JP6128912B2 - 多段ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、液体を移送する多段ポンプに関し、特に液体を高圧で移送することができる高圧多段ポンプに関するものである。

液体を数ＭＰａ〜数十ＭＰａの高い圧力で移送することができるポンプとして、高圧多段ポンプがある。高圧多段ポンプは様々な用途に使用され、例えば、危険な液体を高い圧力で移送するために使用される。このようなポンプには、液体の高圧に耐え、かつ液体が外部に漏れないように、ケーシングの外側にさらにケーシングを設けた二重ケーシング構造が採用されている。

図１は、従来の高圧多段ポンプを示す断面図である。図１に示すように、高圧多段ポンプは、軸１に固定された複数の羽根車２を備えている。羽根車２を取り囲むように複数の中胴３が配置されている。各中胴３の内部にはガイドベーン５が配置されており、各段の羽根車２で昇圧された液体を次の段の羽根車２に導くようになっている。中胴３は、軸方向（軸１の延びる方向）に沿って重ね合わされており、これら中胴３は複数の通しボルト５０により互いに固定されている。さらにこれら中胴３を囲むように外側ケーシング８が配置されている。外側ケーシング８には液体の吸込口９および吐出口１０が設けられている。これら中胴３および外側ケーシング８により、二重ケーシング構造が構成されている。

軸１の端部は図示しない駆動機（例えばモータ）に連結され、この駆動機により羽根車２が回転するようになっている。羽根車２が回転すると、吸込口９から液体が吸い込まれて羽根車２に導かれ、各羽根車２によって順次昇圧される。中胴３と外側ケーシング８との間の空間は昇圧された液体で満たされ、吐出口１０から液体が排出される。このように、中胴３は、昇圧される途中の液体と昇圧された液体とを仕切る機能を有し、外側ケーシング８は、昇圧された液体の外部への漏洩を防止する機能を有する。

図２は、図１に示す高圧多段ポンプの一部を示す模式断面図である。図２に示すように、羽根車２の段数と同じ段数の中胴３Ａ〜３Ｄが重ね合わされている。各中胴とガイドベーン５との間には位置決めピン７が装着されており、この位置決めピン７により中胴３Ａ〜３Ｄとガイドベーン５との相対位置が固定されている。１段目の中胴３Ａの端面と外側ケーシング８との間にはガスケット１４が配置されている。最終段の中胴３Ｄに隣接してディフューザーリング１２が配置されており、このディフューザーリング１２の内部には、最終段の羽根車２を囲むようにディフューザー１３が形成されている。中胴３Ａ〜３Ｄとディフューザーリング１２は、複数の通しボルト５０（図２では１つの通しボルト５０のみを示す）により互いに締結されている。

しかしながら、図２に示す構造では、通しボルト５０用のねじ穴および貫通穴を中胴３Ａ〜３Ｄに形成しなければならないため、中胴３Ａ〜３Ｄ自体が大きくなり、ポンプ全体の重量が増すという欠点や、中胴３Ａ〜３Ｄの材料費が高くなるという欠点があった。

そこで、図３に示すように、通しボルト５０を中胴の外側に配置する構造が提案されている。この構造では、１段目の中胴３Ａとディフューザーリング１２にフランジ３ａ，１２ａを設け、このフランジ３ａ，１２ａに通しボルト用のねじ穴および貫通穴がそれぞれ形成されている。したがって、他の中胴３Ｂ〜３Ｄをより小さくすることができ、ポンプ重量が軽くなり、さらに中胴３Ｂ〜３Ｄの材料費も軽減することができる。しかしながら、通しボルト５０は、中胴３Ｂ〜３Ｄと外側ケーシング８の間の空間にあるため、この空間を満たす昇圧された液体の流れにより通しボルト５０が侵食されたり、流体振動により通しボルト５０が損傷することがあった。

図４は、中胴の他の締結構造を示す図であり、この構造では焼き嵌めが採用されている。焼き嵌めでは、隣接する２つの中胴のうちの一方を炉の中で高温に加熱して膨張させ、その嵌合部４ａを大きくしておく。この状態で、低温の他方の中胴の嵌合部４ｂを、膨張した中胴の嵌合部４ａにすばやく挿入する。加熱された中胴の温度が下がるにしたがって、外側の嵌合部４ａが内側の嵌合部４ｂを締め付け、これにより隣接する２つの中胴が締結される。このような焼き嵌めを必要な段数だけ繰り返すことで多段の中胴３Ａ〜３Ｄが構成される。この焼き嵌め構造によれば、中胴３Ａ〜３Ｄの径が小さくできるとともに、外側ケーシング８の径も小さくすることができる。

しかしながら、焼き嵌めはそれを実施するための炉を必要とし、さらに、中胴を加熱するための費用と時間がかかる。このため、ポンプ全体の製造コストが上昇してしまう。しかも、ポンプが故障した場合、中胴を外すためには、バーナーなどの燃焼器を使用しなくてはならない。ポンプの設置現場によっては、火気の使用が許されないことがあり（例えば、化学工場など）、そのような設置現場では、燃焼器を使用することができない。このため、故障したポンプをその設置現場で修理することは不可能であり、ポンプを工場まで運搬しなければならなかった。

そこで、発明者は、これらの問題を解決するために、円筒形状の中胴カバーの中に中胴を収容する構造を発明した（特願２０１２-０４７６００号参照）。図５に示すように、１段目の中胴３Ａの外周面には、第１のねじ２７が螺合される複数の第１のねじ穴２３が形成されている。中胴カバー２０の周壁には、第１のねじ２７を通すための複数の通孔２５が形成されている。中胴カバー２０には、その周壁から半径方向内側に延びるフランジ２１が形成されており、これらフランジ２１には複数の第２のねじ穴３３が形成されている。複数の通孔２５は中胴カバー２０の一方の端部に位置しており、フランジ２１および複数の第２のねじ穴３３は中胴カバー２０の他方の端部に位置している。

図５に示すように、軸１に沿って積み重ねられた中胴３Ａ〜３Ｄには、円筒状の中胴カバー２０が被せられる。この状態で、第１のねじ２７を通孔２５を通じて第１のねじ穴２３に挿入し、第１のねじ２７の頭部が通孔２５内に位置するまで第１のねじ２７を第１のねじ穴２３に螺合する。これにより、中胴カバー２０と１段目の中胴３Ａとの相対位置が固定される。

さらに、ディフューザーリング１２を最終段の中胴３Ｄの側面に取り付け、この状態で、第２のねじ３１をディフューザーリング１２の通孔１２ａを通じて第２のねじ穴３３に挿入し、これら第２のねじ３１を締め付けることにより、ディフューザーリング１２で最終段の中胴３Ｄを軸方向に押し付ける。これにより、中胴３Ａ〜３Ｄは互いに締め付けられる。

中胴カバー２０は、製造時間と製造コストの観点から、金属の板材を曲げて円筒形状に加工し、その接合面を溶接することにより製作される。このような中胴カバー２０を使用することにより、中胴同士を締結するための通しボルトが不要となるので、中胴のサイズを小さくして、ポンプ全体の軽量化および製造コストの低減を実現することができる。また、通しボルトを使用しないので、通しボルトが侵食されるという問題が生じない。さらに、第１のねじ２７および第２のねじ３１を解放または締結するだけで簡単に中胴を分解、組立てすることができるので、ポンプの設置現場でポンプの分解および修理を容易に行え、メンテナンス時間および費用を低減することができる。

しかしながら、中胴カバー２０を使用した上記構造には、次に述べるような問題がある。
１．金属の板材の接合面を溶接した後、応力除去処理（歪み取り焼鈍）を行うなど、溶接特有の工程が多い。
２．金属の板材を円筒形状に精度よく成形する加工は高い技術を要する。
３．中胴カバー２０の通孔２５と中胴３Ａの第１のねじ穴２３の位置決めは、高い精度を必要とする。
４．中胴カバー２０の内部に配置された種々の部品を確認するとき、中胴カバー２０を軸方向に引き抜かなければならず、広い作業スペースが必要になる。また、中胴カバー２０を中胴３Ａ〜３Ｄに取り付けるときも、同様の理由から広い作業スペースが必要になる。

特開２００４−３６０６５３号公報 特開平９−８８８６４号公報

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、製造工程および製造コストを大幅に下げつつ、精度の高い組み立てを実現することができ、さらには中胴の分解および組み立てのための作業スペースを小さくすることができる多段ポンプを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、軸と、前記軸に固定された複数段の羽根車と、前記羽根車を収容する複数段の中胴と、前記複数段の中胴の周囲に配置され、前記軸と平行に延びる複数の板材と、前記複数段の中胴および前記板材を囲む外側ケーシングと、前記板材を前記複数段の中胴に固定する固定機構とを備え、前記固定機構は、前記板材と前記複数段の中胴との相対位置を固定する第１の固定機構と、前記複数段の中胴同士の相対位置を固定する第２の固定機構とを備え、前記第１の固定機構は、前記複数段の中胴のうちの１段目の中胴と前記板材との相対位置を固定し、前記第２の固定機構は、前記複数段の中胴のうちの最終段の中胴を軸方向に押圧することにより前記複数段の中胴同士の相対位置を固定し、前記第１の固定機構は、前記板材に形成された貫通穴と、前記１段目の中胴に形成され、かつ前記貫通穴に挿入される突出部とから構成されることを特徴とする多段ポンプである。

本発明の好ましい参考例は、前記板材は、前記軸に向かって内側に延びる第１の突起部を有し、前記第１の固定機構は、前記１段目の中胴に形成された凹部と、前記凹部と係合する前記第１の突起部とから構成されることを特徴とする。
本発明の好ましい参考例は、前記凹部は、前記１段目の中胴の周方向に延びる溝であることを特徴とする。
本発明の好ましい参考例は、前記凹部は、前記１段目の中胴の周方向に沿って設けられた複数の嵌合穴であることを特徴とする。
本発明の好ましい参考例は、前記第１の突起部は、前記凹部の側面に面接触することを特徴とする。
本発明の好ましい参考例は、前記第１の突起部は、前記凹部の側面に線接触することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記板材は、前記軸に向かって内側に延びる第２の突起部を有し、前記第２の固定機構は、前記第２の突起部に形成されたねじ穴と、前記最終段の中胴に隣接した押し付け部材と、前記ねじ穴に螺合し、かつ前記押し付け部材を前記最終段の中胴に押し付けるねじとを備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記押し付け部材の内部にはディフューザーが形成されていることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記板材は、前記軸と平行に延びる外側エッジ部を有しており、該外側エッジ部は傾斜面から形成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記板材は、前記軸と平行に延びる外側エッジ部を有しており、該外側エッジ部は曲面から形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数段の中胴は複数の板材および固定機構によって互いに固定される。このような板材は、円筒状の中胴カバーとは異なり、溶接加工を不要とするので、製造工程および製造コストを低減することができる。さらに板材を中胴の半径方向に着脱するだけで中胴を組み立ておよび分解することができるので、作業スペースを小さくすることができる。

従来の高圧多段ポンプを示す断面図である。 図１に示す高圧多段ポンプの一部を示す模式断面図である。 従来の高圧多段ポンプの他の例を示す模式断面図である。 従来の高圧多段ポンプのさらに他の例を示す模式断面図である。 中胴カバーを用いて中胴を組み立てる様子を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る多段ポンプを示す断面図である。 図６に示す多段ポンプの一部を示す模式断面図である。 板材を用いて中胴を組み立てる様子を示す模式図である。 １段目の中胴に形成された溝の断面図である。 図１０（ａ）は板材の側面図であり、図１０（ｂ）は板材の下面図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）に示す板材のＡ線矢視図である。 中胴に装着された板材を示す断面図である。 図１２（ａ）は板材の変形例を示す側面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）に示す板材の下面図であり、図１２（ｃ）は図１２（ａ）に示す板材のＢ線矢視図である。 複数の矩形状の嵌合穴が形成された中胴を示す図である。 図１４（ａ）は板材のさらに他の変形例を示す側面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）に示す板材の下面図であり、図１４（ｃ）は図１４（ａ）に示す板材のＣ線矢視図である。 本発明の他の実施形態に係る多段ポンプを示す断面図である。 図１５に示す多段ポンプの一部を示す模式図である。 図１７（ａ）は外側エッジ部が傾斜面で形成された板材を示す模式断面図であり、図１７（ｂ）は外側エッジ部が曲面で形成された板材を示す断面模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図６乃至図１７において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。図６は本発明の一実施形態に係る多段ポンプを示す断面図である。図７は、図６に示す多段ポンプの一部を示す模式断面図である。図８は中胴３Ａ〜３Ｄの組み立てを説明するための模式図である。図８に示す中胴３Ａ〜３Ｄは、図６に示す複数の中胴３に対応する。軸１、羽根車２、ガイドベーン５の構成は、図１乃至図４に示す構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図８に示すように、羽根車２の段数と同じ段数の中胴３が１段目の中胴３Ａから最終段の中胴３Ｄまで重ね合わされている。最終段の中胴３Ｄに隣接してディフューザーリング１２が設けられている。このディフューザーリング１２の内部には、最終段の羽根車２を囲むようにディフューザー１３が形成されている。

本実施形態では、中胴３Ａ〜３Ｄを互いに締結するために複数の板材１５が使用される。板材１５は、軸１に沿って延びており、中胴３Ａ〜３Ｄのまわりに等間隔で配列されている。軸１に沿って積み重ねられた中胴３Ａ〜３Ｄの外周面に複数の板材１５が取り付けられる。これら複数の板材１５は、第１の固定機構２２および第２の固定機構２４によって中胴３Ａ〜３Ｄに固定されている。図７に示すように、中胴３Ａ〜３Ｄおよび板材１５を囲むように外側ケーシング８が設けられている。

軸１の端部は図示しない駆動機（例えばモータ）に連結され、この駆動機により羽根車２が回転するようになっている。羽根車２が回転すると、吸込口９から液体が吸い込まれて羽根車２に導かれ、各羽根車２によって順次昇圧される。中胴３Ａ〜３Ｄと外側ケーシング８との間の空間は昇圧された液体で満たされ、吐出口１０から液体が排出される。

１段目の中胴３Ａの端面と外側ケーシング８との間には環状のガスケット１４が配置されている。羽根車２の回転によって昇圧された液体はディフューザーリング１２および中胴３Ａ〜３Ｄを吸込側に押圧し、これにより１段目の中胴３Ａの端面がガスケット１４を外側ケーシング８に押し付ける。このように、１段目の中胴３Ａと外側ケーシング８との間に挟まれたガスケット１４は、昇圧された液体が吸込側の領域に流れ込むことを防止するシールとして機能する。

図８に示すように、１段目の中胴３Ａの外周面には、その円周方向に延びる環状の溝（凹部）２６が形成されている。図９は溝２６の断面図である。図９に示すように、溝２６は、第１の側面２６ａと第２の側面２６ｂと底面２６ｃとから構成されている。第１の側面２６ａは中胴３Ｂに近接した位置にあり、第２の側面２６ｂは第１の側面２６ａに対向している。底面２６ｃは第１の側面２６ａと第２の側面２６ｂとの間にある。第１の側面２６ａおよび第２の側面２６ｂは軸１に垂直な平面形状を有している。

次に、板材１５について説明する。図１０（ａ）は板材１５の側面図であり、図１０（ｂ）は板材１５の下面図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）に示す板材１５のＡ線矢視図である。板材１５は、軸１と平行に延びる平板部１６と、平板部１６の一端部に形成された第１の突起部１７と、平板部１６の他端部に形成された第２の突起部１８とを備えている。平板部１６は矩形状の断面を有しており、第１の突起部１７および第２の突起部１８は、角柱形状を有している。第１の突起部１７および第２の突起部１８は平板部１６の長手方向に対して垂直に延び、かつ軸１に向かって内側に延びている。

図１０（ａ）に示すように、第２の突起部１８は第１の突起部１７よりも長い。図１０（ｃ）に示すように、第２の突起部１８にはねじ３０（図８参照）が螺合されるねじ穴３２が形成されている。このねじ穴３２は、軸１に沿って（すなわち軸１と平行に）延びている。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、第１の突起部１７の内面１７ａおよび外面１７ｂは平面形状を有している。同様に、第２の突起部１８の内面１８ａおよび外面１８ｂも平面形状を有している。第１の突起部１７の内面１７ａおよび第２の突起部１８の内面１８ａは互いに平行である。

図１１は、中胴３Ａ〜３Ｄに装着された板材１５を示す断面図である。図１１に示すように、板材１５の第１の突起部１７が中胴３Ａの溝２６に係合することで、板材１５と１段目の中胴３Ａとの相対位置が固定される。第１の突起部１７の内面１７ａは平面形状を有しているため、内面１７ａの全体は溝２６の第１の側面２６ａに面接触する。第１の突起部１７を溝２６に係合させると、第２の突起部１８は最終段の中胴３Ｄの側方に位置する。中胴３Ｄと第２の突起部１８との間には軸方向において僅かな隙間が形成される。溝２６および板材１５の第１の突起部１７は、板材１５と中胴３Ａとの相対位置を固定するための第１の固定機構２２を構成する。

図８に示すように、第１の突起部１７を溝２６に係合させ、この状態で、ねじ３０をディフューザーリング１２の通穴１２ａを通じてねじ穴３２に挿入し、これらねじ３０を締め付けることにより、ディフューザーリング１２で最終段の中胴３Ｄを軸方向に押し付ける。これにより、中胴３Ａ〜３Ｄは互いに締め付けられる。ねじ３０、ディフューザーリング１２の通穴１２ａ、およびねじ穴３２は軸１の軸方向に延びている。したがって、ねじ３０を締め付けることによって、ディフューザーリング１２は押し付け部材として最終段の中胴３Ｄを１段目の中胴３Ａに向かって押し付けることができる。その結果、中胴３Ａ〜３Ｄは互いに締め付けられる。すなわち、中胴３Ａとディフューザーリング１２とは、板材１５およびねじ３０によって連結され、１段目の中胴３Ａとディフューザーリング１２との間に他の中胴３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが挟まれる。このように、ねじ３０、ディフューザーリング１２、およびねじ穴３２は、中胴３Ａ〜３Ｄの相対位置を固定するための第２の固定機構２４を構成する。

ポンプ運転中は、昇圧された液体はディフューザーリング１２の後ろ側の領域を満たし、ディフューザーリング１２の背面を吸込側に向かって押し付けるので、中胴３Ａ〜３Ｄは液体の圧力によって互いに締め付けられる。したがって、ねじ３０によって中胴３Ａ〜３Ｄを強く締め付ける必要はない。

板材１５は、１３Ｃｒ合金、ステンレス鋼、Ｎｉ系合金、二相ステンレス鋼などの耐腐食性の高い金属または金属合金から製作される。ポンプの使用環境によっては炭素鋼で板材１５を形成してもよい。さらに、金属以外にも、セラミックを用いてもよく、またはカーボンファイバーなどの複合材料を用いてもよい。

本実施形態によれば、図２および図３に示すような通しボルトが不要となる。したがって、中胴３Ａ〜３Ｄのサイズが小さくなり、ポンプ全体の軽量化および製造コストの低減が実現される。また、本実施形態によれば、複数段の中胴３Ａ〜３Ｄはその外周面に取り付けられた複数の板材１５によって互いに締結される。このような板材１５の制作には、図５に示す円筒状の中胴カバー２０とは異なり、溶接加工が不要であるので、製造工程および製造コストを低減することができる。さらに板材１５を中胴３Ａ〜３Ｄの半径方向に着脱するだけで中胴３Ａ〜３Ｄを組み立ておよび分解することができるので、作業スペースを小さくすることができる。

図１２（ａ）は板材１５の変形例を示す側面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）に示す板材１５の下面図である。図１２（ｃ）は図１２（ａ）に示す板材１５のＢ線矢視図である。図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）に示す板材１５と図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）に示す板材１５との違いは、溝２６に係合する第１の突起部１７の形状にある。すなわち、図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）に示す板材１５の第１の突起部１７は、円柱形状を有している。したがって、第１の突起部１７の外周面は溝２６の第１の側面２６ａに線接触する。この変形例によれば、板材１５を用いて中胴を組み立てるとき、第１の突起部１７を中心とした角度的な調整が容易にでき、組み立てが容易になる。

図１３に示すように、板材１５の突起部１７が係合する凹部として、溝２６の代わりに、複数の矩形状の嵌合穴４０を中胴３Ａの外周面に形成してもよい。これら嵌合穴４０は、中胴３Ａの円周方向に沿って等間隔に形成されている。板材１５の第１の突起部１７が嵌合穴４０に嵌合することで、板材１５と１段目の中胴３Ａとの相対位置が固定される。したがって、この例では、板材１５の第１の突起部１７と嵌合穴４０とにより第１の固定機構２２が構成される。中胴３Ａに嵌合穴４０を等間隔に形成することにより、中胴３Ａ〜３Ｄを均等に締結することができる。図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）に示す板材１５を使用する場合、嵌合穴４０は円形であってもよい。

図１４（ａ）は板材１５のさらに他の変形例を示す側面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）に示す板材１５の下面図である。図１４（ｃ）は図１４（ａ）に示す板材１５のＣ線矢視図である。図１４に示す板材１５と図６乃至図１２に示す板材１５との違いは、平板部１６に貫通穴４２が形成され、中胴３Ａの外周面に突出部４４が形成されている点である。突出部４４が貫通穴４２に係合されることで、板材１５と１段目の中胴３Ａとの相対位置が固定される。この例では、突出部４４と貫通穴４２とにより第１の固定機構２２が構成される。この例では、板材１５には第１の突起部１７は形成されていない。

図１４（ｂ）に示すように、平板部１６に形成された貫通穴４２は円形状を有している。１段目の中胴３Ａの突出部４４は円柱形状を有している。突出部４４が貫通穴４２に挿入されることによって、板材１５と１段目の中胴３Ａとの相対位置が固定される。したがって、この例では、突出部４４と貫通穴４２とにより第１の固定機構２２が構成される。突出部４４の成形は容易であり、貫通穴４２の成形も容易である。さらに板材１５の切削が少なく、結果として切削屑を少なくすることができる。このように構成された板材１５は省資源に寄与する。

図１５は、本発明の他の実施形態に係る多段ポンプを示す断面図である。この多段ポンプは、中間段抽出構造を備えている。中間段抽出構造とは、液体が中胴の最終段で昇圧される前に、液体の一部を中間段の中胴から外側ケーシング８の外部に抽出する構造である。図１５では、１段目の中胴３Ａから３段目の中胴３Ｃまで昇圧された液体の一部は、中胴３Ｃに形成された流路４９を通って中間段抽出ノズル５１から外部に抽出される。中間段抽出ノズル５１は外側ケーシング８に設けられている。

図１６は、図１５に示す多段ポンプの一部を示す模式図である。４段目の中胴３Ｄから最終段の中胴３Ｉまで昇圧された液体が３段目の中胴３Ｃに逆流することを防ぐために、３段目の中胴３Ｃの外壁面と外側ケーシング８の内壁面との間にはシール部材としてのＯリングシール５３が設けられている。

１段目の中胴３Ａから３段目の中胴３Ｃの中間点までの中胴３の外径は、中胴３Ｃの中間点から最終段の中胴３Ｉまでの中胴３の外径よりも小さく形成されている。中胴３Ｃの外周面にはシール溝５６が形成されており、このシール溝５６内にＯリングシール５３が埋め込まれている。Ｏリングシール５３は、昇圧された液体が３段目の中胴３Ｃに逆流することを防いでいる。

上述したように、中間段抽出構造を備える多段ポンプの特徴は、外径の異なる中胴３を使用している点である。したがって、このタイプの高圧多段ポンプに図５に示す円筒形状のカバー部材２０を使用することは、Ｏリングシール５３の必要性の観点から困難である。なお、図１５および図１６は液体の一部を３段目の中胴３Ｃに形成された流路４９から抽出する例を示しているが、液体の抽出場所はこの例に限定されない。

図１６に示すように、１段目の中胴３Ａ、２段目の中胴３Ｂ、および３段目の中胴３Ｃは、この順に直列に配列されている。３段目の中胴３Ｃまで昇圧された液体の一部は、流路４９を通って中間段抽出ノズル５１から外部に抽出される。中胴３Ｃに面する中胴３Ｂの端面には環状の切り欠き５４が形成されている。中胴３Ｃは、中胴３Ｂの切り欠き５４に嵌め込まれる環状のフランジ５５を有している。フランジ５５にはその円周方向に沿って複数の通孔６０が等間隔に形成されている。切り欠き５４とフランジ５５とにより第２の溝６２が構成される。なお、図１６では、１つの通孔６０および１つの板材１５が示されているが、中胴３Ａ〜３Ｃのまわりに複数組の板材１５および通孔６０が設けられる。

図１６に示すように、中胴３Ａの外周面には環状の第１の溝２６が形成されている。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）と同様に、板材１５は、軸１と平行に延びる平板部１６と、平板部１６の一端部に形成された第１の突起部１７と、平板部１６の他端部に形成された第２の突起部１８とを備えている。第１の突起部１７を第１の溝２６に係合させると、板材１５の第２の突起部１８が第２の溝６２内に挿入される。この状態で、ねじ３０を通孔６０を通じてねじ穴３２に挿入し、ねじ３０を締め付けることにより、中胴３Ｃが中胴３Ａに向かって押圧され、これにより中胴３Ａ〜３Ｃが互いに締結される。したがって、この例では、ねじ３０、ねじ穴３２、およびフランジ５５により第２の固定部材２４が構成される。

以上説明した通り、板材１５は、中間段抽出構造を備える多段ポンプのように、異なる外径を有する中胴にも使用することができる。同じ外径を有する複数の中胴３のうち、１段目の中胴３Ａに第１の溝２６を形成し、最終段の中胴３Ｃにフランジ５５を形成し、中胴３Ａとフランジ５５とを板材１５およびねじ３０で連結し、さらにねじ３０を締め付けることにより、最終段の中胴３Ｃを中胴３Ａ，３Ｂに押し付けて、これら中胴３Ａ〜３Ｃの相対位置を固定する。このようにして、同じ外径を有する中胴３Ａ〜３Ｃを纏めることができる。

同じようにして、同じ外径を有する中胴３を纏めることにより、すべての中胴３を相対的に位置決めすることができる。また、このような板材１５を用いた構造によれば、同じ外径を有する中胴３のうちの最終段の中胴と外側ケーシング８との間にシール部材を設けることができる。

図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示すように、板材１５の平板部１６は、軸方向に延びる外側エッジ部６４を有している。図１７（ａ）は外側エッジ部６４が傾斜面から形成された板材１５を示す模式断面図であり、図１７（ｂ）は外側エッジ部６４が曲面から形成された板材１５を示す断面模式図である。図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示す矢印は、中胴３と外側ケーシング８との間の空間内での液体の流れを示す。上述したように、通しボルト５０（図３参照）を中胴３Ｂ〜３Ｄと外側ケーシング８の間の空間に配置すると、流体振動により通しボルト５０が損傷することがある。そこで、図１７（ａ）に示すように、板材１５の外側エッジ部６４を傾斜面から形成するか、または図１７（ｂ）に示すように、外側エッジ部６４を曲面から形成することが好ましい。このような形状とすることにより、流体振動が減少し、液体は中胴３と外側ケーシング８の間の空間をスムーズに流れることができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 軸
２ 羽根車
３Ａ〜３Ｄ 中胴
５ ガイドベーン
７ 位置決めピン
８ 外側ケーシング
９ 吸込口
１０ 吐出口
１２ ディフューザーリング（押し付け部材）
１３ ディフューザー
１４ ガスケット
１５ 板材
１６ 平板部
１７ 第１の突起部
１８ 第２の突起部
２２ 第１の固定機構
２４ 第２の固定機構
２６ 溝
３０ ねじ
３２ ねじ穴
４０ 嵌合穴
４２ 貫通穴
４４ 突出部
４９ 流路
５１ 中間段抽出ノズル
５３ Ｏリングシール
５４ 切り欠き
５５ フランジ
５６ シール溝
６０ 通孔
６２ 第２の溝
６４ 外側エッジ部

Claims (5)

1. 軸と、
   前記軸に固定された複数段の羽根車と、
   前記羽根車を収容する複数段の中胴と、
   前記複数段の中胴の周囲に配置され、前記軸と平行に延びる複数の板材と、
   前記複数段の中胴および前記板材を囲む外側ケーシングと、
   前記板材を前記複数段の中胴に固定する固定機構とを備え、
   前記固定機構は、前記板材と前記複数段の中胴との相対位置を固定する第１の固定機構と、前記複数段の中胴同士の相対位置を固定する第２の固定機構とを備え、
   前記第１の固定機構は、前記複数段の中胴のうちの１段目の中胴と前記板材との相対位置を固定し、
   前記第２の固定機構は、前記複数段の中胴のうちの最終段の中胴を軸方向に押圧することにより前記複数段の中胴同士の相対位置を固定し、
   前記第１の固定機構は、
   前記板材に形成された貫通穴と、
   前記１段目の中胴に形成され、かつ前記貫通穴に挿入される突出部とから構成されることを特徴とする多段ポンプ。
2. 前記板材は、前記軸に向かって内側に延びる突起部を有し、
   前記第２の固定機構は、
   前記突起部に形成されたねじ穴と、
   前記最終段の中胴に隣接した押し付け部材と、
   前記ねじ穴に螺合し、かつ前記押し付け部材を前記最終段の中胴に押し付けるねじとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の多段ポンプ。
3. 前記押し付け部材の内部にはディフューザーが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の多段ポンプ。
4. 前記板材は、前記軸と平行に延びる外側エッジ部を有しており、該外側エッジ部は傾斜面から形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の多段ポンプ。
5. 前記板材は、前記軸と平行に延びる外側エッジ部を有しており、該外側エッジ部は曲面から形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の多段ポンプ。

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