JP3774543B2 - 立軸ポンプおよびその駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立軸ポンプおよびその駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非常用立軸ポンプの原動機としては、従来、電動機、ディ−ゼルエンジンまたはガスタ−ビンが用いられている。そして、簡便さのために、ディ−ゼルエンジンが多用されている。しかしながら、ガスタービンを使用すると冷却水が不要であり、潤滑油の消費も極めて少なく、負荷の変動にもすばやく対応できる等の利点があり、近年急速にガスタービンが普及し始めている。このガスタービンを原動機に用いると、ガスタービンは高速回転型の原動機なので、立軸ポンプのような低速回転の負荷を駆動するときには、ガスタービンに減速比の大きな高速減速機を組込み、ディ−ゼルエンジンと同程度の回転数（1000〜1800rpm)まで回転数を低下させる必要がある。そこで、ガスタービンから縦軸ポンプまでを図５または図６に示すように配置していた。つまり、ガスタービン１は高速減速機２２を支持し、図７に示したかさ歯車減速機２３とカップリング７を用いて結合していた。このような、立軸ポンプの例が、特開平９ー３２７９５号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術に記載の立軸ポンプは、駆動装置にガスタービンを用いた結果、冷却水が不要であり、潤滑油の消費も極めて少なく、負荷の変動にもすばやく対応できる等の利点を有する。しかしながら、この立軸ポンプにおいては、ポンプ流れ方向の寸法が長くなり、装置の設置面積が大きくなるという不具合を生じる。その結果、土木構造物の建造費用が増加するという課題を生じている。
【０００４】
本発明は、上記従来の技術の不具合に鑑みなされたものであり、立軸ポンプ装置において設置面積を縮小したコンパクトな立軸ポンプ装置およびその駆動装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、立軸ポンプを据え付けるための土木構造物の建造費用を低減できる立軸ポンプおよびその駆動装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の態様は、ガスタービンと、このガスタービンに接続された減速機とを備えるものであって、減速機は、ほぼ水平に配置された入力軸と、この入力軸にかさ歯車を介して接続された少なくとも中間軸または出力軸のいずれかとを備え、出力軸はほぼ垂直に配置された立軸ポンプ本体が接続されるものである立軸ポンプの駆動装置において、減速機に、ガスタービンに接続する接続手段と、このガスタービンを支持する支持部材とを備え、減速機は、入力軸に接続される第１段の歯車列と、この第１段の歯車列を構成する歯車を一端に有し、第２段の歯車列を構成する歯車を他端に有する第１の中間軸と、第２段の歯車列に接続され、かさ歯車をこの減速機の中心側に配置した第２の中間軸とを備え、第１の中間軸をガスタービンとは反対側に延在したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施例を図面を用いて説明する。
図１は、本発明に係る立軸ポンプの一実施例であり、ポンプ機場の縦断面図、図２は図１に示したポンプ機場の左平面図、図３は図１、２に示した立軸ポンプに用いられる減速機の一例の縦断面図、図４は図３に示した減速機の横断面図である。
【００１１】
初めに、本実施例の全体の構成について説明する。立軸ポンプには駆動装置が備えられている。図１、図２に示すように、この駆動装置は、ガスタービン１とこのガスタービンに一体的にマウントされた減速機２とを備えている。減速機２は、建屋４の床に設置されたポンプ３のケース５に、ガスタービン１の回転軸方向がポンプ流れ方向と直角方向になるように固定されている。
【００１２】
次に、この減速機２の詳細構造について説明する。図３、図４に示すように、ガスタービン１の出力軸６は減速機２の入力軸８にカップリング７を介し結合されている。入力軸８には円筒小歯車９が、中間軸１１の一方側には円筒大歯車１０がそれぞれ取り付けられており、円筒小歯車９と円筒大歯車１９とが１段目の歯車列を構成する。中間軸１１の他方側は減速機２の中心に対し、ガスタービン１と反対側に延びており、この延在した軸端部には２段目の円筒小歯車１２が取り付けられている。円筒小歯車１２は、中間軸１４に取り付けた円筒大歯車１３と噛み合い、２段目の円筒歯車列を構成する。
【００１３】
中間軸１４の減速機２の中心側には、かさ小歯車１５が設けられている。かさ小歯車１５は、出力軸１７の中間部に設けられたかさ大歯車１６と噛み合い、３段目の歯車列を構成する。出力軸１７の回転方向は、かさ歯車列により中間軸１４の回転方向のほぼ垂直方向に変化している。この出力軸の一端部にはカップリングが取り付けられており、このカップリングを介して図示しないポンプ駆動軸に結合されている。
【００１４】
入力軸８等の回転軸は、ころがり軸受またはすべり軸受により支持されており、軸受および回転軸を含めて、全体がケース１８に収納されている。また、油タンクに貯められた潤滑油を、図示しない油ポンプが歯車の噛み合い部や軸受部に供給している。
【００１５】
このように構成した立軸ポンプの駆動装置の動作について説明する。原動機としてのガスタービン１の回転動力が、カップリング７を介して減速機２の入力軸８に伝達される。入力軸８に伝達された動力が１、２段目の円筒歯車列及び３段目のかさ歯車列を介して伝達されるとともに、各減速段において各回転軸の回転速度は順次低減される。さらに、回転軸の軸方向は水平方向から垂直方向に変えられ、出力軸１７においてはほぼ垂直方向となる。減速して低回転速度となった出力軸１７の回転動力は、カップリングを介してポンプ駆動軸に伝達され、立軸ポンプ本体を駆動する。ポンプ軸が回転駆動されると、給水槽１９に溜まった水が吐出配管２０から吐出水槽２１に排出される。また、油タンクに貯められた潤滑油を、油ポンプが歯車の噛み合い部や軸受部に供給し、歯車や軸受の焼き付きや損傷を防止している。
【００１６】
本実施例においては、ガスタービン１と減速機２が一体化されており、しかも減速機２部をポンプ機場または基盤に取り付け、ガスタービン１を減速機２が支持している。このため上述したように、ガスタービン１の出力軸６を減速機２の入力軸８に結合し、ガスタービン１の回転軸方向をポンプ流れ方向と直角方向に設定できる。この結果、減速機２の中心と減速機２の入力軸８の先端との距離を、本実施例のように短くすることが可能となった。そして、複数のポンプを備えるポンプ機場では、据付時に必要な２台のポンプ間のスペースにガスタービン１を配置でき（図２参照）、ポンプ流れ方向の設置スペースの削減と設置面積の縮小が可能になる。また、立形ガスタービンを用いた場合のように高さ方向に高くなることを回避できるので、省スペース効果が大きい。更に、減速機にガスタービンを一体的にマウントするので、据付費の低減が可能になる。
【００１７】
図８〜図１５に本発明の理解を容易にするための参考例を示す。図８に示すように給油ポンプやファン等を駆動するアクセサリギヤ２４を付ける場所の選択範囲が広がる、図９に示すようにガスタービン２台で駆動するツインドライブ場合にもその配置対応が容易である。
【００１８】
次に、減速機の参考例について、図１０から図１５を用いて説明する。立軸ポンプの他の構成及び動作は上記実施例と同じであり、その説明は省略する。
【００１９】
図１０に示した減速機では、ガスタービン１の出力軸６の回転速度を遊星歯車２４、２５で減速した後、更にかさ歯車２６で減速している。また、回転軸の回転方向をほぼ垂直に変えて、出力軸１７に伝達している。このようにすることにより、減速機の重量を軽減きるという利点を有する。なお、アクセサリギヤの位置を自由に選べないこととツインドライブに対応できないことを除いて、この参考例においても、図１ないし図４に示した実施例と同様の効果を奏する。
【００２０】
図１１に示した減速機においては、ガスタービン１の出力軸の回転速度を平行歯車２７で減速した後、さらにかさ歯車２８で減速している。そして、かさ歯車２８部で回転軸の回転方向をほぼ直角に変えている。次いで、平行歯車２９で減速して、出力軸１７に回転動力を伝達している。図１２に、図１１に示した減速機の横断面図を示す。このように構成した減速機では、減速機２の中心と減速機２の入力軸の先端との距離を短くできるという利点を有している。
【００２１】
図１３に示した減速機においては、ガスタービン１の出力軸の回転速度をかさ歯車３０で減速するとともに回転軸の方向をほぼ直角方向に変えている。その後更に遊星歯車３１、３２で減速して出力軸１７に動力を伝達している。このように構成した減速機でも、減速機２の中心と減速機２の入力軸の先端との距離を短くできるという利点を有している。
【００２２】
図１４に示した減速機では、ガスタービン１の出力軸の回転速度を平行歯車３３で減速した後、かさ歯車３４でさらに減速している。そして、かさ歯車３４では回転方向をほぼ直角に変えている。回転方向を変えた後、本減速機では更に遊星歯車３５により減速され、出力軸１７に回転動力が伝達される。このように構成することにより、減速機２の中心と減速機２の入力軸の先端との距離を短縮できる。
【００２３】
図１５に、減速機２部分のさらに他の参考例を示す。この減速機においては、図９に示した減速機とガスタービン１が１個しかないこと、およびガスタービン１の出力軸の直後に遊星歯車装置３６を設けている点のみが相違する。このようにすることにより、１段目の減速比を大きくすることができる効果がある。そして、ガスタービン１を図９に示したように２個設けるツインドライブにすると、２つのガスタービン間に広いスペースを確保できる。
【００２４】
なお、上記実施例においては、ガスタービンは１軸式、２軸式のいずれをも用いることができる。ただし、１軸式の場合にはクラッチ又は流体継手等の始動時負荷を軽減する手段を必要とすることは言うまでもない。そして、上記減速機を立軸ポンプに用いることにより、立軸ポンプの設置面積や設置スペースが狭くて済み、土木構造物の建造費用を低減できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ガスタービン装置を減速機で支持したので、減速機の構造が簡易化される。また、入力軸と中間軸を出力軸軸心に対し反対側に配置したので、減速機中心（出力軸の軸心）と減速機の入力軸の先端との間の距離を大幅に短縮できる。
【００２６】
また、ガスタービンの回転軸方向とポンプ流れ方向とがほぼ直交するように減速機を配置したので、高さ方向の距離を長くせずにポンプ流れ方向の設置スペースを大幅に削減できる。その結果、設置面積または設置スペースの小さい立軸ポンプを提供できる。更に、減速機がガスタービンを支持するので、立軸ポンプの据付費を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係るポンプ機場の縦断面図である。
【図２】 図１に示したポンプ機場の平面図である。
【図３】 本発明の一実施例に係る減速機部分の縦断面図である。
【図４】 図３に示した減速機部分の横断面図である。
【図５】 従来技術のポンプ機場の縦断面図である。
【図６】 図５に示した従来技術のポンプ機場の平面図である。
【図７】 従来技術の減速機部分の縦断面図である。
【図８】 減速機部分の参考例の縦断面図である。
【図９】 減速機部分の参考例の縦断面図である。
【図１０】 減速機部分の参考例の縦断面図である。
【図１１】 減速機部分の参考例の縦断面図である。
【図１２】 減速機部分の参考例の横断面図である。
【図１３】 減速機部分の参考例の縦断面図である。
【図１４】 減速機部分の参考例の縦断面図である。
【図１５】 減速機部分の参考例の縦断面図である。
【符号の説明】
１…ガスタービン、２…減速機、３…ポンプ、４…建屋、５…ケース、６…出力軸、７…カップリング、８…入力軸、９…円筒小歯車、１０…円筒大歯車、１１…中間軸、１２…円筒小歯車、１３…円筒大歯車、１４…中間軸、１５…かさ小歯車、１６…かさ大歯車、１７…出力軸、１８…ケース、１９…給水槽、２０…吐出配管、２１…吐出水槽、２２…高速減速機、２３…かさ歯車減速機、２４…遊星歯車、２５…遊星歯車、２６…かさ歯車、２７…平行歯車、２８…かさ歯車、２９…平行歯車、３０…かさ歯車、３１…遊星歯車、３２…遊星歯車、３３…平行歯車、３４…かさ歯車、３５…遊星歯車。

Claims (1)

1. ガスタービン（１）と、このガスタービンに接続された減速機（２）とを備えるものであって、前記減速機は、ほぼ水平に配置された入力軸（８）と、この入力軸にかさ歯車（１５、１６）を介して接続された少なくとも中間軸または出力軸（１７）のいずれかとを備え、前記出力軸はほぼ垂直に配置された立軸ポンプ本体（３）が接続されるものである立軸ポンプの駆動装置において、前記減速機に、前記ガスタービンに接続する接続手段（７）と、このガスタービンを支持する支持部材とを備え、前記減速機は、前記入力軸に接続される第１段の歯車列（９、１９）と、この第１段の歯車列を構成する歯車を一端に有し、第２段の歯車列（１２、１３）を構成する歯車を他端に有する第１の中間軸（１１）と、第２段の歯車列に接続され、前記かさ歯車をこの減速機の中心側に配置した第２の中間軸（１４）とを備え、前記第１の中間軸を前記ガスタービンとは反対側に延在したことを特徴とする立軸ポンプの駆動装置。

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