JP2022190806A - 水中ポンプの連結機構 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成で、効率的に異物を排出することが可能な水中ポンプの連結機構を提供する。【解決手段】連結機構は、ポンプ部１を、該ポンプ部１の下方に位置する電動機部２に連結させる水中ポンプの連結機構５である。この連結機構５は、電動機部２の上部に設けられ、電動機回転軸４が貫通する接続ブラケット６と、電動機回転軸４に固定されたサンドスリンガ１４と、を備える。接続ブラケット６は、ポンプ側フランジ１８と接続される電動機フランジ面８ａを有する電動機側フランジ８を有している。この電動機側フランジ８は、ポンプ側フランジ１８の内径よりも小さく、かつサンドスリンガ１４の外径よりも大きな外径と、電動機フランジ面８ａよりも下方に位置する底面２０ｂを有する環状溝２２と、環状溝２０から電動機側フランジ８の外周面まで延びる複数の排出溝２２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプ部と、該ポンプ部の下方に配置された電動機部とを連結する水中ポンプの連結機構に関する。

地下水などをくみ上げる水中ポンプとして、羽根車などのロータを有するポンプ部と、該ポンプ部の下方に配置され、ポンプ部を駆動する電動機を有する電動機部と、ポンプ部を電動機部に連結する連結機構と、を備えた立形水中ポンプ（以下、単に「水中ポンプ」と称する）が知られている。この種の水中ポンプでは、ポンプ部は、連結機構の接続ブラケットを介して電動機部のフレームと連結される。電動機の回転軸は、鉛直方向に接続ブラケットを貫通して延びており、鉛直方向に電動機部に向けて延びるポンプの回転軸とカップリングを介して連結される。水中ポンプの連結機構は、一般に、接続ブラケットと電動機の回転軸との間に配置され、これら接続ブラケットと電動機の回転軸との間の隙間を封止する軸封装置（例えば、オイルシール）を有している。軸封装置によって、井戸水などの取扱液が電動機内に浸入することが防止されるとともに、電動機の封入液が該電動機の外部に漏洩することが防止される。

水中ポンプを駆動すると、井戸水などの取扱液に含まれる土砂などの異物が連結機構の軸封装置に到達することがある。この異物は、軸封装置の摩耗を引き起こし、水中ポンプを比較的短期間で故障させることがある。そのため、水中ポンプの連結機構は、電動機の回転軸に固定され、該回転軸と一体に回転することで異物が軸封装置に到達することを防止するサンドスリンガをさらに備えている。

サンドスリンガが異物を水中ポンプから排出しやすくするために、特許文献１に記載の水中ポンプは、ポンプ部の下端に形成されたポンプ側フランジと接続される接続ブラケットのフランジ面に形成された砂逃げ溝（排出溝）を有している。特許文献２に記載の水中ポンプの電動機では、接続ブラケットのフランジを２段構造とし、これらフランジ間に開口部を設けている。回転するサンドスリンガによってフランジの径方向外側に移動された異物は開口部から排出される。

特開昭５９－２０１６４８号公報 実開昭６３－２１４５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構造では、砂逃げ溝が接続ブラケットのフランジ面に形成されているため、サンドスリンガの外周面がポンプ側フランジの内周面に対向してしまう。そのため、サンドスリンガによって外周方向に移動された水流および異物がポンプ側フランジに衝突して、サンドスリンガの回転による遠心力が作用した水流を上手に活用できず、その結果、異物の排出効果が低減してしまう。すなわち、特許文献１に記載の構造は、サンドスリンガによる異物の排出効果が小さく、砂逃げ溝が設けられていないフランジ部分では異物が堆積し易いという欠点を有している。

特許文献２に記載の構造では、高い異物の排出効果が期待できるが、水中ポンプの製造コストが高くなり、さらに、水中ポンプの鉛直方向の長さが大きくなってしまう。

そこで、本発明は、安価な構成で、効率的に異物を排出することが可能な水中ポンプの連結機構を提供することを目的とする。

一態様では、ロータを有するポンプ部を、前記ポンプ部の下方に位置し、前記ポンプ部を駆動する電動機を有する電動機部に連結させる水中ポンプの連結機構であって、前記電動機部の上部に設けられ、前記電動機の回転軸が貫通する接続ブラケットと、前記電動機の回転軸に固定されたサンドスリンガと、を備え、前記接続ブラケットは、前記ポンプ部の下端に設けられたポンプ側フランジと接続される電動機フランジ面を有する電動機側フランジを有しており、前記電動機側フランジは、前記ポンプ側フランジの内径よりも小さく、かつ前記サンドスリンガの外径よりも大きな外径と、前記電動機フランジ面よりも下方に位置する底面を有する環状溝と、前記電動機フランジ面に形成され、前記環状溝から前記電動機側フランジの外周面まで延びる複数の排出溝と、を備える、水中ポンプの連結機構が提供される。

一態様では、前記サンドスリンガの少なくとも一部が前記環状溝内に位置する。
一態様では、前記サンドスリンガは、その外周面に形成された複数の突起を有する。

本発明によれば、環状溝および排出溝を電動機側フランジに形成するだけで、連結機構のサンドストリンガから径方向に延びる異物の排出路が形成される。したがって、回転するサンドスリンガによって発生される水流遠心力によって、効果的に異物を排出することが可能な連結機構を安価な構成で得ることができる。

図１は、一実施形態に係る立形水中ポンプのポンプ部と電動機部との接続構造を示す概略断面図である。 図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。 図３（ａ）乃至図３（ｃ）は、サンドスリンガの外周面に設けられた突起の水平断面形状の例を示す模式図である。

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、一実施形態に係る立形水中ポンプのポンプ部と電動機部との接続構造を示す概略断面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図１は、図２に示すＸ－Ｏ－Ｙ線に沿った断面図に相当する。以下では、立形水中ポンプを、単に「水中ポンプ」と称する。

図１に示すように、水中ポンプは、羽根車などのロータ（図示せず）を有するポンプ部１と、該ポンプ部１の下部に配置された電動機部２と、電動機部２をポンプ部１に連結する連結部（連結機構）５と、を備える。ポンプ部１、連結部５、および電動機部２は、上からこの順に鉛直方向に配列されており、連結部５は、電動機部２の上部に設けられている。具体的には、連結部５は、電動機部２の上端に図示しないボルトなどの締結具を用いて固定されている。

連結機構５は、電動機部２のフレーム２ａの上端に固定された接続ブラケット６を有しており、電動機２の回転軸４は、接続ブラケット６を貫通して、鉛直方向上方に（言い換えれば、ポンプ部１に向けて）延びている。電動機回転軸４は、フレーム２ａ内に配置された少なくとも１つの軸受１５によって回転自在に支持されている。

電動機回転軸４を回転自在に支持する軸受１５は、軸受ブラケット１６に支持されている。軸受ブラケット１６は、接続ブラケット６と別体であってもよいし、接続ブラケット６と一体に構成されていてもよい。軸受ブラケット１６を接続ブラケット６と一体に構成する場合、水中ポンプの製造コストを低減することができる。

ポンプ部１は、羽根車などのロータ（図示せず）が固定される回転軸７を有しており、この回転軸７は、鉛直方向下方に（言い換えれば、電動機部２に向けて）延びている。電動機回転軸４は、ポンプ回転軸７とカップリング１０を介して連結され、ポンプ回転軸７は、電動機回転軸４の回転に伴って回転する。

図１に示すように、水中ポンプの連結機構５は、接続ブラケット６と電動機回転軸４との間に配置された軸封装置１２を有している。軸封装置１２は、井戸水などの取扱液が電動機２内に浸入することを防止するとともに、電動機２の封入液が該電動機２の外部に漏洩することを防止する装置である。軸封装置１２の例としては、オイルシールが挙げられる。

連結機構５は、電動機回転軸４に固定され、電動機回転軸４とともに回転可能なサンドスリンガ１４をさらに有している。サンドスリンガ１４は、軸封装置１２の直上方に位置する。本実施形態では、サンドスリンガ１４は、軸封装置１２の上端とわずかな隙間をあけて対向している。電動機回転軸４とともに回転するサンドスリンガ１４によって、連結機構５の径方向外側に向かう取扱液の流れが形成され、該取扱液の流れによって、連結機構５に侵入してきた土砂などの異物が軸封装置１２に到達することが防止される。

図１に示す接続ブラケット６は、ポンプ部１の下端に設けられたポンプ側フランジ１８と接続される電動機側フランジ８を有している。電動機側フランジ８の上面がポンプ側フランジ１８と接続される電動機フランジ面８ａとして機能する。本実施形態では、電動機側フランジ８は、ポンプ側フランジ１８の位置決めを容易にする位置決め突起８ｂを有している。図２に示すように、位置決め突起８ｂは、電動機フランジ面８ａから上方に延びており、後述する排出溝を除いて、電動機フランジ面８ａ上で環状に形成される。一実施形態では、位置決め突起８ｂを省略してもよい。

ポンプ側フランジ１８を、図示しないボルトなどの締結具を用いて電動機フランジ面８ａに固定すると、接続ブラケット６の内部に、接続ブラケット６、ポンプ側フランジ１８、サンドスリンガ１４、および軸封装置１２によって概略円筒形状に形成される空間Ｓが形成される。空間Ｓは、「砂溜まり」とも称される空間であり、特に、水中ポンプの停止時に、土砂などの異物が堆積しやすい空間である。異物がサンドスリンガ１４を突破して軸封装置１２に到達すると、軸封装置１２が摩耗して、水中ポンプの寿命を縮めてしまう。そこで、本実施形態では、空間Ｓから水中ポンプの外部に異物を効果的に排出するために、接続ブラケット６は、以下に説明する環状溝と排出溝との組み合わせを有する。

接続ブラケット６の電動機側フランジ８は、電動機フランジ面８ａに形成された環状溝２０を有する。環状溝２０は、ポンプ側フランジ１８の内周面１８ａの直径よりも小さく、かつサンドスリンガ１４の外径よりも大きい直径を有する外周面２０ａと、電動機フランジ面８ａよりも下方に位置する底面２０ｂと、を有する。本実施形態では、環状溝２０の外周面２０ａの直径（すなわち、環状溝２０の外径）は、位置決め突起８ｂの内周面の直径（すなわち、位置決め突起８ｂの内径）に一致する。また、本実施形態では、環状溝２０の内周面は、電動機側フランジ８に形成された、軸封装置１２を支持する支持突起８ｃの外周面に一致し、電動機回転軸４に固定されたサンドスリンガ１４の下端の一部が環状溝２０内に位置する。

さらに、接続ブラケット６の電動機側フランジ８は、電動機フランジ面８ａに形成された複数の排出溝２２を有する。各排出溝２２の内端は、上述した環状溝２０に接続され、各排出溝２２の外端は、電動機側フランジ８の外周面に開口する。すなわち、排出溝２２は、環状溝２０から電動機側フランジ８の外周面まで延びる。なお、本実施形態では、排出溝２２は、環状溝２０の底面２０ｂよりも下方に位置する底面を有している。一実施形態では、排出溝２２は、環状溝２０の底面２０ｂと同一平面に位置する底面を有していてもよい。

このような構成により、サンドストリンガ１４から径方向に延びる異物の排出路が形成される。この排出路は、サンドスリンガ１４から水平方向にほぼ直線状に水中ポンプの外部まで延びており、したがって、回転するサンドスリンガによって発生される遠心力が作用した水流を妨害する構成要素がほぼ存在しない。故に、環状溝２０と排出溝２２を電動機側フランジ８に形成するだけの簡易かつ安価な構成で、空間Ｓに侵入した異物を効果的に水中ポンプの外部に排出することができる。

図１および図２に示すように、サンドスリンガ１４の外周面に複数の突起１４ａを設けてもよい。これら複数の突起１４ａは、サンドスリンガ１４の周方向に等間隔で配列されるのが好ましい。

図１に示す突起１４ａは、サンドスリンガ１４の上端から下端まで直線状に延びているが、本実施形態はこの例に限定されない。例えば、突起１４ａは、排出路に対向するサンドスリンガ１４の外周面の一部にのみ形成されてもよい。突起１４ａの水平断面形状も任意である。例えば、突起１４ａは、三角形の水平断面形状（図３（ａ）参照）を有していてもよいし、円弧状の外周面を有する水平断面形状（図３（ｂ）参照）を有していてもよい。あるいは、突起１４ａは、電動機回転軸４の回転方向に湾曲して延びる水平断面形状（図３（ｃ）参照）を有していてもよい。

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 ポンプ部
２ 電動機部
４ （電動機）回転軸
５ 連結部（連結機構）
６ 接続ブラケット
７ （ポンプ）回転軸
８ 電動機側フランジ
１０ カップリング
１２ 軸封装置
１４ サンドスリンガ
１５ 軸受
１６ 軸受ブラケット
１８ ポンプ側フランジ
２０ 環状溝
２２ 排出溝

Claims (3)

1. ロータを有するポンプ部を、前記ポンプ部の下方に位置し、前記ポンプ部を駆動する電動機を有する電動機部に連結させる水中ポンプの連結機構であって、
   前記電動機部の上部に設けられ、前記電動機の回転軸が貫通する接続ブラケットと、
   前記電動機の回転軸に固定されたサンドスリンガと、を備え、
   前記接続ブラケットは、前記ポンプ部の下端に設けられたポンプ側フランジと接続される電動機フランジ面を有する電動機側フランジを有しており、
   前記電動機側フランジは、
   前記ポンプ側フランジの内径よりも小さく、かつ前記サンドスリンガの外径よりも大きな外径と、前記電動機フランジ面よりも下方に位置する底面を有する環状溝と、
   前記電動機フランジ面に形成され、前記環状溝から前記電動機側フランジの外周面まで延びる複数の排出溝と、を備える、水中ポンプの連結機構。
2. 前記サンドスリンガの少なくとも一部が前記環状溝内に位置する、請求項１に記載の水中ポンプの連結機構。
3. 前記サンドスリンガは、その外周面に形成された複数の突起を有する、請求項１または２に記載の水中ポンプの連結機構。

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