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JP3524382B2 - Vertical pump and its driving device - Google Patents
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JP3524382B2 - Vertical pump and its driving device - Google Patents

Vertical pump and its driving device

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JP3524382B2
JP3524382B2 JP15879698A JP15879698A JP3524382B2 JP 3524382 B2 JP3524382 B2 JP 3524382B2 JP 15879698 A JP15879698 A JP 15879698A JP 15879698 A JP15879698 A JP 15879698A JP 3524382 B2 JP3524382 B2 JP 3524382B2
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pump
gas turbine
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fluid coupling
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滋 戸井田
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勅光 桑原
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、立軸ポンプ及びそ
の駆動装置に係り、特に1軸式ガスタービンを駆動装置
に用いたときに好適な立軸ポンプ及びその駆動装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical shaft pump and a drive device for the vertical shaft pump, and more particularly to a vertical shaft pump and a drive device for the vertical shaft pump which are suitable when a single-shaft gas turbine is used as the drive device.

【0002】[0002]

【従来の技術】排水ポンプ設備に用いられる非常用立軸
ポンプの駆動機としては、ディ−ゼルエンジン、電動機
またはガスタ−ビンがある。これまでは維持管理が比較
的容易であるとの理由で、ディ−ゼルエンジン多用され
ていた。しかしながら、ガスタービンを使用すると、装
置全体が小形軽量化され、ポンプ機場の大きさを小さく
したり基礎工事を簡略化できる利点がある。さらに、冷
却水が不要で潤滑油の消費も極めて少なく、負荷の変動
にもすばやく対応できる等の長所もあり、近年急速に普
及し始めている。
2. Description of the Related Art As a driving machine for an emergency vertical shaft pump used in a drainage pump facility, there is a diesel engine, an electric motor or a gas turbine. Until now, diesel engines have been widely used because they are relatively easy to maintain. However, the use of the gas turbine has the advantages that the entire apparatus can be made smaller and lighter, and the size of the pumping station can be reduced and the foundation work can be simplified. Further, it does not require cooling water, consumes very little lubricating oil, and has the advantage of being able to quickly respond to changes in load, and has been rapidly spreading in recent years.

【0003】ガスタービン駆動装置はこのような利点を
有するものの、ガスタービン本体は高速回転するので、
ポンプのような低速回転の負荷を駆動するときには、ガ
スタービンの出力を大幅に減速する必要がある。そのた
め、ガスタービンに減速比の大きな高速減速機を組込
み、ディ−ゼルエンジンと同程度の回転数(1000〜1800
rpm)まで減速している。このような、立軸ポンプの例
が、例えば特開平9-32795号公報に記載されている。
Although the gas turbine drive device has such advantages, since the gas turbine body rotates at high speed,
When driving a low-speed rotating load such as a pump, it is necessary to significantly reduce the output of the gas turbine. For this reason, a high-speed reducer with a large reduction ratio was installed in the gas turbine, and the engine speed (1000-1800
rpm). An example of such a vertical shaft pump is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-32795.

【0004】一方、排水ポンプと原動機間に流体継手付
きの減速機を用いる例が特開平8-312578号公報に、排水
ポンプと原動機間に流体継手と減速機を夫々用いる例
が、特開平9-14177号公報に記載されている。
On the other hand, an example of using a speed reducer with a fluid coupling between a drain pump and a prime mover is disclosed in JP-A-8-312578, and an example of using a fluid coupling and a speed reducer between the drain pump and the prime mover is disclosed in JP-A-9-312578. -14177.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来の技
術に示した特開平9-32795号公報に記載のものは、高速
減速機を保持するガスタービンとかさ歯車を有する減速
機とをカップリングで結合している。そのため、ポンプ
流れ方向の寸法が長くなり、装置の設置面積が大きくな
るという不具合を生じる。また、ガスタービンとかさ歯
車減速機の両方を基礎に支持しているので、土木構造物
の建造コストが高くなること、装置相互の位置決めが難
しくなるという不具合があった。
SUMMARY OF THE INVENTION By the way, the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-32795 shown in the above-mentioned prior art is a coupling between a gas turbine holding a high speed reducer and a reducer having a bevel gear. Are connected. Therefore, the dimension in the flow direction of the pump becomes long, and the installation area of the device becomes large. Further, since both the gas turbine and the bevel gear reducer are supported by the foundation, there are problems that the construction cost of the civil engineering structure is high and the mutual positioning of the devices becomes difficult.

【0006】また、上記従来技術に示した特開平8-3125
78号公報及び特開平9-14177号公報記載のものは、原動
機にガスタービンを用いて、ポンプ設備の設置面積が大
になるのを防止するということについては何等考慮され
ていない。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 8-3125 shown in the above prior art.
Japanese Patent Laid-Open No. 78 and Japanese Patent Laid-Open No. 9-14177 do not take into consideration the use of a gas turbine as a prime mover to prevent the installation area of pump equipment from increasing.

【0007】なお、装置を小形化するためには、圧縮機
と出力タービンが分離している2軸式より、両者が一体
となってい1軸式ガスタービンを用いた方が有利であ
る。ただし、1軸式ガスタービンを用いると構造は小さ
くなるが、起動トルクが小さい。そのため、2軸式ガス
タービンとは異なり、ポンプを連結したまま起動できな
いという不具合がある。
In order to reduce the size of the apparatus, it is advantageous to use a single-shaft gas turbine in which the compressor and the output turbine are separated, rather than a two-shaft type, in which the compressor and the output turbine are separated. However, if a single-shaft gas turbine is used, the structure will be small, but the starting torque will be small. Therefore, unlike the two-shaft gas turbine, there is a problem that the pump cannot be started with the pump connected.

【0008】本発明は上記従来技術の有する不具合に鑑
みなされたものであり、その目的は、1軸式ガスタービ
ンを駆動装置に用いたときに、ポンプの回転速度を可変
にして、排水ポンプの運転を高能率にすることにある。
本発明の他の目的は、排水ポンプ設備の小型簡素化が可
能な1軸式ガスタービン駆動の排水ポンプ及びそれに用
いる駆動装置を提供することにある。本発明のさらに他
の目的は、1軸式ガスタービンを用いても2軸式ガスタ
ービンを用いたときと同程度以上の性能が得られる立軸
ポンプ及びそれに用いる駆動装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the disadvantages of the above-mentioned prior art, and an object thereof is to make the rotation speed of a pump variable and to make a drainage pump of a single-shaft gas turbine when used as a drive device. It is to make driving highly efficient.
Another object of the present invention is to provide a drainage pump driven by a single-shaft gas turbine and a drive unit used for the same, which enables downsizing and simplification of drainage pump equipment. Still another object of the present invention is to provide a vertical shaft pump and a drive device used for the vertical shaft pump that can achieve the same or higher performance as when a single-shaft gas turbine is used.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第1の特徴は、ほぼ水平に配置された1軸式
のガスタービンと、このガスタービンにより駆動される
回転軸がほぼ垂直方向に配置された立軸形のポンプ本体
とを備えた立軸ポンプにおいて、ガスタービンとポンプ
本体間に流体継手を内蔵した減速機を設けるとともに、
ガスタービンをこの減速機に一体的にマウントしたもの
である。
A first feature of the present invention for achieving the above object is to provide a substantially horizontal single-shaft type gas turbine and a rotary shaft driven by the gas turbine. In a vertical pump having a vertical pump body arranged in a vertical direction, a reduction gear having a built-in fluid coupling is provided between the gas turbine and the pump body,
A gas turbine is integrally mounted on this speed reducer.

【0010】そして好ましくは、減速機は、第1の小歯
車を有する入力軸と、この第1の小歯車と噛み合う大歯
車を有する第1の中間軸と、一端部がこの第1の中間軸
に接続され、他端部が流体継手の入力軸に接続される第
2の中間軸と、流体継手の出力軸に接続され第2の小歯
車を有する第2の中間軸と、この第2の小歯車に噛み合
う第2の大歯車を有し、端部にかさ小歯車を有する第3
の中間軸と、このかさ小歯車と噛み合うかさ大歯車を有
する出力軸とを備え、入力軸の配置方向と出力軸の配置
方向とがほぼ直角をなすものである。
Preferably, the speed reducer has an input shaft having a first pinion gear, a first intermediate shaft having a large gear meshing with the first pinion gear, and one end of the first intermediate shaft. A second intermediate shaft connected to the input shaft of the fluid coupling and the other end of the second intermediate shaft having a second pinion gear connected to the output shaft of the fluid coupling; A third gear having a second gear that meshes with the gear and a bevel gear at the end
And an output shaft having a large bevel gear that meshes with the bevel gear, and the arrangement direction of the input shaft and the arrangement direction of the output shaft form a substantially right angle.

【0011】また好ましくは、減速機に、少なくとも歯
車を潤滑するための主油ポンプ、流体継手に作動油を供
給するための流体継手用作動油ポンプ、ガスタービン駆
動用のスタータ、燃料ポンプ、ガバナのいずれかの補機
を取付け、この減速機に取付けた補機は、入力軸に伝達
され流体継手には入力されない動力により駆動されるも
のである。
Further, preferably, a main oil pump for lubricating at least gears, a hydraulic oil pump for a fluid coupling for supplying hydraulic fluid to a fluid coupling, a starter for driving a gas turbine, a fuel pump, a governor. Any of these auxiliary machines is attached, and the auxiliary machine attached to this speed reducer is driven by power transmitted to the input shaft and not input to the fluid coupling.

【0012】さらに好ましくは、減速機に入力された動
力であって、流体継手に伝達されない動力により駆動さ
れる発電機を減速機に取付けた、または、流体継手の出
力軸およびこの出力軸から分岐して設けた回転軸の少な
くとも何れかの軸をこの減速機のケースから外方に延在
させたものである。
More preferably, a generator driven by the power input to the speed reducer and not transmitted to the fluid coupling is attached to the speed reducer, or the output shaft of the fluid coupling and the branch from this output shaft. At least one of the rotating shafts provided as described above extends outward from the case of the speed reducer.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
用いて説明する。図1は、本発明に係るポンプ機場の一
実施例の縦断面図、図2は図1で示したポンプ機場の平
面図、図3は本発明の立軸ポンプに用いられる減速機の
一実施例の横断面図、図4は図3のIV−IV矢視断面図で
ある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a pumping station according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the pumping station shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an example of a speed reducer used for a vertical shaft pump of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG.

【0014】排水ポンプ設備では、図1および図2に示
すように、1軸式ガスタービン1を減速機2に一体的に
マウントしている。ここで、マウントとは、ガスタービ
ンを減速機のみで支持し、他のものでは支持しないこと
である。さらに、一体的とはガスタービン及び減速機の
双方に設けたフランジ等を介して、両者をボルト結合等
の方法で結合して一体的に扱えるようにしたことをい
う。減速機2を建屋4の床に設置されたポンプ3のケー
ス5に、ガスタービン1の回転軸方向がポンプ流れ方向
と直角方向になるように固定している。すなわち、ポン
プ3の羽根車部分は、本実施例においては建屋4の床面
に形成された穴から下方に吊り下げられて給水槽に潜没
しており、ケース5部においてポンプの流れ方向を上向
きから横向きに変えている。図2に示すように、ケース
5部では紙面裏面側に設けられた給水槽19に流入した
雨水等の排水は、紙面右側に設けられた吐出水槽21へ
吐出配管を経過して排水される。この時、ガスタービン
1の回転軸は、紙面上下方向に配置されている。なお上
記実施例においては、ポンプ3がフランジ部で建屋4に
固定されているが、ガスタービン1及び減速機2は共に
建屋4には固定されていない。また、この実施例ではポ
ンプをフランジ部で建屋4に固定しているが、ポンプ3
の代わりに減速機2を建屋4に固定してもよい。その場
合であっても、ガスタービン1を建屋4には固定しな
い。
In the drainage pump facility, as shown in FIGS. 1 and 2, the uniaxial gas turbine 1 is integrally mounted on the speed reducer 2. Here, the mount means that the gas turbine is supported only by the speed reducer and is not supported by other things. Further, “integrally” means that both are coupled by a method such as bolt coupling so that they can be handled integrally via flanges provided on both the gas turbine and the speed reducer. The speed reducer 2 is fixed to the case 5 of the pump 3 installed on the floor of the building 4 so that the rotation axis direction of the gas turbine 1 is perpendicular to the pump flow direction. That is, in this embodiment, the impeller portion of the pump 3 is suspended downward from the hole formed in the floor of the building 4 and is submerged in the water tank, and the pump 5 is moved in the case 5 in the flow direction. Changing from upward to horizontal. As shown in FIG. 2, drainage of rainwater or the like flowing into the water supply tank 19 provided on the back side of the paper in the case 5 portion is discharged to the discharge water tank 21 provided on the right side of the paper through the discharge pipe. At this time, the rotating shaft of the gas turbine 1 is arranged in the vertical direction on the paper surface. In the above embodiment, the pump 3 is fixed to the building 4 at the flange portion, but neither the gas turbine 1 nor the speed reducer 2 is fixed to the building 4. Further, in this embodiment, the pump is fixed to the building 4 by the flange portion.
Alternatively, the speed reducer 2 may be fixed to the building 4. Even in that case, the gas turbine 1 is not fixed to the building 4.

【0015】以上のように構成した本実施例の減速機2
の詳細を以下に説明する。図3および図4に示すよう
に、ガスタービン1は減速機2のケース18に一体的に
マウントされ、その出力軸6は減速機2の入力軸8にカ
ップリング7を介し結合されている。減速機2の入力軸
8には円筒小歯車9がこの軸と一体的に、または別体で
設けられている。入力軸8の小歯車9は、中間軸11A
が有する円筒大歯車10に噛合い、この大小2つの歯車
8、9が1段目の歯車列を構成している。中間軸11A
の一端は、減速機2の中心を越えてガスタービン1の反
対側に延在しており、カップリングを介して流体継手2
2が取付けられた中間軸11Cと接続されている。この
ように構成することにより、減速機2の内部空間を有効
に活用し、入力軸8の先端と後述する出力軸17即ちポ
ンプ3の駆動軸中心との間の距離を短くしている。
The speed reducer 2 of the present embodiment configured as described above
Will be described below in detail. As shown in FIGS. 3 and 4, the gas turbine 1 is integrally mounted on a case 18 of the speed reducer 2, and an output shaft 6 thereof is coupled to an input shaft 8 of the speed reducer 2 via a coupling 7. The input shaft 8 of the speed reducer 2 is provided with a cylindrical pinion gear 9 integrally with or separately from this shaft. The small gear 9 of the input shaft 8 is the intermediate shaft 11A.
Meshes with a large cylindrical gear 10 of the gear, and the two large and small gears 8 and 9 form a first-stage gear train. Intermediate shaft 11A
Has one end extending to the opposite side of the gas turbine 1 beyond the center of the speed reducer 2 and having a fluid coupling 2 through a coupling.
2 is connected to the attached intermediate shaft 11C. With such a configuration, the internal space of the speed reducer 2 is effectively used, and the distance between the tip of the input shaft 8 and the output shaft 17 described later, that is, the center of the drive shaft of the pump 3, is shortened.

【0016】中間軸11Aには軽量化のため中空軸を採
用しており、この中間軸11Aの両端をカップリングで
結合している。流体継手22の入力部は、この中間軸1
1Aに接続される中間軸11Cに接続されている。一
方、流体継手22の出力部は、円筒小歯車12を有する
中間軸11Bの先端に接続されている。円筒小歯車12
は、中間軸14に取付けられた円筒大歯車13と噛合っ
ている。これら大小2つの歯車12、13が、2段目の
円筒歯車列を構成している。大歯車13を有する中間軸
14の減速機2中心側端部には、かさ小歯車15が設け
られている。このかさ小歯車15と噛み合うかさ大歯車
16を有する出力軸17は、減速機2の中心部にほぼ垂
直に配置されており、ポンプ3の回転軸にカップリング
を介して連結される。これらかさ大小歯車15、16が
3段目のかさ歯車列を構成する。
A hollow shaft is used as the intermediate shaft 11A for weight reduction, and both ends of the intermediate shaft 11A are coupled by a coupling. The input portion of the fluid coupling 22 is the intermediate shaft 1
It is connected to the intermediate shaft 11C connected to 1A. On the other hand, the output portion of the fluid coupling 22 is connected to the tip of the intermediate shaft 11B having the cylindrical small gear 12. Cylindrical pinion 12
Meshes with a cylindrical large gear 13 attached to the intermediate shaft 14. These two large and small gears 12 and 13 form a second-stage cylindrical gear train. A bevel gear 15 is provided at an end of the intermediate shaft 14 having the large gear 13 on the center side of the speed reducer 2. An output shaft 17 having a large bevel gear 16 that meshes with the small bevel gear 15 is disposed substantially vertically at the center of the speed reducer 2, and is connected to the rotary shaft of the pump 3 via a coupling. These bevel gears 15 and 16 form a bevel gear train in the third stage.

【0017】以上の実施例において、入力軸8や中間軸
11A〜11C、出力軸14等の回転軸はころがりまた
はすべり軸受により支持されており、回転軸、軸受及び
各歯車、流体継手22の全てがケース18に収納されて
いる。また、ケース18には、上記各歯車や軸受を潤滑
するための主油ポンプ23、流体継手に作動油を供給す
るための流体継手用作動油ポンプ24、及びガスタービ
ン1駆動用のスタータ25、燃料ポンプ26、ガバナ2
7等の補機を、入力軸8及び中間軸11Aから歯車を介
して分岐した軸を利用して、取付けている。
In the above embodiments, the rotary shafts such as the input shaft 8, the intermediate shafts 11A to 11C, and the output shaft 14 are supported by rolling or sliding bearings, and all of the rotary shaft, the bearings, the gears, and the fluid coupling 22 are supported. Is stored in the case 18. In the case 18, a main oil pump 23 for lubricating the above gears and bearings, a hydraulic oil pump 24 for supplying fluid to the hydraulic coupling, and a starter 25 for driving the gas turbine 1, Fuel pump 26, governor 2
Auxiliary machines such as 7 are attached using the shaft branched from the input shaft 8 and the intermediate shaft 11A via gears.

【0018】本実施例によれば、従来はガスタービンに
付帯していた高速減速機や駆動用のスタータ等の補機
を、減速機に一体的に設けたので、構造の簡略化やコン
パクト化が可能となった。また、かさ歯車を用いたの
で、かさ歯車を用いないときよりは減速機のケーシング
は大型化しているが、この大型化して形成されたスペー
スに補機を取付けるようにしたので、減速機のスペース
を有効活用でき、装置全体としての小型化が可能にな
る。
According to this embodiment, auxiliary equipment such as a high-speed reducer and a starter for driving, which are conventionally attached to a gas turbine, are integrally provided in the reducer, so that the structure is simplified and compacted. Became possible. In addition, since the bevel gear is used, the reducer casing is larger than when not using the bevel gear, but since the auxiliary machine is attached to the space formed by this enlargement, the reducer space is reduced. Can be effectively used, and the size of the entire device can be reduced.

【0019】なお、上記実施例では補機の全てを減速機
に取付けているが、本発明はこれに限るものではなく、
上記補機のいずれかを減速機に取付けただけでもコンパ
クト化や構造の簡略化は達成できる。また、減速機に取
付けた補機は、減速機には入力されたが流体継手には入
力されない動力、換言すれば流体継手より前に設けた
軸、または流体継手より前で分岐した軸の動力で駆動す
ることが望ましい。
In the above embodiment, all of the accessories are attached to the reducer, but the present invention is not limited to this.
Compactness and simplification of the structure can be achieved only by mounting any one of the above-mentioned auxiliary machines to the speed reducer. In addition, the auxiliary equipment attached to the reduction gear is the power input to the reduction gear but not to the fluid coupling, in other words, the power of the shaft provided before the fluid coupling or the shaft branched before the fluid coupling. It is desirable to drive with.

【0020】次に、上記のように構成した本実施例の動
作について説明する。原動機としてのガスタービン1が
スタータ25により駆動されると、その回転がカップリ
ング7を介し減速機2の入力軸8に伝達され、減速機2
が駆動される。入力軸8に伝達された動力は、1段目の
円筒歯車列により減速され中間軸11Aに伝達される。
中間軸11Aと連結される中間軸11Cは流体継手22
の入力軸に接続されており、排水ポンプの起動時にポン
プ負荷が急激に負荷されるのを防止している。すなわ
ち、流体継手22により徐々に負荷するように調整され
る。また、流体継手22内部に供給される作動油の量を
流体継手用作動油ポンプ24を用いて調整することで、
中間軸11Bに接続されるポンプの回転軸の回転速度を
任意に制御することができる。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described. When the gas turbine 1 as a prime mover is driven by the starter 25, its rotation is transmitted to the input shaft 8 of the speed reducer 2 via the coupling 7, and the speed reducer 2
Is driven. The power transmitted to the input shaft 8 is reduced by the first-stage cylindrical gear train and transmitted to the intermediate shaft 11A.
The intermediate shaft 11C connected to the intermediate shaft 11A includes a fluid coupling 22
It is connected to the input shaft of to prevent the pump load from being suddenly loaded when the drainage pump is started. That is, the fluid coupling 22 is adjusted to gradually load. Further, by adjusting the amount of hydraulic oil supplied to the inside of the fluid coupling 22 using the hydraulic fluid pump 24 for fluid coupling,
The rotational speed of the rotary shaft of the pump connected to the intermediate shaft 11B can be controlled arbitrarily.

【0021】流体継手22から中間軸11Bに伝達され
た動力は、2段目の円筒歯車列、3段目のかさ歯車列に
より更に減速される。これとともに、回転軸の方向が水
平から垂直に変わり、ほぼ垂直に配置された出力軸17
にガスタービンの動力が伝えられる。出力軸17に伝達
された動力は、カップリングを介しポンプの回転軸を駆
動する。ポンプ軸が駆動されると、給水槽19に溜まっ
た水が吐出配管20より吐出水槽21に排出される。ま
た、油タンクに貯えられた潤滑油が、主油ポンプ23に
より歯車の噛み合い部とガスタービン1の軸受をも含め
た軸受部に供給され、歯車や軸受を潤滑し、これらの焼
き付きや損傷を防止する。
The power transmitted from the fluid coupling 22 to the intermediate shaft 11B is further decelerated by the second-stage cylindrical gear train and the third-stage bevel gear train. Along with this, the direction of the rotating shaft changes from horizontal to vertical, and the output shaft 17 arranged almost vertically is provided.
The power of the gas turbine is transmitted to. The power transmitted to the output shaft 17 drives the rotating shaft of the pump via the coupling. When the pump shaft is driven, the water accumulated in the water supply tank 19 is discharged from the discharge pipe 20 to the discharge water tank 21. Further, the lubricating oil stored in the oil tank is supplied by the main oil pump 23 to the bearing portion including the meshing portion of the gear and the bearing of the gas turbine 1 to lubricate the gear and the bearing to prevent seizure and damage thereof. To prevent.

【0022】本実施例によれば、排水ポンプの小形化と
コンパクト化のために1軸式ガスタービンを採用したこ
とに起因する出力回転速度の固定化という不具合を、中
間軸に流体継手等の速度制御手段を設けることにより解
消できる。さらに、減速機2に一体的にマウントしたガ
スタービンのオーバーハング部の長さを大幅に短くでき
る。また、オーバーハング端を支持することもない。さ
らに上述したように、中間軸をガスタービンと反対側ま
で延在させたので、減速機の入力軸とポンプの駆動軸中
心との距離を短くできる。
According to this embodiment, the problem that the output rotation speed is fixed due to the adoption of the one-shaft type gas turbine for downsizing and downsizing of the drainage pump causes a problem such as a fluid coupling on the intermediate shaft. This can be solved by providing speed control means. Further, the length of the overhang portion of the gas turbine integrally mounted on the speed reducer 2 can be significantly shortened. Further, it does not support the overhang end. Further, as described above, since the intermediate shaft is extended to the side opposite to the gas turbine, the distance between the input shaft of the speed reducer and the center of the drive shaft of the pump can be shortened.

【0023】これらにより、特に複数のポンプを配置し
た立軸ポンプ設備では、ポンプ吸込み流れの干渉を防止
するために必要な2台のポンプ間のスペースに、ガスタ
ービンを配置することができ、ポンプ流れ方向の設置ス
ペースを大幅に削減できる。その結果、立軸ポンプの設
置面積を縮小することができる。また、立形ガスタービ
ンを用いたときとは異なり、建屋の高さを大きくする必
要が無く、省スペース効果が大きい。さらに、減速機に
ガスタービンを一体的にマウントするため、据付費の低
減が図れる。
As a result, particularly in the vertical pump equipment in which a plurality of pumps are arranged, the gas turbine can be arranged in the space between the two pumps necessary for preventing the interference of the pump suction flow, and the pump flow The installation space in the direction can be significantly reduced. As a result, the installation area of the vertical shaft pump can be reduced. Further, unlike the case where the vertical gas turbine is used, there is no need to increase the height of the building, and the space saving effect is great. Further, since the gas turbine is integrally mounted on the speed reducer, the installation cost can be reduced.

【0024】また、ガスタービンのオーバーハング端の
支持が不要なため、ガスタービンの回転軸を任意の方向
に設定できる。そのため、例えば、ポンプ流れ方向にガ
スタービンの回転軸を設定することも可能であり、この
場合、さらにデッドスペースを有効活用できる。
Further, since it is not necessary to support the overhang end of the gas turbine, the rotating shaft of the gas turbine can be set in any direction. Therefore, for example, it is possible to set the rotating shaft of the gas turbine in the pump flow direction, and in this case, the dead space can be further effectively utilized.

【0025】次に、本発明の他の実施例を、図5に示し
た概念図を用いて説明する。本実施例が第1の実施例と
異なる点は、減速機に発電機28を取付けたこと、及び
電動機駆動用の軸32を設けたことにある。発電機28
は、プーリ29、30とベルト31を介し、減速機2の
入力軸8から分岐した回転軸につながっている。その他
の構成は、主油ポンプ23や流体継手用作動油ポンプ2
4の取付位置が多少異なっているが、実質的に上記第1
の実施例と同じである。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the conceptual diagram shown in FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that the generator 28 is attached to the speed reducer and the shaft 32 for driving the electric motor is provided. Generator 28
Is connected to a rotary shaft branched from the input shaft 8 of the speed reducer 2 via pulleys 29 and 30 and a belt 31. Other configurations are the main oil pump 23 and the hydraulic oil pump 2 for fluid coupling.
Although the mounting position of No. 4 is slightly different,
Is the same as the embodiment described above.

【0026】次に、本実施例の動作について説明する。
原動機であるガスタービン1がスタータ25により駆動
されると、その回転により発電機28が駆動され、そこ
で発生した電力により、ポンプの吐出弁、除塵機および
換気扇等のポンプ補機が駆動される。これにより、商用
電源や自家発電設備がなくても、ブラックアウトスター
トが可能となる。また、電動機駆動用の軸32を設けて
いるので、工場におけるポンプの性能試験時や揚水、浄
化運転時に、電動油ポンプ33を併用することで、ガス
タービンを用いない電動機駆動のポンプ運転が可能とな
る。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the gas turbine 1 which is the prime mover is driven by the starter 25, the rotation thereof drives the generator 28, and the electric power generated there drives the pump auxiliary valves such as the discharge valve of the pump, the dust remover and the ventilation fan. This allows a blackout start without commercial power or private power generation equipment. In addition, since the shaft 32 for driving the electric motor is provided, the electric oil pump 33 can be used together during the performance test of the pump in the factory, the pumping operation, and the purification operation, so that the electric motor driven pump can be operated without using the gas turbine. Becomes

【0027】本実施例によれば、商用電源や自家発電設
備がなくてもブラックアウトスタートができる。また、
電動機によるポンプ運転が可能であり、工場での試験等
を容易に行える。
According to this embodiment, a blackout start can be performed without a commercial power source or a private power generation facility. Also,
It is possible to operate the pump with an electric motor, and it is possible to easily perform factory tests.

【0028】なお、上記実施例では減速機2の入力軸8
から分岐した回転軸40の動力を用いてプーリ29、3
0とベルト31で発電機28を駆動しているが、発電機
の位置はここに限るものではなく、要するに流体継手よ
り前側の動力を用いればよい。流体継手より後側では、
流体継手が取り出せる動力を変動させる恐れがあるから
である。
In the above embodiment, the input shaft 8 of the speed reducer 2 is
Pulleys 29, 3 using the power of the rotating shaft 40 branched from
Although the generator 28 is driven by 0 and the belt 31, the position of the generator is not limited to this. In short, power on the front side of the fluid coupling may be used. Behind the fluid coupling,
This is because the power that can be taken out by the fluid coupling may fluctuate.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、1
軸式ガスタービンによる小型化と流体継手による可変速
の両特徴を活用でき、立軸ポンプ設備の小形化が可能に
なる。また、これに伴い立軸ポンプ設備の建設コストを
低減することが可能になる。さらに、1軸式ガスタービ
ンを採用することにより、簡単な構成で小型の立軸ポン
プを提供できる。
As described above, according to the present invention, 1
Both the downsizing of the shaft type gas turbine and the variable speed of the fluid coupling can be used, and the vertical axis pump equipment can be downsized. Further, along with this, it becomes possible to reduce the construction cost of the vertical shaft pump equipment. Further, by adopting the single-shaft gas turbine, it is possible to provide a small vertical shaft pump with a simple configuration.

【0030】また本発明によれば、設置面積や設置スペ
ースが小さく、土木構造物の建造コストが少なくて済
み、無段階に回転速度を変速できる立軸ポンプの駆動装
置を提供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a drive device for a vertical shaft pump which has a small installation area and installation space, a construction cost of a civil engineering structure can be reduced, and a rotational speed can be continuously varied.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るポンプ機場の一実施例の縦断面図
である。
FIG. 1 is a vertical sectional view of an embodiment of a pumping station according to the present invention.

【図2】図1に示したポンプ機場の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the pumping station shown in FIG.

【図3】本発明の立軸ポンプの一実施例に用いられる減
速機の横断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a speed reducer used in an embodiment of the vertical shaft pump of the present invention.

【図4】図3のIV−IV矢視断面図である。4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG.

【図5】本発明の立軸ポンプの他の実施例に用いられる
減速機の概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of a speed reducer used in another embodiment of the vertical shaft pump of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ガスタービン、2…減速機、3…ポンプ、4…建
屋、5…ケース、6…出力軸、7…カップリング、8…
入力軸、9…円筒小歯車、10…円筒大歯車、11A…
中間軸、11B…中間軸、12…円筒小歯車、13…円
筒大歯車、14…中間軸、15…かさ小歯車、16…か
さ大歯車、17…出力軸、18…ケース、19…給水
槽、20…吐出配管、21…吐出水槽、22…流体継
手、23…主油ポンプ、24…流体継手用作動油ポン
プ、25…スタータ、26…燃料ポンプ、27…ガバ
ナ、28…発電機、29、30…プーリ、31…ベル
ト、32…電動機駆動用軸、33…電動油ポンプ。
1 ... Gas turbine, 2 ... Reducer, 3 ... Pump, 4 ... Building, 5 ... Case, 6 ... Output shaft, 7 ... Coupling, 8 ...
Input shaft, 9 ... Cylindrical small gear, 10 ... Cylindrical large gear, 11A ...
Intermediate shaft, 11B ... Intermediate shaft, 12 ... Cylindrical small gear, 13 ... Cylindrical large gear, 14 ... Intermediate shaft, 15 ... Bevel small gear, 16 ... Bevel large gear, 17 ... Output shaft, 18 ... Case, 19 ... Water tank , 20 ... Discharge piping, 21 ... Discharge water tank, 22 ... Fluid coupling, 23 ... Main oil pump, 24 ... Fluid coupling hydraulic oil pump, 25 ... Starter, 26 ... Fuel pump, 27 ... Governor, 28 ... Generator, 29 , 30 ... pulleys, 31 ... belts, 32 ... electric motor driving shafts, 33 ... electric oil pumps.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 禎一 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (72)発明者 戸井田 滋 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (72)発明者 吉鶴 睦男 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (72)発明者 桑原 勅光 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (72)発明者 吉川 慶彦 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社 日立製作所 機電事業部内 (56)参考文献 特開 平7−102995(JP,A) 特開 平10−18989(JP,A) 特開 平5−248258(JP,A) 特開 平3−54305(JP,A) 特開 平7−158110(JP,A) 特開 昭61−145325(JP,A) 特開 平9−32795(JP,A) 特開 平8−312578(JP,A) 特開 平9−14177(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 13/02 F02C 6/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Sadakazu Sato, 603 Kandamachi, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Hitachi Co., Ltd., Tsuchiura Plant (72) Inventor, Shigeru Toida 603, Kachimachi, Tsuchiura City, Ibaraki Hitachi Tsuchiura, Ltd. Inside the factory (72) Mutsuko Yoshitsuru Inoue Yoshitsuru, 603 Jinritsucho, Tsuchiura City, Ibaraki Hitachi, Ltd. Tsuchiura Factory Inside (72) Inventor Keiko Kuwahara, 603, Jinmachi, Tsuchiura City, Ibaraki Hitachi Ltd., Tsuchiura Factory (72) Inventor Yoshihiko Yoshikawa 4-6 Kanda Surugadai, Chiyoda-ku, Tokyo Inside the Machinery & Electrical Engineering Department, Hitachi, Ltd. (56) Reference JP-A-7-102995 (JP, A) JP-A-10-18989 (JP, A) JP Japanese Patent Laid-Open No. 5-248258 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 3-54305 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 7-158110 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 61-145325 (JP, A) JP 9-32795 (JP, A) JP 8-312578 (JP, A) JP 9-14177 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) ) F04D 13/02 F02C 6/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ほぼ水平に配置された1軸式のガスタービ
ンと、このガスタービンにより駆動される回転軸がほぼ
垂直方向に配置された立軸形のポンプ本体とを備えた立
軸ポンプにおいて、前記ガスタービンの水平出力軸に入
力軸が接続され前記ポンプの垂直回転軸に出力軸が接続
される減速機とを設け、この減速機に流体継手を内蔵さ
せ、この流体継手は減速機の中心を挟んで前記ガスター
ビンと反対側に位置するとともにガスタービンの出力を
ポンプの回転軸に伝える途中に位置し、前記ガスタービ
ンを建屋に固定せず減速機に一体的にマウントさせ、前
記減速機を建屋に固定するようにしたことを特徴とする
立軸ポンプ。
1. A uniaxial type gas turbine arranged substantially horizontally.
And the rotating shaft driven by this gas turbine is almost
With a vertical pump body arranged vertically.
In the axial pump, the horizontal output shaft of the gas turbine
Force shaft is connected and output shaft is connected to the vertical rotation shaft of the pump.
The speed reducer is installed in the
This fluid coupling is located at the center of the speed reducer.
It is located on the opposite side of the bin and the output of the gas turbine
Located in the middle of transmitting to the rotary shaft of the pump, the gas turbine
Mount it on the reducer without fixing it to the building.
Vertical shaft pump characterized by fixing the reduction gear to the building .
【請求項2】ほぼ水平に配置された1軸式のガスタービ
ンと、この1軸式のガスタービンの水平出力軸に入力軸
が接続されポンプの垂直回転軸に出力軸が接続される減
速機とを有する立軸ポンプの駆動装置であって、前記減
速機に流体継手を内蔵させ、この流体継手は減速機の中
心を挟んで前記ガスタービンと反対側に位置するととも
にガスタービンの出力をポンプの回転軸に伝える動力伝
達部の途中に位置し、前記ガスタービンを建屋に固定せ
ず減速機に一体的にマウントさせ、前記減速機を建屋に
固定するようにしたことを特徴とする立軸ポンプの駆動
装置。
2. A uniaxial type gas turbine arranged substantially horizontally.
And the input shaft to the horizontal output shaft of this single-shaft gas turbine.
Is connected and the output shaft is connected to the vertical rotation shaft of the pump.
A drive device for a vertical shaft pump having a speed reducer,
The speed reducer has a built-in fluid coupling.
Located on the opposite side of the gas turbine across the heart
Power transmission that transmits the output of the gas turbine to the rotating shaft of the pump.
Located in the middle of the building, fix the gas turbine to the building.
Instead, it is mounted integrally on the reducer, and the reducer is installed in the building.
A vertical shaft drive device characterized by being fixed .
【請求項3】前記減速機は、第1の小歯車を有する入力
軸と、この第1の小歯車と噛み合う大歯車を有する第1
の中間軸と、一端部がこの第1の中間軸に接続され、他
端部が前記流体継手の入力軸に接続される第2の中間軸
と、前記流体継手の出力軸に接続され第2の小歯車を有
する第2の中間軸と、この第2の小歯車に噛み合う第2
の大歯車を有し、端部にかさ小歯車を有する第3の中間
軸と、このかさ小歯車と噛み合うかさ大歯車を有する出
力軸とを備え、前記入力軸の配置方向と出力軸の配置方
向とがほぼ直角をなすことを特徴とする請求項1に記載
の立軸ポンプ。
3. A first reduction gear having a first gear having an input shaft having a first small gear and a large gear meshing with the first small gear.
Intermediate shaft, a second intermediate shaft whose one end is connected to the first intermediate shaft and the other end is connected to the input shaft of the fluid coupling, and a second intermediate shaft which is connected to the output shaft of the fluid coupling. Second intermediate shaft having a small gear of the second type and a second intermediate shaft meshing with the second small gear of the second type.
A third intermediate shaft having a large gear and a bevel gear at its end, and an output shaft having a bevel gear meshing with the bevel gear, and the arrangement direction of the input shaft and the arrangement of the output shaft The vertical shaft pump according to claim 1, wherein the vertical axis is substantially perpendicular to the direction.
【請求項4】前記減速機に、少なくとも前記歯車を潤滑
するための主油ポンプ、前記流体継手に作動油を供給す
るための流体継手用作動油ポンプ、ガスタービン駆動用
のスタータ、燃料ポンプ、ガバナのいずれかの補機を取
付け、この減速機に取付けた補機は、前記入力軸に伝達
され前記流体継手には入力されない動力により駆動され
るものであることを特徴とする請求項3に記載の立軸ポ
ンプ。
4. A main oil pump for lubricating at least the gear, a hydraulic oil pump for a fluid coupling for supplying hydraulic fluid to the fluid coupling, a starter for driving a gas turbine, a fuel pump, 4. The governor is equipped with any accessory, and the accessory attached to the speed reducer is driven by power transmitted to the input shaft and not input to the fluid coupling. Vertical pump described.
【請求項5】前記減速機に入力された動力であって、前
記流体継手に伝達されない動力により駆動される発電機
を前記減速機に取付けたことを特徴とする請求項1、
3、または4のいずれか1項に記載の立軸ポンプ。
5. A generator, which is driven by the power input to the speed reducer and is not transmitted to the fluid coupling, is attached to the speed reducer.
The vertical shaft pump according to any one of 3 and 4.
【請求項6】前記流体継手の出力軸およびこの出力軸か
ら分岐して設けた回転軸の少なくとも何れかの軸をこの
減速機のケースから外方に延在させたことを特徴とする
請求項1、3、または4のいずれか1項に記載の立軸ポ
ンプ。
6. An output shaft of the fluid coupling and at least one shaft of a rotary shaft branched from the output shaft is extended outward from a case of the speed reducer. The vertical shaft pump according to any one of 1, 3, or 4.
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