(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受に回転自在に支持された縦方向の主軸と、この主軸の下部に固着した羽根車と、この羽根車を回転自在に収容した吐出しボウルと、この吐出しボウルの上側に連設されるとともに、前記主軸を貫通させた縦方向の揚水管と、この揚水管の上側に連設された揚水の流れ方向を変える曲がり部を有する吐出管とを備え、原動機の出力回転が方向変換機を介して前記主軸に伝達される立軸ポンプにおいて、前記方向変換機が前記吐出管の曲がり部の上部に設けた開口部をふさぐ蓋部に固定されて該吐出管に内蔵されていることを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項２】
前記方向変換機が減速機である請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の立軸ポンプにおいて、
前記方向変換機の内部に、方向変換機構室と、この方向変換機構室への浸水を防止するメカニカルシール室が設けてある立軸ポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の立軸ポンプにおいて、
前記方向変換機構室とメカニカルシール室が潤滑油の供給・交換を可能に構成されている立軸ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は立軸ポンプに係り、特に、ポンプ設置床部からの立軸ポンプの突出高さとポンプ設置床部から原動機の頂上までの高さを低くした立軸ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、立軸ポンプＰは、複数の軸受１，１…に回転自在に支持された鉛直方向の主軸２と、この主軸２の下端部に固着した羽根車３と、この羽根車３を回転自在に収容した吐出しボウル４と、この吐出しボウル４の上側に連設されるとともに、主軸２を収容した鉛直方向の揚水管５と、この揚水管５の上側に連設され、かつ主軸２を液密かつ回転自在に貫通させて上側に導出した吐出エルボ（吐出曲管）６とを備え、吐出しボウル４の内部に連通して下向きに吸込ベル７を設け、吐出曲管６の下流側に吐出弁８と排水管９を連設している。また、排水管９の出口は吐出水槽１０の内部に臨み、この出口に吐出水槽１０から排水管９への逆流を防止するフラップ弁１１が取付けられている。
【０００３】
立軸ポンプＰは、排水機場のポンプ設置床部１２に設置される。ポンプ設置床部１２には架台１３が立設され、この架台１３上に減速機１４が設置されており、吐出曲管６の上側に導出した主軸２の上端部は、カップリング１５を介して減速機１４の鉛直方向の出力回転軸１６に連結され、減速機１４の水平方向の入力回転軸１７は、カップリング１８，１８と中間軸１９などを介して原動機（たとえば、ディーゼルエンジン）２０の水平方向の出力回転軸２１に連結されている。また、原動機２０は、ポンプ設置床部１２に立設した原動機台２２上に設置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の立軸ポンプＰでは、減速機１４が排水機場のポンプ設置床部１２に立設した架台１３に設置されて、吐出曲管６の上側に露出しているので、ポンプ設置床部１２から減速機１４の頂上までの高さＨ１、つまりポンプ設置床部１２からの立軸ポンプＰの突出高さＨ１が高くなる。また、減速機１４が架台１３上の高位置に設置されることにより、高さが高く高重量の原動機台２２をポンプ設置床部１２に立設し、この原動機台２２に原動機２０が設置されることになるので、ポンプ設置床部１２から原動機２０の頂上までの高さＨ２が高くなるとともに、ポンプ設置床部１２に過剰な荷重が負荷されることになる。さらに、減速機１４を前記架台１３に設置せずに、吐出曲管６に設けた台部に設置する形態もあるが、このような場合でも、立軸ポンプＰの突出高さＨ１が高くなり、かつポンプ設置床部１２から原動機２０の頂上までの高さＨ２が高くなるとともに、ポンプ設置床部１２に過剰な荷重が負荷されることになる。
【０００５】
そこで、本発明は、ポンプ設置床部からの立軸ポンプの突出高さを低くすることにより、高さが低く軽量の原動機台をポンプ設置床部に立設し、この原動機台に原動機を設置して、ポンプ設置床部から原動機の頂上までの高さを低くするとともに、ポンプ設置床部に負荷される荷重を軽減することができる立軸ポンプを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る立軸ポンプは、軸受に回転自在に支持された縦方向の主軸と、この主軸の下部に固着した羽根車と、この羽根車を回転自在に収容した吐出しボウルと、この吐出しボウルの上側に連設されるとともに、前記主軸を貫通させた縦方向の揚水管と、この揚水管の上側に連設された揚水の流れ方向を変える曲がり部を有する吐出管とを備え、原動機の出力回転が方向変換機を介して前記主軸に伝達される立軸ポンプにおいて、前記方向変換機が前記吐出管の曲がり部の上部に設けた開口部をふさぐ蓋部に一体的または機械結合的な手段によって固定されて該吐出管に内蔵されていることを特徴としている。
【０００７】
前記方向変換機が減速機であってもよい。
【０００８】
また、前記方向変換機の内部に、方向変換機構室と、この方向変換機構室への浸水が防止できるメカニカルシール室を設けることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記方向変換機構室とメカニカルシール室は、潤滑油の供給・交換を可能に構成することが好ましい。
【００１０】
また、前記方向変換機の入力軸に減速機を接続してもよい。
【００１１】
さらに、減速機を原動機に内蔵してもよい。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、方向変換機が吐出管に内蔵されているので、立軸ポンプの突出高さを吐出管の高さに低減できる。つまり、従来の立軸ポンプの突出高さと比較して、略従来の減速機の高さ相当分だけ突出高さを低くすることができる。このように、立軸ポンプの突出高さが低くなることで、高さが低く軽量の原動機台をポンプ設置床部に立設し、この原動機台に原動機を設置することができる。その結果、ポンプ設置床部から原動機の頂上までの高さが低くなるとともに、ポンプ設置床部に負荷される荷重を軽減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は請求項１または請求項２に記載の発明の一実施の形態を示す全体図、図２は請求項１に記載の発明の要部を示す拡大断面図である。なお、従来例で説明した軸受、羽根車、吐出しボウル、吸込ベル、吐出弁、排水管、吐出水槽および逆流防止用のフラップ弁などは、図４の図示例と同じであるので、これらの構造説明および作用説明は省略し、これらと同一もしくは相当部分には同一符号を付して説明する。
【００１４】
図１および図２において、１４は方向変換機を示す。この方向変換機１４は原動機２０の出力回転を直交変換（方向変換）して主軸２に伝達するためのもので、吐出管ベンド（吐出管）６の上端に設けた上向きの開口部２７を開閉可能にふさぐ蓋部２８に固定した状態で、開口部２７から出し入れ可能に吐出管６に内蔵されている。すなわち、開口部２７を蓋部２８でふさぐことによって、方向変換機１４は吐出管６に内蔵され、メンテナンスなどに際しては、蓋部２８を引上げることによって、吐出管６から方向変換機１４を取出すことができる。また、吐出管６の側面には、横向きの開口部２７Ａが設けられている。
【００１５】
方向変換機１４は、縦軸線Ｃ１を有するケーシング２９と、縦軸線Ｃ１に直交する横軸線Ｃ２を有して内端部がケーシング２９の側壁部に液密に取付けられて側方にのびる軸受ケース３０と、縦軸線Ｃ１上にある出力回転軸３１と、横軸線Ｃ２上にある入力回転軸３２とを備え、ケーシング２９の内部は、上側の方向変換機構室３３と、下側のメカニカルシール室３４との上下二室に区画されており、軸受ケース３０の内端面は方向変換機構室３３に臨んでいる。
【００１６】
蓋部２８は、縦軸線Ｃ１方向の両端部を開口した中心ボス部２８Ａと、この中心ボス部２８Ａの上端部に形成された大径フランジ部２８Ｂと、中心ボス部２８Ａの下端部近くに形成された小径フランジ部２８Ｃとを備えている。そして、シールリングＯ１を介在して、ケーシング２９の上端開口部３５の外周縁部に小径フランジ部２８Ｃを載置し、図示していない複数のボルトによって締結することで、蓋部２８に方向変換機１４のケーシング２９を液密かつ着脱可能に固定してある。また、シールリングＯ２を介在して、吐出管６における開口部２７外周のフランジ部２７Ｂに大径フランジ部２８Ｂの外周縁部を載置し、図示していない複数のボルト・ナットによって締結することで、開口部２７を蓋部２８によって水密かつ開閉可能にふさいでいる。
【００１７】
出力回転軸３１は、蓋部２８における中心ボス部２８Ａの下端部に組付けられた軸受ケース３６内の上下２段の軸受３７Ａ，３７Ｂと、ケーシング２９における方向変換機構室３３内に設けた軸受支持部３８に支持されている軸受３７Ｃによって、回転自在に支持されてケーシング２９の下方に延出している。また、これら軸受３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃは、出力回転軸３１、主軸２、羽根車３などの回転体の重量を含むポンプ運転時の軸スラストを受推している。
【００１８】
入力回転軸３２は、軸受ケース３０内の軸受３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃによって、回転自在かつ横軸線Ｃ２方向の移動を不能に支持されている。軸受ケース３０は、横向きの開口部２７Ａから吐出管６の外側に導出され、この軸受ケース３０の外側に入力回転軸３２の外端部が延出している。また、軸受ケース３０の外端開口部は、入力回転軸３２が摺接するシールリング４０を中心部に嵌め込んだ軸受カバー４１によって液密にふさがれている。なお、軸受カバー４１は、カバー押さえ４２が図示していないボルトによって軸受ケース３０の外端部に締め付けられることで軸受ケース３０の外端面に押し付けられている。
【００１９】
軸受ケース３０とケーシング２９の側壁の一部に保持筒４３が外嵌され、この保持筒４３を吐出管６の外側から横向きの開口部２７Ａに挿入し、シールリングＯ３を介在して、開口部２７Ａの外周に当接させ、図示していない複数のボルトによって締結することで、吐出管６に保持筒４３を水密かつ着脱可能に固定してある。
【００２０】
入力回転軸３２の内端部には小傘歯車４５が形成または固着され、この小傘歯車４５が出力回転軸３１に固着されている大傘歯車４６に噛み合うことで、直交変換伝達機能を有する歯車減速機を構成しており、小傘歯車４５と大傘歯車４６は方向変換機構室３３の内部に位置している。また、メカニカルシール室３４に上下２段のメカニカルシール４７Ａ，４７Ｂが設けられ、上段のメカニカルシール４７Ａによって、方向変換機構室３３内の潤滑油４８がメカニカルシール室３４に漏出したり、メカニカルシール室３４内の潤滑油４９が方向変換機構室３３に漏出するのを防止するとともに、下段のメカニカルシール４７Ｂによって、メカニカルシール室３４内の潤滑油４９が吐出管６内に漏出したり、吐出管６内の揚水がメカニカルシール室３４に侵入するのを防止して、出力回転軸３１を回転自在かつ液密に軸封している。
【００２１】
出力回転軸３１の下端部はカップリング１５を介して主軸２に同時回転可能に連結され、入力回転軸３２の外端部は、カップリング１８，１８と中間軸１９などを介して原動機２０の水平方向の出力回転軸２１に同時回転可能に連結されている。
【００２２】
一方、蓋部２８における中心ボス部２８Ａの上端開口部は、シールリングＯ４を介して蓋５２により気密にふさがれ、軸受ケース３６内の軸受３７Ａ，３７Ｂにゴミが侵入するのを防止している。また、蓋５２には、軸受３７Ａ，３７Ｂに潤滑油４８を供給する潤滑油供給管５３が取付けられ、軸受ケース３０には、軸受３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃに潤滑油４８を供給するとともに、方向変換機構室３３に潤滑油４８を供給して小傘歯車４５と大傘歯車４６を潤滑する給油通路５４と、潤滑油４８の交換時に方向変換機構室３３内の潤滑油４８を排出する排油口５５が設けられ、給油通路５４に潤滑油供給管５６を接続し、排油口５５には排油管５７を接続してある。さらに、ケーシング２９には、メカニカルシール室３４に潤滑油４９を供給して、メカニカルシール４７Ａ，４７Ｂを潤滑密封するとともに、潤滑油４９の交換や点検に際して、潤滑油４９を排出する給・排油通路５８が設けられ、この給・排油通路５８に潤滑油給・排管５９を接続してある。
【００２３】
このような構成であれば、原動機２０の出力は、水平方向の出力回転軸２１→方向変換機１４の入力回転軸３２→小傘歯車４５→大傘歯車４６→出力回転軸３１→カップリング１５の動力伝達経路で主軸２に伝達され、主軸２を減速回転して立軸ポンプＰの運転がなされる。また、方向変換機１４が入力回転軸３２側の小傘歯車４５と出力回転軸３１側の大傘歯車４６とを噛み合せた直交変換伝達機能を有する歯車減速機によって構成されているので、原動機２０の高回転数を所定の減速比で立軸ポンプＰの必要回転数まで減速して運転することができる。
方向変換機が吐出管に内蔵されているので、立軸ポンプの突出高さを吐出管の高さに低減できる。つまり、従来の立軸ポンプの突出高さと比較して、略従来の減速機の高さ相当分だけ突出高さを低くすることができる。このように、立軸ポンプの突出高さが低くなることで、高さが低く軽量の原動機台をポンプ設置床部に立設し、この原動機台に原動機を設置することができる。その結果、ポンプ設置床部から原動機の頂上までの高さが低くなるとともに、ポンプ設置床部に負荷される荷重を軽減することができる。
【００２４】
方向変換機１４が吐出管６に内蔵されているので、立軸ポンプＰの突出高さＨを吐出管６の高さに低減できる。つまり、従来の立軸ポンプＰの突出高さＨ１（図４参照）と比較して、本発明に係る立軸ポンプＰの突出高さＨを略従来の減速機１４の高さ相当分だけ低くすることができる。これにより、高さが低く軽量の原動機台２２をポンプ設置床部１２に立設し、この原動機台２２に原動機２０を設置できるので、ポンプ設置床部１２から原動機２０の頂上までの高さＨ４が低くなるとともに、ポンプ設置床部１２に負荷される荷重を軽減することができる。
【００２５】
また、方向変換機１４は、吐出管６に内蔵されていることで立軸ポンプＰ運転時の自揚水に晒されて発生熱が奪われる水冷作用をうける。その結果、方向変換機構室３３内の潤滑油４８やメカニカルシール室３４内の潤滑油４９を冷却して、出力回転軸３１側の軸受３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ、入力回転軸３２側の軸受３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ、小傘歯車４５、大傘歯車４６などの回転体の潤滑性能と冷却性能を高めることができる。
【００２６】
さらに、小傘歯車４５と大傘歯車４６との噛み合わせによって発生する噛み合わせ音は、方向変換機１４を水没させている立軸ポンプＰ運転時の自揚水によって、外部に伝播するのを有効に抑えることができる。
【００２７】
また、方向変換機構室３３内の潤滑油４８の補給や交換が可能であるため、方向変換機構室３３内の前記回転体の潤滑および冷却機能を向上させることができ、メカニカルシール室３４内の潤滑油４９の補給や交換が可能であるため、メカニカルシール４７Ａ，４７Ｂの潤滑、軸封および冷却機能を向上させることができるばかりか、メカニカルシール室３４への水の侵入は下段のメカニカルシール４７Ｂによって防止し、万一、このメカニカルシール４７Ｂが損傷してシール破壊を生じることで、メカニカルシール室３４に水が侵入しても、上段のメカニカルシール４７Ａによって方向変換機構室３３に水が侵入するのを防止することができる。しかも、メカニカルシール室３４に水が侵入すると潤滑油４９が白濁するので、点検時の白濁確認によって早期にメカニカルシール４７Ｂのシール破壊を判断して、補修または交換することができる。このため、メカニカルシール室３４への水の過剰な侵入と、この過剰な侵入後に懸念される方向変換機構室３３への水の侵入を回避することができる。
【００２８】
さらに、原動機２０としてディーゼルエンジンなどの高回転原動機を使用すると、減速比の小さい歯車減速機によってなる方向変換機１４のみでは、原動機２０の高回転数を立軸ポンプＰの必要回転数まで減速することが制限される。このような場合には、図３に示すように、方向変換機１４（ただし、図３では方向変換機１４の図示を省略している）の入力回転軸３２に減速比の大きい減速機５９を接続し、この減速機５９により原動機２０（図示省略）の回転数を減速して入力回転軸３２に伝達するように構成することで、原動機２０の高回転数を立軸ポンプＰの必要回転数まで確実に減速して運転することができる。
【００２９】
前記減速機５９の機種は任意であるが、図示例のような、入力軸５９Ａ側の歯車５９Ｂと、ケーシングに固定されたキャプスタン歯車５９Ｃとを備え、歯車２９Ｂとキャプスタン歯車５９Ｃの両者に噛み合って遊星運動をする複数の遊星歯車５９Ｄ（ただし、図３では一つの遊星歯車５９Ｄのみを示している）で出力軸５９Ｅを回転させるように構成した遊星歯車減速機５９を使用すれば、大きい減速比で減速することができるとともに、他の減速機を使用した場合と比較して、面間寸法Ｌを小さく抑えて、設置スペースを縮小することができる。また、入力軸５９Ａ側に放熱フアン６０や放熱面積拡大用の放熱管６１を設けて、減速機５９の空冷効果を高めるようにしてもよい。
【００３０】
また、減速機５９を原動機２０に内蔵することにより、図３の構造よりも設置スペースをより一層縮小することができる。
【００３１】
一方、本発明の実施の形態によれば、図５に示す横軸ポンプＰを撤去して、ここに図１の立軸ポンプＰを設置することを要求された場合に、建屋を改築する大掛かりな工事を不要にして、横軸ポンプＰから立軸ポンプＰへの設置変更を容易に行うことができる。
【００３２】
すなわち、図５に示す横軸ポンプＰは、軸受１に回転自在に支持された水平方向の主軸２３と、主軸２３の先端部に固着した羽根車３と、羽根車３を回転自在に収容したケーシング２４と、ケーシング２４の上流側に連設され、かつ主軸２３を液密かつ回転自在に貫通させて側方に導出した吸込曲管２５と、吸込曲管２５の上流側に連設した鉛直方向の吸込管２６とを備え、吸込管２６の内部に連通して下向きに吸込ベル７を設け、ケーシング２４の下流側に吐出弁８と排水管９を連設し、排水管９の出口を吐出水槽１０の内部に臨ませ、この出口に吐出水槽１０から排水管９への逆流を防止するフラップ弁１１が取付けられている。
【００３３】
吸込曲管２５の側方に導出した主軸２３は、カップリング１５を介して減速機１４の水平方向の出力回転軸１６に連結され、減速機１４の水平方向の入力回転軸１７は、カップリング１８，１８と中間軸１９などを介して原動機２０の水平方向の出力回転軸２１に連結されている。
【００３４】
ところが、横軸ポンプＰは、その始動時に真空ポンプなどの補機設備による満水操作を行う必要があり、ポンプの始動操作が煩雑であるとともに、始動操作開始からポンプ始動までに長い時間がかかる。このため、横軸ポンプＰを設置した排水機場において、横軸ポンプＰを撤去して、立軸ポンプＰに変更することを要求される場合がある。
【００３５】
しかし、図４で説明した従来の立軸ポンプＰでは、高さＨ１，Ｈ２が図５に示す横軸ポンプＰを設置している排水機場建屋のポンプ設置床部１２から天井１２Ａまでの高さＨ３よりも高くなる。したがって、横軸ポンプＰを撤去して、ここに図４の立軸ポンプＰを設置するためには、建屋を改築する大掛かりな工事が必要になるものの、本発明の実施の形態によれば、図１に示す立軸ポンプＰの突出高さＨおよび原動機２０の頂上までの高さＨ４が図５の排水機場建屋のポンプ設置床部１２から天井１２Ａまでの高さＨ３よりも低くなるので、建屋を改築する大掛かりな工事を不要にして、横軸ポンプＰから立軸ポンプＰへの設置変更を容易に行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の立軸ポンプは構成されているので、以下のような格別の効果を奏する。
【００３７】
請求項１に記載の発明によれば、方向変換機が吐出管に内蔵されているので、立軸ポンプの突出高さを吐出管の高さに低減できる。また、立軸ポンプの突出高さが低くなることで、高さ寸法が低い軽量の原動機台をポンプ設置床部に立設し、この原動機台に原動機を設置できるので、ポンプ設置床部から原動機の頂上までの高さが低くなるとともに、ポンプ設置床部に負荷される荷重を軽減することができる。
【００３８】
請求項２に記載の発明のように、方向変換機が減速機であれば、原動機の高回転数を所定の減速比で立軸ポンプの必要回転数まで減速して運転することができる。
【００３９】
請求項３に記載の発明のように、方向変換機の内部に、方向変換機構室と、この方向変換機構室への浸水が防止できるメカニカルシール室を設けてあれば、自揚水が方向変換機構室内に侵入して、方向変換機構室内の回転体に悪影響をおよぼすのを回避することができる。
【００４０】
請求項４に記載の発明のように、方向変換機構室とメカニカルシール室が潤滑油の供給・交換を可能に構成されていれば、方向変換機構室内の回転体の潤滑および冷却機能の向上と、メカニカルシールの潤滑、軸封および冷却機能の向上を図れるばかりか、万一、メカニカルシール室に水が侵入しても、この水の侵入は潤滑油の白濁によって早期に判断して対処することができるので、メカニカルシール室への水の過剰な侵入と、この過剰な侵入後に懸念される方向変換機構室への水の侵入を回避することができる。
【００４１】
また、方向変換機の入力軸に減速機を接続すれば、高回転原動機を使用した場合に、方向変換機のみでは原動機の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで減速することが制限されても、前記減速機によって原動機の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで確実に減速して運転することができる。
【００４２】
さらに、上記減速機を原動機に内蔵することにより、設置スペースをより一層縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に記載の発明の一実施の形態を示す全体図である。
【図２】請求項１に記載の発明の要部を示す拡大断面図である。
【図３】請求項５に記載の発明の一実施の形態を示す構成図である。
【図４】従来の立軸ポンプを示す全体図である。
【図５】横軸ポンプを示す全体図である。
【符号の説明】
１  軸受
２  主軸
３  羽根車
４  吐出しボウル
５  揚水管
６  吐出曲管（吐出管）
１４  方向変換機
１７  方向変換機の入力軸
２０  原動機
２７  吐出管の開口部
２８  蓋部
３３  方向変換機構室
３４  メカニカルシール室
４８  方向変換機構室の潤滑油
４９  メカニカルシール室の潤滑油
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003624168.tif 000005
【図５】
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