特許 6590622 ターボ形ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6590622

(24)【登録日】2019年9月27日

(45)【発行日】2019年10月16日

(54)【発明の名称】ターボ形ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/62 20060101AFI20191007BHJP

   F04D 29/044 20060101ALI20191007BHJP

   F04D 29/60 20060101ALI20191007BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/62 A

   F04D29/044

   F04D29/60 D

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-195935(P2015-195935)

(22)【出願日】2015年10月1日

(65)【公開番号】特開2017-67039(P2017-67039A)

(43)【公開日】2017年4月6日

【審査請求日】2018年5月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(72)【発明者】

【氏名】山中 隆司

【審査官】 岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０５９９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−１０３２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５４−０６３２０２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／０４４

Ｆ０４Ｄ ２９／６０

Ｆ０４Ｄ ２９／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分にメカニカルシールを備え、前記主軸とモータのモータ軸とをポンプ側軸継手とモータ側軸継手を用いて連結したターボ形ポンプであって、
前記主軸と前記ポンプ側軸継手との嵌め合い状態から前記主軸を単独で移動させて前記ポンプ側軸継手との嵌め合いを解除できるように構成し、
前記主軸と前記ポンプ側軸継手との嵌め合い部分の寸法は、前記主軸の軸端と前記ポンプケーシングの内面との対向距離に略等しいか又は短く設定されていることを特徴とするターボ形ポンプ。

【請求項2】

前記ポンプ側軸継手とモータ側軸継手間にスペーサを介在させ、前記スペーサに前記主軸を移動させるねじ機構を設け、前記スペーサを回転させることにより前記主軸を移動させることを特徴とする請求項１記載のターボ形ポンプ。

【請求項3】

前記ねじ機構は、前記スペーサの中央部に形成された凹部に頭部を嵌合させたボルトと、前記主軸の軸方向に形成された雌ねじとからなることを特徴とする請求項２記載のターボ形ポンプ。

【請求項4】

前記主軸と前記ポンプ側軸継手との嵌め合いを解除させたときに、前記主軸の軸端は前記ポンプケーシングの内面に当接することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のターボ形ポンプ。

【請求項5】

前記主軸と前記ポンプ側軸継手との嵌め合いを解除させたときに、前記主軸と前記羽根車との間に介装されたキーの端部は、羽根車側のキー溝の端部に嵌合した状態にあることを特徴とする請求項４記載のターボ形ポンプ。

【請求項6】

前記主軸と前記ポンプ側軸継手との嵌め合いを解除させた状態で、前記ポンプ側軸継手と前記スペーサとを取り外し、前記モータ側軸継手と前記主軸との間に前記メカニカルシール交換用のスペースを形成したことを特徴とする請求項２または３記載のターボ形ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ターボ形ポンプに係り、特に羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分にメカニカルシールを備えたターボ形ポンプに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ポンプケーシング内で羽根車を回転させることにより、液体にエネルギーを与えるターボ形ポンプにおいては、羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分に、軸封装置としてメカニカルシールが多く用いられている。
このようなターボ形ポンプの一種である遠心式ポンプでは、メンテナンス時に電動機を取り外さずにメカニカルシールを交換するため、２つ割りカップリング構造を採用し、メカニカルシール交換スペースを設けているものがある（特許文献１）。

【0003】

２つ割りカップリング構造では、剛性を出すため、長大化・重量化しているが、大出力機種では、カップリングが重いため、作業性・組立性が悪くなる。また、２つ割りカップリングは同心度や直角度を出しにくく、製造コストが高くなってしまう。現実的な製造コストで２つ割りカップリングを製作すると、同心度や直角度が十分に出ず、同心度・直角度不足によりポンプの振動や騒音が大きくなる。また、ポンプ羽根車のオーバーハングにより、２つ割りカップリングを採用すると、主軸先端に水中軸受け構造が必要になる。

【0004】

このように、特許文献１に記載されたような２つ割りカップリング構造には、作業性・組立性および性能の面から種々の問題点がある。
上記２つ割りカップリング構造のような問題点が少なく、メンテナンス時に電動機を取り外さずにメカニカルシールを交換できる構造として、特許文献２には、羽根車を支持するポンプ軸にポンプ側軸継手を固定し、モータのモータ軸にモータ側軸継手を固定し、ポンプ側軸継手とモータ側軸継手との間にスペーサを介在せしめたポンプが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−２０５３６０号公報

【特許文献2】特開昭５９−１３８７９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明者らは、特許文献２に記載されているモータ側軸継手とポンプ側軸継手との間にスペーサを介在せしめたカップリング構造について検討を重ねた結果、この構造には、下記の課題があることを見出した。
特許文献２に記載されているようなモータ側軸継手とポンプ側軸継手との間にスペーサを介在せしめたカップリング構造は、長尺のメカニカルシールを交換するためのスペースをスペーサのみによって確保しているために、スペーサはメカニカルシール以上の長さを必要とする。そのため、スペーサが長尺で大型化することは勿論のこと、カップリング構造の外周側に配置されモータを支持するためのモータ台が長尺で大型化するという問題がある。

【0007】

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、モータ側軸継手とポンプ側軸継手とを備えたカップリング構造において、スペーサを用いた場合には、スペーサの厚さ（軸方向の長さ）を最小にすることによりカップリング構造の小型化を図ることができ、またカップリング構造の外周側に配置されモータを支持するためのモータ台の小型化を図ることができるターボ形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】

【0008】

上述の目的を達成するため、本発明のターボ形ポンプは、羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分にメカニカルシールを備え、前記主軸とモータのモータ軸とをポンプ側軸継手とモータ側軸継手を用いて連結したターボ形ポンプであって、前記主軸と前記ポンプ側軸継手との嵌め合い状態から前記主軸を単独で移動させて前記ポンプ側軸継手との嵌め合いを解除できるように構成し、前記主軸と前記ポンプ側軸継手との嵌め合い部分の寸法は、前記主軸の軸端と前記ポンプケーシングの内面との対向距離に略等しいか又は短く設定されていることを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、主軸を単独で移動させてポンプ側軸継手との嵌め合いを解除することができる。そして、この嵌め合い解除のための主軸の移動の際に、主軸とポンプ側軸継手との嵌め合い部分の寸法は、主軸の軸端とポンプケーシングの内面との対向距離に略等しいか又は短く設定されているため、ポンプケーシングの内面によって、主軸の移動が制限されることはない。ここで、前記嵌め合い部分の寸法と前記対向距離とが略等しいとは、主軸とポンプ側軸継手との嵌め合いが解除されたときに、主軸の軸端がポンプケーシングの内面に当接する場合を言う。

【0010】

本発明の好ましい態様は、前記ポンプ側軸継手とモータ側軸継手間にスペーサを介在させ、前記スペーサに前記主軸を移動させるねじ機構を設け、前記スペーサを回転させることにより前記主軸を移動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ねじ機構は、前記スペーサの中央部に形成された凹部に頭部を嵌合させたボルトと、前記主軸の軸方向に形成された雌ねじとからなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記主軸と前記ポンプ側軸継手との嵌め合いを解除させたときに、前記主軸の軸端は前記ポンプケーシングの内面に当接することを特徴とする。

【0011】

本発明の好ましい態様は、前記主軸と前記ポンプ側軸継手との嵌め合いを解除させたときに、前記主軸と前記羽根車との間に介装されたキーの端部は、羽根車側のキー溝の端部に嵌合した状態にあることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記主軸と前記ポンプ側軸継手との嵌め合いを解除させた状態で、前記ポンプ側軸継手と前記スペーサとを取り外し、前記モータ側軸継手と前記主軸との間に前記メカニカルシール交換用のスペースを形成したことを特徴とする。

【0012】

本発明の実施形態によれば、羽根車を支持する主軸がポンプケーシングを貫通する部分にメカニカルシールを備え、前記主軸とモータのモータ軸とをポンプ側軸継手とモータ側軸継手と両軸継手間に介在させたスペーサとにより連結したターボ形ポンプであって、前記スペーサを板状体で形成し、前記ポンプ側軸継手と前記スペーサと前記モータ側軸継手とを締結具で結合し、前記スペーサの中央部に形成された凹部に頭部を嵌合させたボルトを、前記主軸の軸方向に形成された雌ねじに螺合させ、前記スペーサと前記主軸とを連結した。
上記実施形態によれば、ポンプ側軸継手とスペーサとモータ側軸継手とを結合している締結具を取り外し、ボルトを緩める方向に回転させることにより、ボルトと主軸に形成された雌ねじとの螺合を解除してスペーサと主軸との連結を解けば、ポンプ側軸継手とスペーサとをモータ側軸継手および主軸から取り外すことができる。

【0013】

本発明の実施形態によれば、前記ボルトは六角ボルトからなり、前記スペーサの凹部は六角形の水平断面を有する。
本発明の実施形態によれば、前記締結具を取り外した状態で、前記スペーサを回転させることにより前記ボルトをスペーサとともに回転させることが可能である。

【0014】

本発明の実施形態によれば、前記ボルトが緩む方向に前記スペーサを回転させることにより、ねじの推力により前記ボルトは頭部が前記モータ側軸継手の下端面に当接するまで上昇する。
本発明の実施形態によれば、前記ボルトの頭部が前記モータ側軸継手の下端面に当接した状態で、前記スペーサを回転させることにより、ねじの推力により前記主軸を下降させる。
本発明の実施形態によれば、前記主軸の下降時に前記羽根車が下降しないように、前記羽根車は前記ポンプケーシングにより保持されている。

【0015】

本発明の実施形態によれば、前記主軸の下降により前記ボルトと前記主軸の雌ねじとの螺合が解除されたときに、前記主軸の更なる下降を制限するストッパを前記ポンプケーシングの内面に設けた。
本発明の実施形態によれば、前記ボルトと前記主軸の雌ねじとの螺合が解除されたときに、前記主軸は前記ポンプ側軸継手から離脱する。
本発明の実施形態によれば、前記主軸を前記ポンプ側軸継手から離脱させた状態で、前記ポンプ側軸継手と前記スペーサとを取り外し、前記モータ側軸継手と前記主軸との間に前記メカニカルシール交換用のスペースを形成した。

【発明の効果】

【0016】

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）メカニカルシールは、モータおよびモータ側軸継手を取り外さずに、ポンプ側軸継手を取り外すことにより交換可能である。
（２）モータ側軸継手とポンプ側軸継手との間にスペーサを介在せしめたカップリング構造において、スペーサの厚さ（軸方向の長さ）を最小にすることによりカップリング構造の小型化を図ることができ、またカップリング構造の外周側に配置されモータを支持するためのモータ台の小型化を図ることができる。
（３）羽根車を支持する主軸を、主軸の軸方向に延びる１本のボルトで吊下する構造であるため、主軸に高い軸方向荷重が掛かっても、主軸が脱落する恐れはない。また、ポンプ側軸継手の半径方向から、ポンプ側軸継手とポンプ軸とを固定するためのビスや止めネジ等は不要な構造となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係るターボ形ポンプを示す断面図である。

【図2】図２は、図１に示すターボ形ポンプの要部拡大図であり、ポンプ軸とモータ軸とを結合するカップリング構造とポンプ部の詳細を示す断面図である。

【図3】図３は、メカニカルシールの交換手順の第１ステップを示す図であり、ポンプ側軸継手を支えるための支えピースを設置する工程を示す断面図である。

【図4】図４は、メカニカルシールの交換手順の第２ステップを示す図であり、スペーサを含む下方のユニットをモータ側軸継手から切り離す工程を示す断面図である。

【図5】図５は、メカニカルシールの交換手順の第３ステップを示す図であり、スペーサを回転させることにより、ボルトを上昇させる工程を示す断面図である。

【図6】図６は、メカニカルシールの交換手順の第４ステップを示す図であり、スペーサを回転させることにより、ポンプ軸を下降させる工程を示す断面図である。

【図7】図７は、メカニカルシールの交換手順の第５ステップを示す図であり、スペーサを回転させることにより、ポンプ軸を下降させてポンプ軸の雌ねじをボルトのねじ部から離脱させる工程を示す断面図である。

【図8】図８は、メカニカルシールの交換手順の第６ステップを示す図であり、ポンプ側軸継手とモータ側軸継手を取り外す工程を示す断面図である。

【図9】図９は、メカニカルシールの交換手順の第７ステップを示す図であり、ポンプ側軸継手とスペーサを取り外したスペースを利用してメカニカルシールをポンプ軸から取り外す工程を示す断面図である。

【図10】図１０（ａ），（ｂ）は、図１および図２に示す本発明に係るカップリング構造を用いたターボ形ポンプと、特許文献２に記載されているようなカップリング構造を用いたターボ形ポンプとを対比して示す図であり、図１０（ａ）は図１および図２に示す本発明に係るカップリング構造を用いたターボ形ポンプを示す断面図、図１０（ｂ）は特許文献２に記載されているようなカップリング構造を用いたターボ形ポンプを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係るターボ形ポンプの実施形態を図１乃至図１０を参照して説明する。図１乃至図１０において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係るターボ形ポンプを示す断面図である。図１に示すように、ターボ形ポンプは、吸込み口１ａと吐出し口１ｂを有するケーシング１と、ケーシング１に固定されたモータ台６とを備えている。ケーシング１およびモータ台底部６ａにより構成されるポンプケーシング内には羽根車３が配置されている。

【0019】

図１に示すように、羽根車３はポンプ軸（主軸）４に支持されている。ポンプ軸４がポンプケーシングを構成するモータ台底部６ａを貫通する部分には、軸封装置としてカートリッジ型メカニカルシール５が設けられている。以下、カートリッジ型メカニカルシールは、メカニカルシールと称する。ケーシング１の上方に設けられたモータ台６は、ポンプ部のケーシングカバーを構成するモータ台底部６ａと、モータ（図示せず）を支持するための上部６ｂと、モータ台底部６ａと上部６ｂの中間の側部６ｃとを有する。図１では、モータは図示を省略しているが、モータのモータ軸７が示されている。羽根車３の上下端部とポンプケーシングの間隙には、ライナーリング８，８が設けられている。

【0020】

図１に示すように、羽根車３を支持するポンプ軸４の上部にポンプ側軸継手１０を設け、モータのモータ軸７にモータ側軸継手１１を固定し、ポンプ側軸継手１０とモータ側軸継手１１との間にスペーサ１２を介在せしめている。すなわち、ポンプのポンプ軸４とモータのモータ軸７とを結合するカップリング構造は、ポンプ側軸継手１０、モータ側軸継手１１およびスペーサ１２を備えている。ポンプ側軸継手１０とモータ側軸継手１１とスペーサ１２とは、複数のボルト２１およびナット２２によって結合されている。このカップリング構造によれば、重量物であるモータを一切動かすことなく、ポンプ側軸継手１０およびスペーサ１２を取り外すのみの作業でメカニカルシール５の点検および交換が可能となる。なお、モータ台６には、メカニカルシール５の点検および交換をする際の作業用の窓６ｗが形成されている。

【0021】

図２は、図１に示すターボ形ポンプの要部拡大図であり、ポンプ軸４とモータ軸７とを結合するカップリング構造とポンプ部の詳細を示す断面図である。図２に示すように、羽根車３を支持するポンプ軸４の上部にポンプ側軸継手１０を設け、モータのモータ軸７にモータ側軸継手１１を固定し、ポンプ側軸継手１０とモータ側軸継手１１との間にスペーサ１２を介在せしめている。すなわち、ポンプのポンプ軸４とモータのモータ軸７とを結合するカップリング構造は、ポンプ側軸継手１０、モータ側軸継手１１およびスペーサ１２を備えている。ポンプ側軸継手１０とモータ側軸継手１１とスペーサ１２とは、複数のボルト２１およびナット２２によって結合されている。モータ側軸継手１１はモータ軸７に止めネジ１６およびキー１７を介して固定されている。

【0022】

スペーサ１２は薄肉円板などの板状体で形成されている。ポンプ軸４とスペーサ１２とは、ポンプ軸４の軸方向に延びるボルト１５によって連結されている。すなわち、ボルト頭部１５ａがスペーサ１２の凹部１２ａに嵌合され、ねじ部１５ｂがポンプ軸４の軸方向に形成された雌ねじ４ｓに螺合されることにより、ポンプ軸４とスペーサ１２とはボルト１５によって連結されている。したがって、ポンプ軸４は、スペーサ１２にボルト頭部１５ａが固定された１本のボルト１５によって吊下されており、１本のボルト１５でポンプ軸４に加わる軸方向荷重を支える構造になっている。それゆえ、ポンプ側軸継手１０の半径方向から、ポンプ側軸継手１０とポンプ軸４とを固定するためのビスや止めネジ等は不要な構造である。ポンプ側軸継手１０とポンプ軸４とは嵌め合いになっており、ポンプ側軸継手１０とポンプ軸４との間にはキー１８(点線で図示)が介装されている。

【0023】

次に、ポンプ側軸継手１０とモータ側軸継手１１とスペーサ１２とを一体に結合する締結構造について説明する。
図２に示すように、ポンプ側軸継手１０とモータ側軸継手１１とスペーサ１２とは、複数のボルト２１およびナット２２によって結合されている。モータ側軸継手１１のボルト孔１１ｈとボルト２１とは、嵌め合いになっており、ポンプ側軸継手１０のボルト孔１０ｈとボルト２１とは、嵌め合いになっている。そして、スペーサ１２のボルト孔１２ｈは、ボルト２１の直径より大きい孔径を有する、いわゆるバカ孔になっている。なお、ボルト孔１２ｈは、ボルト２１の直径より大きい溝幅の円弧状の長孔であってもよい。

【0024】

次に、羽根車３および羽根車３の周辺部の構造について説明する。
図２に示すように、ポンプ軸４の端部には羽根車３が嵌合されている。ポンプ軸４と羽根車３との間にはキー１９が介装されている。ポンプ軸４の軸端部には雄ねじ４ｆが形成されており、雄ねじ４ｆにナット２０が螺合されることにより、羽根車３はポンプ軸４に固定されている。
図２に示すように、ポンプ側軸継手１０とモータ側軸継手１１とスペーサ１２とが一体に結合され、ボルト１５がポンプ軸４の雌ねじ４ｓに螺合されている状態においては、羽根車３の吸込口下端３ｅと、ケーシング１においてライナーリング８を収容している部分の上端面１ｅとの間には、スキマ（隙間）が形成されている。

【0025】

次に、図１に示すターボ形ポンプにおけるメカニカルシール５の交換手順を図２乃至図１０を参照して説明する。
図２は、メカニカルシール５がポンプ軸４に装着されていてメカニカルシール５を交換する前の初期状態（正規状態）を示す断面図である。図２に示すように、ポンプ側軸継手１０とモータ側軸継手１１とスペーサ１２とは複数のボルト２１およびナット２２によって結合されている。モータ側軸継手１１はモータ軸７に止めネジ１６およびキー１７を介して固定されている。ポンプ軸４とスペーサ１２とは、ポンプ軸４の軸方向に延びるボルト１５によって連結されている。すなわち、ボルト頭部１５ａがスペーサ１２の凹部１２ａに嵌合され、ねじ部１５ｂがポンプ軸４の軸方向に形成された雌ねじ４ｓに螺合されることにより、ポンプ軸４とスペーサ１２とはボルト１５によって連結されている。

【0026】

図２に示すように、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０との嵌め合い部分の寸法Ｌ１は、ポンプ軸４の軸端４ｅとケーシング１の内面（ケーシング１に設けた凸部１ｔ）との対向距離Ｌ２に略等しいか又は短く設定されている。すなわち、Ｌ１≦Ｌ２の関係に設定されており、この関係を利用してポンプ側軸継手１０をポンプ軸４から取り外すことができる（後述する）。

【0027】

図３は、メカニカルシール５の交換手順の第１ステップを示す図であり、ポンプ側軸継手１０を支えるための支えピースを設置する工程を示す断面図である。図３の矢印で示すように、メカニカルシール５のフランジ部５ｂをモータ台底部６ａに固定しているボルト２３を取り外した後に、二つ割り等の分割型の支えピース２４をメカニカルシール５のフランジ部５ｂ上に設置する。このとき、支えピース２４の上面とポンプ側軸継手１０の下端との間にはわずかなスキマ（隙間）ｌ_１がある。支えピース２４の上面とポンプ側軸継手１０の下端との間のスキマｌ_１は、羽根車３の吸込口下端３ｅと、ケーシング１においてライナーリング８を収容している部分の上端面１ｅとの間のスキマｌ_２に略等しいか又は長く設定されている。すなわち、ｌ_１≧ｌ_２の関係に設定されている。

【0028】

図４は、メカニカルシール５の交換手順の第２ステップを示す図であり、スペーサ１２を含む下方のユニットをモータ側軸継手１１から切り離す工程を示す断面図である。図４の矢印で示すように、ポンプ側軸継手１０とモータ側軸継手１１とスペーサ１２とを一体に結合しているボルト２１およびナット２２を取り外すことにより、スペーサ１２を含む下方のユニット、すなわち、スペーサ１２、ボルト１５、ポンプ側軸継手１０、ポンプ軸４、メカニカルシール５、羽根車３からなるロータユニットをモータ側軸継手１１から切り離す。モータ側軸継手１１から切り離されることにより、スペーサ１２を含むロータユニット（スペーサ１２、ボルト１５、ポンプ側軸継手１０、ポンプ軸４、メカニカルシール５、羽根車３）が落下する。このとき、ポンプ側軸継手１０の下端が支えピース２４の上面に当たるとともに、羽根車３の吸込口下端３ｅがライナーリング８を収容しているケーシング部分の上端面１ｅに当たる（ｌ_１＝ｌ_２の場合）。ロータユニットは支えピース２４に支えられて、これ以上落下することはない。このとき、モータ側軸継手１１の下面とスペーサ１２の上面との間には、スキマ（隙間）が形成される。なお、支えピース２４がない場合であっても、吸込口下端３ｅと上端面１ｅとの接触でロータユニットを支持できるため、分解可能である。

【0029】

図４の右側上部には、ボルト頭部１５ａを収容するスペーサ１２の凹部１２ａが図示されている。図示のように、スペーサ１２の凹部１２ａは六角形の水平断面を有しており、六角ボルトからなるボルト１５のボルト頭部１５ａが凹部１２ａに嵌合されるようになっている。これにより、スペーサ１２を回転させることにより、ボルト１５も共回り（一緒に回転）するようになっている。

【0030】

図５は、メカニカルシール５の交換手順の第３ステップを示す図であり、スペーサ１２を回転させることにより、ボルト１５を上昇させる工程を示す断面図である。図５に示すように、スペーサ１２をボルト１５が緩む方向に回転させると、ボルト１５が共回りしてねじの推力によりボルト１５が上昇する。ボルト頭部１５ａがモータ側軸継手１１の下面に当接すると、ボルト１５の上昇は停止する。

【0031】

図６は、メカニカルシール５の交換手順の第４ステップを示す図であり、スペーサ１２を回転させることにより、ポンプ軸４を下降させる工程を示す断面図である。図６に示すように、ボルト頭部１５ａがモータ側軸継手１１の下面に当接した状態でスペーサ１２を更に回転させると、ボルト１５はもう上昇できないため、今度は、ねじの推力はポンプ軸４を押し下げる方向に働き、ポンプ軸４が下降し始める。このとき、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０との間に介装されたキー１８およびポンプ軸４と羽根車３との間に介装されたキー１９がポンプ軸４の下降を案内する。なお、羽根車３は、吸込口下端３ｅとケーシング部分の上端面１ｅとが当接しているため、下降することはない。

【0032】

図７は、メカニカルシール５の交換手順の第５ステップを示す図であり、スペーサ１２を回転させることにより、ポンプ軸４を下降させてポンプ軸４の雌ねじ４ｓをボルト１５のねじ部１５ｂから離脱させる工程を示す断面図である。図７に示すように、スペーサ１２を更に回転させると、ねじの推力によりポンプ軸４は更に下降してポンプ軸４の雌ねじ４ｓがボルト１５のねじ部１５ｂから離脱してポンプ軸４の軸端４ｅがケーシング１の底部内面に設けた凸部１ｔに当接する。凸部１ｔは、ポンプ軸４の下降を制限するストッパとして機能する。このとき、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０との嵌め合い部分の寸法Ｌ１は、ポンプ軸４の軸端４ｅとケーシング１の内面（ケーシング１に設けた凸部１ｔ）との対向距離Ｌ２に略等しいか又は短く設定されているため（図２参照）、ポンプ軸４とポンプ側軸継手１０との嵌め合いが解除される。ポンプ軸４はポンプ側軸継手１０に保持されたキー１８からも離脱する。一方、ポンプ軸４と羽根車３との間に介装されたキー１９は、ポンプ軸４の下降時にポンプ軸４とともに下降するが、ポンプ軸４が最下位置まで下降しても（すなわち、ポンプ軸４の軸端４ｅがケーシング１の凸部１ｔに当接しても）、キー１９の上端部は羽根車３のキー溝３ｇの下端部に嵌合した状態にある。このように、キー１９とキー溝３ｇとが嵌合した状態にあるため、ポンプ軸４を上昇させれば再組立て可能である。

【0033】

図７に示す工程において、ポンプ軸４が下がりきらない場合には、モータ側軸継手１１の下端とボルト頭部１５ａとの間のスキマ（隙間）に板状の工具を横から挿入してボルト頭部１５ａを押し下げることにより、ポンプ軸４を下げきることが可能である。
一方、ボルト頭部１５ａの下面とスペーサ１２の凹部１２ａの上面との間にスキマ（隙間）があることで、組立時にスペーサ１２を回転させれば、ボルト１５のねじ部１５ｂの下端がポンプ軸４の雌ねじ４ｓの上端に螺合し、ポンプ軸４を引き上げることが可能である。

【0034】

図８は、メカニカルシール５の交換手順の第６ステップを示す図であり、ポンプ側軸継手１０とスペーサ１２を取り外す工程を示す断面図である。図８の矢印で示すように、ポンプ側軸継手１０とスペーサ１２とを側方にずらして取り外す。このとき、ボルト頭部１５ａはスペーサ１２の凹部１２ａに嵌合されており、ボルト１５はスペーサ１２と一体になっている。
次に、メカニカルシール５のフランジ部５ｂの上に設置された支えピース２４を側方にずらして取り外した後に、メカニカルシール５の穴部５ａとフランジ部５ｂとに工具を引っ掛けてメカニカルシール５を上に抜く。このとき、メカニカルシール５の下部にあるＯリング５ｃとポンプ軸４との嵌合部が密着しているが、この嵌合部の距離１０ｍｍ程度上に動かせば、あとはメカニカルシール５をポンプ軸４から容易に引き抜くことができる。

【0035】

図９は、メカニカルシール５の交換手順の第７ステップを示す図であり、ポンプ側軸継手１０とスペーサ１２を取り外したスペースを利用してメカニカルシール５をポンプ軸４から取り外す工程を示す断面図である。図９に示すように、ポンプ側軸継手１０とスペーサ１２を取り外したスペースを利用して、矢印（垂直方向）で示すようにメカニカルシール５をポンプ軸４から上に引き抜き、その後、矢印（水平方向）で示すように、メカニカルシール５を側方にずらす。これにより、メカニカルシール５をポンプ軸４から完全に取り外すことができる。交換対象のメカニカルシール５をポンプ軸４に装着するには、図２乃至図９に示す交換手順と逆の手順で行えばよい。

【0036】

図１０（ａ），（ｂ）は、図１および図２に示す本発明に係るカップリング構造を用いたターボ形ポンプと、特許文献２に記載されているようなカップリング構造を用いたターボ形ポンプとを対比して示す図であり、図１０（ａ）は図１および図２に示す本発明に係るカップリング構造を用いたターボ形ポンプを示す断面図、図１０（ｂ）は特許文献２に記載されているようなカップリング構造を用いたターボ形ポンプを示す断面図である。
図１０（ａ）に示す本発明のカップリング構造によれば、スペーサ１２とポンプ側軸継手１０とをポンプ軸４から一体に取り外し、この取り外したスペースを長尺のメカニカルシール５を交換するためのスペースとして利用することができる。ポンプ側軸継手１０は、メカニカルシール５を交換するためのスペースを確保できる程度に軸方向に長尺である。そのため、スペーサの厚さ（軸方向の長さ）ｈは、ボルト頭部１５ａを収容できる厚さで且つポンプ軸４に加わる軸方向荷重に耐える強度を確保できる厚さがあれば充分であり、スペーサの厚さ（軸方向の長さ）ｈを最小限とすることができる。したがって、カップリング構造の外周側に配置されモータを支持するためのモータ台６の高さ（軸方向の長さ）Ｈを低く（短く）することができる。

【0037】

これに対して、図１０（ｂ）に示す特許文献２に記載されているようなカップリング構造では、長尺のメカニカルシール５を交換するためのスペースをスペーサ１２のみによって確保しているために、スペーサ１２の厚さ（軸方向の長さ）ｈは、メカニカルシール以上の長さを必要とする。したがって、スペーサ１２が長尺で大型化することは勿論のこと、カップリング構造の外周側に配置されモータを支持するためのモータ台６の高さ（軸方向の長さ）Ｈが高くなり（長尺になり）、大型化する。

【0038】

本発明は、単段・多段の立型ラインポンプを含む他の形式のターボ形ポンプに適用可能である。
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

【符号の説明】

【0039】

１ ケーシング
１ａ 吸込み口
１ｂ 吐出し口
１ｅ 上端面
１ｔ 凸部
３ 羽根車
３ｅ 吸込口下端
３ｇ キー溝
４ ポンプ軸（主軸）
４ｅ 軸端
４ｆ 雄ねじ
４ｓ 雌ねじ
５ メカニカルシール
５ａ 穴部
５ｂ フランジ部
５ｃ Ｏリング
６ モータ台
６ａ モータ台底部
６ｂ 上部
６ｃ 側部
７ モータ軸
８ ライナーリング
１０ ポンプ側軸継手
１１ モータ側軸継手
１２ スペーサ
１２ａ 凹部
１５ ボルト
１５ａ ボルト頭部
１５ｂ ねじ部
１８ キー
１９ キー
２０ ナット
２１ ボルト
２２ ナット
２３ ボルト
２４ 支えピース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】