JP2017014982A

JP2017014982A - 流体機械

Info

Publication number: JP2017014982A
Application number: JP2015131730A
Authority: JP
Inventors: 洋人橋元; Hiroto Hashimoto; 学辻村; Manabu Tsujimura
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-01-19

Abstract

【課題】分割ケーシングが合わさってケーシングが構成される流体機械であって、分割ケーシングにおいてそれらの合せ面を構成するフランジを大型化することなくシール機能を確保した流体機械を提供する。【解決手段】流体機械は、下部ケーシング２１と上部ケーシング２２とを備え、下部ケーシング２１と上部ケーシング２２とが合わさってケーシング２が構成されるポンプ１であって、下部ケーシング２１と上部ケーシング２２とをそれぞれの合せ面で合わせた状態で、下部ケーシング２１と上部ケーシング２２とを外側から囲むことで、下部ケーシング２１と上部ケーシング２２の位置を固定する固定部材５を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、ポンプ等の流体機械に関し、特に、ケーシングが分割ケーシングに分割されており、分割ケーシングが互いに合わさってケーシングが構成される流体機械に関するものである。

流体機械のケーシングの内部には流体が流通する。例えばポンプでは、ケーシングの内部に液体が流通する。図４は従来の横軸両吸込渦巻ポンプの断面図であり、図５は図４の左側面図であり、図６は図４の正面図である。図４〜図６に示すように、横軸両吸込渦巻ポンプ１００の外形を構成するケーシング１１０は、複数の分割ケーシングからなる。具体的には、ケーシング１１０は、下部ケーシング１１１と、上部ケーシング１１２により構成される。

下部ケーシング１１１及び上部ケーシング１１２は、それぞれの合せ面にフランジ１１１Ｆ、１１２Ｆが形成されており、このフランジ１１１Ｆ、１１２Ｆをケーシングボルト１２０で締めつけることで接合されている。下部ケーシング１１１と上部ケーシング１１２とを密着させることで、ケーシング１１０の内部が密閉されて、ケーシング１１０の内部を流通する液体が下部ケーシング１１１と上部ケーシング１１２との間から液体が漏れることが防止される。

特開２０１４−１３４１６２号公報

ケーシング内部の液体が高圧となってもシール機能を確保するためには、分割ケーシングの合せ面の面圧を高める必要がある。このために、大型のケーシングボルトを使用して強い締結力で分割ケーシングのフランジを互いに締め付ける必要がある。

しかしながら、ケーシングボルトを大型化すると、そのような大型のケーシングボルトに対応して、合せ面を構成するフランジは、大面積を有し、かつケーシングボルトの強い締結力に耐え得る十分な肉厚（例えば、８０〜１００ｍｍ程度）を有するよう設計する必要がある。その結果、ケーシングが大型化し、重量化するという課題がある。また、流体機械の構造上、このような大面積かつ肉厚の大きいフランジを設けることができない場合もある。

また、海水など腐食性の高い特殊な搬送液を用いるポンプでは、搬送液に接するケーシングに二相ステンレスなどの耐腐食性の高い高価な材料を用いる必要がある。この場合、フランジ部分はケーシングと一体で成型されるため、搬送液に接することのないフランジ部分にも高価な材料を使用することになりコスト高となる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、分割ケーシングが合わさってケーシングが構成される流体機械であって、分割ケーシングにおいてそれらの合せ面を構成するフランジを大型化することなくシール機能を確保した流体機械を提供することを目的とする。

本発明の一態様の流体機械は、第１の分割ケーシングと第２の分割ケーシングとを備え、前記第１の分割ケーシングと前記第２の分割ケーシングとが合わさってケーシングが構成される流体機械であって、前記第１の分割ケーシングと前記第２の分割ケーシングとをそれぞれの合せ面で合わせた状態で、前記第１の分割ケーシングと前記第２の分割ケーシングとを外側から囲むことで、前記第１の分割ケーシングと前記第２の分割ケーシングの位置を固定する固定部材を備えた構成を有している。

この構成により、固定部材が第１の分割ケーシングと第２の分割ケーシングとを外側から囲むことで、第１の分割ケーシングと第２の分割ケーシングとをそれらの合せ面で密着させて固定するので、第１の分割ケーシングと第２の分割ケーシングとを締結するためのフランジ及びケーシングボルトを設ける必要がなく、ケーシングないしは流体機械を小型化し、かつ軽量化できる。

上記の流体機械において、前記固定部材は、前記第１の分割ケーシング及び前記第２の分割ケーシングを取り巻く環状形状を有していてよい。

この構成により、固定部材によって第１の分割ケーシングと第２の分割ケーシングとが互いに離間する方向への移動が制限される。

上記の流体機械は、回転軸と、前記回転軸に固定されて前記回転軸の回転により回転する羽根車とを備えたポンプであってよく、前記第１の分割ケーシング及び前記第２の分割ケーシングは、前記回転軸を境に分割されていてよい。

この構成により、ポンプのケーシングを分割して構成した場合において、ケーシング内の液体が高圧になったとしても、ケーシングを大型化、重量化することなく、分割ケーシング間のシール機能を確保できる。

本発明によれば、固定部材が第１の分割ケーシングと第２の分割ケーシングとを外側から囲むことで、第１の分割ケーシングと第２の分割ケーシングとをそれらの合せ面で密着させて固定するので、第１の分割ケーシングと第２の分割ケーシングとを締結するためのフランジ及びケーシングボルトを設ける必要がなく、ケーシングないしは流体機械を小型化し、かつ軽量化できる。

本発明の実施の形態の横軸両吸込渦巻ポンプの断面図本発明の実施の形態の横軸両吸込渦巻ポンプの左側面図本発明の実施の形態の横軸両吸込渦巻ポンプの正面図従来の横軸両吸込渦巻ポンプの断面図従来の横軸両吸込渦巻ポンプの左側面図従来の横軸両吸込渦巻ポンプの正面図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。以下の実施の形態では、流体機械として横軸両吸込渦巻ポンプを説明するが、本発明は、分割されたケーシング（分割ケーシング）を合わせて内部に流体を流通させるケーシングを構成する流体機械であれば、ポンプに限らずに適用できる。

図１は、本発明の実施の形態の横軸両吸込渦巻ポンプ（以下、単に「ポンプ」という。）の断面図であり、図２は図１の左側面図であり、図３は図１の正面図である。図１〜図３に示すように、ポンプ１は、ポンプケーシング２内に回転軸３に固定した羽根車４を収容して構成されている。

吸込ケーシング２０２は、１つの吸込口２３から流入した流体が吸込ケーシング２０２の内部でボリュートケーシング２０１によって２つに分離された後に渦巻状に捲かれ、ボリュートケーシング２０１の両側に設けた流入口２４、２４からボリュートケーシング２０１内に流入し、羽根車４の回転の作用によって加圧された流体が吐出口２５から吐出されるように構成されている。

ポンプケーシング２は、複数の分割ケーシングからなる。具体的には、ポンプケーシング２は、回転軸３より下側の下部ケーシング２１と、回転軸３より上側の上部ケーシング２２により構成される。即ち、ポンプケーシング２は回転軸３を境に水平に分割されている。

図４〜６の従来のポンプ１００と比較すると、本実施の形態のポンプ１０では、下部ケーシング２１と上部ケーシング２２の合せ面にフランジが形成されていない。その代わりに、下部ケーシング２１と上部ケーシング２２とを合せ面にて密着させて固定するために、合せ面にて合わさるように配置された下部ケーシング２１及び上部ケーシング２２を外側から囲むことで下部ケーシング２１と上部ケーシング２２をその位置に固定する固定部材５を採用している。

固定部材５は、ポンプ１の左右にそれぞれ設けられる。固定部材５は、合せ面内の軸を囲う帯状かつ環状形状を有している。図１〜図３の例では、固定部材５は、回転軸３を囲う環状形状を有している。固定部材５は、吸込口２４、吐出口２５、及び回転軸３を避けて、これらと干渉しないように、下部ケーシング２１と上部ケーシング２２とを取り巻くように設けられる。これにより、固定部材５は、下部ケーシング２１と上部ケーシング２２とを抱え込んでそれらの位置を固定している。

固定部材５は、下部ケーシング２１の一部の下面及び上部ケーシング２２の一部の上面に接触している。これにより、固定部材５は、下部ケーシング２１の下方への移動を制限し、上部ケーシング２２の上方への移動を制限する。換言すれば、固定部材５は、下部ケーシング２１を下方から支え、上部ケーシング２２を下方に向けて押さえ付けている。

また、固定部材５は、下部ケーシング２１の一部の前面及び一部の後面、及び上部ケーシング２２の一部の前面及び一部の後面に接触している。これにより、固定部材５は、下部ケーシング２１及び上部ケーシング２２の前後方向への移動を制限する。換言すれば、固定部材５は、下部ケーシング２１及び上部ケーシング２２を前後方向に押さえ付けている。

固定部材５は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）からなる。固定部材５は、下部ケーシング２１及び上部ケーシング２２と接する箇所で、下部ケーシング２１及び上部ケーシング２２に接着されていてもよいし、単に当接しているだけでもよい。

以上のように、本実施の形態のポンプ１では、分割ケーシングである下部ケーシング２１と上部ケーシング２２とがケーシングボルトで締結されず、従ってそれらの間にフランジを設ける必要がないので、ポンプケーシング２を小型化して軽量化できる。

また、従来のポンプでは、ポンプケーシングの耐圧強度を増すためにリブを設けることがあるが、本実施の形態のポンプ１によれば、固定部材５として用いられるＦＲＰが耐圧補強の役割を果たすため、そのようなリブを設ける必要がない。よって、この点でも、ポンプケーシング２を軽量化できる。

また、このように、ポンプケーシング２を小型化できるので、ポンプケーシング２の材料（例えば、鋳鉄、鋳鋼、鋼鉄）を節約して、コストダウンを図ることができる。特に、ポンプケーシング２の材料として二相ステンレスを用いる場合には、二相ステンレスは高価であるので、フランジを廃することで材料費を大幅に削減できる。

なお、上記の実施の形態では、固定部材５にＦＲＰを用いたが、固定部材５の材料はこれに限られない。なお、固定部材５の材料としては、引張強度が強く、軽量であるものが望ましい。

また、上記の実施の形態では、帯状の固定部材５を、下部ケーシング２１及び上部ケーシング２２を囲む環状形状としたが、その環状形状の一部が省略されていてもよい。例えば、固定部材５において、下部ケーシング２１の下面に接する部分が省略されていてよく、上部ケーシング２２の上面に接する部分が省略されていてもよい。

また、上記の実施の形態では、各固定部材５が回転軸４に垂直な面内で環状形状をなすように設けられたが、これに限られず、固定部材５は、下部ケーシング２１と上部ケーシング２２とを互いに向かう方向に押さえるものであれば、合せ面に垂直な任意の面内で環状形状をなしていてもよく、合せ面に対して斜めになっていてもよい。

また、上記の実施の形態のポンプ１では、下部ケーシング２１及び上部ケーシング２２にフランジが形成されていないが、下部ケーシング２１及び上部ケーシング２２にフランジを形成してもよい。また、このフランジ部分にＯリング等の密封部材を設けてもよい。さらに、従来と同様にフランジにてケーシングボルトで下部ケーシング２１と上部ケーシング２２とを締結してもよい。このようにフランジ及びケーシングボルトを用いる場合にも、下部ケーシング２１と上部ケーシング２２は固定部材５によって固定されているため、従来のポンプと比較してフランジを小さく、かつ薄く形成することができ、従来のポンプと比較して有利である。

本発明は、第１の分割ケーシングと第２の分割ケーシングとでケーシングを構成するためにフランジ及びフランジにて第１の分割ケーシングと第２の分割ケーシングとを締結するためのケーシングボルトを設ける必要がなく、ケーシングないしは流体機械を小型化し、かつ軽量化できるという効果を有し、第１の分割ケーシングと第２の分割ケーシングとが互いに合わさってケーシングが構成される流体機械等として有用である。

１横軸両吸込渦巻ポンプ（流体機械）
２ポンプケーシング
２１下部ケーシング（分割ケーシング）
２２上部ケーシング（分割ケーシング）
２３吸込口
２４流入口
２５吐出口
３回転軸
４羽根車
５固定部材

Claims

第１の分割ケーシングと第２の分割ケーシングとを備え、
前記第１の分割ケーシングと前記第２の分割ケーシングとが合わさってケーシングが構成される流体機械であって、
前記第１の分割ケーシングと前記第２の分割ケーシングとをそれぞれの合せ面で合わせた状態で、前記第１の分割ケーシングと前記第２の分割ケーシングとを外側から囲むことで、前記第１の分割ケーシングと前記第２の分割ケーシングの位置を固定する固定部材を備えたことを特徴とする流体機械。
前記固定部材は、前記第１の分割ケーシング及び前記第２の分割ケーシングを取り巻く環状形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
前記流体機械は、回転軸と、前記回転軸に固定されて前記回転軸の回転により回転する羽根車とを備えたポンプであり、前記第１の分割ケーシング及び前記第２の分割ケーシングは、前記回転軸を境に分割されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体機械。