JP4978869B2 - 渦巻ポンプ及びポンプユニット - Google Patents

Description

本発明は、船舶のビルジ・バラスト管装置などに使用する渦巻ポンプ及びポンプユニットに係るものである。

［バラスト管装置構成一般］ 一般に貨物船（Cargo Ship）、バラ積み船（Bulk Carrier）、液送船（Tanker）などの運送用船舶は、空荷では喫水が浅く推進器の一部露出に加え船首・尾方向の傾斜すなわちトリム（Trim）が大きく船首部が浮上り、航行安定性を損なうので、船倉下の二重底タンク（Bottom Tank）や舷側タンク（Wing Tank）などによるバラストタンク（Ballast Tank）に注水して航行安定に必要限度の喫水を得ている。

バラストタンクは二重底の中央隔壁で左・右舷に分割され、船倉（Hold）や液槽（Cargo Tank）に合わせ船首・尾方向に横隔壁で数分割され、載荷に合わせ注排水し喫水及びトリムを航行最適状態に調整される。

バラストタンクの注排水に使用の渦巻ポンプは、本船又は岸壁の荷役容量に見合う流量で選定されるので一般に大容量、大口径であり、中・小型船では片吸込形、大型船では両吸込形のものが使用されており、機関室前部或いはポンプ室に設置され、弁類を組合わせ注排水ポンプユニットを構成している。

上述のバラスト系の注排水管に自吸機能を持つビルジ系ポンプの注排水管を接続し、バラスト注排水ポンプの自吸補助（Priming）およびバラストタンク残水吸取り（Stripping）に供している。

ビルジ系のポンプユニットにも、バラスト系と同様の注排水機能を配しており、そのポンプには真空ポンプやエジェクタによる自吸機能を持ち、或は該ポンプの吐出水で駆動のエダクタを追設する場合がある。

［機軸方向］ 補機配置における常識「電動機軸は船首尾方向」は、軸受がすべて転がり軸受の今日では、既に重要補機の横向設置例で支障なく稼働しており見直すべき、すなわち横軸機・縦軸機とも同一の高スラスト耐量且つ遊隙微小の深溝形ボールベアリングが標準装着され、縦軸機の回転子、軸接手（なお、剛結延長軸では羽根車も加え）の全質量によるスラスト荷重に比べれば、横軸機では船体傾斜、動揺加速度によるスラスト荷重は軽小であり機軸横向きは全く問題ない。

ポンプユニット構成において吸引・吐出とも弁類を操作正面に集中配置可能の横軸渦巻ポンプは、その構造上の制約で羽根車が片吸込形に限定され、市販品では口径300mm、流量800m^3／ｈ（船舶では流速3m／sが標準）までであり、大型船のバラスト注排水ポンプでは両吸込形の羽根車を持つ大口径・大容量の縦型渦巻ポンプが使用されポンプユニット構成において弁類が吸引・吐出の面間寸法の両側に分離配置となり操作スペースやユニット配置に制約を受ける。

消防・雑用・ビルジ系（以下、略してビルジ系と呼ぶ）のポンプユニットは、バラスト系の注排水機能に加え、消防・雑用高圧水供給及びビルジ吸引機能を持つため、弁類が多くユニット構成が複雑であり、占有スペースが大きくなる。

本発明においては、既発明「特願2009−089752：電動機と一体型の渦巻ポンプ」（以下、既発明１と呼ぶ）の横軸機を、両吸込形羽根車を内蔵の大容量ポンプに拡張し、且つ片吸込形羽根車内臓のものと共に、特に複数の弁を持つ吸引側配管の取外しなくポンプを開放して軸封シール取替を可能とし、ポンプ容量の制約なく操作正面に弁類集中配置の注排水ポンプユニットを提供する。

［ポンプ構成］ 上述の背景技術及び課題に鑑み、羽根車周りのボリュートの終端直上に上向きの吐出口と、該ボリュートを内包するケーシングの左右両方且つ該吐出口と同一鉛直面内に横向きの吸引口をそれぞれ配し、該羽根車の片吸込形と両吸込形の何れにおいても、該ボリュートの外面に沿い、該吸引口から羽根車吸込口に至る吸引及び該吸引口相互間の通過の両流路を該ケーシング内に形成し、該ケーシングの軸端側に、該ケーシング内部の吸引・通過の両流路を共有し且つ該羽根車の軸端側の吸込口周りのボリュート壁を一体支承する平板蓋形のケーシングカバーを、該ケーシングの軸端側の開口に着脱可能に配し且つ該ケーシングの軸端側解口に向かう保守作業空間を開成し、外部管路との結合の解・脱なく、該作業空間で、該ケーシングの開放・点検、羽根車の脱・着及び軸封シールの取替の保守作業を、該ケーシングの軸端側正面から可能に、片吸込形及び両吸込形横軸渦巻ポンプを構成する。

左右吸引口の芯高はポンプ軸芯より低くして、吸引口面間寸法を短縮且つ口径に見合う流路断面積を採り、芯高差は吸引口径と羽根車吸込口径との和の半分以上として吸引口間直接流（後述の自流注水）の伴流の羽根車への影響をできるだけ避けるのがよい。

軸封シール部には、既発明１のように鍔付スリーブを配し、専用引抜き工具によりメカニカルシールなど環状のシールセットの一括引抜きを可能とし、該シールセットの取替えを容易にする。

ポンプケーシングの軸封シール部と電動機フランジとの空間で、既発明１のように、軸に水切鍔を嵌設し軸封シールからの漏水が軸受に侵入を防止すると共に、該ケーシングに水抜き・点検穴を設ける。

本ポンプの支脚は、上述の既発明１のように、ポンプケーシング、電動機の何れに配してもよいが、大口径配管の構造強度と該ケーシング直下の配管スペース利用を考え、大半の重量を占める電動機の標準支脚を利用するを標準とする。

［バラスト系ポンプユニットの構成］ ポンプケーシングの左右横向きの各吸引口に注排水用弁組｛（Ｖ１）〜（Ｖ４）｝の第一弁（Ｖ１）及び第二弁（Ｖ２）を、上向きの吐出口に絞り弁（Ｖ５）（ポンプ運転注排水に伴う緩開閉に供する）を経てＴ分岐管（以下、特記の他、Ｔ分岐ピースと呼ぶ）を介して第三弁（Ｖ３）及び第四弁（Ｖ４）を、それぞれ該ポンケーシング周りの同一鉛直面（以下、特記の他、ポンプ周りの鉛直面と呼ぶ）に集中配置し、該ポンプの軸端側の空間で、全ての弁操作並びに該ポンプのケーシングの直接開放・点検、羽根車の脱・着及び軸封シールの取替の保守を軽作業で可能にバラスト系ポンプユニットを構成し、第二弁（２）と第三弁（３）を縦姿勢のバラスト注排水管に、第一弁（１）を舷外取水管に、第四弁（４）を舷外排水管にそれぞれ接続してバラスト系の注排水系統を構成し、注排水用弁組の第一弁（１）、第三弁（３）のみを開いてポンプ運転注水（以下、特記の他、ポンプ注水と呼ぶ）を、第二弁（２）及び第四弁（４）のみを開いてポンプ運転排水（以下、特記の他、ポンプ排水と呼ぶ）を、舷外喫水位と船内バラスト水位との落差に応じ、第一弁（Ｖ１）及び第二弁（Ｖ２）のみを開いて該ポンプケーシング内の通過流路を通る落差自流注水（以下、特記の他、自流注水と呼ぶ）を、第三弁（Ｖ３）及び第四弁（Ｖ４）のみを開いて該Ｔ分岐管を通る落差自流排水（以下、特記の他、自流排水と呼ぶ）をそれぞれ可能とするよう注排水系統を構成する。

弁（Ｖ４）には逆止弁を使用し、停電など不時のポンプ停止や弁の誤操作の際に舷外海水など排水先からの逆流を阻止し、弁（Ｖ１）に来る取水管に配した集約ストレーナと相俟って、バラストタンクなどの注排水系を常に清浄に保つ。

該ポンプの吐出口にエルボーなどの短管を介して上述のＴ分岐ピースの間に絞り弁Ｖ５を配し、注排水共にポンプ流量調整及び緩開閉に利用する。

左・右舷バラスト系に個別にポンプすなわち計2台を配し両舷同時注排水するを標準とし、該ポンプユニットの注排水管の間に連絡弁（Ｖ６）を配し、何れか１台のポンプでも左・右舷両系統の注排水を可能とする。

本ポンプユニットの注排水管に、隣接又は近接配置のビルジ系ポンプユニットの注排水管を、関連既発明「2009−138942：船舶のビルジバラスト管装置」（以下、既発明２と呼ぶ）のように、弁（Ｖ７）を介して接続し、ビルジ系ポンプユニットの自吸補助（Priming）、残水吸取（Stripping）及び小流量注排水の各機能を利用する。

本ポンプユニットの注排水管から分岐して、機関室前隣の最後尾バラストタンクの注排水支管・弁を、上述の操作・保守正面で操作可能に配する。

二重底燃料タンク（Bottom Bunker）などの補機配置都合により機関室前中央部に燃料移送ポンプなどの他補機を設置の場合は、何れかのポンプユニットの注排水管から分岐し該ポンプユニットの電動機横の空間に連絡弁（Ｖ６）を介して大径の連絡管を二重底内に下ろし、他方のポンプユニットの注排水管に二重底内で接続することができる。

機関部補機として最大口径・容量の本ポンプユニットに係る弁類・諸管は全てポンプケーシング上及び横の空間を占有し、ポンプセット重量の大半を占める電動機は機関室天井（中段甲板下）に吊具を配して直接吊上可能とする。

なお、バラスト系ポンプユニットは甲板部補機として、例えばバラ積船（Bulk Carrier）の中央（Mid-Ship）の船倉横隔壁の下部ホッパーに形成の二重底上の空所（４FS）内に設置も可能である。

［ビルジ系ポンプユニット構成］ エダクタを挟んでポンプ２台を消防・ビルジポンプとして軸芯平行且つ吸引口芯相互一致の並列に配置し、両ポンプの外向き側吸引口に注排水用弁組｛（Ｖ１）〜（Ｖ４）｝の第一弁（Ｖ１）を、対向側吸引口に第二弁（Ｖ２）を、両ポンプの上向きの吐出口に、対向横向き管端及び複数の上向き管端を持つ多分岐管を左右対称に配し、該横向き管端に第三弁（Ｖ３）を、該上向き管端に第四弁（Ｖ４）をそれぞれ配し、第二弁（Ｖ２）及び第三弁（Ｖ３）を両ポンプに共通且つ縦姿勢の注排水管に接続して、上述のバラスト系ポンプユニットと同様の注排水系統を構成し、該注排水管を船尾タンク（Aft-peak Tank）及び船首タンク（Fore-peak Tank）を含むバラスト系の注排水系統に上述の連絡弁（Ｖ７）を介して接続し、バラスト補助注排水（バラストポンプ自吸補助｛Priming｝を含む）及び残水吸引（Stripping）に供する。

［消防給水系統・ビルジ吸引系統］ 多分岐管の上向き管端に消防弁（Ｖ１１）を配し第一弁（Ｖ１）から舷外取水の消防給水系統を構成し、多分岐管の上向き管端に駆動水弁（Ｖ１２）を、注排水管に自吸水弁（Ｖ１３）をそれぞれ配してエダクタの駆動水口及び吸引口に、吐出口を舷外排水管にそれぞれ接続して該エダクタの自吸系統を構成し、注排水系統及び各ビルジ系統に要する自吸機能を該エダクタに集約し、両ポンプの外向吸引口と弁第一弁（Ｖ１）との間から分岐して直接ビルジ弁（Ｖ８）を配し機関室前部左右舷のそれぞれビルジ溜めからの直接ビルジ吸引に、ポンプケーシング下を通る注排水管から分岐して共通ビルジ弁（Ｖ９）を配し該ビルジ溜めと機関室後部のビルジ溜め及び二重底空所のビルジ（船底溜り水）からの共通ビルジ吸引に、船倉ビルジ弁（Ｖ１０）を配して船倉のビルジ溜めのビルジ吸引にそれぞれ供するビルジ吸引系統をそれぞれ構成する。

弁（Ｖ１）、（Ｖ２）、（Ｖ３）以外は全て逆止弁を使用し、吸引側ではビルジ溜めへの逆流を、吐出側では隣接ポンプからの逆流をそれぞれ防ぎ、取水系の集約ストレーナ及びビルジ吸引系の各端末に配した泥箱（Mud Box）と相俟って、舷外からの海水浮遊異物の侵入と船内異物の排出を防止する。

上述の注排水、消防給水、ビルジ吸引及びエダクタ自吸機能に係る全ての弁及び配管を、両ポンプケーシング周り共通鉛直面及びそれに近接して集中配置し、該ポンプの軸端側すなわちケーシング正面に開成した作業空間において、全ての弁操作並びに、何れの弁・配管の取外しなく、ケーシングカバーの直接開放・点検、羽根車の脱・着及び軸封シールの取替の保守を軽作業で可能に構成する。

本ポンプユニットの上部に被さる弁類は、電動機の吊上げ・横引き空間を採って配置し、機関室天井からの綱取りと近接主構造からの横引きで該ユニット左右に引出し可能とする。

［両吸込形ポンプ］ ケーシングの左右に配した吸引口芯と軸芯が直交し、羽根車の両吸込口に水理上の差異なく流路を形成でき、羽根車の前後側とも同一の遠心流作用に寄与するので、従来標準の羽根車は勿論、ケーシングは従来の縦軸機の軸直角平面上の１方向からの吸引と同様な流路設計を利用可能である。

［片吸込形ポンプ］ 上述の両吸込ポンプと同様に、ポンプケーシングの左右に配した吸引口芯と軸芯が直交し、羽根車の吸込口に水理上の差異なく流路を形成でき、従来標準的な羽根車は勿論、ケーシングは従来の縦軸機の軸直角平面上の１方向からの吸引と同様な流路設計を利用可能である。

両吸込形・片吸込形の何れも、既発明２のバラスト系ポンプユニットにおける吸引口前のT分岐ピースを、本発明の渦巻ポンプにおいてはポンプケーシング内に形成したため、吸引側に係る複数の弁（Ｖ１）、（Ｖ２）との結合を解く関連配管の取外しなく、ポンプのみの開放（ケーシングカバー及び羽根車の取外し）で軸端側から軸封シールの取替えを可能にし且つ吸引側の弁（Ｖ１）、（Ｖ２）と吐出側の弁（Ｖ３）、（Ｖ４）、（Ｖ５）及び注排水管を同一鉛直面内に集中配置してユニット構成を簡潔化し、電動機一体型と相俟って該バラスト系ポンプユニットの基本機能の注排水系を更に省スペース且つ操作・保守スペースを拡大し、保守の省力化を更に向上する。

既発明２のビルジ系ポンプユニットでも同様に、本発明の渦巻ポンプにおいては吸引口前の多分岐管の内の弁（Ｖ１）、（Ｖ２）用２分岐分を、ポンプケーシング内に形成して、注排水系を成す弁（Ｖ１）、（Ｖ２）、（Ｖ３）及び弁（Ｖ４）｛ポンプ直上の弁（Ｖ１１）：消防高圧水供給用の直後に配置｝を、ポンプ軸端側を操作・保守正面とした同一垂直面内の集中配置でユニット構成を簡潔化し、ビルジ吸引の弁（Ｖ８）、（Ｖ９）、（Ｖ１０）に係る配管取外しなくポンプのみの開放で軸封シールの取替えを可能にし且つ操作・保守スペースを拡大し保守の省力化を更に向上する。

渦巻ポンプは羽根車周りのポンピング（Pumping）機能に摺動部を一切持たないので、高頻度のキャビテーションなどの水理的異常現象や砂礫などの異物吸込みなき限りポンプ内部の摩耗はなくほぼ半永久的寿命を持ち、摩耗・損耗は軸封シールと軸受に限定されるが、既発明１の電動機一体型渦巻ポンプでは本発明の両吸込形においても軸端の片持ち比が従来ポンプに比し半減のため、高速回転の安定と軸受荷重の低減から軸受寿命は半永久的に近く、残る軸封シールの保守に注意を集中すればよく、メカニカルシールの如き環状シールの改良により、運転債務が低いビルジ・バラスト管装置のポンプユニットは、喫水線下の湿潤状態で運転する限り、４年毎の定期検査まで無調整稼働可能であるが、不時の不調に対応のため、本発明の２吸引口ポンプケーシングにより、軸封シールの保守・点検を容易にした訳である。

電動機の電気部巻線は材料・工作両面で改良され絶縁の耐久・信頼性が向上し、ほぼ半永久的寿命に至っており、不良発生頻度は頗る低いので、中容量のビルジ系ポンプでは電動機は比較的軽量であり、取外しに横引きを伴っても差支えないものとする。

一般に、運送用船舶のバラスト管装置の海水ポンプは、機関部補機として最大口径・容量（φ250〜500mm、600〜2500m^3／h）であり、特に大型船では機関冷却装置で最大口径・容量の冷却海水ポンプのほぼ２倍の定格流量を有し、本発明の両吸込羽根車をもつ電動機一体型渦巻ポンプを２吸引口として既発明１のポンプに加え、吸引・吐出とも弁類を同一操作正面に集中配置の著しい省スペースと省コストの横軸機による全補機ユニットを、かなりの大型船（１５万トン級以上）においても具現可能となる。

なお、バラスト管装置に接続のビルジ系において、消防の高圧・中流量の片吸込形渦巻ポンプの吸引側多分岐に鑑み２吸引口として簡潔なポンプユニット構成に供すると共に、中・小型船のバラスト系の海水ポンプにも上記と同様に適用可能となる。

機関部補機の比較的大容量の主機潤滑油ポンプは、機関冷却装置のポンプユニット群のひとつとして、従来の歯車ポンプを使用の中型船においても、既発明１の横軸渦巻ポンプを潤滑油ポンプとして使用し、潤滑油サンプタンク（Sump Tank、通常は清浄機で微細異物を除去して充油され、主機被潤滑部には二次ストレーナの漉し油を供給）の液面下に逆止弁を配して該潤滑油ポンプの吸引側を常に充油状態として自吸（Self-Priming）機能を保持した潤滑油供給ユニットを、中・大型船用共に関連既発明「特願2009−089751：船舶の機関冷却装置」（以下、既発明３と呼ぶ）のように高速且つ羽根車部に摺動部を一切持たない横軸渦巻ポンプで構成すれば、大寸の一次ストレーナが不要になり小寸の該ポンプと相俟って著しい省スペースと省コストが得られ（関連参考事項として記載）、機関冷却装置も上述の本発明のビルジ・バラスト系ポンプユニットと共に、全て電動機一体型横軸渦巻ポンプで以って構成可能となる。

機関冷却装置では、片吸込形のポンプ容量範囲（最大φ300ｍｍ、800ｍ^3／ｈ）且つ吸引側は弁1個のためポンプは構造簡潔な単吸引口のもので充分であり、吸引口前の短管（可撓管又はエルボー）取外しは容易且つ隣接ポンプの運転継続のまま該ポンプを開放可能とし、弁群複雑なビルジ系及び大口径のバラスト系ポンプでは２吸引口として複数の弁を装着の吸引配管取外しなくポンプ開放可能とし、長期間無調整使用のメカニカルシールの長寿命化と相俟って軸封シール保守の省力化を促進する。

なお、既発明３のように、機関冷却装置の冷却海水ポンプや主機潤滑油ポンプは異容量又は半容量の常用機2台の並列運転とすれば、片吸込形且つ単吸引口のポンプユニット容量範囲を更に拡張でき、ビルジ・バラスト系に本発明の両吸込形・２吸引口の電動機一体型横軸渦巻ポンプを加えれば、少なくとも１５万重量トン級以上の大型船を含む全船舶に対応でき、機関室の短縮を伴う設計標準化が可能になる。

なお、バラスト系ポンプユニットの占有スペースは、船首尾方向には２肋骨間隔（Frame Space、以下略してFSと記す）程度であるため、バラ積船（Bulk Carrier）の如きホッパー形隔壁の二重底上の梯形状の空所（船首尾方向に４FS）に甲板部補機として設置も可能であり、機関室の省スペースは勿論、バラスト主管となる注排水管は船首尾にほぼ等分されて半長となり、管路損失及び水撃作用は半減するので、経済性、安全性とも好都合である。

ポンプ周りの弁群の切替操作による注排液機能は、液送船（Tanker）の荷役設備なる荷液ポンプ（Cargo Pump）や残液ポンプ（Slopping Pump）にも必要であり、本発明の２吸引口横軸渦巻ポンプ、特に大流量の両吸込形のものは、電動機一体型による省スペースと相俟って、ポンプユニット構成上頗る好都合であり、需要量は大きく期待できる。

なお、陸上一般の施設においても、送・戻両機能を持つ注排水・注排液ポンプ設備に利用すればその省コスト・省スペース及び運転・保守の省力化に頗る有益である。

本発明の両吸込形横軸渦巻ポンプのポンプ部断面を示す側断面図。 本発明の片吸込形横軸渦巻ポンプのポンプ部断面を示す側断面図。 本発明の横軸渦巻ポンプによるバラスト系ポンプユニット（Ａ）の平面図 本発明の横軸渦巻ポンプの正面姿を併せ示すバラスト系ポンプユニット（A）の側断面図 本発明の横軸渦巻ポンプによるバラスト系ポンプユニット（Ｂ）の平面図 本発明の横軸渦巻ポンプによるビルジ系ポンプユニットの平面図。 本発明の横軸渦巻ポンプによるビルジ系ポンプユニットの側断面図。 本発明の横軸渦巻ポンプの正面姿を併せ示すビルジ系ポンプユニットの正面図。 船首尾中央部の隔壁内設置の本発明の横軸渦巻ポンプによるバラスト系ポンプユニットの平面図。 船首尾中央部の隔壁内設置の本発明の横軸渦巻ポンプによるバラスト系ポンプユニットの側断面図。

図面を参照し、本発明の横軸渦巻ポンプ及びポンプユニットを実施例１として、リングメイン方式バラスト管装置に使用の状態で説明する（同一機能の要素は共通の符号で表し、前後左右などの区別の必要に応じ、ｆ、ｒ、ａ、ｂなどの補助記号を付加して示す）。

［両吸込形ポンプ構造］ 図１において、ポンプケーシング１の吐出口７と一体のメインケーシング３を、電動機２の端ブラケット４のフランジ５にボルト６で結合し、メインケーシング３の軸端側にケーシングカバー８をボルト１０で取付ける。

メインケーシング３の下部の手前及び奥（ポンプ軸端側から見て左及び右、以下左右として記載）にそれぞれ吸引口９ａ、９ｂを配して２吸引口形とし、ポンプケーシング１の内部すなわちメインケーシング３及びケーシングカバー８の内部において吸引口９ａ、９ｂ相互間及び羽根車１５の前後の吸込み口１５ｆ、１５ｒに至る流路を、水理上の差異なくポンプ口径Ｄに見合うよう形成する。

電動機軸１１を無継手延長して軸封部１２、羽根車部１３より成るポンプ軸を形成し、メインケーシング３のポンプ軸貫通部に上述の既発明のように鍔付スリーブ２０を配して環状シールセット２２（メカニカルシール）を装着し、該スリーブを特殊工具による一括引抜きにより該シールセット２２を容易に取替可能とし（軸封シール部は既発明１どおりのため詳細図示省略、シールセット２２で代表図示）、羽根車１５は軸１３にキー１４で装着し抑え板１６及びボルト１７で固定し、羽根車１５のボス１５ｂとシールセット２２との間に短スリーブ２２sを配し、羽根車１５の押込みでシールセット２２を所定の長さに設定する。

メインケーシング３及びケーシングカバー８のボリュート部３ｖ及び８ｖの羽根車１５との対向部にライナリング１８を止り嵌めして羽根車１５との対抗面に微小隙間（0.1ｍｍ程度）を与え、羽根車１５の外周１５ｅから吸込口１５ｆ、１５ｒへの還流を抑える。

電動機軸１１には水切鍔３０を配し、軸封シール部１２からの漏水から軸受３３を防水し、メインケーシング３に水抜・点検穴３１を設ける。

ケーシングカバー８は、内部のボリュート部８ｖと一体に形成しボルト１０を緩脱して取外すと、羽根車１５の外周１５ｅより充分広く開放し、軸端１３の抑え板１６を取外して羽根車１５を専用工具で引抜いた上、ケーシング３の軸封部１２のボス１９に嵌入の鍔付スリーブ２０でシールセット２２一括引抜き・取替え可能とする。

軸封部１２のボス１９、鍔付スリーブ２０、シールセット２２の装着姿は、図２の片吸込形のものと同様であり、その詳細は既発明１のとおりのため詳細図示を省略、なお、両吸込形羽根車１５のボス１５bとの間に調整スリーブ２２sを配し、羽根車１５の装着に伴うシールセット２２の押込・圧縮長を所定値に設定する。

ポンプ軸の羽根車部１３はボス長／軸径比が大きいので、既発明１のように、中間部約４０%を非嵌め合い、両側約３０%を異径の嵌め合いとすれば装着強度は十分であり、羽根車着脱における工具押込み・引抜きはボス長の３０%で済み作業容易となる。

両吸込形羽根車のポンプ軸の片持長Ｓｐは、片吸込形の場合より幾分大きくなるが、電動機２の軸受３３、３４の支間Ｓｍとの比Ｓｐ／Ｓｍは0.7程度で市販の縦軸機に比し充分小さく（半分程度）、空気吸込みなどの異常水理現象においても円滑に高速回転（1800〜3600rpm）する。

［片吸込形ポンプ構造］ 図２において、図１と同様に左右に配した２吸引口９a、９bの相互間及び片吸込形羽根車１５の吸込口１５f との流路をメインケーシング３及びケーシングカバー８内に形成の他は、既発明１と同様の構造であり、詳細説明を省略する。

［バラスト系ポンプユニット構成（Ａ）］ 図３、図４において、本発明の渦巻ポンプ１の左右の吸引口９ａ、９ｂに弁Ｖ１、Ｖ２を、吐出し口７の上にエルボー４１とＴ分岐ピース４２との間に弁Ｖ５を、Ｔ分岐ピース４２に弁Ｖ３、Ｖ４を、注排水管４３と共に同一垂直面内に集中配置し、弁Ｖ２、Ｖ３を注排水管４３に、弁Ｖ１を取水管４４に、弁Ｖ４を排水管４５にそれぞれ接続し、ポンプ軸端側すなわちケーシングカバー８側を全弁の操作正面としてポンプユニットの主要部なる注排水系を構成する。

注排水管４３から水平分岐の連絡管４６及び連絡弁Ｖ６を配して2台のポンプユニットを連結し、該連絡管４６から下側に分岐し弁VBを介して二重底内に端末管４７を配し、機関室前の船倉最後部の二重底タンク（Bottom Tank）の端末ベルマウス４８に接続する。

該連絡管４６の上に弁Ｖ７を配し、隣設のビルジ系ポンプユニットの注排水管４９に接続し、上記の弁ＶBと共に、注排水系の弁（Ｖ１）〜（Ｖ５）の操作正面で操作可能とする。

本発明の注排水ポンプユニットは、ポンプ１、注排水弁群（Ｖ１〜Ｖ５）及び注排水管４３が１ＬＳ（ＬＳは縦骨Longitudinal Stiffener Spaceの略で一般にはFrame Spaceにほぼ等しく構造設計される）の中央に管フランジ径と同厚の垂直面内に集中配置し、既発明１より操作・保守スペースが更に広くとり、電動機２が１LS、最後部タンク用注排水弁ＢＶ５が１ＬＳを占有し、船軸方向にはポンプユニット全体で２ＦＳ（ＦＳはFrame Space）を占有し、上述既発明２の実施例１（図２、図３と同様なユニット構成）と同様であり、主機関前の主通路１FS分を加えて計３FS分のスペースを主機関前に与えれば十分であり、従来の船舶の５〜６FS分を取る機関室配置に比し、機関室の短縮と船倉の拡張が可能なことが判る。

本発明の横軸渦巻ポンプにおいて、片吸込形の場合は、図２のように、羽根車１５の吸込口は軸端側の１５ｆのみとなり、メインケーシング３側の構造は既発明１のとおりであり、左右の吸引口９ａ、９ｂ相互間及び羽根車吸込口１５ｒに至る流路を配する他は、ポンプユニットと共に上述と同様である。

片吸込形横軸渦巻ポンプにおいても、本発明の左右吸引口のポンプ構造は容易で中・小型船のバラスト系に適用でき、既発明１における複数弁を持つ吸引配管取外しなくポンプの直接開放は保守上頗る好都合である。

以上、バラスト系ポンプユニットの機関室前部中央配置における標準的な姿を説明したが、船底燃料タンク（Bottom Bunker）都合による該中央部に燃料移送ポンプや、国際条約によるバラスト水規制に対応のため塩素酸発生機などの設置スペースが必要の際は、既発明２の実施例１の図１７のように２組のポンプユニットを各舷側に寄せて二重底上板TTP中央部を空けることができる。

［左・右舷分割配置］ 図８において、既発明２のように、機関室前部中央に燃料移送ポンプユニットやバラスト水滅菌装置など、他補機５２を設置のため、バラストポンプユニットを左右舷に分割配置の場合は、何れか一方（例えば左舷側）のポンプユニットの注排水管４３から二重底上で分岐して連絡管４６に連絡弁Ｖ６を、二重底内に連絡管４６ｂをそれぞれ配し、他方（例えば右舷側）のポンプユニットの注排水管４３ｂに二重底内で接続し、或は、該連絡弁Ｖ６から二重底内に下ろしエルボーで船倉下の船底タンク（Bottom Tank）内に該連絡管４６ｂを通すこともできる（図示省略）。

図面を参照し、本発明の横軸渦巻ポンプ及びポンプユニットを実施例２として、ビルジ系ポンプユニットに応用の状態で説明する（同一機能の要素は共通の符号で表し、前後左右などの区別の必要に応じ、ｆ、ｒ、ａ、ｂなどの補助記号を付加して示す）。

［ポンプ構造］ ビルジ系ポンプは前述の図２に示す片吸込形２吸引口の横軸渦巻ポンプで、中・小型船のバラスト系ポンプと同様の構造であるが、消防・雑用の高圧仕様とビルジ吸引機能が付加され、羽根車が大径・薄形となる。

［ポンプユニット機能］ ビルジ系ポンプユニットは、ポンプ２台で１ユニットに構成し、消防及び雑用（甲板・揚錨洗浄など）に高圧水（揚程50〜75ｍ）を供給且つ船内ビルジ吸引及びバラスト系ポンプの自吸補助（Priming）及び残水吸取（Stripping）並びに船首・尾タンクの注排水の多機能を持つので弁群は複雑である。

［ポンプユニット構成］ 図６、図７、図８において、２台のポンプ１の各２吸引口９a、９bの内の対向吸引口９ｂに弁Ｖ２、外向吸引口９aに弁Ｖ１を、吐出口７の上の多分岐管を経て弁Ｖ４をそれぞれ配し、弁Ｖ２、Ｖ３を共通の注排水管４９に、弁Ｖ１を取水管４４に、弁Ｖ４（逆止弁）を排水管４５にそれぞれ接続してポンプユニットの注排水系を成す。

［注排水管］ ２台のポンプ１の内向吸引口９ｂに配した弁Ｖ２、吐出口７の上の多分岐管に配した弁Ｖ３を経て同一垂直面内で注排水管４９でポンプ１の直下に下りて分岐し、左舷側は船尾タンクAPTに右舷側はバラスト系ポンプユニットの注排水管４３に至る。

［ビルジ吸引系］ 上記の外向吸引口９aに弁Ｖ１用分岐ピースを介してポンプ１毎に逆止弁Ｖ８を配し、機関室前部両舷のビルジ溜めBW(P)、BW(S)の直接ビルジ管にそれぞれ接続し、ポンプ１直下の注排水管４９に逆止弁Ｖ９を配し、該ビルジ溜めBW(P)、BW(S)、機関室後部のビルジ溜めBW(A)及び二重底内空所Vdの共通ビルジ管に、逆止弁Ｖ１０を配し船倉ビルジ管に接続し、船内ビルジ吸引系を成す。

［吐出系］ ポンプ１の各吐出口７の上の多分岐管に配した逆止弁Ｖ１１を介して消防管に、逆止弁Ｖ１２を介してエダクタ４０の駆動水口にそれぞれ接続し、上述の逆止弁Ｖ４と共にポンプ１の吐出系を成す。

［エダクタ系］ 注排水管４９の奥側分岐管に逆止弁１３を配してエダクタ４０の吸引口に接続し、エダクタ４０の出口を排水管４５に接続し上記の逆止弁Ｖ１２と共にエダクタ４０のビルジ吸引・排出系を成し、なお、エダクタ４０の駆動水管に逆止弁１４を介して圧縮空気源に接続し（詳細図示省略）エジェクタ作動を可能とする。

［ビルジ系機能の集約化］ 以上は既発明２の実施例１の図１３に示す別案と同様の諸管系統のものであり、弁Ｖ９による共通ビルジ、弁Ｖ１０による船倉ビルジ、注排水管４９によるバラスト系ポンプの自吸補助（Priming）、残水吸取（Stripping）の諸機能は負圧吸引や空気吸込みにおいても安定作動するエダクタ４０に集約して、ポンプ１は常に喫水線下で駆動水供給の安定運転で軸封シール損耗を防いで保守容易とし、直接ビルジは緊急吸引を考慮し、左右のポンプ１に個別の弁Ｖ８で以ってポンプ排水及びエダクタ排水の両機能を持たせる。

［省スペース・配置合理化］ ポンプ１の２吸引口により、既発明２における吸引口前の弁配置が簡潔になりポンプユニット占有スペースがほぼ２FS分に収まり、ケーシングカバー８の開放スペースがほぼ１FS分採れ、ポンプユニットの各端末の向きは両舷方向の配管の整合と相俟って機関室配置が合理化され、設計標準化に資するものである。

図面を参照し、本発明の横軸渦巻ポンプ及びポンプユニットを実施例３として、バラスト系ポンプユニットを、バラ積船（Bulk Carrier）の如き、ホッパー形の隔壁内の二重底上の梯形状の空所に設置の実施可能性について図面を参照し説明する（同一機能の要素は共通の符号で表し、前後左右などの区別の必要に応じ、ｆ、ｒ、ａ、ｂなどの補助記号を付加して示す）。

［船倉隔壁内配置］ バラスト系は荷役に伴い稼働する甲板部補機として取扱いも可能であり、船倉の中央すなわち船体のほぼ船首尾中央の隔壁内空所に設置の場合を考える。

図９、図１０において、船倉下部ホッパー隔壁WBHより成る二重底上の４FSの空所に、本発明のバラストポンプユニットの設置の場合は、取水管４４を一旦二重底内に下ろしてホッパー隔壁WBHの補剛材WSとの干渉を避け、取水管４４ｂでポンプ１下付近を通って注排水管４３の肋骨間の舷側の縦骨間で二重底TTP上に立上げストレーナ５３及び取水弁Ｖ１を経て海水箱５４に接続し、該海水箱５３の上に排水管４５を導き排水弁Ｖ４（逆止弁）を配し、喫水との落差に応じ自流注排水及びポンプ注排水が可能且つ海水箱５４と共にストレーナ５３の逆洗を可能とし、バラスト系タンク・管路を常に清浄に保つ。

ビルジ系の注排水管４９を弁Ｖ７を介して接続し、ポンプ排水時の自吸補助（Priming）及び残水吸出し（Stripping）を可能とする。

なお、船首尾間の中央部は空荷時のトリムにより喫水がかなり浅くなるので、海水箱５４の取水口は船底TBPに配するなどを配慮し、港湾内での空槽喫水ではビルジ系ポンプユニットで船首タンクFPTに注水して取水口上の喫水を上げればよい。

図６において、機関室の集約ストレーナ１０３は、ビルジ系ポンプ１の取水管４４の代りにバラスト系用分岐管１０５に接続し、ビルジ系ポンプ１で海水箱１０１と共に逆洗可能とし、取水支弁１０６を経た連絡管１０７を既発明３の機関冷却装置の取水管とする。

これにより、バラスト系注排水管４３は前後半長で管路損失及び水撃作用が半減し、機関室前部中央は他補機設置可能となり、頗る好都合である。

１ ポンプ部、ポンプケーシング ２ 電動機
３ メインケーシング ４ 端ブラケット
３v ボリュート部
５ フランジ ６ ボルト
７ 吐出口 ８ ケーシングカバー
８v ボリュート部
９ 吸引口 ９ａ、９ｂ 左・右吸引口
１０ ボルト １１ 電動機軸
１２ 軸封部 １３ 羽根車部
１４ キー １５ 羽根車
１５ｆ １５ｒ 羽根車吸込口 １５ｅ 羽根車外周
１６ 抑え板 １7 ボルト
１８ ライナリング １９ 軸封部ボス
２０ 鍔付スリーブ ２２s 短スリーブ
２１ 欠番 ２２ 軸封シールセット、メカニカルシール
Ｓｍ 電動機軸受支間 Ｓｐ 片持長
Ｌｍ 電動機長 Ｌｐ ポンプ長
Ｌｈ 水平面間寸法 Ｌｖ 垂直面間寸法
Ｌ ポンプセット全長
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ 注排水弁 Ｖ５ 絞り弁
Ｖ６ 連絡弁 Ｖ７ 弁
ＶＢ５ 支弁 ２３〜２５ 欠番
２６ 軸封水管 ２７ 小フィルタ
２８、２９ 欠番
３０ 水切鍔 ３１ 水抜き・点検穴
３２ 固定子枠 ３３、３４ 軸受
３５ 電動機端子箱 ３６ 電動機吊環
３７ 電動機支脚 ３８ 電動機支台
３９ 欠番
４０ エダクタ ４１ エルボー
４２ Ｔ分岐ピース ４３ 注排水管、バラスト系注排水管
４３ｂ 注排水管（二重底内） ４３u 注排水管低所
４４ｂ 取水管 ４６ 連絡管（二重底内）
４４ 取水管 ４５ 排水管
４６ 連絡管 ４７ 端末管
４８ 端末ベルマウス ４９ 注排水管、ビルジ系注排水管
101 海水箱 102 取水元弁
103 集約ストレーナ 104 バラスト系ポンプユニット
105 取水管 106 取水支弁
107 連絡管 108 ビルジ系ポンプユニット
109 機関冷却装置
５０ 多分岐管 501 対向分岐管
502、503、504 上向き分岐管 ５１ T分岐ピース
５２ 他補機 ５３ すトレーナ
５４ 海水箱
FR 肋骨 CL 船軸
FS 肋骨間隔 LS 縦骨、縦骨間隔
TTP 二重底上板 FLR 通路床
WBH 横隔壁 MBH 中央隔壁
TBP 船底板

Claims (3)

1. 駆動軸の軸端に羽根車を配した横軸ポンプにおいて、
   該羽根車周りのボリュートの終端直上に上向きの吐出口と、該ボリュートを内包するケーシングの左右両方且つ該吐出口と同一鉛直面内に横向きの吸引口をそれぞれ配し、羽根車の片吸込形と両吸込形の何れにおいても、各吸引口から該羽根車の吸込口に至る吸引流路及び該吸引口相互間の通過流路を、該ボリュート壁に沿って該ケーシング内に共通に形成し、
   該ケーシング内の吸引・通過の両流路を共有し且つ該羽根車の軸端側の吸込口周りのボリュート壁を一体支承する平板蓋形のケーシングカバーを構成して、該ケーシングの軸端側開口に着脱可能に配し且つ該ケーシングの軸端側開口に向かう保守作業空間を開成し、
   該吸引口及び該吐出口と外部管路との結合の緩・脱なく、該保守作業空間で、該ケーシングの開放・点検、該羽根車の脱・着及び軸封シールの取替の保守作業を可能に構成した、片吸込形及び両吸込形横軸の渦巻ポンプ。
2. 請求項1の渦巻ポンプの左右の吸引口に、注排水用弁組｛（Ｖ１）〜（Ｖ４）｝の第一弁（Ｖ１）及び第二弁（Ｖ２）を、上向きの吐出口に絞り弁（Ｖ５）を経てＴ分岐管を介し第三弁（Ｖ３）及び第四弁（Ｖ４）をそれぞれ配し、第二弁（Ｖ２）と第三弁（Ｖ３）を縦姿勢の注排水管に、第一弁（Ｖ１）を舷外取水管に、第四弁（Ｖ４）を舷外排水管にそれぞれ接続し、絞り弁（Ｖ５）をポンプ運転注排水に伴う流量調整及び緩開閉に供し、該注排水用弁組の第一弁（Ｖ１）及び第三弁（Ｖ３）のみを開いてポンプ運転注水を、第二弁（Ｖ２）及び第四弁（Ｖ４）のみを開いてポンプ運転排水を、舷外喫水位と船内バラスト水位との落差により、第一弁（Ｖ１）及び第二弁（Ｖ２）のみを開いて該ポンプのケーシング内の通過流路を通る落差自流注水を、第三弁（Ｖ３）及び第四弁（Ｖ４）のみを開いて該Ｔ分岐管を通る落差自流排水を、それぞれ可能にバラスト注排水系統を構成し、該注排水系統の全ての弁及び配管を該ポンプのケーシング周りの鉛直面内に集中配置し、該ポンプの軸端側に開成した作業空間において、全ての弁の操作並びに該ポンプの開放・点検、羽根車の脱着及び軸封シールの取替の保守を、それぞれ軽作業で可能に構成したことを特徴とするバラスト系ポンプユニット。
3. エダクタを挟んで請求項1の渦巻ポンプ2台を消防・ビルジポンプとして、両ポンプの軸芯が並行且つ吸引口芯が相互一致の並列に配置し、両ポンプの外向き側の吸引口に注排水用弁組｛（Ｖ１）〜（Ｖ４）｝の第一弁（Ｖ１）を、対向側の吸引口に第二弁（Ｖ２）を、両ポンプの上向きの吐出口に対向横向き管端及び複数の上向き管端をそれぞれ持つ多分岐管を左右対称に配し、該対向横向き管端に第三弁（Ｖ３）を、該上向き管端に第四弁（Ｖ４）をそれぞれ配し、第二弁（Ｖ２）及び第三弁（Ｖ３）を両ポンプに共通且つ縦姿勢の注排水管に、第一弁（Ｖ１）を舷外取水管に、第四弁（Ｖ４）を舷外排水管にそれぞれ接続して、該多分岐管の上向き管端に消防弁（Ｖ１１）を配して消防給水に供し、両ポンプの前記注排水管から分岐して共通ビルジ弁（Ｖ９）及び船倉ビルジ弁（Ｖ１０）を配し機関室各部に共通及び船倉のそれぞれのビルジ吸引に、両ポンプの外向き吸引口と第一弁（Ｖ１）との間から分岐して直接ビルジ弁（Ｖ８）を配し、機関室両舷のビルジ溜めからの直接ビルジ吸引に、それぞれ供するビルジ系統を構成し、該多分岐管の上向き管端に駆動水弁（Ｖ１２）を、該注排水管に自吸水弁（Ｖ１３）をそれぞれ配して、エダクタの駆動水口及び自吸水口にそれぞれ接続し且つエダクタの吐出口を舷外排水管に接続して自吸系統を構成し、並列配置の両ポンプのケーシング周りの共通鉛直面及びそれに近接して注排水、消防給水、各々ビルジ吸引及びエダクタ自吸機能に係る全ての弁及び配管を集中配置し、両ポンプの軸端側に開成した作業空間において、全ての弁の操作並びにケーシングの開放・点検、羽根車の脱着及び軸封シール取替の保守を軽作業で、それぞれ可能に構成したビルジ系ポンプユニットと、請求項２に記載のバラスト系ポンプユニットにおいて絞り弁（Ｖ５）を削除した構成のバラスト系ポンプユニットとを有し、前記注排水管の下端で分岐して、船尾タンク及び請求項２に記載のバラスト注排水管にそれぞれ接続し、船尾タンク注排水、バラスト補助注排水及び残水吸引に供することによって、ビルジ・バラストの両注排水系統及び各ビルジ系統に必要な自吸機能を該エダクタに集約したことを特徴とするビルジ系ポンプユニット。

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