JP6832540B2 - ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、２種類の吐出特性を持つポンプを一体化したポンプに関する。

従来の産業用ポンプを機械加工における切削液の圧送に使用する際、切削工具及び被削材の冷却、潤滑、清浄の目的で中・高圧力（約0.5MPa以上）吐出、機械内の清浄・洗浄用途で低圧力（約0.5MPa以下）吐出の最低２系統が必要なため、吐出圧力の異なる複数のポンプが個別に切削液タンク上に設置されており、それぞれに専用の設置スペースと電源・制御装置が設けられている。

特に中・高圧ポンプにおいては、揚液が地上部分に向かい加圧される構造のため、ポンプヘッドからの外部漏洩防止に、高価で定期交換が必要なメカニカルシール（軸封）を使用している。
「グルンドフォスポンプ株式会社 浸漬型クーラントポンプ」P.６<http://ecatalog.igrundfos.com/97613002/book/#page>=1 「グルンドフォスポンプ株式会社 MTR次世代浸漬型クーラントポンプ」<http://ecatalog.igrundfos.com/97613921/book/#page>=1

以上に述べた従来の産業用ポンプでは、使用用途別に吐出特性の異なる複数を同一平面上に配置する必要があるため、設備全体の設置面積が嵩み、特に工場スペースに制限が多い中小企業等では、設備導入時のレイアウトに苦慮しており、設備の省スペース化が重要な課題である。

新規に設備を導入することにより、それぞれの設備に対して、低圧用ポンプと中・高圧用ポンプとが必要となり、保有するポンプが倍数で増加し、保守管理の対象となる制御装置も同様に増加するため、管理コスト及び操業コストが増大し経営圧迫の要因となっている。

本発明は、ポンプが占有するスペースの省スペース化を図るとともに、管理コストや操業コストを抑えることが可能な一体型ポンプを提供することを目的とする。

（１）低圧部と、前記低圧部よりインペラーの数が多い高圧部とを配置し、前記低圧部に揚液を導入し、前記低圧部から吐出された前記揚液は、外部に吐出されるとともに、前記高圧部に供給されることを特徴とするポンプ。

（２）前記低圧部と前記高圧部は、同一軸上に備えられ、ポンプカバーにより室を2分し、一方の室に高圧用ポンプ、他方の室に低圧用ポンプを配置することを特徴とする（１）に記載のポンプ。

（３）前記高圧用ポンプは、ポンプヘッドから浸漬部の前記ポンプカバーに向けて揚液を加圧することを特徴とする（２）に記載のポンプ。

（４）前記高圧ポンプから前記ポンプカバーに向けて加圧された揚液を、下部軸受けの洗浄に利用することを特徴とする（２）または（３）のいずれかに記載のポンプ。

本発明は上記手段により、ポンプが占有するスペースの省スペース化を図るとともに、管理コストや操業コストを抑えることが可能な一体型ポンプを提供できる。

本発明の実施形態を示すポンプの断面図 ポンプ概要と内部の圧力分布図

以下、本発明の実施形態を図１に基づいて説明する。

本発明の実施形態に係るポンプは、低圧部１１と、低圧部１１よりインペラーの数が多い高圧部６とを配置し、低圧部１１に揚液を導入し、低圧部１１から吐出された揚液は、外部に吐出されるとともに、高圧部６に供給される。

低圧部１１は、1枚の低圧用インペラー９を備える。

高圧部６は、複数の高圧用インペラー５を備える。

低圧部１１と高圧部６は、同一軸上に備えられ、ポンプカバー８により室を２分し、一方の室に高圧用ポンプ、他方の室に低圧用ポンプを配置する。

高圧用ポンプは、ポンプヘッド２から浸漬部のポンプカバー８に向けて揚液を加圧する。

高圧ポンプからポンプカバー８に向けて加圧された揚液を、下部軸受け７の洗浄に利用する。

次に本実施形態の２種類の吐出特性を持つ一体型ポンプの動作を説明する。

図１において、モーター１をカップリング１６にてポンプ軸１２と連結し、ポンプ軸１２に固定された高圧インペラー５、及び低圧インペラー９を回転させる。

揚液は、ポンプカバー８の吸い込み口１０より吸込み、低圧インペラー９により加圧され、ポンプヘッド２の低圧吐出口１３a、及び高圧吸い込み口１３ｂに分岐して吐出される。

上記にて供給された揚液は、多段に配置された高圧インペラー５で下方に向け順次加圧され、ポンプカバー８を経由して高圧吐出口４より吐出される。

ポンプカバー８には、軸の振れを防止するため下部軸受７が固定されるが、高圧部６と低圧部１１の圧力差により高圧部６から流入する揚液を利用した常時強制洗浄によりスラッジの堆積を防止し、その揚液は低圧ポンプによって再度吐出される。

ポンプヘッド２には、軸の振れを防止のため上部軸受け１４が固定され、揚液にて常時潤滑される。

ポンプヘッド２には、揚液の外部漏洩を防止するため、オイルシール１５を付加する構造であるが、揚液が微量に漏れた場合は、戻り通路３を経由してタンク側に戻す構造として外部流出を防止する。

図２にポンプ概要と内部の圧力分布を示す。

図２において、１０は吸い込み口、１１は低圧部分、６は高圧部分の圧力分布を示し、矢印にてポンプ内部における揚液の流れを示す。

従来の産業用ポンプでは、外部への漏れ防止のため、ポンプヘッドに高価なメカニカルシール（軸封）を使用するが、揚液のろ過品質等により寿命が予測できず、突発故障を避けるために寿命を待たずに定期交換を行うことが慣例であり、これが保守コストの低減、及び稼働率向上の妨げとなっている。

上記の背景から、敢えて漏れを容認しメカニカルシールを設けず、戻り穴を経由して漏洩揚液をタンクに戻す構造の産業用多段ポンプが存在するが、依然上方のポンプヘッドに向けて加圧する方式であり、地上部のポンプヘッド部が最高圧力となる構造ゆえに漏洩量が多く、このことがポンプ効率低下を招き、省エネルギー化の妨げとなっている。

低圧部と、高圧部とを同一軸上に配置した一体型の構造とすることにより、設置スペースの最小化、および管理コストや操業コストの抑制を図るものである。

高圧ポンプの加圧を、上方のポンプヘッドから下方の浸漬部に配置されたポンプカバーに向けて行うことで、ポンプヘッド部の圧力を低圧にとどめ、揚液がポンプヘッドから外部に漏洩することによるポンプ効率の低下を防ぐものである。

ポンプヘッドから外部への漏洩が起き難いため、メカニカルシール（軸封）を使用する必要がなく、維持管理費及び保守工数を低減できる。

高圧ポンプからポンプカバーに配置した下部軸受けを経由して低圧ポンプ側に漏洩する揚液を、軸受けの強制洗浄に活用した後、低圧ポンプにて再度吐出される内部循環構造とすることで、ポンプ効率の低下を防止するものである。

本発明は上記手段により、ポンプ数を半減できるうえ、電源・制御装置も集約可能であり、したがって、ポンプが占有するスペースの省スペース化、および、管理コストや操業コストを低減できる。

工作機械、及び切削液ろ過装置に用いる切削液（クーラント）の圧送ポンプ。

産業用洗浄機に用いる洗浄液の圧送ポンプ。

１ モーター
２ ポンプヘッド
３ 戻り通路
４ 高圧吐出口
５ 高圧インペラー
６ 高圧部
７ 下部軸受け
８ ポンプカバー
９ 低圧インペラー
１０ 吸い込み口
１１ 低圧部
１２ ポンプ軸
１３a 低圧吐出口
１３b 低圧吐出口
１４ 上部軸受
１５ オイルシール
１６ カップリング

Claims (4)

1. 低圧吐出用の低圧部と、高圧吐出用の高圧部の2つの系統を有するポンプにおいて、前記高圧部の下側に配置された軸受けの上側に前記高圧部、下側に前記低圧部を配置し、前記低圧部下方の吸い込み口より導入された揚液は低圧力用としてポンプヘッドから吐出されるとともに、前記高圧部の上側に位置する吸い込み口にも供給され、前記高圧部にて下方向に加圧されることを特徴とするポンプ。
2. 低圧吐出用の低圧部と、高圧吐出用の高圧部の2つの系統を有するポンプにおいて、前記高圧部の下側に配置された軸受けの上側に前記高圧部、下側に前記低圧部を配置し、前記高圧部にて下方向に加圧された揚液の一部を、前記高圧部の下方に配置された前記軸受けの強制洗浄に利用し、前記低圧部に排出された揚液を再び低圧力用として排出することを特徴とするポンプ。
3. 前記高圧部のポンプにより、前記高圧部下方のポンプカバーに向けて揚液を加圧し、前記ポンプヘッドに軸封を用いないことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のポンプ。
4. 前記ポンプヘッドに前記高圧ポンプの吸い込み口を配置することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のポンプ。