(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、
前記方向変換機は、潤滑油が装備される上側の方向変換機構室と、下側のメカニカルシール室とに区画されるケーシングを備え、前記ケーシングは吐出エルボの上端に設けた蓋部に固定されるとともに、前記ケーシングの側壁の一部が吐出エルボの横向きの開口部に固定されており、前記方向変換機の入力回転軸の軸線を前記吐出管の吐出口のセンターを通る横軸線よりも上位に設定して、該方向変換機の設置レベルを吐出管内で底上げしたことを特徴とする方向変換機内蔵立軸ポンプ。
【請求項２】
前記方向変換機の外面と前記吐出管の内面の間に整流機能を備えた内蓋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。
【請求項３】
前記方向変換機には、前記入力回転軸の下側に該入力回転軸の軸線に平行な軸線を有する一次側入力回転軸が設けられ、この一次側入力回転軸と前記入力回転軸が平歯車列を介して互いに連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか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が本発明出願人によってすでに提案されている（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、吐出エルボ（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エルボ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は吐出エルボ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、吐出エルボ６から方向変換機１４を取出すことができる。また、吐出エルボ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に直交し、かつ吐出エルボ６の吐出センターを通る横軸線Ｃ２を中心線として、内端部がケーシング２９の側壁部に水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を水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、吐出エルボ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から吐出エルボ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によって水密に塞がれている。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を吐出エルボ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、吐出エルボ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、吐出エルボ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が吐出エルボ６内に漏出するのを防止して、出力回転軸３１を回転自在かつ水密に軸封している。
【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、４は吐出しボウル、５は揚水管、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１５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が吐出エルボ６に内蔵されているので、ポンプ設置床部１２から立軸ポンプＰの頂上までの突出高さＨを吐出エルボ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、その入力回転軸３２の軸線を、吐出エルボ６における吐出口６Ａのセンターを通る横軸線Ｃ２上に設定して吐出エルボ６に内蔵されているので、図５のＨ１で示すように横軸線Ｃ２よりも下側にはみ出すことになる。このため、吐出エルボ６内の流体通過面積が小さくなって、吐出ベンド６内の損失を増大させ、ポンプ効率を低下させるように作用する。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内の流体通過面積を拡大して、吐出エルボ内の損失を削減し、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、吐出エルボ（吐出管）内の流体通過面積を拡大して、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、前記方向変換機は、潤滑油が装備される上側の方向変換機構室と、下側のメカニカルシール室とに区画されるケーシングを備え、前記ケーシングは吐出エルボの上端に設けた蓋部に固定されるとともに、前記ケーシングの側壁の一部が吐出エルボの横向きの開口部に固定されており、前記方向変換機の入力回転軸の軸線を前記吐出管の吐出口のセンターを通る横軸線よりも上位に設定して、該方向変換機の設置レベルを吐出管内で底上げしたことを特徴としている。
【００１７】
また、前記方向変換機の外面と前記吐出管の内面の間に整流機能を備えた内蓋を設けることが好ましい。
【００１８】
さらに、方向変換機に前記入力回転軸の下側に該入力回転軸の軸線に平行な軸線を有する一次側入力回転軸を設け、この一次側入力回転軸と前記入力回転軸とを平歯車列を介して互いに連結してもよい。
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、方向変換機の設置レベルが吐出管内で底上げされた分に相当して、吐出管内の流体通過面積が拡大される。このため、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。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明によれば、内蓋により吐出管内の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。
【００２１】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、原動機の出力回転軸の高さを一次側入力回転軸の高さと同じ低いレベルまで低下させることができるので、設置床部から原動機の頂上までの高さを低く抑えることができるとともに、平歯車列に一次側入力回転軸の回転を減速して入力回転軸に伝達する減速機能をもたせることで、原動機の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで容易に減速して運転することができる。
【００２２】
【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を示す拡大断面図である。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に示す方向変換機１４の内部構造と本発明に適用される方向変換機の内部構造は同じであるので、その図示および重複する構造説明と作用説明は省略する。
【００２３】
図１において、方向変換機１４の入力回転軸３２の軸線Ｃ３の位置が吐出エルボ６の吐出口６Ａのセンターを通る横軸線Ｃ２の位置よりもＨ２相当分上位に設定されて、方向変換機１４の設置レベルを吐出エルボ６内で図４の設置レベルよりも底上げして、その下端面を横軸線Ｃ２の上位に位置決めしてある。
【００２４】
また、方向変換機１４の外面と吐出エルボ６の内面の間には、右上がりで下向きの円弧断面を呈して鍔状に張り出す内蓋１３を設けてある。なお、この内蓋１３は、その内周側１３Ａを方向変換機１４の外面に取付けて、方向変換機１４を吐出エルボ６に内蔵した場合に、その外周側１３Ｂが吐出エルボ６の内面に当接する構造であっても、あるいは、内蓋１３の外周側１３Ｂを吐出エルボ６の内面に取付けて、内周側１３Ａに方向変換機１４が挿入される構造であってもよい。
【００２５】
前記構成のように、方向変換機１４の入力回転軸３２の軸線Ｃ３が吐出エルボ６の吐出口６Ａのセンターを通る横軸線Ｃ２よりもＨ２相当分上位に設定されて、方向変換機１４の設置レベルが吐出エルボ６内で底上げされているので、底上げされた分に相当して、吐出エルボ６内の流体通過面積が拡大される。このため、吐出エルボ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。
【００２６】
さらに、方向変換機１４の外面と吐出エルボ６の内面の間には、右上がりで下向きの円弧断面を呈して鍔状に張り出す内蓋１３が設けられているので、この内蓋１３によって吐出エルボ６内の揚水の乱れを緩和して整流することができる。これにより、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。
【００２７】
つぎに、本発明の第２実施の形態について説明する。図２は本発明の第２実施の形態を示す拡大断面図である。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に示す方向変換機１４の内部構造と同一部分には同一符号を付して、重複する構造説明と作用説明は省略する。また、図１の第１実施の形態と同一部分にも同一符号を付して、重複する構造説明と作用説明は省略する。
【００２８】
図２において、方向変換機１４には、入力回転軸３２の下側に該入力回転軸３２の軸線Ｃ３に平行な軸線Ｃ４を有する一次側入力回転軸１６が回転自在に設けられ、その外端部は方向変換機１４の外部に導出されている。また、この一次側入力回転軸１６と入力回転軸３２が、方向変換機１４の内部で平歯車列１７を介して同時回転可能に連結されている。
【００２９】
このような構成であれば、図１の第１実施の形態と同様に、方向変換機１４が吐出エルボ６内で底上げされた分に相当して、吐出エルボ６内の流体通過面積が拡大される。このため、吐出エルボ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とともに、原動機２０（図３参照）の出力回転軸２１の高さを図２の一次側入力回転軸１６の高さと同じ低いレベルまで低下させることができるので、ポンプ設置床部１２から原動機２０の頂上までの高さを、図３のＨ４よりも低く抑えることができる。さらに、平歯車列１７に一次側入力回転軸１６の回転を減速して入力回転軸３２に伝達する減速機能をもたせることで、平歯車列１７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Ｐの必要回転数まで容易に減速して運転することができる。
【００３０】
【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。
【００３１】
請求項１に記載の発明によれば、方向変換機の設置レベルが吐出管内で底上げされているので、底上げされた分に相当して、吐出管内の流体通過面積が拡大される。このため、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。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、内蓋によって吐出管内の揚水の乱れを緩和して整流ことができるので、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。
【００３３】
請求項３に記載の発明によれば、原動機の出力回転軸の高さを一次側入力回転軸の高さと同じ低いレベルまで低下させることができるので、設置床部から原動機の頂上までの高さを低く抑えることができる。さらに、平歯車列に一次側入力回転軸の回転を減速して入力回転軸に伝達する減速機能をもたせることで、高回転原動機が使用されても、この原動機の高回転数を立軸ポンプの必要回転数まで容易に減速して運転することができる。
【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】  本発明の第２実施の形態の要部を示す拡大断面図である。
【図３】  従来例の全体図である。
【図４】  方向変換機の内部構造を示す拡大断面図である。
【図５】  方向変換機の吐出管内設置レベル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  吐出エルボ（吐出管）
６Ａ  吐出管の吐出口
１３  内蓋
１４  歯車減速機（方向変換機）
１６  一次側入力回転軸
１７  平歯車列
２０  原動機
２７  開口部
２８  蓋部
２９  ケーシング
３２  入力回転軸（入力軸）
３３  方向変換機構室
３４  メカニカルシール室
４３  保持筒
４８  潤滑油
Ｃ２  吐出口のセンターを通る横軸線
Ｃ３  入力回転軸の軸線
Ｃ４  一次側入力回転軸の軸線
【図１】
0004147023.tif 000002
【図２】
0004147023.tif 000003
【図３】
0004147023.tif 000004
【図４】
0004147023.tif 000005
【図５】
0004147023.tif 000006