JP3722935B2 - 水中ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築等の工事現場における貯留水、湧水等の給排水のため、あるいは、農業用水、家庭用水等の簡易給排水のために使用される水中ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工事現場において、貯留水等を給排水するために使用される水中ポンプは、通常、ポンプケーシング内のポンプ室に配置された羽根車を、ポンプケーシングの上側に配置されたモーターによって回転させることによって、流体をポンプ室内に吸引し、吸引した流体を、羽根車の回転による遠心力によってポンプ室から流出させるようになっている。ポンプ室から流出された流体は、例えば、モーターと外側ケーシングとの間に形成された流出路を通って、外側ケーシングの上面に設けられた吐出口から吐出されるようになっている。
【０００３】
モーターの軸心部を挿通するローターシャフトの下端部は、ポンプケーシング内に進入しており、その下端部に羽根車が取り付けられている。
【０００４】
従来、水中ポンプのケーシングは、鋳鉄によって構成されており、重量が重くて、持ち運びに不便であり、しかも、砂等が混入した水をポンプケーシング内に吸引すると、磨耗が激しく、長期にわたって安定的に使用することができないという問題があった。このために、最近では、水中ポンプを軽量化すると共に、長期にわたって安定的に使用し得るように、ポンプケーシングおよび羽根車を、軽量でしかも耐磨耗性に優れた硬質ゴムによって製造した水中ポンプが開発されている。
【０００５】
このように、ポンプケーシングを硬質ゴムによって製造する場合には、鋳物のように、中子を使用した型抜きができないために、通常、下面が開放された円筒形状に形成されて、開放された下面を、硬質ゴムによって構成されたサクションカバーによって覆う構成になっている。サクションカバーの中心部には、ポンプケーシング内に流体を吸引するための吸引口が設けられており、ポンプケーシング内に配置された羽根車の回転によって、吸引口を通ってポンプケーシング内に流体が吸引される。
【０００６】
このように、弾性を有する硬質ゴムによって構成されたポンプケーシングおよびサクションカバーは、軽量であり、耐磨耗性に優れているために、耐久性は著しく向上する。
【０００７】
しかしながら、このような構成の水中ポンプでは、サンクションカバーが硬質ゴムによって構成されているために、ポンプ運転時、ポンプケーシング内における吸引口付近の圧力が変化することによって、サクションカバーがポンプケーシング外側あるいは内側に撓んだ状態になるおそれがある。
【０００８】
このようなサクションカバーの撓みを防止するために、サクションカバーの下面に、板金製のサクションプレートを突き合わせて、一体化することが行われている。このサクションプレートは、サクションカバーの下面全体を覆う円板状に構成されており、その中心部に、吸引口とは同心状態になる貫通孔が設けられている。そして、サクションプレートにおける貫通孔の周囲が、サクションカバーにおける吸引口の周囲に係合されている。板金製のサクションプレートは、硬質ゴム製のサクションカバーよりも撓みにくくなっており、従って、サクションカバーにおける吸引口の周囲が、サクションプレートに係合されていることにより、その部分がポンプ室内に撓むことが抑制される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポンプケーシング内に流入する流体量が増加すると、ポンプケーシング内における吸引口付近の圧力が低下し、ポンプケーシングの内部に面したサクションカバーの上面と下面との間に大きな圧力差が生じる。これにより、サクションカバーにおける吸引口の周囲には、ポンプケーシング内に吸引される大きな力が加わる。このような状態になると、サクションカバーにおける吸引口の周囲と、サクションプレートにおける貫通孔の周囲との係合状態がはずれて、サクションカバーにおける吸引口の周囲がポンプケーシング内に撓むおそれがある。
【００１０】
サクションカバーがポンプケーシング内に撓んだ状態になると、その撓んだ部分がポンプケーシング内の羽根車に接触して、羽根車やサクションカバーが破損したり、羽根車の回転が阻害されてモーターが焼損するおそれがある。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、弾性体によって構成されたサクションカバーにおける吸引口の周囲が、ポンプケーシング内に撓むことを確実に防止することができ、従って、サクションカバーや羽根車が損傷するおそれがなく、また、モーターの焼損も防止することができる水中ポンプを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された本発明の水中ポンプは、垂直に配置されたモーターの下側に、そのモーターにおけるローターシャフトの下端部が進入するように、下面が開放された円筒状のポンプケーシングが取り付けられており、ポンプケーシング内に位置するローターシャフトの下端部に羽根車が取り付けられた水中ポンプにおいて、前記ポンプケーシングの下面が、弾性体によって中心部に吸引口を有する円板状に構成されたサクションカバーによって覆われるとともに、このサクションカバーの下面に板金によって中心部に貫通孔を有する円板状に構成されたサクションプレートが突き合わされて一体的に取り付けられており、そのサクションカバーの吸引口の周縁部に、上下方向に貫通する複数の圧力バランス孔が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載された本発明の水中ポンプは、前記サクションプレートに、上下方向に貫通する複数の圧力バランス孔が設けられている。
【００１４】
請求項３に記載された本発明の水中ポンプは、前記サクションカバーおよびサクションプレートに設けられたそれぞれの圧力バランス孔同士が整合状態で設けられている。
【００１５】
請求項４に記載された本発明の水中ポンプは、垂直に配置されたモーターの下側に、そのモーターにおけるローターシャフトの下端部が進入するように、下面が開放された円筒状のポンプケーシングが取り付けられており、ポンプケーシング内に位置するローターシャフトの下端部に羽根車が取り付けられた水中ポンプであって、前記ポンプケーシングの下面が、弾性体によって中心部に吸引口を有する円板状に構成されたサクションカバーによって覆われるとともに、このサクションカバーの下面に板金によって中心部に貫通孔を有する円板状に構成されたサクションプレートが突き合わされており、そのサクションプレートに、上下方向に貫通する複数の圧力バランス孔が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の水中ポンプの実施の形態の一例を示す縦断面図である。この水中ポンプは、上面が閉塞された円筒状の外側ケーシング１０と、この外側ケーシング１０の内部に、外側ケーシング１０とは適当な間隙をあけた状態で配置されたモーター２０と、モーター２０の下側に取り付けられたポンプケーシング３０とを有している。
【００１７】
モーター２０は、外側ケーシング１０に対してほぼ同心状態になった円筒状のステーターケーシング２４と、このステーターケーシング２４の軸心部を鉛直状態で挿通するローターシャフト２１と、このローターシャフト２１の外側に一体的に嵌合されたローター２２と、ローター２２を取り囲むようにステーターケーシング２４の内周面に取り付けられたステーター２３とを有している。ステーターケーシング２４と外側ケーシング１０との間の間隙は、上下方向に沿って延びる流出路１３になっている。
【００１８】
外側ケーシング１０の上面には、流出路１３に連通する吐出口１２が、外側ケーシング１０の軸心から偏心した側部に設けられており、この吐出口１２を取り囲むホースニップル１４が、外側ケーシング１０の上面に、上方に突出するように取り付けられている。そして、このホースニップル１４にホース（図示せず）が取り付けられるようになっている。
【００１９】
ステーターケーシング２４の上側は、上部ケーシング２５によっておおわれており、その上部ケーシング２５内に、コンデンサー等の電気部品が収容されている。
【００２０】
モーター２０の軸心部に配置されたローターシャフト２１の上端部は、軸受け２６によって回転可能に支持されている。ローターシャフト２１の下端部は、ステーターケーシング２４の底面部２４ａを貫通して下方に延出している。ローターシャフト２１の下部は、ステーターケーシング２４の底面部２４ａにおいて軸受け２９によって回転可能に支持されている。
【００２１】
ステーターケーシング２４の底面部２４ａから延出したローターシャフト２１の下端部は、ステーターケーシング２４の下側に取り付けられたシールブラケット２８を貫通して、ポンプケーシング３０内のポンプ室３１内に進入している。シールブラケット２８はアルミニウムによって構成されており、ステーターケーシング２４の底面部２４ａとは適当な間隔をあけて配置されている。ステーターケーシング２４の底面部２４ａとシールブラケット２８との間に位置するローターシャフト２１は、メカニカルシール２７によって軸封されている。ポンプ室３１内に進入したローターシャフト２１の下端部には、硬質ゴムによって構成された羽根車５１が取り付けられている。
【００２２】
ポンプケーシング３０は、硬質ゴムによって、上面および下面が開放された円筒状に形成されており、開放された上面に円板状の上面カバー３４が嵌合されている。上面カバー３４は、シールブラケット２８の下面に圧接されている。上面カバー３４は、硬質ゴムによって構成されており、その中央部をローターシャフト２１が挿通しており、ローターシャフト２１がオイルシール２８ｂによって軸封されている。
【００２３】
ポンプケーシング３０の下面は、中心部に吸引口３５ａを有する硬質ゴム製のサクションカバー３５によって覆われており、サクションカバー３５の底面には、板金製のサクションプレート３６が取り付けられている。
【００２４】
図２（ａ）はサクションカバー３５の底面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、図２（ｃ）はサクションカバー３５の平面図である。弾性体である硬質ゴムによって構成されサクションカバー３５の中心部には、吸引口３５ａが設けられており、また、サクションカバー３５の底面には、吸引口３５ａの周囲を取り囲む円筒状のボス部３５ｂが、下方に突出した状態で設けられている。ボス部３５ｂの外周面には、サクションカバー３５の底面に沿って凹溝３５ｃが全周にわたって設けられている。
【００２５】
サクションカバー３５には、ボス部３５ｂを取り囲むように、上下方向に貫通する６つの圧力バランス孔３５ｄが設けられている。各圧力バランス孔３５ｄは、それぞれ３つずつが、吸引口３５ａの異なる直径の同心円上に、周方向に等しい間隔をあけて設けられており、一方の同心円上に設けられた３つの圧力バランス孔３５ｄの中間に、他方の同心円上に設けられた３つの圧力バランス孔３５ｄが位置している。また、サクションカバー３５の周縁部には、周方向に等しい間隔をあけて、３つのボルト挿通孔３５ｅが設けられている。
【００２６】
図１に示すように、板金によって円板状に構成されたサクションプレート３６は、中心部に貫通孔３６ａが設けられており、その貫通孔３６ａが、サクションカバー３５のボス部３５ｂに嵌合されて、貫通孔３６ａの周縁部が、ボス部３５ｂに設けられた凹溝３５ｃ内に係合している。サクションプレート３６は、サクションカバー３５の底面に突き合わされており、サクションカバー３５とともに、周方向に等しい間隔をあけて配置された３つのボルト３２によって、シールブラケット２８に一体的に取り付けられている。各ボルト３２は、サクションカバー３５の各ボルト挿通孔３５ｅ内を挿通している。
【００２７】
ポンプケーシング３０、サクションカバー３５、およびサクションプレート３６は、ストレーナー４４によって覆われており、このストレーナー４４も、サクションプレート３６をサクションカバー３５とともに、３つのボルト３２によって、シールブラケット２８に一体的に取り付けられている。
【００２８】
このような構成の水中ポンプでは、モーター２０の駆動によってローターシャフト２１が回転すると、ポンプケーシング３０内のポンプ室３１内に配置された羽根車５１が回転し、ストレーナー４４の周面に設けられた多数の透孔、およびサクションカバー３５に設けられた吸引口３５ａを通って、このポンプケーシング３０内に流体が流入する。ポンプケーシング３０内に流入した流体は、外側ケーシング１０とステーターケーシング２４および上部ケーシング２５との間に設けられた流出路１３内に流入する。流出路１３内に流入した水は、渦流となって上方へと移動し、外側ケーシング１０の上面に形成された吐出口１２から吐出される。
【００２９】
このとき、硬質ゴムによって構成されたポンプケーシング３０の底面を覆う硬質ゴム製のサクションカバー３５における吸引口３５ａの周囲も、ポンプ室３１内に吸引される。しかし、硬質ゴム製のサクションカバー３５の底面には、板金製のサクションプレート３６が突き合わされて、ボルト３２によって一体的に取り付けられて、サクションカバー３５における吸引口３５ａの周囲が、サクションプレート３６における貫通孔３６ａの周囲に係合されているために、サクションカバー３５における吸引口３５ａの周囲が、ポンプ室３１内に撓むことが防止される。
【００３０】
しかも、サクションカバー３５には、上下方向に貫通する６つの圧力バランス孔３５ｄが設けられているために、低圧になったポンプ室３１内に面するサクションカバー３５の上面と下面との間の圧力差が、各圧力バランス孔３５ｄによって解消され、吸引口３５ａの周囲がポンプ室３１内に撓むことが、より確実に防止される。
【００３１】
さらに、ポンプ室３１内に流入する流体量が増加して、ポンプ室３１の内部の圧力が低下し、サクションカバー３５における吸引口３５ａの周囲に、ポンプ室３１内に吸引される大きな力が加わるような場合にも、低圧になったポンプ室３１内に面するサクションカバー３５の上面と下面との間の圧力差が、各圧力バランス孔３５ｄによって解消されるために、吸引口３５ａの周囲がポンプ室３１内に撓むおそれがない。
【００３２】
その結果、サクションカバー３５における吸引口３５ａの周囲がポンプ室３１内に撓んで、サクションカバー３５がサクションプレート３６との係合状態が解消され、サクションカバー３５の吸引口３５ａの周囲がポンプ室３１内に撓んで羽根車５１に接触するようなおそれがない。従って、羽根車５１やサクションカバー３５が損傷したり、羽根車５１が過負荷になることによってモーター２０が焼損することが確実に防止される。
【００３３】
なお、上記実施の形態では、サクションカバー３５に、複数の圧力バランス孔３５ｄを設ける構成であったが、本発明はこのような構成に限るものではなく、例えば、図３に示すように、サクションカバー３５に圧力バランス孔を設けることなく、サクションプレート３６の貫通孔３６ａの周囲に、上下方向に貫通する複数の圧力バランス孔３６ｂを設けるようにしてもよい。各圧力バランス孔３６ｂは、吸引口３５ａの同心円上にそれぞれ配置されている。
【００３４】
この場合には、サクションプレート３６の各圧力バランス孔３６ｂによって、サクションプレート３６の上面と下面との圧力差が解消されるために、サクションプレート３６における貫通孔３６ａの周囲が、ポンプ室３１側に撓むことが防止される。従って、このようなサクションプレート３６によって、その吸引口３５ａの周囲が支持されたサクションカバー３５は、吸引口３５ａの周囲がポンプ室３１内に撓むことが確実に防止される。
【００３５】
また、図４に示すように、サクションカバー３５およびサクションプレート３６に、それぞれ６つの圧力バランス孔３５ｄおよび３６ｂを設けるようにしてもよい。サクションカバー３５に設けられた各圧力バランス孔３５ｄは、それぞれ３つずつが、吸引口３５ａの異なる同心円上にそれぞれ配置されており、一方の同心円上の３つの各圧力バランス孔３５ｄが、他方の同心円上の３つの各バランス孔３５ｄの中間に位置している。そして、サクションプレート３６に設けられた各圧力バランス孔３６ｂは、サクションカバー３５に設けられた各圧力バランス孔３５ｄとは相互に整合した状態になっており、サクションカバー３５の上面とサクションプレート３６の下面とが連通している。
【００３６】
このように、サクションカバー３５およびサクションプレート３６に、６つの圧力バランス孔３５ｄおよび３６ｂが、相互に整合した状態でそれぞれ設けられていることによって、サクションカバー３５におけるポンプ室３１内に面した上面と、サクションプレート３６の下面との圧力差が解消され、サクションカバー３５における吸引口３５ａの周囲がポンプ室３１内に撓むことが防止される。
【００３７】
さらに、図５に示すように、サクションカバー３５およびサクションプレート３６に、それぞれ６つの圧力バランス孔３５ｄおよび３６ｂを設ける際に、サクションプレート３６に設けられた各圧力バランス孔３６ｂと、サクションカバー３５に設けられた各圧力バランス孔３５ｄとが、相互に整合しない状態で配置してもよい。サクションカバー３５の各圧力バランス孔３５ｄは、吸引口３５ａの同心円上にそれぞれ周方向に等しい間隔をあけて配置されており、サクションプレート３６の各圧力バランス孔３６ｂは、その同心円とは異なる直径の同心円上にそれぞれ周方向に等しい間隔をあけて配置されている。
【００３８】
この場合には、サクションカバー３５の上面と下面との圧力差が、各圧力バランス孔３５ｄによって解消され、また、サクションプレート３６の上面と下面との圧力差が、各圧力バランス孔３６ｂによって解消されるために、サクションプレート３６における貫通孔３６ａの周囲がポンプ室３１内に吸引されるおそれがなく、また、このようなサクションプレート３６によって支持されたサクションカバー３５自体も上面と下面との圧力差が解消された状態になっているために、吸引口３５ａの周囲がポンプ室３１内に吸引されることが、より一層確実に防止される。さらに、サクションカバー３５とサクションプレート３６との係合状態が解除されるおそれもない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の水中ポンプは、このように、弾性体によって構成されたサクションカバーと、板金製のサクションプレートのいずれか一方、あるいは両方に、上下方向に貫通する圧力バランス孔を設けているために、サクションカバーの上面と下面との間の圧力差、あるいはサクションプレートの上面と下面との間の圧力差が解消されるために、サクションカバーおよびサクションプレートが、ポンプケーシング内に撓むことが確実に防止される。従って、サクションカバーと羽根車の接触によるサクションカバーおよび羽根車が損傷したり、モーターが焼損するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水中ポンプの実施の形態の一例を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は、その水中ポンプに使用されるサクションカバーの底面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｃ）は、そのサクションカバーの平面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の水中ポンプの実施の形態の他の例におけるサクションカバーおよびサクションプレートの一体化された状態の底面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｃ）は、そのサクションカバーおよびサクションプレートの一体化された状態の平面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の水中ポンプの実施の形態のさらに他の例におけるサクションカバーおよびサクションプレートが一体化された状態の底面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｃ）は、そのサクションカバーおよびサクションプレートが一体化された状態の平面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の水中ポンプの実施の形態のさらに他の例におけるサクションカバーおよびサクションプレートが一体化された状態の底面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｃ）は、そのサクションカバーおよびサクションプレートの一体化された状態の平面図である。
【符号の説明】
１０ 外側ケーシング
１２ 吐出口
１３ 流出路
２０ モーター
２１ ローターシャフト
２２ ローター
２３ ステーター
２４ ステーターケーシング
２５ 上部ケーシング
２７ メカニカルシール
２８ シールブラケット
２８ｂ オイルシール
３０ ポンプケーシング
３１ ポンプ室
３２ ボルト
３４ 上面カバー
３５ サクションカバー
３５ａ 吸引口
３５ｂ ボス部
３５ｃ 凹溝
３５ｄ 圧力バランス孔
３５ｅ ボルト挿通孔
３６ サクションプレート
３６ａ 貫通孔
５１ 羽根車

Claims (4)

1. 垂直に配置されたモーターの下側に、そのモーターにおけるローターシャフトの下端部が進入するように、下面が開放された円筒状のポンプケーシングが取り付けられており、ポンプケーシング内に位置するローターシャフトの下端部に羽根車が取り付けられた水中ポンプにおいて、前記ポンプケーシングの下面が、弾性体によって中心部に吸引口を有する円板状に構成されたサクションカバーによって覆われるとともに、このサクションカバーの下面に板金によって中心部に貫通孔を有する円板状に構成されたサクションプレートが突き合わされて一体的に取り付けられており、そのサクションカバーの吸引口の周縁部に、上下方向に貫通する複数の圧力バランス孔が設けられていることを特徴とする水中ポンプ。
2. 前記サクションプレートに、上下方向に貫通する複数の圧力バランス孔が設けられている請求項１に記載の水中ポンプ。
3. 前記サクションカバーおよびサクションプレートに設けられたそれぞれの圧力バランス孔同士が整合状態で設けられている請求項２に記載の水中ポンプ。
4. 垂直に配置されたモーターの下側に、そのモーターにおけるローターシャフトの下端部が進入するように、下面が開放された円筒状のポンプケーシングが取り付けられており、ポンプケーシング内に位置するローターシャフトの下端部に羽根車が取り付けられた水中ポンプであって、前記ポンプケーシングの下面が、弾性体によって中心部に吸引口を有する円板状に構成されたサクションカバーによって覆われるとともに、このサクションカバーの下面に板金によって中心部に貫通孔を有する円板状に構成されたサクションプレートが突き合わされており、そのサクションプレートに、上下方向に貫通する複数の圧力バランス孔が設けられていることを特徴とする水中ポンプ。

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