JP6615674B2 - ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、液体を昇圧して移送するポンプに関し、特に、防錆剤が塗布されたポンプに関するものである。

ポンプ（より具体的には、遠心ポンプ）は、ケーシング内に配置された羽根車が回転することによって液体を圧送する回転機械である。昇圧された液体がケーシングの吸込側に逆流することを防止するために、羽根車の液体入口を囲むようにケーシングにライナーリングが設けられる。ライナーリングは、羽根車に固定されたウェアリングと微小な隙間を介して配置され、液体が高圧側から低圧側に逆流することを防止する非接触シールとして機能する。

ところで、ポンプを構成する金属部品の錆に起因して赤水が発生することがある。この赤水を防止するために、ケーシング、より具体的には、ケーシングの液体に接する面に防錆剤が塗布されることがある。防錆剤は、一般的に、ライナーリングをケーシングに圧入した状態で、ライナーリングおよびケーシングの露出面に塗布される。

ライナーリングおよびケーシングを防錆剤で覆うコーティング処理は、一般に、高温下で行われる。このため、ライナーリングをケーシングに圧入した状態でコーティング処理を行うと、ライナーリングとケーシングとの熱膨張率の差によってライナーリングとケーシングとの間に微小な隙間が形成され、冷却後もライナーリングに緩みが残る。結果として、ライナーリングがケーシングに対して回転してしまい、ライナーリングはその機能を十分に発揮することができない。

そこで、従来では、ライナーリングの回転を防止するために、ライナーリングにねじを取り付け、このねじをケーシングに設けられた穴に係合させる回り止め加工が行われ、その後、コーティング処理が行われる。

特開２００２−２５７０８２号公報

しかしながら、ライナーリングの回り止め加工は、製造時間および製造コストの増加につながる。さらに、消耗部品であるライナーリングの交換時には次のような問題が生じる。つまり、ライナーリングとケーシングは、防錆剤で覆われているため、ライナーリングを取り外したときに、防錆剤の一部がライナーリングとともに除去される。このため、新たなライナーリングをケーシングに取り付けても、その新たなライナーリングとケーシングとの間の隙間に液体が浸入し、防錆剤で覆われていないケーシングの表面に液体が接触してしまう。このような理由から、本来、交換する必要がないケーシングもライナーリングとともに交換しなければならず、無駄が生じ、コストが増大してしまう。

特許文献１には、軟質合成樹脂から構成されたライナーリングをＯリングなどの弾性部材で可動的に吸込ケーシングに支持させる構成が開示されている。しかしながら、この構成は、ライナーリングが羽根車に接触、摩耗することを前提としているため、長期的な寸法管理が難しい。しかも、ライナーリングは単一の弾性部材で吸込ケーシングへ可動的に支持されているため、使用環境や経年劣化によって、弾性部材の柔軟性が失われ、ライナーリングが適切な位置からずれることがある。

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、ライナーリングをケーシングに取り付ける工程を簡略化することができ、しかもライナーリングを交換するときのコストを低減することができるポンプを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、羽根車と、前記羽根車を収容するケーシングと、前記羽根車の液体入口を囲み、前記ケーシングに取り付けられたライナーリングとを備え、前記ケーシングは、前記ライナーリングの外周面が嵌合される嵌合面と、前記嵌合面の両側に形成された第１環状段部および第２環状段部を有し、前記ケーシングの接液面、前記第１環状段部、および前記第２環状段部には防錆剤が塗布されており、前記第１環状段部および前記第２環状段部には、環状の第１シール部材および環状の第２シール部材がそれぞれ配置されていることを特徴とするポンプである。

本発明の好ましい態様は、前記第１シール部材および前記第２シール部材は、それぞれＯリングであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ライナーリングは、前記嵌合面のみにおいて前記ケーシングに接触していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ケーシングの前記接液面は、前記第２環状段部から外側に延びる領域を含み、前記領域に塗布された前記防錆剤と前記ライナーリングとの間には隙間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、前記防錆剤は、前記嵌合面には塗布されていないことを特徴とする。

本発明によれば、ライナーリングに接する嵌合面の両側には、第１シール部材および第２シール部材が配置されているため、液体の嵌合面への浸入を防ぐためにライナーリングを防錆剤で覆う必要がない。よって、ライナーリングがケーシングに取り付けられていない状態でコーティング処理を行うことができる。結果として、ライナーリングの回り止め加工を不要とすることができ、ライナーリングをケーシングに取り付ける工程を簡略化することができる。

さらに、本発明によれば、嵌合面の両側には、第１シール部材および第２シール部材が配置されているため、嵌合面は防錆剤で覆う必要がない。つまり、交換のためにライナーリングを取り外した時に、新たに防錆剤で覆うべき箇所はない。したがって、ライナーリングのみを交換し、ケーシングはそのまま使用することができるので、ライナーリングの交換時にかかるコストを低減することができる。

ポンプの構成を示す模式図である。 一実施形態に係るライナーリングおよびケーシングの拡大図である。 ライナーリングをケーシングに取り付ける工程を説明するための図である。 ライナーリングをケーシングに取り付ける工程を説明するための図である。 ライナーリングおよびケーシングの他の実施形態を示す図である。

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１はポンプの構成を示す模式図である。一実施形態では、ポンプは遠心ポンプである。ポンプは、羽根車１と、羽根車１が固定される回転軸２と、羽根車１および回転軸２の一部を収容するケーシング４と、羽根車１の液体入口１ａを囲み、ケーシング４に取り付けられたライナーリング３とを備えている。羽根車１は回転軸２を介してモータなどの駆動源（図示しない）により回転され、液体は羽根車１の回転に伴って羽根車１内を流れる。

ライナーリング３は環状であり、ライナーリング３の断面はＬ字形状を有している。ライナーリング３は防錆性を有する材料（例えば、砲金、ステンレス等の防錆性の高い金属や、樹脂、セラミックス）から構成されており、ライナーリング３には錆が発生しないようになっている。

ライナーリング３の内周面３ａに近接して、環状のウェアリング５が配置されている。ウェアリング５は、羽根車１の外周面に固定され、液体入口１ａの外側に配置されている。ウェアリング５は、羽根車１と一体に、すなわち羽根車１自体から構成されることもある。ウェアリング５の外周面とライナーリング３の内周面３ａとの間には僅かな隙間が形成されている。ライナーリング３およびウェアリング５は、回転する羽根車１によって昇圧された液体が高圧側から低圧側に流れることを防止する非接触のシールとして機能する。

図２は一実施形態に係るライナーリング３およびケーシング４の拡大図である。図２では、羽根車１、回転軸２、およびウェアリング５の図示は省略されており、ライナーリング３およびケーシング４が図示されている。図２に示すように、ケーシング４は、ライナーリング３の外周面３ｂが嵌合される嵌合面１０と、嵌合面１０の両側に形成された第１環状段部４ｂおよび第２環状段部４ｃとを有している。これら嵌合面１０、第１環状段部４ｂ、および第２環状段部４ｃは、ケーシング４の内面４ａに形成されている。本実施形態では、第２環状段部４ｃは環状溝から構成されている。

ケーシング４の第１環状段部４ｂおよび第２環状段部４ｃには環状の第１シール部材１２および環状の第２シール部材１３がそれぞれ配置されている。本実施形態において、第１シール部材１２および第２シール部材１３は、それぞれＯリングである。しかしながら、シール部材１２，１３はＯリングに限定されず、種々のシール部材を採用することができる。例えば、シール部材１２，１３は、環状のリップパッキンまたは環状のガスケットであってもよい。

ケーシング４の液体に接する面（以下、接液面という）は、吸込側領域１９と、吐出側領域２０と、第１環状段部４ｂから外側に延びる第１の領域３０と、第２環状段部４ｃから外側に延びる第２の領域３１とを含んでいる。第１の領域３０は第１環状段部４ｂおよび吐出側領域２０に接続され、第１環状段部４ｂと吐出側領域２０との間に位置している。第２の領域３１は第２環状段部４ｃおよび吸込側領域１９に接続され、第２環状段部４ｃと吸込側領域１９との間に位置している。

ケーシング４の内面４ａでの錆の発生を防止するために、ケーシング４の接液面、第１環状段部４ｂ、および第２環状段部４ｃには防錆剤２６が塗布されている。防錆剤２６として、例えば、ナイロン樹脂などの高い防錆性を有する樹脂が使用される。図２に示す例では、防錆剤２６からなる防錆剤膜（第１防錆剤膜）２６ａがケーシング４の接液面を構成する吸込側領域１９、吐出側領域２０に形成されており、防錆剤２６からなる防錆剤膜（第２防錆剤膜）２６ｂが第１の領域３０、および第２の領域３１、さらに環状段部４ｂ，４ｃに形成されている。なお、防錆剤２６はケーシング４の接液面以外の面に塗布されてもよい。例えば、ケーシング４の全表面が防錆剤２６で覆われてもよい。

第１の領域３０に形成された防錆剤膜２６ｂと、ライナーリング３との間には隙間Ｔ１が存在し、第２の領域３１に形成された防錆剤膜２６ｂと、ライナーリング３との間には隙間Ｔ２が存在する。したがって、ライナーリング３は、領域３０，３１上の防錆剤２６とは非接触である。なお、隙間Ｔ１が存在せず、領域３０上の防錆剤膜２６ｂとライナーリング３が接触していてもよい。

本実施形態では、防錆剤膜２６ａは、高温下で行われるコーティング処理（流動浸漬法）によって吸込側領域１９および吐出側領域２０に形成されるのに対し、環状段部４ｂ，４ｃおよび領域３０，３１には高温下で行われるコーティング処理と比較して寸法（膜厚）管理できる方法、例えば静電塗装によって防錆剤膜２６ｂが形成されている。したがって、シール部材１２，１３を適切に環状段部４ｂ，４ｃにそれぞれ装着させることができる。さらに、領域３０，３１に形成された防錆剤膜２６ｂと、ライナーリング３とを非接触とすることができ、防錆剤２６の剥がれを防ぐことができる。吸込側領域１９および吐出側領域２０においても静電塗装を用いて防錆剤２６を塗布してもよい。

第１シール部材１２は、第１の段部４ｂに形成された防錆剤膜２６ｂと、ライナーリング３とに接触しており、嵌合面１０への液体の浸入を防止している。同様に、第２シール部材１３は、第２の段部４ｃに形成された防錆剤膜２６ｂと、ライナーリング３とに接触しており、嵌合面１０への液体の浸入を防止している。

防錆剤２６はケーシング４の嵌合面１０には塗布されていない。嵌合面１０の両側にはシール部材１２，１３が配置されているため、ポンプ内を流れる液体は嵌合面１０に接触しない。嵌合面１０以外のケーシング４の内面４ａ（すなわち、ケーシング４の接液面および環状段部４ｂ，４ｃ）には防錆剤２６が塗布されているので、ケーシング４での錆の発生を防止することができる。ライナーリング３は防錆性を有する材料（例えば、砲金、ステンレス等の防錆性の高い金属や樹脂、セラミック）から構成されているため、ライナーリング３で錆は発生しない。

次に、ライナーリング３をケーシング４に取り付ける工程について図３および図４を参照して説明する。図３に示すように、まず、環状段部４ｂ，４ｃが形成されたケーシング４を用意する。次に、環状段部４ｂ，４ｃ、嵌合面１０、および領域３０，３１をマスキング材（図示しない）で覆う。マスキング材で覆われていないケーシング４の接液面、すなわち、ケーシング４の吸込側領域１９および吐出側領域２０に防錆剤２６を塗布して、防錆剤膜２６ａを形成する（ステップ１）。なお、吸込側領域１９および吐出側領域２０に防錆剤２６を塗布する方法は、特に限定されず、静電塗装によって吸込側領域１９および吐出側領域２０に防錆剤２６を塗布してもよい。

防錆剤膜２６ａを形成した後、環状段部４ｂ，４ｃおよび領域３０，３１からマスキング材を剥離し、環状段部４ｂ，４ｃおよび領域３０，３１を露出させる。嵌合面１０のみをマスキング材で覆った状態で、静電塗装によって防錆剤２６を環状段部４ｂ，４ｃおよび領域３０，３１に塗布して、防錆剤膜２６ｂを形成する（ステップ２）。その後、嵌合面１０を覆うマスキング材を剥離する。

図４に示すように、シール部材１２，１３を環状段部４ｂ，４ｃにそれぞれ装着し（ステップ３）、ライナーリング３をケーシング４に圧入して、ライナーリング３をケーシング４に取り付ける（ステップ４）。より具体的には、ライナーリング３の外周面３ｂをケーシング４の嵌合面１０に圧入する。このようにして、環状段部４ｂ，４ｃにシール部材１２，１３がそれぞれ配置され、かつ嵌合面１０以外のケーシング４の内面に防錆剤２６が塗布された状態で、ライナーリング３がケーシング４に取り付けられる。

ライナーリング３は嵌合面１０のみにおいてケーシング４に接触し、領域３０，３１上の防錆剤膜２６ｂとライナーリング３との間には隙間Ｔ１，Ｔ２がそれぞれ形成されている。したがって、ライナーリング３は、ケーシング４の接液面上に塗布された防錆剤２６に接触せず、防錆剤２６をケーシング４から引き剥がすことがない。なお、隙間Ｔ１が存在せず、領域３０上の防錆剤膜２６ｂとライナーリング３が接触していてもよい。

本実施形態によれば、ライナーリング３に接する嵌合面１０の両側には、第１シール部材１２および第２シール部材１３が配置されているため、液体の嵌合面１０への浸入を防ぐためにライナーリング３を防錆剤２６で覆う必要がない。よって、ライナーリング３がケーシング４に取り付けられていない状態でコーティング処理を行うことができる。結果として、ライナーリング３の回り止め加工を不要とすることができ、ライナーリング３をケーシング４に取り付ける工程を簡略化することができる。

さらに、嵌合面１０の両側には、第１シール部材１２および第２シール部材１３が配置されているため、嵌合面１０は防錆剤２６で覆う必要がない。つまり、交換のためにライナーリング３を取り外した時に、新たに防錆剤２６で覆うべき箇所はない。したがって、ライナーリング３のみを交換し、ケーシング４はそのまま使用することができるので、ライナーリング３の交換時にかかるコストを低減することができる。

図５はライナーリング３およびケーシング４の他の実施形態を示す図である。特に説明しない図５の実施形態の構成は、図１乃至図４に示す実施形態と同じであるので、その重複した説明を省略する。図５に示す実施形態では、第２の段部４ｃは嵌合面１０から半径方向内側に延びるテーパー面から構成されている。ライナーリング３の吸込側端部には、環状段部３５が形成されており、第２シール部材１３は、環状段部３５と第２の段部４ｃとの間に挟まれている。

本実施形態によれば、第２シール部材１３の直径は、嵌合面１０の直径よりも小さくできるので、第２シール部材１３を第２の段部４ｃに容易に装着することができる。なお、本実施形態では、シール部材１２，１３の断面の直径は異なっているが、ライナーリング３の形状およびケーシング４の形状によっては、シール部材１２，１３の断面の直径は同じでもよい。

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 羽根車
１ａ 液体入口
２ 回転軸
３ ライナーリング
３ａ 内周面
３ｂ 外周面
４ ケーシング
４ａ 内面
４ｂ 第１環状段部
４ｃ 第２環状段部
５ ウェアリング
１０ 嵌合面
１２ 第１シール部材
１３ 第２シール部材
１９ 吸込側領域
２０ 吐出側領域
２６ 防錆剤
２６ａ 防錆剤膜
２６ｂ 防錆剤膜
３０ 第１の領域
３１ 第２の領域
３５ 環状段部

Claims (4)

1. 羽根車と、
   前記羽根車を収容するケーシングと、
   前記羽根車の液体入口を囲み、前記ケーシングに取り付けられたライナーリングとを備え、
   前記ケーシングは、前記ライナーリングの外周面が嵌合される嵌合面と、前記嵌合面の両側に形成された第１環状段部および第２環状段部を有し、
   前記ケーシングの接液面、前記第１環状段部、および前記第２環状段部には防錆剤が塗布されており、
   前記第１環状段部および前記第２環状段部には、環状の第１シール部材および環状の第２シール部材がそれぞれ配置されており、
   前記ケーシングの前記接液面は、前記第２環状段部から外側に延びる領域を含み、
   前記領域に塗布された前記防錆剤と前記ライナーリングとの間には隙間が形成されていることを特徴とするポンプ。
2. 前記第１シール部材および前記第２シール部材は、それぞれＯリングであることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. 前記ライナーリングは、前記嵌合面のみにおいて前記ケーシングに接触していることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ。
4. 前記防錆剤は、前記嵌合面には塗布されていない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ポンプ。

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