特開 2024-120964 遠心ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024120964

(43)【公開日】2024-09-05

(54)【発明の名称】遠心ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/42 20060101AFI20240829BHJP

【ＦＩ】

F04D29/42 A

F04D29/42 D

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024106550

(22)【出願日】2024-07-02

(62)【分割の表示】P 2020018337の分割

【原出願日】2020-02-05

(71)【出願人】

【識別番号】505328085

【氏名又は名称】古河産機システムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】葛山 達夫

(57)【要約】

【課題】メンテナンス性が向上する遠心ポンプを提供する。
【解決手段】インペラ１０と、インペラ１０を収容するケーシング２と、を備える遠心ポンプ１であって、ケーシング２は、インペラ１０の駆動軸３の軸方向から見た形状が円形もしくは楕円形を有するとともに、ケーシング２の中心ＣＬ２が、インペラ１０の駆動軸３の中心ＣＬ１と非同軸になっている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インペラと、該インペラを収容するケーシングと、を備える遠心ポンプであって、
前記ケーシングは、前記インペラの駆動軸と直交する面に沿って二分割された前面側のフロントケーシングと背面側のバックケーシングとを有するとともに、前記インペラの駆動軸の軸方向から見た形状が円形もしくは楕円形に形成され且つ該円形もしくは楕円形の中心が、前記インペラの駆動軸と非同軸になっていることを特徴とする遠心ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接液部にライナ構造を有する遠心ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

遠心ポンプのうち、高濃度の固形物を液体中に含むスラリを移送するスラリーポンプは、ケーシングの接液部内面が、スラリとの接触によって摩耗・腐食するため部品交換の頻度が高い。そのため、接液部にライナ構造を設けることにより、ランニングコストの低減および省資源化が図られている。
より具体的には、この種の遠心ポンプは、複数の羽根を有するインペラと、フロントケーシングおよびバックケーシングを有するケーシングと、を備える。インペラは、フロントケーシングとバックケーシングとによって画成された空間に収容される。ケーシング内面には、耐摩耗に優れたライナが設けられる。

【0003】

インペラは、ケーシング内の画成空間に設けられるため、ライナやケーシングは、複数の部品に分割された分割構造とされる。特に、複数に分割形成されるライナは、フロントケーシングの吸込口となるフロントライナを含んで構成される。これにより、ケーシングの内側に、耐摩耗に優れたライナが配置されるので、ライナのみを交換して遠心ポンプを長期的に運用できる（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００７－５３３８８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複数に分割されたライナは、耐摩耗に優れた硬い材料から形成されるので、ライナへのねじ加工の難易度が高く、分割されたライナをケーシング内部に固定するために、ライナにネジを設けることは品質やコストの面から望ましくない。そのため、複数に分割されたライナは、ライナ自体にはネジを設けずに、組立てられた状態で、ライナを囲繞するケーシングによって保持される構造になっている。

【0006】

しかし、この種の遠心ポンプは、複雑なライナ構造を接液部に有するので、分解・組立作業の時間短縮がメンテナンス性に大きく影響する。また、スラリーポンプに限らず、従来の遠心ポンプの多くは、図５に示す遠心ポンプ２００のように、ケーシング２０２の分割面をボルト・ナット２４１，２４２で締結する構造になっている。また、ケーシング２０２の吸込口２０４および吐出口２０５について同様である。

【0007】

これに対し、クランプ式の締結構造を有する例を図６に示す。同図に示す遠心ポンプ１００のように、ケーシング１０２に対し、クランプ式の締結構造１４１、１４２、１４３、１４４を採用しているものが存在する。
この遠心ポンプ１００は、駆動軸１０３を回転自在に支持するハウジング（軸受箱）１０７がベース１２０上に設けられ、ハウジング１０７の前方には、クランプ式の締結構造１４１、１４２、１４３、１４４によってケーシング１０２が着脱可能に装備されている。
このような構成であれば、ケーシング１０２の分解・組立作業の時間を短縮できるためメンテナンス性が向上するものの、同図に示すケーシング１０２の接液部は、ライナ構造を有しないシングルケーシングなので、接液部にライナ構造を有する遠心ポンプに適用する上では検討の余地がある。

【0008】

ここで、図５（ｂ）に示すように、複数のライナ２３１，２３２，２３３を有するライナ構造２３０を接液部に備えるケーシング２０２に対して、メンテナンス性を向上させるべく、クランプ式の締結構造を採用する場合、従来のケーシング２０２は、同図（ａ）の斜視図に示すように、単純な渦巻き形状なので、ケーシング２０２の接液部へのライナ２３１，２３２，２３３の組み込みを考えると、水漏れが発生しないようにクランプ式の締結構造を備えるケーシングおよびパッキンを製作するのは極めて困難である。

【0009】

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ケーシングの接液部にライナ構造を有する遠心ポンプにおいて、ケーシングの分解・組立作業をより安全に且つスムーズに行い得る、メンテナンス性を向上させた遠心ポンプを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る遠心ポンプは、インペラと、該インペラを収容するケーシングと、を備える遠心ポンプであって、前記ケーシングは、前記インペラの駆動軸と直交する面に沿って二分割された前面側のフロントケーシングと背面側のバックケーシングとを有するとともに、前記インペラの駆動軸の軸方向から見た形状が円形もしくは楕円形に形成され且つ該円形もしくは楕円形の中心が、前記インペラの駆動軸と非同軸になっていることを特徴とする。

【0011】

本発明の一態様に係る遠心ポンプによれば、ケーシングの中心が、インペラの駆動軸と非同軸になっているので、ケーシングの吸込口若しくは吐出口およびインペラの吸込み部を、駆動軸の軸方向に対向する位置に設けることが可能となる。そのため、ライナ構造を有する遠心ポンプに適用する場合においても、クランプ式の締結構造を採用できるため、メンテナンス性が向上する。

【0012】

ここで、本発明の一態様に係る遠心ポンプにおいて、前記ケーシングは、前記フロントケーシングと前記バックケーシングとの分割面、吸込口の接続部または吐出口の接続部がクランプ式の締結構造になっていることは好ましい。このような構成であれば、ライナ構造を有する遠心ポンプにおいて、メンテナンス性を向上させる上で好適である。

【0013】

また、本発明の一態様に係る遠心ポンプにおいて、前記ケーシングは、前記ケーシング内面の接液部に、ライナを有する二重ケーシング構造を有することは好ましい。このような構成であれば、ライナ構造を有する遠心ポンプにおいて、メンテナンス性を向上させる上で好適である。

【0014】

また、本発明の一態様に係る遠心ポンプにおいて、前記ケーシングの吸込口若しくは吐出口および前記インペラの吸込部が、前記駆動軸の軸方向に対向する位置に設けられていることは好ましい。このような構成であれば、クランプ式の締結構造を採用して、メンテナンス性を向上させる上でより好適である。

【発明の効果】

【0015】

上述のように、本発明によれば、メンテナンス性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一態様に係る遠心ポンプの一実施形態を説明する模式的平面図である。

【図2】図１の遠心ポンプのケーシング部分を説明する図であり、同図では、軸線に沿った断面（図１のＹ－Ｙ断面）を示している。

【図3】図２のケーシング部分のＸ－Ｘ断面図である。

【図4】本発明の一態様に係る遠心ポンプのケーシング部分の変形例を説明する図（（ａ）～（ｃ））であり、同図（ａ）は、背面吸込且つ背面吐出型の例、（ｂ）は、前面吸込且つ背面吐出型の例、（ｃ）は、前面吸込且つ前面吐出型の例である。

【図5】従来の締結構造およびライナを有する遠心ポンプの一例を説明する図であり、同図（ａ）は斜視図、（ｂ）は駆動軸の軸線に沿った断面図である。

【図6】接液部にライナを有しない、従来のクランプ式締結構造のケーシングを有する遠心ポンプの一例を説明する模式的斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

【0018】

図１から図３に、本発明に係る遠心ポンプの一実施形態を示す。本実施形態の遠心ポンプは、接液部にライナ構造を有するとともにクランプ式締結構造のケーシングを備えている。
図１に示すように、本実施形態の渦巻きポンプ１は、駆動軸３を回転自在に支持するハウジング（軸受箱）７と、吸込みカバー６と、ケーシング２と、を有する。駆動軸３は、ハウジング７の後端から後方に突設されており、この突設部が、ベルト伝達機構２２を介してモータ２３の出力軸２４に駆動力を伝達可能に連結されている。

【0019】

図２にケーシング２の部分の縦断面を示すように、本実施形態の渦巻きポンプ１は、分割型のライナ３０が接液部として内面に設けられたケーシング２を備える。
ケーシング２は、駆動軸３と直交する面に沿って二分割され、軸方向の前面側（同図の左側）のフロントケーシング８と、軸方向の背面側（同図の右側）のバックケーシング９と、を有する。フロントケーシング８とバックケーシング９とは、分割面の周囲が、クランプ式の締結構造（例えばワンタッチ式のクランプ機構（例えばヘルールクランプ））を用いて着脱可能に固定される。

【0020】

駆動軸３の先端３ｓは、バックケーシング９の中央からケーシング２の内部に張り出している。この駆動軸３の先端３ｓにインペラ１０が片持ち支持されている。駆動軸３の先端３ｓの周囲の部分がインペラ１０の吸込部１０ａになっている。インペラ１０の吸込部１０ａは、駆動軸３の軸方向に対向する位置に設けられる。
インペラ１０の軸方向の背面側には、バックケーシング９とハウジング２０との間に、軸封装置２１が駆動軸３を囲繞するように配されている。バックケーシング９の中央には、バックケーシング９の後面側に張り出すようにチーズ型の吸込みカバー６が設けられている。

【0021】

吸込みカバー６には、吸込口４が、インペラ１０の駆動軸３の軸線ＣＬ１と同じ高さに且つ駆動軸３と直交する方向に突出するように設けられている。また、インペラ１０の軸方向の前面側には、フロントケーシング８の径方向の上部中央に、円筒状内面を有する吐出口５が、その軸線ＣＬ３を駆動軸３の軸線ＣＬ１と並行に、駆動軸３の軸方向に対向する位置に開口して形成されている。
吸込みカバー６の背面側には、ハウジング７がベースフレーム２０の上に載置固定されている。バックケーシング９の背面が、吸込みカバー６の前側面に固定されている。ハウジング７内には、駆動軸３が不図示の軸受けによって軸線を水平に支持されている。

【0022】

本実施形態の渦巻きポンプ１は、モータ２３の駆動によりベルト伝達機構２２を介して駆動軸３が駆動されてインペラ１０が所期の方向に回転することにより、吸込口４からスラリ等の流体を吸い込んでその流体を吐出口５から吐出可能になっている。
分割型のライナ３０は、耐摩耗に優れた素材から形成されており、フロントケーシング８の内面の接液部であって、ケーシング２の前面側の接液部を覆うフロントライナ３１と、バックケーシング９の内面の接液部であって、ケーシング２の背面側の接液部を覆うバックライナ３２と、を有する。フロントライナ３１およびバックライナ３２は、駆動軸３の軸線方向に沿って着脱可能になっている。

【0023】

吸込みカバー６には、その内周面の接液部を覆うようにゴム製のカバー部ライニング３３がライニングされている。なお、フロントライナ３１の吐出口５の接続部には、円環状のゴムパッキン３５が介装される。また、バックライナ３２の吸込口４側の接続部には、円環状のゴムパッキン３６が介装される。
複数に分割されたライナ３０は、ライナ自体にはネジを設けずに、図２に示すように組立てられた状態で、ライナ３０を囲繞するケーシング２および吸込みカバー６によって保持される構造になっている。カバー部ライニング３３の前後も、その周囲がワンタッチ式のクランプ機構（例えばヘルールクランプ）４１，４２を用いて固定される。

【0024】

ここで、本実施形態に係る遠心ポンプ１には、以下の構造的特徴がある。
ケーシング２を正面（インペラ１０の駆動軸３の軸方向）から見て、第一に、通常の遠心ポンプは、図５（ａ）に示したような渦巻き形状のケーシングである。これに対し、本実施形態の遠心ポンプ１は、図３に示すように、ケーシング２を正面（インペラ１０の駆動軸３の軸方向）から見た形状が単純な円形（若しくは楕円形）である。

【0025】

そして、第二に、本実施形態の遠心ポンプ１は、駆動軸３の中心ＣＬ１に対して円形のケーシング２の中心ＣＬ２が偏心しており、ケーシング２の中心ＣＬ２とインペラ１０の駆動軸３の中心ＣＬ１とが非同軸の位置にある非同軸型である。なお、同図に示すように、本実施形態では、非同軸型の遠心ポンプとしつつも、滑らかなインボリュート曲線を描くように被送流体の流路が形成されている。
また、第三に、本実施形態に係る遠心ポンプ１は、側面（インペラ１０の駆動軸３の軸線ＣＬ１とは直交方向）から見て、図２に示すように、ケーシング２を二分割する面（駆動軸３の軸線ＣＬ１と直交する面）から、フロントライナ３１およびバックライナ３２を軸方向に沿ってそれぞれ抜き差しできる。

【0026】

第四に、図５に示した通常の遠心ポンプ２００のように、従来、インペラ２１０の駆動軸２０３に対して吐出口２０５の軸線が垂直に向いているところ、本実施形態の遠心ポンプ１では、インペラ１０の駆動軸３の軸線ＣＬ１と吐出口５の軸線ＣＬ３とが平行になっている。
第五に、本実施形態の遠心ポンプ１では、ケーシング２の吸込口４およびインペラ１０の吸込部１０ａが駆動軸３側にある。本実施形態の遠心ポンプ１では、これらの構造的特徴を組み合わせることにより、クランプ式の締結構造とライナ構造とを両立できる。

【0027】

なお、本発明に係る遠心ポンプは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態の遠心ポンプ１は、ケーシング２を正面（インペラ１０の駆動軸３の軸方向）から見た形状が単純な円形の例を示したが、これに限定されず、ケーシングを正面（インペラ１０の駆動軸３の軸方向）から見た形状が楕円形であってもよい。

【0028】

また、上記実施形態の遠心ポンプ１は、ケーシング２の吸込口４および吐出口５の位置が、背面吸込且つ前面吐出型の例を示したが、これに限らず、例えば、図４（ａ）に示すように、吸込口４および吐出口５の位置を、背面吸込且つ背面吐出型とすることができ、また、同図（ｂ）に示すように、前面吸込且つ背面吐出型とすることができ、また、同図（ｃ）に示すように、前面吸込且つ前面吐出型とすることができる。

【0029】

上記実施形態およびこれら変形例に示す非同軸型の遠心ポンプによっても、メンテナンス性が向上する。特に、本発明に係る非同軸型の遠心ポンプは、上記実施形態および変形例に示したようにコンパクトな構成により、多様な態様が採用可能であり、ライナ型に好適であるものの、ライナ型には限定されず、軸方向分解性が大幅に向上することから、例えばインラインポンプとして、配管の途中部分に介装するような用途（例えばブーストポンプ）に好適である。

【符号の説明】

【0030】

１ 遠心ポンプ
２ ケーシング
３ 駆動軸
４ 吸込口
５ 吐出口
６ 吸込みカバー
７ ハウジング（軸受箱）
８ フロントケーシング
９ バックケーシング
１０ インペラ（羽根車）
１１ 主羽根（羽根）
２０ ベースフレーム
２１ 軸封装置
２２ ベルト伝達機構
２３ モータ
２４ 出力軸
３０ ライナ
３１ フロントライナ
３２ バックライナ
３３ カバー部ライニング
４０ ワンタッチクランプ
ＣＬ１ インペラの駆動軸の軸線
ＣＬ２ ケーシングの中心の軸線
ＣＬ３ 吐出口の中心の軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2024-07-30

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インペラと、該インペラを収容するケーシングと、を備える遠心ポンプであって、
前記ケーシングは、前記ケーシング内面の接液部に、接液するライナが交換可能に内装される二重ケーシング構造を有し、さらに、前記インペラの駆動軸と直交する面に沿って二分割された前面側のフロントケーシングと背面側のバックケーシングとを有し、且つ前記ライナは前記フロントケーシングに内装されるフロントライナと前記バックケーシングに内装されるバックライナとに分かれているとともに、前記フロントライナ及び前記バックライナは前記フロントケーシング及び前記バックケーシングに対して着脱可能になっており、前記インペラの駆動軸の軸方向から見た形状が円形もしくは楕円形に形成され且つ該円形もしくは楕円形の中心が、前記インペラの駆動軸と非同軸になっていることを特徴とする遠心ポンプ。