JP2022125574A - triple gear pump - Google Patents

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精鋭 増田
Akitoshi Masuda
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Abstract

To provide a triple gear pump that can be stably operated not only in series and parallel modes, but also in a no-loading mode.SOLUTION: A triple gear pump is equipped with one driving gear, and first and second driven gears that respectively engage with the driving gear to respectively configure first and second gear pumps. The triple gear pump discharges a fluid used as fuel. The triple gear pump is equipped with a housing surrounding the first gear pump and the second gear pump, a driving shaft that is united with the driven gears so as to integrally rotate and is pulled out from the housing, a driving shaft bearing that rotatably supports the driving shaft, can floating in an axial direction, and abuts on the driving gear by receiving pressure of the fluid, a mechanical seal that is interposed between the driving shaft and the housing and prevents the leakage of the fluid to the outside of the housing, and a seal that is interposed between the driving shaft bearing and the mechanical seal and prevents the propagation of the pressure of the fluid to the mechanical seal.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、ギアの回転により流体を加圧して吐出する浮動軸受型の3連ギアポンプに関し、特に、直列および並列モードのみならず、無負荷モードにおいても安定して運用できる3連ギアポンプに関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a floating bearing type triple gear pump that pressurizes and discharges fluid by rotating gears, and more particularly to a triple gear pump that can be stably operated not only in serial and parallel modes but also in no-load mode.

ギアポンプは、通常、互いに噛合した一対のギアと、これを収容するハウジングとを備え、ハウジングが画する流路において一対のギアが回転することにより流体を加圧して吐出する。レシプロエンジンやジェットエンジンへの燃料供給装置等に利用されている。 A gear pump normally includes a pair of gears that mesh with each other and a housing that accommodates the gears, and pressurizes and discharges fluid by rotating the pair of gears in a flow path defined by the housing. It is used in reciprocating engines and fuel supply systems for jet engines.

ギアポンプにおいて、しばしば浮動軸受が利用される。浮動軸受型のギアポンプにおいては、軸受はギアシャフトを支持するのみならず、軸方向に僅かに可動であってギア側面に当接してこれを支持する。ギアポンプを通過する流体は、軸受の潤滑のみならず、軸受をギア側面へ押圧するための与圧にも利用される。 Floating bearings are often used in gear pumps. In a floating-bearing gear pump, the bearings not only support the gear shaft, but are also slightly axially movable to abut and support the gear flanks. Fluid passing through the gear pump is used not only to lubricate the bearings, but also to pressurize the bearings against the sides of the gears.

一の駆動シャフトにより二つのギアポンプを同時に駆動する3連ギアポンプが提案されている。3連ギアポンプによれば、二つのギアポンプを直列に運用することにより比較的に小流量を、並列に運用することにより比較的に大流量を実現することができる。 A triple gear pump has been proposed in which one drive shaft drives two gear pumps simultaneously. A triple gear pump can achieve a relatively small flow rate by operating two gear pumps in series, and a relatively large flow rate by operating two gear pumps in parallel.

特許文献1,2は、関連する技術を開示する。 Patent Documents 1 and 2 disclose related techniques.

特開2008-50979号公報JP-A-2008-50979 国際公開公報WO2017/009994A1International Publication WO2017/009994A1

浮動軸受には与圧が必要であり、ギアポンプの円滑な稼動を保証し、またギア側面からの流体の漏れを防ぐためには、与圧を適切な範囲に管理することを要する。3連ギアポンプにおいて、浮動軸受の周囲における流体の圧力には、運転モードに依存して無視しえない変動が生じるために、対応しうる運転モードを増やそうとするほどに技術的な困難さは増大してしまう。 Floating bearings require pressurization, and in order to ensure smooth operation of the gear pump and to prevent fluid from leaking from the sides of the gears, it is necessary to manage the pressurization within an appropriate range. In a triple gear pump, the pressure of the fluid around the floating bearings varies depending on the operating mode, which cannot be ignored. Resulting in.

本開示は、直列および並列モードのみならず、無負荷モードにおいても安定して運用できる3連ギアポンプに関する。 The present disclosure relates to a triple gear pump that can stably operate not only in series and parallel modes, but also in no-load mode.

一の局面による3連ギアポンプは、一の駆動ギアと、前記駆動ギアにそれぞれ噛合してそれぞれ第1,第2のギアポンプをそれぞれ構成する第1,第2の従動ギアとを備え、燃料として利用される流体を吐出する。かかる3連ギアポンプは、前記第1のギアポンプと前記第2のギアポンプとを囲むハウジングと、一体に回転するよう前記駆動ギアに結合し、前記ハウジングから引き出された駆動シャフトと、前記駆動シャフトを回転可能に支持し、軸方向に浮動可能であって前記流体による圧力を受けて前記駆動ギアに当接する駆動シャフト軸受と、前記駆動シャフトと前記ハウジングとの間に介在して前記流体が前記ハウジング外へ漏出するのを妨げるメカニカルシールと、前記駆動シャフト軸受と前記メカニカルシールとの間に介在し、前記流体の前記圧力が前記メカニカルシールへ伝播するのを妨げるシールと、を備える。 A triple gear pump according to one aspect includes a driving gear and first and second driven gears respectively meshing with the driving gear to form first and second gear pumps, respectively, and is used as fuel. Dispense fluid to be applied. The triple gear pump includes a housing enclosing the first gear pump and the second gear pump, a drive shaft coupled to the drive gear to rotate together, a drive shaft extending from the housing, and a drive shaft for rotating the drive shaft. a drive shaft bearing that is axially floatable and abuts against the drive gear under pressure from the fluid; and a seal interposed between the drive shaft bearing and the mechanical seal to prevent the pressure of the fluid from propagating to the mechanical seal.

好ましくは、3連ギアポンプは、前記第2の従動ギアに結合した従動シャフトと、前記従動シャフトを回転可能に支持し、軸方向に浮動可能であって前記第2の従動ギアに軸方向に当接する浮動軸受と、前記駆動シャフト軸受と前記浮動軸受とを前記ハウジング内において流体連通する連通路と、を備え、前記シールは前記連通路と前記メカニカルシールとの間に介在する。より好ましくは、3連ギアポンプは、加圧される前の前記流体を前記ハウジングの外部から前記メカニカルシールへ導入する導入路をさらに備える。さらに好ましくは、3連ギアポンプは、前記第2のギアポンプへ前記流体を導入するべく、前記ハウジングに開けられて前記第2のギアポンプへ連通した吸入口をさらに備え、前記吸入口は、前記圧力を前記駆動シャフト軸受および前記浮動軸受に印加するべく前記駆動シャフト軸受、前記浮動軸受および前記連通路に流体連通している。また好ましくは、前記シールはラビリンスシールである。 Preferably, the triple gear pump includes a driven shaft coupled to said second driven gear, a driven shaft rotatably supporting said driven shaft, being axially floatable and axially abutting against said second driven gear. abutting floating bearing and a communication passage fluidly communicating the drive shaft bearing and the floating bearing within the housing, the seal being interposed between the communication passage and the mechanical seal. More preferably, the triple gear pump further includes an introduction path for introducing the fluid before being pressurized from outside the housing to the mechanical seal. More preferably, the triple gear pump further comprises an inlet opening in said housing and communicating with said second gear pump for introducing said fluid into said second gear pump, said inlet receiving said pressure. It is in fluid communication with the drive shaft bearing, the floating bearing and the communication passage for applying power to the drive shaft bearing and the floating bearing. Also preferably, the seal is a labyrinth seal.

直列および並列モードのみならず、無負荷モードにおいても安定して運用できる3連ギアポンプが提供される。 A triple gear pump is provided that can stably operate not only in series and parallel modes, but also in no-load mode.

図1は、一実施形態による航空機エンジンへ燃料を供給するシステムの模式的なブロックダイヤグラムである。FIG. 1 is a schematic block diagram of a system for supplying fuel to an aircraft engine, according to one embodiment. 図2は、一実施形態による3連ギアポンプの断面平面図である。FIG. 2 is a cross-sectional plan view of a triple gear pump according to one embodiment. 図3は、3連ギアポンプの模式的な横断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a triple gear pump. 図4は、3連ギアポンプにおいて主に浮動軸受の周りを拡大して示す断面平面図である。FIG. 4 is a cross-sectional plan view showing an enlarged view mainly around the floating bearings in the triple gear pump. 図5は、直列モード、並列モードおよび無負荷モードを説明する模式的なブロックダイヤグラムである。FIG. 5 is a schematic block diagram illustrating series mode, parallel mode and no-load mode.

添付の図面を参照して以下にいくつかの例示的な実施形態を説明する。以下の説明および添付の特許請求の範囲を通じ、「軸方向」および「軸周り」の語は、シャフトごとに規定されて使用されている。 Several exemplary embodiments are described below with reference to the accompanying drawings. Throughout the following description and appended claims, the terms "axial" and "axial" are used as defined on a shaft-by-shaft basis.

図1を参照するに、本実施形態による3連ギアポンプ1は、例えば航空機エンジン10へ燃料を供給するシステムに組み込まれて利用されるものであって、ケロシン等の比較的に低粘性の油のごとき流体を加圧して吐出する。 Referring to FIG. 1, a triple gear pump 1 according to the present embodiment is used by being incorporated in a system for supplying fuel to an aircraft engine 10, for example, and is used for relatively low-viscosity oil such as kerosene. pressurizes and discharges a fluid such as

流体は、タンクから流路Fを通して供給され、3連ギアポンプ1により加圧されて吐出される。システムの始動あるいは他の目的のために他の低圧ポンプ3が流路F上に介在することがある。低圧ポンプ3には、必ずしもこれに限られないが、遠心ポンプを利用することができる。 Fluid is supplied from a tank through a flow path F1, pressurized by a triple gear pump 1 , and discharged. Another low pressure pump 3 may be interposed on line F1 for system start-up or other purposes. A centrifugal pump can be used as the low-pressure pump 3, although it is not necessarily limited to this.

3連ギアポンプ1の動力には、例えばエンジン10のタービンから抽出されるエネルギが利用されるので、通常、3連ギアポンプ1の吐出量はタービンの回転数に比例または少なくとも依存する。例えば高空を巡航する時には回転数は比較的に高いが燃料消費は少ないことがあるので、吐出量はエンジン10の要求量に必ずしも合致するわけではない。そこで吐出された流体のうち、要求量を超える部分は燃料制御部5により分流されて還流路Fを通じて流路Fに戻され、要求量のみが流路Fを通してエンジン10に向けて供給される。 Since energy extracted from, for example, the turbine of the engine 10 is used for the power of the triple gear pump 1, the discharge amount of the triple gear pump 1 is usually proportional to or at least dependent on the rotation speed of the turbine. For example, when cruising at high altitudes, the rpm may be relatively high but the fuel consumption may be low, so the discharge does not always match the demand of the engine 10 . Of the fluid discharged there, the portion exceeding the required amount is diverted by the fuel control unit 5 and returned to the flow path F1 through the return path F3, and only the required amount is supplied to the engine 10 through the flow path F5. be done.

エンジン10内には潤滑油Lが循環しており加熱されるので、吐出流体はその冷却のためにも利用される。すなわち流路Fはオイルクーラ9に連絡しており、潤滑油Lを冷却し、流体自身は予熱を受けた後に、供給路Fを経由してエンジン10の燃焼室7へ導入されて燃焼に供される。 Since the lubricating oil L circulates in the engine 10 and is heated, the discharged fluid is also used for cooling. That is, the flow path F5 communicates with the oil cooler 9 , cools the lubricating oil L, and after the fluid itself is preheated, is introduced into the combustion chamber 7 of the engine 10 via the supply path F7, where it burns. served to

3連ギアポンプ1自体が発熱するし、その熱の一部は還流路Fを通じて3連ギアポンプ1に戻り、結果的に流路Fにおける流体に無視しえない温度上昇が生じることがある。そのためオイルクーラ9の冷却能は潤滑油Lの昇温としばしば均衡しえない。そこでエンジン10のバイパス流路等から抽気した空気Aを利用した空冷オイルクーラ11が補助的に利用される。還流路Fを通じた還流が増大して吐出流体が昇温し、空冷オイルクーラ11の負担が増大するほど、システムの各部への熱的ストレスは増大し、また熱エネルギは無駄に捨てられてエネルギ効率は低下してしまう。従来の3連ギアポンプは、直列および並列モードを可能にすることで、吐出量の増減を可能にし、還流量を極小化している。 The triple gear pump 1 itself generates heat, and part of the heat is returned to the triple gear pump 1 through the return path F3, resulting in an unignorable temperature rise in the fluid in the flow path F5. Therefore, the cooling capacity of the oil cooler 9 is often out of balance with the temperature rise of the lubricating oil L. Therefore, an air-cooled oil cooler 11 using air A bled from a bypass passage of the engine 10 or the like is used as an auxiliary. As the circulation through the circulation path F3 increases , the temperature of the discharge fluid rises, and the load on the air-cooled oil cooler 11 increases, the thermal stress on each part of the system increases, and thermal energy is wasted. Energy efficiency drops. A conventional triple gear pump enables serial and parallel modes to increase or decrease the discharge amount, thereby minimizing the return amount.

本実施形態による3連ギアポンプ1によれば、直列および並列モードのみならず、無負荷モードをも可能にすることで、更なる吐出量の増減を可能にし、エネルギ効率の向上を可能にしている。すなわち、例えば航空機が地上においてアイドル運転している時および高空を巡航している時には直列および並列モードを利用し、離陸の時のように大流量が必要なときには3連ギアポンプ1を無負荷として、専ら遠心ポンプ3により燃料を供給するような切り替えを可能にする。問題は、無負荷モードにおいては3連ギアポンプ1の全体に高圧が印加されてしまい、与圧の制御が困難になることである。その解決手段は以下の説明より明らかになる。 According to the triple gear pump 1 according to this embodiment, not only the series and parallel modes but also the no-load mode are made possible, thereby making it possible to further increase/decrease the discharge amount and to improve the energy efficiency. . That is, for example, when the aircraft is idling on the ground and cruising at high altitudes, the series and parallel modes are used, and when a large flow rate is required, such as during takeoff, the triple gear pump 1 is unloaded. It enables switching such that fuel is exclusively supplied by the centrifugal pump 3. The problem is that high pressure is applied to the entire triple gear pump 1 in the no-load mode, making it difficult to control the pressurization. The solution will become clear from the following description.

図2,3を組み合わせ、主に図3を参照するに、3連ギアポンプ1は概して、一の駆動シャフト21により駆動される駆動ギア23と、駆動ギア23にそれぞれ噛合する第1,第2の従動ギア27,31とを備え、駆動ギア23と第1の従動ギア27との組み合わせは第1のギアポンプGを構成し、駆動ギア23と第2の従動ギア31との組み合わせは第1のギアポンプGを構成する。ハウジング41はこれらを囲み、また各ギアの歯先に密に接するので、ギア歯とハウジング41とが囲む各空間43,45,47は、ギアの回転に応じて流体を加圧しながら輸送する働きをする。ハウジング41には、また、第1のギアポンプGに連通する吸入口49および吐出口51、および第2のギアポンプGに連通する吸入口53および吐出口55を備える。外部の動力源により駆動ギア23がその軸周りに回転すると、第1,第2のギアポンプG,Gが並行して稼働し、吸入口49から圧力Pをもって吸入された流体を吐出口51へ圧力Pをもって吐出し、吸入口53から圧力Pをもって吸入された流体を吐出口55へ圧力Pをもって吐出する。通常は吐出圧力P,Pはそれぞれ吸入圧力P,Pよりも高いが、以下に説明する通り、これは運転モードに依存する。 Combining FIGS. 2 and 3 and referring mainly to FIG. 3, the triple gear pump 1 generally includes a drive gear 23 driven by one drive shaft 21 and first and second gears meshing with the drive gear 23, respectively. The combination of the driving gear 23 and the first driven gear 27 constitutes the first gear pump G1, and the combination of the driving gear 23 and the second driven gear 31 constitutes the first gear pump G1. Configure gear pump G2 . Since the housing 41 surrounds them and is in close contact with the tip of each gear, each of the spaces 43, 45, 47 surrounded by the gear teeth and the housing 41 functions to convey the fluid while pressurizing it according to the rotation of the gears. do. The housing 41 also has an inlet 49 and an outlet 51 communicating with the first gear pump G1, and an inlet 53 and an outlet 55 communicating with the second gear pump G2. When the drive gear 23 rotates around its axis by an external power source, the first and second gear pumps G1 and G2 are operated in parallel, and the fluid sucked from the suction port 49 with the pressure P1 is discharged. The fluid is discharged to 51 at pressure P3 , and the fluid sucked from suction port 53 at pressure P5 is discharged to discharge port 55 at pressure P7 . Normally the discharge pressures P 3 and P 7 are higher than the suction pressures P 1 and P 5 respectively, but this depends on the operating mode, as explained below.

主に図2を参照するに、動力源との結合のために駆動シャフト21はハウジング41の外に引き出されているが、第1,第2の従動ギア27,31のシャフト25,29はハウジング41内に封入されている。各シャフト21,25,29を、それぞれ対になった浮動軸受33,35,37が回転可能に支持している。各浮動軸受33,35,37は、また、ギア23,27,31をそれぞれ挟んでいる。浮動軸受33,35,37は軸方向に僅かに浮動可能であり、それぞれ適宜の与圧を受けてギア23,27,31のそれぞれ両側面に当接する。 Referring mainly to FIG. 2, the drive shaft 21 is pulled out of the housing 41 for connection with the power source, but the shafts 25, 29 of the first and second driven gears 27, 31 are connected to the housing. Enclosed within 41. Each shaft 21, 25, 29 is rotatably supported by a pair of floating bearings 33, 35, 37, respectively. Each floating bearing 33, 35, 37 also encloses a gear 23, 27, 31, respectively. The floating bearings 33, 35, 37 are slightly floatable in the axial direction and abut on both side surfaces of the gears 23, 27, 31, respectively, with appropriate pressurization.

第1,第2の従動シャフト25,29および浮動軸受35,37のそれぞれ両端とハウジング41との間には隙間が保持されており、それぞれ吸入口49,53と連通することにより流体が流入し、隙間内の流体はそれぞれの端部を吸入圧力P,Pにより与圧する。かかる与圧は浮動軸受35,37をそれぞれ第1,第2の従動ギア27,31に押圧するために利用される。両端に流体を行き渡らせて均一な圧力を及ぼすべく、例えば第1,第2の従動シャフト25,29は中空である。またかかる与圧を駆動シャフト21の浮動軸受33にも及ぼすべく、浮動軸受37と浮動軸受33とを流体連通する連通路67がこれらの間に介在する。 Between both ends of the first and second driven shafts 25, 29 and the floating bearings 35, 37 and the housing 41, gaps are maintained, and fluid flows in by communicating with suction ports 49, 53, respectively. , the fluid in the gap pressurizes the respective ends with suction pressures P 1 , P 5 . Such pressurization is utilized to press the floating bearings 35, 37 against the first and second driven gears 27, 31, respectively. For example, the first and second driven shafts 25, 29 are hollow so as to spread the fluid over both ends and exert a uniform pressure. In order to apply such pressurization also to the floating bearing 33 of the drive shaft 21, a communication passage 67 is interposed therebetween for fluidly connecting the floating bearings 37 and 33 together.

吸入圧力P,Pとは異なる圧力Pを外部から導入して浮動軸受35,37に及ぼすべく、ハウジング41の例えば両側面はそれぞれ導入管を備えてもよい。かかる圧力Pを受容するべく、浮動軸受35,37は端の側において小径になり、その肩に段差を備えてもよく、導入管の内端はかかる肩に向けて開口していてもよい。段差面は圧力Pを受容する面として利用できる。端面と肩との間にはガスケットのごとき適宜のシールが介在して互いの圧力の伝播を抑制するべきだろう。またかかる導入管は、例えば吐出口51または吐出口55に連絡させることができ、その場合には段差面に印加される圧力Pは、原則として吐出圧力PまたはPに一致する。さらに与圧を調整するべく、例えばかかる肩とハウジング41との間にスプリング39のごとき与圧手段が介在してもよい。これらは浮動軸受35,37への与圧を調整するために利用される。 For example, both side surfaces of the housing 41 may each be provided with an introduction pipe to introduce a pressure P 9 different from the suction pressures P 1 and P 5 from the outside and exert it on the floating bearings 35 and 37 . To accommodate such pressure P9, the floating bearings 35, 37 may be reduced in diameter at the ends and provided with a step at their shoulders, and the inner ends of the introduction tubes may open towards such shoulders. . The step surface can be used as a surface for receiving the pressure P9 . A suitable seal, such as a gasket, should be interposed between the end face and the shoulder to suppress mutual pressure propagation. Such an inlet tube can also be connected to, for example, outlet 51 or outlet 55, in which case the pressure P9 applied to the step surface corresponds in principle to the outlet pressure P3 or P7 . A pressurizing means, such as a spring 39, may be interposed between such shoulder and housing 41 to further adjust the pressurization. These are used to adjust the preload to the floating bearings 35,37.

ハウジング41と駆動シャフト21との間にはシール61,63が介在して内部の流体の漏出を防止する。かかるシール61,63の一方または両方には、例えばスプリングによる弾発力を利用してシール面同士を押し付けるメカニカルシールを適用することができる。メカニカルシールに過大な圧力が及ばないよう、上述の連通路67とシール61との間には、流体の圧力の伝播を妨げるシール65が介在する。かかるシール65には、例えばラビリンスシールが適用できる。 Seals 61 and 63 are interposed between housing 41 and drive shaft 21 to prevent internal fluid leakage. One or both of the seals 61 and 63 may be a mechanical seal that presses the seal surfaces against each other by using elastic force of a spring, for example. A seal 65 is interposed between the communication passage 67 and the seal 61 to prevent the pressure from being applied to the mechanical seal. A labyrinth seal, for example, can be applied to the seal 65 .

ラビリンスシールから漏出する流体を回収し、また適宜の圧力P11をメカニカルシール61に印加できるよう、ハウジング41はさらに導入路69を備えてもよい。導入路69には、例えば流路Fを連結することができ、以って3連ギアポンプ1による加圧を受ける前の流体の圧力をメカニカルシール61に印加することができる。もちろん他の適宜の流路を連結してもよい。 The housing 41 may further comprise an introduction passage 69 so as to collect fluid leaking from the labyrinth seal and to apply an appropriate pressure P11 to the mechanical seal 61. As shown in FIG. For example, a flow path F 1 can be connected to the introduction path 69 , so that the pressure of the fluid before being pressurized by the triple gear pump 1 can be applied to the mechanical seal 61 . Of course, other appropriate flow paths may be connected.

図2に組み合わせて図4を参照するに、上側の浮動軸受33,37の上端には吸入圧力Pに由来する力fが作用し、それゆえ上側の浮動軸受33,37は駆動ギア23および第2の従動ギア31に下向きの力fにより押し付けられる。下側の浮動軸受37には、また連通路67が介在するために下側の浮動軸受33にも、吸入圧力Pに由来する力fが作用し、以って下側の浮動軸受33,37は駆動ギア23および第2の従動ギア31に上向きの力fにより押し付けられる。共通の圧力が作用しているために、力f,fは釣り合い、駆動ギア23および第2の従動ギア31が安定的に支持される。また、これらとは異なる(通常はより大きい)力fを利用して、上向きの力fを調整し、以って浮動軸受37が第2の従動ギア31から離脱しようとするのを防止することができる。 4 in combination with FIG. 2, the upper end of the upper floating bearings 33, 37 is acted upon by a force f1 originating from the suction pressure P5, so that the upper floating bearings 33, 37 and the second driven gear 31 with a downward force fd . A force f1 originating from the suction pressure P5 acts on the lower floating bearing 37 and also on the lower floating bearing 33 due to the intervening passage 67, so that the lower floating bearing 33 , 37 are pressed against the driving gear 23 and the second driven gear 31 by an upward force fu . Since the common pressure acts, the forces f d and f u are balanced and the driving gear 23 and the second driven gear 31 are stably supported. A different (usually larger) force f 2 is also used to adjust the upward force f u and thus prevent the floating bearing 37 from disengaging from the second driven gear 31 . can do.

上述の説明は専ら第2のギアポンプGに関するが、第1のギアポンプGにおいても同様な力の釣り合いが成立する。 Although the above description relates exclusively to the second gear pump G2, a similar force balance holds for the first gear pump G1.

3連ギアポンプ1は図5に示すごとく燃料供給システムと接続されて運用される。すなわち、流路Fは2つに分岐して流入路F11および流入路F17と接続されている。流路Fと流入路F11との間には逆流防止弁Vが介在してもよい。流入路F11,F17はそれぞれ第1,第2のギアポンプG,Gの吸入口49,53に接続される。それぞれの吐出口51,55は、それぞれ流出路F13,F19に接続される。流入路F11は、また、2つに分岐しており、その一方はバルブVを介して流出路F15に連絡しており、流出路F13,F19と合流した後に流路F21に接続されている。流路F21は燃料供給システムの流路Fに接続される。 The triple gear pump 1 is operated by being connected to a fuel supply system as shown in FIG. That is, the flow path F1 is branched into two and connected to the inflow path F11 and the inflow path F17 . A check valve V1 may be interposed between the flow path F1 and the inflow path F11 . The inflow paths F 11 and F 17 are connected to the suction ports 49 and 53 of the first and second gear pumps G 1 and G 2 respectively. Each discharge port 51 , 55 is connected to the outflow path F13 , F19, respectively. The inflow path F11 is also branched into two, one of which is connected to the outflow path F15 via the valve V3 , and after joining the outflow paths F13 and F19 , the flow path F21 It is connected to the. Channel F21 is connected to channel F5 of the fuel supply system.

図2から4までに組み合わせて図5(a)を参照するに、バルブVを閉じたときには、3連ギアポンプ1は直列モードで稼働する。このとき、第1のギアポンプGの吸入口49に連絡する流入路F11と、第2のギアポンプGの吸入口53に連絡する流入路F17との両方に、流路Fによる比較的低い圧力が印加される。このとき圧力P,Pともに低圧であって、浮動軸受33,35,37の何れについても上下の力f,fは釣り合う。吐出口51から加圧されて吐出される流体は流出路F13,F15を通り、吐出口55から吐出される流体は流出路F19を通り、それぞれ流路F21において合流してエンジン10へ供給される。 Referring to FIG. 5(a) in combination with FIGS. 2 to 4, when valve V3 is closed, triple gear pump 1 operates in series mode. At this time, both the inflow path F11 communicating with the suction port 49 of the first gear pump G1 and the inflow path F17 communicating with the suction port 53 of the second gear pump G2 are compared by the flow path F1. A relatively low pressure is applied. At this time, the pressures P 1 and P 5 are both low pressures, and the upper and lower forces f d and f u of the floating bearings 33 , 35 and 37 are balanced. The fluid discharged from the discharge port 51 under pressure passes through the outflow passages F 13 and F 15 , the fluid discharged from the discharge port 55 passes through the outflow passage F 19 , and joins at the flow passage F 21 to be fed into the engine 10 . supplied to

図5(a)に代えて図5(b)を参照するに、バルブVを開いた時には、3連ギアポンプ1は並列モードで稼働する。第1のギアポンプGの出口圧PはバルブVを介して流入路F11に及び、結果として吸入圧力Pは出口圧Pと一致するように高まる。逆流防止弁Vが介在していれば、流体が流路Fに向かって逆流することが防止される。このときも両方の浮動軸受35には共通の圧力Pが印加されるので、上下の力f,fは釣り合う。また圧力Pの変化は浮動軸受33,37には影響を及ぼさない。このとき、第1のギアポンプGは空転して(仕事をせずに)、第2のギアポンプGによる吐出のみが流体の供給に寄与する。 Referring to FIG. 5(b) instead of FIG. 5(a), when the valve V3 is opened, the triple gear pump 1 operates in parallel mode. The outlet pressure P3 of the first gear pump G1 passes through the valve V3 to the inlet F11 and as a result the suction pressure P1 increases to match the outlet pressure P3 . The intervening non - return valve V1 prevents the fluid from flowing back toward the flow path F1. Since the common pressure P1 is applied to both floating bearings 35 at this time as well, the upper and lower forces f d and f u are balanced. Also, changes in pressure P1 have no effect on the floating bearings 33,37. At this time, the first gear pump G1 idles (does no work) and only the discharge by the second gear pump G2 contributes to the fluid supply.

なおバルブVには開閉バルブではなく、流量を連続的に変化できる可変絞り弁のごとき調節バルブを適用することができる。この場合に、バルブVには全閉(図5(a)の状態)と全開(図5(b)の状態)以外に、中間的な状態がありうるが、中間的な何れの状態においても浮動軸受33,35,37に関して力の釣り合いが失われることはない。 A control valve such as a variable throttle valve that can continuously change the flow rate can be applied to the valve V3 instead of the open/close valve. In this case, the valve V3 can be in an intermediate state other than fully closed (state shown in FIG. 5(a)) and fully open (state shown in FIG. 5(b)). There is no loss of force balance with respect to the floating bearings 33,35,37.

図5(a),5(b)に代えて図5(c)を参照するに、本実施形態によれば無負荷モードが可能である。このときバルブVは開いたまま(あるいは閉じてもよい)、遠心ポンプ3の吐出量を増大する。すると遠心ポンプ3による高圧が両ギアポンプG,Gに印加される。上述の説明より理解される通り、浮動軸受35,37について上下の力f,fが釣り合うのはもちろんのこと、連通路67により圧力が駆動シャフト21の浮動軸受33にも及ぶので、浮動軸受33についても上下の力f,fが釣り合う。浮動軸受33に高圧が印加されるにも関わらず、ラビリンスシール65により、かかる圧力はメカニカルシール61には及ばない。メカニカルシール61から流体が外部に漏れ出すことはなく、あるいはメカニカルシール61の円滑な動作が損なわれることがない。 Referring to FIG. 5(c) instead of FIGS. 5(a) and 5(b), a no-load mode is possible according to this embodiment. At this time, the valve V3 remains open (or may be closed) and the discharge rate of the centrifugal pump 3 is increased. Then, the high pressure by the centrifugal pump 3 is applied to both gear pumps G 1 and G 2 . As can be understood from the above description, not only are the vertical forces f d and f u balanced with respect to the floating bearings 35 and 37, but also pressure is applied to the floating bearing 33 of the drive shaft 21 by the communicating passage 67, so that the floating The upper and lower forces f d and f u are balanced for the bearing 33 as well. Although high pressure is applied to the floating bearing 33 , the pressure does not reach the mechanical seal 61 due to the labyrinth seal 65 . Fluid does not leak from the mechanical seal 61 to the outside, and smooth operation of the mechanical seal 61 is not impaired.

無負荷モードにおいて、両ギアポンプG,Gは共に実質的に仕事をせずに、専ら遠心ポンプ3のみが流体の供給に寄与する。遠心ポンプは、特にエンジン10が高出力を発揮するときに、効率よく大容量の流体を吐出することができる。改めて図1を参照して理解できる通り、3連ギアポンプ1は実質的に仕事をせず、また還流路Fを通じた流体の還流も極小にできるので、流路Fへ供給される流体の温度上昇は抑えられる。オイルクーラ9の冷却能を十分に利用でき、翻って空冷オイルクーラ11の負担を抑制することができる。 In the no-load mode, both gear pumps G 1 , G 2 do virtually no work and only the centrifugal pump 3 contributes to the supply of fluid. A centrifugal pump can efficiently discharge a large volume of fluid, especially when the engine 10 exhibits high output. As can be understood with reference to FIG. 1 again, the triple gear pump 1 does not substantially perform any work, and the return flow of the fluid through the return path F3 can be minimized, so that the flow rate of the fluid supplied to the flow path F5 is reduced. Temperature rise is suppressed. The cooling capacity of the oil cooler 9 can be fully utilized, and the load on the air-cooled oil cooler 11 can be reduced.

例えばエンジン10が低回転ながら高出力を要するときには並列モード、高空を巡航するときには並列モードを利用し、離陸の時のように特に高出力を要するときには無負荷モードによって専ら遠心ポンプを利用するなど、本実施形態によれば最適なモードを選択して利用することができる。本実施形態は、その何れにおいても高いエネルギ効率を実現することができる。 For example, the parallel mode is used when the engine 10 requires high output while the speed is low, the parallel mode is used when cruising at high altitudes, and the no-load mode is used exclusively when high output is required, such as when taking off. According to this embodiment, the optimum mode can be selected and used. The present embodiment can realize high energy efficiency in any of them.

いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。 Although several embodiments have been described, modifications or variations of the embodiments are possible based on the above disclosure.

1 3連ギアポンプ
3 低圧ポンプ
5 燃料制御部
7 燃焼室
9 オイルクーラ
10 エンジン
11 空冷オイルクーラ
21 駆動シャフト
23 駆動ギア
25 第1の従動シャフト
27 第1の従動ギア
29 第2の従動シャフト
31 第2の従動ギア
33 浮動軸受
35 浮動軸受
37 浮動軸受
39 スプリング
41 ハウジング
43 空間
45 空間
47 空間
49 吸入口
51 吐出口
53 吸入口
55 吐出口
61 メカニカルシール
63 シール
65 ラビリンスシール
67 連通路
69 導入路
A 空気
圧力
圧力
圧力
圧力
圧力
11 圧力



下向きの力
上向きの力
流路
還流路
流路
供給路
11 流入路
13 流出路
15 流出路
17 流入路
19 流出路
21 流路
第1のギアポンプ
第2のギアポンプ
逆流防止弁
バルブ
L 潤滑油
1 triple gear pump 3 low pressure pump 5 fuel control unit 7 combustion chamber 9 oil cooler 10 engine 11 air-cooled oil cooler 21 drive shaft 23 drive gear 25 first driven shaft 27 first driven gear 29 second driven shaft 31 second driven gear 33 floating bearing 35 floating bearing 37 floating bearing 39 spring 41 housing 43 space 45 space 47 space 49 suction port 51 discharge port 53 suction port 55 discharge port 61 mechanical seal 63 seal 65 labyrinth seal 67 communication passage 69 introduction passage A air P 1 pressure P 3 pressure P 5 pressure P 7 pressure P 9 pressure P 11 pressure f 1 force f 2 force f 3 force f d downward force f u upward force F 1 flow path F 3 return flow path F 5 flow path F 7 supply path F 11 inflow path F 13 outflow path F 15 outflow path F 17 inflow path F 19 outflow path F 21 flow path G 1 first gear pump G 2 second gear pump V 1 check valve V 3 valve L lubricating oil

Claims (5)

一の駆動ギアと、前記駆動ギアにそれぞれ噛合してそれぞれ第1,第2のギアポンプをそれぞれ構成する第1,第2の従動ギアとを備え、燃料として利用される流体を吐出する3連ギアポンプであって、
前記第1のギアポンプと前記第2のギアポンプとを囲むハウジングと、
一体に回転するよう前記駆動ギアに結合し、前記ハウジングから引き出された駆動シャフトと、
前記駆動シャフトを回転可能に支持し、軸方向に浮動可能であって前記流体による圧力を受けて前記駆動ギアに当接する駆動シャフト軸受と、
前記駆動シャフトと前記ハウジングとの間に介在して前記流体が前記ハウジング外へ漏出するのを妨げるメカニカルシールと、
前記駆動シャフト軸受と前記メカニカルシールとの間に介在し、前記流体の前記圧力が前記メカニカルシールへ伝播するのを妨げるシールと、
を備えた3連ギアポンプ。
A triple gear pump, comprising one drive gear and first and second driven gears respectively meshing with the drive gear to constitute first and second gear pumps, respectively, and for discharging fluid used as fuel. and
a housing enclosing the first gear pump and the second gear pump;
a drive shaft coupled to the drive gear for rotation therewith and extending from the housing;
a drive shaft bearing that rotatably supports the drive shaft, is axially floatable, and abuts against the drive gear under pressure from the fluid;
a mechanical seal interposed between the drive shaft and the housing to prevent the fluid from leaking out of the housing;
a seal interposed between the drive shaft bearing and the mechanical seal to prevent the pressure of the fluid from propagating to the mechanical seal;
Triple gear pump with
前記第2の従動ギアに結合した従動シャフトと、
前記従動シャフトを回転可能に支持し、軸方向に浮動可能であって前記第2の従動ギアに軸方向に当接する浮動軸受と、
前記駆動シャフト軸受と前記浮動軸受とを前記ハウジング内において流体連通する連通路と、を備え、
前記シールは前記連通路と前記メカニカルシールとの間に介在する、請求項1の3連ギアポンプ。
a driven shaft coupled to the second driven gear;
a floating bearing that rotatably supports the driven shaft, is axially floatable, and axially abuts the second driven gear;
a communication passage that fluidly communicates the drive shaft bearing and the floating bearing within the housing;
2. The triple gear pump of claim 1, wherein said seal is interposed between said communication passage and said mechanical seal.
前記第2のギアポンプへ前記流体を導入するべく、前記ハウジングに開けられて前記第2のギアポンプへ連通した吸入口をさらに備え、
前記吸入口は、前記圧力を前記駆動シャフト軸受および前記浮動軸受に印加するべく前記駆動シャフト軸受、前記浮動軸受および前記連通路に流体連通している、請求項2の3連ギアポンプ。
further comprising an inlet opening in said housing communicating with said second gear pump for introducing said fluid into said second gear pump;
3. The triple gear pump of claim 2, wherein said inlet is in fluid communication with said drive shaft bearing, said floating bearing and said communication passage to apply said pressure to said drive shaft bearing and said floating bearing.
加圧される前の前記流体を前記ハウジングの外部から前記メカニカルシールへ導入する導入路を、
さらに備えた請求項1から3までの何れか1項の3連ギアポンプ。
an introduction path for introducing the fluid before being pressurized from the outside of the housing to the mechanical seal,
4. The triple gear pump of any one of claims 1-3, further comprising:
前記シールはラビリンスシールである、請求項1から4までの何れか1項の3連ギアポンプ。 5. A triple gear pump according to any one of claims 1 to 4, wherein said seal is a labyrinth seal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024029027A1 (en) * 2022-08-04 2024-02-08 株式会社Ihi Triple gear pump

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