TWI281003B - Pump - Google Patents

Pump Download PDF

Info

Publication number
TWI281003B
TWI281003B TW093121956A TW93121956A TWI281003B TW I281003 B TWI281003 B TW I281003B TW 093121956 A TW093121956 A TW 093121956A TW 93121956 A TW93121956 A TW 93121956A TW I281003 B TWI281003 B TW I281003B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
pump
bearing
ball
inner ring
ring
Prior art date
Application number
TW093121956A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200506201A (en
Inventor
Yasuharu Yamamoto
Toshiyuki Osada
Takafumi Yoshida
Takaaki Kaikogi
Masaharu Minami
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Ind Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Publication of TW200506201A publication Critical patent/TW200506201A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI281003B publication Critical patent/TWI281003B/zh

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046Bearings
    • F04D29/049Roller bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F16C19/163Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38Ball cages
    • F16C33/3837Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the balls, e.g. machined window cages
    • F16C33/3843Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the balls, e.g. machined window cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock cages
    • F16C33/3856Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the balls, e.g. machined window cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock cages made from plastic, e.g. injection moulded window cages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2206/00Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
    • F16C2206/40Ceramics, e.g. carbides, nitrides, oxides, borides of a metal
    • F16C2206/58Ceramics, e.g. carbides, nitrides, oxides, borides of a metal based on ceramic nitrides
    • F16C2206/60Silicon nitride (Si3N4)l
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20Thermoplastic resins
    • F16C2208/36Polyarylene ether ketones [PAEK], e.g. PEK, PEEK
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/40Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions
    • F16C2300/42Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions corrosive, i.e. with aggressive media or harsh conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/42Pumps with cylinders or pistons

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Description

1281003 * i (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明,是關於超臨界co2流體或流 的泵浦。 【先前.技術】 超臨界流體,因其在溫度、壓力的操作 變體積(密度),所以溶解特性等的各種物 容易控制,因此可做爲冷媒來活用。再加上 體其黏性低擴散性高,所以可使用在洗淨領 其熱傳導性大,所以可期待做爲冷媒來活用 做爲超臨界流體,從取得容易方面來看 爆炸及可燃性等在操作處理性上是爲良好的 般是利用「水」、「C02」等。特別是C02 :臨界溫度是31°c,臨界壓力是7.38MPa, 相比時溫度、壓力均爲較低操作處理性較佳 常溫下是爲氣體狀態。所以廣泛地被利用在 品、香料)的萃取溶媒,或利用乾燥性滲透 上。此外,於使用超臨界C02的萃取裝置或 通常是將超臨界C02加壓成7〜20Mpa程度^ 上述裝置中C02搬運用的泵浦,因是要 ,所以是採用所謂的非密封屏蔽形式的泵浦 時是使用滾珠軸承,雖然這是使用在溶液( 若爲使用在食品或半導體領域時,由於爲了 C〇2搬運用 下會連續性改 理性質値是屬 由於超臨界流 域,或者,因 〇 ,此外從不具 方面來看,一 ,因其特徵爲 與其他的物質 ,於大氣壓、 怕熱物質(食 性的洗淨劑等 洗淨裝置中, 技使用。 在高壓下使用 。做爲軸承有 co2)中,但 防止在泵浦內 -5- 1281003 (2) 部產生雜質(微粒),因此不允許軸承有所磨損。 然而,因滾珠軸承是使用在黏性低的超臨界co2 (或 '液體co2)內,所以無法期望有揚液造成的潤滑,因此對 於軸承的磨損是爲嚴苛的環境條件。再加上,於進行洗淨 的裝置中,爲了可更提高其洗淨能力,有時也會在co2中 混入洗淨藥液來使用,因此也是需要考慮到藥液將造成滾 珠軸承的腐蝕等。 作用在轉子上的徑向負載及推力負載是由該滾珠軸承 來承受。又加上,是由設置在下述葉輪側相反側的軸端側 軸承上的加壓彈簧來施賦加壓負載,以形成爲是能夠防止 所謂軸承的公轉滑動(橫向滑動)的構造。然而,就上述 構造的泵浦而言,因是使用在揚液中(所謂熱浸狀態), 所以滾珠及保持器的旋轉阻力(攪拌損耗)大,容易產生 軸承的公轉滑動,因此爲防止該現象發生有時需要施加更 大的加壓負載。 另一方面,爲要確保軸承的壽命,所以包括有加壓負 載在內的軸承負載是以盡量形成爲小爲佳,但因是使用在 揚液中所以必須兼顧到公轉滑動防止對策來進行泵浦的設 計0 【發明內容】 本發明有鑑於以上問題點,因此其目的是在於提供一 種超臨界co2流體或流體co2搬運用的泵浦,其是爲藉 由軸承部的最佳化來確保可靠性的超臨界.co2流體或流體 -6- 1281003 • > (3) C〇2用泵浦。 爲達成上述目的,本發明,是於超臨界co2流體或流 體C〇2搬運用的泵浦中,對上述泵浦驅動用馬達主軸進行 軸支承的軸承,其內環及外環以及滾珠(轉動體)分別是 由陶瓷材形成。 此外,對上述滾珠進行保持的保特器,是爲由外環的 內周面來進行引導的外環引導,或者是爲由內環的外周面 來進行引導的內環引導,另外,外環或內環的引導面是爲 軸方向的兩側面或單側面。 此外,上述軸承的內環的溝槽半徑率是爲52 %以上。 接著,上述主軸是爲空心軸。 習知的內環軌道溝槽的曲率半徑,例如JIS規格的規 定是爲52%程度。就超臨界C02流體環境氣中所使用的滾 動軸承而言,特別是於高速旋轉區域中,容易產生損耗, 該損耗可以說大部份是來自於自轉滑動。斜接(斜角)滾 球軸承的滾珠,普通於內環或外環當中的任一軌道面是幾 乎不滑動地進行滾動,而在另一方的軌道面產生自轉。 另外,就斜接滾球軸承而言,其內環的軌道溝槽的曲 率半徑是比外環還小,又,在施加有負載時的接觸橢圓的 長徑是爲較長。因此,就內環而言滾珠的自轉運動是受到 妨礙(內環引導),所以是在外環軌道出現完整的自轉運 動。然而,變成高速旋轉(並且負載小)時,因離心力的 效果變大,所以就容易成爲外環引導。 於本發明中,是著眼在對損耗影響大的自轉滑動和內 1281003
• I (4) 環的軌道溝槽的曲率半徑,因藉由將自轉滑動造成的PV 値(軸承面壓P和滑動速度V的積數)變小,是可使損 耗降低,所以更具體的說,是藉由將內環的軌道溝槽的曲 率半徑形成爲要比標準値還大,將滾珠和軌道溝槽間的接 觸區域變小,以使PV値變小。 根據本發明中的超臨界C〇2泵浦用滾動軸承時,因滾 珠、內環及外環是以陶瓷形成,所以耐損性提昇,並且, 因內環軌道溝槽的曲率半徑是爲滾珠徑的52%以上,又特 別是大於54%,所以內環側的接觸區域變小,其結果, PV値也變小,可進一步使損耗更爲降低。因此,就能夠 防止滾動軸承的耐久性降低,以致使用該滾動軸承的超臨 界C02泵浦,在振動變大時不會產生無法繼續使用的問題 的。 另,內環軌道溝槽的曲率半徑的上限,雖並無特別限 定,但因顧慮到其他方面的功能所以其上限是爲滾珠徑的 6 0%程度。此外,對於外環的軌道溝槽的曲率半徑也無特 別限定,通常,外環的軌道溝槽的曲率半徑是爲滾珠徑的 50.5%以上並且是爲60%以下。 另外,對上述滾珠進行保持的保持器’是爲旋轉環引 導。或者,對上述滾珠進行保持的保持器’是爲固定環引 導,引導面是只形成在自滾珠中心起的軸方向單側。 要使固定環的引導面只形成在軸方向單側時’若是爲 固定環引導的狀況,也可將外環的軸方向單側的內徑變大 ,使外環的大徑部的內周面和保持器的外周面是成不接觸 -8 - 1281003 (5) ,此外,也可將保持器的軸方向單側的外徑變小,使保持 器的小徑部的外周面和外環的內周面是成不接觸。另外, 若是爲旋轉環引導的狀況,也可將內環的軸方向單側的外 徑變小,使內環的小徑部的外周面和保持器的內周面是成 不接觸,此外’也可將保持器的軸方向單側的內徑變大, 使保持器的大徑部的內周面和內環的外周面是成不接觸。 就流體環境氣中所使用的滾動軸承而言,主要是利用 流體阻力,特別是在高速旋轉區域中使轉動體(滾珠)的 公轉(保持器的旋轉)產生遲緩,使應滾動接觸的軌道環 和轉動體之間產生滑動(公轉滑動)。當公轉滑動產生時 ,有時會導致軌道環或轉動體短期間損傷以致不可能繼續 使用。就本發明而言,是著眼在該公轉滑動上,藉由抑制 公轉滑動,以使滾動軸承的繼續使用成爲可能。 具體而言,其一是將保持器爲旋轉環引導,藉由用與 旋轉環的接觸造成的推力及引導部所具有的流體推力來減 少保持器的公轉遲緩(將保持器朝公轉方向進行驅動), 以抑制其公轉滑動。另一是將保持器爲固定環引導,以引 導面是只形成在自轉動體中心起的軸方向單側的構成,藉 由旋轉的保持器所承受來自於固定環的阻力(接觸造成的 磨擦及流體的黏性阻力)的減少’以抑制其公轉滑動。 【實施方式】 〔發明之最佳實施形態〕 接著,是參照圖面對本發明的實施形態進行說明。第 -9- 1281003 (6) 1圖爲表示本發明一實施形態相關的C〇2泵浦構成剖面圖 。泵浦1,具有吐出·吸入側套管2和排放側套管3及爲 這些構件所夾持的外筒4。此外,於吐出•吸入側套管2 的外側,設有可進行揚液吸入及吐出的岐管5。 於外筒4內配置著泵浦1驅動用的屏蔽馬達6’該屏 蔽馬達6具備有外側的定子6a和收容在定子6a內的轉子 6b。轉子6b,是安裝在主軸7上,主軸7,是由設置在吐 出•吸入側套管2上的斜角滾珠軸承8及設置在排放側套 管3上的斜角滾珠軸承9,在兩端支撐即軸支承成可旋轉 〇 在吐出•吸入側套管2和岐管5之間,配置著葉輪 10,該葉輪10是安裝在主軸7的一端上,形成爲是與主 軸7連動成可旋轉。於岐管5,在自主軸7 —端起的延長 軸線上,開孔著揚液的吸入口 5 a,此外,於葉輪1 0的周 圍設有螺旋套管5b。再加上,吐出口 5c是自路徑5b的 周緣部一處朝半徑方向開口在岐管5的外周面。 另一方面,於排放側套管3,在自主軸7另一端起的 延長軸線上,開孔著可吐出所吸入揚液一部份的排放口 3 a。此外,在排放側套管3和斜角滾珠軸承9之間,夾持 著加壓彈簧11。該加壓彈簧11,是位於主軸7另一端周 邊的環狀波板彈簧,以定壓彈簧方式對斜角滾珠軸承9施 加軸方向的加壓。另,是將斜角滾珠軸承8稱爲葉輪側軸 承,是將斜角滾珠軸承9稱爲軸端側軸承。 於以上所說明的泵浦1中,當屏蔽馬達6的轉子6b -10- 1281003 • » (7) 及主軸7進行轉動,使連動於該轉動的葉輪1 〇進行轉動 時’如箭頭符號A所示,揚液會從吸入口 5 a被吸入,藉 由葉輪1 〇的離心力使其導向路徑5b,最後如箭頭符號B 所不’揚液會從吐出口 5 c被吐出來。另外,自吸入口 5 a 吸入的揚液的一部份,是通過斜角滾珠軸承8、9及屏蔽 馬達6內’對這些構件進行冷卻的同時,如箭頭符號c所 示成爲排放流從排放口 3 a被吐出來。 於本發明中,是以提昇耐損性、耐蝕性及降低高速旋 轉時的離心負載爲目的,對斜角滾珠軸承的內外環及滾珠 採用陶瓷材料(例如氮化矽Si3N4、氧化鋁Al2〇3、碳化 矽Si02等)。如此,將軸承材料整體陶瓷化,針對於來 自外部所帶入的微粒不但可提昇耐損性,又能夠在不允許 有金屬微粒(磨損粉)的用途上獲得金屬污染防止效果。 此外,是使磨擦損失(旋轉阻力)變小來進行保持器 的設計。藉此,可防止公轉滑動及可降低加壓負載(推力 軸承負載),能夠實現軸承的長壽化。保持器的材料,以 針對洗淨劑時的耐蝕性、耐損性及針對高速旋轉時的強度 確保觀點來看,是使用PEEK材(聚醚酮醚)。針對於此 ,例如是藉由使用含有30%玻璃纖維的PEEK材,可形成 爲更高強度的保持器。再加上,是以可在高速、高負載條 件下提昇耐損性耐剝離功能爲目的,來達到滾珠和內外環 的軌道溝槽的半徑比率爲最佳化。另外,藉由使其浸含有 PTFE、碳等的固體潤滑材,可提昇滾珠軸承在潤滑性差 的超臨界C02流體或液體C02中的耐損性。 -11 - 1281003
暑 I (8) 第2圖爲表示本實施形態相關的軸承模式性主要部剖 面圖。另,該圖雖是表示斜角滾珠軸承8的狀況,但斜角 滾珠軸承9只是該圖左右翻轉形成,基本構造上兩者是相 同。如該圖所示,本實施形態中的斜角滾珠軸承8,是由 內環8a、外環8b,及被內環8a和外環8b夾持的滾珠8c ’以及可對滾珠8 c進行保持的保持器8 d所形成。 外環8b的內周,是由滾珠8c進行滾動的軌道溝槽 8ba和其軸方向兩側的內周面8bb所構成。另外,內環8a 的外周,是由滾珠8c進行滾動的軌道溝槽8aa和其軸方 向單側的最外周面8ab及在另一單側是連續自軌道溝槽 8aa的外周面8ac所構成。此外,保持器8d,是爲配置在 內環8a和外環8b之間的環狀構件,在其整個全周的指定 處,滾珠8c塡入用的口袋8da從軸心看是以等角間距張 開著。另,圖中的α是爲接觸角度。 習知的C02泵浦中的滾珠軸承,全部是爲不銹鋼,或 者是只有滾珠部份是爲陶瓷而內外環是爲不銹鋼,但於本 實施形態中,如上述,是形成爲滾珠及內外環均是爲陶瓷 的整體陶瓷軸承。此外,習知的軸承的保持器,是爲由外 環的軸方向兩側的內周面來進行引導的外環兩側引導,但 於本實施形態中保持器是爲內環引導,更詳細地說,是爲 由內環的軸方向單側的外周面來進行引導的內環單側引導 〇 具體而言,於第2圖中,是形成爲由內環8a的最外 周面8ab來對與其成相向的保持器8d的內周面8db進行 -12- 1281003 (9) 引導的構成。藉此,因在使內環8a旋轉的同時也使 器8 d變成容易旋轉,所以能夠減少保持器8 d的旋轉 (磨擦損失),能夠實現軸承的公轉滑動防止。其他 可考量是採用無保持器的整體滾珠軸承,來做爲減少 損失的手段。 此外,滾珠軸承的磨損性和長壽化是爲相反關係 本實施形態中,是藉由對滾珠徑和內外環的軌道溝槽 的比率(溝槽半徑率)進行調整,以實施達成兩全其 設計。溝槽半徑率的範圍,是以溝槽半徑/滾珠徑 =5 2%以上爲對象。再加上,是以52〜56%的範圍內 ,其中特別是以大於5 4 %爲佳。 於此,對本實施形態相關的軸承重新進行詳細說 本實施形態的軸承,如第3圖所示,是爲斜接(斜角 珠軸承’具有外環112、內環113及配置在外環112 環1 1 3之間的複數爲轉動體的滾珠1 1 4,以及對滾珠 進行保持的保持器115。外環112、內環113及滾珠 ’均是爲氮化矽製,保持器115,是爲耐熱高功能樹 PEEK (聚醚酮醚)製。 保持器1 1 5,其外徑是形成爲要比外環η 2的內 若干小(0.15mm程度),使其得以被成爲固定環的 1 1 2引導而順利地進行旋轉。接著,外環1 ] 2,是由 有要比保持窃115的外徑還若干大(〇.i5mm程度) 徑的左半部小徑部1 1 2 a ;及,具有要比保持器1 ] 5 徑還相當大的內徑的右半部大徑部1 1 2 b所構成, 保持 阻力 ,也 磨擦 ,於 半徑 美的 X 1 00 爲佳 明。 )滾 和內 114 114 脂的 徑還 外環 :具 的內 的外 外環 -13- 1281003 (10) 1 1 2的軌道溝槽,是形成爲遍及整個小徑部1 1 2 a及大徑 部1 1 2的雙方。 藉此,使引導保持器115的引導面是只形成在外環 1 1 2的軸方向單側(自滾珠中心起左側)。另,上述所謂 「相當大的內徑」,是指在外環1 1 2和保持器11 5的相對 旋轉時,左半部中的兩者相向面間幾乎是沒有靜止磨擦作 用程度般相當大的相向面間距離。 第4圖所示的滾動軸承111,其只有保持器是不同於 第3圖的軸承’該保持器116,其內徑是形成爲要比內環 113的外徑還若干大,使其得以被成爲旋轉環的內環113 引導而順利地進行旋轉。 第5圖,是表示上述滾動軸承111的評估裝置。該評 估裝置1 2 1,是對滾動軸承1 1 1的公轉滑動進行評估的裝 置,具備有圓筒狀的殼身122和可與該殻身122進行相對 旋轉地被收容在內的旋轉軸123,在距離殼身122和旋轉 軸123之間軸方向的2處,可配置對旋轉軸123進行旋轉 支撐的左側及右側的滾動軸承11 1、Π 1。 旋轉軸1 2 3,是於其左端部,連接於空氣渦輪機的驅 動部(省略圖示)。於2個滾動軸承間的外環側,介設有 可使它們承載軸向負載的圓筒狀線圈彈簧124,於2個滾 動軸承間的內環側,介設有圓筒狀襯套1 2 5。接著,是將 非接觸位移計1 2 6配置成面臨著右側滾動軸承1 1 1的右端 面。 在右側滾動軸承1 Π的保持器1 1 5的右面圓周方向的 -14- 1281003 (11) 指定部位,施有鋁的塗裝,藉此,使位移計1 2 6檢測出保 持器115的鋁塗裝部的通過頻率,根據保持器的轉數從該 頻率算出滾珠1 1 4的公轉轉數。 使用上述評估裝置1 2 1,對滾動軸承1 1 1的滾珠1 1 4 的公轉轉數nC進行實測,藉由從該實測數和以理論性算 出的滾珠公轉轉數nT來算出公轉滑動率(%) = (ητ — nC )/ ηΤ X 100,可對不同規格的滾動軸承進行其公轉滑 動的評估。另,ηΤ是以α爲接觸角度來算出: ηΤ=內環的轉數χ(ΐ-滾珠徑xcos α /滾珠的間距徑)/2 經如此所算出的公轉滑動率如第6圖及第7圖所示。 於第6圖的圖表中,白色三角印(及曲折線a)是表 示軸向負載爲6.5 kgf時的外環單側引導的滾動軸承111 ( 第3圖所示)的公轉滑動率,白色四角印(及曲折線b ) 是表示同軸承111在軸向負載爲23kgf時的公轉滑動率, 黑色三角印(及曲折線c)是表示軸向負載爲6.5kgf時的 外環兩側引導的滾動軸承(比較例)的公轉滑動率,黑色 四角印(及曲折線d )是表示同軸承在軸向負載爲23kgf 時的公轉滑動率。從該圖表中得知,第3圖所示的滾動軸 承1 1 1,其公轉滑動率是要比引導面是形成在軸方向兩側 的滾動軸承的公轉滑動率還小,顯示出使滾動軸承1 1 1損 耗性惡化的公轉滑動率是有改善。 於第7圖的圖表中,白色三角印(及曲折線a)是表 示軸向負載爲6.5kgf時的內環單側引導的滾動軸承II1 ( 第4圖所示)的公轉滑動率,白色四角印(及曲折線b) -15- 1281003 (12) 是表示同軸承111在軸向負載爲2 3 kgf時的公轉滑動率, 黑色三角印(及曲折線c )是表示軸向負載爲6.5 kgf時的 外環兩側引導的滾動軸承(比較例)的公轉滑動率,黑色 四角印(及曲折線d)是表示同軸承在軸向負載爲2 3 kgf 時的公轉滑動率。從該圖表中得知,第4圖所示的滾動軸 承1 1 1,其公轉滑動率是要比外環引導且引導面是形成在 軸方向兩側的滾動軸承的公轉滑動率還小,顯示出使滾動 軸承11 1損耗性惡化的公轉滑動率是有明顯的改善。 第6圖、第7圖雖是使用水所獲得的試驗結果,但是 在超臨界C02環境氣中,與水相比其比重、黏性會變小, 所以可確實期待上述效果。因此,根據上述第3圖及第4 圖所示的滾動軸承111時,即使是在對軸承而言是嚴苛條 件的超臨界C02環境氣中,也能夠防止軸承的耐久性降低 ,以致使用該滾動軸承的超臨界C02泵浦得以長期間地連 續使用。 於以下,表示本實施形態所使用的滾珠軸承的特性解 析結果。於此是針對內環1 1 3的軌道溝槽的曲率半徑是大 於滾珠徑的54%以上時所形成的效果,其具體例,以內徑 爲0 1 0的斜接滾珠軸承來計算的結果是下述所示。 即,當將內環1 1 3的軌道溝槽的曲率半徑形成爲滾珠 徑的52%至56 %時,於軸向負載爲50N的狀況時,PV値 是從 747 (Mpa· m/s)減少至 553 (Mpa· m / s),於 軸向貪載爲100N的狀況時,pv値是從935 (Mpa· m/s )減少至708 (Mpa· m/s),以平均來講是減少約3 / 4 -16- 1281003 . * (13) 。如此,得知可使pv値變小,藉此,能夠降低損耗。 上述效果,是藉由將在內環1 1 3側的接觸面積變小, 即使在內環1 1 3側產生滑動時,其PV値也是形成爲較小 來獲得的效果,從該觀點出發來進行更詳細的解析時,得 知若要使PV値有效性地變小,則最好是將內環軌道溝槽 的曲率半徑形成爲是大於滾珠徑的5 4 %。內環軌道溝槽的 曲率半徑的上限,從其他功能來看該上限是爲滾珠徑的 6 0%程度。外環軌道溝槽的曲率半徑,並無特別限定,只 要是在滾珠徑的50.5%以上並且是在60%以下即可。 然而,超臨界C02,通常是使用在35〜100°C的範圍 ,另一方面,就馬達的主軸材和支撐該主軸材的軸承內環 而言,是有線膨脹係數的差値。即,主軸材通常顧及其耐 蝕性是會採用沃斯田(austenite )類不銹鋼,所以線膨脹 係數是較大,而軸承內環如上述是爲陶瓷製,所以線膨脹 係數是較小。 因此,就要顧慮到溫度上昇時主軸膨脹所造成的軸承 內環破損。基於這樣的考量,如第8圖所示,藉由在主軸 7的軸心設有可兼爲葉輪安裝螺栓用的穿透孔7a形成爲 空心軸,使主軸7的膨脹可釋放在內側,以達到能夠緩和 要產生在斜角滾珠軸承8的內環8a中的應力。另,於同 圖中表示著葉輪側的構成,軸端側雖沒有螺栓,但視爲同 樣。 此外,本發明所使用的軸承的轉動體雖是採用滾珠, 是爲滾珠軸承,但並不限定於此,也可以是爲採用圓柱狀 -17- 1281003 (14) 或圓錐狀的滾子軸承。 根據上述的說明,明確表示出對於本發明是可進行種 種修飾或變形。因此,本發明,是可被理解成不受限於具 體性的記述,實施在所附記的申請專利範圍內的發明。 〔產業上之可利用性〕 如以上說明,根據本發明時,是能夠提供一種超臨界 co2流體或流體co2搬運用的泵浦,其是爲藉由軸承部的 最佳化來確保可靠性的超臨界co2流體或流體co2用泵 浦。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示本發明一實施形態相關的co2泵浦構成 剖面圖。 第2圖爲表示本實施形態相關的軸承模式性主要部剖 面圖。 第3圖爲表示本實施形態相關的滾動軸承縱剖面圖。 第4圖爲表示本實施形態相關的滾動軸承縱剖面圖。 第5圖爲表示本實施形態相關的滾動軸承評估裝置縱 剖面圖。 第6圖爲表示滾動軸承的評估結果圖表。 第7圖爲表示滾動軸承的評估結果圖表。 第8圖爲表示主軸爲空心軸樣子的模式性剖面圖。 -18- 1281003 (15) 【主要元件之符號說明】 1 :泵浦 2 :吐出•吸入側套筒 3 =排放側套筒 3 a :排放口 4 :外筒 5 :岐管
5 a :吸入口 5b :螺旋套管(路徑) 5 c :吐出口 6 :屏蔽馬達 6a :定子 6 b :轉子 7 :主軸 7a :穿透孔 8a :內環 8aa :軌道溝槽 8bb :最外周面 8ac :外周面 8 :斜角滾珠軸承 8b :外環 8ba :軌道溝槽 8bb :內周面 8 c :滾珠 19- 1281003 (16) 8d :保持器 8da : □袋 8db :內周面 9 :斜角滾珠軸承 10 :葉輪
1 1 :加壓彈簧 1 11 :滾動軸承 1 1 2 :外環 1 1 2 a :小徑部 1 1 2 b :大徑部 Π 3 :內環 1 1 4 :滾珠 1 15,1 16 :保持器 1 2 1 :評估裝置 122 :殼身
123 :旋轉軸 124 :圓筒狀線圈彈簧 126 :非接觸位移計 α :接觸角度 -20-

Claims (1)

1281003 Q (1) 十、申請專利範圍 第93 1 21956號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國95年10月5曰修正 … 1· 一種泵浦,其是爲了使超臨界C02流體循環的泵 广 浦,其特徵爲,具備:具有供給上述超臨界C〇2流體的入 口和將昇壓後的上述超臨界C02流體排出的出口而構成泵 浦本體的吸入側套管; φ 設置在上述吸入側套管內,使得上述吸入側套管的上 述入口及上述出口之間的上述流體昇壓的葉輪; 具備將吸入上述超臨界C02所獲得的揚液的一部份排 出的排放口的排放側套管; 夾持在上述吸入側套管和上述排放側套管之間的外 筒;及 設置在上述外筒內,同時連結在上述葉輪的主軸及對 上述主軸進行軸支承的滾珠軸承所成的屏蔽馬達, · 上述滾珠軸承具備陶瓷材所成的內環和外環和滾珠, 及保持該滾珠的工程塑膠材所成的保持器。 2 ·如申請專利範圍第1項所記載的泵浦,其中,對 上述滾珠進行保持的保持器,是爲由上述外環的內周面來 . 進行引導的外環引導,或者是爲由內環的外周面來進行引 導的內環引導,另外,外環或內環的引導面是爲軸方向的 單側面。 3 ·如申請專利範圍第2項所記載的泵浦,其中,上 1281003 (2) 述保持器是由PEEK材(聚醚酮醚)形成。 4 ·如申請專利範圍第1項所記載的泵浦,其中,上 述軸承的內環的溝槽半徑率是爲52%以上。 5 ·如申請專利範圍第2項所記載的泵浦,其中,上 述軸承的內環的溝槽半徑率是爲52 %以上。 6.如申請專利範圍第3項所記載的泵浦,其中,上 述軸承的內環的溝槽半徑率是爲52%以上。 7 ·如申請專利範圍第1項所記載的泵浦,其中,上 述主軸是爲空心軸。 8 ·如申請專利範圍第2項所記載的泵浦,其中,上 述主軸是爲空心軸。 9 ·如申請專利範圍第3項所記載的泵浦,其中,上 述主軸是爲空心軸。 10. 如申請專利範圍第4項所記載的泵浦,其中,上 述主軸是爲空心軸。 11. 如申請專利範圍第5項所記載的泵浦,其中,上 述主軸是爲空心軸。 12. 如申請專利範圍第6項所記載的泵浦,其中,上 述主軸是爲空心軸。 1 3.如申請專利範圍第1項所記載的泵浦’其中,對 上述滾珠進行保持的保持器,是爲旋轉環引導。 14.如申請專利範圍第1項所記載的泵浦,其中,對 上述滾珠進行保持的保持器,是爲固定環引導,其引導面 是只形成在自滾珠中心起的軸方向單側。 -2- 1281003 (3) 15. 如申請專利範圍第2項所記載的泵浦,其中,是 於上述保持器浸含有固體潤滑材。 16. 如申請專利範圍第3項所記載的泵浦,其中,是 於上述保持器浸含有固體潤滑材。
-3·
TW093121956A 2003-07-30 2004-07-22 Pump TWI281003B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003203539A JP4008390B2 (ja) 2003-07-30 2003-07-30 ポンプ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200506201A TW200506201A (en) 2005-02-16
TWI281003B true TWI281003B (en) 2007-05-11

Family

ID=34113617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW093121956A TWI281003B (en) 2003-07-30 2004-07-22 Pump

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7416344B2 (zh)
EP (1) EP1650438B1 (zh)
JP (1) JP4008390B2 (zh)
DE (1) DE602004029052D1 (zh)
TW (1) TWI281003B (zh)
WO (1) WO2005012731A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI416014B (zh) * 2008-03-14 2013-11-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Pumped

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5130841B2 (ja) * 2007-09-14 2013-01-30 日本精工株式会社 直動装置
GB2467965B (en) * 2009-02-24 2015-04-22 Dyson Technology Ltd Rotor assembly
GB2467966B (en) * 2009-02-24 2013-04-03 Dyson Technology Ltd Rotor assembly
US8439637B2 (en) * 2009-11-20 2013-05-14 United Technologies Corporation Bellows preload and centering spring for a fan drive gear system
WO2012073475A1 (ja) * 2010-11-29 2012-06-07 日本精工株式会社 エアモータ及び静電塗装装置
JP5874171B2 (ja) * 2011-02-23 2016-03-02 日本精工株式会社 組合せアンギュラ玉軸受
US8777793B2 (en) 2011-04-27 2014-07-15 United Technologies Corporation Fan drive planetary gear system integrated carrier and torque frame
DK2518867T3 (en) * 2011-04-29 2017-07-17 Welltec As ELECTRICAL ENGINE
GB2493974B (en) 2011-08-26 2014-01-15 Dyson Technology Ltd Bearing assembly
US9038366B2 (en) 2012-01-31 2015-05-26 United Technologies Corporation LPC flowpath shape with gas turbine engine shaft bearing configuration
US10400629B2 (en) 2012-01-31 2019-09-03 United Technologies Corporation Gas turbine engine shaft bearing configuration
US8863491B2 (en) 2012-01-31 2014-10-21 United Technologies Corporation Gas turbine engine shaft bearing configuration
CN106337819A (zh) * 2015-07-13 2017-01-18 昆山江津长抗干磨磁力泵有限公司 一种结构改进的磁力泵
CN204805110U (zh) * 2015-07-13 2015-11-25 昆山江津长抗干磨磁力泵有限公司 一种结构改进的磁力泵
US20210125839A1 (en) * 2017-08-10 2021-04-29 Fujikin Incorporated Fluid supply device and fluid supply method
CN111809181B (zh) * 2020-07-10 2022-07-12 杭州领扬科技有限公司 一种提高马氏体耐热钢耐二氧化碳腐蚀的方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01315692A (ja) 1988-03-22 1989-12-20 Teikoku Denki Seisakusho:Kk 高純度液用回転ポンプの運転方法
JPH0814284B2 (ja) 1989-02-02 1996-02-14 株式会社ウイング・ハイセラ セラミックス製軸受
JPH068777U (ja) 1992-07-07 1994-02-04 株式会社東芝 送油ポンプ
JPH06193598A (ja) 1992-08-19 1994-07-12 Japan Atom Energy Res Inst 極低温回転機器
US6558139B2 (en) 1995-12-04 2003-05-06 Chemical Seal & Packing, Inc. Bearings with hardened rolling elements and polymeric cages for use submerged in very low temperature fluids
JPH09177792A (ja) 1995-12-21 1997-07-11 Ntn Corp 玉軸受用保持器および玉軸受
JPH10274188A (ja) 1997-03-31 1998-10-13 Shimadzu Corp ターボ分子ポンプ
JP3808994B2 (ja) 1997-11-26 2006-08-16 シャープ株式会社 超臨界流体洗浄装置
JP2000009077A (ja) 1998-06-26 2000-01-11 Hitachi Ltd ポンプ
JP4207271B2 (ja) 1998-10-26 2009-01-14 日本精工株式会社 シール、保持器、転がり軸受
JP2000352377A (ja) 1999-06-08 2000-12-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 開放型圧縮機
FR2798433B1 (fr) 1999-09-14 2001-11-09 Snfa Roulement a billes hybride a contact oblique
WO2001052279A1 (en) * 2000-01-11 2001-07-19 Gsi Lumonics Inc Rotary device with matched expansion ceramic bearings
JP2001336538A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Nsk Ltd 転がり軸受とその製造方法
SE517535C2 (sv) * 2000-12-21 2002-06-18 Skf Ab Rullningslager
US6759774B1 (en) * 2001-03-08 2004-07-06 Lawrence Pumps, Inc Low speed canned motor
JP2002357226A (ja) 2001-03-28 2002-12-13 Nsk Ltd 玉軸受
JP2002349582A (ja) 2001-05-30 2002-12-04 Koyo Seiko Co Ltd 転がり軸受
JP3858972B2 (ja) 2001-06-04 2006-12-20 日産自動車株式会社 車両の駆動装置
JP2002364658A (ja) 2001-06-06 2002-12-18 Koyo Seiko Co Ltd 転がり軸受ユニットおよび水ポンプ
JP2003052377A (ja) 2001-08-17 2003-02-25 Fuji Photo Film Co Ltd 核酸の検出法
JP2003065341A (ja) 2001-08-23 2003-03-05 Koyo Seiko Co Ltd 転がり軸受
JP2003124177A (ja) 2001-10-12 2003-04-25 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法および半導体製造装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI416014B (zh) * 2008-03-14 2013-11-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Pumped

Also Published As

Publication number Publication date
DE602004029052D1 (de) 2010-10-21
EP1650438A4 (en) 2007-01-24
US20060239845A1 (en) 2006-10-26
TW200506201A (en) 2005-02-16
EP1650438B1 (en) 2010-09-08
EP1650438A1 (en) 2006-04-26
JP4008390B2 (ja) 2007-11-14
JP2005048605A (ja) 2005-02-24
US7416344B2 (en) 2008-08-26
WO2005012731A1 (ja) 2005-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI281003B (en) Pump
JP3624998B2 (ja) 転がり軸受
EP2166258A1 (en) Ceramic sliding member for pure water
CN107605793A (zh) 立轴泵
JP2021519887A (ja) スクリュー圧縮機要素及び機械
EP0446723A1 (en) Ball bearing for use in vacuum and turbo-molecular pump incorporating same
JP6422443B2 (ja) すべり軸受装置
TW201243156A (en) Stator seal assembly in uniaxial eccentric screw pump
JP4007270B2 (ja) 転がり軸受
JP4423803B2 (ja) 横軸型ポンプ
JP2619642B2 (ja) 偏心ねじポンプ
CN102713290B (zh) 软管泵
JP2007231958A (ja) ポンプ
JP2008038770A (ja) ポンプ装置
JP4033063B2 (ja) 転がり軸受
JP2002276658A (ja) 可動部材の支持装置およびポンプ装置
JP4033062B2 (ja) 転がり軸受
JP2006097699A (ja) 転がり軸受用保持器および転がり軸受
JP2017032134A (ja) 軸受装置および回転機械
JP2645961B2 (ja) 高圧用摺動材料
JPS63255594A (ja) タ−ボ分子ポンプ
JPS63255592A (ja) タ−ボ分子ポンプ
CN104776033B (zh) 一种耐腐蚀抗干磨的磁力泵
JPS63255593A (ja) タ−ボ分子ポンプ
GB2389631A (en) Rolling bearing arrangement