JPS62500920A - 遠心脱気装置・ポンプ - 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】 遠Ｉ゛１．　・ポンプ 完悪■また責− この発明は液体から混入気体を除去するための脱気装置に関し、特に、作動油等 から空気を除去するための脱気装置に関するものて、この脱気装置は空気混入を もたらすために遠心力を利用し、且つ、それが用いられるシステムにおいてポン プとしても機能するものである。

ル弧へ１１ 遠心液体脱気装置は古くから油圧システムに用いられている。多くの油圧システ ムにおいては、作動中に、空気が作動油に混入される。混入空気の存在は、シス テムの作動における多くの問題の原因となり、その最大の問題が、システムの構 成部材に損傷を与え得る゛キャビテーション”である、混入空気の存在によって 引き起こされる他の問題点は“スポンジ化°°と呼ばれるものである。

油圧システムにおいて１作動油は一般に非圧縮性とみなされ、システムはそれを 前提として設計された。しかしながら、空気のような気体が作動油に混入される と、システムの動作が、システム圧力変化による混入気体の圧縮・膨張の結果は どは明確なものではないが、スポンジ化するように、この混入気体によって相当 に大きな圧縮性が作動油に与えられる。

そこで、脱気装置が作動油における混入気体による上記およびその他の悪影響を システムから除去するために用いられてきた。ごく最近、遠心脱気装置が用いら れている所では、この脱気装置は、固定排水ポンプに水を満たすために、或は、 比較的低い圧力でシステムの構成部材に脱気された潤滑油および／または冷却液 を供給するために、ブースト・ポンプとしても用いられる。−最に、このような 遠心脱気装置・ポンプはほぼ円筒形のハウジングの形をとり、このハウジングは その軸線回りで回転できるように取り付けられている。脱気されるべき液体は、 ハウジングがその軸線回りで回転している間に、ハウジング内にその一端側にて ほぼ軸線に沿って導かれる。

ハウジング内で軸線方向に延びる羽根が、流入した流れをハウジングと共に回転 させる。

ハウジングの円筒側壁には、液体の入口から離れている位置に、脱気された液体 の出口が複数設けられている。

入口とは反対側のハウジングには、その軸線上に、軸線方向に向けられた気体の 出口がある。

液体は気体よりも高密度であるので、ハウジングの回転中に混合物に与えられる 遠心力によって、液体は半径方向外方に移動し、回転しているハウジング内で液 体の環状体を形成するようになっている。この環状体におけろ水頭によってあら ゆる混入気体が該液体から押し出され、このような気体は、その相当に小さな密 度のために、遠心力による影響が殆どなく、半径方向内方、軸線に向かって移動 する。

この結果、液体はハウジング内を入口からハウジングの円筒側壁の出口にかけて 軸線方向に移動し、液体に作用する遠心力による圧力によって、該出口から排出 される。このような作用によって、脱気装置をブースト・ポンプとして用いるこ とができる。同時に、作動油の環状体における気体の本体は、流入してくる作動 油に混入された付加的な気体によって連続的に１き換えられながら、ハウジング 内で気体の出口に向かって軸線方向に移動する。

このような構成は所定の目的に対して十分に作動しているが、その能力を改良す ることが望まれている。この発明はこのような改良を提供することを目的として いる。

ル匪α１見 この発明の第１の目的は、混入気体を有する液体のための新規で且つ改良された 脱気装置を提供することにある。特に、この発明の目的は、ポンプとしても機能 し得る改良された遠心脱気装置を提供することにある。また、この発明の目的は 、改良された脱気能力で作動する改良脱気装置を提供することにある。この発明 の別の目的は、航空機の油圧システムにおいて用いられ、この発明が適用される 航空機の急旋回や急激な縦揺れｔｉ縦のような異常な姿勢の場合でさえも、ポン プとして機能する遠心ポンプ・脱気装置を提供することにある。

この発明の実施Ｇ様は、はぼ円筒形のハウジングから成る回転脱気ｉｔにおいて 上記目的を達成する。ハウジングをその軸線回りで回転するように取り付けるた めの部材が設けられ、混入気体を古んでいる液体をハウジング内に導入するため の部材が、ハウジングの一端に隣接している。

脱気された液体のための液体出口を画成するための部材が、ハウジングの他端に 隣接し且つ軸線の半径方向外方に存し、また、ハウジングからの気体の出口とハ ウジング内の気体の入口とで終端するほぼ半径方向に延びる気体の通路を画成す るための部材が、前記導入部材から離間してハウジングに設けられている。前記 気体の入口は、液体出口の半径方向内側に配置されている。

上記に従って作られた脱気装置は、気体の軸線方向の排出によりハウジング内部 からの気体の排出が改善され、もって脱気を向上させるので、効果が向上する。

成る実施態様において、通路は管から成る。この管は、軸線から半径方向に延び る線上に配Ｗされてもよく、或いは、気体の入口がハウジングの所定の回転方向 に向き、それによって気体の排出を向上させるように、軸線に間して傾けられて もよい。

また、通路は互いに並行して軸線方向に延びる羽根によって画成されてもよい、 この羽根は、混入気体を含む液体がハウジング内に導入されると、遠心脱気を容 易化する／こめに該液体を回転させる部材としても機能する。

非常に好適な実施態様において、入口／出口の開口の組きせが、液体出口の反対 側の端部で、ハウジングの回転軸線上に配置されている。この開口は、通常動作 においては、ハウジングからの気体の排出を更に増加させるための気体の付加的 な出口として機能する。また、航空機の油圧システムにて用いられ、且つ、その 航空機が異口が油で覆われなくなっても、この装置により作動油の圧送を続ける ための作動油の入口としても機能する。

更に、この発明は、入口で液体と混入気体とを望ましくない形で混ぜ合わせる乱 流を最小にするために、脱気されるべき液体をほぼ接線方向にハウジング内に導 入するようにした改良入口を企画している。

他の目的や利点は添付図面に関しての以下の説明から明らかになろう。

ｌ且Ω１ｉ 第１図はこの発明に従った遠心脱気′Ａ置−ボポンの一実施例の断面図である。

第２図は第１図の２−２線に概ね沿った断面図である。

第３図は第１図の３−３線に概ね沿った第１図である。

第４図はこの発明の変形例を示す第１図と同様な図である。

第５図は第４図の５−５線に概ね沿った断面図である。

第６図はこの発明の更に別の変形例を示す第３図および第５図と同様な図である 。

第７図は変形された好適な形の入口を有する実施例を示す第１図および第４図と 同様な図である。

第８図は第７図の８−８線に機ね沿った断面図である。

１１を夾ｌ且ムー課朋− 第１図にはこの発明に従った遠心脱気装置−ポンプの一実施例が示されており、 これを参照すると、総括的に符号１０で表されたハウジングを具備していること が分かる。第２図および第３図に最もよく示されるように、ハウジング１０は、 一端が円板１４（第１図）により閏じられな円筒形のスリーブ１２を具備してお り、該円板１４には中央開口１６がスリーブ１２の軸線上に位置するように設け られている。

ハウジング１０の他端は入口鋳造物１８により閉じられている。　１Ｂ造物１８ に設けられた軸受２０は、スリーブに設けられた軸受２２と共に、符号２４で概 略的に示されている静止フレームまたはそのようなものに対してその軸線の回り で回転できるように、ハウジング１０を支持している。

鋳造物１８は中央凹部２６を具備している。送り管の一方の端部２８が、空気と 油の混合物、即ち気体が混入されている液体を凹部２６内に導入するなめに、凹 部２６内に部分的に配置されて、入口として機能している。

更に、鋳造物１８は軸線方向の延長部３０を備えている。

この延長部３０は、スリーブ１２内に幾分か延びると共に、一連の通路３４を備 えている。また、この通路３４は、延長部３０の外面にスリーブ１２の半径方向 内方に向けて開けられており、はぼ接線方向となるようにして中央四部２６と結 合するよう該凹部２８に延びている。

上述したように、空気抜き、即ち脱気を達成するために、軸線回りのハウジング １０の回転を必要とする遠心分離が利用される。ハウジング１０の内部に供給さ れる空気と油の混合物は、分離されるのに必要な遠心力を受ける前に、ハウジン グ１０と共に回転されなければならない。

通路３４の形状はこの目的を達成するように設計され、そして、ハウジング１０ は第２図に示されるような逆時計方向に回される。

また、ハウジングの内部には、軸線方向に延びる羽根３８が一定角度の間隔で設 けられており、羽根３８は、延長部３０の最も内側の端部の周囲からキャップ１ ４に延び、ハウジング内の液体がハウジングと共に確実に回転させるように機能 する。

管２８によって設けられた入口から離れた位置において、特に、該入口の反対側 の、キャップ１４によって画成されるようなハウジング１０の端部に隣接する位 置において、スリーブ１２には孔４０．４２の形の一連の油出口が、羽根３８同 士の間の位置にて、設けられている。

必要ならば、環状の堰４４が出口間口４０、°４２の間に配置されるとよい、こ の堰４４は、「優先的分配堰」と呼ばれ、堰４３を越えるのに十分な液体がハウ ジング内にある場合には、液体は出口４０．４２の両方を通って流出することは 明らかであろう、逆に、堰４４を越えて流出するほど液体がない場合には、油は 出口４０のみを通って流出する。従って、この装置が用いられる油圧システムが 、油を非常に必要とする構成部材を備えている場合において、該構成部材は、慣 用の手段で出口４２に連結された油をあまり必要としない他の構成部材と共に、 適当な慣用の手段によって出口４０に連結されるとよい。

この構造は、符号４４で総括的に表された、複数のほぼ半径方向に延びる通路に よって完全なものとなる。この通路４４は、第１乃至３図に示される実施例にお いて、管４６によって画成されており、この管４６はスリーブ１２の適当な開口 を通り、通路４４の出口端部として機能する開口端部４８で終端している。また 、管４６は羽根３日の半径方向内側の縁部５０を越えてほぼ半径方向内方に延び 、ハウジング１０の軸線に隣接して配置された入口５Ｚで終端している。第１図 および第３図に明示されるように、入口５２は斜めに切られ、鋳造物１８の延長 部３０とは逆に向いている。

こうして画成された通路４４は、はぼ半径方向に延びる空気の出口として機能す る。

当該技術における知識を有する者は、従来技術の構成においては、単一の空気出 口がキャップ１４の中央開口１６により画成されたものであろうことは理解でき るであろう、これに対して、この発明は、通路４４によって設けられた付加的な 空気の出口を有している。これはハウジング１０の内径での気体の排出を向上さ せるために設けられており、もって、ハウジングｌＯの外径での液体の環状体の 脱気を促進する。詳細に説明すると、半径方向外側の点から装置の軸線に近付く につれて増加する乱流を、油と空気の混合物が被ることが認められていた。また 、装置の中央に近付くにつれて遠心力および水頭が減じられるので、液体の環状 体から排出される気体の旦が増加することから明らかに、ハウジングの中央に近 付くにつれて泡が多量に存在する。このような乱流は空気抜き、即ち脱気を妨げ 、半径方向に向けられた空気出口の存在がこのような乱流を意外にも減じること が見出だされたので、分離された気体をハウジング１０から逸速く排出させるこ とによって、脱気量を向上させる。

上述の構造の他の利点は、これが、脱気装置と同様にポンプとして、特に航空機 の油圧システムにおいて用いられな場合に、もたらされる、航空機の通常の姿勢 に対して、典型的な油圧システムは、油と空気の混合物が、通常の態様で、管２ ８を通ってハウジング１０に供給されるように設計されている。しかしながら、 このようなシステムを具備している航空機が、例えば背面飛行や極度の急傾斜の ような異常な姿勢を必要とする操縦を行うならば、ハウジング１０に空気と油の 混合物を供給するシステムのその部分におけるポンプへの入口が、油で覆われな くなる可能性があることは明らかであろう。この結果として、脱気装置の下流の システムの油圧構成要素は最終的に油が不足するという結果に伴って、ハウジン グ１０内の脱気された油は、羽根３８により提供されたポンプ動作によって、急 速に空にされるであろう。

この発明において、キャップ１４における開口１６は空気の出口としてのみに限 られていないので、異常な姿勢を受けている航空機でハウジング１０が背面飛行 ポジションの方に移動すると、油の入口として働く、当業者であれば理解される であろうが、従来技術の脱気装置では、開口１６は油等のための貯油器と連通し 、排出される空気に含まれる油滴がシステムに戻されるようになっている。

ハウジング１０が背面飛行ポジションの方に移動すると、このような貯油器は開 口１６と連通するようになり、同時に、ハウジング１０の連続回転が空気または 気体をハウジング１０から通路４４を介して圧送する。従って、結果的に誘起さ れる圧力差は、このような異常な姿勢の間、貯油器からハウジング１０にボー１ 〜１６を介して油を導く傾向があり、この点から、油は、上述したのと同様な態 様で、システムの構成要素に圧送される。

この発明の変形例が第４図および第５図に示されている。簡略化のために、両実 施例に共通な構成要素は、再度説明せず、同一参照４号を付すこととする。第４ 図の実施例において、通路４４は管４６によっては画成されていない。第５図に 明示されるように、羽根３８の各々は羽根６０とほぼ平行に且−）離間した関係 で対をなしている。各空間は符号７０で示され５羽根３８．６０の半径方向内側 の縁部にてハウジング１０の内部に開いており、それによって、空間７０により 画成される通路への入口を画成している。

第５図に示されるように、羽根３８．６０はスリーブ１２内の細長いスロットを 通って延び、それらの半径方向外側の互いに離間した縁部が、空間７０により画 成された通路の出ロア４を画成している。

油または油と空気の混り物の一部がこのように画成された通路に入るのを防ぐた めに、延長部３０の最も内側の端部に隣接する羽根３８．６０の端部が、第４図 および第５図に示されるように、クロスプレート７６により閉じられている。油 の出口４０のごく近くで、同様なりロスプレート７８が各対の羽根３８．６０と の間で延びている。

第４図および第５図の実施例は、管４６は除去されるが、その機能は、羽根３８ を２重に使用することによって画成している通路４４に残される、という利点を 提供している。

第６図は更に別の変形例を示している。この実施例においては、実質的に羽根３ 日、６０に相当する近接してＭ間され且つ平行な対の羽根７８．８０が用いられ ている。しかしながら、羽根７８．８０は、中央の間口１Ｇとほぼ同軸に並べら れた円に対して多少接線方向に沿うようにして傾斜されるように配置されている 。

羽根８０は装置の回転軸からやや隔てられた半径方向内側の端部８２で終端して おり、他方、羽根７８は前記回転軸まで実質的に延びる湾曲部８４を備えている 。この結果として、ハウジング１０が矢印８６の方向に回されると、羽根７８． ８０の間の半径方向内側の開口８８が、装置内の油の環状体の内側において、分 離された気体のためのラム空気入口として機能することが理解されるであろう、 更に、この形状は、逸速く空気を排出させるための装置の能力を向上させ、これ によって、脱気が向上されるようになっている。

必要ならば、管４６のような管が用いられる所では、半径方向内側の端部は、ラ ム空気タイプのピックアップ装置を提供するように作られてもよいことは、理解 されるべきである。

更に別の変形例が第７図と第８図に示されており、これは入口の構造の好適な形 態を含み、この形態によって、混入気体を含む液体が脱気装置内に導かれる。こ れは、第６図に示されるような構成の気体の出口を用いているこの発明の形態と 共に、特定の効果をもって、用いられることができる。また、同様な構成要素が 用いられている所では、同一参照符号が用いられ、再度の説明は省かれている。

第７図および第８図に示される実施例において、符号１００で示されるハウジン グ１０の端部の入口は、ハウジング１０の一部分を形成している円筒形のスリー ブ１２と結合する大径の端部１０２を有するほぼカップ状の形状をなしている。

端部１０２の反対側の端部にて、入口１００は、適当な固定構造物１０８内に収 容された軸受１０６に支持される小径の開口端部１０４を有している。

また、固定ｔＲ構造物０８は、端部１０４と同軸で且つこれと連通している円筒 形の凹部１１０を備えている。入口の管１１２はこの凹部１１０に延びており、 第８図に明示されるように、四部１１０と接線方向に沿って結きしている。

第１図および第４図の実施例で用いられているような分散通路３４の代わりに、 入口端部１００には、第８図に示されるように矢印１１６により示された回転方 向に対して向けられた、はぼ半径方向に延びるＳ字状の複数の羽根１１４が設け られている。

この構成の結果として、入口での羽根１１４は、管１１２にを通って液体が導入 された後ごく僅かな経過時間内に、混入気体を有する液体をハウジング１０の回 転速度にまでもっていく。この結果として、流入する液体に発生される乱流は最 小となり、このような乱流の除去は液体と混入気体の余分な混きを最少化する。

こうして、大きな気体の泡は、ハウジング１０の回転軸線への直接的な方向を見 いだし、半径方向に延びる空気の通路を通って出ていくようになっている。更に 、四部１１０に対して接線方向に混入気体を有する液体を導くための部材の提供 は、更る。

以上から、この発明は、より効果的な遠心脱気装置／ポンプを提供していること は明らかであろう。はぼ半径方向に延びる空気の出口通路を設けることによって 脱気が向上されるばかりでなく、背面飛行に近１・［いている時でもポンプとし て機能するこの装置の能力によって、第１人口が反転したり油で覆われなくなる ようなシステムにおいて従来慣習的に別個に設けられていた背面飛行用のポンプ が除去される。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和６１年　８月１１日

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．実質的に円筒形のハウジングと、その軸線の回りで回転するように前記ハウ ジングを取り付ける部材と、前記ハウジングの一端に隣接して設けられた、混入 気体を含む液体を導入するための導入部材と、前記ハウジングの他端に隣接し且 つ前記軸線の半径方向外方に設けられた、脱気された液体のための液体出口を画 成する部材と、 前記ハウジングからの気体出口と前記ハウジング内であって前記液体出口の半径 方向内方に配置された気体入口とで終端する実質的に半径方向に延びる気体の通 路を画成する、前記導入部材から離間されて前記ハウジングに設けられた部材と 、 から成る回転脱気装置。
2. ２．前記通路は管から成る請求の範囲第１項記載の回転脱気装置。
3. ３．前記管は前記軸線から半径方向に延びる線上に配置されている請求の範囲第 ２項記載の回転脱気装置。
4. ４．前記通路は、前記気体入口が前記ハウジングの所定の回転方向に向くように 、前記軸線に関して傾けられている請求の範囲第１項記載の回転脱気装置。
5. ５．前記通路は管により画成されている請求の範囲第４項記載の回転脱気装置。
6. ６．前記通路は前記軸線から半径方向に延びる線上に配置されている請求の範囲 第１項記載の回転脱気装置。
7. ７．前記通路は互いに並行して軸線方向に延びる羽根によって画成されている請 求の範囲第６項記載の回転脱気装置。
8. ８．前記通路は互いに並行して軸線方向に延びる羽根によって画成されている請 求の範囲第１項記載の回転脱気装置。
9. ９．前記ハウジングは更に前記軸線上に配置された軸線方向に向けられた開口を 備えている請求の範囲第１項記載の回転脱気装置。
10. １０．長手方向に延びる軸線を有する細長いハウジングと、前記軸線の回りで回 転するように前記ハウジングを取り付ける部材と、 前記ハウジングの外周の半径方向内方の位置で、混入気体を含む液体を前記ハウ ジング内に導入するための導入部材と、 前記ハウジングの外周から半径方向内方に延びるが前記軸線の手前で終端してい る前記ハウジングの内部に設けられた軸線方向に延びる羽根と、 前記導入部材から軸線方向に離間された位置にて前記ハウジングの外周に設けら れた液体出口と、前記ハウジングの外周に設けられた気体出口と、前記気体出口 と連通する気体の通路から成ると共に、前記ハウジングの内部と連通する前記通 路の気体入口で終端するように実質的に半径方向に延びている、前記液体出口と 前記気体出口を仕切る部材と、から成る遠心脱気装置・ポンプ。
11. １１．前記気体入口は、少なくとも前記羽根の半径方向に最も内側の部分と同程 度に半径方向内方に離間して配置されている請求の範囲第１０項記載の遠心脱気 装置・ポンプ。
12. １２．前記羽根は対をなし、前記羽根の各対は１つの前記通路を画成する請求の 範囲第１１項記載の遠心脱気装置・ポンプ。
13. １３．前記通路は、前記羽根の間に配置された実質的に半径方向に向けちれた管 によって画成されている請求の範囲第１１項記載の遠心脱気装置・ポンプ。
14. １４．前記ハウジングは円筒形であり、前記外周はハウジングの円筒側壁から成 り、前記気体出口および前記液体出口は前記円筒側壁に配置され、前記導入部材 は前記軸線上に配置されており、更に、前記ハウジングと連通すると共に前記導 入部材から離れた前記軸線上に配置された開口を具備している請求の範囲第１２ 項記載の遠心脱気装置・ポンプ。
15. １５．長手方向に延びる軸線を有する細長いハウジングと、前記軸線の回りで回 転するように前記ハウジングを取り付ける部材と、 前記ハウジングの外周の半径方向内方の位置で、混入気体を含む液体を前記ハウ ジング内に導入するための導入部材と、 前記ハウジングの外周から半径方向内方に延びるが前記軸線の手前で終端してい る前記ハウジングの内部に設けられた軸線方向に延びる羽根と、 前記導入部材から軸線方向に離間された位置にて前記ハウジングの外周に設けち れた液体出口と、前記ハウジングの外周に設けられた気体出口と、前記気体出口 と連通する気体の通路から成ると共に、前記ハウジングの内部と連通する前記通 路の気体入口で終端するように実質的に半径方向に延びている、前記液体出口と 前記気体出口を仕切る部材と、前記一端の反対側の前記ハウジングの端部に前記 軸線上に設けられた入口ー出口の組合せと、から成る遠心脱気装置・ポンプ。