JP4971924B2

JP4971924B2 - 水中ポンプ

Info

Publication number: JP4971924B2
Application number: JP2007249833A
Authority: JP
Inventors: 晋小林
Original assignee: Husqvarna Zenoah Co Ltd
Current assignee: Husqvarna Zenoah Co Ltd
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2027-09-26
Also published as: JP2009079554A

Description

本発明は、水中ポンプに関する。

従来、主軸の先端に設けられた加圧羽根車を回転駆動させることにより流体を揚水（圧送）する水中ポンプが知られている（例えば特許文献１）。このような水中ポンプにおいて、異物を含んだ流体中（汚水中）に設置されるタイプのものは、一般的に加圧羽根車に刃が設けられており、加圧羽根車を回転駆動させることにより、流体中の異物を破砕しながら揚水することができるようになっている。

特開２００３−２０１９８８号公報

しかしながら、このような水中ポンプでは、異物を破砕する破砕機構を加圧羽根車が兼用しているため、破砕能力が不十分であった。そのため、流体中に破砕しづらい固形状の異物や藁等の繊維状の異物が含まれていた場合、当該異物が破砕されずに加圧羽根車に絡まってしまい、揚水効率が低下してしまうおそれがあった。

本発明の目的は、揚水効率を良好に維持することができる水中ポンプを提供することにある。

本発明の請求項１に係る水中ポンプは、吸入口および吐出口を有するケースと、前記ケースに回転自在に設置されて駆動力発生装置により回転駆動される主軸と、前記主軸に設けられるとともに、流体を前記吸入口から吸入して前記吐出口から吐出させる加圧羽根車と、複数の破砕羽根を有して前記主軸における前記加圧羽根車より上流側に設けられた破砕羽根車と、複数の貫通孔を有するとともに、前記吸入口に設けられて前記流体中の異物を前記破砕羽根の下流側に形成された下流側端刃との間で破砕する格子と、前記破砕羽根車の外周を囲い前記異物を前記破砕羽根の側端に形成された側端刃との間で破砕するシュラウドリングと、前記破砕羽根車の上流側に近接して設けられ、前記異物を前記破砕羽根の上流側に形成された上流側端刃との間で破砕する切刃部材とを備えていることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る水中ポンプは、請求項１に記載の水中ポンプにおいて、前記シュラウドリングは、環状かつ平板状に形成されたリング部と、前記リング部から上流側に突出し前記異物を前記側端刃との間で破砕する複数の突出部とを備え、前記突出部間からは、前記側端刃が外部に露出していることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る水中ポンプは、請求項２に記載の水中ポンプにおいて、前記突出部は、前記リング部より径方向外側に突出して前記ケースに取り付けられる取付部を備え、前記切刃部材の基端部は、前記取付部に固定され、前記切刃部材の先端側は、前記破砕羽根の基端部まで伸びていることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る水中ポンプは、請求項３に記載の水中ポンプにおいて、前記主軸の先端には、前記破砕羽根車を押さえる押さえ部材が取り付けられ、前記押さえ部材の外周面は、上流側に向かうに従って縮径するテーパ状に形成され、前記切刃部材は、前記外周面に沿って近接する切刃を備えていることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る水中ポンプは、請求項３または請求項４に記載の水中ポンプにおいて、前記取付部と前記切刃部材との間には、シムが介装されていることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る水中ポンプは、請求項１から請求項５のいずれかに記載の水中ポンプにおいて、前記破砕羽根車は、前記主軸において、前記加圧羽根車の上流側に、前記加圧羽根車とシムを挟んで設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、流体中に破砕しづらい固形状の異物や繊維状の異物が含まれていたとしても、当該異物を破砕羽根車と切刃部材、シュラウドリング、および格子との間に挟んで破砕することができるので、当該異物を十分に微細化することができる。従って、当該繊維状の異物が加圧羽根車に絡んでしまうことを防止でき、揚水効率を良好に維持することができる。

請求項２の発明によれば、シュラウドリングの突出部間から破砕羽根車の側端刃が外部に露出しているので、突出部に異物が引っ掛かっても、当該異物を破砕羽根車の側端と突出部との間で破砕することができる。そのため、揚水効率を確実に良好に維持することができる。加えて、突出部が破砕羽根車に流体を供給する供給路となるので、破砕羽根車に軸方向からだけでなく径方向からも流体を供給することができる。従って、揚水効率をより確実に良好に維持することができる。

請求項３の発明によれば、切刃部材の先端が破砕羽根の基端部まで伸びているので、異物を破砕羽根との間で良好に破砕することができる。

請求項４の発明によれば、主軸の先端には破砕羽根車を押さえるための押さえ部材が取り付けられているが、このような主軸の先端に取り付けられる押さえ部材には繊維状の異物が絡まりやすいという問題がある。しかしながら、本発明では、切刃部材が押さえ部材まで伸びているので、当該
切刃部材（切刃）によって押さえ部材に付着する異物を除去することができる。

請求項５の発明によれば、取付部と切刃部材との間にはシムが介装されている。従って、このシムの厚みを変えることで、容易に切刃部材と破砕羽根との隙間を調整することができる。

請求項６の発明によれば、破砕羽根車と加圧羽根車との間にはシムが介装されている。従って、このシムの厚みを変えることで、容易に破砕羽根と格子との隙間を調整することができる。

〔全体構成〕
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る水中ポンプ１の要部を示す断面図である。
本実施形態の水中ポンプ１は、異物を含んだ流体中（例えば汚水槽中）に設置され、流体中の異物を破砕しながら揚水するものである。このような水中ポンプ１は、吸入口２２および吐出口２３を有するポンプ室２１が形成されたケース２と、ケース２の上部側（図１中上側）に収納された駆動力発生装置としての図示しないモータと、ケース２の軸心に回転自在に設置されてモータにより回転駆動される主軸３と、主軸３に取り付けられてポンプ室２１内部に配置された加圧羽根車４と、加圧羽根車４の上流側（図１中下側）に設けられた破砕機構１０とを備えている。

〔加圧羽根車の構成〕
加圧羽根車４は、破砕機構１０を通して流体を吸入するとともに、吸入した流体を遠心力にて吐出口２３に接続された図示しない配管に吐出するものであり、複数の加圧羽根４１を備えている。

〔破砕機構の全体構成〕
破砕機構１０は、流体中の異物を破砕するものであり、格子５と、シュラウドリング６と、破砕羽根車７と、切刃部材９とを備えている。

〔格子の構成〕
図２は、格子５を下方から見た状態を示す斜視図である。
格子５は、主軸３（破砕羽根車７のボス７１）が挿入される挿入孔５１と、挿入孔５１の周囲に形成された複数の貫通孔５２とを有し、貫通孔５２の縁５２１で流体中の異物を破砕羽根車７との間で挟んで破砕するとともに、貫通孔５２を通す大きさにまで破砕された異物を加圧羽根車４側に送る。このような格子５は、吸入口２２に交換可能に設置されており、例えば使用者が異物を粉末状に破砕したい場合には、微少の貫通孔５２を有する格子５に交換することが可能となっている。なお、貫通孔５２は、本実施形態の形状に限定されず、平面視円状や、平面視三角状、スリット状等の適宜の形状に形成されていてもよい。

〔シュラウドリングの構成〕
図３は、シュラウドリング６を下方から見た状態を示す斜視図、図４は、シュラウドリング６および破砕羽根車７を示す下面図である。
シュラウドリング６は、薄板状のリング部６１と、リング部６１から上流側に突出する突出部６２Ａ〜６２Ｃとを備え、内側には破砕羽根車７が配置される。突出部６２Ａ〜６２Ｃは、リング部６１に等間隔（略１２０度間隔）に形成されており、破砕羽根車７の側端を当該突出部６２Ａ〜６２Ｃ間から外部に露出させる。

ここで、シュラウドリング６が円筒状（内周壁に内刃６２４が形成された円筒状）に形成されていた場合、破砕羽根車７がシュラウドリング６の吸込口（両端に形成された開口のうち一端側の開口）からしか外部に露出しないので、流体中に含まれる固形状の異物や繊維状の異物がシュラウドリング６の吸込口付近に引っ掛かっても破砕羽根車７に破砕されないおそれがある。そして、当該異物にさらに他の異物が絡まっていくなどして吸込口が異物によって塞がれてしまい、揚水効率が悪化してしまうおそれがある。
しかしながら、本実施形態では、突出部６２Ａ〜６２Ｃ間からも破砕羽根車７が外部に露出するので、突出部６２Ａ〜６２Ｃに異物が引っ掛かっても、当該異物を破砕羽根車７の側端と突出部６２Ａ〜６２Ｃとの間で破砕することができる。従って、揚水効率を良好に維持することができる。

突出部６２Ａ〜６２Ｃは、破砕羽根車７の回転方向（図３中反時計方向）に進むに従って立ち上がる立ち上がり部６２１Ａ〜６２１Ｃと、リング部６１より径方向外側に突出し当該突出部分に固定孔６２３を有する取付部６２２Ａ〜６２２Ｃとを備えている。立ち上がり部６２１Ａ〜６２１Ｃの内側の稜線は、破砕羽根車７との間で異物を破砕する内刃６２４となっている。取付部６２２Ａ〜６２２Ｃは、固定孔６２３を挿通するボルトによりケース２に固定される。このような取付部６２２Ａ〜６２２Ｃのうち、取付部６２２Ｃには固定孔６２３が一対形成されている。これらの固定孔６２３は、切刃部材９を当該取付部６２２Ｃに固定するのに利用される。

〔破砕羽根車の構成〕
図５は、破砕羽根車７を示す下面図、図６は、破砕羽根車７の要部を示す側面図、図７は、破砕羽根車７を示す断面図である。
破砕羽根車７は、主軸３の先端に嵌合されるボス７１と、ボス７１から放射状に突出する複数（本実施形態では４枚）の破砕羽根７２とを備えている。ボス７１は、図６に示すように、段付状に形成され、破砕羽根７２が外周面から突出する主部７３と、主部７３より小さい径に形成されて格子５の挿入孔５１に挿入される挿入部７４とを備えている。

破砕羽根７２は、径方向の外方側が僅かに下流側に位置するように傾斜した上流側の端縁（図７参照）に形成された上流側端刃７２１と、側端に形成された側端刃７２２と、下流側の端縁に形成された下流側端刃７２３とを備えている。本実施形態の破砕機構１０では、この破砕羽根車７を回転させることにより、上流側端刃７２１と切刃部材９との間や、側端刃７２２とシュラウドリング６との間、下流側端刃７２３と格子５との間で異物を破砕するため、流体中に破砕されづらい固形状の異物や繊維状の異物が含まれていたとしても、当該異物を十分に微細化することができる。従って、当該異物が加圧羽根車４に絡むことを防止することができ、揚水効率を確実に良好に維持することができる。

このような破砕羽根車７は、図１に示すように、加圧羽根車４に重ねられるようにして主軸３に嵌め込まれ、主軸３の先端に取り付けられる押さえ部材８によって抑えられる。この際、破砕羽根車７と加圧羽根車４との間にはシムＳ１が介装され、破砕羽根７２と格子５との隙間が調整される。また、破砕羽根車７には、押さえ部材８の回り止め用のボルトＢ１が取り付けられる。

〔押さえ部材の構成〕
押さえ部材８は、図１に示すように、先端側に進むに従って縮径する截頭円錐状に形成され、ボルト孔８３が形成された先端面８１と、先端側が内側に傾いたテーパ状の外周面８２とを備え、主軸３の先端に六角穴付ボルトＢ２によって固定される。ボルト孔８３の先端側は深座ぐり８３１となっており、ボルトＢ２の頭部を収納する。外周面８２には切刃部材９が近接配置されている。ところで、主軸３の先端にこのような押さえ部材８を取りつけた場合、押さえ部材８に繊維状の異物が絡まりやすいという問題がある。しかしながら、本実施形態では、押さえ部材８の外周面８２に切刃部材９を近接配置したので、当該切刃部材９によって押さえ部材８の外周面８２に付着する異物を除去することができる。

〔切刃部材の構成〕
図８は、切刃部材９を上方から見た状態を示す斜視図である。
切刃部材９は、厚みのある扇状に形成され、シュラウドリング６の取付部６２２Ｃに固定される基端部９１と、破砕羽根７２の上流側に配置される先端部９２とを備えている。基端部９１には一対の固定孔９３が形成されている。切刃部材９は、この固定孔９３および取付部６２２Ｃの固定孔６２３を挿通しケース２に螺合するボルトＢ３により取付部６２２Ｃに固定される（図１参照）。

先端部９２は、上流側に傾斜し破砕羽根７２の上流側端刃７２１に近接配置される下流側面９４と、下流側が内側に退くように傾斜し押さえ部材８の外周面８２に近接配置される先端面９５とを備えている。下流側面９４の一端側（主軸３の回転方向（図８では時計方向）とは反対方向側すなわち図８では反時計方向側）の端縁が、破砕羽根７２との間で異物を破砕する下流側切刃９４１となっており、先端面９５の一端側の端縁が、押さえ部材８に付着する異物を除去する側端切刃９５１となっている。
以下、水中ポンプ１の動作を図１を参照して説明する。

〔水中ポンプの動作〕
水中ポンプ１のモータに電力が供給され主軸３が回転すると、この主軸３の回転により、加圧羽根車４、破砕羽根車７、および押さえ部材８が回転する。すると、加圧羽根車４の回転により、破砕機構１０を介して流体がポンプ室２１に吸入される。この際、流体中に含まれる繊維状の異物は、破砕機構１０において、切刃部材９と破砕羽根車７との間、破砕羽根車７とシュラウドリング６との間、破砕羽根車７と格子５との間に挟まれ、十分に微細に破砕された後にポンプ室２１に吸入される。従って、本実施形態では、当該繊維状の異物が加圧羽根車４に絡まることが防止されるので、揚水効率を良好に維持することができる。ポンプ室２１に送られた異物は、加圧羽根車４により加圧され、吐出口２３から図示しない配管へ吐出される。

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

例えば、シュラウドリング６は、前記実施形態では、リング部６１と、リング部６１から上流側に突出する突出部６２とを備え、突出部６２に破砕羽根車７との間で異物を破砕する内刃６２４が形成されていたが、シュラウドリング６は筒状に形成され、その内周面に内刃６２４が形成されていてもよい。

前記実施形態では、切刃部材９は、取付部６２２に固定され、破砕羽根車７と略平行に配置されていたが、切刃部材９は、取付部６２２に固定されていなくともよく、適宜の保持手段によって保持され、破砕羽根車７に対して斜めに当てられていてもよい。

本発明は、水中ポンプに利用できる。

本発明の一実施形態に係る水中ポンプの要部を示す断面図。前記実施形態に係る格子を下方から見た状態を示す斜視図前記実施形態に係るシュラウドリングを下方から見た状態を示す斜視図。前記実施形態に係るシュラウドリングおよび破砕羽根車を示す下面図。前記実施形態に係る破砕羽根車を示す下面図。前記実施形態に係る破砕羽根車の要部を示す側面図。前記実施形態に係る破砕羽根車を示す断面図。前記実施形態に係る切刃部材を上方から見た状態を示す斜視図。

符号の説明

１…水中ポンプ、２…ケース、２２…吸入口、３…主軸、４…加圧羽根車、５…格子、６…シュラウドリング、８…押さえ部材、９…切刃部材、２３…吐出口、５２…貫通孔、７２…破砕羽根、６１…リング部、６２Ａ〜６２Ｃ…突出部、６３…供給路、８２…外周面、６２２Ａ〜６２２Ｃ…取付部、７２１…上流側端刃、７２２…側端刃、７２３…下流側端刃、９５１…側端切刃（切刃）、Ｓ１，Ｓ２…シム。

Claims

吸入口および吐出口を有するケースと、
前記ケースに回転自在に設置されて駆動力発生装置により回転駆動される主軸と、
前記主軸に設けられるとともに、流体を前記吸入口から吸入して前記吐出口から吐出させる加圧羽根車と、
複数の破砕羽根を有して前記主軸における前記加圧羽根車より上流側に設けられた破砕羽根車と、
複数の貫通孔を有するとともに、前記吸入口に設けられて前記流体中の異物を前記破砕羽根の下流側に形成された下流側端刃との間で破砕する格子と、
前記破砕羽根車の外周を囲い前記異物を前記破砕羽根の側端に形成された側端刃との間で破砕するシュラウドリングと、
前記破砕羽根車の上流側に近接して設けられ、前記異物を前記破砕羽根の上流側に形成された上流側端刃との間で破砕する切刃部材とを備えている
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、
前記シュラウドリングは、環状かつ平板状に形成されたリング部と、前記リング部から上流側に突出し前記異物を前記側端刃との間で破砕する複数の突出部とを備え、
前記突出部間からは、前記側端刃が外部に露出している
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、
前記突出部は、前記リング部より径方向外側に突出して前記ケースに取り付けられる取付部を備え、
前記切刃部材の基端部は、前記取付部に固定され、前記切刃部材の先端側は、前記破砕羽根の基端部まで伸びている
ことを特徴とする水中ポンプ。
請求項３に記載の水中ポンプにおいて、
前記主軸の先端には、前記破砕羽根車を押さえる押さえ部材が取り付けられ、
前記押さえ部材の外周面は、上流側に向かうに従って縮径するテーパ状に形成され、
前記切刃部材は、前記外周面に沿って近接する切刃を備えている
ことを特徴とする水中ポンプ。
請求項３または請求項４に記載の水中ポンプにおいて、
前記取付部と前記切刃部材との間には、シムが介装されている
ことを特徴とする水中ポンプ。
請求項１から請求項５のいずれかに記載の水中ポンプにおいて、
前記破砕羽根車は、前記主軸において、前記加圧羽根車の上流側に、前記加圧羽根車とシムを挟んで設けられている
ことを特徴とする水中ポンプ。