JP2569294B2 - 自己呼び水ポンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ポンプ装置に関するものであり、一層詳細
には、自己呼び水ポンプ装置に関するものである。

従来の技術 多くのポンプ装置においては、ポンプは、正常の運転
の間、より低いレベルから、吸引により液体を引かなけ
ればならないが、しかしながら、ポンプは、ポンプ入口
の中へ液体の一様な流れを維持するために十分な吸引を
生成するためには、最初に液体を充てんされなければな
らない。若しも、ポンプが停止され及び（又は）さもな
ければ、液体が切れるならば、いったん、ポンプが再び
運転されると、自己呼び水、すなわち、ポンプの入口の
中の空気を駆逐することにより、ポンプのレベルにまで
液体を引くには、不十分な吸引が生成される。

一つの特殊な応用においては、高速遠心ポンプの呼び
水の要求が、本質的にきわどいものとなる。特に、軍用
飛行機によって遂行される急旋回、上昇、横転、降下の
ような広い種類の運転を受ける飛行機において使用され
る燃料ポンプは、飛行の間に乾いた始動条件に加えて緩
い呼び水を行う。その結果、ポンプの羽根車は濡らされ
なければならず、このために、吸引が生成されることが
でき、ポンプ入口の中の空気は、抜かれることができ
る。

自己呼び水ポンプ装置を得るための多くの企ての中
に、米国特許第１、837、697号がある。ここに開示され
ている自己呼び水ポンプは、呼び水室を有しており、こ
の室は、空気が引き続く排出のために上方部分に集ま
り、液体が呼び水において使用のために下方部分の中に
止どまるように形成されている。遠心ポンプを自己呼び
水する他の手段は、米国特許第３、741、675号の中に開
示されている手段を含んでいる。ここに開示されている
自己呼び水ポンプは、呼び水サイクルの間に装置から空
気を排出するために、ポンプの吐き出し側に連結された
自動的空気釈放弁を利用している。なお他の自動的呼び
水ポンプ装置が、米国特許第１、461、622;1、997、41
8;2,059,288;2、391、769;3,078,806;3,381,618;3,726,
618及び４、255、079号に開示されている。

発明が解決しようとする問題点 飛行機の燃料供給系統に対して、自動的呼び水ポンプ
装置を備えることは、一つの問題を起こすことであり、
自己呼び水を達成するために、乾いたポンプの始動の間
に、十分な吸引を維持することにある。特に、燃料がポ
ンプ及び入口管から排出され、これにより、入口管が空
気を満たされることがある飛行機の操縦の間における運
転の間にポンプに呼び水を生じさせることが、関連する
問題である。その上、他の問題は、重量及び費用を減少
させる簡単化された設計を有する飛行機の燃料系統の中
において自動呼び水を達成することである。

この形式の問題を克服しながら、ポンプ入口から空気
を速やかに駆逐することができるように、飛行機の燃料
系統に対して十分な容量の自己呼び水を得ることも、ま
た、重要である。また、要求に応じて自己呼び水運転を
与えるが、しかしながら、ポンプが呼び水され、又は、
再呼び水され、それから、自己呼び水機能が必要とされ
なくなった後における、ポンプ駆動装置又はモータの追
加の動力消費、寸法及び重量を節減するために、必要と
される時にだけ運転可能である自己呼び水運転を得るこ
とも、また、望ましい。更に、自己呼び水機能が、全体
の効率を著しく減少することも、ポンプの寸法、重量又
は動力消費を余り増加させることの無いように、効果的
である自己呼び水ポンプを得ることが望ましい。更に、
ポンプ入口の上に逆止め弁を必要とすることを無くし、
呼び水液体及びそのタンクの容積及び重量を減少させる
ために、呼び水液体を分離し、保存し、再循環させるこ
とが望まれる。更にまた、自己呼び水装置が、ポンプの
吸引能力を傷付けない自己呼び水ポンプを得ることが望
まれる。

本発明は、上述の問題を克服し、上述の目的を達成す
ることに向けられているものである。

問題点を解決するための手段 本発明の一つの例示的な実施例は、前述の目的を、液
体供給タンクと連通している入口と、出口との間に配置
された羽根車を有しているポンプを利用している特異な
構造の自己呼び水ポンプ装置において達成するものであ
る。この実施例は、更に、ポンプに対する呼び水液体を
貯蔵するための吐き出し呼び水容器を含み、吐き出し呼
び水容器は、ポンプから呼び水液体を受け取るためのポ
ンプの出口と連通している入口及び羽根車の上流又は中
流及びポンプへ呼び水液体を供給するために液体供給容
器の下流と連通している出口も有している。更に、自己
呼び水装置は、呼び水を確立し、維持するために、高度
に有効である。なぜならば、吐き出し呼び水タンクは、
ポンプの出口から受け取られた呼び水液体から空気を、
呼び水液体をポンプの入口へ戻す前に分離する手段を有
しているからである。

例示的な実施例においては、自己呼び水ポンプ装置
は、更に、吐き出し呼び水容器と、ポンプとの間に配置
された呼び水弁を含んでいる。この呼び水弁は、呼び水
液体が、吐き出し呼び水世から、羽根車の上流におい
て、ポンプまで、羽根車及びポンプの出口を経て、吐き
出し呼び水容器に戻るように循環することを許すように
開放されるようにされている。この構造により、羽根車
は、ポンプ入口の中の空気が、吐き出し呼び水容器の中
に除去するために、呼び水液体に同行するようにさせ
る。

一つの推奨実施例においては、吐き出し呼び水タンク
が、通常は、ポンプの出口の上に配置され、また、ポン
プの出口と連通している入口導管と、ポンプの入口と、
羽根車の吐き出しとの間においてポンプの回転要素と連
通している出口導管とを有している。呼び水を入口導管
の中に、吐き出し呼び水容器との間において配置され
て、呼び水弁は、呼び水液体が、最初に重力の手段によ
り自由に流れ、それから、ポンプ圧力により、吐き出し
呼び水容器が、入口導管を経て、誘引器においてポンプ
へ循環するように流れることを許すように開放するよう
にされている。

別個の誘引器を有して、あるいは、有すること無し
に、自己呼び水ポンプ装置は、呼び水を達成するため
に、空気をポンプ入口から除去するために、呼び水液体
を循環するようにされている。これは、簡単化された設
計により達成されるが、それにもかかわらず、この設計
は、自己呼び水の目的を、遠心ポンプの始動の間にも、
その運転の間にも、達成するのに有効である。その上、
自己呼び水装置の特異的な利点のために、この装置は、
多くの他の潜在的な応用の中において、飛行機の燃料傾
倒の中において使用するのに、良く適している。

他の目的及び利点は、添付図面に基づく以下の説明か
ら、明らかとなるものと信じられる。

実 施 例 本発明による自己呼び水ポンプ装置の例示的な実施例
が、図に示されている。このポンプ装置10は、以下に説
明される部材を除いては、一般的に月並みな構造のポン
プ12を含んでおり、また、ポンプ12は、液体供給容器16
と連通している入口14と、入口14及び出口20の間に配置
された羽根車18とを有している。吐き出し呼び水容器22
が、ポンプ12に対する呼び水液体24を貯蔵するために設
けられており、また、ポンプ12から呼び水液体を受け取
るために、ポンプ12の出口20と連通している入口26と、
羽根車18の上流で且つ液体供給容器16の下流でポンプ12
と連通して、ポンプ12へ呼び水液体を供給するための出
口28とを有している。ポンプ装置10は、また、吐き出し
呼び水容器22と、ポンプ12との間に配置された呼び水弁
30も含んでいるが、この弁30は、呼び水液体24を、吐き
出し呼び水容器22から、羽根車18の上流においてポンプ
12へ、羽根車18及びポンプ12の出口20を経て、吐き出し
呼び水容器22へ戻すように循環させるために開放される
ようになっている。この配置により、誘引器及び羽根車
18（又は、回転ポンプ要素）が、ポンプ入口14の中の空
気を、吐き出し呼び水容器22の中に除去するために、呼
び水液体に同行させるようにさせ、また、呼び水液体の
循環が、呼び水を達成するために、空気をポンプ入口14
から除去する。

ポンプ12、液体供給タンク16及び吐き出し呼び水タン
ク22の相対的位置が、画面の寸法の制限内において可能
である範囲で、正確に描かれている。しかしながら、ポ
ンプ12は、通常は、液体供給容器16の上部で、吐き出し
呼び水容器22の下部に配置されることを理解されたい。
吐き出し呼び水容器22をこのように位置決めすることに
より、呼び水液体24は、呼び水弁30が開放される時は、
後に詳細に説明されるように、ポンプ12が今は既に完全
に呼び水をされているものと仮定して、重力により、ポ
ンプ12へ流れることができる。

図に示されるように、液体供給容器16は、ポンプ12と
入口14を介して連通している。図から、また、吐き出し
呼び水容器22が、ポンプ12の入口の側と、出口導管32を
介して連通していると共にポンプ12の出口側と、入口導
管34を介して連通していることを理解されたい。その
上、呼び水弁30が、出口導管32の中に配置されており、
また、呼び水液体24が、ポンプ12を通って循環するため
に、出口導管32を介して自由に流れることを許すため
に、開放されるようにされている。

ここで、吐き出し呼び水容器22を参照するが、これ
は、呼び水液体から空気を分離するための手段を含んで
いる。最も簡単な装置においては、垂直管36が、ポンプ
12から吐き出し呼び水タンク22へ戻るように加圧の下に
戻される呼び水と、空気との混合体が、乱流の混合状態
で流れるように配置されている。しかしながら、液体と
空気との混合体が、吐き出し呼び水容器22のより大きな
横断面領域及び容積に到達する時に、混合体が、より少
ない乱流状態に低下し、重力の作用が、液体を空気の下
部に沈澱させる。図示された装置においては、空気は、
吐き出し呼び水容器22から、適当な通気穴40を介して、
ポンプ12によって混合体へ圧力の供給の下に排気される
ことができ、一方、液体はポンプ12へ戻され、乱流混合
及び呼び水機能が、再呼び水機能を続けるようにさせ
る。他の手段も、また、液体を空気から分離させるため
に使用されることができ、例えば、混合体が垂直管36及
び吐き出し呼び水容器22の中においてうずを生じさせ、
液体と空気との混合体が、遠心力により分離されるよう
にさせることもできる。

図示されるように、ポンプ装置10は、また、ポンプ12
の運転の間に呼び水弁30を開閉するための手段をも含ん
でいる。好適には、開閉手段は、制御可能なスイッチ42
を有しており、これを介して、自己呼び水ポンプ装置10
が飛行機における燃料ポンプとして使用される応用にお
いて、呼び水弁30を、ポンプ12を完全に呼び水された状
態に維持するために要求されるように、制御し、また、
パイロットが開閉することができる。更に、呼び水弁30
は、出口導管32を経る背圧が、ポンプ12が完全に、それ
をスイッチ42を介して開放しようとするどのような企て
にもかかわらず、圧力にまで呼び水される時は、完全に
閉塞される。

推奨実施例においては、ポンプ12は、入口14と、羽根
車18との間に配置された誘引器44を有している。この誘
引器44は、好適には、しかしながら、必須では無いが、
形状が切頭円すいであり、ポンプ12の入口側から、その
外側に向かって拡大されたテーパを有しており、また、
テーパされたハブ又は軸46の回りに配置された、多数の
鋭い、ら旋形の羽根44aを含んでいる。図示されるよう
に、出口導管32は、ポンプ12と、誘引器44の長さの中間
の点におけるポート48を介して連通している。しかしな
がら、出口導管32は、意図されている様式で機能をする
ために、回転ポンプの要素への入口の下流の回転ポンプ
の要素の水圧経路に沿うある点と連通することが必要で
あるだけである。

これらの構造的特徴により、呼び水弁30は、ポンプ12
の呼び水液体24が、吐き出し呼び水容器22から、ポンプ
12へ誘引器44において循環するように、入口導管32を経
て自由に流れることを許すことにより、達成するように
スイッチ42によって開放されることができる。それか
ら、呼び水液体は、ポンプ12の入口14から、誘引器44の
ら旋羽根44aの、再循環される呼び水液体の上への分割
又は「切り刻み」作用のために引かれる空気と混合さ
れ、この再循環される呼び水液体は、誘引器44のら旋形
の羽根44aを、呼び水液体再循環点、すなわち、ポート4
8を通過することにより、ら旋形羽根44aがテーパされた
ハブ又は軸46によって回転される時に、それを空気と混
合させる。それから、呼び水液体及び空気の混合体は、
誘引器44及び羽根車18並びにポンプ12の出口20を経て、
吐き出し容器22へ、入口導管26及び垂直管36を介して戻
るように推進される。その結果、誘引器44及び羽根車18
は、ポンプ入口14内の空気が、呼び水液体に同行され、
それが垂直管36を通って流れた後に、吐き出し呼び水容
器22の中に除去されるように加圧される。

前に述べたように、ポンプ12は、特に、液体供給容器
16が飛行機の燃料タンクから成り立っている飛行機に対
する遠心燃料ポンプとして使用するのに適しているもの
である。無論、燃料タンクは、液体供給容器16の略図的
な形状であるよりは、飛行機に対して月並みな様式に輪
郭を付けられ、液体供給タンク16から、ポンプ入口14へ
導く配管50の間の連結のようにする。その上、ポンプ12
及び吐き出し供給容器22を含む種々の部材の正確な輪郭
は、図に略図により示されたそれらとは、変えられるこ
とができる。

前に述べたように、出口導管32は、ポンプ12と、ポン
プ入口14の上流における誘引器44の長さの中間に放射方
向に配列された噴射ポート48と連通している。入口導管
34が、吐き出し呼び水容器22の入口ポート26と連通して
おり、垂直管36を介してポンプ12から戻る呼び水液体の
流れに用立てるようにしていることも、前に述べてあ
る。このようにして、ポンプ12から受け取られた呼び水
液体と空気との混合気体は、吐き出し呼び水容器22の中
において分離し、呼び水液体がポンプ12へ戻る前に、呼
び水液体から空気を除去するのに十分である。

空気が呼び水液体から分離された時は、通気穴40は、
除去された空気の吐き出し呼び水容器22の外部に大気へ
釈放するのに用立てるが、通気穴40は、随意であること
ができ、それを通って呼び水液体が逃げることを防止す
るために、逆止め弁が設けられることもできる。出口導
管32は、出口ポート28と、呼び水液体がポンプ12へ戻さ
れる手段である呼び水弁30を介して連通している。出口
導管32は、呼び水液体と泡の下部で連通していると共に
通気穴40と離れている関係にあるので、この導管は、空
気無しに呼び水液体を、ポンプ12へ、呼び水運転の間
に、一層空気を同行させるために、輸送することができ
る。

呼び水弁30をもう一度参照するが、この弁30は、電気
的に作動されるソレノイド作動弁であることが望まし
い。前に示唆したように、弁30は、スイッチ42により制
御されるが、このスイッチ42は、飛行機の中のポンプ系
統10の使用の場合には、圧力により操作されるが、又
は、パイロットに接近して置かれることもできる。上述
のように、弁30は、ポンプ12の中の圧力に、逆止め弁の
様式で応答することができ、ポンプ12が完全に呼び水さ
れ、液体で満たされ、通常の吐き出し圧力にまで、完全
に呼び水される時は、いつでも、完全に閉塞された位置
に止どまる。

発明の効果 容易に分かるように、本発明は、混合及び呼び水のた
めに誘引器の中に直接的に加圧液体を供給されて、羽根
車と一体に協同された関係で誘引器を有する遠心ポンプ
を与えるという目的を達成するものである。本発明は、
また、吐き出し呼び水容器が、流体／空気分離器として
も、また、呼び水の間に再循環室としても働く呼び水に
おいて使用するための流体を貯蔵するようにされた吐き
出し呼び水容器を与えるという目的を達成するものであ
る。吐き出し呼び水容器を有して、誘引器は、加圧の下
にある呼び水を受け取り、呼び水液体は、引き続いて、
ポンプ入口14及び容器16への入口配管の中の空気を同行
し、除去するために戻される。

本発明により、今や、乾燥遠心ポンプが、意味のある
乾燥揚程条件の下において、呼び水をするために十分な
吸引を発生しないという事実を克服することが可能とな
る。本発明による自己呼び水ポンプ装置は、濡れるよう
にその中にある流体を有している容器を有している時
は、ポンプ入口まで、ポンプの入口側、誘引器、羽根
車、ポンプの出口側、吐き出し及び水容器から成り立っ
ているループの中に呼び水流体を再循環させることによ
り、容易に引くポンプを与えるものである。

吐き出し呼び水容器を利用することにより、ポンプま
で引かれた空気が、呼び水液体から除去され、呼び水液
体は、必要とされる時は、ポンプの入口側へ再循環され
る。

推奨される実施例の構造により、ポート48の先頭の誘
引器44のら旋羽根44aは、呼び水、又は、再呼び水のた
めに、誘引器44の次ぎの部分の中に、それから、羽根車
18の中に駆逐する。換言すると、呼び水液体は、ポンプ
入口及び容器18に導く入口配管から離れるように駆逐さ
れ、これにより、再循環される呼び水液体が、入口管を
下方へ、入口供給タンク16の中に走り戻ることにより、
失われないようにする。その結果、中程度の吸引揚程に
対しては、ポンプ入口14の中の逆止め弁の必要は無くさ
れ、入口逆止め弁の不信頼性、圧力降下及び特別価格、
重量、ケースの問題が無くされる。

以上には、本発明の推奨実施例が説明されたが、本発
明は、特許請求の範囲の精神により制限されるだけであ
ることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明による自己呼び水ポンプ装置を示す略部分
横断面図である。 10……自己呼び水ポンプ装置、12……ポンプ、14……入
口、16……液体供給容器、18……羽根車、20……出口、
22……吐き出し呼び水容器、24……呼び水、26……入
口、30……呼び水弁、32……出口導管、34……入口導
管、42……呼び水弁開閉手段、44……誘引器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デュエイン・モシュア アメリカ合衆国、イリノイ州、ポプラ ー・グローブ、アール・アール・ナンバ ー １、ポプラー・グローブ・ロード 11577 (72)発明者 トーマス・セイラー アメリカ合衆国、オハイオ州、アムハー スト、ウッドサイド・ドライブ 1190 (72)発明者 トーマス・タイラー アメリカ合衆国、イリノイ州、ロックフ ォード、ボックス 233、アール・アー ル ２、エス・メイン 10803 (56)参考文献 実開 昭59−22997（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−57986（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸込口（14）と吐出口（20）を有するポン
   プ（12）と、 前記吸込口（14）に連通した液体供給容器（16）と、 前記吸込口（14）と前記吐出口（20）との間に設けられ
   た羽根車（18）と、 前記吐出口（20）に連通した入口導管（34）と、 前記入口導管（34）に連通した呼び水容器（22）であっ
   て、同呼び水容器（22）に受け入れられる液体から伴流
   空気を除去する手段を含む呼び水容器（22）と、 前記呼び水容器（22）と前記吸込口（14）とに連通した
   出口導管（32）と、 前記出口導管（32）を通る液体流量を制御するために前
   記出口導管（32）に設けられた呼び水弁（30）とからな
   り、 前記吸込口（14）、前記羽根車（18）及び前記吐出口
   （20）が、前記ポンプ（12）を通る主流路を形成し、 前記入口導管（34）、前記呼び水容器（22）及び出口導
   管（32）が、前記ポンプ（12）を通る再循環経路を形成
   する 自己呼び水ポンプ装置。
2. 【請求項２】前記伴流空気を除去する手段が、前記呼び
   水容器（22）の中に設けられ、遠心力によって前記空気
   を分離するために呼び水容器22に向かう旋回入口流を発
   生する概して垂直方向に向いた管（36）を含む請求項１
   記載の自己呼び水ポンプ装置。
3. 【請求項３】誘引器（14）が吸込口（14）の中で液体供
   給容器（16）と羽根車（18）の間に設けられ、前記出口
   導管（32）が前記誘引器（44）へ液体を供給するために
   前記吸込口（14）に連通されている請求項１記載の自己
   呼び水ポンプ装置。