JP3025295B2 - ターボ形ポンプ - Google Patents
ターボ形ポンプInfo
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- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 15
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- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
- F04D29/046—Bearings
- F04D29/048—Bearings magnetic; electromagnetic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/021—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling
- F04D13/024—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling a magnetic coupling
-
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D13/0666—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the motor being of the plane gap type
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/426—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
- F04D29/4293—Details of fluid inlet or outlet
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ターボ形ポンプに関し、特に、流体を送
るためのロータ（インペラ）を磁気的作用により非接触
で支持し、回転させることによりポンプ作用を行なわせ
るようなターボ形ポンプに関するものである。
るためのロータ（インペラ）を磁気的作用により非接触
で支持し、回転させることによりポンプ作用を行なわせ
るようなターボ形ポンプに関するものである。
［発明の背景技術］ 本願の出願人は、特願平２−22849号において、流体
の澱みを少なくするために、インペラの軸をなくし、イ
ンペラ本体を非制御式磁気軸受と制御式磁気軸受とによ
り、ケーシング内の所定位置に保持するようにしたクリ
ーンポンプを提案した。このポンプには、第５図に示す
ように、インペラ31の外周部に流体の速度エネルギを圧
力エネルギに変換するために流体の通路断面積が次第に
広くなった１つの渦巻室32が設けられている。インペラ
31が回転すると、流体は吸入口33から吸入され渦巻室32
を経て、吐出口34から吐出される。
の澱みを少なくするために、インペラの軸をなくし、イ
ンペラ本体を非制御式磁気軸受と制御式磁気軸受とによ
り、ケーシング内の所定位置に保持するようにしたクリ
ーンポンプを提案した。このポンプには、第５図に示す
ように、インペラ31の外周部に流体の速度エネルギを圧
力エネルギに変換するために流体の通路断面積が次第に
広くなった１つの渦巻室32が設けられている。インペラ
31が回転すると、流体は吸入口33から吸入され渦巻室32
を経て、吐出口34から吐出される。
［発明が解決しようとする課題］ この発明の背景となるポンプでは、上述のごとく、イ
ンペラのまわりに１つの渦巻室が設けられているので、
渦巻室内でインペラが回転すると、インペラに半径方向
の偏荷重が作用する。この偏荷重が小さければ、磁束の
剪断力の作用により、インペラは中心軸のまわりに安定
して回転するが、偏荷重が大きくなると、非制御式磁気
軸受は半径方向、軸方向とも支持剛性が低いため、イン
ペラの回転軸が偏荷重の佐用によって移動し、回転が不
安定になりインペラがケーシングの内壁に接触するおそ
れがあった。
ンペラのまわりに１つの渦巻室が設けられているので、
渦巻室内でインペラが回転すると、インペラに半径方向
の偏荷重が作用する。この偏荷重が小さければ、磁束の
剪断力の作用により、インペラは中心軸のまわりに安定
して回転するが、偏荷重が大きくなると、非制御式磁気
軸受は半径方向、軸方向とも支持剛性が低いため、イン
ペラの回転軸が偏荷重の佐用によって移動し、回転が不
安定になりインペラがケーシングの内壁に接触するおそ
れがあった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、流体を送るた
めのインペラ等の回転体に偏荷重が作用しないようにし
たターボ形ポンプを提供することである。
めのインペラ等の回転体に偏荷重が作用しないようにし
たターボ形ポンプを提供することである。
［課題を解決するための手段］ この発明は、流体を送るためのロータと、該ロータを
内蔵し、かつ流体の吸入口および吐出口を有し、渦巻室
を持つ非磁性材料からなるハウジングと、該ハウジング
外に設けられた回転駆動手段と、ハウジングを介してロ
ータと回転駆動手段とを磁気的にカップリングするため
のカップリング手段とを備え、さらに、ロータの端面に
配置された磁性部材と、該磁性部材に対向するようにし
てハウジングに取付けられた電磁石とを含む制御式磁気
軸受とを備えたターボ形ポンプであり、上記ロータは、
上記回転駆動手段によって一方の面に作用する磁気力
と、上記制御式磁気軸受によって他方の面に与えられる
磁気力とによって、釣り合わせた状態で上記ハウジング
から非接触で支持され、上記渦巻室は複数個設けられ、
渦巻室の個数をｎ個とすると、各渦巻室はロータの回転
軸を中心として互いに360゜/nの角度をなすように配置
されている。
内蔵し、かつ流体の吸入口および吐出口を有し、渦巻室
を持つ非磁性材料からなるハウジングと、該ハウジング
外に設けられた回転駆動手段と、ハウジングを介してロ
ータと回転駆動手段とを磁気的にカップリングするため
のカップリング手段とを備え、さらに、ロータの端面に
配置された磁性部材と、該磁性部材に対向するようにし
てハウジングに取付けられた電磁石とを含む制御式磁気
軸受とを備えたターボ形ポンプであり、上記ロータは、
上記回転駆動手段によって一方の面に作用する磁気力
と、上記制御式磁気軸受によって他方の面に与えられる
磁気力とによって、釣り合わせた状態で上記ハウジング
から非接触で支持され、上記渦巻室は複数個設けられ、
渦巻室の個数をｎ個とすると、各渦巻室はロータの回転
軸を中心として互いに360゜/nの角度をなすように配置
されている。
［作用］ この発明では、渦巻室が複数個設けられ、かつ各渦巻
室が流体を送るためのロータの回転軸を中心として対称
に配置されているため、ロータに偏荷重が作用すること
がなく、ロータは安定して回転することができる。ま
た、ロータは制御式磁気軸受によってハウジングから非
接触で支持されているため、非制御式磁気軸受のみによ
って支持されている場合に比べて、ロータの軸方向の支
持剛性を高くすることが可能となり、仮にロータに軸方
向の荷重が加わった場合でも、ロータは安定して回転し
続けることが可能となる。
室が流体を送るためのロータの回転軸を中心として対称
に配置されているため、ロータに偏荷重が作用すること
がなく、ロータは安定して回転することができる。ま
た、ロータは制御式磁気軸受によってハウジングから非
接触で支持されているため、非制御式磁気軸受のみによ
って支持されている場合に比べて、ロータの軸方向の支
持剛性を高くすることが可能となり、仮にロータに軸方
向の荷重が加わった場合でも、ロータは安定して回転し
続けることが可能となる。
［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例のターボ形ポンプの渦巻
室の構造を模式的に示す断面図である。第１図におい
て、インペラ１の外周に対称的に設けられた２つの渦巻
室21,22には、それぞれ吐出口3,4が設けられる。吐出口
3,4はインペラ１の中心軸に対して対称的に配置されて
いる。また、インペラ１の中心軸の位置には、吸入口５
が設けられる。インペラ１が回転すると、流体は吸入口
５から吸入され、流路の断面積が次第に広くなった渦巻
室21,22を通り、吐出口３および４から吐出されるよう
になっている。
室の構造を模式的に示す断面図である。第１図におい
て、インペラ１の外周に対称的に設けられた２つの渦巻
室21,22には、それぞれ吐出口3,4が設けられる。吐出口
3,4はインペラ１の中心軸に対して対称的に配置されて
いる。また、インペラ１の中心軸の位置には、吸入口５
が設けられる。インペラ１が回転すると、流体は吸入口
５から吸入され、流路の断面積が次第に広くなった渦巻
室21,22を通り、吐出口３および４から吐出されるよう
になっている。
第１図では、２つの渦巻室が設けられているが、渦巻
室は３個以上設けられていてもよい。その場合には、ｎ
個の各渦巻室は互いに360度/nの角度をなすように設け
られる。
室は３個以上設けられていてもよい。その場合には、ｎ
個の各渦巻室は互いに360度/nの角度をなすように設け
られる。
一方、第２図に示すように２つの渦巻室23,24を形成
し、渦巻室の出口で合流させるようにすると、外観はス
マートになる。第１の渦巻室23と第２の渦巻室24は同一
形状であり、インペラに作用する力はバランスしてい
る。第２の渦巻室24は、Ｐ点において吐出口側にのびる
流路25に接続されており、その出口において第１の渦巻
室23に合流するようになっている。流路25は、渦巻室の
最大流路断面積よりも大きな断面積を有するようにし、
流路抵抗が小さくなるようにしている。
し、渦巻室の出口で合流させるようにすると、外観はス
マートになる。第１の渦巻室23と第２の渦巻室24は同一
形状であり、インペラに作用する力はバランスしてい
る。第２の渦巻室24は、Ｐ点において吐出口側にのびる
流路25に接続されており、その出口において第１の渦巻
室23に合流するようになっている。流路25は、渦巻室の
最大流路断面積よりも大きな断面積を有するようにし、
流路抵抗が小さくなるようにしている。
吐出口や渦巻室が上記のような形態を有しているた
め、外部からの磁気的作用により非接触で支持されてい
るインペラに働く半径方向の力が釣合うので、インペラ
の回転軸の位置が移動することなく、インペラは安定し
て回転する。従って、インペラを軸支する必要は全くな
くなる。
め、外部からの磁気的作用により非接触で支持されてい
るインペラに働く半径方向の力が釣合うので、インペラ
の回転軸の位置が移動することなく、インペラは安定し
て回転する。従って、インペラを軸支する必要は全くな
くなる。
第３図はこの発明の一実施例のターボ形ポンプの構成
を示す断面図である。第３図において、ポンプ10のケー
シング11内には、インペラ１が設けられる。ケーシング
11は非磁性部材からなる。インペラ１は、非制御式磁気
軸受を構成する永久磁石12を有する非磁性部材13と、制
御式磁気軸受のロータに相当する軟鉄部材14がリベット
などで結合されてつくられている。また、この軟鉄部材
14は表面処理され、錆などが生じないように考慮されて
いる。永久磁石12はインペラ１の円周方向に分割されて
おり、互いに隣接する磁石の磁界の方向が逆方向となる
ように着磁されている。インペラ１の永久磁石12を有す
る側に対向するようにして、ケーシング11外部には軸15
に軸支されたロータ16が設けられる。ロータ16は図示し
ないモータにより駆動され、軸15を中心軸として回転す
る。ロータ16には、インペラ１の永久磁石12に対向し、
かつ吸引力が作用するようにインペラ側と同数の永久磁
石17が取付けられている。
を示す断面図である。第３図において、ポンプ10のケー
シング11内には、インペラ１が設けられる。ケーシング
11は非磁性部材からなる。インペラ１は、非制御式磁気
軸受を構成する永久磁石12を有する非磁性部材13と、制
御式磁気軸受のロータに相当する軟鉄部材14がリベット
などで結合されてつくられている。また、この軟鉄部材
14は表面処理され、錆などが生じないように考慮されて
いる。永久磁石12はインペラ１の円周方向に分割されて
おり、互いに隣接する磁石の磁界の方向が逆方向となる
ように着磁されている。インペラ１の永久磁石12を有す
る側に対向するようにして、ケーシング11外部には軸15
に軸支されたロータ16が設けられる。ロータ16は図示し
ないモータにより駆動され、軸15を中心軸として回転す
る。ロータ16には、インペラ１の永久磁石12に対向し、
かつ吸引力が作用するようにインペラ側と同数の永久磁
石17が取付けられている。
一方、インペラ１の軟鉄部材14を有する側に対向する
ようにして、ケーシング11には、永久磁石12,17の吸引
力と釣合って、インペラ１をケーシング11の中心に保持
するように作用する電磁石18が取付けられる。電磁石18
は、たとえば４個設けられる。電磁石間には、位置セン
サ（図示せず）が設けられる。この位置センサにより、
電磁石18と軟鉄部材14との隙間の間隔が検知され、この
検出力はコイル19に与えられる電力を制御する制御部
（図示せず）にフィードバックされる。これにより、イ
ンペラの軸方向の位置制御が行なわれ、インペラ１はケ
ーシング11の中心に保持される。
ようにして、ケーシング11には、永久磁石12,17の吸引
力と釣合って、インペラ１をケーシング11の中心に保持
するように作用する電磁石18が取付けられる。電磁石18
は、たとえば４個設けられる。電磁石間には、位置セン
サ（図示せず）が設けられる。この位置センサにより、
電磁石18と軟鉄部材14との隙間の間隔が検知され、この
検出力はコイル19に与えられる電力を制御する制御部
（図示せず）にフィードバックされる。これにより、イ
ンペラの軸方向の位置制御が行なわれ、インペラ１はケ
ーシング11の中心に保持される。
インペラ１に重力等により半径方向の力が作用して
も、永久磁石12および永久磁石17間の磁束の剪断力およ
び電磁石18と軟鉄部材14との間の磁束（第３図に破線で
示す）の剪断力が作用するため、インペラ１はケーシン
グ11の中心に保持される。
も、永久磁石12および永久磁石17間の磁束の剪断力およ
び電磁石18と軟鉄部材14との間の磁束（第３図に破線で
示す）の剪断力が作用するため、インペラ１はケーシン
グ11の中心に保持される。
このようにして、磁気的に支持された状態で、ロータ
16が回転すると、永久磁石12と永久磁石17が磁気カップ
リングを構成し、インペラ１が回転し、流体は吸入口20
から吸入され、吐出口へ送られる。渦巻室および吐出口
は第１図で示したように設けられているので、インペラ
１に偏荷重が作用することはない。
16が回転すると、永久磁石12と永久磁石17が磁気カップ
リングを構成し、インペラ１が回転し、流体は吸入口20
から吸入され、吐出口へ送られる。渦巻室および吐出口
は第１図で示したように設けられているので、インペラ
１に偏荷重が作用することはない。
また、流入口中心部の流れ26は中心軸方向の力を有す
るが、流れが半径方向のみとなるように整流ガイド27が
設けられているので、インペラには流れによる軸方向力
は作用しない。
るが、流れが半径方向のみとなるように整流ガイド27が
設けられているので、インペラには流れによる軸方向力
は作用しない。
インペラ１はケーシング11の薄壁によって、完全に外
部から隔離されているため、ポンプ流入口からの流体に
外部から異物が入ることは皆無であり、ポンプ10から吐
出される流体はクリーンな状態を保持する。
部から隔離されているため、ポンプ流入口からの流体に
外部から異物が入ることは皆無であり、ポンプ10から吐
出される流体はクリーンな状態を保持する。
第４図には、参考例として、吐出口が円周の360゜に
わたって開放された渦巻室のないターボ形ポンプが示さ
れている。第４図に示すポンプでは、渦巻室がないの
で、流れの対称性は満たされている。このポンプは流体
を撹拌する機能を有している。
わたって開放された渦巻室のないターボ形ポンプが示さ
れている。第４図に示すポンプでは、渦巻室がないの
で、流れの対称性は満たされている。このポンプは流体
を撹拌する機能を有している。
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、複数個の渦巻室が
流体を送るためのロータ（インペラ）の回転軸を中心と
して対称に配置されているので、ロータに偏荷重が作用
することがなく、ロータは安定して回転することができ
る。また、ロータは制御式磁気軸受によってハウジング
から非接触で支持されているため、非制御式磁気軸受の
みによって支持されている場合に比べて、ロータの軸方
向の支持剛性を高くすることが可能となり、仮にロータ
に軸方向の荷重が加わった場合でも、ロータは安定して
回転を続けることが可能となる。
流体を送るためのロータ（インペラ）の回転軸を中心と
して対称に配置されているので、ロータに偏荷重が作用
することがなく、ロータは安定して回転することができ
る。また、ロータは制御式磁気軸受によってハウジング
から非接触で支持されているため、非制御式磁気軸受の
みによって支持されている場合に比べて、ロータの軸方
向の支持剛性を高くすることが可能となり、仮にロータ
に軸方向の荷重が加わった場合でも、ロータは安定して
回転を続けることが可能となる。
第１図はこの発明の一実施例のターボ形ポンプの渦巻室
の構造を模式的に示す断面図である。第２図はこの発明
の一実施例としてのターボ形ポンプの渦巻室の形状の一
例を示す断面図である。第３図はこの発明の一実施例と
してのターボ形ポンプの構成を示す断面図である。第４
図は参考例としてのターボ形ポンプを示す断面図であ
る。第５図はこの発明の背景となるターボ形ポンプにお
ける渦巻室の構造を模式的に示す断面図である。 図において、１はインペラ、３および４は吐出口、５お
よび20は吸入口、11はケーシング、12および17は永久磁
石、14は軟鉄部材、16はロータ、18は電磁石、21,22,23
および24は渦巻室を示す。
の構造を模式的に示す断面図である。第２図はこの発明
の一実施例としてのターボ形ポンプの渦巻室の形状の一
例を示す断面図である。第３図はこの発明の一実施例と
してのターボ形ポンプの構成を示す断面図である。第４
図は参考例としてのターボ形ポンプを示す断面図であ
る。第５図はこの発明の背景となるターボ形ポンプにお
ける渦巻室の構造を模式的に示す断面図である。 図において、１はインペラ、３および４は吐出口、５お
よび20は吸入口、11はケーシング、12および17は永久磁
石、14は軟鉄部材、16はロータ、18は電磁石、21,22,23
および24は渦巻室を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−289291（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−91503（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−90496（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−75583（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−117672（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】液体を送るためのロータと、 前記ロータを内蔵し、かつ液体の流入口および吐出口を
有し、渦巻室を持つ非磁性材料からなるハウジングと、 前記ハウジング外に設けられた回転駆動手段と、 前記ハウジングを介して前記ロータと前記回転駆動手段
とを磁気的にカップリングするためのカップリング手段
と、 前記ロータの端面に配置された磁性部材と、前記磁性部
材に対向するようにして前記ハウジングに取付けられた
電磁石とを含む、制御式磁気軸受と を備えたターボ形ポンプであって、 前記ロータは、前記回転駆動手段によって前記ロータの
一方の面に作用する磁気力と、前記制御式磁気軸受によ
って前記ロータの他方の面に与えられる磁気力とによっ
て、釣り合わせた状態で前記ハウジングから非接触で支
持され、 前記渦巻室は、複数個設けられ、前記渦巻室の個数をｎ
個とすると、各渦巻室は前記ロータの回転軸を中心とし
て互いに360゜/nの角度をなすように配置されたことを
特徴とする、ターボ形ポンプ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27465690A JP3025295B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | ターボ形ポンプ |
| US07/644,777 US5112202A (en) | 1990-01-31 | 1991-01-23 | Turbo pump with magnetically supported impeller |
| DE4102707A DE4102707C2 (de) | 1990-01-31 | 1991-01-30 | Kreiselpumpe |
| DE4123433A DE4123433A1 (de) | 1990-07-31 | 1991-07-15 | Pumpe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27465690A JP3025295B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | ターボ形ポンプ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27271499A Division JP3357642B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | ターボ形ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04148094A JPH04148094A (ja) | 1992-05-21 |
| JP3025295B2 true JP3025295B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=17544730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27465690A Expired - Lifetime JP3025295B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-10-11 | ターボ形ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3025295B2 (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5603831A (en) * | 1994-05-24 | 1997-02-18 | Aquaria, Inc. | Dual impeller pump |
| JP3942579B2 (ja) * | 2003-08-12 | 2007-07-11 | 矢野 亨 | ポンプ装置 |
| WO2009157408A1 (ja) | 2008-06-23 | 2009-12-30 | テルモ株式会社 | 血液ポンプ装置 |
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-
1990
- 1990-10-11 JP JP27465690A patent/JP3025295B2/ja not_active Expired - Lifetime
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