(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車とガイドベーンを個別に内装するプレス成形鋼板製の複数の中間ケーシング１をボルト締めにより水密に嵌合して多段に重ねた多段ポンプケーシングにおいて、各中間ケーシング１は円筒状周面部２の一側に折曲する折曲部４を経て底部３を回転軸５に直角方向に有する円筒容器状に形成し、上記底部３はその内壁が戻し通路１９のガイドベーン１８に対偶するガイド壁を形成し、円筒状周面部２の端部６は内面側へ凹入する凹部７と凹部７から立上がる立上がり壁９を経て外面側へ突出する凸部８を形成して端面１０に終わり、端面１０は隣接する次段の中間ケーシング１の円筒状周面部２の折曲部４よりの上面に平行なインロー仕上面１１で載置され、底部３の端部１２は羽根車１３の流入口１４で曲折して羽根車１３の流入口フランジに当接し、上記立上がり壁９の壁内面１５は隣接する次段の中間ケーシング１の底部３の折曲部４よりの底部外面１６と平行な面当たりで当接し、凸部８の内径面は隣接段の中間ケーシング１の折曲部４外面との間にＯリング１７を嵌挿していることを特徴とする多段ポンプケーシングを構成する鋼板製中間ケーシング。
【請求項２】
羽根車とガイドベーンを個別に内装するプレス成形鋼板製の複数の中間ケーシング１をボルト締めにより水密に嵌合して多段に重ねた多段ポンプケーシングにおいて、各中間ケーシング１は円筒状周面部２から回転軸５に直角方向に折曲する第１肩部２１を経て次段の中間ケーシング１の立上がり壁９と面当りして当接する縦壁２０を形成した後円筒状周面部２に平行に折曲して更に第２肩部２２を設けて再度回転軸５に直角方向に折曲して底部３を形成し、上記底部３はその外壁が前段の中間ケーシング１内の戻し通路１９のガイドベーン１８に対偶するガイド壁を形成し、円筒状周面部２の端部６は内面側へ凹入する凹部７と凹部７から立上がる立上がり壁９を経て外面側へ突出する凸部８を形成して端面１０に終わり、端面１０は隣接する次段の中間ケーシング１の円筒状周面部２の折曲部４の第１肩部２１よりの上面に平行なインロー仕上げ面１１で載置され、底部３の端部１２は羽根車１３の流入口１４で折曲して羽根車１３の流入口フランジに当接し、上記立上がり壁９の壁内面１５は隣接する次段の中間ケーシング１の第１肩部２１よりの縦壁２０と平行な面当りで当接し、凸部８の内径面は隣接段の中間ケーシング１の第１肩部２１外面との間にＯリング１７を嵌挿していることを特徴とする多段ポンプケーシングを構成する鋼板製中間ケーシング。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の鋼板製中間ケーシングのプレス成形による製造方法において、カムフォームにより円筒状周面部２から円筒状周面部内面側へ凹入した後凹部７を形成して該凹部７から円筒状周面部外面側へ拡径して立ち上がる立上がり壁９を形成した後、該立上がり壁９の端を円筒状周面部方向にフランジアップしてフランジを立て、続いて該フランジを円筒状内面側へリストライクして曲折して凸部８を形成することを特徴とする円筒状周面部２の端部６の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧多段ポンプのケーシングを構成するプレス成形により製造の鋼板製中間ケーシングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼板をプレス成形して製作したポンプの中間ケーシングは、円筒状側面部の一側に有する底部側端部に形成されたインロー凸部の外径面及び端面と、開口部に形成されたインロー凹部の内径面及び端面の４箇所を機械加工することにより、径と高さの寸法精度を維持したものが知られていた。又、この従来のものを改良した特公平７−１８４３７或いは特公平７−５１９６０が提案されている。
【０００３】
これらは精度を必要とする部分の機械加工を無くし、それによって発生する加工ミスや寸法誤差を無くし、Ｏリングを使用可能とした中間ケーシングを提供するものである。これらはいずれも次段の中間ケーシングに嵌合して多段ケーシングとするために、円筒容器状ケーシングの円筒状側面部の開口部側端部を次段の円筒容器状ケーシングの底部壁面に当接するものである。ところで、最近はビルの給水押し上げ用或いはユニット冷却用などのポンプとして従来よりもさらに高圧のポンプが求められ、従って、一層高い水密性、例えば２０ｋｇ／ｃｍ2 の水密性、が要求されている。そこで、中間ケーシングをポンプの軸方向にボルト締めすることにより水密に多段に嵌合した多段ポンプケーシングが使用される。ところで、上記の従来のものや提案のものは、図６の（ａ）または（ｂ）に示すように、ボルト締めする隣接段の中間ケーシングとの開口部側端部のボルトによる矢印３０向きの力の働く当接部分は鋼板の板厚に近い長さのフランジ３１の長さで隣接段の立上がり壁３２と当接するか、或いは（ｂ）に示すように鋼板の板厚である端面３３で隣接段の立上がり壁３４と当接するため、当接面積が小さく、ボルト締めのみではより高圧のポンプ内圧に耐えることができず、より高圧のポンプの中間ケーシングの構造としては従来のこのような中間ケーシングは必ずしも満足なものでなかった。そこで、より高圧にたえるケーシング構造が要求されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の上記の問題点を解消して上記の要求に応えうる構造の中間ケーシングを提供すること、即ち、ポンプ軸方向にボルト締めして多段ポンプケーシングとする場合に、ビルの給水用等としてより高圧のポンプに要求される高い水密性が確保できる構造の中間ケーシング及びその製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、羽根車とガイドベーンを個別に内装するプレス成形鋼板製の複数の中間ケーシング１をボルト締めにより水密に嵌合して多段に重ねた多段ポンプケーシングにおいて、各中間ケーシング１は円筒状周面部２の一側に折曲する折曲部４を経て底部３を回転軸５に直角方向に有する円筒容器状に形成し、上記底部３はその内壁が戻し通路１９のガイドベーン１８に対偶するガイド壁を形成し、円筒状周面部２の端部６は内面側へ凹入する凹部７と凹部７から立上がる立上がり壁９を経て外面側へ突出する凸部８を形成して端面１０に終わり、端面１０は隣接する次段の中間ケーシング１の円筒状周面部２の折曲部４よりの上面に平行なインロー仕上面１１で載置され、底部３の端部１２は羽根車１３の流入口１４で曲折して羽根車１３の流入口フランジに当接し、上記立上がり壁９の壁内面１５は隣接する次段の中間ケーシング１の底部３の折曲部４よりの底部外面１６と平行な面当たりで当接し、凸部８の内径面は隣接段の中間ケーシング１の折曲部４外面との間にＯリング１７を嵌挿していることを特徴とする多段ポンプケーシングを構成する鋼板製中間ケーシングである。
【０００６】
請求項２の発明では、羽根車とガイドベーンを個別に内装するプレス成形鋼板製の複数の中間ケーシング１をボルト締めにより水密に嵌合して多段に重ねた多段ポンプケーシングにおいて、各中間ケーシング１は円筒状周面部２から回転軸５に直角方向に折曲する第１肩部２１を経て次段の中間ケーシング１の立上がり壁９と面当りして当接する縦壁２０を形成した後円筒状周面部２に平行に折曲して更に第２肩部２２を設けて再度回転軸５に直角方向に折曲して底部３を形成し、上記底部３はその外壁が前段の中間ケーシング１内の戻し通路１９のガイドベーン１８に対偶するガイド壁を形成し、円筒状周面部２の端部６は内面側へ凹入する凹部７と凹部７から立上がる立上がり壁９を経て外面側へ突出する凸部８を形成して端面１０に終わり、端面１０は隣接する次段の中間ケーシング１の円筒状周面部２の折曲部４の第１肩部２１よりの上面に平行なインロー仕上げ面１１で載置され、底部３の端部１２は羽根車１３の流入口１４で折曲して羽根車１３の流入口フランジに当接し、上記立上がり壁９の壁内面１５は隣接する次段の中間ケーシング１の第１肩部２１よりの縦壁２０と平行な面当りで当接し、凸部８の内径面は隣接段の中間ケーシング１の第１肩部２１外面との間にＯリング１７を嵌挿していることを特徴とする多段ポンプケーシングを構成する鋼板製中間ケーシングである。
【０００７】
請求項３の発明では、請求項１又は請求項２記載の鋼板製中間ケーシングのプレス成形による製造方法において、カムフォームにより円筒状周面部２から円筒状周面部内面側へ凹入した後凹部７を形成して該凹部７から円筒状周面部外面側へ拡径して立ち上がる立上がり壁９を形成した後、該立上がり壁９の端を円筒状周面部方向にフランジアップしてフランジを立て、続いて該フランジを円筒状内面側へリストライクして曲折して凸部８を形成することを特徴とする円筒状周面部２の端部６の成形方法である。
【０００８】
本発明の上記手段の作用を説明すると、請求項１の発明では、端部６において立上がり壁９の壁内面１５が隣接する次段の中間ケーシング１の底部３の折曲部４よりの底部外面１６と平行な面当たりで当接し、請求項２の発明では、端部６において立上がり壁９の壁内面１５が隣接する次段の中間ケーシング１の底部３の折曲部４の縦壁２０と面当たりして当接しているので、当接面積が大きいので水密性が高く強力なボルト締めにも十分に耐えることができる。従って、本発明の中間ケーシングを使用することにより高圧のポンプを得ることができる。請求項３の発明では、端部６の形状をカムフォームにより成形するので、金型精度に従って、立上がり壁９の面精度の優れたものが得られ、面当たりによる水密性が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は請求項１の実施の形態を示し、図２は図１の円内を拡大して示す図である。図１は高圧多段ポンプの羽根車１３及びガイドベーン１８を内装したボルト２３によりボルト締めされた多段の中間ケーシング１の部分を主とする側面図で、上半分を断面図で示す。図において、中間ケーシング１は円筒状周面部２と折曲部４を形成して円筒軸５に略直角な方向に曲折した底部３を有する円筒容器状に形成されている。円筒状周面部２の端部６は内面側の回転軸５の方へ凹入して凹部７を形成し、さらに凹部７から円筒状周面部２方向に立上がり、立上がり壁９を形成し、立上がり壁９を経て円筒状周面部２の外面側へ突出する凸部８を形成して再び円筒状周面部２方向に曲折して端面１０に終わっている。端面１０は隣接する前段の中間ケーシング１の折曲部４よりの円筒状周面部２の上面に平行なインロー仕上面１１で載置されている。底部３はその内壁が戻し通路１９のガイドベーン１８に対偶するガイド壁を形成している。底部３の端部１２は羽根車１３の流入口１４に向いて曲折して羽根車１３のフランジの一端に当接している。底部３の内側（図で右側）には前段から送られた揚液を加圧する羽根車１３と羽根車１３から吐出した揚液を次段の高圧側（図で左側）の羽根車１３に送る戻し通路を形成するガイドベーン１８がある。そして底部３の内壁は戻し通路１９を形成する壁面を構成してガイドベーン１８と対偶している。羽根車１３は回転軸５に固着されて回転される。
【００１０】
上記構造において各中間ケーシング１は、図２に示すように、その円筒状周面部２の端部６の立上がり壁９を前段の中間ケーシング１の折曲部４直下の底部外面１６に面当りで幅の広い面で当接して両者間の水密性を保ち、さらに、凸部８の内径面には前段の中間ケーシング１の折曲部４外面との間にＯリング１７が嵌挿されて両中間ケーシングの水密性を保っている。また、円筒状周面部２の端部６の端面１０は上記のとおり前段の中間ケーシング１の円筒状周面部２の上面に載置されている。かつ、端面１０は載置される円筒状周面部２の上面に平行な面に仕上げられてインロー仕上面１１となってさらに水密性を保っている。
【００１１】
図３は請求項２の実施の形態を示し、図４は図３の円内を拡大して示す図である。これらの図において、図１及び図２に記載した符号と同一の符号は同一の構成部或いは同類の構成部を示す。図３は高圧多段ポンプの羽根車１３及びガイドベーン１８を内装したボルト２３によりボルト締めされた多段の中間ケーシング１の部分を主とする側面図で、上半分を断面図で示す。中間ケーシング１は円筒状周面部２が折曲部４で回転軸５に直角方向に折曲して第１肩部２１を形成している。次いで縦壁２０を形成している。縦壁２０は次段の中間ケーシング１の立上がり壁９と面当りして当接する。さらに、円筒状周面部２に平行に曲折して第２肩部２２を形成した後、再び回転軸５に直角方向に折曲して底部３を有する円筒容器状に形成されている。円筒状周面部２の端部６は内面側の回転軸５の方へ凹入して凹部７を形成し、さらに凹部７から円筒状周面部２方向に立上がり、立上がり壁９を形成し、立上がり壁９を経て円筒状周面部２の外面側へ突出する凸部８を形成して再び円筒状周面部２方向に曲折して端面１０に終わっている。端面１０は隣接する次段の中間ケーシング１の折曲部４よりの円筒状周面部２の上面に平行なインロー仕上面１１で載置されている。底部３はその外壁が前段の戻し通路１９のガイドベーン１８に対偶するガイド壁を形成している。底部３の端部１２は羽根車１３の流入口１４に向いて曲折して羽根車１３のフランジの一端に当接している。底部３の内側（図で左側）には前段の戻し通路１９から流入した揚液を加圧する羽根車１３と羽根車１３から吐出した揚液を次段の高圧側（図で左側）の羽根車１３に送る戻し通路１９を形成するガイドベーン１８がある。そして次段の底部３の外壁は本段の戻し通路１９を形成する壁面を構成して本段のガイドベーン１８と対偶している。そして羽根車１３は回転軸５に固着されて回転される。
【００１２】
以上の構成から理解されるように請求項２の発明の実施の形態では、中間ケーシング１の円筒状周面部２の端部６は請求項１の発明の実施の形態における円筒状周面部２の端部６と図面上で逆向きに配置されている。即ちガイドベーン１８と対偶してして戻し通路１９を形成する壁は次段の底部３の外壁である。また、、請求項２の発明の実施の形態では、折曲部４で回転軸５に直角方向に折曲して第１肩部２１を形成し、次いで縦壁２０を形成した後、円筒状周面部２に平行に曲折して第２肩部２２を形成した後、再び回転軸５に直角方向に折曲して底部３となっている。従って、１個の羽根車１３と１個の戻し通路１９を有する単位ポンプ室は、羽根車１３の径の大きなハイタイプとすることができる。
【００１３】
上記構造において各中間ケーシング１は、図４に示すように、その円筒状周面部２の端部６の立上がり壁９を後段の中間ケーシング１の折曲部４の第１肩部２１直下の縦壁２０に面当たりで幅の広い面で当接して両者間の水密性を保ち、さらに、凸部８の内径面には後段の中間ケーシング１の折曲部４外面との間にＯリング１７が嵌挿されて両中間ケーシングの水密性を保っている。また、円筒状周面部２の端部６の端面１０は上記のとおり次段の中間ケーシング１の円筒状周面２の上面に載置されている。かつ、端面１０は載置される円筒状周面部２の上面に平行な面に仕上げられてインロー仕上面１１となってさらに水密性を保っている。
【００１４】
請求項３の発明の実施の形態を説明する。請求項３の発明は、請求項１或いは請求項２の発明の多段ポンプケーシングの円筒容器状の中間ケーシング１を、鋼板からプレス成形により製造する方法の発明である。図７ないし図９を参照してその製造方法を説明する。先ず、請求項１の発明の中間ケーシング１はロータイプのもので、その製造工程段階の各ワークの断面端面を示す図７の（ａ）ないし（ｋ）により説明すると、（ａ）は１枚の円形の鋼板のブランクで、このブランクをドローにより即ち絞り加工して外周部に円筒状周面部２を立設して中央部に膨出した底部３を有する（ｂ）の形状に成形し、次いでリストラいくして（ｃ）の形状に成形した後、最外周を切断除去し底部３の中央を円形に穿孔する（ｄ）のトリム及びピアス工程を行う。次いで（ｅ）ないし（ｇ）のカムフォーム（「カム型による成形」をいう。）、カムリストライク（「カム型によるリストライク」をいう。）、カムリストライク決め（「カム型によるリストライク決め」をいう。）の各工程を実施する。この工程は最も成形の困難な工程であり、このカムフォームで使用する金型を図９に示す。図９は中心線を挟んで対称的に右側は成形前のワークのセット状態を示し、左側は成形終了時の金型の位置を模式的に示す図で、同図において、Ｗはワークを示し、▲１▼、▲２▼の金型は左右に動き、▲３▼、▲４▼の金型は上下に動く。各金型のハッチで示す部材はその戻り用バネを示す。ワークＷは金型▲２▼の下端中心側のエッジ部により円筒状円周面２の端部６の凹入部７が成形される。ついで、工程（ｈ）で中央部バーリングでフランジを立て底部の端部１２が成形され、さらに端部６が先端がトリムされる。（ｉ）で端部６の先端部にフランジを立て、（ｊ）でこのフランジを上下にリストライクして内方に曲げ最終工程の（ｋ）でフランジ決めして円筒状周面部２に端部６の端面１０を成形してプレス成形を終わる。
【００１５】
請求項２の発明のハイタイプの中間ケーシングの製造工程は図８に示す。図８は図７と同様にその製造工程段階の各ワークの断面端面を示す。（ａ）は鋼板のブランクで、（ｂ）はドロー、（ｃ）はフォーム成形して第１肩部２１及び第２肩部２２を成形する。（ｄ）はリストライクして更に（ｅ）のトリムで最外周を切断除去し、この状態で一度焼なまして加工硬化したワークを軟化させ、更に上記した図９に示す金型によるカムフォーム工程と同様のカムフォーム工程（ｆ）で円筒状周面部２の端部６の凹入部７を成形する。次いで、（ｇ）のカムリストライク、（ｈ）のカムリストライク決めの後、（ｉ）で底部３の端部１２をワークＷの中心をピアスして成形し、ワークＷの周縁をトリムして端部６の先端の端面１０を設ける。（ｊ）でワークＷの中央の孔の周囲をバーリングして端部１２を内方に向け、端部６の先端を内方に折曲してフランジを立て、（ｋ）で立てたフランジをリストライクしてさらに内方に折曲して端部６の凸部８を成形し、（ｌ）でフランジ決めして全工程を終了する。上記の工程において、図９の金型のカムフォームにより円筒状周面部２の端部６の立上がり壁９が形成される。
さらに、本発明では円筒状周面部２の端部６の強度を確保し、かつ端部６がより強力な水密性を保持するためには、図５に示すように、端部６の凹部７及び凸部８或いは隣接段の折曲部４或いは第１肩部２１のそれぞれの絞り形状の曲率半径Ｒの２４、２５、２６の大きさをを鋼板の板厚以下とすることが望まれる。また、端面２９のハッチ部分にはインロー切削加工ににより同心度の精度を確保することが望まれ、さらに、多段ケーシングへの組立て時の中間ケーシングの回転軸５方向のスラスト方向の位置決めとボルトしめつけによる圧縮応力による変形に耐えかつ面当たりの寸法精度を確保するため立上がり壁９と折曲部４の底部１６或いは第１肩部２１の縦壁２０のハッチ部分には面切削加工壁面２７及び面切削加工壁面２８を設けることが望まれる。Ｏリング１７は内圧用として端部６の凸部８の内面の半径Ｒ２５内に挿嵌されており、その状態のＯリング１７に隣接段の中間ケーシング１のＲ形状の折曲部４或いは第１肩部２１を組み合わせても、Ｏリング１７を疵つけることなく組付けができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の中間ケーシングは隣接段との当接部が面当たりでかつボルト締めの圧縮方向に幅広い当接面積を確保しているので、シーリング性がより高く、かつ通常のＯリングを使用することができかつＯリングの挿嵌部分の形状がＯリングを疵つけることのない形状に形成されている。さらに中間ケーシングの製作において、円筒状周面部の端部の成形をカムフォームにより行うので金型精度により高い寸法精度で成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧多段ポンプのポンプ部分を主とするボルト締めされた多段の中間ケーシングの上半分を断面図で示す側面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】本発明の他の実施形態の高圧多段ポンプのポンプ部分を主とするボルト締めされた多段の中間ケーシングの上半分を断面図で示す側面図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】本発明における中間ケーシングの隣接段との当接部分の拡大説明図である。
【図６】従来の中間ケーシングの隣接段との当接部分の拡大説明図である。
【図７】本発明の中間ケーシングの成形工程を説明する図である。
【図８】本発明の他の実施形態の中間ケーシングの成形工程を説明する図である。
【図９】本発明の中間ケーシングの成形する金型構造を模式的に示すずである。
【符号の簡単な説明】
１  中間ケーシング
２  円筒状周面部
３  底部
４  折曲部
５  回転軸
６  端部
７  凹部
８  凸部
９  立上がり壁
１０  端面
１１  インロー仕上面
１２  端部
１３  羽根車
１４  流入口
１５  壁内面
１６  底部外面
１７  Ｏリング
１８  ガイドベーン
１９  戻し通路
２０  縦壁
２１  第１肩部
２２  第２肩部
２３  ボルト
２４  凹部７の曲率半径Ｒ
２５  凸部８の曲率半径Ｒ
２６  折曲部４又は第１肩部２１の曲率半径Ｒ
２７  面切削加工壁面
２８  面切削加工壁面
２９  端面
３０  ボルト締めの力の作用方向を示す矢印
３１  フランジ
３２  立上がり壁
３３  端面
３４  立上がり壁
【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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