JP2013053710A - カップリング構造及び電動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】カップリング本体の高さ位置を一定に保持することにより軸封装置の損傷を抑制したカップリング構造及び電動ポンプを提供する。
【解決手段】電動機１０の駆動軸１１と回転軸５１とを連結するカップリング本体４１と、第１支持部材と第２支持部材とからなり、該第１支持部材と該第２支持部材を締結させることによりカップリング本体４１の外周に設けられる支持部材４２と、を具備し、第１支持部材及び第２支持部材は、軸方向に貫通された貫通部を有するフランジ部４４を備え、貫通部には、軸方向に亘りポンプ本体５０側に突出し、ポンプ本体５０上面と当接する嵌合部材４７が嵌合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、原動機と、該原動機により回転駆動する回転軸及び軸封装置を備える被駆動機と、が垂直方向を軸方向として配置される縦型回転機械のカップリング構造、及び電動ポンプに関する。

電動ポンプとしては、電動機と、電動機により回転駆動する回転軸及び軸封装置を備えるポンプ本体と、が垂直方向を軸方向として配置される縦型電動ポンプがある。かかる電動ポンプでは、電動機の駆動軸と、ポンプ本体の回転軸とがカップリングにより連結されており、電動機により回転軸が駆動するようになっている。そして、ポンプ本体の回転軸の外周にはグランドパッキンやメカニカルシール等の軸封装置が設けられており、ポンプ本体から外部へ流体が漏れ出すのが防止されている（特許文献１等参照）。

このような電動ポンプでは、電動機を点検する際などに電動機をポンプ本体から切り離す場合がある。

特開２００６−２９２４２号公報

しかしながら、電動機から切り離されたカップリング及び回転軸は、自重によりポンプ本体側へ下がり、回転軸とメカニカルシールとの間、すなわち、シール面に間隙が生じてしまうことがあった。シール面に間隙が生じると、間隙に流体内の異物を噛み込んでしまったり、再び電動機を連結した際にシール面が正常に作用しなくなったりすることがあった。

このような問題は、電動ポンプだけではなく、他の原動機と被駆動機とからなる回転機械とを垂直方向に配置した縦型回転機械においても同様に存在する。

本発明は、上記事情に鑑み、カップリング本体の高さ位置を一定に保持して、軸封装置の性能の低下を防止するカップリング構造及び電動ポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の第１の態様は、原動機と、該原動機により回転駆動する回転軸及び軸封装置を備える被駆動機とが垂直方向を軸方向として配置される縦型回転機械のカップリング構造であって、
前記原動機の駆動軸と前記回転軸とを直列に連結するカップリング本体と、
第１支持部材と第２支持部材とからなり、該第１支持部材と該第２支持部材を締結させることにより前記カップリング本体の外周に設けられる支持部材と、を具備し、
前記第１支持部材及び前記第２支持部材は、前記軸方向に貫通された貫通部を有するフランジ部を備え、
前記貫通部には、前記軸方向に亘り前記被駆動機側に突出し、該被駆動機上面と当接する嵌合部材が嵌合されていることを特徴とするカップリング構造にある。

かかる態様によれば、カップリング本体の高さ位置を一定に保持することができる。これにより、原動機を離脱させた際に軸封装置に間隙が生じるのを抑制し、軸封装置の性能の低下を抑制することができる。また、カップリング本体から支持部材を容易に着脱することができる。

本発明の第２の態様は、前記第１支持部材及び前記第２支持部材のうち少なくとも一方は、前記フランジ部に切り欠き部を備えることを特徴とする第１の態様に記載のカップリング構造にある。かかる態様によれば、容易に原動機を離脱させることができる。

本発明の第３の態様は、前記嵌合部材がジャッキボルトであることを特徴とする第１又は第２の態様に記載のカップリング構造にある。かかる態様によれば、容易にカップリング本体の高さを調製することができ、確実にカップリング本体の高さ位置を一定に保持することができる。

本発明の第４の態様は、電動機と、該電動機により回転駆動する回転軸及び軸封装置を備えるポンプ本体とが垂直方向を軸方向として配置される電動ポンプであって、
前記電動機の駆動軸と前記回転軸とを連結するカップリング本体と、
第１支持部材と第２支持部材とからなり、該第１支持部材と該第２支持部材を締結させることにより前記カップリング本体の外周に設けられる支持部材と、を具備し、
前記第１支持部材及び前記第２支持部材は、前記軸方向に貫通された貫通部を有するフランジ部を備え、
前記貫通部には、前記軸方向に亘り前記ポンプ本体側に突出し、該ポンプ本体上面と当接する嵌合部材が嵌合されていることを特徴とする電動ポンプにある。

かかる態様によれば、電動機を離脱させた際に、カップリング本体の高さ位置を一定に保持することができ、軸封装置に間隙が生じるのを抑制し、軸封装置の性能の低下を抑制することができる。これにより、軸封装置の異物の噛み込みを抑制することができ、また、流体が漏れるのを抑制することができる。また、カップリング本体から支持部材を容易に着脱することができる。

本発明の第５の態様は、前記軸封装置がメカニカルシールであることを特徴とする第４に記載の電動ポンプにある。

本発明によれば、カップリング本体の高さ位置を一定に保持することができるので、原動機を離脱させた際に軸封装置に間隙が生じるのを抑制し、軸封装置の性能の低下を防止することができる。また、支持部材をカップリング本体から容易に着脱することができる。

実施形態１に係る電動ポンプの要部断面図である。 実施形態１に係るカップリング構造の支持部材の斜視図である。 実施形態１に係るカップリング構造の支持部材の上面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、実施形態１に係る電動ポンプの要部断面図である。同図に示すように、電動ポンプ１００は、電動機１０と、ポンプ本体５０と、が垂直方向を軸方向として配置される縦型の電動ポンプであり、電動機１０の駆動軸１１と、ポンプ本体５０の回転軸５１とが、各種カップリング及び中間軸により直列に連結されている。すなわち、ポンプ本体５０の回転軸５１と、電動機１０の駆動軸１１とが、各種カップリング及び中間軸により直列に連結されている。

ポンプ本体５０は、電動機１０により回転駆動する回転軸５１を備えている。回転軸５１の外周には、図示しないがメカニカルシールが嵌装されており、かかるメカニカルシールにより、ポンプ本体５０を貫通する回転軸５１から流体が漏れるのを抑制することができるようになっている。本実施形態では、かかるメカニカルシールの上方、すなわち、回転軸５１のポンプカップリング４０側先端部に、グランドパッキン５３を備えており、グランドパッキン５３を固定するためにグランド押さえ５２が設けられている。

また、駆動軸１１及び回転軸５１は、電動機カップリング２０、中間軸３０、ポンプカップリング４０（本発明のカップリング構造に該当する）を介して、両軸の中心が一致するように連結されている。電動機カップリング２０と中間軸３０と、中間軸３０とポンプカップリング４０とは、それぞれボルトにより締結されている。これにより、電動機１０の駆動により、駆動軸１１、電動機カップリング２０、中間軸３０、ポンプカップリング４０のカップリング本体４１、及び回転軸５１が回転する。

ポンプカップリング４０（本発明のカップリング構造に該当）は、駆動軸１１と回転軸５０とを直列に連結するカップリング本体４１と、カップリング本体４１の外周に設けられる支持部材４２とからなる。

ここで、本実施形態に係る支持部材４２について、図１及び図２〜図３を用いて詳細を説明する。図２は支持部材の斜視図、図３は支持部材の上面図である。

図２及び図３に示すように、支持部材４２は、第１支持部材４２Ａ及び第２支持部材４２Ｂからなるものであり、ボルト４３により第１支持部材４２Ａと第２支持部材４２Ｂとを締結させることにより、図１に示すように、カップリング本体４１の外周に固定される。

支持部材４２は、その下端部にフランジ部４４を備えており、かかるフランジ部４４は、軸方向に貫通された貫通部４５を有する。本実施形態では、第１支持部材４２Ａ及び第２支持部材４２Ｂのフランジ部４４は、それぞれ２つの貫通部４５が設けられている。

また、図１に示すように、フランジ部４４の貫通部４５には、ポンプ本体５０側に突出し、ポンプ本体５０の外壁（ポンプ本体５０上面）と当接する嵌合部材４７が嵌合されている。これにより、電動機１０を離脱させた際に支持部材４２の嵌合部材４７でカップリング本体４１を支持することができ、カップリング本体４１の高さ位置を一定に保つことができる。嵌合部材４７は、カップリング本体４１を支持することができるものであればよく、その構成は特に限定されないが、支持部材４２のフランジ部４４の下面と、ポンプ本体５０の上面との距離に合わせて、貫通部４５からの突出高さを調整することができるものが好ましい。本実施形態では、嵌合部材４７としてはジャッキボルトを用いた。嵌合部材４７としてジャッキボルトを用いることにより、容易に貫通部４５からの突出高さを調整することができる。具体的には、貫通部４５には雌ネジが形成され、ジャッキボルトの雄ネジがこの雌ネジに螺合されている。ジャッキボルトのナット位置を調整することにより、ジャッキボルトの貫通部４５からの突出高さを調整することができるようになっている。

また、本実施形態の支持部材４２は、第１支持部材４２Ａのフランジ部４４の一部に切り欠き部４６を備えている。これにより、ポンプカップリング４０から中間軸３０を離脱させる際に、切り欠き部４６から、中間軸３０とポンプカップリング４０を締結するボルトを容易に取り外すことができる。具体的には、第１支持部材４２Ａ側のボルト３１を取り外した後は、カップリング本体４１を回転軸５１と共に回転させて他のボルト３１と切り欠き部４６との位置を合わせて、ボルト３１を取り外せばよい。

電動機１０を駆動させる際には、支持部材４２は取り外していても、ヘッド本体４１に固定していてもよい。支持部材４２をヘッド本体４１に固定した状態で使用する際には、ジャッキボルト（嵌合部材４７）の下面の位置を上げる、すなわち、ジャッキボルトの突出を下げることにより、ポンプ本体５１と当接しないようにすればよい。これにより、駆動軸１１、電動機カップリング２０、中間軸３０、支持部材４２を具備するポンプカップリング４０、及び回転軸５１が回転する。

そして、電動機１０を取り外す際には、嵌合部材４７の貫通部４５からの突出高さを調整して、嵌合部材４７の下面とポンプ本体５１の上面とを当接させる。

従来の電動ポンプでは、例えば、電動機１０の点検や補修をする際に、ポンプカップリング４０から電動機１０（本実施形態では、電動機１０並びに電動機カップリング２０及び中間軸３０）を離脱させると、ポンプカップリング４０が自重によりポンプ５０側へ下がり、回転軸５１と図示しないメカニカルシールとの間に間隙が生じるという問題があった。ポンプ本体５０に重原油等の流体が充填されている場合、重原油の成分が固化したものなどの異物が間隙に噛み込まれてしまい、再び電動機１０を連結した際に、異物によりシール面が損傷してしまう虞があった。また、異物を噛み込まない場合であっても、ポンプカップリング４０が自重によりポンプ５０側へ下がることにより、回転軸５１の外周に嵌装されるメカニカルシールが損傷することがあった。この場合も同様に、再び電動機１０を連結した際に、軸封部材のシール面が正常に作用しなくなってしまう。

これに対し、本実施形態では、電動機１０を離脱させた際に、上述した支持部材４２によりカップリング本体４１を支持することにより、カップリング本体４１の高さ位置を一定に保つことができる。これにより、例えば、電動機１０の点検や補修をする際に、ポンプカップリング４０から電動機１０を離脱させても、自重によりポンプ５０側へ下がる虞がない。これにより、ポンプカップリング４０が回転軸５１と共にポンプ５０の内部へ落ち込み、回転軸５１の外周に設けられるメカニカルシールとの間に間隙が生じて、異物を噛み込む虞がなく、メカニカルシールの不具合が生じる虞がない。また、ポンプカップリング４０が自重によりポンプ５０側へ下がることによるシール面の損傷を抑制することができる。したがって、シール性能の低下を抑制することができ、流体の漏れを抑制することができる。

本実施形態の支持部材４２は、支持部材４２Ａ及び支持部材４２Ｂとからなることにより、カップリング本体４１から容易に着脱可能である。例えば、カップリング本体４１の外周に支持部材４２を設けた後に駆動軸１１及び回転軸５１を連結させてもよく、駆動軸１１と回転軸５１とを連結させた状態のカップリング本体４１の外周に設けてもよい。また、支持部材４２Ａ及び支持部材４２Ｂはボルト４３により締結されていることにより、カップリング本体４１から外れる虞がない。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態に基づいて詳細に説明したが、勿論、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態１では、ポンプカップリング４０の支持部材４２のフランジ部４４を円形としたが、形状はこれに限定されるものではない。

また、実施形態１では、第１支持部材４２Ａ及び第２支持部材４２Ｂのフランジ部４４の貫通部４５の数は、それぞれ２つずつとなるようにしたが、これに限定されるものではなく、支持部材４２全体で３つ以上であればよい。

実施形態１では、ポンプカップリング４０のポンプ本体５０側に支持部材４２を設けたが、これに限定されるものではなく、嵌合部材４７がポンプ本体５０と当接するように支持部材４２を設ければよい。

また、第１支持部材４２Ａがフランジ部４４に切り欠き部４６を備えるものとしたが、第２支持部材４２Ｂも切り欠き部４６を備えるものとしてもよく、また、中間軸３０とカップリング本体４０とを締結するボルトの長さが短い場合は、第１支持部材４２Ａ及び第２支持部材４２Ｂのいずれも切り欠き部４６を備えていなくてもよい。

実施形態１では、電動機カップリング２０とポンプカップリング４０との間に中間軸３０を設けたが、中間軸３０を設けずに、電動機カップリング２０とポンプカップリング４０を直接連結するようにしてもよい。

また、実施形態１では、軸封装置としてメカニカルシールを挙げたが、これに限定されるものではない。

また、実施形態１では、電動ポンプ１００を挙げて、ポンプカップリング４０について説明したが、本発明に係るカップリング構造は、他の回転機械、具体的には、原動機と、原動機により回転駆動する回転軸及び軸封装置を備える被駆動機とが垂直方向に配置される縦型回転機械に適用することができるものである。

１０ 電動機
１１ 駆動軸
２０ 電動機カップリング
３０ 中間軸
４０ ポンプカップリング
４１ カップリング本体
４２ 支持部材
４４ フランジ部
４５ 貫通部
４６ 切り欠き部
４７ 嵌合部材
５０ ポンプ本体
５１ 回転軸

Claims (5)

1. 原動機と、該原動機により回転駆動する回転軸及び軸封装置を備える被駆動機とが垂直方向を軸方向として配置される縦型回転機械のカップリング構造であって、
   前記原動機の駆動軸と前記回転軸とを直列に連結するカップリング本体と、
   第１支持部材と第２支持部材とからなり、該第１支持部材と該第２支持部材を締結させることにより前記カップリング本体の外周に設けられる支持部材と、を具備し、
   前記第１支持部材及び前記第２支持部材は、前記軸方向に貫通された貫通部を有するフランジ部を備え、
   前記貫通部には、前記軸方向に亘り前記被駆動機側に突出し、該被駆動機上面と当接する嵌合部材が嵌合されていることを特徴とするカップリング構造。
2. 前記第１支持部材及び前記第２支持部材のうち少なくとも一方は、前記フランジ部に切り欠き部を備えることを特徴とする請求項１に記載のカップリング構造。
3. 前記嵌合部材がジャッキボルトであることを特徴とする請求項１又は２に記載のカップリング構造。
4. 電動機と、該電動機により回転駆動する回転軸及び軸封装置を備えるポンプ本体とが垂直方向を軸方向として配置される電動ポンプであって、
   前記電動機の駆動軸と前記回転軸とを連結するカップリング本体と、
   第１支持部材と第２支持部材とからなり、該第１支持部材と該第２支持部材を締結させることにより前記カップリング本体の外周に設けられる支持部材と、を具備し、
   前記第１支持部材及び前記第２支持部材は、前記軸方向に貫通された貫通部を有するフランジ部を備え、
   前記貫通部には、前記軸方向に亘り前記ポンプ本体側に突出し、該ポンプ本体上面と当接する嵌合部材が嵌合されていることを特徴とする電動ポンプ。
5. 前記軸封装置がメカニカルシールであることを特徴とする請求項４に記載の電動ポンプ。

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