JP4119134B2 - 立軸ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異物を含む汚水等の揚水に使用されても、ポンプ軸の下側部分を軸支する水中軸受を確実に潤滑することができるようにした立軸ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の立軸ポンプの一例を図６を参照して説明する。図６は、立軸ポンプの従来例の要部縦断面図である。図６において、揚水管１０の下方にポンプケーシング１２と吸込ベルマウス１４が順次に連設され、吸込ベルマウス１４の下端部に吸込口１６が開口される。また、ポンプケーシング１２内に案内羽根１８，１８…により支持されて吐出ボウル２０が設けられる。揚水管１０の軸心に配設されるポンプ軸２２の下側部分が吐出ボウル２０を貫通し、吐出ボウル２０から下方に突出するポンプ軸２２の下端部に羽根車２４が配設固定される。吐出ボウル２０内にはポンプ軸２２を軸支する水中軸受２６が配設され、しかも吐出ボウル２０の上側部分にポンプ軸２２に臨んでラビリンス２８が設けられる。このラビリンス２８とポンプ軸２２の隙間から流体が水中軸受２６の一端部に侵入するように連通され、また水中軸受２６の他端部がポンプ軸２２に添って吐出ボウル２０の羽根車２４側の下方外部に連通するように形成される。さらに、吐出ボウル２０の下側外周縁と羽根車２４の上側外周縁が僅かな隙間ｔで対向し、しかも吐出ボウル２０と羽根車２４で上方と下方がそれぞれに囲まれた中空部３０が形成される。そして、吸込ベルマウス１４内で羽根車２４より下方の吸込側流路３２から、吐出ボウル２０の外周とポンプケーシング１２の間を経て揚水管１０内のポンプ軸２２の外周に至るポンプ流路３４が形成される。
【０００３】
かかる構成の立軸ポンプにおいて、揚水運転が行われると、羽根車２４の回転にともないポンプ流路３４内の流体に圧力と速度エネルギーが与えられ、この速度エネルギーが案内羽根１８，１８…により圧力に変換される。この速度エネルギーが変換された圧力により、案内羽根１８，１８…の出口付近にあるラビリンス２８の上端部と、案内羽根２４の入口付近との間に圧力差を生ずる。この圧力差により、ポンプ流路３４の流体の一部が、ラビリンス２８とポンプ軸２２の隙間から侵入して水中軸受２を潤滑し、さらに中空部３０を経て隙間ｔからポンプ流路３４へと流出する。しかも、ラビリンス２８によるフィルター効果で、流体に含まれる異物が排除され、水中軸受２６には異物が侵入することはない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記図６に示す従来例にあっては、ラビリンス２８により異物を排除する作用が十分になされる間は、何ら不具合は生じない。しかし、流体に大量の異物が含まれると、ラビリンス２８に目詰まりを生じ、水中軸受２６を十分な量の流体で潤滑できず、過熱損傷を招ずる虞がある。また、ラビリンス２８に目詰まりを生ずると、中空部３０内は隙間ｔを介した外方にあるポンプ流路３４と同じ圧力となる。そこで、流体に含まれる比較的に比重の軽いビニール紐や毛髪などでポンプ流路３４の内側に集まったものが隙間ｔより中空部３０に侵入し、さらに吐出ボウル２０と羽根車２４の間のポンプ軸２２にからみ付く虞がある。
【０００５】
本発明は、上述のごとき従来技術の事情に鑑みてなされたもので、異物の含まれない流体で確実に水中軸受を潤滑できるようにした立軸ポンプを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の立軸ポンプは、ポンプ軸の下側部分を吐出ボウルに設けた水中軸受けで軸支し、前記吐出ボウルから下方に突出する前記ポンプ軸に羽根車を配設し、前記吐出ボウルの外周およびその上方の前記ポンプ軸の外周にポンプ流路を形成する立軸ポンプにおいて、前記吐出ボウルの直上位置の前記ポンプ軸に環状回転部材を嵌挿固定し、前記環状回転部材の下側の面と小さな隙間を設けて対向する面を前記吐出ボウルに設け、前記ポンプ流路を前記隙間を介して前記水中軸受の一端部に連通し、前記水中軸受の他端部を前記吐出ボウルの下方外部に連通するようにし、一端を前記吐出ボウルに固定し他端を前記羽根車に近づけた筒状の保護管を、前記吐出ボウルと前記羽根車の間の前記ポンプ軸に嵌挿配設して構成されている。
【０００７】
また、ポンプ軸の下側部分を吐出ボウルに設けた水中軸受けで軸支し、前記吐出ボウルから下方に突出する前記ポンプ軸に羽根車を配設し、前記吐出ボウルの外周およびその上方の前記ポンプ軸の外周にポンプ流路を形成する立軸ポンプにおいて、前記吐出ボウルの直上位置の前記ポンプ軸に環状回転部材を嵌挿固定し、前記環状回転部材の下側の面と小さな隙間を設けて対向する面を前記吐出ボウルに設け、前記ポンプ流路を前記隙間を介して前記水中軸受の一端部に連通し、前記水中軸受の他端部を前記吐出ボウルの下方外部に連通するようにし、一端を前記吐出ボウルに固定し他端部を前記羽根車のボスに遊嵌した筒状の保護管を、前記吐出ボウルと前記羽根車の間の前記ポンプ軸に嵌挿配設して構成しても良い。
【０００８】
そして、前記羽根車に下方の吸込側流路と前記吐出ボウル側の上方外部を連通する連通孔を穿設して構成しても良い。
【０００９】
さらに、前記吐出ボウルの下側外周縁の内周面に小さな隙間で臨むように、前記羽根車の上側外周縁に環状部を設けて構成することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施例を図１を参照して説明する。図１は、本発明の立軸ポンプの第１実施例の要部縦断面図である。図１において、図６と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１１】
図１に示す第１実施例において、図６に示す従来例と相違するところは、以下の点にある。まず、ラビリンス２８に代えて、以下の構造が設けられる。吐出ボウル２０の直上位置のポンプ軸２２に、嵌挿させて環状回転部材４０が配設固定される。この環状回転部材４０は、下側の面が、中心部が下に凸な略円錐状であるとともに、ポンプ流路３４に対して略直交してポンプ軸２２に向けて下方に傾斜するように形成される。そして、この環状回転部材４０の下側の面に、隙間ｈを設けて対向する略円錐状の上側の面を有する環状固定部材４２が吐出ボウル２０の上側部分に配設固定される。この環状固定部材４２の上側の面は、環状回転部材４０の略円錐状に所定の寸法の隙間ｈで対向する中心部が下に凹なる略円錐状である。さらに、隙間ｈは、ポンプ軸２２に沿って水中軸受２６の一端部に連通される。そして、水中軸受２６の他端部は、図７の従来例と同様に、ポンプ軸２２に沿って羽根車２４側の吐出ボウル２０の下方外部に連通される。
【００１２】
また、吐出ボウル２０の下側外周縁の内周面に、小さな隙間ｇを設けて臨むように、羽根車２４の上側外周縁に環状部４４が設けられる。この隙間ｇはポンプ軸２２と同軸状の筒状に形成され、吐出ボウル２０の下側外周縁の下側の面と羽根車２４の上側外周縁の上側の面との間の隙間が連接され、断面略Ｌ字状の経路の隙間が形成される。そして、羽根車２４には、吐出ボウル２０側の上方外部の中空部３０と下方の吸込側流路３２とを連通する連通孔４６，４６…が穿設される。
【００１３】
ここで、揚水運転により羽根車２４の回転で吸込側流路３２の流体に所定の圧力と速度エネルギーが与えられて案内羽根１８，１８…の入口付近に至り、案内羽根１８，１８…により速度エネルギーが圧力に変換されることは、従来例と同様である。そこで、隙間ｈから水中軸受２６を潤滑して中空部３０に至る経路を流れる流体の圧力損失が、案内羽根１８，１８…で変換された圧力差よりも小さくなるように設定され、また連通孔４６，４６…により中空部３０から吸込側流路３２に至る経路を流れる流体の圧力損失が、羽根車２４の回転により流体に与えられる圧力よりも大きくなるように設定される。この結果、中空部３０内の圧力は、羽根車２４の出口付近、すなわち案内羽根１８，１８…の入口付近のポンプ流路３４の圧力よりも高く設定される。
【００１４】
かかる構成において、揚水運転において、案内羽根１８，１８…の出口付近のポンプ流路３４の圧力と吸込側流路３２の圧力差により、流体の一部が隙間ｈから侵入して水中軸受２６を潤滑して中空部３０に流れ、さらに連通孔４６，４６…を通過して吸込側流路３２へ流出される。そして、流体に含まれる異物が隙間ｈに侵入しようとしても、ポンプ軸２２に至る経路の間に、回転する環状回転部材４０に接触して外方のポンプ流路３４側に放出する力が作用される。この結果、水中軸受２６を潤滑する流体には異物が含まれず、しかも隙間ｈが目詰まりするようなことがない。
【００１５】
また、中空部３０の圧力が、羽根車２４の出口付近のポンプ流路３４の流体の圧力よりも高く設定されるので、隙間ｇを経て中空部３０からポンプ流路３４へ流体が流出することはあっても、異物が隙間ｇを介して中空部３０に侵入することがない。仮に、流体が隙間ｇを介して中空部３０に侵入するとしても、隙間ｇを含む経路は断面略Ｌ字状であって、侵入しようとする異物が隙間ｇを形成する環状部４６に接触してポンプ流路３４側へと排出され、中空部３０内に侵入し得ない。しかも、隙間ｈ、ｇを介して極めて粒径の小さい砂などが中空部３０内に侵入したとしても、連通孔４６，４６…から吸込側流路３２に容易かつ迅速に排出される。
【００１６】
なお、隙間ｈは、ポンプ流路３４に対して略直交して配設されるので、揚水運転が停止されて羽根車２４の回転が停止された状態で、揚水管１０内を流体が逆流するようなことがあっても、流れ方向に略直交する隙間ｈに異物が侵入することがない。同様に、隙間ｇを含む略Ｌ字状の経路の隙間も、その開口端はポンプ流路３４に略直交しており、流体の逆流で異物が侵入することがない。
【００１７】
したがって、本発明の立軸ポンプの第１実施例では、異物の含まれない十分な量の流体で確実に水中軸受２６が潤滑される。しかも、流体を取り込む隙間ｈが目詰まりするようなこともない。そして、中空部３０に隙間ｇを介してポンプ流路３４から流体が侵入しないので、ビニール紐や毛髪が中空部３０内に侵入するようなことがなく、ポンプ軸２２にからみつくようなこともない。さらに、中空部３０に隙間ｈなどから侵入する可能性のある極めて粒径の小さい砂などは、連通孔４６，４６…を経て排出され、中空部３０に滞溜することがない。
【００１８】
次に、本発明の第２実施例を図２ないし図４を参照して説明する。図２は、本発明の立軸ポンプの第２実施例の要部縦断面図である。図３は、図２のポンプ作用部材の拡大部分図である。図４は、図３のポンプ作用部材のＡ矢視図である。図２ないし図４において、図１と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１９】
図２に示す第２実施例において、図１に示す第１実施例と相違するところは以下の点にある。まず、筒状の保護管５０が、その一端を吐出ボウル２０の下側の面に固定され、他端を羽根車２４のボス５２の外周に遊嵌されて、吐出ボウル２０と羽根車２４の間のポンプ軸２２に嵌挿配設される。しかも、羽根車２４の上側外周縁の上側の面に、吐出ボウル２０の下側外周縁の下側の面に近接させて、環状体にポンプ軸２２に対して略放射状に複数の孔が穿設されたポンプ作用部材５６が配設固定される。これらの孔は、周方向に長い長孔５４，５４…に穿設されている。なお、第２実施例では、羽根車２４に第１実施例のごとき連通孔４６，４６…は穿設されていない。
【００２０】
かかる構成からなる第２実施例の立軸ポンプにあっては、揚水運転において、羽根車２４の回転にともない、ポンプ作用部材５６の長孔５４，５４…の周方向の一方の端部の略放射状の内周面により、長孔５４，５４…内にある流体が押圧されて遠心力が作用し、ポンプ流路３４側に排出される。そこで、中空部３０内の圧力が羽根車２４の出口付近のポンプ流路３４の圧力よりも低くなる。このポンプ作用部材５６による圧力差および案内羽根１８，１８…による圧力差によって、流体が隙間ｈを介して侵入して水中軸受２６を潤滑し、さらに筒状の保護管５０と羽根車２４のボス５２の間を経て中空部３０へと流れる。しかも、揚水運転の停止時に、中空部３０にビニール紐や毛髪などの異物が侵入しても、筒状の保護管５０によりポンプ軸２２にからむようなことがない。そして、羽根車２４の回転によるポンプ作用部材５６のポンプ作用により、異物が長孔５４，５４…を介してポンプ流路３４側へと容易に排出される。
【００２１】
なお、ポンプ作用部材５６は環状体に略放射状に複数の孔が穿設され、それらの孔が周方向に長い長孔５４，５４…とされたものに限られず、流体に遠心力を作用させて中空部３０からポンプ流路３４側へ移動させることができれば良く、ポンプ軸２２に対して略放射状の面を有するものであればいかなる構造であっても良い。そこで、第２実施例の環状体に孔を穿設した図３と図４に示す構造のポンプ作用部材５６に限らず、図３と図４に示すものとは異なる構造であって、流体に遠心力を作用させるように、羽根車２４の上側の面にポンプ軸２２に対して略放射状に板状体を配設したものであっても良い。
【００２２】
さらに、本発明の第３実施例を図５を参照して説明する。図５は、本発明の立軸ポンプの第３実施例の要部縦断面図である。図５において、図１および図２と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２３】
図５に示す第３実施例において、図２に示す第２実施例と相違するところは、以下のところにある。まず、羽根車２４にはボス５２が設けられておらず、上側の面が、中心部が高く外縁部が低い、緩い傾斜の円錐状とされる。そして、外縁部にはポンプ作用部材５６が設けられていない。また、一端が吐出ボウル２０に固定される筒状の保護管５０の他端は、羽根車２４の上側の面に近接して配設される。
【００２４】
かかる構成からなる第３実施例では、案内羽根１８，１８…による圧力差で流体が隙間ｈから侵入して水中軸受２６を潤滑し保護管５０の下端より中空部３０に流出する。そして、この中空部３０に流入した砂などは、羽根車２４の上側の円錐状の面に沿ってポンプ流路３４側に排出される。また、中空部３０に流入したビニール紐や毛髪などが保護管５０によりポンプ軸２２にからむようなこともない。
【００２５】
なお、上記実施例では環状回転部材４０の下側の円錐状の面に対向して、吐出ボウル２０に環状固定部材４２が配設固定されるが、この環状固定部材４２の上側の円錐状の面を、吐出ボウル２０自体に形成して、隙間ｈを形成させるようにしても良い。さらに、隙間ｈは、ポンプ軸２２に向かって下方に傾斜するものに限られず、経路に適宜な隙間が屈折するような部分が設けられても良い。
【００２６】
また、第２および第３実施例で、保護管５０はその一端が吐出ボウル２０に配設固定されるが、これに限られず、保護管５０を吐出ボウル２０と一体に形成しても良いことは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の立軸ポンプは構成されているので、以下のごとき格別な効果を奏する。
【００２８】
請求項１ないし３記載のいずれの立軸ポンプにあっても、吐出ボウルの上方の隙間から侵入しようとする異物は、環状回転部材に接触して外方に排出されるので、隙間を経て水中軸受を潤滑する流体には異物は含まれない。しかも、回転する環状回転部材によって、隙間が目詰まりを生ずることがない。したがって、水中軸受を異物の含まれない十分な量の流体で確実に潤滑することができる。さらに、吐出ボウルと羽根車の間のポンプ軸に、吐出ボウルに一端が固定された保護管が遊嵌されるので、吐出ボウルと羽根車の間にビニール紐や毛髪が侵入しても、ポンプ軸にからみつくようなことがない。
【００２９】
請求項４記載の立軸ポンプにあっては、隙間が、ポンプ流路の流路方向と略直交して設けられるので、ポンプ流路を流体が逆流する場合であっても、異物が隙間に侵入しにくい。
【００３０】
請求項５記載の立軸ポンプにあっては、羽根車に穿設した連通孔により、吐出ボウルと羽根車の間の流体が吸込側流路側に排出され、水中軸受を潤滑する流体が円滑に流れる。しかも、吐出ボウルと羽根車の間に侵入した異物が、連通孔を介して吸込側流路側に容易に排出される。
【００３１】
請求項６記載の立軸ポンプにあっては、吐出ボウルの下側外周縁の内周面に小さな隙間で臨んで、羽根車の上側外周縁の上側の面に環状部が設けられ、吐出ボウルと羽根車の間の隙間から異物は侵入しにくい。
【００３２】
請求項７記載の立軸ポンプにあっては、羽根車の上側の面が中心部が高い円錐状に形成されるので、吐出ボウルと羽根車の間に侵入した異物が円錐状の面に沿って外周縁側に移動され、さらにポンプ流路側に迅速に排出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の立軸ポンプの第１実施例の要部縦断面図である。
【図２】 本発明の立軸ポンプの第２実施例の要部縦断面図である。
【図３】 図２のポンプ作用部材の拡大部分図である。
【図４】 図３のポンプ作用部材のＡ矢視図である。
【図５】 本発明の立軸ポンプの第３実施例の要部縦断面図である。
【図６】 立軸ポンプの従来例の要部縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 揚水管
１２ ポンプケーシング
１４ 吸込ベルマウス
１８ 案内羽根
２０ 吐出ボウル
２２ ポンプ軸
２４ 羽根車
２６ 水中軸受
３０ 中空部
３２ 吸込側流路
３４ ポンプ流路
４０ 環状回転部材
４２ 環状固定部材
４４ 環状部
４６ 連通孔
５０ 保護管
５２ ボス
５４ 長孔
５６ ポンプ作用部材
ｈ、ｇ、ｔ 隙間

Claims (7)

1. ポンプ軸の下側部分を吐出ボウルに設けた水中軸受けで軸支し、前記吐出ボウルから下方に突出する前記ポンプ軸に羽根車を配設し、前記吐出ボウルの外周およびその上方の前記ポンプ軸の外周にポンプ流路を形成する立軸ポンプにおいて、前記吐出ボウルの直上位置の前記ポンプ軸に環状回転部材を嵌挿固定し、前記環状回転部材の下側の面と小さな隙間を設けて対向する面を前記吐出ボウルに設け、前記ポンプ流路を前記隙間を介して前記水中軸受の一端部に連通し、前記水中軸受の他端部を前記吐出ボウルの下方外部に連通するようにし、一端を前記吐出ボウルに固定し他端を前記羽根車に近づけた筒状の保護管を、前記吐出ボウルと前記羽根車の間の前記ポンプ軸に嵌挿配設して構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
2. ポンプ軸の下側部分を吐出ボウルに設けた水中軸受けで軸支し、前記吐出ボウルから下方に突出する前記ポンプ軸に羽根車を配設し、前記吐出ボウルの外周およびその上方の前記ポンプ軸の外周にポンプ流路を形成する立軸ポンプにおいて、前記吐出ボウルの直上位置の前記ポンプ軸に環状回転部材を嵌挿固定し、前記環状回転部材の下側の面と小さな隙間を設けて対向する面を前記吐出ボウルに設け、前記ポンプ流路を前記隙間を介して前記水中軸受の一端部に連通し、前記水中軸受の他端部を前記吐出ボウルの下方外部に連通するようにし、一端を前記吐出ボウルに固定し他端部を前記羽根車のボスに遊嵌した筒状の保護管を、前記吐出ボウルと前記羽根車の間の前記ポンプ軸に嵌挿配設して構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
3. 請求項１または２記載の立軸ポンプにおいて、前記環状回転部材の下側の面と隙間を設けて対向する面を上側の面に形成した環状固定部材を前記吐出ボウルに配設固定して構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
4. 請求項１ないし３記載のいずれかの立軸ポンプにおいて、前記隙間が前記ポンプ流路の流路方向に対して略直交するように構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
5. 請求項１ないし４記載のいずれかの立軸ポンプにおいて、前記羽根車に下方の吸込側流路と前記吐出ボウル側の上方外部を連通する連通孔を穿設して構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
6. 請求項５記載の立軸ポンプにおいて、前記吐出ボウルの下側外周縁の内周面に小さな隙間で臨むように、前記羽根車の上側外周縁に環状部を設けて構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
7. 請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記羽根車の上側の面を中心部が高く外縁部が低い略円錐状に形成して構成したことを特徴とする立軸ポンプ。

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