JP6457717B2 - 縦型吸込ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、液面側に設けられた吸込口を通じて吸い込む縦型吸込ポンプに係る、特に工作機械から排出されたクーラント液をダーティ槽から汲み上げる縦型吸込ポンプに関する。

液面側に吸い込み口を有するポンプとして、例えば特許文献１に示される両吸い込み型縦型ポンプが知られている。
このポンプによれば、液面上に配置された回転動力源から回転軸が液中に没して、送液部に設置されたインペラを回転させ、インペラよりも下側の液は下吸込口を通じて吸い込ませ液面側の液は上吸込口から効率的に吸い込ませることができる。

特開２０１２−１３０６５号公報

特許文献１に開示された縦型吸込ポンプは、液面側に発生する空気の吸い込み渦を防ぐことが必要である。このため、液面側に向けられたポンプの吸い込み口から距離を離し、かつ液面と吸い込み口の間に板部材を設け、液面側に発生する渦を小さくしている。
一方、工作機械から排出されたクーラント液を受けるダーティ槽に設置される縦型吸込ポンプにおいては、クーラント液に混入した切り屑、オイル等の異物を吸い上げて、後段のろ過機に送り込む必要がある。特に、クーラント液の表面には、異物が浮いておりこれを吸い取ることが要求される。このため、液面を渦巻かせて異物をポンプに吸い取らせることが望まれる。

本発明は、この課題を解決し、液面に渦を起こさせて浮遊物を能率的に吸い込むことを可能とした縦型吸込ポンプを提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明に係る縦型吸込ポンプは、液面上の回転動力源から液中に没して回転力伝達する回転軸と、
上面側に上吸込口を、下面側に下吸込口を開口し、上吸込口から前記回転軸が導入されて内部のインペラを回転させる送液部と、
前記送液部の上方に筒状に伸び、液面に対して液体を内部に取り入れるスリットが設けられた円筒状の外筒部材と、
前記外筒部材の内側に前記回転軸と同心に設けられ、前記上吸込口の開口径より大きい外径を有し、上端縁が液面より上方に位置し、下端縁が間隔を開けて前記上吸込口よりも上であって、前記スリットの下側の淵よりも下に位置する円筒状の内筒部材とを有し、
前記送液部は、吊り支持部により液面上の回転動力源から吊り下げ支持され、かつ前記吊り支持部には、前記送液部からの液体を吐き出す吐出路が設けられており、
前記内筒部材は、前記回転軸を中心として前記吊り支持部の両側面を円弧板により塞ぐことにより構成され、
前記吐出路を有する吊り支持部の一部分が前記外筒部材と前記内筒部材との間に存在する空間に配置され、
前記外筒部材と前記内筒部材との隙間に形成された液路の流路断面積が一定であることを特徴とする。

本発明によれば、内筒部材を有することで、回転軸が回転することによる遠心力を受けないようにすることができる。そして、上吸込口よりも大きい外径を有する内筒部材を外筒部材と同心に配置し、これにより形成された液路を狭めている。このため、内筒部材が無い場合に比べて、クーラント液をスリットから吸い込む流速を速くすることができる。
また、支持部の両側面を円弧板で塞いで円筒部材を構成した結果、吊り支持部の一部分が外筒部材と内筒部材の間に配置されることになる。この結果、外筒部材と内筒部材の間の断面積は小さくなり、スリットから流れ込む流速を上げることができる。また、内筒部材を支持する構造も簡単化される。
さらに、外筒部材は、吊り支持部を内側に取り込んだ外径を有しているため、外筒部材の周囲のクーラント液が、縦型吸込ポンプの周りで形成する渦を干渉することが抑止されており、液面上に存在する浮遊物を液路内に効果的に誘い込むことができる。

縦型吸込ポンプを示した図である。 図１のｘ１−ｘ１矢視断面図である。 縦型吸込ポンプの部分断面図である 縦型吸込ポンプの使用状態を示した図である。 スリットの下側の淵の位置を変更可能とした縦型吸込ポンプを示す図である。 筒状部材１２を示す図である。

図１実施例に係る縦型吸込ポンプ１００の一実施例を示している。尚、図１または他の図面と同様に、図中、既述のものに対応する部材には同一の符号が付してある。本実施例においては、縦型吸込ポンプ１００が吸い込むべき液としてクーラント液を対象とし、液を蓄える槽として異物を含んだクーラント液を蓄えるダーティ槽を想定して説明する。
図１において、支持フレーム６は回転動力源としての電動モータ７を載置状に固定された支持台部６ｃ、平面視四角形状の固定フランジ部６ｄ、この固定フランジ部６ｄの下面から下方へ延出された一対の吊り支持部６ａ、６ｂを有している。固定フランジ部６ｄは、ダーティ槽の天板にボルトで固定されるものである。固定フランジ部６ｄより下の部分が、ダーティ槽に浸かる。固定フランジ部６ｄのボルト孔ｆ１は、クーラント液槽の天板に固定するボルトを挿通させる。

固定フランジ部６ｄの下側には、外筒部材４と内筒部材５とが間隔をあけて電動モータ７からの回転軸９を中心に同心状に設けられている。外筒部材４には縦方向にスリットｋ１が形成されている。また、図１のｘ１−ｘ１断面図に示すように、内筒部材５は、吊り支持部６ａ、６ｂの間が円弧板１４ａ、１４ｂにより、水密状に塞がれており、一対の吊り支持部６ａ、６ｂによりネジｎ１で止められている。

図２において、吊り支持部６ａ（図中、上側）は内方に縦向きの吐出路ｄ１が形成された扁平筒状部６ａ１と、これの両側面箇所から図中左右へ張り出した張出条部６ａ２、６ａ３とを具備している。そして吊り支持部６ｂ（同図中、下側）は図中左右方向へ長い断面形状とされた板状部６ｂ１と、左右方向中央から後側へ張り出した張出条部６ｂ２を具備している。外筒部材４は、吊り支持部６ａ、６ｂを内側に取り込んだ外径を有している。

図３において、送液部２内にはインペラ８が配置されている。液面ｂ１上の支持フレーム６にベアリング２２により回転自在に支承された回転軸９が、クーラント液中に没し、その下端にインペラ８が固定されている。回転軸９の上端は、液面ｂ１上の電動モータ７の出力軸７ａに結合されている。送液部２は、インペラ８を挟んで回転軸９の上下おいて上吸込口ｃ１と下吸込口ｃ2が開口されており、インペラ８の外周は、吊り支持部６ａの吐出路ｄ１を除いて包囲されている。上吸込口ｃ１は、回転軸９が送液部２内に導入される開口ともなっている。

外筒部材４と内筒部材５とがクーラント液に浸かった時、スリットｋ１が液面ｂ１からクーラント液を内部に取り入れる導入口となり、外筒部材４と内筒部材５の間が、クーラント液の液路３となる。

送液部２は吊り支持部６ａ、６ｂの下端部に支持されている。上吸込口ｃ１の径は、液路３の内径（内筒部材５で形成される）よりも小さい（図２参照）。ここにおいて、内筒部材５の下端は、外筒部材４のスリットｋ１の下側の淵ｋ２よりも低い位置にあるため、液路３による流路断面積は、外筒部材４と内筒部材の間隔で決まる。

インペラ８は、水平状の円板部８ａの上面に主に上吸込口ｃ１から吸い込むための翼部８ｂを形成され、また円板部８ａの下面には主に下吸込口ｃ２から吸い込むための翼部８ｃが形成されている。送液部２から液送されたクーラント液は、吊り支持部６ａの吐出路ｄ１を通じて、汲み上げられる。

内筒部材５の下端が上吸込口ｃ１より間隔を開けて上に位置しており、液路３が終端するため、ここを通過したクーラント液は、回転軸９に向かう回転軸９の半径方向の流れとなり、送液部２の上吸込口ｃ１に至る。この位置において、クーラント液の半径方向の流れを整流させるために、整流板６ａ４、６ｂ３がそれぞれ吊り支持部６ａ、６ｂの下端部に設けられている。

縦型吸込ポンプ１００の使用例及び作用について説明する。
図４において、縦型吸込ポンプ１００はクーラント液を貯溜するためのダーティ槽１０１の上壁面に懸垂状に固定され、送液部２はダーティ槽１０１の底面から離れた状態となるようにクーラント液中に位置される。吐出路ｄ１は送液対象部１０２（例えばマシニングセンタ）に管路１０３を介して連通され、管路１０３の途中には濾過装置１０４などの再生手段が設けられる。また送液対象部１０２とダーティ槽１０１とは管路１０５で連通される。ダーティ液槽１０１には空気抜き管１０６が必要に応じ設けられる。電動モータ７が作動されと、クーラント液は周回し、再利用される。

縦型吸込ポンプ１００は、外筒部材４に設けられたスリットｋ１から取り込まれたクーラント液は、外筒部材４と内筒部材５とにより形成された液路３に流れ込む。液路３は、図３に示すように、断面形状は環状となっている。外筒部材４は、送液部２を底にして上方に筒状に伸びており、その上端縁は液面ｂ１より上方に位置している。一方、内筒部材５は上下端縁５ａ、５ｂが開放された筒状であり、上端縁５ａが液面ｂ１よりも上方に位置している。したがって、クーラント液が内筒部材５の上端縁５ａを超えて水平方向へ通過してその内方に流入することはない。

クーラント液は、液路３を降下して内筒部材５の下端縁５ｂを脱した位置から、回転軸９に向かう回転軸９の半径方向に流れる。流れは、整流板６ａ４、６ｂ３により整流されて、上吸込口ｃ１に至る。インペラ８は、クーラント液を吐出路ｄ１を経て送り出す。この半径方向に流れる箇所がクーラント液の液溜まり部として機能し、上吸込口ｃ１を通じた液吸込作用を安定化させる上で寄与する。

クーラント液を一旦、流路３を介して降下させて回転軸９に触れさせないことで、回転軸９が回転することによる遠心力を受けないようにし、クーラント液がスリットｋ１から逆流する方向に作用することを抑止する。

また、吊り支持部６ａ、６ｂを内側に取り込んだ外径を有する外筒部材４に対して、上吸込口ｃ１よりも大きい外径を有する内筒部材５とにより液路３を狭めている。このため、内筒部材５が無い場合に比べて、クーラント液をスリットｋ１から吸い込む流速を速くすることができる。さらに、外筒部材４は、吊り支持部６ａ、６ｂを内側に取り込んだ外径を有しているため、外筒部材４の周囲のクーラント液が、縦型吸込ポンプ１００の周りで形成する渦を干渉することが抑止されており、液面ｂ１上に存在する浮遊物ｅ１を液路３内に効果的に誘い込むことができる。

また内筒部材５を、吊り支持部６ａ、６ｂの吊り下げ途中位置に対して円弧板１４ａ、１４ｂを固定することにより簡便に形成することができる。このため、容易に内筒部材５が上吸込口ｃ１よりも径大で上吸込口ｃ１の外周囲を取り囲むように配置する構造にできる。

ダーティ槽１０１のクーラント液が減少してスリットｋ１から取り入れるクーラント液量が少なくなったときは、液路３内に多くの大気が吸い込まれて液路３内に自由液面が形成される現象が生じることがある。この現象が生じた場合、液面ｂ１上の浮遊物ｅ１を含むクーラント液は液路３内に滝状となって自由落下するようになる。このさい、上吸込口ｃ１内に吸引された大気は何らの対策もなければ送液部２の液吸引力を消失させる要因となる。しかし、送液部２は下吸込口ｃ２から大気の混入しないクーラント液を連続的に吸引することができ、このクーラント液を上吸込口ｃ１から吸引された大気と一緒に吐出路ｄ１側へ送り出すため、上吸込口ｃ１から吸引された大気により送液部２の上吸込口ｃ１を通じた吸引力が消失されることは生じない。したがって上吸込口ｃ１はクーラント液の液面１から常に吸引し、これに含まれる浮遊物ｅ１を支障なく吐出路ｄ１側へ送り出すことができるのである。

上記実施例において、スリットｋ１の下淵の位置は固定であったが、変更できるようにしてもよい。
縦型吸込ポンプ１００は一般には、定常使用状態においてダーティ槽１０１内のクーラント液の自由表面の液路３に対する相対高さが大きく変動しない環境下で使用されるものである。一方、ユーザが保持するダーティ槽１０１によっては、クーラント液の液面ｂ１の位置に合わせて、スリットｋ１の下淵の位置を調整する必要がある。
例えば、ダーティ槽１０１の液面ｂ１が高くなり過ぎると、スリットｋ１に取り込まれるクーラント液の流速が弱くなって液面ｂ１上の浮遊物ｅ１が効率的に液路３内に流入しない不適切状態が生じる。一方、ダーティ槽１０１の液面ｂ１が低くなり過ぎると、スリットｋ１に取り込まれるクーラント液量が減少し、浮遊物ｅ１が能率的に液路３内に流入しなくなる現象が生じる。

スリットｋ１の下側の淵ｋ２の位置を変更可能にするため、図５に示すように、外筒部材４の周囲に筒部材１２を同心状・密接状に配置し、筒部材１２によりスリットｋ１の下側の淵ｋ２の位置を提供する。

図６は筒部材１２を示す平面図及び正面図である。筒部材１２はこれを外筒部材４上にて上下移動させることで液路３の上端の最低高さが変化し、スリットｋ１の下側の淵ｋ２の位置を変更できる。また、図５に示すように、筒部材１２の上下変移をスリットｋ１の任意な開放状態で固定させるための締結手段１３が形成されている。この締結手段１３は筒部材１２の周面に上下方向へ長く形成されたスリット１２ａと、前側の吊り支持部６ａに形成されたネジ孔ｆ３（図1、図３）にスリット１２ａ及び、外筒部材４の透孔ｆ４（図１）を通じてねじ込まれるものとした操作ネジ１３ａとを備え、操作ネジ１３ａが弛緩操作されたときに筒部材１２が上下変移可能となり、また締結操作されたときに筒部材１２の変移が規制される構成とされている。本実施例では筒部材１２の上端縁１２ｂの高さを上下することによりスリットｋ１の下側の淵ｋ２の位置を調整することができる。

ここで、本例の縦側吸込ポンプ１００の具体的な仕様及び寸法を記述する。
送液部２の最大送液流量は毎分５０リットル、上吸込口ｃ１の外径は４８ｍｍ、下吸込口ｃ２の外径は２５ｍｍ、外筒部材４の内径は１２５ｍｍ、外筒部材４の全高は２００ｍｍ、内筒部材５の円弧板１４ａ、１４ｂの箇所の外径は１００ｍｍ、外筒部材４と内筒部材５の円弧板１４ａ箇所との半径上の隙間は１２．５ｍｍ、上吸込口ｃ１の上端から円弧板１４ａ、１４ｂの下端縁までの距離は４８ｍｍである。

２ 送液部
３ 液路
４ 外筒部材
５ 内筒部材
７ 電動モータ
９ 回転軸
１２ 筒部材
ｂ１ 液面
ｃ１ 上吸込口
ｋ１ スリット

Claims (2)

1. 液面上の回転動力源から液中に没して回転力伝達する回転軸と、
   上面側に上吸込口を、下面側に下吸込口を開口し、上吸込口から前記回転軸が導入されて内部のインペラを回転させる送液部と、
   前記送液部の上方に筒状に伸び、液面に対して液体を内部に取り入れるスリットが設けられた円筒状の外筒部材と、
   前記外筒部材の内側に前記回転軸と同心に設けられ、前記上吸込口の開口径より大きい外径を有し、上端縁が液面より上方に位置し、下端縁が間隔を開けて前記上吸込口よりも上であって、前記スリットの下側の淵よりも下に位置する円筒状の内筒部材とを有し、
   前記送液部は、吊り支持部により液面上の回転動力源から吊り下げ支持され、かつ前記吊り支持部には、前記送液部からの液体を吐き出す吐出路が設けられており、
   前記内筒部材は、前記回転軸を中心として前記吊り支持部の両側面を円弧板により塞ぐことにより構成され、
   前記吐出路を有する吊り支持部の一部分が前記外筒部材と前記内筒部材との間に存在する空間に配置され、
   前記外筒部材と前記内筒部材との隙間に形成された液路の流路断面積が一定であることを特徴とする縦型吸込ポンプ。
   
2. 前記外筒部材の外周に同心状に密着する筒部材であって、上下位置を変更することにより前記スリットの下側の淵を提供する筒部材を有することを特徴とする請求項１記載の縦型吸込ポンプ。