(57)【要約】【課題】電動機の逆転などによって羽根止めナットに多少の緩みが生じた場合でも、軸スリーブとポンプ軸の間に滑りが生じないようにする。【解決手段】外周部にスプライン加工を施したポンプ軸１８と、ポンプ軸１８に取付けられる羽根車３４と、羽根車３４の軸方向端面に直接または間接的に当接させてポンプ軸３４に取付けられる軸スリーブ３６，３８を備え、軸スリーブ３６，３８の内径部には、ポンプ軸１８に対する廻止め部６０が設けられている。【選択図】図２
2007113538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部にスプライン加工を施したポンプ軸と、
該ポンプ軸に取付けられる羽根車と、
該羽根車の軸方向端面に直接または間接的に当接させて前記ポンプ軸に取付けられる軸スリーブを備え、
前記軸スリーブの内径部には、前記ポンプ軸に対する廻止め部が設けられていることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記ポンプ軸の外周部にはスプライン加工によって偶数の歯が形成され、前記軸スリーブの内径部には２個の前記廻止め部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記軸スリーブは、金属材料から成る棒材またはパイプ材を引抜き成形または押出し成形して形成した廻止め部を有することを特徴とする請求項１または２記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記軸スリーブは、金属材料から成るパイプ材を外周側から潰すように塑性変形させて形成した廻止め部を有することを特徴とする請求項１または２記載のポンプ装置。
【請求項５】
前記軸スリーブは、板金材を筒状に巻いて該板金材の巻始め部と巻終り部のいずれか一方を内方に突出させて形成した廻止め部を有することを特徴とする請求項１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、外周部にスプライン加工を施したポンプ軸と、ポンプ軸と一体に回転する羽根車と、羽根車をポンプ軸に固定する軸スリーブを有するポンプ装置に係り、特に、軸スリーブや羽根車等の材料にオーステナイト系ステンレスを使用し、羽根車を多段に備えたステンレス製多段ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
外周部にスプライン加工を施したポンプ軸に、軸スリーブを介して、羽根車を多段に固定した多段ポンプが知られている。この種の多段ポンプにおいて、ポンプ軸の一端は、電動機の駆動軸にカップリングで直結されており、他端には、雌ねじが刻設されている。そして、ポンプ軸の軸方向に沿った所定位置に複数の羽根車が中間ケーシングで周囲を包囲されて配置されており、これらの各羽根車は、軸スリーブで左右から挟持され、更に雄ねじに羽根止めナットを螺合させて締付ることでポンプ軸に固定されている。
【０００３】
ポンプ軸の端部に形成される雌ねじは、一般に右ねじで構成されており、ポンプ軸の回転方向はポンプ吸込側から見て反時計方向に設計されている。これにより、電動機の頻繁な始動停止があっても、羽根止めナットが緩まないようにしている。
【０００４】
また、羽根車のポンプ軸が貫通する中心貫通孔の内周面には、ポンプ軸の外周部に設けられたスプラインの歯数（＝溝数）と同数の歯が設けられており、ポンプ軸のスプラインの歯と羽根車の中心貫通孔の内周面に設けられた歯が互いに噛合うことで、電動機の駆動軸の回転トルクがポンプ軸を通して羽根車に伝えられる。他方、軸スリーブは、一般に真円の断面形状を有する円筒状に形成されている。このため、ポンプ軸に対して軸スリーブが滑って回転しないようにするための力は、羽根止めナットの締付力によって軸スリーブ端面に生じる面圧によって決定される。つまり、軸スリーブ端面に面圧によって生じる摩擦力で、ポンプ軸と軸スリーブとの間に滑りが生じないようにしている。
【０００５】
この種のポンプは、一般に三相誘導電動機で駆動される。三相誘導電動機は、電源の相順を間違えると逆転することが知られている。このため、ポンプの試運転時に回転方向の確認を行い、ポンプが逆転する場合には、三相のうち二相を入れ替えることで正規の回転方向を得るように修正することが一般に行われている。また、ポンプを逆転で使用した場合には所定の性能が得られないため、試運転時に回転方向を見誤っても、流量や圧力の値から逆転を発見できる場合が多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の多段ポンプにあっては、ポンプを誤って逆転のまま長時間使用すると、特に、逆転の状態で頻繁な始動停止を繰り返すような場合に、前述の羽根止めナットが緩んでしまうことがある。そして、羽根止めナットが緩んでしまうと、軸スリーブ端部の面圧が下がって軸スリーブとポンプ軸との間に滑りが生じ、両者が磨耗してポンプの寿命を縮めてしまう。
また、何らかの理由でポンプを分解・点検する際に、誤って羽根止めナットの締付け力が不十分となる場合があり、この場合も、前述と同様に軸スリーブ端部の面圧が下がるため、軸スリーブとポンプ軸との間に滑りが生じてしまう。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電動機の逆転などによって羽根止めナットに多少の緩みが生じた場合でも、軸スリーブとポンプ軸の間に滑りが生じないようにしたポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のポンプ装置は、外周部にスプライン加工を施したポンプ軸と、該ポンプ軸に取付けられる羽根車と、該羽根車の軸方向端面に直接または間接的に当接させて前記ポンプ軸に取付けられる軸スリーブを備え、前記軸スリーブの内径部には、前記ポンプ軸に対する廻止め部が設けられていることを特徴とする。
本発明は、従来の真円状の断面形状を有する円筒状の軸スリーブとは異なり、内径部にポンプ軸に対する廻止め部が設けられている軸スリーブを使用することで、電動機の逆転等によって羽根止めナットに多少の緩みが生じた場合でも、軸スリーブとポンプ軸の間で滑りが生じることを防止することができる。
【０００９】
本発明の好ましい一態様において、前記ポンプ軸の外周部にはスプライン加工によって偶数の歯が形成され、前記軸スリーブの内径部には２個の前記廻止め部が設けられている。
これにより、軸スリーブの廻止め部を低コストで実現できる。即ち、スプライン加工によってポンプ軸の外周部に形成される歯数（＝溝数）は６が一般的であるが、軸スリーブに設けられる廻止め部の数を２とすることで、両端部を機械加工で仕上げる場合のバリ取り作業も含め、廻止め部を有する軸スリーブを容易かつ安価に製造することができる。羽根車と異なり、ポンプ軸が軸スリーブに伝えるべきトルクは微小値であるため、軸スリーブの廻止め部は２でも十分である。
【００１０】
本発明の好ましい一態様において、前記軸スリーブは、金属材料から成る棒材またはパイプ材を引抜き成形または押出し成形して形成した廻止め部を有する。
引抜き成形または押出し成形は、断面形状がシンプルなほど治具の製作が容易で、また製造設備の容量も小さくて済む。このため、廻止め部を有する軸スリーブをより容易かつ安価に製造することができる。また、廻止め部の数が２であれば、前述のように、軸スリーブの両端部を機械加工で仕上げる場合のバリ取り作業も容易となる。
【００１１】
本発明の好ましい一態様において、前記軸スリーブは、金属材料から成るパイプ材を外周側から潰すように塑性変形させて形成した廻止め部を有する。
この方法によっても、金型や製造設備が簡単なもので済むため、廻止め部を有する軸スリーブをより容易かつ安価に製造することができる。特に廻止め部の数が２であれば、１８０°対称位置の２箇所を同時に潰すことで、廻止め部をより生産性良く形成することができる。
【００１２】
本発明の好ましい一態様において、前記軸スリーブは、板金材を筒状に巻いて該板金材の巻始め部と巻終り部のいずれか一方を内方に突出させて形成した廻止め部を有する。
このように、方法に予め切断した板金材を筒状に巻き成形する際、板金材の巻始め部と巻終り部のいずれか一方を内方に突出させて廻止め部を形成することによっても、廻止め部を有する軸スリーブをより容易かつ安価に製造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電動機の逆転などによって羽根止めナットに多少の緩みが生じた場合でも、軸スリーブとポンプ軸の間で滑りを生じないポンプ装置を、低コストかつ高い生産性高く提供することができる。特に、材料にオーステナイト系ステンレスを使用したステンレス製多段ポンプに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態のポンプ装置の全体構成図を示し、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図を示す。図１に示すポンプ装置は、ポンプ軸に多数の羽根車を設けた浸漬式の多段ポンプであり、各種工作機械において切削油を循環させる用途、加工後の製品を洗浄する洗浄液を循環させる用途、あるいはドリル穴加工の切削粉を排出する用途などに使用される。
【００１５】
このポンプ装置（多段ポンプ）は、ポンプの吐出し口１０を備えた吐出しブラケット１２、この吐出しブラケット１２の上部に設けられた電動機１４、及び吐出しブラケット１２の下部に設けられたポンプ部１６を有している。ポンプ部１６の内部には、該ポンプ部１６のほぼ全長に亘って延びるポンプ軸１８が配置され、このポンプ軸１８の一端は、吐出しブラケット１２のほぼ中央部で、カップリング２０によって、電動機１４の駆動軸２２と直結されている。ポンプ部１６は、例えば水槽内に設置されて使用される。
【００１６】
吐出しブラケット１２にポンプ軸１８が貫通する部分には、軸封装置であるメカニカルシール２４が設けられている。メカニカルシール２４の固定環２６は吐出しブラケット１２に設けられ、回転環２８は、メカニカルシール用軸スリーブ３０を介して、ポンプ軸１８に止め輪３２で固定されている。
【００１７】
メカニカルシール２４の下方に位置して、ポンプ軸１８には、複数の羽根車３４が所定間隔離間して配置され、止め輪３２と最上段に位置する羽根車３４との間には複数の調整用軸スリーブ３６が、また互いに隣接する羽根車３４と羽根車３４の間にも中間軸スリーブ３８が設けられている。各羽根車３４の周囲には、内部に取扱液を内包するとともに、前段の羽根車３４から吐出された取扱液を後段の羽根車３４へと案内する役目を担う中間ケーシング４０が設けられている。一部の中間ケーシング４０には滑り軸受４２が設けられており、ポンプ軸１８の該滑り軸受４２と対面する位置には軸受スリーブ４４が配置されている。
【００１８】
ポンプ部１６の最下部には吸込ケーシング４６が設けら、吸込ケーシング４６にはストレーナ４８が設けられている。吸込ケーシング４６は、複数の中間ケーシング４０を間に挟んで、吐出しブラケット１２に締付バンド５０によって固定されている。
【００１９】
ポンプ軸１８のメカニカルシール２４の下方に位置する部位の外周部には、スプライン加工か施され、これによって、図２に示すように、例えば６個の歯５２が形成されている。羽根車３４のポンプ軸１８が貫通する中心貫通孔の内周面にも、ポンプ軸１８のスプラインの歯数（＝溝数）と同数の６個の歯が設けられており、ポンプ軸１８のスプラインの歯（溝）と羽根車３４の中心貫通孔の内周面に設けられた溝（歯）が互いに噛合うことで、電動機１４の駆動軸２２の回転トルクがポンプ軸１８を通して羽根車３４に伝えられる。
【００２０】
ポンプ部１６側のポンプ軸１８の先端（下端）には雄ねじが設けられており、この雄ねじに羽根止めナット５４を螺合させて締上げることで、止め輪３２と羽根止めナット５４との間に位置する羽根車３４、調整用軸スリーブ３６及び中間軸スリーブ３８等がポンプ軸１８に固定される。ポンプ軸１８の端部に設けられる雄ねじは右ねじで構成されており、ポンプ軸１８の回転方向は、ポンプの吸込側から見て反時計方向に設計されている。これにより、電動機１４の頻繁な始動停止があっても、羽根止めナット５４が緩まないようにしている。
【００２１】
調整用軸スリーブ３６の内径部には、図２に示すように、ポンプ軸１８に対する２つの廻止め部５６が設けられている。廻止め部５６は、左右対称位置に設けられた弦状に延びる平坦面からなり、この廻止め部（平坦面）５６を、ポンプ軸１８のスプライン加工で形成された互いに隣接する歯５２，５２間を跨るように位置させることで、調整用軸スリーブ３６のポンプ軸１８に対する回転が防止される。なお、中間軸スリーブ３８も調整用軸スリーブ３６と同様に、内径部に廻止め部が設けられている。このことは、以下の例においても同様である。
【００２２】
この廻止め部５６を有する調整用軸スリーブ３６（及び中間軸スリーブ３８）は、例えば、オーステナイト系ステンレス製のパイプ材（長さ４０００ｍｍ）を、その断面形状が所定の形状となるように引抜き成形し、出来上がった素材を規定長さ（例えば２５ｍｍ）に切断した後、両端を仕上げ加工して製作される。これにより、調整用軸スリーブ３６の長さの精度及び両端面の並行度が確保される。オーステナイト系ステンレスは、機械加工を行うとバリが発生しやすく、特に断続した切削加工を行う場合にはその傾向が顕著となる。この実施の様態のポンプ装置における調整用軸スリーブ３６（及び中間軸スリーブ３８）の断面形状は、緩やかな長円形状である。このため、断続した切削加工を行うことなく、旋盤加工などで端面の内径角部を一度に削り落とすことができ、バリは発生しにくい。従って、手作業によるバリ取りが不要となって、調整用軸スリーブ３６の生産性を高めることができる。
【００２３】
このポンプ装置によれば、吸込ケーシング４６から吸込まれた取扱液は、電動機１４の駆動に伴って、ポンプ軸１８と一体に回転する複数の羽根車３４によって昇圧されて吐出しブラケット１２の吐出し口１０から吐出される。
【００２４】
ここで、調整用軸スリーブ３６（及び中間軸スリーブ３８）の端面に十分な面圧が生じるように羽根止めナット５４を十分な締付力で締付けている。しかし、ポンプを誤って逆転のまま長時間使用したために羽根止めナット５４が緩んだり、何らかの理由でポンプを分解・点検する際に、誤って羽根止めナット５４の締付け力が不十分となったりする場合がある。このような場合に、調整用軸スリーブ３６（及び中間軸スリーブ３８）の端部の面圧が低下する。
【００２５】
この例によれば、従来の真円状の断面形状を有する円筒状の軸スリーブとは異なり、内径部にポンプ軸１８に対する廻止め部５６が設けられている調整用軸スリーブ３６（及び中間軸スリーブ３８）を使用することで、電動機１４の逆転等によって羽根止めナット５４に多少の緩みが生じた場合でも、廻止め部５６を介して、調整用軸スリーブ３６（及び中間軸スリーブ３８）とポンプ軸１８の間で滑りが生じることを防止することができる。
金属材料からなるパイプ材を押出し成形したり、金属材料からなる棒材を引抜き成形または押出し成形したりして、廻止め部５６が設けられている調整用軸スリーブ３６（及び中間軸スリーブ３８）を製作するようにしてもよい。
【００２６】
図３は、本発明の他の実施の形態の図２相当図である。この例では、調整用軸スリーブ３６（及び中間軸スリーブ３８）の内径部に、内方に突出する突出部からなるポンプ軸１８に対する２つの廻止め部５８が設けられている。そして、この廻止め部（内方突出部）５８を、ポンプ軸１８のスプライン加工で形成された互いに隣接する歯５２，５２間の溝の内部に位置させることで、調整用軸スリーブ３６のポンプ軸１８に対する回転が防止される。
【００２７】
この廻止め部５８を有する調整用軸スリーブ３６（及び中間軸スリーブ３８）は、例えば、予め成形されたオーステナイト系ステンレス製のパイプ材、あるいは市販のパイプ材を先ず規定長さに切断し、外周側からパイプ材の２箇所（１８０°対称位置）を内方に潰して製作される。この成形によって、調整用軸スリーブ３６の端部に僅かな変形が生じる可能性があるが、潰す位置が１８０°対称であるため、調整用軸スリーブ３６の両端の並行度は実質的に確保される。
【００２８】
図４は、本発明の更に他の実施の形態の図２相当図である。この例では、調整用軸スリーブ３６（及び中間軸スリーブ３８）の内径部に、側縁部を内方に屈曲させた側縁屈曲部からなるポンプ軸１８に対する廻止め部６０が設けられている。そして、この廻止め部（側縁屈曲部）６０を、ポンプ軸１８のスプライン加工で形成された互いに隣接する歯５２，５２間の溝の内部に位置させることで、調整用軸スリーブ３６のポンプ軸１８に対する回転が防止される。
【００２９】
この廻止め部６０を有する調整用軸スリーブ３６（及び中間軸スリーブ３８）は、例えば、オーステナイト系ステンレスからなる板金材を予め規定寸法に切断し、この巻始め部または巻終り部の一方を内方に屈曲させながら筒状に巻き付けて製作される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態のポンプ装置の全体構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態のポンプ装置の図２相当図である。
【図４】本発明の更に他の実施の形態のポンプ装置の図２相当図である。
【符号の説明】
【００３１】
１２  吐出しブラケット
１４  電動機
１６  ポンプ部
１８  ポンプ軸
２０  カップリング
２２  駆動軸
２４  メカニカルシール
３２  止め輪
３４  羽根車
３６  調整用軸スリーブ
３８  中間軸スリーブ
４０  中間ケーシング
４６  吸込ケーシング
４８  ストレーナ
５０  締付バンド
５２  歯
５４  羽根止めナット
５６，５８，６０  廻止め部
【図１】
2007113538.tif 000003
【図２】
2007113538.tif 000004
【図３】
2007113538.tif 000005
【図４】
2007113538.tif 000006