(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、前記方向変換機の外周面に対向する前記吐出管の壁部を外側に膨らませて、吐出管内の流体通過断面積を拡大してあることを特徴とする方向変換機内蔵立軸ポンプ。
【請求項２】
前記吐出管の内部に前記方向変換機に干渉した揚水の乱れを緩和して整流させる整流板が設けられている請求項１に記載の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３および図４に示すように構成されている。この図において、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３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、方向変換機１４が吐出ベンド６に内蔵されていることにより、吐出ベンド６内の流体通過断面積が小さくなる。つまり、方向変換機１４が内蔵されていない図５に示す方向変換機非内蔵吐出ベンド６では、吐出管ベンド６の垂直軸線Ｃ１を通る水平軸線Ｃ２と同一平面上の流体通過断面積Ａが斜線群で示すように大きく確保されているものの、図６に示す方向変換機１４が内蔵されている吐出ベンド６では、吐出管６の垂直軸線Ｃ１を通る水平軸線Ｃ２と同一平面上の流体通過断面積Ａ１が斜線群で示すように小さくなる。このため、揚水の流速が大きくなって、吐出ベンド６内の損失を著しく増大させ、ポンプ効率を低下させるように作用している。したがって、方向変換機１４が内蔵されている吐出ベンド６内の流体通過断面積Ａ１を拡大して、吐出ベンド６内の損失を削減し、ポンプ効率の低下を小さく抑えることが必要であると考えられる。
【００１５】
そこで、本発明は、吐出ベンド（吐出管）内の流体通過断面積を拡大して、吐出管内の損失を削減し、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、前記方向変換機の外周面に対向する前記吐出管の壁部を外側に膨らませて、吐出管内の流体通過断面積を拡大してあることを特徴としている。
【００１７】
また、前記吐出管の内部に前記方向変換機に干渉した揚水の乱れを緩和して整流させる整流板を設けることが好ましい。
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、吐出管内の流体通過断面積が拡大されていることにより、吐出管内の損失を削減して、ポンプ効率の低下を小さく抑えることができる。
【００１９】
また、整流板により方向変換機に干渉した揚水の乱れを緩和して整流することができるので、ポンプ効率の低下をより一層小さく抑えることができる。
【００２０】
【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、図２は図１の吐出管内の流体通過断面積を示す概略横断面図であり、この図は図６に対応している。なお、図３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６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。
【００２１】
図１および図２において、方向変換機内蔵立軸ポンプは、方向変換機１４の外周面に対向する吐出ベンド（吐出管）６の壁部６Ａを図６に示されている壁部６Ａよりも外側に膨らませて、吐出ベンド６内の流体通過断面積Ａ２を図６の流体通過断面積Ａ１よりも拡大して、流体通過断面積Ａ２を図５の流体通過断面積Ａと同一もしくは流体通過断面積Ａに近い値に設定してある。また、図１の吐出ベンド６における内側コーナ部６Ｂと方向変換機１４の間に、吐出ベンド６の入口６Ｃ側から出口６Ｄ側に向かって円弧状にのびる整流板６０を設けてある。
【００２２】
このように、吐出ベンド６内の流体通過断面積Ａ２が拡大されることで、吐出ベンド６内の損失を削減して、ポンプ効率の低下を小さく抑えることができる。しかも、整流板６０により方向変換機１４に干渉した揚水の乱れを緩和して整流することができるので、整流板６０を設けていない吐出ベンド６と比較して、揚水の流れがスムーズになって、ポンプ効率の低下をより一層小さく抑えることができる。
【００２３】
【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。
【００２４】
請求項１に記載の発明によれば、吐出管内の流体通過断面積が拡大されることで、吐出管内の損失を削減して、ポンプ効率の低下を小さく抑えることができる。
【００２５】
請求項２に記載の発明のように、吐出管の内部に方向変換機に干渉した揚水の乱れを緩和して整流させる整流板を設けることで、方向変換機に干渉した揚水の乱れを緩和して整流することができるので、整流板を設けていない吐出ベンドと比較して、揚水の流れがスムーズになって、ポンプ効率の低下をより一層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】図１の吐出管内の流体通過断面積を示す概略横断面図である。
【図３】従来例の全体図である。
【図４】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。
【図５】方向変換機非内蔵吐出管内の流体通過断面積を示す概略横断面図である。
【図６】図４の吐出管内の流体通過断面積を示す概略横断面図である。
【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）
６Ａ  吐出ベンド（吐出管）の壁部
１４  方向変換機
２０  原動機
６０  整流板
Ａ２  吐出管内の流体通過断面積
【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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