 110 has a through hole 119 bored in the axial direction at the axial core position of the rotating shaft 126, and the rotating shaft 126 is shaft-sealed by the shaft sealing device 132 in the through hole 119.

ケーシング114内の第一の歯車と第二の歯車は、任意の歯車比であり、回転軸126は、ケーシング114の上部に備えられた軸受122と、ケーシング114の上部に備えられた軸受124によりケーシング114に回転可能に支承され。駆動軸128は、ケーシング114の吐出エルボ110の吐出方向とは反対方向に備えられた駆動軸軸受により回転可能に支承される。 The first gear and the second gear in the casing 114 have an arbitrary gear ratio, and the rotating shaft 126 is provided by a bearing 122 provided on the upper part of the casing 114 and a bearing 124 provided on the upper part of the casing 114. It is rotatably supported by the casing 114. The drive shaft 128 is rotatably supported by a drive shaft bearing provided in a direction opposite to the discharge direction of the discharge elbow 110 of the casing 114.

吐出エルボ110の管内には、回転軸126が管外から貫通孔119を通して挿入され、図示しない端部に備えた羽根車と接続する。回転軸126の回転により羽根車は回転する。羽根車の回転により、吸込水槽の水を、揚水管、羽根車ケーシングおよび吸込ベルが一体的に懸垂配設された管路を通して、吐出エルボ110から吐出側に吐出させることができる。 A rotating shaft 126 is inserted into the pipe of the discharge elbow 110 from outside the pipe through a through hole 119, and is connected to an impeller provided at an end (not shown). The impeller rotates due to the rotation of the rotating shaft 126. By rotating the impeller, the water in the suction water tank can be discharged from the discharge elbow 110 to the discharge side through a pipeline in which the pumping pipe, the impeller casing and the suction bell are integrally suspended.

駆動軸28の、それに備えられた歯車Zとは反対側の端部は、電気をかけることで生じる場の作用で、粘性が変化する粘性流体を内蔵したトルク伝達装置に接続している。ここでいうトルク伝達装置125とは、例えば前述の図1に示した装置でよい。図3における態様では、図2Aと異なり、入力軸101の表面と、出力軸102の表面を電気的絶縁材で覆ったり、電気的絶縁被膜を形成させたりしなくてもよい。図1を例にすれば、駆動軸128の歯車Zとは反対側の端部は、図1に示した装置の出力軸102に接続している。 The end of the drive shaft 28 on the opposite side of the gear Z provided to the drive shaft 28 is connected to a torque transmission device containing a viscous fluid whose viscosity changes by the action of a field generated by applying electricity. The torque transmission device 125 referred to here may be, for example, the device shown in FIG. 1 described above. In the aspect of FIG. 3, unlike FIG. 2A, it is not necessary to cover the surface of the input shaft 101 and the surface of the output shaft 102 with an electric insulating material or to form an electric insulating film. Taking FIG. 1 as an example, the end of the drive shaft 128 on the opposite side of the gear Z is connected to the output shaft 102 of the device shown in FIG.

トルク伝達装置125の入力軸101は、駆動装置120による回転駆動力を伝達する駆動軸138と接続している。駆動装置120の回転により駆動軸138は回転され、それに接続するトルク伝達装置125の入力軸101が回転する。 The input shaft 101 of the torque transmission device 125 is connected to the drive shaft 138 that transmits the rotational driving force of the drive device 120. The drive shaft 138 is rotated by the rotation of the drive device 120, and the input shaft 101 of the torque transmission device 125 connected to the drive shaft 138 is rotated.

トルク伝達装置125の出力軸102にはプラス電極T1が、入力軸101にはマイナス電極T2が備えられ、またポンプ装置101bは、これらプラス電極T1とマイナス電極T2に電圧を供給する電源141を備える。 The output shaft 102 of the torque transmission device 125 is provided with a positive electrode T1, the input shaft 101 is provided with a negative electrode T2, and the pump device 101b is provided with a power supply 141 for supplying a voltage to the positive electrode T1 and the negative electrode T2. ..

電源141は直流の電圧または電流の出力を可変、あるいは単位時間当たりの電気の供給時間を可変にして供給でき、トルク伝達装置125のプラス電極T1とマイナス電極T2に電気を供給すると、収容空間内に収容された粘性流体の粘性が、電気の供給によって生じた場の作用により変化するようになっている。 The power supply 141 can supply electricity by changing the output of DC voltage or current or by changing the supply time of electricity per unit time, and when electricity is supplied to the positive electrode T1 and the negative electrode T2 of the torque transmission device 125, it is in the accommodation space. The viscosity of the viscous fluid contained in the is changed by the action of the field generated by the supply of electricity.

駆動軸138には、軸周辺の空気を軸方向に送風するファン151が設けられている。このため、駆動装置120が回転すると、駆動軸138に備えられたファン151も回転して、軸周辺の空気を軸方向に送風を開始する。このため、トルク伝達装置の外表面にも空気の流れが生じ、トルク伝達装置に生じた熱を冷却することができる。駆動軸38に設けられたファン151により軸方向に生じる空気の流れは、トルク伝達装置125方向に向けても良いし、逆方向に向けても良い。 The drive shaft 138 is provided with a fan 151 that blows air around the shaft in the axial direction. Therefore, when the drive device 120 rotates, the fan 151 provided on the drive shaft 138 also rotates, and the air around the shaft is started to be blown in the axial direction. Therefore, an air flow is also generated on the outer surface of the torque transmission device, and the heat generated in the torque transmission device can be cooled. The air flow generated in the axial direction by the fan 151 provided on the drive shaft 38 may be directed in the torque transmission device 125 direction or in the opposite direction.

また、駆動軸128にも一例として同じく軸周辺の空気を軸方向に送風するファン152が設けられていている。その場合はトルク伝達装置125により、駆動軸128にトルクが伝達され、駆動軸28が回転すると、駆動軸28に備えられたファン152も回転して、軸周辺の空気を軸方向に送風を開始する。駆動軸128に備えられたファン152により生じさせる空気の流れは、駆動軸138に備えられたファン152により生じさせる空気の流れの方向と同じ方向とするのが、冷却効果を高める上で好ましい。 Further, the drive shaft 128 is also provided with a fan 152 that blows air around the shaft in the axial direction as an example. In that case, torque is transmitted to the drive shaft 128 by the torque transmission device 125, and when the drive shaft 28 rotates, the fan 152 provided on the drive shaft 28 also rotates to start blowing air around the shaft in the axial direction. do. It is preferable that the air flow generated by the fan 152 provided on the drive shaft 128 is in the same direction as the air flow generated by the fan 152 provided on the drive shaft 138 in order to enhance the cooling effect.

次に、ポンプの運転例を説明する。駆動装置120の回転駆動力を伝達する駆動軸138が回転すると、その駆動力は、トルク伝達装置125を介して、駆動軸28に伝達される。 Next, an operation example of the pump will be described. When the drive shaft 138 that transmits the rotational driving force of the drive device 120 rotates, the driving force is transmitted to the drive shaft 28 via the torque transmission device 125.

電源141から、トルク伝達装置125のプラス電極T1とマイナス電極T2に電気が供給されていない状態では、回転軸126とトルク伝達装置の入力軸101は回転するだけで、その回転トルクは、トルク伝達装置の出力軸102に伝わらず、したがって、駆動軸128は回転しない。 When electricity is not supplied from the power supply 141 to the positive electrode T1 and the negative electrode T2 of the torque transmission device 125, the rotary shaft 126 and the input shaft 101 of the torque transmission device only rotate, and the rotational torque is the torque transmission. It is not transmitted to the output shaft 102 of the device and therefore the drive shaft 128 does not rotate.

しかしながら、電源から徐々に電気を供給していくと、ディスク121とヨーク123の間の粘性流体に場が生じ、場の強さに応じて粘性流体に含まれる固体粒子が場の方向にクラスタを形成する。そして、粘性流体の粘性は、固体粒子のクラスタの成長に応じて大きくなる。このため、ディスク121とヨーク123に作用するトルクは徐々に増大し、入力軸101のトルクが徐々に出力軸102に伝達される。それに伴い、駆動軸128が回転し、駆動軸128のもう一方の端部に備えられた歯車Zを回転させる。 However, when electricity is gradually supplied from the power source, a field is generated in the viscous fluid between the disk 121 and the yoke 123, and the solid particles contained in the viscous fluid cluster in the direction of the field according to the strength of the field. Form. Then, the viscosity of the viscous fluid increases as the cluster of solid particles grows. Therefore, the torque acting on the disc 121 and the yoke 123 is gradually increased, and the torque of the input shaft 101 is gradually transmitted to the output shaft 102. Along with this, the drive shaft 128 rotates, and the gear Z provided at the other end of the drive shaft 128 is rotated.

駆動軸128に備えられた歯車Zから、回転軸126に備えられた歯車Aまで、互いの歯車が直接にかみ合って、あるいは、歯車Zから歯車Aまでの間をそれらとは別の歯車等を介してかみ合うようにして、最終的に駆動軸128のトルクは回転軸126に伝達され、回転軸126に備えられた羽根車が回転することにより、吸込水槽の水が吐出エルボ110を通って吐出側に吐出される。 From the gear Z provided on the drive shaft 128 to the gear A provided on the rotating shaft 126, the gears are in direct mesh with each other, or between the gear Z and the gear A, another gear or the like is used. Finally, the torque of the drive shaft 128 is transmitted to the rotating shaft 126 so as to mesh with each other, and the impeller provided on the rotating shaft 126 rotates, so that the water in the suction water tank is discharged through the discharge elbow 110. It is discharged to the side.

ここで、入力軸101のトルクよりも出力軸102に伝達されるトルクが小さい状態で運転する場合は、入力軸101の回転エネルギーを出力軸102の回転エネルギーに100%変換せずに、一部が、粘性流体への散逸エネルギーとして排出させる運転である。 Here, when operating in a state where the torque transmitted to the output shaft 102 is smaller than the torque of the input shaft 101, the rotational energy of the input shaft 101 is partially converted into the rotational energy of the output shaft 102 without being 100% converted. However, it is an operation to discharge as dissipated energy to the viscous fluid.

このため、粘性流体の温度が上昇するが、本実施形態においては、そのような発熱があっても、トルク伝達装置の入力軸101と接続する駆動軸138に備えられたファン151が回転してトルク伝達装置周辺に空気流を生じさせ、その空気流にトルク伝達装置125に生じた熱が伝達されるので、トルク伝達装置は冷却される。また、トルク伝達装置の出力軸102に接続する駆動軸128にファン152が備えられていれば、駆動軸128に備えられたファンも回転して、トルク伝達装置周辺に空気流を生じさせ、さらにトルク伝達装置に生じた熱を冷却することができる。 Therefore, the temperature of the viscous fluid rises, but in the present embodiment, even if such heat is generated, the fan 151 provided on the drive shaft 138 connected to the input shaft 101 of the torque transmission device rotates. An air flow is generated around the torque transmission device, and the heat generated in the torque transmission device 125 is transferred to the air flow, so that the torque transmission device is cooled. Further, if the drive shaft 128 connected to the output shaft 102 of the torque transmission device is provided with the fan 152, the fan provided on the drive shaft 128 also rotates to generate an air flow around the torque transmission device, and further. The heat generated in the torque transmission device can be cooled.

このように、駆動装置の回転駆動力を伝達する駆動軸138にファン151を備えて、駆動軸138の回転でファン151により生成される空気流がトルク伝達装置125の外周を通過する際に、トルク伝達装置125を冷却するので、特別な冷却装置を通常配置される機器に加えて別置する必要がない。 In this way, the drive shaft 138 that transmits the rotational driving force of the drive device is provided with the fan 151, and when the air flow generated by the fan 151 due to the rotation of the drive shaft 138 passes through the outer periphery of the torque transmission device 125, Since the torque transmission device 125 is cooled, it is not necessary to separately install a special cooling device in addition to the normally arranged equipment.

したがって、電源からの電気の供給の程度を変えて、ディスク121とヨーク123の間の粘性流体に生じる場の強さを変えることで、入力軸101から出力軸102への回転エネルギーの伝達割合を任意に決めて運転することが可能である。 Therefore, by changing the degree of electricity supply from the power source and changing the field strength generated in the viscous fluid between the disk 121 and the yoke 123, the transfer ratio of the rotational energy from the input shaft 101 to the output shaft 102 can be changed. It is possible to decide and drive arbitrarily.

<第3の実施形態に係るトルク伝達装置の変形例1>
なお、第3の実施形態に係るトルク伝達装置の構成は、次の図4の構成であってもよい。図4は、図1で示したトルク伝達装置の外周に、フィンを備えたトルク伝達装置の縦断面図である。図4に示すように、トルク伝達装置125bは、図1のトルク伝達装置125に比べて、トルク伝達装置125bの外周(具体的にはヨーク123の外周)に接続しているフィン106を備える点が異なっている。これにより、図1の形状に比べて空気と接触するトルク伝達装置の外周面積が増加する。トルク伝達装置125bで生じた熱は、フィンを熱伝導してフィンの全面に拡散し、フィン表面に接する空気に熱伝達して放熱する。トルク伝達装置の出力軸102が回転すると、トルク伝達装置125bの外周に接続するフィン周辺の空気がかく乱され、フィン106からの放熱は促進する。
<Modification example 1 of the torque transmission device according to the third embodiment>
The configuration of the torque transmission device according to the third embodiment may be the configuration shown in FIG. 4 below. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the torque transmission device provided with fins on the outer periphery of the torque transmission device shown in FIG. As shown in FIG. 4, the torque transmission device 125b includes fins 106 connected to the outer circumference of the torque transmission device 125b (specifically, the outer circumference of the yoke 123) as compared with the torque transmission device 125 of FIG. Is different. As a result, the outer peripheral area of the torque transmission device that comes into contact with air increases as compared with the shape of FIG. The heat generated by the torque transfer device 125b conducts heat through the fins and diffuses over the entire surface of the fins, and transfers heat to the air in contact with the fin surface to dissipate heat. When the output shaft 102 of the torque transmission device rotates, the air around the fins connected to the outer periphery of the torque transmission device 125b is disturbed, and heat dissipation from the fins 106 is promoted.

特に、図4のトルク伝達装置125bを第3の実施形態に適用すれば、トルク伝達装置の出力軸102の回転により、トルク伝達装置の外周に接続したフィン106が、駆動軸128方向に主に空気流の流れを生じさせる。これにより、前述の駆動軸38や駆動軸28に備えたファン151,152と相乗的な空気流れによる冷却効果を奏することが可能である。 In particular, when the torque transmission device 125b of FIG. 4 is applied to the third embodiment, the fins 106 connected to the outer periphery of the torque transmission device due to the rotation of the output shaft 102 of the torque transmission device mainly move in the drive shaft 128 direction. Creates a flow of airflow. As a result, it is possible to achieve a cooling effect due to an air flow synergistically with the fans 151 and 152 provided on the drive shaft 38 and the drive shaft 28 described above.

<第3の実施形態に係るトルク伝達装置の変形例2>
図5Aは、図4とは別の態様で、図1で示したトルク伝達装置の外周に、フィンを備えたことを示すトルク伝達装置の縦断面図である。図5Bは、図5Aのトルク伝達装置の横断面図である。
<Modification 2 of the torque transmission device according to the third embodiment>
FIG. 5A is a vertical cross-sectional view of the torque transmission device showing that fins are provided on the outer periphery of the torque transmission device shown in FIG. 1 in a mode different from that of FIG. FIG. 5B is a cross-sectional view of the torque transmission device of FIG. 5A.

図4と同じように、図5A、図5Bではフィン106bがトルク伝達装置の外周に接続しており、図5A、図5Bのフィン106bは直方体の板材の一辺を軸方向に、他の一辺を径方向に伸ばした状態でトルク伝達装置の外周に配置されている。図4のフィン106と同じように、空気と接触するトルク伝達装置125cの外周面積が図1の形態より増加している。そしてトルク伝達装置125cで生じた熱は、フィン106bを熱伝導してフィン106bの全面に拡散し、フィン106b表面に接する空気に熱伝達して放熱する。トルク伝達装置125の出力軸102が回転すると、トルク伝達装置125の外周に接続するフィン106b周辺の空気がかく乱され、フィン106bからの放熱は促進する。 Similar to FIG. 4, in FIGS. 5A and 5B, the fin 106b is connected to the outer circumference of the torque transmission device, and the fin 106b in FIGS. 5A and 5B has one side of the rectangular parallelepiped plate in the axial direction and the other side. It is arranged on the outer circumference of the torque transmission device in a state of being extended in the radial direction. Similar to the fin 106 of FIG. 4, the outer peripheral area of the torque transmission device 125c in contact with air is larger than that of the form of FIG. Then, the heat generated by the torque transmission device 125c conducts heat through the fins 106b and diffuses over the entire surface of the fins 106b, and heat is transferred to the air in contact with the surface of the fins 106b to dissipate heat. When the output shaft 102 of the torque transmission device 125 rotates, the air around the fins 106b connected to the outer periphery of the torque transmission device 125 is disturbed, and heat dissipation from the fins 106b is promoted.

但し、図5A、図5Bに示したフィン106bは、図4に示したフィン106と異なり、トルク伝達装置125の出力軸102の回転により、矢印に示すように、出力軸102に平行な軸方向からフィンに空気が流入し、トルク伝達装置の外周方向に空気流の流れが放射状に拡散する。このような空気流れでも、前述の駆動軸138や駆動軸128に備えたファン151、152がそれぞれ、トルク伝達装置125の方向へ空気を流すようにすれば、相乗的な空気流れによる冷却効果を奏することが可能である。 However, unlike the fin 106 shown in FIG. 4, the fins 106b shown in FIGS. 5A and 5B are in the axial direction parallel to the output shaft 102 as shown by the arrows due to the rotation of the output shaft 102 of the torque transmission device 125. Air flows into the fins from the fins, and the flow of air flows radially in the outer peripheral direction of the torque transmission device. Even with such an air flow, if the fans 151 and 152 provided on the drive shaft 138 and the drive shaft 128 flow air in the direction of the torque transmission device 125, respectively, a cooling effect due to the synergistic air flow can be obtained. It is possible to play.

<第3の実施形態に係るトルク伝達装置の変形例3>
図6は、図4、図5A、図5Bと同じく、図1で示したトルク伝達装置の外周に、フィンを備えたことを示す縦断面図である。図6のフィン106cは、図5A、図5Bに示したフィンと同様の形状をしている。
<Modification 3 of the torque transmission device according to the third embodiment>
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing that fins are provided on the outer periphery of the torque transmission device shown in FIG. 1, similarly to FIGS. 4, 5A, and 5B. The fin 106c of FIG. 6 has the same shape as the fins shown in FIGS. 5A and 5B.

但し図6では、ヨーク123には、入力軸101の複数のディスク121の外周と径方向で相対するヨーク123の内壁からフィン106cの内部まで貫通する三つの流路107(第1の流路ともいう)が形成されている。トルク伝達装置125dの外周に備えられたフィン106cには、フィン106cに沿って出力軸102と平行な方向に延びる流路108(第2の流路ともいう)が形成されている。流路108は、三つの流路107と連通している。 However, in FIG. 6, the yoke 123 has three flow paths 107 (also the first flow path) penetrating from the inner wall of the yoke 123, which is radially opposed to the outer circumference of the plurality of discs 121 of the input shaft 101, to the inside of the fin 106c. Is formed. A flow path 108 (also referred to as a second flow path) extending along the fin 106c in a direction parallel to the output shaft 102 is formed in the fin 106c provided on the outer periphery of the torque transmission device 125d. The flow path 108 communicates with the three flow paths 107.

また、入力軸101の端部側で、ディスク121の軸方向で相対するヨーク123の入力軸101に近い内壁から、トルク伝達装置125dの外周に備えられたフィン106cの内部まで貫通する流路109(第3の流路ともいう)が形成されている。この流路109は、流路108と連通している。このように、三つの流路107及び流路109は、流路108を介して連通している。このように、粘性流体がヨーク123の内部及びフィン106cの内部を循環する流路が設けられている。 Further, on the end side of the input shaft 101, a flow path 109 penetrating from the inner wall of the yoke 123 facing the disk 121 in the axial direction near the input shaft 101 to the inside of the fin 106c provided on the outer circumference of the torque transmission device 125d. (Also referred to as a third flow path) is formed. This flow path 109 communicates with the flow path 108. In this way, the three flow paths 107 and the flow path 109 communicate with each other via the flow path 108. In this way, a flow path is provided in which the viscous fluid circulates inside the yoke 123 and inside the fin 106c.

このような構成にすることで、出力軸102が回転している場合には、図4、図5A、図5Bで説明したような熱伝達により、トルク伝達装置の外周に備えられたフィン106cの放熱作用でトルク伝達装置125dが冷却できる。それととともに、出力軸102が回転していない場合で入力軸101が回転している場合であっても、入力軸101の複数のディスク121が回転することに伴う遠心力の作用で、ディスク121とヨーク123の間の粘性流体が、ディスク121の外周と径方向で相対するヨーク123の内壁から、トルク伝達装置125dの外周に備えられたフィン106cの内部まで貫通する流路107を通過して、フィン106cに形成された流路108を通過する。このため、トルク伝達装置の内部の熱は粘性流体に伴ってフィン106cに形成された流路108まで伝えられ、さらに、フィン106cを経由して周囲の空気に放熱する。 With such a configuration, when the output shaft 102 is rotating, the fins 106c provided on the outer periphery of the torque transfer device are provided by heat transfer as described in FIGS. 4, 5A, and 5B. The torque transmission device 125d can be cooled by the heat dissipation action. At the same time, even when the output shaft 102 is not rotating and the input shaft 101 is rotating, the centrifugal force caused by the rotation of the plurality of disks 121 of the input shaft 101 causes the disk 121 and the disk 121 to rotate. The viscous fluid between the yokes 123 passes through a flow path 107 that penetrates from the inner wall of the yoke 123, which is radially opposed to the outer periphery of the disk 121, to the inside of the fins 106c provided on the outer periphery of the torque transmission device 125d. It passes through the flow path 108 formed in the fin 106c. Therefore, the heat inside the torque transmission device is transferred to the flow path 108 formed in the fin 106c along with the viscous fluid, and is further dissipated to the surrounding air via the fin 106c.

放熱して冷却された粘性流体は、トルク伝達装置の外周に備えられたフィン106cに沿って設けられた流路108を通る。そして、入力軸101の端部側で、ディスク121の軸方向で相対するヨーク123の入力軸101に近い内壁から、トルク伝達装置の外周に備えられたフィン106cに向けてヨーク123を貫通する流路109を介して、再びディスク121を収容する収容空間に戻される。
ここで、流路109のヨーク123の内壁側の端の位置は、流路107のヨーク123の内壁側の端の位置より、入力軸101の回転軸芯に近い。これにより、冷却された粘性流体が戻される位置は、収容空間から粘性流体が流出する位置よりも相対的に入力軸101の回転軸芯に近いので、それに伴い粘性流体にかかる遠心力が小さい。この遠心力の差により、粘性流体が循環する力が生じる。
The viscous fluid that has been radiated and cooled passes through a flow path 108 provided along the fins 106c provided on the outer periphery of the torque transmission device. Then, on the end side of the input shaft 101, a flow penetrating the yoke 123 from the inner wall of the yoke 123 facing the disk 121 in the axial direction near the input shaft 101 toward the fins 106c provided on the outer periphery of the torque transmission device. It is returned to the accommodation space for accommodating the disk 121 again via the road 109.
Here, the position of the end of the flow path 109 on the inner wall side of the yoke 123 is closer to the rotation axis of the input shaft 101 than the position of the end of the flow path 107 on the inner wall side of the yoke 123. As a result, the position where the cooled viscous fluid is returned is relatively closer to the rotation axis of the input shaft 101 than the position where the viscous fluid flows out from the accommodation space, so that the centrifugal force applied to the viscous fluid is small accordingly. Due to this difference in centrifugal force, a force for circulating the viscous fluid is generated.

以上述べたように、図6の態様においては、出力軸102が回転していない場合で入力軸101が回転している場合であっても、トルク伝達装置の熱を効率よく冷却することが可能である。 As described above, in the aspect of FIG. 6, even when the output shaft 102 is not rotating and the input shaft 101 is rotating, the heat of the torque transmission device can be efficiently cooled. Is.

なお、図6の例では、粘性流体がヨークの内部及びフィンの内部を循環する流路が形成されたが、これに限らず、粘性流体がヨークの内部だけを循環する流路が形成されていてもよく、その場合、フィンがあってもなくてもよい。 In the example of FIG. 6, a flow path in which the viscous fluid circulates inside the yoke and the inside of the fin is formed, but the flow path is not limited to this, and a flow path in which the viscous fluid circulates only inside the yoke is formed. It may or may not have fins.

以上、図3に係る構成について、図4乃至図6の変形例も含めて説明したが、図3に係る構成のトルク伝達装置の効率的な運転方法に関しては、上述した第1の実施形態に記載の運転方法が同じく本実施態様にも適用できる。
なお、図4乃至図6の変形例に係るトルク伝達装置を、第1の実施形態または第2の実施形態に適用してもよい。
The configuration according to FIG. 3 has been described above including the modified examples of FIGS. 4 to 6, but the efficient operation method of the torque transmission device having the configuration according to FIG. 3 is described in the first embodiment described above. The described operating method can also be applied to this embodiment.
The torque transmission device according to the modification of FIGS. 4 to 6 may be applied to the first embodiment or the second embodiment.

<各実施形態に係るトルク伝達装置の変形例>
各実施形態に係るトルク伝達装置の変形例について、図7を用いて説明する。図7は、図1に示したトルク伝達装置とは別の態様のトルク伝達装置の縦断面図である。図7のトルク伝達装置125eは、図1のトルク伝達装置125と同じく、入力軸101と、出力軸102とを有している。入力軸101の出力軸102側の端部付近には、複数のディスク121が互いに間隔をおいて設けられており、出力軸102の一部であるヨーク123には、ディスク121のそれぞれを収容する収容空間が形成されている。
<Modification example of torque transmission device according to each embodiment>
A modified example of the torque transmission device according to each embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a torque transmission device having a mode different from that of the torque transmission device shown in FIG. The torque transmission device 125e of FIG. 7 has an input shaft 101 and an output shaft 102, similarly to the torque transmission device 125 of FIG. A plurality of discs 121 are provided at intervals from each other near the end of the input shaft 101 on the output shaft 102 side, and the yoke 123, which is a part of the output shaft 102, accommodates each of the discs 121. A containment space is formed.

収容空間の両端部には、気密シール104Aが設けられており、シールされた収容空間内には潤滑油などの液媒体に固体粒子を含んだ粘性流体105が封入されている。ヨーク123内部であって収容空間の側方にはコイル103が設けられている。コイル103に電流を通電することにより、コイル103から生じ、ディスク121周辺の収容空間に液媒体に固体粒子に作用する磁場131が形成される。粘性流体105の固体粒子は、磁場131の強さに応じてクラスタを形成する。クラスタを介してディスク121から収容空間の壁面へトルクが伝達され、入力軸101と出力軸102とが連結される。 Airtight seals 104A are provided at both ends of the storage space, and a viscous fluid 105 containing solid particles in a liquid medium such as lubricating oil is sealed in the sealed storage space. A coil 103 is provided inside the yoke 123 and on the side of the accommodation space. By energizing the coil 103 with an electric current, a magnetic field 131 generated from the coil 103 and acting on the solid particles is formed in the liquid medium in the accommodation space around the disk 121. The solid particles of the viscous fluid 105 form clusters depending on the strength of the magnetic field 131. Torque is transmitted from the disk 121 to the wall surface of the accommodation space via the cluster, and the input shaft 101 and the output shaft 102 are connected.

電流の大きさによってコイル103から生じる磁場の状態は異なる。電流がコイルに通電していない状態では、粘性流体105に作用する磁場が生じないので、ディスク121とヨーク123の間には、粘性流体105の液媒体の粘性によって生じるわずかな力しか作用しか生じないので、入力軸101が回転しても、入力軸101のトルクは出力軸102に伝達されず、出力軸102は回転しない。 The state of the magnetic field generated from the coil 103 differs depending on the magnitude of the current. When no current is applied to the coil, a magnetic field acting on the viscous fluid 105 is not generated, so that only a slight force generated by the viscosity of the liquid medium of the viscous fluid 105 acts between the disk 121 and the yoke 123. Therefore, even if the input shaft 101 rotates, the torque of the input shaft 101 is not transmitted to the output shaft 102, and the output shaft 102 does not rotate.

しかし、徐々に電流を大きくしていくと、それに応じて、コイル103からディスク121とヨーク123の間に磁場が形成され、これにより、粘性流体105の固体粒子が磁場の強さに応じてクラスタを形成する。そして、粘性流体105の粘性は固体粒子のクラスタの成長に応じて大きくなる。このため、ディスク121とヨーク123に作用するトルクは徐々に増大し、入力軸101のトルクが出力軸102に伝達される。 However, as the current is gradually increased, a magnetic field is formed from the coil 103 between the disk 121 and the yoke 123, whereby the solid particles of the viscous fluid 105 cluster according to the strength of the magnetic field. To form. Then, the viscosity of the viscous fluid 105 increases as the cluster of solid particles grows. Therefore, the torque acting on the disc 121 and the yoke 123 gradually increases, and the torque of the input shaft 101 is transmitted to the output shaft 102.

そして、粘性流体105に作用する場の強さが一定以上になると、入力軸101のトルクが、ほとんど100%出力軸102に伝達され、あたかも入力軸101と出力軸102が一体化したようになる。 When the strength of the field acting on the viscous fluid 105 exceeds a certain level, almost 100% of the torque of the input shaft 101 is transmitted to the output shaft 102, as if the input shaft 101 and the output shaft 102 were integrated. ..

以上述べたように、図7に係るトルク伝達装置125eを図1で説明したトルク伝達装置125の代わりに用いることができ、各実施形態で代わりに用いることができる。 As described above, the torque transmission device 125e according to FIG. 7 can be used in place of the torque transmission device 125 described in FIG. 1, and can be used instead in each embodiment.

なお、各実施形態において、トルク伝達装置は、駆動軸の途中もしくは回転軸の途中に設けられているとして説明したが、これに限らず、駆動軸と回転軸の間に設けられていてもよい。 In each embodiment, the torque transmission device has been described as being provided in the middle of the drive shaft or the rotation shaft, but the present invention is not limited to this, and the torque transmission device may be provided between the drive shaft and the rotation shaft. ..

以上、各実施形態に係るポンプ装置は、羽根車が連結された回転軸を有する立軸ポンプPと、立軸ポンプの回転軸を回転させるように駆動軸を回転させる駆動装置と、入力軸と出力軸とを有し、電気をかけることで生じる場(例えば、電場または磁場)の作用で粘性が変化する粘性流体を、当該入力軸から当該出力軸までのトルクの伝達経路に内蔵するトルク伝達装置と、を備える。このトルク伝達装置は、駆動軸と回転軸の間、前記駆動軸の途中、または前記回転軸の途中に設けられている。 As described above, the pump device according to each embodiment includes a vertical shaft pump P having a rotating shaft to which an impeller is connected, a driving device that rotates the drive shaft so as to rotate the rotating shaft of the vertical shaft pump, and an input shaft and an output shaft. A torque transmission device that incorporates a viscous fluid whose viscosity changes due to the action of a field (for example, an electric field or a magnetic field) generated by applying electricity in a torque transmission path from the input shaft to the output shaft. , Equipped with. This torque transmission device is provided between the drive shaft and the rotary shaft, in the middle of the drive shaft, or in the middle of the rotary shaft.

この構成によれば、電気をかけることで生じる場の大きさにより潤滑油の粘性を変化させる粘性流体を用いたトルク伝達装置を採用することにより、破損もしく摩耗を抑制しつつ回転軸の回転数を変更可能で、メンテナンスに係る労力を抑制するとともに、ポンプ機場の設備の大型化を抑制することができる。 According to this configuration, by adopting a torque transmission device that uses a viscous fluid that changes the viscosity of the lubricating oil according to the size of the field generated by applying electricity, the rotation of the rotating shaft while suppressing damage or wear. The number can be changed, and the labor related to maintenance can be suppressed, and the size of the equipment at the pump station can be suppressed.

以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof. In addition, various inventions can be formed by an appropriate combination of the plurality of components disclosed in the above-described embodiment. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. Further, components over different embodiments may be combined as appropriate.

10 ポンプ装置
100 ポンプ装置
101 入力軸
102 出力軸
104 気密シール
105 粘性流体
106b、106c フィン
110 吐出エルボ
114 ケーシング
119 貫通孔
120 駆動装置
121 ディスク
122 軸受
123 ヨーク
124 軸受
125、125b、125c、125d、125e トルク伝達装置
126 回転軸
128 駆動軸
129 駆動軸軸受
131 磁場
132 軸封装置
136 回転軸
137 管
138 駆動軸
141 電源
151、152 ファン
20 固定パイプ
21 コラムパイプ
21a 上部フランジ
21b 下部フランジ
21p 枝管
22 コラム蓋
23 受け座
25 吸込管
25f 吸込管フランジ
25h 開口
25p 異径管
26 ポンプ回転軸
30 ポンプ本体
31 羽根車
32 回転軸
33 電動機
332 回転子
333 固定子
334 下部軸受
335 上部軸受
336 メカニカルシール
337 モータケーシング
33c 電源ケーブル
34 羽根車ケーシング
34s 合座
35 ガイドベーン
99 構造物
P 立軸ポンプ
10 Pumping device 100 Pumping device 101 Input shaft 102 Output shaft 104 Airtight seal 105 Viscous fluid 106b, 106c Fin 110 Discharge elbow 114 Casing 119 Through hole 120 Drive device 121 Disk 122 Bearing 123 Yoke 124 Bearing 125, 125b, 125c, 125d, 125e Torque transmission device 126 Rotating shaft 128 Drive shaft 129 Drive shaft bearing 131 Magnetic field 132 Shaft sealing device 136 Rotating shaft 137 Pipe 138 Drive shaft 141 Power supply 151, 152 Fan 20 Fixed pipe 21 Column pipe 21a Upper flange 21b Lower flange 21p Branch pipe 22 Column Lid 23 Receiving seat 25 Suction pipe 25f Suction pipe Flange 25h Opening 25p Different diameter pipe 26 Pump rotating shaft 30 Pump body 31 Impeller 32 Rotating shaft 33 Electric motor 332 Rotating element 333 Fixture 334 Lower bearing 335 Upper bearing 336 Mechanical seal 337 Motor casing 33c Power cable 34 Impeller casing 34s Bearing 35 Guide vane 99 Structure P Vertical pump

Claims (8)

羽根車が連結された回転軸を有するポンプと、
前記ポンプの回転軸を回転させるように駆動軸を回転させる駆動装置と、
入力軸と出力軸とを有し、電気をかけることで生じる場の作用で粘性が変化する粘性流体を、当該入力軸から当該出力軸までのトルクの伝達経路に内蔵するトルク伝達装置と、
を備え、
前記トルク伝達装置は、駆動軸と回転軸の間、前記駆動軸の途中、または前記回転軸の途中に設けられているポンプ装置。
A pump with a rotating shaft to which an impeller is connected,
A drive device that rotates the drive shaft so as to rotate the rotation shaft of the pump,
A torque transmission device that has an input shaft and an output shaft and incorporates a viscous fluid whose viscosity changes due to the action of a field generated by applying electricity in a torque transmission path from the input shaft to the output shaft.
With
The torque transmission device is a pump device provided between a drive shaft and a rotary shaft, in the middle of the drive shaft, or in the middle of the rotary shaft.
前記駆動軸は、前記駆動装置と前記トルク伝達装置の間に、前記トルク伝達装置の周囲に空気流れを引き起こすファンを備える
請求項1に記載のポンプ装置。
The pump device according to claim 1, wherein the drive shaft includes a fan that causes an air flow around the torque transmission device between the drive device and the torque transmission device.
前記駆動軸は、前記トルク伝達装置と前記ポンプの間に、前記トルク伝達装置の周囲に空気流れを引き起こすファンを備える
請求項1または2に記載のポンプ装置。
The pump device according to claim 1 or 2, wherein the drive shaft includes a fan that causes an air flow around the torque transmission device between the torque transmission device and the pump.
前記トルク伝達装置は、前記駆動軸の途中に設けられ、
前記トルク伝達装置は、外周にフィンを備える
請求項1から3のいずれか一項に記載のポンプ装置。
The torque transmission device is provided in the middle of the drive shaft.
The pump device according to any one of claims 1 to 3, wherein the torque transmission device includes fins on the outer periphery thereof.
前記トルク伝達装置の出力軸は、前記入力軸と前記入力軸に設けられたディスクと前記粘性流体を収容する空間が形成されたヨークを有し、
前記粘性流体が前記ヨークの内部及びフィンの内部を循環する流路が設けられている
請求項4に記載のポンプ装置。
The output shaft of the torque transmission device has a yoke in which a space for accommodating the input shaft, a disk provided on the input shaft, and the viscous fluid is formed.
The pump device according to claim 4, wherein a flow path is provided in which the viscous fluid circulates inside the yoke and inside the fins.
前記流路は、前記ヨークの内壁を貫通して前記フィンへ延びる第1の流路と、第1の流路と連通し前記フィンに形成された第2の流路と、当該第2の流路と連通しており且つ前記ヨークの内壁を貫通して前記フィンへ延びる第3の流路とを有し、
前記第3の流路の前記ヨークの内壁側の端の位置は、前記第1の流路のヨークの内壁側の端の位置より、前記入力軸の回転軸芯に近い
請求項5に記載のポンプ装置。
The flow path includes a first flow path that penetrates the inner wall of the yoke and extends to the fin, a second flow path that communicates with the first flow path and is formed in the fin, and the second flow path. It has a third flow path that communicates with the road and penetrates the inner wall of the yoke and extends to the fins.
The fifth aspect of claim 5, wherein the position of the end of the third flow path on the inner wall side of the yoke is closer to the rotation axis of the input shaft than the position of the end of the first flow path on the inner wall side of the yoke. Pump device.
前記トルク伝達装置は、前記回転軸で且つ前記ポンプがポンピングする揚水に晒される位置に設けられている
請求項1に記載のポンプ装置。
The pump device according to claim 1, wherein the torque transmission device is provided on the rotating shaft at a position where the pump is exposed to pumped pumped water.
電気をかけることで生じる場の作用で粘性が変化する粘性流体を、入力軸から出力軸までのトルクの伝達経路に内蔵するトルク伝達装置の運転方法であって、
単位時間のうち、ある時間に、前記粘性流体に作用する場を生じさせるように電気をかける工程と、
単位時間のうち、残りの時間に、前記粘性流体に作用する場が生じないように電気をかけないようにする工程と、
を有し、
電気をかける時間と電気をかけない時間の割合を可変にすることによって、前記トルク伝達装置の入力軸から出力軸への回転エネルギーの伝達割合を可変にするトルク伝達装置の運転方法。
It is a method of operating a torque transmission device that incorporates a viscous fluid whose viscosity changes due to the action of a field generated by applying electricity in the torque transmission path from the input shaft to the output shaft.
A process of applying electricity so as to create a field acting on the viscous fluid at a certain time in a unit time.
In the remaining time of the unit time, a step of not applying electricity so as not to generate a field acting on the viscous fluid, and a step of preventing electricity from being applied.
Have,
A method of operating a torque transmission device that changes the transmission ratio of rotational energy from the input shaft to the output shaft of the torque transmission device by making the ratio of the time when electricity is applied to the time when electricity is not applied variable.
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