特表 2023-554045 ポンプアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-26

(54)【発明の名称】ポンプアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/16 20060101AFI20231219BHJP

   F04D 29/08 20060101ALI20231219BHJP

   F04D 1/08 20060101ALI20231219BHJP

   F04D 29/42 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

F04D29/16

F04D29/08 B

F04D1/08 A

F04D29/42 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023536143

(86)(22)【出願日】2021-11-15

(85)【翻訳文提出日】2023-08-14

(86)【国際出願番号】 EP2021081670

(87)【国際公開番号】W WO2022128282

(87)【国際公開日】2022-06-23

(31)【優先権主張番号】102020133327.7

(32)【優先日】2020-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】591040649

【氏名又は名称】カーエスベー ソシエタス ヨーロピア ウント コンパニー コマンディート ゲゼルシャフト アウフ アクチェン

【氏名又は名称原語表記】ＫＳＢ ＳＥ ＆ Ｃｏ． ＫＧａＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100169018

【弁理士】

【氏名又は名称】網屋 美湖

(72)【発明者】

【氏名】ディーデリッヒ，ラルフ

(72)【発明者】

【氏名】エルゼッサー，トーマス

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA02

3H130AB22

3H130AB46

3H130AB62

3H130AB69

3H130AC01

3H130BA53A

3H130BA53F

3H130BA73A

3H130BA73F

3H130BA74A

3H130CA22

3H130CA26

3H130DC01X

3H130EA01A

3H130EA06A

3H130EA07A

3H130EA07F

3H130EB02A

(57)【要約】

本発明は、ポンプアセンブリであって、外側ケーシング（１）と、少なくとも部分的に外側ケーシング（１）に配置されたインサート（２）であって、インサート（２）が、駆動装置によって回転軸線（Ａ）を中心に回転可能である軸（３）と、それぞれが圧力段ハウジング（５，５’）を有する少なくとも２つの圧力段とを備える、インサート（２）と、軸（３）に配置されかつ各圧力段における圧力段ハウジング（５，５’）によって包囲されたインペラ（４）と、第１の圧力チャンバ（１１）を第２の圧力チャンバ（１３）から分離するシール（１２）と、を有する、ポンプアセンブリに関する。本発明によれば、圧力段ハウジング（５’）が、第１のパート（１６）および第２のパート（１７）を備え、第１のパート（１６）が、拡径した内径を有する第１の領域（１８）と、縮径した内径を有する第２の領域（１９）とを有し、第２のパート（１７）が、縮径した外径を有する少なくとも１つの第１の部分（２０）と、拡径した外径を有する第２の部分（２１）とを有し、第１のパート（１６）の第１の領域（１８）が、第１の部分（２０）を包囲しておりかつ少なくとも部分的に第２のパート（１７）の第２の部分を包囲しており、第１のパート（１６）と第２のパート（１７）との間に環状チャンバ（２５）が形成され、環状チャンバ（２５）が第２の圧力チャンバ（１３）に接続されている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプアセンブリであって、
バレルケーシング（１）と、
少なくとも部分的に前記バレルケーシング（１）に配置されたプラグインユニット（２）であって、前記プラグインユニット（２）が、駆動装置によって回転軸線（Ａ）を中心に回転可能であるように配置された軸（３）と、それぞれが圧力段ケーシング（５，５’）を有する少なくとも２つの圧力段とを備える、プラグインユニット（２）と、
前記軸（３）に配置されかつ各圧力段における前記圧力段ケーシング（５，５’）によって包囲されたインペラ（４）と、
第１の圧力チャンバ（１１）を第２の圧力チャンバ（１３）から分離するシール（１２）と、
を有し、
前記圧力段ケーシング（５’）は、第１のパート（１６）および第２のパート（１７）を備え、
前記第１のパート（１６）は、拡径した内径を有する第１の領域（１８）と、縮径した内径を有する第２の領域（１９）と、を有し、
前記第２のパート（１７）は、縮径した外径を有する少なくとも１つの第１の部分（２０）と、拡径した外径を有する第２の部分（２１）と、を有し、
前記第１のパート（１６）の前記第１の領域（１８）は、前記第１の部分（２０）を包囲しておりかつ少なくとも部分的に前記第２のパート（１７）の前記第２の部分を包囲しており、
前記第１のパート（１６）と前記第２のパート（１７）との間に環状チャンバ（２５）が形成され、前記環状チャンバ（２５）は前記第２の圧力チャンバ（１３）に接続されていることを特徴とする、ポンプアセンブリ。

【請求項2】

前記環状ディスク状パート（１７）の前記第２の部分（２１）の前記外径、および、前記スリーブ状パート（１６）の前記第１の領域（１８）の前記内径は、それらの重なり合った領域において、前記第１の領域（１８）が、極めて小さな遊びを生じながら前記第２の部分（２１）から間隔を置かれているかまたは前記第２の部分（２１）に対して当接するように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のポンプアセンブリ。

【請求項3】

前記環状ディスク状パート（１７）は、前記環状チャンバ（２５）を前記第２の圧力チャンバ（１３）に接続するための手段（１５，２３，２９）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のポンプアセンブリ。

【請求項4】

前記第２のパート（１７）の前記第２の部分（２１）が、バレル面（２２）を有し、前記バレル面（２２）に、前記環状チャンバ（２５）に接続された少なくとも１つの溝（２３）が設けられていることを特徴とする、請求項３に記載のポンプアセンブリ。

【請求項5】

前記環状ディスク状パート（１７）が、前記第２のパート（１７）の前記第２の部分（２１）に当接する第３の部分（２６）を有し、前記回転軸線（Ａ）に対して平行に前記第３の部分（２６）の前記外側バレル面（２７）において延びる少なくとも１つの軸方向溝または前記外側バレル面（２７）の近くで前記回転軸線（Ａ）に対して平行に延びる少なくとも１つの軸方向ボア（２９）が形成されており、前記軸方向溝および前記軸方向ボア（２９）が、前記第２の圧力チャンバ（１３）内へ開口していることを特徴とする、請求項３または４に記載のポンプアセンブリ。

【請求項6】

前記第２の部分（２１）から前記第３の部分（２６）への移行部に、半径方向で周方向のギャップ（２３）が設けられており、前記ギャップ（２８）が、一方では前記少なくとも１つの溝（２３）に、他方では前記第３の部分（２６）の前記外側バレル面（２７）に延びる前記少なくとも１つの軸方向溝または前記少なくとも１つの軸方向ボア（２９）に接続されていることを特徴とする、請求項３から５のいずれか１項に記載のポンプアセンブリ。

【請求項7】

前記パート（１７）が、前記環状チャンバ（２５）を前記第２の圧力チャンバ（１３）に直接接続する軸方向ボア（２９）を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のポンプアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポンプアセンブリであって、バレルケーシングと、少なくとも部分的にバレルケーシングに配置されたプラグインユニットであって、プラグインユニットが、駆動装置によって回転軸線を中心に回転可能であるように配置された軸と、それぞれが圧力段ケーシングを有する少なくとも２つの圧力段とを備える、プラグインユニットと、軸に配置されかつ各圧力段における圧力段ケーシングによって包囲されたインペラと、第１の圧力チャンバを第２の圧力チャンバから分離するシールと、を有する、ポンプアセンブリに関する。

【0002】

ダブルケーシングまたはバレルケーシングポンプとしても知られるこの種の遠心ポンプアセンブリは、例えば、独国特許出願公開第１９９２７１３５号に開示されている。

【0003】

この種の遠心ポンプの場合、遠心ポンプは、バレル状ケーシングによって包囲されている。吸引および圧力ノズル、ならびに選択的に中間排出点が設けられたバレルケーシングは、軸に対して垂直な平面においてカバーによって閉鎖されている。これらは、通常、高圧および超高圧ポンプとしての、特にまたボイラーフィードポンプとしての使用のための多段ポンプである。複数の圧力段ケーシングが、軸方向に直列に相前後してバレルケーシング内に配置されている。各圧力段は、ポンプインペラと、選択的に定置ステータとを備える。

【0004】

各圧力段の個々の圧力段ケーシングは、通常、まとまりのあるポンププラグインユニットとしてポンプ軸と一緒に形成されている。最後のステータまたは最後の圧力段ケーシングから圧力ノズルへの流れ移行は、通常、バレルケーシングにおける形成された流れ空間を介して、または移行領域におけるエンドコイルのための別個のプラグインユニットを介して行われる。

【0005】

フィードポンプはしばしば、圧力ケーシングを構成する外方に認識可能なバレルケーシング内に複数の圧力領域を有する。圧力領域が互いに当接する限りにおいて、圧力領域は、全ての可能な動作モードにおいて、すなわち生じる全ての負荷下において互いに対して封止されなければならない。これは、通常、特別な固定シールを用いて達成される。しかしながら、動作中、すなわち負荷下において、これらのシールのために設けられた据付空間は、負荷のない状態と比較して変形または変位を生じ、これは、シールに深刻な応力をもたらし、シールをその封止機能においてより信頼できなくする可能性がある。

【0006】

したがって、本発明は、シールを包囲する構成要素の過剰な変形差を生じるこの封止問題の原因を排除する一般的なポンプアセンブリを提供するという目的に基づく。

【0007】

この目的は、請求項１の特徴によるポンプアセンブリによって達成される。遠心ポンプの有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

【0008】

本発明によれば、圧力段ケーシングが、第１のパートおよび第２のパートを備え、第１のパートが、拡径した内径を有する第１の領域と、縮径した内径を有する第２の領域とを有し、第２のパートが、縮径した外径を有する少なくとも１つの第１の部分と、拡径した外径を有する第２の部分とを有し、第１のパートの第１の領域が、第１の部分を包囲しておりかつ少なくとも部分的に第２のパートの第２の部分を包囲しており、第１のパートと第２のパートとの間に環状チャンバが形成されていることが提案される。

【0009】

環状ディスク状パートの第２の部分の外径およびスリーブ状パートの第１の領域の内径が、有利には、それらの重なり合った領域において、第１の領域が、極めて小さな遊びを生じながら第２の部分から間隔を置かれているかまたは第２の部分に対して当接するように形成されていることは、内方へのまたは回転軸線の方向におけるスリーブ状パートの第１の領域の変形を防止または制限する。

【0010】

環状ディスク状パートの第２の部分は、有利には、環状チャンバを第２の圧力チャンバに接続するための手段を有する。

【0011】

本発明によれば、第２のパートの第２の部分が、バレル面を有し、バレル面に、環状チャンバに接続されたまたは環状チャンバに直接取り付けられた少なくとも１つの溝が設けられている。

【0012】

さらなる有利な実施形態において、環状ディスク状パートが、第２のパートの第２の部分に当接する第３の部分を有し、バレルケーシングとともにチャネルを形成する、回転軸線に対して平行に第３の部分の外側バレル面において延びる少なくとも１つの軸方向溝または外側バレル面の近くで回転軸線に対して平行に延びる少なくとも１つの軸方向ボアが形成されており、軸方向溝および軸方向ボアが、第２の圧力チャンバ内へ開口している。

【0013】

半径方向で周方向のギャップが、有利には、第２の部分から第３の部分への移行部に設けられており、ギャップが、一方では少なくとも１つの溝に、他方では第３の部分の外側バレル面に延びる少なくとも１つの軸方向溝または少なくとも１つの軸方向ボアに接続されている。

【0014】

有利な代替的な実施形態において、第２のパートが、実質的に回転軸線に対して平行に延びかつ環状チャンバを第２の圧力チャンバに直接接続する少なくとも１つの軸方向ボアを有する。

【0015】

発明の例示的な実施形態が図面に示されており、以下でより詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明による圧力段ケーシングの第１の実施形態を備えるポンプアセンブリのブブ断面図を示す。

【図2】図１の拡大した詳細図を示す。

【図3】図１および図２による実施形態における本発明による段ケーシングの部分断面図を示す。

【図4】据え付けられた状態における本発明による段ケーシングの第２の実施形態の部分断面図を示す。

【図5】図４による段ケーシングの部分断面図を示す。

【図6】据え付けられた状態における本発明による段ケーシングの第３の実施形態の部分断面図を示す。

【0017】

図１は、遠心ポンプとして設計された、バレルケーシング１を備えるポンプアセンブリを示す。プラグインユニット２は、少なくとも部分的にバレルケーシング１内に配置されている。プラグインユニット２は、図示されていない駆動装置、例えば、電気モータによって回転軸線Ａを中心回転可能であるように配置された軸３を備える。示された例示的な実施形態において、複数のインペラ４が、軸３上に相前後して配置されている。例示的な実施形態において、インペラ４は、ラジアルホイールである。

【0018】

プラグインユニット２は、さらに、複数のいわゆる圧力段ケーシング５を備え、本発明による圧力段ケーシングは、符号５’で示されている。各インペラ４は、圧力段ケーシング５または５’によって包囲されている。隣接する圧力段ケーシング５，５’は互いに当接している。例示的な実施形態において、圧力段ケーシング５，５’の間の分割線は、金属シールを提供する。

【0019】

搬送される媒体の流れ方向においてそれぞれのインペラ４の背後に配置されたステータ６は、各圧力段ケーシング５，５’に設けられている。ステータ６は、締まりばめまたは別の適切な手段によって回転不能に圧力段ケーシング５，５’に接続されている。作動媒体が通って遠心ポンプに進入する吸い込みノズル７が、バレルケーシング１に成形されている。作動媒体は、圧力ノズル８を介してポンプアセンブリから出る。示された例示的な実施形態において、バレルケーシング１は、中間排出部９を有する。中央圧力段ケーシング５のうちの１つにおける少なくとも１つの半径方向開口１０を介して、搬送される媒体の所定の割合を、圧力段ケーシング５，５’とバレルケーシング１との間に配置された第１の圧力チャンバ１１内へ搬送し、中間排出部９を介して排出することができる。シール１２は、圧力ノズル８の近くの、特に圧力ノズル８への流入領域の下方の、または圧力ノズル８の内側の第２の圧力チャンバ１３から圧力チャンバ１１を分離している。このケースにおける第２の圧力チャンバ１３における圧力は、圧力チャンバ１１に生じる圧力よりも少なくとも段の圧力だけ、最大で段圧力のｎ－１倍だけ高く、ここで、ｎは段の数を表す。

【0020】

図１は、６つの圧力段および５つの圧力段ケーシング５，５’を備える多段ポンプアセンブリを示す。圧力段の数は少なくとも２つでなければならないが、さもなければ任意に変化することができることは自明である。さらに、全ての圧力段が本発明による圧力段ケーシング５’によって形成されることも考えられる。

【0021】

図１の拡大された詳細を示す図２から分かるように、シール１２は、圧力ノズル８の領域において第２の圧力チャンバ１３と連通したチャネル１５から、比較的狭い第１の環状ギャップ１４までシール１２の方向へテーパした圧力チャンバ１１を分離している。図２は、シール１２がバレルケーシング１および本発明による圧力段ケーシング５’とどのように相互作用するか、ステータ６の配列、および圧力段ケーシング５’内で回転軸線Ａを中心に回転する軸３上に配置されたインペラ４の配列をも示す。

【0022】

図３は、図２によるカップ型またはポット型の圧力段ケーシング５’の別個の図を示す。圧力段ケーシング５’は、スリーブ状の第１のパート１６および環状ディスク状の第２のパート１７を含む。スリーブ状の第１のパート１６は、拡径した内径の第１の領域１８および縮径した内径の第２の領域１９を有する。

【0023】

スリーブ状の第１のパート１６の第１の領域１８から第２の領域１９への移行部において、スリーブ状のパート１６は環状ディスク状の第２のパート１７に接続されている。２つのパート１６および１７は、互いに溶接されるか、または例えば３Ｄプリンティングによって一体的に製造されてよい。さらなる代替例において、パート１６および１７は互いに螺合することができる。

【0024】

環状ディスク状のパート１７は、第１の部分２０と、バレル面２２を備える第２の部分２１とを有する。示された例示的な実施形態において、バレル面２２は、設計において実質的に円筒状であるが、円錐形部分も有する。少なくとも１つの溝２３がバレル面２２に設けられており、この溝２３により、部分２１は、凹部と、バレル面２２を備える突出部２４とを示している。示された例示的な実施形態において、少なくとも１つの溝２３は、実質的に回転軸線Ａに対して平行に延びている。

【0025】

スリーブ状のパート１６の第１の領域１８は、環状ディスク状の第２のパート１７の第１の部分２０およびまた部分的に第２の部分２１の両方を包囲している。第１の部分２０の外径は、第２の部分２１の外径よりも小さい。環状ディスク状のパート１７の第２の部分２１の外径と、スリーブ状のパート１６の第１の領域１８の内径とは、それらの重なり合った領域において、第１の領域１８が極めて小さな遊びを生じながら第２の部分２１から間隔を置かれるかまたは第２の部分２１に当接するように形成されている。

【0026】

環状ディスク状の第２のパート１７の第１の部分２０が、第２の部分２１と比較して、より小さな外径を有することにより、スリーブ状の第１のパート１６と環状ディスク状のパート１７との間に環状チャンバ２５が形成されている。環状チャンバ２５は、少なくとも１つの溝２３に接続されているかまたは流体的に直接形式において溝２３に接続されている。スリーブ状パート１６の第１の領域１８は、環状チャンバ２５によって所定の限界内で弾性的に形成されている。

【0027】

突出部２４のバレル面２２は、内方へのまたは回転軸線Ａの方向へのスリーブ状パート１６の弾性領域１８の変形を防止または制限する。

【0028】

パート１７は、さらに、環状チャンバ２５とは反対側において第２の部分２１に隣接する第３の部分２６を有する。

【0029】

第２の部分２１の外径は、第３の部分２６の外径よりも小さい。例として示された実施形態において、第３の部分２６は、必要であれば圧力段ケーシング５’をバレルケーシングに固定するために設けられてよい段部を有する。

【0030】

図２に示されたチャネル１５は、第３の部分２６の外側バレル面２７において軸方向に延びる少なくとも１つの軸方向溝（図示せず）によって形成されており、この軸方向溝は、バレルケーシング１と相互作用し、半径方向接続溝（図示せず）が段部の領域に設けられており、この接続溝は、外側バレル面２７における２つの軸方向溝部分を互いに接続している。代替的に、軸方向溝および接続溝は、バレルケーシング１に形成されてもよい。

【0031】

スリーブ状パート１６の第１の領域１８は第２の部分２１を完全には包囲していないので、少なくとも１つの溝２３に接続された半径方向で周方向のギャップ２８は、第２の部分２１から第３の部分２６への移行部に形成されている。ギャップ２８は、さらに、第３の部分２６の外側バレル面２７において軸方向に延びる軸方向溝、したがって、図２に示されたチャネル１５および圧力チャンバ１３と連通している。

【0032】

スリーブ状の第１のパート１６の第１の領域１８から第２の領域１９への移行部に面取り部が設けられており、すなわち、スリーブ状パート１８の外径は領域１９の外径よりも大きく、いかなる問題もなくシール１２を組むことができることを意味する。

【0033】

図４は、据え付けられた状態における本発明による圧力段ケーシング５’のさらなる実施形態を示す。

【0034】

図５は、図４に示された圧力段ケーシング５’を詳細に示す。第１のスリーブ状パート１６は、図１～図３に示された圧力段ケーシング５’の実施形態に実質的に対応し、さらなる説明を必要としない。少なくとも１つの溝２３と、少なくとも１つの突出部２４と、バレル面２２と、を備える第２のパート１７の第２の部分２１、および環状チャンバ２５は、図１～図４を参照して説明した実施形態に実質的に対応する。

【0035】

図４および図５に示された圧力段ケーシング５’の実施形態において、回転軸線Ａに対して実質的に平行に形成された少なくとも１つの軸方向ボア２９が、第３の部分２６に設けられており、ギャップ２８と連通しており、圧力ノズル８の領域において第２の圧力チャンバ１３内へ開口している。

【0036】

示された実施形態において、部分２６に段部は設けられていないが、図２および図３に示したように、段部が設けられてもよい。

【0037】

図６に示したように、圧力段ケーシング５’の更なる実施形態において、少なくとも１つの軸方向ボア２９は、環状チャンバ２５に接続されるまたは環状チャンバ２５に直接取り付けられることができ、第２の部分２１および第３の部分２６を通って延び、第２の圧力チャンバ１３内へ開口していることができる。したがって、軸方向ボア２９は、圧力ノズル８の領域において環状チャンバ２５を第２の圧力チャンバ１３に直接接続している。バレル面２２における溝は、この場合、省略することができる。

【0038】

例として示された実施形態において、第３の部分２６は段部を有するが、この段部は、図４および図５に示したような圧力段ケーシング５’の固定タイプの場合には必要ない。

【0039】

ポンプアセンブリが作動させられると、媒体が、吸い込みノズル７を介してポンプに吸い込まれ、第１のものとして吸い込みノズルの下流に接続された圧力段ケーシング５へ流れる。媒体は、後に接続されたまたは下流に配置されたステータ６を介してインペラ４によって次の圧力段ケーシング５へ案内される。媒体の一部は、中間排出部９に最も近い段ケーシング５における少なくとも１つの開口１０を介して圧力チャンバ１１内へ搬送され、そこから、媒体は、中間排出部９を介してポンプから搬送されることができる。媒体の大部分は、対応する形式で次の圧力段ケーシング５へ供給される。

【0040】

流れに関して見て最後のステータ６は、媒体を圧力チャンバ１３内へ搬送する。そこから、図１～図３による媒体の部分は、少なくとも１つのチャネル１５および半径方向で周方向のギャップ２８を介して第２の部分２１における少なくとも１つの溝２３内へ、次いで、環状チャンバ２５内へ、または図４および図５によれば、少なくとも１つの軸方向ボア２９および半径方向で周方向のギャップ２８を介して、少なくとも１つの溝２３内、次いで、環状チャンバ２５内へ、または図６によれば、直接少なくとも１つの軸方向ボア２９を介して圧力チャンバ１３から環状チャンバ２５内へ通過する。圧力チャンバ１３は、少なくとも１つのチャネル１５または少なくとも１つの軸方向ボア２９、半径方向で周方向のギャップ２８、少なくとも１つの溝２６および隣接する環状チャンバ２５とともに連通する空間の媒体で充填されたシステムを形成する。

【0041】

環状チャンバ２５において、チャンバ１１に対して過圧が生じ、この過圧は、領域１８を拡張させ、これにより、半径方向にバレルに対して当接させる。その結果、封止空間の半径方向範囲は、全ての動作条件下で実質的に一定のままとなる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】