JP2017201136A

JP2017201136A - ポンプ

Info

Publication number: JP2017201136A
Application number: JP2016092455A
Authority: JP
Inventors: 前田　毅; Tsuyoshi Maeda; 毅前田; 和也平本; Kazuya Hiramoto
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2017-11-09

Abstract

【課題】流路の急拡大による流れの損失の発生を防止することができるポンプを提供する。
【解決手段】吸込口及び吐出口を有するポンプケーシングと、ポンプケーシング内に配置される回転軸と、回転軸に固定されて多段に配置される複数の羽根車と、を備えるポンプであって、ポンプケーシングは、前記吐出口を有する吐出ケーシングを含み、ポンプは、さらに、複数の羽根車を介して吐出ケーシング内に送り出された流体の逆流を防止するように構成される逆止弁を備えており、逆止弁は、弁座と、弁座から最大限に離間する最大開弁位置と弁座に着座する閉弁位置との間で昇降可能な弁体と、を備えており、弁体は、回転軸の端部に向けて突出する突状部を備えており、突状部は、最大開弁位置において回転軸の端部の周面に重なるように構成されている、ポンプ。
【選択図】図２

Description

本発明は、ポンプに関し、特に、昇降式の逆止弁を備えるポンプに関する。

図７に、従来のポンプとしての多段ポンプの一例を示す。尚、図７の左半分は側面図で右半分は断面図で示されている。図７中、２１は水中モータ、２５は吸込口２２を有する吸込ケーシング、２３は回転軸２６に取り付けられた羽根車、２４は中間ケーシング、１１は吐出口１６を有する吐出ケーシングである。ポンプの運転時、水中モータ２１に連結されたポンプの回転軸２６の回転によって各羽根車２３が回転する。羽根車２３の回転により吸い込み口２２から吸い込まれた水が、中間ケーシング２４を通って吐出ケーシング１１内へ送り込まれる。

実用新案出願公開昭６２−１１７３６３

図８Ａ及び図８Ｂに、中間ケーシング２４から吐出ケーシング１１へ向かう流路周辺の構成を示す。図８Ａはポンプ運転時の状態を示し、図８Ｂは、ポンプ停止時の状態を示す。吐出ケーシング１１内には、弁棒１３及びコイルばね１５等により吐出ケーシング１１内で昇降可能に支持される弁体１４が配置されている。弁体１４は、例えば、鋳鉄または青銅鋳物等で形成されている。弁体１４は、中間ケーシング２４に取り付けられた、ゴム製のシート面を有する弁座１２と共に、ポンプ停止時に配管内にある水の落水を防止するための逆止弁を構成している。コイルばね１５は、吐出ケーシング１１の内壁面と弁体１４の間に配置され、弁座１２に向けて弁体１４を付勢している。

ポンプの運転が開始されると、羽根車２３の回転によって吸い込まれた水は、中間ケーシング２４内をガイドベーン２７に沿って圧力を回復しながら上昇して行く。吸い込まれた水の圧力によって弁体１４は、コイルばね１５の付勢力に抗して弁座１２から離間する。これにより逆止弁が開く。弁体１４は、弁棒１３によって案内されながら、図８Ａに示す所定の最大開弁位置まで吐出ケーシング１１内を上昇することができる。逆止弁の全開後は、水の衝突エネルギーにより開弁状態が維持される。

図８Ａに示すように、弁体１４が最大開弁位置にあるとき、弁体１４の手前には大きな空間（図中の領域Ａ）が形成されている。従って、水の流路が急拡大され、これにより、水の流れの剥離や渦の発生等、流れの諸損失が生じる。

一方、ポンプが停止されると、図８Ｂに示すように、コイルばね１５の作用によって弁体１４が弁座１２に着座するが、このとき、水に含まれる砂等の異物が、回転軸２６の端部と中間ケーシング２４に固定された軸受２８との間の空間（図中の領域Ｂ）に侵入するおそれがある。回転軸２６と軸受２８との間の空間に異物が侵入すると、軸受２８が損傷する。また、異物により回転軸２６の回転が妨げられるので、ポンプ効率が低下する。

本発明の一実施形態は、上記問題点のうち少なくとも１つを解決することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、吸込口及び吐出口を有するポンプケーシングと、ポンプケーシング内に配置される回転軸と、回転軸に固定されて多段に配置される複数の羽根車と、を備えるポンプであって、ポンプケーシングは、吐出口を有する吐出ケーシングを含み、ポンプは、さらに、複数の羽根車を介して吐出ケーシング内に送り出された流体の逆流を防止するように構成される逆止弁を備えており、逆止弁は、弁座と、弁座から最大限に離間する最大開弁位置と弁座に着座する閉弁位置との間で昇降可能な弁体と、を備えており、弁体は、回転軸の端部に向けて突出する突状部を備えており、突状部は、最大開弁位置において回転軸の端部の周面に重なるように構成されている、ポンプが提供される。この構成によれば、弁体が最大開弁位置にある時でも、突状部の存在によって流路の急拡大を防止することができる。従って、ポンプの運転時における流れの損失の発生を防止することができる。

本発明の一実施形態によれば、突状部は、回転軸の端部に向けて開口し且つ回転軸の端部の外径よりも大きい内径を有する中空部を備えており、中空部が回転軸の端部の外周面に重なるように構成されている。この構成によれば、弁体が最大開弁位置にある時でも、突状部の存在によって流路の急拡大を防止することができる。従って、ポンプの運転時における流れの損失の発生を防止することができる。また、ポンプの停止時、閉弁位置にある弁体の突状部が回転軸の端部の外周面に重なるので、回転軸と軸受の間に異物が侵入することを防止することができる。従って、異物侵入による軸受損傷及び／またはポンプ効率低下のおそれがない。

本発明の一実施形態によれば、回転軸の端部は、突状部に向けて開口し且つ突状部の外径より大きい内径を有する凹部を備えており、突状部が凹部の内周面に重なるように構成されている。この構成によれば、弁体が最大開弁位置にある時でも、突状部の存在によって流路の急拡大を防止することができる。従って、ポンプの運転時における流れの損失の発生を防止することができる。

本発明の一実施形態によれば、回転軸の端部は、径方向外側に拡大された拡大部を備えており、凹部は、拡大部に形成されている。この構成によれば、弁体が最大開弁位置にある時でも、突状部の存在によって流路の急拡大を防止することができる。従って、ポンプの運転時における流れの損失の発生を防止することができる。また、ポンプの停止時、回転軸の端部の拡大部によって、回転軸と軸受の間に異物が侵入することを防止することができる。従って、異物侵入による軸受損傷及び／またはポンプ効率低下のおそれがない。

本発明の一実施形態によれば、回転軸の端部に環状部材が取り付けられており、突状部は、環状部材の内周面と回転軸の端面とにより画定される凹部の内周面に重なるように構成されている。この構成によれば、弁体が最大開弁位置にある時でも、突状部の存在によって流路の急拡大を防止することができる。従って、ポンプの運転時における流れの損失の発生を防止することができる。また、ポンプの停止時、回転軸の端部に取り付けられた環状部材によって、回転軸と軸受の間に異物が侵入することを防止することができる。従って、異物侵入による軸受損傷及び／またはポンプ効率低下のおそれがない。

本発明の一実施形態によれば、ポンプは、弁体に固定され弁体を昇降可能に支持する弁棒を備える。この構成によれば、回転中の回転軸に対して弁体を安定して昇降させることができる。

本発明の一実施形態によれば、ポンプは、回転軸に連結されるモータをさらに備える。

本発明の一実施形態によれば、流路の急拡大による流れの損失の発生を防止することができるポンプを提供することができる。また、本発明の一実施形態によれば、異物侵入による軸受損傷及び／またはポンプ効率低下のおそれがないポンプを提供することができる。

本発明の第一実施形態によるポンプの一例を示す概略図である。本発明の第一実施形態において使用される逆止弁の弁体を示す断面図である。図２の弁体の作用の一例を示す図である。図２の弁体の作用の一例を示す図である。本発明の第二実施形態を示す図である。本発明の第三実施形態を示す図である。本発明の第四実施形態を示す図である。従来のポンプの一例を示す図である。従来のポンプに使用される逆止弁の弁体を示す図である。従来のポンプに使用される逆止弁の弁体を示す図である。

以下、図１〜図６を参照して、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の第一実施形態によるポンプの一例を示す図である。図１の実施形態では、図７に示す従来例と比較して、吐出ケーシング１１内に配置される逆止弁の弁体の構成のみが異なっている。図２は、本発明の一実施形態において使用される逆止弁の弁体４４の構成を示す断面図である。その他の構成は、図７〜図８Ｂに示す従来例と同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

弁体４４は、従来の弁体１４と同様に、中間ケーシング２４に取り付けられた弁座１２と共に、ポンプ停止時に配管内にある水の落水を防止するための逆止弁を構成している。また、従来の弁体１４と同様に、弁体４４は、鋳鉄または青銅鋳物等で形成されることができる。弁体４４は、弁座１２に当接可能な当接面を含む、概ね椀状に形成された環状部５０と、環状部５０の略中央から回転軸２６の端部に向けて突出する突状部５１と、を備えている。図２中、５２は、弁体４４の昇降を支持するコイルばね１５の一端を受け入れるばね受け溝である。コイルばね１５の他端は、吐出ケーシング１１の内壁面に形成された環状段部に配置される。また、図２中、５３は、弁体４４を支持する弁棒４３の一端が固定される凹部である。尚、弁棒４３と弁体４４とは一体であってもよい。また、環状部５０の外周端部は、吐出ケーシング１１の内壁面に当接可能な端面を形成するように、弁体４４の内側に屈曲されている。

弁体４４は、弁座１２から最大限に離間する最大開弁位置と弁座１２に着座する閉弁位置との間で昇降可能である。突状部５１は、弁体４４の最大開弁位置及び閉弁位置において回転軸２６の端部の周面に重なるように構成されている。換言すれば、突状部５１は、弁体４４の最大開弁位置及び閉弁位置において回転軸２６の端部の周面に重なるのに十分な軸方向（図の上下方向）長さを有している。尚、ここで「回転軸２６の端部」とは、回転軸２６の部分であって、吐出ケーシング１１に最も近い位置に配置される軸受２８より上方の部分を意味する。

本実施形態では、突状部５１は円筒状である。具体的には、突状部５１は、回転軸２６の端部に向けて開口し且つ回転軸２６の端部の外径よりも大きい内径を有する中空部５５を備えている。中空部５５は、回転軸２６の端部の周面に重なることができる。換言すれば、中空部５５の内周面が回転軸２６の端部の外周面に重なるように構成されている。尚
、本実施形態では、中空部５５の空洞５６が、環状部５０の底面（換言すれば、弁座１２側の面）を越えて弁体４４の内側に向けて延びているが、空洞５６の軸方向長さは図示の例に限られない。また、中空部５５の内周面の全体が回転軸２６の端部の外周面に重なる必要はない。弁体４４の最大開弁位置において、中空部５５の内周面の少なくとも一部が回転軸２６の端部の外周面の少なくとも一部に重なることができればよい。

図３Ａ及び図３Ｂは、弁体４４の作用の一例を示す図である。図３Ａはポンプ運転時の状態を示し、図３Ｂは、ポンプ停止時の状態を示す。

ポンプ運転時、弁体４４は最大開弁位置にあるが、このとき、図３Ａに示すように、弁体４４の突状部５１が回転軸２６の端部の外周面に重なる。従って、図８Ａに示す領域Ａのような大きな空間が、弁体４４の手前で形成されることが無い。従って、流路の急拡大による水の流れの剥離や渦の発生等、流れの諸損失の発生を防止することができる。

また、ポンプ停止時には、弁体４４が閉弁位置まで下降するので、図３Ｂに示すように、弁体４４の突状部５１を、軸受２８に近い位置（好ましくは、突状部５１の先端と軸受２８との間の距離が０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ〜２ｍｍとなる位置）で回転軸２６の端部の外周面に重ねることができる（この場合、回転軸２６の端部の軸方向長さは、最大開弁位置から閉弁位置までの弁体４４の移動距離と実質的に等しいことが好ましい）ので、回転軸２６の端部と軸受２８との間の空間に異物が侵入するおそれを低減することができる。従って、異物による軸受２８の損傷を防止することができる。また、異物によって回転軸２６の回転が妨げられることが無いので、ポンプ効率の低下を防止することができる。

図４〜図６に本発明の第二〜第四実施形態を示す。第二〜第四実施形態では、上記第一実施形態と異なる部分のみを説明し、その他の部分については詳しい説明を省略する。

図４に示す第二実施形態では、弁体７４が環状部７５の略中央から回転軸１００の端部に向けて突出する突状部７６を備えている点は、図２の弁体４４と同様であるが、突状部７６が中空部を有しない（すなわち、中実である）点が弁体４４と異なっている。また、図４の例では、回転軸１００の端部が、突状部７６に向けて開口し且つ突状部７６の外径より大きい内径を有する凹部７７を備えている。第二実施形態では、弁体７４の突状部７６が、凹部７７の内周面に重なるように構成されている。

図４は、ポンプ運転時、すなわち、弁体７４が最大開弁位置にある状態を示している。従って、第一実施形態と同様に、突状部７６の存在によって、図８Ａに示す領域Ａのような大きな空間が、弁体７４の手前で形成されることが無い。従って、流路の急拡大による水の流れの剥離や渦の発生等、流れの諸損失の発生を防止することができる。

図５に示す第三実施形態では、弁体８４が環状部８５の略中央から回転軸１０１の端部に向けて突出する中実の突状部８６を備えている点は、図４の弁体７４と同様である。また、回転軸１０１の端部が、突状部８６に向けて開口し且つ突状部８６の外径より大きい内径を有する凹部８７を備えている点も、図４と同様である。しかし、本例では、回転軸１０１の端部は、径方向（図の左右方向）外側に拡大された拡大部８８を備えており、拡大部８８に凹部８７が形成されている。こうして、弁体８４の突状部８６が、凹部８７の内周面に重なるように構成されている。

図５は、ポンプ運転時、すなわち、弁体８４が最大開弁位置にある状態を示している。従って、上記実施形態と同様に、突状部８６の存在によって、図８Ａに示す領域Ａのような大きな空間が、弁体８４の手前で形成されることが無い。従って、流路の急拡大による
水の流れの剥離や渦の発生等、流れの諸損失の発生を防止することができる。

さらに第三実施形態では、ポンプの停止時、回転軸１０１の端部の拡大部８８によって、回転軸１０１の端部と軸受２８の間に異物が侵入することを防止することができる。従って、異物侵入による軸受損傷及び／またはポンプ効率低下のおそれがない。

図６に示す第四実施形態では、弁体９４が環状部９５の略中央から回転軸１０２の端部に向けて突出する中実の突状部９６を備えている点は、図４および図５の弁体７４、８４と同様である。しかし、図４、図５の例とは異なり、突状部９６は、回転軸１０２の端部に取り付けられた環状部材９８の内周面と回転軸１０２の端面とにより画定される凹部９７の内周面と重なるように構成されている。

図６は、ポンプ運転時、すなわち、弁体９４が最大開弁位置にある状態を示している。従って、上記実施形態と同様に、突状部９６の存在によって、図８Ａに示す領域Ａのような大きな空間が、弁体９４の手前で形成されることが無い。従って、流路の急拡大による水の流れの剥離や渦の発生等、流れの諸損失の発生を防止することができる。

さらに第四実施形態では、ポンプの停止時、環状部材９８によって、回転軸１０２の端部と軸受２８の間に異物が侵入することを防止することができる。従って、異物侵入による軸受損傷及び／またはポンプ効率低下のおそれがない。

本発明は、昇降式の逆止弁を備えるポンプに広く適用することができる。

Ａ…領域
Ｂ…領域
１１…吐出ケーシング
１２…弁座
１３…弁棒
１４…弁体
１６…吐出口
２１…水中モータ
２２…吸込口
２３…羽根車
２４…中間ケーシング
２６…回転軸
２７…ガイドベーン
４３…弁棒
４４…弁体
５０…環状部
５１…突状部
５５…中空部
５６…空洞
７４…弁体
７５…環状部
７６…突状部
７７…凹部
８４…弁体
８５…環状部
８６…突状部
８７…凹部
８８…拡大部
９４…弁体
９５…環状部
９６…突状部
９７…凹部
９８…環状部材
１００…回転軸
１０１…回転軸
１０２…回転軸

Claims

吸込口及び吐出口を有するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシング内に配置される回転軸と、
前記回転軸に固定されて多段に配置される複数の羽根車と、を備えるポンプであって、
前記ポンプケーシングは、前記吐出口を有する吐出ケーシングを含み、
前記ポンプは、さらに、
前記複数の羽根車を介して前記吐出ケーシング内に送り出された流体の逆流を防止するように構成される逆止弁を備えており、
前記逆止弁は、弁座と、前記弁座から最大限に離間する最大開弁位置と前記弁座に着座する閉弁位置との間で昇降可能な弁体と、を備えており、
前記弁体は、前記回転軸の端部に向けて突出する突状部を備えており、
前記突状部は、前記最大開弁位置において前記回転軸の端部の周面に重なるように構成されている、ポンプ。
前記突状部は、前記回転軸の端部に向けて開口し且つ前記回転軸の端部の外径よりも大きい内径を有する中空部を備えており、前記中空部が前記回転軸の端部の外周面に重なるように構成されている、請求項１に記載のポンプ。
前記回転軸の端部は、前記突状部に向けて開口し且つ前記突状部の外径より大きい内径を有する凹部を備えており、前記突状部が前記凹部の内周面に重なるように構成されている、請求項１に記載のポンプ。
前記回転軸の端部は、径方向外側に拡大された拡大部を備えており、前記凹部は、前記拡大部に形成されている、請求項３に記載のポンプ。
前記回転軸の端部に環状部材が取り付けられており、前記突状部は、前記環状部材の内周面と前記回転軸の端面とにより画定される凹部の内周面に重なるように構成されている、請求項１に記載のポンプ。
前記弁体に固定され前記弁体を昇降可能に支持する弁棒を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のポンプ。
前記回転軸に連結されるモータをさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のポンプ。