JP3416116B2

JP3416116B2 - 回転装置

Info

Publication number: JP3416116B2
Application number: JP2000562666A
Authority: JP
Inventors: オーグスティヌス，ヴィルヘルムス，マリアベルテルス，; ウヴェステファン，
Original assignee: ヴィリーフォーゲルアーゲー
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2003-06-16
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: ES2214042T3; DK1102936T3; KR100388669B1; WO2000006907A1; DE69915078D1; EP1102936B1; JP2002521618A; AU5416499A; ATE260414T1; CN1317075A; NL1009759C2; DE69915078T2; KR20010079549A; EP1102936A1; US6565315B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】回転装置は、多くの具体例で知られてい
る。

【０００２】遠心ポンプは、例えば、軸方向入口と、遠
心力の影響下に半径方向の外方へポンピングするため液
体を投げ飛ばすブレードもしくは羽根を有するロータ
と、１つ以上の例えば接線出口とを備えることが知られ
ている。

【０００３】更に、カスケード配列された複数群のロー
タ及びステータブレードを有する軸流圧縮機は既知であ
る。その構造は、非常に複雑な形状の何千もの構成要素
を含んでおり、それらは更に、高い規準の寸法精度及び
機械強度に適合していなければならない。その例はガス
タービンであり、この場合、圧力を受けたガス状媒体
は、そのために予定された媒体源により送り出されて、
ロータのブレードもしくは羽根に向けられるので、ロー
タは強力に駆動され、例えば発電機のような機械を回転
駆動するようになっている。

【０００４】これらの既知の装置は、特に低流量では、
流れに不安定性を示す。かかる不安定性は、通常、ロー
タの負荷に不均衡状態を生じさせ、これが、激しい振
動，制御不能の回転速度の変動，そして軸受、軸及びブ
レードにかかる非常に大きな機械負荷を引き起こす。

【０００５】また、全ての既知回転装置は、更なる技術
的欠点ももっている。

【０００６】効率は、例えば往々にして比較的に低く、
回転速度に大きく左右される。

【０００７】既知の装置は更に、通常、嵩張っており、
重量があり、コストが多大である。

【０００８】ロータを製造するのに鋳造技術を使用する
場合、ブレードは、ある最小の壁厚を有していなければ
ならず、それが、有効通過流量の望ましくない減少や、
剥離（release)及び伴流生成による損失のもととなる。
このブレード壁厚や要求されるブレード形状は、更に、
収容できるブレードの数を制限する。加えて、鋳造技術
では、例えば介在物の結果としての予期しない且つ収拾
不能の密度差のために、望ましくない表面粗さ及び不均
衡状態になることが避けられない。

【０００９】鋳造金属及び合金の引張強度もまた制限さ
れる。

【００１０】更に、既知の遠心ポンプは、隣接ブレード
により画定される流路もしくは流れチャンネルの吸込側
にほとんど付着しない流れの現象である、いわゆる漏れ
の影響を受ける。ブレード間の角度拡大（expansion an
gle)のため、大規模な定常乱流が確認される漏れ領域も
しくは「停滞」水のある領域が存在し、それにより上記
領域における通過流はゼロである。遠心ポンプの出口圧
力は、その結果、強く脈動する。

【００１１】その上、既知の装置は、作動中に多量の騒
音を発生するような構造になっている。

【００１２】例えば水ポンプとして作動する全ての既知
装置は、圧力キャパシティーが限られている。従って、
例えば消防ポンプとしての適用例については、ポンピン
グのための水の揚程とも言われる所要圧力を実現するた
めに、複数のポンプが互いにカスケード式に配置され
る。

【００１３】既知の回転装置においては、媒体入口及び
媒体出口が同じ方向を有しておらず、例えば互いに直角
に向けられていることが、しばしば欠点として認識され
ている。決められた条件において、媒体入口及び媒体出
口に同じ方向を与える選択肢を少なくとももつことが望
ましいかも知れない。

【００１４】既知の装置は更に、非常に粘性の変化する
媒体では作動することができない。

【００１５】既知装置において、通流媒体の流速は、装
置の通流中にかなり大幅に変動する。そのために生じる
加速度の結果、騒音発生及び効率ロスとなる。この点に
関しては、回転装置を通って流れる媒体の通流速度を全
ての条件下で一定に、例えば目標値の０．２〜５倍の範
囲内に保持しておくことが望ましい。

【００１６】本発明の目的は、先行技術についての上述
した問題や制限を有することがないか、或いは少なくと
ももっと低い程度で有する回転装置を提供することであ
る。

【００１７】本発明の別の目的は、先行技術に対して大
幅に広がった作動範囲にわたり調整することができる装
置を提供することである。

【００１８】上述のために、本発明は、請求項１に記載
した回転装置を概して提供する。

【００１９】請求項２による装置は、例えばポンプ又は
圧縮機として採用することができる。

【００２０】請求項３による装置は、モータとして作動
する装置に関する。

【００２１】請求項４，５及び６は、ポンピングのため
の別の媒体に関する。請求項６における用語「２相媒
体」は、例えば、作動温度及び作動圧力に依存して液体
及び／又は気体でありうる媒体に関する。かかる媒体
は、冷却系統において多く使用されている。その例は、
フレオン，アンモニア，アルカンである。

【００２２】請求項７は、ロータチャンネルの可能な形
状について一般的に記載している。

【００２３】請求項８，９及び１０は、ロータチャンネ
ルの数について、大きくなる順に選んでいる。

【００２４】請求項１１は、作動中の強い周期的な圧力
脈動を防止する回転装置の構造に関する。この構造は低
い騒音及び一様な流れを確実にする。

【００２５】請求項１２は、媒体用ポンプとして機能す
る回転装置の場合における媒体入口内の送込みプロペラ
についての適用例に関する。この送込みプロペラは、媒
体がある圧力及び速度で剥離（release)することなくロ
ータチャンネルに入ることを確実にする。

【００２６】軽量で容易に製造されるロータに関する非
常に実用的な実施例は請求項１３及び１４に記載されて
いる。

【００２７】第３媒体通路の領域においては、大規模な
渦流及び乱流、剥離並びに騒音発生の原因となる不連続
性のないことが重要であるから、請求項１５による構造
が有利である。

【００２８】請求項１６は、第３媒体通路の位置のとこ
ろでバッフルの厚さを要することなく比較的に多数のバ
ッフルを使用でき、この位置における媒体の通過を実質
的に減少させる回転装置の構造に関する。横断寸法がロ
ータチャンネルの軸心方向に対して半径方向に幅広にな
る結果として、追加のスペースが第３媒体通路からの距
離のところで第２グループの第２バッフルを混交配置す
るために利用しうる。必要であるかぎり、混交配置され
た第１及び第２バッフル間に第３グループのバッフルも
また配置することができる。これらのバッフルは、第２
バッフルよりも短く、そして、第３媒体通路に向けられ
た第２バッフルの端部からある距離のところにある第４
媒体通路に限り、第３媒体通路から第４媒体通路への方
向に延びている。この構造は、媒体の効率的な通過に本
質的に悪影響を与えることなく非常に良好に流れを案内
することを可能にする。

【００２９】請求項１７及び１８は、ステータブレード
の形状に関する。全てのステータブレードが角度的に等
間隔の方法で配置されているので、それらの相互の距離
はどの軸方向位置においても同一である。しかし、レオ
ロジー的には、第４媒体通路から第６媒体通路の方向に
見られるように、効果的なファニングアウト(fanningou
t)がステータチャンネルにおける流線に沿って見られる
方向に起こることが肝要である。かかる流線に垂直の方
向に、ブレード間のこの流線に沿った任意の位置にのと
ころで進行角度(angle of progression)を画成すること
ができる。請求項１７と関係のある角度がこの角度であ
る。請求項１８による構造は、効率を相当に改善する利
点がある。

【００３０】請求項１９による皿状部及びブレードを製
造するために板材料を使用することは、ロータを非常に
軽量にすることができる利点がある。板材料は、更に非
常に軽量で、平滑で、寸法信頼性があるものとすること
ができる。材料の選択は、耐摩耗性（通過する媒体に左
右される），曲げ剛性，機械強度等を考慮して更に決定
することができる。記載されたような二重湾曲形状の皿
状部をもつロータについては、材料が高回転速度のため
に遠心力を受けるときであっても、主形状を保持してい
ることが重要である。この点に関し、皿状部間に配設さ
れそこに確り接続されたブレードは、ロータを剛にする
方向に相当な程度まで寄与している事実に注目される。
このため、多数のブレードを使用することもまた重要で
ある。ロータは、非常に高い寸法精度と無視可能な固有
不均衡状態を有して製造することもできる。

【００３１】請求項２０，２１及び２２は、特定条件下
での材料の選択についての選択肢を与えている。

【００３２】ロータの寸法及び回転速度に応じて、記載
された板材料は所要の値を有することができる。適切な
選択は請求項２３に記載された範囲内にほぼある。小さ
な不均衡状態の可能性に関しては、ロータの慣性質量モ
ーメントは、特にガスのように密度の低い媒体の場合、
可能な限り小さいことが好ましい。このような関係か
ら、技術的に考えられる最も小さい厚さを選択すること
が推奨される。

【００３３】請求項２４は、ロータバッフルを皿状部に
接続することができる幾つかの可能な技術について記載
している。

【００３４】請求項２５は、ステータブレードの材料に
ついて考えられる選択肢に関する。この選択の根拠とな
る技術的問題点はロータバッフルについての場合と概し
て同一である。

【００３５】請求項２６は、ハウジングの円筒形内面に
ある材料及びステータブレードの材料選択又は少なくと
もそれらの材料に関する。これらの材料の熱膨張率を請
求項２０による通り同一とすることによって、熱応力が
回避され、そして極端な温度変化の場合にステータチャ
ンネルの正しい形状及び相互の接続を確実に確保してお
ける。

【００３６】ブレード用に薄いシート材料を用いること
は、熱応力が効果的に回避されるという点で有利であ
る。

【００３７】請求項２７は、記載された技術的原理の特
別な展開として、材料が同じである可能性について述べ
ている。明らかなように、更なる展開においては、ハウ
ジングの円筒形内面は適切な材料のものでなければなら
ないだけでなく、このことはハウジングの円筒形ジャケ
ット全体、或いはジャケット全体の場合と同様でありう
る。

【００３８】請求項２８は、ステータチャンネルの形状
に焦点をあてている。

【００３９】請求項１９〜２３に関して既に上述したよ
うに、慣性質量モーメントと、それに加えてロータのあ
る不均衡状態の危険とは、可能な限り小さいことが好ま
しい。

【００４０】請求項２９は、この同じ局面に関し、そし
て、要するにガスは慣性質量モーメントにはっきり認め
うるほどの寄与をしないので、媒体として特にガスに適
用されている。半径方向の寸法が小さい結果、軸は、ロ
ータの慣性質量モーメントと同じ程度の大きさの慣性質
量モーメントをもつために、かなりの重量を有していな
ければならないが、それにもかかわらず問題の寄与は、
ある条件では比較的に長くなる軸の長さの点からかなり
になりうることを理解すべきである。また、ロータは考
えられる最軽量の形状をとるのが好ましく、そのため、
ロータの慣性質量モーメントもまた比較的に小さい。

【００４１】請求項３０及び３１は、ロータの皿状部を
形成するための幾つかの可能性について記載している。

【００４２】請求項３２は、ロータを形成するための非
常に特定的な仕方に焦点をあてている。

【００４３】特に、非常に高温又は非常に低温の媒体の
場合、請求項３３による構造は有意義である。

【００４４】請求項３４は、効果的なシ−ルと実質的に
ゼロになる摩擦とを兼ね備えた非常に有利な実施例に焦
点をあてている。

【００４５】請求項３５及び３６は、ロータチャンネル
の考えられる数について、大きくなる順に選んでいる。
本発明による回転装置の設計において、流管が細長けれ
ば、局部流管が広い流量範囲にわたり制御可能であるだ
けであるという事実について考慮しなければならない。

【００４６】請求項３７，３８及び３９は、全第４媒体
通路の総横断面及び第３媒体通路の比により回転装置を
更に特徴付けている。適切な選択は、設計要件に大きく
依存して行われる。

【００４７】同様に、請求項４０，４１及び４２は、第
４媒体通路のリングの直径と第３媒体通路の直径との比
に関する選択を可能としている。適切な選択は、ポンプ
の場合には入口及び出口間に発生すべき圧力比、タービ
ンの場合には膨張比に依存している。

【００４８】本発明によるポンプにおいては、第４媒体
通路及び第５媒体通路の領域に依然として強い回転があ
る。これは、既知の遠心ポンプとは対照的に、比較的に
低い静圧力を局所的に生じさせることになる。局所的な
比較的に低い圧力の結果として、関係した壁体の厚さ及
び局部シ‐ルについての要求は比較的に低く、そのため
例えば、特定条件においては低品質と考えられるラビリ
ンスシールのような簡単なシールを使用することができ
る。既知のように、ラビリンスシールはその性質のため
完全に閉じてはいない。それにもかかわらず、比較的に
低い局部圧力の結果として、ラビリンスシールが使用さ
れるときに、封止は十分である。

【００４９】上述した小さな壁厚は深絞りによって製造
することを可能にする。

【００５０】本発明による装置は非常に広範囲に適用す
ることができる。ポンプとして、同装置は、非常に一様
な圧力及び効率特性とある程度単調な出力特性とを示
し、そのため、通常のポンプにおいては異なる適用例に
は異なる寸法設定が必要であるのに対して、１つのポン
プで非常に多くの変動適用例に適している。

【００５１】任意の回転速度における前述の単調な、即
ち実質的に線形の出力特性は、駆動力の調整が非常に単
純であることにより、それに実質的に明白に対応する出
力特性を実現する重要な選択肢を提供する。先行技術
は、そのためには、多数の関連パラメータの瞬間値に基
づいて面倒で費用のかかる調整を必要とする。これが、
そのような調整が実際に適用されていない理由である。

【００５２】非常に変動する粘性の媒体をポンピングす
るために、媒体の粘性に対する装置の特性の依存性が低
いため、異なる寸法設定のポンプは限られた数のみが必
要である。

【００５３】ポンプとして使用の場合、１台の装置が、
先行技術による通りの複数のポンプをカスケード接続し
たものに匹敵する非常に大きな流量及び／又は非常に高
い圧力を実現することができる。

【００５４】ポンプの作動を逆にしてモータの作動にす
るために、或いはその逆にするために、通常、ステータ
チャンネル及びロータチャンネルの寸法設定を幾分変更
することが望ましい。

【００５５】次に、本発明を添付図面に関連して説明す
る。

【００５６】図１は回転装置１を示している。この装置
は、中央にある軸方向の第１媒体通路３と、軸方向の３
つの第２媒体通路４，５及び６とを有するハウジング２
を備えている。回転装置１は更に、該ハウジング２内を
延びてその外に出る軸７を備えている。以下に明示され
るこの軸７は、ハウジング２に関して回転可能に装着さ
れると共に、ハウジング２内に収容されたロータ８を支
持している。ロータ８は、第１媒体通路３に至る中央の
第３媒体通路９に連絡している。この第３媒体通路９
は、角度的に等間隔の複数のロータチャンネル１０に分
岐しており、各ロータチャンネルは、少なくとも多少と
も半径方向に広がるそれぞれの主な面内で、第３媒体通
路９から各第４媒体通路１１へと延びている。第３媒体
通路９の端部区域及び第４媒体通路１１の端部区域は、
それぞれ実質的に軸方向に延びている。図１に示すよう
に、各ロータチャンネル１０は、一般的に半コサイン関
数に対応する僅かにＳ字の形状を有すると共に、少なく
ともかなり大きい半径方向成分をもつ方向に延びる中間
部１２を有する。各ロータチャンネルは、第３媒体通路
から第４媒体通路へと広がる横断面を有している。

【００５７】回転装置１は、ハウジング２内に収容され
たステータ１３を更に有している。このステータ１３
は、第１主本体部１４及び第２主本体部２３を備えてい
る。

【００５８】第１主本体部１４は、ロータ８に隣接する
その区域上に円筒形の外面１５を有しており、この外面
１５は、ハウジング２の円筒形の内面１６と一緒に、円
筒形外面１５の半径の最大で０．２倍の半径方向寸法を
有するほぼ円筒形の媒体通路スペース１７を画定してい
る。この媒体通路スペース１７内に収容されている角度
的に等間隔の複数のステータブレードもしくは静止羽根
１９は、２つ１組となってステータチャンネル１８を画
定している。該ステータブレード１９の各々は、その端
部区域２０のところに、ロータ８の方に向けられて、軸
心方向２１から実質的に異なる方向、特に少なくとも６
０度異なる方向に第５媒体通路２４を形成すると共に、
他方の端部区域２２のところに、軸心方向２１から若干
異なる方向、特に最大で１５度異なる方向に第６媒体通
路２５を形成している。第５媒体通路２４は第４媒体通
路１１に連絡しており、第６媒体通路２５は３つの第２
媒体通路４，５及び６に連絡している。

【００５９】第２主本体部は、第６媒体通路２５と第２
媒体通路４，５及び６との間に、第６媒体通路２５から
第２媒体通路４，５及び６に向かう方向に先細になる３
つのマニホルドチャンネル２６が延在するように具現さ
れている。これらのマニホルドチャンネルも、第２主本
体部２３の外面２９とハウジング２の円筒形内面１６と
により画定されている。

【００６０】図１は、種々の矢印で一般的な媒体通流路
２７を示している。この通流路２７は、第１媒体通路３
と第２媒体通路４，５及び６との間に、それぞれ第１媒
体通路３，第３媒体通路９，ロータチャンネル１０，第
４媒体通路１１，ステータチャンネル１８，第６媒体通
路２５，マニホルドチャンネル２６，第２媒体通路４，
５及び６により画成されており、これら部分間には大体
においてスムーズな移行部がある。図１において、矢印
２６による媒体の流れは回転装置１のポンプ作用に応じ
て示されていることが分かり、そのため、軸７はモータ
手段（図示せず）により回転駆動される。圧力下の媒体
が媒体通路４，５及び６を経由する力により同第２媒体
通路４，５及び６に流入するのを許容されていると仮定
すれば、以下に説明する回転装置１の構造によって、軸
７を回転駆動させながら、媒体の流れは次いで逆にさ
れ、そしてロータ８が回転駆動される。

【００６１】この回転装置の構造は、作動中に、一方で
はロータ８の回転、従って軸の回転と、前記媒体通流路
２７を通流する媒体の速度及び圧力との間をつなぐ相互
に関係のある力が存在するようになっている。

【００６２】従って、この回転装置は、ポンプのように
概ね作動でき、その場合、軸７が駆動され媒体が矢印２
７に従って圧送され、或いはタービン／モータのように
概ね作動でき、その場合、媒体の流れは反対になり媒体
が駆動力を供給する。

【００６３】図２は、非常に概略的な切欠き斜視の状態
で回転装置１を示している。明らかなように、マニホル
ドチャンネル２６は、第１主本体部１４の上方に配置さ
れたインサート体とみなすことができる第２主本体部２
３によって形成されており、従って、第２主本体部は、
マニホルドチャンネル２６を形成する３つの凹部３０を
有している。これらの凹部は、丸みのついた形状を有し
ていて、媒体を矢印２７に従うように第２媒体通路４，
５及び６に案内するため、その下側で第６媒体通路２５
に連絡している。

【００６４】図３は、部分的に破断した斜視図でインサ
ート体２３を示している。この任意に選んだ実施例にお
いて、インサート体２３はシートメタルから形成されて
いる。しかし、該インサート体は、中実であり希望に応
じて補強したプラスチック等のような他の適当な材料か
ら構成されていてもよい。

【００６５】図４は、機能的に回転装置１に対応する装
置３１を示している。この装置３１は駆動モータ２８を
備えている。

【００６６】図１よりも図４に明確に見られるように、
複数のプロペラ羽根３３を備えた送込みプロペラ３２
は、媒体入口として機能する第３媒体通路９内に配置さ
れている。

【００６７】図１によるロータ８に対応する図９に従う
ロータの説明を先に見ると、図４による装置３１のロー
タ３４は、ロータ８には欠如している多数の追加の補強
支柱３５を有することが認められる。

【００６８】図９に示すように、ロータ８は、後述する
ような方法で相互に一体化される複数の別個の構成要素
を備えている。ロータ８は、下側の皿状部３６，上側の
皿状部３７，１２個の相対的に長いバッフル３８，及び
該バッフルと混交配置された１２個の相対的に短いバッ
フル３９を備えており、これらのバッフルは、図示のよ
うな仕方で各ロータチャンネル１０の等間隔の境界を形
成している。各バッフル３８，３９は、湾曲した形状を
有すると共に、皿状部３６，３７に対して媒体の漏れの
ない接続を可能とするように直角に曲げられた縁部４
０，４１を有している。バッフル３８，３９は溶接によ
って皿状部に接続されるのが好ましく、こうして一体の
ロータを形成する。中央の第３媒体通路９内に配置され
ているのは送込みプロペラ３２である。これは、レオロ
ジー的にはっきり感知できる移行部なしにロータの長い
バッフル３８に連絡する１２個の羽根を有している。下
方に向かい先細になった流線形部材４２は送込みプロペ
ラ３２の中間に配置されている。

【００６９】図４は、例えば液体ポンプとして作動する
装置３１の作動を特に明らかに示している。軸７を駆動
しロータ３４を共に移動させることにより、液体はプロ
ペラ３２の作用でロータチャンネル中に押し込まれる。
生じる遠心力による加速のある程度の結果として、強い
ポンプ作用が得られ、これは遠心ポンプのそれに匹敵し
うる。しかし、遠心ポンプは、根本的に違った形成のさ
れ方のロータチャンネルを有して作動する。ロータチャ
ンネル１０外に流出する液体は強く回転して、接線方向
もしくは回転方向成分と軸方向成分の双方を有する環状
流の形となる。ステータブレード１９は回転成分を取り
除いて、初期に軸方向に導入された流れをマニホルドチ
ャンネル２６内でもう一度軸方向に案内し、このマニホ
ルドチャンネルで幾つかの部分流れが集められてそれぞ
れの媒体出口４，５及び６に供給される。要求されれ
ば、媒体は、これらの出口４，５及び６を組み合わせて
１つの導管４３とすることにより、図２に示す方法で１
つの導管を経由して更にポンピングすることができる。
図１０を先に見ると分かるように、ほとんど正確に軸方
向に延びている他の実施例も可能である。

【００７０】図５Ａは、ステータブレード１９がその送
込み側に折曲縁部４４をもっていることを示している。
この縁部はレオロジー的機能を有している。これは、速
く回転するロータ３４により発生され強く回転する媒体
流からステータチャンネル１８へのスムーズな流線形移
行部を提供している。

【００７１】上述したロータは、この実施例において、
図９に関しては皿状部３６，３７と、バッフル３８，３
９と、プロペラ３２とであるステンレス鋼製の諸構成要
素で構成されている。

【００７２】図５Ａは、第１主本体部の外面１５及びス
テータブレード１９を展開した形で示している。

【００７３】図５Ｂは、図５Ａにおける破線Ｂ−Ｂに沿
ったバッフル１９の図を示している。

【００７４】図５Ｃは、ステータチャンネル１８のセッ
トを画定するステータブレード１９のセットを示してい
る。

【００７５】図５Ｄは、次々と続く線４６に従って相互
の角度を明示したチャンネル１８の製作図であり、これ
らの線は全て図５Ｄに示すように、少なくともこの実施
例において、軸心に沿って約５ｍｍの相互間距離を有し
ている。各ステータチャンネルの出口幅は、図５Ｃに示
すように、約１５ｍｍである。図５Ｄは、図示した種々
の位置でのステータブレード１９間の関連半角度を付し
て種々の位置を示している。

【００７６】図５Ｅは、図５Ｃ及び図５Ｄに従う位置の
関数としてチャンネル幅を示している。

【００７７】図５Ｆは、図５Ｄの図に従う通りに囲い角
を示している。この角度はレオロジー的に意義のある約
１５度の角度をどこでも超えておらず、１４度の値以下
に留まっていることに注目することが重要である。

【００７８】図１及び図４において、各ロータ８，３４
は、第３媒体通路及び第４媒体通路の領域で、各ラビリ
ンスシール４５，４６によってハウジング２に対して封
止されていることが分かる。軸は、少なくとも２つの軸
受によりハウジングに対して装着されており、図１及び
図４には、その軸受のうちの１つのみが記載されてい
る。この軸受は参照数字４７で表示されている。

【００７９】図６Ａは、若干異なった構造を有する回転
装置を示している。この構造は、ハウジング５２の壁体
５１と共に第２主本体部５０により画定されるスペース
４９が存在するから、マニホルドチャンネルの連続ユニ
ットを含んでいる。従って、ただ１つの媒体出口４が存
在する。

【００８０】図６Ｂにより示された回転装置４８’の構
造は、図６Ａによる回転装置４８の構造と実質的に全体
的に対応している。回転装置４８にある以外に、回転装
置４８’は電気モータを備えている。この電気モータ
は、参照数字９０で表わされ固定位置に配置される多数
のステータ巻線と、ロータ８の上側皿状部３７に固着さ
れたロータアンカー９１とを備えている。

【００８１】ステータ巻線の接続ワイヤは記載されてい
ない。これらは、ステータブレード１９内の未使用のス
ペースを通り上方に非常に適切に延び、希望される適当
な位置で回転装置４８’から出ることができる。

【００８２】図７は、下側の皿状部３６を省略してロー
タ８の内部構造を示している。この点に関し図９を参照
する。この図で特に重要なことは、第２主本体部５３の
構造である。特に図２と比較すると、この実施例が回転
装置１の構造とはどのように異なるかが明らかになろ
う。第２主本体部５３は、ステータチャンネル１８の出
口開口を媒体出口４，５，６に接続する凹部５５を画定
する３つのインサート体５４を備えている。該凹部５５
には流れ案内バッフルが設けられている。これらは異な
る形状を有するが、便宜上、全て参照数字５６を付して
表わされている。この構造により、さらに、非常に静穏
で擾乱のない流れが実現される。

【００８３】図８は、図７によるステータ５７を他方の
側から示している。

【００８４】図１０Ａは、第５実施例の一部を示してい
る。ステータ６１は、非常に規則的に且つ対称的に構成
されていて、この意味で、図２及び図７に特に明示した
実施例とは異なっている。図１０Ａの実施例において、
マニホルドチャンネル６２はステータチャンネル１８上
に同様に形成されている。マニホルドチャンネル６２
は、一方の側では、出口４の方向に先細になる第２主本
体部６４の表面６３によって画定され、他方の側では、
ハウジング（図示せず）の内面によって画定されてい
る。該マニホルドチャンネル６２は、分割壁６５によっ
て相互に分けられている。図示のように、平均して約
２．７個のステータチャンネルが組み合わされて１つの
マニホルドチャンネル６２を形成している。

【００８５】図１０Ｂは図１０Ａの変形例を示してい
る。図１０Ｂによるステータ６１’は、チャンネル６
２’がステータ６１における関連構成部材とは異なる形
状をもつバッフル６５’及び表面６３’によって相互に
分けられている点で、図１０Ａの実施例と異なってい
る。その結果、図１０Ｂによる媒体通路９３’は図１０
Ａにおける媒体通路９３よりも大きな通路を有する。従
って、チャンネル６２’についての速度の差は、チャン
ネル６２についての速度の差よりも小さい。これはある
状態では望ましい。

【００８６】図１０Ｃは更なる変形例を示しており、こ
の変形例においてステータ６１”は、相対的に長いバッ
フル１９だけでなく、該バッフルと混交配置された短い
バッフル１９’を備えている。その効果については、以
下の図１０Ｄ，１０Ｅ及び１０Ｆを参照して説明する。
他の点ではステータ６１”はステータ６１’に実質的に
一致している。バッフル１９及び１９’の下端区域は折
り重ねられていることを指摘しておく。剛性，強度及び
耐食性の向上した良好な流線形がこれにより確保され
る。

【００８７】図１０Ｄは、図１０Ｃによる隣接するバッ
フル１９及び１９’間の接線距離並びに図１０Ａ及び図
１０Ｂによるバッフル１９間の接線距離を示している。
接線距離は軸方向位置の関数として表わされている。曲
線Ｉ及びIIは隣接するバッフルに対応している。

【００８８】図１０Ｅは、図１０Ｃの実施例に関係して
いる。このグラフはチャンネル位置の関数としてチャン
ネル幅を示している。相対的に長いバッフル及び相対的
に短いバッフルを混交配置することの影響が明らかであ
る。この影響は、グラフにおける中断から認識できる。
もしこの中断が存在しなければ、IIと表わされた部分は
Ｉと表わされた部分にスムーズに接続し、部分IIにおけ
るチャンネル幅が実質的に大きくなるはずである。これ
は、ステータチャンネルの細長い特徴に対して相当な効
果をもっており、それにより問題の装置の特性に影響を
及ぼす。

【００８９】図１０Ｆは、チャンネル位置の関数として
囲い角度を示している。図５Ｆと比較すると、短いバッ
フル及び長いバッフルの混交配置を選択することによ
り、図５Ｆにおいては殆ど１４度に達する囲い角度が図
１０Ｃによる構造において常に１０度より小さいことを
示している。

【００９０】図１１は、第６実施例を示している。この
回転装置６６は、シートメタルの壁体により画定された
複数のロータチャンネル６８を有するロータ６７を備え
ている。このロータは、爆発変形，内部媒体圧力，ラバ
ープレス，或いはその他の適当な既知技術によって形成
することができる。マニホルドチャンネル６９は、記載
された領域においてほぼつる巻状に延びるバッフル７０
により画定されている。

【００９１】図１２は、空間的に非常に入り組んだ形態
のステータブレード１９をステンレス鋼製の各条片から
製造できる方法を示している。

【００９２】図１２Ａは、予定した長さの平たい鋼製条
片からステータブレード１９を形成するためのモールド
７１を非常に概略的に示している。このモールドは、力
を加えると互いに関して回転可能であると共に、閉じた
回転位置において、相互に対面する分割表面を有する２
つのモールド部分７２，７３を備えている。該モールド
部分の形状は実質的に同一であり、この形状はステータ
ブレード１９の形状に対応している。問題の分割表面は
符号７４で表わされた位置のところにあり、この位置で
は、ステータブレード１９は、ブレードの形成中の現実
に従って記載されており、モールド部分７２，７３の隣
接部が破断された図で書かれている。底部に示されてい
るのは関連した分割表面７５であり、これはステータブ
レード１９の形状に続いている。矢印７６はモールド部
分７２，７３の相対的な回転可能性を示している。案内
ブロック７６，７７は回転中のモールド部分７２，７３
のためのガイドとして役を果している。モールド部分７
２，７３を回転駆動するための上述した手段は記載され
ていない。

【００９３】図１２ａには記載されていないモールドの
開位置において、真直ぐなステンレス鋼製の条片を挿入
する。この条片は、全体的に平らで且つ真直ぐである。
その後、モールド部分を相互に回転して、成型面が互い
に接近するようにする。条片の係合と同時にその変形が
起こる。この点に関しては、相互作用しているモールド
部分７２，７３が示された図１２ｂを参照する。明らか
なように、モールド部分７３は、その下側にある隣接の
支持シリンダ７７上に、条片１９の折曲下縁部７９に対
応する凹部７８を有しており、一方、モールドのキャビ
ティを閉じたときのモールド部分７２の上面とモールド
部分７３との間には、同様の凹部８０が上側に存在し残
っている。モールドキャビティの最終的な閉止は、ステ
ータブレード１９のメタルの厚さによって専ら決められ
る。凹部８０は上側の折曲縁部８１に対応している。

【００９４】図１２Ｃ及び図１２Ｄは、別の装置、即ち
鋼製の平らな条片８０１からステータブレード８１９を
形成するためのモールド８７１を示しており、該条片は
図１２Ｄに示した予定の長さの湾曲形状を有している。
モールド８７１は、力を加えると互いに関して回転可能
であると共に、閉じた回転位置において、相互に対面す
る２つの分割表面を有する２つのモールド部分８７２，
８７３を備えている。該モールド部分の形状は実質的に
同一であり、この形状はステータブレード８１９の形状
に対応している。前述したモールド部分８７２，８７３
の相互の回転は、ハンドル８０２によりモールド部分８
７３を回すことによって行うことができる。その場合、
モールド部分８７２は、ワーク表面に固定されたフレー
ム８０３と一体に形成されているので、静止状態に留ま
っている。別のハンドル８０４は、ほぼ三角形の開口８
０６を備えた実質的に円筒形の部材８０５に固定されて
いる。この三角形の開口は、条片８０１を配置したり、
形成したステータブレード８１９を取り出したりするの
に役立つ。各部材８０５及び８１４は、キー溝８０７に
嵌め込まれるキー８０８によって回転可能に相互接続さ
れている。

【００９５】前に述べた分割表面８１０，８１１は、ス
テータのブレード変形を各円筒形の本体部に連絡する働
きのある折曲縁部８１２，８１３はないが、条片８０１
に二重湾曲の主形状を与えるのに役立っている。中間の
ハンドル８０２で回すことによりこの形状を得た後、ハ
ンドル８０４で更に回すことにより折曲縁部８１２，８
１３を形成することができる。このように更に回してい
る間、既に述べたように部材８０５に回転自在に連結さ
れると共に湾曲縁部８１５を備えた中央部８１４の回転
のため、前述した縁部の企図した折曲が起こる。部材８
０５の内部には第２折曲縁部８１６が配置されている。

【００９６】この装置８７１を使用する極めて簡単な操
作で、予め成型された金属条片８０１からステータブレ
ード８１９をこのように造ることができる。

【００９７】条片８０１はレーザー切断により製造され
ることを指摘しておく。非常に精確で切削屑やバリのな
いシートメタル部材が得られ、これには内部応力がな
い。細くなった端部区域８２０は、８２０’で表わされ
た位置に矢印８２３による通りに折り重ねることができ
る。これによりステータブレード８１９はステータの構
成部材として役立つ準備が整うことになる。このような
ステータは例えば図１３Ｃに示されている。

【００９８】図１３Ａは、実行可能であり且つ非常に実
用的である、ロータ８を製造するための方法を示してい
る。出発点は、下側の皿状部３６，上側の皿状部３７で
あり、ロータバッフル３８，３９をそれらの間に配置し
そこに固定的に接続する（図９も参照のこと）。

【００９９】図１３Ａの分解組立図には、電気及び熱を
伝える同様に形成されたブロック８２の鎖状体が示され
ており、該ブロックは、三次元的形状に作られたバッフ
ル３８，３９に組み込むことができる。これらのブロッ
クは、ワイヤ８３によって結合されていて各鎖状体を形
成すると共に、電流を通すことができる。この電流は、
電源８６により、上側の電極８４及び下側の電極８５を
経由して、皿状部３７，ブロック８２，バッフル３８，
３９，下側の皿状部３６及び下側の電極８５に通し流す
ことができる。形状がそれぞれ上側の皿状部３７及び下
側の皿状部３６に対応している皿状の電極８４，８５
は、プレス手段（図示せず）により、力を加えられて互
いにプレスされ、図３に記載し言及した諸構成部材が相
互に関係のある距離のところで対応してプレスされるこ
とになる。プレッシング点となる輪郭で表わされた諸区
域８６は上側電極８４に配列されている。対応する区域
８７は下側電極８４に配列されている。相当に大きな電
流を通している間、大電流は、バッフル３８，３９と適
合したプレッシング区域８６，８７を経由する関連の電
流路に通される。これにより皿状部３６，３７に対する
バッフル３８，３９の効果的なスポット溶接が行われ
る。例えば銅製のブロック８２は、バッフル３８，３９
に対する熱の悪影響なしに電気の良好な伝導を行うため
に肝要である。このようにしてスポット溶接作業を完了
した後、ワイヤ８３を引っ張ることにより、ブロックの
関連の鎖状体を除去することができる。この作業後、ロ
ータを原則的に仕上げする。図１が示すように、固定デ
ィスク９０もまた上側の皿状部３７に溶接することがで
き、そしてこれは、カバー９１と共に、軸７へのロータ
の固定具を形成する。図１３に関して上述したスポット
溶接作業の後、図４によるロータに補強支柱３５が設け
られ、その後、軸７が固定される。

【０１００】図１３Ｂは、非常に簡略化した仕方で、し
かも多数の構成部材を省略して、図１３Ｃに示したステ
ータ８３１を製造するための装置８３０を示している。
図１３Ｂの装置を良く理解するために、先ず、図１３Ｃ
について言及する。ステータ８３１は、円筒形の内壁８
３２及び円筒形の外壁８３３を備えている。この実施例
において、これらの壁はステンレス鋼から作られてい
る。外壁８３３は相対的に厚く、一方、内壁８３２は相
対的に薄い。相対的に長い長さのステータブレード８１
９（図１２参照）と、これと混交配置される相対的に短
いステータブレード８１９’とは希望の位置に配置さ
れ、折曲縁部８１２及び８１３で、それぞれ溶接により
内壁８３２と外壁８３３とに固定される。これにより明
らかとなるように、該折曲縁部８１２及び８１３は関連
の円筒形表面上に精確に適合していなければならない。
図１２に示した装置はそのために特別に設計されてい
る。

【０１０１】図１３Ｂは、円筒形のもの８３２，８３３
を省略して、等間隔で配置された銅製ブロックの鎖状体
の配列を示しており、これらは、便宜上、全て８３４と
して表わされると共に、ステータブレード８１９，８１
９’の形に対応する図１３Ｄに示した形状をとってい
る。該ブロックは互いに機械的に接続されているが、電
気的にはひも状物(lace)８３５により互いに分離されて
いる。ゴム製クッション８３６は、ブロック８３４及び
ひも状物８３５からなる全体構造８３７がステータ８３
１のステータブレード８１９，８１９’間に精度良く嵌
るような形状を有している。ブロック８３４はほぼＵ字
形である。それにより縁部８１２，８１３は、ステータ
ブレード８１９の中間プレート部を経由して電気的な導
通を行うことなく、電気伝導及び熱伝導が可能に相互に
接続することができる。図１３Ｂ及び１３Ｃを比較する
と、ブロック８３４及びステータブレード８１９，８１
９’の相対的配置が明らかになる。

【０１０２】図１３Ｂは、鎖状体８３７の最前方群のみ
が示され、理解し易いように円筒形のジャケット８３
２，８３３は省略されている点で簡略化した仕方で記載
されている。外側電極８３８は外側のジャケット８３３
の外方に配置されているが、内側電極８３９は内側のジ
ャケット８３２の内方に配置されている。これらの電極
は、便宜上全て８４０と表示されたスポット溶接区域を
介して電流を同時に伝導するようになっている。このた
め電極８３８，８３９は電源８４１に接続されている。
内側の円筒形のもの８３２及び外側の円筒形のもの８３
３の双方を配置して周辺全体の上に鎖状体８３７を介在
させた状態でステータブレード８１９，８１９’を配列
した後、内側電極８３９及び外側電極８３８を配置す
る。その後、電流の流れを生じさせると、これは、内側
の円筒形のもの８３２及び外側の円筒形のもの８３３に
対する電流の流れの位置で折曲縁部８１２，８１３がス
ポット溶接されるという結果になる。続いて各鎖状体８
３７はひも状物８３５で上記構造の頂部から引き上げら
れ、その後ステータ８３１が完成する。

【０１０３】図１４は、それぞれ、先行技術による装置
についての（グラフＩ）、図１による上述したタイプの
装置で測定した通りの（グラフII）、そして最後に図
７，８，９，１０に従う通りの相対流量Ｑの関数として
パーセントで表わした効率「ＥＦＥ」のグラフ表示であ
る。明らかなように、本発明による構造の効率曲線は先
行技術よりも相当に優れており、かなり平らな推移を示
している。特に、低回転速度では改善が顕著である。こ
の改善は、１つの装置を非常に多様な多くの適用例に採
用できる理由を説明している。先行技術においては、異
なる適用例に対しては、通常、異なる装置が必要であ
る。

【０１０４】図１５は、ポンプとして作動する本発明に
よる装置の特性を同様に示している。図１５に示された
グラフは、本発明に従った装置に匹敵する寸法にした８
段標準遠心ポンプと比較して、本発明による装置の流量
の関数としてのポンプ圧力に関係している。丸い測定点
を付して表わされたグラフＩは、既知のポンプであるＮ
ＯＶＡＰＳ１８７４についての測定に関係している。
他のグラフは、それぞれ毎分１５００，３０００，４０
００，５０００，５５００，６０００回転の回転速度で
の本発明によるポンプについての測定に関係している。

【０１０５】図１６は、本発明による２タイプのポンプ
及び先行技術による２タイプのポンプを比較して測定結
果を示している。グラフＩ及びＩＩは、毎分３０００回
転での通常タイプの８段遠心ポンプに関係している。グ
ラフＩは５８ｍｍの入口に関するが、グラフＩＩは８０
ｍｍの入口に関する。

【０１０６】それぞれ毎分１５００，３０００，４００
０，５０００，６０００回転の表示をした図示のグラフ
は本発明による１段装置に関し、この１段装置は、直径
１７０ｍｍのハウジング，直径１５２ｍｍのロータ及び
直径３８ｍｍの入口を有している。点線で図示されたグ
ラフは同様に本発明による１段装置に関し、この１段装
置は、直径１７０ｍｍのハウジング，直径１５５ｍｍの
ロータ及び直径６０ｍｍの入口を有している。

【０１０７】各ラインIII及びIＶは、上述した本発明に
よる第１のタイプ及び上述した本発明による第２のタイ
プの各キャビテーション境界を表わしている。

【０１０８】上述した記載から分かるように、回転装置
の新規な上記構造は、同様の既知装置よりも相当に優れ
た結果をもたらす。特に図１５及び図１６に関し、再び
注目される点は、比較が本願発明による１段装置と、先
行技術による８段装置、即ちカスケード接続された８つ
の既知回転装置とに関するという事実である。

【０１０９】図１７は、回転装置９０２及びモータ９０
３を備えるユニット９０１を示している。このユニット
はポンプとして作動するように設計されている。下側に
配置されているのは入口として作用する第１媒体通路９
０４であり、側方に配置されているのは出口として作用
する第２媒体通路９０５である。

【０１１０】図１８は、ユニット９０１の構造を概略的
に示している。ユニットがモータとポンプからなりポン
プが原則的にモータに分離不能に接続される例えば図４
の実施例と相違しているのは、ユニット９０１が２つの
独立した構成部材から構成されていることである。この
目的のため、モータ軸９０６は外側に向かい先細になっ
た端部を有し、この端部に円錐形のねじ部９０７があ
る。一方、ロータ軸９０８はこれに対応する補完的形状
を有している。このようにして、モータ９０３及びポン
プ９０２は、解除可能である動力伝達の仕方で相互に接
続され、それにもかかわらず非常に簡単な解除が確実に
されている。更に、図２１及び図２２に関するポンプ９
０２の構成部材の構造について以下に特に言及する。

【０１１１】図１９は、主構成要素を相互に接続し相互
に関連付ける方法を分解組立図で示している。ステータ
が配置されるポンプ９０２の上側構成要素９０９は上述
し図示した実施例における関連の構成要素とは異なって
構成されている点に注目することが重要である。ロータ
９１０及び入口構成要素９１１は上述した実施例に対応
している。

【０１１２】図２０は、出口構成要素９０９にある連結
スリーブ９１３と接続するため下側にある対応の連結片
９１２を備えたモータ９０３を示している。

【０１１３】図２１及び図２２は、出口構成要素９０９
の構成部材９１４を示している。この構成部材９１４
は、中央に開口９１６を備えたシートメタル製漏斗状部
材９１５から構成されている。漏斗状部材９１５の壁体
に当接配置されているのは流れ案内バッフルであり、こ
れらは図２１及び図２２に示した仕方で配列されると共
に、異なる形状をもってはいるが、便宜上全て同じ参照
符号９１７で表わされている。バッフル９１７は１つの
パラメトリックファミリー（parametric family)の部材
である。

【０１１４】同様にシートメタル製の内側漏斗状部材９
１８は、流れ案内バッフル９１７が各漏斗状部材９１５
及び９１８により画成されて流れ案内チャンネル９１９
を形成するように、漏斗状部材９１５の内側に配置され
ている。これらのチャンネルは全て出口９０５に通じて
いて、非常に摩擦損失の少ない制御された流れパターン
を実現する。流れ案内バッフル９１７は、ステータブレ
ード及び／又はロータバッフルを造ることができる方法
と関係のある方法で製造することができる。可能な製造
方法に関しては図１２及び図１３に示している。

【０１１５】ユニット９０１の構造について更に論じる
必要はない。構造も作動も前述の実施例についての記載
から明らかであろう。

【０１１６】流れ案内チャンネル９１９は、図１０Ａ及
び図１０Ｂの各マニホルドチャンネル６２，６２’と機
能的に対応している。図１０とは相違して、ユニット９
０３の構造は、出口９０５がユニット９０３の側方に延
びるようになっている。これによりモータ９０３及びポ
ンプ９０２間の重要なカップリングの構造が簡単にな
る。しかし、この点について、例えば図１，２及び４に
よる実施例にも適用しうることを指摘しておく。

【０１１７】図２３には、ロータ１００３を駆動する電
気モータ１００２を備えたポンプ１００１が示されてい
る。ステータ１００５の入口１００４は、回転対称の遷
移区域１００７を経由して横方向入口１００６に連絡し
ている。ロータ１００３は別の回転対称の遷移区域１０
０８を経由して横方向出口１００９に連絡している。こ
の実施例においては、該横方向出口は入口１００６に関
して同軸に配置されている。これらの区域１００７及び
１００８は同軸包囲関係にある。

【０１１８】ブレードやバッフルのような所定の構成要
素は図２３に記載されていないことを指摘しておく。

【０１１９】矢印１０１０は媒体の流れを示している。［図面の簡単な説明］

【図１】回転装置の第１実施例を部分的に断面で部分的
に切り欠いて示す側面図である。

【図２】図１の装置を部分的に破断した斜視図であり、
空間構造を図示するために図式化されている。

【図３】マニホルドの変形例を示している。

【図４】回転装置の第２実施例を部分的に破断した斜視
図である。

【図５Ａ】ステータチャンネルを画定するステータブレ
ードを備えたステータの一部の展開図である。

【図５Ｂ】ステータブレードの一部の展開図である。

【図５Ｃ】幾何学的特性を説明するための２つのステー
タブレードについての、図５Ａに対応する図である。

【図５Ｄ】図５Ｃによるステータチャンネルの垂直図を
示している。

【図５Ｅ】チャンネル距離を関数とするチャンネル幅の
グラフを示している。

【図５Ｆ】チャンネル距離を関数とする囲い角を示して
いる。

【図６Ａ】回転装置の第３実施例の概略断面を示してい
る。

【図６Ｂ】変形例についての、図６Ａに対応する図を示
している。

【図７】回転装置の第４実施例のロータ及びステータを
備えた、ハウジングとロータの下側皿状部については省
略した、内部構造の下側からの分解斜視図である。

【図８】ハウジング及びロータを省略した、図７による
ステータの頂部からの図を示している。

【図９】ロータの下側からの、図７に対応した、分解斜
視図である。

【図１０Ａ】マニホルドが異なった仕方で実施されてい
る第５実施例のステータ部分の、図８に対応する斜視図
である。

【図１０Ｂ】変形例についての、図１０Ａに対応する図
を示している。

【図１０Ｃ】変形例についての、図１０Ｂに対応する図
を示している。

【図１０Ｄ】２つのブレード間の接線距離と軸方向位置
との間の関係を表わすグラフである。

【図１０Ｅ】チャンネル位置を関数とするチャンネル幅
を示している。

【図１０Ｆ】チャンネル位置を関数とする囲い角のグラ
フ表示である。

【図１１】回転装置の第６実施例の一部の部分的に破断
した斜視図である。

【図１２Ａ】ロータブレードを形成するためのモールド
の部分概略斜視図である。

【図１２Ｂ】図１２Ａにおける線Ｂ−Ｂに沿った断面を
示している。

【図１２Ｃ】ステータブレードを製造するための装置の
概略分解組立図を示している。

【図１２Ｄ】図１２Ｃの装置の斜視図である。

【図１３Ａ】図９によるロータを組み立てるための装置
の非常に略式化した分解組立図を示している。

【図１３Ｂ】ステータの製造段階にある多数の導通ブロ
ックの配列を示す概略的な部分斜視図である。

【図１３Ｃ】図１３Ｂによる通りに製造されたステータ
についての、図１３Ｂの下方に記載した部分破断斜視図
である。

【図１３Ｄ】熱及び電気を伝導する、図１３Ｂによる通
りのブロックの組立体を示している。

【図１４】既知回転装置と本特許出願による装置の相対
流量の関数として効率を比較する概略的なグラフを示し
ている。

【図１５】既知のポンプと比較して、本発明による装置
で発生されるべき圧力を種々の回転速度での流量の関数
として示している。

【図１６】別の実施例の、図１５に対応するグラフ表示
である。

【図１７】本発明による回転装置の更なる実施例の斜視
図である。

【図１８】図１７による装置を切り開いた斜視図であ
る。

【図１９】図１７の装置の分解組立図を示している。

【図２０】モータの斜視図である。

【図２１】第６媒体通路及び第２媒体通路間に延びる流
れチャンネルのユニットについての斜視図である。

【図２２】図２１によるユニットの頂面図を示してい
る。

【図２３】変形例を切り開いた斜視図である。

【符号の説明】

１…回転装置、２…ハウジング、３…第１媒体通路、４
…第２媒体通路、５…第２媒体通路、６…第２媒体通
路、７…ロータ軸、８…ロータ、９…第３媒体通路、１
０…ロータチャンネル、１１…第４媒体通路、１２…中
間部、１３…ステータ、１４…第１中央本体部（第１主
本体部）、１５…外面、１６…ハウジングの内面、１
７…媒体通路スペース、１８…ステータチャンネル、１
９…ステータブレード、２０…ステータブレードの端部
区域、２１…軸心方向、２２…ステータブレードの端部
区域、２３…第２中央本体部（第２主本体部）、２４…
第５媒体通路、２５…第６媒体通路、２６…マニホルド
チャンネル、２７…通流路、２８…モータ、２９…第２
中央本体部の外面、３１…回転装置、３２…プロペラ、
３３…プロペラ羽根、３４…ロータ、３６…ロータの皿
状部、３７…ロータの皿状部、３８…バッフル、３９…
バッフル、４５…ラビリンスシール、４６…ラビリンス
シール、４７…軸受、４８…回転装置、４８’ 回転装
置、５２…ハウジング、５３…第２主本体部、６１…ス
テータ、６１’ ステータ、６２…マニホルドチャンネ
ル、６２’…マニホルドチャンネル、６５’…バッフ
ル、６６…回転装置、６８…ロータチャンネル、６９…
マニホルドチャンネル、７１…モールド、８１９…ステ
ータブレード、８１９’…ステータブレード、８３１…
ステータ、９０２…回転装置、９０３…モータ、９０４
…第１媒体通路、９０５…第２媒体通路、９０８…ロー
タ軸、９１０…ロータ、１００１…ポンプ、１００２…
モータ、１００３…ロータ、１００５…ステータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０４Ｄ 29/66 Ｆ０４Ｄ 29/66 ＭＦ２５Ｂ 41/00 Ｆ２５Ｂ 41/00 Ｂ (56)参考文献特開平５−321867（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−119402（ＪＰ，Ａ) 特開平２−136591（ＪＰ，Ａ) 米国特許4355951（ＵＳ，Ａ) 仏国特許出願公開1533760（ＦＲ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04D 1/00 - 31/00 F25B 41/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転装置(１)であって、（ａ）中央にある、実質的に軸方向の第１媒体通路
(３)と少なくとも１つの実質的に軸方向の第２媒体通路
(４)，(５)，(６)とを備えたハウジング(２)と、（ｂ）このハウジング(２)内にあって該ハウジング
(２)外に延びると共に、このハウジング(２)に関して回
転自在に装着されて、該ハウジング(２)内に収容された
ロータ(８)を支持するロータ軸であって、前記ロータ
(８)は、前記第１媒体通路(３)に至る中央の第３媒体通
路(９)に連結しており、該第３媒体通路(９)は、角度的
に等間隔の複数のロータチャンネル(１０)に分岐してお
り、各ロータチャンネルは、少なくとも多少とも半径方
向に広がるそれぞれの主な面内で、前記第３媒体通路
(９)から各第４媒体通路(１１)へと延びており、前記第
３媒体通路(９)の端部区域及び前記第４媒体通路(１１)
の端部区域は、それぞれ実質的に軸方向に延びており、
各ロータチャンネル(１０)は、湾曲した形状、例えばほ
ぼＵ字形状或いはほぼＳ字形状を有すると共に、少なく
ともかなり大きい半径方向成分をもつ方向に延びる中間
部(１２)を有しており、各ロータチャンネル(１０)は、
前記第３媒体通路から前記第４媒体通路への方向に、相
対値１から少なくとも４の相対値へと増大する流管横断
面、即ち各局部的な主方向を横切る横断面を有してい
る、前記ロータ軸と、（ｃ）このハウジング(２)内に収容されるステータ
(１３)であって、該ステータは、（ｃ.１) 実質的に回転対称であり、例えば、少なくと
も幾分かは円筒形であり、少なくとも幾分かは円錐形で
あり、或いは湾曲した又は混成形状に作られた外面(１
５)を有する第１中央本体部(１４)であって、スムーズ
な形状を有するこの外面は、前記ハウジング(２)の内面
(１６)と一緒に、前記外面(１５)の半径の最大で０．４
倍の半径方向寸法を有するほぼ実質的に回転対称の、例
えば円筒形の媒体通路スペース(１７)を画定しており、
該媒体通路スペース(１７)内に収容されている角度的に
等間隔の複数のステータブレード(１９)は、２つ１組と
なってステータチャンネル(１８)を画定しており、該ス
テータブレード(１９)の各々は、その端部区域(２０)の
ところに、前記ロータ(８)の方に向けられて、軸心方向
(２１)から実質的に異なる方向、特に少なくとも６０度
異なる方向に第５媒体通路(２４)を形成すると共に、他
方の端部区域(２２)のところに、前記軸心方向(２１)か
ら若干異なる方向、特に最大で１５度異なる方向に第６
媒体通路(２５)を形成しており、該第５媒体通路(２４)
は、実質的に軸心方向への媒体流のために前記第４媒体
通路(１１)に連結すると共に、実質的に同一の軸方向位
置に配置されており、前記第６媒体通路(２５)は少なく
とも１つの第２媒体通路（４），(５)，(６)に連絡して
いる、前記第１中央本体部(１４)と、（ｃ.２) 第２中央本体部であって、前記第６媒体通路
(２５)と少なくとも１つの前記第２媒体通路(４)，(５)
及び(６)との間に、前記第６媒体通路(２５)から少なく
とも１つの前記第２媒体通路(４)，(５)及び(６)に向か
う方向に先細になる３つのマニホルドチャンネル(２６)
が延在すると共に、前記第２中央本体部(２３)の外面
(２９)と前記ハウジング(２)の前記円筒形内面(１６)と
により画定されている、前記第２中央本体部とを備え、通常媒体の通流路(２７)が、前記第１媒体通路(３)と少
なくとも１つの前記第２媒体通路(４)，(５), (６)との
間に、それぞれ前記第１媒体通路(３)，前記第３媒体通
路(９)，前記ロータチャンネル(１０)，前記第４媒体通
路(１１)，前記ステータチャンネル(１８)，前記第６媒
体通路(２５)，前記マニホルドチャンネル(２６)，前記
第２媒体通路(４)，(５)，(６)により、またその逆に画
成されており、作動中のこれら部分間には実質的にスム
ーズで連続する移行部があり、そして、このような構造であるため、作動中に、一方ではロータ
(８)の回転、従って軸(７)の回転と、前記媒体通流路
(２７)を通流する媒体の圧力とをつなぐ相互に関係のあ
る力が存在するようになっている、回転装置。
【請求項２】前記軸(７)はモータ(２８)に駆動接続さ
れており、前記第１媒体通路は媒体入口であり、前記第
２媒体通路は媒体出口である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記第２媒体通路は媒体入口であって、
圧力下の媒体源に接続されており、前記第１媒体通路は
媒体出口である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】前記媒体は液体，懸濁液，エマルジョン
等である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】前記媒体はガスである、請求項１に記載
の装置。
【請求項６】前記媒体は２相媒体である、請求項１に
記載の装置。
【請求項７】前記各ロータチャンネルの軸方向断面
は、半コサイン関数にほぼ対応した形状を有する、請求
項１に記載の装置。
【請求項８】前記ロータチャンネルの数は少なくとも
１０個になる、請求項１に記載の装置。
【請求項９】前記ロータチャンネルの数は少なくとも
２０個になる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】前記ロータチャンネルの数は少なくと
も４０個になる、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】前記ロータチャンネルの数は前記ステ
ータチャンネルの数とは異なっていて、前記第４媒体通
路及び前記第５媒体通路の位置が回転中に一致しておら
ず、そのため、該回転に関連した、前記回転装置を通流
する媒体の周期的圧力変動が防止されるようになってい
る、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】複数のプロペラ羽根を有する送込みプ
ロペラは、媒体入口として作用する前記第３媒体通路内
に配設されている、請求項２に記載の装置。
【請求項１３】前記ロータは２つの皿状部を備え、該
皿状部は、スペーサとしても機能するバッフルと一緒に
前記ロータチャンネルを画定している、請求項１に記載
の装置。
【請求項１４】前記バッフルは、前記第３媒体通路か
ら、共同して前記第４媒体通路を確定する前記皿状部の
端部区域からある距離のところにある区域まで延びてい
る、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】各プロペラ羽根はバッフルに接続して
いる、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１６】第１グループの第１バッフルは前記第
３媒体通路から前記第４媒体通路に延びており、少なく
とも１つの第２グループの第２バッフルはそれと混交配
置されていて、該第２バッフルが、前記第３媒体通路か
らある距離のところにある位置から前記第４媒体通路ま
で延びている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】ステータチャンネルを形成し合う１組
のステータブレード間の角度は、前記第５媒体通路と前
記第６媒体通路との間の領域において２０度の最大値に
達する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】前記角度は１０度の最大値に達する、
請求項１６又は１７に記載の装置。
【請求項１９】前記皿状部及び前記バッフルは板材
料、例えば随意に繊維で補強されるプラスチック，アル
ミニウム（合金），ステンレス鋼，或いはばね鋼からな
る、請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】媒体と接触することになる全ての表面
は、該媒体による化学及び／又は機械作用に対して耐性
がある、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】媒体と接触することになる全ての表面
は、スパークの生成が効果的に防止されるように、電気
伝導が可能な材料から製作されると共に相互に接続され
ている、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】媒体と接触することになる全ての表面
は、例えば、研削，研磨，ホーニング，或いは、例えば
炭化物，窒化物（例えば、窒化チタン又は窒化ホウ
素），ガラス，シリコン，ポリイミドのような高級プラ
スチックの被膜の適用により、前もって平滑にされてい
る、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】ロータ直径及び板材料厚さの比は５０
〜１６００の値を有する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】前記バッフルは前記皿状部に（スポッ
ト）溶接，ろう付け，磁力，ねじ結合，舌部／穴結合等
によって接続されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項２５】前記ステータブレードの板材料は、例
えば随意に繊維で補強されるプラスチック，アルミニウ
ム（合金），ステンレス鋼，或いはばね鋼からなる、請
求項１に記載の装置。
【請求項２６】前記ハウジングの内面の材料及び前記
ステータブレードの材料の熱膨張係数は実質的に同一で
ある、請求項１に記載の装置。
【請求項２７】前記ハウジングの少なくとも内面は前
記ステータブレードと同じ材料からなっている、請求項
２６に記載の装置。
【請求項２８】前記ステータチャンネルは、それらの
相互に対峙する壁体間の距離が軸心方向を横切って延び
る周面における各軸方向位置のところで実質的に同一で
ある、請求項１に記載の装置。
【請求項２９】前記軸は中実であり、従って、この軸
及び前記ロータを含む可回転ユニットの慣性質量モーメ
ントにかなりの寄与をしている、請求項１に記載の装
置。
【請求項３０】前記皿状部は、深絞り，圧延，押込
み，油圧成形，爆発変形，ゴムプレス機を用いる手段等
により金属から形成されている、請求項１３に記載の装
置。
【請求項３１】前記皿状部は、熱真空成形(thermovac
uum-forming)，射出成形，熱成形等によりプラスチック
から形成されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項３２】前記ロータは、該ロータの所望形状に
対応する形状を有するキャビティを備えたモールド内に
少なくとも２層となって配置されるシートメタルから製
造されており、この２層の間に、圧力を受けた媒体が入
れられて、前記ロータの形成のため前記キャビティの壁
体に対し当接する塑性変形の間、前記シートメタルを伸
張させる、請求項１に記載の装置。
【請求項３３】前記軸は軸受内で前記ハウジングに関
して回転自在に装着されており、該軸受は、媒体通流路
からかなり距離を隔てたところに配置されていて、貫流
する媒体に予想される大きな温度上昇又は温度低下がこ
れらの軸受の温度に影響を与えないか、或いは無視可能
な影響しか与えないようになっている、請求項１に記載
の装置。
【請求項３４】前記ロータは、少なくとも２つのラビ
リンスシールにより前記ハウジングに対してシールされ
ており、該ラビリンスシールのうちの一方は前記第３媒
体通路の領域内に配置されており、該ラビリンスシール
のうちの他方は前記第４媒体通路の領域内に配置されて
いる、請求項１に記載の装置。
【請求項３５】前記ステータブレードの数は少なくと
も１０個になる、請求項１に記載の装置。
【請求項３６】前記ステータブレードの数は少なくと
も２０個になる、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】全ての前記第４媒体通路の総横断面と
前記第３媒体通路との比は少なくとも１になる、請求項
１に記載の装置。
【請求項３８】全ての前記第４媒体通路の総横断面と
前記第３媒体通路との比は少なくとも３になる、請求項
３７に記載の装置。
【請求項３９】全ての前記第４媒体通路の総横断面と
前記第３媒体通路との比は少なくとも１０になる、請求
項３８に記載の装置。
【請求項４０】前記第４媒体通路のリングの直径と前
記第３媒体通路の直径との比は少なくとも１．５に達す
る、請求項１に記載の装置。
【請求項４１】前記第４媒体通路のリングの直径と前
記第３媒体通路の直径との比は少なくとも１０に達す
る、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】前記第４媒体通路のリングの直径と前
記第３媒体通路の直径との比は少なくとも２０に達す
る、請求項４１に記載の装置。