JP2021092190A - 立軸ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 外部にポンプを設置する必要が無く、低コストで軸受に潤滑液を供給可能な立軸ポンプを提供すること。【解決手段】 下端に羽根車２が取り付けられ回転駆動される主軸３と、軸受４を介して主軸を回転可能に支持するケーシング５とを備え、ケーシングが、内部に羽根車より上の主軸及び軸受を内側に配して保護する保護管１０Ａと、保護管を主軸と共に内側に収納した外側ケーシング部１０Ｂとを備え、保護管の内部に潤滑液Ｌが充填されていると共に、保護管の外周面に冷却フィン１５ａが設けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、下端部に羽根車が取り付けられた主軸を回転可能に支持する軸受を冷却可能な立軸ポンプに関するものである。

立軸ポンプは、下端部に羽根車が取り付けられた主軸を軸受で回転可能に支持しているが、通常、軸受の加熱を抑制するために潤滑水を軸受に供給して冷却している。従来、この潤滑水は、水道水等の他圧水であり、立軸ポンプの外部に他圧水用の外部ポンプを設置して供給を行っている。

例えば、特許文献１には、保護管で被覆された主軸を支持する軸受に冷却水（潤滑水）を供給する冷却機構を備えている立軸ポンプ装置が記載されている。
この立軸ポンプ装置では、給水タンクと給水ポンプと給水管と冷却制御部とを備えており、給水タンクに貯水された冷却水が給水ポンプによって汲み上げられ、給水管及び給水路を経由して保護管の下端から供給されるようになっている。

また、特許文献２には、回転軸を支える水中軸受を内包して固定する保護管と、保護管と立軸ポンプの外部とを連通する連通管とを備え、連通管から保護管内に潤滑水を送水する水中軸受構造が記載されている。この水中軸受構造でも、潤滑水は立軸ポンプの外部の据付床に備えた水槽に蓄えられ、水中ポンプで連通管に送水されている。

特開２０１４−１９０２０７号公報 特開２０１６−１７４２０号公報

上記従来の技術において、以下の課題が残されている。
従来の特許文献１及び２に記載の技術では、潤滑水を水道水等の他圧水として供給するために外部にポンプを設置する必要があり、高コストになってしまうという不都合があった。また、ポンプを水中モータとの一体構造とする方法もあるが、水中モータは耐久性に劣り、高価であるため、やはりコストが増大してしまう。さらに、水道管が設置されていないところでは、水道水を潤滑水として供給することが困難であった。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、外部にポンプを設置する必要が無く、低コストで軸受に潤滑液を供給可能な立軸ポンプを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る立軸ポンプは、下端に羽根車が取り付けられ回転駆動される主軸と、軸受を介して前記主軸を回転可能に支持するケーシングとを備え、前記ケーシングが、内部に前記羽根車より上の前記主軸及び前記軸受を内側に配して保護する保護管と、前記保護管を前記主軸と共に内側に収納した外側ケーシング部とを備え、前記保護管の内部に潤滑液が充填されていると共に、前記保護管の外周面に冷却フィンが設けられていることを特徴とする。

この立軸ポンプでは、保護管の内部に潤滑液が充填されていると共に、保護管の外周面に冷却フィンが設けられているので、水道水等の潤滑水を外部から保護管内に供給しなくても、保護管内が不凍液等の潤滑液で満たされていることで軸受にも常に潤滑液が供給されると共に、冷却フィンが保護管外側で吸い上げられる原水に放熱することで保護管内の潤滑液を冷却することができる。

第２の発明に係る立軸ポンプは、第１の発明において、前記冷却フィンが、前記保護管の延在方向に延在していることを特徴とする。
すなわち、この立軸ポンプでは、冷却フィンが、保護管の延在方向に延在しているので、保護管の延在方向にわたって広く冷却効果を得ることができる。また、保護管と外側ケーシング部との間で吸い上げられる水に対して冷却フィンが抵抗となることを抑制可能である。

第３の発明に係る立軸ポンプは、第１又は第２の発明において、前記冷却フィンが、前記保護管の延在方向に複数設けられていることを特徴とする。
すなわち、この立軸ポンプでは、冷却フィンが、保護管の延在方向に複数設けられているので、複数の冷却フィンにより保護管の延在方向にわたって、より高い冷却効果を得ることができる。

第４の発明に係る立軸ポンプは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記冷却フィンが、前記保護管の周方向に複数設けられていることを特徴とする。
すなわち、この立軸ポンプでは、冷却フィンが、保護管の周方向に複数設けられているので、複数の冷却フィンにより保護管の周方向にわたって、より高い冷却効果を得ることができる。

第５の発明に係る立軸ポンプは、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記保護管内に前記潤滑液を補充する潤滑液補充機構を備えていることを特徴とする。
すなわち、この立軸ポンプでは、保護管内に潤滑液を補充する潤滑液補充機構を備えているので、保護管内に充填されていた潤滑液が減った場合に潤滑液補充機構から保護管内に潤滑液を補充することができる。

第６の発明に係る立軸ポンプは、第５の発明において、前記潤滑液補充機構が、前記保護管の上部内に接続され前記潤滑液が貯留された潤滑液タンクを備えていることを特徴とする。
すなわち、この立軸ポンプでは、潤滑液補充機構が、保護管の上部内に接続され潤滑液が貯留された潤滑液タンクを備えているので、保護管内の潤滑液が減ると、接続されている潤滑液タンクから潤滑液が保護管内に供給されることで、常に保護管内を潤滑液で満たすことができる。

第７の発明に係る立軸ポンプは、第６の発明において、前記潤滑液補充機構が、前記潤滑液タンク内の前記潤滑液の液面高さを測定可能な液面検知センサを備えていることを特徴とする。
すなわち、この立軸ポンプでは、潤滑液補充機構が、潤滑液タンク内の潤滑液の液面高さを測定可能な液面検知センサを備えているので、潤滑液タンク内の潤滑液の液面が低下したことを液面検知センサが検知することで、潤滑液タンク内の潤滑液が無くなる前に潤滑液タンクに潤滑液を補充することができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明の立軸ポンプによれば、保護管の内部に潤滑液が充填されていると共に、保護管の外周面に冷却フィンが設けられているので、水道水等の潤滑水を外部から保護管内に供給しなくても、保護管内が不凍液等の潤滑液で満たされていることで軸受にも常に潤滑液が供給されると共に、冷却フィンが保護管外側で吸い上げられる原水に放熱することで保護管内の潤滑液を冷却することができる。
したがって、本発明の立軸ポンプでは、外部ポンプが不要で低コストで構成でき、水道管が配設されていない場所でも軸受が潤滑液で満たされると共に自冷式で冷却することが可能になる。

本発明に係る立軸ポンプの第１実施形態を示す断面図である。 第１実施形態において、保護管下部を示す断面図である。 本発明に係る立軸ポンプの第２実施形態を示す断面図である。

以下、本発明における立軸ポンプの第１実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。

本実施形態における立軸ポンプ１は、例えば河川の救急排水ポンプであり、図１及び図２に示すように、下端に羽根車２が取り付けられ回転駆動される主軸３と、軸受４を介して主軸３を回転可能に支持するケーシング５とを備えている。
上記ケーシング５は、内部に羽根車２より上の主軸３及び軸受４を内側に配して保護する保護管１０Ａと、保護管１０Ａを主軸３と共に内側に収納した外側ケーシング部１０Ｂとを備えている。

上記保護管１０Ａの内部には、潤滑液Ｌが充填されていると共に、保護管１０Ａの外周面には、冷却フィン１５ａが設けられている。
上記冷却フィン１５ａは、保護管１０Ａの延在方向に延在している。すなわち、冷却フィン１５ａは、保護管１０Ａの上下方向に長く延在している。
また、冷却フィン１５ａは、保護管１０Ａの延在方向に複数設けられている。本実施形態では、保護管１０Ａの上下方向に間隔を空けて２つの冷却フィン１５ａが配設されている。

さらに、冷却フィン１５ａは、保護管１０Ａの周方向に複数設けられている。本実施形態では、保護管１０Ａの周方向において互いに等間隔で少なくとも２つの冷却フィン１５ａが配置されている。
これら冷却フィン１５ａは、例えばステンレス等の耐蝕性の高い金属等で形成された長板状部材である。

また、本実施形態の立軸ポンプ１は、保護管１０Ａ内に潤滑液Ｌを補充する潤滑液補充機構１２を備えている。
上記潤滑液補充機構１２は、保護管１０Ａの上部内に接続され潤滑液Ｌが貯留された潤滑液タンク１２ａと、潤滑液タンク１２ａ内の潤滑液Ｌの液面高さを測定可能な液面検知センサ１２ｂを備えている。
なお、潤滑液タンク１２ａには、潤滑液Ｌを補充する補充口（図示略）が形成されている。
また、上記液面検知センサ１２ｂは、既知の液面検知センサが採用される。

本実施形態の立軸ポンプ１は、羽根車２から吐出される流れが主軸３の中心線を軸とする円錐面内にある斜流ポンプである。
ケーシング５は、下端に水の吸込口５ａを有する筒状であり、上部側に吐出管１４が接続されている。

従来の救急排水ポンプでは、「ポンプ＋水中モータ」一体構造であり、上部よりターンバックルや鎖等で吊り下げてコラム内部が据え付けられているが、本実施形態では、保護管１０Ａが、軸受４を介して主軸３を回転可能に支持しており、吊り下げ状態で据え付けされた主軸３の荷重を支える強度に設定されている。

このため、強度の高い保護管１０Ａで主軸３下部のポンプ本体部分を吊り下げ支持しているので、既設の立軸ポンプを本実施形態の立軸ポンプ１に改造する際、既設の吐出管を流用改造して再利用することが可能になる。また、既設の下部のコラムも流用可能である。
なお、本実施形態の立軸ポンプ１では、水中モータを使用せず、吐出管１４の上部に屋外立軸全閉外扇電動機Ｍを設置して主軸３を回転駆動している。このように地上型設置の電動機Ｍを採用することで、水中モータに比べて信頼性と寿命とが向上する。

この保護管１０Ａは、水中軸受４を支持し主軸３の振動等を受ける構造であり、外側ケーシング部１０Ｂとは接続されていない。
なお、保護管１０Ａの上部は、吐出管１４の上部に貫通状態で支持されている。

また、この保護管１０Ａは、ケーシング５内の排水（原水）と保護管１０Ａ内の潤滑液Ｌとの混濁を防いでいる。
すなわち、図２に示すように、保護管１０Ａの下部に主軸３の下端を支持するメカニカルシール１８が設けられており、メカニカルシール１８による水密構造となっている。したがって、メカニカルシール１８により、保護管１０Ａ内の潤滑液Ｌが保護管１０Ａ外に出てしまうこと及び保護管１０Ａ外の排水（原水）が保護管１０Ａ内に入ることを防いでいる。

本実施形態の立軸ポンプ１は、吸込水槽の上部の据付床１９に形成された据付孔１９ａに取り付けられたポンプベース（ベースプレート）１９ｂにケーシング５上部のフランジ部５ｂが固定されて吊り下げ設置されている。
上記外側ケーシング部１０Ｂは、複数の筒状体が軸線方向に連結されて構成されている。

このように本実施形態の立軸ポンプ１では、保護管１０Ａの内部に潤滑液Ｌが充填されていると共に、保護管１０Ａの外周面に冷却フィン１５ａが設けられているので、水道水等の潤滑水を外部から保護管１０Ａ内に供給しなくても、保護管１０Ａ内が不凍液等の潤滑液Ｌで満たされていることで軸受５にも常に潤滑液Ｌが供給されると共に、冷却フィン１５ａが保護管１０Ａ外側で吸い上げられる原水に放熱することで保護管１０Ａ内の潤滑液Ｌを冷却することができる。

また、冷却フィン１５ａが、保護管１０Ａの延在方向に延在しているので、保護管１０Ａの延在方向にわたって広く冷却効果を得ることができる。また、保護管１０Ａと外側ケーシング部１０Ｂとの間で吸い上げられる水に対して冷却フィン１５ａが抵抗となることを抑制可能である。
また、冷却フィン１５ａが、保護管１０Ａの延在方向に複数設けられているので、複数の冷却フィン１５ａにより保護管１０Ａの延在方向にわたって、より高い冷却効果を得ることができる。
さらに、冷却フィン１５ａが、保護管１０Ａの周方向に複数設けられているので、複数の冷却フィン１５ａにより保護管１０Ａの周方向にわたって、より高い冷却効果を得ることができる。

また、保護管１０Ａ内に潤滑液Ｌを補充する潤滑液補充機構１２を備えているので、保護管１０Ａ内に充填されていた潤滑液Ｌが減った場合に潤滑液補充機構１２から保護管１０Ａ内に潤滑液Ｌを補充することができる。
この潤滑液補充機構１２は、保護管１０Ａの上部内に接続され潤滑液Ｌが貯留された潤滑液タンク１２ａを備えているので、保護管１０Ａ内の潤滑液Ｌが減ると、接続されている潤滑液タンク１２ａから潤滑液Ｌが保護管１０Ａ内に供給されることで、常に保護管１０Ａ内を潤滑液Ｌで満たすことができる。

また、潤滑液補充機構１２が、潤滑液タンク１２ａ内の潤滑液Ｌの液面高さを測定可能な液面検知センサ１２ｂを備えているので、潤滑液タンク１２ａ内の潤滑液Ｌの液面が低下したことを液面検知センサ１２ｂが検知することで、潤滑液タンク１２ａ内の潤滑液Ｌが無くなる前に潤滑液タンク１２ａに潤滑液Ｌを補充することができる。

次に、本発明に係る立軸ポンプの第２実施形態について、図３を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、冷却フィン１５ａが保護管１０Ａの延在方向において２箇所に分かれて設けられているのに対し、第２実施形態の立軸ポンプ２１は、図３に示すように、冷却フィン２５ａが保護管１０Ａの延在方向において５箇所に分かれて設けられている点である。
第２実施形態では、各水中軸受２４の上下にそれぞれ冷却フィン２５ａを配置している。

また、第２実施形態の立軸ポンプ２１では、水中軸受２４が、分割された外側ケーシング１０Ｂに挟まれた輪切り状の複数の中間軸受胴２４ａを備え、これら中間軸受胴２４ａで荷重等の強度や主軸３の振動等を支えている。そのため、第２実施形態の保護管２０Ａは、第１実施形態のように水中軸受２４を支持する構造とはなっていない。

このように第２実施形態の立軸ポンプ２１では、第１実施形態と同様に、複数の冷却フィン２５ａによって保護管１０Ａ及びその内部の潤滑液Ｌを冷却することができると共に、保護管１０Ａ内の水中軸受２４も冷却することができる。特に、第２実施形態では、各水中軸受２４の上下にそれぞれ冷却フィン２５ａを配置していることで、各水中軸受２４の上下で高い冷却効果が得られ、水中軸受２４を効果的に冷却することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１，２１…立軸ポンプ、２…羽根車、３…主軸、４，２４…軸受、５…ケーシング、１０Ａ…保護管、１０Ｂ…外側ケーシング部、１２…潤滑液補充機構、１２ａ…潤滑液タンク、１２ｂ…液面検知センサ、１５ａ，２５ａ…冷却フィン、Ｌ…潤滑液

Claims (7)

1. 下端に羽根車が取り付けられ回転駆動される主軸と、
   軸受を介して前記主軸を回転可能に支持するケーシングとを備え、
   前記ケーシングが、内部に前記羽根車より上の前記主軸及び前記軸受を内側に配して保護する保護管と、
   前記保護管を前記主軸と共に内側に収納した外側ケーシング部とを備え、
   前記保護管の内部に潤滑液が充填されていると共に、前記保護管の外周面に冷却フィンが設けられていることを特徴とする立軸ポンプ。
2. 請求項１に記載の立軸ポンプにおいて、
   前記冷却フィンが、前記保護管の延在方向に延在していることを特徴とする立軸ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の立軸ポンプにおいて、
   前記冷却フィンが、前記保護管の延在方向に複数設けられていることを特徴とする立軸ポンプ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の立軸ポンプにおいて、
   前記冷却フィンが、前記保護管の周方向に複数設けられていることを特徴とする立軸ポンプ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の立軸ポンプにおいて、
   前記保護管内に前記潤滑液を補充する潤滑液補充機構を備えていることを特徴とする立軸ポンプ。
6. 請求項５に記載の立軸ポンプにおいて、
   前記潤滑液補充機構が、前記保護管の上部内に接続され前記潤滑液が貯留された潤滑液タンクを備えていることを特徴とする立軸ポンプ。
7. 請求項６に記載の立軸ポンプにおいて、
   前記潤滑液補充機構が、前記潤滑液タンク内の前記潤滑液の液面高さを測定可能な液面検知センサを備えていることを特徴とする立軸ポンプ。

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