JP5371809B2 - 立軸ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ポンプが水没しても運転が可能とした立軸ポンプに関するものである。

ポンプ機場に設置される立軸ポンプの従来の構造の一例を図５および図６を参照して簡単に説明する。図５は、従来の立軸ポンプの全体構成図である。図６は、図５に示す立軸ポンプの外部軸受部の詳細断面図である。

図５および図６において、立軸ポンプ１０の吐出エルボ１２の外壁に軸受台１４が配設され、この軸受台１４の上に外部軸受ケーシング１６が配設される。吐出エルボ１２の外壁を貫通してポンプ軸１８が上方に突出し、外部軸受ケーシング１６に挿通されて、この外部軸受ケーシング１６内に配設されたラジアル軸受２０およびスラスト軸受２２により軸支される。さらに、ポンプ軸１８の上部は、連結軸２４を介して原動機２６の出力軸２８に適宜に駆動連結される。また、ポンプ軸１８は、吐出エルボ１２の外壁にメカニカルシール３０で水密的に軸封されて貫通する。さらに、ポンプ軸１８の下部には、羽根車３２が配設される。そして、外部軸受ケーシング１６から上方に突出したポンプ軸１８には、冷却ファン３４が配設される。さらに、冷却ファン３４および外部軸受ケーシング１６の側方全外周を覆うように筒状カバー３６が設けられる。この筒状カバー３６は、上方が開口３６ａされるとともに下部に排気孔３６ｂが設けられ、ポンプ軸１８の回転に伴い冷却ファン３４が回転されると、筒状カバー３６内に上方の開口３６ａから大気が流入し下部の排気口３６ｂから排出される。もって、筒状カバー３６内の大気の流動により外部軸受ケーシング１６およびその内部に配設されたラジアル軸受２０やスラスト軸受２２が冷却される。なお、外部軸受ケーシング１６には、外周壁にフィン１６ａ、１６ａ…が放射状に多数突設されていて、大気の流動により効率的に外部軸受けケーシング１６が冷却されるように構成されている。

かかる従来の立軸ポンプの構造の一例が、特許第４０９８５４８号公報（特許文献１）に示されている。
特許第４０９８５４８号公報

上記した従来の構造の立軸ポンプ１０は、大気中で使用されることを前提にして設計されている。そこで、急激な集中豪雨等によりポンプ機場が冠水し、水位が上昇して立軸ポンプ１０が水没するような非常事態が発生すると、外部軸受ケーシング１６内に水が侵入し、ラジアル軸受２０およびスラスト軸受２２が水に浸って、立軸ポンプ１０の運転が不可能となる。そこで、外部軸受ケーシング１６が冠水しないように、ポンプ軸１８の高い位置に外部軸受ケーシング１６を配設したり、水に浸っても使用可能なラジアル軸受２０およびスラスト軸受２２を使用するなどの対策が考えられるが、構造が複雑となったり設備費が高価なものとなる等の問題がある。

本発明は、上述のごとき従来構造の立軸ポンプに鑑みてなされたもので、ポンプ機場が冠水して、立軸ポンプの外部軸受ケーシングが水没する高さまで水位が上昇しても、その水位が冠水設定水位を越えなければ、運転が継続できるようにした立軸ポンプを提供することを目的とする。

本発明は上述のごとき問題点を解決するためになされたもので、本発明の立軸ポンプは、吐出エルボの外壁をポンプ軸が上方に貫通突出し、前記吐出エルボの外壁に設けた軸受台の上に外部軸受ケーシングを固定配設し、前記ポンプ軸を前記外部軸受ケーシングを貫通させ、前記外部軸受ケーシング内に配設された軸受で前記ポンプ軸を軸支する立軸ポンプにおいて、前記ポンプ軸に冷却ファンを配設し、前記吐出エルボから突出した前記ポンプ軸を前記吐出エルボから水没時の冠水設定水位より上方まで水密的に覆いその上部が大気に連通するように空間部を形成し、前記空間部の下部を連通路の一端に連通し、前記連通路の他端を前記冠水設定水位よりも上方で大気に連通し、前記ポンプ軸の回転に伴い前記冷却ファンにより前記空間部内の大気を流動させて前記外部軸受ケーシングおよび前記軸受を冷却するように構成されている。

そして、前記ポンプ軸を覆って二重筒状部材を配設し、前記二重筒状部材の内側筒体の内部が前記空間部を形成し、前記二重筒状部材の内側筒体と外側筒体の間が前記連通路を形成するように構成しても良い。

また、前記ポンプ軸を覆って筒状部材を配設し、前記筒状部材の内部が前記空間部を形成し、前記筒状部材の下部に一端を連通させたパイプが前記連通路を形成するように構成することもできる。

さらに、前記外部軸受ケーシングから上方に突出した前記ポンプ軸に、前記冷却ファンを配設して構成しても良い。

また、前記吐出エルボから上方に突出し前記外部軸受ケーシングに挿通されるまでの間の前記ポンプ軸に、前記冷却ファンを配設して構成しても良い。

そしてさらに、前記二重筒状部材の内側筒体と外側筒体の間で形成した前記連通路が吸気流路となり、前記二重筒状部材の内側筒体の内部に形成した前記空間部が排気流路となるように、前記冷却ファンを前記ポンプ軸に配設して構成することも可能である。

請求項１記載の立軸ポンプにあっては、吐出エルボから上方に突出したポンプ軸を、吐出エルボから水没時の冠水設定水位より上方まで水密的に覆いその上部が大気に連通するように空間部を形成し、空間部の下部を連通路の一端に連通し、連通路の他端を冠水設定水位よりも上方で大気に連通しているので、ポンプ揚水機場が冠水して立軸ポンプの外部軸受ケーシングが水没する高さまで水位が上昇しても、その水位が冠水設定水位を越えなければ、外部軸受ケーシングとその内部に配設したラジアル軸受とスラスト軸受および冷却ファンが水に浸かるようなことがなく、運転を継続することができる。もって、急激な集中豪雨等による水位が上昇した際における信頼度が高いものである。また、簡単な構造で軸受等の水没が防止されており、設備費が安価である。

請求項６記載の立軸ポンプにあっては、二重筒状部材の内側筒体と外側筒体の間で形成した連通路が吸気流路となるようにしたので、二重筒状部材の外側にある水で連通路を通過する吸気が冷却され、この冷却された大気で外部軸受ケーシング等が冷却されるので、冷却効果が高い。

以下、本発明の第１実施例を図１を参照して説明する。図１は、本発明の立軸ポンプの第１実施例の外部軸受部の詳細断面図である。図１において、図５および図６に記載の部材と同じ若しくは均等な部材には、同じ符号を付けて、重複する説明を省略する。

図１において、立軸ポンプ１０の吐出エルボ１２の外壁に軸受台４４が配設され、この軸受台４４の上に外部軸受ケーシング１６が配設される。軸受台４４は、吐出エルボ１２との接合部が水密的に接合され、また軸受台４４の側壁に設けられた作業用開口部４４ａが蓋体４２により水密的に閉塞されている。そして、従来技術と同様に、吐出エルボ１２の外壁を貫通してポンプ軸１８が上方に突出し、外部軸受ケーシング１６に挿通されて、この外部軸受ケーシング１６内に配設されたラジアル軸受２０およびスラスト軸受２２により軸支される。さらに、ポンプ軸１８の上部は、連結軸２４を介して原動機２６の出力軸２８に適宜に駆動連結されている。また、ポンプ軸１８は、吐出エルボ１２の外壁にメカニカルシール３０で水密的に軸封されて貫通する。さらに、ポンプ軸１８の下部には、羽根車３２が配設される。そして、外部軸受ケーシング１６を上方に突出したポンプ軸１８には、冷却ファン３４が配設される。

そして、冷却ファン３４および外部軸受ケーシング１６の側方全外周を覆うように二重筒状部材４６が設けられる。この二重筒状部材４６の上端部は、冠水設定水位ＷＬよりも上方まで立ち上げられて大気に開口されている。また、二重筒状部材４６の外側筒体４６ａの下端部が軸受台４４の上端部に水密的に接合され、この外側筒体４６ａ内および軸受台４４内に外部から水が侵入できない水密構造とされる。さらに、二重筒状部材４６の内側筒体４６ｂの下端部には開口部４６ｃ、４６ｃ…が複数穿設されていて、外側筒体４６ａと内側筒体４６ｂの間に形成される連通路と内側筒体４６ｂ内の空間部が連通するようになされる。ポンプ軸１８の回転に伴い冷却ファン３４が回転されると、冷却ファン３４は、内側筒体４６ｂ内の空間部内の大気を図１で下方に向けて流動させる。なお、特許文献１の従来技術と同様に、外部軸受ケーシング１６には、外周壁にフィン１６ａ、１６ａ…が放射状に多数突設されている。

かかる構成からなる第１実施例の立軸ポンプ１０にあっては、ポンプ軸１８の回転に伴い冷却ファン３４が回転されると、冷却ファン３４により二重筒状部材４６の内側筒体４６ｂ内の空間部に上方から大気が吸引され、外部軸受ケーシング１６に吹き付けられてこれを冷却し、開口部４６ｃ、４６ｃ…を通過して連通路としての外側筒体４６ａと内側筒体４６ｂの間を図１で上方に向けて流動し、上方から大気に排出される。ここで、二重筒状部材４６が、冠水設定水位ＷＬよりも上方まで立ち上げられているので、立軸ポンプ１０が水没しても、水位が冠水設定水位ＷＬを越えなければ、外部軸受ケーシング１６およびラジアル軸受２０とスラスト軸受２２が水に浸かるようなことがなく、立軸ポンプ１０の運転を継続することができる。

上述の第１実施例の構造にあっては、二重筒状部材４６を設けて、水位が冠水設定水位ＷＬを越えなければ、二重筒状部材４６内および軸受台４４内に水が侵入しないようにすることで、ラジアル軸受２０およびスラスト軸受２２が水に浸かるのを防止でき、その構造が比較的に簡単である。そこで、ラジアル軸受２０およびスラスト軸受２２に水に浸かっても使用が可能な特殊で高価は軸受を必要としない。もって、設備費が安価なものとなる。

次に、本発明の第２実施例を図２を参照して説明する。図２は、本発明の立軸ポンプの第２実施例の外部軸受部の詳細断面図である。図２において、図１と図５および図６に記載の部材と同じ若しくは均等な部材には、同じ符号を付けて、重複する説明を省略する。

図２に示す第２実施例において、図１に示す第１実施例と相違するところは、冷却ファン３４に換えて、羽根の向きが逆に形成された冷却ファン４８を取り付けたことにある。そこで、第２実施例にあっては、ポンプ軸１８の回転に伴い冷却ファン４８が回転されると、冷却ファン４８により二重筒状部材４６の連通路としての外側筒体４６ａと内側筒体４６ｂの間に上方から大気が吸引され、開口部４６ｃ、４６ｃ…を通過して外部軸受ケーシング１６に下側方から吹き付けられてこれを冷却し、内側筒体４６ｂ内の空間部を上方に向けて流動して上部から大気に排出される。

この第２実施例にあっては、立軸ポンプ１０が水没した状態では、二重筒状部材４６の外側に水があり、その水により外側筒体４６ａと内側筒体４の間の連通路を流動する大気が冷却され、外部軸受ケーシング１６を冷却する効果が高い。この第２実施例にあっては、第１実施例と同様に、水位が冠水設定水位ＷＬを越えなければ、二重筒状部材４６内および軸受台４４内に水が侵入することがなく、立軸ポンプ１０の運転を継続することができる。

さらに、本発明の第３実施例を図３を参照して説明する。図３は、本発明の立軸ポンプの第３実施例の外部軸受部の詳細断面図である。図３において、図１と図２と図５および図６に記載の部材と同じ若しくは均等な部材には、同じ符号を付けて、重複する説明を省略する。

図３に示す第３実施例において、図１に示す第１実施例と相違するところは、冷却ファン３４に換えて、羽根の向きが逆に形成された冷却ファン４８が、吐出エルボ１２から上方に突出し外部軸受ケーシング１６に挿通されるまでの間のポンプ軸１８に配設されたことにある。そして、冷却ファン４８を遊嵌させてその外側周囲を囲むように円筒状ガイド５０が外部軸受ケーシング１６の底部から下方に向けて配設される。外部軸受ケーシング１６の底の周縁部分で二重円筒状部材４６の内側筒体４６ｂ内の空間部に臨んでしかも円筒状ガイド５０の内側に第１連通孔５２、５２…が複数穿設され、また外側筒体４６ａと内側筒体４６ｂの間で形成された連通路に臨んでしかも円筒状ガイド５０の外側に第２連通孔５４、５４…が複数穿設される。かかる構成の第３実施例にあっては、ポンプ軸１８の回転に伴い冷却ファン４８が回転されると、冷却ファン４８により二重筒状部材４６の連通路としての外側筒体４６ａと内側筒体４６ｂの間に上方から大気が吸引され、第２連通孔５４、５４…を通過して軸受台４４内に入り、第１連通孔５２、５２…を通過して内側筒体４６ｂ内の外部軸受ケーシング１６のフィン１６ａ、１６ａ…を冷却して、内側筒体４６ｂ内の空間部を上方に向けて流動して上部から大気に排出される。ここで、円筒状ガイド５０は、二重筒状部材４６の外側筒体４６ａと内側筒体４６ｂの間の連通路から冷却ファン４８に大気の流入をガイドするものである。

この第３実施例にあっても、第２実施例と同様に、立軸ポンプ１０が水没した状態では、二重筒状部材４６の外側に水があり、その水により外側筒体４６ａと内側筒体４の間の連通路を流動する大気が冷却され、外部軸受ケーシング１６を冷却する効果が高い。さらに、軸受台４４内を流動する大気は吐出エルボ１６の外壁によっても冷却がなされ、第２実施例以上に外部軸受ケーシング１６を冷却する効果が高い。そして、第３実施例にあっても、第１実施例および第２実施例と同様に、水位が冠水設定水位ＷＬを越えなければ、二重筒状部材４６内および軸受台４４内に水が侵入することがなく、立軸ポンプ１０の運転を継続することができる。

そしてさらに、本発明の第４実施例を図４を参照して説明する。図４は、本発明の立軸ポンプの第４実施例の外部軸受部の詳細断面図である。図４において、図１ないし図３と図５および図６に記載の部材と同じ若しくは均等な部材には、同じ符号を付けて、重複する説明を省略する。

図４に示す第４実施例において、図１に示す第１実施例と相違するところは、二重筒状部材４６に換えて、冷却ファン３４および外部軸受ケーシング１６の側方全外周を覆うように一重の筒状部材５６が配設されている。この筒状部材５６の上端部は、冠水設定水位ＷＬよりも上方まで立ち上げられて大気に開口されている。また、筒状部材５６の下端部が軸受台４４の上端部に水密的に接合され、この筒状部材５６内および軸受台４４内に外側から水が侵入できない水密構造とされる。さらに、筒状部材５６の下端部には連通口５６ａ、５６ａ…が複数穿設されていて、これらの連通口５６ａ、５６ａ…を囲むようにして筒状部材５６の外側全周に連通流路５８が配設され、この連通流路５８に連通路としてのパイプ６０の一端が開口されている。このパイプ６０の他端は、冠水設定水位ＷＬよりも上方まで立ち上げられて大気に開口されている。なお、筒状部材５６と軸受台４４と連通流路５８およびパイプ６０は、外側から水が侵入しないような水密構造でそれぞれに接合されていることは勿論である。

この第４実施例にあっては、ポンプ軸１８の回転に伴い冷却ファン３４が回転されると、冷却ファン３４により筒状部材５６内の空間部に上方から大気が吸引され、外部軸受ケーシング１６を冷却し、連通口５６ａ、５６ａ…を通過して連通流路５８に流入し、さらに連通路としてのパイプ６０内を上方に向けて流動して上部から大気に排出される。ここで、第４実施例にあっても、第１実施例と同様に、水位が冠水設定水位ＷＬを越えなければ、筒状部材５６内および軸受台４４内に水が侵入することがなく、立軸ポンプ１０の運転を継続することができる。

なお、上記実施例にあっては、二重筒状部材４６および筒状部材５６は、円筒状であっても良いが、他の断面形状であっても良い。そして、二重筒状部材４６および筒状部材５６は、軸方向に２分割された例えば半円筒の部材を適宜に接合しても良く、また長さ方向で分割した部材を適宜に接合しても良い。さらに、二重筒状部材４６にあっては、外側筒体４６ａと内側筒体４６ｂを一体で形成しても良いが、径の異なる２本の筒状部材を適宜に組み合わせて形成しても良い。また、吐出エルボ１２に対して、軸受台４４と外部軸受ケーシング１６をそれぞれに別体で形成したものを適宜に配設しても良いが、吐出エルボ１２と軸受台４４を一体で形成しても良く、軸受台４４と外部軸受ケーシング１６を一体で形成しても良く、さらには吐出エルボ１２に軸受台４４と外部軸受ケーシング１６を一体で形成しても良い。そしてまた、外部軸受ケーシング１６内に配設される軸受は、ラジアル軸受２０およびスラスト軸受２２に限られず、ポンプ軸１８を軸支する軸受であれば、如何なる構造の軸受であっても良いことは、容易に理解されるであろう。

本発明の立軸ポンプの第１実施例の外部軸受部の詳細断面図である。 本発明の立軸ポンプの第２実施例の外部軸受部の詳細断面図である。 本発明の立軸ポンプの第３実施例の外部軸受部の詳細断面図である。 本発明の立軸ポンプの第４実施例の外部軸受部の詳細断面図である。 従来の立軸ポンプの全体構成図である。 図５に示す従来の立軸ポンプの外部軸受部の詳細断面図である。

１０ 立軸ポンプ
１２ 吐出エルボ
１４、４４ 軸受台
１６ 外部軸受ケーシング
１６ａ フィン
１８ ポンプ軸
２０ ラジアル軸受
２２ スラスト軸受
２４ 連結軸
２６ 原動機
２８ 出力軸
３０ メカニカルシール
３２ 羽根車
３４、４８ 冷却ファン
３６ 筒状カバー
３６ａ 開口
３６ｂ 排気孔
４２ 蓋体
４４ａ 作業用開口部
４６ 二重筒状部材
４６ａ 外側筒体
４６ｂ 内側筒体
４６ｃ 開口部
５０ 円筒状ガイド
５２ 第１連通孔
５４ 第２連通孔
５６ 筒状部材
５６ａ 連通口
５８ 連通流路
６０ パイプ
ＷＬ 冠水設定水位

Claims (6)

1. 吐出エルボの外壁をポンプ軸が上方に貫通突出し、前記吐出エルボの外壁に設けた軸受台の上に外部軸受ケーシングを固定配設し、前記ポンプ軸を前記外部軸受ケーシングを貫通させ、前記外部軸受ケーシング内に配設された軸受で前記ポンプ軸を軸支する立軸ポンプにおいて、前記ポンプ軸に冷却ファンを配設し、前記吐出エルボから突出した前記ポンプ軸を前記吐出エルボから水没時の冠水設定水位より上方まで水密的に覆いその上部が大気に連通するように空間部を形成し、前記空間部の下部を連通路の一端に連通し、前記連通路の他端を前記冠水設定水位よりも上方で大気に連通し、前記ポンプ軸の回転に伴い前記冷却ファンにより前記空間部内の大気を流動させて前記外部軸受ケーシングおよび前記軸受を冷却するように構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
2. 請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記ポンプ軸を覆って二重筒状部材を配設し、前記二重筒状部材の内側筒体の内部が前記空間部を形成し、前記二重筒状部材の内側筒体と外側筒体の間が前記連通路を形成するように構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
3. 請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記ポンプ軸を覆って筒状部材を配設し、前記筒状部材の内部が前記空間部を形成し、前記筒状部材の下部に一端を連通させたパイプが前記連通路を形成するように構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
4. 請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記外部軸受ケーシングから上方に突出した前記ポンプ軸に、前記冷却ファンを配設して構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
5. 請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記吐出エルボから上方に突出し前記外部軸受ケーシングに挿通されるまでの間の前記ポンプ軸に、前記冷却ファンを配設して構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
6. 請求項２記載の立軸ポンプにおいて、前記二重筒状部材の内側筒体と外側筒体の間で形成した前記連通路が吸気流路となり、前記二重筒状部材の内側筒体の内部に形成した前記空間部が排気流路となるように、前記冷却ファンを前記ポンプ軸に配設して構成したことを特徴とする立軸ポンプ。