JP4786510B2

JP4786510B2 - 立軸ポンプ

Info

Publication number: JP4786510B2
Application number: JP2006317196A
Authority: JP
Inventors: 貞雄内田; 英昭前田
Original assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-11-24
Also published as: JP2008128188A

Description

本発明は立軸ポンプに関する。

据付床に揚水管を固定した状態のままで主軸や羽根車を引き抜いて取り出すことができるいわゆる引抜型の立軸ポンプが知られている（例えば非特許文献１参照）。一方、立軸ポンプの高さを低減して横軸原動機による駆動を可能とするために、吐出エルボの上部に回転方向の変換装置としても機能する減速装置を一体的に設ける構造や、吐出エルボの内部にこの種の減速装置を配置する構造が提案されている（例えば特許文献１及び２参照）。引抜型の立軸ポンプには揚水管の途中に吐出側への配管（吐出管）を接続し、この接続部分に内蔵した整流板で水流（揚水）の方向を鉛直方向から水平方向に湾曲させる構造のものがある。このタイプの立軸ポンプはそもそも吐出エルボを備えていないので、特許文献１及び２に記載されているような高さ低減のための構造は適さない。

特許第３３０６７４９号明細書特許第３６２３１５５号明細書イゴール・ジェイ・カラシック（Igor J. Karassik）、外３名、「ポンプハンドブック（Pump Handbook）」第２版、米国、マグロウヒル・ブック・カンパニー（McGRAW-HILL BOOK COMPANY）、１９８６年、ｐ２．１００

本発明は、揚水管の途中に吐出管を接続し、この接続部分に水流の方向を湾曲させる整流板を配置した構造の立軸ポンプにおいて、高さを低減して横軸原動機による駆動を可能とすることを課題とする。

本発明は、下端側に水槽内に開口する吸込口が配置された縦方向に延びる揚水管と、前記揚水管内で縦方向に延び、かつ下端側に羽根車が固定された主軸と、前記揚水管の途中から横方向に分岐する吐出管と、前記揚水管の前記吐出管が分岐する個所に内蔵され、前記吸込口からの水流をその向きが前記吐出管に向けて縦方向から横方向に変換されるように案内する整流板と、原動機の出力する回転を横方向から縦方向に回転方向を変換して前記主軸に伝達する回転方向変換装置とを備える立軸ポンプにおいて、前記回転方向変換装置は、前記整流板よりも上方に位置する前記揚水管の上端開口を閉鎖する底部を備え、この底部は前記揚水管内の前記整流板よりも上方の領域には進入するが前記整流板よりも下方の領域までは進入していないハウジングと、水平方向に延び、一端が前記ハウジングの外部に位置して前記原動機側に連結され、他端がハウジング内に位置する入力軸と、前記ハウジング内に配置され、前記原動機側から前記入力軸に入力された回転を横方向から縦方向に回転方向を変換して前記主軸に伝達する動力伝達機構とを備えることを特徴とする、立軸ポンプを提供する。

また、前記ハウジングは前記揚水管に対して着脱可能であり、前記主軸の上端は前記回転方向変換装置のハウジング内に位置して前記動力伝達機構により前記入力軸に連結され、前記揚水管内で縦方向に延びて上端が前記回転方向変換装置のハウジングの底部に連結され、前記主軸を回転可能に収容し、かつ前記整流板が取り付けられたインナーケーシングを備えることが好ましい。

原動機の出力する回転を横方向から縦方向に変換する回転方向変換装置のハウジングの底部の少なくとも一部が、整流板よりも上方に位置する揚水管の上端開口を閉鎖する構造を有し、揚水管の上側に空間や部材を介在させずに回転方向変換装置を配置している。揚水管の途中から吐出管が横方向に分岐する構造の立軸ポンプであれば、吐出管が鋳造品であるか圧延板の製缶構造であるかに問わずかかる構造を採用でき、それによって立軸ポンプの高さを低減して横軸原動機による駆動を実現できる。

また、回転方向変換装置のハウジングはその底部が整流板や吐出管の分岐部分より上方にある揚水管の上端開口を閉鎖する構造であるので、揚水管から吐出管への流水を妨げず、圧力損失を低減できる一方、ハウジングの底部は揚水管の上端開口付近の水に常に接触するので、ハウジング内の収容された動力伝達機構や潤滑油等を効果的に冷却できる。

装置のハウジングにインナーケーシングを連結した引抜型とすることで、減速装置、主軸、羽根車、及び整流板を一度に揚水管から取り外すことができる。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の立軸ポンプ１を示す。この立軸ポンプ１は、その内部が水槽２から揚水される水の流路を構成するアウターケーシング３と、アウターケーシング３内に引き抜き可能に配置されたインナーケーシング４とを備える。

アウターケーシング３は、共に鉛直方向に延びる直管状の上側及び下側揚水管５，６と、下側揚水管６の下端に連結されて水槽２内に開口する吸込口７ａを備えるベルマウス７とを備える。上側揚水管５と下側揚水管６との連結部分には環状のベースプレート８が介在しており、このベースプレート８が水槽２の上方の据付床９に固定されている。詳細に、据付床９には立軸ポンプ１のアウターケーシング３を貫通させるための貫通孔９ａが設けられており、ベースプレート８はこの貫通孔９ａの孔縁付近で据付床９に固定されている。据付床９より下側に位置している下側揚水管６には水平方向に分岐する吐出管１１が連結されている。

インナーケーシング４は、軸ケーシング１２、軸ケーシング１２の下側に連結されたベーンケーシング１３、及びベーンケーシング１３の下端部分を取り囲むカバーケーシング１４を備え、鉛直方向に延びる主軸１０の周囲を覆っている。軸ケーシング１２の上端は後述する回転方向変換装置２５のハウジング２６の底部２７ａに連結されている。軸ケーシング１２の下端とベーンケーシング１３の上端との間には主軸１０を回転可能に支持するための軸受１５が配置されている。ベーンケーシング１３内にも主軸１０を回転可能に支持するための軸受１６が配置されている。ベーンケーシング１３の下端開口に位置する主軸１０の下端には、羽根車１８が固定されている。ベーンケーシング１３の羽根車１８よりも上方の部位には固定の案内羽根１９の基端側が固定されており、これらの案内羽根１９の先端側には、羽根車１８の周囲を取り囲み、かつ上下両端が開口したカバーケーシング１４が固定されている。

下側揚水管６の下端開口には端部板２１が取り付けられている。この端部板２１には上向きに広がるすり鉢状の貫通孔２１ａが設けられている。端部板２１の下面では、貫通孔２１ａの周縁にベルマウス７の上端が固定されている。また、貫通孔２１ａの孔壁にカバーケーシング１４の下端が水密状態で配置されており、吸込口７ａとカバーケーシング１４の下端開口が互いに連通している。

下側揚水管６内の吐出管１１が分岐している部分には、吸込口７ａからの水流をその向きが吐出管１１に向けて鉛直方向から水平方向に変換されるように案内する整流板２２が内蔵されている。整流板２２はインナーケーシング４の一部である軸ケーシング１２に固定されている。下側揚水管６内の整流板２２よりも下側の領域は吸込口７ａから吐出管１１に向かう水流が流れる流路として機能している領域（流路領域２３）であり、下側揚水管６内の整流板２２よりも上側の領域及び上側揚水管５内のすべての領域は吸込口７ａから吐出管１１に向かう水流には実質的に殆ど関与せずに水が滞留している領域（滞留領域２４）である。

据付床９には図示しない原動機（横軸原動機）が配置されており、この原動機の出力軸は水平方向に延びている。立軸ポンプ１は、原動機の出力軸の回転を水平方向から鉛直方向に変換して主軸１０に伝達する回転方向変換装置２５を備える。

回転方向変換装置２５のハウジング２６は、下側が閉鎖端（底部２７ａ）で上端に開口を有する本体２７と、この本体２７の開口を閉鎖する蓋体２８と、本体２７と蓋体２８との間に介在させた支持板２９とを備え、内部には潤滑油が充填されている。この回転方向変換装置２５のハウジング２６は、上側揚水管５に対して着脱可能に取り付けられている。具体的には、回転方向変換装置２５のハウジング２６は、整流板２２よりも上方に位置している（滞留領域２４に臨む）上側揚水管５の上端開口５ａを着脱可能に閉鎖している。さらに具体的には、上側揚水管５の上端には環状のプレート３１がボルト止めで固定されており、このプレート３１の中央の開口を塞ぐようにハウジング２６の底部２７ａの一部が固定されている。プレート３１のボルト止めを解除すれば、回転方向変換装置２５のハウジング２６を上側揚水管５から取り外すことができる。

主軸１０の上端側はハウジング２６の底部２７ａを貫通してハウジング２６の外部から内部へ延びている。ハウジング２６の底部２７ａの主軸１０が貫通している部分にはハウジング２６内を滞留領域２４に対してシールするための軸封装置３２が設けられている。また、ハウジング２６内には、主軸１０をラジアル方向及びスラスト方向にそれぞれ支持する軸受３３，３４が収容されている。

回転方向変換装置２５の入力軸３５は水平方向に延び、ハウジング２６内の軸受３６，３７によって回転自在に支持されている。入力軸３５は、一端（図において右側の端部）がハウジング２６内に配置され、他端（図において左側の端部）がハウジング２６の外部に配置されている。この入力軸３５の他端が前述のように原動機側に連結されている。

回転方向変換装置２５のハウジング２６内には、原動機側から入力軸に入力された回転を水平方向から鉛直方向に変換して主軸１０に伝達する動力伝達機構３８が収容されている。動力伝達機構３８は原動機の出力軸の回転を変速して主軸１０に伝達する機能も有している。換言すれば、回転方向変換装置２５は変速装置としても機能している。

本実施形態における動力伝達機構３８は、それぞれ鉛直方向に延びる２本の中間軸４１，４２と、一対のカサ歯車４３，４４と、３個の平歯車４５，４６，４７によって構成されている。一方の中間軸４１は上端側が支持板２９に取り付けられた軸受４８で支持され、下端側が本体２７の底部２７ａ付近に設けられた支持部２７ｂに取り付けられた軸受４９で支持されている。また、他方の中間軸４２は支持板２９に取り付けられた軸受４２で支持されている。入力軸３５の一端にはカサ歯車４３が固定されている。このカサ歯車４３と噛合するカサ歯車４４は中間軸４１に固定されている。中間軸４１の上端側に固定された平歯車４５は、隣接する中間軸４２の上端に固定された平歯車４６に噛合している。また、この平歯車４６は主軸１０に固定された平歯車４７に噛合している。入力軸３５に入力された原動機の出力軸の回転は、カサ歯車４３、カサ歯車４４、中間軸４１、平歯車４５、平歯車４６（中間軸４２）、及び平歯車４７を経て主軸１０に伝達される。この間に回転中心の向きが水平方向から鉛直方向に変換され、かつ回転速度が減速される。減速は、カサ歯車４３，４４や平歯車４５〜４７のギア比により実現している。

以上の構成を備える本実施形態の立軸ポンプ１には以下の特徴がある。

まず、アウターケーシング３から主軸１０を引き抜くことができる。具体的には、上側揚水管５の上端に対するプレート３１の固定を解除し、回転方向変換装置２５のハウジング２６を据付床９から離れるように上方に引き上げれば、インナーケーシング４（軸ケーシング１２、ベーンケーシング１３、及びカバーケーシング１４）を上側揚水管５の上端開口５ａから引き抜くことができ、インナーケーシング４と共に主軸１０やその下端に固定された羽根車１８も併せて上端開口５ａから引き抜くことができる。このように本実施形態の立軸ポンプ１は引抜型であるので保守や修理が容易である。

次に、原動機の出力する回転を水平方向から鉛直方向に変換する回転方向変換装置２５のハウジング２６の底部２７ａが、整流板２２よりも上方に位置する上側揚水管５の上端開口５ａを閉鎖する構造である。換言すれば、上側揚水管５の上側に空間や部材を介在させずに回転方向変換装置２５を配置している。これによって立軸ポンプ１の高さを低減でき、横軸原動機の使用が可能となっている。

また、回転方向変換装置２５のハウジング２６の底部２７ａは、整流板２２や吐出管１１の接続部分より上方に位置する（滞留領域２４にある）上側揚水管５の上端開口５ａを閉鎖している。換言すれば、回転方向変換装置２５のハウジング２６は吐出管１１への流路を構成する流路領域２３に配置されているのではない。従って、回転方向変換装置２５のハウジング２６は下側揚水管６から吐出管１１への流水を妨げず、圧力損失を低減できる。一方、回転方向変換装置２５のハウジング２６の底部２７ａは上側揚水管５の上端開口５ａ付近（滞留領域２４）の水に常に接触するので、ハウジング２６内に収容された動力伝達機構３８を効果的に冷却できる。

（第２実施形態）
図２に示す本発明の第２実施形態にかかる立軸ポンプ１では、据付床９よりも上側に位置している上側揚水管５に水平方向に分岐する吐出管１１が連結されており、上側揚水管５内の吐出管１１が分岐している部分に整流板２２が内蔵されている。従って、上側揚水管５内のうち整流板２２から上側開口５ａまでが滞留領域２４で、上側揚水管５内のうち整流板２２よりも下側の領域及び下側揚水管６内のすべての領域が流路領域２３である。

第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本発明は前記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。

例えば、立軸ポンプ１の高さを低減するために回転方向変換装置２５のハウジング２６の底部２７ａで整流板２２よりも上方に位置する（滞留領域２４にある）上側揚水管５の上端開口５ａを閉鎖した構造は、実施形態のような引抜型の立軸ポンプに限定されず、揚水管の途中から吐出管が横方向に分岐する構造の立軸ポンプであれば採用できる。この点で、本発明は引抜型に限定されず、引抜型でない立軸ポンプにも適用できる。また、この構造は吐出管が鋳造品であるか圧延板の製缶構造であるかに問わずかかる構造を採用できる。

また、前述の実施形態では回転方向変換装置２５のハウジング２６の底部２７ａの一部のみが上側揚水管５の上端開口５ａを閉鎖する構造であるが、底部２７ａの全体で上側揚水管５の上端開口５ａを閉鎖し、底部２７ａの外側全体を滞留領域２４の水と接触させてもよい。

本発明の第１実施形態にかかる立軸ポンプを示す断面図。本発明の第２実施形態にかかる立軸ポンプを示す断面図。

符号の説明

１立軸ポンプ
２水槽
３アウターケーシング
４インナーケーシング
５上側揚水管
５ａ上端開口
６下側揚水管
７ベルマウス
７ａ吸込口
８ベースプレート
９据付床
９ａ貫通孔
１０主軸
１１吐出管
１２軸ケーシング
１３ベーンケーシング
１４カバーケーシング
１５，１６，３３，３４，３６，３７，４８，４９，５０軸受
１８羽根車
１９案内羽根
２１端部板
２１ａ貫通孔
２２整流板
２３流路領域
２４滞留領域
２５回転方向変換装置
２６ハウジング
２７本体
２７ａ底部
２７ｂ支持部
２８蓋体
２９支持板
３１プレート
３２軸封装置
３５入力軸
３８動力伝達機構
４１，４２中間軸
４３，４４カサ歯車
４５，４６，４７平歯車
５２，５３凹部

Claims

下端側に水槽内に開口する吸込口が配置された縦方向に延びる揚水管と、
前記揚水管内で縦方向に延び、かつ下端側に羽根車が固定された主軸と、
前記揚水管の途中から横方向に分岐する吐出管と、
前記揚水管の前記吐出管が分岐する個所に内蔵され、前記吸込口からの水流をその向きが前記吐出管に向けて縦方向から横方向に変換されるように案内する整流板と、
原動機の出力する回転を横方向から縦方向に回転方向を変換して前記主軸に伝達する回転方向変換装置と
を備える立軸ポンプにおいて、
前記回転方向変換装置は、
前記整流板よりも上方に位置する前記揚水管の上端開口を閉鎖する底部を備え、この底部は前記揚水管内の前記整流板よりも上方の領域には進入するが前記整流板よりも下方の領域までは進入していないハウジングと、
水平方向に延び、一端が前記ハウジングの外部に位置して前記原動機側に連結され、他端がハウジング内に位置する入力軸と、
前記ハウジング内に配置され、前記原動機側から前記入力軸に入力された回転を横方向から縦方向に回転方向を変換して前記主軸に伝達する動力伝達機構と
を備えることを特徴とする、立軸ポンプ。
前記ハウジングは前記揚水管に対して着脱可能であり、
前記主軸の上端は前記回転方向変換装置のハウジング内に位置して前記動力伝達機構により前記入力軸に連結され、
前記揚水管内で縦方向に延びて上端が前記回転方向変換装置のハウジングの底部に連結され、前記主軸を回転可能に収容し、かつ前記整流板が取り付けられたインナーケーシングを備えることを特徴とする、請求項１に記載の立軸ポンプ。