JP5514610B2 - ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、回転軸を支持する軸受部材を用いたポンプに関する。

現在、深井戸等で水や温泉水、海水等の湯水を揚水するポンプとして、深井戸用水中ポンプが知られている（例えば特許文献１）。このようなポンプは、回転軸に所定の間隔で複数のインペラを固定し、これらインペラをケーシング内にそれぞれ収納させることで、ポンプが多段に連結される構成である。なお、特許文献１に記載されるポンプは、温泉等のガスを含有する湯水の揚水に用いられるものであり、インペラの回転軸周辺にガス抜き孔を設ける構成である。なお、ガスの含有が少ない水を揚水するポンプとして、ガス抜き孔を有さないものも知られている。

このような深井戸用水中ポンプは、インペラとケーシングとの適切な位置関係を形成することで、インペラにより湯水を増圧させる。このため、インペラを固定する回転軸は、軸受部材、例えばブッシュを介してケーシングに支持されることとなる。このような軸受部材は、ケーシングに嵌合され、この軸受部材が直接回転軸を支持する。なお、軸受部材は、Ｈ−ＮＢＲや他のゴム材等の樹脂材料で形成されている。

実開平６−８７９１号公報

上述した軸受部材及びポンプでは、以下の問題があった。即ち、上述したポンプは、高温水、温泉水及び海水等の供給に用いる場合に、軸受部材が収縮する虞があり、軸受部材のケーシングから脱離や回転軸との供回りの虞がある。

そこで本発明は、簡単な構成で確実にケーシングに軸受部材を固定可能なポンプを提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のポンプは、次のように構成されている。

本発明の一態様として、モータに連結された回転軸と、前記回転軸に固定されたインペラと、前記インペラを収納する収納部、前記回転軸が挿通される挿通孔、及び、前記挿通孔の周囲に設けられた座面を有するケーシングと、前記挿通孔に嵌入され、前記回転軸を支持する軸受部、この軸受部に設けられた座面と当接する鍔部材、及び、鍔部材を前記ケーシングに固定させる固定部材を有する軸受部材と、を備え、前記座面及び前記鍔部材は、互いに対向する孔部をそれぞれ有し、前記固定部材は、ヘッド部、前記ヘッド部に設けられた軸部、及び、前記軸部の少なくとも一部から突出し、前記孔部の内面と干渉する干渉部を有し、前記孔部に前記軸部を圧入することで、前記干渉部が前記孔部内面に干渉して変形することを特徴とするポンプが提供される。

本発明によれば、軸受部材を確実に固定可能となり、軸受部材の供回り及び脱離を防止可能なポンプを提供することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るポンプの構成を一部断面で示す説明図。 同ポンプに用いられるケーシング及び軸受部材の構成を示す断面図。 同ケーシングの要部構成を拡大して示す断面図。 同ケーシング及び同軸受部材の構成を示す下面図。 同軸受部材に用いられる固定部材を示す正面図。

以下、本発明の一実施の形態に係る軸受部材３４を用いたポンプ１を、図１〜図５を用いて説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係るポンプ１の構成を一部断面で示す説明図、図２は同ポンプ１に用いられる中間ケーシング３２及び軸受部材３４の構成を示す断面図、図３は同中間ケーシング３２の要部構成を拡大して示す断面図、図４は同中間ケーシング３２及び同軸受部材３４の構成を示す下面図、図５は同軸受部材に用いられる固定部材を示す正面図である。なお、図１、２中、Ｂはボルトを、Ｆは流体の流れを、Ｎはナットを、Ｐはシール部材を、Ｖは井戸を、Ｗは井戸水を、それぞれ示している。

図１に示すように、ポンプ１は、例えば、井戸Ｖに配置され、少なくともその一部が井戸Ｖ内の流体、例えば井戸水Ｗの水面下に位置する深井戸用水中ポンプである。このポンプ１は、水中モータ１０と、吸込ケーシング１１と、回転軸１２と、ポンプ部１３と、吐出ケーシング１４と、固定バンド１５と、電気ケーブル１６と、を備えている。

水中モータ１０は、電気ケーブル１６を介して外部電源に接続されている。この水中モータ１０は、水中モータ１０の駆動軸２０が、例えば継手２１等を介して回転軸１２に接続され、駆動軸２０の回転運動を、継手２１を介して回転軸１２に伝達させることで、回転軸１２を駆動可能に形成されている。

吸込ケーシング１１は、水中モータ１０の上部に設けられ、ポンプ部１３の最下段として配置される。吸込ケーシング１１は、略円筒状に形成されるとともに、下部に水中モータ１０の外郭部材（モータケーシング）とボルトＢ等により組み付く組付座２３と、この組付座２３の上部に設けられた吸込口２４と、上端部（上端側）の外周縁に設けられ、後述する中間ケーシング３２が嵌め合う上端嵌合部２５と、固定バンド１５の一方が固定される挿入溝２６とを備えている。

回転軸１２は、水中モータ１０に継手２１を介して接続され、吸込ケーシング１１及びポンプ部１３内に収納される。回転軸１２は、後述するポンプ部１３のインペラ３１を固定可能に形成されている。なお、回転軸１２は、例えば、その外周面が、ポンプ部１３の軸受部材３４により支持される。

この回転軸１２は、その外周面が被覆部により被覆され、この被覆部が実質的な回転軸１２の外面を形成する。この被覆部は、例えば、スペーサ２８及び後述するインペラ３１の挿入部３６等により構成され、回転軸１２の回転に追従して回転可能に、回転軸１２の外周面に固定されている。

ポンプ部１３は、吸込ケーシング１１の上部に固定され、その内部に回転軸１２を収納可能に形成されている。具体的に説明すると、ポンプ部１３は、回転軸１２に固定された複数のインペラ３１と、インペラ３１を覆う（収納する）中間ケーシング（ケーシング）３２と、を備えている。また、ポンプ部１３は、インペラ３１と中間ケーシング３２との間に設けられたライナリング３３と、回転軸１２と中間ケーシング３２との間に設けられた軸受部材３４と、を備えている。

また、ポンプ部１３は、図１に示すように、中間ケーシング３２間に、インペラ３１を収納せず、流体の流路Ｆのみを形成する中間ケーシング３２ａを有していているが、その詳細な説明は省略する。

インペラ３１は、ステンレスや樹脂等で成型され、円板状のベース部、ベース部の中心に設けられ回転軸１２が挿入され、且つ、固定されるとともに、回転軸１２の外表面の一部を覆う挿入部３６、ベース部の一方の主面に設けられた複数の羽根、及び、この羽根を覆い、且つ、その中央部が挿入部３６よりも大径に開口するシュラウド、を備えている。

挿入部３６は、ベース部と一体に設けられると共に、被覆部として回転軸１２の外周面の一部を覆う円筒状に形成されている。なお、この挿入部３６の外周面は、軸受部材３４と摺動可能に形成されている。

中間ケーシング３２は、有底の円筒状に形成され、吸込ケーシング１１、又は、その一次側及び二次側に位置する中間ケーシング３２を、Ｏリング等のシール部材Ｐを介して積層可能に形成されている。

具体的には、図２に示すように、中間ケーシング３２は、その略円筒の外郭を形成する側部４１と、側部４１の一方側に設けられた底部４２と、を備えている。また、中間ケーシング３２は、側部４１及び底部４２により形成されたインペラ３１を収納する空間である収納部４３と、底部４２に設けられ、インペラ３１の外周部から吐出された水の流路を形成する案内部４４と、を備えている。

中間ケーシング３２は、底部４２の中央部に、回転軸１２及び軸受部材３４が挿入される挿入孔４５が設けられている。なお、図１、２に示すように、中間ケーシング３２は、底部４２が上方に配置される。即ち、中間ケーシング３２は、収納部４３が一次側に配置されるとともに、案内部４４が二次側に配置されることで、収納部４３に収納されたインペラ３１により増圧された流体を、案内部４４を介して二次側に吐出可能に形成されている。中間ケーシング３２は、底部４２の外面側（図２中上面側）に設けられたライナリング３３を嵌合させる嵌合溝４６と、軸受部材３４を固定する軸受取付部４７と、を備えている。

また、中間ケーシング３２は、吸込ケーシング１１又はその下段（一次側）の中間ケーシング３２と接続するシール溝４８ａを有する第１係合部４８と、その上段（二次側）の中間ケーシング３２又は吐出ケーシング１４と接続する第２係合部４９と、を備えている。中間ケーシング３２は、これら第１係合部４８及び第２係合部３９を互いに係合させることで、複数段積層可能に形成されている。

案内部４４は、底部４２に設けられ、底部４２の側部４１側から中央方向、即ち、挿入孔４５側へと流路Ｆを形成する複数の案内羽根４４ａにより形成されている。案内部４４は、収納部４３の二次側に設けられ、中間ケーシング３２に収納されたインペラ３１で増圧された水を二次側へ案内可能、即ち、収納部４３から中間ケーシング３２の外部への流路を形成する。

軸受取付部４７は、図３に示すように、挿入孔４５と、軸受部材３４の一部を当接する座面５１と、により構成され、座面５１に孔部５２が成形される。この孔部５２は、図４に示すように、回転軸１２が挿入孔４５に挿入された際に、回転軸１２の軸心を中心に等間隔（対称）に複数、例えば２箇所に成形される。また、孔部５２は、軸受取付部４７に軸受部材３４を取り付け後、ドリルＤ等で追加工することで成形される。このように、軸受取付部４７に軸受部材３４を取り付け後に孔部５２を成形することで、それぞれに設けられる孔部５２位置決め等が容易となる。即ち、軸受取付部４７及び軸受部材３４にそれぞれ設けられる孔部５２を容易に対向させることが可能となる。なお、図３中、孔部５２は二点鎖線で示すとともに、軸受部材３４の一部も２点鎖線で示す。

軸受部材３４は、軸受部５４と、軸受部５４に設けられた鍔部材５５と、この鍔部材５５を中間ケーシング３２に固定する固定部材５６と、を備えている。軸受部５４は、ゴム材（Ｈ−ＮＢＲ）等の樹脂材料で形成されている。図２に示すように、軸受部５４は、その外形状が中間ケーシング３２の挿入孔４５に嵌合又は圧入可能な外径を有する円筒形状に形成されている。

なお、この円筒形状の軸受部５４は、その内面が例えば正八角形に形成されるとともに、その対向幅が回転軸１２の被覆部である挿入部３６の外径と略同一に形成されている。軸受部５４は、この内面の複数個所（８箇所）により挿入部３６（回転軸１２）を支持可能に形成されている。なお、この軸受部５４は、回転軸１２を支持可能であるとともに、回転軸１２の回転により、回転軸１２（挿入部３６）と摺動可能であればその詳細な形状や材質は適宜設定可能である。

鍔部材５５は、円環状であって、その断面がＬ字状に形成された金属部材である。この鍔部材５５は、軸受部５４の軸心方向に沿って一部が埋設されるとともに、他部が、軸受部５４の径方向に延設されて軸受部５４と一体に接続されることで、その他部により軸受部５４の鍔を形成する。

なお、鍔部材５５は、軸受部５４が挿入孔４５に嵌合され、鍔部材５５が座面５１と当接した際に、中間ケーシング３２と同様に、鍔部材５５をドリルＤ等により穴あけ加工することで、鍔部材５５にそれぞれ孔部５２が形成される。

固定部材５６は、図５に示すように、ヘッド部５６ａから軸部５６ｂが突出し、この軸部５６ｂの一部、具体的にはヘッド部５６ａが設けられた軸部５６ｂの端側から中途部までが、軸部５６ｂの径方向に突出するスクリュー形状の干渉部５６ｃを有する、所謂打込ネジである。

固定部材５６は、ステンレス等の金属部材、例えば、中間ケーシング３２と同一部材で形成されている。この固定部材５６は、加工された孔部５２に圧入されることで、軸受部材３４を固定可能に形成されている。干渉部５６ｃは、固定部材５６を孔部５２に圧入時に、孔部５２の内面と干渉することで変形し、その孔部５２から脱離することを防止可能に形成されている。

なお、軸受部材３４及び軸受取付部４７は、例えば、固定部材５６のヘッド部５６ａが収納部４３に収納されるインペラ３１と干渉しないように、座面５１の深さ、鍔部材５５の厚さ及びヘッド部５６ａの寸法形状が適宜設定されている。

吐出ケーシング１４は、例えば固定バンド１５の他方が固定される下部ケーシング６１と、この下部ケーシング６１にボルトＢ等により結合され、吐出配管等に接続されるフランジ部６２ａを有する上部ケーシング６２とを備えている。また、吐出ケーシング１４は、上部ケーシング６２内に、逆止弁６３を備えている。

固定バンド１５は、帯状のバンド部６５と、その両端にナットＮにより締結可能に形成されたねじ部６６とを有している。この固定バンド１５は、吸込ケーシング１１、中間ケーシング３２及び吐出ケーシング１４を固定可能に形成されている。

このように構成されたポンプ１は、その組立ての一である軸受部材３４の取り付けにおいて、まず座面５１と鍔部材５５とを対向させながら、中間ケーシング３２の挿入孔４５に、軸受部５４を嵌入（圧入）させる。次に、軸受部５４を挿入孔４５に圧入させて座面５１と鍔部材５５とを当接させた後、図２の二点鎖線で示すドリルＤにより、鍔部材５５及び座面５１をドリルＤにより穴あけ加工を行い、鍔部材５５及び中間ケーシング３２に孔部５２を形成する。

図４に示すように、孔部５２を形成後、鍔部材５５を座面５１に当接させたまま、成形された孔部５２に固定部材５６を圧入する。固定部材５６は、干渉部５６ｃのスクリュー形状が変形しながら孔部５２に圧入されるため、固定部材５６が強固に孔部５２に固定されることとなる。これにより、鍔部材５５の回転、及び、軸受部材３４が中間ケーシング３２から脱離することを固定部材５６により機械的に防止することが可能となる。

即ち、ポンプ１は、電気ケーブル１６により供給された電力により水中モータ１０を運転させて回転軸１２を駆動し、回転軸１２に固定されるインペラ３１を回転させることで、流路Ｆに沿って流体を増圧させ、ポンプ１の二次側へ吐出させる。この回転軸１２を、軸受部材３４により支持するが、回転軸１２の回転により、軸受部５４の内面にも回転軸１２の回転方向の力が印加されることとなる。この回転方向の力を、軸受部５４と挿入孔４５との圧入による摩擦力だけでなく、固定部材５６により係止し、軸受部材３４の供回り及び脱離を確実に防止することが可能となる。

特に、ポンプ１により増圧給水する流体が水以外の流体、例えば、温泉や熱水等の場合には、軸受部５４は、収縮する虞がある。しかし、軸受部５４が収縮し、挿入孔４５の内径よりもその外径が小さくなっても、固定部材５６により鍔部材５５が固定されているため、軸受部材３４が中間ケーシング３２から脱離することがない。

上述したように、本実施の形態に係るポンプ１によれば、軸受部材３４は、固定部材５６により軸受部５４に一体に接続された鍔部材５５を中間ケーシング３２に固定することで、軸受部材３４の供回り及び脱離を確実に防止することが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、回転軸１２は、その外周面が被覆部であるスペーサ２８及び挿入部３６により被覆されている構成としたがこれに限定されない。回転軸１２は、被覆部に覆われていない構成であってもよい。この場合には、軸受部材３４は、挿入部３６でなく、直接回転軸１２を支持する構成であればよい。

また、上述した例では、固定部材５６を圧入する孔部５２は、回転軸１２の軸心を中心に等間隔（対称）に２つ成形されるとしたがこれに限定されない。回転軸１２の軸心を中心に、等間隔で３以上有する構成であってもよい。また、上述した例では、孔部５２は、軸受取付部４７及び軸受部材３４を組立て後、中間ケーシング３２及び鍔部材５５に追加工することで成形する構成を説明したがこれに限定されない。軸受取付部４７及び軸受部材３４にそれぞれ設けられた孔部５２が互いに対向し、固定部材５６が圧入可能であれば、軸受取付部４７及び軸受部材３４に予め孔部５２を成形しておいてもよい。

さらに、上述した例では、鍔部材５５は、その一部が軸受部５４内に埋設されているとしたが、鍔部材５５の他部を軸受部５４と同一材料で被覆する構成としてもよい。また、上述した例では、軸受部５４の内面形状を八角形としたが、回転軸１２の外径と略同一の内径を有する円形であってもよい。

また、上述したポンプ１は、深井戸用水中ポンプとして説明したが、回転軸１２を支持する軸受部材３４を有するポンプであれば、他の構成のポンプであっても勿論よい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ モータに連結された回転軸と、
前記回転軸に固定されたインペラと、
前記インペラを収納する収納部、前記回転軸が挿通される挿通孔、及び、前記挿通孔の周囲に設けられた座面を有するケーシングと、
前記挿通孔に嵌入され、前記回転軸を支持する軸受部、この軸受部に設けられた座面と当接する鍔部材、及び、鍔部材を前記ケーシングに固定させる固定部材を有する軸受部材と、
を備えることを特徴とするポンプ。
［２］ 前記座面及び前記鍔部材は、互いに対向する孔部をそれぞれ有し、
前記固定部材は、ヘッド部、前記ヘッド部に設けられた軸部、及び、前記軸部の少なくとも一部から突出し、前記孔部の内面と干渉する干渉部を有し、
前記孔部に前記軸部を圧入することで、前記干渉部が前記孔部内面に干渉することを特徴とする［１］に記載のポンプ。

１…ポンプ、１０…水中モータ、１１…吸込ケーシング、１２…回転軸、１３…ポンプ部、１４…吐出ケーシング、１５…固定バンド、１６…電気ケーブル、２０…駆動軸、２１…継手、２３…組付座、２４…吸込口、２５…上端嵌合部、２６…挿入溝、２８…スペーサ、３１…インペラ、３２…中間ケーシング（ケーシング）、３２ａ…中間ケーシング、３…ライナリング、３４…軸受部材、３６…挿入部、３９…係合部、４１…側部、４２…底部、４３…収納部、４４…案内部、４４ａ…案内羽根、４５…挿入孔、４６…嵌合溝、４７…軸受取付部、４８ａ…シール溝、４８…係合部、４９…係合部、５１…座面、５２…孔部、５４…軸受部、５５…鍔部材、５６…固定部材、５６ａ…ヘッド部、５６ｂ…軸部、５６ｃ…干渉部、６１…下部ケーシング、６２ａ…フランジ部、６２…上部ケーシング、６３…逆止弁、６５…バンド部、Ｂ…ボルト、Ｄ…ドリル、Ｆ…流体の流路、Ｎ…ナット、Ｐ…シール部材、Ｖ…井戸、Ｗ…井戸水。

Claims (2)

1. モータに連結された回転軸と、
   前記回転軸に固定されたインペラと、
   前記インペラを収納する収納部、前記回転軸が挿通される挿通孔、及び、前記挿通孔の周囲に設けられた座面を有するケーシングと、
   前記挿通孔に嵌入され、前記回転軸を支持する軸受部、この軸受部に設けられた座面と当接する鍔部材、及び、鍔部材を前記ケーシングに固定させる固定部材を有する軸受部材と、
   を備え、
   前記座面及び前記鍔部材は、互いに対向する孔部をそれぞれ有し、
   前記固定部材は、前記ケーシングとヘッド部、前記ヘッド部に設けられた軸部、及び、前記軸部の少なくとも一部から突出し、前記孔部の内面と干渉する干渉部を有し、
   前記孔部に前記軸部を圧入することで、前記干渉部が前記孔部内面に干渉して変形することを特徴とするポンプ。
2. 前記ケーシング及び前記固定部材は、同一の金属部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。

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