(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記ポンプケーシングは、前記外郭部及び前記仕切部に一体に設けられ、前記インペラから吐出された流体の流路を形成する複数のベーンをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のポンプ装置。
ポンプ装置のポンプケーシングに設けられた、その中央部に形成され、回転軸が挿入される挿入孔及び前記挿入孔の周囲に前記挿入孔の軸心に対して対称位置に複数形成された貫通する孔部を有する仕切部に設けられる軸受部材であって、
前記挿入孔に挿入される、前記回転軸を支持するブシュと、
前記ブシュに設けられ、前記仕切部の主面と当接する鍔部材と、
前記孔部に挿入される軸部及び前記軸部の両端に設けられ、その一方が前記鍔部材を押圧するとともに前記軸部を前記孔部に固定する一対の頭部を有する固定部材と、
を備え、
前記頭部は、
前記仕切部の一方の主面に配置され、前記仕切部の一方の主面及び前記鍔部材の一部と当接する第1頭部と、
前記仕切部の他方の主面に配置される第2頭部と、
を具備することを特徴とする軸受部材。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の一実施の形態に係る軸受部材34を用いたポンプ装置1を、
図1乃至
図5を用いて説明する。
図1は本発明の一実施の形態に係るポンプ装置1の構成を一部断面で示す説明図、
図2は同ポンプ装置1の要部構成、具体的にはポンプ装置1に用いられるポンプケーシング32及び軸受部材34の構成を示す断面図、
図3は同ポンプケーシング32の構成を示す下面図、
図4は軸受部材34に用いられるブシュ81及び鍔部材82の構成を示す下面図、
図5はブシュ81及び鍔部材82の構成を、
図4中V−V線断面で示す断面図である。なお、
図1中、Bはボルトを、Nはナットを、Vは井戸を、Wは井戸水を、それぞれ示している。
【0013】
図1に示すように、ポンプ装置1は、例えば、井戸Vに配置され、少なくともその一部が井戸V内の流体、例えば井戸水Wの水面下に位置する深井戸用水中ポンプである。このポンプ装置1は、水中モータ(モータ)11と、吸込ケーシング12と、回転軸13と、ポンプ部14と、中間ケーシング15と、吐出ケーシング16と、固定バンド17と、電気ケーブル18と、を備えている。
【0014】
水中モータ11は、電気ケーブル18を介して外部電源に接続されている。水中モータ11は、井戸水W中に配置され、ポンプ装置1の最下部に配置される。この水中モータ11は、その駆動軸11aが、例えば継手19等を介して回転軸13に接続される。水中モータ11は、駆動軸11aの回転運動を、継手19を介して回転軸13に伝達させることで、回転軸13を駆動可能に形成されている。
【0015】
吸込ケーシング12は、水中モータ11の上部に設けられ、ポンプ部14の最下段に接続される。吸込ケーシング12は、略円筒状に形成される。吸込ケーシング12は、その下部に設けられ、水中モータ11とボルトB等により組み付く組付座21と、組付座21の上部に設けられた吸込口22と、上端部(上端側)の外周縁に設けられ、ポンプ部14の後述するポンプケーシング32と接続される上端係合部23と、を備えている。また、吸込ケーシング12は、固定バンド17の一方の端部が挿入され、且つ、固定される固定部24を備えている。
【0016】
回転軸13は、継手19を介して水中モータ11に接続され、吸込ケーシング12及びポンプ部14内に収納される。回転軸13は、後述するポンプ部14のインペラ31を固定可能に形成されている。なお、回転軸13は、例えば、その外周面、又は、固定されたインペラ31を介してポンプ部14の軸受部材34により軸支される。
【0017】
より具体的には、回転軸13は、その外周面が被覆部により被覆され、この被覆部が実質的な回転軸13の外面を形成する。被覆部は、例えば、スペーサ及び後述するインペラ31の挿入部31a等により構成され、回転軸13の回転に追従して回転可能に、回転軸13の外周面に固定される。
【0018】
ポンプ部14は、吸込ケーシング12の上部に複数積層され、その内部に回転軸13を収納可能に形成されている。具体的に説明すると、ポンプ部14は、回転軸13に固定された複数のインペラ31と、インペラ31を収納するポンプケーシング(ケーシング)32と、を備えている。また、ポンプ部14は、インペラ31とポンプケーシング32との間に設けられたライナリング33と、回転軸13とポンプケーシング32との間に設けられた軸受部材34と、を備えている。
【0019】
また、ポンプ部14は、複数、例えば
図1においては2つ積層されたポンプ部14のポンプケーシング32間に、中間ケーシング15が配置される。
【0020】
インペラ31は、ステンレスや樹脂等で成型される。インペラ31は、その中心に、回転軸13に挿入されるとともに、回転軸13の外表面の一部を覆う挿入部31aが形成される。インペラ31は、円板状のベース部、ベース部の一方の主面に設けられた複数の羽根、及び、この羽根を覆い、且つ、その中央部が挿入部31aよりも大径に開口するシュラウド、を備えている。
【0021】
挿入部31aは、ベース部と一体に設けられると共に、被覆部として回転軸13の外周面の一部を覆う、ベース部及びシュラウド間の長さよりも長い円筒状に形成されている。なお、この挿入部31aの外周面の一部が、軸受部材34と摺動可能に形成されている。
【0022】
ポンプケーシング32は、有底の円筒状に形成され、吸込ケーシング12、その一次側及び二次側に位置する中間ケーシング15、又は、その一次側及び二次側に位置するポンプケーシング32を、Oリング等のシール部材を介して積層可能に形成されている。
【0023】
具体的には、
図2に示すように、ポンプケーシング32は、その略円筒の外郭を形成する外郭部51と、外郭部51の軸心方向の一方側に設けられた案内部52と、を備えている。また、ポンプケーシング32は、外郭部51及び案内部52により、インペラ31を収納する空間である収納部53が形成される。
【0024】
外郭部51は、その一次側に配置される吸込ケーシング12、中間ケーシング15又はポンプケーシング32と接続する第1係合部55と、その二次側に配置される中間ケーシング15、吐出ケーシング16又はポンプケーシング32と接続する第2係合部56と、を備えている。外郭部51は、第1係合部55及び第2係合部56を互いに係合させることで、ポンプケーシング32を複数積層可能に形成されている。
【0025】
第1係合部55は、吸込ケーシング12、中間ケーシング15又はポンプケーシング32と係合可能に形成されている。第2係合部56は、インペラ31と摺動するライナリング33を嵌合固定する嵌合溝61と、中間ケーシング15、吐出ケーシング16又はポンプケーシング32係合したときに間に介在されるシール部材を介在させるシール溝62と、を備えている。
【0026】
案内部52は、インペラ31の外周部から吐出された水の、二次側への流路を形成する複数のガイドベーン71と、ガイドベーン71を支持するとともに、収納部53に対向する仕切部72と、を備えている。
【0027】
ガイドベーン71は、外郭部51及び仕切部72に一体に形成されることで、ガイドベーン71間に、ポンプケーシング32の外周側から中央部に向う、収納部53から二次側の収納部53への水の流路を形成する。
【0028】
仕切部72は、隣接する吸込ケーシング12、中間ケーシング15又はポンプケーシング32と、当該仕切部72が設けられているポンプケーシング32の収納部53によって形成されるインペラ31の収納空間の天井面及び底面を構成する。
【0029】
仕切部72は、その中央が回転軸13を挿通可能、且つ、軸受部材34を固定可能に開口する円板状に形成されている。また、仕切部72は、その外周側及び中央側の略中間位置から中央側に向ってその厚さが漸次増加して形成される。換言すると、仕切部72は、その中央側が二次側に突出して形成される。
【0030】
仕切部72は、ガイドベーン71に一体に形成されるとともに、その外周縁が外郭部51の内周面と離間して形成される。換言すると、仕切部72は、その外周縁が外郭部51の内周面と離間することで、その外周縁及び外郭部51の内周面との間に、ガイドベーン71間への水の流路となる開口部72aを形成する。
【0031】
仕切部72は、その中央部に、軸受取付部75を備えている。軸受取付部75は、仕切部72の中央部に形成され回転軸13及び軸受部材34が挿入される挿入孔76と、挿入孔76の周囲に複数形成され、仕切部72間を貫通する孔部77と、仕切部72の一方の主面であって、且つ、挿入孔76の周囲に形成された座面78と、を備えている。
【0032】
挿入孔76は、その内径が軸受部材34の後述するブシュ81の外径と略同一径に形成される。孔部77は、挿入孔76の軸心、換言すると、挿入孔76に配置される回転軸13の軸心を中心に等間隔(対称)に複数、例えば2箇所に成形される。孔部77は、ガイドベーン71間の仕切部72に配置される。
【0033】
座面78は、挿入孔76側の一部に、軸受部材34の後述する鍔部材82の外径と同一径の内径で、鍔部材82の厚さと同一厚さに窪んで形成された第1座面78aと、第1座面78aの外方に設けられた第2座面78bと、を備えている。
【0034】
座面78は、第1座面78aの一部に鍔部材82が配置可能に形成されるとともに、配置された鍔部材82の主面と、第2座面78bの主面が同一面上(面一)に形成される。座面78は、第2座面78bに孔部77が配置される。具体的には、座面78は、孔部77に挿入される後述する固定部材83の第1頭部86が第1座面78aに配置された鍔部材82の一部と当接可能な位置に、孔部77が配置される。
【0035】
ライナリング33は、嵌合溝61に固定され、インペラ31の吸込口側の外周面と摺動することで、インペラ31及びポンプケーシング32間を密封可能に形成されている。
【0036】
図4及び
図5に示すように、軸受部材34は、ブシュ81と、ブシュ81に設けられた鍔部材82と、鍔部材82をポンプケーシング32に固定する固定部材83と、を備えている。ブシュ81は、ゴム材(H−NBR)等の樹脂材料で形成されている。
図4に示すように、ブシュ81は、その中央部が十角形状に開口する円筒状に形成される。ブシュ81は、回転する回転軸13の外周面がその内面と摺動可能に形成されている。ブシュ81は、その外形状が、軸受取付部75の挿入孔76に嵌合又は圧入可能な外径を有して形成される。
【0037】
鍔部材82は、円環状であって、その内周縁から一方側に筒状に突出して形成された、その断面がL字状に形成された金属部材である。この鍔部材82は、その一部であるブシュ81の軸心方向に沿って筒状に突出する部位がブシュ81内に埋設されるとともに、その他部である円環状の部位が、ブシュ81の径方向に突出することでブシュ81の外周面から延設される。
【0038】
鍔部材82は、ブシュ81と一体に構成されることで、ブシュ81の鍔を形成する。鍔部材82は、ブシュ81から突出する部位が座面78の第1座面78aと当接することで、軸受取付部75の挿入孔76に挿入されたブシュ81が軸受取付部75に支持される。
【0039】
固定部材83は、所謂リベットであって、軸部85と、軸部85の一端に形成された第1頭部86と、軸部85の他端に形成された第2頭部87と、を備えている。
図2に二点鎖線で示すように、固定部材83は、軸部85の一端に第1頭部86が形成され、他端に第2頭部87が形成されていない状態で、軸部85を軸受取付部75の孔部77に挿入可能、且つ、孔部77に軸部85を挿入後、例えば、かしめ具等の治工具100によって、軸部85の他端に第2頭部87を形成可能に形成されている。固定部材83は、軸部85が、例えば、収納部53側から挿入される。
【0040】
第1頭部86は、軸部85が孔部77に挿入されることで、第1座面78aに当接した鍔部材82及び第2座面78bと当接可能に形成されている。第2頭部87は、軸部85を孔部77に挿入した後に、孔部77の周囲の仕切部72の他方の主面に当接可能に治工具100によって形成される。第2頭部87は、仕切部72の主面に干渉することで、第1頭部86とともに軸部85の孔部77からの抜けを防止可能に形成されている。即ち、第1頭部86及び第2頭部87は、孔部77に対する軸部85の移動を規制する。
【0041】
中間ケーシング15は、インペラ31を収納せず、流体の流路を形成可能に形成される。中間ケーシング15は、ポンプ部14間に配置される。中間ケーシング15は、円筒状又は筒状に形成され、その両端に、ポンプケーシング32の第1係合部55及び第2係合部56と同一構成の第1係合部及び第2係合部が形成されている。
【0042】
吐出ケーシング16は、例えば固定バンド17の他方が固定される下部ケーシング16aと、この下部ケーシング16aにボルトB等により結合され、吐出配管200等に接続されるフランジ部を有する上部ケーシング16bと、を備えている。また、吐出ケーシング16は、上部ケーシング16b内に、逆止弁16cを備えている。
【0043】
固定バンド17は、帯状のバンド部17aと、その両端にナットNにより締結可能に形成されたねじ部17bとを有している。この固定バンド17は、吸込ケーシング12、ポンプケーシング32、中間ケーシング15及び吐出ケーシング16を一体に固定可能に形成されている。
【0044】
次に、このように構成されたポンプ装置1の製造方法の一として、軸受部材34の取り付けについて説明する。
先ず、ポンプケーシング32の座面78が形成された仕切部72の第2座面78bに、仕切部72を貫通する孔部77を、ドリル等による穴加工によって形成する。次に、座面78の第1座面78aと鍔部材82とを対向させながら、挿入孔76にブシュ81を挿入又は圧入する。このとき、第1座面78aの主面に鍔部材82が当接するまで、ブシュ81を挿入孔76に挿入する。
【0045】
次に、
図2に二点鎖線で示すように、第2頭部87が形成されていない固定部材83の軸部85を、第1頭部86が第2座面78b及び鍔部材82に当接するまで孔部77に挿入する。次に、
図2に二点鎖線で示す治工具100によって、軸部85の端部に第2頭部87を形成する。この形成された第2頭部87が仕切部72と当接することで、軸部85が孔部77に固定される。このとき、第1頭部86が第2座面78b及び鍔部材82と当接することで、第1頭部86により鍔部材82が第1座面78aに向って押圧されることから、軸受部材34が挿入孔76に固定され、軸受部材34がポンプケーシング32に取り付けられる。
【0046】
このように構成されたポンプ装置1によれば、軸受部材34は、鍔部材82を座面78に固定部材83を介して固定することで、ブシュ81が熱膨張、変形及び経年変化による機械的性質の低下等が発生しても、挿入孔76から軸受部材34が脱落することを防止可能となる。
【0047】
また、固定部材83は、第1頭部86が形成された軸部85を孔部77に挿入後、第2頭部87を軸部85に形成する、所謂リベットとすることで、軸部85が第1頭部86及び第2頭部87によって孔部77に固定される。このため、固定部材83は、ポンプ装置1の駆動等による振動等によって緩むことが無く、孔部77に確実に固定される。また、ポンプ装置1の長期使用によっても、軸受部材34の脱落及び固定部材83の脱落を確実に防止し、当該脱落によるポンプ装置1の損傷を防止し、ポンプ装置1の信頼性を向上することが可能となる。
【0048】
また、軸受部材34は、固定部材83の第1頭部86によって鍔部材82を固定する構成であることから、軸部85を挿入する孔部77は、ポンプケーシング32の仕切部72にのみ設ける簡単な構成でよい。即ち、鍔部材82に孔部を別途設ける必要がなく、このため、孔部77の穴加工が容易、且つ、加工工程の低減となる。また、鍔部材82に孔部77を形成するときのドリル滑り等を防止可能となり、安全性が向上する。このため、孔部77を形成する工程の作業効率が向上し、製造コストを低減することが可能となる。
【0049】
また、固定部材83は、仕切部72の作業性が良好な側において第2頭部87を形成可能となる。即ち、軸部85の孔部77への挿入方向を、ポンプケーシング32の形状に応じて適宜設定することで、治工具100による第2頭部87の成形を、治工具100の配置や作業スペースが確保可能な作業性が良い側で作業可能となり、軸受部材34の取付作業の作業性が向上する。
【0050】
上述したように本発明の一実施形態に係るポンプ装置1によれば、軸受部材34の鍔部材82を、固定部材83によってポンプケーシング32の仕切部72に固定することで、簡単な構成で確実にポンプケーシング32に軸受部材34を固定可能となる。
【0051】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、回転軸13は、その外周面が被覆部であるスペーサ及び挿入部31aにより被覆されている構成としたがこれに限定されない。回転軸13は、被覆部に覆われていない構成であってもよい。この場合には、軸受部材34は、挿入部31aでなく、直接回転軸13を支持する構成であればよい。
【0052】
また、上述した例では、固定部材83の軸部85を挿入する孔部77は、挿入孔76の軸心を中心に対称位置に2つ成形されるとしたがこれに限定されない。孔部77は、等間隔で3以上有する構成であってもよい。
【0053】
さらに、上述した例では、軸受部材34のブシュ81を内面形状が十角形状の円筒状とする構成を説明したがこれに限定されない。以下、ポンプ装置1に用いられる軸受部材34の変形例である軸受部材34Aを、
図6を用いて説明する。なお、
図6は、本発明の変形例に係るポンプ装置1に用いられる軸受部材34Aの構成を示す下面図である。
【0054】
図6に示すように、軸受部材34Aは、ブシュ81A及び鍔部材82を備えている。ブシュ81Aは、円筒状であって、その内面形状が八角形状に形成され、対向面間の幅が、回転軸13の外周面の外径と略同一の内径に形成される。また、ブシュ81Aは、例えば、その端面の一部、例えば端面の4箇所において、断面が三角形状、又は、台形状に窪んで形成される。
図6においては、ブシュ81Aの端面が、等間隔に離間した4箇所で断面が三角形状に窪む凹部84が形成された構成を示す。なお、軸受部材34Aの鍔部材82は、上述した軸受部材34の鍔部材82と同様の構成であり、その詳細な説明は省略する。
【0055】
このように、ポンプ装置1に用いられる軸受部材34,34Aは、ブシュ81,81Aによって回転軸13を軸支可能であって、固定部材83によって鍔部材82を軸受取付部75に取付可能であれば、軸受部材34,34Aは、適宜設定可能である。
【0056】
また、上述したポンプ装置1は、深井戸用水中ポンプとして説明したが、回転軸13を支持するとともに、固定部材83により鍔部材82を介して仕切部72に固定される軸受部材34,34Aを固定するポンプであれば、他の構成のポンプ装置、例えば、横置きの単段ポンプ等であっても勿論よい。また、ポンプ装置は、ポンプケーシング32に軸受部材34,34Aを固定可能な仕切部72を有する構成であれば、ガイドベーン71を有さない構成であってもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] モータに連結された回転軸と、
前記回転軸に固定されたインペラと、
円筒状の外郭部、並びに、前記外郭部に一体に設けられ、且つ、その中央部に形成された挿入孔及び前記挿入孔の周囲に前記挿入孔の軸心に対して対称位置に複数形成された貫通する孔部を有する仕切部を具備するポンプケーシングと、
前記挿入孔に挿入される、前記回転軸を支持するブシュ、前記ブシュに設けられ、前記仕切部の主面と当接する鍔部材、並びに、前記孔部に挿入される軸部及び前記軸部の両端に設けられ、その一方が前記鍔部材を押圧するとともに前記軸部を前記孔部に固定する一対の頭部を有する固定部材を具備する軸受部材と、
を備えることを特徴とするポンプ装置。
[2] 前記頭部は、
前記仕切部の一方の主面に配置され、前記仕切部の一方の主面及び前記鍔部材の一部と当接する第1頭部と、
前記仕切部の他方の主面に配置される第2頭部と、
を備えることを特徴とする[1]に記載のポンプ装置。
[3] 前記仕切部は、前記鍔部材及び前記第1頭部が配置される座面が形成され、
前記孔部は、前記座面の前記鍔部材が配置される部位よりも外方に配置される、
ことを特徴とする[2]に記載のポンプ装置。
[4] 前記固定部材は、前記第1頭部が形成された前記軸部を前記孔部に挿入後、前記第2頭部が形成されることを特徴とする[3]に記載のポンプ装置。
[5] 前記固定部材はリベットであり、前記第1頭部又は前記第2頭部は、前記軸部が前記孔部に挿入後に形成されることを特徴とする[3]に記載のポンプ装置。
[6] 前記ポンプケーシングは、前記外郭部及び前記仕切部に一体に設けられ、前記インペラから吐出された流体の流路を形成する複数のベーンをさらに備えることを特徴とする[1]に記載のポンプ装置。
[7] ポンプ装置のポンプケーシングに設けられた、その中央部に形成され、回転軸が挿入される挿入孔及び前記挿入孔の周囲に前記挿入孔の軸心に対して対称位置に複数形成された貫通する孔部を有する仕切部に設けられる軸受部材であって、
前記挿入孔に挿入される、前記回転軸を支持するブシュと、
前記ブシュに設けられ、前記仕切部の主面と当接する鍔部材と、
前記孔部に挿入される軸部及び前記軸部の両端に設けられ、その一方が前記鍔部材を押圧するとともに前記軸部を前記孔部に固定する一対の頭部を有する固定部材と、
を備えることを特徴とする軸受部材。
[8] 前記頭部は、
前記仕切部の一方の主面に配置され、前記仕切部の一方の主面及び前記鍔部材の一部と当接する第1頭部と、
前記仕切部の他方の主面に配置される第2頭部と、
を備えることを特徴とする[7]に記載の軸受部材。
[9] 前記仕切部は、前記鍔部材及び前記第1頭部が配置される座面が形成され、
前記孔部は、前記座面の前記鍔部材が配置される部位よりも外方に配置される、
ことを特徴とする[8]に記載の軸受部材。
[10] 前記固定部材は、前記第1頭部が形成された前記軸部を前記孔部に挿入後、前記第2頭部が形成されることを特徴とする[9]に記載の軸受部材。
[11] 前記固定部材はリベットであり、前記第1頭部又は前記第2頭部は、前記軸部が前記孔部に挿入後に形成されることを特徴とする[9]に記載の軸受部材。