JP2001329989A - Turbo-pump - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbo-pump capable of simply constituting, reducing a bearing friction loss inexpensively, and realizing high efficiency of the pump. SOLUTION: Two blades 1, 1' and a magnet 2 constitute an impeller together with a shaft 4 and rotate, and bearing plates 5, 5' having pivot constitution constitute the bearing. Flexibility is given to the bearing plates 5, 5', magnetic fluid is used as a damping material, and in addition, pressure in a pump chamber and pressure between pump, chambers are made uniform.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受において発生
する摩擦損失を低減し、高効率化を図ったターボ型ポン
プに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbo-type pump in which friction loss generated in a bearing is reduced and efficiency is improved.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、ターボ型ポンプを高揚程化するた
めに、羽根車の回転数を増して高速化したり、羽根車径
を大きくして周速度を増すこと等が行われている。そこ
で、この従来の技術について説明する。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to increase the head of a turbo type pump, it has been practiced to increase the rotation speed of an impeller to increase the speed, or to increase the diameter of the impeller to increase the peripheral speed. Therefore, this conventional technique will be described.

【０００３】図６は従来のターボ型ポンプの構造図であ
る。図６において、１０１は外周に配設された電気モー
タなどの駆動源から回転トルクを受け流体に運動エネル
ギーを与える羽根車、１０２は羽根車１０１を回転自在
に支持するための軸、１０３はこの軸１０２に嵌挿され
羽根車１０１を回転自在に保持する軸受である。駆動源
として電気モータを採用した場合には、外周に回転磁界
を形成するステータを置き、羽根車１０１に永久磁石な
どを設けた構成などが適当である。FIG. 6 is a structural view of a conventional turbo pump. In FIG. 6, reference numeral 101 denotes an impeller that receives rotational torque from a drive source such as an electric motor provided on the outer periphery and applies kinetic energy to a fluid, 102 denotes a shaft for rotatably supporting the impeller 101, and 103 denotes a shaft for rotating the impeller 101. This is a bearing that is inserted into the shaft 102 and rotatably holds the impeller 101. When an electric motor is used as the driving source, a configuration in which a stator that forms a rotating magnetic field is provided on the outer periphery and the impeller 101 is provided with a permanent magnet or the like is appropriate.

【０００４】１０４は軸１０２を片持ち状に固定すると
ともに羽根車１０１を内部に収納し、あわせて羽根車１
０１から吐出される流体を捕集して昇圧するディフュー
ザーを備え、昇圧した後にポンプ吐出口へ導く構造を有
するケーシング、１０５は羽根車１０１の一部をなす後
面シュラウドである。なお、羽根車１０１内には流体に
運動エネルギーを与えるために複数の羽根１０６が設け
られている。Reference numeral 104 denotes a shaft 102 fixed in a cantilever shape and an impeller 101 housed therein.
Reference numeral 105 denotes a rear shroud that includes a diffuser that collects fluid discharged from 01 and pressurizes the fluid and guides the fluid to a pump discharge port after the pressure is increased. In addition, a plurality of blades 106 are provided in the impeller 101 to give kinetic energy to the fluid.

【０００５】次に、この従来のターボ型ポンプの動作と
作用について説明する。駆動原から回転トルクが入力さ
れると、羽根車１０１が回転し、羽根車１０１内に設け
られた複数の羽根１０６が回転する。羽根１０６が回転
することにより流体の角運動量が増加し、運動エネルギ
ーが与えられた流体は羽根車１０１の外周から吐出され
る。この運動エネルギーの増加は、羽根１０６における
流れの絶対速度、相対速度、周速度の各成分の２乗の差
の総和に比例する。Next, the operation and operation of the conventional turbo type pump will be described. When a rotation torque is input from the driving source, the impeller 101 rotates, and the plurality of blades 106 provided in the impeller 101 rotate. The rotation of the blade 106 increases the angular momentum of the fluid, and the fluid given kinetic energy is discharged from the outer periphery of the impeller 101. The increase in the kinetic energy is proportional to the sum of the squared differences of the components of the absolute velocity, the relative velocity, and the peripheral velocity of the flow in the blade 106.

【０００６】図６に示すようなターボ型ポンプにおいて
は、周速度成分が絶対速度成分、相対速度成分と比較し
て比較的大きくなる傾向があるから、運動エネルギーは
概ね羽根車径と回転数に支配される。従って、上述した
ようにこのような従来のターボ型ポンプは、羽根車の回
転数を増加させたり、羽根車径を増大したりすることに
よって、受け取る運動エネルギーの大きさを増加させ、
これをディフューザーで圧力に変換し、高揚程化を図る
というものであった。ただ、羽根車径を大きくすると大
型化につながるため、電気モータをＤＣモータにするな
どして回転数を増すことで高揚程化を図っていた。In a turbo-type pump as shown in FIG. 6, the peripheral speed component tends to be relatively large as compared with the absolute speed component and the relative speed component, so that the kinetic energy generally depends on the impeller diameter and the rotation speed. Ruled. Therefore, as described above, such a conventional turbo-type pump increases the amount of kinetic energy received by increasing the rotation speed of the impeller or increasing the diameter of the impeller,
This was converted into pressure by a diffuser to achieve a higher head. However, since increasing the diameter of the impeller leads to an increase in the size, an attempt was made to increase the head by increasing the number of revolutions by changing the electric motor to a DC motor or the like.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のタ
ーボ型ポンプにおいては、羽根車径や回転数を変更する
ことで高揚程化、高効率化が試みられている。しかし、
安易に羽根径を増して高揚程化するとポンプもモータも
大型化してしまう。現在、ポンプの組み込み機器は小型
化がすすんでいるが、これに組み込むべきポンプを無理
に小型化すると、逆にポンプもモータも効率低下してし
まう。ポンプの組み込み機器も省エネ化が求められてい
るが、効率向上を図らない限り省エネ達成は難しく、小
型化と併せて省エネの観点からもターボ型ポンプの高効
率化が望まれている。As described above, in the conventional turbo type pump, attempts have been made to increase the head and the efficiency by changing the diameter and the number of revolutions of the impeller. But,
If the diameter of the blade is easily increased to increase the head, both the pump and the motor become large. At present, downsizing of pump-incorporated devices is progressing, but if a pump to be incorporated therein is forcibly reduced in size, the efficiency of both the pump and the motor will be reduced. Energy saving is also required for pump-incorporated devices, but it is difficult to achieve energy saving unless efficiency is improved, and it is desired to increase the efficiency of turbo-type pumps from the viewpoint of energy saving as well as miniaturization.

【０００８】ところで、ターボ型ポンプの損失には、羽
根車内部及び外部における流体損失や、主に軸受け部分
に発生する摩擦による軸受損失が大部分を占める機械損
失がある。従来のターボ型ポンプでは、後面シュラウド
と吸込み口での圧力差に後面シュラウドの投影面積−吸
込み口の投影面積を乗じたものが軸方向のスラスト力と
して羽根車に生じていた。そのため、特に小型のポンプ
で高揚程化のため回転数を上げている場合、この軸受損
失は飛躍的に増大し、ポンプの効率を極度に悪化させて
しまう。Incidentally, the loss of the turbo-type pump includes fluid loss inside and outside the impeller, and mechanical loss mainly including bearing loss due to friction generated mainly in the bearing portion. In a conventional turbo pump, a product of the pressure difference between the rear shroud and the suction port multiplied by the projected area of the rear shroud minus the projected area of the suction port is generated on the impeller as an axial thrust force. Therefore, especially when the rotation speed is increased to increase the head of a small-sized pump, the bearing loss increases drastically, and the efficiency of the pump is extremely deteriorated.

【０００９】従来の技術では上述の軸受損失を低減させ
ることに関して、両吸込み方式のポンプ構成として羽根
車吸い込み口と後面シュラウドとの間の圧力差を起因と
する軸受方向の力であるスラスト力を打ち消し軸受損失
をラジアル方向のみとする方式が存在していた。In the prior art, in order to reduce the above-described bearing loss, a thrust force which is a force in a bearing direction caused by a pressure difference between an impeller suction port and a rear shroud is used as a double suction type pump structure. There has been a system in which the destructive bearing loss is limited only to the radial direction.

【００１０】しかし、この両吸込みのポンプ構成として
も、軸受部にはラジアル方向の摩擦は依然として残り、
また、実際に完全にスラスト力を打ち消すことはできず
スラスト方向の摩擦損失も依然として残るという問題が
あった。[0010] However, even with this double suction pump configuration, radial friction still remains on the bearing portion,
Further, there is a problem that the thrust force cannot be completely completely canceled out, and the friction loss in the thrust direction still remains.

【００１１】そこで本発明は、簡単な構成で、かつ安価
に軸受損失を低減し、ポンプの高効率化を実現するター
ボ型ポンプを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a turbo-pump having a simple structure, inexpensively reducing bearing loss, and realizing high efficiency of the pump.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】以上説明した問題点を解
決するため、本発明のターボ型ポンプは、１組以上の羽
根を備える両吸い込み型で外部から電磁力により磁石と
一体化された羽根車を駆動するシールレス構造を有する
ターボ型ポンプであって、羽根車の支持をピボット軸受
とするとともにピボット支持部材を可撓性部品とした。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the problems described above, a turbo pump according to the present invention is a double suction type having at least one set of blades and integrated with a magnet by electromagnetic force from outside. A turbo pump having a sealless structure for driving a car, wherein a support of the impeller is a pivot bearing and a pivot support member is a flexible part.

【００１３】本発明によれば、簡単な構成で、かつ安価
に軸受損失を低減し、ポンプの高効率化を実現するター
ボ型ポンプを提供できる。According to the present invention, it is possible to provide a turbo type pump which has a simple structure, reduces bearing loss at low cost, and realizes high efficiency of the pump.

【００１４】[0014]

【発明の実施の形態】請求項１に記載された発明は、１
組以上の羽根を備える両吸い込み型で外部から電磁力に
より磁石と一体化された羽根車を駆動するシールレス構
造を有するターボ型ポンプであって、羽根車の支持をピ
ボット軸受とするとともにピボット支持部材を可撓性部
品としたことを特徴とするターボ型ポンプであり、これ
により軸受にかかるスラスト力を減少させるとともにラ
ジアル方向の摩擦損失を減少させかつ、軸方向の部品公
差が積み重なっても常にピボット軸受の性能を維持する
ことができ、軸受摩擦損失を減少させることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A turbo-pump having a sealless structure for driving an impeller integrated with a magnet by electromagnetic force from the outside, a double suction type having at least one set of blades, the support of the impeller being a pivot bearing and the pivot support A turbo type pump characterized in that the member is a flexible part, which reduces the thrust force applied to the bearing, reduces the friction loss in the radial direction, and always keeps the tolerance even if the component tolerances in the axial direction are stacked. The performance of the pivot bearing can be maintained, and bearing friction loss can be reduced.

【００１５】請求項２に記載された発明は、羽根車の重
心を通り羽根車の回転軸に垂直な面に対し平行でかつ、
重心を通る面を挟み重心を通る面と等間隔にある少なく
とも１組の面と磁石の側面の交線上に溝が形成され、こ
の溝の内部と磁石と外部磁界発生手段とポンプ室内を隔
絶するケーシングの間に磁性流体を介在させることを特
徴とする請求項１に記載のターボ型ポンプであり、これ
によりポンプの運転開始時や負荷が急変する場合などに
羽根車の軸周りのふれ回りを抑制し軸摩擦損失をより安
定して減少させ、また軸受寿命も延長させることができ
る。The invention described in claim 2 is parallel to a plane passing through the center of gravity of the impeller and perpendicular to the rotation axis of the impeller, and
A groove is formed on the intersection of at least one set of surfaces and the side surfaces of the magnet at equal intervals with respect to the surface passing through the center of gravity with respect to the surface passing through the center of gravity, and isolates the inside of the groove from the magnet, the external magnetic field generating means, and the pump chamber. The turbo-type pump according to claim 1, wherein a magnetic fluid is interposed between the casings, whereby a whirling around the axis of the impeller is performed at the time of starting operation of the pump or when a load suddenly changes. It is possible to more stably reduce the shaft friction loss and prolong the bearing life.

【００１６】請求項３に記載された発明は、羽根それぞ
れに対して吐き出し口が複数ありかつ、それらの吐き出
し方向および吐き出し口の位置および形状が軸に対し軸
対称であることを特徴とする請求項１または２に記載の
ターボ型ポンプであり、これによりポンプ室内の圧力分
布の偏りを防ぐことで羽根車の軸周りのふれ回りを抑制
し軸摩擦損失をより安定して減少させ、また軸受寿命も
延長させることができる。According to a third aspect of the present invention, there are provided a plurality of outlets for each of the blades, and the outlet direction and the positions and shapes of the outlets are axially symmetric with respect to the axis. Item 1. A turbo type pump according to item 1 or 2, wherein a bias in pressure distribution in the pump chamber is prevented to suppress whirling around the axis of the impeller, thereby reducing shaft friction loss more stably, and The service life can be extended.

【００１７】請求項４に記載された発明は、複数の吐き
出し口からの流体を、同じ圧損特性をもつ管路により一
旦一つに結合してからポンプ外部に導くことを特徴とす
る請求項３に記載のターボ型ポンプであり、これにより
ポンプ室内の圧力分布の偏りを確実に平均化して羽根車
にかかるスラスト力、ラジアル力を抑制し軸摩擦損失を
より安定して減少させ、また軸受寿命も延長させること
ができる。According to a fourth aspect of the present invention, the fluids from the plurality of discharge ports are once connected to one another by pipes having the same pressure loss characteristic and then guided to the outside of the pump. Which ensures that the pressure distribution in the pump chamber is evenly distributed, suppresses the thrust force and radial force applied to the impeller, and reduces the shaft friction loss more stably. Can also be extended.

【００１８】請求項５に記載された発明は、ポンプ外部
から導かれる流体を一旦、一つに結合してから同じ圧損
特性をもつ管路により各吸い込み口に流体を導くことを
特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のターボ型
ポンプであり、これにより各羽根車に対する流体の流
量、圧力を均一化して作動状態を一定として各ポンプ室
間の圧力分布の偏りを防ぎぐことで羽根車のスラスト力
を軽減して軸摩擦損失をより安定して減少させ、また軸
受寿命も延長させることができる。The invention described in claim 5 is characterized in that the fluid guided from the outside of the pump is once combined, and then the fluid is guided to each suction port by a pipe having the same pressure loss characteristic. Item 4. The turbo type pump according to any one of Items 1 to 4, wherein the flow rate and the pressure of the fluid to each impeller are made uniform to keep the operating state constant, thereby preventing the pressure distribution between the pump chambers from being biased. The thrust force of the impeller can be reduced, the shaft friction loss can be more stably reduced, and the bearing life can be extended.

【００１９】（実施の形態１）図１（ａ）は本発明の実
施の形態１におけるターボ型ポンプの断面図、図１
（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるターボ型ポンプ
のＡ部の部分拡大断面図である。(Embodiment 1) FIG. 1A is a sectional view of a turbo pump according to Embodiment 1 of the present invention.
(B) is a partial enlarged sectional view of a portion A of the turbo pump according to Embodiment 1 of the present invention.

【００２０】図１において、１および１’は外周に流体
に運動エネルギーを与える羽根、２は羽根１および１’
と一体に構成される磁石、３は磁石２と対になり磁気回
路を構成するステータ、４は磁石２と一体に構成される
軸、５および５’は軸４と対になりピボット軸受を構成
する軸受板、６はポンプ外部に配設されるステータ３を
羽根１や磁石２他の部材と隔絶しポンプ室を構成するケ
ーシング、７および７’はポンプ室にポンプ外部から流
体を導入する吸込み口、８および８’はポンプ室内にて
加圧された流体をポンプ外部へ導く吐出し口である。な
お、図１以外のポンプとしての構成は、図６で記載した
従来のターボ型ポンプと基本的に同様であるから、本発
明の特徴部分のみについて説明する。In FIG. 1, reference numerals 1 and 1 'denote vanes for imparting kinetic energy to a fluid on the outer periphery, and 2 denotes vanes 1 and 1'.
3 is a stator that forms a magnetic circuit by being paired with the magnet 2, 4 is a shaft that is formed integrally with the magnet 2, and 5 and 5 ′ are a pair with the shaft 4 to form a pivot bearing A bearing plate 6 for separating the stator 3 disposed outside the pump from the blades 1 and the magnet 2 and other members to form a pump chamber; and 7 and 7 'suction holes for introducing fluid into the pump chamber from outside the pump. The ports 8 and 8 'are discharge ports for guiding the fluid pressurized in the pump chamber to the outside of the pump. The configuration of the pump other than FIG. 1 is basically the same as that of the conventional turbo pump shown in FIG. 6, and thus only the features of the present invention will be described.

【００２１】図１に示すように、本発明では両吸い型の
ポンプ形式が前提となる。二つの羽根１および羽根１’
はケーシング６により構成される回転軸に垂直な面に対
して面対称形状のポンプ室内で磁石２とステータ３など
からなる磁気回路の働きにより回転して吸込み口７およ
び吸込み口７’より導入された流体を加圧する。その後
流体は、吐出し口８および吐出し口８’からポンプ外部
に導かれる。As shown in FIG. 1, the present invention is based on a double suction type pump. Two wings 1 and wing 1 '
Is rotated by the action of the magnetic circuit including the magnet 2 and the stator 3 in the pump chamber having a plane symmetrical shape with respect to a plane perpendicular to the rotation axis formed by the casing 6 and is introduced from the suction port 7 and the suction port 7 ′. Pressurized fluid. Thereafter, the fluid is guided to the outside of the pump from the discharge port 8 and the discharge port 8 '.

【００２２】２つの羽根１および羽根１’、磁石２は軸
４とともに羽根車を構成し回転するが、本実施の形態１
ではその軸受構成をピボット構成としている。この構成
は両端を半球形状に形成された軸４と軸４が接する面の
断面形状が円弧もしくは軸線上に下に凸の変曲点を持つ
２ｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）次曲線を持つ受け面を
持つ軸受板５および軸受板５’からなる。The two blades 1 and the blades 1 'and the magnet 2 form an impeller together with the shaft 4 and rotate.
In US Pat. No. 5,955,071, the bearing configuration is a pivot configuration. This configuration has 2n (n = 1, 2, 3,...) A cross-section of a surface where the shaft 4 is in contact with the shaft 4 having both ends formed in a hemispherical shape and having an arc or a downwardly convex inflection point on the axis. ) Consisting of a bearing plate 5 and a bearing plate 5 'having a receiving surface having the following curve.

【００２３】このような構成をとることで軸４と軸受板
５、もしくは軸受板５’は点で接触することとなるの
で、軸受に生じる面圧に接触面積を乗じたものに比例す
る摩擦損失は理想的な状態では０となる。しかし、現実
的には点接触となることは材料同士の微少な変形や長時
間使用に伴う磨耗などで点でなく線または微小面での接
触となるので摩擦損失が実際に０となることはない。よ
って磨耗を防ぎ軸受損失を小さく保つためには軸４を硬
質金属や酸化チタンなどのセラミックなどとし、軸受板
をステンレス板金、もしくはセラミック部材で軸受面を
構成しそれ以外の部分を樹脂製とするなどの構成が考え
られる。With such a configuration, the shaft 4 comes into contact with the bearing plate 5 or the bearing plate 5 'at a point, so that the friction loss is proportional to the surface pressure generated in the bearing multiplied by the contact area. Is 0 in an ideal state. However, in reality, point contact is not a point but a line or a small surface due to minute deformation of materials or wear due to long-term use, so friction loss is actually zero. Absent. Therefore, in order to prevent abrasion and keep bearing loss small, the shaft 4 is made of a hard metal or ceramic such as titanium oxide, and the bearing plate is made of a stainless steel plate or a ceramic member to constitute a bearing surface and the other parts are made of resin. Such a configuration is conceivable.

【００２４】この軸受板５は図１（ｂ）に示すように、
ステンレス製の板金部品により構成されている。そのた
め、軸方向には若干の可撓性が確保されている。この可
撓性によりケーシング６および、軸受板５自体の軸方向
の部品公差が積み重なっても、軸受板５および軸受板
５’の標準部品間寸法が軸４の長手寸法より可撓性の範
囲内で長ければポンプ組み立て時において特別な軸受間
調整等なしに接触状態を作ることができる。もちろん、
この軸間寸法は他の部品公差が許す限り小さい方が軸受
摩擦損失が小さくなり有利であることは言うまでもな
い。This bearing plate 5 is, as shown in FIG.
It is composed of stainless steel sheet metal parts. Therefore, some flexibility is secured in the axial direction. Due to this flexibility, even if the tolerances of the casing 6 and the bearing plate 5 in the axial direction of the bearing plate 5 are piled up, the dimension between the standard parts of the bearing plate 5 and the bearing plate 5 ′ is more flexible than the longitudinal dimension of the shaft 4. If it is long, a contact state can be created without any special adjustment between bearings at the time of assembling the pump. of course,
It is needless to say that the smaller the distance between the shafts is, as far as the tolerance of other parts permits, the smaller the bearing frictional loss.

【００２５】（実施の形態２）図２（ａ）は本発明の実
施の形態２におけるターボ型ポンプの断面図、図２
（ｂ）は本発明の実施の形態２におけるターボ型ポンプ
のＡ部の部分拡大断面図である。９は磁石２に成形され
た溝、１０は磁性流体である。磁性流体１０は一般に非
水溶性の油脂もしくは流動性の樹脂に微細な磁性粉を分
散させたもので、磁界をかけると磁束の方向にのびるよ
うに凝集する性質を持つ。また、それ自体が粘性をもつ
ため、例えばスピーカの共振板の減衰材としても利用さ
れている。(Embodiment 2) FIG. 2A is a sectional view of a turbo pump according to Embodiment 2 of the present invention.
(B) is a partial enlarged sectional view of a portion A of the turbo pump according to Embodiment 2 of the present invention. 9 is a groove formed in the magnet 2, and 10 is a magnetic fluid. The magnetic fluid 10 is generally obtained by dispersing fine magnetic powder in a water-insoluble oil or a fluid resin, and has a property of agglomerating so as to extend in the direction of a magnetic flux when a magnetic field is applied. Further, since it itself has viscosity, it is used as an attenuating material for a resonance plate of a speaker, for example.

【００２６】図２（ａ）に示すように溝９は、羽根１お
よび羽根１’と磁石２と軸４が一体に構成された羽根車
の重心Ｇを通り、その羽根車の回転軸に垂直な面に対し
平行でかつ、重心Ｇを通る面を挟み重心Ｇを通る面と等
間隔Ｓにある少なくとも１組の面と磁石２の側面の交線
上に構成される。図２（ｂ）に示すように溝９は概略矩
形断面で、磁石２からの磁束は矩形部エッジに集中する
のでこの部分に磁性流体１０は強く付着することにな
る。また磁束はケーシング６を通してステータ３まで届
くがこの磁束にそって磁性流体１０が集中することとな
る。As shown in FIG. 2A, the groove 9 passes through the center of gravity G of the impeller in which the blade 1 and the blade 1 ', the magnet 2, and the shaft 4 are integrally formed, and is perpendicular to the rotation axis of the impeller. And at least one set of planes that are parallel to the main surface and at equal intervals S with respect to the plane passing through the center of gravity G with respect to the plane passing through the center of gravity G, and on the intersection of the side surfaces of the magnet 2. As shown in FIG. 2B, the groove 9 has a substantially rectangular cross section, and the magnetic flux from the magnet 2 concentrates on the edge of the rectangular portion, so that the magnetic fluid 10 adheres strongly to this portion. The magnetic flux reaches the stator 3 through the casing 6, but the magnetic fluid 10 is concentrated along the magnetic flux.

【００２７】ポンプの運転開始時や負荷が急変する場合
などに２つのポンプ室内の圧力分布が不均一となるため
羽根車は、ピボット軸受構成上、軸周りにふれ回り安定
した運転状態を維持することが困難となる。磁性流体１
０を前記のようにケーシング６と磁石２の間に羽根車の
重心を中心として少なくとも２箇所以上に介在させるこ
とでふれ回りにより生じる磁石２とケーシング６間の接
近と離間の繰り返し運動を減衰させて、このふれ回り状
態を抑制し、迅速に安定した運転状態に復帰させ、ピボ
ット軸受の効果を安定化することができる。同時に、軸
受面を軸端が動き回ることが無くなるので、ピボット軸
受構成の不要な磨耗を招くことが無くなり、軸受寿命が
延長される。The pressure distribution in the two pump chambers becomes non-uniform at the start of operation of the pump or when the load changes suddenly, so that the impeller keeps a stable running state around the shaft due to the structure of the pivot bearing. It becomes difficult. Magnetic fluid 1
0 is interposed between the casing 6 and the magnet 2 at at least two places around the center of gravity of the impeller as described above, thereby attenuating the repetitive movement of the approach and separation between the magnet 2 and the casing 6 caused by whirling. As a result, the whirling state can be suppressed, the operating state can be quickly restored to a stable state, and the effect of the pivot bearing can be stabilized. At the same time, since the shaft end does not move around the bearing surface, unnecessary wear of the pivot bearing structure is not caused, and the bearing life is extended.

【００２８】（実施の形態３）図３は本発明の実施の形
態３におけるターボ型ポンプの上面図である。基本的構
成は実施の形態１または形態２と同様である。図３にお
いて８''は吐出し口である。吐出し口８''は吐出し口８
に対しその位置および形状が羽根車の回転軸を中心とし
た軸対称の関係にある。そのため、ポンプ室内の圧力分
布も羽根車の回転軸に対し軸対称となるのでラジアル方
向の圧力不均一によるラジアル方向の力が羽根車には働
かず、ピボット軸受の軸受損失減少効果を安定化するこ
とができる。同時に、軸受の長寿命化も実現する。な
お、吐出し口の数はそれぞれの関係が回転軸に対して軸
対称であれば限定されない。また、上下にあるポンプ室
同士の吐出し口の数も一致している必要もない。ただ
し、ポンプ室同士の吐出し口の数が極端に異なることで
ポンプ室同士の圧力が不均一になることはスラスト力が
発生することであり、軸受損失が増大することになるの
で好ましくない。(Embodiment 3) FIG. 3 is a top view of a turbo pump according to Embodiment 3 of the present invention. The basic configuration is the same as in the first or second embodiment. In FIG. 3, reference numeral 8 ″ denotes a discharge port. Discharge port 8 '' is discharge port 8.
However, its position and shape are in an axially symmetric relationship about the rotation axis of the impeller. Therefore, the pressure distribution in the pump chamber is also axially symmetric with respect to the rotation axis of the impeller, so that radial force due to non-uniform pressure in the radial direction does not act on the impeller, stabilizing the bearing loss reduction effect of the pivot bearing. be able to. At the same time, a longer life of the bearing is realized. The number of the discharge ports is not limited as long as the respective relations are axially symmetric with respect to the rotation axis. Further, the number of discharge ports of the upper and lower pump chambers does not need to be the same. However, non-uniform pressures between the pump chambers due to extreme differences in the number of discharge ports between the pump chambers is not preferable because a thrust force is generated and bearing loss increases.

【００２９】（実施の形態４）図４は本発明の実施の形
態４におけるターボ型ポンプの斜視図である。１１およ
び１１’はポンプ室からの吐出し口８’もしくは吐出し
口８''同士を結合する結合部、１２は結合部１１と結合
部１１’をさらに結合してポンプから見て下流の流路に
連なる吐出し管である。本実施の形態４において、結合
部１１と結合部１１’はそれぞれの吐出し口８’もしく
は吐出し口８''を含んでポンプ室までの圧力−流量特性
が同じくなるように構成されている。またさらに吐出し
管１２からみた結合部１１もしくは結合部１１’、吐出
し口８’および吐出し口８''を含んだポンプ室までの圧
力−流量特性も同じくなるように形状、表面荒さ等が構
成されている。このような構成により、すべての吐出し
口における圧力は均一になり、ポンプ室内の圧力分布も
等しくなるため羽根車にはラジアル方向に力が働かな
い。よって軸摩擦損失および軸受磨耗は軽微なものとな
る。(Embodiment 4) FIG. 4 is a perspective view of a turbo pump according to Embodiment 4 of the present invention. Reference numerals 11 and 11 ′ denote a connecting portion for connecting the discharge port 8 ′ or the discharge port 8 ″ from the pump chamber, and reference numeral 12 denotes a connecting portion further connecting the connecting portion 11 and the connecting portion 11 ′, and a flow downstream from the pump. A discharge pipe connected to the road. In the fourth embodiment, the connection portion 11 and the connection portion 11 'are configured so that the pressure-flow characteristics to the pump chamber including the respective discharge ports 8' or 8 "are the same. . Further, the shape, surface roughness, and the like are such that the pressure-flow characteristics to the pumping chamber including the connection portion 11 or the connection portion 11 ′, the discharge port 8 ′, and the discharge port 8 ″ as viewed from the discharge pipe 12 are the same. Is configured. With such a configuration, the pressure at all the discharge ports becomes uniform and the pressure distribution in the pump chamber becomes equal, so that no force acts on the impeller in the radial direction. Therefore, shaft friction loss and bearing wear are small.

【００３０】（実施の形態５）図５は本発明の実施の形
態５におけるターボ型ポンプの斜視図である。図５にお
いて、１３は吸込み口７およびもう片方の吸込み口７’
（図示しない）をひとつに結合してポンプ外部の流路へ
接続される吸込み管である。この吸込み管１３は吸込み
口７および吸込み口７’を含んでそれぞれのポンプ室ま
での圧力−流量特性が同じくなるように形状、表面荒さ
等が構成されている。(Embodiment 5) FIG. 5 is a perspective view of a turbo pump according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 13 denotes the suction port 7 and the other suction port 7 '.
(Not shown) are connected to one and connected to a flow path outside the pump. The shape and surface roughness of the suction pipe 13 are configured so that the pressure-flow characteristics to the respective pump chambers including the suction port 7 and the suction port 7 'are the same.

【００３１】このような構成により、吸込み口７および
吸込み口７’における圧力は均一になり、ポンプ室内の
吸込み圧力も等しくなるため羽根１および羽根１’は同
じ作動条件下で動くため、各羽根に働くスラスト力は働
かない。よって軸受での摩擦損失は軽微なものとなる。
また、本実施の形態は実施の形態４と組み合わせて実施
することでさらに効果的でその場合、軸受は余圧の他は
羽根車の重量のみを支えるのみなのでさらに摩擦損失は
減少し、軸受磨耗も軽微なものとなり長寿命化を実現で
きる。With this configuration, the pressure at the suction port 7 and the pressure at the suction port 7 'become uniform, and the suction pressure in the pump chamber becomes equal, so that the blade 1 and the blade 1' move under the same operating conditions. The thrust force working does not work. Therefore, the friction loss in the bearing is small.
This embodiment is more effective when implemented in combination with the fourth embodiment. In this case, since the bearing only supports the weight of the impeller except for the residual pressure, the friction loss is further reduced, and the bearing wear is reduced. Is also negligible, and a longer life can be realized.

【００３２】[0032]

【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
は、羽根車の支持をピボット軸受で構成するとともにピ
ボット支持部材を可撓性の部品で構成しているので、ラ
ジアル方向の摩擦損失を減少させかつ、軸方向の部品公
差が積み重なっても常にピボット軸受の性能を維持する
ことができ、軸受摩擦損失を減少させてポンプの高効率
化が実現できる。As described above, according to the first aspect of the present invention, since the support of the impeller is constituted by a pivot bearing and the pivot support member is constituted by a flexible part, friction in the radial direction is achieved. The loss can be reduced, and the performance of the pivot bearing can always be maintained even when the component tolerances in the axial direction are piled up, so that the bearing friction loss can be reduced and the efficiency of the pump can be increased.

【００３３】請求項２に記載された発明は、羽根車の重
心を通り羽根車の回転軸に垂直な面に対し平行でかつ、
重心を通る面を挟み重心を通る面と等間隔にある少なく
とも１組の面と磁石の側面の交線上に溝が構成され、こ
の溝の内部と磁石と外部磁界発生手段とポンプ室内を隔
絶するケーシングの間に磁性流体を介在させているの
で、羽根車の軸周りのふれ回りを抑制し軸摩擦損失をよ
り安定して減少させることができ、ポンプの高効率化が
実現できる。The invention described in claim 2 is parallel to a plane passing through the center of gravity of the impeller and perpendicular to the rotation axis of the impeller, and
A groove is formed on the intersection of at least one set of surfaces and the side surface of the magnet at equal intervals with respect to the surface passing through the center of gravity with the surface passing through the center of gravity interposed between the inside of the groove, the magnet, the external magnetic field generating means, and the pump chamber. Since the magnetic fluid is interposed between the casings, whirling around the axis of the impeller can be suppressed, shaft friction loss can be reduced more stably, and high efficiency of the pump can be realized.

【００３４】請求項３に記載された発明は、羽根それぞ
れに対して吐き出し口が複数ありかつ、それらの吐き出
し方向および吐き出し口の位置および形状が軸に対し軸
対称であるので、羽根車の軸周りのふれ回りを抑制し軸
摩擦損失をより安定して減少させることができ、ポンプ
の高効率化、長寿命化が実現できる。According to the third aspect of the present invention, since there are a plurality of discharge ports for each blade, and the discharge direction and the position and shape of the discharge ports are axisymmetric with respect to the axis, the impeller shaft The whirling of the surroundings can be suppressed, the shaft friction loss can be reduced more stably, and the pump can be made more efficient and the service life can be extended.

【００３５】請求項４に記載された発明は、複数の吐き
出し口からの流体を同じ圧損特性である管路により一
旦、一つに結合してからポンプ外部に導くので、ポンプ
室内の圧力分布の偏りを確実に平均化して羽根車にかか
るスラスト力、ラジアル力を抑制し軸摩擦損失をより安
定して減少させることができ、ポンプの高効率化、長寿
命化が実現できる。According to the fourth aspect of the present invention, fluids from a plurality of discharge ports are once connected to one another by conduits having the same pressure loss characteristic and then guided to the outside of the pump. The deviation is reliably averaged, the thrust force and the radial force applied to the impeller are suppressed, the shaft friction loss can be reduced more stably, and the pump can be made more efficient and the service life can be extended.

【００３６】請求項５に記載された発明は、ポンプ外部
から導かれる流体を一旦、一つに結合してから同じ圧損
特性をもつ管路により各吸い込み口に流体を導いている
ので、各羽根車に対する流体の流量、圧力を均一化して
作動状態を一定として各ポンプ室間の圧力分布の偏りを
防ぐことで羽根車のスラスト力を軽減して軸摩擦損失を
より安定して減少させることができ、ポンプの高効率
化、長寿命化が実現できる。According to the fifth aspect of the present invention, since the fluid guided from the outside of the pump is once connected to one and then the fluid is guided to each suction port by a pipe having the same pressure loss characteristic, so that each blade is By equalizing the flow rate and pressure of the fluid to the car and keeping the operating state constant to prevent bias in the pressure distribution between the pump chambers, the thrust force of the impeller can be reduced and shaft friction loss can be reduced more stably. It is possible to realize high efficiency and long life of the pump.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】（ａ）本発明の実施の形態１におけるターボ型
ポンプの断面図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるターボ型ポンプの
Ａ部の部分拡大断面図FIG. 1A is a sectional view of a turbo pump according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a partially enlarged sectional view of a portion A of the turbo pump according to the first embodiment of the present invention.

【図２】（ａ）本発明の実施の形態２におけるターボ型
ポンプの断面図 （ｂ）本発明の実施の形態２におけるターボ型ポンプの
Ａ部の部分拡大断面図2A is a cross-sectional view of a turbo pump according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 2B is a partially enlarged cross-sectional view of part A of the turbo pump according to Embodiment 2 of the present invention.

【図３】本発明の実施の形態３におけるターボ型ポンプ
の上面図FIG. 3 is a top view of a turbo pump according to Embodiment 3 of the present invention.

【図４】本発明の実施の形態４におけるターボ型ポンプ
の斜視図FIG. 4 is a perspective view of a turbo pump according to Embodiment 4 of the present invention.

【図５】本発明の実施の形態５におけるターボ型ポンプ
の斜視図FIG. 5 is a perspective view of a turbo pump according to Embodiment 5 of the present invention.

【図６】従来のターボ型ポンプの構造図FIG. 6 is a structural view of a conventional turbo type pump.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１、１’ 羽根 ２ 磁石 ３ ステータ ４ 軸 ５、５’ 軸受板 ６ ケーシング ７、７’ 吸込み口 ８、８’、８'' 吐出し口 ９ 溝 １０ 磁性流体 １１、１１’ 結合部 １２ 吐出し管 １３ 吸込み管 1, 1 'blade 2 magnet 3 stator 4 shaft 5, 5' bearing plate 6 casing 7, 7 'suction port 8, 8', 8 '' discharge port 9 groove 10 magnetic fluid 11, 11 'coupling portion 12 discharge Pipe 13 Suction pipe

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｄ 29/04 Ｆ０４Ｄ 29/04 Ｊ Ｌ Ｒ 29/44 29/44 Ｄ (72)発明者 松尾 直樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3H020 AA03 BA10 DA24 3H022 AA01 BA01 BA03 BA06 BA07 CA11 CA15 CA16 CA18 CA19 CA20 CA48 CA51 CA56 DA08 DA09 DA13 DA15 DA20 3H032 NA04 3H034 AA01 BB01 BB06 BB10 BB13 CC03 CC07 DD01 DD02 DD12 DD20 DD28 DD30 EE09 EE10 EE11 EE12 EE14 EE15 EE18──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) F04D 29/04 F04D 29/04 JLR 29/44 29/44 D (72) Inventor Naoki Matsuo Osaka 1006 Kadoma, Kadoma City Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F-term (reference) CC07 DD01 DD02 DD12 DD20 DD28 DD30 EE09 EE10 EE11 EE12 EE14 EE15 EE18

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】１組以上の羽根を備える両吸い込み型で外
部から電磁力により磁石と一体化された羽根車を駆動す
るシールレス構造を有するターボ型ポンプであって、羽
根車の支持をピボット軸受とするとともにピボット支持
部材を可撓性部品としたことを特徴とするターボ型ポン
プ。1. A turbo type pump having a sealless structure for driving an impeller integrated with a magnet by electromagnetic force from outside from a double suction type having one or more sets of blades, wherein the impeller is pivotally supported. A turbo-type pump comprising a bearing and a flexible support member. 【請求項２】前記羽根車の重心を通り前記羽根車の回転
軸に垂直な面に対し平行でかつ、前記重心を通る面を挟
み前記重心を通る面と等間隔にある少なくとも１組の面
と前記磁石の側面の交線上に溝が形成され、この溝の内
部と前記磁石と外部磁界発生手段とポンプ室内を隔絶す
るケーシングの間に磁性流体を介在させることを特徴と
する請求項１に記載のターボ型ポンプ。2. At least one set of surfaces parallel to a plane passing through the center of gravity of the impeller and perpendicular to the axis of rotation of the impeller, and equidistant from a plane passing through the center of gravity with respect to a plane passing through the center of gravity. A groove is formed on the intersection of the side surface of the magnet and a side surface of the magnet, and a magnetic fluid is interposed between the inside of the groove, the magnet, the external magnetic field generating means, and a casing that isolates the pump chamber. The turbo pump as described. 【請求項３】前記羽根それぞれに対して吐き出し口が複
数ありかつ、それらの吐き出し方向および吐き出し口の
位置および形状が軸に対し軸対称であることを特徴とす
る請求項１または２に記載のターボ型ポンプ。3. The discharge port according to claim 1, wherein a plurality of discharge ports are provided for each of the blades, and the discharge directions and the positions and shapes of the discharge ports are axially symmetric with respect to an axis. Turbo type pump. 【請求項４】前記複数の吐き出し口からの流体を、同じ
圧損特性をもつ管路により一旦一つに結合してからポン
プ外部に導くことを特徴とする請求項３に記載のターボ
型ポンプ。4. The turbo pump according to claim 3, wherein the fluids from the plurality of discharge ports are once connected to one another by a conduit having the same pressure loss characteristic and then guided to the outside of the pump. 【請求項５】ポンプ外部から導かれる流体を一旦、一つ
に結合してから同じ圧損特性をもつ管路により各吸い込
み口に流体を導くことを特徴とする請求項１乃至４のい
ずれかに記載のターボ型ポンプ。5. The method according to claim 1, wherein the fluid guided from the outside of the pump is once combined, and then the fluid is guided to each suction port by a conduit having the same pressure loss characteristic. The turbo pump as described.