WO2022176583A1 - ターボ型ポンプ及び流体供給ユニット - Google Patents

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WO2022176583A1
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impeller
fluid passage
inverted
turbo
diameter
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PCT/JP2022/003493
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English (en)
French (fr)
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伸一 上村
智 木内
Original Assignee
株式会社小松製作所
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    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
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    • F04D13/12—Combinations of two or more pumps

Definitions

  • the present invention relates to a turbo pump that feeds fluid downstream of a fluid passage by means of an impeller provided in the fluid passage, and a fluid supply unit equipped with the turbo pump.
  • the fluid that has passed through the rectifying means also diffuses in the circumferential direction when it comes into contact with the reversing surface of the orifice ring. For this reason, depending on the orifice ring, the reverse flow of the fluid cannot be reversed efficiently, and there is still room for improvement when considering the pressure feeding performance of the fluid during the excessive supply operation.
  • the above-mentioned problem is not necessarily limited to devices having an inducer, and can similarly occur in any device that pressurizes and feeds a fluid downstream by rotation of an impeller.
  • an object of the present invention is to provide a turbo pump and a fluid supply unit that are capable of improving the fluid pressurization and supply performance during excessive supply operation.
  • a turbo pump is a turbo pump that pressurizes and feeds a fluid downstream of the fluid passage by rotation of an impeller provided in the fluid passage, wherein the impeller is rotated in the fluid passage.
  • a portion located upstream of the septum is provided with a reduced diameter portion that reduces the inner diameter while forming a reversal surface facing the downstream side, and the reversal surface has a reversal that restricts the flow of the fluid in the circumferential direction.
  • a partition is provided.
  • the reversing partition is provided on the reversing surface, the fluid when coming into contact with the reversing surface is guided toward the center of the fluid passage without diffusing in the circumferential direction.
  • the fluid pressure supply performance can be improved. can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional side view of a fluid supply unit equipped with a turbo pump according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional perspective view showing a main part of the fluid supply unit shown in FIG. 1.
  • FIG. 3A is an external perspective view showing an impeller applied to the turbo pump of the fluid supply unit shown in FIG. 1.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view along line DD in FIG. 1.
  • FIG. 4 is an external perspective view of an orifice plate for forming a diameter-reduced portion in the turbo-type pump of the fluid supply unit shown in FIG. 1, viewed from the reverse surface side facing the impeller.
  • FIG. 5A shows the orifice plate shown in FIG.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 5A.
  • FIG. 6 is an external perspective view of a modification of the orifice plate, viewed from the reverse surface side facing the impeller.
  • FIG. 7A shows a modification of the orifice plate shown in FIG. 6, and is a view seen from the reverse surface side facing the impeller.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. 7A.
  • FIG. 8 is a cross-sectional side view of a fluid supply unit equipped with a turbo pump according to Embodiment 2 of the present invention. 9 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the fluid supply unit shown in FIG. 8.
  • FIG. 8 is a cross-section
  • FIG. 10 is a cross-sectional perspective view showing a main part of the fluid supply unit shown in FIG. 8.
  • FIG. 11A shows a sleeve for forming a fluid passage in the turbo-type pump of the fluid supply unit shown in FIG. 8, and is a view of the downstream side from the upstream end face.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line GG in FIG. 11A.
  • FIG. 12 is an external perspective view of the sleeve shown in FIG. 8 as seen from the upstream end face toward the downstream side.
  • 13A shows an orifice plate for forming a diameter-reduced portion in the turbo-type pump of the fluid supply unit shown in FIG. 8, and is a view seen from the reverse surface side facing the impeller.
  • FIG. 13B is a cross-sectional view taken along line HH in FIG. 13A.
  • (Embodiment 1) 1 and 2 show a fluid supply unit equipped with a turbo pump according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the fluid supply unit exemplified here is a hydraulic pump unit for supplying oil to various hydraulic devices in a working machine, and has an input shaft 10 inside a unit body 3 composed of a case 1 and a port block 2. ing.
  • the input shaft 10 has one end exposed outside the case 1 and the other end housed inside the port block 2.
  • the input shaft 10 is supported by the unit body 3 via bearings 11 and 12. It is possible to rotate around C.
  • one end of the input shaft 10 is connected to a driving source such as an engine or an electric motor mounted on the working machine.
  • a cylinder block 20 is arranged in the hollow portion 1a formed in the case 1 of the unit main body 3.
  • the cylinder block 20 constitutes a variable displacement swash plate piston pump, which is a positive displacement pump, and is arranged in the hollow portion 1a of the unit main body 3 via an input shaft 10 penetrating through the center.
  • the cylinder block 20 is connected to the input shaft 10 by a spline, and can rotate together with the input shaft 10 about the axis C as the rotation axis.
  • a plurality of cylinder bores 20 a are provided around the input shaft 10 in the cylinder block 20 .
  • the cylinder bores 20a are cylindrical cavities formed parallel to the axis C of the input shaft 10, and are arranged at regular intervals along the circumferential direction.
  • One end of each cylinder bore 20a opens to one end face of the cylinder block 20 (hereinafter referred to as an open-side end face 20b), while the other end opens to the cylinder block 20 through a small-diameter cylinder port 20c.
  • the other end surface (hereinafter referred to as sliding end surface 20d) is open.
  • a piston 21 is provided in each of the cylinder bores 20a. The piston 21 is fitted movably along the axis of the cylinder bore 20a.
  • Each piston 21 has a piston shoe 22 attached to its end protruding from the open end face 20b of the cylinder block 20. As shown in FIG. The piston shoe 22 is tiltably connected to the piston 21 .
  • One end of the cylinder block 20 slidably abuts a swash plate 23 via a piston shoe 22, and the other end slidably abuts a valve plate 24 provided on the port block 2. ing.
  • the swash plate 23 has a sliding contact surface 23a inclined with respect to the input shaft 10, and is in contact with the piston shoe 22 via the sliding contact surface 23a.
  • the pistons 21 contacting the sliding surface 23a of the swash plate 23 via the piston shoes 22 reciprocate inside the cylinder bores 20a according to the inclination of the sliding surface 23a.
  • the inclination angle of the sliding contact surface 23a with respect to the input shaft 10 can be changed.
  • the reciprocating distance of the piston 21 with respect to the cylinder bore 20a when the cylinder block 20 rotates changes.
  • the valve plate 24 has a circular shape with inner and outer diameters that can simultaneously close all the cylinder ports 20c that open to the sliding end surface 20d of the cylinder block 20.
  • the sliding end surface 20d of the cylinder block 20 is formed to be a concave spherical surface, and the sliding end surface of the cylinder block 20 is formed on the valve plate 24 so as to be in slidable contact therewith without gaps.
  • the portion facing 20d is formed to have a convex spherical surface.
  • the valve plate 24 is provided with a high pressure port 24a and a low pressure port 24b on a circumference around the axis C of the input shaft 10. As shown in FIG.
  • the high-pressure port 24a and the low-pressure port 24b are notches penetrating the valve plate 24, and extend in an arc shape so as to communicate with the plurality of adjacent cylinder ports 20c.
  • the port block 2 of the unit body 3 is provided with a discharge passage 31 and a suction passage (fluid passage) 32 .
  • One end of the discharge passage 31 communicates with the high pressure port 24 a of the valve plate 24 and the other end (not shown) opens to the outer surface of the port block 2 .
  • An oil passage (not shown) for supplying oil to various hydraulic devices is connected to the open end of the discharge passage 31 that opens to the outer surface of the port block 2 .
  • the suction passage 32 extends radially and linearly from a portion of the input shaft 10 close to the axis C, one end communicating with the low-pressure port 24b of the valve plate 24, and the other end connecting to a port block. 2 on the outer surface.
  • the suction passage 32 is constructed to have a larger inner diameter than the discharge passage 31, has an impeller 34 and a sleeve 35 therein, and has an orifice plate 36 at its open end.
  • the impeller 34, the sleeve 35 and the orifice plate 36 are for constructing a turbo pump, which is a non-displacement pump, in the preceding stage of the above-described variable displacement swash plate piston pump.
  • the impeller 34 has a support shaft portion 34a at its base end, and the shaft center 34b (rotational shaft center) of the support shaft portion 34a is aligned with the shaft center 32a of the suction passage 32. It is rotatably arranged in the port block 2 via the support shaft portion 34a.
  • the impeller 34 is provided with a cylindrical portion 34d having an inlet 34c that opens upstream of the suction passage 32.
  • a plurality of blade plate portions 34e are formed in a curved shape along the radial direction.
  • a plurality of discharge ports 34f are provided in the portion of the cylindrical portion 34d between the blade plate portions 34e so as to open to the outer peripheral surface.
  • a driven gear 13 is provided at the base end of the impeller 34 .
  • the driven gear 13 is a bevel gear attached so that its axis coincides with the axis 34b of the support shaft portion 34a, and meshes with the drive gear 14 provided on the input shaft 10.
  • the drive gear 14 is a bevel gear mounted so that its axis coincides with the axis C of the input shaft 10, and functions to accelerate the rotation of the impeller 34 via the driven gear 13 when the input shaft 10 rotates. It is something to do.
  • the impeller 34 is interlocked with the speed increasing ratio of the drive gear 14 and the driven gear 13 when the input shaft 10 rotates, and the plurality of blade plate portions 34e suck oil from the suction passage 32 from the inlet 34c.
  • This pressurization capability increases in proportion to the square of the rotational speed of the impeller 34 .
  • the sleeve 35 is attached to a portion of the inner peripheral surface of the suction passage 32 upstream of the impeller 34, thereby guiding the rotation of the impeller 34 and opening the inlet 34c. It functions to guide the flow of oil to the Embodiment 1 employs a sleeve 35 having a sleeve body 35a and a flange portion 35b.
  • the sleeve body 35 a has a circular cross section and a linear axis 35 c .
  • the flange portion 35b has a flat plate shape extending from one end of the sleeve body 35a toward the outer periphery.
  • the sleeve 35 is screwed into the port block 2 via the flange portion 35b in a state in which the sleeve body 35a is inserted into the suction passage 32 and the flange portion 35b is in contact with the outer surface of the port block 2. It is fixed to port block 2 by mating.
  • the inner peripheral surface of the sleeve body 35a has a tapered portion in which a downstream end portion 35d communicating with the inlet 34c of the impeller 34 has substantially the same inner diameter as the inlet 34c, and the inner diameter gradually increases toward the upstream side. 35e.
  • an outer cylindrical portion 35f At the most downstream end of the sleeve body 35a, there is provided an outer cylindrical portion 35f that is slidably fitted to the outer peripheral portion of the end portion of the cylindrical portion 34d of the impeller 34. As shown in FIG.
  • the orifice plate 36 as shown in FIGS. 1, 2, 4, 5A and 5B, has a flat plate shape with an orifice hole (diameter-reduced portion) 36a at its center. It is attached to the port block 2 with the center 36b aligned with the axis 35c of the sleeve body 35a.
  • the orifice hole 36a is formed to have a smaller inner diameter than the upstream end of the sleeve body 35a.
  • an orifice hole 36a is formed in the orifice plate 36 so as to have an inner diameter smaller than that of the introduction port 34c of the impeller 34 .
  • the reversal surface 40 faces the downstream side extending perpendicular to the axis 32a of the suction passage 32.
  • a plurality of reverse concave surfaces 41 are provided on the reverse surface 40 around the orifice hole 36a at regular intervals along the circumferential direction.
  • the reversal concave surface 41 is a recess formed so that the inner bottom surface is flat and parallel to the reversal surface 40, and the outer peripheral end of each recess is substantially aligned with the inner peripheral surface of the upstream end of the sleeve body 35a.
  • there is Circumferentially adjacent reversed concave surfaces 41 are isolated from each other by reversed partition walls 42 that are formed by ensuring a space therebetween.
  • the reversed partition wall portion 42 is a portion where the reversed surface 40 is exposed, extends radially along the axis 36b of the orifice hole 36a, and is configured to open only to the orifice hole 36a. be.
  • a suction pipe 50 is connected to the suction passage 32 via an orifice plate 36 .
  • the suction pipe 50 connects with an oil tank (not shown).
  • a suction pipe 50 having an inner diameter larger than that of the orifice hole 36a and having an inner diameter substantially matching the inner peripheral surface of the upstream end of the sleeve body 35a is connected.
  • the impeller 34 which rotates at an accelerated speed via the drive gear 14 and the driven gear 13, increases the pressure of the oil from the suction pipe 50 to the low pressure port 24b of the valve plate 24. As such, it can improve pump suction performance in variable displacement swash plate piston pumps.
  • backflow vortex cavitation occurs in the backflow due to the pressure drop in the center (hereinafter simply referred to as backflow vortex cavitation), making stable operation difficult. There is also the risk of causing an accident.
  • the backflow generated in the sleeve main body 35a is reversed by coming into contact with the orifice plate 36, eliminating the risk of causing the above-described problems. That is, the swirling reverse flow of oil generated in the sleeve body 35a during the oversupply operation is smoothly introduced into the tapered portion 35e by centrifugal force, and is reversed by coming into contact with the orifice plate 36.
  • FIG. The oil reversed at the orifice plate 36 joins the oil that has flowed into the orifice hole 36a from the suction pipe 50 and accelerates the flow toward the inlet 34c of the impeller 34 downstream. Therefore, even during excessive supply operation, it is possible to prevent problems such as the occurrence of surging and the occurrence of backflow vortex cavitation, resulting in unstable operation.
  • the reversed concave surface 41 and the reversed partition wall portion 42 are provided on the reversed surface 40 of the orifice plate 36, the oil contacting the reversed concave surface 41 is diffused in the circumferential direction by the reversed partition wall portion 42. will be restricted and delivered towards the orifice hole 36a.
  • the reverse flow of the oil introduced into the tapered portion 35e of the sleeve main body 35a is efficiently reversed at the orifice plate 36, and the impeller 34 provides pressure-feeding performance of the oil and a variable-capacity type valve during excessive supply operation. It is possible to improve the suction performance of the swash plate piston pump.
  • the inverted partition walls 42 of the orifice plate 36 are provided radially, but the present invention is not limited to this.
  • the radius passing through the axis 136b of the orifice hole (reduced diameter portion) 136a increases from the outer circumference to the inner circumference.
  • the reversed partition 142 may be provided so as to be inclined (angle: ⁇ ) in the rotational direction (arrow A) of the impeller 34 (see FIG. 7A). That is, the reverse flow of oil generated in the sleeve main body 35a is swirling in the same direction as the rotation direction A of the impeller 34. As shown in FIG.
  • the orifice plate 136 of this modified example is constructed on the premise that it is applied in place of the orifice plate 36 of the hydraulic pump unit exemplified in the first embodiment.
  • the reversing concave surfaces 141 are provided on the reversing surface 140 of the orifice plate 136 so as to be equidistant along the circumferential direction, and the inner bottom surface is flat and formed parallel to the reversing surface 140 .
  • a certain point is the same as the first embodiment.
  • the inverted concave surface has a flat inner bottom surface, but the present invention is not limited to this.
  • An inverted concave surface having a curved inner bottom surface may be provided.
  • Embodiment 2 8 to 10 show a fluid supply unit equipped with a turbo pump according to Embodiment 2.
  • FIG. The fluid supply unit exemplified here is a hydraulic pump unit for supplying oil to various hydraulic devices in the working machine, as in the first embodiment, and the configurations of the sleeve 235 and the orifice plate 236 are different from those in the first embodiment. Mainly different. In the following, differences from Embodiment 1 will be mainly described, and common configurations will be given the same reference numerals.
  • the sleeve 235 is attached to a portion of the inner peripheral surface of the suction passage 32 located upstream of the impeller 34, thereby guiding the rotation of the impeller 34 and opening the inlet 34c. It functions to guide the flow of oil to the Embodiment 2 employs a sleeve 235 having a sleeve body 235a and a flange portion 235b. As shown in FIGS. 8 to 12, the sleeve body 235a has a circular cross section and a linear axis 235c. I have The flange portion 235b has a flat plate shape extending from one end of the sleeve body 235a toward the outer periphery.
  • the sleeve 235 is screwed into the port block 2 via the flange portion 235b in a state in which the sleeve body 235a is inserted into the suction passage 32 and the flange portion 235b is in contact with the outer surface of the port block 2. It is fixed to port block 2 by mating.
  • the inner peripheral surface 235d of the sleeve main body 235a is configured such that the upstream end portion has a larger inner diameter than the inlet 34c of the impeller 34, while the inner diameter gradually decreases toward the downstream side. It has an elongated tapered shape.
  • An outer cylindrical portion 235e that is slidably fitted to the outer peripheral portion of the impeller 34 is provided at the most downstream end of the sleeve body 235a.
  • a wide-mouthed portion 235f having an inner diameter larger than that of the inner peripheral surface is formed at the most upstream end of the sleeve body 235a.
  • a downstream end portion 235g of the inner peripheral surface 235d of the sleeve body 235a, which communicates with the introduction port 34c of the impeller 34, is formed to have approximately the same inner diameter as the introduction port 34c.
  • a plurality of rectifying grooves 235h are arranged in the inner peripheral surface 235d of the sleeve main body 235a so as to be equidistant from each other along the circumferential direction.
  • the regulating grooves 235h are formed in a cylindrical concave shape, and are formed so that their axes extend linearly along the axis 235c of the sleeve body 235a. More specifically, the regulating groove 235h is provided with concave spherical portions above and below the cylindrical concave portion.
  • a front stage partition wall portion 235j is formed by securing a space between the rectifying grooves 235h in the sleeve body 235a.
  • the front partition wall portion 235j is a portion where the inner peripheral surface 235d of the sleeve body 235a is exposed, and extends linearly along the axis 235c of the sleeve body 235a.
  • the concave spherical portions of the upstream end portions of the rectifying grooves 235h communicate with each other at the wide-mouthed portion 235f.
  • the downstream end of the rectifying groove 235h is individually terminated with individual concave spherical portions at positions upstream from the downstream end portion 235g communicating with the introduction port 34c of the impeller 34 with a space therebetween.
  • the orifice plate 236, as shown in FIGS. 9, 10, 13A and 13B, has a disk-shaped thick plate portion 236a at its center and a thin plate portion 236b around the thick plate portion 236a.
  • the thick plate portion 236a is inserted into the wide-mouthed portion 235f of the sleeve 235, and the thin plate portion 236b is superimposed on the flange portion 235b of the sleeve 235, and attached to the port block 2.
  • the orifice plate 236 is provided with an orifice hole (reduced diameter portion) 236c at the center of the thick plate portion 236a.
  • the orifice hole 236c is formed to have a smaller inner diameter than the upstream end of the sleeve body 235a.
  • the orifice plate 236 protrudes toward the inner peripheral side of the sleeve body 235a and forms an inverted surface 240 inside the sleeve body 235a. That is, in the suction passage 32 with the orifice plate 236 and the sleeve 235 attached, the inner diameter once increases at the sleeve main body 235a after passing through the orifice hole 236c, and then gradually decreases until it reaches the impeller 34. Become.
  • an orifice hole 236c is formed in the orifice plate 236 so as to have the same inner diameter as the introduction port 34c of the impeller 34 .
  • the reversal surface 240 faces the downstream side extending orthogonally to the axial center 32a of the suction passage 32.
  • a plurality of reverse concave surfaces 241 are provided on the reverse surface 240 around the orifice hole 236c at equal intervals along the circumferential direction.
  • the reversal concave surface 241 is formed in a spherical concave shape that is convex toward the upstream side. As shown in FIG. 9, each inverted concave surface 241 has a spherical center 241a, which is the center of curvature, located between the orifice hole 236c and the wide-mouthed portion 235f, and gradually expands toward the axis 236d of the orifice hole 236c.
  • inverted partition walls 242 are formed by ensuring intervals between the inverted concave surfaces 241 of the thick plate portion 236a.
  • the inverted partition wall portion 242 is a portion where the inverted surface 240 is exposed, and extends radially along the radial direction with respect to the axis 236d of the orifice hole 236c.
  • the orifice plate 236 is provided with the same number of inverted partition walls 242 as the front partition walls 235j at positions corresponding to the front partition walls 235j formed in the sleeve body 235a.
  • the impeller 34 which rotates at an accelerated speed via the drive gear 14 and the driven gear 13, increases the pressure of the oil from the suction pipe 50 to the low pressure port 24b of the valve plate 24. As such, it can improve pump suction performance in variable displacement swash plate piston pumps.
  • the front partition provided on the inner peripheral surface 235d
  • the swirl of the backflow is suppressed by the portion 235j, and then it contacts the reversing surface 240 to be reversed. That is, the swirling reverse flow of oil generated in the sleeve main body 235a during the oversupply operation is rectified into an axial flow by contacting the front partition wall portion 235j, and then contacts the reversing surface 240 of the orifice plate 236.
  • the straightening groove 235h is formed in a cylindrical concave shape between the front-stage partition wall portions 235j, and concave spherical portions are provided at both upper and lower ends thereof, the backflow of the oil varies depending on the angle of incidence. Instead, the swirling oil flow can be efficiently introduced into the regulating groove 235h to align the flow along the axial direction of the sleeve 235. As shown in FIG.
  • the reversing surface 240 of the orifice plate 236 is provided with a spherical reversing concave surface 241, the oil is guided downstream toward the axial center 235c of the sleeve main body 235a without disturbing the flow of oil after passing through the regulating groove 235h. As a result, it is possible to reliably prevent the reverse flow of oil from reaching the suction pipe 50 on the upstream side over the orifice plate 236 .
  • the orifice plate 236 is provided with inverted partition walls 242 between the inverted concave surfaces 241 .
  • the oil contacting the reversing surface 240 is guided toward the axis 235c of the sleeve main body 235a while being restricted from diffusing in the circumferential direction by the reversing partition 242.
  • the reverse flow of the oil that reaches the sleeve body 235a is efficiently reversed at the orifice plate 236, so that the impeller 34 can pressurize and feed the oil and the variable displacement swash plate piston pump can improve the performance of the oil pressurization during the oversupply operation. It is possible to improve the pump suction performance.
  • the turbo-type pump configured in the preceding stage of the variable displacement swash plate piston pump is exemplified.
  • the turbo pump may be configured to directly supply oil to a load such as a hydraulic device.
  • the fluid does not necessarily have to be oil, and may be other liquids or gases.
  • a hydraulic motor, a turbine, a wind turbine, or a water turbine may be used as a drive source for driving the turbo pump.
  • the inner diameter of the orifice hole is configured to be smaller than the inner diameter of the suction pipe, the oil that has passed through the suction pipe passes through the orifice plate. After being squeezed, it will be expanded in the upstream portion of the sleeve body. Therefore, according to the hydraulic pump unit described above, the oil reversed by the reversing concave surface of the orifice plate flows along with the expanded oil upstream of the sleeve body, which causes a situation in which reverse flow vortex cavitation occurs.
  • the relationship between the orifice hole of the orifice plate and the inner diameter of the suction pipe is not limited to the above example, and for example, the orifice hole and the suction pipe may be configured to have the same inner diameter.
  • the inner diameter of the upstream portion of the sleeve body connected to the orifice plate is tapered to be larger than that of the downstream portion. Yes, but not necessarily limited to this.
  • the inner diameter of the orifice hole can be set to the same dimension as the inlet of the impeller. It is possible to obtain a working effect such as being able to prevent a situation in which a loss occurs.
  • the reversing surface is provided with a spherical reversing concave surface, but the reversing surface does not necessarily have to be spherical. It is also possible to provide an inverted concave surface having a concave shape of . Also in this case, it is preferable to provide the inverted concave surface so that the axis of the cylinder, which is the center of the curve, is located on the outer peripheral side of the orifice hole, which is the reduced diameter portion.
  • the regulating grooves and the front-stage partition wall having cylindrical concave surfaces are provided on the inner peripheral surface of the sleeve body, the regulating grooves and the front-stage partition wall need not necessarily be provided.
  • the inner peripheral surface of the sleeve body may be provided with a straightening groove and a pre-stage partition wall.
  • the inverted partition walls are provided at equal intervals along the circumferential direction, but the inverted partition walls do not necessarily have to be provided at equal intervals. . Furthermore, when the reversed partitions are provided at non-equidistant intervals, the reversed concaves do not necessarily have to have the same size. can be configured to

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Abstract

インペラの流体加圧供給能力に対して下流側の消費流量が少ない供給過剰運転時において流体の加圧送給性能を向上させるため、吸込通路（３２）に設けたインペラ（３４）の回転により吸込通路（３２）の下流に流体を加圧送給するターボ型ポンプであって、吸込通路（３２）においてインペラ（３４）よりも上流側に位置する部分に、下流側に向いた反転面（４０）を形成する状態で内径を減少させるオリフィス孔（３６ａ）を設け、反転面（４０）には流体の周方向への流れを制限する反転隔壁部（４２）を設けている。

Description

ターボ型ポンプ及び流体供給ユニット
　本発明は、流体通路に設けたインペラにより流体通路の下流に流体を送給するターボ型ポンプ及びターボ型ポンプを備えた流体供給ユニットに関するものである。
　インペラを備えたターボ型ポンプでは、流体の加圧供給能力に対して下流側の消費流量が小さい状況下では、インペラの入口側の流体に旋回状の逆流が生じることに起因して種々の問題を招来する懸念がある。より具体的に説明すると、ターボ型ポンプの回転数が一定であっても、下流側に接続された流体放出ノズルの開口が絞られた場合、あるいは下流側に接続された可変容量型ポンプの吐出容量が小さく設定された場合には、上述の逆流が生じるおそれがある。また、下流側の消費流量が一定であっても、上流側のターボ型ポンプの回転数が上昇した場合にも、上述の逆流が生じるおそれがある（以下、これらの運転状態を単に供給過剰運転時と総称することとする）。このため従来では、インペラよりも上流側に位置する部分に逆流する流体に当接するように反転面を有したオリフィスリングを設けるとともに、オリフィスリングとインペラとの間に流体の旋回を抑制する整流手段を設けるようにしたものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０－１４０７７号公報
　しかしながら、整流手段を通過した後の流体は、オリフィスリングの反転面に当接した際に周方向へも拡散することになる。このため、オリフィスリングによっては、流体の逆流を効率良く反転することができず、供給過剰運転時における流体の加圧送給性能を考慮した場合、未だ改善の余地がある。なお、上述の問題は、必ずしもインデューサを備えたものに限らず、インペラの回転によって下流に流体を加圧送給するものであれば同様に生じ得るものである。
　本発明は、上記実情に鑑みて、供給過剰運転時において流体の加圧送給性能を向上させることのできるターボ型ポンプ及び流体供給ユニットを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明に係るターボ型ポンプは、流体通路に設けたインペラの回転により前記流体通路の下流に流体を加圧送給するターボ型ポンプであって、前記流体通路において前記インペラよりも上流側に位置する部分には、下流側に向いた反転面を形成する状態で内径を減少させる縮径部が設けられ、前記反転面には流体の周方向への流れを制限する反転隔壁部が設けられていることを特徴とする。
　本発明によれば、反転面に反転隔壁部が設けられているため、反転面に当接した際の流体が周方向へ拡散することなく流体通路の中心側へ案内されることになる。これにより、逆流が生じた場合にもこれを効率良く反転させることができ、インペラの流体加圧供給能力に対して下流側の消費流量が少ない供給過剰運転時においても流体の加圧送給性能を向上させることが可能となる。
図１は、本発明の実施の形態１であるターボ型ポンプを備えた流体供給ユニットの断面側面図である。 図２は、図１に示した流体供給ユニットの要部を示す断面斜視図である。 図３Ａは、図１に示した流体供給ユニットのターボ型ポンプに適用するインペラを示す外観斜視図である。 図３Ｂは、図１におけるＤ－Ｄ線断面図である。 図４は、図１に示した流体供給ユニットのターボ型ポンプにおいて縮径部を構成するためのオリフィスプレートをインペラに対向する反転面側から見た外観斜視図である。 図５Ａは、図４に示したオリフィスプレートを示すもので、インペラに対向する反転面側から見た図である。 図５Ｂは、図５ＡにおけるＥ－Ｅ線断面図である。 図６は、オリフィスプレートの変形例をインペラに対向する反転面側から見た外観斜視図である。 図７Ａは、図６に示したオリフィスプレートの変形例を示すもので、インペラに対向する反転面側から見た図である。 図７Ｂは、図７ＡにおけるＦ－Ｆ線断面図である。 図８は、本発明の実施の形態２であるターボ型ポンプを備えた流体供給ユニットの断面側面図である。 図９は、図８に示した流体供給ユニットの要部拡大断面図である。 図１０は、図８に示した流体供給ユニットの要部を示す断面斜視図である。 図１１Ａは、図８に示した流体供給ユニットのターボ型ポンプにおいて流体通路を構成するためのスリーブを示すもので、上流側の端面から下流側を見た図である。 図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＧ－Ｇ線断面図である。 図１２は、図８に示したスリーブを上流側の端面から下流側を見た外観斜視図である。 図１３Ａは、図８に示した流体供給ユニットのターボ型ポンプにおいて縮径部を構成するためのオリフィスプレートを示すもので、インペラに対向する反転面側から見た図である。 図１３Ｂは、図１３ＡにおけるＨ－Ｈ線断面図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明に係るターボ型ポンプ及び流体供給ユニットの好適な実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
　図１、図２は、本発明の実施の形態１であるターボ型ポンプを備えた流体供給ユニットを示すものである。ここで例示する流体供給ユニットは、作業機械において各種油圧機器に油を供給するための油圧ポンプユニットであり、ケース１とポートブロック２とによって構成されるユニット本体３の内部に入力シャフト１０を備えている。入力シャフト１０は、一端部がケース１の外部に露出する一方、他端部がポートブロック２の内部に収容された状態で軸受１１，１２を介してユニット本体３に支持してあり、軸心Ｃを中心として回転することが可能である。図には明示していないが、この入力シャフト１０の一端部には、作業機械に搭載されたエンジンや電動機等の駆動源が連結してある。
　ユニット本体３においてケース１に構成される中空部１ａには、シリンダブロック２０が配設してある。シリンダブロック２０は、容積型ポンプである可変容量型斜板ピストンポンプを構成するためのもので、中心部を貫通する入力シャフト１０を介してユニット本体３の中空部１ａに配設してある。シリンダブロック２０は、入力シャフト１０との間がスプラインによって連結してあり、入力シャフト１０とともに軸心Ｃを回転軸心として回転することが可能である。
　シリンダブロック２０には、入力シャフト１０の周囲に複数本のシリンダボア２０ａが設けてある。シリンダボア２０ａは、それぞれ入力シャフト１０の軸心Ｃに平行となるように形成した円柱状の空所であり、周方向に沿って互いに等間隔に配置してある。個々のシリンダボア２０ａは、一方の端部がシリンダブロック２０の一方の端面（以下、開放側端面２０ｂという）に開口する一方、他方の端部が細径のシリンダポート２０ｃを介してシリンダブロック２０の他方の端面（以下、摺動端面２０ｄという）に開口している。シリンダボア２０ａのそれぞれには、ピストン２１が配設してある。ピストン２１は、シリンダボア２０ａの軸心に沿って移動可能に嵌合したものである。個々のピストン２１には、シリンダブロック２０の開放側端面２０ｂから突出する端部にピストンシュー２２が装着してある。ピストンシュー２２は、ピストン２１に対して傾動可能に接続したものである。このシリンダブロック２０は、一方の端部がピストンシュー２２を介して斜板２３に摺動可能に当接し、かつ他方の端部がポートブロック２に設けた弁板２４に摺動可能に当接している。
　斜板２３は、入力シャフト１０に対して傾斜した摺接面２３ａを有し、摺接面２３ａを介してピストンシュー２２に当接したものである。ピストンシュー２２を介して斜板２３の摺接面２３ａに当接するピストン２１は、シリンダブロック２０が回転した場合に摺接面２３ａの傾斜に従ってシリンダボア２０ａの内部を往復移動することになる。図には明示していないが、本実施の形態１で例示する油圧ポンプユニットでは、入力シャフト１０に対して摺接面２３ａの傾斜角度を変更することが可能である。摺接面２３ａの傾斜角度を変更した場合には、シリンダブロック２０が回転した際のシリンダボア２０ａに対するピストン２１の往復移動距離が変化することになる。
　弁板２４は、シリンダブロック２０の摺動端面２０ｄに開口するすべてのシリンダポート２０ｃを同時に閉塞することのできる内外径を有した円形状を成すものである。本実施の形態１では、シリンダブロック２０の摺動端面２０ｄが凹状の球面となるように形成してあり、これに隙間なく摺接することができるように弁板２４においてシリンダブロック２０の摺動端面２０ｄに対向する部分が凸状の球面となるように形成してある。
　この弁板２４には、入力シャフト１０の軸心Ｃを中心とした円周上に高圧ポート２４ａ及び低圧ポート２４ｂが設けてある。高圧ポート２４ａ及び低圧ポート２４ｂは、弁板２４を貫通する切欠であり、それぞれに対して隣接する複数のシリンダポート２０ｃが連通可能となるように円弧状に延在したものである。
　一方、ユニット本体３のポートブロック２には、吐出通路３１及び吸込通路（流体通路）３２が設けてある。吐出通路３１は、一端が弁板２４の高圧ポート２４ａに連通するとともに、図示せぬ他端がポートブロック２の外表面に開口するものである。ポートブロック２の外表面に開口する吐出通路３１の開口端部には、各種油圧機器に対して油を供給する油通路（図示せず）が接続してある。吸込通路３２は、入力シャフト１０の軸心Ｃに近接した部分から径方向に沿って直線状に延在するもので、一端が弁板２４の低圧ポート２４ｂに連通し、かつ他端がポートブロック２の外表面に開口している。図からも明らかなように、吸込通路３２は、吐出通路３１に比較して大きな内径を有するように構成してあり、内部にインペラ３４及びスリーブ３５を備えるとともに、開口端部にオリフィスプレート３６を備えている。インペラ３４、スリーブ３５及びオリフィスプレート３６は、上述した可変容量型斜板ピストンポンプの前段に、非容積型ポンプであるターボ型ポンプを構成するためのものである。
　インペラ３４は、図１～図３Ｂに示すように、基端部に支持軸部３４ａを有し、支持軸部３４ａの軸心３４ｂ（回転軸心）を吸込通路３２の軸心３２ａに合致させた状態で支持軸部３４ａを介してポートブロック２に回転可能に配設したものである。インペラ３４には、吸込通路３２の上流に向けて開口する導入口３４ｃを有した円筒部３４ｄが設けてある。円筒部３４ｄの内部には、複数の羽根板部３４ｅが径方向に沿って湾曲状に形成してある。円筒部３４ｄにおいて羽根板部３４ｅの相互間となる部分には、外周面に開口するように複数の吐出口３４ｆが設けてある。
　インペラ３４の基端部には、ドリブンギア１３が設けてある。ドリブンギア１３は、軸心が支持軸部３４ａの軸心３４ｂに合致するように取り付けたベベルギアであり、入力シャフト１０に設けたドライブギア１４に歯合している。ドライブギア１４は、軸心が入力シャフト１０の軸心Ｃに合致するように取り付けたベベルギアであり、入力シャフト１０が回転した場合にドリブンギア１３を介してインペラ３４を増速回転させるように機能するものである。このインペラ３４は、入力シャフト１０が回転した場合にドライブギア１４及びドリブンギア１３の増速比で連動し、複数の羽根板部３４ｅによって吸込通路３２の油を導入口３４ｃから吸引する一方、吸引した油を外周部の吐出口３４ｆから吐出して弁板２４の低圧ポート２４ｂに加圧送給するように機能する。この加圧能力は、インペラ３４の回転数の二乗に比例して高くなる。
　図１、図２に示すように、スリーブ３５は、吸込通路３２の内周面においてインペラ３４よりも上流側に位置する部分に装着することにより、インペラ３４の回転をガイドするとともに、導入口３４ｃへの油の流れをガイドするように機能するものである。本実施の形態１では、スリーブ本体３５ａとフランジ部３５ｂとを有したスリーブ３５を適用している。スリーブ本体３５ａは、断面が円形で、軸心３５ｃが直線状を成すように構成したもので、吸込通路３２の内部に嵌合可能となる外径に形成してある。フランジ部３５ｂは、スリーブ本体３５ａの一端部から外周に向けて延在した平板状を成すものである。このスリーブ３５は、スリーブ本体３５ａを吸込通路３２の内部に挿入し、かつフランジ部３５ｂをポートブロック２の外表面に当接させた状態で、フランジ部３５ｂを介してポートブロック２にネジを螺合することによりポートブロック２に固定してある。
　スリーブ本体３５ａの内周面は、インペラ３４の導入口３４ｃに連絡する下流端部分３５ｄが導入口３４ｃとほぼ同じ内径を有しているとともに、上流側に向けて内径が漸次増大するテーパ状部分３５ｅを有している。スリーブ本体３５ａにおいてもっとも下流側となる端部には、インペラ３４における円筒部３４ｄの端部外周部に摺動可能に嵌合となる外筒部３５ｆが設けてある。
　オリフィスプレート３６は、図１、図２、図４、図５Ａ、図５Ｂに示すように、中心部分にオリフィス孔（縮径部）３６ａを有した平板状を成すもので、オリフィス孔３６ａの軸心３６ｂをスリーブ本体３５ａの軸心３５ｃに合致させた状態でポートブロック２に取り付けてある。オリフィス孔３６ａは、スリーブ本体３５ａにおける上流側の端部よりも小さい内径となるように形成してある。これにより、オリフィスプレート３６をポートブロック２に取り付けた場合には、オリフィスプレート３６がスリーブ本体３５ａの内周側に突出し、スリーブ本体３５ａとの間に反転面４０を構成することになる。すなわち、オリフィスプレート３６及びスリーブ３５を取り付けた状態の吸込通路３２では、オリフィス孔３６ａを通過した後にスリーブ本体３５ａの上流側において内径が一旦増大し、インペラ３４に至るまでの間に漸次内径が減少することになる。本実施の形態１では、インペラ３４の導入口３４ｃよりも小さい内径となるようにオリフィスプレート３６にオリフィス孔３６ａが形成してある。
　反転面４０は、吸込通路３２の軸心３２ａに対して直交するように延在した下流側に向くものである。この反転面４０には、オリフィス孔３６ａの周囲となる部分に複数の反転凹面４１が周方向に沿って互いに等間隔となるように設けてある。反転凹面４１は、内底面が平坦状で反転面４０に平行となるように形成した凹所であり、それぞれの外周端は、スリーブ本体３５ａにおける上流側端部の内周面とほぼ一致している。周方向に隣接する反転凹面４１は、相互間に間隔を確保することで構成される反転隔壁部４２によって互いに隔絶してある。反転隔壁部４２は、反転面４０が露出される部分であり、オリフィス孔３６ａの軸心３６ｂに対して径方向に沿って放射状に延在し、オリフィス孔３６ａにのみ開口するように構成してある。
　図１、図２に示すように、上述の吸込通路３２には、オリフィスプレート３６を介して吸込配管５０が接続してある。吸込配管５０は、図示せぬ油タンクとの間を接続するものである。本実施の形態１では、オリフィス孔３６ａよりも大きく、スリーブ本体３５ａにおける上流側端部の内周面とほぼ一致した内径を有する吸込配管５０が接続してある。
　上記のように構成した油圧ポンプユニットでは、図示せぬ駆動源の回転によって入力シャフト１０が回転すると、シリンダブロック２０の回転に伴ってピストン２１が往復移動する。これにより、吸込配管５０、オリフィス孔３６ａ、スリーブ本体３５ａ、インペラ３４、弁板２４の低圧ポート２４ｂを通じてシリンダボア２０ａに吸い込まれた油が弁板２４の高圧ポート２４ａ、吐出通路３１、油通路（図示せず）を通じて各種油圧機器に供給されることになる。
　この間、吸込通路３２においては、ドライブギア１４、ドリブンギア１３を介して増速回転するインペラ３４が、吸込配管５０から弁板２４の低圧ポート２４ｂに至るまでの間に油の圧力を高めるように機能するため、可変容量型斜板ピストンポンプでのポンプ吸込性能を向上させることができる。
　ここで、入力シャフト１０が駆動源の回転変動により定格回転数よりも高速で回転している場合や可変容量側斜板ピストンポンプの斜板２３が小さい傾斜角度に設定されて運転している場合等のように、インペラ３４の流体加圧供給能力に対して下流側の消費流量が少ない状況下（以下、単に供給過剰運転時という）では、吸込通路３２の圧力が上昇することになり、インペラ３４の吐出口３４ｆを通過した油が再び吐出口３４ｆを通ってスリーブ本体３５ａに旋回状に逆流し、これに起因してサージングが発生する原因となり得る。また、スリーブ本体３５ａや吸込配管５０において旋回状の逆流が発達した場合には、中心部の圧力降下によって逆流にキャビテーションが発生し（以下、単に逆流渦キャビテーションという）、安定した運転が困難となる事態を招来するおそれもある。
　しかしながら、上述の油圧ポンプユニットによれば、スリーブ本体３５ａに発生した逆流がオリフィスプレート３６に当接することで反転することになり、上述の問題を招来するおそれがなくなる。すなわち、供給過剰運転時にスリーブ本体３５ａに生じた旋回状の油の逆流は、遠心力によってテーパ状部分３５ｅに滑らかに導入され、オリフィスプレート３６に当接することで反転する。オリフィスプレート３６で反転した油は、吸込配管５０からオリフィス孔３６ａに流入した油に合流して下流のインペラ３４の導入口３４ｃに向かう流れを加速することになる。従って、供給過剰運転時であっても、サージングが発生する問題や逆流渦キャビテーションが発生して運転が不安定となる等の問題を防止することが可能となる。
　特に、実施の形態１では、オリフィスプレート３６の反転面４０に反転凹面４１及び反転隔壁部４２を設けているため、反転凹面４１に当接した油が反転隔壁部４２によって周方向に拡散する事態が制限され、オリフィス孔３６ａに向けて送給されることになる。これにより、スリーブ本体３５ａのテーパ状部分３５ｅに導入された油の逆流がオリフィスプレート３６において効率良く反転されることになり、供給過剰運転時においてインペラ３４による油の加圧送給性能及び可変容量型斜板ピストンポンプでのポンプ吸込性能を向上させることが可能となる。
　なお、上述した実施の形態１では、オリフィスプレート３６の反転隔壁部４２を放射状に設けているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６、図７Ａ、図７Ｂに示す変形例のオリフィスプレート１３６のように、オリフィス孔（縮径部）１３６ａの軸心１３６ｂを通過する半径に対して外周側から内周側に向かうに従ってインペラ３４の回転方向（矢印Ａ）に傾斜（角度：θ）するように反転隔壁部１４２を設けるようにしても良い（図７Ａ参照）。すなわち、スリーブ本体３５ａに生じる油の逆流は、インペラ３４の回転方向Ａと同方向に旋回状となる。このため、この逆流の旋回方向に沿って反転隔壁部１４２が延在するように設けることで油が反転凹面１４１に当接した際にオリフィス孔１３６ａに向いた中心側への油の流れがスムーズとなり、上述の作用効果が一層顕著となることを期待することができる。なお、この変形例のオリフィスプレート１３６は、実施の形態１で例示した油圧ポンプユニットのオリフィスプレート３６に代えて適用することを前提に構成したものである。また、反転凹面１４１は、オリフィスプレート１３６の反転面１４０に周方向に沿って互いに等間隔となるように設けてあり、内底面が平坦状で反転面１４０に平行となるように形成したものである点は実施の形態１と同様である。
　また、上述した実施の形態１及び変形例では、反転凹面として内底面が平坦状のものを例示しているが、本発明はこれに限定されず、以下に示す実施の形態２のように、内底面が湾曲状となる反転凹面を設けるようにしても良い。
（実施の形態２）
　図８～図１０は、実施の形態２であるターボ型ポンプを備えた流体供給ユニットを示すものである。ここで例示する流体供給ユニットは、実施の形態１と同様、作業機械において各種油圧機器に油を供給するための油圧ポンプユニットであり、実施の形態１とはスリーブ２３５及びオリフィスプレート２３６の構成が主に異なったものである。以下においては、実施の形態１との相違点について主に説明し、共通する構成については同一の符号を付すこととする。
　図９～図１１Ｂに示すように、スリーブ２３５は、吸込通路３２の内周面においてインペラ３４よりも上流側に位置する部分に装着することにより、インペラ３４の回転をガイドするとともに、導入口３４ｃへの油の流れをガイドするように機能するものである。本実施の形態２では、スリーブ本体２３５ａとフランジ部２３５ｂとを有したスリーブ２３５を適用している。スリーブ本体２３５ａは、図８～図１２に示すように、断面が円形で、軸心２３５ｃが直線状を成すように構成したもので、吸込通路３２の内部に嵌合可能となる外径に形成してある。フランジ部２３５ｂは、スリーブ本体２３５ａの一端部から外周に向けて延在した平板状を成すものである。このスリーブ２３５は、スリーブ本体２３５ａを吸込通路３２の内部に挿入し、かつフランジ部２３５ｂをポートブロック２の外表面に当接させた状態で、フランジ部２３５ｂを介してポートブロック２にネジを螺合することによりポートブロック２に固定してある。
　スリーブ本体２３５ａの内周面２３５ｄは、上流側に位置する端部がインペラ３４の導入口３４ｃよりも大きな内径を有するように構成してある一方、下流側に向けて内径が漸次減少するように延在したテーパ状を成している。スリーブ本体２３５ａにおいてもっとも下流側に位置する端部には、インペラ３４の外周部に摺動可能に嵌合となる外筒部２３５ｅが設けてある。スリーブ本体２３５ａにおいてもっとも上流側に位置する端部には、内周面よりも内径の大きな口広部２３５ｆが形成してある。スリーブ本体２３５ａの内周面２３５ｄにおいてインペラ３４の導入口３４ｃに連絡する下流端部分２３５ｇは、導入口３４ｃとほぼ同じ内径となるように形成してある。
　また、スリーブ本体２３５ａの内周面２３５ｄには、複数の整流溝２３５ｈが周方向に沿って互いに等間隔となるように並設してある。整流溝２３５ｈは、円柱の凹状を成し、それぞれの軸心がスリーブ本体２３５ａの軸心２３５ｃに沿って直線状に延在するように形成したものである。より詳細に説明すると、整流溝２３５ｈには、円柱の凹状を成す部分の上下にそれぞれ凹球面状部分が設けてある。スリーブ本体２３５ａにおいて整流溝２３５ｈの相互間となる部分には、間隔を確保することによって前段隔壁部２３５ｊが構成してある。前段隔壁部２３５ｊは、スリーブ本体２３５ａの内周面２３５ｄが露出される部分であり、スリーブ本体２３５ａの軸心２３５ｃに沿って直線状に延在している。図からも明らかなように、整流溝２３５ｈの上流端部は、それぞれの凹球面状部分が口広部２３５ｆにおいて互いに連通している。整流溝２３５ｈの下流端部は、インペラ３４の導入口３４ｃに連絡する下流端部分２３５ｇから上流側に間隔を確保した位置で個々の凹球面状部分が個別に終端している。
　オリフィスプレート２３６は、図９、図１０、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、中心部分に円板状の厚板部分２３６ａを有するとともに、厚板部分２３６ａの周囲に薄板部分２３６ｂを有したもので、厚板部分２３６ａをスリーブ２３５の口広部２３５ｆに挿入し、かつ薄板部分２３６ｂをスリーブ２３５のフランジ部２３５ｂに重ね合わせた状態でポートブロック２に取り付けてある。オリフィスプレート２３６には、厚板部分２３６ａの中心部にオリフィス孔（縮径部）２３６ｃが設けてある。オリフィス孔２３６ｃは、スリーブ本体２３５ａにおける上流側の端部よりも小さい内径となるように形成してある。これにより、オリフィスプレート２３６をポートブロック２に取り付けた場合には、オリフィスプレート２３６がスリーブ本体２３５ａの内周側に突出し、スリーブ本体２３５ａの内部に反転面２４０を構成することになる。すなわち、オリフィスプレート２３６及びスリーブ２３５を取り付けた状態の吸込通路３２では、オリフィス孔２３６ｃを通過した後にスリーブ本体２３５ａにおいて内径が一旦増大し、インペラ３４に至るまでの間に漸次内径が減少することになる。本実施の形態２では、インペラ３４の導入口３４ｃと同一の内径となるようにオリフィスプレート２３６にオリフィス孔２３６ｃが形成してある。
　反転面２４０は、吸込通路３２の軸心３２ａに対して直交するように延在した下流側に向くものである。この反転面２４０には、オリフィス孔２３６ｃの周囲となる部分に複数の反転凹面２４１が周方向に沿って互いに等間隔となるように設けてある。反転凹面２４１は、上流側に向けて凸となる球の凹状に形成したものである。図９に示すように、それぞれの反転凹面２４１は、湾曲の中心である球の中心２４１ａがオリフィス孔２３６ｃと口広部２３５ｆとの間に位置し、オリフィス孔２３６ｃの軸心２３６ｄに向けて漸次下流側（図９において上方側）となるように湾曲した部分を有している。図９～図１１Ｂ、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、厚板部分２３６ａにおいて反転凹面２４１の相互間となる部分には、間隔を確保することによって反転隔壁部２４２が構成してある。反転隔壁部２４２は、反転面２４０が露出される部分であり、オリフィス孔２３６ｃの軸心２３６ｄに対して径方向に沿って放射状に延在している。本実施の形態２では、スリーブ本体２３５ａに形成した前段隔壁部２３５ｊに対応する位置に前段隔壁部２３５ｊと同じ数だけ反転隔壁部２４２がオリフィスプレート２３６に設けてある。
　上記のように構成した油圧ポンプユニットでは、図示せぬ駆動源の回転によって入力シャフト１０が回転すると、シリンダブロック２０の回転に伴ってピストン２１が往復移動する。これにより、吸込配管５０、オリフィス孔２３６ｃ、スリーブ本体２３５ａ、インペラ３４、弁板２４の低圧ポート２４ｂを通じてシリンダボア２０ａに吸い込まれた油が弁板２４の高圧ポート２４ａ、吐出通路３１、油通路（図示せず）を通じて各種油圧機器に供給されることになる。
　この間、吸込通路３２においては、ドライブギア１４、ドリブンギア１３を介して増速回転するインペラ３４が、吸込配管５０から弁板２４の低圧ポート２４ｂに至るまでの間に油の圧力を高めるように機能するため、可変容量型斜板ピストンポンプでのポンプ吸込性能を向上させることができる。
　しかも、上述の油圧ポンプユニットによれば、入力シャフト１０が高速で回転する等の供給過剰運転時においてスリーブ本体２３５ａに旋回状の逆流が発生した場合にも、内周面２３５ｄに設けた前段隔壁部２３５ｊによって逆流の旋回が抑制され、その後に反転面２４０に当接することで反転することになる。すなわち、供給過剰運転時にスリーブ本体２３５ａに生じた油の旋回状の逆流は、前段隔壁部２３５ｊに当接することにより軸方向の流れに整流された後、オリフィスプレート２３６の反転面２４０に当接することで反転し、吸込配管５０からオリフィス孔２３６ｃに流入した油に合流して下流のインペラ３４の導入口３４ｃに向かう流れを加速することになる。従って、供給過剰運転時であっても、サージングが発生する問題や逆流渦キャビテーションが発生して運転が不安定となる等の問題を防止することが可能となる。
　特に、実施の形態２では、前段隔壁部２３５ｊの間に整流溝２３５ｈとして円柱の凹状を成し、さらにその上下両端部に凹球面状部分を設けているため、逆流する油の入射角度によらず、旋回状となっている油の流れを効率良く整流溝２３５ｈに導入してスリーブ２３５の軸方向に沿った流れに整えることができるようになる。さらに、オリフィスプレート２３６の反転面２４０に球状の反転凹面２４１を設けているため、整流溝２３５ｈを通過した後の油の流れを乱すことなくスリーブ本体２３５ａの軸心２３５ｃに向けて下流側へガイドすることができ、逆流した油がオリフィスプレート２３６を越えて上流側の吸込配管５０まで到達する事態を確実に防止することができるようになる。
　また、オリフィスプレート２３６には、反転凹面２４１の相互間に反転隔壁部２４２が設けてある。このため、反転面２４０に当接した油は、反転隔壁部２４２によって周方向への拡散が制限された状態でスリーブ本体２３５ａの軸心２３５ｃに向けてガイドされることになる。これにより、スリーブ本体２３５ａに到達した油の逆流がオリフィスプレート２３６において効率良く反転されることになり、供給過剰運転時においてインペラ３４による油の加圧送給性能及び可変容量型斜板ピストンポンプでのポンプ吸込性能を向上させることが可能となる。
　なお、上述した実施の形態１、変形例、実施の形態２では、可変容量型斜板ピストンポンプの前段に構成されるターボ型ポンプを例示しているが、必ずしもこれに限らず、インペラを含むターボ型ポンプによって直接油圧機器等の負荷に対して油を供給するように構成しても良い。流体としては必ずしも油である必要はなく、その他の液体や気体であっても良い。ターボ型ポンプを駆動する駆動源としては、油圧モータやタービン、風車、水車であっても構わない。
　また、上述した実施の形態１、変形例、実施の形態２では、吸込配管の内径に対してオリフィス孔の内径を小さく構成しているため、吸込配管を通過した油は、オリフィスプレートを通過する際に絞られた後、スリーブ本体の上流部において膨張されることになる。このため、上述の油圧ポンプユニットによれば、オリフィスプレートの反転凹面によって反転された油が、スリーブ本体の上流において膨張される油に沿って流れることになり、逆流渦キャビテーションが発生する事態を招来する懸念がない。しかしながら、オリフィスプレートのオリフィス孔と吸込配管の内径との関係は、上述の例に限らず、例えばオリフィス孔と吸込配管とを同じ内径となるように構成しても良い。
　さらに、上述した実施の形態１、変形例、実施の形態２では、スリーブ本体においてオリフィスプレートに接続される上流側部分の内径を下流側部分よりも大径となるようにテーパ状に構成しているが、必ずしもこれに限定されない。なお、実施の形態２のように、スリーブ本体をテーパ状に構成した場合には、オリフィス孔の内径をインペラの導入口と同一の寸法に設定することが可能となり、吸込配管を流れる油に圧力損失が生じる事態を防止することができる等の作用効果を奏することができる。
　またさらに、上述した実施の形態２では、反転面に球状の反転凹面を設けるようにしているが、必ずしも球状である必要はなく、例えば外周側から内周側に向けてのみ湾曲するように円柱の凹状を成す反転凹面を設けるようにしても良い。この場合にも、湾曲の中心である円柱の軸心が、縮径部であるオリフィス孔よりも外周側に位置するように反転凹面を設けることが好ましい。また、スリーブ本体の内周面に円柱状の凹面を成す整流溝及び前段隔壁部を設けるようにしているが、必ずしも整流溝及び前段隔壁部を設ける必要はない。逆に、実施の形態１及び変形例においてスリーブ本体の内周面に整流溝や前段隔壁部を設けても良い。
　また、上述した実施の形態１、変形例、実施の形態２では、反転隔壁部を周方向に沿って等間隔となるように設けているが、必ずしも反転隔壁部を等間隔に設ける必要はない。さらに、反転隔壁部を非等間隔に設ける場合には、必ずしも反転凹面を互いに同一の大きさとなるように設ける必要はなく、例えば反転隔壁部の間隔に応じて反転凹面の大きさを変化させるように構成しても構わない。
　　２　　　ポートブロック
　３２　　　吸込通路
　３４　　　インペラ
　３５，２３５　　　スリーブ
　３５ａ，２３５ａ　　　スリーブ本体
２３５ｈ　　　整流溝
２３５ｊ　　　前段隔壁部
　３６，１３６，２３６　　　オリフィスプレート
　３６ａ，１３６ａ，２３６ｃ　　　オリフィス孔
　４０，１４０，２４０　　　反転面
　４１，１４１，２４１　　　反転凹面
　４２，１４２，２４２　　　反転隔壁部

Claims (11)

  1. 　流体通路に設けたインペラの回転により前記流体通路の下流に流体を加圧送給するターボ型ポンプであって、
    　前記流体通路において前記インペラよりも上流側に位置する部分には、下流側に向いた反転面を形成する状態で内径を減少させる縮径部が設けられ、前記反転面には流体の周方向への流れを制限する反転隔壁部が設けられていることを特徴とするターボ型ポンプ。
  2. 　前記反転隔壁部は、前記流体通路の周方向に沿って互いに間隔を確保して複数設けられ、前記縮径部の軸心に対して放射状に延在していることを特徴とする請求項１に記載のターボ型ポンプ。
  3. 　前記反転隔壁部は、前記流体通路の周方向に沿って互いに間隔を確保して複数設けられ、前記縮径部の軸心を通過する半径に対して外周側から内周側に向かうに従って前記インペラの回転方向に傾斜するように延在していることを特徴とする請求項１に記載のターボ型ポンプ。
  4. 　前記反転隔壁部は、前記流体通路の周方向に沿って互いに間隔を確保して複数設けられ、
    　前記反転隔壁部の相互間には、前記流体通路の外周側から内周側に向けて湾曲状となる反転凹面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のターボ型ポンプ。
  5. 　前記反転凹面は、湾曲の中心が前記縮径部よりも外周側に位置するように設けられていることを特徴とする請求項４に記載のターボ型ポンプ。
  6. 　前記反転凹面は、球状を成すように形成されていることを特徴とする請求項４に記載のターボ型ポンプ。
  7. 　前記流体通路において前記縮径部と前記インペラとの間に位置する部分の内周面には、流体の周方向への流れを制限する前段隔壁部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のターボ型ポンプ。
  8. 　前記反転隔壁部は、前記流体通路の周方向に沿って互いに間隔を確保して複数設けられ、
    　前記反転隔壁部の相互間には、前記流体通路の外周側から内周側に向けて湾曲状となる反転凹面が設けられ、
    　前記流体通路において前記縮径部と前記インペラとの間に位置する部分は、前記インペラの回転軸心に沿って直線状に延在し、
    　前記前段隔壁部は、前記反転隔壁部に対応した位置に設けられ、
    　前記前段隔壁部の相互間には、円柱の凹状を成す整流溝が設けられていることを特徴とする請求項７に記載のターボ型ポンプ。
  9. 　前記流体通路において前記縮径部と前記インペラとの間に位置する部分は、上流側に向けて内径が漸次増大するようにテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のターボ型ポンプ。
  10. 　前記流体通路において前記インペラに連絡する部分の内径は、前記縮径部の内径と一致していることを特徴とする請求項９に記載のターボ型ポンプ。
  11. 　請求項１～請求項１０のいずれか一つに記載されたターボ型ポンプと、前記流体通路において前記インペラよりも下流側に位置する部分に接続された容積型ポンプとを備えることを特徴とする流体供給ユニット。
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