(57)【要約】【課題】回転軸と羽根車又はスリーブとが強固に固着した場合でも、メンテナンスの作業性を向上させる。【解決手段】回転軸と、回転軸に固着した固着部材と、を有する回転機械を分解する際に、回転軸と固着部材との隙間に油圧をかけ、回転軸から固着部材を引き出すことにより、固着部材を抜き出す。この場合において、回転軸と、回転軸に固着した固着部材と、を有し、固着部材には、回転軸と固着部材とが接する面と他の面とを連通する穴が設けられている、回転機械に設置する治具であって、回転軸及び固着部材に密着するように設置し穴を介して回転軸と固着部材との隙間に油圧をかける油圧治具等を用いる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸に固着した固着部材と、を有する回転機械を分解する際に、前記固着部材を抜き出す方法であって、
前記回転軸と前記固着部材との隙間に油圧をかける工程と、
前記回転軸から前記固着部材を引き出す工程と、を含む、固着部材の抜出方法。
【請求項２】
前記油圧をかける工程の前に、前記固着部材に密着するように油圧治具を設置する工程を更に含む、請求項１記載の固着部材の抜出方法。
【請求項３】
回転機械を構成する回転軸及び前記回転軸に固着する固着部材のうち、
前記固着部材に、前記回転軸と前記固着部材とが接する面と他の面とを連通する穴が設ける工程を含む、固着部材の加工方法。
【請求項４】
前記他の面は、前記固着部材の軸方向の端面である、請求項３記載の固着部材の加工方法。
【請求項５】
前記穴は、Ｌ字形状である、請求項３又は４に記載の固着部材の加工方法。
【請求項６】
前記穴が設ける工程は、前記固着部材に軸方向の穴を設ける工程と、前記固着部材に半径方向の穴を設ける工程と、を含む、請求項３〜５のいずれか一項に記載の固着部材の加工方法。
【請求項７】
前記穴を設ける工程は、前記固着部材を前記回転軸から抜き出した状態で行う、請求項３〜６のいずれか一項に記載の固着部材の加工方法。
【請求項８】
回転軸と、前記回転軸に固着した固着部材と、を有し、
前記固着部材には、前記回転軸と前記固着部材とが接する面と他の面とを連通する穴が設けられている、回転機械。
【請求項９】
前記他の面は、前記固着部材の軸方向の端面である、請求項８記載の回転機械。
【請求項１０】
前記穴は、Ｌ字形状である、請求項８又は９に記載の回転機械。
【請求項１１】
回転軸と、前記回転軸に固着した固着部材と、を有し、前記固着部材には、前記回転軸と前記固着部材とが接する面と他の面とを連通する穴が設けられている、回転機械に設置する治具であって、
前記回転軸及び前記固着部材に密着するように設置し前記穴を介して前記回転軸と前記固着部材との隙間に油圧をかける油圧治具を含む、治具。
【請求項１２】
前記固着部材に固定して用いる固着部材用治具と、前記固着部材用治具に固定して用いる抜出治具と、を更に含む、請求項１１記載の治具。
【請求項１３】
前記回転軸に設置して前記抜出治具を支持する支持部材を更に含む、請求項１２記載の治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固着部材の抜出方法、固着部材の加工方法、回転機械及び治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機やポンプ等の回転機械に用いられる羽根車及びスリーブは、回転軸に固定された状態で使用される。
【０００３】
回転機械の保守のため、羽根車及びスリーブは、回転軸より取り外し、メンテナンスを受ける。この際、経年劣化によって羽根車又はスリーブと回転軸とが強固に固着している場合、羽根車又はスリーブの取り外しが容易でなくなり、作業の時間が長くなってしまう問題が発生している。
【０００４】
特許文献１には、ポンプの羽根車を主軸から取り外す際に、カジリ傷の発生を抑制することを目的として、水と弱アルカリ性の洗浄剤とを注入しポンプの羽根車の取付部を洗浄剤溶液で浸漬させ、バレル内の洗浄剤溶液を加温、温水洗浄した後にポンプを吊り上げてバレルの外部の所定場所に横置きし、羽根車の取付部に洗浄剤溶液をジェット噴射しながら羽根車を取り外す方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２５１４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の方法は、羽根車を取り外す際におけるカジリ傷の発生に着目したものであり、回転軸に強固に固着した羽根車の分離を容易にするための技術ではない。
【０００７】
本発明の目的は、回転軸と羽根車又はスリーブとが強固に固着した場合でも、メンテナンスの作業性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の固着部材の抜出方法は、回転軸と、回転軸に固着した固着部材と、を有する回転機械を分解する際に、固着部材を抜き出す方法であって、回転軸と固着部材との隙間に油圧をかける工程と、回転軸から固着部材を引き出す工程と、を含む。
【０００９】
本発明の治具は、回転軸と、回転軸に固着した固着部材と、を有し、固着部材には、回転軸と固着部材とが接する面と他の面とを連通する穴が設けられている、回転機械に設置する治具であって、回転軸及び固着部材に密着するように設置し穴を介して回転軸と固着部材との隙間に油圧をかける油圧治具を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転軸と羽根車とが強固に固着した場合でも、メンテナンスの作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用する多段遠心ポンプの構造を示す断面図である。
【図２】実施例の治具を多段遠心ポンプに取り付けた状態を示す断面図である。
【図３】本発明を適用する両吸込ポンプ構造を示す断面図である。
【図４】実施例の治具を両吸込ポンプに取り付けた状態を示す断面図である。
【図５】本発明を適用する縦軸／横軸の斜流ポンプの構造を示す断面図である。
【図６】実施例の治具を縦軸／横軸の斜流ポンプに取り付けた状態を示す断面図である。
【図７】図２の状態を三次元的に示す部分断面斜視図である。
【図８】図７の一部を拡大して示す部分断面斜視図である。
【図９】実施例の羽根車の抜出方法を示すフロー図である。
【図１０】実施例の羽根車の加工方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、多段遠心ポンプ、両吸込ポンプ、縦軸／横軸斜流ポンプ、圧縮機等の遠心型ターボ機械を含む回転機械に関するものである。
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、多段遠心ポンプを示したものである。
【００１５】
本図に示すように、多段遠心ポンプ１００は、外部ケーシング１０１と、外部ケーシング１０１の内部に配置されている内部ケーシング１０３と、内部ケーシング１０３を貫通するように配置された回転軸１０２（シャフト）と、キーなどを介して回転軸１０２に一体回転可能に固定された複数段の羽根車２０２（インペラ）と、羽根車２０２と同様に回転軸１０２に一体回転可能に固定されたスリーブ２０３と、を備えている。多段遠心ポンプ１００は、例えば、給水ポンプである。スリーブ２０３は、最も下流側の羽根車２０２の外側に配置されている。
【００１６】
なお、本明細書においては、羽根車２０２、スリーブ２０３その他の回転軸１０２に一体回転可能に固定された部材をまとめて「固着部材」と呼ぶ。
【００１７】
図２は、実施例の治具を多段遠心ポンプに取り付けた状態を示す断面図である。
【００１８】
本図においては、多段遠心ポンプ１００の内部にある羽根車２０２を回転軸１０２から引き出す状況を示している。
【００１９】
多段遠心ポンプ１００の内部には、ステージ２２０の内側に、ディフューザ２１３からＵターン流路２１４及び戻り流路２１６を介して羽根車２０２に向かう流路が形成されている。
【００２０】
本図においては、羽根車２０２の外側にある他のステージを除去してある。
【００２１】
油圧治具２４０は、回転軸１０２から羽根車２０２を分離するために取り付けるものである。羽根車２０２と油圧治具２４０との間には、パッキン２４８が設けられている。油圧治具２４０には、固定部材２５２がボルト２５４により固定されている。固定部材２５２と油圧治具２４０との間には、パッキン２５６が設けられている。パッキン２４８、２５６は、油圧がかかった状態で部品の隙間から油が漏れ出すことを防止するためのものである。油圧治具２４０には、支持部材２４６が締結部材２５０及び締結部材２１２により固定されている。油圧治具２４０は、羽根車２０２と回転軸１０２との隙間に油圧を加える経路を確保するために設けるものである。
【００２２】
羽根車２０２には、羽根車用治具２６２（固着部材用治具）がボルト２６６により固定されている。羽根車用治具２６２には、抜出治具２６４が固定されている。抜出治具２６４は、棒状であり、回転軸１０２に支持された支持部材２６０に設けられた穴と、支持部材２４６に設けられた穴と、により、支持されている。ただし、抜出治具２６４の水平方向の移動は、支持部材２６０、２４６に制限されていない。抜出治具２６４は、ナット２６５を有する。ナット２６５は、支持部材２６０に接するように取り付けられている。抜出治具２６４は、ナット２６５を回すことにより、水平方向に移動することができるようになっている。羽根車用治具２６２は、羽根車２０２を回転軸１０２から抜き出す際に作用点となる部分を含むものである。抜出治具２６４は、羽根車用治具２６２に固定されているため、ナット２６５の回転により、羽根車分解方向に羽根車用治具２６２とともに羽根車２０２を引き出すことができる。
【００２３】
なお、スリーブ２０３（図１）を引き出す際には、羽根車用治具２６２と同様に、スリーブ２０３にスリーブ用治具を設置して、作業を行うことができる。ここで、スリーブ用治具も「固着部材用治具」と呼ぶことができる。
【００２４】
油圧治具２４０には、接続口２６８が設けられている。接続口２６８には、外部から油を注入するためのコネクタ２４４が着脱自在に設置されている。羽根車２０２に設けられた通り穴２１０、２１０’と、油圧治具２４０に設けられた通り穴２０８と、は連通している。ここで、通り穴２１０、２１０’は、単に「穴」ともいう。
【００２５】
コネクタ２４４には、高圧ホースを介して油圧ポンプ（図示していない。）が接続されている。通り穴２１０、２１０’は、連通し、全体としてＬ字形状となっている。通り穴２１０は、軸方向に設けられている。一方、通り穴２１０’は、回転軸１０２の半径方向に設けられている。通り穴２１０は、回転軸１０２と羽根車２０２とが接する面に開口部が設けられている。一方、通り穴２１０’は、羽根車２０２の軸方向（回転中心軸の方向）の端面に開口部が設けられている。
【００２６】
これにより、コネクタ２４４側から入れられた油が、通り穴２０８及び通り穴２１０、２１０’を介して、羽根車２０２と回転軸１０２との隙間に油圧を加えることができる。これにより、羽根車２０２と回転軸１０２とが固着状態であっても、油圧により羽根車２０２の内径が広がり、羽根車２０２と回転軸１０２とを分離することができる。必要な油圧は、例えば、２０〜３０ＭＰａ程度である。
【００２７】
羽根車２０２と回転軸１０２とが分離した状態において抜出治具２６４を引き出すことにより、羽根車２０２を回転軸１０２から抜き出す。
【００２８】
なお、通り穴２１０’の開口部を設ける面は、これに限定されるものではなく、通り穴２１０の開口部が設けられている面以外の面（他の面）であってもよい。
【００２９】
まとめると、本実施例において使用する主な治具は、油圧治具２４０、羽根車用治具２６２及び抜出治具２６４である。このうち、油圧治具２４０が特に重要な役割を有する。固着した羽根車２０２と回転軸１０２とを分離する機能を有するからである。
【００３０】
なお、通り穴２１０、２１０’は、Ｌ字形状に限定されるものではなく、２つの開口部を斜めに連通する穴であってもよい。場合によっては、曲線状に形成された穴であってもよい。
【００３１】
図７は、図２の状態を三次元的に示す部分断面斜視図である。
【００３２】
図８は、図７の一部を拡大して示す部分断面斜視図である。
【００３３】
図７においては、多段遠心ポンプ１００の回転軸１０２、回転軸１０２に固定された複数段の羽根車２０２のうち最も外側のもの、油圧治具２４０、抜出治具２６４、ナット２６５等の形状および配置が明瞭に示されている。支持部材２６０は、円板状であり、２本の抜出治具２６４が挿入されている。
【００３４】
図８においては、羽根車２０２と油圧治具２４０との接続部分が拡大され、更に明瞭に示されている。通り穴２０８、２１１、２１０の連通状態も明瞭である。
【実施例２】
【００３５】
図３は、両吸込ポンプを示したものである。
【００３６】
本図において、両吸込ポンプ３００は、羽根車２０２と、外部ケーシング１０１と、回転軸１０２と、ラジアル軸受１０５と、スラスト軸受１０６と、を備えている。
【００３７】
外部ケーシング１０１は、吸込口から吸い込まれる水が通過する吸込流路が形成されている吸込管３０１と、吐出口から吐き出される水が通過する吐出流路が形成されている吐出管３０２と、を備えている。外部ケーシング１０１は、上部ケーシング及び下部ケーシングから構成されている。回転軸１０２の軸心を通る水平面で分離可能に連結されている。
【００３８】
図４は、実施例の治具を両吸込ポンプに取り付けた状態を示したものである。
【００３９】
本図においては、両吸込ポンプ３００の内部にある羽根車２０２を回転軸１０２から分離するために、両吸込ポンプ３００からロータ一式を取出し、油圧治具２４０を設けた状態を示している。
【００４０】
油圧治具２４０は、締結部材２５０によって羽根車２０２に固定されている。羽根車２０２と油圧治具２４０との間には、パッキン２４８が設けられている。固定部材２５２は、ボルト２５４で油圧治具２４０に固定されている。固定部材２５２と油圧治具２４０との間には、パッキン２５６が設けられている。
【００４１】
羽根車２０２には、抜出治具２６４が固定されている。回転軸１０２には、支持部材２６０が設置されている。抜出治具２６４は、支持部材２６０に設けられた穴に挿入され、支持されている。
【００４２】
油圧治具２４０には、接続口２６８が設けられている。接続口２６８には、外部から油を注入するためのコネクタ２４４が着脱自在に設置されている。羽根車２０２に設けられた通り穴２１０と、油圧治具２４０に設けられた通り穴２１１と、は連通している。さらに、通り穴２１１と、油圧治具２４０に設けられた通り穴２０８と、は連通している。これにより、コネクタ２４４側から入れられた油が、通り穴２０８、通り穴２１１及び通り穴２１０を介して、羽根車２０２と回転軸１０２との隙間に油圧を加えることができる。これにより、羽根車２０２と回転軸１０２とが固着状態であっても、油圧により羽根車２０２の内径が広がり、羽根車２０２と回転軸１０２とを分離することができる。
【００４３】
羽根車２０２と回転軸１０２とが分離した状態において抜出治具２６４を引き出すことにより、羽根車２０２を回転軸１０２から抜き出す。
【実施例３】
【００４４】
図５は、縦軸／横軸斜流ポンプを示したものである。
【００４５】
斜流ポンプ５００は、電動機、ディーゼルエンジン、ガスタービン等の原動機７００と、原動機７００に接続された回転軸１０２と、回転軸１０２に接続された羽根車２０２と、を有する。原動機７００の駆動軸７０４は、カップリング４００を介して回転軸１０２に接続されている。このような構成により、原動機７００からの動力は、回転軸１０２に伝達され、所望の回転速度で回転軸１０２を回転させることができる。
【００４６】
図６は、実施例の治具を両縦軸／横軸の斜流ポンプに取り付けた状態を示したものである。
【００４７】
本図においては、縦軸／横軸の斜流ポンプ５００の内部にある羽根車２０２を回転軸１０２から分離するために、縦軸／横軸の斜流ポンプ５００に油圧治具２４０を設けた状態を示している。
【００４８】
本図においては、羽根車２０２の外側にあるベルマウス５０１（図５）を除去してある。
【００４９】
油圧治具２４０は、回転軸１０２から羽根車２０２を分離するために取り付けるものである。油圧治具２４０は、締結部材２５０によって羽根車２０２に固定されている。羽根車２０２と油圧治具２４０との間には、パッキン２４８が設けられている。羽根車２０２には、抜出治具２６４が固定されている。抜出治具２６４は、棒状であり、回転軸１０２に支持された支持部材２６０に設けられた穴により、支持されている。
【００５０】
油圧治具２４０には、接続口２６８が設けられている。接続口２６８には、外部から油を注入するためのコネクタ２４４が着脱自在に設置されている。羽根車２０２に設けられた通り穴２１０と、油圧治具２４０に設けられた通り穴２１１と、は連通している。さらに、通り穴２１１と、油圧治具２４０に設けられた通り穴２０８と、は連通している。これにより、コネクタ２４４側から入れられた油が、通り穴２０８、通り穴２１１及び通り穴２１０を介して、羽根車２０２と回転軸１０２との隙間に油圧を加えることができる。これにより、羽根車２０２と回転軸１０２とが固着状態であっても、油圧により羽根車２０２の内径が広がり、羽根車２０２と回転軸１０２とを分離することができる。
【００５１】
羽根車２０２と回転軸１０２が分離した状態において抜出治具２６４を引き出すことにより、羽根車２０２を回転軸１０２から抜き出す。
【００５２】
以下、羽根車の抜出方法の手順について説明する。
【００５３】
図９は、実施例の羽根車の抜出方法を示すフロー図である。以下の説明においては、図２に示す符号も用いている。
【００５４】
図９に示すように、羽根車２０２及び回転軸１０２に治具を取り付ける（Ｓ１１０）。ここで、治具は、油圧治具２４０、羽根車用治具２６２及び抜出治具２６４を含む。
【００５５】
つぎに、接続口２６８に高圧ホースのコネクタ２４４を接続し、油圧ポンプと接続する（Ｓ１２０）。そして、油圧ポンプを稼働して、油圧をかける（Ｓ１３０）。
【００５６】
そして、油圧をかけた状態で、羽根車２０２及び治具をまとめて引き抜く（Ｓ１４０）。
【００５７】
これにより、固着した状態の羽根車２０２と回転軸１０２とを分離し、抜き出すことができる。
【００５８】
以下、羽根車の加工方法の手順について説明する。この方法は、既存の羽根車の追加工を関するものであり、羽根車を取り外した状態で行う。
【００５９】
図１０は、実施例の羽根車の加工方法を示すフロー図である。以下の説明においては、図２に示す符号も用いている。
【００６０】
図１０に示すように、羽根車２０２に軸方向の通り穴２１０を設ける（Ｓ２１０）。つぎに、羽根車２０２に半径方向の通り穴２１０’を設け、通り穴２１０と通り穴２１０’とを連通する（Ｓ２２０）。なお、Ｓ２１０の前にＳ２２０を行ってもよい。
【００６１】
これにより、治具を利用して、羽根車２０２と回転軸１０２との隙間に油圧を加えることができる構造とすることができる。
【００６２】
以下、本発明の効果についてまとめて述べる。
【００６３】
本発明によれば、油圧によって回転軸と羽根車との固着を解消するとともに、分解作業によるかじりつきのリスクを低減することができる。これにより、メンテナンスの作業性を向上することができる。
【００６４】
また、本発明によれば、バーナや電熱コイルを用いて羽根車の熱膨張作用を利用する作業が実施できない周辺条件でも、回転軸から羽根車を分離することができる。
【００６５】
なお、図９及び１０に示す方法については、図２を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、図４の両吸込ポンプ及び図６の斜流ポンプにも適用することができる。
【００６６】
また、上記の実施例においては、回転軸から羽根車を分離する場合について説明したが、本発明は、回転軸からスリーブ等の固着部材を分離する場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１００：多段遠心ポンプ、１０１：外部ケーシング、１０２：回転軸、１０３：内部ケーシング、１０５：ラジアル軸受、１０６：スラスト軸受、２０２：羽根車、２０３：スリーブ、２０８、２１０、２１０’、２１１：通り穴、２１２、２５０：締結部材、２１３：ディフューザ、２１４：Ｕターン流路、２１６：戻り流路、２２０：ステージ、２４０：油圧治具、２４４：コネクタ、２４６、２６０：支持部材、２４８、２５６：パッキン、２５２：固定部材、２５４：ボルト、２６２：羽根車用治具、２６４：抜出治具、２６５：ナット、２６６：ボルト、２６８：接続口、３００：両吸込ポンプ、３０１：吸込管、３０２：吐出管、４００：カップリング、５００：斜流ポンプ、５０１：ベルマウス、７００：原動機、７０４：駆動軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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