JP2017014984A - 流体機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】 分割ケーシングが合わさってケーシングが構成される流体機械であって、分割ケーシングにおいてそれらの合せ面を構成するフランジを大型化することなくシール機能を確保した流体機械を提供する。
【解決手段】 流体機械は、下部ケーシング21と上部ケーシング22とを備え、下部ケーシング21と上部ケーシング22とが合わさってケーシング2が構成されるポンプ1であって、下部ケーシング21と上部ケーシング22とをそれぞれのフランジで合わせた状態で、下部ケーシング21のフランジ211F、212Fと上部ケーシング22のフランジ221F、222Fと挟むクランプ部材51、52を備えている。
【選択図】 図1
【解決手段】 流体機械は、下部ケーシング21と上部ケーシング22とを備え、下部ケーシング21と上部ケーシング22とが合わさってケーシング2が構成されるポンプ1であって、下部ケーシング21と上部ケーシング22とをそれぞれのフランジで合わせた状態で、下部ケーシング21のフランジ211F、212Fと上部ケーシング22のフランジ221F、222Fと挟むクランプ部材51、52を備えている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、ポンプ等の流体機械に関し、特に、ケーシングが分割ケーシングに分割されており、分割ケーシングが互いに合わさってケーシングが構成される流体機械に関するものである。
流体機械のケーシングの内部には流体が流通する。例えば液体を扱うポンプでは、吸込み口から吸い込んだ液体を羽根車の遠心力および羽根の揚力により液体に圧力および運動エネルギーを与え吐出し口より排出することによりケーシングの内部に液体が流通する。また、一般的にポンプでは、軸封部や羽根車等のケーシング内の部品は定期的なメンテナンスが必要なため、ケーシングを分割しメンテナンスが容易に行える構造となっている。
図7は従来の横軸両吸込渦巻ポンプの斜視図であり、図8は図7の左側面図であり、図9は図7の正面図であり、図10は図8のA−A断面図であり、図11は図9のB−B断面図である。図7〜図11に示すように、横軸両吸込渦巻ポンプ100の外形を構成するケーシング110は、複数の分割ケーシングからなる。具体的には、ケーシング110は、回転軸を含む平面にて水平二つ割りにし、下部ケーシング111と、上部ケーシング112に分割された構造により構成される。
ポンプ100の運転中は羽根車にて加圧された液体によって、ケーシング内部は高圧となるため、下部ケーシング111及び上部ケーシング112は、それぞれの合せ面にフランジ111F、112Fが形成され、このフランジ111F、112Fをケーシングボルト120で締めつけることで強固に接合されている。下部ケーシング111と上部ケーシング112とを密着させることで、ケーシング110の内部が密閉されて、ケーシング110の内部を流通する液体が下部ケーシング111と上部ケーシング112との間から液体が漏れることが防止される。
ケーシング内部の液体が高圧となってもシール機能を確保するためには、分割ケーシングの合せ面の面圧を高める必要がある。このために、大型のケーシングボルトを使用して強い締結力で分割ケーシングのフランジを互いに締め付ける必要がある。
ケーシングボルトはフランジに一定間隔にて配置する必要があり複数個必要である。また、複数のケーシングボルトをフランジに締結する作業は、各ケーシングボルト同士の締め具合をみながら調整が必要な作業である。そのため、ケーシングボルトの数が増えるほど、フランジのケーシングボルト穴の加工精度と相まって締結作業は困難となり、熟練の技術者でなければ締結が難しくなる。
また、ケーシングボルトを大型化すると、そのような大型のケーシングボルトに対応して、合せ面を構成するフランジは、大面積を有し、かつケーシングボルトの強い締結力に耐え得る十分な肉厚(例えば、80〜100mm程度)を有するよう設計する必要がある。その結果、ケーシングが大型化し、重量化するという課題がある。更には、流体機械の構造上、このような大面積かつ肉厚の大きいフランジを設けることができない場合もある。
海水など腐食性の高い特殊な搬送液を用いるポンプでは、搬送液に接するケーシングに二相ステンレスなどの耐腐食性の高い高価な材料を用いる必要がある。この場合、フランジ部分はケーシングと一体で成型されるため、搬送液に接することのないフランジ部分にも高価な材料を使用することになりコスト高となる。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、分割ケーシングが合わさってケーシングが構成される流体機械であって、分割ケーシングにおいてそれらの合せ面を構成するフランジを大型化することなくケーシングの口割れを防ぐことを確保した流体機械を提供することを目的とする。
本発明の一態様の流体機械は、第1の分割ケーシングと第2の分割ケーシングとを備え、前記第1の分割ケーシングと前記第2の分割ケーシングとが合わさってケーシングが構成される流体機械であって、前記第1の分割ケーシングと前記第2の分割ケーシングとをそれぞれのフランジで合わせた状態で、前記第1の分割ケーシングのフランジと前記第2の分割ケーシングのフランジとを挟むクランプ部材を備えた構成を有している。
この構成により、クランプ部材が第1の分割ケーシングのフランジと第2の分割ケーシングのフランジとを挟むことで、第1の分割ケーシングと第2の分割ケーシングとをそれらのフランジで密着させて固定するので、フランジどうしをケーシングボルトで締結する必要がなく、フランジを小型化し、かつ薄肉化することができ、これにより流体機械を軽量化できる。また、ケーシングボルトを少なくすることで、ケーシングの取付作業を簡易にできる。さらに、クランプ部材によって分割ケーシングを固定するので、流体機械の内圧が上昇しても分割ケーシングが口割れしにくくなる。
上記の流体機械において、前記クランプ部材は、前記第1の分割ケーシングのフランジ及び前記第2の分割ケーシングのフランジに対してボルトで固定されていてよい。
この構成により、クランプ部材を第1の分割ケーシングのフランジ及び第2の分割ケーシングのフランジに確実に固定できる。なお、フランジを固定するためのボルトは、従来の流体機械においてフランジ同士を直接固定するためのケーシングボルトより本数を少なくしてもそれによってシール機能が損なわれることはない。
上記の流体機械は、回転軸と、前記回転軸に固定されて前記回転軸の回転により回転する羽根車とを備えたポンプであってよく、前記第1の分割ケーシング及び前記第2の分割ケーシングは、前記回転軸を境に分割されていてよい。
この構成により、ポンプのケーシングを分割して構成した場合において、ケーシング内の液体が高圧になったとしても、ケーシングを大型化、重量化することなく、分割ケーシング間のシール機能を確保できる。
上記の流体機械において、前記クランプ部材は、前記回転軸を境に分割されていてよい。
この構成により、ポンプの吸込側及び吐出側のいずれにおいても分割ケーシングのシーリングを行うことができる。
本発明によれば、クランプ部材が第1の分割ケーシングのフランジと第2の分割ケーシングのフランジとを挟むことで、第1の分割ケーシングと第2の分割ケーシングとをそれらのフランジで密着させて固定するので、フランジどうしをケーシングボルトで締結する必要がなく、フランジを小型化し、かつ薄肉化することができ、これにより流体機械を軽量化できる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。以下の実施の形態では、流体機械として横軸両吸込渦巻ポンプを説明するが、本発明は、ケーシングを分割して構成する流体機械であれば、液体ポンプに限らずに適用できる。
図1は、本発明の実施の形態の横軸両吸込渦巻ポンプ(以下、単に「ポンプ」という。)の分解斜視図であり、図2は図1の左側面図であり、図3は図1の正面図であり、図4は図2のA−A断面図であり、図5は図3のB−B断面図である。また、図6は、吐出側クランプ部材と吸込側クランプの平面図である。
図1〜図5に示すように、ポンプ1は、ポンプケーシング2内に回転軸3に固定した羽根車4を収容して構成されている。吸込ケーシング202は、1つの吸込口23から流入した流体が吸込ケーシング202の内部でボリュートケーシング201によって2つに分離された後に渦巻状に捲かれ、ボリュートケーシング201の両側に設けた流入口24、24(図4参照)からボリュートケーシング201内に流入し、羽根車4の回転の作用によって加圧された流体が吐出口25から吐出されるように構成されている。
ポンプケーシング2は、複数の分割ケーシングからなる。具体的には、ポンプケーシング2は、回転軸3より下側の下部ケーシング21と、回転軸3より上側の上部ケーシング22により構成される。即ち、ポンプケーシング2は回転軸3を境に水平に分割されて、上下の分割ケーシング(下部ケーシング21及び上部ケーシング22)に分割されている。下部ケーシング21及び上部ケーシング22は、本発明の分割ケーシングに相当する。
下部ケーシング21及び上部ケーシング22は、互いの合せ面にフランジを有している。具体的には、下部ケーシング21は、回転軸3よりも吸込側に形成された下部吸込側フランジ211Fと、回転軸3よりも吐出側に形成された下部吐出側フランジ212Fとを有しており、上部ケーシング22は、回転軸3よりも吸込側に形成された、下部吸込側フランジ211Fと合せられる上部吸込側フランジ221Fと、回転軸3よりも吐出側に形成された、下部吐出側フランジ212Fと合せられる222Fとを有している。
下部吸込側フランジ211F及び下部吐出側フランジ212Fは、それぞれ下部ケーシング21の上端の外周に沿って形成され、上部吸込側フランジ221F及び上部吐出側フランジ222Fは、それぞれ上部ケーシング22の下端の外周に沿って形成されている。また、下部吸込側フランジ211F及び上部吸込側フランジ221Fは、それぞれ下部ケーシング21の上端及び上部ケーシング22の下端から吸込側に向けて突出して形成されており、下部吐出側フランジ212F及び上部吐出側フランジ222Fは、それぞれ下部ケーシング21の上端及び上部ケーシング22の下端から吐出側に向けて突出して形成されている。下部ケーシング21と上部ケーシング22とは、互いのフランジ面で密着する。
下部吸込側フランジ211Fの両端部にはボルト孔211FHが形成され、下部吐出側フランジ212Fの両端部にはボルト孔212FHが形成され、上部吸込側フランジ221Fの両端部には、ボルト孔211FHに対応するボルト孔221FHが形成され、上部吐出側のフランジ222Fの両端部には、ボルト孔212FHに対応するボルト孔222FHが形成されている。
ポンプ1は、下部ケーシング21と上部ケーシング22とをそれぞれのフランジで合わせた状態で、下部ケーシング21のフランジと上部ケーシング22のフランジとを挟むクランプ部材を有している。具体的には、吸込側クランプ部材51は、互いに合せられた下部吸込側フランジ211Fと上部吸込側フランジ221Fとを挟み込み、吐出側クランプ部材52は、互いに合せられた下部吐出側フランジ212Fと上部吐出側フランジ222Fとを挟み込む。
吸込側クランプ部材51は、下部吸込側フランジ211Fを下側から支持し、上部吸込側フランジ221Fを上側から押さえ、かつ吸込側から嵌合されるように、断面がコの字形状に形成されている。吐出側クランプ部材52は、下部吐出側フランジ212Fを下側から支持し、上部吐出側フランジ222Fを上側から押さえ、かつ吐出側から嵌合されるように、断面がコの字形状に形成されている。
吸込側クランプ部材51には、その両端部に、ボルト孔211FH、221FHに対応するボルト孔51Hが形成されており、吐出側クランプ部材52にも、その両端部に、ボルト孔212FH、222FHに対応するボルト孔52Hが形成されている。
吸込側クランプ部材51が、互いに合せられた下部吸込側フランジ211Fと上部吸込側フランジ221Fに嵌合されると、ボルト孔51Hとボルト孔211FHとボルト孔221FHが一致する。このボルト孔51H、ボルト孔211FH、ボルト孔221FHに、クランプ部材固定ボルト511が螺合して、吸込側クランプ部材51がポンプケーシング2に固定される。また、吐出側クランプ部材52が、互いに合せられた下部吐出側フランジ212Fと上部吐出側フランジ222Fに嵌合されると、ボルト孔52Hとボルト孔212FHとボルト孔222FHが一致する。このボルト孔52H、ボルト孔212FH、ボルト孔222FHに、クランプ部材固定ボルト512が螺合して、吐出側クランプ部材52がポンプケーシング2に固定される。
吸込側クランプ部材51及び吐出側クランプ部材52は、繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Plastics)からなる。吸込側クランプ部材51及び吐出側クランプ部材52は、下部ケーシング21及び上部ケーシング22(のフランジ)と接する箇所で、下部ケーシング21及び上部ケーシング22に接着されていてもよいし、単に当接しているだけでもよい。
以上のように、本実施の形態のポンプ1では、下部ケーシング21と上部ケーシング22との合せ面をフランジとして、この下部ケーシング21のフランジと上部ケーシング22のフランジとをクランプ部材で挟むようにして、下部ケーシング21と上部ケーシング22とを固定してシールすることができる。
図7〜11の従来のポンプ100と比較すると、本実施の形態のポンプ1では、まず、フランジどうしを締結するためのケーシングボルトを設ける必要がない。即ち、従来のポンプ100では、図7に示すように、複数のケーシングボルトでフランジどうしを密着させていたが、本実施の形態のポンプ1では、各フランジの両端部にクランプ部材を固定するためのクランプ部材固定ボルトが設けられているのみである。これは、ポンプケーシング2内の内圧に耐えうるように下部ケーシング21と上部ケーシング22とをシールする役目は吸込側クランプ部材51及び吐出側クランプ部材52が担うので、従来の複数のケーシングボルトを設ける必要がなく、単に吸込側クランプ部材51が吸込側に外れないように、吸込側クランプ部材51をポンプケーシング2に対して固定するクランプ部材固定ボルト511を設ければよいからである。吐出側も同様に、従来のケーシングボルトは不要であり、フランジの両端部に、吐出側クランプ部材52が吐出側に外れないように吐出側クランプ部材52をポンプケーシング2に対して固定するクランプ部材固定ボルト521が設けられているのみである。
このように、ボルトの数が少なくなると、下部ケーシング21と上部ケーシング22とを取り付けてポンプケーシング2を形成するための取付作業を簡易にできる。
また、本実施の形態のポンプ1では、ポンプケーシング2内の内圧に耐え得るように下部ケーシング21と上部ケーシング22とをシールする役目を、それぞれのフランジを挟み込む吸込側クランプ部材51及び吐出側クランプ部材52が担うので、従来のポンプ100と比較して、フランジ自体を大型、肉厚に形成する必要がなく、下部ケーシング21及び上部ケーシング22のフランジを小型化、薄肉化することができる。よって、本実施の形態のポンプ1によれば、従来と比較して、ポンプケーシング2を軽量化できる。
また、このように、ポンプケーシング2を小型化できるので、ポンプケーシング2の材料(例えば、鋳鉄、鋳鋼、鋼鉄)を節約して、コストダウンを図ることができる。特に、ポンプケーシング2の材料として二相ステンレスを用いる場合には、二相ステンレスは高価であるので、フランジを小型化、薄肉化することで材料費を大幅に削減できる。
なお、上記の実施の形態では、吸込側クランプ部材51及び吐出側クランプ部材52にFRPを用いたが、吸込側クランプ部材51及び吐出側クランプ部材52の材料はこれに限られない。なお、吸込側クランプ部材51及び吐出側クランプ部材52の材料としては、引張強度が強く、軽量であるものが望ましい。
また、上記の実施の形態では、吸込側クランプ部材51及び吐出側クランプ部材52を、それぞれフランジ全体を挟み込むように形成したが、フランジの一部部分のみを挟み込むものであってよい。さらに、吸込側及び吐出側にそのようなクランプ部材を複数設けてもよい。即ち、クランプ部材が軸方向に分割されていてもよい。
また、下部吸込側フランジ211Fと上部吸込側フランジ221Fとの間、及び下部吐出側フランジ212Fと上部吐出側フランジ222Fとの間に、Oリング等の密封部材を設けてもよい。さらに、上記の実施の形態では、吸込側及び吐出側にそれぞれ2つずつボルト孔及びクランプ部材固定ボルトを設けたが、ボルト孔及びクランプ部材固定ボルトは吸込側及び吐出側の各々に1つずつであってもよい。さらに、吸込側クランプ部材51及び吐出側クランプ部材52は、ボルト以外の方法でポンプケーシング(のフランジ)に固定されてもよい。
本発明は、クランプ部材が第1の分割ケーシングのフランジと第2の分割ケーシングのフランジとを挟むことで、第1の分割ケーシングと第2の分割ケーシングとをそれらのフランジで密着させて固定するので、フランジのボルト孔を少なくすることができ、フランジを小型化し、かつ薄肉化することができ、これにより流体機械を軽量化できるという効果を有し、第1の分割ケーシングと第2の分割ケーシングとが互いに合わさってケーシングが構成される流体機械等として有用である。
1 横軸両吸込渦巻ポンプ(流体機械)
2 ポンプケーシング
21 下部ケーシング(分割ケーシング)
211F 下部吸込側フランジ
212F 下部吐出側フランジ
211FH、212FH ボルト孔
22 上部ケーシング(分割ケーシング)
221F 上部吸込側フランジ
222F 上部吐出側フランジ
221FH、222FH ボルト孔
23 吸込口
24 流入口
25 吐出口
3 回転軸
4 羽根車
51 吸込側クランプ部材
51H ボルト孔
511 クランプ部材固定ボルト
52 吐出側クランプ部材
52H ボルト孔
521 クランプ部材固定ボルト
2 ポンプケーシング
21 下部ケーシング(分割ケーシング)
211F 下部吸込側フランジ
212F 下部吐出側フランジ
211FH、212FH ボルト孔
22 上部ケーシング(分割ケーシング)
221F 上部吸込側フランジ
222F 上部吐出側フランジ
221FH、222FH ボルト孔
23 吸込口
24 流入口
25 吐出口
3 回転軸
4 羽根車
51 吸込側クランプ部材
51H ボルト孔
511 クランプ部材固定ボルト
52 吐出側クランプ部材
52H ボルト孔
521 クランプ部材固定ボルト
Claims (4)
- 第1の分割ケーシングと第2の分割ケーシングとを備え、前記第1の分割ケーシングと前記第2の分割ケーシングとが合わさってケーシングが構成される流体機械であって、
前記第1の分割ケーシングと前記第2の分割ケーシングとをそれぞれのフランジで合わせた状態で、前記第1の分割ケーシングのフランジと前記第2の分割ケーシングのフランジとを挟むクランプ部材を備えたことを特徴とする流体機械。 - 前記クランプ部材は、前記第1の分割ケーシングのフランジ及び前記第2の分割ケーシングのフランジに対してボルトで固定されていることを特徴とする請求項1に記載の流体機械。
- 前記流体機械は、回転軸と、前記回転軸に固定されて前記回転軸の回転により回転する羽根車とを備えたポンプであり、前記第1の分割ケーシング及び前記第2の分割ケーシングは、前記回転軸を境に分割されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の流体機械。
- 前記クランプ部材は、前記回転軸を境に分割されていることを特徴とする請求項3に記載の流体機械。
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JP2015131758A JP2017014984A (ja) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | 流体機械 |
PCT/JP2016/069452 WO2017002923A1 (ja) | 2015-06-30 | 2016-06-30 | 流体機械 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015131758A JP2017014984A (ja) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | 流体機械 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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- 2015-06-30 JP JP2015131758A patent/JP2017014984A/ja active Pending
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- 2016-06-30 WO PCT/JP2016/069452 patent/WO2017002923A1/ja active Application Filing
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Publication number | Publication date |
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WO2017002923A1 (ja) | 2017-01-05 |
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Legal Events
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A621 | Written request for application examination |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A02 | Decision of refusal |
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