JPH01391A - 入口リザーバを具える遠心ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 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地回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。代りに、大きな空気または蒸気の気泡が液体
がら分離する際に蒸気が入る。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がら汲み上げる
ことが必要な用途に特に好適である。

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、「ナンシュ」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、ペーパーロックを生じ、これによりインペラが
呼び水作用を失ない、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。

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
ンプを提供する。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。

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は遠心ポンプ外匣４
の上流端に適当に接続されている。

リザーバ３の上流端に主人口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。この入口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
相対的に外方に向は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、ポンプ外匣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が僅かに離間して設けられ
、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イ
フユーザ−１９に入る際に幾分低減される。デイフユー
ザ−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、−プ
２５はその全長にわたり実質的に−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、この引き込んたより低
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、主人口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２
５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２１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４
２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外匣
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に連通ずる下方蒸気除去用エジェクタ２２内の中
心通路４６に連通ずる。下方蒸気除去用エジェクタ外匣
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外匣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２
５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上液
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・・・遠心ポンプ外匣５・・・
主人口　　　　　　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・・・デイフユ
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 特許出願人　　　ビーエフエム・ロメック・コーポレー
ション

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上流端を有するポンプ手段と、前記上流端に接続さ
   れたリザーバとを具え、このリザーバがポンプにより圧
   送される液体の主入口を有し、この主入口を経てリザー
   バに液体が入る際に液体から空気または蒸気を分離する
   よう構成され、また、ポンプ装置の作動中に前記リザー
   バ内の正常液体レベルより下方位置で前記リザーバ内に
   設けられたミキシングチューブを具え、このミキシング
   チューブの一端が前記正常液体レベルより下方で前記リ
   ザーバの入口に連通され、他端が前記ポンプ手段の入口
   に接続され、また、前記ミキシングチューブの前記一端
   に液体を注入するよう前記正常液体レベルより下方で前
   記リザーバ内に設けられた主エジェクタポンプを具え、
   これにより注入液体が前記リザーバの内部から前記ミキ
   シングチューブ内に液体流を引き入れて、前記ポンプ手
   段の前記入口に流すよう構成され、また、前記ポンプ手
   段に入る前に前記ミキシングチューブ内で空気または蒸
   気を液体と混合するよう前記ミキシングチューブの両端
   間の中間でミキシングチューブ内に前記リザーバ内の空
   気または蒸気を直接に引き入れるよう前記リザーバ内に
   設けられた気泡除去用エジェクタ手段を具えることを特
   徴とするポンプ装置。 ２、前記気泡除去用エジェクタ手段が前記リザーバ内か
   ら空気または蒸気を前記ミキシングチューブ内に前記リ
   ザーバ内の圧力より高い中間圧力で直接に引き入れるよ
   う前記除去用エジェクタ手段に液体運動流を与える手段
   を含む請求項１に記載のポンプ装置。 ３、前記エジェクタポンプ手段に液体運動流を与える前
   記ポンプ手段から前記エジェクタポンプ手段への第１運
   動流通路と前記除去用エジェクタ手段に液体運動流を与
   える前記第１運動流通路から前記除去エジェクタ手段へ
   の第２運動流通路とを具える請求項１に記載のポンプ装
   置。 ４、前記除去用エジェクタ手段が前記第１運動流通路か
   ら前記ミキシングチューブの長さの中間まで延在する外
   匣を具え、前記第２運動流通路が前記外匣内に前記第１
   運動流通路と前記ミキシングチューブの長さの中間位置
   の内部とを連通させる中心通路を具える請求項３に記載
   のポンプ装置。 ５、前記外匣が前記第１運動流通路を貫通し、前記第１
   運動流通路内に妨害されない流れおよび第１運動流通路
   から前記外匣内の前記中心通路への減少流を生ぜしめる
   半径方向通路が前記外匣に貫通され、前記中心通路と前
   記リザーバ内の空気または蒸気集合区域との間を連通さ
   せる半径方向ポートが前記外匣に設けられている請求項
   ４に記載のポンプ装置。 ６、前記リザーバ内の種々の位置から、空気または蒸気
   を前記ミキシングチューブ内に引き入れるよう複数個の
   前記除去用エジェクタ手段が前記リザーバ内に設けられ
   ている請求項１に記載のポンプ装置。 ７、前記ポンプ手段から前記除去用エジェクタ手段への
   液体運動流を生ぜしめる手段を具える請求項６に記載の
   ポンプ装置。 ８、ポンプ手段と、このポンプ手段の上流に設けられた
   液体リザーバとを具え、この液体リザーバに入る液体か
   ら空気または蒸気を分離するよう構成され、また、前記
   リザーバから前記ポンプ手段内に液体を引き入れるエジ
   ェクタポンプ手段と、前記リザーバおよびエジェクタポ
   ンプ手段から液体流を受け入れこの液体流を前記ポンプ
   手段に指向させるミキシングチューブと、前記リザーバ
   内の種々の場所から空気または蒸気を引き入れて前記ミ
   キシングチューブ手段内の液体流に空気または蒸気を混
   合するよう前記リザーバ内に設けられた複数個の除去用
   エジェクタ手段とを具えるポンプ装置。 ９、前記除去用エジェクタ手段の１個が前記リザーバの
   上端近くから空気または蒸気を引き入れる手段を具え、
   他の除去用エジェクタ手段が前記リザーバの底の近くか
   ら空気または蒸気を引き入れる手段を具える請求項８に
   記載のポンプ装置。 １０、前記リザーバ内から前記ミキシングチューブ手段
   内に空気または蒸気を前記リザーバ内の圧力より高い中
   間圧力で直接に引き入れるよう前記除去用エジェクタ手
   段に液体運動流を送入する手段を具える請求項８に記載
   のポンプ装置。