JP2017025714A - 両吸込ポンプ - Google Patents

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洋人 橋元
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Abstract

【課題】補強板の設置位置に自由度がある両吸込ポンプを提供する。【解決手段】天井面111と、前記天井面から下方に延びる上部仕切板112a,112bと、前記上部仕切板の下方に設けられた下部仕切板122a,122bとを有し、前記上部仕切板および前記下部仕切板によって区切られた吸込室13a,13bおよび吐出室14が内部に形成されるケーシング1と、前記吐出室に設けられた羽根車3と、前記天井面の外面に取り付けられ、その一部が前記上部仕切板の上方に位置する補強板4と、を備え、前記上部仕切板には、前記天井面から貫通する縦孔17a,17bが設けられ、前記下部仕切板には、前記縦孔と対応する位置に締結孔18a,18bが設けられ、前記補強板には、前記縦孔と対応する位置に貫通孔41a,41bが設けられ、前記貫通孔および前記縦孔を挿通し、前記締結孔に螺入される締結部材5a,5bを備える、両吸込ポンプが提供される。【選択図】図2

Description

本発明は、補強板を有する両吸込ポンプに関する。
特許文献1には、両吸込渦巻ポンプにおいて、ケーシング内に形成される吸込室と吐出室とを区切る仕切板上部と仕切板下部とをボルトで接合することが開示されている。このボルトは、ケーシングを貫通する縦孔に挿通される。
ポンプが大型化すると、不必要に強固な設置場所基礎工事を不要にするため、および、ケーシングに必要な素材の量を低減するため、ケーシングを薄くする必要がある。そうすると、運転中にポンプ内部からの高い水圧のためにケーシングの構造的に弱い部分が膨らんだり歪んだりして変形してしまうおそれがある。
また、吸込室と吐出室とを区切る仕切板が内部圧力によって口開きしないための技術として、仕切板のケーシング間をボルトで締結することが知られている(特許文献1)が、ポンプの大型化高圧化に伴ってボルトによる締結力を強くする必要があり、薄肉のケーシングでは、ケーシングの変形やそれに基づく振動や液漏れが発生する恐れがある。
特開2014−134162号公報
ケーシングの変形を防ぐために、ケーシング表面に補強板を張り付けることが考えられる。しかしながら、上述のように、ケーシング片側には仕切板の口開き防止用のボルトを挿通するための貫通する縦孔が形成されるため、前記貫通する縦孔とは異なる位置に前記補強板を張り付けなければならず、補強板の設置位置に制約がある。
また、縦孔のボルト差込口には、ボルトを締めこむための座面を用意する必要があり、曲面を持つポンプケーシングではボルトに対する曲げモーメントを極力抑えるため、傾いた面に対して穴に垂直な座面を作るために、座グリや盛り金部に対して座面を作成する必要がある。座面を簡便に製作するために通常ケーシングに対しフライス加工による座グリを行うことが出来る。しかし、大型ポンプではケーシングが薄肉のため、強度を維持するために鋳物による凸部を作成してそこに座面を製作する必要がある。
補強板と座面のための凸部を有するケーシングを鋳物で製作する場合、その複雑な表面凹凸形状のため、製品を鋳型から抜く際の影響が大きく、歩留まりが悪いという問題がある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、補強板の設置位置に自由度がある、または、鋳物製作歩留りの良い両吸込ポンプを提供することである。
本発明の一態様によれば、天井面と、前記天井面から下方に延びる上部仕切板と、前記上部仕切板の下方に設けられた下部仕切板とを有し、前記上部仕切板および前記下部仕切板によって区切られた吸込室および吐出室が内部に形成されるケーシングと、前記吐出室に設けられた羽根車と、前記天井面の外面に取り付けられ、その一部が前記上部仕切板の上方に位置する補強板と、を備え、前記上部仕切板には、前記天井面から貫通する縦孔が設けられ、前記下部仕切板には、前記縦孔と対応する位置に締結孔が設けられ、前記補強板には、前記縦孔と対応する位置に貫通孔が設けられ、前記貫通孔および前記縦孔を挿通し、前記締結孔に螺入される締結部材を備える、両吸込ポンプが提供される。
前記補強板は、前記縦孔からずれた位置にある補強板本体と、前記補強板本体から突出しており、前記縦孔と対応する位置に前記貫通孔が設けられた座面を有する凸部と、から構成され、これらは一体に形成されてもよい。この場合、前記補強板本体と前記凸部は、なめらかに接続されるのが望ましい。
補強板に貫通孔を設けるため、その設置位置の自由度が増す。また、補強板が設けられたケーシングの形状がシンプルとなり、鋳物製作歩留まりが良くなる。
第1の実施形態に係る両吸込ポンプの側面図。 図1の両吸込ポンプをA−A切断面から見た図。 第2の実施形態に係る両吸込ポンプの側面図。 図3の両吸込ポンプをA−A切断面から見た図。 図3の両吸込ポンプの上面図。
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る両吸込ポンプの側面図である。また、図2は、図1の両吸込ポンプをA−A切断面から見た図である。なお、図1は図2をB方向から見たものに対応する。
両吸込ポンプは、ケーシング1、主軸2、羽根車3、補強板4、ボルト5a,5bなどから構成される。この両吸込ポンプは、主軸2の回転に伴って羽根車3が回転することにより、ケーシング1に形成された吸込口1aから水などの作動流体を吸い込み、吐出口1bから吐出するものである。
ケーシング1は上部ケーシング11および下部ケーシング12から構成される。上部ケーシング11は、天井面111と、天井面111から鉛直方向下方に延びる上部仕切板112a,112bと、天井面111の外周と接続された上部フランジ113とを有する。同様に、下部ケーシング12は、床面121と、床面121から鉛直方向上方に延びる下部仕切板122a,122bと、下部フランジ123とを有する。
上部仕切板112aは下部仕切板122aの上方に位置し、これらは主軸2と垂直な同一平面上にある。同様に、上部仕切板112bは下部仕切板122bの上方に位置し、これらは主軸2と垂直な別の同一平面上にある。
ケーシング1の内部には、上部仕切板112a,112bおよび下部仕切板122a,122bによって区切られた吸込室13a,13bおよび吐出室14が形成される。より具体的には、上部仕切板112a,112bおよび下部仕切板122a,122bに囲まれた空間が、吐出口1bに連通する吐出室14である。そして、吐出室14の両側が、吸込口1aに連通する吸込室13a,13bである。
上部ケーシング11は下部ケーシング12と連結される。より具体的には、上部ケーシング11の上部フランジ113は、主軸2を通る水平面において、下部ケーシング12の下部フランジ123と連結される。そして、上部仕切板112a,112bはボルト5a,5bを締結部材としてそれぞれ下部仕切板122a,122bと連結される。上部ケーシング11と下部ケーシング12との連結については後述する。
ケーシング1の吸込室13a,13bには軸貫通部がそれぞれ設けられており、これら軸貫通部を主軸2がほぼ水平方向に貫通している。主軸2はケーシング1に固定されているわけではなく、ケーシング1に対して回転可能に支持される。主軸2は、ケーシング1の外側において不図示の電動機に接続されており、電動機の駆動によって主軸2は回転する。
羽根車3はケーシング1の吸込室13a,13bから吐出室14にわたって収納され、羽根車3の中心が主軸2に固定されている。よって、主軸2の回転に伴って羽根車3も回転する。
軸貫通部の周囲、上部フランジ113、下部フランジ123、吸込口1aおよび吐出口1bのフランジ部分は肉厚に形成され、構造的には強い。以下、これらの部分を総称して肉厚部と呼ぶ。
一方、ケーシング1において、吸込口1aと吸込室13a,13bとを接続する渦巻部分や、吐出室14と吐出口1bとを接続する渦巻部分は薄肉に形成され、構造的にはそれほど強くない。以下、これらの部分を総称して薄肉部と呼ぶ。薄肉とすることで、両吸込ポンプに必要な素材の量を低減したり重量を低減したりできるが、反面、何らの対策も施さない場合、両吸込ポンプ内部の水圧によって薄肉部が変形してしまうおそれがある。
そこで、薄肉部と肉厚部とを含むよう、例えば三日月型の補強板4を、天井面111の外面(外側に露出した面)の曲面にほぼ垂直または鉛直・水平に接合する。このようにして、ケーシング1の強度を向上してケーシング1の変形を抑える。図1および図2では、吸込室13aの外側一端から吸込室13bの外側一端の一部を帯状に覆う2つの補強板4が取り付けられる例を示している。
本実施形態においては、補強板4の設置位置に制限はなく、上部仕切板112a,112bの上方に補強板4の一部が位置していてもよい。以下、このことと、上部ケーシング11と下部ケーシング12との連結について、詳しく説明する。
図1および図2に示すように、上部ケーシング11の上部フランジ113には、複数の貫通孔113aが形成されている。また、下部ケーシング12の下部フランジ123には、貫通孔113aと対応する位置に、ネジ穴123aが形成されている。そして、貫通孔113aを挿通したネジ16がネジ穴123aに螺入することで、上部ケーシング11と下部ケーシング12とが連結される。
また、図2に示すように、上部仕切板112a,112bには、天井面111から貫通する縦孔17a,17bがそれぞれ形成されている。すなわち、縦孔17a,17bは、上方が補強板4に向かって開口しており、下方がそれぞれ下部仕切板122a,122bに向かって開口している。
そして、補強板4には、上部仕切板112a,112bの上方に、貫通孔41a,41bがそれぞれ形成されている。言い換えると、縦孔17a,17bと対応する位置に、より詳しくは縦孔17a,17bの直上に貫通孔41a,41bがそれぞれ設けられる。
さらに、下部仕切板122a,122bの上部には、締結孔18a,18bが形成されている。言い換えると、縦孔17a,17bと対応する位置に、より詳しくは縦孔17a,17bの直下に締結孔18a,18bがそれぞれ設けられる。
同一直線上に貫通孔41a、縦孔17aおよび締結孔18aが設けられ、別の同一直線上に貫通孔41b、縦孔17bおよび締結孔18bが設けられるとも言える。これらの「同一直線」は鉛直方向に延びていてもよいし、傾いていてもよい。
そして、ボルト5aが、補強板4の貫通孔41aおよび上部仕切板112aの縦孔17aを挿通して、下部仕切板122aの締結孔18aに螺入される。同様に、ボルト5bが、補強板4の貫通孔41bおよび上部仕切板112bの縦孔17bを挿通して、下部仕切板122bの締結孔18bに螺入される。これによって、上部仕切板112a,112bと下部仕切板122a,122bとがそれぞれ固定され、内部圧力によって上部仕切板112a,112bおよび下部仕切板122a,122bが口開きするのを防げる。
このように、第1の実施形態では、上部仕切板112a,112bと下部仕切板122a,122bとをそれぞれ締結するボルト5a,5b用の貫通孔41a,41bを補強板4に設ける。そのため、ケーシング1の補強板4とは異なる位置に貫通孔を設けるのと比べて、補強板4と縦孔17a,17bとの干渉を気にする必要がなくなり、補強板4の設置位置の自由度が増す。そして、補強板4をケーシング1に接合することでボルト5a,5bの押圧力を分散させることができ、ケーシング1の変形を抑制できる。
さらに、ケーシング1の表面には補強板4の出っ張りがあるだけで、補強板4を設けてもケーシング1の形状がシンプルである。そのため、両吸込ポンプの製造時に鋳型から抜きやすくなり、生産性が向上するとともに、湯回り不良を抑え、鋳型抜けをよくすることができ、鋳物製作歩留まりが良くなる。
なお、ケーシング1に接合する補強板4の位置や形状に特に制限はなく、上部仕切板112a,112bの上方に補強板4が位置する場合に貫通孔41a,41bを設ければよい。また、上部仕切板112a,112bと下部仕切板122a,122bとを締結するためのボルトの数にも特に制限はない。
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態は、貫通孔41a,41bの直上に補強板4が設けられるものであった。これに対し、次に説明する第2の実施形態は、貫通孔41a,41bからずれた位置に補強板の本体が設けられるものである。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
図3は、第2の実施形態に係る両吸込ポンプの側面図である。図4は、図3の両吸込ポンプをA−A切断面から見た図である。図5は、図3の両吸込ポンプの上面図である。本実施形態における補強板4は、一体形成された補強板本体42および座面を有する凸部43から構成される。
補強板本体42は第1の実施形態における補強板4に相当し、吸込室13aの外側一端から吸込室13bの外側一端の一部を帯状に覆う。図5から分かるように、凸部43は、補強板本体42から、上面図において補強板本体42と直交する方向に突出している。また、図3および図4から分かるように、凸部43の上面は、補強板本体42の上面より高い位置にあり、かつ、水平になっている。そして、補強板本体42と凸部43はなめらかに接続される。
凸部43の数はボルトの数と等しくするのがよく、本実施形態ではボルト5a,5bに対応して2つの凸部43が設けられる。
補強板4の一部である凸部43は、上部仕切板112a,112bにおける縦孔17a,17bの上方に位置する。そして、凸部43には、縦孔17a,17bと対応する位置に、より詳しくは縦孔17a,17bの直上に貫通孔41a,42bがそれぞれ設けられる。一方、補強板本体42は、縦孔17a,17bからずれた位置にある。
しかしながら、同一直線上に貫通孔41a、縦孔17aおよび締結孔18aが設けられ、別の同一直線上に貫通孔41b、縦孔17bおよび締結孔18bが設けられる点は、第1の実施形態と同様である。そして、ボルト5aが、補強板4における凸部43の貫通孔41aおよび上部仕切板112aの縦孔17aを挿通して、下部仕切板122aの締結孔18aに螺入される。同様に、ボルト5bが、補強板4における凸部43の貫通孔41bおよび上部仕切板112bの縦孔17bを挿通して、下部仕切板122bの締結孔18bに螺入される。これによって、上部仕切板112a,112bと下部仕切板122a,122bとがそれぞれ固定される。
このように、第2の実施形態では、補強板本体42および凸部43から補強板4を構成する。これにより、補強板本体42が上部仕切板112a,112bにおける縦孔17a,17bの上方に位置しない場合であっても、上部仕切板112a,112bと下部仕切板122a,122bと固定できることとなり、補強板4の設置位置の自由度が増す。また、補強板本体42および凸部43を一体に形成し、両者をなめらかに接続することで、個別に突出した部分が少なくなって鋳型抜けをよくすることができ、鋳物製作歩留まりが良くなる。
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
1 ケーシング
1a 吸込口
1b 吐出口
11 上部ケーシング
111 天井面
112a,112b 上部仕切板
113 上部フランジ
113a 貫通孔
12 下部ケーシング
121 床面
122a,122b 下部仕切板
123 下部フランジ
123a ネジ穴
13a,13b 吸込室
14 吐出室
16 ネジ
17a,17b 縦孔
18a,18b 締結孔
2 主軸
3 羽根車
4 補強板
41a,41b 貫通孔
42 補強板本体
43 凸部
5a,5b ボルト

Claims (3)

  1. 天井面と、前記天井面から下方に延びる上部仕切板と、前記上部仕切板の下方に設けられた下部仕切板とを有し、前記上部仕切板および前記下部仕切板によって区切られた吸込室および吐出室が内部に形成されるケーシングと、
    前記吐出室に設けられた羽根車と、
    前記天井面の外面に取り付けられ、その一部が前記上部仕切板の上方に位置する補強板と、を備え、
    前記上部仕切板には、前記天井面から貫通する縦孔が設けられ、
    前記下部仕切板には、前記縦孔と対応する位置に締結孔が設けられ、
    前記補強板には、前記縦孔と対応する位置に貫通孔が設けられ、
    前記貫通孔および前記縦孔を挿通し、前記締結孔に螺入される締結部材を備える、両吸込ポンプ。
  2. 前記補強板は、
    前記縦孔からずれた位置にある補強板本体と、
    前記補強板本体から突出しており、前記縦孔と対応する位置に前記貫通孔が設けられた座面を有する凸部と、
    から構成され、これらは一体に形成されている、請求項1に記載の両吸込ポンプ。
  3. 前記補強板本体と前記凸部は、なめらかに接続される、請求項2に記載の両吸込ポンプ。
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