JP7843639B2 - ポンプ及び軸受マウント - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ及び軸受マウントに関する。

従来、防振機能を有するポンプ及び軸受マウントがあった。

特開平３－４１２１１号公報

従来のポンプ及び軸受マウントに設けられる摩擦ダンパは、ボルトの締め付けにより所望の圧縮状態となっていた。そのため、摩擦ダンパに作用する圧縮力は、振動による摩擦ダンパの摩耗や時間経過による摩擦ダンパのクリープによって弱まり、防振機能が損なわれる場合があった。

本発明は、高耐久性の防振機能を有するポンプ及び軸受マウントを提供することを目的とする。

本発明は、以下の態様を有する。
（１）本発明に係る一態様のポンプは、回転電動機のロータと供に回転し、インペラを有するシャフトと、前記シャフトを回転自在に支持する軸受と、前記インペラを収容するインペラケーシングと、前記回転電動機を収容し、前記軸受を支持するモータケーシングと、を備え、前記モータケーシングは、前記軸受を支持するインナーハウジングと、前記インナーハウジングの外方に配置されるアウターハウジングと、前記インナーハウジングと前記アウターハウジングとの間に配置される減衰部材と、前記インナーハウジングと前記アウターハウジングとの間に形成される空間を、第１圧力を作用させる低圧室と、前記第１圧力より高い第２圧力を作用させる高圧室とに区画した状態で前記空間内を移動自在なラムと、を含み、前記ラムは、前記第１圧力と前記第２圧力との差圧により、前記減衰部材を付勢する。
（２）上記（１）において、前記高圧室は、前記インペラケーシングに設けられる高圧取出口に連通してよい。
（３）上記（１）又は（２）において、前記低圧室は、前記モータケーシングに設けられる低圧取出口に連通してよい。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記ラムを付勢する補助ばねを備えてよい。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記アウターハウジングは、前記インナーハウジングを弾性的に支持するピンを備えてよい。
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記アウターハウジングと前記ラムとの間に配置されるパッキンを備えてよい。
（７）本発明に係る一態様の軸受マウントは、軸受を支持するインナーハウジングと、前記インナーハウジングの外方に配置されるアウターハウジングと、前記インナーハウジングと前記アウターハウジングとの間に配置される減衰部材と、前記インナーハウジングと前記アウターハウジングとの間に形成される空間を、第１圧力を作用させる低圧室と、前記第１圧力より高い第２圧力を作用させる高圧室とに区画した状態で前記空間内を移動自在なラムと、を備え、前記ラムは、前記第１圧力と前記第２圧力との差圧により、前記減衰部材を付勢する。

本発明によれば、高耐久性の防振機能を有するポンプ及び軸受マウントを提供できる。

実施形態に係るポンプの説明図である。 実施形態に係る軸受マウントを示す説明図である。 図２におけるＡ矢視断面図である。

［実施形態］
以下、実施形態に係るポンプ１００を説明する。
図１は、実施形態に係るポンプ１００の説明図である。図２は、実施形態に係る軸受マウント１を示す説明図である。図３は、図２におけるＡ矢視断面図である。

（ポンプ）
図１に示すように、実施形態に係るポンプ１００は、インペラ１１によって発生させた遠心力でインペラケーシング３０内を通る液体にエネルギを与えるターボ型ポンプであってよい。ポンプ１００は、例えば、産業用ポンプのように、比較的長期で運転される用途に適している。ポンプ１００は、例えば、シャフト１０の長手方向に沿って互いに間隔を空けて並んで配置された５段のインペラ１１を有している。

ポンプ１００は、回転電動機ＭのロータＭｒと供に回転し、インペラ１１を有するシャフト１０を備えている。ポンプ１００は、シャフト１０を回転自在に支持する軸受２０を備えている。ポンプ１００は、インペラ１１を収容するインペラケーシング３０を備えている。ポンプ１００は、回転電動機Ｍを収容し、軸受２０を支持するモータケーシング４０を備えている。
図１において、ポンプ１００の運転による液体の流れの向きは、矢印によって示されている。インペラケーシング３０内の液体は、適宜の数のインペラ１１から与えられるエネルギによって昇圧される。すると、液体が吸込口Ｖから更に吸い込まれる。そして、インペラケーシング３０内の液体は、ポンプ１００内の流路を伝ってモータケーシング４０の吐出口Ｅから吐出される。

（インペラケーシング）
インペラケーシング３０は、筒状体である。インペラケーシング３０は、モータケーシング４０に接続されている。インペラケーシング３０は、液体の吸込口Ｖを有している。

（モータケーシング）
モータケーシング４０は、軸受２０を支持するインナーハウジング４１と、インナーハウジング４１の外方に配置されるアウターハウジング４２と、インナーハウジング４１とアウターハウジング４２との間に配置される減衰部材４３と、インナーハウジング４１とアウターハウジング４２との間に形成される空間Ｓを、第１圧力Ｐ１を作用させる低圧室Ｓ１と、第１圧力Ｐ１より高い第２圧力Ｐ２を作用させる高圧室Ｓ２とに区画した状態で空間Ｓ内を移動自在なラム４４と、を備えている。
なお、モータケーシング４０は、液体の吐出口Ｅを有している。なお、吐出口Ｅは、インペラケーシング３０に設けられてもよい。なお、図１は、吐出口Ｅをモータケーシング４０に設けた例を示している。

モータケーシング４０は、軸受マウント１を含んでいる。
図１に示すように、軸受マウント１は、シャフト１０の延在方向における回転電動機Ｍの両側に配置されている。一方の軸受マウント１は、シャフト１０の縁端（吐出口Ｅ側の端部）を支持する位置に配置されている。他方の軸受マウント１は、インペラケーシング３０内を通る液体から回転電動機Ｍをシールするためのモータケーシング４０のシール部５０の近傍に配置されている。
一方の軸受マウント１の構造と他方の軸受マウント１の構造とは、共通していてよい。

（軸受マウント）
軸受マウント１は、軸受２０を支持するインナーハウジング４１と、インナーハウジング４１の外方に配置されるアウターハウジング４２と、インナーハウジング４１とアウターハウジング４２との間に配置される減衰部材４３と、インナーハウジング４１とアウターハウジング４２との間に形成される空間Ｓを、第１圧力Ｐ１を作用させる低圧室Ｓ１と、第１圧力Ｐ１より高い第２圧力Ｐ２を作用させる高圧室Ｓ２とに区画した状態で空間Ｓ内を移動自在なラム４４と、を備えている。

（軸受）
軸受２０は、シャフト１０を回転自在に支持する環状体である。軸受２０は、シャフト１０の外周に設けられる環状の内輪と、インナーハウジング４１の内周面に設けられる環状の外輪と、内輪と外輪との間に転動自在に設けられるボールと、を含んでいてよい。軸受２０は、いわゆる、ボールベアリングであってよい。

（インナーハウジング）
インナーハウジング４１は、シャフト１０を通し、シャフト１０を支持する軸受２０を内周面で支持する筒状体である。
インナーハウジング４１は、ピン７０によってアウターハウジング４２に対して弾性的に支持されていてよい。

インナーハウジング４１は、外周面に、環状のラム４４が付勢方向Ｄに沿って移動自在に嵌っている。
インナーハウジング４１は、外周面に、環状のアウターハウジング４２が嵌っている。
インナーハウジング４１の外周面の一部は、高圧室Ｓ２に露出している。

インナーハウジング４１は、外方に突出する環状のフランジ４１Ｆを有している。フランジ４１Ｆには、貫通するピン７０の数に対応する数の挿通孔が形成されている。
フランジ４１Ｆの付勢方向Ｄには、減衰部材４３が配置されている。減衰部材４３は、フランジ４１Ｆの両側に配置されていることが好ましい。
フランジ４１Ｆは、軸受２０が配置される位置の外周面から外方に突出するように設けられている。これにより、シャフト１０から軸受２０を経て伝達される振動を、軸受マウント１で効果的に減衰させることができる。
フランジ４１Ｆには、ピン７０が貫通している。

（アウターハウジング）
アウターハウジング４２は、筒状体である。
アウターハウジング４２は、インナーハウジング４１の外方に設けられる。アウターハウジング４２は、インナーハウジング４１の外周面を囲むように設けられる。
アウターハウジング４２は、ラム４４の外方に設けられる。アウターハウジング４２の内周面の一部は、ラム４４の外周面に嵌っている。
アウターハウジング４２は、インナーハウジング４１との間に、空間Ｓを形成している。空間Ｓは、一辺が付勢方向Ｄと平行な長方形断面を有する環状の形状である。
アウターハウジング４２は、内周面の一部を、空間Ｓに露出している。
アウターハウジング４２は、空間Ｓに連通する供給孔４６を有している。供給孔４６は、適宜の管を介して、インペラケーシング３０に設けられる高圧取出口３１に連通している。供給孔４６は、図３に示すように、シャフト１０の回転軸を中心として外方に向けて放射状に、複数、周方向に均等間隔で設けられていてよい。

（減衰部材）
減衰部材４３は、環状体である。減衰部材４３は、適宜、ピン７０を貫通する孔を、ピン７０の配置に対応する位置に有している。

減衰部材４３は、インナーハウジング４１とアウターハウジング４２との間に配置される。減衰部材４３は、インナーハウジング４１とラム４４との間に配置されてもよい。

減衰部材４３は、摩擦減衰を有する材質であってよい。減衰部材４３は、例えば、ワイヤメッシュ、積層板、ブレーキ材（レジンモールド材、焼結材）等を使用したものであってよい。減衰部材４３は、摩擦により振動エネルギを散逸するので、インナーハウジング４１とアウターハウジング４２との相対振動を減衰できる。
なお、減衰部材４３は、ヒステリシスロスを有する材質であってもよい。例えば、天然ゴムにカーボンブラックを添加された高減衰ゴムであってよい。

減衰部材４３は、ポンプ１００の運転中に、差圧ΔＰによるラム４４からの付勢力により、圧縮力が加わっている状態となっている。この圧縮力を変えることで、ばね定数減衰定数を設計でき、材料が摩耗しても差圧ΔＰが変わらない限り一定の圧縮力を与えることができる。

（ラム）
ラム４４は、環状体である。ラム４４は、空間Ｓに対応する形状を有している。ラム４４は、その内周面を、インナーハウジング４１の外周面に対して摺動自在となる状態で、インナーハウジング４１の外方に嵌っている。ラム４４は、その外周面を、アウターハウジング４２の内周面に対して摺動自在となる状態で、アウターハウジング４２の内方に嵌っている。ラム４４の内径は、インナーハウジング４１における空間Ｓに露出する部分の外径（空間Ｓの内径）よりわずかに大きい。ラム４４の外径は、アウターハウジング４２における空間Ｓに露出する部分の内径（空間Ｓの外径）よりわずかに小さい。ラム４４は、付勢方向Ｄに沿って移動自在に空間Ｓに収容されている。
ラム４４は、低圧室Ｓ１に露出する低圧面と、高圧室Ｓ２に露出する高圧面と、を備えている。
高圧面には、補助ばね６０が直接的に接していてよい。
ラム４４の一部は、減衰部材４３に直接的に接していてもよい。

ラム４４は、適宜、ピン７０が、適宜のギャップを介して挿入されている。ラム４４は、ピン７０によりシャフト１０の回転軸を中心とする回転移動を規制されており、ピン７０をガイドにして並進自在となっている。

ラム４４は、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２との差圧ΔＰにより、減衰部材４３を付勢している。これにより、ポンプ１００の運転中に、ポンプ１００によって昇圧された液圧を、差圧ΔＰを発生させるための第２圧力Ｐ２として、高圧室Ｓ２に供給できる。したがって、減衰部材４３に作用する圧縮力の経時的な低下に関係なく、ポンプ１００の運転中であれば常に、ラム４４で区画される低圧室Ｓ１と高圧室Ｓ２との間に差圧ΔＰを発生させて、減衰部材４３をピストン機構のように押すことができる。そして、ポンプ１００の運転中に減衰部材４３に作用する付勢力を維持できる。よって、高耐久性の防振機能を有するポンプ１００及び軸受マウント１を提供できる。

図１及び図２に示すように、高圧室Ｓ２は、インペラケーシング３０に設けられる高圧取出口３１に連通していることが好ましい。なお、高圧室Ｓ２と高圧取出口３１とは、不図示の管で連通している。
これにより、ポンプ１００の内部を通過する液体に作用する液圧のなかでも、昇圧されて比較的高圧となる部分から第２圧力Ｐ２を取り出すことができ、差圧ΔＰをできるだけ大きくできる。よって、ポンプ１００の運転中に減衰部材４３に作用するラム４４による付勢力を高く維持できる。

図２に示すように、低圧室Ｓ１は、モータケーシング４０に設けられる低圧取出口４５に連通していることが好ましい。なお、低圧室Ｓ１と低圧取出口４５とは、適宜、管で連通している。
これにより、ポンプ１００の内部を通過する液体に作用する液圧のなかでも、モータケーシング４０とシャフト１０との間のシール部５０より回転電動機Ｍ側にある、比較的低圧となる部分から第１圧力Ｐ１を取り出すことができ、差圧ΔＰをできるだけ大きくできる。よって、ポンプ１００の運転中に減衰部材４３に作用するラム４４による付勢力を高く維持できる。

なお、モータケーシング４０における、回転電動機Ｍを収容しているシール部５０によって閉じられた空間は、比較的低圧になっている。低圧取出口４５は、シール部５０が設けられる空間に連通していてよい。低圧取出口４５は、回転電動機Ｍを収容しているシール部５０によって閉じられた空間に連通していてもよい。特に、インペラケーシング３０側の軸受マウント１の高圧室Ｓ２は、その軸受マウント１の近傍のシール部５０が設けられている空間に連通していることが好ましい。特に、吐出口Ｅ側の軸受マウント１の高圧室Ｓ２は、回転電動機Ｍを収容しているシール部５０によって閉じられた空間に連通していることが好ましい。

なお、低圧取出口４５が設けられる場所は、第２圧力Ｐ２より低い第１圧力Ｐ１が得られる場所であれば、モータケーシング４０に限られない。低圧取出口４５は、例えば、インペラケーシング３０において、高圧取出口３１が設けられている場所より吸込口Ｖ側に設けられていてもよい。低圧取出口４５は、吸込口Ｖに接続される配管（不図示）又はその配管に連通するタンク（不図示）に設けられていてもよい。

（補助ばね）
図２及び図３に示すように、ポンプ１００の軸受マウント１は、ラム４４を付勢する補助ばね６０を備えていてよい。これにより、差圧ΔＰによってラム４４に与えられる付勢力に、補助ばね６０の反発力によってラム４４に与えられる付勢力を加えることができる。よって、差圧ΔＰと補助ばね６０による反発力とのバランスを調整して、適切な付勢力を安定的にラム４４に与えることができる。
補助ばね６０は、シャフト１０の回転軸を中心として、複数、周方向に均等間隔で設けられていてよい。

（ピン）
図２に示すように、アウターハウジング４２は、インナーハウジング４１を弾性的に支持するピン７０を備えていることが好ましい。
ピン７０は、直線状に延びる棒状体である。ピン７０は、円形断面を有する円柱状態であってよい。ピン７０は、頭部のないボルトであってよい。ピン７０の一端は、アウターハウジング４２にねじで固定されている。
このように、ピン７０は、アウターハウジング４２に固定されており、インナーハウジング４１を弾性的に支持する。これにより、アウターハウジング４２でインナーハウジング４１を弾性支持した状態にでき、アウターハウジング４２に対してインナーハウジングを相対変位可能にできる。よって、減衰部材４３による減衰の付与の効果を高めることができる。

ピン７０の中央は、インナーハウジング４１を貫通している。ピン７０の中央は、インナーハウジング４１に嵌め合わされている。ピン７０の他端は、ラム４４に対して挿通されている。ピン７０の他端は、ラム４４の回転を規制することで、ラム４４の付勢方向Ｄに沿う並進移動を案内できるようになっている。ピン７０の延在方向は、ラム４４の付勢方向Ｄに沿っている。
ピン７０は、インナーハウジング４１及び減衰部材４３をラム４４の付勢方向Ｄに沿って並進可能に案内する。
ピン７０は、ラム４４をラム４４の付勢方向Ｄに沿って並進可能に案内する。

なお、ピン７０は、頭部を有していてもよい。この場合、頭部を有するピン７０で減衰部材４３に圧縮力を与えた状態にしてもよい。なお、この際、さらに、ラム４４による差圧ΔＰを減衰部材４３に付加してよく、さらに、補助ばね６０による付勢力を減衰部材４３に付加してもよい。

（パッキン）
図２に示すように、ポンプ１００の軸受マウント１は、アウターハウジング４２とラム４４との間に配置されるパッキン８０を備えてよい。パッキン８０は、低圧室Ｓ１と高圧室Ｓ２との間をシールして、液体の移動を抑制する。
パッキン８０は、例えば、円形の断面を有する環状の、いわゆる、Ｏリングであってよい。パッキン８０は、図２に示すように、例えば、ラムの外周に沿って設けられる環状溝に嵌っていてよい。
これにより、アウターハウジング４２の内周面に沿うラム４４の移動を妨げることなく、低圧室Ｓ１と高圧室Ｓ２との間をシールできる。また、パッキン８０の剛性又はパッキン８０の寸法又は環状溝の寸法を変えることで、パッキン８０とアウターハウジング４２の内周面との間に作用する摩擦力を調整でき、ラム４４による減衰部材４３への付勢力を調整できる。

インナーハウジング４１とラム４４との間に不図示のメカニカルシールを備えてよい。このシールは、シート状体をインナーハウジング４１とラム４４との間隙に環状に配置されるものであってよい。このシールは、低圧室Ｓ１と高圧室Ｓ２との間をシールして、液体の移動を抑制する。

以上、図面を参照して実施形態について説明したが、本発明は上述のものに限られない。実施形態として挙げられた複数の特徴を、自由に組み合わせてもよい。

本実施形態に係るポンプ１００は、回転電動機ＭのロータＭｒと供に回転し、インペラ１１を有するシャフト１０と、シャフト１０を回転自在に支持する軸受２０と、インペラ１１を収容するインペラケーシング３０と、回転電動機Ｍを収容し、軸受２０を支持するモータケーシング４０と、を備えている。モータケーシング４０は、軸受２０を支持するインナーハウジング４１と、インナーハウジング４１の外方に配置されるアウターハウジング４２と、インナーハウジング４１とアウターハウジング４２との間に配置される減衰部材４３と、インナーハウジング４１とアウターハウジング４２との間に形成される空間Ｓを、第１圧力Ｐ１を作用させる低圧室Ｓ１と、第１圧力Ｐ１より高い第２圧力Ｐ２を作用させる高圧室Ｓ２とに区画した状態で空間Ｓ内を移動自在なラム４４と、を含んでいる。ラム４４は、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２との差圧ΔＰにより、減衰部材４３を付勢する。
これにより、ポンプ１００の運転中に、ポンプ１００によって昇圧された液圧を、差圧ΔＰを発生させるための第２圧力Ｐ２として、高圧室Ｓ２に供給できる。したがって、減衰部材４３に作用する圧縮力の経時的な低下に関係なく、ポンプ１００の運転中であれば常に、ラム４４で区画される低圧室Ｓ１と高圧室Ｓ２との間に差圧ΔＰを発生させて、減衰部材４３をピストン機構のように押すことができる。そして、ポンプ１００の運転中に減衰部材４３に作用する付勢力を維持できる。よって、高耐久性の防振機能を有するポンプ１００を提供できる。

本実施形態に係る軸受マウント１は、軸受２０を支持するインナーハウジング４１と、インナーハウジング４１の外方に配置されるアウターハウジング４２と、インナーハウジング４１とアウターハウジング４２との間に配置される減衰部材４３と、インナーハウジング４１とアウターハウジング４２との間に形成される空間Ｓを、第１圧力Ｐ１を作用させる低圧室Ｓ１と、第１圧力Ｐ１より高い第２圧力Ｐ２を作用させる高圧室Ｓ２とに区画した状態で空間Ｓ内を移動自在なラム４４と、を備えている。ラム４４は、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２との差圧ΔＰにより、減衰部材４３を付勢する。
これにより、ポンプ１００の運転中に、ポンプ１００によって昇圧された液圧を、差圧ΔＰを発生させるための第２圧力Ｐ２として、高圧室Ｓ２に供給できる。したがって、減衰部材４３に作用する圧縮力の経時的な低下に関係なく、ポンプ１００の運転中であれば常に、ラム４４で区画される低圧室Ｓ１と高圧室Ｓ２との間に差圧ΔＰを発生させて、減衰部材４３をピストン機構のように押すことができる。そして、ポンプ１００の運転中に減衰部材４３に作用する付勢力を維持できる。よって、高耐久性の防振機能を有する軸受マウント１を提供できる。

１ 軸受マウント
１０ シャフト
１１ インペラ
２０ 軸受
３０ インペラケーシング
３１ 高圧取出口
４０ モータケーシング
４１ インナーハウジング
４１Ｆ フランジ
４２ アウターハウジング
４３ 減衰部材
４４ ラム
４５ 低圧取出口
４６ 供給孔
５０ シール部
６０ 補助ばね
７０ ピン
８０ パッキン
１００ ポンプ
Ｄ 付勢方向
Ｅ 吐出口
Ｍ 回転電動機
Ｍｒ ロータ
Ｓ 空間
Ｓ１ 低圧室
Ｓ２ 高圧室
Ｖ 吸込口

Claims (5)

1. 回転電動機のロータと供に回転し、インペラを有するシャフトと、
   前記シャフトを回転自在に支持する軸受と、
   前記インペラを収容するインペラケーシングと、
   前記回転電動機を収容し、前記軸受を支持するモータケーシングと、を備えるポンプであって、
   前記モータケーシングは、
   前記軸受を支持するインナーハウジングと、
   前記インナーハウジングの外方に配置されるアウターハウジングと、
   前記インナーハウジングと前記アウターハウジングとの間に配置される減衰部材と、 前記インナーハウジングと前記アウターハウジングとの間に形成される空間を、第１圧力を作用させる低圧室と、前記第１圧力より高い第２圧力を作用させる高圧室とに区画した状態で前記空間内を移動自在なラムと、を含み、
   前記ラムは、前記第１圧力と前記第２圧力との差圧により、前記減衰部材を付勢し、
   付勢された前記減衰部材が前記インナーハウジングと前記アウターハウジングとに当接して摩擦が生じることにより、前記インナーハウジングと前記アウターハウジングとの相対振動を減衰し、
   前記高圧室は、前記ポンプの内部の前記インペラケーシングに設けられる高圧取出口に連通し、
   前記低圧室は、前記ポンプの内部の前記モータケーシングに設けられる低圧取出口に連通する、ポンプ。
2. 前記ラムを付勢する補助ばねを備える
   請求項１に記載のポンプ。
3. 前記アウターハウジングは、前記インナーハウジングを弾性的に支持するピンを備える請求項１に記載のポンプ。
4. 前記アウターハウジングと前記ラムとの間に配置されるパッキンを備える
   請求項１に記載のポンプ。
5. 軸受を支持するインナーハウジングと、
   前記インナーハウジングの外方に配置されるアウターハウジングと、
   前記インナーハウジングと前記アウターハウジングとの間に配置される減衰部材と、 前記インナーハウジングと前記アウターハウジングとの間に形成される空間を、第１圧力を作用させる低圧室と、前記第１圧力より高い第２圧力を作用させる高圧室とに区画した状態で前記空間内を移動自在なラムと、
   を備えるとともに回転電動機によって駆動されるシャフトを支持する軸受マウントであって、
   前記ラムは、前記回転電動機の駆動によって生じる前記第１圧力と前記第２圧力との差圧により、前記減衰部材を付勢する軸受マウント。