JP2636336B2 - 入口リザーバを具える遠心ポンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） 本発明は入口リザーバを具える遠心ポンプ装置に関す
るもので、特に、混合物の液体に対する蒸気の体積比が
相対的に高く、液体がポンプ装置内に入る際に蒸気と混
合されていない航空機用燃料その他同様の蒸気と液体と
の混合物を圧送するよう構成されたポンプ装置に関する
ものである。この場合、蒸気が液体から分離して大きな
空気又は蒸気の気泡として入る。このようなポンプ装置
は、蒸気／液体混合物の供給タンクがポンプより相当下
方にあってポンプによって混合物をタンクから汲み上げ
ることが必要な用途に特に好適である。

（従来技術） 従来、大きな空気または蒸気の気泡を含む蒸気／液体
混合物を圧送するために、ベーンポンプ、「ナッシュ」
型液体リングポンプ、または傘歯車型ポンプのような容
積移送式ポンプが便宜的に実用されていた。

通常、遠心ポンプは容積移送式ポンプに比べていくつ
かの利点を有するために遠心ポンプを用いることが好ま
しいとされている。例えば、遠心ポンプからの吐出流
は、遮断状態から設計流量を超える値にまで、一定速度
を維持した状態で、変えることができ、これに反し、容
積移送式ポンプはポンプ速度が液体流量の要求に無関係
に変化する用途においてバイパス流路を必要とする。ま
た、遠心ポンプは容積移送式ポンプに比べて丈夫である
とともに圧送する液体中に含まれる汚染物に対する耐食
性が大で、また、一般により安価である。しかし、従来
既知の遠心ポンプは液体中に大きな気泡が存在する場合
および液体供給タンクがポンプより下方にある状態下で
は作動せず、この理由は気泡がインペラに充満し、ベー
パーロックを生じ、これによりインペラが呼び水作業を
失ない、ポンプが液体を汲み上げることができなくなる
からである。

遠心ポンプは気泡が液体中に細分されている場合およ
び例えば米国特許第4142839号明細書に記載の方法でエ
ジェクタポンプによってチャージされる場合には高い蒸
気／液体比を有する液体を圧送するために有効に用いる
ことができる。しかし、蒸気／液体混合物が多量の空気
または蒸気を液体から分離した状態で含んでいる場合に
は、かかる混合物をエジェクタ付遠心ポンプを用いて汲
み上げることは、不可能でないにしても、極めて困難で
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は前記従来技術の欠点を解消し、蒸気／液体混
合物が多量の空気または蒸気を液体から分離した状態で
含んでいる場合にも有効に汲み上げることができる遠心
ポンプを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、入口から入る液体から分離した大き
な空気または蒸気の気泡を有する液体を圧送し得る遠心
ポンプが提供される。このように、入口から入る液体か
ら分離した大きな空気または蒸気の気泡を有する液体を
圧送し得るポンプ装置は、入口圧力が液体の真の蒸気圧
に近い低正味正圧吸込ヘッドの条件下で、ポンプより下
方に位置する液体タンクから吸い上げることができる。

本発明による遠心ポンプ装置は、ポンプ装置に入る蒸
気／液体混合物を最初に受け入れて空気または蒸気が液
体から分離することを許す入口リザーバを具える。この
入口リザーバ内に、正常液体レベルより下方位置で、遠
心ポンプインペラの直ぐ上流に主エジェクタポンプを直
列に配置する。この主エジェクタポンプはリザーバ内の
正常液体レベルより下方から液体をミキシングチューブ
内に引き入れ、インペラーに送る前に混合液体の圧力を
昇圧する。同時に、主エジェクタポンプからの加圧流は
ミキシングチューブ内の液体中の気泡を破砕する作用を
有する。エジェクタポンプの原動力となる運動流体は遠
心ポンプのインペラにより吐出される液体流によって供
給される。また、入口リザーバ内には１個以上の蒸気除
去用エジェクタが設けられて、リザーバ内の予定の集合
区域から空気または蒸気を引き入れ、この空気または蒸
気をミキシングチューブ内に押し込み、このミキシング
チューブ内で空気または蒸気は、インペラーに流入する
前に、リザーバ内の圧力より高い中間圧力のミキシング
チューブ内の液体と完全に混合される。

（発明実施の形態） 図示の本発明の好適実施例のポンプ装置１は遠心ポン
プ２を具え、その液体入口リザーバ３は遠心ポンプハウ
ジング４の上流端に適当に接続されている。リザーバ３
の上流端に主入口５が設けられ、この主入口に図示せざ
る燃料配管のような液体配管が接続され、例えば、航空
機の燃料タンクからの燃料を入口リザーバに流入させ
る。このリザーバにおいて液体中の入口空気または蒸気
が分離して第４図に線図的に示すようにタンク内の正常
液体レベルの上方に上昇する。

遠心ポンプ２は前述の米国特許第4142839号に開示さ
れた形式のものとすることができ、この種形式の遠心ポ
ンプは遠心インペラ８を具え、この遠心インペラは、第
４図に示すように、好ましくは、インデューサ部分９と
遠心インペラ部分10とを共通ディスク−ボス11上に有す
る。インデューサ部分９はポンプ軸線に対して相対的に
外方に向け先細のインデューサ羽根12を有し、他方、遠
心インペラ部分10は好ましくは、インデューサ部分９の
半径方向外端から実質的に、半径方向外方に延長する遠
心羽根13を有する。

遠心インペラ８はポンプ装置１の一次ポンプ作用素子
であり、ポンプハウジング４の外側で駆動継手16によっ
て軸に連結されたモータその他の適当な動力源（図示せ
ず）によって駆動される軸15上に適当に取付られる。遠
心インペラ８の周りには覆い17が僅かに離問して設けら
れ、遠心インペラ８の回転中にリザーバ３内の液体レベ
ルＬより下方から液体を覆い17内に引き入れて半径方向
外方に押しつけて主ポンプ出口18から排出される前に遠
心力により流体圧力を増大させる。液体がインペラから
出る流出速度は流入速度より大である。この液体の流出
速度は、遠心インペラ部分10の周りの環状排出ディフュ
ーザー19に入る際に幾分低減される。ディフューザー19
内の液体の速度ヘッドの一部が圧力に変換され、この圧
力はポンプから所定の排出流を供給するために用いられ
るばかりでなく後述するようにリザーバ３内の１個以上
の蒸気除去エジェクタ21,22と主エジェクタポンプ20と
の両方に原動力となる流れを供給するためにも用いられ
る。

第４図に示すように、主エジェクタポンプ20は入口リ
ザーバ３内に正常液体レベルＬより下方位置で取付けら
れ、この主エジェクタポンプ20の直ぐ下流にミキシング
チューブ25が直列に配置され、このミキシングチューブ
25は好ましくは遠心インペラ８を囲む覆い17の一体延長
部分として形成される。ミキシングチューブ25はその全
長にわたり実質的に一様な直径とするのがよい。しか
し、ミキシングチューブ25の入口26は好ましくは図示の
ように半径方向外方に傾斜拡開させてリザーバ内の液体
をミキシングチューブ内に引き入れ易くしている。

主エジェクタポンプの排出ノズル27は加圧液体をミキ
シングチューブ25内に注入し得るようミキシングチュー
ブ25の入口26と同軸線上に整列して設けられている。排
出ノズル27によってミキシングチューブ25内に排出され
る高速液体ジェットはリザーバからミキシングチューブ
内への液体流を誘起し、液体中の気泡を破砕するよう作
用するとともに、インペラ８に向けて指向される前の液
体の圧力を昇圧する。

主エジェクタ20の原動力となる液体運動流はインペラ
ー18の排出口から入口リザーバ３に設けられた液体運動
流通路30を経て供給される。インペラー排出口と原動力
液体流通路30との間の流体連通はインペラ８の外周部の
直ぐ近くで環状溝孔31および原動力液体流通路に連なる
環状条溝32を経て行なわれる。好ましくは、環状溝孔31
は第４図に示すようにインペラ８の半径方向外方に向か
う正常方向の液体流に対して直角に延長している。主エ
ジェクタポンプ20は液体をリザーバ３からミキシングチ
ューブ25内に引き込み、この引き込んだより低速の液体
にノズル27から排出された高速の原動力液体流の運動量
を伝え、主入口５における圧力より高い圧力で液体をイ
ンペラ８に供給する。

また、リザーバ３内には１個以上の蒸気除去用エジェ
クタを設けてリザーバ内の集合区域から空気または蒸気
を引き入れ、この空気または蒸気をミキシングチューブ
25の喉部33内に押し込み、インペラ８に入る前に、リザ
ーバ圧力より高い中間圧力でミキシングチューブ内の液
体と全体にわたり混合するよう構成することができる。
本明細書に開示の好適実施例においては、２個のこの種
の蒸気除去用エジェクタ21,22が設けられ、エジェクタ2
1はリザーバ上端34に隣接する位置に設けられ、エジェ
クタ22はリザーバ底35に隣接する位置に設けられてい
る。両蒸気除去用エジェクタ21,22には主エジェクタポ
ンプ20と同様に、インペラ８から高速運動流を供給する
ことができる。蒸気除去用エジェクタへの運動流は蒸気
除去用エジェクタを貫通し、ミキシングチューブ25の半
径方向通路36,37を経て主エジェクタミキシング喉部33
内に押し込まれる。

上方蒸気除去用エジェクタ21の運動流通路40は、主運
動流通路30に連なる環状条溝32に連通させることがで
き、これに反し、下方蒸気除去用エジェクタ22は、例え
ば、下方蒸気除去用エジェクタ22をリザーバ底35の開口
41を経て挿入して主運動流通路30の壁42を包囲すること
によって主運動流通路30に直接に連通させることができ
る。下方蒸気除去用エジェクタハウジング44には半径方
向通路45が主運動流通路30と整列して貫通され、これに
より主運動流通路への流れを妨げないようにする。同時
に、主運動流通路30に流れる運動流の一部をミキシング
チューブ25における半径方向通路37に連通する下方蒸気
除去用エジェクタ22内の中心通路46に連通する。下方蒸
気除去用エジェクタハウジング44の内端をミキシングチ
ューブの端ぐり穴47に通路37と整列位置でねじ込んで取
付けることができる。

上方蒸気除去用エジェクタハウジング50の半径方向内
端をも同様にミキシングチューブ25の端ぐり穴51に半径
方向通路36と整列位置でねじ込んで上方蒸気除去用エジ
ェクタ21を経てミキシングチューブ内に運動流を通過さ
せるようにしている。入口リザーバ３内に存在する空気
または蒸気の気泡は液体から分離して上方空間内に上昇
し、この上方空間内からリザーバ内の正常液体レベルＬ
より上方に開口する半径方向ポート52を経て上方蒸気除
去用エジェクタ21内に引き込まれ、第４図に線図的に示
すようにミキシングチューブ喉部33内に押込められる。

同様に、下方蒸気除去用エジェクタ22にも半径方向ポ
ート54を設けてエジェクタ22の長さ方向通路46とリザー
バ底36に隣接するリザーバ内部との間を主運動流通路の
上方位置で連通させて蒸気がリザーバ内で動揺している
液体および入口リザーバの底の近くに存在する航空機の
ポンプその他において共通の正の「Ｇ」状態以外の状態
にある液体中に存在する空気または蒸気を長さ方向通路
内に引き込み得るようにしている。蒸気除去用エジェク
タ21,22は余分の蒸気が入口リザーバ３内に集合するの
を防止するに充分な高い割合で、しかも、インペラ８へ
の空気の吸込み限度を超えることのない充分に低い割合
で空気または蒸気をミキシングチューブ25内に送入す
る。したがって、余分の空気または蒸気が入口リザーバ
３内に集められず、また、インペラ８は液体のみまたは
液体とこれに含まれた空気または蒸気の気泡との均質な
混合物を主入口圧力（５）より僅かに高い圧力で連続的
に供給する。

上述したところから明らかなように、本発明によるポ
ンプ装置は、入口リザーバ、主エジェクタポンプ、蒸気
除去用エジェクタおよびインペラ間の相互作用によって
多量の空気または蒸気の気泡を含む高蒸気／液体比を有
する液体を加圧して送ることができる。入口リザーバは
ミキシングチューブに液体を連続的に確実に供給し、リ
ザーバに入る空気または蒸気を上方蒸気除去用エジェク
タへの入口ポートの近くまで上昇させることができる。
蒸気除去用エジェクタは、インペラへの空気の吸込みの
制限量を超えることなく入口リザーバ内に余分の蒸気が
集合するのを防止するに十分高い割合にミキシングチュ
ーブの喉部に送入される空気または蒸気を制御して液体
だけ、または液体とこれに含まれた空気および／または
蒸気の気泡との均質混合物を連続的に供給するよう構成
されている。

かかるポンプ装置は別々に多量に発生する入口蒸気と
液体流を一緒にして均質な混合物に変え、その蒸気／液
体比をリザーバへの主入口における蒸気／液体比以下に
して主入口圧力より僅かに高い圧力でインペラに供給す
る。次いで、インペラは液体の圧力を上昇させ、ポンプ
から所要流を排出させ、所要の運動流を主エジェクタポ
ンプおよび蒸気除去用エジェクタの両方に再循環させ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるポンプの好適実施例の側面図、 第２図は第１図に示すポンプの左端面図、 第３図は第１図に示すポンプの右端面図、 第４図は第２図の４−４線上で断面として示すポンプの
拡大縦断面図である。 １……ポンプ装置、２……遠心ポンプ ３……入口リザーバ、４……遠心ポンプハウジング ５……主入口、８……遠心インペラ ９……インデューサ部分、10……遠心インペラ部分 12……インデューサ羽根、17……覆い 19……デイフューザ、20……主エジェクタポンプ 21,22……蒸気除去用エジェクタ、25……ミキシングチ
ューブ

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ手段（２）と、前記ポンプ手段
   （２）の上流側にある液体リザーバ（３）を具え、前記
   リザーバはこのリザーバ（３）に入る液体から空気又は
   蒸気を分離するために設けており、また、液体流を前記
   リザーバ（３）から前記ポンプ手段（２）に引き入れる
   ためのエジェクタポンプ手段（20）と、液体流を前記リ
   ザーバ（３）とエジェクタポンプ手段（20）から受入れ
   てそれを前記ポンプ手段（２）に差し向けるためのミキ
   シングチューブ手段（25）と、前記ポンプ手段（２）に
   入る前に空気又は蒸気を前記ミキシングチューブ（25）
   内の液体と混合するために、前記リザーバ（３）内の空
   気又は蒸気を前記ミキシングチューブ（25）の両端間の
   中間で直接前記ミキシングチューブ（25）内に引き入れ
   るための前記リザーバ（３）内の気泡除去用エジェクタ
   手段（21、22）を具えたことを特徴とするポンプ装置。
2. 【請求項２】前記リザーバ（３）内の圧力より高い圧力
   でかかる空気と蒸気を前記リザーバ（３）内から直接前
   記ミキシングチューブ（25）内に引き入れるために前記
   ポンプ手段（２）から前記気泡除去用エジェクタ手段
   （21,22）に至る流路を与えるための手段（30、46）を
   更に含むことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装
   置。
3. 【請求項３】前記エジェクタポンプ手段（20）へ液体流
   を与えるために、前記ポンプ手段（２）から前記エジェ
   クタポンプ手段（20）に至る第１流路（30）と、前記気
   泡除去用エジェクタ手段（22）へ液体流を与えるために
   前記第１流路（30）から前記気泡除去用エジェクタ手段
   （22）へ至る第２流路（46）を更に含むことを特徴とす
   る請求項１に記載のポンプ装置。
4. 【請求項４】前記気泡除去用エジェクタ手段（22）が前
   記ミキシングチューブ（25）の全長の中間で前記第１流
   路（30）から前記ミキシングチューブ（25）まで延在す
   るハウジング（44）を含み、前記第２流路（46）が前記
   全長の中間で前記第１流路（30）と前記ミキシングチュ
   ーブ（25）の内部間を連通させる前記ハウジング（44）
   内の中心通路を含むことを特徴とする請求項３に記載の
   ポンプ装置。
5. 【請求項５】前記ハウジング（44）は前記第１流路（3
   0）を貫通して延びそして前記第１流路（30）を通る妨
   害されない流れと前記第１流路（30）から前記ハウジン
   グ（44）内の前記中心通路（46）へ至る減少流を与える
   貫通する半径方向通路（45）と、前記中心通路（46）と
   前記リザーバ（３）内の空気又は蒸気集合区域との間を
   連通させる前記ハウジング（44）内の半径方向ポート
   （54）をもつことを特徴とする請求項４に記載のポンプ
   装置。
6. 【請求項６】前記リザーバ（３）内の種々の位置から空
   気又は蒸気を前記ミキシングチューブ（25）内に引き入
   れるよう複数個の前記気泡除去用エジェクタ手段（21、
   22）が前記リザーバ（３）内に設けられていることを特
   徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
7. 【請求項７】前記ポンプ手段（２）から前記気泡除去用
   エジェクタ手段（21、22）への流路を与えるための手段
   （30、40）を更に具えることを特徴とする請求項６に記
   載のポンプ装置。
8. 【請求項８】前記気泡除去用エジェクタ手段の１つ（2
   1）が前記リザーバ（３）の頂部に隣接した箇所から空
   気又は蒸気を引き入れるための手段（52）を含み、前記
   気泡除去用エジェクタ手段の他方（22）が前記リザーバ
   （３）の底部に隣接した箇所から空気又は蒸気を引き入
   れるための手段（54）を含むことを特徴とする請求項６
   に記載のポンプ装置。
9. 【請求項９】前記気泡除去用エジェクタ手段（21）が前
   記リザーバ（３）の上端近くから空気又は蒸気を前記ミ
   キシングチューブ（25）内へ引き入れる手段（52）を含
   むことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
10. 【請求項１０】前記気泡除去用エジェクタ手段（22）が
    前記リザーバ（３）の底近くから空気又は蒸気を前記ミ
    キシングチューブ（25）内へ引き入れるための手段（5
    4）を含むことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装
    置。