JP4802045B2

JP4802045B2 - 水中ポンプ

Info

Publication number: JP4802045B2
Application number: JP2006163685A
Authority: JP
Inventors: 賢一加藤; 敦宮先
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2026-06-13
Also published as: JP2007332825A

Description

本発明は、ポンプゲート等に用いられる水中ポンプに関し、特にポンプの小型軽量化、浸水点検、軸封部の潤滑油の点検が容易にできる水中ポンプを提供することを目的とする。

従来、ポンプゲート設備等に使用される水中ポンプは、ケーシング内にポンプ羽根車、該ポンプ羽根車を駆動するモータ、軸封部が軸方向に直列に配列され、更にケーシングの上流端に吸込カバーを設けた構造である（特許文献１、２参照）。そして吸込側水路の低い水位まで排水ができるように、ポンプ羽根車部分のケーシングを下方に傾斜させず、該ケーシングを羽根車部より上流側に伸ばし、その端部に上流側下方に傾斜させた吸込カバーを取り付けた構造となっている。そのためポンプをポンプゲート設備のゲート扉体に取り付けた場合、ポンプケーシングや吸込カバーが上流側に大きく突き出る要因、即ちポンプの全長が長くなる要因の一つとなっているという問題がある。

そこで本出願人は、先に図１及び図２に示すように、ポンプケーシング１０１内に上流側から軸方向にモータ部１０２、軸受部１０３、軸封部１０４、及びポンプ羽根車１０５を順に直列に配置すると共に、モータ部１０２のケーシングをポンプケーシング１０１の上流側端から大きく突き出させて配置し、更にポンプケーシング１０１の上流側端に吸込みカバー１０６を取付けた構成の横軸ポンプを開発し、特許出願（特願２００５−２１５０９０号）している。ポンプにこのような構成を採用することにより、ポンプケーシング１０１の軸方向の寸法が小さくでき、ポンプの小型化及び軽量化が可能となる。なお、図１及び図２において、１２０はポンプゲートの扉体、１２１はポンプを扉体１２０に取付けるための支持部材である。
特開２００２−３０３２９２号公報特開２００３−３４５０号公報

上記図１及び図２に示す構成のポンプにおいても、軸受部１０３、軸封部１０４及び羽根車１０５を取付けたハブ１０７が軸方向に直列に配置していることから、これらの部材の寸法を加算した分だけ軸方向の寸法が必要となり、小型化及び軽量化の支障となっていた。

また、モータをポンプと一体にした水中ポンプにおいて、モータへの浸水は重大な事故を招く結果となるので、モータ部１０２の軸の軸封部１０４には確実なシールが求められる。そのため図１及び図２のポンプにおいて、軸受ブラケット１０８に浸水溜り部（浸水点検室）１０９を設けると共に、該浸水溜り部１０９に浸水検知器１１０を設け、該軸封部１０４の水漏れを検知するようにしている。しかしながらこの構造では、例えば、浸水検知器が検知（動作）した場合、浸水検知器の故障か軸封部の故障かを検証するのにポンプを分解しないと、浸水検出器１１０の点検ができないという問題があった。

上記ポンプを分解しないと、浸水検知器が点検できないという問題は、図３に示すような構成のポンプピット２２０内に配置された水中ポンプにおいても同様である。図３に示す水中モータポンプ２００は、中間ケーシング２０１内に浸水溜り室２０２を設け、該浸水溜り室２０２に浸水検知器２０３を配置している。この浸水検知器２０３を点検するにはポンプを分解しなければならない。なお、図３において、２０４はモータ、２１１は軸封部、２１２は潤滑油収容室（潤滑油溜り室）、２０５はポンプ羽根車（インペラ）、２０６はポンプケーシング、２０７は主軸、２０９は吸込みベル、２１０は吐出配管である。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、小型化及び軽量化が可能で、モータ内部への漏水や漏水検知器の点検及び点検口の配置が容易で、更にモータ軸封部にメカニカルシールを用いた場合、メカニカルシールの潤滑油を点検する潤滑油点検室並び該潤滑油を注入する潤滑油注油口の配置及び潤滑油の点検が容易な水中ポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明は、ポンプケーシング内にポンプ羽根車及び該ポンプ羽根車を駆動するモータを備えた水中ポンプにおいて、前記ポンプケーシング内に上流側から前記モータ、軸受、及び軸封部と順に軸方向に配置し、前記ポンプ羽根車を取付けたハブは中空で且つその外径がモータケーシングとの隣接部において該モータケーシングの外径と略同径であり、前記ハブの内部に前記軸受及び前記軸封部又はそのいずれかを配置したことを特徴とする。

また、本発明は、上記水中ポンプにおいて、前記モータ内部への浸水を点検するための浸水点検室を前記モータケーシング外に設けると共に、前記浸水点検室と前記モータケーシング内部を連通する浸水流路を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、上記水中ポンプにおいて、前記浸水点検室内に浸水を検知する浸水検知器を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、上記水中ポンプにおいて、前記軸封部にメカニカルシールを用い、該メカニカルシールの潤滑油の点検を行う潤滑油点検室及び該潤滑油を注油する潤滑油注油口を前記モータケーシング外に設けると共に、前記潤滑油点検室及び前記潤滑油注油口を前記モータケーシング内部の前記メカニカルシールの潤滑油を収容する潤滑油収容室に連通する潤滑油流路を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、ポンプケーシング内にポンプ羽根車及び該ポンプ羽根車を駆動するモータを備えた水中ポンプにおいて、前記ポンプケーシング内に上流側から前記モータ、軸受、及び軸封部と順に軸方向に配置し、モータケーシングよりも下流側に配置された前記軸受及び前記軸封部又はそのいずれかを前記ポンプ羽根車を取付けたハブで覆って構成したことを特徴とする。

本発明によれば、羽根車を取付けたハブは中空で且つその外径がモータケーシングとの隣接部において該モータケーシングの外径と略同径であり、ハブの内部に軸受及び軸封部又はそのいずれかを配置したので、ハブの内部に配置した軸受及び軸封部又はそのいずれかの軸方向の寸法分、ポンプの軸方向の長さを小さくでき、その分小型化及び軽量化ができ、更にハブの軸方向と鉛直する方向の外径が小さく、その分小型化及び軽量化ができる。

また、ハブの内部に軸受及び軸封部又はそのいずれかを配置することにより、モータケーシング内に設けた浸水溜り室に浸水検知器を設けることが困難となると共に、浸水検知器を設けた場合でも、該浸水検知器の故障か軸封部の故障かを検証するためには、ポンプを分解しなければならないが、本発明では、浸水点検室をモータケーシング外に設けると共に、該浸水点検室とモータケーシング内部を連通する浸水流路を設けたので、浸水の点検が容易となる。

また、本発明によれば、浸水点検室内に浸水検知器を設けたのでモータケーシング内部への浸水をモータケーシングの外部で検知できると共に、浸水検知器の取付け、取外しが容易となる。

軸封部にメカニカルシールを用い、該メカニカルシールをハブの内部に配置した場合、潤滑油の点検及び潤滑油の注油が困難となる。本発明では、潤滑油点検室及び該潤滑油を注油する潤滑油注油口をモータケーシングの外部に設け、該潤滑油点検室及び該潤滑油注油口とモータケーシング内の潤滑油収容室を連通する潤滑油流路を設けたので、モータケーシングの外部から容易に潤滑油点検及び潤滑油の注油ができる。

また、本発明によれば、モータケーシングよりも下流側に配置された軸受及び軸封部又はそのいずれかをポンプ羽根車を取付けたハブで覆って構成したので、ハブで覆われた軸受及び軸封部又はそのいずれかの軸方向の寸法分、ポンプの軸方向の長さを小さくでき、その分小型化及び軽量化ができ、更にハブの軸方向と鉛直する方向の外径が小さく、その分小型化及び軽量化ができる。

軸受及び軸封部又はそのいずれかをポンプ羽根車を取付けたハブで覆うことにより、モータケーシング内に設けた浸水溜り室に浸水検知器を設けることが困難となると共に、浸水検知器を設けた場合でも、該浸水検知器の故障か軸封部の故障かを検証するためには、ポンプを分解しなければならないが、本発明では、浸水点検室をモータケーシング外に設けると共に、該浸水点検室とモータケーシング内部を連通する浸水流路を設けたので、浸水の点検が容易となる。

以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図４は本発明に係るポンプの構造を示す断面図である。図示するように、本ポンプ１は、ポンプケーシング２内にモータ３、軸受４、軸封部５及びポンプ羽根車６を配置した構造である。モータ３、軸受４及び軸封部５は、上流側から軸方向に順に配置され、軸受４及び軸封部５はポンプ羽根車６が取付けられたハブ７の内部に配置されている（ここでは軸受４の一部はハブ７の上流側端部からはみ出している）。

モータ３はモータケーシング８内に固定子９が挿入固定され、該固定子９内に主軸１０に固定された電機子１１が回転自在に配置された構成である。主軸１０の先端にはハブ７がナット１２で締め付け固定され、該ハブ７の先端部はカバー１４で覆われている。ポンプケーシング２はモータ側２ａとポンプ側２ｂからなり、両者は一体的に締結されている。軸受４は軸受ブラケット１５を介してモータケーシング８に取付けられ、主軸１０を回転自在に支持する。軸封部５は軸封ブラケット１６を介してモータケーシング８の端部に取付けられている。なお、ここでは軸封部５はメカニカルシールで構成され、該メカニカルシールの潤滑油は軸封ブラケット１６に設けられた潤滑油収容室（潤滑油溜り室）１６ａ内に収容されている。

モータケーシング８の外周とポンプケーシング２のモータ側２ａの内周面の間には整流板１７が配置されている。ハブ７の先端部を覆うカバー１４の外周とポンプケーシング２のポンプ側２ｂの内周面の間にはガイドベーン１８が配置されている。また、モータケーシング２の上流側端部には吸込カバー１９が取付けられている。また、モータケーシング８の上流側端部には吸込カバー１９を貫通して、ケーブル端子部２０が設けられている。ポンプケーシング２の吐出口には逆流防止用のフラップ弁２１がヒンジ軸２２を介して回動自在に設けられている。

上記構成のポンプ１のポンプケーシング２は支持部材１２１を介してポンプゲートの扉体１２０に取付けられている。ポンプゲートの扉体１２０で水路を閉じ、モータ３を起動することにより、ハブ７と共にポンプ羽根車６が回転する。これにより吸込カバー１９の吸込口１９ａから吸い込まれた水は、ポンプケーシング２の内周面とモータケーシング８の外周面で形成された水路を通って、フラップ弁２１を押し開け、吐出される。

上記のように、軸受４及び軸封部５をハブ７の内部に配置することにより、軸受４及び軸封部５の軸方向の寸法分、ポンプ１の軸方向の長さを小さくできるから、ポンプ１の小型化、軽量化が可能となる。なお、上記例では、軸受４及び軸封部５の両者をハブ７の内部に配置する例を示したが、どちらか一方でもよい。その場合はどちらか一方の軸方向の寸法分だけポンプ１の軸方向の長さを小さくできる。

軸封部５を設けることにより、ポンプ取扱水がモータケーシング８内に浸水するのを防止しているが、この軸封部５の軸封性能等の劣化により浸水がある。そしてその浸水した水は軸受ブラケット１５と軸封ブラケット１６との間に形成された浸水溜り室２３に流入し貯留される。従って、浸水溜り室２３に浸水検知器を設けることにより、浸水を検知できるが、狭いハブ７内に軸受４及び軸封部５を配置した場合、浸水検知器を取付けることが困難となる。また浸水検知器２６を取付けたとしても、浸水検知器２６に故障等の不具合が発生した場合、ポンプを分解しない限り、浸水検知器２６を点検できないという問題がある。

そこで、図５に示すように、モータ内部への浸水を点検するための浸水点検室（浸水タンク）２４をモータケーシング８の外部に設け、該モータケーシング８と浸水溜り室２３を連通する浸水流路２５を設ける。これにより、軸封部５に浸水（水漏れ）が発生すると、この浸水した水は浸水溜り室２３及び浸水流路２５を通って、浸水点検室２４内に流入するから、ポンプを分解することなしに、浸水を容易に点検できる。また、該浸水点検室２４内に浸水検知器２６を配置し、その出力をモータケーシング８内に配線した出力信号線２７を通してケーブル端子部２０に導くことにより、モータ３への浸水を容易に検出できると共に、浸水検知器２６の設置も容易となる。また、浸水点検室２４内に水の流入があっても浸水検知器２６が浸水を検知しない場合は、浸水検知器２６の故障であることが極めて高いから、ポンプを分解せずに浸水検知器２６の検証が可能となる。

なお、上記例では、浸水点検室（浸水タンク）２４をモータケーシング８の外側面に設けたが、モータケーシング８の外であれば、例えばポンプケーシング２の外側面に設け、この浸水点検室２４内とモータケーシング８内の浸水溜り室内を浸水流路で連通してもよい。これによりポンプケーシング外側から軸封部５の浸水（水漏れ）の点検を行うことができると共に、浸水検知器の取付けもできる。

また、軸封部５にメカニカルシールを用いた場合、その潤滑油を上記のように軸封ブラケット１６に設けた潤滑油収容室１６ａ内に収容しているが、該潤滑油収容室１６ａに潤滑油が十分あるか点検するにはポンプを分解するとか、該潤滑油収容室１６ａに潤滑油を注油するための注油口から点検具を挿入して検知するしかない。しかしなから、軸受４や軸封部５をハブ７内に配置した場合は、この注入口を設けることも困難である上、点検具を挿入するのも困難である。

そこで本実施形態では、図６に示すように、モータケーシング８の端部に潤滑油点検室２８を設け、該潤滑油点検室２８の内部と、軸封ブラケット１６に設けた潤滑油収容室１６ａの内部を潤滑油流路２９で連通した。これにより、潤滑油点検室２８内の潤滑油レベルＬは潤滑油収容室１６ａの潤滑油レベルを示すので、潤滑油点検室２８内の潤滑油レベルを監視することにより、現在の潤滑油収容室１６ａの潤滑油レベルを確認できる。また、潤滑油点検室２８には潤滑油を注油する潤滑油注油口３０が設けているので、潤滑油収容室１６ａ内の潤滑油の量が減少したら、該潤滑油注油口３０を通して潤滑油を注油でき、注油も容易となる。

なお、上記例では、潤滑油点検室２８をモータケーシング８の端部に設けたが、モータケーシング８の外であれば、例えばポンプケーシング２の外側面に設け、この潤滑油点検室の内部とポンプケーシング内の潤滑油収容室１６ａの内部を潤滑油流路で連通させてもよい。これによりポンプケーシング外側から潤滑油の点検を行うことができる。

なお、図５、図６では、水中ポンプ１に浸水点検室２４、潤滑油点検室２８をそれぞれ設けた例を示したが、１台の水中ポンプに浸水点検室２４及び潤滑油点検室２８の両方を設け、浸水と潤滑油の両者の監視ができるようにしてもよいことは当然である。

図３に示す水中ポンプにおいては、軸封部２１１からの浸水があれば、その水は浸水溜り室２０２に流入するから、浸水溜り室２０２に浸水検知器２０３を設けておけば、ポンプ取扱水のモータへの浸水は容易に検知できる。しかしながら、浸水検知器２０３が故障等で浸水を検知できない場合は、ポンプを分解して、浸水検知器２０３や軸封部２１１の状態を調べなければならない。

そこで、本実施形態例では、図７に示すように、ポンプピット３１に設置した水中ポンプ５０の中間ケーシング３２の外側に浸水点検室３３を設け、該浸水点検室３３の内部と浸水溜り室３４の内部を浸水流路３５で連通している。これにより、軸封部３６からの浸水溜り室３４に流入すると、この水は浸水点検室３３に流入するから、浸水溜り室３４への浸水を中間ケーシング３２外側から容易に監視することができる。この浸水点検室３３に浸水検知器４８を取付けておけば、自動的に浸水溜り室３４への浸水を検知できる。

従来例では、浸水検知器２０３が動作してもポンプを分解して軸封部２１１の状態を点検しなければ、軸封部の故障等による浸水の発生による浸水検知器の動作なのか、浸水検知器の故障による動作なのか検証ではない。また、浸水検知器が故障で浸水があっても不動作の場合はモータの事故に結びつく。本実施形態によれば、浸水点検室３３内の浸水を容易に監視できると共に、浸水点検室３３内に浸水が無いのに浸水検知器４８が動作すれば、浸水検知器４８の故障による誤動作の可能性が極めて高いから、浸水検知器４８を交換すればよい。

上記水中ポンプ（水中モータポンプ）５０において、モータ３７を起動すると、主軸４７に取付けたポンプインペラ（ポンプ羽根車）３８が回転する。ポンプインペラ３８の回転により、吸込みベル３９の吸込口３９ａから吸込まれた水はポンプケーシング４０内を通って吐出管４１から吐出される。

図７に示す構成の水中ポンプ５０で軸封部３６にメカニカルシールを使用した場合、その潤滑油は中間ケーシング３２内の軸封ブラケット４２に設けられた潤滑油収容室４３に収容されている。この潤滑油収容室４３内の潤滑油の量は外部から監視できない。そこで図８に示すように、中間ケーシング３２の外側に潤滑油点検室４４を設け、該潤滑油点検室４４の内部と、潤滑油収容室４３の内部を潤滑油流路４５で接続した。これにより、潤滑油点検室４４内の潤滑油レベルは潤滑油収容室４３の潤滑油レベルを示すので、潤滑油点検室４４内の潤滑油レベルを監視することにより、現在の潤滑油収容室４３の潤滑油レベルを確認できる。また、潤滑油点検室４４には潤滑油を注油する潤滑油注油口４６が設けているので、潤滑油収容室４３内の潤滑油の量が減少したら、該潤滑油注油口４６を通して潤滑油を注油できる。

なお、図７、図８に示す例では、水中ポンプ５０に浸水点検室３３、潤滑油点検室４４をそれぞれ設けた例を示しているが、一台の水中モータポンプ５０に浸水点検室３３及び潤滑油点検室４４の両方を設け、浸水と潤滑油の両者を監視するようにしてもよいことは当然である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。

従来のポンプの構造例を示す断面図である。従来のポンプの構造例を示す断面図である。従来のポンプの構造例を示す断面図である。本発明に係るポンプの構造例を示す断面図である。本発明に係るポンプの構造例を示す断面図である。本発明に係るポンプの構造例を示す断面図である。本発明に係るポンプの構造例を示す断面図である。本発明に係るポンプの構造例を示す断面図である。

１ポンプ
２ポンプケーシング
３モータ
４軸受
５軸封部
６ポンプ羽根車
７ハブ
８モータケーシング
９固定子
１０主軸
１１電機子
１２ナット
１４カバー
１５軸受ブラケット
１６軸封ブラケット
１７整流板
１８ガイドベーン
１９吸込カバー
２０ケーブル端子部
２１フラップ弁
２２ヒンジ軸
２３浸水溜り室
２４浸水点検室
２５浸水流路
２６浸水検知器
２７出力信号線
２８潤滑油点検室
２９潤滑油流路
３０潤滑油注油口
３１ポンプピット
３２中間ケーシング
３３浸水点検室
３４浸水溜り室
３５浸水流路
３６軸封部
３７モータ
３８ポンプインペラ（ポンプ羽根車）
３９吸込みベル
４０ポンプケーシング
４１吐出管
４２軸封ブラケット
４３潤滑油収容室
４４潤滑油点検室
４５潤滑油流路
４６潤滑油注油口
４７主軸
４８浸水検知器
５０水中ポンプ（水中モータポンプ）

Claims

ポンプケーシング内にポンプ羽根車及び該ポンプ羽根車を駆動するモータを備えた水中ポンプにおいて、
前記ポンプケーシング内に上流側から前記モータ、軸受、及び軸封部と順に軸方向に配置し、
前記ポンプ羽根車を取付けたハブは中空で且つその外径がモータケーシングとの隣接部において該モータケーシングの外径と略同径であり、
前記ハブの内部に前記軸受及び前記軸封部又はそのいずれかを配置したことを特徴とする水中ポンプ。
請求項１に記載の水中ポンプにおいて、
前記モータ内部への浸水を点検するための浸水点検室を前記モータケーシング外に設けると共に、前記浸水点検室と前記モータケーシング内部を連通する浸水流路を設けたことを特徴とする水中ポンプ。
請求項２に記載の水中ポンプにおいて、
前記浸水点検室内に浸水を検知する浸水検知器を設けたことを特徴とする水中ポンプ。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水中ポンプにおいて、
前記軸封部にメカニカルシールを用い、該メカニカルシールの潤滑油の点検を行う潤滑油点検室及び該潤滑油を注油する潤滑油注油口を前記モータケーシング外に設けると共に、前記潤滑油点検室及び前記潤滑油注油口を前記モータケーシング内部の前記メカニカルシールの潤滑油を収容する潤滑油収容室に連通する潤滑油流路を設けたことを特徴とする水中ポンプ。
ポンプケーシング内にポンプ羽根車及び該ポンプ羽根車を駆動するモータを備えた水中ポンプにおいて、
前記ポンプケーシング内に上流側から前記モータ、軸受、及び軸封部と順に軸方向に配置し、
モータケーシングよりも下流側に配置された前記軸受及び前記軸封部又はそのいずれかを前記ポンプ羽根車を取付けたハブで覆って構成したことを特徴とする水中ポンプ。
請求項５に記載の水中ポンプにおいて、
前記モータ内部への浸水を点検するための浸水点検室を前記モータケーシング外に設けると共に、前記浸水点検室と前記モータケーシング内部を連通する浸水流路を設けたことを特徴とする水中ポンプ。
請求項６に記載の水中ポンプにおいて、
前記浸水点検室内に浸水を検知する浸水検知器を設けたことを特徴とする水中ポンプ。
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の水中ポンプにおいて、
前記軸封部にメカニカルシールを用い、該メカニカルシールの潤滑油の点検を行う潤滑油点検室及び該潤滑油を注油する潤滑油注油口を前記モータケーシング外に設けると共に、前記潤滑油点検室及び前記潤滑油注油口を前記モータケーシング内部の前記メカニカルシールの潤滑油を収容する潤滑油収容室に連通する潤滑油流路を設けたことを特徴とする水中ポンプ。