JP4472206B2 - 可動インナーリングを備えたポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はケーシングの側壁部に羽根車の軸に対して可動可能なインナーリングを設けたポンプに係り、特に、羽根車によって昇圧された液体が低圧側へ漏れるのを抑える可動インナーリングを設けたポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の羽根車及び可動インナーリングを用いたポンプの断面図及びその一部拡大断面図であり、図４（ａ）は羽根車を用いたポンプの断面図、図４（ｂ）はその一部拡大断面図である。図４（ａ）において、４ａは羽根車であり、羽根車４ａのマウス部（吸込部）から流入された液体は羽根車４ａの内部を通って昇圧され、羽根車４ａから排出される。羽根車４ａから排出された液体の一部は低圧側である可動インナーリング２ａの方に流出されるが、この可動インナーリング２ａによってケーシング１ａの外への漏れ出しを抑えている。可動インナーリング２ａは、羽根車４ａの回転軸に対して垂直なケーシング１ａの側壁部に設けた窪み１２ａとケーシング１ａにねじ１５ａによって固定されたリングカバー３ａとの間に設けられている。即ち、可動インナーリング２ａを収納する部分のケーシング１ａの板厚を薄くして窪み１２ａを形成し、その窪み１２ａとリングカバー３ａとの間に、羽根車４ａの回転軸方向に移動可能に可動リングカバー２ａが設けられている。この可動インナーリング２ａは羽根車４ａを回転させると、回転軸と直角の方向及び軸方向に揺動しながら羽根車４ａマウス部１３ａの周りを回転する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来例では、インナーリング２ａと羽根車４ａのマウス部１３ａとの隙間を適正量の０．１ｍｍ程度に保つことによって、ポンプ性能の向上が図れる。しかし、回転速度が３６００ｒｐｍ以下の低速では問題ないが、回転速度が３６００ｒｐｍ以上の高速になる場合および水圧が高圧になる場合等はインナーリング２ａとケーシング１ａとの接触による影響が大きくなる。すなわち、インナーリング２ａは羽根車４ａの回転によって従動回転するとともに、羽根車４ａの偏心により半径方向に振れる。また同時に、インナーリング２ａは水圧によりケーシング１ａの側面に押し付けられ、ケーシング１ａの側壁部の端部１７ａのエッジにより通常ケーシング１ａより軟らかい材質のインナーリング２ａの側面が摩耗すると言う問題があった。
【０００４】
即ち、上記従来例では羽根車４ａから排出された昇圧された液体、例えば水の一部は可動インナーリング２ａの方に流れ、羽根車４ａと可動インナーリング２ａの間に充満され、図４（ｂ）の矢印Ａに示すように可動インナーリング２ａを押圧する。この可動インナーリング２ａは羽根車４ａのマウス部１３ａと摺動しながら回転するために、矢印Ａ方向の押圧力が加わると、ケーシング１ａの端部１７ａ近傍との間に摩擦が生じ、ケーシング１ａより柔らかい材質で形成されている可動インナーリング２ａの端部１７ａ近傍が磨耗する。１６はこの磨耗された部分、即ち摩滅部を示す。このため、従来は、可動インナーリングの耐用年数を考慮し、この磨耗に耐えられるように可動インナーリングの板厚を設計しなければならず、可動インナーリングの板厚寸法を大きくしなければならなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題を解決し、羽根車のマウス部と可動インナーリング内径との隙間を適切な状態に保って、高いポンプ性能を得るとともに、高速回転および水圧が高圧の場合等の条件が厳しい場合においてもケーシングと可動インナーリングとの接触摩耗を抑止して劣化を防ぎ、ポンプ性能の低下を抑える耐久性に優れたポンプを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、モータによって回転駆動される回転軸に締結された羽根車と、該羽根車を収容するケーシングとを備えたポンプにおいて、前記ケーシングの側壁部の内側に平坦な側面を形成し、前記羽根車のマウス部の外径に対して隙間を設けて嵌合させる穴を形成した板状の可動インナーリングを半径方向に移動可能に設け、前記ケーシングの側壁部の内側に設けられた平坦な側面の内周側端部の内径を前記可動インナーリングの内径より小さくなるように構成する。
【０００７】
前記構成によれば各部品の同心度が悪い場合においても、回転軸に締結される羽根車の摺動部（マウス部）の中心と、インナーリング内径の中心との同心を合わせることが可能になり、羽根車の摺動部（マウス部）とインナーリング内径との隙間を適切な状態に保って、ポンプ性能の向上が図れると同時に、ケーシングとインナーリングとの接触面圧を低減して、高速回転および水圧が高圧の場合等においても摩耗劣化を防ぎ、高いポンプ性能を劣化することなく維持することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い、図を参照して説明する。
図１は本発明による羽根車及び可動インナーリングを用いたポンプの断面図である。図２は図１の要部拡大図である。図１、２は、可動インナーリング２ａを樹脂モールドによって製造された樹脂製のケーシング１ａ、１ｂの側壁部に組み込んだ場合の実施例である。
【０００９】
図１、２において、モータ（図示せず）の回転出力軸に連結された主軸５には、例えば２段の羽根車４ａ、４ｂが取り付けられており、この各羽根車４ａ、４ｂを囲んで、モールドによって製造された例えば２段の樹脂製のケーシング１ａ、１ｂが設けられている。羽根車４ａのマウス部１３ａで構成される吸込部から吸込まれた液体は、第１段の樹脂製のケーシング１ａ内に設けられた第１段目の羽根車４ａで昇圧される。この液体はディフューザおよび戻り流路を形成した樹脂製の流路部材６ａによって昇圧され、この流路部材６ａを通して、第２段目の羽根車４ｂのマウス部１３ｂ吸込口に導かれ、この第２段目の羽根車４ｂで昇圧されて、ケーシング１ｂに設けられた吐出口１０及び２段のケーシング１ａ、１ｂを覆う例えば金属製の外側カバー７ａの吐出口９から排出される。なお、７ｂは第２段目のケーシング１ｂの開口部を封止する内側カバー７ｂである。
【００１０】
外側カバー７ａには、更に流体の吸込口部８が設けられており、流体は吸込口部８から流入され、第１段目および第２段目の羽根車４ａ、４ｂおよびディフューザによって昇圧されて吐出口９，１０から吐出される。
【００１１】
図３は可動インナーリングの平面図である。図に示すように、可動インナーリング２ａ、２ｂは、例えば樹脂モールド成形あるいは圧縮成形によって製造される樹脂製のドーナツ状の円板であり、羽根車４ａ、４ｂのマウス部１３ａ、１３ｂと外径が片側で０．０５〜０．２ｍｍ程度の隙間を有して嵌合する内径２１の摺動面を持つように構成されている。
【００１２】
また、図２に示すように、ケーシング１ａ、１ｂの各々の側壁部１１ａ、１１ｂの内側（羽根車側）に形成された円形の底面を平坦にした窪み１２ａ、１２ｂが形成される。即ち、側壁部１１ａ、１１ｂの内、図３に示す可動インナーリング２ａ、２ｂを配置する部分の板厚を薄くして窪み１２ａ、１２ｂを形成する。また、可動インナーリング２ａ、２ｂは羽根車４ａ、４ｂのマウス部１３ａ、１３ｂと同心を保ちながら均一な隙間０．０５〜０．２ｍｍ程度を確保することができるようにケーシング１ａ、１ｂの側壁部１１ａ、１１ｂの窪み１２ａ、１２ｂに配置される。
【００１３】
本発明の実施例では、底面を平坦にした窪み１２ａ、１２ｂを構成する側壁部１１ａ、１１ｂの吸込口側の端部１４ａ、１４ｂの内径は可動インナーリング２ａ、２ｂの内径よりも小さく形成している。この端部１４ａ、１４ｂの内径は、マウス部１３ａ、１３ｂの内径と略同じ大きさの径を持つように構成すると好適である。
この底面を平坦にした窪み１２ａ、１２ｂ内に半径方向に移動できるように挿入された可動インナーリング２ａ、２ｂへの内側（羽根車側）への軸方向の移動が、インナーリング２ａ、２ｂのモータ側に設けたリングカバー３ａ、３ｂにより規制されている。リングカバー３ａ、３ｂはねじ１５ａ、１５ｂによりケーシング１ａ、１ｂに取り付けている。
【００１４】
特に、羽根車４ａ、４ｂの製造において、マウス部１３ａ、１３ｂの外径寸法は０．０５ｍｍ以下に高精度に形成できるが、そのマウス部１３ａ、１３ｂはケーシング１ａ、１ｂに対して芯がずれて偏心が生じてしまうことがある。
また、ケーシング１ａ、１ｂを樹脂射出成形によって製造する場合、側壁部１１ａ、１１ｂの夫々に、可動インナーリング２ａ、２ｂの平面が直接密着して流体が漏れるのを防止するシール効果を果たすように窪み１２ａ、１２ｂの底面の平坦度が得られるように樹脂射出成形によってケーシング１ａ、１ｂを製造することは容易である。
【００１５】
従って、底面を平坦にした窪み１２ａ、１２ｂとリングカバー３ａ、３ｂに挟持された可動インナーリング２ａ、２ｂは、ポンプ運転中は羽根車４ａ、４ｂのマウス部１３の外径に倣って自動的に微揺動してマウス部１３の偏心が吸収される。また、同時に、吸入された液体がケーシング１ａ、１ｂ内で順次昇圧され、昇圧された液体によって、可動インナーリング２ａ、２ｂはケーシング１ａ、１ｂの側壁部１１ａ、１１ｂの底面を平坦にした窪み１２ａ、１２ｂの底面に密着され、ここから昇圧され液体が漏れることを抑えている。
【００１６】
この時、可動インナーリング２ａ、２ｂは羽根車４ａ、４ｂのマウス部１３ａ、１３ｂと接触することにより、羽根車４ａ、４ｂの回転力によって従動回転しながら、ケーシング１ａ、１ｂの側壁部１１ａ、１１ｂの板厚を薄くし、その底面を平坦にして形成した窪み１２ａ、１２ｂに押し付けられる。
しかし、本実施例では、図２に示すように、底面を平坦にした窪み１２ａ、１２ｂ部分の側壁部１１ａ、１１ｂのマウス部１３ａ、１３ｂ側（吸込口側）に位置する端部１４ａ、１４ｂの内径は可動インナーリング２ａ、２ｂの内径よりも小さく形成しているため、可動インナーリング２ａ、２ｂの内径２１は側壁部１１ａ、１１ｂの端部１４ａ、１４ｂのエッジに接触することはない。従って、ケーシング１ａ、１ｂよりも軟らかい材質から成る前記可動インナーリング２ａ、２ｂに働く接触面圧は低減されるので、摩耗が抑制されて破損することが防止でき、液体の封水性能が保たれる。特に、本実施例においては、羽根車４ａ、４ｂから排水された流体の流路が曲げられて可動インナーリング２ａ、２ｂに到達するので、ラビリンス効果によってよりシール性能を向上させることができる。
【００１７】
従って、可動インナーリング２ａ、２ｂと羽根車４ａ、４ｂのマウス部１３ａ、１３ｂとの隙間を適正量に保つとともに、可動インナーリング２ａ、２ｂとケーシング１ａ、１ｂの底面を平坦にした窪み１２ａ、１２ｂとの接触面圧を低減できるので、回転速度が３６００ｒｐｍ以上の高速回転時および内部流体の水圧が高圧の場合であっても耐摩耗性が向上し、高いポンプ性能を劣化することなく維持できる。なお、可動インナーリング２ａ、２ｂの外径と窪み１２ａ、１２ｂの外周側の径との間には片側で０．５ｍｍ以上の隙間が形成されていて、この分、可動インナーリング２ａ、２ｂが片側で０．５ｍｍ以内半径方向に移動することができるようになる。
【００１８】
なお、本実施例において、窪み１２ａ、１２ｂが設けられた側壁部１１ａ、１１ｂの端部１４ａ、１４ｂはマウス部１３ａ、１３ｂの内径と略同じ面まで延びているが、端部１３ａ、１３ｂは可動インナーリング２ａ、２ｂの内径２１より小さければよく、例えば、マウス部１３ａ、１３ｂの外径近傍であっても可動インナーリング２ａ、２ｂの磨耗を防ぐことができる。
【００１９】
以上述べたように、本発明によれば、回転軸に締結される羽根車の吸入部の偏心（同心度のバラツキ）を吸収して、羽根車とインナーリングとの隙間を適正量に保ち、昇圧した液体が低圧側への漏れを抑えてポンプの揚程特性を向上させる可動インナーリングをケーシングの側壁部に設け、この側壁部の端部の内径を可動インナーリングの内径よりも小さくしているために、ケーシングの側壁部と可動インナーリングとの間の摩擦によるを抑え可動インナーリングの磨耗を抑えて可動インナーリングの長寿命化を図ることができる。従って、可動インナーリングの板厚寸法を従来の可動インナーリングの板厚寸法より
小さくすることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、可動インナーリングの摩耗を抑圧して可動インナーリングの長寿命を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による羽根車及び可動インナーリングを用いたポンプの断面図である。
【図２】図２は図１の要部拡大図である。
【図３】可動インナーリングの平面図である。
【図４】従来の羽根車及び可動インナーリングを用いたポンプの断面図及びその一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ…ケーシング、２ａ、２ｂ…可動インナーリング、３ａ、３ｂ…リングカバー、４ａ、４ｂ…羽根車、５…主軸（回転軸）、６ａ、６ｂ…流路部材、７ａ…外側カバー、７ｂ…内側カバー、８…吸込口、９、１０…吐出口、１１ａ、１１ｂ…側壁部、１２ａ、１２ｂ…窪み、１３ａ、１３ｂ…羽根車のマウス部（吸込部）、１４ａ、１４ｂ…端部、１５ａ、１５ｂ…ねじ、２１…可動インナーリングの内径。

Claims (4)

1. モータによって回転駆動される回転軸に締結された羽根車と、前記羽根車を収容するケーシングと、前記羽根車のマウス部の外径に対して隙間を設けて嵌合させる穴を形成してなり、前記羽根車を回転させると前記回転軸と直角の方向及び軸方向に揺動しながら前記羽根車のマウス部の周りを回転する板状の可動インナーリングとを備え、前記ケーシングの側壁部の内側の板厚を薄くして平坦な側面を有する窪みを形成し、前記窪みに前記可動インナーリングを前記マウス部の半径方向に移動可能に配置し、前記側壁部の前記平坦な側面の内周側端部の内径を前記可動インナーリングの内径より小さくすることを特徴とするポンプ。
2. 請求項１記載のポンプにおいて、前記内周側端部の内径は前記マウス部の内径以上、外径以下であることを特徴とするポンプ。
3. 請求項１記載のポンプにおいて、前記可動インナーリングは前記ケーシングより軟らかい材質であることを特徴とするポンプ。
4. 請求項１記載のポンプにおいて、前記ケーシングの前記側壁にリングカバーを取り付け、前記リングカバーによって前記窪みに配置された前記可動インナーリングの前記回転軸方向の移動を抑制することを特徴とするポンプ。

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