(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受に回転自在に支持された縦方向の主軸と、この主軸の下部に固着した羽根車と、この羽根車を回転自在に収容した吐出しボウルと、この吐出しボウルの上側に連設されるとともに、前記主軸を貫通させた縦方向の揚水管と、この揚水管の上側に連設された吐出管とを備え、この吐出管に原動機の出力回転を方向変換して前記主軸に伝達する方向変換機が内蔵されている方向変換機内蔵立軸ポンプにおいて、前記方向変換機が歯車減速機によって構成されているとともに、この方向変換機の横方向の入力軸に他の減速機が接続され、前記他の減速機が前記方向変換機の横方向の入力軸を軸支している軸受ケースに収容されて、この軸受ケースの少なくとも一部が前記吐出管内に配置されていることを特徴とする方向変換機内蔵立軸ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ設置床部からの立軸ポンプの突出高さとポンプ設置床部から原動機の頂上までの高さを低くした方向変換機内蔵立軸ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプ設置床部からの立軸ポンプの突出高さを低くすることにより、高さが低く軽量の原動機台をポンプ設置床部に立設し、この原動機台に原動機を設置して、ポンプ設置床部から原動機の頂上までの高さを低くするとともに、ポンプ設置床部に負荷される荷重を軽減することのできる方向変換機内蔵立軸ポンプを本出願人によって提案した（特願２００１−１０６９９３号）。
【０００３】
前記方向変換機内蔵立軸ポンプは、図４および図５に示すように構成されている。これらの図において、１４は方向変換機を示す。この方向変換機１４は原動機２０の出力回転を直交変換（方向変換）して主軸２に伝達するためのもので、吐出ベンド（吐出管）６の上端に設けた上向きの開口部２７を開閉可能に塞ぐ蓋部２８に固定した状態で、開口部２７から出し入れ可能に吐出ベンド６に内蔵されている。すなわち、開口部２７を蓋部２８で塞ぐことによって、方向変換機１４は吐出ベンド６に内蔵され、メンテナンスなどに際しては、蓋部２８を引上げることによって、吐出ベンド６から方向変換機１４を取出すことができる。また、吐出ベンド６の側面には、横向きの開口部２７Ａが設けられている。
【０００４】
方向変換機１４は、縦軸線Ｃ１を有するケーシング２９と、縦軸線Ｃ１に直交する横軸線Ｃ２を有して内端部がケーシング２９の側壁部に液密に取付けられて側方にのびる軸受ケース３０と、縦軸線Ｃ１上にある出力回転軸３１と、横軸線Ｃ２上にある入力回転軸３２とを備え、ケーシング２９の内部は、上側の方向変換機構室３３と、下側のメカニカルシール室３４との上下二室に区画されており、軸受ケース３０の内端面は方向変換機構室３３に臨んでいる。
【０００５】
蓋部２８は、縦軸線Ｃ１方向の両端部を開口した中心ボス部２８Ａと、この中心ボス部２８Ａの上端部に形成された大径フランジ部２８Ｂと、中心ボス部２８Ａの下端部近くに形成された小径フランジ部２８Ｃとを備えている。そして、シールリング（図示省略）を介在して、ケーシング２９における上端開口部３５の外周縁部に小径フランジ部２８Ｃを載置し、図示していない複数のボルトによって締結することで、蓋部２８に方向変換機１４のケーシング２９を液密かつ着脱可能に固定してある。また、シールリング（図示省略）を介在して、吐出ベンド６における開口部２７外周のフランジ部２７Ｂに大径フランジ部２８Ｂの外周縁部を載置し、図示していない複数のボルト・ナットによって締結することで、開口部２７を蓋部２８によって水密かつ開閉可能に塞いでいる。
【０００６】
出力回転軸３１は、蓋部２８における中心ボス部２８Ａの下端部に組付けられた軸受ケース３６内の上下２段の軸受３７Ａ，３７Ｂと、ケーシング２９における方向変換機構室３３内に設けた軸受支持部３８に支持されている軸受３７Ｃによって、回転自在に支持されてケーシング２９の下方に延出している。また、これら軸受３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃは、出力回転軸３１、主軸２、羽根車３などの回転体の重量を含むポンプ運転時の軸スラストを受推している。
【０００７】
入力回転軸３２は、軸受ケース３０内の軸受３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃによって、回転自在かつ横軸線Ｃ２方向の移動を不能に支持されている。軸受ケース３０は、横向きの開口部２７Ａから吐出ベンド６の外側に導出され、この軸受ケース３０の外側に入力回転軸３２の外端部が延出している。また、軸受ケース３０の外端開口部は、入力回転軸３２が摺接するシールリング４０を中心部に嵌め込んだ軸受カバー４１によって液密に塞がれている。なお、軸受カバー４１は、カバー押さえ４２が図示していないボルトによって軸受ケース３０の外端部に締め付けられることで軸受ケース３０の外端面に押し付けられている。
【０００８】
軸受ケース３０とケーシング２９の側壁の一部に保持筒４３が外嵌され、この保持筒４３を吐出ベンド６の外側から横向きの開口部２７Ａに挿入し、シールリング（図示省略）を介在して開口部２７Ａの外周に外端フランジ部４３Ａを当接させ、図示していない複数のボルトによって締結することで、吐出ベンド６に保持筒４３を水密かつ着脱可能に固定してある。
【０００９】
入力回転軸３２の内端部には小傘歯車４５が形成または固着され、この小傘歯車４５が出力回転軸３１に固着されている大傘歯車４６に噛み合うことで、直交変換伝達機能を有する傘歯車減速機を構成しており、小傘歯車４５と大傘歯車４６は方向変換機構室３３の内部に位置している。また、メカニカルシール室３４に上下２段のメカニカルシール４７Ａ，４７Ｂが設けられ、上段のメカニカルシール４７Ａによって、方向変換機構室３３内の潤滑油４８がメカニカルシール室３４に漏出したり、メカニカルシール室３４内の潤滑油４９が方向変換機構室３３に漏出するのを防止するとともに、下段のメカニカルシール４７Ｂによって、吐出ベンド６内の揚水がメカニカルシール室３４に侵入したり、メカニカルシール室３４内の潤滑油４９が吐出ベンド６内に漏出するのを防止して、出力回転軸３１を回転自在かつ液密に軸封している。
【００１０】
出力回転軸３１の下端部はカップリング１５を介して主軸２に同時回転可能に連結され、入力回転軸３２の外端部は、カップリング１８，１８と中間軸１９などを介して原動機２０の水平方向の出力回転軸２１に同時回転可能に連結されている。
【００１１】
一方、蓋部２８における中心ボス部２８Ａの上端開口部は、蓋５２により気密に塞がれ、軸受ケース３６内の軸受３７Ａ，３７Ｂにゴミが侵入するのを防止している。また、ケーシング２９には、メカニカルシール室３４に潤滑油４９を供給して、メカニカルシール４７Ａ，４７Ｂを潤滑密封するとともに、潤滑油４９の交換や点検に際して、潤滑油４９を排出する給・排油通路５８が設けられ、この給・排油通路５８は、潤滑油給・排管５９の接続を可能に閉塞されている。なお、図４において、Ｐは立軸ポンプ、１は複数の軸受、７は吸込ベル、８は吐出弁、９は排水管、１０は吐出水槽、１１は逆流防止用のフラップ弁を示す。
【００１２】
このような構成であれば、原動機２０の出力は、水平方向の出力回転軸２１→方向変換機１４の入力回転軸３２→小傘歯車４５→大傘歯車４６→出力回転軸３１→カップリング５０の動力伝達経路で主軸２に伝達され、主軸２を減速回転して立軸ポンプＰの運転がなされる。また、方向変換機１４が入力回転軸３２側の小傘歯車４５と出力回転軸３１側の大傘歯車４６とを噛み合せた直交変換伝達機能を有する歯車減速機によって構成されているので、原動機２０の高回転数を所定の減速比で立軸ポンプＰの必要回転数まで減速して運転することができる。
【００１３】
しかも、方向変換機１４が吐出ベンド６に内蔵されているので、立軸ポンプＰの突出高さＨを吐出ベンド６の高さに低減できる。したがって、高さが低く軽量の原動機台２２をポンプ設置床部１２に立設し、この原動機台２２に原動機２０を設置できるので、ポンプ設置床部１２から原動機２０の頂上までの高さＨ４が低くなるとともに、ポンプ設置床部１２に負荷される荷重を軽減することができる効果が得られる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の方向変換機内蔵立軸ポンプでは、減速比の小さい傘歯車減速機によって構成されている方向変換機１４のみで減速しているので、原動機２０としてディーゼルエンジンやガスタービンエンジンなどの高回転原動機が使用されると、減速比の小さい方向変換機１４では、原動機２０の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで減速することが制限される。このため、原動機２０の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで確実に減速して運転することが必要であると考えられる。
【００１５】
そこで、本発明は、原動機の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで確実に減速して運転することができる方向変換機内蔵立軸ポンプを提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る方向変換機内蔵立軸ポンプは、軸受に回転自在に支持された縦方向の主軸と、この主軸の下部に固着した羽根車と、この羽根車を回転自在に収容した吐出しボウルと、この吐出しボウルの上側に連設されるとともに、前記主軸を貫通させた縦方向の揚水管と、この揚水管の上側に連設された吐出管とを備え、この吐出管に原動機の出力回転を方向変換して前記主軸に伝達する方向変換機が内蔵されている方向変換機内蔵立軸ポンプにおいて、前記方向変換機が歯車減速機によって構成されているとともに、この方向変換機の横方向の入力軸に他の減速機が接続され、前記他の減速機が前記方向変換機の横方向の入力軸を軸支している軸受ケースに収容されて、この軸受ケースの少なくとも一部が前記吐出管内に配置されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、原動機の回転を横方向の入力軸に接続されている他の減速機による減速と、方向変換機を構成している歯車減速機による減速との複合減速によって減速することができるので、原動機の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで確実に減速して運転することができる。
【００１８】
また、他の減速機を、前記方向変換機の横方向の入力軸を軸支している軸受ケースに収容することで、吐出管の内部における方向変換機の縦方向寸法を小さく抑えて、吐出管内を流れる揚水の抵抗を削減し、ポンプ効率の低下を小さく抑えることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態の要部を示す拡大断面図である。なお、図４の複数の軸受１、羽根車３、吐出しボウル４、吸込ベル７、吐出弁８、排水管９、吐出水槽１０および逆流防止用のフラップ弁１１などは本発明と同じであるので、これらの図示は省略するとともに、図４および図５と同一もしくは相当部分には同一符号を付して、重複する構造説明および作用説明は省略する。
【００２０】
図１において、方向変換機１４の横方向の入力回転軸３２には、軸受ケース３０の内部において、他の減速機６０が接続されている。つまり、他の減速機６０が方向変換機１４の横方向の入力回転軸３２を軸支している軸受ケース３０に収容されている。前記他の減速機６０の機種は任意であるが、軸受ケース３０に収容する構成であれば、コンパクト化が要求されるので、他の減速機６０として図示例のような遊星歯車減速機を使用することが好ましい。また、遊星歯車減速機であれば、大きい減速比で減速することができる。
【００２１】
このように、方向変換機１４の横方向の入力回転軸３２に遊星歯車減速機によってなる他の減速機６０を接続した構成であれば、原動機２０の回転を他の減速機６０による減速と、方向変換機１４を構成している傘歯車減速機による減速との複合減速によって減速することができるので、原動機２０としてディーゼルエンジンやガスタービンエンジンなどの高回転原動機が使用されていても、この原動機２０の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで確実に減速して運転することができる。
【００２２】
一方、傘歯車減速機によってなる方向変換機１４と、他の減速機６０とで複合減速を行なう場合、通常は、傘歯車減速機で方向変換したのちに他の減速機６０で減速するように構成される。しかし、このような構成であれば、他の減速機６０を方向変換機１４のケーシング２９に収容する必要があるので、ケーシング２９および方向変換機１４の縦軸線Ｃ１方向の寸法が大きくなり、それだけ吐出ベンド６内を流れる揚水の抵抗が大きくなって、ポンプ効率を低下させるように作用する。ところが、本発明では、他の減速機６０を、横方向の入力回転軸３２に接続して軸受ケース３０に収容しているので、吐出ベンド６の内部における方向変換機１４の縦方向寸法を小さく抑えて、吐出ベンド６内を流れる揚水の抵抗を削減し、ポンプ効率の低下を小さく抑えることができる。
【００２３】
前記遊星歯車減速機によってなる他の減速機６０は、図２に示すように、方向変換機１４および吐出ベンド６の外部に設置して、その出力回転軸６０Ａを方向変換機１４の入力回転軸３２に接続し、入力回転軸６０Ｂを図示していない原動機２０の出力回転軸に接続することで、原動機２０の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで確実に減速して運転することができる。図２において、６０Ｃは歯車で出力回転軸６０Ａに固着されており、この歯車６０Ｃと、ケーシングに固定されたキャプスタン歯車６０Ｄとを備え、歯車６０Ｃとキャプスタン歯車６０Ｄの両者に噛み合って遊星運動をする複数の遊星歯車６０Ｅ（ただし、図２では一つの遊星歯車６０Ｅのみを示している）で出力回転軸６０Ａを回転させるように構成してある。また、入力回転軸６０Ｂ側に放熱フアン６１や放熱面積拡大用の放熱管６２を設けて、他の減速機６０の空冷効果を高めるようにしてもよい。
【００２４】
なお、他の減速機６０は、前記実施の形態で説明した遊星歯車減速機のみに限定されるものではなく、たとえば図３に示すように、平歯車列６０Ｘによって構成されたシンプルな歯車減速機であってもよい。図３において、図１と同一部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方向変換機内蔵立軸ポンプは構成されているので、以下のような格別の効果を奏する。
【００２６】
請求項１に記載の発明によれば、原動機の回転を他の減速機による減速と、方向変換機を構成している歯車減速機による減速との複合減速によって減速することができるので、原動機としてディーゼルエンジンやガスタービンエンジンなどの高回転原動機が使用されていても、この原動機の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで確実に減速して運転することができる。
【００２７】
また、他の減速機が方向変換機の横方向の入力軸を軸支している軸受ケースに収容されていることにより、吐出管の内部における方向変換機の縦方向寸法が小さく抑えられるので、吐出管内を流れる揚水の抵抗を削減することができ、それだけポンプ効率の低下を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態の要部を示す拡大断面図である。
【図２】  他の減速機の異なる設置位置を示す説明である。
【図３】  他の減速機の変形例を示す概略構成図である。
【図４】  従来例の全体図である。
【図５】  従来の吐出管と方向変換機などを示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１  軸受
２  主軸
３  羽根車
４  吐出しボウル
５  揚水管
６  吐出ベンド（吐出管）
１４  歯車減速機（方向変換機）
２０  原動機
３０  軸受ケース
３１  入力回転軸（入力軸）
６０  他の減速機
【図１】
0004109850.tif 000002
【図２】
0004109850.tif 000003
【図３】
0004109850.tif 000004
【図４】
0004109850.tif 000005
【図５】
0004109850.tif 000006