JP2581188Y2

JP2581188Y2 - ポンプ用インペラ

Info

Publication number: JP2581188Y2
Application number: JP1992079520U
Authority: JP
Inventors: 泰孝藤田; 悟新保; 信博岸
Original assignee: 株式会社川本製作所
Priority date: 1992-11-18
Filing date: 1992-11-18
Publication date: 1998-09-21
Anticipated expiration: 2007-11-18
Also published as: JPH0643295U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、複数の羽根を有する円
盤や回転軸が挿通されるボス部を、合成樹脂材料にて一
体成形したポンプ用インペラに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば深井戸用水中ポンプにおいては、
細長いポンプケーシングの内部に複数のインペラが収容
されており、これらインペラは、モータにより回転駆動
される回転軸上に取り付けられている。

【０００３】各インペラは、二枚の円盤の間に複数の羽
根を備えており、一方の円盤の中心部から水を吸い上げ
て外周面から吐き出すようになっている。そして、この
円盤の中心部には、回転軸が通されるボス部が形成され
ており、このボス部は回転軸に対しキーを介して結合さ
れている。このため、ボス部は、回転軸が挿通される挿
通孔と、この挿通孔に開口されるキー溝とを備えてお
り、このキー溝にキーを嵌合することで、インペラが回
転軸の外周に固定されるようになっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところで、従来のイン
ペラは、鋳鉄やステンレス鋼のような金属材料にて構成
されているが、特に防錆、軽量化およびコストダウンが
要求される場合には、インペラ全体をポリアミド樹脂の
ような合成樹脂材料で成形することがあり得る。インペ
ラを合成樹脂製とした場合、この合成樹脂材料は、金属
材料に比較して剛性や機械的強度が劣るので、キーによ
る動力伝達では、ボス部に亀裂が生じる等して、回転軸
の回転トルクがインペラにうまく伝わらなくなるといっ
た問題が生じてくる。

【０００５】すなわち、キーが嵌合されるキー溝は、挿
通孔の内面に連なる一対の側面と、これら側面間を結ぶ
底面とで構成されるので、回転軸が回転した時、キーは
キー溝の一方の側面に押圧される。このため、回転軸の
回転トルクは、キー溝の側面からボス部を通じてインペ
ラに伝えられることになり、この際、キー溝の側面と底
面とがなす角部に引張応力が発生する。すると、インペ
ラのボス部は、キー溝の部分の肉厚が他の部分に比べて
局部的に薄くなっており、特にキー溝の角部に相当する
部分の機械的強度が不足する傾向にあるので、上記引張
応力が繰り返し加わった場合には、強度的に弱い合成樹
脂材料が変形することがあり得る。

【０００６】そして、本考案者が行った応力解析による
と、この引張応力はボス部のなかでも円盤から突出され
たボス部の付け根部分に集中して発生することが明らか
となり、このボス部の付け根部分において、キー溝の角
部を起点としてボス部に亀裂が発生し、キーからボス部
へのトルク伝達が妨げられてしまう。

【０００７】なお、合成樹脂製のボス部の破損を防止す
る手立てとしては、ボス部にキー溝を有する金属部品を
インサートしたり、あるいはキー溝を省略して挿通孔の
内面の互いに対向する二箇所に平面部を形成し、回転軸
とボス部との嵌合部分に回り止め用の、いわゆる二面幅
部を形成することが考えられる。

【０００８】しかしながら、金属部品をインサートする
方法では、金属部品の加工に手間を要するとともに、組
み立て工数が増大し、コストが非常に高くなる問題があ
る。また、二面幅部を形成する方法では、回転軸の外周
面にも加工を施す必要があるので、例えば深井戸用水中
ポンプのように、回転軸の軸長が長いものでは、加工が
多大な手間と労力を要することになり、かつコストも高
くなるといった問題が残る。

【０００９】本考案は、このような事情にもとづいてな
されたもので、キー溝を有するボス部を円盤と共に合成
樹脂材料で一体成形したにも拘らず、キー溝を含めたボ
ス部の変形や亀裂の発生を防止でき、回転軸からのトル
ク伝達を確実に行えるとともに、構造簡単で加工も容易
に行え、安価なポンプ用インペラの提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案のインペラは、複数の羽根を有する円盤と、
この円盤の中心部に突設され、回転軸が通される挿通孔
を有するボス部とを、合成樹脂材料にて一体に成形する
とともに、上記ボス部に、上記挿通孔の内面に開口する
キー溝を形成し、このキー溝にキーを嵌合することによ
り、上記ボス部を回転軸上に取り付ける構成を前提とし
ている。

【００１１】そして、上記円盤から突出するボス部の付
け根部分に、このボス部よりも剛性の高い金属材料にて
一端側外周部にフランジ部を有する筒形状に構成された
補強材を、上記ボス部の外周面および上記円盤の端面を
覆うように一体に埋め込んだことを特徴としている。

【００１２】

【作用】このような構成によれば、引張応力が集中し易
いボス部の付け根部分が高剛性の補強材によって外側か
ら押え込まれるので、キー溝の角部に引張応力が集中し
て加わったとしても、このキー溝を含めたボス部の変形
を抑えることができる。しかも、補強材の存在によっ
て、キー溝の角部に生じる引張力を圧縮力として受け止
めることができ、上記ボス部の変形を抑えることができ
ることと合わせて、キー溝の角部からの亀裂の発生を未
然に防止することができる。

【００１３】また、補強材は、ボス部を覆うような単純
な形状であるので、例えば板金材をプレス成形すること
で製造が可能であり、加工に手間を要しない。このた
め、インペラへの埋め込みを容易に行うことができ、製
造コストを低減できる。

【００１４】

【実施例】以下本考案の第１実施例を、深井戸用水中ポ
ンプに適用した図１ないし図６にもとづいて説明する。

【００１５】図６は深井戸用水中ポンプ１を示してお
り、このポンプ１は、下端部に吸込フレーム２を備えて
いる。吸込フレーム２は吸込口３を有し、この吸込口３
はストレーナ４によって覆われている。

【００１６】吸込フレーム２上には、細長い管状のポン
プケーシング５が連結されている。ポンプケーシング５
は、吸込ケーシング６、第１ないし第５の中間ケーシン
グ７ａ〜７ｅおよび吐出ケーシング８とに分割されてい
る。吸込ケーシング６は、吸込フレーム２に連なってお
り、この吸込ケーシング６と吐出ケーシング８との間に
中間ケーシング７ａ〜７ｅが同軸状に積み重ねられてい
る。そして、これら吸込ケーシング６、中間ケーシング
７ａ〜７ｅおよび吐出ケーシング８は、バンド９を介し
て軸方向に締め付けられており、この締め付けにより、
中間ケーシング７ａ〜７ｅが吸込ケーシング６と吐出ケ
ーシング８との間で挾み込まれている。なお、ポンプケ
ーシング５の上端部に位置された吐出ケーシング８に
は、連結管１０を介して弁ケーシング１１が連結されて
いる。

【００１７】ポンプケーシング５の内部には、回転軸１
４が同軸状に挿通されている。回転軸１４は、複数の軸
受１３を介してポンプケーシング５に回転自在に支持さ
れている。回転軸１４の下端部は、継手１５を介してモ
ータ１６に連結されている。モータ１６は、吸込フレー
ム２の下端部に支持されており、このモータ１６によっ
て回転軸１４が矢印Ａ方向に回転駆動される。そして、
この回転軸１４の外周面には、その全長に亘ってキー１
７が固定されている。

【００１８】回転軸１４上には、４個のインペラ１８
ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが直列に並べて取り付けら
れている。インペラ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ
は、中間ケーシング７ａ〜７ｅの内側に位置されてい
る。各インペラ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、例
えばポリアミド樹脂のような合成樹脂材料にて一体に型
成形されている。そして、これらインペラ１８ａ，１８
ｂ，１８ｃ，１８ｄの構造および寸法は、全く同一とな
っているため、ここでは四段目のインペラ１８ｄを代表
して説明する。

【００１９】図１および図２に示すように、インペラ１
８ｄは、第１の円盤２０と第２の円盤２１とを備えてい
る。円盤２０，２１は、回転軸１４の軸方向に離間して
配置されており、これら円盤２０，２１の間に、円弧状
に彎曲された複数枚の羽根２２が挾み込まれている。羽
根２２は、図２に示すように、円盤２０，２１の周方向
に間隔を存して配置されており、円盤２０，２１の中心
部から外周部に向って延びている。第１の円盤２０は、
インペラ１８ａの軸方向に開口する吸込口２３を備えて
いる。この吸込口２３は、羽根２２の一端部に連なって
おり、これら羽根２２の他端部間には、インペラ１８ａ
の外周面に開口する複数の吐出口２４が形成されてい
る。

【００２０】円盤２０，２１の回転中心部には、ボス部
２５が設けられている。ボス部２５の一端部は、上記吸
込口２３の内側にまで延びているとともに、他端部は、
第２の円盤２１から軸方向に所定長さ突出されている。
このボス部２５は、上記回転軸１４が挿通される挿通孔
２６と、この挿通孔２６に開口するキー溝２７とを備え
ている。

【００２１】キー溝２７は、図１の（ｂ）や図２に示す
ように、挿通孔２６の内面に連なる一対の互いに対向し
合う側面２８ａ，２８ｂと、これら側面２８ａ，２８ｂ
の間を連結する底面２９とを有し、これら側面２８ａ，
２８ｂと底面２９とは直角に交わっている。このため、
ボス部２５の肉厚ｔは、キー溝２７の部分でこのキー溝
２７の深さに応じた分だけ減小されている。そして、こ
のキー溝２７に上記キー１７が嵌合されており、この嵌
合により、インペラ１８ｄと回転軸１４とが一体に回転
するように結合されている。

【００２２】図６に示すように、各インペラ１８ａ〜１
８ｄの吸込口２３の外周面は、ライナリング３１を介し
て中間ケーシング７ａ〜７ｅの内面に回転自在に支持さ
れている。また、一段目と三段目のインペラ１８ａ，１
８ｃのボス部２５の外周面は、リング状のブッシュ３２
を介して中間ケーシング７ａおよび７ｄの内側の支持部
３３ａ，３３ｄに回転自在に支持されている。

【００２３】ところで、第２の円盤２１から突出するボ
ス部２５の付け根部分２５ａには、補強材３５が一体に
埋め込まれている。補強材３５は、中空筒状の主部３６
と、この主部３６の一端に連なるリング状のフランジ部
３７とを備えている。この補強材３５は、インペラ１８
ａを構成する合成樹脂材料よりも高剛性な金属材料、例
えばステンレス板をプレスすることにより一体成形され
ている。そして、補強材３５の主部３６は、ボス部２５
の付け根部分２５ａの外周面に埋め込まれているととも
に、フランジ部３７は、ボス部２５に連なる第２の円盤
２１の端面に埋め込まれている。このことから、補強材
３５は、特に引張応力が集中する傾向にあるボス部２５
の付け根部分２５ａを周方向に連続して包囲している。

【００２４】なお、この補強材３５は、インペラ１８ｄ
の型成形時に成形型４０に一体にインサートされるよう
になっている。すなわち、図３に示すように、成形型４
０は、ボス部２５を成形するための凹部４１を備えてお
り、この凹部４１の開口端部に補強材３５の主部３６が
挿入保持されている。そして、本実施例の補強材３５
は、フランジ部３７を備えているため、補強材３５を成
形型４０にセットする際に、このフランジ部３７を掴ん
で作業することができ、作業性が良好となる。それとと
もに、フランジ部３７の端面を成形型４０に突き当てた
状態でインペラ１８ｄの成形を行えるために、ボス部２
５に対する補強材３５の軸方向の位置決めを確実かつ容
易に行うことができるものである。

【００２５】また、本実施例の場合、複数のインペラ１
８ａ〜１８ｄのうち、そのボス部２５がブッシュ３２を
介して中間ケーシング７ａ，７ｅに支持されている一段
目と三段目のインペラ１８ａ，１８ｃでは、図４や図５
に示すように、補強材３５の主部３６がボス部２５の上
端にまで延長されている。この主部３６の延長部３６ａ
は、ブッシュ３２に接するボス部２５の外周面を覆って
おり、この延長部３６ａがブッシュ３２に回転自在に接
している。

【００２６】このような構成の水中ポンプ１において、
モータ１６を介して回転軸１４が回転駆動されると、イ
ンペラ１８ａ〜１８ｄが回転し、吸込口３からポンプケ
ーシング５内に地下水が吸入される。この吸入された地
下水は、インペラ１８ａ〜１８ｄで四段階に加圧された
後、吐出ケーシング８に吐き出され、この吐出ケーシン
グ８から連結管１０や弁ケーシング１１を介して図示し
ない揚水管に導かれる。

【００２７】ところで、地下水を加圧する合成樹脂製の
インペラ１８ａ〜１８ｄは、そのボス部２５がキー１７
を介して回転軸１４に固定されているので、回転軸１４
の回転トルクは、キー１７からキー溝２７の一方の側面
２８ａを介してボス部２５に伝えられる。このため、キ
ー溝２７の側面２８ａと底面２９とがなす角部に引張応
力が発生する。特にこの引張応力は、円盤２１から突出
されたボス部２５の付け根部分２５ａに集中して発生す
るので、このボス部２５の付け根部分２５ａにおいてキ
ー溝２７の角部から亀裂が発生する傾向にある。

【００２８】しかるに、上記構成においては、引張応力
が集中し易いボス部２５の付け根部分２５ａの外周面か
ら第２の円盤２１の端面に至る部分に、合成樹脂材料よ
りも高剛性の補強材３５が一体にインサートされている
ので、この補強材３５によってボス部２５の付け根部分
２５ａを外側から押え込むことができ、キー溝２７を含
めたボス部２５の変形を防止することができる。

【００２９】また、ボス部２５を補強材３５で覆って、
このボス部２５の変形を抑えたことにより、インペラ１
８ａ〜１８ｄの回転時にキー溝２７の角部に加わる引張
力を圧縮力として受け止めることができる。このことか
ら、キー溝２７の角部からボス部２５に亀裂が生じるの
を防止することができ、ボス部２５の破損やこれにもと
づく伝達トルクの低下を解消することができる。

【００３０】しかも、本実施例の補強材３５は、円盤２
１の端面に埋め込まれるリング状のフランジ部３７を一
体に備えているので、このフランジ部３７が補強材３５
の主部３６の変形を抑える補強機能を発揮する。したが
って、補強材３５自体の剛性を充分に確保することがで
き、ボス部２５の変形を確実に防止することができる。

【００３１】その上、補強材３５は、ボス部２５を覆う
ような単純な筒形状であるから、ステンレス製の板金材
をプレスすることで製造が可能であり、加工に手間を要
しないとともに、量産する上でも好都合となる。このた
め、インペラ１８ａ〜１８ｄに容易に組み込むことがで
き、その分、製造コストを低減して安価に提供すること
ができる。

【００３２】また、一段目と三段目のインペラ１８ａ，
１８ｃは、その合成樹脂製のボス部２５がブッシュ３２
を介して中間ケーシング７ａ，７ｄに支持されている
が、本実施例では、ボス部２５の付け根部分２５ａを覆
う補強材３５の主部３６を軸方向に延長し、この延長部
３６ａでボス部２５全体を覆っているので、ポンプケー
シング５内に吸い込まれる地下水中に砂等の異物が含ま
れているような場合でも、この異物の噛み込みによるボ
ス部２５の摩耗を防止することができる。したがって、
特にこの構成の場合は、補強材３５そのものを耐摩耗性
に優れた材料で構成することが望ましいものとなる。な
お、本考案に係るインペラは、上記第１実施例に特定さ
れるものではなく、図７に本考案の第２実施例を示す。

【００３３】この第２実施例において上記第１実施例と
相違する点は、補強材３５のフランジ部３７の径方向に
対向する二箇所に、互いに平行をなすように直線状に切
り欠かれた切り欠き５１ａ，５１ｂを設け、これら切り
欠き５１ａ，５１ｂをボス部２５に対する補強材３５の
回り止めとした点にあり、それ以外の構成は上記第１実
施例と同様である。

【００３４】また、図８に示す本考案の第３実施例のよ
うに、補強材３５のフランジ部３７の径方向に対向する
二箇所に、円弧状に切り欠かれた凹部６１ａ，６１ｂを
形成し、これら凹部６１ａ，６１ｂをボス部２５に対す
る補強材３５の回り止めとしても良い。さらに、図９に
は、本考案の第４実施例が開示されている。この第４実
施例は、主に補強材３５の形状が上記第１実施例と相違
しており、それ以外の構成は第１実施例と同様である。

【００３５】図９に示すように、補強材３５の主部３６
は、フランジ部３７よりもインペラ１８ａ〜１８ｄの吸
込口２３側に延びる筒状の突部７１を備えている。この
突部７１は、ボス部２５と第１の円盤２０との連続部分
の内部に一体に埋め込まれており、この連続部分を内側
から補強している。また、本考案に係るインペラは、深
井戸用水中ポンプに用いるものに特定されるものではな
く、その他の種々の遠心ポンプに適用可能なことは勿論
である。

【００３６】

【考案の効果】以上詳述した本考案によれば、引張応力
が集中し易いボス部の付け根部分をなすボス部の外周面
および円盤の端面に、合成樹脂材料よりも高剛性の筒形
状の補強材を一体にインサートしたので、このボス部の
付け根部分を外側から押え込むことができ、キー溝を含
めたボス部の変形を防止できるとともに、インペラの回
転時にキー溝の角部に加わる引張力を圧縮力として受け
止めることができる。したがって、キー溝の角部からボ
ス部に亀裂が生じるのを防止することができ、このボス
部の破損を解消して、回転軸からのトルク伝達を確実に
行うことができる。特に補強材はフランジ部により変形
に耐える剛性が十分に確保されるから、ボス部の破損を
確実に防止できる。

【００３７】しかも、補強材は、ボス部を覆うような単
純な筒形状であるから、板金材をプレスすることで製造
が可能であり、加工に手間を要しないとともに、量産す
る上でも好都合となる。このことから、補強材をインペ
ラに容易に組み込むことができ、その分、製造コストを
低減して安価に提供できるといった利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本考案の第１実施例におけるインペ
ラの断面図。（ｂ）は、図１の（ａ）のＢ線方向から見
たインペラの平面図。

【図２】図１の（ａ）のＣーＣ線に沿う断面図。

【図３】インペラを成形する型と、その型に補強材を取
り付けた状態を示す断面図。

【図４】中間ケーシングにブッシュを介して支持される
インペラの断面図。

【図５】三段目のインペラ回りを拡大して示す深井戸用
水中ポンプの断面図。

【図６】深井戸用水中ポンプの断面図。

【図７】（ａ）は、本考案の第２実施例におけるインペ
ラの断面図。（ｂ）は、図７の（ａ）のＤ線方向から見
たボス部と補強材の平面図。

【図８】（ａ）は、本考案の第３実施例におけるインペ
ラの断面図。（ｂ）は、図８の（ａ）のＥ線方向から見
たボス部と補強材の平面図。

【図９】本考案の第４実施例におけるインペラの断面
図。

【符号の説明】

１４…回転軸、１７…キー、１８ａ
〜１８ｄ…インペラ、２１…円盤（第２の円盤）、
２２…羽根、２５…ボス部、２
６…挿通孔、２７…キー溝、３５…補強材。

フロントページの続き (56)参考文献特開平２−157487（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−47798（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04D 29/22

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】複数の羽根を有する円盤と、この円盤の中心部から突出され、回転軸が挿通される挿
通孔を有するボス部と、を備えており、これら円盤とボス部とを合成樹脂材料にて一体に成形す
るとともに、上記ボス部に、上記挿通孔の内面に開口するキー溝を形
成し、このキー溝にキーを嵌合することにより、上記ボス部と
回転軸とを一体に結合してなるポンプ用インペラにおい
て、上記円盤から突出するボス部の付け根部分に、このボス
部よりも剛性の高い金属材料にて一端側外周部にフラン
ジ部を有する筒形状に構成された補強材を、上記ボス部
の外周面および上記円盤の端面を覆うように一体に埋め
込んだことを特徴とするポンプ用インペラ。