JP2020012392A - オイルリフターの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小ロット生産に適したオイルリフター２５の製造方法を提供する【解決手段】オイル室に挿通される回転軸を軸封する軸封部材の外周を囲繞するように配設されており、筒状の本体２６と、本体２６の内周面に取付けられ、回転軸の回転方向に対して上り勾配で傾斜しているオイル案内部材２９とを有するオイルリフター２５の製造方法であって、オイル案内部材２９の外周側に設けられた突片４５を、本体２６の内側から、本体２６に形成された貫通孔４６に挿入し、突片４５を本体２６の外側から本体２６に溶接接合することによって、オイル案内部材２９を本体２６の内周面に取付けるオイル案内部材取付工程を有する。【選択図】図１１

Description

本発明は、ポンプ装置のオイル室内において、回転軸を軸封する軸封部材の外周を囲繞するように配設されるオイルリフターの製造方法に関する。

従来、この種のオイルリフターとしては、例えば図１８，図１９に示すように、水中ポンプのオイル室１０１を上下方向に挿通するポンプ軸１０２の軸封部材１０３の外周を囲繞するように配設されたオイルリフター１０４がある。

オイルリフター１０４は、円筒状の本体１０５と、オイル室１０１内のオイル１０６を本体１０５内に流入させるオイル流入部１０７と、本体１０５の内周面に設けられたオイル案内部材１０８とを有している。

オイル流入部１０７は本体１０５の下端部に形成された開口溝である。また、オイル案内部材１０８は、ポンプ軸１０２の回転方向に対して上り勾配で傾斜し、オイル流入部１０７から本体１０５内に流入したオイル１０６を上方へ導くためのものである。

これによると、ポンプ軸１０２の回転に伴って軸封部材１０３の一部が回転し、オイルリフター１０４の本体１０５内のオイル１０６がポンプ軸１０２の回転方向に旋回しながらオイル案内部材１０８の傾斜面に沿って押し上げられ、オイル室１０１内のオイル１０６がオイルリフター１０４の外部からオイル流入部１０７を通って本体１０５内に流入するとともに、本体１０５内のオイル１０６がオイル吐出部１０９からオイルリフター１０４の外部に吐出される。これにより軸封部材１０３が潤滑および冷却される。

尚、上記のようなオイルリフターを備えた水中ポンプは例えば下記特許文献１に記載されている。

実登３０４５３１６

上記のようなオイルリフター１０４は、通常、樹脂製であり、金型を用いて、多数のオイルリフター１０４が樹脂成型されている。しかしながら、金型のコストが高く、このため、小ロット生産には不向きであるといった問題がある。

本発明は、小ロット生産に適したオイルリフターの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、立設された回転軸を備えたポンプ装置のオイル室内において、オイル室に挿通される回転軸を軸封する軸封部材の外周を囲繞するように配設されており、
筒状の本体と、
本体の内周面に取付けられ、回転軸の回転方向に対して上り勾配で傾斜しているオイル案内部材とを有するオイルリフターの製造方法であって、
オイル案内部材の外周側に設けられた突片を、本体の内側から、本体に形成された貫通孔に挿入し、
突片を本体の外側から本体に溶接接合することによって、オイル案内部材を本体の内周面に取付けるオイル案内部材取付工程を有するものである。

これによると、オイル案内部材取付工程において、オイル案内部材の突片を筒状の本体の内側から貫通孔に挿入し、その後、突片を本体の外側から本体に溶接接合する。これにより、オイル案内部材が本体の内周面に取付けられ、高価な金型を使わずにオイルリフターを製造することができるため、小ロット生産に適している。

また、オイル案内部材が歪んだり、オイル案内部材と本体の内面との間に隙間が生じるのを、防止することができる。

本第２発明におけるオイルリフターの製造方法は、突片をオイル案内部材に複数設け、其々の突片に対応する複数の貫通孔を本体に形成し、
オイル案内部材取付工程において、本体の内側から其々の突片を其々の貫通孔に挿入するものである。

これによると、オイル案内部材取付工程において、オイル案内部材が歪んだり、オイル案内部材と本体の内面との間に隙間が生じるのを、防止することができる。

本第３発明におけるオイルリフターの製造方法は、突片は本体の外面よりも外側へはみ出る溶かし代を有し、
オイル案内部材取付工程において、溶かし代と本体とを溶接するものである。

これによると、溶かし代と本体とを溶接することにより、溶かし代が溶けて、オイル案内部材が本体の内周面に強固に取り付けられる。

本第４発明におけるオイルリフターの製造方法は、オイル流入部を有するフランジを本体の下端に接合するフランジ接合工程を有し、
フランジ接合工程において、オイル流入部が回転軸の回転方向に対してオイル案内部材の裏側に配設される所定位置で、フランジを本体の下端に接合するものである。

これによると、オイル流入部が回転軸の回転方向に対してオイル案内部材の裏側に配設される。オイルリフターの本体内のオイルは、回転軸の回転によって旋回しながら、オイル流入部よりも回転軸の回転方向の上流側に位置するオイル案内部材にぶつかり、オイル案内部材に沿って上昇する。

このため、オイルリフターの本体内のオイルがオイル流入部から外部へ逆流するのを防止することができ、オイル室内のオイルがオイルリフターのオイル流入部から本体内に確実且つ円滑に流れ込む。

本第５発明におけるオイルリフターの製造方法は、フランジ接合工程において、オイル流入部がオイル案内部材の裏側に配設されるように、位置決め手段でフランジと本体とを周方向において所定位置に位置決めするものである。

これによると、位置決め手段でフランジと本体とを所定位置に位置決めし、この状態でフランジを本体の下端に接合することにより、オイル流入部をオイル案内部材の裏側に容易且つ正しく配設することができる。

以上のように本発明によると、高価な金型を使わずにオイルリフターを製造することができるため、小ロット生産に適している。また、オイル案内部材が歪んだり、オイル案内部材と本体の内面との間に隙間が生じるのを、防止することができる。

本発明の第１の実施の形態における水中ポンプの図である。 同、水中ポンプの軸封部分の拡大断面図である。 同、水中ポンプ内に設けられるオイルリフターの斜視図である。 同、オイルリフターの平面図である。 同、オイルリフターの断面図である。 同、オイルリフターの一部拡大断面図である。 同、オイルリフターの製造方法のフランジ接合工程を説明する図であり、オイルリフターの本体と下部フランジとが分離した状態を示す。 同、オイルリフターの製造方法のフランジ接合工程を説明する図であり、オイルリフターの本体と下部フランジとを接合した状態を示す。 同、オイルリフターの製造方法のオイル案内部材取付工程を説明する図であり、オイルリフターの本体とオイル案内部材とが分離した状態を示す。 同、オイルリフターの製造方法のオイル案内部材取付工程を説明する図であり、オイルリフターの本体の貫通孔にオイル案内部材の突片を挿入した状態を示す。 同、オイルリフターの製造方法のオイル案内部材取付工程を説明する図であり、オイルリフターの本体とオイル案内部材の突片とを溶接した状態を示す。 本発明の第２の実施の形態におけるオイルリフターの製造方法のフランジ接合工程を説明する図であり、オイルリフターの本体と下部フランジとが分離した状態を示す。 同、オイルリフターの製造方法のフランジ接合工程を説明する図であり、オイルリフターの本体と下部フランジとを接合した状態を示す。 同、オイルリフターの製造方法のオイル案内部材取付工程においてオイル案内部材を取り付けたオイルリフターの一部拡大底面図である。 本発明の第３の実施の形態におけるオイルリフターの製造方法のオイル案内部材取付工程を説明する図であり、オイルリフターの本体とオイル案内部材とが分離した状態を示す。 同、オイルリフターの製造方法のオイル案内部材取付工程を説明する図であり、オイルリフターの本体の貫通孔にオイル案内部材の突片を挿入した状態を示す。 同、オイルリフターの製造方法のオイル案内部材取付工程を説明する図であり、オイルリフターの本体とオイル案内部材の突片とを溶接した状態を示す。 従来の水中ポンプの軸封部分の拡大断面図である。 同、水中ポンプの軸封部分に設けられるオイルリフターの斜視図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１，図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る水中ポンプ１（ポンプ装置の一例）は、上下方向に立設された回転軸２を有し、この回転軸２に沿って動力室３とオイル室４とポンプ室５とがこの順序で上から下に配設されている。

回転軸２の下端には羽根車７が取り付けられ、羽根車７はポンプ室５内に収容されている。ポンプ室５には吸込口８と吐出口９とが設けられている。動力室３内には、回転軸２を回転駆動させるモータ１０等が収容されている。

回転軸２は、動力室３内からオイル室４内に挿通されてポンプ室５内に達している。オイル室４内には、回転軸２を軸封する軸封部材１４が設けられている。

軸封部材１４は、回転軸２に外嵌されたメカニカルシールであり、上部の固定環１５、上部の回転環１６、下部の固定環１７、下部の回転環１８、およびコイルばね１９等を有している。

上部の固定環１５は、回転軸２と分離され、オイル室４の天井部２１に固定されている。また、下部の固定環１７は、回転軸２と分離され、オイル室４の底部２２に固定されている。

上部の回転環１６は、回転軸２と一体に回転可能であり、コイルばね１９の付勢力によって下方から上部の固定環１５に押圧され、上部の固定環１５に対して周方向に摺動自在である。同様に、下部の回転環１８は、回転軸２と一体に回転可能であり、コイルばね１９の付勢力によって上方から下部の固定環１７に押圧され、下部の固定環１７に対して周方向に摺動自在である。

オイル室４内には、軸封部材１４の外周を囲繞するオイルリフター２５が設けられている。

図２〜図６に示すように、オイルリフター２５は、金属製（例えばステンレス製等）であり、上下両端が開口した円筒状の本体２６と、本体２６の下端から外方へ円環状に張り出した下部フランジ２７と、下部フランジ２７に形成された複数のオイル流入部２８と、オイル流入部２８から本体２６内に流入したオイル３４を上方へ導くオイル案内部材２９（ガイドベーン）とを有している。

本体２６内には回転軸２が挿通されている。

図７に示すように、オイル流入部２８は、下部フランジ２７の内周側から切り欠かれた切欠部であり、周方向Ａにおいて所定角度ごとに複数箇所（例えば１２０°ごとに３箇所）に形成されている。図５，図６に示すように、径方向Ｃにおけるオイル流入部２８の内周端は、本体２６の下端を内外に連通させる流入口３１として開口している。

オイル案内部材２９は、本体２６の内周面に取付けられた板状の部材であり、回転軸２の回転方向Ｄに対して上り勾配で傾斜しており、周方向Ａにおいて所定角度ごとに複数箇所（例えば１２０°ごとに３箇所）に設けられている。

尚、図３〜図５に示すように、オイル流入部２８は、回転軸２の回転方向Ｄに対して、オイル案内部材２９の裏側（背後側）の近傍に配設されている。

下部フランジ２７には、上下方向に貫通する複数の取付孔３２が形成されている。図２に示すように、複数本のねじ３３を取付孔３２に挿通してオイル室４内の底部２２に螺合することにより、下部フランジ２７がオイル室４内の底部２２に接合され、オイルリフター２５がオイル室４内の底部２２に固定される。

また、オイルリフター２５の本体２６の上端とオイル室４の天井部２１との間には、本体２６内のオイル３４を本体２６の上端から外部へ吐出するオイル吐出部３５が形成されている。

以下、上記構成における作用を説明する。

水中ポンプ１を駆動すると、回転軸２の回転により羽根車７が回転し、水が吸込口８から吸い込まれて吐出口９から吐出される。

この際、軸封部材１４の上部および下部の回転環１６，１８とコイルばね１９とが回転軸２と共に回転し、オイルリフター２５の本体２６内のオイル３４が、回転軸２の回転方向Ｄに旋回しながらオイル案内部材２９に沿って上昇し、その後、本体２６内からオイル吐出部３５を通ってオイルリフター２５の外部へ吐出される。また、オイル室４内のオイル３４が、オイルリフター２５の外部から下部フランジ２７のオイル流入部２８に流入し、流入口３１を通って本体２６内に流入する。これにより、オイル室４内のオイル３４がオイルリフター２５の内外を循環し、軸封部材１４がオイル３４によって潤滑および冷却される。

尚、図３，図５に示すように、オイル流入部２８が回転軸２の回転方向Ｄに対してオイル案内部材２９の裏側（背後側）に配設されているため、本体２６内のオイルは、回転軸２の回転方向Ｄに旋回しながら、オイル流入部２８よりも上記回転方向Ｄの上流側に位置するオイル案内部材２９にぶつかり、オイル案内部材２９に沿って上昇する。

これにより、本体２６内のオイルが流入口３１を通ってオイル流入部２８から外部へ逆流するのを防止することができ、オイル室４内のオイルがオイル流入部２８から本体２６内に確実且つ円滑に流れ込む。

次に、オイルリフター２５の製造方法について説明する。

図９に示すように、組立前の単品の状態で、オイル案内部材２９の外周側に複数個（例えば３個）の突片４５を形成する。また、図７〜図９に示すように、本体２６は薄い平板を円筒形に曲げ加工したものである。本体２６に、複数個（例えば３個）の貫通孔４６を１組として、複数組の貫通孔４６を周方向Ａにおいて所定角度ごとに複数箇所（例えば１２０°ごとに３箇所）に形成する。

尚、単品の本体２６やオイル案内部材２９については、３Ｄモデリングを作成し、これに基づいてレーザーカット加工をして製作する。

その後、フランジ接合工程において、図７，図８に示すように、オイル流入部２８が回転軸２の回転方向Ｄに対してオイル案内部材２９の裏側（背後側）に配設される所定位置（図３〜図５参照）で、下部フランジ２７を本体２６の下端に接合する。この際、本体２６の内周側から、本体２６の下端と下部フランジ２７とを複数箇所において点溶接Ｓ（図５参照）することにより、本体２６と下部フランジ２７とが接合される。

その後、オイル案内部材取付工程において、図９，図１０に示すように、オイル案内部材２９の其々の突片４５を、本体２６の内側から、本体２６の其々の貫通孔４６に挿入する。この際、各々の突片４５は、先端部に、本体２６の外周面よりも外側へはみ出る溶かし代４５ａを有している。

次に、図１１に示すように、本体２６の外側から、突片４５の溶かし代４５ａと本体２６とをＴＩＧ溶接Ｗする。これにより、溶かし代４５ａが溶融して潰れ、オイル案内部材２９が本体２６の内周面に強固に取付けられる。

上記のような製造方法によると、高価な金型を使わずにオイルリフター２５を製造することができるため、小ロット生産に適している。また、オイル案内部材２９の歪みを防止することができる。

さらに、上記のようなオイル案内部材取付工程において、図１１に示すように、本体２６の外側から、突片４５の溶かし代４５ａと本体２６とをＴＩＧ溶接Ｗしている際、溶かし代４５ａが溶融することにより、突片４５が本体２６の内側から外側の方向Ｂへ引っ張られるため、オイル案内部材２９が本体２６の内周面に密着し、オイル案内部材２９と本体２６の内周面との間に隙間が生じるのを防止することができる。

上記第１の実施の形態では、図９に示すように、オイル案内部材２９に３個の突片４５を形成しているが、３個に限定されるものではなく、３個以外の複数個でもよい。また、本体２６の貫通孔４６の個数も突片４５の個数に応じて増減すればよい。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、図１２に示すように、オイルリフター２５の本体２６の下端に、下方へ突出した位置決め用凸部５１（位置決め手段の一例）が形成されている。また、下部フランジ２７の内周縁部には、位置決め用凹部５２（位置決め手段の一例）が形成されている。

これによると、オイルリフター２５の製造方法のフランジ接合工程において、図１２，図１３に示すように、位置決め用凸部５１を上方から位置決め用凹部５２に嵌め込むことにより、本体２６と下部フランジ２７とを周方向Ａにおいて所定位置Ｐに位置決めすることができる。このように位置決めした状態で、下部フランジ２７を本体２６の下端に接合することにより、その後のオイル案内部材取付工程において、図３，図５，図１４に示すように、オイル流入部２８を回転軸２の回転方向Ｄに対してオイル案内部材２９の裏側（背後側）に容易且つ正しく配設することができる。

上記第２の実施の形態では、オイルリフター２５の本体２６の下端に位置決め用凸部５１を形成し、下部フランジ２７の内周縁部に位置決め用凹部５２を形成しているが、位置決め用凹部５２をオイルリフター２５の本体２６の下端に形成し、上方へ突出した位置決め用凸部５１を下部フランジ２７の内周縁部に形成してもよい。
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、図１５に示すように、組立前の単品の状態で、オイル案内部材２９の外周側に１個の突片４５を形成する。また、本体２６に、貫通孔４６を１個ずつ周方向Ａにおいて所定角度ごとに複数箇所（例えば１２０°ごとに３箇所）に形成する。尚、貫通孔４６は上下に長い長孔である。

その後、図１６に示すように、オイル案内部材取付工程において、オイル案内部材２９の突片４５を、本体２６の内側から、本体２６の貫通孔４６に挿入する。次に、図１７に示すように、本体２６の外側から、突片４５の溶かし代４５ａと本体２６とをＴＩＧ溶接Ｗする。これにより、溶かし代４５ａが溶融して潰れ、オイル案内部材２９が本体２６の内周面に強固に取付けられる。

上記各実施の形態では、図４に示すように、オイル流入部２８とオイル案内部材２９とをそれぞれ１２０°ごとに３箇所に配置しているが、これらの配置角度や配置箇所の数に限定されるものではなく、例えば１箇所のみの配置や３箇所以外の複数箇所に配置してもよい。

上記各実施の形態では、図１に示すように、ポンプ装置の一例として水中ポンプ１を挙げたが、水中ポンプ１以外のポンプであってもよい。

上記各実施の形態では、図３に示すように、オイルリフター２５の本体部２６を円筒形状にしているが、円筒形状に限定されるものではなく、例えば多角形の角筒形状にしてもよい。

上記各実施の形態では、オイルリフター２５の本体２６と下部フランジ２７とオイル案内部材２９とをステンレス等の金属で個別に製作し、これらの部品同士を溶接してオイルリフター２５を組み立てているが、本体２６と下部フランジ２７とオイル案内部材２９とを個別に樹脂で製作し、これらの部品同士を熱溶着してオイルリフター２５を組み立ててもよい。

１ 水中ポンプ（ポンプ装置）
２ 回転軸
３ 動力室
４ オイル室
５ ポンプ室
１４ 軸封部材
２５ オイルリフター
２６ 本体
２７ 下部フランジ
２８ オイル流入部
２９ オイル案内部材
４５ 突片
４５ａ 溶かし代
４６ 貫通孔
５１ 位置決め用凸部（位置決め手段）
５２ 位置決め用凹部（位置決め手段）
Ａ 周方向
Ｄ 回転軸の回転方向
Ｐ 所定位置

Claims (5)

1. 立設された回転軸を備えたポンプ装置のオイル室内において、オイル室に挿通される回転軸を軸封する軸封部材の外周を囲繞するように配設されており、
   筒状の本体と、
   本体の内周面に取付けられ、回転軸の回転方向に対して上り勾配で傾斜しているオイル案内部材とを有するオイルリフターの製造方法であって、
   オイル案内部材の外周側に設けられた突片を、本体の内側から、本体に形成された貫通孔に挿入し、
   突片を本体の外側から本体に溶接接合することによって、オイル案内部材を本体の内周面に取付けるオイル案内部材取付工程を有することを特徴とするオイルリフターの製造方法。
2. 突片をオイル案内部材に複数設け、其々の突片に対応する複数の貫通孔を本体に形成し、
   オイル案内部材取付工程において、本体の内側から其々の突片を其々の貫通孔に挿入することを特徴とする請求項１記載のオイルリフターの製造方法。
3. 突片は本体の外面よりも外側へはみ出る溶かし代を有し、
   オイル案内部材取付工程において、溶かし代と本体とを溶接することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオイルリフターの製造方法。
4. オイル流入部を有するフランジを本体の下端に接合するフランジ接合工程を有し、
   フランジ接合工程において、オイル流入部が回転軸の回転方向に対してオイル案内部材の裏側に配設される所定位置で、フランジを本体の下端に接合することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のオイルリフターの製造方法。
5. フランジ接合工程において、オイル流入部がオイル案内部材の裏側に配設されるように、位置決め手段でフランジと本体とを周方向において所定位置に位置決めすることを特徴とする請求項４記載のオイルリフターの製造方法。

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