JP6456214B2 - ポンプ、及び、ポンプの組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、羽根車と、前記羽根車を収容するケーシングと、を備えるポンプ、及び、その組立方法に関する。

従来、この種のポンプにおいて、回転駆動する羽根車とケーシングとの接触により運転に支障が生じないように、通常、羽根車における吸込口の外周面とケーシングとが非接触で、その間に環状間隙が形成される状態となっている。そして、この場合、環状間隙を通って回転駆動する羽根車の高圧側から低圧側に向かって水が逆流することがないように、この環状間隙にシール部材を挟み込んで間隙が生じないようにし、逆流を防止し、ポンプ効率を向上させている（例えば中国実用新案公告第２００９４９５４５号明細書（特許文献１）参照）。

しかし、この場合、環状間隙にシール部材が挟み込まれるようにケーシングと羽根車を組み立てる必要があり、また、環状間隙にシール部材が適切に挟まれるように羽根車の寸法精度が要求されるなど、加工・組立・設計面において煩雑さがあった。また、シール部材は羽根車の吸込口の外周面とケーシングとの間隙に装着され、強い摩擦がシール部材に働くことになり、羽根車の回転駆動に伴う摩耗が激しく耐久性に問題があった。

中国実用新案公告第２００９４９５４５号明細書

組立・設計を容易にしながら水の逆流を防止し、ポンプ効率を向上させることである。

本発明に係るポンプは、
羽根車と、
前記羽根車を収容するケーシングと、を備え、
前記羽根車における吸込口の外周面と前記ケーシングとの間には環状間隙が形成され、
前記環状間隙より前記ケーシングに対する内側の前記外周面において、シール部材を備え、
前記シール部材は、前記外周面において、前記シール部材が前記環状間隙と離間した開放状態と、前記シール部材が前記開放状態から前記環状間隙側へ移動して前記環状間隙を塞ぐ閉鎖状態とに、軸方向に移動可能に収容されている。

以下、本発明に係るポンプの好適な態様について説明する。但し、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定される訳ではない。

１つの態様として、前記外周面においてシール部材が移動可能な前記軸方向における長さは、前記シール部材の前記軸方向における幅より大きいと好適である。

１つの態様として、前記環状間隙より前記ケーシングに対する内側の前記外周面には、前記シール部材の軸方向における移動を規制する移動規制部が設けられていると好適である。

１つの態様として、前記シール部材が弾性体であると好適である。

１つの態様として、前記シール部材がＯリングであると好適である。

上記構成によれば、吸込口の外周面に軸方向に移動可能に収容されたシール部材が、環状間隙と離間した開放状態から環状間隙側へ移動して、環状間隙を塞ぐ閉鎖状態となることにより、環状間隙を塞いで羽根車の高圧側から低圧側に向かっての水の逆流を防止し、ポンプ効率を向上させることができる。また、シール部材が環状間隙を外側から塞ぐ形態をとるため、環状間隙にシール部材を挟ませる場合に比べ、環状間隙の幅やシール部材の幅などを厳密に設計する必要がなく、その設計も容易にできる。このように、組立・設計を容易にしながら水の逆流を防止し、ポンプ効率を向上させることができる。

本発明に係るポンプの組立方法は、
羽根車と、前記羽根車を収容するケーシングと、を備え、前記羽根車における吸込口の外周面と前記ケーシングとの間に環状間隙が形成されるポンプの組立方法であって、
前記外周面にシール部材を装着し、
前記シール部材を前記環状間隙が形成される位置から離間した状態で、前記羽根車を前記ケーシングに収容する。

この構成によれば、シール部材を環状間隙が形成される位置から離間した位置に配置したままポンプを組み立てることができ、環状間隙にシール部材が挟み込まれるように組み立てるのに比べ、ケーシングと羽根車とシール部材の位置関係の確認に注意を要さず、その組立が容易になる。

ポンプにおける羽根車とケーシング部分の説明図 開放状態におけるシール構造の拡大図 閉鎖状態におけるシール構造の拡大図 ポンプの組立図

本発明に係るポンプ及びポンプの組立方法の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係るポンプ１は、羽根車１０と、羽根車１０を収容するポンプケーシング２０と、を備える。ポンプ１において、羽根車１０における吸込口１１の外周面１１ａとケーシング２０との間には環状間隙Ｇが形成される。そして、環状間隙Ｇよりケーシング２０に対する内側の吸込口１１の外周面１１ａにおいて、シール部材３０を備え、シール部材３０は、吸込口１１の外周面１１ａにおいて、シール部材３０が環状間隙Ｇと離間した開放状態と、シール部材３０が開放状態から環状間隙Ｇ側へ移動して環状間隙Ｇを塞ぐ閉鎖状態とに、軸方向に移動可能に収容されている。これにより、組立・設計を容易にしながら水の逆流を防止し、ポンプ効率を向上させることができる。また、本実施形態に係るポンプ１を汚水に適用する場合、環状間隙Ｇを介して微細なゴミ等のポンプ１内への侵入を防ぐ効果も奏し、ポンプ１の安定的な運転にも寄与する。以下、本実施形態に係るポンプ１について詳細に説明する。

本実施形態に係るポンプ１は、羽根車１０と羽根車１０を収容するケーシング２０とを備え、羽根車１０とケーシング２０との間のシール構造Ｓに特徴を有するものである。図１に示すように、羽根車１０には主軸２が取り付けられ、この主軸２は軸受箱３に備えた軸受（図示しない）に支持されている。軸受箱３内にはメカニカルシール４が設けられている。また、ケーシング２０は、軸受箱３の底面に対して連結されている。主軸２は図示しないモータと連結し、モータの駆動により回転するようにしてある。なお、シール構造Ｓ以外の構成、例えば羽根車１０に取付ける主軸２を受け入れる軸受、ケーシング２０の上部に連結される軸受箱、主軸２の駆動源となるモータやこのモータを収容するモータケーシングなどの具体的構成は、公知の構成を採用すればよく、ここでの説明は省略し、以下では、羽根車１０とケーシング２０との間のシール構造Ｓについて説明する。

羽根車１０は、下端中央部に軸方向に突出形成された吸込口１１を備える。また、吸込口１１は、その外周面１１ａが軸方向と平行な面となるように形成してある。これにより、吸込口１１は軸方向における位置にかかわらず外周径が同じ値となり、シール部材３０が外周面１１ａ上を円滑に移動可能となる。

ケーシング２０は、下端中央部に軸方向に突出形成された吸込口２１と、水平方向に開口する吐出口２２を備える。そしてケーシング２０の吸込口２１の内側には、羽根車１０の吸込口１１を受け入れる受入部２３が設けられている。受入部２３の開口径は、羽根車１０の吸込口１１の外周径よりわずかに大にしてあり、これにより、羽根車１０における吸込口１１の外周面１１ａとケーシング２０の受入部２３との間には環状間隙Ｇが形成されて、羽根車１０の吸込口１１と受入部２３とが非接触となっている（図２，３参照）。また、受入部２３の開口径を吸込口１１の外周径よりも大きくするとともに、開口径と外周径の隙間（環状間隙Ｇ）をリングのような交換部材で僅少にする構成をとってもよい。

そして、図２に示すように、吸込口１１の外周面１１ａのうち、環状間隙Ｇよりケーシング２０に対する内側の吸込口１１の外周面１１ａにおいて、本実施形態では、シール部材の一例として弾性体のＯリング３０が収容されている。環状間隙Ｇからシール部材（Ｏリング）が脱落しないように、Ｏリング３０の線径（太さ）ｄ１は環状間隙Ｇの幅ｄ２より大きなものとしてある。また、このＯリング３０の内径は吸込口１１の外周径と略同一にしてあり、Ｏリング３０は吸込口１１の外周面１１ａに密着した状態となっている。

吸込口１１の外周面１１ａに密着した状態にあるＯリング３０は、吸込口１１の外周面１１ａを転がることで、吸込口１１の外周面１１ａの上端１２から環状間隙Ｇまでの間を、軸方向に移動可能となっている。即ち、Ｏリング３０は、吸込口１１の外周面１１ａにおいて、Ｏリング３０が環状間隙Ｇと離間した開放状態（図２参照）と、Ｏリング３０が開放状態から環状間隙Ｇ側へ移動して環状間隙Ｇを塞ぐ閉鎖状態（図３参照）とに、軸方向に移動可能に収容された状態となっている。なお、Ｏリング３０は断面が円形であるため、円滑に吸込口１１の外周面１１ａ上を転がることができ、開放状態から閉鎖状態への移動が円滑に行われる。また、Ｏリング３０が移動する外周面１１ａには研磨のような機械加工がなされていると、Ｏリングの移動がより円滑になり好適である。

吸込口１１の外周面１１ａにおいてＯリング３０が移動可能な軸方向における長さ、即ち、吸込口１１の外周面１１ａの上端１２と環状間隙Ｇとの間の長さは、Ｏリング３０の線径（軸方向における幅に相当）より大きくしてある。これにより、Ｏリング３０が開放状態と閉鎖状態とに移動可能な空間を確保してある。

また、外周面１１ａが軸方向と平行な面となるように形成してあるため、外周面１１ａに沿ってＯリング３０が軸方向に移動することができる。また、上端１２によりＯリング３０の上端１２より軸方向上側への移動を規制してある。つまり、外周面１１ａにおける軸方向と平行な面及び上端１２が、Ｏリング３０の軸方向における移動を規制する移動規制部を構成する。言い換えれば、環状間隙Ｇよりケーシング２０に対する内側の吸込口１１の外周面１１ａには、Ｏリング３０の軸方向における移動を規制する移動規制部が設けられた状態となっている。

次に本実施形態に係るポンプ１の組立方法について説明する。シール構造Ｓを形成するため、ポンプ１は次のようにして組み立てることが可能である。まず、図４に示すように、羽根車１０における吸込口１１の外周面１１ａにＯリング３０を装着する。その後、Ｏリング３０を環状間隙Ｇが形成される位置から離間した状態で、羽根車１０における吸込口１１をケーシング２０の受入部２３に受け入れさせながら、羽根車１０をケーシング２０に収容する。そして、最後に、ケーシング２０を、軸受箱３の底面３ａに対して連結させる。

このように、Ｏリング３０を環状間隙Ｇが形成される位置から離間した位置に配置したままポンプ１を組み立てることができ、環状間隙ＧにＯリング３０が挟み込まれるように組み立てるのに比べ、その組立を容易にできる。また、環状間隙ＧにＯリング３０を挟ませる場合に比べ、環状間隙Ｇの幅やＯリングの内径や線径などの厳密な寸法精度が要求されず、その設計も容易にできる。また、組立において、受入部２３は、羽根車１０に対するケーシング２０の案内部としての役割を果たし、組立を一層容易に行える。

次に、シール構造Ｓの機能について説明する。まず、基本的には、図２に示すように、シール構造Ｓにおいて、ポンプを組み立てた直後ではＯリング３０は環状間隙Ｇと離間した開放状態となっている。そして、ポンプ１を動作させて羽根車１０を回転させると、吸込口１１，２１から水が吸い込まれて吐出口２２から吐き出されることとなる。このとき、羽根車１０の径方向外側は遠心力により高圧となり、また、吸込口１１，２１側は水が吸い込まれることで低圧となるため、高圧側から低圧側に向かって、環状間隙Ｇを介しての水の逆流が生じることとなる。これに対し、シール構造Ｓでは、Ｏリング３０が軸方向に移動可能となっているため、水の逆流の流れに押される形で、Ｏリング３０が開放状態から環状間隙Ｇ側へ移動し、やがて環状間隙Ｇを塞ぐ閉鎖状態まで移動する。閉鎖状態まで至った後も高圧側と低圧側との圧力差によりＯリング３０が環状間隙Ｇ側に押され（吸い込まれ）、弾性体であるＯリング３０は弾性変形しながら環状間隙Ｇに密着してより強固に環状間隙Ｇを塞ぐことになる（図３参照）。このようにして、Ｏリング３０により環状間隙Ｇが塞がれて、水の逆流が防止され、ポンプ効率が向上する。

環状間隙ＧにＯリング３０を挟ませる場合、Ｏリング３０は羽根車１１とケーシング２０に接触する両側から摩耗していくが、このポンプ１におけるシール構造Ｓでは、Ｏリング３０が環状間隙Ｇを一方から塞ぐ形態を採っており、Ｏリング３０は片側が摩耗するのみであり、耐久性が高められる。

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係るポンプ１及びポンプ１の組立方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施形態では、シール部材として弾性体のＯリングを用いた構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、弾性体でなくても良く、Ｏリングに代えてＸリングを用いるなど、他の材質・形状の部材を用いても良い。

（２）上記の実施形態では、外周面１１ａにおける軸方向と平行な面及び上端１２が、Ｏリング３０の軸方向における移動を規制する移動規制部を構成した例を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、Ｏリング３０の軸方向における移動を規制するものであればどのようなものであってもよい。また、開放状態と閉鎖状態との間でＯリング３０が軸方向に移動可能に収容されていれば、移動規制部は有さなくても良い。

（３）上記の実施形態では、吸込口１１の外周面１１ａとケーシング２０の受入部２３との間に形成されることにより環状間隙Ｇが軸方向に開口した例を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、環状間隙Ｇは、水平方向に開口するものであってもよい。この場合、例えば、受入部２３を設けず、それぞれ水平方向と平行な面である、吸込口１１の外周面１１ａのうち吸込口１１の先端面とケーシング２０の内側面との間で環状間隙Ｇを形成すればよい。

（４）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、例えば種々のポンプやその組立に利用することができる。

１ ポンプ
１０ 羽根車
１１ 吸込口
１１ａ 外周面
２０ ケーシング
３０ Ｏリング（シール部材）
Ｇ 環状間隙

Claims (6)

1. 羽根車と、
   前記羽根車を収容するケーシングと、を備え、
   前記羽根車における吸込口の外周面と前記ケーシングに備えられ前記吸込口の先端部が受け入れられる受入部の内周面との間には前記羽根車の軸方向に開口する環状間隙が形成され、
   前記環状間隙より前記ケーシングに対する内側の前記外周面において、シール部材を備え、
   前記シール部材は、前記外周面において、前記シール部材が前記ケーシングの内周面のうち前記受入部に隣接する面よりも前記ケーシングに対する内側に位置することによって前記環状間隙と離間した開放状態と、前記シール部材が前記開放状態から前記環状間隙側へ移動して前記ケーシングの内周面のうち前記受入部に隣接する面に接触する位置において前記環状間隙を塞ぐ閉鎖状態とに、軸方向に移動可能に収容されているポンプ。
2. 羽根車と、
   前記羽根車を収容するケーシングと、を備え、
   前記羽根車における吸込口の先端面と前記ケーシングの内周面のうち、前記先端面と対向する面との間には前記羽根車の径方向に開口する環状間隙が形成され、
   前記羽根車における吸込口の外周面において、シール部材を備え、
   前記シール部材は、前記外周面において、前記シール部材が前記先端面よりも前記ケーシングに対する内側に位置することによって前記環状間隙と離間した開放状態と、前記シール部材が前記開放状態から前記環状間隙側へ移動して前記ケーシングの内周面のうち、前記先端面に対向する面に隣接する面に接触する位置において前記環状間隙を塞ぐ閉鎖状態とに、軸方向に移動可能に収容されているポンプ。
3. 前記環状間隙より前記ケーシングに対する内側の前記外周面には、前記シール部材の軸方向における移動を規制する移動規制部が設けられている請求項１又は２に記載のポンプ。
4. 前記シール部材が弾性体である請求項１〜３のいずれか１項に記載のポンプ。
5. 前記シール部材がＯリングである請求項１〜４のいずれか１項に記載のポンプ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のポンプの組立方法であって、
   前記外周面にシール部材を装着し、
   前記シール部材を前記環状間隙が形成される位置から離間した状態で、前記羽根車を前記ケーシングに収容する組立方法。

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