JP5378476B2

JP5378476B2 - 立軸ポンプ

Info

Publication number: JP5378476B2
Application number: JP2011217241A
Authority: JP
Inventors: 茂典山野; 正人徳永; 邦彦湯浅; 楠生池田
Original assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: JP2013076380A

Description

本発明は、立軸ポンプに関するものである。

立軸ポンプは、吸込水槽内に鉛直方向に延びるように配管される揚水管と、この揚水管の上端に接続されるベンド管とを備えている。ベンド管では、揚水管からの上向きの水流を水平方向に変えて下流側に接続した吐出管に送水する。また、ベンド管には、駆動手段に連結された回転軸が貫通されている。この回転軸は、揚水管の軸線に一致するように上側から貫通され、その下端側に水を汲み上げるためのインペラが固定されている。

特許文献１の立軸ポンプは、ベンド管を吸込水槽の上側の据付床に固定するとともに、揚水管を固定部材によって吸込水槽内に固定している。これにより、立軸ポンプの荷重を据付床と吸込水槽の壁面に分散できるようにしている。また、この立軸ポンプでは、揚水管およびベンド管などの配管類を除き、モータ、回転軸およびインペラなどの駆動系部品を引き上げ可能としている。これにより、ポンプの分解点検などの作業性を向上できるようにしている。

しかしながら、特許文献１の立軸ポンプは、新規構築時の設置作業性が悪いという問題がある。具体的には、吸込水槽および据付床を含む機場を建設する際には、吸込水槽の底から据付床までの高さ寸法に誤差が生じることを避けることはできない。そのため、吸込水槽に固定した揚水管にベンド管を連結した後、ベンド管を据付床に固定する際に、ベンド管のベースプレートと据付床との間に形成される隙間が一定にはならない。その結果、ベンド管のベースプレートと据付床との隙間にスペーサを配設するという調整作業が必要であるため、設置作業性が悪いという問題がある。

特開平１１−１５９４９１号公報

本発明は、機場に加わる荷重を分散するとともに、設置作業性を向上できる立軸ポンプを提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明の立軸ポンプは、吸込水槽内で鉛直方向に延び、下端に吸込口を有する揚水管と、前記揚水管を前記吸込水槽内に固定する固定部材と、一端が前記揚水管の上端に接続されるとともに、他端が略水平方向に延びる吐出管に接続され、前記吸込水槽の上側の据付床に固定されるベンド管と、前記揚水管内に軸線に沿って配設され、下端側にインペラを取り付けた回転軸と、前記ベンド管の上方に配設され、前記回転軸を回転駆動させるモータとを備え、前記揚水管の上端と前記ベンド管の一端に、前記揚水管の軸方向に沿って移動可能に嵌合して接続する嵌合接続部を設けた構成としている。

この立軸ポンプを設置する際には、揚水管を吸込水槽内に配置して固定部材によって固定する。その後、ベンド管の一端を揚水管の上端に嵌合させて、ベンド管を据付床に固定する。この際、吸込水槽と据付床の高さ寸法の誤差を、ベンド管を揚水管の軸方向に移動させることにより吸収できる。このように、設置時には誤差の調整作業が不要であるため、設置作業性を向上できる。しかも、この立軸ポンプは、吸込水槽と据付床に荷重を分散できるため、機場に要求される強度を低減できる。

この立軸ポンプでは、前記揚水管の軸方向に沿った前記ベンド管の上側部に、前記インペラと一緒に前記回転軸を取出可能な開口部を設けることが好ましい。このようにすれば、揚水管およびベンド管などの配管類を除き、駆動手段、回転軸およびインペラを引き上げることができる。そのため、吊り上げる必要がある機器の重量を軽量化でき、ポンプの分解点検などの作業性を向上できる。

また、前記モータのモータケーシングに対して前記回転軸を軸方向に沿って移動可能に配設するとともに、所定位置で前記モータケーシングに対して前記回転軸を移動不可能に固定保持する保持機構を設けることが好ましい。このようにすれば、下端側に固定したインペラの隙間調整を容易に行うことができる。そのため、設置に関する作業性を大幅に向上できる。

本発明の立軸ポンプでは、揚水管とベンド管に嵌合接続部を設けているため、吸込水槽と据付床の高さ寸法の誤差を、ベンド管を揚水管の軸方向に移動させることにより吸収できる。よって、設置時には誤差の調整作業が不要であるため、設置作業性を向上できる。しかも、この立軸ポンプは、吸込水槽と据付床に荷重を分散できるため、機場に要求される強度を低減できる。

本発明の立軸ポンプを用いたポンプ設備を示す断面図である。図１のインペラ部分の拡大断面図である。図１のモータ部分の拡大断面図である。立軸ポンプの第１設置工程を示す断面図である。立軸ポンプの第２設置工程を示す断面図である。（Ａ），（Ｂ）は吸込ベルマウスとインペラとの隙間の調整状態を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る立軸ポンプ１０を用いたポンプ設備を示す。この立軸ポンプ１０は、直管状のケーシング１１を備え、このケーシング１１をポンプ機場の吸込水槽１と据付床２の両方に固定したものである。

まず、立軸ポンプ１０を設置するポンプ機場は、図示しない流入側管路から流入する雨水等の水を貯留する吸込水槽１がコンクリート等の打設により設けられている。この吸込水槽１の上方は、据付床２によって覆われている。この据付床２は、吸込水槽１の底部１ａから所定間隔をもって設けられ、その上側の空間がポンプ室３を構成する。また、据付床２には、吸込水槽１への水流入方向の下流側端部近傍に位置するように、貫通孔２ａが設けられている。この貫通孔２ａの周囲には、円筒状をなすように上向きに突出する据付部２ｂが設けられている。

立軸ポンプ１０のケーシング１１は、吸込水槽１内で鉛直方向に延びるように配管される揚水管１２と、揚水管１２を通した鉛直方向の水流を水平方向に変えて下流側へ吐出するベンド管２０と、揚水管１２を吸込水槽１に立設するための固定部材２８とを備えている。

揚水管１２は、据付床２の貫通孔２ａから鉛直下向きに延び、固定部材２８によって固定されるもので、吸込ベルマウス１３とベーンケーシング１５と中間継手管１７Ａ〜１７Ｃとで構成されている。図２に示すように、吸込ベルマウス１３は、下向きに漸次拡径した略円錐筒状をなし、その下端開口からなる吸込口１３ａが、固定部材２８によって吸込水槽１の底部１ａに対して所定の距離を隔てて対向配置されている。本実施形態では、インペラ５４の羽根５４ａの外縁が摺接する部分を、別体のプロテクタ管１４により構成している。このプロテクタ管１４は逆円錐筒状をなし、下端が吸込ベルマウス１３に水密に連結されている。ベーンケーシング１５は筒状をなし、プロテクタ管１４の上端に水密に連結されている。このベーンケーシング１５の内部には、放射状をなすように内向きに突出する複数のリブ１５ａが設けられている。このリブ１５ａの内側縁には、軸受ケーシング５７を着脱可能に組み付けるための係合部１６が、内向きに突出するように設けられている。中間継手管１７Ａは円錐筒状をなし、ベーンケーシング１５の上端に水密に連結されている。図１に示すように、中間継手管１７Ｂは円筒状をなし、中間継手管１７Ａの上端に水密に連結されている。中間継手管１７Ｃは円筒状をなし、中間継手管１７Ｂの上端に水密に連結されている。この中間継手管１７Ｃの上端（揚水管１２の上端）は、図３に示すように、ベンド管２０の一端の内側に嵌合して接続する嵌合接続部１８とされている。この嵌合接続部１８の外周部には、ベンド管２０との間をシールするためのシール部材１９が配設されている。なお、揚水管１２はこの構成に限定されず、例えば中間継手管１７Ａ〜１７Ｃを１つの直管により構成してもよい。

ベンド管２０は、据付床２の据付部２ｂに固定されるもので、固定用中間継手管２１とデリベンド２４とで構成されている。固定用中間継手管２１は、軸方向の全長が短い円筒状をなし、その下端には、据付床２の据付部２ｂの上端に固定するためのベースプレート２２が径方向外向きに突設されている。固定用中間継手管２１の下端（ベンド管２０の一端）には、径方向外向きに膨出した嵌合接続部２３が設けられ、この嵌合接続部２３が中間継手管１７Ｃの嵌合接続部１８の外側に嵌合して接続されている。デリベンド２４は、垂直方向に延びる第１直管部２４ａに、水平方向に延びる第２直管部２４ｂを接合した如き逆Ｌ字形状をなす。このデリベンド２４の第１直管部２４ａの下端は、固定用中間継手管２１の上端に水密に連結されている。また、デリベンド２４の第１直管部２４ａの上端は、回転軸５１Ａを貫通させるとともに、耐水モータ３０を水密状態で取り付けるための開口部２５とされている。デリベンド２４の第２直管部２４ｂの端部（ベンド管２０の他端）には、常閉で手動開閉可能な弁２６を介設した吐出管２７が接続されている。なお、ベンド管２０はこの構成に限定されず、例えば固定用中間継手管２１とデリベンド２４とを一体的に設けた構成としてもよい。

固定部材２８は、吸込ベルマウス１３の吸込口１３ａと吸込水槽１の底部１ａに連結することにより、吸込水槽１内に揚水管１２を鉛直方向に延びるように固定するものである。この固定部材２８は、図２に示すように、吸込ベルマウス１３の下端外周縁に周方向に所定間隔をもって配設した複数の支柱２９を備えている。

ケーシング１１の開口部２５には、水密に閉塞するように耐水モータ３０が取り付けられている。図３に示すように、耐水モータ３０は、鉛直方向に延びる筒状のモータケーシング３１を備えている。このモータケーシング３１内には空気が充填されており（乾式）、揚水管１２の軸線と一致する軸芯にモータ軸３２が配設されている。このモータ軸３２は中空状をなし、その上下には中空状をなす支軸３３Ａ，３３Ｂが連結されている。これら支軸３３Ａ，３３Ｂは、モータケーシング３１内に配設した軸受３４Ａ，３４Ｂによって回転自在に支持されている。また、モータケーシング３１の内部には、モータ軸３２に回転子３５が固定され、この回転子３５の外周部に固定子３６が配置されている。

モータ軸３２には、回転軸５１Ａが軸方向に沿って移動可能に配設されている。この回転軸５１Ａは、モータケーシング３１の上端を貫通して延び、その貫通した上端部が、カップリング３７によって支軸３３Ａに対して回転不可能に連結されている。カップリング３７の上部には、回転軸５１Ａの上端に形成したネジ部に螺合するシャフトナット３８が配設されている。このシャフトナット３８の回転により、回転軸５１Ａを軸方向に移動させ、かつ、所定位置で移動不可能に固定保持できる（保持機構）。これらカップリング３７およびシャフトナット３８は、モータケーシング３１の上部に配設したカバー３９により水密に閉塞されている。

モータケーシング３１の下部には、潤滑油が封入されるオイル室４０が形成されている。このオイル室４０は、モータケーシング３１の下部に配設したボックス上部４１と、このボックス上部４１の下端開口を封鎖するボックス下部４２により区画されている。オイル室４０の下部には、一次冷却水が封入される冷却水室４３が更に形成されている。この冷却水室４３は、ボックス下部４２の下端開口に概ね円板状である熱交換器４４を配設して封鎖することにより区画されている。この熱交換器４４は、屈曲加工により形成された多数の伝熱フィンを有し、その外周部がベンド管２０のモータ取付部の上端開口に水密に連結されている。オイル室４０内には、モータケーシング３１内の空気とオイル室４０内の潤滑油の間のシール、および、潤滑油と冷却水室４３内の一次冷却水の間のシールを行うメカニカルシール４５Ａが配置されている。また、冷却水室４３内には、一次冷却水と揚水管１２を通して汲み上げた揚水の間のシールを行うメカニカルシール４５Ｂが配置されている。

また、モータケーシング３１の外周部には、所定間隔をもって取り囲むように円筒状のウォータジャケット４６が配設されている。これにより、モータケーシング３１とウォータジャケット４６との間には、円筒状をなす冷却水空間４７が形成されている。この冷却水空間４７は、冷却水出口管４８と冷却水入口管４９により冷却水室４３に接続されている。さらに、モータ軸３２の冷却水室４３に位置する部位には、一次冷却水を循環させるための循環羽根５０が取り付けられている。

図５に示すように、耐水モータ３０には、駆動系部品である回転軸５１Ａ〜５１Ｃおよびインペラ５４が一体的に組み付けられている。具体的には、耐水モータ３０には、モータ軸３２に回転軸５１Ａが連結されている。この回転軸５１Ａには、別体の回転軸５１Ｂがカップリング５２によって一体的に連結（直結）されている。また、この回転軸５１Ｂには、別体の回転軸５１Ｃがカップリング５３によって一体的に連結されている。そして、この回転軸５１Ｃの下端には、インペラ５４が連結されている。

回転軸５１Ａ〜５１Ｃは、回転軸保護管５５Ａ，５５Ｂおよび軸受ケーシング５７によって覆われている。回転軸保護管５５Ａは、耐水モータ３０の下部に固定されている。この回転軸保護管５５Ａの下部には、別体の回転軸保護管５５Ｂが中間軸受５６を介して連結されている。この中間軸受５６は、中間に位置する回転軸５１Ｂを回転自在に支持している。また、回転軸保護管５５Ｂの下部には、軸受ケーシング５７が連結されている。図２に示すように、軸受ケーシング５７には、ベーンケーシング１５の係合部１６に係合する係合段部５８が設けられている。また、軸受ケーシング５７の上下端には、水中軸受５９Ａ，５９Ｂが配設されている。これら水中軸受５９Ａ，５９Ｂは、下端に位置する回転軸５１Ｃを回転自在に支持している。そして、回転軸５１Ｃにおいて、軸受ケーシング５７から下側に突出した部分にインペラ５４が連結されている。

この立軸ポンプ１０をポンプ機場に設置する際には、例えば、図４に示すように、揚水管１２の下端に固定部材２８を一体的に組み付けた状態で、据付床２の上方から貫通孔２ａに揚水管１２を貫通させる。そして、吸込水槽１の底部１ａ上に固定部材２８を載置し、固定部材２８を底部１ａに固定する。これにより、揚水管１２が吸込水槽１内で鉛直方向に立設される。

ついで、据付床２上にベンド管２０を配置し、図５に示すように、固定用中間継手管２１を据付床２の据付部２ｂ上に配置するとともに、ベンド管２０のベースプレート２２を据付部２ｂに固定する。この際、本実施形態では、揚水管１２とベンド管２０とを嵌合接続部１８，２３の嵌合により接続する構成としているため、吸込水槽１と据付床２の間の高さ寸法の誤差は、ベンド管２０を揚水管１２に対して軸方向に移動させることにより吸収できる。よって、設置時には誤差の調整作業が不要であるため、設置作業性を向上できる。

ついで、回転軸５１Ａ〜５１Ｃおよびインペラ５４を一体的に組み付けた耐水ポンプを吊り下げ、開口部２５から揚水管１２内に挿入する。そして、ベーンケーシング１５の係合部１６に軸受ケーシング５７の係合段部５８を係合させる。この際、シャフトナット３８を回転させることにより回転軸５１Ａ〜５１Ｃを軸方向に移動させ、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、インペラ５４と吸込ベルマウス１３（プロテクタ管１４）の隙間を調整する。最後に、耐水モータ３０をベンド管２０の開口部２５に水密に連結するとともに、耐水モータ３０の上側にカバー３９を水密に取り付ける。このように、本実施形態の立軸ポンプ１０は、下端側に固定したインペラ５４の隙間調整を、耐水モータ３０が位置するポンプ室３内にて容易に行うことができる。そのため、ポンプ設置作業で重要な芯だし工程は不要であり、設置に関する作業性を大幅に向上できる。

この立軸ポンプ１０を運転すると、耐水モータ３０の駆動により、固定子３６に対して回転子３５が回転駆動することにより、モータ軸３２および直結された回転軸５１Ａ〜５１Ｃを介してインペラ５４が回転される。これにより、吸込水槽１内の水が揚水管１２を通して汲み上げられて、吐出管２７を介して下流側へ送水される。

この際、本実施形態では、ベンド管２０に開口部２５を設けているが、その上に耐水モータ３０を水密状態で配設しているため、揚水を外部に漏出させることなく、確実に吐出管２７から下流側へ送水することができる。また、揚水管１２とベンド管２０とは、嵌合による接続としているが、上流側の揚水管１２を下流側のベンド管２０に内嵌する構成としているため、揚水を外部に漏出させることなく、確実に吐出管２７から下流側へ送水することができる。さらに、本実施形態では、中空状のモータ軸３２に回転軸５１Ａを貫通させ、カップリング３７で連結した構成であるため、ポンプスラストを耐水モータ３０の上端で支持することができる。

また、耐水モータ３０内では、ウォータジャケット４６内の冷却水空間中の一次冷却水が、循環羽根５０の回転により冷却水出口管４８を経て冷却水室４３に流入し、熱交換器４４の上面側に導入された後、冷却水入口管４９を経て冷却水空間４７に循環供給される。即ち、一次冷却水は、ウォータジャケット４６内の冷却水空間４７と熱交換器４４の間を循環する。一方、前述のようにインペラ５４によって汲み上げた揚水は、一部がベンド管２０の開口部２５からモータ取付部内に流入し、熱交換器４４の下面側に導入される。従って、耐水モータ３０で発生した熱は、熱交換器４４において一次冷却水から二次冷却水としての揚水に伝達され、その結果、常に冷却された一次冷却水により耐水モータ３０が冷却される。

このように、本発明の立軸ポンプ１０は、内冷型の耐水モータ３０を用いているため、ポンプ室３が水没しても耐水モータ３０の分解整備を行うことなく連続運転できる。

また、減速機を用いることなく耐水モータ３０を回転軸５１Ａ〜５１Ｃに直結し、かつ、駆動機構を１つのポンプ室３に集約できるため、設備を簡素化でき、建設コストの増大を抑制できる。さらに、耐水モータ３０内の一次冷却水は、吸込水槽１から汲み上げた揚水を二次冷却水として、熱交換器４４を介して降温できるようにしているため、外部注水機構が不要であり、ポンプ設備を更に簡素化できる。

しかも、本実施形態の立軸ポンプ１０は、揚水管１２を固定部材２８によって吸込水槽１内に固定し、ベンド管２０を据付床２に固定するものであるため、吸込水槽１と据付床２に荷重を分散できる。よって、ポンプ機場の据付床２に要求される強度を低減できる。また、本実施形態では、駆動系部品である回転軸５１Ａ〜５１Ｃ、インペラ５４および耐水ポンプだけを、ケーシング１１から引き上げることができる（プルアウト型）。そのため、回転体であるインペラ５４をメンテナンスする際には、ケーシング１１を引き上げる必要がない。よって、引き上げ重量を軽量化することができるため、点検作業性を向上できる。

なお、本発明の立軸ポンプ１０は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、固定部材２８を揚水管１２の下端と吸込水槽１の底部１ａの間に固定したが、吸込水槽１の側壁部に固定する構成としてもよい。また、前記実施形態では、駆動手段として耐水モータ３０を用いたが、汎用の駆動モータを用いてもよい。

１…吸込水槽
２…据付床
１０…立軸ポンプ
１１…ケーシング
１２…揚水管
１３ａ…吸込口
１８…嵌合接続部
２０…ベンド管
２２…ベースプレート
２３…嵌合接続部
２５…開口部
２７…吐出管
２８…固定部材
３０…耐水モータ
３２…モータ軸
３７…カップリング
３８…シャフトナット（保持機構）
５１Ａ〜５１Ｃ…回転軸
５４…インペラ

Claims

吸込水槽内で鉛直方向に延び、下端に吸込口を有する揚水管と、
前記揚水管を前記吸込水槽内に固定する固定部材と、
一端が前記揚水管の上端に接続されるとともに、他端が略水平方向に延びる吐出管に接続され、前記吸込水槽の上側の据付床に固定されるベンド管と、
前記揚水管内に軸線に沿って配設され、下端側にインペラを取り付けた回転軸と、
前記ベンド管の上方に配設され、前記回転軸を回転駆動させるモータとを備え、
前記揚水管の上端と前記ベンド管の一端に、前記揚水管の軸方向に沿って移動可能に嵌合して接続する嵌合接続部を設けたことを特徴とする立軸ポンプ。
前記揚水管の軸方向に沿った前記ベンド管の上側部に、前記インペラと一緒に前記回転軸を取出可能な開口部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の立軸ポンプ。
前記モータのモータケーシングに対して前記回転軸を軸方向に沿って移動可能に配設するとともに、所定位置で前記モータケーシングに対して前記回転軸を移動不可能に固定保持する保持機構を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立軸ポンプ。