JPS6193295A - 流体機械 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体機械に関する。

〔従来の技術及び問題点〕

ポンプのような流体機械は流体の動的状態を増大させる
ために使用される。回転式ポンプの場合には、これはロ
ータで流体に運動を付与することによって達成される。

ロータは通常中実のシャフトに取付けられ、このシャフ
トは直接的に、或いは歯車列を介して例えば電動機のよ
うな原動機に連結される。

発電機のような流体機械は逆のようにして働き、流体が
ロータに作用してロータに運動を付与するものである。

ロータは通常中実のシャフトに取付けられ、このシャフ
トは例えば発電機に連結される。

ポンプ又は発電機が設備されるときには、ロータを駆動
手段又は発電手段に連結するシャフトの芯出し及びバラ
ンスを確保するためにかなりの時間が費されなければな
らない。シャフトのバランスが悪いと望ましくない振動
や早期の故障が発生することになる。

本発明の目的は上述した不都合を解消若しくは緩和する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明により、アウタケーシングとこのアウタケーシン
グ内に取付けられたロータアッセンブリとを具備し、こ
のロータアッセンブリが、その中に流体リアクションメ
ンバを取付けた中空のシャフトを含むことを特徴とする
流体機械が提供される。

この流体機械が流体ポンプとして作動されるべきときに
は、ロータアッセンブリはこれをケーシング内で回転さ
せるために駆動手段を備える。

駆動手段は電気式、油圧式又は空気圧式のものとするこ
とができ、さらにタービンや内燃機関を含むことができ
る。

電気式で駆動される流体機械においては、電動機のステ
ータがケーシングに取付けられ、ロータアッセンブリが
かご形ロータを備える。

流体リアクションメンバは？リュート、へりカルスクリ
ー−２又はグロ（うにより形成されることができ、或い
は遠心ポンプインペラにより形成されることができる。

高圧の流体を得ることを望まれるならば多段のポンプス
テージが設けられる。

この流体機械がモータ又は発電機として作動されるべき
ときには、ロータアッセンブリの中空シャフトを通る流
体が流体リアクションメンバに作用してシャフトに回転
運動を付与する。−態様においては、ロータアッセンブ
リが発電機のかごを備え且つケーシングがステータ巻線
を備える。

この流体機械は船舶又は飛行機の駆動手段として作動す
ることができ、この場合には、流体リアクションメンバ
が船舶又は飛行機を作動させている流体に作用する。

以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。

〔実施例〕

第１実施例を示す第１図から第４図を参照すると、流体
機械はケーシング１とロータアッセンブリ２を具備し、
ロータアッセンブリ２は渦巻（ゴリーート〕付きの円筒
状ポンプロータ３として形成された流体リアクションメ
ンバを備えている。

ケーシング１は中央部分４ｆｆ：有し、且つこの流体機
械をそれぞれ上流及び下流の・母イブに連結せしめるた
めに７ランジ１１．１２を備えている。

ケーシング１には通しのデア１３が設けられ、このデア
１３は端部部分１４，１５と、ロータアッセンブリ２を
収めるために幅広くなった中央部分１６を有する。

ケーシング１の中央部分４は交流誘導電動機のステータ
として作用し、回転磁界を生成する複数のコイル５を備
えている。

ロータアッセンブリ２は、ケーシング１のゲ７１３の中
央部分に配置された中央部分２６と、ケーシング１に取
付けられたそれぞれの軸受２２によって支持された端部
部分２０．２１を有するっロータアッセンブリ２には通
しのデア２３が設けられ、端部部分２０，２１はぎア１
３の端部部分１４．１５と同様の直径を有する。

シール及びスラストユニット２４が端部部分２０．２１
においてケーシング１とロータアッセンブリ２との間に
設けられ、流体が♂ア１３の中央部分１６へ接近するの
を防止し、ロータアッセンブリ２が横方向に動くのを防
止している。

デア２３は円筒状ポンプロータ３を収めるために幅広い
中央部分２５を有する。

ロータアッセンブリ２の中央部分２６は交流誘導電導機
のロータとして作用し、コイル５によって生成された目
示磁界と同じ速度で回転する。環状のエアギヤラグ２７
がロータアッセンブリ２とケーシング１の中央部分４の
内面との間に設けられる。

ポンプロータ３はロータ３の本体を貫通する２つの渦巻
（プリュー））３０．３１を備えている。

渦巻３０，３１の縁はロータ３の回転軸線に直角に配置
されたポート３２を備え、ロータ３が回転するときに渦
巻３０．３１を通る流体の流れが生成されるようになっ
ている。

デア２３の端部部分２０．２１には追加のブースターブ
レード３３が設けられ、流体機械を通る流体の推進を助
は且つ一相以上において流体が存在し又はマスフローメ
ータリングが要求されるような場合での一様性を提供す
るようになっている。

使用に際して、この流体機械は電気的に作動されるポン
プとして作動し、流体は回転するポンプロータ３及びブ
ースタープレード３３によってロータアッセンブリ２を
通って推進される。ロータアッセンブリ２の回転方向が
逆転できるので、この流体機械は流体をいずれの方向に
も推進するものとして使用されることができる。

この流体機械を通る流体は電動機の冷媒として働くので
、追加の冷却装置を設ける必要が極めて小さくなる。

次に第５図から第１０図を参照すると、流体機械はケー
シング１００と、流体リアクションメンバ１３０を有す
るロータアッセンブリ１２０とを具備する。

ケーシング１００は中空であって２つの半休１０１．１
０２によって形成され、これらはナツト及びスタッド１
０３によって一緒に保持される。

流体機械を上流及び下流の・母イグに連結するために２
つのエンド７ランノ１０４，１０５が設けられる。ケー
シング１００は中央部分１０６を有し、その中には、交
流かご影線導電動機のステータ１０７が取付けられる。

ステータ１０７はステータコイル１０８を備え、ケーシ
ング１００に？シト１０９によって保持される。

流体リアクションメンバ１３０の中空のシリンダ１３２
に固定的に取付けられた４つのアルキメデスのねじ形イ
ンペラ１３１を備えている。シリンダ１３２はその外面
に４つの長手方向に延びるスロット１３３を備えており
、これは２つの中空半休シャフト１２１，１２２に設け
られたフランジ１１６．１１７からそれぞれ突出するキ
ーメンバ１１５を受けるように形成されている。半休の
シャフト１’２１．１２２はシリンダ１３２のそれぞれ
の端部の上に配置される。シール１３４がシリンダ１３
２と半休のシャフト１２１，１２２のフランジ１１６，
１１７の内面との間に設けられる。さらにシール１２３
が半休のシャフト１２１゜１２２のキーメンバ１１５の
各々の端部間に設けられる。電気機のかご１２４はロー
タアッセンブリ１２０の外面に設けられ、半体のシャツ
）１２１゜１２２のフランツ１１６，１１７を通ってか
ご１２４に至るデルト１２５によって保持される。

シール１２６がケージ１２４の端部部分とフランジ１１
６，１１７との間に設けられるうロータアッセンブリ１
２０はケーシング１００の中央部分１０６内で軸受１２
７に取付けられる。

７−ル１２８が半休のシャフト１２１．１２２の端部部
分に設けられ、作動流体が軸受１２７及び電気モータ内
に接近するのを防止している。

ケーシング１００の上流側及び下流側開口部１１０．１
１１には、インペラ１３１によって流体に付与された回
転運動を低減するために強化ベーン１１２が設けられる
。ステータ１０７のコイル１０８を活性化するとロータ
アッセンブリ１０８が回転せしめられる。そこで流体機
械は流体をいずれの方向にもポンプアップすることがで
き、所望の速度で作動されることができる。

ロータアッセンブリは第６図に示されるように流体機械
の応用だ適した流体リアクションメン・ぐを備えること
ができ、流体リアクンヨンメン・ぐの変化例が第１１図
から第１４図に示される。

第１１図は中空のシャフト５３２内に固定的に取付けら
れたツーブレードのアルキメデスねじタイプのインペラ
５３１を有する流体リアクションメンバ５３０を示すも
のである。シャフトの外面は流体リアクションメンバ５
３０がロータアッセンブリ１２０に配置されるときにキ
ーメンバ１１５に係合するために長手方向のスロット５
３３を備えている。

第１２図は中空のシャフト６３２内に固定的に取付けら
れたプロペラタイプのインペラ６３１を有する流体リア
クションメンバ６３０を示している。シャフト６３２の
外面はキーメンバ１１５に係合するための長手方向のス
ロット６３３を備えている。

第１３図は円錐形の通しのゲア７３４を有するシャフト
７３２内に固定的に取付けられた円錐形のヘリカルブレ
ード付きインにう７３１を有する流体リアクションメン
バ７３０を示している。シャフト７３２の外面はキーメ
ン７？１１５に係合するための長手方向のスロット７３
２を備えている。

ｖＪ１４図はインレットシャフト部分８５１、アウトレ
ットシャフト部分８５７及び５つの中間シャフト部分８
５２−８５６から作られた流体リアクションメンバ８３
０を示している。各シャフト部分８５１−８５７間に遠
心ポンプステージ８３１が設けられ、各ステージ８３１
はインペラ８３７とディフューザ８４３を有している。

各ステージ８３１はシャフト部分８５１−８５７に螺合
される。隣接するシャフト部分８５１−８５７は相互に
螺合され、シール８５５が各部分間に設けられる。シャ
フト部分８５１−８５７の外面にはキーメンバ１１５に
係合するための長手方向のスロット８３３が設けられる
。

７ｉＪ１５図を参照すると、流体機械はロータアッセン
ブリ９２を収めたケーシング９００を具備し、ポングア
、センブリ９３０の形体の流体リアクションメンバが取
付けられている。

ケーシング９００は中空であってナツト及びスタッド９
０３によって一体化された２つの半休９０１．９０２か
ら作られた分割ケーシングとして形成されている。

ケーシング９００は中央部分９１０と、スタッド及びナ
ツト９０９によって上流のスツールピース９０６及び下
流のスツールぎ−ス９０７に連結されるための端部フラ
ンジ９０４．９０５を備えている。ケーシング９００の
中央部分９１０は電気モータのステータ９０８を収めて
いる。

ロータアッセンブリ９２０は２つの段付き半休シャフト
９２１．９２２により形成され、これらはその端部にお
いて軸受９２３によって支持される。シール９２４が、
ポンプ作動された流体が軸受に接近するのを防止するた
めにケーシング９００ト半休シヤフトとの間に取付けら
れる。

ロータアッセンブリ９２０はかご９２５を設けた中央部
分９２７を有し、これはケーシング９００上のステータ
９０８からエアギャップ９２６だけ間をあけられている
。

ポンプアッセンブリ９３０は遠心タイプのものであって
、ロータアッセンブリ９２０に固定的に取付けられた４
つのインペラ９３１−９３４と、ロータアッセンブリ９
２０の中央を通るシャフト９４１に固定的に取付けられ
た４つのディフューザ９３５−９３８を備えている。ぽ
ングアッセンブリ９３０を通る圧力損失を緩和するため
に、シール９４２−９４５がシャフト９４１と各インペ
ラ９３１−９３４との間に設けられる。

第１６図及び第１７図を参照すると、流体機械は円筒状
ケーシング９００とこのケーシング９００内に軸受２２
１により回転可能に取付けられたロータアッセンブリ２
２０を具備する。

ケーシング２００は拡大された内方中央部分２１０を有
し、この中央部分２１０がコイル２０２を有する電気ス
テータ２０１を備えている。

ロータアッセンブリ２２０は中空のシリンダ２２５に取
付けられたゾロ被う２３０の形体の流体リアクションメ
／パを具備する。ロータアクセンブリ２２０はその外面
にかご２２２を備え、エアギャッ７’２２３がかご２２
２とステータ２０１との間に設けられる。

ケーシングとロータアッセンブリ２２０との間のシール
２２４が軸受２２１及、び電気部品を作動流体の浸入か
ら保護する。

この流体機械はペンチレーション用ファンとして使用さ
れることができ、或いは船舶に取付けられることができ
る。後者の場合には、この流体機械が喫水線よりも下に
配置され、従来のシャフトに取付けたプロ被うに代わっ
て回転するゾロ被う２３０が船舶を推進することができ
る。゛この装置は高速度で動く水を運送するパイプライ
ンに配置されることができる。ゾロ被う２３０はロータ
アッセンブリ２２０を通る水によって回転され、プロペ
ラ２３００回転がロータアッセンブリ２２０を回転せし
める。この回転はステータ２０１のコイル２０２に電流
を誘起させ、従ってこの装置は水力発電機として作用す
る。

第１８図を参照すると、ベルトン単駆動のポンプはイン
レットポート３０１とアウトレットポート３０２を有す
るケーシング３００を具備する。

ベルトン車３１０は中空のシャツ）３２０の外面に取付
けられ、シャフト３２０の内側には、プロ　　２４う３
３０の形体のリアクンヨンメンパが設けられる。

高速度で導かれた推進流体はインレットホード３０１を
通ってケーシング３００に入り、インレットポート３０
１には上流のパイプ０（図示せず）に連結するためのフ
ランジ３０３が設けられる。

流体は蒸気、空気、油、又は気体であってもよい。

流体はにルトン車３１０のブレード３１１に作用し、ベ
ルトン車を回転させてアウトレットボート３０２を通り
てケーシング３００から出る。アウトレットボート３０
２は下流のノ４イｆ（図示せず〕に連結するためのフラ
ンツ３０４を備えている。

ベルトン車３１０の回転はシャフト３２０及びゾロ被う
３３０を回転せしめ、流体をシャフト３２０を通ってポ
ンプ作用を行わせる。

第１９図を参照すると、ガスタービン駆動のロータアク
センブリ４１０は中空のシャフト４２０内に取付けられ
たスクリュータイプのイン硬う４３０の形体の流体リア
クションメンバを具備する。

シャフト４２０の外面には、アキシャルコンプレッサブ
レード４１１、第１ステージのタービンブレード４１２
、及び第２ステージのタービンブレード４１３が取付け
られる。

本発明のさらなる態様においては、ロータアッセンブリ
を回転させるための駆動手段は、中空のクランクを備え
た普通のレシプロエンジンか、或いはロータリ一式に作
動するバンケルタイプエンジンとすることもできる。

本発明の範囲から離れることなく修正や改良を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による流体機械の＄１実施例の断面図、
第２図は第１図の流体機械の流体リアクションメンバの
側面図、第３図は第２図の流体リアクションメンバの端
面図、第４図は第３図の流体リアクションメンバの線Ａ
−Ａに浴りた断面図、第５図は本発明による流体機械の
第２実施例の部分断面側面図、第６図は第５図の流体機
械のロータアッセンブリの部品を離した関係で示した断
面図、第７図は第６図のロータアッセンブリに使用され
るアルキメデスタイプの流体リアクションメンバの側面
図、第８図は第７図の流体リアクションメンバの端面図
、第９図は第６図のロータアクセンブリの半休のシャフ
トの側面図、第１０図は第９図の半休のシャフトの端面
図、第１１図から第１４図はそれぞれ第６図のロータア
ッセンブリで使用される流体リアクシ、ンメンパの変化
例の断面図、第１５図、は本発明による流体機械の第３
実施例の部分断面側面図、第１６図は同じく第４実施例
の部分断面端面図、第１７図は第１６図の流体機械の部
分断面側面図、第１８図は本発明によるベルトン単駆動
の流体機械の断面図、第１９図は本発明によるガスター
ビン駆動のロータアッセンブリの断面図である。 １．１００・・・ケーシング、２，１２０・・・ロータ
アッセンブリ、３，１３０・・・流体リアクションメン
バ。 以下余白 ロコのｒン！＋＋：ｒ１言；ニズ１なし）手続補正書（
方式） 昭和６０年１１月２２−日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６０年　特許願　　第１５２５６９号２、発明の名
称 流体機械 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　　　　　　　　　　　　　　　
　、−６、補正の対象 （１）委任状 （２）明細書 （３）図面 Ｚ　補正の内容 （１）別紙の通り （２）　　明細書の浄書（内容に変更なし）（３）図面
の浄書（内容に変更なし） ８、添付書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アウタケーシングと該アウタケーシング内に取付け
   られたロータアッセンブリとを具備し、該ロータアッセ
   ンブリが、その中に流体リアクションメンバを取付けた
   中空のシャフトを含むことを特徴とする流体機械。 ２、ロータをケーシング内で回転させて流体に中空のシ
   ャフトを通るポンプ作用を行わせる駆動手段を含むこと
   を特許とする特許請求の範囲第１項記載の流体機械。 ３、前記駆動手段が電動機であり、ステータがケーシン
   グに取付けられ且つロータアッセンブリがかご形ロータ
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の流
   体機械。 ４、ロータアッセンブリを回転せしめるために流体が中
   空のシャフトを通されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の流体機械。 ５、流体リアクションメンバが渦巻を形成した円筒体か
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流
   体機械。 ６、流体リアクションメンバがプロペラであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体機械。 ７、流体リアクションメンバがアルキメデスねじインペ
   ラであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   流体機械。 ８、流体リアクションメンバが遠心タイプのポンプのイ
   ンペラであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の流体機械。