説明

立軸ポンプ

【課題】ポンプ機場の躯体にフックを打ち込むことを不要とし、ポンプの分解作業を容易にして維持管理性を向上させることができる立軸ポンプを提供する。
【解決手段】本発明の立軸ポンプは、回転軸6と、回転軸6に連結された羽根車10と、羽根車10の回転を支持する水中軸受12と、回転軸6および羽根車10を収容するポンプケーシング2とを備える。ポンプケーシング2は、複数の分割体1a,1b,3から構成され、これら分割体1a,1b,3には、それぞれ、少なくとも1つの分割体の荷重を支持することができる荷重受け部25A,25B,25Cが設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、立軸ポンプに係り、特に河川水や排水などの液体を揚水する立軸ポンプに関するものである。
【背景技術】
【0002】
図1は、従来の立軸ポンプを示す模式図である。図1に示すように、一般に、立軸ポンプは、水槽上部のポンプ据付床500に設置され、吊下管502を介して羽根車504を収容するケーシング506が吊り下げられる。このような立軸ポンプは、羽根車504や水中軸受508が水中に浸漬された状態で運転され、使用時間の経過とともにこれらの部材に徐々に摩耗や腐食が起こる。このため、立軸ポンプの点検作業を定期的に行って軸受部(外軸受510や水中軸受508)や羽根車504の摩耗状況、ケーシング506の腐食状況を確認し、必要に応じて補修または交換を行うことが必要となる。その中でも、水中軸受508の損傷や摩耗は、ポンプの異常振動の原因となり、最終的にポンプ故障(運転不能)にまで至る要因となる。このため、水中軸受508の点検は重要点検項目の1つとされる。
【0003】
従来、立軸ポンプの点検・整備方法としては、天井クレーンを用いてポンプを引き上げて行う方法がある。しかしながら、この方法は、費用がかかり、点検・整備にかかる時間も長くなってしまう。例えば、天井クレーンを用いて立軸ポンプを引き上げるときには、点検員となる機械技術者、作業員およびクレーンオペレータなどが必要となり、引き上げのために相当の作業費用を要する。また、重量物であるポンプの引き上げ、再組立作業は危険作業といえる。
【0004】
また、引き上げおよび点検作業は、引き上げ後に、点検整備を行い、その後、再設置、芯出し、試運転という工程を経なければならず、かなりの日数を要する。さらに、機場によっては、点検・整備時でも、常に必要量の排水をできる状態にしておく必要があるが、点検期間中は、点検を行っているポンプを運転することができないため、仮設ポンプを設置するなどして、排水能力を確保する必要がある。
【0005】
また、ポンプが減速機に連結されている場合は、この減速機を取り外す作業が必要となり、ポンプが電動機に直結されている場合は、給電線と電動機の取り外し作業が必要となる。駆動源としてガスタービンを用いている場合には、排気および換気ダクトを取り外した後、ガスタービンを移動させなければならない。いずれの場合でも、ポンプの引き上げ作業にかなりの期間を要してしまう。さらに、取り外した減速機や電動機、ガスタービンを一時的に保管しておくスペースをポンプ機場内に確保する必要もある。
【0006】
このような問題を解決するために、最近では、ポンプを据え付けた状態で、水槽内でポンプを分解する方法が採用されている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、この方法にも以下のような問題がある。第1に、分解した部品を吊り下げるためのチェーンブロックなどの昇降機や、作業員用の足場の設置など、大きな仮設設備が必要となり、多大な作業時間と費用を要してしまう。また、狭い水槽内にこれらの設備を設置するため、作業空間はさらに狭くなり、作業の安全性に問題がある。
【0007】
第2に、ポンプ機場の躯体(例えば水槽の壁)にフックを打ち込み、チェーンブロックなどの昇降機を躯体に取り付ける必要がある。この場合、躯体にフックを打ち込むと、躯体の水密性が損なわれてしまい、躯体内に水が浸入し、内部配筋の腐食等が発生し、躯体の健全性を損なうおそれがある。また、分解されたポンプ部品の重量が躯体に作用するため、躯体には十分な強度を持つことが必要とされる。しかしながら、一般的に、ポンプ機場の躯体は、そのような付加的な荷重を想定して設計されていないため、昇降機を躯体に取り付けることができないことがある。
【0008】
第3に、ポンプの近傍に壁などの躯体がない場合には、水槽の底部に設置台を構築し、これを作業足場とすることが必要となる。しかしながら、この設置台の構築はかなりの期間を要し、作業時間全体が長期化してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2001−323898号公報
【特許文献2】特開2007−285253号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、ポンプ機場の躯体にフックを打ち込むことを不要とし、ポンプの分解作業を容易にして維持管理性を向上させることができる立軸ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、回転軸と、前記回転軸に連結された羽根車と、前記羽根車の回転を支持する水中軸受と、前記回転軸および前記羽根車を収容するポンプケーシングとを備え、前記ポンプケーシングは、複数の分割体から構成され、前記複数の分割体には、それぞれ、前記複数の分割体の少なくとも1つの荷重を支持することができる荷重受け部が設けられていることを特徴とする立軸ポンプである。
【0012】
本発明の好ましい態様は、前記複数の分割体の分解および組み立て時には、前記複数の分割体のうちの下方の分割体は、上方の分割体に設けられた前記荷重受け部に係止された昇降機により前記上方の分割体から吊り下げられることが可能となっていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記荷重受け部は、前記複数の分割体の外周面にそれぞれ固定されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記荷重受け部は、前記複数の分割体に着脱可能に取り付けられることを特徴とする。
【0013】
本発明の一参考例は、回転軸と、前記回転軸に連結された羽根車と、前記羽根車の回転を支持する水中軸受と、前記回転軸および前記羽根車を収容するポンプケーシングと、前記回転軸と同心上に配置された固定軸とを有し、前記水中軸受は、前記羽根車のインペラハブの内部に設けられており、前記固定軸と前記水中軸受によって、前記羽根車のラジアル力を支持することを特徴とする立軸ポンプである。
本参考例の好ましい態様は、前記水中軸受は、上端が密閉された空間内に配置されていることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記ポンプケーシングは、複数の分割体から構成され、前記分割体には、前記分割体の荷重を支持する荷重受け部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、チェーンブロックなどの昇降機を荷重受け部に係止させ、分割体を昇降機によって取り外すことができる。したがって、水槽の壁など躯体にフックを打ち込む必要がなく、ポンプの分解作業が容易となり、作業時間を短縮することができる。また、躯体にフックを打ち込む必要がないので、躯体の水密性を損なうことがなく、躯体の強度を考慮する必要もない。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】従来の立軸ポンプを示す模式図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る立軸ポンプの全体構成を示す断面図である。
【図3】ポンプの分解作業時および組み立て時の様子を示す図である。
【図4】図4(a)は荷重受け部の一例を示す吸込ベルマウスの部分断面図であり、図4(b)は図4(a)に示す吸込ベルマウスの下面図である。
【図5】荷重受け部の他の例を示す図である。
【図6】荷重受け部の他の例を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す断面図である。
【図8】図8(a)は第1の実施形態に係るポンプ支持構造を示す模式図であり、図8(b)は第2の実施形態に係るポンプの回転軸支持構造を示す模式図である。
【図9】本発明の第2の実施形態に係る立軸ポンプの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図2は本発明の第1の実施形態に係る立軸ポンプの全体構成を示す断面図である。
図2に示すように、立軸ポンプは、吸込ベルマウス1a及びポンプボウル1bを有するインペラケーシング1と、インペラケーシング1を水槽内に吊り下げる吊下管3と、吊下管3の上端に接続される吐出曲管4と、インペラケーシング1内に収容される羽根車10と、羽根車10が固定される回転軸(立軸)6とを備えている。吊下管3は、水槽上部のポンプ据付床22に形成された挿通孔24を通して下方に延び、吊下管3の上端に設けられた据付用ベース23を介してポンプ据付床22に固定される。回転軸6は、吐出曲管4、吊下管3、及びインペラケーシング1内を通って鉛直方向に延びている。なお、インペラケーシング1及び吊下管3によりポンプケーシング2が構成される。
【0017】
吸込ベルマウス1aは下方を向いて開口し、吸込ベルマウス1aの上端はポンプボウル1bの下端に固定されている。羽根車10は回転軸6の下端に固定されており、羽根車10と回転軸6とは一体的に回転するようになっている。この羽根車10の上方(吐出側)には複数のガイドベーン14が配置されている。これらのガイドベーン14はポンプボウル1bの内周面に固定されている。回転軸6は外軸受11および水中軸受12,15により回転自在に支持されている。水中軸受12はポンプボウル1bに収容されており、羽根車10の上方に位置している。水中軸受15は吊下管3に収容されている。水中軸受12を支持する支持部材7はボウルブッシュ13の内面に固定されており、さらに、ボウルブッシュ13はガイドベーン14を介してインペラケーシング1に支持されている。また、水中軸受15を支持する支持部材17は、吊下管3の内周面に固定されている。水中軸受12,15は、回転軸6に滑り接触する、いわゆる滑り軸受である。なお、符号19はハンドホールである。
【0018】
回転軸6は吐出曲管4から上方に突出して、駆動源18に連結されている。駆動源18により回転軸6を介して羽根車10を回転させると、水槽内の水(取扱液)が吸込ベルマウス1aから吸い込まれ、ポンプボウル1b、吊下管3、吐出曲管4を通って図示しない吐出配管に移送される。なお、立軸ポンプ運転時においては、羽根車10や水中軸受12を収容するインペラケーシング1は、液面よりも下に位置している。
【0019】
吊下管3とポンプボウル1bとは、ボルトなどの締結具(図示せず)により互いに固定されている。締結具を取り外すことにより、吊下管3とポンプボウル1bとが切り離されるように構成されている。同様に、ポンプボウル1bと吸込ベルマウス1aとは、ボルトなどの締結具(図示せず)により互いに固定されており、締結具を取り外すことにより、ポンプボウル1bと吸込ベルマウス1aとが切り離されるようになっている。このように、吊下管3、ポンプボウル1b、および吸込ベルマウス1aは、互いに切り離し可能な分割体として構成されている。なお、吊下管3を複数の分割体から構成することもできる。
【0020】
吊下管3には、半環状の複数の荷重受け部25Aが設けられている。これらの荷重受け部25Aは、吊下管3の外周面に固定されており、吊下管3の周方向に沿って等間隔に配置されている。同様に、ポンプボウル1bと吸込ベルマウス1aにも、半環状の複数の荷重受け部25B,25Cが設けられている。これらの荷重受け部25B,25Cも、ポンプボウル1bと吸込ベルマウス1aの外周面にそれぞれ固定されており、ポンプボウル1bおよび吸込ベルマウス1aの周方向に沿って等間隔に配置されている。これら荷重受け部25A,25B,25Cには、チェーンブロックやワイヤーホイストなどの昇降機が係止されるようになっている。
【0021】
図3は、ポンプの分解作業時および組み立て時の様子を示す図である。図3において、チェーンブロックやワイヤーホイストなどの昇降機26は、荷重受け部25B,25Cに係止されており、吸込ベルマウス1aは昇降機26によりポンプボウル1bから吊り下げられている。同様にして、ポンプボウル1bを昇降機26により吊下管3から吊り下げることができる。このように、荷重受け部25A,25B,25Cは、それぞれ、少なくとも1つの分割体を支持するのに十分な強度を有している。
【0022】
吸込ベルマウス1aの重量は、ポンプボウル1bおよび吊下管3を介してポンプ据付床22に作用する。このポンプ据付床22に作用する力は、分解作業中であるか否かにかかわらず、実質的に一定である。したがって、ポンプ据付床22を補強する必要はなく、既存のポンプ据付床22をそのまま用いることができる。また、水槽の壁など躯体にフックを打ち込む必要がないので、躯体の水密性を損なうことなく、また、躯体が高い強度を持つ必要もない。
【0023】
なお、荷重受け部としては図2に示す半環状の部材に限られず、通孔、フック、環状の部材であってもよい。例えば、図4(a)および図4(b)に示すような、吸込ベルマウス1aの下部に形成された通孔25Dを荷重受け部とすることができる。また、図5に示すような、フランジ部に着脱可能に取り付けられた環状の部材25Eから荷重受け部を構成することができる。さらに、図6に示すように、吊下管3やポンプボウル1bなどの分割体の外面に台座27を設け、この台座27にボルトなどの締結具により、通孔を有する荷重受け部25Fを取り付けてもよい。これら各態様の荷重受け部を1つの立軸ポンプに用いてもよい。
【0024】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図7は本発明の第2の実施形態に係る立軸ポンプの一部を示す断面図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成及び動作は、上述した第1の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【0025】
図7に示すように、本実施形態では、回転軸6と固定軸30の2軸が設けられ、インペラハブ10a内に水中軸受12が設けられている。さらに、図7に示すように、本実施形態の好ましい態様によれば、ポンプケーシング2の分解組立時用の荷重受け部として、ポンプボウル1bと吸込ベルマウス1aとの結合部(フランジ部)に着脱可能に取り付けられたリング部材25Eと、吸込ベルマウス1aの下部に形成された通孔25Dが採用されている。
【0026】
羽根車10は、回転軸6に連結されるインペラハブ10aと、該インペラハブ10aの外周面に固定された複数のインペラ10bとから基本的に構成されており、水中軸受12はインペラハブ10aの内部空間29内に配置されている。水中軸受12は、軸方向(回転軸6の延びる方向)においてインペラ10bと実質的に同じ位置にある。この水中軸受12と、回転軸6と同心上に配列された固定軸30とにより、ポンプの運転により生じる羽根車10のラジアル力を支持している。この固定軸30は、吸込ベルマウス1aの内周面に固定された複数の支持部材31によって支持されている。
【0027】
インペラハブ10aの内部空間29は、その上端が密閉された空間である。したがって、この内部空間29にはエアポケットが形成され、水中軸受12が水に浸漬されることが防止される。これにより、水中軸受12の摩耗の原因となるスラリーの浸入が防止され、水中軸受12の寿命を長くすることができる。
【0028】
羽根車10の内部に水中軸受12を配置することにより、第1の実施形態に比べて、水中軸受12に作用する力を小さくすることができる。この原理について図8(a)および図8(b)を参照して説明する。図8(a)は第1の実施形態に係るポンプ支持構造を示す模式図であり、図8(b)は第2の実施形態に係るポンプの回転軸の支持構造を示す模式図である。図8(a)に示すような片持ち支持構造の場合、羽根車10に作用するラジアル力F、外軸受11に作用するラジアル力f1、水中軸受12に作用するラジアル力f2、外軸受11と羽根車10との間の距離L、羽根車10と水中軸受12との間の距離Hとすると、モーメントの釣り合いから以下の式が成り立つ。
L×F=f2×(L−H) ・・・(1)
すなわち、
f2=L×F/(L−H) ・・・(2)
【0029】
一方、図8(b)に示す本実施形態の支持構造の場合、外軸受11に作用するラジアル力f1´、水中軸受12に作用するラジアル力f2´、羽根車10と水中軸受12との間の距離H´とすると、モーメントの釣り合いから以下の式が成り立つ。
L×F=f2´×(L+H´) ・・・(3)
すなわち、
f2´=L×F/(L+H´) ・・・(4)
ここで、H´≒0であるから、式(4)から次の式が導かれる。
f2´=F ・・・(5)
上記式(2)および式(5)から以下の式が導かれる。
f2´/f2=(L−H)/L<1 ・・・(6)
よって、f2´<f2となる。このことから、水中軸受12に作用する力は、第1の実施形態に係る支持構造第よりも、第2の実施形態に係る支持構造の方が小さくなることがわかる。その結果、水中軸受12の摩耗の度合いおよび取替頻度を低くすることができる。
【0030】
さらに、本実施形態によれば、羽根車10に作用するラジアル力のほぼ全部を水中軸受12が受けるため、外軸受11や水中軸受15へ作用するラジアル力が軽減され、これら軸受11,15摩耗を抑制することができる。また、羽根車10内に配置された水中軸受12は、吸込ベルマウス1aを取り外すことにより、比較的簡単に交換することができる。したがって、磨耗部品の取替作業が容易となり、ポンプの維持管理性が向上する。
【0031】
なお、図9に示すように、吸込ベルマウス1aに流入する水に対する抵抗を下げるために、固定軸30の先端を曲面形状に形成し、さらに固定軸30はボウルブッシュ13と滑らかに繋がる外周面を有することが好ましい。また、固定軸30の支持部材31は、翼形状のような、流水抵抗を低減する形状を有することが好ましい。
【0032】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【0033】
1 インペラケーシング
1a 吸込ベルマウス
1b ポンプボウル
2 ポンプケーシング
3 吊下管
4 吐出曲管
6 回転軸
7,17 支持部材
10 羽根車
10a インペラハブ
10b インペラ
11 外軸受
12,15 水中軸受
13 ボウルブッシュ
14 ガイドベーン
18 駆動源
19 ハンドホール
22 ポンプ据付床
23 据付用ベース
24 ポンプ挿通孔
25A〜25E 荷重受け部
26 昇降機
27 台座
29 内部空間
30 固定軸
31 支持部材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸と、
前記回転軸に連結された羽根車と、
前記羽根車の回転を支持する水中軸受と、
前記回転軸および前記羽根車を収容するポンプケーシングとを備え、
前記ポンプケーシングは、複数の分割体から構成され、
前記複数の分割体には、それぞれ、前記複数の分割体の少なくとも1つの荷重を支持することができる荷重受け部が設けられていることを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項2】
前記複数の分割体の分解および組み立て時には、前記複数の分割体のうちの下方の分割体は、上方の分割体に設けられた前記荷重受け部に係止された昇降機により前記上方の分割体から吊り下げられることが可能となっていることを特徴とする請求項1に記載の立軸ポンプ。
【請求項3】
前記荷重受け部は、前記複数の分割体の外周面にそれぞれ固定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の立軸ポンプ。
【請求項4】
前記荷重受け部は、前記複数の分割体に着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項1または2に記載の立軸ポンプ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2012−184773(P2012−184773A)
【公開日】平成24年9月27日(2012.9.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−148671(P2012−148671)
【出願日】平成24年7月2日(2012.7.2)
【分割の表示】特願2007−340278(P2007−340278)の分割
【原出願日】平成19年12月28日(2007.12.28)
【出願人】(000000239)株式会社荏原製作所 (1,477)
【Fターム(参考)】