JPS5920879B2 - キヤンドモ−タポンプの軸推力釣合せ方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、軸流羽根を備えたポンプ部とキャンドモー
タとからなるキャンドモータポンプに関する 一般に、キャンドモータポンプは、モータ部とポンプ部
とが一体的に構成され、ポンプケーシングに軸貫通部が
存在しないため、インペラとモータロータとを支承する
共通軸に生じる軸推力を外部で支持することができない
。

従来、半径流型もしくは混流型のインペラを使用するポ
ンプ部を備えたキャンドモータポンプにおいては、ポン
プ部とモータ部とを画成するエンドプレートと、インペ
ラの背面との間に、第１図に示すような軸推力バランス
室を構成した全推力自動バランス機構が一般的に採用さ
れている。

しかしながら、第１図に示す構造のキャンドモータポン
プは、吸込性能の観点から低速回転としなければならず
、このため所要のポンプ吐出量を得るためには、インペ
ラの大型化すなわちポンプ部が大型化し、製造や保守に
要する費用が増大する難点がある。

このような事情に鑑み、ポンプ部の構成に軸流羽根を採
用すれば、高速回転が可能となると共に吸込性能を向上
することができ、しかもポンプ部の小型化を達成できる
利点が得られる。

しかしながら、ポンプ部を軸流羽根で構成したキャンド
モータポンプにおいては、推力が常にポンプ吸込口方向
に強力に作用し、しかも軸流羽根自体はこの推力をバラ
ンスさせるための構造とすることができないため、キャ
ンドモータポンプに内蔵する通常の推力軸受では前記推
力を支えきれないという問題を生じる。

そこで、本発明者等は、前述した新規な構成からなるキ
ャンドモータポンプにおける問題点を克服すべく種々検
討を重ねた結果、通常キャンドモータは軸受の潤滑とモ
ータの冷却を行うためにポンプ取扱液の一部をキャンド
モータ内に循環させる方式を採用することから、キャン
ドモータ部の後部モータロータ室内に補助ポンプ室を設
け、この補助ポンプ室内に主ポンプ室の軸流羽根が発生
する推力と釣合う逆推力を発生する補助インペラを設け
てこれをモータロータ軸に軸着し、さらにポンプ取扱液
の一部を主ポンプ室の軸流羽根の後端部側から取出して
補助ポンプ室内に導入し、その後キャンドモータ内を経
て主ポンプ室の吐出口に環流させることにより、主ポン
プ室の軸流羽根の軸推力の釣合せを容易にしかも確実に
行うことができ、前記問題点を解消し得ることを突き止
めた。

従って、本発明の目的は、軸流羽根を備えたポンプ部と
キャンドモータ部とからなるキャンドモータポンプにお
いて、軸流羽根に生じる軸推力を安定にバランスさせて
小型で吸込性能の向上を図り、円滑なポンプ運転を達成
することができるキャンドモータポンプを提供するにあ
る。

前記の目的を達成するため、本発明においては、軸流羽
根を備えたポンプ部とキャンドモータ部とからなり、キ
ャンドモータ部の後部モータロータ室の後端部に補助ポ
ンプ室を設け、この補助ポンプ室内に主ポンプ室の軸流
羽根の吸込口と逆向きに吸込口を有するよう半径流型補
助インペラをモータロータ軸上に取付け、この補助ポン
プ室の吸込口と主ポンプ室の軸流羽根の後端部側と連通
ずる通路部を設け、一方前部モータロータ室を前記通路
部の主ポンプ室側に開口する部分の近傍となる主ポンプ
室の吐出部に連通し、補助インペラによる吐出液を補助
ポンプ室を経て後部モータロータ室へ導入し、さらにモ
ータロータとモータステータとの間隙を通って前部モー
タロータ室へ導入して前記主ポンプ室に循環するよう構
成することを特徴とする。

また、前記のキャンドモータポンプにおいて、補助イン
ペラの背面と補助ポンプ室壁面との間に推力自動バラン
ス機構を設けることにより、主ポンプ室の軸流羽根の推
力に対する逆推力の釣合せ作用を一層円滑に達成するこ
とが可能である。

次に、本発明に係るキャンドモータポンプの実施例につ
き、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

第２図は、内部サーキュレーション系を有するキャンド
モータポンプの一実施例を示す。

参照符号１０はポンプ部、１２はキャンドモータ部を示
す。

ポンプ部１０には吸込口１４内に軸流羽根１６が配設さ
れ、この軸流羽根１６とモータロータ１８とを支承する
共通軸としてのモータロータ軸２０の内部に通路２２を
設け、この通路２２の一端部を軸流羽根１６の後端部側
においてポンプ室２４内と連通ずるよう開口し、一方通
路２２の他端部を後部モータロータ室２６内と連通ずる
よう開口する。

また、前記通路２２の他端部が開口する後部モータロー
タ室２６には補助ポンプ室３８を設け、この補助ポンプ
室３８内に、例えば、半開放型で半径流型の補助インペ
ラ４０を設けてこれを前記モータロータ軸２０に軸着す
る。

この場合、補助インペラ４０は、軸流羽根１６により発
生する流体吸込口側への推力に対して釣合う逆推力を発
生するよう構成配置する。

すなわち、本実施例に記載の補助インペラ４０を使用し
た場合、その圧力分布は第３図に示すようになり、軸流
羽根１６の推力に対する逆推力は斜線で示される部分Ａ
となる。

このように構成することにより、第２図に示すキャンド
モータポンプにおいては、ポンプ運転時において、ポン
プ取扱液の一部は、軸流羽根１６の後端部の開口より通
路２２を介して後部モータロータ室２６に形成された補
助ポンプ室３８内に導入され、この補助ポンプ室３８内
で補助インペラ４０の作用下に軸流羽根１６の推力に対
する逆推力を発生する。

次いで、ポンプ取扱液の一部は、モータロータ軸２０を
支承する後部軸受２８を適宜潤滑しながら、モータステ
ータ３０とモータロータ１８との間隙を通り、この間に
モータ部の吸熱を行い、前部モータロータ室３２に案内
される。

そして、前部モータロータ室３２内に導入されたポンプ
取扱液の一部は、適宜前部軸受３６の潤滑を行いながら
ポンプ室２４に環流される。

この場合、大部分の環流液は、ポンプ部１０とモータ部
１２とを画成するエンドプレートに穿設した通孔３４を
介してポンプ室２４に環流する。

なお、前記通孔３４は、ポンプ取扱液の一部を通路２２
へ導入するための開口部分に対しその近傍に位置させる
ことが好ましい。

なお、前述した本実施例におけるキャンドモータポンプ
におけるポンプ室内よりキャンドモータ部内に流れる循
環液の圧力分布特性を示せば、第４図に示す通りである
。

すなわち、通路２２の開口部■におゆるポンプ取扱液の
圧力は軸流羽根１６による吐出圧力と略等しく、しかも
通路２２内の圧力降下は小さいので、補助インペラ４０
の吸込口■の圧力は余り低下せず、軸流羽根１６の吸込
側■の圧力よりも充分高く保持される。

次いで、補助インペラ４０の吐出口もしくは補助インペ
ラ４０の背面側■において、循環液は最高圧力となり、
その後モータロータ室内Ｖを経ることによって次第に循
環液の圧力が低下する。

そして、前部モータロータ室３２とポンプ室２４との連
通部■は、前記通路２２の開口部■における圧力と略等
しいので、前記モータロータ室３２内の循環液はポンプ
室２４内へ環流する。

このようにして、キャンドモータ部内を一定量のポンプ
取扱液が円滑に循環する。

特に、第４図に示す圧力分布特性から明らかなように、
本発明に係るキャンドモータポンプは、従来のキャンド
モータポンプと比べて、キャンドモータ部内を循環する
液の圧力レベルが非常に高くなるため、前部モータロー
タ室３２内におけるキャビテーションの発生力有効に防
止され、軸受の異常摩耗も発生しないという優れた特徴
を有する。

本実施例のキャンドモータポンプは、ポンプ部を軸流羽
根で構成することができることから、ポンプ構造の小型
化が可能であり、しかも前述した軸推力のバランスを有
効に達成するため高速回転による吸込性能の向上が図ら
れ、小型にしてポンプ性能の優れたキャンドモータポン
プを得ることができる。

因みに、本実施例の補助インペラを採用した場合、補助
インペラの外径寸法は、軸流羽根の外径寸法と略同−に
設定することにより最も高い揚程が得られることが確認
され、このことからもポンプ全体の小型化は充分可能で
ある。

また、代案として、第５図に示すように、補助インペラ
４０の背面と補助ポンプ室３８の壁面との間に、固定オ
リフィス３９と可変オリフィス４１とを設けると共にこ
れらのオリフィス３９゜４１間に圧力バランス室４３を
形成した従来公知の推力自動バランス機構４２を構成す
ることにより、補助インペラ４０自体の推力を自動バラ
ンスさせることができると共に軸流羽根１６の過大な推
力発生を防止し、軸流羽根１６の推力に対する逆推力の
釣合せ作用を一層円滑に達成することができる。

なお、前述した実施例においては、内部サーキュレーシ
ョン系とした場合について示したが、外部サーキュレー
ション系として構成することもできることは勿論である
。

また、本発明に係るキャンドモータポンプは、特に吸収
式冷凍機の冷媒循環用ポンプとして最も好適に応用する
ことができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明の精神を逸脱しない範囲内において種種の設計変更を
なし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

餉１図は従来のキャンドモータポンプの断面側面図、第
２図は本発明に係るキャンドモータポンプの一実施例を
示す一部断面側面図、第３図は第２図に示す補助インペ
ラの構造並びに圧力分布を示す説明図、第４図は第２図
に示すキャンドモータポンプのポンプ室およびキャンド
モータ部内の循環液の圧力分布特性曲線図、第５図は本
発明のキャンドモータポンプに使用する補助インペラの
別の実施例を示す拡大断面図である。 １０・・・・・・ポンプ部、１２・・・・・・キャンド
モータ部、１４・・・・・・吸込口、１６・・・・・・
軸流羽根、１８・・・・・・モータロータ、２０−・・
・・・モータロータ軸、２２−・−・・通路、２４・・
・・・・ポンプ室、２６・・・・・・後部モータロータ
室、２８・・・・・・後部軸受、３０・・・・・・モー
タステータ、３２・・・・・・前部モータロータ室、３
４・・・・・・通孔、３６・・・・・・前部軸受、３８
・・・・・・補助ポンプ室、４０・・・・・・補助イン
ペラ、４２・・・・・・推力自動バランス機構、３９・
・・・・・固定オリフィス、４１・・・・・・可変オリ
フィス、４３・・・・・・圧力バランス室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸流羽根を備えたポンプ部とキャンドモータ部とか
   らなり、キャンドモータ部の後部モータロータ室の後端
   部に補助ポンプ室を設け、この補助ポンプ室内に主ポン
   プ室の軸流羽根の吸込口と逆向きに吸込口を有するよう
   半径流型補助インペラをモータロータ軸上に取付け、こ
   の補助ポンプ室の吸込口と主ポンプ室の軸流羽根の後端
   部側と連通ずる通路部を設け、一方前記モータロータ室
   を前記通路部の主ポンプ室側に開口する部分の近傍とな
   る主ポンプ室の吐出部に連通し、補助インペラによる吐
   出液を補助ポンプ室を経て後部モータロータ室へ導入し
   、さらにモータロータとモータステータとの間隙を通っ
   て前部モータロータ室へ導入して前記主ポンプ室に循環
   するよう構成することを特徴とするキャンドモータポン
   プ。 ２、特許請求の範囲第１項記載のキャンドモータポンプ
   において、補助インペラの背面と補助ポンプ室壁面との
   間に固定オリフィスと可変オリフィスとを設けると共に
   これらのオリフィス間に圧力バランス室を形成した推力
   自動バランス機構を構成し、主ポンプ室に設けた軸流羽
   根の推力に対し逆推力を発生するよう構成することを特
   徴と−するキャンドモータポンプ。