(57)【要約】【課題】軸方向推力を吐出しボリュートと羽根車との間で受けることにより、ポンプの回転軸を短縮し、かつ軸受箱内の構造を簡素化することにより小型・軽量化を図った両吸込渦巻ポンプを提供する。【解決手段】軸方向の両側から吸込んで外周面より吐出するように仕切部、羽根及び側板を配設した羽根車と、羽根車への流体の吸込流路を形成する吸込ボリュート及び羽根車からの流体の吐出流路を形成する吐出しボリュートを有するポンプケーシングと、軸の両端を支える軸受けを内蔵する軸受け箱を備えた両吸込渦巻ポンプにおいて、吐出しボリュートの軸の半径方向の内面に固定され、側板の外面が接触して摺動する環状の支持リングを設け、羽根車の回転時に軸方向に作用する軸推力を前記側板を介して前記支持リングで支えることを特徴とする。【選択図】図２
2015040520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の両側から吸込んで外周面より吐出するように仕切部、羽根及び側板を配設した羽根車と、
前記羽根車への流体の吸込流路を形成する吸込ボリュート及び前記羽根車からの流体の吐出流路を形成する吐出しボリュートを有するポンプケーシングと、
前記軸の両端を支える軸受けを内蔵する軸受け箱と、
前記吐出しボリュートは前記羽根車の外周面より軸方向幅広に形成されている両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記軸受箱内に前記軸を半径方向に支えるラジアル軸受を有し、
前記側板の吸込み側端部と前記吐出しボリュートの内周端面の間にライナリングを設け、
前記吐出しボリュートの内面に固定され、前記側板の外面が接触して摺動する環状の支持リングを設け、
前記羽根車の回転時に軸方向に作用する軸推力を前記側板を介して前記支持リングで支えることを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記吐出しボリュートは内面に軸の半径方向に伸びる平面部を有し、前記支持リングは前記平面部に固定されたことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記支持リングは前記羽根車の側板と摺動接触する面が前記羽根車側板より硬度の低い材料で構成されたことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３にいずれかに記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記支持リングは前記羽根車の側板と摺動接触する面が傾斜していることを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。
【請求項５】
請求項１〜４にいずれかに記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記支持リングは前記羽根車の側板と摺動接触する環状の摺動部を有することを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。
【請求項６】
請求項１〜５にいずれかに記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記吐出しボリュートは内面に段部が形成され、前記支持リングはこの段部に位置合わせされて固定されたことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。
【請求項７】
請求項１〜６にいずれかに記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記支持リングは前記吐出しボリュートの内面にピンにより回り止めされた状態で固定されたことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。
【請求項８】
請求項５〜７にいずれかに記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記摺動部は前記支持リングにピンにより回り止めされた状態で固定されたことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。
【請求項９】
請求項５〜８にいずれかに記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記摺動部は前記羽根車の側板と摺動接触する摺動面が傾斜していることを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。
【請求項１０】
請求項５〜９にいずれかに記載の両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記支持リングは前記摺動部の取付け面に凹部が形成され、前記摺動部はこの凹部に位置合わせされて固定されたことを特徴とする両吸込渦巻ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両吸込渦巻ポンプに係り、特に小型・軽量化とポンプ効率の向上を図った両吸込渦巻ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の両吸込渦巻ポンプとして図５、図６に示すものがある。この両吸込渦巻ポンプは、回転軸７方向の両側から流体を吸込んで外周面より吐出するように、仕切り部３１、羽根３２及び羽根の側板３３を配設した羽根車３０と、この羽根車３０への流体の吸込み流路を形成する吸込ボリュート２２、及び羽根車３０からの流体の吐出流路を形成する吐出しボリュート２１を有するポンプケーシング２０と、側板３３の吸込み側端部に対向する吐出しボリュート２１の内周端面に装着したウェアリング部材３４と、を備えている。そして、吐出しボリュート２１は吐出流路を大きくするために、羽根車３０の外周面より軸方向幅広に形成されており、ウェアリング部材３４は羽根車３０とポンプケーシング２０とが接触した場合に備えて設けられている。図中の８〜１０はポンプの回転軸７を支えるための軸受で、８は軸継手側のラジアル軸受、９は反軸継手側のラジアル軸受、１０は反軸継手側のスラスト軸受である。
【０００３】
図５で、ポンプケーシング２０を鋳物で製作した場合、鋳物の許容製作誤差のため、両吸込渦巻ポンプ断面の対称軸に対して、羽根車３０と吐出しボリュート２１との隙間幅が左右で異なることがある。この場合、幅が狭い方では、羽根車３０の回転に伴った旋回流れが幅が広い方に比較して速くなり、幅が大きい方と比較して圧力が低下し、その結果左右の圧力バランスが崩れる。本来、左右対称形状とすることで軸方向推力（スラスト方向推力）がほとんど生じないことがメリットの一つである両吸込渦巻ポンプであるが、上述した軸推力を支える軸受を設計せざるを得ないため、図５ではスラスト軸受１０を備えている。このため、ポンプ全体を小型化できない要因となっていた。
【０００４】
上記課題を解決するために、特許文献１では、吐出しボリュートと羽根車の隙間を塞ぐウェアリングを設けて軸方向推力を緩和しており、また、特許文献２では、側板に向けて突出するランド部をケーシングに設けて軸スラストを抑制している。しかしながら、特許文献１と特許文献２に示される構造は、いずれも軸方向推力を抑制することはできるものの、完全に０にすることはできないため、軸受部にスラスト軸受を備えている。したがって、特許文献１、２では、スラスト軸受設置のために、ポンプの回転軸を長くしたり、軸受箱内の構造が複雑となって大きくなり、ポンプの小型・軽量化の障害となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１９８２７０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４０９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、軸方向推力を吐出しボリュートと羽根車との間で受けることにより、ポンプの回転軸を短縮し、かつ軸受箱内の構造を簡素化することにより小型・軽量化を図った両吸込渦巻ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するため、軸方向の両側から吸込んで外周面より吐出するように仕切部、羽根及び側板を配設した羽根車と、
前記羽根車への流体の吸込流路を形成する吸込ボリュート及び前記羽根車からの流体の吐出流路を形成する吐出しボリュートを有するポンプケーシングと、
前記軸の両端を支える軸受けを内蔵する軸受け箱と、
前記吐出しボリュートは前記羽根車の外周面より軸方向幅広に形成されている両吸込渦巻ポンプにおいて、
前記軸受箱内に前記軸を半径方向に支えるラジアル軸受を有し、
前記側板の吸込み側端部と前記吐出しボリュートの内周端面の間にライナリングを設け、
前記吐出しボリュートの軸の半径方向の内面に固定され、前記側板の外面が接触して摺動する環状の支持リングを設け、
前記羽根車の回転時に軸方向に作用する軸推力を前記側板を介して前記支持リングで支えることを特徴とする。
【０００８】
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記吐出しボリュートは内面に軸の半径方向に伸びる平面部を有し、前記支持リングは前記平面部に固定されたことを特徴とする。
【０００９】
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記支持リングは前記羽根車の側板と摺動接触する面が前記羽根車側板より硬度の低い材料で構成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記支持リングは前記羽根車の側板と摺動接触する面が傾斜していることを特徴とする。
【００１１】
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記支持リングは前記羽根車の側板と摺動接触する環状の摺動部を有することを特徴とする。
【００１２】
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記吐出しボリュートは内面に段部が形成され、前記支持リングはこの段部に位置合わせされて固定されたことを特徴とする。
【００１３】
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記支持リングは前記吐出しボリュートの内面にピンにより回り止めされた状態で固定されたことを特徴とする。
【００１４】
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記摺動部は前記支持リングにピンにより回り止めされた状態で固定されたことを特徴とする。
【００１５】
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記摺動部は前記羽根車の側板と摺動接触する摺動面が傾斜していることを特徴とする。
【００１６】
また、上記の両吸込渦巻ポンプにおいて、前記支持リングは前記摺動部の取付け面に凹部が形成され、前記摺動部はこの凹部に位置合わせされて固定されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来、軸受箱内に設けていたスラスト軸受を無くすことができ、それに付随する軸や軸受箱等を小型・簡易構成とすることで、ポンプの小型・軽量化が図れる。
【００１８】
また、軸推力を受ける機構を、羽根の側板と支持リングとでスラスト軸受とで構成して水中に設置したので、潤滑・冷却のためのグリースや潤滑油が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の両吸込渦巻ポンプを分解して示す断面図である。
【図２】同じく両吸込渦巻ポンプの組上がった状態の構造を示す断面図である。
【図３】同じく両吸込渦巻ポンプの要部を拡大して示す断面図である。
【図４】同じく両吸込渦巻ポンプの要部を分解して示す断面図である。
【図５】従来技術の両吸込渦巻ポンプの断面図である。
【図６】同じく両吸込渦巻ポンプの要部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図及び従来技術の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００２１】
本発明の実施形態の両吸込渦巻ポンプを図１から図４を用いて説明する。図１は本発明の実施形態の両吸込渦巻ポンプ１を分解して示す断面図、図２は実施形態の両吸込渦巻ポンプ１の組上がった状態の構造を示す断面図である。図３は本発明の実施形態を示した図であって要部を拡大して示す断面図、図４は本発明の実施形態を示した図であって要部を分解して示す断面図である。
【００２２】
図１、図２において、８は軸継手側の軸受箱１１に収納されポンプの回転軸７を半径方向に支えるラジアル軸受、９は反軸継手側の軸受箱１２に収納されポンプの回転軸を半径方向に支えるラジアル軸受である。いずれの軸受箱も軸受としてラジアル軸受のみが設けられており、従来技術と比べて、特に反軸継手側の軸受箱１２にスラスト軸受が内蔵されて無いので、その分だけポンプの回転軸７の長さが短縮されるとともに、内部構造が簡単になり、小型・軽量に構成されている。
【００２３】
羽根車３０は、軸方向の両側から吸込んで外周面より吐出するように仕切り部３１、羽根３２及び側板３３を軸方向の両側に配設して構成されている。仕切り部３１は、羽根車３０の軸方向中心部に位置して、径方向外方へ延びる円盤状に形成されている。羽根３２は、羽根車３０の両側に、周方向に複数枚設けられている。側板３３は、羽根３２の側面に円錐リング状に設けられ、吐出し側の端部が軸の半径方向に伸びている。
【００２４】
ポンプケーシング２０は、羽根車３０からの流体の吐出流路を形成する吐出しボリュート２１と、羽根車３０への流体の吸込み流路を形成する吸込ボリュート２２とを有して構成されている。吐出しボリュート２１は、吐出流路を大きくするために羽根車３０の外周面より軸方向幅広に形成されると共に、羽根車３０の側面を覆うように形成されている。吸込ボリュート２２は、羽根車３０の吸込口を囲むように吐出しボリュート２１の両側に２つ形成されている。
【００２５】
そして、ポンプケーシング２０は、吐出しボリュート２１の断面形状がボリュートの巻き始めから吐出口まで連続的に変化する複雑な３次元形状としているため鋳物で製作され、流路形状などが鋳物製作精度のまま使用される。
【００２６】
回転軸７は、羽根車３０の仕切り部３１の中心部を貫通して羽根車３０を固定して取り付け、ポンプケーシング２０の両側に設けられたブラケット２５で支持されている。すなわち、ブラケット２５は軸受箱１１、１２を支持し、軸受箱１１、１２は軸受８、９を内蔵し、軸受８、９は回転軸７の両端部をラジアル方向に軸支する。
【００２７】
ポンプケーシング２０は、図１に示すように上下の２つ割に鋳物で形成され、２つ割のポンプケーシング２０の間に、軸７と羽根車３０及び軸受箱１１、１２からなる構成体を挟んで、矢印方向に移動させてネジ止めにより組立てられる。上記のようにして組立てられた両吸込渦巻ポンプ１の構造を図２に示している。
【００２８】
２３は、吐出しボリュート２１の軸方向の両側の内面に固定された、１対の環状の支持リングである。各支持リング２３は、図１のポンプケーシング２０の２つ割り状態で、各吐出しボリュート２１の内面に２つ割り（円弧状）状態で固定され、２つ割のポンプケーシング２０が組み立てられたとき、環状に構成される。
【００２９】
各支持リング２３は、具体的には図４に示すように、吐出しボリュート２１の軸方向の両側の内面であって、軸７の半径方向に伸びる平面部２１ｂに固定される。図２、図３に示すように、１対の支持リング２３は、両吸込渦巻ポンプ１が組立てられた状態で、両側の羽根３２の各側板３３の外面を両側から挟んで接触するように配置されている。そして、羽根３２が回転すると、その両側板３３の外面が１対の支持リング２３の表面を摺動する。
【００３０】
このように、羽根車３０の回転時に両側の羽根３２が１対の支持リング２３の表面を摺動するので、回転に伴って流体から羽根３２に受ける軸７方向の軸推力は、１対の支持リング２３で支えられる。すなわち、両側の羽根３２と１対の支持リング２３とは、軸推力を受けるスラスト軸受として作用する。また、支持リング２３と側板３３とが、常時摺動接触しているので狭窄部が構成され、この狭窄部である程度のシール作用を果たすことができる。
【００３１】
３４は、吐出しボリュート２１の内周端面に取付けられるライナリングであり、羽根３２の各側板３３の吸込み側端部と接触するように配置され、羽根車３０の回転に伴って羽根３２の側板３３がライナリング３４の表面を摺動して回転し、ライナリング３４と側板３３でシール構造が形成される。
【００３２】
支持リング２３の構成および固定構造について更に詳しく説明する。図４において、吐出しボリュート２１の両側の内面には段部２１ａが設けられ、軸７の半径方向に伸びる平面部２１ｂが形成され、平面部２１ｂには固定穴２１ｃが開けられている。
【００３３】
支持リング２３は、環状のベース部２３ａと、ベース部２３ａの先端に固定された環状の摺動部２３ｂからなる。ベース部２３ａは、後端に前記平面部２１ｂへの固定用のピン２３ｃが突設され、先端に環状の凹部２３ｇを有してこの凹部に環状の摺動部２３ｂの固定穴２３ｅが設けられている。摺動部２３ｂの後端には固定用のピン２３ｄが突設され、先端には羽根３２の各側板３３に接触する摺動面２３ｆを有している。摺動部２３ｂは、上面の幅Ｌより下面の幅ｌが小さく（Ｌ＞ｌ）形成されており、吐出しボリュート２１の平面部２１ｂへの支持リング２３の固定状態において、上端が側板３３に接近し下端が側板３３から後退するように、摺動面２３ｆが下向きに傾斜している。
【００３４】
吐出しボリュート２１の平面部２１ｂへの支持リング２３の固定に際しては、段部２１ａに支持リング２３を位置合わせしながら、固定穴２１ｃに固定用ピン２３ｃを圧入し、凹部２３ｇに摺動部２３ｂを嵌合させた状態で、固定穴２３ｅに固定用ピン２３ｄを圧入して固定する。これらの固定用のピンによる固定は、ベース部２３ａおよび摺動部２３ｂの回り止めとしても作用する。
【００３５】
吐出しボリュート２１へ支持リング２３が固定された状態で、図１に示すように２つ割のポンプケーシング２０の間に、軸７と羽根車３０及び軸受箱１１、１２からなる構造体を挟んで、矢印方向に移動させて両吸込渦巻ポンプが組立てられる。この際、矢印方向の移動に伴って、羽根３２の各側板３３の外面が対応する各支持リング２３に接近し、各１対の支持リング２３を軸方向に押し広げるように接触した状態で、両吸込渦巻ポンプが組立てられる。
【００３６】
本実施形態では、各支持リング２３の摺動面２３ｆの上端が側板３３に接近し、下端が側板３３から後退するように、各摺動面２３ｆが下向きに傾斜しているので、羽根３２の各側板３３の外面が、対応する各支持リング２３に接近して接触するとき、摺動面２３ｆの下端が側板３３と衝突することが無い。したがって、羽根３２は、側板３３の外面が摺動面２３ｆに接触しながら円滑に案内されて、支持リング２３を軸方向に押し広げるように接触した状態で、図３に示す組立て位置に配置される。すなわち、ポンプの組立て時に、支持リング２３の摺動面２３ｆが側板３３の案内部材となる。
【００３７】
ベース部２３ａはステンレス鋼で構成され、摺動部２３ｂは羽根３２より硬度の低い樹脂が用いられる。このように樹脂を用いれば、羽根３２をステンレス鋼で構成したとき、摺動によって樹脂のみが摩耗するので、摩耗による部品交換では、摺動部２３ｂの交換だけで済む。
【００３８】
羽根３２の側板３３と支持リング２３とが軸推力を受けるスラスト軸受として作用する際に、従来の軸先端に配置されたスラスト軸受の径と比べて、支持リング２３の径が大きいので、軸推力が支持リング２３に分散して加わることになり、摺動部２３ｂの摩耗は極めて小さなものとなり、摺動部の長寿命化を図ることができる。
【００３９】
本実施形態では、羽根３２の側板３３と支持リング２３とで軸推力を受ける機構（スラスト軸受）を構成したので、図５に示す従来の両吸込渦巻ポンプの反軸継手側（軸の先端側）の軸受箱内に設置していたスラスト軸受１０及び、軸受ナット等の部品が不要となり、軸受箱の構造を小型・軽量化できる。そして、軸受箱内のスラスト軸受が不要となることでポンプの回転軸を短くでき、ポンプの小型・軽量化を可能とする。
【００４０】
また、従来の両吸込渦巻ポンプは、軸受を潤滑・冷却するために、グリースや潤滑油を用いていたが、本実施態様では、スラスト軸受を構成する羽根３２と支持リング２３が、流れのある水中に設置されているため、潤滑・冷却のためのグリースや潤滑油が不要となる。
【００４１】
また、本実施形態では、スラスト軸受を構成する羽根３２と支持リング２３の径が、従来と比べて大きくなって接触面積も大きくなるので、接触部分での単位面積当たりの軸推力が小さくなり、スラスト軸受での摩耗が極めて少なくなる。
【００４２】
また、本実施形態では、支持リング２３と側板３３とで構成される狭窄部と、ライナリング３４と側板３３とで構成されるシール構造により、二重のシール構造が構成されるので、羽根車を出た流体が、全て吐出しボリュートを通って吐き出される理想的な流れの障害となる漏れ流れを低減することができる。
【００４３】
さらに、両吸込渦巻ポンプを組立てる際に、支持リング２３が案内部材として側板３３を案内して支持リング２３と側板３３の安定した接触位置まで円滑に案内し、組立て作業が容易となり、組立て後の支持リングと側板３３の接触状態も良好に保たれる。
【００４４】
本発明は、従来適用されている軸方向推力を受ける軸受に代わる構造を採用した渦巻ポンプであり、産業上すぐに利用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１      両吸込み渦巻ポンプ
７      軸、ポンプの回転軸
８      軸継手側ラジアル軸受
９      反軸継手側ラジアル軸受
１０    反軸継手側スラスト軸受
１１    軸継手側の軸受箱
１２    反軸継手側の軸受箱
２０    ポンプケーシング
２１    吐出しボリュート
２１ａ  段部
２１ｂ  平面部
２２    吸込ボリュート
２３    支持リング
２３ａ  ベース部
２３ｂ  摺動部
２３ｃ  ピン
２３ｄ  ピン
２３ｆ  摺動面
２３ｇ  凹部
３０    羽根車
３２    羽根
３３    羽根の側板
３４    ライナリング
【図１】
2015040520.tif 000003
【図２】
2015040520.tif 000004
【図３】
2015040520.tif 000005
【図４】
2015040520.tif 000006
【図５】
2015040520.tif 000007
【図６】
2015040520.tif 000008