JP4147023B2 - Vertical shaft pump with built-in direction changer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ設置床部からの立軸ポンプの突出高さとポンプ設置床部から原動機の頂上までの高さを低くした方向変換機内蔵立軸ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
ポンプ設置床部からの立軸ポンプの突出高さを低くすることにより、高さが低く軽量の原動機台をポンプ設置床部に立設し、この原動機台に原動機を設置して、ポンプ設置床部から原動機の頂上までの高さを低くするとともに、ポンプ設置床部に負荷される荷重を軽減することのできる方向変換機内蔵立軸ポンプが本発明出願人によってすでに提案されている(特願2001−106993号)。
【0003】
前記方向変換機内蔵立軸ポンプは、図4および図5に示すように構成されている。これらの図において、14は方向変換機を示す。この方向変換機14は原動機20の出力回転を直交変換(方向変換)して主軸2に伝達するためのもので、吐出エルボ(吐出管)6の上端に設けた上向きの開口部27を開閉可能に塞ぐ蓋部28に固定した状態で、開口部27から出し入れ可能に吐出エルボ6に内蔵されている。すなわち、開口部27を蓋部28で塞ぐことによって、方向変換機14は吐出エルボ6に内蔵され、メンテナンスなどに際しては、蓋部28を引上げることによって、吐出エルボ6から方向変換機14を取出すことができる。また、吐出エルボ6の側面には、横向きの開口部27Aが設けられている。
【0004】
方向変換機14は、縦軸線C1を有するケーシング29と、縦軸線C1に直交し、かつ吐出エルボ6の吐出センターを通る横軸線C2を中心線として、内端部がケーシング29の側壁部に水密に取付けられて側方にのびる軸受ケース30と、縦軸線C1上にある出力回転軸31と、横軸線C2上にある入力回転軸32とを備え、ケーシング29の内部は、上側の方向変換機構室33と、下側のメカニカルシール室34との上下二室に区画されており、軸受ケース30の内端面は方向変換機構室33に臨んでいる。
【0005】
蓋部28は、縦軸線C1方向の両端部を開口した中心ボス部28Aと、この中心ボス部28Aの上端部に形成された大径フランジ部28Bと、中心ボス部28Aの下端部近くに形成された小径フランジ部28Cとを備えている。そして、シールリング(図示省略)を介在して、ケーシング29における上端開口部35の外周縁部に小径フランジ部28Cを載置し、図示していない複数のボルトによって締結することで、蓋部28に方向変換機14のケーシング29を水密かつ着脱可能に固定してある。また、シールリング(図示省略)を介在して、吐出エルボ6における開口部27外周のフランジ部27Bに大径フランジ部28Bの外周縁部を載置し、図示していない複数のボルト・ナットによって締結することで、開口部27を蓋部28によって水密かつ開閉可能に塞いでいる。
【0006】
出力回転軸31は、蓋部28における中心ボス部28Aの下端部に組付けられた軸受ケース36内の上下2段の軸受37A,37Bと、ケーシング29における方向変換機構室33内に設けた軸受支持部38に支持されている軸受37Cによって、回転自在に支持されてケーシング29の下方に延出している。また、これら軸受37A,37B,37Cは、出力回転軸31、主軸2、羽根車3などの回転体の重量を含むポンプ運転時の軸スラストを受推している。
【0007】
入力回転軸32は、軸受ケース30内の軸受39A,39B,39Cによって、回転自在かつ横軸線C2方向の移動を不能に支持されている。軸受ケース30は、横向きの開口部27Aから吐出エルボ6の外側に導出され、この軸受ケース30の外側に入力回転軸32の外端部が延出している。また、軸受ケース30の外端開口部は、入力回転軸32が摺接するシールリング40を中心部に嵌め込んだ軸受カバー41によって水密に塞がれている。なお、軸受カバー41は、カバー押さえ42が図示していないボルトによって軸受ケース30の外端部に締め付けられることで軸受ケース30の外端面に押し付けられている。
【0008】
軸受ケース30とケーシング29の側壁の一部に保持筒43が外嵌され、この保持筒43を吐出エルボ6の外側から横向きの開口部27Aに挿入し、シールリング(図示省略)を介在して開口部27Aの外周に外端フランジ部43Aを当接させ、図示していない複数のボルトによって締結することで、吐出エルボ6に保持筒43を水密かつ着脱可能に固定してある。
【0009】
入力回転軸32の内端部には小傘歯車45が形成または固着され、この小傘歯車45が出力回転軸31に固着されている大傘歯車46に噛み合うことで、直交変換伝達機能を有する傘歯車減速機を構成しており、小傘歯車45と大傘歯車46は方向変換機構室33の内部に位置している。また、メカニカルシール室34に上下2段のメカニカルシール47A,47Bが設けられ、上段のメカニカルシール47Aによって、方向変換機構室33内の潤滑油48がメカニカルシール室34に漏出したり、メカニカルシール室34内の潤滑油49が方向変換機構室33に漏出するのを防止するとともに、下段のメカニカルシール47Bによって、吐出エルボ6内の揚水がメカニカルシール室34に侵入したり、メカニカルシール室34内の潤滑油49が吐出エルボ6内に漏出するのを防止して、出力回転軸31を回転自在かつ水密に軸封している。
【0010】
出力回転軸31の下端部はカップリング15を介して主軸2に同時回転可能に連結され、入力回転軸32の外端部は、カップリング18,18と中間軸19などを介して原動機20の水平方向の出力回転軸21に同時回転可能に連結されている。
【0011】
一方、蓋部28における中心ボス部28Aの上端開口部は、蓋52により気密に塞がれ、軸受ケース36内の軸受37A,37Bにゴミが侵入するのを防止している。また、ケーシング29には、メカニカルシール室34に潤滑油49を供給して、メカニカルシール47A,47Bを潤滑密封するとともに、潤滑油49の交換や点検に際して、潤滑油49を排出する給・排油通路58が設けられ、この給・排油通路58は、潤滑油給・排管59の接続を可能に閉塞されている。なお、図3において、Pは立軸ポンプ、1は複数の軸受、4は吐出しボウル、5は揚水管、7は吸込ベル、8は吐出弁、9は排水管、10は吐出水槽、11は逆流防止用のフラップ弁を示す。
【0012】
このような構成であれば、原動機20の出力は、水平方向の出力回転軸21→方向変換機14の入力回転軸32→小傘歯車45→大傘歯車46→出力回転軸31→カップリング15の動力伝達経路で主軸2に伝達され、主軸2を減速回転して立軸ポンプPの運転がなされる。また、方向変換機14が入力回転軸32側の小傘歯車45と出力回転軸31側の大傘歯車46とを噛み合せた直交変換伝達機能を有する歯車減速機によって構成されているので、原動機20の高回転数を所定の減速比で立軸ポンプPの必要回転数まで減速して運転することができる。
【0013】
しかも、方向変換機14が吐出エルボ6に内蔵されているので、ポンプ設置床部12から立軸ポンプPの頂上までの突出高さHを吐出エルボ6の高さに低減できる。したがって、高さが低く軽量の原動機台22をポンプ設置床部12に立設し、この原動機台22に原動機20を設置できるので、ポンプ設置床部12から原動機20の頂上までの高さH4が低くなるとともに、ポンプ設置床部12に負荷される荷重を軽減することができる効果が得られる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の方向変換機内蔵立軸ポンプでは、方向変換機14が、その入力回転軸32の軸線を、吐出エルボ6における吐出口6Aのセンターを通る横軸線C2上に設定して吐出エルボ6に内蔵されているので、図5のH1で示すように横軸線C2よりも下側にはみ出すことになる。このため、吐出エルボ6内の流体通過面積が小さくなって、吐出ベンド6内の損失を増大させ、ポンプ効率を低下させるように作用する。したがって、方向変換機14が内蔵されている吐出ベンド6内の流体通過面積を拡大して、吐出エルボ内の損失を削減し、ポンプ効率の低下を小さく抑えることが必要であると考えられる。
【0015】
そこで、本発明は、吐出エルボ(吐出管)内の流体通過面積を拡大して、吐出管内の損失を削減し、ポンプ効率の低下を小さく抑えることができる方向変換機内蔵立軸ポンプを提供することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明に係る方向変換機内蔵立軸ポンプは、軸受に回転自在に支持された縦方向の主軸と、この主軸の下部に固着した羽根車と、この羽根車を回転自在に収容した吐出しボウルと、この吐出しボウルの上側に連設されるとともに、前記主軸を貫通させた縦方向の揚水管と、この揚水管の上側に連設された吐出管とを備え、この吐出管に原動機の出力回転を方向変換して前記主軸に伝達する方向変換機が内蔵されている方向変換機内蔵立軸ポンプにおいて、前記方向変換機は、潤滑油が装備される上側の方向変換機構室と、下側のメカニカルシール室とに区画されるケーシングを備え、前記ケーシングは吐出エルボの上端に設けた蓋部に固定されるとともに、前記ケーシングの側壁の一部が吐出エルボの横向きの開口部に固定されており、前記方向変換機の入力回転軸の軸線を前記吐出管の吐出口のセンターを通る横軸線よりも上位に設定して、該方向変換機の設置レベルを吐出管内で底上げしたことを特徴としている。
【0017】
また、前記方向変換機の外面と前記吐出管の内面の間に整流機能を備えた内蓋を設けることが好ましい。
【0018】
さらに、方向変換機に前記入力回転軸の下側に該入力回転軸の軸線に平行な軸線を有する一次側入力回転軸を設け、この一次側入力回転軸と前記入力回転軸とを平歯車列を介して互いに連結してもよい。
【0019】
請求項1に記載の発明によれば、方向変換機の設置レベルが吐出管内で底上げされた分に相当して、吐出管内の流体通過面積が拡大される。このため、吐出管内の損失を削減して、ポンプ効率の低下を小さく抑えることができる。
【0020】
また、請求項2に記載の発明によれば、内蓋により吐出管内の揚水の乱れを緩和して整流することができるので、ポンプ効率の低下をより一層小さく抑えることができる。
【0021】
さらに、請求項3に記載の発明によれば、原動機の出力回転軸の高さを一次側入力回転軸の高さと同じ低いレベルまで低下させることができるので、設置床部から原動機の頂上までの高さを低く抑えることができるとともに、平歯車列に一次側入力回転軸の回転を減速して入力回転軸に伝達する減速機能をもたせることで、原動機の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで容易に減速して運転することができる。
【0022】
【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は本発明の一実施の形態を示す拡大断面図である。なお、図3の複数の軸受1、羽根車3、吐出しボウル4、吸込ベル7、吐出弁8、排水管9、吐出水槽10および逆流防止用のフラップ弁11などは本発明と同じであるので、これらの図示は省略するとともに、図4に示す方向変換機14の内部構造と本発明に適用される方向変換機の内部構造は同じであるので、その図示および重複する構造説明と作用説明は省略する。
【0023】
図1において、方向変換機14の入力回転軸32の軸線C3の位置が吐出エルボ6の吐出口6Aのセンターを通る横軸線C2の位置よりもH2相当分上位に設定されて、方向変換機14の設置レベルを吐出エルボ6内で図4の設置レベルよりも底上げして、その下端面を横軸線C2の上位に位置決めしてある。
【0024】
また、方向変換機14の外面と吐出エルボ6の内面の間には、右上がりで下向きの円弧断面を呈して鍔状に張り出す内蓋13を設けてある。なお、この内蓋13は、その内周側13Aを方向変換機14の外面に取付けて、方向変換機14を吐出エルボ6に内蔵した場合に、その外周側13Bが吐出エルボ6の内面に当接する構造であっても、あるいは、内蓋13の外周側13Bを吐出エルボ6の内面に取付けて、内周側13Aに方向変換機14が挿入される構造であってもよい。
【0025】
前記構成のように、方向変換機14の入力回転軸32の軸線C3が吐出エルボ6の吐出口6Aのセンターを通る横軸線C2よりもH2相当分上位に設定されて、方向変換機14の設置レベルが吐出エルボ6内で底上げされているので、底上げされた分に相当して、吐出エルボ6内の流体通過面積が拡大される。このため、吐出エルボ6内の損失を削減して、ポンプ効率の低下を小さく抑えることができる。
【0026】
さらに、方向変換機14の外面と吐出エルボ6の内面の間には、右上がりで下向きの円弧断面を呈して鍔状に張り出す内蓋13が設けられているので、この内蓋13によって吐出エルボ6内の揚水の乱れを緩和して整流することができる。これにより、ポンプ効率の低下をより一層小さく抑えることができる。
【0027】
つぎに、本発明の第2実施の形態について説明する。図2は本発明の第2実施の形態を示す拡大断面図である。なお、図3の複数の軸受1、羽根車3、吐出しボウル4、吸込ベル7、吐出弁8、排水管9、吐出水槽10および逆流防止用のフラップ弁11などは本発明と同じであるので、これらの図示は省略するとともに、図4に示す方向変換機14の内部構造と同一部分には同一符号を付して、重複する構造説明と作用説明は省略する。また、図1の第1実施の形態と同一部分にも同一符号を付して、重複する構造説明と作用説明は省略する。
【0028】
図2において、方向変換機14には、入力回転軸32の下側に該入力回転軸32の軸線C3に平行な軸線C4を有する一次側入力回転軸16が回転自在に設けられ、その外端部は方向変換機14の外部に導出されている。また、この一次側入力回転軸16と入力回転軸32が、方向変換機14の内部で平歯車列17を介して同時回転可能に連結されている。
【0029】
このような構成であれば、図1の第1実施の形態と同様に、方向変換機14が吐出エルボ6内で底上げされた分に相当して、吐出エルボ6内の流体通過面積が拡大される。このため、吐出エルボ6内の損失を削減して、ポンプ効率の低下を小さく抑えることができるとともに、原動機20(図3参照)の出力回転軸21の高さを図2の一次側入力回転軸16の高さと同じ低いレベルまで低下させることができるので、ポンプ設置床部12から原動機20の頂上までの高さを、図3のH4よりも低く抑えることができる。さらに、平歯車列17に一次側入力回転軸16の回転を減速して入力回転軸32に伝達する減速機能をもたせることで、平歯車列17による減速と、方向変換機14を構成している傘歯車減速機による減速との複合減速によって減速することができるので、原動機20としてディーゼルエンジンやガスタービンエンジンなどの高回転原動機が使用されていても、この原動機20の高回転数を立軸ポンプPの必要回転数まで容易に減速して運転することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方向変換機内蔵立軸ポンプは構成されているので、以下のような格別の効果を奏する。
【0031】
請求項1に記載の発明によれば、方向変換機の設置レベルが吐出管内で底上げされているので、底上げされた分に相当して、吐出管内の流体通過面積が拡大される。このため、吐出管内の損失を削減して、ポンプ効率の低下を小さく抑えることができる。
【0032】
請求項2に記載の発明によれば、内蓋によって吐出管内の揚水の乱れを緩和して整流ことができるので、ポンプ効率の低下をより一層小さく抑えることができる。
【0033】
請求項3に記載の発明によれば、原動機の出力回転軸の高さを一次側入力回転軸の高さと同じ低いレベルまで低下させることができるので、設置床部から原動機の頂上までの高さを低く抑えることができる。さらに、平歯車列に一次側入力回転軸の回転を減速して入力回転軸に伝達する減速機能をもたせることで、高回転原動機が使用されても、この原動機の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで容易に減速して運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態の要部を示す拡大断面図である。
【図2】 本発明の第2実施の形態の要部を示す拡大断面図である。
【図3】 従来例の全体図である。
【図4】 方向変換機の内部構造を示す拡大断面図である。
【図5】 方向変換機の吐出管内設置レベルを示す拡大断面図である。
【符号の説明】
1 軸受
2 主軸
3 羽根車
4 吐出しボウル
5 揚水管
6 吐出エルボ(吐出管)
6A 吐出管の吐出口
13 内蓋
14 歯車減速機(方向変換機)
16 一次側入力回転軸
17 平歯車列
20 原動機
27 開口部
28 蓋部
29 ケーシング
32 入力回転軸(入力軸)
33 方向変換機構室
34 メカニカルシール室
43 保持筒
48 潤滑油
C2 吐出口のセンターを通る横軸線
C3 入力回転軸の軸線
C4 一次側入力回転軸の軸線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vertical pump with a built-in direction changer in which the protruding height of a vertical pump from the pump installation floor and the height from the pump installation floor to the top of a prime mover are reduced.
[0002]
[Prior art]
By lowering the protruding height of the vertical pump from the pump installation floor, a low-profile and lightweight prime mover base is erected on the pump installation floor, the prime mover is installed on this prime mover base, and the pump installation floor A vertical pump with a built-in direction changer that can reduce the load from the motor to the top of the prime mover and reduce the load applied to the pump installation floor has already been proposed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 2001-2001). 106993).
[0003]
The direction changer built-in vertical shaft pump is configured as shown in FIGS. In these drawings,
[0004]
The
[0005]
The
[0006]
The
[0007]
The input
[0008]
A
[0009]
A
[0010]
A lower end portion of the
[0011]
On the other hand, the upper end opening of the
[0012]
With such a configuration, the output of the
[0013]
Moreover, since the
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional vertical shaft with a built-in direction changer, the
[0015]
Therefore, the present invention provides a vertical pump with a built-in direction changer that can expand the fluid passage area in the discharge elbow (discharge pipe), reduce the loss in the discharge pipe, and suppress the decrease in pump efficiency. It is an object.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a vertical pump with a built-in direction changer according to the invention described in
[0017]
Moreover, it is preferable to provide an inner lid having a rectifying function between the outer surface of the direction changer and the inner surface of the discharge pipe.
[0018]
Further, the direction changer is provided with a primary side input rotary shaft having an axis parallel to the axis of the input rotary shaft below the input rotary shaft, and the primary side input rotary shaft and the input rotary shaft are connected to a spur gear train. They may be connected to each other via.
[0019]
According to the first aspect of the present invention, the fluid passage area in the discharge pipe is expanded corresponding to the amount of installation of the direction changer raised in the discharge pipe. For this reason, the loss in a discharge pipe can be reduced and the fall of pump efficiency can be suppressed small.
[0020]
According to the second aspect of the present invention, since the disturbance of the pumped water in the discharge pipe can be relaxed and rectified by the inner lid, the reduction in pump efficiency can be further reduced.
[0021]
Furthermore, according to the invention described in claim 3, since the height of the output rotary shaft of the prime mover can be lowered to the same low level as the height of the primary side input rotary shaft, the distance from the installation floor to the top of the prime mover can be reduced. The height can be kept low, and the spur gear train has a speed reduction function to reduce the rotation of the primary input rotation shaft and transmit it to the input rotation shaft, thereby reducing the high rotation speed of the prime mover to the required rotation speed of the vertical pump. You can easily decelerate and drive.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an enlarged sectional view showing an embodiment of the present invention. A plurality of
[0023]
In FIG. 1, the position of the axis C3 of the
[0024]
Further, between the outer surface of the
[0025]
As described above, the axis C3 of the
[0026]
Furthermore, an
[0027]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a second embodiment of the present invention. A plurality of
[0028]
In FIG. 2, the
[0029]
With such a configuration, as in the first embodiment of FIG. 1, the fluid passage area in the
[0030]
【The invention's effect】
As described above, since the vertical pump with a built-in direction changer according to the present invention is configured, the following special effects can be obtained.
[0031]
According to the first aspect of the present invention, since the installation level of the direction changer is raised in the discharge pipe, the fluid passage area in the discharge pipe is enlarged corresponding to the raised level. For this reason, the loss in a discharge pipe can be reduced and the fall of pump efficiency can be suppressed small.
[0032]
According to the second aspect of the present invention, since the turbulence of the pumped water in the discharge pipe can be relaxed and rectified by the inner lid, the reduction in pump efficiency can be further reduced.
[0033]
According to the invention described in claim 3, since the height of the output rotary shaft of the prime mover can be lowered to the same low level as the height of the primary input rotary shaft, the height from the installation floor to the top of the prime mover Can be kept low. Furthermore, by providing the spur gear train with a speed reducing function that reduces the rotation of the primary input rotary shaft and transmits it to the input rotary shaft, even if a high speed prime mover is used, the high rotational speed of this prime mover is required for the vertical pump. It can be easily decelerated to the number of revolutions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a main part of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an overall view of a conventional example.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the internal structure of the direction changer.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the installation level in the discharge pipe of the direction changer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
6A Discharge port of
16 Primary side
27 opening
28 Lid
29
33 Direction change mechanism room
34 Mechanical seal chamber
43 Holding cylinder
48 Lubricating oil C2 Horizontal axis passing through the center of the discharge port C3 Input rotary shaft axis C4 Primary input rotary shaft axis
Claims (3)
前記方向変換機は、潤滑油が装備される上側の方向変換機構室と、下側のメカニカルシール室とに区画されるケーシングを備え、前記ケーシングは吐出エルボの上端に設けた蓋部に固定されるとともに、前記ケーシングの側壁の一部が吐出エルボの横向きの開口部に固定されており、前記方向変換機の入力回転軸の軸線を前記吐出管の吐出口のセンターを通る横軸線よりも上位に設定して、該方向変換機の設置レベルを吐出管内で底上げしたことを特徴とする方向変換機内蔵立軸ポンプ。A vertical main shaft rotatably supported by the bearing, an impeller fixed to the lower portion of the main shaft, a discharge bowl that rotatably stores the impeller, and an upper side of the discharge bowl. And a vertical pumping pipe penetrating the main shaft and a discharge pipe connected to the upper side of the pumping pipe, and a direction in which the output rotation of the prime mover is redirected and transmitted to the main shaft in the discharge pipe In the vertical shaft pump with built-in direction changer with built-in converter,
The direction changer includes a casing partitioned into an upper direction change mechanism chamber equipped with lubricating oil and a lower mechanical seal chamber, and the casing is fixed to a lid portion provided at an upper end of a discharge elbow. In addition, a part of the side wall of the casing is fixed to the lateral opening of the discharge elbow, and the axis of the input rotating shaft of the direction changer is higher than the horizontal axis passing through the center of the discharge port of the discharge pipe. A vertical pump with a built-in direction changer, wherein the installation level of the direction changer is raised in the discharge pipe.
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