JP2008517210A - Turbo pump - Google Patents

Abstract

ターボ形ポンプが、渦巻形ケーシング（４）から成っており、渦巻形ケーシング（４）内に、羽根車（３）が配置されている。ターボ形ポンプにおいて、ロータ（１）が、羽根車（３）のための駆動軸（２）に配置されている。羽根車（３）が、駆動軸（２）と、形状接続で軸方向可動に結合されている  The turbo pump comprises a spiral casing (4), and an impeller (3) is disposed in the spiral casing (4). In the turbo pump, the rotor (1) is arranged on the drive shaft (2) for the impeller (3). The impeller (3) is coupled to the drive shaft (2) in an axially movable manner by shape connection

Description

本発明は、ターボ形ポンプに関する。ターボ形ポンプは公知である。「Ｋｒｅｉｓｅｌｐｕｍｐｅｎ，Ｌｅｘｉｋｏｎ，ＫＳＢ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ，１９８９，１２４〜１２８頁」には、例としてターボ形ポンプにおける様々なタイプのスラスト軸受が記載されている。ここではスラスト滑り軸受が記載されている。ターボ形ポンプを運転するために配置されたロータは、ターボ形ポンプの羽根車の取り付けられた駆動軸と直に結合されている。運転中の流体技術的な動作に起因して、羽根車ひいては駆動軸に、ターボ形ポンプに搬送しようとする媒体の入口に向かって羽根車を引っ張る力が及ぼされる。したがって同時に、駆動軸に取り付けられたロータは、搬送しようとする媒体の入口に向かって摺動される。この場合存在するストッパが突発的に比較的大きな力で負荷され、これは一般的に不都合であり、このことによって結果として一方では駆動軸の軸方向遊びに基づいて、ターボ形ポンプの構成部材の耐用年数が比較的僅かになる。また他方ではストッパに構成部材が当接することは、不都合な騒音発生につながり、運転中に障害となる。   The present invention relates to a turbo pump. Turbo pumps are known. “Kreiselpumpen, Lexikon, KSB Aktingesellschaft, 1989, pp. 124-128” describes various types of thrust bearings in turbo pumps by way of example. Here, a thrust sliding bearing is described. The rotor arranged for operating the turbo pump is directly coupled to the drive shaft on which the impeller of the turbo pump is mounted. Due to the hydrotechnical behavior during operation, the impeller and thus the drive shaft is subjected to a force that pulls the impeller towards the inlet of the medium to be conveyed to the turbopump. Therefore, at the same time, the rotor attached to the drive shaft is slid toward the inlet of the medium to be conveyed. The stopper present in this case is suddenly loaded with a relatively large force, which is generally inconvenient, and as a result, on the one hand based on the axial play of the drive shaft, The service life is relatively short. On the other hand, the contact of the structural member with the stopper leads to inconvenient noise generation and becomes an obstacle during operation.

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１１５９８９号明細書から、請求項１の上位概念に記載の形式のポンプが公知である。ドイツ連邦共和国特許公開第２５１０７８７号明細書には、ポンプが記載されており、ここではポンプの羽根車および電動モータのロータが駆動軸に連結されている。   From German Offenlegungsschrift 10 115 989, a pump of the type described in the superordinate concept of claim 1 is known. German Offenlegungsschrift 25 10 787 describes a pump, in which the impeller of the pump and the rotor of the electric motor are connected to the drive shaft.

米国特許第５４３１３４０号明細書には、ポンプ羽根車が記載されており、ポンプ羽根車は、電磁式に、軸方向で変位された２つの位置の間で切換可能であり、これに対して米国特許第６１９３４６２号明細書には、電気駆動モータの設けられていないポンプが記載されており、ここではポンプ羽根車が、軸方向で、軸線に対して可動である。   U.S. Pat. No. 5,431,340 describes a pump impeller, which is electromagnetically switchable between two axially displaced positions, as opposed to the U.S. Pat. Japanese Patent No. 6193462 describes a pump without an electric drive motor, in which the pump impeller is movable relative to the axis in the axial direction.

したがって本発明の課題は、ターボ形ポンプを改良して、流れに起因してターボ形ポンプの羽根車に作用する力による破損をできる限り回避するようなものを提供することである。同時に、発生する打撃音をできる限り低減するのが望ましい。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved turbo pump that avoids as much damage as possible due to the forces acting on the impeller of the turbo pump due to flow. At the same time, it is desirable to reduce the impact sound generated as much as possible.

この課題は、請求項１の特徴部に記載した構成手段を有するターボ形ポンプによって解決される。羽根車として、たとえば半径流形羽根車または斜流形（混流形）羽根車が用いられる。外側に配置されたステータと協働して駆動ユニットを成すロータは、搬送しようとする流体内に存在する。ステータとロータとの協働によって、駆動力が駆動軸に伝達される。羽根車は、駆動軸と形状接続で軸方向可動に結合されている。この場合形状接続式の結合は、たとえばキーの配置構造によって得られる。別の有利な構成によれば、駆動軸の、羽根車と結合する部分が、多角部、たとえば四角部として形成されている。また流れに起因してターボ形ポンプの羽根車に作用する力は、駆動軸に対する羽根車の形状接続式の軸方向可動な結合によって、ロータの領域に伝達されない、ということが判った。したがって運転中、ロータは、ほぼその位置に留まるので、流れに起因する不都合な力は、羽根車の、比較的僅かな部分にしか作用しない。これによってターボ形ポンプの耐用年数が高められ、同時にこの場合、発生する不都合な打撃音はほぼ完全に回避される。このようにして行われた、羽根車からロータへの力伝達の分離によって、ターボ形ポンプの内側の破損は、特に有利な形式で回避される。   This problem is solved by a turbo pump having the constituent means described in the characterizing part of claim 1. As the impeller, for example, a radial flow type impeller or a mixed flow type (mixed flow type) impeller is used. The rotor that forms the drive unit in cooperation with the outer stator is present in the fluid to be transported. The driving force is transmitted to the driving shaft by the cooperation of the stator and the rotor. The impeller is movably coupled in the axial direction with a drive shaft in shape connection. In this case, the shape connection type coupling is obtained by, for example, a key arrangement structure. According to another advantageous configuration, the part of the drive shaft that couples to the impeller is formed as a polygonal part, for example a square part. It has also been found that the force acting on the impeller of the turbo pump due to the flow is not transmitted to the rotor region by the axially movable coupling of the impeller shape connection type to the drive shaft. Thus, during operation, the rotor remains approximately in that position, so that the unfavorable forces due to the flow act only on a relatively small part of the impeller. This increases the service life of the turbo-type pump, and at the same time, the inconvenient percussive sound that occurs is almost completely avoided. Due to the separation of the force transmission from the impeller to the rotor in this way, damage inside the turbopump is avoided in a particularly advantageous manner.

ロータの軸方向の支承は、たとえばストッパと軸受ディスクとの組み合わせの配置構造によって得られる。しかしながら軸受ディスクの配置構造は必要不可欠ではない。多くの使用目的に関して、単にターボ形ポンプの内側に、ロータの軸方向の支承を実現するストッパを配置すれば十分である。この場合有利には、総じて運転動作が改善され、力が軸方向でロータに作用しないよう保証される。   The axial support of the rotor is obtained, for example, by an arrangement structure of a combination of a stopper and a bearing disk. However, the arrangement structure of the bearing disk is not essential. For many purposes of use, it is sufficient to simply place a stopper that provides axial support of the rotor inside the turbopump. In this case, it is advantageous to improve the overall operation and to ensure that no force acts on the rotor in the axial direction.

次に本発明の実施例を図示し、詳しく説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be illustrated and described in detail.

図１には、ターボ形ポンプを横断面図で示した。ターボ形ポンプは、渦巻形ケーシング４から成っており、渦巻形ケーシング４に羽根車３が配置されている。羽根車３のための駆動軸２にロータ１が配置されており、ロータ１は、外側でステータ８によって包囲されている。羽根車３は、駆動軸２と形状接続（formschluessig；形状による束縛）で軸方向可動に結合されている。このことは駆動軸２の小片２ａで行われ、小片２ａは、たとえば構造的に四角部として形成してよい。小片２ａに沿って、羽根車３は、運転中に搬送しようとする媒体の入口Ｅに向かって摺動され、しかもこの場合軸方向力がロータ１に及ぼされることはない。追加的にロータ１は軸方向で支承されている。このためにカップ容器形の軸受座５が駆動軸２に配置されており、軸受座５は、軸受ディスク６を収容するために設けられている。軸受ディスク６は、運転中、渦巻形ケーシング４内に配置された軸受ストッパ７に当接する。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a turbo pump. The turbo pump includes a spiral casing 4, and the impeller 3 is disposed in the spiral casing 4. A rotor 1 is arranged on a drive shaft 2 for the impeller 3, and the rotor 1 is surrounded by a stator 8 on the outside. The impeller 3 is coupled to the drive shaft 2 so as to be movable in the axial direction by a form connection (formschluessig). This is done with a small piece 2a of the drive shaft 2, which may be formed, for example, as a square part structurally. Along the small piece 2a, the impeller 3 is slid toward the inlet E of the medium to be transported during operation, and in this case no axial force is exerted on the rotor 1. In addition, the rotor 1 is supported in the axial direction. For this purpose, a cup container type bearing seat 5 is arranged on the drive shaft 2, and the bearing seat 5 is provided for accommodating the bearing disk 6. The bearing disk 6 abuts on a bearing stopper 7 disposed in the spiral casing 4 during operation.

図２には、ターボ形ポンプの選択的な実施例を立体的に横断面図で示した。図１に示した実施例とは異なって、ここではカップ形の軸受座の配置構造と、軸受ディスクの配置構造とは省略されている。図１に示したカップ形の軸受座の代わりに、ここでは単にストッパ５’が設けられており、ストッパ５’は、ロータ１のケーシングと共に１ユニットを成していて、かつ軸受ストッパ７に直に当接する。駆動軸２の小片２ａは、四角部として形成されている。運転中、流れに起因する不都合な力が、矢印方向でターボ形ポンプ１の羽根車３に作用する。羽根車３は、軸方向で駆動軸２の小片２ａに沿って摺動する。駆動軸２に沿った羽根車３の軸方向の摺動性によって、流れに起因する不都合な力が駆動軸２およびロータ１に作用しないよう保証されている。   FIG. 2 is a three-dimensional cross-sectional view of an alternative embodiment of a turbo pump. Unlike the embodiment shown in FIG. 1, here, the arrangement structure of the cup-shaped bearing seat and the arrangement structure of the bearing disk are omitted. Instead of the cup-shaped bearing seat shown in FIG. 1, a stopper 5 ′ is simply provided here, and the stopper 5 ′ forms one unit with the casing of the rotor 1 and is directly connected to the bearing stopper 7. Abut. The small piece 2a of the drive shaft 2 is formed as a square part. During operation, an inconvenient force due to the flow acts on the impeller 3 of the turbo pump 1 in the direction of the arrow. The impeller 3 slides along the small piece 2a of the drive shaft 2 in the axial direction. Due to the axial slidability of the impeller 3 along the drive shaft 2, it is ensured that inconvenient forces due to the flow do not act on the drive shaft 2 and the rotor 1.

図３には、駆動軸２および羽根車３を立体的に示した。この場合羽根車３は、中央で凹部３ａを備えており、凹部３ａは、軸方向摺動の行われる駆動軸２の小片２ａを収容するために設けられている。羽根車３と駆動軸２との間の形状接続式の軸方向可動な結合は、構造的に別の形式で行うこともできる。   In FIG. 3, the drive shaft 2 and the impeller 3 are shown in three dimensions. In this case, the impeller 3 is provided with a recess 3a at the center, and the recess 3a is provided to accommodate the small piece 2a of the drive shaft 2 that is slid in the axial direction. The shape-connected axially movable coupling between the impeller 3 and the drive shaft 2 can also be done in a structurally different manner.

ターボ形ポンプの横断面図である。It is a cross-sectional view of a turbo pump. ターボ形ポンプの選択的な実施例を立体的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the selective Example of a turbo type pump in three dimensions. 羽根車および駆動軸を立体的に示す図である。It is a figure which shows an impeller and a drive shaft in three dimensions.

Claims (2)

ターボ形ポンプにおいて、
当該ターボ形ポンプが、渦巻形ケーシング（４）から成っており、該渦巻形ケーシング（４）内に、羽根車（３）が配置されており、ロータ（１）が、羽根車（３）のための駆動軸（２）に配置されており、羽根車（３）が、駆動軸（２）と、形状接続で軸方向可動に結合されていることを特徴とする、ターボ形ポンプ。 For turbo pumps,
The turbo pump comprises a spiral casing (4), an impeller (3) is disposed in the spiral casing (4), and a rotor (1) is connected to the impeller (3). A turbo-type pump, characterized in that it is arranged on a drive shaft (2) for which the impeller (3) is coupled to the drive shaft (2) in an axially movable manner by shape connection. ロータ（１）が、軸方向で支承されている、請求項１記載のターボ形ポンプ。   The turbo pump according to claim 1, wherein the rotor is supported in the axial direction.

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