JP2017025870A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で流体の漏洩を確実に防止することができるシール構造を備えたポンプを提供する。
【解決手段】ポンプは、回転軸１と、回転軸１に固定された羽根車２と、羽根車２を収容する上ケーシング３ａおよび下ケーシング３ｂと、上ケーシング３ａと下ケーシング３ｂとの間に挟まれたシール部材２２とを備える。上ケーシング３ａおよび下ケーシング３ｂは、シール部材２２を挟む合わせ面２１，２０を有する上フランジ８および下フランジ９をそれぞれ備えている。上フランジ８および下フランジ９には、上ケーシング３ａと下ケーシング３ｂとを締結するための複数の締結具１０が挿入される複数の締結穴１６，１７がそれぞれ形成されている。上フランジ８の合わせ面２１には、複数の凹み部１４が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、流体を移送するポンプに関する。

液体や気体等の流体を移送するポンプは、羽根車と、羽根車が固定される回転軸と、羽根車を収容して流体の流路を形成するケーシングとを備えている。羽根車は、ケーシング内で回転することにより流体をケーシング内で昇圧し、該昇圧された流体は吐出口を通じてケーシングから外部に吐き出される。

実開昭６３−１９０６６４号公報

ポンプのケーシングとして、上ケーシングと下ケーシングとからなる二つ割り構造のケーシングがある。従来、これら２つの上下ケーシング間の隙間を封止するシール構造としては、上下ケーシングの合わせ面に紐状シール部材やＯリング等のシール部材を挟むことで隙間をシールする技術が知られている。

しかしながら、このようなシール部材を用いた従来の技術には、以下のような問題がある。
（１）紐状シール部材を使用する場合、上ケーシングと下ケーシングとを合わせるとき、合わせ面上で紐状シール部材が移動しないように、グリース等の粘性材料を用いて、紐状シール部材を仮止めする必要がある。その結果、作業性が悪くなる。
（２）Ｏリングを使用する場合、Ｏリングを装着するための溝を下ケーシング（または上ケーシング）に形成する必要がある。そのような溝を形成するための時間はコストアップの要因となる。

そこで、本発明は、簡単な構造で流体の漏洩を確実に防止することができるシール構造を備えたポンプを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記羽根車を収容する上ケーシングおよび下ケーシングと、前記上ケーシングと前記下ケーシングとの間に挟まれたシール部材とを備え、前記上ケーシングおよび前記下ケーシングは、前記シール部材を挟む合わせ面を有する上フランジおよび下フランジをそれぞれ備えており、前記上フランジおよび前記下フランジには、前記上ケーシングと前記下ケーシングとを締結するための複数の締結具が挿入される複数の締結穴がそれぞれ形成されており、前記上フランジの前記合わせ面には、複数の凹み部が形成されていることを特徴とするポンプである。

本発明の好ましい態様は、前記複数の凹み部は、前記上フランジの前記合わせ面の外周側に位置していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の凹み部は、前記上フランジの前記合わせ面の全周に亘って配列されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記上フランジに形成されている前記締結穴は、前記上フランジの前記合わせ面の、隣接する２つの凹み部の間にある領域を通って延びていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記上フランジに形成されている前記締結穴は、ねじ溝のない通孔であり、前記下フランジに形成されている前記締結穴は、前記締結具が螺合されるねじ穴であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記シール部材はガスケットであることを特徴とする。

本発明の他の態様は、回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記羽根車を収容する上ケーシングおよび下ケーシングと、前記上ケーシングと前記下ケーシングとの間に挟まれたシール部材とを備え、前記上ケーシングおよび前記下ケーシングは、前記シール部材を挟む合わせ面を有する上フランジおよび下フランジをそれぞれ備えており、前記上フランジおよび前記下フランジには、前記上ケーシングと前記下ケーシングとを締結するための複数の締結具が挿入される複数の締結穴がそれぞれ形成されており、前記下フランジの前記合わせ面には、複数の凹み部が形成されていることを特徴とするポンプである。

本発明の好ましい態様は、前記複数の凹み部は、前記下フランジの前記合わせ面の外周側に位置していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の凹み部は、前記下フランジの前記合わせ面の全周に亘って配列されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記下フランジに形成されている前記締結穴は、前記下フランジの前記合わせ面の、隣接する２つの凹み部の間にある領域を通って延びていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記下フランジに形成されている前記締結穴は、ねじ溝のない通孔であり、前記上フランジに形成されている前記締結穴は、前記締結具が螺合されるねじ穴であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記シール部材はガスケットであることを特徴とする。

本発明によれば、上フランジまたは下フランジの合わせ面には複数の凹み部が形成されているため、合わせ面とシール部材との接触面積を小さくすることができ、結果として、合わせ面とシール部材との接触圧力を高くすることができる。したがって、シール部材は、流体の漏洩を確実に防止することができる。

本発明の一実施形態に係る両吸込渦巻ポンプを示す斜視図である。 両吸込渦巻ポンプの下ケーシングを上から見た図である。 両吸込渦巻ポンプの上ケーシングを下から見た図である。 上ケーシングの上フランジと下ケーシングの下フランジとの間に挟まれるシール部材を示す図である。 本実施形態に係る両吸込渦巻ポンプの側面図である。 図５に示す領域Ａの拡大図である。 他の実施形態に係る両吸込渦巻ポンプの下ケーシングを上から見た図である。 両吸込渦巻ポンプの上ケーシングを下から見た図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る両吸込渦巻ポンプを示す斜視図である。本実施形態の両吸込渦巻ポンプは、上ケーシング３ａおよび下ケーシング３ｂを有する上下二つ割り構造のケーシング３を備えている。図２は、両吸込渦巻ポンプの下ケーシング３ｂを上から見た図であり、図３は、両吸込渦巻ポンプの上ケーシング３ａを下から見た図である。

両吸込渦巻ポンプは、回転軸１と、回転軸１に固定された両吸込型の羽根車２と、羽根車２を収容して流体の流路を形成するケーシング３とを備えている。ケーシング３は渦巻き形状を有している。流体として、水や油等の液体や、空気等の気体を挙げることができる。ケーシング３は、上述したように、上ケーシング３ａと下ケーシング３ｂとを備えている。これら上ケーシング３ａおよび下ケーシング３ｂは、回転軸１の中心軸線を通る水平面上で互いに合わせられる。回転軸１は、上ケーシング３ａおよび下ケーシング３ｂに形成された軸支持部４０に支持されている。回転軸１と軸支持部４０との間の隙間は、軸封部１１によって封止されている。

下ケーシング３ｂには、流体を吸い込む吸込口６と、ケーシング３内で昇圧された流体を吐き出す吐出口７とが形成されている。吸込口６および吐出口７は、回転軸１と直交する方向に互いに反対方向を向いて開口している。

図２および図３に示すように、ケーシング３の内部には、羽根車２の両側に位置する吸込室４，４と、ケーシング３の中央部に位置する吐出室５とが形成されている。吐出室５は吸込室４，４の間に形成されており、吐出室５は、吸込室４，４に連通している。羽根車２は、吐出室５内に配置されている。吸込室４,４は吸込口６に連通しており、吐出室５は吐出口７に連通している。

回転軸１の端部には図示しない駆動装置が接続される。駆動装置によって回転軸１および羽根車２が回転すると、流体は、吸込口６を通じてケーシング３内に吸い込まれる。流体は、吸込室４，４を通過して、吐出室５内の羽根車２内に流入する。流体は、回転する羽根車２と遠心力との働きにより昇圧されて、吐出室５に吐き出される。流体は、渦巻き状の吐出室５を流れながらさらに昇圧され、吐出口７から吐き出される。

上ケーシング３ａはその下端から外方に突出する上フランジ８を備えており、下ケーシング３ｂはその上端から外方に突出する下フランジ９を備えている。図２および図３に示すように、上フランジ８および下フランジ９は、互いに対向する合わせ面２１および合わせ面２０をそれぞれ有している。上フランジ８の合わせ面２１と、下フランジ９の合わせ面２０は、同じ形状を有している。ケーシング３を組み立てるとき、上フランジ８の合わせ面２１と下フランジ９の合わせ面２０との間には、後述するシール部材が挟まれる。

図３に示すように、上フランジ８の合わせ面２１には、複数の凹み部１４（図３の網掛け部分参照）が形成されている。これらの凹み部１４は合わせ面２１の外周側に位置している。より具体的には、凹み部１４は上フランジ８の外周面８ａに沿って形成されており、各凹み部１４は外周面８ａまで延びている。これら凹み部１４は、上フランジ８の合わせ面２１の全周に亘って等間隔で配列されている。

上フランジ８には、ねじ溝のない複数の通孔１６が形成されており、下フランジ９には、締結具としての複数のねじ１０（図１参照）が螺合されるねじ穴（雌ねじ）１７が形成されている。通孔１６は、合わせ面２１の、隣接する２つの凹み部１４の間にある領域を通って延びている。通孔１６の位置と、ねじ穴１７の位置は対応している。図３に示す例では、互いに隣接する通孔１６の間の距離Ａは約１０ｃｍである。

複数の通孔１６は上フランジ８の周方向に沿って等間隔に形成されており、複数のねじ穴１７は下フランジ９の周方向に沿って等間隔に形成されている。通孔１６およびねじ穴１７は総称して締結穴と呼ばれる。ねじ１０は通孔１６に挿入され、さらにねじ穴１７に螺合されることによって、上ケーシング３ａおよび下ケーシング３ｂは互いに締結される。

凹み部１４は、通孔１６が形成された上フランジ８の合わせ面２１に形成されている。これは、凹み部１４を下フランジ９の合わせ面２０に形成すると、ねじ穴１７の長さが凹み部１４の深さ分だけ短くなり、ねじ１０の締結力が低下してしまうからである。締結具としてねじ１０に代えてボルトおよびナットの組み合わせが使用され、上下フランジ８，９に形成されている締結穴の両方がねじ溝のない通孔である場合には、凹み部１４は、上フランジ８の合わせ面２１または下フランジ９の合わせ面２０のどちらに形成されてもよい。

上フランジ８の合わせ面２１と、下フランジ９の合わせ面２０との間には、図４に示すシール部材２２が配置されている。このシール部材２２が上フランジ８の合わせ面２１と、下フランジ９の合わせ面２０との間に挟まれた状態で、上フランジ８と下フランジ９とはねじ１０によって締結される。

図４に示すように、シール部材２２は、吸込側シール部材２２Ａと吐出側シール部材２２Ｂとに分割されている。シール部材２２は、ゴム等の弾性材料から構成された板状のガスケットである。シール部材２２には、ねじ１０が貫通する複数の孔２５が形成されている。これらの孔２５の位置は、通孔１６およびねじ穴１７の位置に対応している。

シール部材２２は、合わせ面２０と合わせ面２１との間に配置され、この状態で、ねじ１０は通孔１６および孔２５に挿入され、ねじ穴１７に螺合される。上フランジ８と下フランジ９は、それらの間にシール部材２２を挟んだ状態でねじ１０により互いに締結される。

凹み部１４は上ケーシング３ａを鋳造で製造するときに形成されてもよく、上ケーシング３ａを製造した後に工作機械によって凹み部１４を形成してもよい。

図５は本実施形態に係る両吸込渦巻ポンプの側面図である。図６は図５に示す領域Ａの拡大図である。合わせ面２０と合わせ面２１との間にはシール部材２２が挟まれている。図６に示す例では、上フランジ８および下フランジ９の厚さはそれぞれ約４０ｍｍであり、シール部材２２の厚さは約１ｍｍであり、凹み部１４の深さは約０．１５ｍｍである。なお、図６では、図面を見やすくするために、凹み部１４の深さとシール部材２２の厚さは誇張して描かれている。

本実施形態によれば、上フランジ８の合わせ面２１には複数の凹み部１４が形成されているため、合わせ面２０，２１とシール部材２２との接触面積が小さくなり、合わせ面２０，２１とシール部材２２との接触圧力が高くなる。シール部材２２は高い接触圧力によって確実に、かつ十分に変形するため、シール部材２２による密封性が向上する。したがって、シール部材２２は、流体の漏洩を確実に防止することができる。

さらに、本実施形態によれば、複数の凹み部１４は互いに離間して、合わせ面２１の全周に亘って配列されている。仮に、複数の凹み部１４を互いに接続して配列すると、上ケーシング３ａと下ケーシング３ｂとを互いに締結したときに、ねじ１０の締結力によって曲げモーメントが上ケーシング３ａに作用し、上フランジ８が変形してしまう。その結果、シール部材２２と合わせ面２０，２１との間に隙間が形成され、この隙間から流体が漏洩してしまうことがある。

本実施形態のように、複数の凹み部１４が互いに離間して配列されているので、上フランジ８の合わせ面２１の、隣接する２つの凹み部１４の間に存在する領域は、シール部材２２を介して下フランジ９の合わせ面２０によって支えられる。したがって、ねじ１０を締め付けたときでも、上フランジ８が変形せず、シール部材２２はそのシール機能を十分に発揮することができる。本実施形態によれば、上フランジ８の合わせ面２１に複数の凹み部１４を形成するだけの簡単な構造で、信頼性の高い密封性を達成することができる。

従来では、ポンプの耐圧試験時において、上フランジと下フランジとの合わせ面の間から流体（液体）が漏洩した場合、その都度、上ケーシングと下ケーシングとを再度組み立て、再度調整する必要があった。本実施形態によれば、流体の漏洩を確実に防止することができるため、流体の漏洩時の処置対応に要する時間は不要である。したがって、時間的なコストを削減することができる。さらに、ケーシング３の組み立て時においても、本発明は、シール部材２２を合わせ面２０と合わせ面２１との間に挟むだけの簡単な構成なので、紐状シール部材を用いるよりも作業性がよく、Ｏリングを用いるよりもコストを抑えることができる。

通孔１６が凹み部１４のみを通るように、複数の凹み部１４を合わせ面２１に形成してもよい。この場合でも、合わせ面２０，２１とシール部材２２との接触圧力を高めることは可能であるが、ねじ１０を締め付けたときの上フランジ８の変形を防止するためには、図３に示す実施形態が好ましい。

次に、下フランジ９の合わせ面２０に凹み部１４が形成される例について説明する。以下の実施形態において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図７は他の実施形態に係る両吸込渦巻ポンプの下ケーシング３ｂを上から見た図である。図８は両吸込渦巻ポンプの上ケーシング３ａを下から見た図である。本実施形態では、締結具としての複数のねじ１０（図１参照）が螺合されるねじ穴（雌ねじ）１７は上フランジ８に形成されており、ねじ溝のない複数の通孔１６は下フランジ９に形成されている。

下フランジ９の合わせ面２０には複数の凹み部１４が形成されている。これらの凹み部１４は、合わせ面２０の外周側に位置している。より具体的には、凹み部１４は下フランジ９の外周面９ａに沿って形成されており、各凹み部１４は外周面９ａまで延びている。これら凹み部１４は下フランジ９の合わせ面２０の全周に亘って等間隔で配列されている。通孔１６は、下フランジ９の合わせ面２０の、隣接する２つの凹み部１４の間にある領域を通って延びている。

本実施形態でも、先に述べた実施形態と同様の効果を奏することができる。図示しないが、複数の凹み部１４は上フランジ８の合わせ面２１および下フランジ９の合わせ面２０の両方に形成されてもよい。

上述した実施形態では、両吸込渦巻ポンプについて説明したが、本発明は、片吸込型のポンプにも適用が可能である。つまり、本発明は、２分割されたケーシングを備えたポンプであれば適用することができる。本発明が適用されるポンプの他の例として、軸流ポンプや横軸斜流ポンプ等が挙げられる。

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。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に解釈されるものである。

１ 回転軸
２ 羽根車
３ ケーシング
３ａ 上ケーシング
３ｂ 下ケーシング
４ 吸込室
５ 吐出室
６ 吸込口
７ 吐出口
８ 上フランジ
８ａ 外周面
９ 下フランジ
９ａ 外周面
１０ ねじ（締結具）
１１ 軸封部
１４ 凹み部
１６ 通孔
１７ ねじ穴（雌ねじ）
２０ 合わせ面
２１ 合わせ面
２２ シール部材
２２Ａ 吸込側シール部材
２２Ｂ 吐出側シール部材
２５ 孔
４０ 軸支持部

Claims (12)

1. 回転軸と、
   前記回転軸に固定された羽根車と、
   前記羽根車を収容する上ケーシングおよび下ケーシングと、
   前記上ケーシングと前記下ケーシングとの間に挟まれたシール部材とを備え、
   前記上ケーシングおよび前記下ケーシングは、前記シール部材を挟む合わせ面を有する上フランジおよび下フランジをそれぞれ備えており、
   前記上フランジおよび前記下フランジには、前記上ケーシングと前記下ケーシングとを締結するための複数の締結具が挿入される複数の締結穴がそれぞれ形成されており、
   前記上フランジの前記合わせ面には、複数の凹み部が形成されていることを特徴とするポンプ。
2. 前記複数の凹み部は、前記上フランジの前記合わせ面の外周側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. 前記複数の凹み部は、前記上フランジの前記合わせ面の全周に亘って配列されていることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ。
4. 前記上フランジに形成されている前記締結穴は、前記上フランジの前記合わせ面の、隣接する２つの凹み部の間にある領域を通って延びていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のポンプ。
5. 前記上フランジに形成されている前記締結穴は、ねじ溝のない通孔であり、
   前記下フランジに形成されている前記締結穴は、前記締結具が螺合されるねじ穴であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のポンプ。
6. 前記シール部材はガスケットであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のポンプ。
7. 回転軸と、
   前記回転軸に固定された羽根車と、
   前記羽根車を収容する上ケーシングおよび下ケーシングと、
   前記上ケーシングと前記下ケーシングとの間に挟まれたシール部材とを備え、
   前記上ケーシングおよび前記下ケーシングは、前記シール部材を挟む合わせ面を有する上フランジおよび下フランジをそれぞれ備えており、
   前記上フランジおよび前記下フランジには、前記上ケーシングと前記下ケーシングとを締結するための複数の締結具が挿入される複数の締結穴がそれぞれ形成されており、
   前記下フランジの前記合わせ面には、複数の凹み部が形成されていることを特徴とするポンプ。
8. 前記複数の凹み部は、前記下フランジの前記合わせ面の外周側に位置していることを特徴とする請求項７に記載のポンプ。
9. 前記複数の凹み部は、前記下フランジの前記合わせ面の全周に亘って配列されていることを特徴とする請求項７または８に記載のポンプ。
10. 前記下フランジに形成されている前記締結穴は、前記下フランジの前記合わせ面の、隣接する２つの凹み部の間にある領域を通って延びていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のポンプ。
11. 前記下フランジに形成されている前記締結穴は、ねじ溝のない通孔であり、
    前記上フランジに形成されている前記締結穴は、前記締結具が螺合されるねじ穴であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のポンプ。
12. 前記シール部材はガスケットであることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載のポンプ。

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