JP2000080997A - Turbo-pump - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ターボポンプに
関し、特に、流体を送るための回転体を軸支することな
く、外部からの磁気的作用による回転運動によりポンプ
作用をするようなターボポンプに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbopump, and more particularly to a turbopump which performs a pumping operation by a rotary motion by an external magnetic action without supporting a rotating body for sending a fluid. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】本願の出願人は、特許出願（特願平２−
２２８４９）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。提案し
たクリーンポンプは、渦巻型ポンプであり、インペラに
は流体に回転運動を与えるための羽根が設けられてお
り、また、インペラの外周部には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
に広くなった渦巻室が設けられている。2. Description of the Related Art The applicant of the present application filed a patent application (Japanese Patent Application No. Hei.
22849) proposed a clean pump in which the shaft of the impeller was eliminated to reduce fluid stagnation, and the impeller body was held at a predetermined position in the casing by a non-control type magnetic bearing and a control type magnetic bearing. The proposed clean pump is a centrifugal pump, in which impellers are provided with blades for imparting rotational motion to the fluid, and on the outer periphery of the impeller to convert velocity energy of the fluid into pressure energy. A swirl chamber is provided with a gradually increasing cross-sectional area of the fluid passage.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述のクリーンポンプ
では、流体の通路面積が次第に広くなった螺旋状の渦巻
室がインペラの周囲に設けられているので、インペラの
中心軸の位置と渦巻室の中心軸の位置とは一致しない。
このため、インペラにラジアル力が作用し、インペラ本
体を外部からの磁気作用だけで所定の位置に保持するの
は容易でないという問題がある。In the above-mentioned clean pump, a spiral spiral chamber having a fluid passage area gradually increasing is provided around the impeller. Therefore, the position of the center axis of the impeller and the spiral chamber are defined. It does not match the position of the central axis.
For this reason, there is a problem that a radial force acts on the impeller, and it is not easy to hold the impeller main body at a predetermined position only by a magnetic action from the outside.
【０００４】それゆえに、この発明は上述のような問題
点を解消するためになされたもので、螺旋状の渦巻室を
設けることなく、流体に直接遠心力を付与するようなタ
ーボポンプを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a turbo pump which directly applies a centrifugal force to a fluid without providing a spiral spiral chamber. The purpose is to:
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明に係るターボポ
ンプは、ケーシングと、流体を送るためにケーシング内
に回転可能に設けられ、複数の永久磁石が設けられた回
転体と、ケーシングを介して、回転体の複数の永久磁石
と対向するようにして永久磁石が設けられ、回転体の永
久磁石との磁気カップリングによって回転体に回転力を
与える回転駆動手段と、回転体をケーシングから非接触
で支持するための非接触支持手段とを備える。SUMMARY OF THE INVENTION A turbo pump according to the present invention includes a casing, a rotating body provided with a plurality of permanent magnets rotatably provided in the casing for feeding a fluid, and a casing. A permanent magnet is provided so as to face the plurality of permanent magnets of the rotating body, and a rotation driving means for applying a rotating force to the rotating body by magnetic coupling with the permanent magnet of the rotating body; And a non-contact support means for supporting with a.
【０００６】上記回転体は、複数の永久磁石が設けられ
たリング状部材と、リング状部材の周囲に軸方向に突き
出して設けられ、流体に遠心力を付与するための攪拌部
材とを含む。The rotating body includes a ring-shaped member provided with a plurality of permanent magnets, and an agitating member provided to protrude around the ring-shaped member in an axial direction and to apply a centrifugal force to the fluid.
【０００７】（作用）この発明では、リング状部材の周
囲に軸方向に突き出して形成された攪拌部材により、流
体に直接遠心力を付与するようにしたので、流体の通路
面積が次第に広くなるような螺旋状の渦巻室が不要にな
る。(Function) In the present invention, the centrifugal force is directly applied to the fluid by the agitating member formed so as to protrude in the axial direction around the ring-shaped member, so that the fluid passage area is gradually increased. No need for a spiral spiral chamber.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施例のポン
プに適用された回転体を示す斜視図である。図１におい
て、回転体１はポンプにおいて流体を送るためのもので
あり、攪拌部材２を介して接続された２つのリング部材
３および４から構成される。リング部材３は非磁性体か
らなり、その一方面３ａには複数の永久磁石５が取付け
られている。これらの永久磁石５は互いに隣接するもの
同士の磁界の方向が逆方向となるように着磁されてい
る。これらの永久磁石５は後で説明するが、ロータに設
けられた永久磁石と磁気カップリングを構成するように
なっている。FIG. 1 is a perspective view showing a rotating body applied to a pump according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, a rotating body 1 is for sending a fluid in a pump, and is composed of two ring members 3 and 4 connected via a stirring member 2. The ring member 3 is made of a non-magnetic material, and has a plurality of permanent magnets 5 attached to one surface 3a. These permanent magnets 5 are magnetized so that the directions of the magnetic fields of the adjacent magnets are opposite to each other. As will be described later, these permanent magnets 5 constitute a magnetic coupling with the permanent magnets provided on the rotor.
【０００９】攪拌部材２は作動流体に遠心力を与えるた
めのものであり、２つのリング部材３，４のスペーサを
兼ねている。攪拌部材２の形状の例を図２（ａ）〜
（ｄ）に示す。攪拌部材はその断面が図２（ａ）に示す
ように、円形でもよく、図２（ｂ）に示すように四角形
でもよく、図２（ｃ）に示すように長方形でもよく、図
２（ｄ）に示すようにその中央部が一方向に突き出した
形状でもよい。The stirring member 2 is for applying a centrifugal force to the working fluid, and also serves as a spacer for the two ring members 3 and 4. Examples of the shape of the stirring member 2 are shown in FIGS.
(D). The stirring member may have a circular cross section as shown in FIG. 2A, a rectangular shape as shown in FIG. 2B, a rectangular shape as shown in FIG. ), The central portion may have a shape protruding in one direction.
【００１０】回転体１は図３に示すように、ポンプのケ
ーシング６内に収納され、後で説明するような原理によ
って回転されるとともに、非接触でケーシング６内に支
持される。回転体１が図３に示すように反時計方向に回
転すると、攪拌部材２の作用により実線の矢印で示す方
向つまり半径方向への遠心力が流体に作用する。これに
より、流体は排出管７へ排出され、導入管８から新たな
流体が汲み上げられる。As shown in FIG. 3, the rotating body 1 is housed in a casing 6 of the pump, is rotated by a principle described later, and is supported in the casing 6 in a non-contact manner. When the rotating body 1 rotates in the counterclockwise direction as shown in FIG. 3, centrifugal force in the direction indicated by the solid arrow, that is, in the radial direction acts on the fluid by the action of the stirring member 2. Thereby, the fluid is discharged to the discharge pipe 7, and new fluid is pumped up from the introduction pipe 8.
【００１１】図４はこの発明の一実施例のポンプを示す
断面図である。図４において、ポンプ１０のケーシング
１６内には、上述と同様の回転体１１が設けられる。ケ
ーシング１６は非磁性材料からなる。回転体１１は非制
御式磁気軸受を構成する永久磁石１５を有し、非磁性材
料からなるリング部材１３と、制御式磁気軸受のロータ
に相当する軟鉄部材２１が取付けられたリング部材１４
と、２つのリング部材１３，１４に挟まれた攪拌部材１
２から作られている。この軟鉄部材２１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。リング部
材１３の永久磁石１５を有する側に対向するようにし
て、ケーシング１６外部には軸２０に軸支されたロータ
１９が設けられる。ロータ１９は図示しないモータによ
り駆動され、図４に矢印で示す方向に回転する。ロータ
１９には、回転体１１の永久磁石１５に対向し、かつ吸
引力が作用するように、回転体１１側と同数の永久磁石
２２が取付けられている。FIG. 4 is a sectional view showing a pump according to an embodiment of the present invention. In FIG. 4, a rotating body 11 similar to that described above is provided in a casing 16 of the pump 10. The casing 16 is made of a non-magnetic material. The rotating body 11 has a permanent magnet 15 constituting an uncontrolled magnetic bearing, a ring member 13 made of a nonmagnetic material, and a ring member 14 to which a soft iron member 21 corresponding to a rotor of the controlled magnetic bearing is attached.
And the stirring member 1 sandwiched between the two ring members 13 and 14
Made from two. The soft iron member 21 is subjected to a surface treatment so that no rust or the like is generated. A rotor 19 supported by a shaft 20 is provided outside the casing 16 so as to face the side of the ring member 13 having the permanent magnet 15. The rotor 19 is driven by a motor (not shown) and rotates in a direction indicated by an arrow in FIG. The same number of permanent magnets 22 as the number of the rotating body 11 are attached to the rotor 19 so as to face the permanent magnets 15 of the rotating body 11 and apply an attractive force.
【００１２】一方、回転体１１の軟鉄部材２１を有する
側に対向するようにして、ケーシング１６には、永久磁
石１５，２２の吸引力と釣り合って回転体１１をケーシ
ング１６の中心に保持するように作用する電磁石２３が
取付けられる。電磁石２３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２３と軟鉄部材２１と
の隙間の間隔が検出され、この検知出力はコイル２４に
与えられる電流を制御する制御部（図示せず）にフィー
ドバックされる。回転体１１に重力などにより半径方向
の力が作用しても、永久磁石１５および永久磁石２２間
の磁束のせん断力および電磁石２３と軟鉄部材２１との
間の磁束（図４に破線で示す）のせん断力が作用するた
め、回転体１１はケーシング１６の中心に保持される。On the other hand, the rotating body 11 is held at the center of the casing 16 so as to be opposed to the side having the soft iron member 21 of the rotating body 11 in balance with the attraction force of the permanent magnets 15 and 22. Is mounted. For example, four electromagnets 23 are provided. A position sensor (not shown) is provided between the electromagnets. The position sensor detects the gap between the electromagnet 23 and the soft iron member 21, and the detection output is fed back to a control unit (not shown) that controls the current supplied to the coil 24. Even if a radial force acts on the rotating body 11 due to gravity or the like, the shear force of the magnetic flux between the permanent magnet 15 and the permanent magnet 22 and the magnetic flux between the electromagnet 23 and the soft iron member 21 (shown by a broken line in FIG. 4) The rotating body 11 is held at the center of the casing 16 because the shearing force of
【００１３】このようにして、磁気的に支持された状態
で、ロータ１９が回転すると、永久磁石１５と永久磁石
２２が磁気カップリングを構成し、回転体１１が回転す
る。回転体１１の回転により、流体は排出口へ送られ、
新たな流体が導入管１８から導入される。As described above, when the rotor 19 rotates while being magnetically supported, the permanent magnet 15 and the permanent magnet 22 form a magnetic coupling, and the rotating body 11 rotates. By the rotation of the rotating body 11, the fluid is sent to the discharge port,
New fluid is introduced from the inlet tube 18.
【００１４】回転体１１はケーシング１６によりロータ
１９から隔離されており、かつ電磁石２３からの汚染を
受けることがないので、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。Since the rotating body 11 is isolated from the rotor 19 by the casing 16 and does not receive contamination from the electromagnet 23, the fluid discharged from the pump 10 keeps a clean state.
【００１５】また、回転体１１は渦巻型ポンプに用いら
れるインペラに比べて構造が簡単であり、流体に与える
遠心力によりポンプ作用を行なうため、渦巻型ポンプに
用いられる螺旋状の渦巻室は不要となる。The rotating body 11 has a simpler structure than an impeller used in a spiral pump, and performs a pumping operation by centrifugal force applied to a fluid. Therefore, a spiral spiral chamber used in a spiral pump is unnecessary. Becomes
【００１６】図５はこの発明の他の実施例のポンプを示
す断面図である。図５において、ポンプ３０のケーシン
グ３６に収納された回転体３１は、攪拌部材３２と、こ
の攪拌部材３２を介して接続された２つのリング部材３
３および３４からなる。リング部材３３には、図１に示
すのと同様に、永久磁石３５が取付けられる。FIG. 5 is a sectional view showing a pump according to another embodiment of the present invention. In FIG. 5, a rotating body 31 housed in a casing 36 of a pump 30 includes a stirring member 32 and two ring members 3 connected through the stirring member 32.
3 and 34. A permanent magnet 35 is attached to the ring member 33 as shown in FIG.
【００１７】また、固定軸４０と中心に回転するロータ
３９には、永久磁石３５と対向するようにして、永久磁
石３５と磁気カップリングを構成する永久磁石４２が取
付けられる。A permanent magnet 42 constituting a magnetic coupling with the permanent magnet 35 is attached to the rotor 39 which rotates about the fixed shaft 40 so as to face the permanent magnet 35.
【００１８】一方、永久磁石３５が取付けられたリング
部材３３の一方面３３ａには、図６に示すような動圧溝
３３１が形成される。On the other hand, a dynamic pressure groove 331 as shown in FIG. 6 is formed on one surface 33a of the ring member 33 to which the permanent magnet 35 is attached.
【００１９】ロータ３９が図５に示す矢印方向に回転す
ると、回転体３１の永久磁石３５とロータ３９の永久磁
石４２とが磁気カップリングを構成し、回転体３１がロ
ータ３９と同じ方向に回転する。この回転体３１の回転
に応じて、動圧溝３３１の作用によって、リング部材３
３の一方面３３ａとケーシング３６の内面３６ａとの間
に動圧力が生じる。これにより、回転体３１は永久磁石
３５，４２の吸引力に抗して浮上し、非接触の状態で回
転する。When the rotor 39 rotates in the direction of the arrow shown in FIG. 5, the permanent magnet 35 of the rotating body 31 and the permanent magnet 42 of the rotor 39 form a magnetic coupling, and the rotating body 31 rotates in the same direction as the rotor 39. I do. In accordance with the rotation of the rotating body 31, the ring member 3 is formed by the action of the dynamic pressure groove 331.
3, a dynamic pressure is generated between the one surface 33a and the inner surface 36a of the casing 36. Thereby, the rotating body 31 floats up against the attraction force of the permanent magnets 35 and 42 and rotates in a non-contact state.
【００２０】この実施例においては、回転体３１に作用
するラジアル力は小さく、ケーシング３６に接触するこ
となく回転することができる。また、回転体３１の与え
る遠心力によりポンプ作用を行なわせるため、渦巻型ポ
ンプに用いられる渦巻室は不要である。In this embodiment, the radial force acting on the rotating body 31 is small, and the rotating body 31 can rotate without coming into contact with the casing 36. In addition, since the pumping action is performed by the centrifugal force given by the rotating body 31, a spiral chamber used in a spiral type pump is unnecessary.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上のようにして、この発明によれば、
リング状部材の周囲に軸方向に突き出して形成された攪
拌部材により流体に直接遠心力を付与するようにしたの
で、渦巻型ポンプに用いられる渦巻室は不要であり、構
造が簡単でかつ性能のよいターボポンプを提供すること
ができる。As described above, according to the present invention,
A centrifugal force is directly applied to the fluid by a stirring member formed to protrude in the axial direction around the ring-shaped member, so that a swirl chamber used in a spiral pump is unnecessary, and the structure is simple and the performance is low. A good turbo pump can be provided.
【図１】 この発明の一実施例のターボポンプに適用さ
れた回転体を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a rotating body applied to a turbo pump according to an embodiment of the present invention.
【図２】 （ａ）〜（ｄ）は、図１に示す回転体に用い
られる攪拌部材の断面形状を示す図である。2 (a) to 2 (d) are diagrams showing a cross-sectional shape of a stirring member used for the rotating body shown in FIG.
【図３】 図１に示す回転体によるポンプ作用を説明す
るための図である。FIG. 3 is a view for explaining a pump action by the rotating body shown in FIG. 1;
【図４】 この発明の一実施例のターボポンプを示す断
面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a turbo pump according to an embodiment of the present invention.
【図５】 この発明の他の実施例のターボポンプを示す
断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a turbo pump according to another embodiment of the present invention.
【図６】 図５に示すポンプに用いられる回転体に形成
される動圧溝の形状を示す図である。FIG. 6 is a view showing a shape of a dynamic pressure groove formed in a rotating body used in the pump shown in FIG. 5;
１，１１，３１ 回転体、２，１２，３２ 攪拌部材、
３，１３，３３ 一方のリング部材、４，１４，３４
他方のリング部材、５，１５，３５ リング部材に設け
られる永久磁石、６，１６，３６ ケーシング、１９，
３９ ロータ、２２，４２ ロータに設けられた永久磁
石。1,11,31 rotating body, 2,12,32 stirring member,
3, 13, 33 One ring member, 4, 14, 34
The other ring member, 5, 15, 35 permanent magnets provided on the ring member, 6, 16, 36 casing, 19,
39 rotor, 22, 42 Permanent magnet provided on the rotor.
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【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１１年１０月２７日（１９９９．１０．
２７）[Submission date] October 27, 1999 (1999.10.
27)
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
【手続補正２】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００３[Correction target item name] 0003
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述のクリーンポンプ
では、流体の通路面積が次第に広くなった螺旋状の渦巻
室がインペラの周囲に設けられているので、インペラの
中心軸の位置と渦巻室の中心軸の位置とは一致しない。
このため、インペラにラジアル力が作用し、非制御式磁
気軸受を用いたクリーンポンプである場合、半径方向、
軸方向とも支持剛性が弱いため、インペラ本体を外部か
らの磁気作用だけで所定の位置に保持するのは容易でな
いという問題がある。In the above-mentioned clean pump, a spiral spiral chamber having a fluid passage area gradually increasing is provided around the impeller. Therefore, the position of the center axis of the impeller and the spiral chamber are defined. It does not match the position of the central axis.
As a result, a radial force acts on the impeller, causing uncontrolled magnetic
In the case of a clean pump using a gas bearing,
There is a problem that it is not easy to hold the impeller main body at a predetermined position only by a magnetic action from the outside because the support rigidity is weak in the axial direction .
【手続補正３】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００４[Correction target item name] 0004
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００４】それゆえに、この発明は上述のような問題
点を解消するためになされたもので、螺旋状の渦巻室を
設けることなく、流体に直接円周方向の流れを生じさ
せ、遠心力を付与するようなターボポンプを提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and directly produces a circumferential flow in a fluid without providing a spiral spiral chamber.
So, and to provide a turbo pump, such as to impart a centrifugal force.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００５[Correction target item name] 0005
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明に係るターボポ
ンプは、ケーシングと、流体を送るためにケーシング内
に回転可能に設けられた回転体とを備え、この回転体は
ケーシングから非接触支持されている。上記回転体は２
つのリング状部材を含み、これらの２つのリング状部材
は、その間隙に上記流体を介在した状態で回転すること
により、上記ケーシング内において上記流体に円周方向
の流れを生じさせるように上記間隙を介して平行に配置
されている。上記発明において好ましくは、上記回転体
は、複数の永久磁石を備え、上記ターボポンプは、回転
駆動手段と、制御式磁気軸受とを備える。上記回転駆動
手段は、上記ケーシングを介して上記回転体の上記複数
の永久磁石と対向して設けられた永久磁石と、上記回転
体の永久磁石との磁気カップリングによって上記回転体
に回転力を与えるものであり、上記制御式磁気軸受は、
上記回転体の端面に配置された磁性部材と、上記磁性部
材に対向するようにして上記ケーシングに取付けられた
電磁石とを含む。また、上記非接触支持は、上記回転駆
動手段によって上記回転体の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上記回転体の他方の面
に与えられる磁気力とを、釣り合わせることによって行
なわれる。 SUMMARY OF THE INVENTION A turbopump according to the present invention includes a casing, and a rotating body rotatably provided in the casing for sending a fluid.
Non-contact supported from the casing. The rotating body is 2
Two ring members, these two ring members
Must rotate with the above fluid interposed in the gap
In the casing in the circumferential direction to the fluid
Placed in parallel through the gap to create a flow
Have been. In the above invention, preferably, the rotating body
Comprises a plurality of permanent magnets, and the turbo pump rotates
A drive means and a control type magnetic bearing are provided. The above rotation drive
The means may include the plurality of rotating bodies via the casing.
Permanent magnet provided opposite to the permanent magnet of
The above rotating body by magnetic coupling with the permanent magnet of the body
The above-mentioned control type magnetic bearing,
A magnetic member disposed on an end face of the rotating body;
Attached to the casing so as to face the material
And an electromagnet. Further, the non-contact support is provided with the rotary drive.
Magnetic force acting on one surface of the rotating body by the moving means
And the other surface of the rotating body by the controlled magnetic bearing
And the magnetic force applied to
Be done.
【手続補正５】[Procedure amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００６[Correction target item name] 0006
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００６】上記発明においてさらに好ましくは、上記
回転体は、上記間隙において上記リング状部材から軸方
向に延びて設けられた軸方向部材を含む。 [0006] In the above invention, more preferably,
The rotating body is axially moved from the ring-shaped member in the gap.
And an axial member provided to extend in the direction.
【手続補正６】[Procedure amendment 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００７[Correction target item name] 0007
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００７】（作用）この発明では、２つのリング状部
材が、その間隙に流体を介在した状態で回転することに
より、ケーシング内において流体に円周方向の流れを生
じさせることができ、その結果、流体に直接遠心力を付
与することができる。特に、回転体に軸方向部材がある
場合には、２つのリング状部材の回転による流体のつれ
回りが生じやすく、流体に遠心力を付与しやすくなる。
このようにして流体に遠心力が付与される結果、流体の
通路面積が次第に広くなるような螺旋状の渦巻室が不要
になる。螺旋状の渦巻室をなくすことによって、従来問
題であったラジアル力（偏荷重）の発生を防止すること
ができる。また、回転体は回転駆動手段によって一方の
面に作用する磁気力と、制御式磁気軸受によって他方の
面に作用する磁気力とによって釣り合うように、ケーシ
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軸方向の支
持剛性を高くすることが可能となる。上述のように、螺
旋状の渦巻室をなくすことと、回転体の軸方向の支持剛
性を高くすることとが可能となることによって、クリー
ンポンプなどに必要とされる回転体の高精度な位置決め
が可能となる。 (Function) In the present invention, two ring-shaped portions are provided.
The material rotates with the fluid in the gap.
Creates a circumferential flow of fluid in the casing.
The centrifugal force directly on the fluid.
Can be given. In particular, the rotating body has an axial member
In this case, the fluid is twisted by the rotation of the two ring-shaped members.
Rotation is likely to occur, and centrifugal force is easily applied to the fluid.
As a result of the centrifugal force being applied to the fluid in this manner, a spiral spiral chamber in which the fluid passage area gradually increases becomes unnecessary. Eliminating the spiral spiral chamber allows for
To prevent the generation of radial force (unbalanced load)
Can be. Also, the rotating body is rotated by one of the rotation driving means.
The magnetic force acting on the surface and the controlled magnetic bearing
The case is balanced by the magnetic force acting on the surface.
Non-controllable magnetic shaft
Axial support compared to when supported only by
It is possible to increase the rigidity. As mentioned above,
Eliminating spiral swirl chambers and supporting rigidity in the axial direction of the rotating body
And the ability to increase
High-precision positioning of rotating bodies required for pumps
Becomes possible.
【手続補正７】[Procedure amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００９[Correction target item name] 0009
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００９】攪拌部材２は作動流体に遠心力を与えるた
めのものであり、２つのリング部材３，４のスペーサを
兼ねている。すなわち、攪拌部材２があることにより、
２つのリング部材３，４の間隙に介在する作動流体は、
リング部材３，４の回転につれ回りやすくなり、攪拌部
材２がない場合に比べてより確実に円周方向の流れを生
じる。その結果、作動流体には遠心力が与えられるので
ある。攪拌部材２の形状の例を図２（ａ）〜（ｄ）に示
す。攪拌部材はその断面が図２（ａ）に示すように、円
形でもよく、図２（ｂ）に示すように四角形でもよく、
図２（ｃ）に示すように長方形でもよく、図２（ｄ）に
示すようにその中央部が一方向に突き出した形状でもよ
い。The stirring member 2 is for applying a centrifugal force to the working fluid, and also serves as a spacer for the two ring members 3 and 4. That is, due to the presence of the stirring member 2,
The working fluid interposed in the gap between the two ring members 3, 4 is:
It becomes easy to rotate as the ring members 3 and 4 rotate,
The flow in the circumferential direction is more reliably generated than when there is no material 2.
I will. As a result, centrifugal force is applied to the working fluid,
is there. FIGS. 2A to 2D show examples of the shape of the stirring member 2. The stirring member may have a circular cross section as shown in FIG. 2 (a), or a square as shown in FIG. 2 (b),
The shape may be rectangular as shown in FIG. 2 (c), or may have a shape in which the central portion protrudes in one direction as shown in FIG. 2 (d).
【手続補正８】[Procedure amendment 8]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１０[Correction target item name] 0010
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１０】回転体１は図３に示すように、ポンプのケ
ーシング６内に収納され、後で説明するような原理によ
って回転されるとともに、非接触でケーシング６内に支
持される。回転体１が図３に示すように反時計方向に回
転すると、攪拌部材２の作用により、流体もつられて円
周方向の流れを生じ、その結果、実線の矢印で示す方向
つまり半径方向への遠心力が流体に作用する。これによ
り、流体は排出管７へ排出され、導入管８から新たな流
体が汲み上げられる。As shown in FIG. 3, the rotating body 1 is housed in a casing 6 of the pump, is rotated by a principle described later, and is supported in the casing 6 in a non-contact manner. When the rotating body 1 is rotated counterclockwise as shown in FIG. 3, by the action of the stirring member 2, the fluid also lured by circle
A circumferential flow is produced, so that a centrifugal force acts on the fluid in the direction indicated by the solid arrow, ie in the radial direction. Thereby, the fluid is discharged to the discharge pipe 7, and new fluid is pumped up from the introduction pipe 8.
【手続補正９】[Procedure amendment 9]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１１[Correction target item name] 0011
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１１】図４はこの発明の一実施例のポンプを示す
断面図である。図４において、ポンプ１０のケーシング
１６内には、上述と同様の回転体１１が設けられる。ケ
ーシング１６は非磁性材料からなる。回転体１１は回転
駆動手段を構成する永久磁石１５を有し、非磁性材料か
らなるリング部材１３と、制御式磁気軸受のロータに相
当する軟鉄部材２１が取付けられたリング部材１４と、
２つのリング部材１３，１４に挟まれた攪拌部材１２か
ら作られている。この軟鉄部材２１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。リング部材１３
の永久磁石１５を有する側に対向するようにして、ケー
シング１６外部には軸２０に軸支されたロータ１９が設
けられる。ロータ１９は図示しないモータにより駆動さ
れ、図４に矢印で示す方向に回転する。ロータ１９に
は、回転体１１の永久磁石１５に対向し、かつ吸引力が
作用するように、回転体１１側と同数の永久磁石２２が
取付けられている。FIG. 4 is a sectional view showing a pump according to an embodiment of the present invention. In FIG. 4, a rotating body 11 similar to that described above is provided in a casing 16 of the pump 10. The casing 16 is made of a non-magnetic material. Rotating body 11 rotates
A ring member 13 having a permanent magnet 15 constituting driving means and made of a non-magnetic material, and a ring member 14 to which a soft iron member 21 corresponding to a rotor of a controlled magnetic bearing is mounted;
It is made of a stirring member 12 sandwiched between two ring members 13 and 14. The soft iron member 21 is subjected to a surface treatment so that no rust or the like is generated. Ring member 13
A rotor 19 supported by a shaft 20 is provided outside the casing 16 so as to face the side having the permanent magnet 15. The rotor 19 is driven by a motor (not shown) and rotates in a direction indicated by an arrow in FIG. The same number of permanent magnets 22 as the number of the rotating body 11 are attached to the rotor 19 so as to face the permanent magnets 15 of the rotating body 11 and apply an attractive force.
【手続補正１０】[Procedure amendment 10]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１３[Correction target item name] 0013
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１３】このようにして、回転駆動手段および制御
式磁気軸受によって磁気的に支持された状態で、ロータ
１９が回転すると、永久磁石１５と永久磁石２２が磁気
カップリングを構成し、回転体１１が回転する。回転体
１１の回転により、流体は排出口へ送られ、新たな流体
が導入管１８から導入される。In this manner, the rotation driving means and the control
When the rotor 19 rotates while being magnetically supported by the magnetic bearing , the permanent magnet 15 and the permanent magnet 22 form a magnetic coupling, and the rotating body 11 rotates. By the rotation of the rotating body 11, the fluid is sent to the outlet, and new fluid is introduced from the introduction pipe 18.
【手続補正１１】[Procedure amendment 11]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１５[Correction target item name] 0015
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１５】また、回転体１１は渦巻型ポンプに用いら
れるインペラに比べて構造が簡単であり、流体に生じる
円周方向の流れによって与えられる遠心力によりポンプ
作用を行なうため、渦巻型ポンプに用いられる螺旋状の
渦巻室は不要となる。Further, the rotating body 11 has a simpler structure than an impeller used in a spiral pump, and is generated in a fluid.
Since the pump action is performed by the centrifugal force given by the circumferential flow , the spiral spiral chamber used in the spiral pump is not required.
【手続補正１２】[Procedure amendment 12]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１６[Correction target item name] 0016
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１６】図５はこの発明の参考例のポンプを示す断
面図である。図５において、ポンプ３０のケーシング３
６に収納された回転体３１は、攪拌部材３２と、この攪
拌部材３２を介して接続された２つのリング部材３３お
よび３４からなる。リング部材３３には、図１に示すの
と同様に、永久磁石３５が取付けられる。FIG. 5 is a sectional view showing a pump according to a reference example of the present invention. In FIG. 5, the casing 3 of the pump 30
The rotating body 31 housed in 6 includes a stirring member 32 and two ring members 33 and 34 connected via the stirring member 32. A permanent magnet 35 is attached to the ring member 33 as shown in FIG.
【手続補正１３】[Procedure amendment 13]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１７[Correction target item name] 0017
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１７】また、固定軸４０を中心に回転するロータ
３９には、永久磁石３５と対向するようにして、永久磁
石３５と磁気カップリングを構成する永久磁石４２が取
付けられる。Further, the rotor 39 rotates around the fixed shaft 40, so as to face the permanent magnet 35, the permanent magnet 42 is mounted to constitute the permanent magnet 35 and the magnetic coupling.
【手続補正１４】[Procedure amendment 14]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２０[Correction target item name] 0020
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００２０】この参考例においては、回転体３１に作用
するラジアル力は小さく、ケーシング３６に接触するこ
となく回転することができる。また、回転体３１の与え
る遠心力によりポンプ作用を行なわせるため、渦巻型ポ
ンプに用いられる渦巻室は不要である。In this embodiment , the radial force acting on the rotating body 31 is small, and the rotating body 31 can rotate without contacting the casing 36. In addition, since the pumping action is performed by the centrifugal force given by the rotating body 31, a spiral chamber used in a spiral type pump is unnecessary.
【手続補正１５】[Procedure amendment 15]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２１[Correction target item name] 0021
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上のようにして、この発明によれば、
２つのリング状部材が、その間隙に流体を介在した状態
で回転することにより、ケーシング内において流体に円
周方向の流れを生じさせることができ、その結果、流体
に直接遠心力を付与するようにしたので、渦巻型ポンプ
に用いられる渦巻室は不要である。その結果、従来問題
であったラジアル力をなくすことができる。一方、回転
駆動手段による磁気力と制御式磁気軸受による磁気力と
によって釣り合うように非接触で支持されているため、
回転体の軸方向の支持剛性も高くすることができる。そ
の結果、構造が簡単でありながら回転体の高精度な位置
決めが可能となり、クリーンポンプなどにも適用可能な
性能のよいターボポンプを提供することができる。As described above, according to the present invention,
Two ring-shaped members with fluid interposed between them
By rotating the fluid inside the casing
Circumferential flow can occur, resulting in fluid
Since so as to impart a direct centrifugal force, swirl chamber for use in a spiral pump Ru unnecessary der. As a result,
Radial force can be eliminated. Meanwhile, rotation
Magnetic force by drive means and magnetic force by control magnetic bearing
Because it is supported in a non-contact manner to balance
The support rigidity of the rotating body in the axial direction can also be increased. So
As a result, a highly accurate position of the rotating body is possible with a simple structure.
This makes it possible to provide a turbo pump having good performance that can be applied to a clean pump and the like .
【手続補正１６】[Procedure amendment 16]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】 この発明の一実施例のターボポンプに適用さ
れた回転体を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a rotating body applied to a turbo pump according to an embodiment of the present invention.
【図２】 （ａ）〜（ｄ）は、図１に示す回転体に用い
られる攪拌部材の断面形状を示す図である。2 (a) to 2 (d) are diagrams showing a cross-sectional shape of a stirring member used for the rotating body shown in FIG.
【図３】 図１に示す回転体によるポンプ作用を説明す
るための図である。FIG. 3 is a view for explaining a pump action by the rotating body shown in FIG. 1;
【図４】 この発明の一実施例のターボポンプを示す断
面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a turbo pump according to an embodiment of the present invention.
【図５】 この発明の参考例のターボポンプを示す断面
図である。FIG. 5 is a sectional view showing a turbo pump according to a reference example of the present invention.
【図６】 図５に示すポンプに用いられる回転体に形成
される動圧溝の形状を示す図である。FIG. 6 is a view showing a shape of a dynamic pressure groove formed in a rotating body used in the pump shown in FIG. 5;
【符号の説明】 １，１１，３１ 回転体、２，１２，３２ 攪拌部材、
３，１３，３３ 一方のリング部材、４，１４，３４
他方のリング部材、５，１５，３５ リング部材に設け
られる永久磁石、６，１６，３６ ケーシング、１９，
３９ ロータ、２２，４２ ロータに設けられた永久磁
石。[Description of Signs] 1,11,31 rotating body, 2,12,32 stirring member,
3, 13, 33 One ring member, 4, 14, 34
The other ring member, 5, 15, 35 permanent magnets provided on the ring member, 6, 16, 36 casing, 19,
39 rotor, 22, 42 Permanent magnet provided on the rotor.
Claims (1)
れ、複数の永久磁石が設けられた回転体と、 前記ケーシングを介して、前記回転体の前記複数の永久
磁石と対向して永久磁石が設けられ、前記回転体の永久
磁石との磁気カップリングによって前記回転体に回転力
を与える回転駆動手段と、 前記回転体を前記ケーシングから非接触で支持するため
の非接触支持手段とを備え、 前記回転体は、 前記複数の永久磁石が設けられたリング状部材と、 前記リング状部材の周囲に軸方向に突き出して設けら
れ、流体に遠心力を付与するための攪拌部材とを含む、
ターボポンプ。1. A casing, a rotating body rotatably provided in the casing for sending a fluid, and provided with a plurality of permanent magnets, and the plurality of permanent magnets of the rotating body via the casing. A rotating drive means for providing a rotating force to the rotating body by magnetic coupling with the permanent magnet of the rotating body; and a non-contact supporting means for supporting the rotating body from the casing in a non-contact manner. A contact member, wherein the rotating body is provided with a ring-shaped member provided with the plurality of permanent magnets, and is provided so as to protrude in an axial direction around the ring-shaped member, for applying a centrifugal force to the fluid. Including a stirring member,
Turbo pump.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11272715A JP2000080997A (en) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | Turbo-pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11272715A JP2000080997A (en) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | Turbo-pump |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2337133A Division JP3034598B2 (en) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | Turbo pump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000080997A true JP2000080997A (en) | 2000-03-21 |
Family
ID=17517790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11272715A Pending JP2000080997A (en) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | Turbo-pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000080997A (en) |
-
1999
- 1999-09-27 JP JP11272715A patent/JP2000080997A/en active Pending
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