JP4594823B2 - カスケードポンプ - Google Patents

Description

本発明は、カスケードポンプに関する。

動力噴霧機で液体タンクに貯留された液体を噴霧させるため等に用いられるポンプとして、カスケードポンプがある。従来一般のカスケードポンプにおいては、インペラが駆動軸に直接嵌合されるという構成を採っている。かかる構成では、インペラ及び駆動軸等の寸法精度や組立精度を高めていない場合には、インペラが回転不良を生じるおそれがある。このような問題点に対して、例えば特許文献１に記載されているようなカスケードポンプが提案されている。

図３に、特許文献１に記載されているカスケードポンプ１を示す。図３に示すカスケードポンプ１では、ケーシング２内の駆動軸３にボス４を嵌めて止めねじ５により固定し、このボス４上にインペラ６を装着させるという構成を採っている。なお、ボス４の外周には、嵌合突起７ａが突設されており、インペラ６の挿通孔の内周に形成された凹溝７ｂに嵌合突起７ａが嵌合されている。これにより、駆動軸３からの駆動力がボス４を介して確実にインペラ６に伝えられるようにしている。

このような構成のカスケードポンプ１では、インペラ６が駆動軸３に直接嵌合されておらず、ボス４という介在物が存在しているため、ボス４とインペラ６との間に僅かな遊びを設けることで、インペラ６は軸方向に対して傾斜可能となり、たとえ精度が低い場合であっても、ケーシング２の壁面に沿って回転することができる。

ところで、このようなカスケードポンプ１には、ケーシング２の外部に液体が漏れ出すのを防止するために、メカニカルシール８が設けられている。メカニカルシール８は、駆動軸３に固定され当該駆動軸３と共に回転する回転部８ａと、ケーシングに固定され回転部８ａにシール可能に接する固定部８ｂとから構成されている。

なお、このメカニカルシール８の回転部８ａ及びボス４は、駆動軸３の先端部側に設けられる止め輪９によって、駆動軸２に対して抜止めが施されている。
特開２００３−１０６２８３号公報

しかしながら、上記のカスケードポンプ１は、駆動軸３にボス４とメカニカルシール８の回転部８ａとをそれぞれ固定しなければならず、駆動軸３の軸方向の厚さを小さくすることが難しい構造となっていた。また、それぞれを駆動軸２に固定しなければならないので、組立が煩雑になるという問題点があった。

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、駆動軸の軸方向の厚さを小さくし、かつ部品点数を少なくして組立を容易にすることができるカスケードポンプを提供することを目的とする

本発明に係るカスケードポンプは、ケーシング（１６）と、ケーシング（１６）内に配置され、外部の駆動源（１８）により回転される駆動軸（２８）と、駆動軸（２８）が挿通される挿通孔（３２）を有するインペラ（２４）と、駆動軸（２８）に固定される筒部分（４２）と筒部分（４２）と一体的に形成されている拡径部分（４４）とからなるホルダ（４６）を有し当該駆動軸（２８）に、当該駆動軸（２８）と共に回転可能に固定される回転部（３６）と、ケーシング（１６）に固定され当該回転部（３６）にシール可能に接する固定部（３８）とから構成され、ケーシング（１６）と駆動軸（２８）との間をシールするメカニカルシール（４０）と、を備えたカスケードポンプ（１０）であって、回転部（３６）の一部が、インペラ（２４）の挿通孔（３２）の内周面と駆動軸（２８）との外周面との間に介設され、駆動軸（２８）の回転力をインペラ（２４）に伝達するようになっている、ことを特徴とする。

本発明に係るカスケードポンプ（１０）では、インペラ（２４）は、メカニカルシール（４０）の回転部（３６）により伝達された回転力によって回転する。従って、インペラ（２４）に回転力を伝達するためだけの部材を駆動軸（２８）に固定する必要がないので、軸方向の厚さを小さくすることができる。また、この構成によれば、部品点数を少なくし、組立を容易にすることができる。

また、駆動軸（２８）は、側面に形成された凹部（４８）を有し、メカニカルシール（４０）の回転部（３６）は、駆動軸（２８）の軸方向におけるインペラ（２４）の挿通孔（３２）が設けられる位置と少なくとも一部が重複する位置において、当該凹部（４８）にねじ（５０）が突き当たるように、ねじ止めされることにより駆動軸（２８）に固定されると共に、外周面に径方向に突出するように形成された嵌合突起（６８）を有し、インペラ（３２）は、挿通孔（３２）の内周面に嵌合突起（６８）に嵌合される凹溝（７０）を有する、ことを特徴とする。この構成によれば、メカニカルシール（４０）の回転部（３６）を容易に駆動軸（２８）に固定することができ、また回転部（３６）を駆動軸（２８）に対して容易に位置決めすることができる。

以上述べたように、本発明に係るカスケードポンプ（１０）では、インペラ（２４）のボスとなるべき部分をメカニカルシール（４０）の回転部（３６）で兼用することで、インペラ（２４）からメカニカルシール（４０）までの長さを短縮化することができ、カスケードポンプ（１０）全体の軸方向の厚さを小さくすることができる。これは、背負式作業機等では、搭載機械類の小型化が望まれているため、特に有効となる。また、この構成によれば、部品点数が少なくなるので、組立が容易となる。

以下、図面とともに本発明に係るカスケードポンプの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に、本実施形態のカスケードポンプ１０を示す。図２は、図１におけるII−II線断面図である。カスケードポンプ１０は、例えば動力噴霧機に、液体タンク及び駆動源である内燃エンジンと共に搭載され、当該駆動源により駆動されて液体タンクに貯留された液体を噴霧させるため等に用いられる。

図１に示すように、カスケードポンプ１０は、ケーシング本体１２とケーシング蓋１４とからなるケーシング１６を備えている。ケーシング本体１２とケーシング蓋１４とは、ボルトによって、互いに接合されると共に、内燃エンジン等の外部の駆動源１８の側部に固定される。ケーシング本体１２とケーシング蓋１４との間には内部空間２０が形成されている。

この内部空間２０の外周側には、円環状のポンプ室２２が形成されている。ケーシング１６には、液体をポンプ室２２に吸入させる吸入口と、液体をポンプ室２２から吐出させる吐出口とが設けられている（吸入口及び吐出口は図には示さず）。ポンプ室２２に吸入された液体は、後述するようにインペラ２４の回転によって、ポンプ室２２内で加圧され、吐出口から吐出される。

ケーシング本体１２には、駆動源１８との接合面に孔２６が設けられており、その孔２６からケーシング１６の内部空間２０に、駆動源１８により回転駆動される駆動軸２８が延びている。

この駆動軸２８に対して、インペラ２４が固定される。インペラ２４は、板状の円形部材からなり、外周部には多数の羽根３０が設けられている。インペラ２４は、中央部に駆動軸２８が挿通される挿通孔３２を有しており、駆動軸２８が挿通孔３２に挿通される。また、インペラ２４は、ケーシング１６におけるポンプ室２２の内側に設けられた狭窄部３４により僅かの間隔をおいて両面から挟まれて、羽根３０がポンプ室２２に位置するように配置される。この挿通孔３２と駆動軸２８との間の関係については、後述する。

カスケードポンプ１０は内部空間２０に、回転部３６と固定部３８とから基本的に構成されるメカニカルシール４０を備えている。メカニカルシール４０は、ケーシング本体１２に設けられた孔２６と駆動軸２８との間の隙間から、ケーシング１６の内部空間２０に吸入された液体が駆動源１８側に漏れ出すのを防止するために、ケーシング１６と駆動軸２８との間をシールするものである。メカニカルシール４０の回転部３６は、駆動軸２８に、当該駆動軸２８と共に回転可能に固定されている。

回転部３６は、駆動軸２８に固定される筒部分４２と、筒部分４２と一体的に形成されている拡径部分４４とからなるホルダ４６を有している。駆動軸２８には、その側面に凹部４８が形成されており、ホルダ４６は、筒部分４２が駆動軸２８に嵌めこまれて、凹部４８にねじ５０が突き当たるように、ねじ止めされることにより駆動軸２８に固定されている。また、このねじ止めは凹部４８の側面にねじ５０が接するように行われており、これにより、回転部３６の駆動軸２８に対する軸方向の位置決めがなされている。

ホルダ４６の拡径部分４４は、筒部分４２よりも駆動軸２８が貫通しているケーシング本体１２の孔２６側に形成されている。拡径部分４４の内側にシール面５２を有するシートリング５４が、介在物５６を介して嵌着されている。このシートリング５４はホルダ４６よりも硬度の高い材料からなり、介在物５６及びホルダ４６と共にメカニカルシール４０の回転部３６を構成している。

一方、メカニカルシール４０の固定部３８は、回転部３６よりもケーシング本体１２の孔２６側の駆動軸２８の周囲に配置されている。固定部３８は、ケーシング本体１２に固定されたばね保持ケース５８と、ばね保持ケース５８内に設けられたねじりコイルばね６０とを有している。また、固定部３８は、ねじりコイルばね６０の弾性力によってシートリング５４に押圧されて接する従動リング６２を有している。押圧により従動リング６２のシール面６４とシートリング５４のシール面５２とが、互いに密接して擦れ合うことによって、シール可能になっている。また、固定部３８には、ばね保持ケース５８と従動リング６２との間の液体漏れを防止すると共にねじりコイルばね６０を支持するための、可撓性のベローズ６６がねじりコイルばね６０と駆動軸２８との間に設けられている。

続いて、インペラ２４と駆動軸２８との間の構成について説明する。図１及び図２に示すように、回転部３６におけるホルダ４６の筒部分４２の外周には、複数（本実施形態では４つ）の嵌合突起６８が径方向に突出するように形成されている。インペラ２４の挿通孔３２の内周面には、嵌合突起６８が駆動軸２８の軸方向から嵌入可能な複数（本実施形態では４つ）の凹溝７０が、嵌合突起６８の形状に合わせて設けられている。インペラ２４は、これらの凹溝７０に嵌合突起６８が嵌入されるように、内部空間２０に配置されている。即ち、回転部３６（の一部である筒部分４２及び嵌合突起６８）は、インペラ２４の挿通孔３２の内周面と駆動軸２８との外周面との間に介設されている。

駆動源１８により回転される駆動軸２８と共に回転部３６が回転すると、回転部３６に設けられた嵌合突起６８が凹溝７０の面を通じてインペラ２４に対して、回転力を伝達する。伝達された回転力により、インペラ２４は、駆動軸２８と共に回転する。ここで、インペラ２４は、単に回転部３６に嵌入されているだけで固定されていないので、インペラ２４はその回転の際、回転部３６及び駆動軸２８に対して軸方向に移動可能となっている。また、嵌合突起６８と凹溝７０との嵌合は遊びを有しており、インペラ２４は軸方向に対して傾斜可能となっている。

上述したように、本実施形態に係るカスケードポンプ１０によれば、インペラ２４とケーシング１６（ケーシング本体１２又はケーシング蓋１４）との直角度の精度が低く、インペラ２４がケーシング１６に接触しても、インペラ２４が傾斜してケーシング１６の壁面に沿って回転する。従って、十分な寸法精度や組立精度を有していない場合でも、インペラ２４の回転不良を抑制して安定したポンプ性能を発揮することができる。また、インペラ２４が、ケーシング１６内部を損傷することを抑制することができる。

その一方、本実施形態に係るカスケードポンプ１０では、インペラ２４に回転力を伝達するためだけの部材を駆動軸２８に固定する必要がないので、インペラ２４からメカニカルシール４０までの長さを小さくすることができる。従って、ポンプ全体の薄型化を可能にする。また、本実施形態に係るカスケードポンプ１０によれば、インペラ２４に回転力を伝達するためだけの部材が不要であるので、部品点数が従来構成に比して少なくなり、組立を容易にすることができる。また、部品点数が少ないのでコスト上有利である。

本実施形態のように、駆動軸２８に凹部４８を設け、凹部４８にねじ５０が突き当たるようにねじ止めすることにより、メカニカルシール４０の回転部３６を駆動軸２８に固定することとすれば、容易に固定を行うことができる。また、固定のためのねじ５０が抜止めも行っているので、抜止めために止め輪等を設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。

なお、嵌合突起６８及び凹溝７０の形状、配置及び数については、インペラ２４がメカニカルシール４０の回転部３６に嵌合可能であり、回転部３６からインペラ２４に回転力が十分に伝えられるものであればよく、必ずしも本実施形態に示したものには限られない。

本実施形態に係るカスケードポンプの駆動軸に沿った断面図である。 駆動軸、インペラ及びメカニカルシール４０の回転部の断面図であり、図１のII−II線に沿っての、ケーシングを省略しての断面図である。 従来のカスケードポンプの駆動軸に沿った断面図である。

符号の説明

１０…カスケードポンプ、１２…ケーシング本体、１４…ケーシング蓋、１６…ケーシング、１８…駆動源、２０…内部空間、２２…ポンプ室、２４…インペラ、２６…孔、２８…駆動軸、３０…羽根、３２…挿通孔、３４…狭窄部、３６…回転部、３８…固定部、４０…メカニカルシール、４２…筒部分、４４…拡径部分、４６…ホルダ、４８…凹部、５２…シール面、５４…シートリング、５６…介在物、５８…保持ケース、６２…従動リング、６４…シール面、６６…ベローズ、６８…嵌合突起、７０…凹溝。

Claims (1)

1. ケーシング（１６）と、
   前記ケーシング（１６）内に配置され、外部の駆動源（１８）により回転される駆動軸（２８）と、
   前記駆動軸（２８）が挿通される挿通孔（３２）を有するインペラ（２４）と、
   前記駆動軸（２８）に固定される筒部分（４２）と筒部分（４２）と一体的に形成されている拡径部分（４４）とからなるホルダ（４６）を有し当該駆動軸（２８）に、当該駆動軸（２８）と共に回転可能に固定される回転部（３６）と、前記ケーシング（１６）に固定され当該回転部（３６）にシール可能に接する固定部（３８）とから構成され、前記ケーシング（１６）と前記駆動軸（２８）との間をシールするメカニカルシール（４０）と、を備えたカスケードポンプ（１０）であって、
   前記回転部（３６）の一部が、前記インペラ（２４）の前記挿通孔（３２）の内周面と前記駆動軸（２８）との外周面との間に介設され、前記駆動軸（２８）の回転力を前記インペラ（２４）に伝達するようになっており、
   前記駆動軸（２８）は、側面に形成された凹部（４８）を有し、
   前記メカニカルシール（４０）の回転部（３６）は、前記駆動軸（２８）の軸方向における前記インペラ（２４）の挿通孔（３２）が設けられる位置と少なくとも一部が重複する位置において、当該凹部（４８）にねじ（５０）が突き当たるように、ねじ止めされることにより前記駆動軸（２８）に固定されると共に、前記外周面に径方向に突出するように形成された嵌合突起（６８）を有し、
   前記インペラ（３２）は、前記挿通孔（３２）の内周面に前記嵌合突起（６８）に嵌合される凹溝（７０）を有する、
   ことを特徴とするカスケードポンプ。

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