(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動力を伝達する主軸と、
前記主軸に取り付けられる羽根車と、
前記主軸および前記羽根車を囲む周壁、ならびに前記周壁の内側で前記羽根車の入口側と出口側とを隔てる隔壁を含むケーシングと、
前記隔壁と、前記羽根車の入口および出口の間の周面との間をシールするライナーリングであって、周方向に勾配をもって形成されたヘリカル状の溝部を含み、前記溝部の勾配の下端は前記羽根車の入口側から出口側まで貫通する切欠部に面するライナーリングと
を備え、
前記ライナーリングは、前記周面に対向し、前記溝部の内側に立ち上がる壁状のリップ部を含み、
前記切欠部は前記リップ部に形成される、ポンプ装置。
【請求項２】
前記切欠部は、前記溝部に形成される、請求項１に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立型のポンプ装置、例えば深井戸などに据え付けられる水中ポンプ装置では、垂直方向に延びる主軸に羽根車が取り付けられている。主軸と羽根車とは略円筒状のケーシングに収容されており、ケーシングの周壁の内側が、羽根車の回転によって加圧された流体を上方に送る際の流路になっている。このとき、加圧されて羽根車を出た流体が、より低圧である羽根車の入口側に漏洩しないように、羽根車とケーシングとの間の隙間をシールするライナーリングが設けられる。ライナーリングは、例えば芯材に弾性体を被覆することによって構成されるリング状の部材であり、弾性体部分が羽根車の周面（または羽根車に取り付けられたウェアリング。以下同様）にわずかな隙間で対向している。
【０００３】
このような立軸式のポンプに設けられるライナーリングに関する技術が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたポンプ装置では、ライナーリングの弾性体の上面部分に、羽根車の回転方向に沿って径方向外側に広がるスパイラル状の突起が設けられる。このような突起を設けることによって、ポンプ装置の停止中にライナーリング付近に堆積し、運転再開後もこの付近で発生する旋回流に乗って滞留し続けようとする砂や粘土などの異物を、強制的に羽根車の外方に排出することができる。また、旋回流の流速を低下させて、異物によるケーシングの摩耗を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−８９２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１に記載されたようなポンプ装置では、ライナーリングの内側に設けられるリップ部の構造上、リップ部と羽根車との間の隙間が大きくなる場合がある。それゆえ、例えば、ポンプの停止中にケーシング内を自然流下してこの隙間に入り込んだ異物が運転再開時に噛み込まれ、リップ部とリップ部に対向する羽根車周面の異常摩耗につながる場合があった。また、運転条件によってはスパイラル状の突起と羽根車との間に発生する二次流れのために異物が排出されない可能性があった。さらに、スパイラル状の突起を設けるためには、ライナーリングの弾性体部分に、径方向について十分な幅をもたせなければならないが、そうすることによって弾性体部分がその厚さに比べて薄くなり、強度が低下する可能性があった。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一つは、立型のポンプ装置において、ライナーリング付近に集積する異物がポンプの運転に及ぼす影響を効果的に低減させることが可能なポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある観点によれば、回転駆動力を伝達する主軸と、主軸に取り付けられる羽根車と、主軸および羽根車を囲む周壁、ならびに周壁の内側で羽根車の入口側と出口側とを隔てる隔壁を含むケーシングと、隔壁と、羽根車の入口および出口の間の周面との間をシールするライナーリングであって、周方向に勾配をもって形成されたヘリカル状の溝部を含み、溝部の勾配の下端は羽根車の入口側から出口側まで貫通する切欠部に面するライナ
ーリングとを備えるポンプ装置が提供される。
【０００８】
上記の構成では、切欠部が異物または異物を含む流体のための流路を提供し、溝部につけられた勾配が異物または流体を切欠部へと誘導する。従って、異物が堆積したり、ライナーリングと羽根車との間に噛み込まれたりしてポンプの運転に影響を及ぼすことを防止することができる。
【０００９】
上記のポンプ装置において、ライナーリングは、周面に対向し、溝部の内側に立ち上がる壁状のリップ部を含み、切欠部はリップ部に形成されてもよい。
溝部の内側に立ち上がる壁状のリップ部を設けることによって、異物または異物を含む流体が溝部の勾配に沿って流れるようにガイドすることができる。また、切欠部がリップ部に形成されることによって、リップ部の径方向の変形に対する柔軟性が向上し、リップ部と羽根車の周面との間で所定の隙間が維持されやすくなる結果、隙間に異物が噛み込まれることによって異常摩耗などが発生するのを防止することができる。
【００１０】
また、上記のポンプ装置において、切欠部は、溝部に形成されてもよい。
ライナーリングは、必ずしも壁状のリップ部を含まなくてもよい。この場合、切欠部は溝部に形成される。また、ライナーリングが壁状のリップ部を含む場合に、溝部とリップ部との両方に切欠部が形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプ装置の羽根車およびケーシングを含むポンプ部分の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るポンプ装置に設置されるライナーリングの平面図である。
【図３】図２に示すライナーリングをIII−III線で切断した斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係るポンプ装置の羽根車およびケーシングを含むポンプ部分の断面図である。図１を参照すると、ポンプ装置１０のポンプ部分は、主軸１１に取り付けられる羽根車１２と、主軸１１および羽根車１２を収容するケーシング１３とを含む。主軸１１は、電動機などの駆動源（図示せず）に接続され、羽根車１２に回転駆動力を伝達する。羽根車１２は、入口１２ａから吸い込まれた流体を遠心力によって加圧して出口１２ｂから吐出する。吐出された流体は、ケーシング１３に取り付けられた円弧面１４によって向きを変えられ、案内羽根１５を経て次の段の羽根車１２の入口１２ａに至る。このようにして、ポンプ装置１０では、ポンプ部分の下方にある吸込口（図示せず）から吸い込まれた流体が、ポンプ部分に設けられた複数の羽根車１２によって多段的に加圧され、ポンプ部分の上方にある吐出口（図示せず）から吐出される。
【００１４】
図示された例において、ケーシング１３は、周壁１３ａと隔壁１３ｂとが一体になった構造を有する。他の例では、周壁１３ａと隔壁１３ｂとは別体であり、これらを結合させることによってケーシング１３が構成されてもよい。周壁１３ａは羽根車１２を囲み、円弧面１４および案内羽根１５とともに、羽根車１２の回転によって加圧された流体の流路になる空間を形成する。隔壁１３ｂは、周壁１３ａの内側で羽根車１２に向かって延び、羽根車１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側との間を隔てる。さらに、羽根車１２に近い隔壁１３ｂの端部にはライナーリング２０が設けられ、隔壁１３ｂと羽根車１２の周面１２ｃとの間をシールする。ここで、周面１２ｃは、羽根車１２の入口１２ａと出口１２ｂとの間に位置する。ライナーリング２０は、例えば芯材に弾性体を被覆することによって構
成されるリング状の部材であり、弾性体部分が羽根車１２の周面１２ｃにわずかな隙間で対向することによって、隔壁１３ｂと周面１２ｃの間がシールされる。これによって、ポンプ装置１０では、羽根車１２の入口１２ａ側が低圧、出口１２ｂ側が高圧になるような圧力差が維持される。
【００１５】
図２は、本発明の一実施形態に係るポンプ装置に設置されるライナーリングの平面図である。図３は、図２に示すライナーリングをIII−III線で切断した斜視断面図である。図２および図３を参照すると、ライナーリング２０は、芯材２１と、芯材を被覆する弾性体部分２２とを含む。芯材２１は、任意の密閉固定構造（図示せず）によって、隔壁１３ｂの端部に連結される。図示された例において、弾性体部分２２は、周方向に形成される溝部２２ａと、溝部２２ａの内側に立ち上がる壁状のリップ部２２ｂとを含む。このように構成されたライナーリング２０では、最も内側に位置するリップ部２２ｂが、羽根車１２の周面１２ｃに対向する。ライナーリング２０は、リップ部２２ｂと周面１２ｃとの間の隙間がわずかになるように設計されており、これによってライナーリング２０が周面１２ｃと隔壁１３ｂとの間をシールする機能が実現される。
【００１６】
さらに、本実施形態において、溝部２２ａおよびリップ部２２ｂには、羽根車１２の入口１２ａ側から出口１２ｂ側まで貫通する切欠部２３が形成される。溝部２２ａおよびリップ部２２ｂは、いずれも、平面視した場合には切欠部２３が欠損した環状の部分になる。また、図３に特に示されるように、溝部２２ａおよびリップ部２２ｂは、いずれも、周方向に勾配をもって形成されている。より具体的には、溝部２２ａおよびリップ部２２ｂには、時計回りに周回すると下り勾配になるようにヘリカル状の勾配がつけられている。切欠部２３に面して、溝部２２ａの勾配の上端２３ａおよび下端２３ｂが形成される。図示された例では、勾配の上端２３ａと下端２３ｂとの間に高低差ｈが生じている。
【００１７】
このような構成、すなわち、周方向に勾配をもったヘリカル状の溝部２２ａが形成され、溝部２２ａの勾配の下端が切欠部２３に面する構成によって、本実施形態に係るライナーリング２０では、砂や粘土などの異物がライナーリング２０に堆積したり、ライナーリング２０と羽根車１２との間に噛み込まれたりしてポンプの運転に影響を及ぼすことが防止される。この点について、以下でさらに説明する。
【００１８】
砂や粘土などの異物は、例えば水などの流体よりも比重が大きいため、羽根車１２の出口１２ｂから円弧面１４に沿って上方に向かう流体から離脱して、ライナーリング２０付近に集積しやすい。ライナーリング２０において、溝部２２ａに勾配がなく、また切欠部２３も形成されない場合、ライナーリング２０付近では溝部２２ａに異物が堆積し、堆積した異物が羽根車１２の周りで発生する旋回流に巻き込まれてケーシング１３や円弧面１４を摩耗させたりする可能性がある。これに対して、本実施形態では、切欠部２３が異物または異物を含む流体のための流路を提供し、溝部２２ａにつけられた勾配が異物または流体を切欠部２３へと誘導することによって、ライナーリング２０付近に集積した異物を効果的に排出することができる。
【００１９】
より具体的には、例えば、ポンプ装置１０の運転中は、羽根車１２の入口１２ａ側と出口１２ｂ側との差圧によって、溝部２２ａの下り勾配に沿って異物を含む流体の流れが形成される。この流れは、勾配の下端２３ｂから切欠部２３を通って入口１２ａ側へと流れ、これによってライナーリング２０付近に集積した異物が排出される。また、ポンプ装置１０の停止中は、異物が溝部２２ａの下り勾配に沿って自然流下し、勾配の下端２３ｂから切欠部２３を通って入口１２ａ側へとさらに流下し、最終的にはポンプ装置１０の吸込口から外部に排出される。このとき、流下する異物が溝部２２ａの下り勾配に沿って切欠部２３まで誘導されることによって、切欠部２３以外の部分で羽根車１２の周面１２ｃとリップ部２２ｂとの間の狭い隙間を通過する異物が減少する。従って、ポンプ装置１０の
停止中に自然流下する異物が周面１２ｃとリップ部２２ｂとの間の狭い隙間に挟まり、運転再開時に噛み込まれることによって異常摩耗などを発生させるのを防止することができる。
【００２０】
また、本実施形態では、切欠部２３が、リップ部２２ｂが形成する環状の壁の開放部分になっている。これによって、リップ部２２ｂの径方向の変形に対する柔軟性が向上し、リップ部２２ｂと羽根車１２の周面との間で所定の隙間が維持されやすくなる。ライナーリング２０に切欠部２３がない場合、リップ部２２ｂは閉じた環状の壁を形成する。この場合、リップ部２２ｂの全周にわたって、それぞれの部分の径方向の変形が互いに影響し合うため、リップ部２２ｂの径方向の変形に対する柔軟性は必ずしも高くない。従って、何らかの原因で発生したリップ部２２ｂの径方向の変形が復元されず、リップ部２２ｂと羽根車１２の周面との間の隙間が大きい部分が継続的に発生する可能性がある。そのような部分には、ライナーリング２０付近に集積した異物が噛み込まれやすい。本実施形態では、リップ部２２ｂが形成する環状の壁に開放部分があることによってリップ部２２ｂの径方向の変形に対する柔軟性が向上しているため、何らかの原因でリップ部２２ｂの径方向の変形が発生しても、弾性的に復元される可能性が高い。従って、リップ部２２ｂと羽根車１２の周面との間で所定の隙間が維持され、ポンプ装置１０の運転中、または運転再開時にこの隙間に異物が噛み込まれることによって異常摩耗などが発生するのを防止することができる。
【００２１】
なお、上記の例では、ライナーリング２０においてリップ部２２ｂに１ヶ所の切欠部２３が形成されたが、本発明の実施形態はこのような例には限定されない。切欠部は、例えば２ヶ所以上形成されてもよい。切欠部２３の数は、例えば、切欠部２３によって提供される流路の大きさが異物の排出に十分であるか、切欠部２３によって分割されるリップ部２２ｂの径方向での柔軟性が、羽根車１２の周面１２ｃとの間で所定の隙間を維持するのに適した程度であるか、といったような観点から、任意に選択されうる。
【００２２】
また、上記の例では、溝部２２ａと同様にリップ部２２ｂも周方向に勾配をもって形成されたが、他の例では必ずしもそうでなくてもよい。本実施形態において、リップ部２２ｂは、異物または異物を含む流体が溝部２２ａの勾配に沿って流れるようにガイドする機能を有する。従って、この機能が実現される限りにおいて、リップ部２２ｂは、例えば溝部２２ａとは異なり上面が平坦になるように形成されてもよい。また、本実施形態において壁状のリップ部２２ｂによって提供されるガイドの機能は付随的なものであるため、他の実施形態ではリップ部２２ｂが壁状ではなくてもよい。
【００２３】
上記の実施形態の説明で参照されたポンプ装置１０の構成は例示的なものにすぎない。本発明の実施形態に係るポンプ装置としては、羽根車とケーシングとの間にライナーリングを設置可能な任意の構成のポンプ装置が採用されうる。また、上記の実施形態の説明で参照されたライナーリング２０についても、溝部２２ａに周方向の勾配がつけられ、溝部２２ａまたはリップ部２２ｂの少なくともいずれかに切欠部２３が形成される点を除けば、その構成は任意である。例えば、芯材２１を弾性体部分２２で被覆する構造、および芯材２１および弾性体部分２２のそれぞれの形状は、公知のライナーリングの例などから当業者に明らかな範囲において、上記の実施形態の説明で参照されたものに限らず任意に変形されてもよく、そのようなライナーリングを備えるポンプ装置も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００２４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的範囲はかかる例に限定されない。本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的
範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００２５】
１０    ポンプ装置
１１    主軸
１２    羽根車
１２ａ    入口
１２ｂ    出口
１２ｃ    周面
１３    ケーシング
１３ａ    周壁
１３ｂ    隔壁
２０    ライナーリング
２２ａ    溝部
２２ｂ    リップ部
２３    切欠部
２３ａ    勾配の上端
２３ｂ    勾配の下端
【図１】
0006622094.tif 000002
【図２】
0006622094.tif 000003
【図３】
0006622094.tif 000004