JPH07167091A - 液体浸漬型ポンプの軸継手装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 深海で使用される液体浸漬型ポンプの軸継手
装置に対し、深度圧が増大して継手カバー内の液体の粘
度が上昇した状態の撹拌粘性抵抗を可能な限り小さく
し、もって撹拌音の減少と粘性摩擦によって生じる発熱
を抑制し、装置の小型軽量化ならびに芯出し作業の容易
化を図る。 【構成】 一方の側の穴４にキー溝を設け、他方の側の
穴５にスプライン溝を設け、外径の小さい円筒状に成形
して両端を面取り加工した継手本体１と、中間部に蛇腹
７をそなえてポンプＡとモータＢとの間で継手本体１を
包囲し内部に流体を封入した継手カバー６と、継手カバ
ー６の内側に片持ち状態で継手本体１を包囲する整流筒
８とをそなえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポンプの置かれる水域
の深度が深くて、深度圧が特に高い水中で使用するに好
適な液体浸漬型ポンプの軸継手装置に関するものであ
る。

【０００２】ここで液体浸漬型ポンプとは、ポンプの置
かれる周囲の空間が液体で充たされている環境において
使用されるポンプを言い、該ポンプの軸継手装置とは、
該ポンプと、ポンプ駆動用動力源すなわち一般には電動
モータとの両者間の軸系を、軸継手によって互いに連結
するための装置を言う。

【０００３】

【従来の技術】浸漬型ポンプの軸継手装置に関する先行
技術として、深海用ではないが、実開昭５２−１５６８
４４号公報あるいは実開昭５３−１９１０２号公報に記
載の装置がある。これらは、タンカー等の原液移送に用
いられる浸漬型ポンプに使用される軸継手に関するもの
である。

【０００４】そのほか、本出願人が先に開発した地上
（大気中）で使用される普通型電動ポンプを図４に示
す。同図のように、ポンプＡとモータＢとは、軸継手Ｃ
で連結され、台板Ｄ上に据え付けられている。Ｅはポン
プＡに送給する液体の吸入口、Ｆは液体の吐出口であ
り、Ｇは軸継手Ｃの回転に対する安全のために設けられ
た覆いである。軸継手Ｃの形式としては、普通には一対
の鍔（つば）付きカップリングが使用され、それぞれの
カップリングはポンプ側およびモータ側のそれぞれの軸
に対していずれもキーで結合される。この互いに対向す
る一対のカップリングを相互に連結する手段の型式とし
ては、フランジ形，ダイヤフラム形，歯車形，こま形，
あるいはゴム式，ローラチェーン式などがある。

【０００５】ところで、液体浸漬型ポンプの軸継手装置
は、そのポンプが海水中で浸漬使用される場合には、軸
継手部をポンプの取扱液体と同一液体中に浸漬した状態
で運転する必要があり、かつその浸漬液体の圧力を、周
囲の海水深度圧と同じ圧力に保持した状態で運転する必
要がある。そこで、本出願人は本考案とは別に本考案の
開発過程で、図４の普通型電動ポンプにおいて、特に軸
継手装置を上記の要求に対応し得るものを考案したの
で、その構造を図５に示す。同図において、Ｈは軸継手
カバーで、ポンプＡ側の軸にキーＫ１で結合された軸継
手部材Ｃ１と、モータＢ側の軸にキーＫ２で結合された
軸継手部材Ｃ２との周囲を包囲している。軸継手部材Ｃ
１とＣ２との連結方式には、スペーサＣ３を介装してダ
イヤフラム形のものが使用されている。軸継手カバーＨ
は油密に作られ、ポンプが扱う油と同質の油Ｊを油入口
Ｌと油出口Ｍとによって軸継手カバーＨの内部に充満さ
せ、必要に応じ循環させる。台板Ｄを含めて電動ポンプ
全体は、海水Ｎの中に浸漬された状態に置かれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た公報に記載の浸漬型ポンプの軸継手装置の構造では、
本考案の課題の一つとしている回転に伴う撹拌音によっ
て生じる不具合などは起きないものであり、本考案とは
その前提構造が全く相違するから、それらの構造を適用
することができない。

【０００７】また、図５の軸継手装置において特にそれ
らの軸継手部材および軸継手カバーに関しては、ポンプ
が大気中で使用される限りにおいてはこの構造で問題は
ないが、このポンプを水中において使用する場合、いわ
ゆる液体浸漬型ポンプとして油の圧送等に使用する場合
には、この構造のままではつぎのように種々の不都合が
生じてくる。

【０００８】 複雑な形状の軸継手（Ｃ１、Ｃ２およ
びＣ３）が油Ｊの中で回転するために、油との撹拌音が
発生したり、油との粘性摩擦による発熱が生じたりす
る。この現象は、ポンプの使用場所の深度の増加に伴い
海水深度圧が増加して、たとえば水深６５００ｍの海底
では、深度圧はほぼ６５０気圧に達し、油の粘性の増大
は著しいものとなって、上記現象の発生もきわめて顕著
なものとなる。

【０００９】 軸継手の重量あるいは占有容積に関
し、深度圧との関連で構成上の厳しい選択が必要である
が、従来の軸継手は重量が大きく、嵩も大きい。このこ
とは軸継手が深度圧に見合う高圧の油中で高速回転を強
いられる状況下において、特に小形化・軽量化を優先課
題とすべき要求に適合していない。

【００１０】 一対の軸継手部材Ｃ１、Ｃ２がいずれ
もキーによって軸に結合されているので、軸系に調芯性
がなく、かつその芯出し作業はきわめて困難である。

【００１１】本発明は、このような従来装置の問題点を
解決して、特に深度圧の高い水中で使用して従来にない
すぐれた効果のある装置を提供するためになされたもの
で、液体浸漬型ポンプの稼働に当たり、水中の深度圧が
増大してそれに伴い軸継手カバー内の液体の粘度が上昇
した状態において、該液体の撹拌粘性抵抗を可能な限り
小さくし、撹拌音の減少ならびに粘性摩擦によって生じ
る発熱を抑制し、装置の小型軽量化ならびに芯出し作業
の容易化が図られる液体浸漬型ポンプの軸継手装置を実
現することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、液体浸漬型ポンプ駆動用のポンプ軸と該ポンプ用
の駆動モータのモータ軸とを連結する本発明の軸継手装
置においては、一方の側に前記ポンプ軸用の穴をそな
え、他方の側に前記モータ軸用の穴をそなえ、前記２個
の穴のうちの１個の穴はキー溝をそなえ、他の１個の穴
はスプライン溝をそなえて前記両軸の間に介装され、全
体を円筒状に成形されてその外径を可能最小寸法に作成
するとともに周面両端の角部を丸く面取り加工した継手
本体と、該継手本体が外部との流通を遮断された流体中
で回転するように流体を内部に封じ込めて前記液体浸漬
型ポンプと該ポンプ駆動用のモータとの間の空間を油密
に包囲し、その長手方向の中間部に１個ないし複数個の
蛇腹をそなえる継手カバーと、該継手カバーの内側に設
けられ、一端を前記継手カバーの端面付近に係着されて
片持ち状態で前記継手本体の外部を包囲する筒状体とし
て形成された整流筒とをそなえる構成としている。

【００１３】この場合、継手本体はその外周面にディン
プル加工が施されてもよい。

【００１４】

【作用】請求項１の構成をそなえる液体浸漬型ポンプ
を、軸継手を介して連結されたモータによって回転駆動
すると、モータ軸の回転とともに継手本体ならびにポン
プ軸が、軸継手カバーの内部に密封された液体内で回転
する。継手本体は全体を円筒状に成形されてその外径を
可能最小寸法に作成するとともに、周面両端の角部を丸
く面取り加工してあるので、液体内で回転するときの撹
拌粘性抵抗がきわめて小さく、高効率の低雑音化が達成
され、同時に粘性摩擦による発熱が防止される。また、
継手本体の外側で蛇腹のある軸継手カバーの内側に整流
筒が片持ち状態で挿入されているので、継手本体が回転
するとき、軸継手カバーの蛇腹の存在によって発生の可
能性のある液体の撹拌摩擦による諸種の弊害が、この整
流筒によって効率よく低減される。すなわち、継手本体
から遠心方向に移動させられようとする液体が、整流筒
に遮られて蛇腹の内面にまで到達せず、その結果撹拌摩
擦の発生を低減することができる。

【００１５】また、継手本体とポンプ軸、あるいは継手
本体とモータ軸との結合部のいずれか一方がスプライン
による結合となっているので、軸系の調芯性が向上し、
且つ芯出し作業はきわめて容易である。さらに、軸継手
カバーの長手方向の中間部に１個ないし複数個の蛇腹を
そなえるので、該カバーの外圧に対する強度の補強に役
立つとともに、組立に際し、軸継手カバーの一端を長手
方向に向かって適度の寸法範囲内で蛇腹の部分を圧縮さ
せて該カバーの全長を短くすることが可能であり、組立
作業の簡便容易化に寄与する。

【００１６】継手本体の外周面に対し、請求項２のよう
にディンプル加工を施すと、液体中で回転するときの撹
拌粘性抵抗をさらに小さくすることができる。

【００１７】

【実施例】本発明の装置の一実施例を図面によって説明
する。図１，図２および図３において、継手本体１は、
液体浸漬型のポンプＡのポンプ軸２と、ポンプＡ駆動用
のモータＢのモータ軸３とを連結する。本実施例では、
ポンプ軸２の先端にキー溝が加工され、モータ軸３の先
端にスプライン溝が加工されているので、継手本体１に
加工された穴のうちでキー溝をそなえる穴４の方にポン
プ軸２を嵌合させ、スプライン溝をそなえる穴５の方に
モータ軸３を嵌合させて、両軸の結合が完了する。継手
本体１は外形を円筒状に成形され、その外径を可能最小
寸法に作成するとともに、両端面の周囲の角部を丸く面
取り加工される。その結果、継手本体１が高圧油内で回
転するときに生じる撹拌粘性抵抗が可能な限り低減され
る。また、継手本体１が両端にそなえる軸との嵌合態様
に対し、キーを介してのものとスプラインを介してのも
のとの二種類を用いたので、芯出し時における両軸間の
誤差が吸収されていわゆる逃げの役目が果たされる。

【００１８】６は継手カバーで、それによってポンプＡ
とモータＢとの間の空間を油密に包囲し、その中に外部
との流通を遮断された状態の油を封じ込め、その油圧を
ポンプＡの置かれる周囲の深度圧と等圧状態にして、そ
の流体中で継手本体１を回転させるためのものである。
継手カバー６はその長手方向の中間部に複数個の蛇腹７
をそなえる。継手カバー６内の油圧をポンプＡの周辺の
深度圧と等圧状態にするために、公知の均圧装置（図示
しない）がポンプＡの近傍に設けられる。

【００１９】８は、継手カバー６の内側に設けられる整
流筒で、一端を継手カバー６の端面付近に係着され、片
持ち状態で継手本体１の外部を包囲する筒状体として形
成される。

【００２０】継手本体１の外周面に、図３に示すよう
に、ディンプル９を加工しておくと、継手本体１が圧油
中で回転するときの撹拌粘性抵抗をさらに小さくする効
果がある。

【００２１】つぎに上記の構成をそなえる液体浸漬型ポ
ンプの使用態様について説明する。ポンプＡを、継手本
体１を介して連結されたモータＢによって回転駆動する
と、モータ軸３の回転とともに継手本体１ならびにポン
プ軸２が、継手カバー６の内部に密封された液体内で回
転する。継手本体１は全体を円筒状に成形されてその外
径を可能最小寸法に作成するとともに、両端の角部を丸
く面取り加工してあるので、液体内で回転するときの撹
拌粘性抵抗がきわめて小さく、そのため、雑音の低減化
が高効率のもとに達成され、粘性摩擦による熱の発生も
減少する。また継手本体１の外側で蛇腹７をそなえる継
手カバー６の内側に整流筒８が片持ち状態で挿入されて
いるので、継手本体１が回転するとき、継手本体１から
遠心方向に移動しようとする液体が、整流筒８に遮られ
て蛇腹７の内面にまで到達せず、その結果撹拌摩擦の発
生が大幅に低減され、雑音の低減効果とともに水中の音
波通信機能の保護などにも役立つ。

【００２２】また、継手本体１とモータ軸３との結合部
がスプラインによる結合となっているので、芯出し作業
はきわめて容易である。さらに、継手カバー６の長手方
向の中間部に複数個の蛇腹７をそなえるので、該カバー
の外圧に対する強度の補強に役立つとともに、組立に際
し、継手カバー６の一端を長手方向に向かって適度の寸
法範囲内で圧縮して該カバーの全長を短くすることが可
能であり、組立作業の簡便容易化に寄与する。

【００２３】継手本体１の外周面に対し、請求項２のよ
うにディンプル９を加工すると、液体中で継手本体１が
回転するときの撹拌粘性抵抗をさらに小さくすることが
できる。

【００２４】つぎに、液体浸漬型ポンプと駆動モータと
の組立時における両者間の芯出し作業の要領について説
明する。

【００２５】ａ）台板Ｄ上にポンプＡおよびモータＢを
仮据付けし、アライメントの調整を行う。

【００２６】ｂ）この状態でポンプ脚およびモータ脚に
対し、台板Ｄとの間でそれぞれノックピンの共加工を行
う。

【００２７】ｃ）ポンプＡまたはモータＢのいずれかを
台板Ｄから取り外し、継手カバー６をポンプＡもしくは
モータＢに装着する。

【００２８】ｄ）取り外したものを再び台板Ｄ上に戻し
て本格的に据え付けた後、ノックピンを挿入することに
よって芯出し作業が完了する。

【００２９】

【発明の効果】本発明にかかる液体浸漬型ポンプの軸継
手装置は、以上のように構成されるので、つぎのような
効果を有する。

【００３０】(1) 請求項１の構成によって、ポンプ稼働
時における継手カバー内の液体の撹拌粘性抵抗を可能な
限り小さくすることができる。その結果、撹拌音が減少
して水中の音波通信機能の保護などに役立つ。

【００３１】また、撹拌粘性抵抗が減少することによっ
て、粘性摩擦に起因する発熱が抑制され、ポンプの稼働
を安定して持続することができる。

【００３２】なお上記の諸効果は、海水深度圧が増大し
てそれに伴い軸継手カバー内の液体の粘度が上昇した状
態において、特に顕著に発揮される。

【００３３】(2) 同上の構成によって、軸継手装置の小
形軽量化が図られ、取扱が簡便容易となる。

【００３４】(3) 同上の構成によって、ポンプ駆動軸系
の芯出し作業の容易化が図られるとともに、軸継手の結
合手段としてスプラインを使用したことにより、調芯性
の向上に役立つ。

【００３５】(4) 請求項２の構成によって、液体中で継
手本体１が回転するときの撹拌粘性抵抗をさらに小さく
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる液体浸漬型ポンプの軸
継手装置の要部を示す断面図である。

【図２】図１の全体外形図である。

【図３】図１中の要部の断面図である。

【図４】普通型電動ポンプを示す全体外形図である。

【図５】図４の電動ポンプを浸漬型に改良した構造の要
部を示す断面図である。

【符号の説明】

Ａ ポンプ Ｂ モータ Ｄ 台板 １ 継手本体 ２ ポンプ軸 ３ モータ軸 ４，５ 穴 ６ 継手カバー ７ 蛇腹 ８ 整流筒 ９ ディンプル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅田 時彦 兵庫県神戸市西区櫨谷町松本234番地 川 崎重工業株式会社西神戸工場内 (72)発明者 築比地 仁 兵庫県神戸市西区櫨谷町松本234番地 川 崎重工業株式会社西神戸工場内 (72)発明者 遠田 誠次 兵庫県神戸市西区櫨谷町松本234番地 川 崎重工業株式会社西神戸工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体浸漬型ポンプ駆動用のポンプ軸と該
   ポンプ用の駆動モータのモータ軸とを連結する軸継手装
   置において、 一方の側に前記ポンプ軸用の穴をそなえ、他方の側に前
   記モータ軸用の穴をそなえ、前記２個の穴のうちの１個
   の穴はキー溝をそなえ、他の１個の穴はスプライン溝を
   そなえて前記両軸の間に介装され、全体を円筒状に成形
   されてその外径を可能最小寸法に作成するとともに周面
   両端の角部を丸く面取り加工した継手本体と、 該継手本体が外部との流通を遮断された流体中で回転す
   るように流体を内部に封じ込めて前記液体浸漬型ポンプ
   と該ポンプ駆動用のモータとの間の空間を油密に包囲
   し、その長手方向の中間部に１個ないし複数個の蛇腹を
   そなえる継手カバーと、 該継手カバーの内側に設けられ、一端を前記継手カバー
   の端面付近に係着されて片持ち状態で前記継手本体の外
   部を包囲する筒状体として形成された整流筒とをそなえ
   ることを特徴とする液体浸漬型ポンプの軸継手装置。
2. 【請求項２】 継手本体の外周面にディンプル加工を施
   した請求項１記載の液体浸漬型ポンプの軸継手装置。