JPS5947160B2 - 可変性能ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 単一のヘッド−容量点ではなく一連の条件でポンプ設備
を作動させることを要するポンプ装置には多くの型式が
ある。

成る場合には、広い容量範囲にわたり一定圧力必要であ
る。

他の装置では、その反対であることが望ましく、すなわ
ち、容量が一定に保たれ圧力が変化するようになってお
り、さらに他の場合には、容量が負荷の需要に合うよう
に変えられ、所定のヘッドが容量により増大するように
なっている。

本発明はここで、変化する装置の条件を満たすためポン
プの性能を変える有効な方法を有するポンプを提供する
。

従って、この発明の目的は、ユニットが作動中に前記ポ
ンプにおける羽根車の幅が調整される可変性能ポンプを
提供することにある。

この発明の他の目的は小型外部弁によって制御されるポ
ンプ圧自身により作動される羽根車の幅を調整する機構
を提供することにある。

この発明のさらに他の目的は、性能を広範囲に変えて、
一定ヘッド、一定容量、その他所望のポンプ特性を得る
ことができる可変性能ポンプを提供することにある。

その他の目的は以下の説明及び図面より明らかとなる。

前述のように本発明は基本的には、ポンプが作動中核ポ
ンプの性能を変える機構を組込んだ可変性能ポンプに関
する。

本発明のポンプの基本的の構造はいずれかのインペラー
（羽根車）ポンプのそれである。

そしてこれに対して圧力差によって制御される可動式シ
ュラウドが付加され、これによってポンプの性能を変え
る。

この性能変化は羽根車の幅を変えることによって得られ
る。

ポンプヘッド、容量及び馬力は羽根車幅の増大により増
大し、羽根車幅の減少により減少する。

羽根車幅は羽根車シュラウドまたは軸線方向に移動する
壁を使用することにより変えられる。

シュラウドは独特なピストン構成体にたいし作動するポ
ンプ圧によって作動移動され、これは、この発明の基本
的要素である可動シュラウドと協同する独特なピストン
構成体である。

ピストン位置従って羽根車幅は、ピストンの一側の圧力
を調整するポンプの外側に設けられた小型弁によって制
御される。

ポンプ性能はこの小型外部弁又は制御弁の設定によって
制御される。

このように小型制御弁によってポンプを調整する能力は
きわめて有用な特色である。

小型油圧制御弁は公知でありまた、適切なコストで容易
に得られる高度に開発された装置である。

制御弁の２つの例を述べると、これら制御弁は開閉して
２つの信号圧力間の設定信号圧力を保持または設定差圧
を保持する。

単一信号圧力制御弁はポンプ性能を変えて一定ポンプ圧
力を保持し、設定差信号圧力弁はオリフィスにかかる差
圧を利用してポンプ性能を変え一定流量を保持するよう
にしである。

上記にもとすくポンプ制御の他の変型は渦業者にとって
自明である。

第１図及び第２図は、本発明の可変性能ポンプの代表的
な遠心ポンプの実施例を示す。

このポンプに於いて、ポンプハウジングは入口及び出口
部分を有し、又該ハウジング内に羽根車と羽根車シュラ
ウドが含まれている。

さらにポンプハウジングの後側には開口（符号無し）が
設けられている。

第１図及び第２図を参照すると、羽根車１は通常の仕方
で軸１７に固定されている。

羽根車シュラウドにはみぞ穴が設けられ、形状が湾曲し
て図示されている（ハブから出てまつ直ぐにまたはハブ
から軸線方向に片寄るような他の羽根車形状であっても
よい）羽根車羽根２は軸線方向に調節できるシュラウド
３の前記みぞ孔を貫通し、うず形室４にだいし密なすき
まを有する。

羽根車１を通る流れはシュラウド３とうす形室４の壁と
羽根車羽根２との間を通る。

流路の幅はうず形室４にたいするシュラウド３の軸線方
向の設定に依り定まる。

ピストン５はシュラウド３に接続されている。

実際にシュラウド３の後端にありこれに固定されている
ピストンは羽根車１と共に回転する。

ピストン５には、圧力空胴８を密封しかつピストン・シ
ュラウド５，３構成部に並ぶ羽根車１上の２つの円筒状
嵌合部６，７を有することにより軸線方向に移動しそし
て回転自在になっている。

空胴内の圧力Ｐ３は羽根車を貫通するにがし孔９によっ
て設定される。

これら孔９は典型的には、圧力Ｐ３が羽根車吸込圧力Ｐ
１と吐出圧力Ｐ２との中間になるように設けるとよい。

回転ピストン５と固定背板１０との間に円筒状嵌合部１
１が形成される。

圧力制御弁１４を設けた外側管路１３は固定背板１０上
の開口（符号無し）を介して圧力空胴１２をポンプ吸込
部１５と接続する。

空胴１２の口の圧力はポンプ吸込部１５よりも高く、従
って流れは前者から後者に向う。

弁１４の目的は空胴１２の圧力を減少させ、シュラウド
を左の方・＼動かし羽根をもつと露出させることである
。

若し圧力制御弁１４の出口が大気に通じ、そしてポンプ
吸込部１５に接続されていなくても同様の制御かやはり
行はれる。

これはある情況では好都合であり得る任意の配置である
が、常に好都合と言うわけでもない。

ピストン５上には２つの張出し部材２０．２１を有する
。

張出し部材２０は羽根車１上の円筒状嵌合部７内で移動
可能で、張出し部材２１は円筒状嵌合部６と１１との間
で移動可能となっている。

通常の機械的密封部材１６その他の部材を使用して、軸
１７が背板１０を通過する場合の洩れを防止している。

可動シュラウドは低い圧力Ｐ１からより高い圧力Ｐ３
、Ｐ４ 、Ｐ５及びＰ６へ、そして最高圧力Ｐ２に到る
圧力の差によって制御される。

シュラウドの相対的位置は制御弁１４により、Ｐ３とＰ
４の圧力に対しＰ５とＰ６の圧力を増加させることによ
り羽根車の露出が減少するように制御される。

Ｐ５とＰ６の圧力が減ると羽根車の露出が増大する。

可変ポンプがどのように働くかをより良く説明すると、
圧力Ｐ６がＰ５よりも低ければ、流体は嵌合部１１を通
過して空胴１２内に入る。

弁１４が全開していれば、Ｐ６はＰｌにほぼ等しい。

弁１４が閉弁していれば、Ｐ６は、大体Ｐ２と同じであ
るＰ５にほぼ等しい。

Ｐ６は弁１４の設定状態に依りＰｌとＰ２との間で変化
する。

中心の外方からシュラウドまで、直径が一定のところで
は、シュラウド３の各側の圧力は大体等しい。

シュラウド３にはこれに作用する正味軸線方向圧力はほ
とんどない。

Ｐ４とＰ５はＰ２にほぼ等しく又互いにほぼ等しいので
（中心から外方にハウジング壁まで）直径がＤ４以よで
は、ピストン５はこれに作用する平衡した軸線方向力を
する。

ピストン・シュラウド構成部５二３に加わる正味の力は
、Ｐ６、すなわちシュラウド６の背部の圧力掛けるＤ５
からＤ４までの面積でこれは羽根車入口に向くものと、
及び空洞８の圧力Ｐ３掛けるＤ５からＤ３までの面積加
えることの排出圧力Ｐ２掛けるＤ３からＤ４までの面積
でこの後者の２力は羽根車入口から離れる方向にあるも
のとからなっている。

これらＤ５からＤ４までの面積のごとき配置によって規
定される面積は単に同心環状部分の面積である。

他の面積も同じ方法で測定されている。制御弁１４によ
ってＰｌとＰ２との間で変えられ得るＰ６により、ピス
トン−シュラウド機構に加イっる軸線方向圧力の大きさ
と方向、従って、その構成体内に形成される軸線方向移
動の限界内で位置が決定される。

従って、弁１４の設定により羽根車流路の幅を制御する
。

第３図において、ヘッド容量曲線はＨで、パワー容量曲
線はＰで表わしている。

同図に於てヘッドが増大すると容量が減少し、又パワー
が増大すると容量が増大する。

異る曲線は羽根車の露出が最大と最小の場合及び３つの
中間的設定の場合の相互の関係を示している。

ＨｌとＰｌは最大羽根車幅時のポンプ性能である。

羽根車幅が小さくなるにつれて、性能はＨ２，Ｐ２；Ｈ
３，Ｐ３；等へ漸進時に変化する。

Ｐｈｃは一定ヘッドＨｃのパワー容量曲線である。

Ｑｃは流れを一定に保持した場合ヘッドとパワーとがど
のように変わるかを示す。

第３図には尺度は示されていないので、該曲線は一般化
されたものとして解釈しなければならない。

この図は特定のポンプ特徴を記述するのでなく、羽根車
の設定が異る場合に生ずることを一般的に示しているも
のである。

当業者によれば、この独特なピストン・シュラウド装置
が、開放、密閉及び半開羽根車、単−及び多段ユニット
等遠心ポンプやタービンの設計にたいする普通の変更の
ほとんどに適用されることが認められよう。

本発明はその精神または特徴から逸脱しないで他の特定
の形式に実施することができる。

従って、上記実施例及び変型はあらゆる点で例示的であ
り限定されないものと考えるべきで、本発明の範囲は上
述の記載よりはむしろ特許請求の範囲に示され、従って
、各特許請求の範囲の意味及びその同等物の範囲内に入
る変更はすべて本発明に包含される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の可変性能ポンプを有する代表的遠心
ポンプの横断面図、第２図は第１図の線２−２について
の前記ポンプ羽根車の横断面図、第３図はこの発明のポ
ンプの羽根車幅を調整して得られる性能変化を示すグラ
フ図である。 １・・・・・・羽根車、２・・・・・・羽根、３・・・
・・・シュラウド、４・・・・・・うず形室、５・・・
・・・ピストン、６，７，１１・・・・・・嵌合部、８
，１２・・・・・・圧力空胴、９・・・・・・にがし孔
、１０・・・・・・背板、１４・・・・・・制御弁、１
６・・・・・・密封部材、２０，２１・・・・・・張出
し部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 羽根幅可変羽根車遠心ポンプにして、イ）その上に
   羽根とそれを貫通するにがし孔とその後側の２個の同心
   円筒状の嵌合部とを有する回転羽根車と、 口）前記羽根車の羽根が貫通するみぞ穴をその上に有す
   る羽根車シュラウドと、 ノ９ 羽根と羽根車シュラウドとを包囲する入口及び出
   口を有するポンプハウジングで、前記ポンプハウジング
   に前記ハウジングと一体的の１個の円筒状の嵌合部があ
   り、前記ハウジングにその後側に開口があるものと、 二）該３個の円筒状嵌合部内で軸線方向に運動する２つ
   の張出し部材を有し軸線方向運動及び回転運動するよう
   にされた前記羽根車シュラウドと一体をなすピストン構
   成体にして、前記張出し部材は前記ハウジング上の円筒
   状嵌合部と前記羽根車上の前記円筒状嵌合部の一方との
   間で移動することができ、前記張出し部材の他方のもの
   は前記羽根車上の前記円筒状嵌合部の他方の内で移動す
   ることができ、従って前記ピストンの羽根車側の区域は
   前記羽根車円筒状嵌合部によって密封され、前記区域は
   前記羽根車を貫通する前記にがし孔によって前記入口と
   連通し、前記ピストンはまた前記ハウジング上の前記円
   筒状嵌合部によって部分的に密封され、従って前記ハウ
   ジング上の前記嵌合部を介して洩れにより前記羽根車の
   反対側に於いてピストンに圧力を付与するようになって
   いるピストン構成体と： ホ）羽根車より離れたピストン側に於ける圧力を制御す
   るための、前記ハウジングの後側の開口を介し前記ハウ
   ジングの内側と連通ずる手段と、からなることを特徴と
   する可変幅羽根車遠心ポンプ。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の可変幅羽根車遠心ポ
   ンプにおいて、羽根車より離れたピストン側に於ける圧
   力を制御する手段は圧力制御弁であることを特徴とする
   可変幅羽根車遠心ポンプ。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の可変幅羽根車遠心ポ
   ンプにおいて、該圧力制御弁が前記ハウジングの入口域
   と連通ずることを特徴とする可変幅羽根車遠心ポンプ。