JP2005023816A

JP2005023816A - 両吸込み渦巻ポンプ

Info

Publication number: JP2005023816A
Application number: JP2003189311A
Authority: JP
Inventors: Taiji Hashimoto; 泰司橋本; Hideki Akiba; 秀樹秋庭
Original assignee: Hitachi Industries Co Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】動力伝達手段の軸受けをポンプ本体の軸受けに利用した両吸込み渦巻ポンプを提供する。
【解決手段】ポンプ側回転軸８と動力伝達手段４の出力軸４ｅを一体化すると共に、ポンプ運転中に羽根車１０に作用するラジアル荷重とスラスト荷重のうち、ラジアル荷重の一部をケーシング３に設けられたポンプ側の軸受け１４により支持し、残りのラジアル荷重とスラスト荷重を動力伝達手段４の出力軸４ｅを支承する軸受け２０により支持したもので、ポンプ側回転軸８を支承する軸受け１４の１個を廃止することができるため、ポンプ本体１から動力伝達手段４までの全長の短縮化により据付寸法の短縮化とコモンベースの小型化が可能になる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポンプ本体と駆動手段を接続する動力伝達手段の軸受けをポンプ本体の軸受けに利用した両吸込み渦巻ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来両吸込み型の渦巻ポンプとしては、例えば特許文献１及び２に記載されたものが公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２３６８９４号公報
【特許文献２】
特開２００２−３０３２９７号公報
【０００４】
前記従来の両吸込み渦巻ポンプは、何れも図２に示すように渦巻室ａを有するケーシングｂに、両端側に軸受けｃにより回転自在に支承された回転軸ｄが水平方向に設けられており、渦巻室ａ内に設けられた羽根車ｅは、回転軸ｄに固定されて、回転軸ｄと一体に回転されるようにポンプ本体Ａが構成されている。
また回転軸ｄの一端側には、例えば電動機よりなる駆動手段の回転軸ｇが継手ｈを介して接続されていて、駆動手段ｆにより回転軸ｄを回転させると、渦巻室ａの両側に設けられた吸込み流路ｉより渦巻室ａへ流入した流体（水）が羽根車ｅの回転により渦巻室ａの外周側に設けられた吐出口（図示せず）より吐出されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記従来両吸込み渦巻ポンプでは、図２に示すようにポンプ本体Ａの回転軸ｄの両端側が軸受けｃにより支承されている。
また駆動手段ｆの回転軸ｇも両端側が軸受けｊにより回転自在に支承されている上、各回転軸ｄ、ｇの間が継手ｈにより接続されている。
このためポンプ本体Ａから駆動手段ｆまでの全長が長くなって両吸込み渦巻ポンプを設置するのに広い据付け場所を必要とすると共に、ポンプ本体Ａ及び駆動手段ｆを載置するコモンベースｋも大型となる等の問題がある。
また軸受けｃ、ｊや継手ｈ等の部品点数も多くなるため、部品コストが嵩む等の問題もある。
一方水平方向に回転軸が設けられた両吸込み渦巻ポンプに対して、回転軸が垂直方向となるように駆動手段を設置し、両回転軸の間をベベルギヤボックスよりなる動力伝達手段で接続した両吸込み渦巻ポンプもすでに公知である。
この両吸込み渦巻ポンプでは、回転軸が垂直方向となるよう駆動手段を設置することにより、ポンプ全体の水平方向の全長が短縮できるため、図２に示す従来の両吸込み渦巻ポンプより狭い据付け場所に設置できる効果を有している。
しかしこの両吸込み渦巻ポンプの場合でも、ポンプ本体の回転軸の両端側がケーシングに設けられた軸受けにより支承していることから、軸受けの分だけ水平方向の長さが長くなるため、ポンプ全体の据付け寸法をさらに短縮することができない等の問題がある。
【０００６】
本発明は前記従来の問題を改善するためになされたもので、ポンプ本体と駆動手段を接続する動力伝達手段の出力軸とポンプ本体の回転軸を一体化して、動力伝達手段の軸受けをポンプ本体の軸受けに利用した両吸込み渦巻ポンプを提供して、ポンプ全体の小型化と据付け寸法を短縮化及び部品コストの削減を図ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の両吸込み渦巻ポンプは、渦巻室を有するケーシングと、ケーシングに軸受けを介してほぼ水平に支承されたポンプ側回転軸と、渦巻室内に設けられ、かつポンプ側回転軸に固定された羽根車と、回転軸がほぼ垂直に支承され、かつポンプ側回転軸を回転駆動する駆動手段と、ポンプ側回転軸と駆動手段側回転軸との間を接続する動力伝達手段とからなる両吸込み渦巻ポンプであって、ポンプ側回転軸と動力伝達手段の出力軸を一体化すると共に、ポンプ運転中に羽根車に作用するラジアル荷重とスラスト荷重のうち、ラジアル荷重の一部をケーシングに設けられたポンプ側の軸受けにより支持し、残りのラジアル荷重とスラスト荷重を動力伝達手段の出力軸を支承する軸受けにより支持したものである。
【０００８】
前記構成により、ポンプ側回転軸を支承する軸受けの１個を廃止することができるため、ポンプ本体から動力伝達手段までの全長の短縮化により据付け寸法の短縮化とコモンベースの小型化が可能になり、これによって狭い据付け場所にも両吸込み渦巻ポンプが容易に設置できると共に、軸受け等の部品数の削減と、コモンベースの小型化により両吸込み渦巻ポンプのコスト低減が図れるようになる。
【０００９】
前記目的を達成するため本発明の両吸込み渦巻ポンプは、ポンプ側回転軸を支承する軸受けの少なくとも摺動面を、熱可塑性樹脂により形成すると共に、軸受の摺動面を水により潤滑したものである。
【００１０】
前記構成により、熱可塑性樹脂が有する滑性と、摺動面に形成される水膜により、回転軸との摺動面における摺動特性が向上することから、高い摺動面圧下で長時間使用しても摺動面が焼き付いたり早期に摩耗することがないため、ポンプ側軸受けの耐久性が向上すると共に、金属軸受けに比べて高い摺動面圧で使用できるため、軸受けの小型化が図れるようになる。
【００１１】
前記目的を達成するため本発明の両吸込み渦巻ポンプは、熱可塑性樹脂よりなる軸受けに、ポンプ自身の取り扱い水や、水道水、工業用水等を強制的に供給したものである。
【００１２】
前記構成により、ポンプ側軸受けの潤滑と冷却を同時に行うことができるため、さらに耐久性が向上すると共に、軸受けの潤滑や冷却にポンプ自身の取り扱い水を使用すれば、別に水源を必要としないので、軸受けの潤滑や冷却が容易かつ経済的に行えるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１に示す図面を参照して詳述する。
両吸込み渦巻ポンプ本体１（以下単にポンプ本体１という）は、ベベルギヤボックスよりなる動力伝達手段４とともにコモンベース５上に設置され、動力伝達手段４上に縦型電動機よりなる駆動手段６が設置されている。
ポンプ本体１は、中央部に渦巻室２を有するケーシング３を有していて、ケーシング３の底部がコモンベース５の上面に固着具７により固定されている。
ケーシング３は、例えば上下方向に２分割された分割構造のダブルボリュート形状となっていて、上部ケーシング３ａと下部ケーシング３ｂの間がボルト等の締結手段（図示せず）により水密に締結されていると共に、下部ケース３ｂ側に吸込み口と吐出口（ともに図示せず）が設けられている。
【００１４】
ケーシング３には、渦巻室２の中心部を水平方向に貫通する回転軸８が設けられており、この回転軸８はポンプ本体１と駆動手段６の間を接続する動力伝達手段４の出力軸４ｂと共通一体化されていて、一端側がポンプ本体１の回転軸８に、そして他端側が動力伝達手段４の出力軸４ｂとなっている。
ポンプ側回転軸８の中間部には、渦巻室２内に設けられた両吸込み遠心型の羽根車１０が固定されていて、回転軸８と一体に羽根車１０が回転するようになっており、渦巻室２の両側には吸込み流路１１が設けられ、渦巻室２は吐出流路１２に接続されている。
渦巻室２と吸込み流路１１の間には、吸込み口２ａが開口されていて、これら吸込み口２ａにはマウスリング１３が嵌着されている。
【００１５】
ポンプ本体１の回転軸８は、一端側がケーシング３に設けられた軸受け１４に回転自在に支承され、この軸受け１４が設けられたケーシング３の端面側は、ケーシングカバー３ｃにより閉鎖されていて、外部への液漏れが防止されていると共に、軸受け１４の反対側には、メカニカルシールよりなる軸封手段１６が設置されていて、吸込み流路１１からの液漏れを防止している。
ケーシング３に設けられたポンプ本体１側の軸受け１４は、ラジアル方向の荷重を支承する滑り軸受けよりなり、外層が金属スリーブにより形成され、内層が樹脂により形成された２層構造となっていて、回転軸８の外周面と内周面が摺動する内層は、熱可塑性樹脂により形成されている。
【００１６】
軸受け１４の内層を形成する材料としては、好ましくは次のような熱可塑性樹脂が使用されている。ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＥ（ポリフェニルン・エ一テル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＵＨＭＷ−ＰＥ（超高分子ポリエチレン）ＩＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリ・エ一テル・エ一テル・ケトン）、ＰＡＲ（ポリアリレート）、ＰＳＦ（ポリサルフォン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、のうち少なくとも一種類を含むものを材料としている。さらに好ましくは、炭素繊維で強化させたＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、炭素繊維で強化させたＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等である。
【００１７】
内層が熱可塑性樹脂により円筒形に成形された軸受け１４の内径は、回転軸８の外周面との間で最小隙間となるように設定されていて、回転軸８の外周面との微小な隙間からの漏れ量が最小限となるように予め成形されている。
軸受け１４の端面側を閉鎖するケーシングカバー３ｃには、ほぼ中央に注水口１７が設けられていて、この注水口１７に図示しない給水管により渦巻室２内の加圧水の一部が強制的に注入されている。
注水口１７よりケーシングカバー３ｃ内へ注入された水は、軸受け１４へ流入して熱可塑性樹脂によりなる軸受け１４の摺動面に水膜を形成して摺動面を潤滑すると同時に、軸受け１４全体を冷却するようになっている。
【００１８】
一方動力伝達手段４は、互いに噛合する一対のベベルギヤ４ａ，４ｂより構成されていて、これらベベルギヤ４ａ，４ｂは、台座５ａを介してコモンベース５上に固定されたギヤケース４ｃ内に収容されている。
ギヤケース４ｃ内には、ポンプ本体１の回転軸８と一体となった出力軸４ｅがポンプ本体１側より挿入されていて、この出力軸４ｅにベベルギヤ４ａ，４ｂの一方４ｂが固着されており、出力軸４ｅのギヤゲース４ｃ内側の端部は、動力伝達手段４の軸受け２０に回転自在に支承されている。
動力伝達手段４側の軸受け２０は、ギヤケース４ｃ内に突設されたブラケット４ｆの上部に設けられていて、動力伝達手段４自身のラジアル荷重及び、ポンプ本体１の羽根車１０に作用するラジアル荷重の一部を支持するラジアル軸受けと、羽根車１０に作用するスラスト荷重を支持するスラスト軸受けとから構成されている。
【００１９】
下部が台座５ａを介してコモンベース５上に固定されたギヤケース４ｃは密閉構造となっていて、ギヤケース４ｃ内には、ベベルギヤ４ａ，４ｂの噛合部や軸受け２０を潤滑する潤滑油が出力軸４ｅよりやや下側に達するように収容されており、出力軸４ｂが貫通するギヤケース４ｃの貫通部には、ケース４ｃ内の潤滑油が外部へ漏出するのを防止するシール部材２１が設けられている。
ポンプ本体１を駆動する駆動手段６は、回転軸６ａがほぼ垂直となるようにギヤケース４ｃ上に設置されていて、回転軸６ａの上端側と下端側が軸受け２２に回転自在に支承されており、回転軸６ａの下端側は動力伝達手段４の入力軸４ｄと一体化されていて、ギヤケース４ｃの上方よりギヤケース４ｃ内に突出されており、ギヤケース４ｃ内の端部にベベルギヤ４ａ，４ｂの他方４ａが固着されている。
【００２０】
次に前記構成された両吸込み渦巻ポンプの作用を説明する。
前記両吸込み渦巻ポンプは、主として水道水や農業用水、灌漑用水等の揚水に使用するが、使用に当たっては、駆動手段６により回転軸６ａを回転駆動すると、駆動手段６側の回転軸６ａとポンプ本体１側の回転軸８を接続する動力伝達手段４のベベルギヤ４ａ，４ｂを介してポンプ本体１側の回転軸８が回転され、回転軸８に固定された羽根車１０が渦巻室２内で回転する。
【００２１】
これによってケーシング３に設けられた吸水口より吸水された水は、渦巻室２内で回転する羽根車１０により加圧される。
羽根車１０により加圧された水は、渦巻室２に接続された吐出流路１２を経て吐出口へと達し、吐出口より吐出される。
またポンプ本体１の運転中に羽根車１０に作用するラジアル荷重の一部は、回転軸８の一端側を支承する軸受け１４により支承され、残りのラジアル荷重と、スラスト荷重は動力伝達手段４の出力軸４ｅを支承する軸受け２０により支持される。
これによってポンプ本体１側回転軸８の他端を支承する軸受けが不要となるため、ポンプ本体１と駆動手段４の水平方向の全長を短縮することができると共に、全長が短縮されることにより、ポンプ本体１及び動力伝達手段４を設置するコモンベース５の小型化が図れるようになる。
【００２２】
一方、ポンプ本体１の運転中は、羽根車１０により加圧された水の一部が注水口１７より軸受け１４へ注入され、これによって摺動面が熱可塑性樹脂により形成された軸受け１４の摺動面に水膜が形成されて摺動面が潤滑されると同時に、軸受け１４全体が冷却されるため、安定した軸受け特性が得られるようになる。
ちなみに軸受け１４の摺動面にメタル等の金属材料を使用した場合、ポンプ本体１の運転中に焼き付き等の事故を防止するための軸受け面積を大きくして、摺動面の面圧をできるだけ小さくする必要がある。
このため金属材料よりなる軸受けは、軸受け面積の増大により大型となるが、前記実施の形態で使用した摺動面が熱可塑性樹脂によりなる軸受け１４を使用することにより、摺動特性が金属軸受けに比べて向上するため、軸受け自体の小型化が図れると同時に、焼き付き事故等の防止も図れるようになる。
【００２３】
なお前記実施の形態では、ポンプ自身が扱う自水を注水口１７へ注入するようにしたが、水道水や工業用水を別系統で注入するようにしてもよい。
また前記実施の形態では、駆動手段４に縦型の電動機を使用した場合について説明したが、タービンや内燃機関等の駆動手段を用いても勿論よい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、ポンプ側回転軸と動力伝達手段の出力軸を一体化すると共に、ポンプ運転中に羽根車に作用するラジアル荷重とスラスト荷重のうち、ラジアル荷重の一部をケーシングに設けられたポンプ側の軸受けにより支持し、残りのラジアル荷重とスラスト荷重を動力伝達手段の出力軸を支承する軸受けにより支持するようにしたことから、ポンプ側回転軸を支承する軸受けの１個を廃止することができるため、ポンプ本体から動力伝達手段までの全長の短縮化により据付け寸法の短縮化とコモンベースの小型化が可能になり、これによって狭い据付け場所にも両吸込み渦巻ポンプが容易に設置できると共に、軸受け等の部品数の削減と、コモンベースの小型化により両吸込み渦巻ポンプのコスト低減が図れるようになる。
【００２５】
またポンプ側回転軸を支承する軸受けの少なくとも摺動面を、熱可塑性樹脂により形成すると共に、軸受の摺動面を水により潤滑するようにしたことから、熱可塑性樹脂が有する滑性と、摺動面に形成される水膜により、回転軸との摺動面における摺動特性が向上し、これによって高い摺動面圧下で長時間使用しても摺動面が焼き付いたり早期に摩耗することがないため、ポンプ側軸受けの耐久性が向上すると共に、金属軸受けに比べて高い摺動面圧で使用できるため、軸受けの小型化が図れるようになる。
【００２６】
さらに熱可塑性樹脂よりなる軸受けに、ポンプ自身の取り扱い水や、水道水、工業用水等を強制的に供給するようにしたことにより、ポンプ側軸受けの潤滑と冷却を同時に行うことができるため、さらに耐久性が向上すると共に、軸受けの潤滑や冷却にポンプ自身の取り扱い水を使用すれば、別に水源を必要としないので、軸受けの潤滑や冷却が容易かつ経済的に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になる両吸込み渦巻ポンプの断面図である。
【図２】従来の両吸込み渦巻ポンプの断面図である。
【符号の説明】
１ポンプ本体
２渦巻室
３ケーシング
４動力伝達手段
４ｅ出力軸
５コモンベース
６駆動手段
６ａ駆動手段側回転軸
８ポンプ側回転軸
１０羽根車
１４、２０軸受け

Claims

渦巻室を有するケーシングと、前記ケーシングに軸受けを介してほぼ水平に支承されたポンプ側回転軸と、前記渦巻室内に設けられ、かつ前記ポンプ側回転軸に固定された羽根車と、回転軸がほぼ垂直に支承され、かつ前記ポンプ側回転軸を回転駆動する駆動手段と、前記ポンプ側回転軸と前記駆動手段側回転軸との間を接続する動力伝達手段とからなる両吸込み渦巻ポンプであって、前記ポンプ側回転軸と前記動力伝達手段の出力軸を一体化すると共に、ポンプ運転中に前記羽根車に作用するラジアル荷重とスラスト荷重のうち、ラジアル荷重の一部を前記ケーシングに設けられたポンプ側の軸受けにより支持し、残りのラジアル荷重とスラスト荷重を前記動力伝達手段の出力軸を支承する軸受けにより支持したことを特徴とする両吸込み渦巻ポンプ。
前記ポンプ側軸受けの少なくとも摺動面を、熱可塑性樹脂により形成すると共に、前記軸受の摺動面を水により潤滑してなる請求項１に記載の両吸込み渦巻ポンプ。
熱可塑性樹脂よりなる前記軸受けに、ポンプ自身の取り扱い水や、水道水、工業用水等を強制的に供給してなる請求項２に記載の両吸込み渦巻ポンプ。