(57)【要約】本発明は、ポンプ本体内において回転方向（１４）に回転しうるインペラ（１０）を有する遠心ポンプである。このインペラは、円板面から外方に角度をなして配置される多数の羽根（１３）を有する本質的に円板形の支持体（１１）からなる。前記インペラの少なくとも１枚の前記羽根（１３）は、前記回転方向（１４）に凹状をなす第１の湾曲部分（１５）と、前記回転方向に凸状をなす第２の湾曲部分（１６）とを有して延在する。前記第１の湾曲部分は、前記内側半径方向縁部（１７）から前記第２の湾曲部分まで延在する。前記第２の湾曲部分は、前記第１の湾曲部分から前記外側半径方向縁部（１８）の方向に延在する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ本体内において回転方向（１４）に回転しうるインペラ（１０）であって、円板面から外方に角度をなして配置されるとともに内側半径方向縁部（１７）と外側半径方向縁部（１８）との間において本質的に湾曲形状をなして延在する多数の羽根（１３）を有する本質的に円板形の支持体（１１）からなるインペラ（１０）を有する遠心ポンプにおいて、前記インペラの少なくとも１枚の前記羽根（１３）は、前記回転方向（１４）に凹状をなす第１の湾曲部分（１５）と、前記回転方向に凸状をなす第２の湾曲部分（１６）とを有して延在して、前記第１の湾曲部分が、前記内側半径方向縁部（１７）から前記第２の湾曲部分まで延在し、前記第２の湾曲部分が、前記第１の湾曲部分から前記外側半径方向縁部（１８）の方向に延在するようになっていることを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
前記第１の湾曲部分（１５）は、前記第２の湾曲部分（１６）より短いことを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
【請求項３】
前記第１の湾曲部分（１５）の長さは、前記羽根（１３）の全長の１／１０から２／５の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の遠心ポンプ。
【請求項４】
前記羽根（１３）は、少なくとも該羽根の長手部の一部分に沿って、前記回転方向（１４）を向く前記羽根側部において、前記支持体の前記円板面に対して９０°未満の角度（２０）をなして傾斜せしめられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の遠心ポンプ。
【請求項５】
前記傾斜角（２０）は、約４５°から約８７°の範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の遠心ポンプ。
【請求項６】
前記支持体（１１）と反対側の前記羽根（１３）の縁部は、前記回転方向（１４）に向けられる先端を有する斜角面取り部（２１）を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の遠心ポンプ。
【請求項７】
前記斜角面取り部（２１）は、前記支持体の前記円板面に対して、約３°から約３０°の範囲内の角度（２２）を有することを特徴とする請求項６に記載の遠心ポンプ。
【請求項８】
前記インペラ（１０）は、前記ポンプ本体内において、前記羽根（１３）が、前記支持体（１１）の前記円板面に対して平行をなすとともに該円板面に近接するポンプ本体壁部と相互作用する状態で回転するように構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の遠心ポンプ。
【請求項９】
前記インペラ（１０）は、前記支持体（１１）の前記円板面に対して平行をなすとともに、前記羽根（１３）に接続され、かつ中央流入開口を備える円板からなることを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ本体内において回転方向に回転しうるインペラであって、円板面から外方に角度をなして配置されるとともに内側半径方向縁部と外側半径方向縁部との間において本質的に湾曲形状をなして延在する多数の羽根を有する本質的に円板形の支持体からなるインペラを有する遠心ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプは、たとえば、静止状態でのさまざまな媒体のポンプ送りまたは加圧、またはエンジン駆動式陸上走行車および船舶における熱源と冷却装置の冷却器との間における冷媒のポンプ送りといったような多くの適用分野を有する。大型車両、たとえばトラックの適用分野において、製造元は、通常的に、多数の異なる大きさのエンジンからなる型式範囲を顧客に提供し得、ここで、各種類のエンジンは、機器の変形態様によって要件に適合せしめられうるさまざまな出力等級で提供されるとともに、変形態様の選択が冷却装置の流動条件に直接的な影響を及ぼす。要件に適合せしめられるこのような機器の例は、エンジンおよびギヤボックスのオイル冷却器、給気冷却器、ＥＧＲガス用冷却器およびリターダ用冷却器である。
【０００３】
遠心ポンプは、一般に、ある所定の速度およびある所定の流量に対して最適化されるように設計される。ポンプがその仕様範囲外で動作すると、キャビテーションが起こりうる。あるいはまた、不必要な出力損失が起こりうる。したがって、異なる水ポンプを組み合わせて、要件を賄うことが必要になる。さらにまた、駆動軸とポンプとの間における比を、たとえば歯車伝動装置における歯車比の変動によって適合させることができる。大型車両の製造元が、同じ標準部品、たとえば水ポンプを現在使用可能な個数より多くの変形態様に使用しうることが望ましい。さらにまた、中古車を改良して、たとえば新しい環境要件または使用条件に適合させることは、この適合化が冷媒ポンプの交換を伴わなければ、より容易になろう。
【発明の開示】
【０００４】
したがって、本発明のひとつの目的は、幅広い速度範囲内および幅広い流量範囲内での動作に適用可能であり、かつこのような動作条件において高い効率を維持することができる遠心ポンプを製造することにある。
【０００５】
この目的のために、本発明にしたがった遠心ポンプは、インペラの少なくとも１枚の羽根が、前記回転方向に凹状をなす第１の湾曲部分と、前記回転方向に凸状をなす第２の湾曲部分とを有して延在し、前記第１の湾曲部分は、内側半径方向縁部から前記第２の湾曲部分まで延在し、前記第２の湾曲部分は、前記第１の湾曲部分から外側半径方向縁部の方向に延在することを特徴とする。インペラの羽根をこのように設計することにより、同時に幅広い速度範囲内および幅広い流量範囲内のいずれにおいても高い効率が達成される。
【０００６】
本発明の有利な例証的実施例は、以下の従属請求項から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
添付図面に示される例証的な実施例を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。
【０００８】
図１に示されるインペラ１０は、中央ハブ１２と該ハブの周縁方向外側に配置される羽根１３とを有する円板形支持体１１からなる。これらの羽根は、円板面から角度をなして突出するとともに、内側半径方向縁部と外側半径方向縁部との間において本質的に湾曲形状をなして延在する。インペラ１０は、ポンプ本体（図示せず）内において、自身のハブ１２によって短尺駆動軸上に取り付けられて用いられることを意図される。これに関連して、ポンプ本体の入口は、円板面に対して本質的に直角をなして、真っ直ぐにインペラのハブ１２の方へと向けられる。ポンプ本体の出口は、インペラの外側半径方向縁部から本質的に接線方向外方に円板面に対して平行に向けられる。
【０００９】
インペラ１０は、図１において矢印１４により示される方向に回転するように構成される。羽根１３は、前記回転方向に凹状をなす第１の湾曲部分１５と前記回転方向に凸状をなす第２の湾曲部分１６とを有して延在する。前記第１の湾曲部分の長さは、前記第２の湾曲部分の長さの約３分の１である。これらの羽根は、内側半径１７から支持体１１の外側縁部１８まで延在する。内側半径１７は、図１において破線の円によって示されるポンプ本体の入口の半径方向内側に位置する。羽根の周縁方向最外側先端部分は、先細状の設計とされうる。本発明にしたがった羽根１３の設計によって、キャビテーションの危険性が減じられるような形状とされる羽根の凹状部分へのより効果的な液体の送給が行なわれる。
【００１０】
図２から理解されうるように、図示されている例証的な実施例における羽根は、回転方向を向く羽根側部において、支持体の円板面に対して約８０°の角度２０をなして傾斜せしめられる。この角度は、図示された角度より小または大とされうる。これに代わる方法として、羽根は、回転方向に湾曲せしめられる設計であってもよい。したがって、数多くの変形態様が考えられうる。たとえば、羽根の平均傾斜角は、約４５°から約８７°の範囲内で変動せしめられうる。
【００１１】
さらにまた、支持体の円板と反対側の羽根縁部は、回転方向に向けられる先端を有する斜角面取り部２１を有する。図示されている例証的な実施例において、この斜角面取り部は、支持体の円板面に対して約１０°をなすが、この角度２２は、約３°から約３０°の範囲内において変動せしめられうる。この面取り部は、キャビテーションの危険性を減少させると同時に効率を高めることがわかった。
【００１２】
前記の例証的な実施例において、インペラは、ポンプ本体内において、羽根が、支持体の円板面に対して平行をなすとともに該円板面に近接するポンプ本体壁部と相互作用する状態で回転するように構成される。また他の例証的な実施例（図示せず）においては、インペラは、支持体の円板面に対して平行をなすとともに、羽根に接続され、かつ中央流入開口を備える円板からなりうる。このようにして「閉鎖」されるインペラの場合は、羽根が前記のように傾斜と面取り部とを有する必要はない。
【００１３】
図３に示されているグラフに、約１５００ｒｐｍから約３５００ｒｐｍの４つの異なる速度時の効率と流量との間における関係が図示されている。このグラフから理解されうるように、約６５％の効率が、６リットル／秒から１４リットル／秒の範囲内において変動する流量Ｑで維持されうる。したがって、本発明にしたがった１個の同じポンプが、多くの異なる用途において変動する流量／圧力降下で用いられ得、前記ポンプは、幅広い速度範囲にわたって高い効率で動作しうるため、ポンプの歯車比を特に異なる用途に適合させる必要はない。
【００１４】
本発明は、前記の例証的な実施例に制限されると見なされるべきではなく、多数のさらに他の変形態様および改変が以下の特許請求の範囲内において考えられ得る。たとえば、インペラの全ての羽根１３が正確に同じ形状を有する必要はなく、たとえば羽根を１枚おきに図示された長さより短くしても、本発明の効果が完全に失われることはないと考えられ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にしたがった遠心ポンプに用いられるインペラの平面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。
【図３】本発明にしたがった遠心ポンプを用いたポンプ装置の異なる速度時の効率と流量との間における関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年6月8日(2004.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ本体内において回転方向（１４）に回転しうるインペラ（１０）であって、円板面から外方に角度をなして配置されるとともに内側半径方向縁部（１７）と外側半径方向縁部（１８）との間において本質的に湾曲形状をなして延在する多数の羽根（１３）を有する本質的に円板形の支持体（１１）からなるインペラ（１０）を有する遠心ポンプであって、前記インペラの少なくとも１枚の前記羽根（１３）は、前記回転方向（１４）に凹状をなす第１の湾曲部分（１５）と、前記回転方向に凸状をなす第２の湾曲部分（１６）とを有して延在して、前記第１の湾曲部分が、前記内側半径方向縁部（１７）から前記第２の湾曲部分まで延在し、前記第２の湾曲部分が、前記第１の湾曲部分から前記外側半径方向縁部（１８）の方向に延在するようになっている遠心ポンプにおいて、前記内側半径方向縁部（１７）は、前記ポンプ本体の入口（１９）の半径方向内方において、前記凹状の羽根部分（１５）の一部分が前記ポンプ本体の前記入口部分内に配置されるような態様に配置されることを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
前記第１の湾曲部分（１５）は、前記第２の湾曲部分（１６）より短いことを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
【請求項３】
前記第１の湾曲部分（１５）の長さは、前記羽根（１３）の全長の１／１０から２／５の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の遠心ポンプ。
【請求項４】
前記羽根（１３）は、少なくとも該羽根の長手部の一部分に沿って、前記回転方向（１４）を向く前記羽根側部において、前記支持体の前記円板面に対して９０°未満の角度（２０）をなして傾斜せしめられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の遠心ポンプ。
【請求項５】
前記傾斜角（２０）は、約４５°から約８７°の範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の遠心ポンプ。
【請求項６】
前記支持体（１１）と反対側の前記羽根（１３）の縁部は、前記回転方向（１４）に向けられる先端を有する斜角面取り部（２１）を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の遠心ポンプ。
【請求項７】
前記斜角面取り部（２１）は、前記支持体の前記円板面に対して、約３°から約３０°の範囲内の角度（２２）を有することを特徴とする請求項６に記載の遠心ポンプ。
【請求項８】
前記インペラ（１０）は、前記ポンプ本体内において、前記羽根（１３）が、前記支持体（１１）の前記円板面に対して平行をなすとともに該円板面に近接するポンプ本体壁部と相互作用する状態で回転するように構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の遠心ポンプ。
【請求項９】
前記インペラ（１０）は、前記支持体（１１）の前記円板面に対して平行をなすとともに、前記羽根（１３）に接続され、かつ中央流入開口を備える円板からなることを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
【国際調査報告】
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