JPH11324989A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、吐出流体が通過する通路の内側にあ
る軸受部の摺動部分へ異物が侵入するのを防ぐことがで
きるポンプ装置を提供する。 【解決手段】本発明は、軸受部１１，１２の周りに形成
されている通路１５の入側を挟む羽根車５と軸受１４と
の間に、羽根車５からの吐出流を回転軸８と軸受１４と
がなす摺動部分１６から避けるよう外側へ向ける異物よ
け体１８，１９を設けて、羽根車５から吐出する吐出流
体に混入している砂などの異物が軸受１４の摺動部分１
６に侵入にくくし、同異物の侵入を要因とした軸受部１
１，１２の異常摩耗、異物の噛み込みの発生を防ぐよう
にしたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸の軸方向に
羽根車、軸受部を並べて配置して構成されるポンプ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】多段ポンプ装置、例えば縦型の多段水中
ポンプのポンプ部は、主軸を構成する回転軸に、複数の
羽根車を軸方向に並ぶように組み付け、これら羽根車を
回転軸の軸方向に延びるポンプケーシング内に収める構
造が採用されている。

【０００３】そして、このポンプ部の回転軸に水中モー
タ（モータ）が直結され、水中モータで羽根車を回転さ
せることにより、羽根車毎、ケーシング各部において羽
根車の外周から放出された吐出流体が次段の羽根車の中
心側にある入口に吸い込まれるという工程を繰り返し行
い、次第に吐出圧力が増圧されるようにしてある。

【０００４】こうした多段ポンプ装置は、回転軸の全長
が長くなるために、回転軸はモータ側で支持されるだけ
でなく、モータとは反対側の端部や該端部とモータとの
間の回転軸部分を回転自在に支えている。

【０００５】この回転軸の中央やモータ側とは反対側の
端部の支持には、ポンプ部の外径や全長が大きくなるの
を抑制するために、羽根車の近くの回転軸部分をポンプ
ケーシングで支持された軸受部で回転自在に支持させる
ことが行われている。そして、この軸受部とポンプケー
シング内面との間に通路を形成して、羽根車から吐出さ
れた吐出流体が通路を通じて吐出口へ導けるようにして
いる。

【０００６】具体的には、多段の水中ポンプ装置では、
回転軸の外周面にスリーブを嵌挿させ、このスリーブを
軸受で水密的に回転自在に支持するという水中軸受を採
用し、この軸受を該軸受を保持するホルダから放射状に
延びるリブを介しポンプケーシングの周壁に支持させ
て、軸受とポンプケーシング内面との間に通路を形成す
ることが行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ポンプ装置
から吸い込まれる流体には、異物が混入していることが
ある。特に井戸用の水中ポンプ装置だと、汲み上げる井
戸水に微細な砂が混じっていることが多い。

【０００８】ところが、砂などの異物は、吸い込まれる
流体と一緒に、軸受部の周りに形成されている通路を通
過する。しかも、羽根車の外周から放出された吐出流体
は、ポンプケーシングやガイドベーンによって回転軸側
に集まるように導かれてから通路へ進入するために、砂
などの異物が軸受部の摺動部分へ侵入するおそれがあ
る。

【０００９】特に砂を吸い込みやすい水中ポンプ装置、
さらには多段の羽根車で吐出圧力を増圧する多段式水中
ポンプ装置は、その傾向が高い。こうした異物の侵入が
あると、軸受部の摺動部分が異常摩耗を生じたり、摺動
部分に異物が噛み込まれたりするおそれがあり、この点
を改善する技術が要望されている。

【００１０】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、吐出流体が通過する通路
の内側にある軸受部の摺動部分へ異物が侵入するのを防
ぐことができるポンプ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載したポンプ装置は、軸受部の周りに形
成されている通路の入側を挟む羽根車と軸受部との間
に、羽根車からの吐出流を回転軸と軸受部とがなす摺動
部分から外側へ向ける流れ方向変更体を設けたことにあ
る。

【００１２】これにより、羽根車からの吐出流体は、流
れ方向変更体の規制により、軸受部の摺動部分を避けて
通路へ進入するようになるので、軸受部の摺動部分には
異物が侵入しにくくなり、異物の侵入を要因とした軸受
部の異常摩耗、異物の噛み込みの発生が防げる。

【００１３】請求項２に記載のポンプ装置は、さらに水
中ポンプ装置で好適な異物侵入防止の性能が確保される
よう、回転軸の外周面に嵌挿されたスリーブと、このス
リーブの外周面に水密的に嵌挿されて該スリーブを回転
自在に支持する軸受とを組み合わせた水中軸受構造を前
提として、この通路の入側を挟む羽根車とスリーブとの
間の回転軸部分に流れ方向変更体を設けたことにある。

【００１４】請求項３に記載のポンプ装置は、さらに流
れ方向変更体の組付性を良好にするために、スリーブの
羽根車側の端部に流れ方向変更体を一体に形成する構造
を採用して、スリーブが装着されると、流れ方向変更体
も一緒に所定の位置に組み付けられるようにした。

【００１５】請求項４に記載のポンプ装置は、さらに簡
単な構造で、異物の侵入を防ぐのに十分な吐出流の向き
の変更が発揮されるよう、流れ方向変更体を、通路に近
づくしたがって漸次拡がり、かつ最大外径がスリーブと
軸受とがなす摺動部分を超える傘形状をなす形状にし、
傾斜した外周面で羽根車からの吐出流を軸受部の周囲へ
向ける構成としたことにある。

【００１６】請求項５に記載の水中ポンプの支持構造
は、さらにポンプ停止時、戻る流体に混入した異物が軸
受部の摺動部分ヘ侵入しないよう、通路の出側にも、戻
る流体の流れを回転軸と軸受とがなす摺動部分から外側
へ向ける副変更体が設けたことにある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１および図２に
示す一実施形態にもとづいて説明する。図１は本発明を
適用したポンプ装置、例えば深井戸内に据え付けられる
多段水中ポンプ装置の全体を示し、図中１は上下方向に
延びる細長のポンプ部、２は同ポンプ部１のポンプケー
シングを示す。

【００１８】ポンプケーシング２は、最下段に配置した
吸込ケーシング３と最上段に配置した吐出ケーシング４
との間に、それぞれ羽根車５（インペラ）を収容した複
数の筒形の中間ケーシング６ａ（ガイドベーン６ｂ付
き）を並べて構成される。なお、ケーシング群は、吸込
ケーシング３，吐出ケーシング４との間に掛け渡される
締結バンド７で締結してある。

【００１９】またポンプケーシング２の中心部には、軸
心方向に沿って回転軸８が配設してある。この回転軸８
の軸方向に沿って、各中間ケーシング６ａ内の羽根車５
が取り付けてある。具体的には、各羽根車５は、軸心部
に形成されているボス部５ａを回転軸８の外周部に嵌挿
して支持させてある。この支持により、各羽根車５は、
回転軸８が回転すると、それぞれ吸込／吐出が行われ、
羽根車毎、各羽根車５の外周から吐出された水（流体）
が次段の羽根車５の中心側の入口５ｂに吸い込まれると
いう工程が繰り返し行われるようにしてある。

【００２０】この回転軸８の下端部が、吸込ケーシング
３に設置してある水中モータ９（モータ）の出力軸９ａ
に連結してある。なお、１０は回転軸８と出力軸９ａと
の間を連結する継ぎ手を示す。

【００２１】この回転軸８のうち、モータ側とは反対側
となる端部、具体的には最も吐出ケーシング４寄りの羽
根車５から突き出た該羽根車５の近くの回転軸部分は、
例えば吐出ケーシング４で支持されている軸受部１１で
回転自在に支えてある。

【００２２】また回転軸８は、軸受部１１と水中モータ
９との間の回転軸部分も、中間ケーシング６ａ間に介装
した軸受付き中間ケーシング６ｃで支持されている軸受
部１２で回転自在に支えられていて、長尺な回転軸８を
ぶれが生じないように支えている。

【００２３】これら両軸受部１１，１２は、いずれも水
中ポンプに水中軸受構造が用いられている。具体的に
は、両軸受部１１，１２は、いずれも回転軸８の外周面
にスリーブ１３を嵌挿させて取り付け、このスリーブ１
３の外周部を水中軸受１４で水密的に回転自在に支持す
るという水中軸受構造が採用してある。また水中軸受１
４は、いずれも該軸受１４を保持するホルダ１４ａから
放射状に延びるリブ１４ｂを介して、ポンプケーシング
（吐出ケーシング４，軸受付き中間ケーシング６ｃ）の
内面に支持してある。そして、各水中軸受１４と各ポン
プケーシング内面（吐出ケーシング４，中間ケーシング
６ｃの内面）との間に形成されている通孔部分によっ
て、水中軸受１４の周りに、前段の羽根車５からの吐出
水（吐出流体）が流通する通路１５を形成している。こ
れにより、前段の羽根車５から吐出された水（吐出流
体）が、軸受部１１，１２の周りを通じて、次段の羽根
車５や吐出ケーシング４の吐出口へ導けるようにしてい
る。

【００２４】そして、図２および図３に示されるように
各通路１５の入側１５ａを挟む羽根車５と軸受部１１，
１２との間には、それぞれ本発明の要部となる異物よけ
体１８，１９（本願の流れ方向変更体に相当）が設けら
れている。

【００２５】なお、図２には軸受部１１側に設けてある
異物よけ体１８の構造が拡大して示され、図３には軸受
部１２側に設けてある異物よけ体１９の構造が拡大して
示してある。

【００２６】軸受部１１側の異物よけ体１８の構造につ
いて説明すれば、同異物よけ体１８は、図２に示される
ように軸受部１１を構成するスリーブ１３と羽根車５の
ボス部端との間の回転軸部分の外周部に嵌挿して取り付
けてある。

【００２７】この異物よけ体１８は、ボス部外周端を基
端として、通路１５に近づくしたがって漸次拡がる傘形
状をなした部品で構成してある。そして、この異物よけ
体１８の最大外径は、スリーブ１３と水中軸受１４とが
なす摺動部分１６の直径を超える寸法に設定されてい
て、水中軸受１４の外方に向け傾斜した外周面１８ａに
より、前段の羽根車５から吐出した水（吐出流体）の吐
出流を水中軸受１４の外側、すなわち軸受部１１の周囲
へ向けるようにしている。この吐出流の方向の変更によ
り、砂など異物が混入している吐出流が、軸受部１１の
摺動部分１６の端面と衝突せずに通路１５へ進入、すな
わち軸受部１１の摺動部分１６を避けて通路１５へ進入
するようにしてある。

【００２８】また軸受部１２側の異物よけ体１９は、図
３に示されるように前段の羽根車５のボス部５ａとつら
なるスリーブ１３の端部に一体に形成してある。この異
物よけ体１９も、先の異物よけ体１８と同様、前段の羽
根車５のボス部外周端を基端として、通路１５に近づく
したがって漸次拡がる傘形状をなした部品で構成されて
いる。そして、この異物よけ体１９の最大外径も、スリ
ーブ１３と水中軸受１４とがなす摺動部分１６の直径を
超える寸法に設定されていて、水中軸受１４の外方に向
け傾斜した外周面１９ａにより、前段の羽根車５から吐
出した水（吐出流体）の吐出流を水中軸受１４の外側、
すなわち軸受部１２の周囲へ向けるようにしている。こ
の吐出流の方向の変更により、先の異物よけ体１９と同
様、砂など異物が混入している吐出流が、軸受部１２の
摺動部分１６の端面と衝突せずに通路１５へ進入、すな
わち摺動部分１６を避けて通路１５へ進入するようにし
てある。

【００２９】なお、異物よけ体１８は異物よけ体１９の
ようにスリーブ１３と一体であってもよく、異物よけ体
１９は異物よけ体１８のようにスリーブ１３と別体であ
ってもよい。

【００３０】また図３に示されるように通路１５の出口
側、具体的には例えば通路１５の出側１５ｂを挟む次段
の羽根車５と水中軸受１４との間の回転軸部分には、副
異物よけ体２０（本願の副変更体に相当）が取り付けて
ある。

【００３１】副異物よけ体２０は、次段の羽根車５のボ
ス部外周端を基端として、通路１５に近づくしたがって
漸次拡がる傘形状をなした部品で構成されている。そし
て、この副異物よけ体２０の最大外径は、スリーブ１３
と水中軸受１４とがなす摺動部分１６の直径を超える寸
法に設定されていて、水中軸受１４の外方に向け傾斜し
た外周面２０ａにより、ポンプ停止時、次段の羽根車５
から落下する水［戻る水（流体）］の流れを水中軸受１
４の外側、すなわち軸受部１２の周囲へ向けるようにし
ている。この副異物よけ体２０により、先の異物よけ体
１８，１９と同様、砂など異物が混入している落下水
が、軸受部１２の摺動部分１６を避けて通路１５を通過
するようにしてある。

【００３２】むろん、この副異物よけ体２０を回転軸８
の端部を支持する軸受部１２側に設けてもよい。こうし
た異物よけ体１８，１９、副異物よけ体２０にて、それ
ぞれ通路１５の内側にある軸受部１１，１２へ、砂など
の異物が侵入するのを防ぐようにしている。

【００３３】すなわち、井戸内に据え付けられた多段水
中ポンプ装置は、井戸の水を揚水すべく、水中モータ９
を励磁すれば、同水中モータ９で発生する回転力が回転
軸８に伝わり、各中間ケーシング６ａ内に収容されてい
る羽根車５を回転させる。

【００３４】すると、井戸の水は、水中に含まれる砂や
粘土などといった異物（図示しない）と共に、最下段に
在る吸込ケーシング３の吸込口３ａから、最下段に在る
羽根車５の入口５ｂに導かれる。そして、同入口５ｂか
ら吸い込まれ、同羽根車５の外周端の出口５ｃから吐出
される。この圧力水は、ガイドベーン６ａを通り、直上
に配置されている次段の羽根車５の入口５ｂへ導かれて
いく。

【００３５】各段の羽根車５を通過する間に、最下段の
羽根車５から吸い込まれた水が順次、増圧される。そし
て、この最終的な高圧水が吐出ケーシング４を経て、同
吐出口に接続された揚水管（図示しない）ヘ吐出され
る。

【００３６】このとき、ガイドベーン６ｂで回転軸８側
に集まるように導かれてから、軸受部１１，１２の周り
に在る通路１５へ向かう吐出水の流れは、いずれも図２
中および図３中の実線の矢印で示されるように異物よけ
体１８，１９の斜面した外周面１８ａ，１９ａによっ
て、摺動部分１６の端面に向かわないよう、流れ方向が
同端面から外側方向へ強制的に変更させられる。つま
り、羽根車５から通路１５へ向かう吐出流は、両異物よ
け体１８，１９で行われる吐出流の規制にて、それおぞ
れ軸受部１１，１２の摺動部分１６を避けるようにし
て、通路１５へ進入する。

【００３７】これにより、軸受部１１，１２の周りを吐
出水が流れるポンプ装置であっても、各軸受部１１，１
２の摺動部分１６には、水中に混入している砂や粘土な
どといった異物は侵入しにくくなる。

【００３８】それ故、異物の侵入を要因とした軸受部１
１，１２の異常摩耗、異物の噛み込みの発生を防ぐこと
ができる。特に回転軸８の外周面に嵌挿されたスリーブ
１３と、このスリーブ１３の外周面に水密的に嵌挿され
た水中軸受１４とを組み合わせた水中軸受構造の周りに
形成される通路１５の入側１５ａを挟む羽根車とスリー
ブとの間の回転軸部分やスリーブ端に異物よけ体１８，
１９を設けたので、水中ポンプ装置に適した異物回避性
能が確保できた。しかも、異物よけ体１９をスリーブ１
３に一体に形成する構造だと、スリーブ１３を回転軸８
に装着するときに、異物よけ体１９も一緒に所定の位置
に組み付けられるので、異物よけ体１９の組付性は良好
となる。

【００３９】そのうえ、異物より体１８，１９は、傘形
状の部品から形成してあるので、簡単な構造で、異物の
侵入を防ぐのに十分な吐出流の向きの変更が行える。ま
た通路５の出側１５ｂにも異物よけ体、すなわち副異物
よけ体２０を設けたので、水中ポンプ装置の運転の停止
時、ポンプケーシング２内を落下する水（流体）は、副
異物よけ体２０により、先の異物よけ体１８，１９と同
様、図３中の破線の矢印で示されるように落下流の向き
が変更され、軸受部１２の摺動部分１６を避けながら通
路１５へ進入する。それ故、戻る水に混入した異物が軸
受部１２の摺動部分ヘ侵入するのも回避でき、一層、信
頼性の高いポンプ装置を提供できる。

【００４０】なお、一実施形態では、多段式水中ポンプ
装置に本発明を適用したが、これに限らず、他のポンプ
装置に適用してもよく、要は、回転軸の軸方向に羽根
車、軸受部を並べて配置され、該軸受部の周りに吐出流
体が流れる通路が形成されているポンプ装置であればよ
い。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、流れ方向変更体によって、羽根車からの吐
出流体が、軸受部の摺動部分を避けて、同軸受部の周り
に形成してある通路へ進入するようになる。

【００４２】したがって、通路を流れる流体に砂などの
異物が混入していても、通路の内側に在る軸受部の摺動
部分には異物が侵入にくくなり、異物の侵入を要因とし
た軸受部の異常摩耗、異物の噛み込みの発生を防ぐこと
ができる。

【００４３】請求項２に記載の発明によれば、さらに上
記効果に加え、水中軸受を採用した水中ポンプ装置に適
した異物侵入防止の性能を確保することができる。請求
項３に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、軸
受部の異物侵入を防ぐのに加え、流れ方向変更体の組付
性を良好できるといった効果を奏する。

【００４４】請求項４に記載の発明によれば、さらに上
記効果に加え、簡単な構造で、異物の侵入を防ぐのに十
分な吐出流の向きの変更性能を発揮させることができ
る。請求項５に記載の発明によれば、さらに上記効果に
加え、ポンプ停止時、流体が戻る際、同流体に混入した
異物が軸受部に侵入するのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のポンプ装置を示す半断面
図。

【図２】同ポンプ装置の回転軸端部を支持している軸受
部と羽根車の背面側との間に設けた流れ方向変更体回り
を拡大して示す半断面図。

【図３】同ポンプ装置の回転軸端部を支持している軸受
部と羽根車の正面／背面側との間にそれぞれ設けた流れ
方向変更体回りを拡大して示す半断面図。

【符号の説明】

１…ポンプ部 ２…ポンプケーシング ５…羽根車 ８…回転軸 ９…水中モータ（モータ） １１，１２…軸受部 １３…スリーブ １４…水中軸受（軸受） １５…通路 １８，１９…異物よけ体（流れ方向変更体） ２０…副異物よけ体（副流れ方向変更体）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 羽根車が回転軸に組付けられ、かつ前記
   羽根車の近くの回転軸部分が軸受部で回転自在に支持さ
   れ、さらに前記軸受部の周りには前記羽根車から吐出さ
   れた吐出流体を流通させる通路が形成されてなるポンプ
   部と、 前記通路の入側を挟む前記羽根車と前記軸受部との間に
   設けられ、前記羽根車からの吐出流を前記回転軸と前記
   軸受部とがなす摺動部分から外側へ向ける流れ方向変更
   体とを具備してなることを特徴とするポンプ装置。
2. 【請求項２】 前記軸受部は、前記回転軸の外周面に嵌
   挿されたスリーブと、このスリーブの外周面に水密的に
   嵌挿されて該スリーブを回転自在に支持する軸受とを組
   み合わせて構成され、 前記流れ方向変更体が、前記通路の入側を挟む前記羽根
   車と前記スリーブとの間の回転軸部分に設けられること
   を特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 【請求項３】 前記流れ方向変更体が、前記スリーブの
   羽根車側の端部に一体に形成されることを特徴とする請
   求項２に記載のポンプ装置。
4. 【請求項４】 前記流れ方向変更体は、前記通路に近づ
   くしたがって漸次拡がり、かつ最大外径が前記スリーブ
   と軸受とがなす摺動部分を超える傘形状をなし、傾斜し
   た外周面が前記羽根車からの吐出流を前記軸受部の周囲
   へ向けるように構成されることを特徴とする請求項２ま
   たは請求項３に記載のポンプ装置。
5. 【請求項５】 前記通路の出側には、ポンプ停止時、戻
   る流体の流れを前記回転軸と前記軸受とがなす摺動部分
   から外側へ向ける副変更体が設けられることを特徴とす
   る請求項１に記載のポンプ装置。