(57)【要約】【課題】大きなアキシャルスラスト力が生じるポンプであっても、主軸が脱落することがなく、軸継手との連結用に汎用性の高い主軸を使用することができ、かつメカニカルシールの交換作業を容易に行うことができるターボ形ポンプを提供する。【解決手段】羽根車３を支持する主軸４がポンプケーシングを貫通する部分にメカニカルシール５を備え、主軸４とモータのモータ軸７とをポンプ側軸継手１０とモータ側軸継手１１と両軸継手間に介在させたスペーサ１２とにより連結したターボ形ポンプであって、主軸４の外周面に溝４Ｇを設け、ポンプ側軸継手１０に雌ねじ１０ｓを設け、ボルト２０を雌ねじ１０ｓに螺合させてボルト２０の先端を溝４Ｇ内に嵌入させた。【選択図】図６
2016121673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分にメカニカルシールを備え、前記主軸とモータのモータ軸とをポンプ側軸継手とモータ側軸継手と両軸継手間に介在させたスペーサとにより連結したターボ形ポンプであって、
前記主軸の外周面に溝を設け、前記ポンプ側軸継手に雌ねじを設け、ボルトを前記雌ねじに螺合させてボルトの先端を前記溝内に嵌入させたことを特徴とするターボ形ポンプ。
【請求項２】
前記溝は、前記主軸の円周方向に延びる円周溝からなることを特徴とする請求項１に記載のターボ形ポンプ。
【請求項３】
前記溝は、円形断面又は楕円形断面を有した丸溝、又は多角形断面を有した多角形溝からなることを特徴とする請求項１に記載のターボ形ポンプ。
【請求項４】
前記ボルトの先端は前記溝の底部に当接していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。
【請求項５】
前記ポンプ側軸継手の雌ねじを設けた部分に、座ぐり穴を形成して該座ぐり穴に前記ボルトの頭部を収容可能にしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。
【請求項６】
前記ボルトの先端を前記溝の底部に当接させたときに、前記ボルトの頭部の端面と、前記座ぐり穴の周囲を囲んでいる前記ポンプ側軸継手の外周面とは、略面一になることを特徴とする請求項５に記載のターボ形ポンプ。
【請求項７】
前記溝内に嵌入させる前記ボルトの先端は、ネジが無い平滑な円柱形状をなすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。
【請求項８】
前記溝の入口側角部は、面取りもしくはテーパ形状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。
【請求項９】
前記ボルトの先端の角部は、面取りもしくはテーパ形状であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。
【請求項１０】
羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分にメカニカルシールを備え、前記主軸とモータのモータ軸とをポンプ側軸継手とモータ側軸継手と両軸継手間に介在させたスペーサとにより連結したターボ形ポンプであって、
前記主軸に主軸の軸方向と直交する方向に雌ねじを設け、前記ポンプ側軸継手に貫通孔を設け、ボルトを前記貫通孔に挿通してボルトを前記雌ねじに螺合させたことを特徴とするターボ形ポンプ。
【請求項１１】
羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分にメカニカルシールを備え、前記主軸とモータのモータ軸とをポンプ側軸継手とモータ側軸継手と両軸継手間に介在させたスペーサとにより連結したターボ形ポンプであって、
前記主軸に主軸の軸方向と直交する方向に貫通孔を設け、前記ポンプ側軸継手に貫通孔を設け、ピンを前記両貫通孔に挿通したことを特徴とするターボ形ポンプ。
【請求項１２】
前記ポンプ側軸継手と前記主軸との間にキーを介装したことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。
【請求項１３】
前記モータ側軸継手と前記モータ軸との間にキーを介装したことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。
【請求項１４】
前記ポンプ側軸継手および前記モータ側軸継手の少なくとも一方に、前記キーに対応する位置に雌ねじを設け、ボルトを前記雌ねじに螺合させてボルトの先端を前記キーに当接させたことを特徴とする請求項１２または１３に記載のターボ形ポンプ。
【請求項１５】
前記主軸に、前記ポンプ側軸継手の位置決め用の止め輪を装着したことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。
【請求項１６】
前記主軸に、前記ポンプ側軸継手の位置決め用の２つ割リングを装着し、前記ポンプ側軸継手の円筒部および前記２つ割リング上に止めリングを嵌合したことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。
【請求項１７】
前記ポンプ側軸継手の円筒部に主軸の軸方向と直交する方向に雌ねじを設け、前記止めリングに貫通孔を設け、ボルトを前記貫通孔に挿通してボルトを前記雌ねじに螺合させたことを特徴とする請求項１６に記載のターボ形ポンプ。
【請求項１８】
前記ポンプ側軸継手の内周側に段部を形成し、前記段部にプレートを載せ、前記プレートの貫通孔に主軸の軸方向に延びるボルトを挿通してボルトを前記主軸の上端部に形成された雌ねじに螺合させたことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。
【請求項１９】
前記ポンプ側軸継手および前記モータ側軸継手の少なくとも一方と前記スペーサとのはめ合い部は、最外径部より半径方向内側に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。
【請求項２０】
前記メカニカルシールの交換時には、前記スペーサと前記ポンプ側軸継手とを連結しているねじを備えた締結具の締結を解除し、前記羽根車、主軸およびポンプ側軸継手を含む回転体を落下させ、前記メカニカルシールの交換後に、前記締結具の締結操作により前記回転体を上昇させて正規の位置に復帰させることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ形ポンプに係り、特に羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分にメカニカルシールを備えたターボ形ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプケーシング内で羽根車を回転させることにより、液体にエネルギーを与えるターボ形ポンプにおいては、羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分に、軸封装置としてメカニカルシールが多く用いられている。
このようなターボ形ポンプの一種である遠心式ポンプでは、メンテナンス時に電動機を取り外さずにメカニカルシールを交換するため、２つ割りカップリング構造を採用し、メカニカルシール交換スペースを設けているものがある（特許文献１）。
【０００３】
２つ割りカップリング構造では、剛性を出すため、長大化・重量化しているが、大出力機種では、カップリングが重いため、作業性・組立性が悪くなる。また、２つ割りカップリングは同心度や直角度を出しにくく、製造コストが高くなってしまう。現実的な製造コストで２つ割りカップリングを製作すると、同心度や直角度が十分に出ず、同心度・直角度不足によりポンプの振動や騒音が大きくなる。また、ポンプ羽根車のオーバーハングにより、２つ割りカップリングを採用すると、主軸先端に水中軸受け構造が必要になる。
【０００４】
このように、特許文献１に記載されたような２つ割りカップリング構造には、作業性・組立性および性能の面から種々の問題点がある。
上記２つ割りカップリング構造のような問題点が少なく、メンテナンス時に電動機を取り外さずにメカニカルシールを交換できる構造として、特許文献２には、羽根車を支持するポンプ軸にポンプ側軸継手を固定し、モータのモータ軸にモータ側軸継手を固定し、ポンプ側軸継手とモータ側軸継手との間にスペーサを介在せしめたポンプが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０５３６０号公報
【特許文献２】特開昭５９−１３８７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、特許文献２に記載されているモータ側軸継手とポンプ側軸継手との間にスペーサを介在せしめたカップリング構造について検討を重ねた結果、この構造には、以下に列挙する課題があることを見出した。
（１）軸継手と主軸がセットビスなどによる固定がされていないため、大きなアキシャルスラスト力が生じるポンプで使用した場合に主軸が軸方向に引っ張られて脱落し、ポンプが運転不能になる可能性がある。
（２）モータ側およびポンプ側共に、軸継手との連結用に特殊な主軸を使用しているため、部品製作のコストが高くなってしまう。また、モータも汎用製品を使用できずに専用モータを使用しなければならないため、ポンプの製造費用が高くなる可能性がある。
（３）中間部分のスペーサを取り外す際に、スペーサ・軸継手間のはめ合い分以上、主軸を落下させないといけないため、ポンプの構造上、主軸や羽根車を含む回転体（ロータ）の落下スペースに余裕がないポンプでは本カップリング構造を採用することができない。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、大きなアキシャルスラスト力が生じるポンプであっても、主軸が脱落することがなく、軸継手との連結用に汎用性の高い主軸を使用することができ、かつメカニカルシールの交換作業を容易に行うことができるターボ形ポンプ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】
上述の目的を達成するため、本発明のターボ形ポンプの第１の態様は、羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分にメカニカルシールを備え、前記主軸とモータのモータ軸とをポンプ側軸継手とモータ側軸継手と両軸継手間に介在させたスペーサとにより連結したターボ形ポンプであって、前記主軸の外周面に溝を設け、前記ポンプ側軸継手に雌ねじを設け、ボルトを前記雌ねじに螺合させてボルトの先端を前記溝内に嵌入させたことを特徴とする。
本発明によれば、ボルトと溝とを用いてポンプ側軸継手と主軸を軸方向に固定することにより、主軸の脱落を防止でき、高いアキシャルスラスト力を受ける条件下のポンプでも、ポンプ側軸継手、モータ側軸継手およびスペーサから構成される本カップリング構造を採用可能である。すなわち、ボルトを主軸の溝内に嵌入させることにより、主軸の溝の上端部にボルトが引っかかる（又は係合する）ことにより、アキシャルスラスト力による主軸の脱落を防止することができる。ボルトの本数はアキシャルスラスト力により増やしても良く、もしくはボルトのサイズアップをしても良い。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記溝は、前記主軸の円周方向に延びる円周溝からなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記溝は、円形断面又は楕円形断面を有した丸溝、又は多角形断面を有した多角形溝からなることを特徴とする。
本発明の丸溝によれば、溝と固定用ビス・ボルトとの接触面積が大きくなり、面圧を軽減できるため、より大きなアキシャルスラスト力を受けることができる。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記ボルトの先端は前記溝の底部に当接していることを特徴とする。
本発明によれば、固定時にボルトの先端は溝の底部に当接するために、主軸の外径表面への傷付きを防止することができる。したがって、ポンプ側軸継手を主軸から着脱する際に齧りを防止し、ポンプ側軸継手を容易に繰り返し着脱可能である。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記ポンプ側軸継手の雌ねじを設けた部分に、座ぐり穴を形成して該座ぐり穴に前記ボルトの頭部を収容可能にしたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ボルトの先端を前記溝の底部に当接させたときに、前記ボルトの頭部の端面と、前記座ぐり穴の周囲を囲んでいる前記ポンプ側軸継手の外周面とは、略面一になることを特徴とする。
本発明によれば、ボルトの先端がポンプ軸の溝に嵌入していない場合、すなわち、ボルトが溝に正確に挿入されていない場合には、ボルト頭部の端面がポンプ側軸継手の外周面より出っ張る（突き出す）。そのため、作業者は、ポンプ軸とポンプ側軸継手との組み付け不良状態を容易に認識できる。したがって、ポンプ軸とポンプ側軸継手との組み付け不良の防止を図ることができる。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記溝内に嵌入させる前記ボルトの先端は、ネジが無い平滑な円柱形状をなすことを特徴とする。
ポンプ軸にアキシャルスラスト力が作用して、ボルトの先端面の摩擦力のみではアキシャルスラスト力を支持できない場合、溝の上端面とボルトの先端部が接触する。この場合、ボルトが全ネジの場合、接触によりネジ形状の変形などが考えられる。また、接触した状態でボルトを外そうとした場合、ボルトとポンプ側軸継手の雌ねじとの齧りなどが懸念される。本発明によれば、ボルトの先端の平滑な外周面が溝の上端面と接触するため、上記変形や齧りが防止される。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記溝の入口側角部は、面取りもしくはテーパ形状であることを特徴とする。
本発明によれば、溝の入口側角部が面取りもしくはテーパ形状になっているため、ボルトの溝内への挿入が容易になる。
本発明の好ましい態様は、前記ボルトの先端の角部は、面取りもしくはテーパ形状であることを特徴とする。
本発明によれば、ボルトの先端の角部が面取りもしくはテーパ形状になっているため、ボルトの雌ねじへの挿入が容易になる。
【００１４】
本発明のターボ形ポンプの第２の態様は、羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分にメカニカルシールを備え、前記主軸とモータのモータ軸とをポンプ側軸継手とモータ側軸継手と両軸継手間に介在させたスペーサとにより連結したターボ形ポンプであって、前記主軸に主軸の軸方向と直交する方向に雌ねじを設け、前記ポンプ側軸継手に貫通孔を設け、ボルトを前記貫通孔に挿通してボルトを前記雌ねじに螺合させたことを特徴とする。
本発明によれば、ボルトを用いてポンプ側軸継手と主軸を軸方向に固定することにより、主軸の脱落を防止でき、高いアキシャルスラスト力を受ける条件下のポンプでも、ポンプ側軸継手、モータ側軸継手およびスペーサから構成される本カップリング構造を採用可能である。すなわち、主軸とポンプ側軸継手とをボルトにより締結しているため、アキシャルスラスト力を強度の高いボルトにより受けることができるので、主軸の脱落を防止することができる。
【００１５】
本発明のターボ形ポンプの第３の態様は、羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分にメカニカルシールを備え、前記主軸とモータのモータ軸とをポンプ側軸継手とモータ側軸継手と両軸継手間に介在させたスペーサとにより連結したターボ形ポンプであって、前記主軸に主軸の軸方向と直交する方向に貫通孔を設け、前記ポンプ側軸継手に貫通孔を設け、ピンを前記両貫通孔に挿通したことを特徴とする。
本発明によれば、ピンを用いてポンプ側軸継手と主軸を軸方向に固定することにより、主軸の脱落を防止でき、高いアキシャルスラスト力を受ける条件下のポンプでも、ポンプ側軸継手、モータ側軸継手およびスペーサから構成される本カップリング構造を採用可能である。すなわち、主軸とポンプ側軸継手とをピンを挿通（又は圧入）することにより連結しているため、アキシャルスラスト力を強度の高いピンにより受けることができるので、主軸の脱落を防止することができる。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記ポンプ側軸継手と前記主軸との間にキーを介装したことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記モータ側軸継手と前記モータ軸との間にキーを介装したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、前記ポンプ側軸継手および前記モータ側軸継手の少なくとも一方に、前記キーに対応する位置に雌ねじを設け、ボルトを前記雌ねじに螺合させてボルトの先端を前記キーに当接させたことを特徴とする。
本発明によれば、ポンプ側軸継手又はモータ側軸継手の雌ねじにボルトを螺合させ、ボルトの先端がキーに強い力で当接するようにボルトを締め込むことにより、ポンプ側軸継手又はモータ側軸継手は主軸又はモータ軸に対して軸方向に動かないように固定される。なお、ボルトの先端がキーに当接するように構成されているため、固定時に主軸又はモータ軸の外径表面への傷付きを防止することができる。
【００１８】
本発明の好ましい態様は、前記主軸に、前記ポンプ側軸継手の位置決め用の止め輪を装着したことを特徴とする。
【００１９】
本発明の好ましい態様は、前記主軸に、前記ポンプ側軸継手の位置決め用の２つ割リングを装着し、前記ポンプ側軸継手の円筒部および前記２つ割リング上に止めリングを嵌合したことを特徴とする。
本発明によれば、運転時には、止めリングが２つ割リング上に嵌合されていることにより、２つ割リングの外周面は止めリングの内周面と密接しており、２つ割リングは、止めリングにより固定されている。分解時には、止めリングをポンプ側軸継手の円筒部に沿って上方にスライドさせることにより、２つ割リングはフリーになる。２つ割リングは二つ割りなので、スペースがなくとも、半径方向外方に簡単に取り外すことができる。２つ割リングを取り外した後、ポンプ側軸継手を主軸に沿って下にスライドさせることにより、スペーサを取り外すことができ、モータ側軸継手は取り外さずにカートリッジメカニカルシールを取り外すことができる。
【００２０】
本発明の好ましい態様は、前記ポンプ側軸継手の円筒部に主軸の軸方向と直交する方向に雌ねじを設け、前記止めリングに貫通孔を設け、ボルトを前記貫通孔に挿通してボルトを前記雌ねじに螺合させたことを特徴とする。
本発明によれば、ボルトを用いて止めリングをポンプ側軸継手に固定することができる。
【００２１】
本発明の好ましい態様は、前記ポンプ側軸継手の内周側に段部を形成し、前記段部にプレートを載せ、前記プレートの貫通孔に主軸の軸方向に延びるボルトを挿通してボルトを前記主軸の上端部に形成された雌ねじに螺合させたことを特徴とする。
本発明によれば、ポンプ側軸継手の内周側の段部に、プレートを載せ、プレートの貫通孔に主軸の軸方向に延びるボルトを挿通してボルトを主軸の上端部の雌ねじに螺合させている。したがって、ボルトとプレートとで軸方向の力を受けることができるため、主軸の脱落を防止でき、高いアキシャルスラスト力を受ける条件下のポンプでも、ポンプ側軸継手、モータ側軸継手およびスペーサから構成される本カップリング構造を採用可能である。
【００２２】
本発明の好ましい態様は、前記ポンプ側軸継手および前記モータ側軸継手の少なくとも一方と前記スペーサとのはめ合い部は、最外径部より半径方向内側に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、部品のはめ合い部が最外径部とならず、部品を単独で保管する場合、はめ合い部に誤ってキズや打痕等を付けにくい。
【００２３】
本発明の好ましい態様は、前記メカニカルシールの交換時には、前記スペーサと前記ポンプ側軸継手とを連結しているねじを備えた締結具の締結を解除し、前記羽根車、主軸およびポンプ側軸継手を含む回転体を落下させ、前記メカニカルシールの交換後に、前記締結具の締結操作により前記回転体を上昇させて正規の位置に復帰させることを特徴とする。
本発明によれば、メカニカルシールの交換後にボルト・ナット等の締結具を締結する操作のみで羽根車、主軸およびポンプ側軸継手を含む回転体を上昇させて正規の位置に復帰させることができるため、作業性にきわめて優れている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）メカニカルシールは、モータおよびモータ側軸継手を取り外さずに、ポンプ側軸継手と中間のスペーサのみを取り外すことにより交換可能である。
（２）軸継手と主軸（ポンプ軸）がセットビス又はボルト又はピンなどにより固定されているため、大きなアキシャルスラスト力が生じるポンプであっても主軸が脱落することがなく、主軸の脱落に起因するポンプの運転不能の恐れがない。
（３）モータ側およびポンプ側共に、軸継手との連結用に汎用性の高い主軸を使用することができる。また、モータも汎用製品を使用でき、ポンプの製造コストを低減できる。
（４）モータ側およびポンプ側の軸継手の中間部分のスペーサを取り外す際に、スペーサ・軸継手間のはめ合い分に相当する分を確保しかつスペーサを余裕をもって横方向に外せるように、主軸（ポンプ軸）を落下させかつポンプ側軸継手を下方にずらすことができるため、主軸や羽根車を含む回転体（ロータ）の落下スペースに余裕がないポンプであっても、ポンプ側軸継手、モータ側軸継手およびスペーサから構成される本カップリング構造を採用可能である。
（５）主軸（ポンプ軸）への軸継手の固定時に、主軸外径表面への傷付きを防止し、容易に軸継手を取り外すことができ、メカニカルシールの交換作業が容易になる。
（６）ポンプ側軸継手と主軸がプレートとボルトとで強固に結合し、過大な軸方向荷重にも耐え得る。
（７）ポンプ側軸継手の下端を２つ割リングで固定することにより、取り付けと取り外しが簡単になる。すなわち、運転時には、止めリングが２つ割リング上に嵌合されていることにより、２つ割リングの外周面は止めリングの内周面と密接しており、２つ割リングは、止めリングにより固定されている。分解時には、止めリングをポンプ側軸継手の円筒部に沿って上方にスライドさせることにより、２つ割リングはフリーになる。２つ割リングは二つ割りなので、スペースがなくとも、半径方向外方に簡単に取り外すことができる。２つ割リングを取り外した後、ポンプ側軸継手を下にスライドさせると、スペーサを取り外すことができ、モータ側軸継手は取り外さずにカートリッジメカニカルシールを取り外すことができる。
（８）ボルトの先端がポンプ軸の溝に嵌入していない場合、すなわち、ボルトが溝に正確に挿入されていない場合には、ボルト頭部の端面がポンプ側軸継手の外周面より出っ張る（突き出す）。そのため、作業者は、ポンプ軸とポンプ側軸継手との組み付け不良状態を容易に認識できる。したがって、ポンプ軸とポンプ側軸継手との組み付け不良の防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るターボ形ポンプを示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示すターボ形ポンプにおいてモータ軸とモータ側軸継手とを固定する構造の一例を示す模式的断面図である。
【図３】図３は、図１に示すターボ形ポンプにおいてポンプ軸とポンプ側軸継手とを固定する構造の一例を示す模式的断面図である。
【図４】図４は、図１に示すターボ形ポンプにおいてポンプ軸とポンプ側軸継手とを固定する構造の他の例を示す模式的断面図である。
【図５】図５は、図１に示すターボ形ポンプにおいてポンプ軸とポンプ側軸継手とを固定する構造の更に他の例を示す模式的断面図である。
【図６】図６は、図１に示すターボ形ポンプにおいてポンプ軸とポンプ側軸継手とを固定する構造の更に他の例を示す模式的断面図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は図６に示すポンプ軸に形成された溝の詳細を示す図であり、図７（ａ）は溝の一例を示す正面図であり、図７（ｂ）は溝の他の例を示す断面図であり、図７（ｃ），（ｄ）は図７（ｂ）のＡ矢視図である。
【図８】図８は、図１に示すターボ形ポンプにおいてモータ側軸継手とスペーサとのはめ合い部の詳細を示す模式的断面図である。
【図９】図９は、図１に示すターボ形ポンプにおいてモータ側軸継手とスペーサとのはめ合い部の詳細を示す模式的断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、メカニカルシールを交換する前の初期状態（正規状態）を示す模式的断面図であり、図１０（ｂ）は、メカニカルシールの交換手順においてポンプ側軸継手とスペーサの固定を解除する工程を示す模式的断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、メカニカルシールの交換手順においてスペーサを取り外す工程を示す模式的断面図であり、図１１（ｂ）は、ポンプ側軸継手をポンプ軸から取り外す工程を示す模式的断面図である。
【図１２】図１２は、メカニカルシールの交換手順においてメカニカルシールをポンプ軸から取り外す工程を示す模式的断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、メカニカルシールの交換手順においてメカニカルシールをポンプ軸に装着する工程を示す模式的断面図であり、図１３（ｂ）は、ポンプ側軸継手をポンプ軸に装着する工程を示す模式的断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、メカニカルシールの交換手順においてポンプ側軸継手とポンプ軸を固定する工程を示す模式的断面図であり、図１４（ｂ）は、スペーサをポンプ側軸継手とモータ側軸継手の間に組み込む工程を示す模式的断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、メカニカルシールの交換手順においてモータ側軸継手とスペーサを固定する工程を示す模式的断面図であり、図１５（ｂ）は、ポンプ側軸継手とスペーサを結合する工程を示す模式的断面図である。
【図１６】図１６（ａ）はＣ形止め輪の模式的平面図であり、図１６（ｂ），（ｃ）はＣ形止め輪をポンプ軸から取り外す作業工程を示す模式的断面図である。
【図１７】図１７（ａ）は、ポンプ側軸継手をポンプ軸の軸方向に対して位置決めするための２つ割リングをポンプ側軸継手に設けた構造の一例を示す模式的断面図であり、図１７（ｂ）は２つ割リングと２つ割リング固定用の止めリングとを示す図である。
【図１８】図１８（ａ），（ｂ）は、図１７（ａ）に示すように構成された２つ割リングを用いたポンプ側軸継手の位置決め構造における運転時と分解時の状態を示す模式的断面図であり、図１８（ａ）は運転時を示し、図１８（ｂ）は分解時を示す。
【図１９】図１９（ａ）は、ポンプ軸とポンプ側軸継手の正規の組み付け状態を示す模式的断面図であり、図１９（ｂ）は、固定用ボルトがポンプ軸の溝に入っていないためポンプ軸とポンプ側軸継手とが組み付け不良にある状態を示す模式的断面図である。
【図２０】図２０は、図１９（ａ），（ｂ）に示す実施形態で用いられている固定用ボルトの一例を示す模式的断面図である。
【図２１】図２１（ａ），（ｂ）は、図１９（ａ），（ｂ）に示す実施形態で用いられているポンプ軸の溝の一例を示す図であり、図２１（ａ）はポンプ軸とポンプ側軸継手とを示す模式的断面図であり、図２１（ｂ）は溝を備えたポンプ軸の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係るターボ形ポンプの実施形態を図１乃至図２１を参照して説明する。図１乃至図２１において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係るターボ形ポンプを示す断面図である。図１に示すように、ターボ形ポンプは、吸込み口１ａと吐出し口１ｂを有するケーシング１と、ケーシング１に固定されたケーシングカバー２とを備えている。ケーシング１およびケーシングカバー２により構成されるポンプケーシング内には羽根車３が配置されている。
【００２７】
図１に示すように、羽根車３はポンプ軸（主軸）４に支持されている。ポンプ軸４がポンプケーシングを構成するケーシングカバー２を貫通する部分には、軸封装置としてメカニカルシール５が設けられている。ケーシングカバー２の上方にはモータ（図示せず）を支持するためのモータ台６が設けられている。図１では、モータは図示を省略しているが、モータのモータ軸７が示されている。羽根車３の上下端部とポンプケーシングの間隙には、ライナーリング８，８が設けられている。
【００２８】
図１に示すように、羽根車３を支持するポンプ軸４にポンプ側軸継手１０を固定し、モータのモータ軸７にモータ側軸継手１１を固定し、ポンプ側軸継手１０とモータ側軸継手１１との間にスペーサ１２を介在せしめている。すなわち、ポンプのポンプ軸４とモータのモータ軸７とを結合するカップリング構造は、ポンプ側軸継手１０、モータ側軸継手１１およびスペーサ１２から構成されている。ポンプ側軸継手１０とスペーサ１２とは、ボルトおよびナット等の締結具によって結合されており、モータ側軸継手１１とスペーサ１２とは、ボルトおよびナット等の締結具によって結合されている。このカップリング構造によれば、重量物であるモータを一切動かすことなく、ポンプ側軸継手１０およびスペーサ１２を取り外すのみの作業でメカニカルシール５の点検および交換が可能となる。なお、モータ台６には、メカニカルシール５の点検および交換をする際の作業用の窓（図示せず）が形成されている。
【００２９】
図２は、図１に示すターボ形ポンプにおいてモータ軸７とモータ側軸継手１１とを固定する構造の一例を示す模式的断面図である。図２に示すように、モータ軸７とモータ側軸継手１１との間にキー１３が介装されており、モータ側軸継手１１がモータ軸７と一体に回転するように構成されている。また、モータ側軸継手１１には、複数（図示では２個）の雌ねじが形成され、モータ側軸継手１１の雌ねじにボルト１４が螺合されている。ボルト１４の先端がキー１３に強い力で当接するようにボルト１４を締め込むことにより、モータ側軸継手１１はモータ軸７に対して軸方向に動かないように固定される。なお、ボルト１４の先端がキー１３に当接するように構成されているため、固定時にモータ軸７の外径表面への傷付きを防止することができる。
このように、ボルト１４を用いてモータ軸７とモータ側軸継手１１とを軸方向に固定することにより、モータ側軸継手１１がモータ軸７から脱落することを防止でき、高いアキシャルスラスト力を受ける条件下のポンプでも、ポンプ側軸継手１０、モータ側軸継手１１およびスペーサ１２から構成される本カップリング構造を採用可能である。なお、モータ側軸継手１１とモータ軸７とを焼き嵌め（又は圧入）により固定することにより、モータ側軸継手１１の脱落を防止することもできる。
【００３０】
図３は、図１に示すターボ形ポンプにおいてポンプ軸４とポンプ側軸継手１０とを固定する構造の一例を示す模式的断面図である。図３に示すように、ポンプ軸４の所定位置には円周溝４ｇが形成されており、円周溝４ｇにはＣ型止め輪１６が装着されている。Ｃ型止め輪１６は、ポンプ側軸継手１０をポンプ軸４の軸方向に対して位置決めするために用いている。なお、Ｃ型止め輪１６に代えて、ビス、ボルト又はピンを使用することができる。
【００３１】
図４は、図１に示すターボ形ポンプにおいてポンプ軸４とポンプ側軸継手１０とを固定する構造の他の例を示す模式的断面図である。図４に示すように、ポンプ軸４の所定位置には雌ねじ４ｓが形成されており、ポンプ側軸継手１０の円筒部には貫通孔１０ｈが形成されている。貫通孔１０ｈにボルト１８を挿通し、ボルト１８を雌ねじ４ｓに螺合することにより、ポンプ側軸継手１０とポンプ軸４を固定することができる。
このように、ボルト１８を用いてポンプ側軸継手１０とポンプ軸４を軸方向に固定することにより、ポンプ軸４の脱落を防止でき、高いアキシャルスラスト力を受ける条件下のポンプでも、ポンプ側軸継手１０、モータ側軸継手１１およびスペーサ１２から構成される本カップリング構造を採用可能である。
【００３２】
図５は、図１に示すターボ形ポンプにおいてポンプ軸４とポンプ側軸継手１０とを固定する構造の更に他の例を示す模式的断面図である。図５に示すように、ポンプ軸４の所定位置には貫通孔４ｈが形成されており、ポンプ側軸継手１０の円筒部にも貫通孔１０ｈが形成されている。そして、ポンプ側軸継手１０の貫通孔１０ｈおよびポンプ軸４の貫通孔４ｈにピン１９を挿通することにより、ポンプ側軸継手１０とポンプ軸４を固定することができる。
このように、ピン１９を用いてポンプ側軸継手１０とポンプ軸４を軸方向に固定することにより、ポンプ軸４の脱落を防止でき、高いアキシャルスラスト力を受ける条件下のポンプでも、ポンプ側軸継手１０、モータ側軸継手１１およびスペーサ１２から構成される本カップリング構造を採用可能である。
【００３３】
図６は、図１に示すターボ形ポンプにおいてポンプ軸４とポンプ側軸継手１０とを固定する構造の更に他の例を示す模式的断面図である。図６に示すように、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０との間にキー１３が介装されており、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０とが一体に回転するように構成されている。ポンプ軸４の所定位置には溝４Ｇが形成されており、ポンプ側軸継手１０の円筒部には雌ねじ１０ｓが形成されている。そして、ポンプ側軸継手１０の雌ねじ１０ｓにボルト２０を螺合させて、ボルト２０の先端を前記溝４Ｇ内に嵌入させる。ボルト２０の先端がポンプ軸４の溝４Ｇの底部に強い力で当接するようにボルト２０を締め込むことにより、ポンプ側軸継手１０とポンプ軸４を固定することができる。
このように、ボルト２０と溝４Ｇとを用いてポンプ側軸継手１０とポンプ軸４を軸方向に固定することにより、ポンプ軸４の脱落を防止でき、高いアキシャルスラスト力を受ける条件下のポンプでも、ポンプ側軸継手１０、モータ側軸継手１１およびスペーサ１２から構成される本カップリング構造を採用可能である。
【００３４】
また、固定時にボルト２０の先端は溝４Ｇの底部に当接するためにポンプ軸４の外径表面への傷付きを防止することができる。したがって、ポンプ側軸継手１０をポンプ軸４から着脱する際に齧りを防止し、ポンプ側軸継手１０を容易に繰り返し着脱可能である。
図６に示すボルト２０と溝４Ｇの組み合わせによれば、ポンプ軸４の溝４Ｇの上端部にボルト２０が引っかかる（又は係合する）ことにより、アキシャルスラスト力によるポンプ軸４の脱落を防止することができる。ボルトの本数はアキシャルスラスト力により増やしても良く、もしくはボルトのサイズアップをしても良い。
【００３５】
図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は図６に示すポンプ軸４に形成された溝４Ｇの詳細を示す図である。図７（ａ）は溝４Ｇの一例を示す正面図であり、図７（ｂ）は溝４Ｇの他の例を示す断面図であり、図７（ｃ），（ｄ）は図７（ｂ）のＡ矢視図である。
図７（ａ）に示す溝４Ｇはポンプ軸４の円周方向の全周に亘って形成された円周溝から構成されている。円周溝の幅は、ボルト２０の外径よりやや大きく設定されている。
図７（ｂ），（ｃ）に示す溝４Ｇは、ポンプ軸４の円周方向に間隔をおいて設けられた丸溝から構成されている。丸溝は、円形断面または楕円形断面を含むものである。丸溝の内径は、ボルト２０の外径よりやや大きく設定されている。また、図７（ｄ）に示す溝４Ｇは、ポンプ軸４の円周方向に間隔をおいて設けられた多角形溝から構成されている。多角形溝は、四角形断面、六角形断面等の多角形断面を含むものである。多角形溝の対辺の間隔は、ボルト２０の外径よりやや大きく設定されている。
図７（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す丸溝や多角形溝によれば、溝と固定用ビス・ボルトとの接触面積が大きくなり、面圧を軽減できるため、より大きなアキシャルスラスト力を受けることができる特徴がある。図示例ではポンプ軸４の円周方向に２個の丸溝又は多角形溝が形成されているが、丸溝又は多角形溝の個数はポンプ軸４に加わるアキシャルスラスト力に応じて適宜変更する。
【００３６】
図８および図９は、図１に示すターボ形ポンプにおいてモータ側軸継手１１とスペーサ１２とのはめ合い部の詳細を示す模式的断面図である。
図８に示す例においては、モータ側軸継手１１のフランジ部の外径をスペーサ１２のフランジ部の外径よりやや大きくし、モータ側軸継手１１のフランジ部の外周部に凹部１１ａを形成し、この凹部１１ａにスペーサ１２の外径部を嵌合している。すなわち、モータ側軸継手１１とスペーサ１２とをはめ合いにより結合している。なお、スペーサ１２のフランジ部に凹部を設け、この凹部にモータ側軸継手１１のフランジ部の外径部を嵌合してもよい。
【００３７】
図９に示す例においては、スペーサ１２のフランジ部に凹部１２ａを形成し、モータ側軸継手１１のフランジ部に凸部１１ｂを形成し、これら凹部１２ａと凸部１１ｂとを嵌合している。なお、スペーサ１２のフランジ部に凸部を形成し、モータ側軸継手１１のフランジ部に凹部を形成してもよい。図９に示す例においては、モータ側軸継手１１とスペーサ１２のはめ合い部は、モータ側軸継手１１およびスペーサ１２の最外径部より半径方向内側に形成されている。図９に示す例の方が、部品のはめ合い部が最外径部とならず、部品を単独で保管する場合、はめ合い部に誤ってキズや打痕等を付けにくい。
図８および図９に示すように、モータ側軸継手１１とスペーサ１２とをはめ合いにより結合することにより、高い同芯度および直角度を出すことができる。ポンプ側軸継手１０とスペーサ１２のはめ合いも、図８および図９に示す例と同様である。
【００３８】
上述した実施形態において、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０およびモータ軸７とモータ側軸継手１１の締結方法について、衝撃荷重によるボルトのせん断破壊防止のため、リーマボルトを使用するか、またはボルトとボルト穴のはめ合いを隙間ばめまたは中間ばめにし、ボルトとボルト穴間の隙間を小さくすることが好ましい。
【００３９】
次に、図１に示すターボ形ポンプにおけるメカニカルシール５の交換手順を図１０乃至図１５を参照して説明する。図１０乃至図１５においては、メカニカルシール５の交換に関連する主要部品のみを図示している。すなわち、ケーシング１はライナーリング８を保持している部分のみを図示し、ケーシングカバー２やモータ台６は図示を省略している。
図１０（ａ）は、メカニカルシール５がポンプ軸４に装着されていてメカニカルシール５を交換する前の初期状態（正規状態）を示す模式的断面図である。図１０（ａ）に示すように、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０とは、ボルト２０をポンプ軸４の溝４Ｇに嵌入させて締め込むことにより固定されている。また、ポンプ側軸継手１０とスペーサ１２とは、ボルト２１とナット２２とを締結することによって固定されており、モータ側軸継手１１とスペーサ１２とは、ボルト２１とナット２２とを締結することによって固定されている。なお、ナット２２を用いないで、ポンプ側軸継手１０のフランジ部に雌ねじを形成し、スペーサ１２の上側フランジ部に雌ねじを形成してもよい。
【００４０】
図１０（ｂ）は、メカニカルシール５の交換手順の第１ステップを示す図であり、ポンプ側軸継手１０とスペーサ１２の固定を解除する工程を示す模式的断面図である。図１０（ｂ）の矢印で示すように、ポンプ側軸継手１０とスペーサ１２とを固定しているボルト２１およびナット２２を取り外すことにより、ポンプ側軸継手１０とスペーサ１２の固定が解除され、ロータ全体（羽根車３、ポンプ軸４、メカニカルシール５およびポンプ側軸継手１０）がケーシング１に保持されたライナーリング８上に落下する。したがって、羽根車３とライナーリング８とが接触する。
【００４１】
図１１（ａ）は、メカニカルシール５の交換手順の第２ステップを示す図であり、スペーサ１２を取り外す工程を示す模式的断面図である。図１１（ａ）の右上の矢印で示すようにモータ側軸継手１１とスペーサ１２とを固定しているボルト２１およびナット２２を取り外すとともに右下の矢印で示すようにボルト２０を取り外し、ポンプ側軸継手１０を下方にずらしてポンプ側軸継手１０の下端をメカニカルシール５に接触させてスペーサ１２の下方に十分なスペースを確保する。次に、図１１（ａ）の中央の矢印で示すように、スペーサ１２を取り外す。このとき、スペーサ１２の下端とポンプ軸４の上端との間には十分なスペースがあるため、スペーサ１２を余裕をもって横方向に外すことができる。
図１１（ｂ）は、メカニカルシール５の交換手順の第３ステップを示す図であり、ポンプ側軸継手１０をポンプ軸４から取り外す工程を示す模式的断面図である。図１１（ｂ）の右上の矢印で示すように、ポンプ側軸継手１０をポンプ軸４から取り外す。なお、ボルト２０はポンプ側軸継手１０から取り外さなくとも、ボルト２０の先端が溝４Ｇの中に入っていない状態まで後退させればポンプ側軸継手１０をポンプ軸４から取り外すことができる。
【００４２】
図１２は、メカニカルシール５の交換手順の第４ステップを示す図であり、メカニカルシール５をポンプ軸４から取り外す工程を示す模式的断面図である。図１２の矢印で示すように、メカニカルシール５をポンプ軸４から取り外す。こうして、図１０（ｂ）から図１２に示す分解工程が終了する。
【００４３】
図１３（ａ）は、メカニカルシール５の交換手順の第５ステップを示す図であり、メカニカルシール５をポンプ軸４に装着する工程を示す模式的断面図である。図１３（ａ）の矢印で示すように、交換対象のメカニカルシール５をポンプ軸４に装着する。
図１３（ｂ）は、メカニカルシール５の交換手順の第６ステップを示す図であり、ポンプ側軸継手１０をポンプ軸４に装着する工程を示す模式的断面図である。図１３（ｂ）の矢印で示すように、ポンプ側軸継手１０をポンプ軸４に装着する。
【００４４】
図１４（ａ）は、メカニカルシール５の交換手順の第７ステップを示す図であり、ポンプ側軸継手１０とポンプ軸４を固定する工程を示す模式的断面図である。図１４（ａ）に示すように、ポンプ側軸継手１０をポンプ軸４に装着してポンプ側軸継手１０を下方にずらし、ポンプ側軸継手１０の下端をメカニカルシール５に接触させてポンプ軸４の上方に十分なスペースを確保する。
図１４（ｂ）は、メカニカルシール５の交換手順の第８ステップを示す図であり、スペーサ１２をポンプ側軸継手１０とモータ側軸継手１１の間に組み込む工程を示す模式的断面図である。図１４（ｂ）の矢印で示すように、スペーサ１２をモータ側軸継手１１とポンプ軸４の間に組み込む。このとき、モータ側軸継手１１とポンプ軸４との間には十分なスペースがあるため、スペーサ１２を余裕をもって入れることができる。
【００４５】
図１５（ａ）は、メカニカルシール５の交換手順の第９ステップを示す図であり、モータ側軸継手１１とスペーサ１２を固定する工程を示す模式的断面図である。図１５（ａ）の右上の矢印で示すように、ボルト２１とナット２２とを締結（締結１）することにより、モータ側軸継手１１とスペーサ１２とを固定する。このとき、図８および図９に示すように、モータ側軸継手１１とスペーサ１２とをはめ合いにより結合することにより、高い同芯度および直角度を出すことができる。
次に、ポンプ側軸継手１０を上にずらした後に、図１５（ａ）の右下の矢印で示すように、ボルト２０をポンプ側軸継手１０の雌ねじ１０ｓに螺合し、ボルト２０の先端がポンプ軸４の溝４Ｇの底部に当接するようにボルト２０を締結（締結２）することにより、ポンプ側軸継手１０とポンプ軸４とを固定する。
【００４６】
図１５（ｂ）は、メカニカルシール５の交換手順の第１０ステップを示す図であり、ポンプ側軸継手１０とスペーサ１２を結合する工程を示す模式的断面図である。図１５（ｂ）の矢印で示すように、ボルト２１とナット２２とを締結（締結３）することによりポンプ側軸継手１０とスペーサ１２とを固定する。このとき、ボルト２１とナット２２を用い、ケーシング１に保持されたライナーリング８上に落下したロータ全体（羽根車３、ポンプ軸４、メカニカルシール５およびポンプ側軸継手１０）とスペーサ１２とを固定する。ロータ全体はボルト２１とナット２２とを締結することにより徐々に上昇していく。そして、ボルト２１とナット２２とを完全に締結すると、ポンプ側軸継手１０とスペーサ１２とがはめ合いにより結合され、高い同芯度および直角度を出すことができる。このとき、ロータ全体は初期状態（正規状態）に復帰し、羽根車３とライナーリング８との接触がなくなり、両者間にクリアランスが形成された図１０（ａ）に示す状態となる。こうして、図１３（ａ）から図１５（ｂ）に示すメカニカルシール交換・再組立工程が終了する。
【００４７】
図１０乃至図１５に示すように、本実施形態のメカニカルシール５の交換手順によれば、モータ側軸継手１１とポンプ側軸継手１０の中間部分のスペーサ１２を取り外す際に、スペーサ・軸継手間のはめ合い分に相当する分を確保しかつスペーサ１２を余裕をもって横方向に外せるように、ポンプ軸４を落下させかつポンプ側軸継手１０を下方にずらすことができるため、羽根車３、ポンプ軸４およびポンプ側軸継手１０を含む回転体（ロータ）の落下スペースに余裕がないポンプであっても、ポンプ側軸継手１０、モータ側軸継手１１およびスペーサ１２から構成される本カップリング構造を採用可能である。
【００４８】
次に、図３に示すように、ポンプ側軸継手１０をポンプ軸４の軸方向に対して位置決めするためのＣ形止め輪１６を設けた場合において、Ｃ形止め輪１６を取り外す作業手順について図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照して説明する。
図１６（ａ）はＣ形止め輪の模式的平面図であり、図１６（ｂ），（ｃ）はＣ形止め輪１６をポンプ軸４から取り外す作業工程を示す模式的断面図である。
図１６（ａ）に示すように、Ｃ形止め輪１６は、Ｃ形の本体部の両端に、工具差し込み孔１６ｈ，１６ｈを備えている。
図１６（ｂ）に示すように、ポンプ側軸継手１０の下端面は、ポンプ軸４に装着されたＣ形止め輪１６に当接している。Ｃ形止め輪１６の下方にはケーシングカバー２（図１参照）がある。Ｃ形止め輪１６をポンプ軸４から取り外す際には、図１６（ｂ）に示すように、脱着工具３０を目視によってＣ形止め輪１６とケーシングカバー２の間隙に挿入し、図１６（ｃ）に示すように、脱着工具３０の先端の爪部３０ａをＣ形止め輪１６の工具差し込み孔１６ｈに差し込む。その後、脱着工具３０によりＣ形止め輪１６を押し拡げ、Ｃ形止め輪１６をポンプ軸４から取り外す。
【００４９】
図１６（ｂ），（ｃ）に示すように、脱着工具３０を用いてＣ形止め輪１６をポンプ軸４から取り外す作業を実際に行ってみると、Ｃ形止め輪１６とケーシングカバー２との間隙が狭く、また上からは工具差し込み孔１６ｈが目視できないので、脱着工具３０の爪部３０ａをＣ形止め輪１６の工具差し込み孔１６ｈに差し込む作業がきわめて難しいということが判明した。また、脱着工具３０の爪部３０ａが作業中にＣ形止め輪１６の工具差し込み孔１６ｈから外れやすいということも判明した。
【００５０】
そこで、本発明者らは、Ｃ形止め輪１６に代えて２つ割リングを用いることを着想したものである。
図１７（ａ）は、ポンプ側軸継手１０をポンプ軸４の軸方向に対して位置決めするための２つ割リングをポンプ側軸継手に設けた構造の一例を示す模式的断面図であり、図１７（ｂ）は２つ割リングと２つ割リング固定用の止めリングとを示す図である。
【００５１】
図１７（ａ）に示すように、ポンプ軸４の所定位置には円周溝４ｇが形成されており、円周溝４ｇには２つ割リング３１が装着されている。図１７（ｂ）において上の斜視図に示すように、２つ割リング３１は円形リングを２つ割りにしたものである。図１７（ａ）に示すように、２つ割リング３１が円周溝４ｇに装着されたときには、２つ割リング３１の外径はポンプ側軸継手１０の円筒部の外径と等しくなるように設定されている。２つ割リング３１の外周およびポンプ側軸継手１０の円筒部の外周には、止めリング３２が嵌合されている。図１７（ｂ）において下の斜視図に示すように、止めリング３２は短円筒状をなしている。図１７（ａ）に示すように、ポンプ側軸継手１０の円筒部の下端部のやや上方には、複数（例えば、４個）の雌ねじ１０ｓが円周方向に所定間隔をおいて形成されており、止めリング３２には雌ねじ１０ｓに対応した位置に貫通孔３２ｈが形成されている。なお、雌ねじ１０ｓの上方に分解時用雌ねじ１０Ｂｓが形成されている（後述する）。貫通孔３２ｈにボルト３３を挿通し、ボルト３３を雌ねじ１０ｓに螺合することにより、止めリング３２をポンプ側軸継手１０の円筒部に固定することができる。止めリング３２がポンプ側軸継手１０に固定されると、２つ割リング３１の外周面が止めリング３２の内周面に密接する。これにより、２つ割リング３１は円周溝４ｇに装着された状態で止めリング３２により固定される。
【００５２】
図１７（ａ）に示すように、ポンプ側軸継手１０の上部側の内径はポンプ側軸継手１０の下部側の内径より大きく設定され、ポンプ側軸継手１０の上部側には段部１０Ｄが形成されている。ポンプ側軸継手１０の段部１０Ｄには、円板状のプレート３５が載置されており、プレート３５には貫通孔３５ｈが形成されている。プレート３５の貫通孔３５ｈにポンプ軸４の軸方向に延びるボルト３６を挿通してボルト３６をポンプ軸４の上端部の雌ねじ４ｓに螺合させている。したがって、ボルト３６とプレート３５とで軸方向の力を受けることができるため、ポンプ軸４の脱落を防止でき、高いアキシャルスラスト力を受ける条件下のポンプでも、ポンプ側軸継手１０、モータ側軸継手１１およびスペーサ１２から構成される本カップリング構造を採用可能である。
【００５３】
図１８（ａ），（ｂ）は、図１７（ａ）に示すように構成された２つ割リングを用いたポンプ側軸継手１０の位置決め構造における運転時と分解時の状態を示す模式的断面図であり、図１８（ａ）は運転時を示し、図１８（ｂ）は分解時を示す。
運転時には、図１８（ａ）に示すように、止めリング３２は下降位置にあって、止めリング３２はボルト３３によりポンプ側軸継手１０に固定されている。２つ割リング３１の外周面は止めリング３２の内周面と密接しており、２つ割リング３１は、円周溝４ｇに装着された状態で、止めリング３２により固定されている。
分解時には、ボルト３３を取り外して止めリング３２をポンプ側軸継手１０の円筒部に沿って上方にスライドさせ、図１８（ｂ）に示すように、貫通孔３２ｈにボルト３３を挿通し、ボルト３３をポンプ側軸継手１０の分解時用雌ねじ１０Ｂｓに螺合することにより、止めリング３２をポンプ側軸継手１０の円筒部に固定する。これにより、２つ割リング３１はフリーになり、２つ割リング３１は二つ割りなので、スペースがなくとも、矢印で示すように、半径方向外方に簡単に取り外すことができる。その後、ポンプ側軸継手１０をポンプ軸４に沿って下にスライドさせ、スペーサ１２を取り外すことができる。
【００５４】
このように、図１７および図１８に示す２つ割リング３１と、プレート３５およびボルト３６とを用いたポンプ側軸継手１０の位置決め構造によれば、過大な軸方向荷重を受けることができ、かつ分解を容易に行うことが可能である。より具体的には、以下に列挙する特徴を有する。
（１）ポンプ側軸継手１０とポンプ軸（主軸）４がプレート３５とボルト３６とで強固に結合し、過大な軸方向荷重にも耐え得る。
（２）ポンプ側軸継手１０の下端を２つ割リング３１で固定すると、取り付けと取り外しが簡単になる。すなわち、ポンプ側軸継手１０を下にスライドさせると、スペーサ１２を取り外すことができ、モータ側軸継手１１は取り外さずにカートリッジメカニカルシールを取り外すことができる。
（３）上下にスライドおよび固定できる止めリング３２は、運転時には下にスライドさせて２つ割リング３１を固定することができ、メンテナンス時には上にスライドさせて２つ割リング３１を取り外すことができる。
【００５５】
次に、図６に示すように、ポンプ軸４の外周面に溝４Ｇを設け、ポンプ側軸継手１０に雌ねじ１０ｓを設け、ボルト２０を雌ねじ１０ｓに螺合させてボルト２０の先端を溝４Ｇ内に嵌入させることにより、ポンプ軸４にポンプ側軸継手１０を固定するようにした実施形態において、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０との組み付け状態について、図１９（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
図１９（ａ）は、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０の正規の組み付け状態を示す模式的断面図である。図１９（ａ）に示すように、ポンプ軸４の所定位置には溝４Ｇが形成されており、ポンプ側軸継手１０の円筒部には雌ねじ１０ｓが形成されている。そして、ポンプ側軸継手１０の雌ねじ１０ｓに固定用ボルト２０を螺合させて、固定用ボルト２０の先端を前記溝４Ｇ内に嵌入させる。固定用ボルト２０の先端がポンプ軸４の溝４Ｇの底部に強い力で当接するようにボルト２０を締め込むことにより、ポンプ軸４にポンプ側軸継手１０を固定することができる。ポンプ側軸継手１０には、固定用ボルト２０の頭部２０ａを収容するための座ぐり穴１０ｃが設けられている。
【００５６】
図１９（ａ）に示すように、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０の正規の組み付け状態では、固定用ボルト２０の先端がポンプ軸４の溝４Ｇの底部に当接するまでボルト２０を締め込むと、ボルト頭部２０ａの全体は座ぐり穴１０ｃに収容される。このとき、ボルト頭部２０ａの端面２０ｅと座ぐり穴１０ｃの周囲を囲んでいるポンプ側軸継手１０の外周面１０ｅとが略面一になるように設定されている。ここで略面一とは、図１９（ａ）の断面図において、ボルト頭部２０ａの端面２０ｅとポンプ側軸継手１０の外周面１０ｅの間に段差が無くフラットになっていること、またはボルト頭部２０ａの端面２０ｅがポンプ側軸継手１０の外周面１０ｅより出っ張っている（突出している）状態を＋（プラス）とすれば、±２ｍｍ以内のわずかな段差がある状態を云う。図示例では、固定用ボルト２０には、六角穴付きボルトを用いているが、六角穴付き止めねじを用いてもよい。六角穴付き止めねじを用いた場合には、止めねじの先端がポンプ軸４の溝４Ｇの底部に当接したときに、止めねじの六角穴側の端面と座ぐり穴１０ｃの周囲を囲んでいるポンプ側軸継手１０の外周面１０ｅとが略面一になる。
【００５７】
図１９（ｂ）は、固定用ボルト２０がポンプ軸４の溝４Ｇに入っていないため、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０とが組み付け不良にある状態を示す模式的断面図である。図１９（ｂ）に示すように、固定用ボルト２０の先端がポンプ軸４の溝４Ｇに嵌入していない場合、すなわち、固定用ボルト２０が溝４Ｇに正確に挿入されていない場合には、ボルト頭部２０ａの端面２０ｅがポンプ側軸継手１０の外周面１０ｅより出っ張る（突き出す）。そのため、作業者は、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０との組み付け不良状態を容易に認識できる。組み付け不良がある場合、ポンプ軸４の軸方向位置のずれ（図１９（ｂ）においてＸ）や、アキシャルスラスト力によるポンプ軸４の脱落（抜け）などが発生する可能性がある。しかしながら、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０との組み付け不良がある場合、図１９（ｂ）に示すように、ボルト頭部２０ａの端面２０ｅがポンプ側軸継手１０の外周面１０ｅより出っ張る（突き出す）ため、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０との組み付け不良状態を容易に認識でき、したがって、組み付け不良の防止を図ることができる。なお、固定用ボルト２０の形状は、六角穴付きボルトや止めねじなど、ポンプ側軸継手１０をポンプ軸４に締結できる構造であれば、その形状は問わない。
【００５８】
図２０は、図１９（ａ），（ｂ）に示す実施形態で用いられている固定用ボルト２０の一例を示す模式的断面図である。図２０に示す例では、固定用ボルト２０の先端部２０ｔが非ネジ形状になっている。すなわち、図２０に示す固定用ボルト２０においては、ポンプ軸４の溝４Ｇに挿入される部分である先端部２０ｔが、ボルトのネジ部より小径の非ネジ形状の円柱になっている。
【００５９】
ポンプ軸４にアキシャルスラスト力が作用して、固定用ボルト２０の先端面の摩擦力のみではアキシャルスラスト力を支持できない場合、図２０に示すように、溝４Ｇの上端面と固定用ボルト２０の先端部２０ｔが接触する。この場合、固定用ボルト２０が全ネジの場合、接触によりネジ形状の変形などが考えられる。また、接触した状態で固定用ボルト２０を外そうとした場合、固定用ボルト２０とポンプ側軸継手１０の雌ねじ１０ｓとの齧りなどが懸念される。図２０に示す構造は、固定用ボルト２０の先端部２０ｔの平滑な外周面が溝４Ｇの上端面と接触するため、上記変形や齧りが防止される。
【００６０】
図２１（ａ），（ｂ）は、図１９（ａ），（ｂ）に示す実施形態で用いられているポンプ軸４の溝４Ｇの一例を示す図であり、図２１（ａ）はポンプ軸４とポンプ側軸継手１０の組み付け状態を示す模式的断面図であり、図２１（ｂ）は溝４Ｇを備えたポンプ軸４の側面図である。図２１（ａ），（ｂ）に示す例では、ポンプ軸４に形成された溝４Ｇが丸溝であって、溝４Ｇの入口側角部が面取りＣＨもしくはテーパ形状Ｔになっている。このように、溝４Ｇの入口側角部が面取りＣＨもしくはテーパ形状Ｔになっていると、固定用ボルト２０の溝４Ｇへの挿入が容易になる。さらに、固定用ボルト２０の先端部２０ｔの角部も面取りＣＨもしくはテーパ形状Ｔになっている。これにより、固定用ボルト２０の雌ねじ１０ｓへの挿入も容易になっている。
【００６１】
次に、モータ軸、軸継手（モータ側、ポンプ側）、ポンプ軸の好適な材質について説明する。
モータ軸、軸継手（モータ側、ポンプ側）、ポンプ軸の材質は任意に選択可能であるが、以下の表１の選択が優位である。
【表１】
2016121673.tif 000003
【００６２】
ポンプ軸と軸継手は、メカニカルシール交換の時に取り外しが必要なため、隙間嵌合になっている。ポンプ運転に伴い温度上昇すると、上記材質の組合せの場合、ポンプ軸の方が軸継手より線膨張係数が大きいため、嵌合部の隙間が減少し、温度上昇値によっては隙間がなくなる。このことはアキシャルスラストによる主軸の軸方向への引っ張りに対し、それを防止する方向に働き優位となる。
モータ軸と軸継手については、取り外しが不要のため焼き嵌めもしくは圧入により固定されている。このため、両部品の材質は、同等の線膨張係数の材質が選定されていれば問題はない。ただし、ポンプ軸側と同様の効果で、よりアキシャルスラストに対する主軸脱落防止効果を高めるために、モータ軸に線膨張係数の大きい材質（例：オーステナイト系ステンレス鋼）を用いてもよい。ただし、モータ本体部には磁性材であるS35Cなどの鉄系特殊鋼が用いられる方がモータの特性上有利のため、圧接、もしくは焼き嵌め（圧入）により、特殊鋼とオーステナイト系ステンレス鋼を接合する必要がある。
【００６３】
本発明は、単段・多段の立型ラインポンプを含む他の形式のターボ形ポンプに適用可能である。
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００６４】
１  ケーシング
１ａ  吸込み口
１ｂ  吐出し口
２  ケーシングカバー
３  羽根車
４  ポンプ軸（主軸）
４ｇ  円周溝
４Ｇ  溝
４ｈ  貫通孔
４ｓ  雌ねじ
５  メカニカルシール
６  モータ台
７  モータ軸
８  ライナーリング
１０  ポンプ側軸継手
１０ｃ  座ぐり穴
１０ｅ  外周面
１０ｈ  貫通孔
１０ｓ  雌ねじ
１０Ｂｓ  分解時用雌ねじ
１０Ｄ  段部
１１  モータ側軸継手
１１ａ  凹部
１１ｂ  凸部
１２  スペーサ
１２ａ  凹部
１３  キー
１４  ボルト
１６  Ｃ型止め輪
１６ｈ  工具差し込み孔
１８  ボルト
１９  ピン
２０  ボルト
２０ａ  ボルト頭部
２０ｅ  端面
２０ｔ  先端部
２１  ボルト
２２  ナット
３０  脱着工具
３０ａ  爪部
３１  ２つ割リング
３２  止めリング
３２ｈ  貫通孔
３３  ボルト
３５  プレート
３５ｈ  貫通孔
３６  ボルト
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2016121673.tif 000019
【図１７】
2016121673.tif 000020
【図１８】
2016121673.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
2016121673.tif 000023
【図２１】
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