特開 2024-158194 立軸斜流ポンプおよび立軸斜流ポンプの異物除去方法

(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】P2024158194

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】立軸斜流ポンプおよび立軸斜流ポンプの異物除去方法

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/70 20060101AFI20241031BHJP

   F04D 29/60 20060101ALI20241031BHJP

   F04D 13/00 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

F04D29/70 G

F04D29/60 D

F04D13/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073182

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】319007240

【氏名又は名称】株式会社日立インダストリアルプロダクツ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】仙波 大二郎

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA03

3H130AB13

3H130AB23

3H130AB50

3H130AC30

3H130BA41C

3H130CB11

3H130DA02X

3H130DD01X

3H130DE01X

3H130ED05C

3H130ED05D

(57)【要約】

【課題】
本発明の目的は、ポンプの羽根車外径端とケーシングライナとの隙間への異物の詰まりを、効率の低下を引き起こすことなく、解消することにある。
【解決手段】
すなわち本実施例の立軸斜流ポンプ１は、羽根車３と、羽根車３の外径部を覆うケーシング４と、を備えた立軸斜流ポンプにおいて、羽根車３の外径端とケーシング４のライナ４ａとのすき間Ｇ１に異物が詰まった際に、すき間Ｇ１が大きくなる方向に羽根車３を変位させるための吊上げ量調整機構８，９を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

羽根車と、前記羽根車の外径部を覆うケーシングと、を備えた立軸斜流ポンプにおいて、
前記羽根車の外径端と前記ケーシングのライナとのすき間に異物が詰まった際に、前記すき間が大きくなる方向に前記羽根車を変位させるための吊上げ量調整機構を備えたことを特徴とする立軸斜流ポンプ。

【請求項2】

請求項１に記載の立軸斜流ポンプにおいて、
前記ケーシングは、前記羽根車の出口側に案内羽根を備え、
前記吊上げ量調整機構は、前記すき間を通常時すき間から所定の大きさ以上に大きくする機構であり、
前記羽根車と前記案内羽根との間にスペースが設けられていることを特徴とする立軸斜流ポンプ。

【請求項3】

請求項１に記載の立軸斜流ポンプにおいて、
前記羽根車を回転駆動する駆動モータと、前記羽根車の回転軸を前記駆動モータに接続する軸継手と、前記羽根車の吊上げ量を変化させる吊上げ量調整ねじと、前記軸継手の高さ位置を変化させる軸継手設置レベル調整ねじと、を備え、
前記吊上げ調整機構は、前記吊上げ量調整ねじと前記軸継手設置レベル調整ねじとを含んで構成され、
前記吊上げ量調整ねじと前記軸継手設置レベル調整ねじとは、同じピッチで、且つねじ込み方向を反対にすることを特徴とする立軸斜流ポンプ。

【請求項4】

請求項３に記載の立軸斜流ポンプにおいて、
前記吊上げ量調整ねじと前記軸継手設置レベル調整ねじとを連動して廻す連動機構を備えることを特徴とする立軸斜流ポンプ。

【請求項5】

羽根車と、前記羽根車の外径部を覆うケーシングと、を備えた立軸斜流ポンプの異物除去方法において、
前記羽根車の外径端と前記ケーシングのライナとのすき間に異物が詰まった際に、前記すき間を通常時の大きさから大きくなる方向に前記羽根車を変位させるための吊上げ量調整機構を備え、
前記すき間を通常時の大きさから大きくなる方向に前記羽根車を変位させた状態で前記羽根車を回転させる立軸斜流ポンプの異物除去方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は立軸斜流ポンプおよび立軸斜流ポンプの異物除去方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の立軸斜流ポンプの例が、特許文献１に記載されている。この立軸斜流ポンプは、主軸の周囲に同心状の内周面を形成するケーシングを配置し、ケーシング内に主軸の軸心まわりに回転する羽根車を設け、羽根車に設けた羽根の縁部に対向するケーシングの内周面に、被駆動流体の絶対速度方向に沿って複数の溝を設けている（要約及び図１参照）。この立軸斜流ポンプでは、溝内に導いた異物を速やかに通過させることができ、異物の吸込みを防止して羽根車の円滑な回転を保障する（要約参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－３５０８２号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

立軸斜流ポンプは、羽根車外径端とケーシングライナとの隙間に異物が流入すると、異物を噛み込んで異物が流下しなくなる虞がある。異物が噛みこんだままポンプを運転すると軸動力の増加とそれに起因するモータ等の過負荷状態が発生する虞があり、その対策として羽根車外径端とケーシングライナとの隙間を大きくすることが考えられる。羽根車外径端とケーシングライナとの隙間を大きくすることは、異物の通過性を良くするものの、ポンプ装置の効率の低下を引き起こす虞がある。以下、立軸斜流ポンプを単に「ポンプ」と呼んで説明する。

【0005】

本発明の目的は、ポンプの羽根車外径端とケーシングライナとの隙間への異物の詰まりを、効率の低下を引き起こすことなく、解消することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の立軸斜流ポンプは、
羽根車と、前記羽根車の外径部を覆うケーシングと、を備えた立軸斜流ポンプにおいて、
前記羽根車の外径端と前記ケーシングのライナとのすき間に異物が詰まった際に、前記すき間が大きくなる方向に前記羽根車を変位させるための吊上げ量調整機構を備える。

【0007】

また上記目的を達成するために、本発明の立軸斜流ポンプの異物除去方法は、
羽根車と、前記羽根車の外径部を覆うケーシングと、を備えた立軸斜流ポンプの異物除去方法において、
前記羽根車の外径端と前記ケーシングのライナとのすき間に異物が詰まった際に、前記すき間を通常時の大きさから大きくなる方向に前記羽根車を変位させるための吊上げ量調整機構を備え、
前記すき間を通常時の大きさから大きくなる方向に前記羽根車を変位させた状態で前記羽根車を回転させる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、羽根車外径端とケーシングライナとのすき間に異物が詰まった際に、羽根車の吊上げ量を大きくし、羽根車外径端とケーシングライナとのすき間を広げた状態で運転することで、ポンプの羽根車外径端とケーシングライナとの隙間への異物の詰まりを、ポンプを分解することなく解消することが可能である。

【0009】

通常、羽根車とケーシングライナとのすき間を大きくすると、ポンプの効率の低下を引き起こすが、異物の詰まりを解消した後は羽根車の吊上げ量を元に戻すことで、効率の低下を最小限にとどめることができる。

【0010】

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施例に係る立軸斜流ポンプの構造を示す図である。

【図2】羽根車とケーシングライナのすき間部の拡大図である。

【図3】吊上げ量調整ねじの近傍を拡大して示す拡大図である。

【図4】吊上げ量調整ねじと軸継手設置レベル調整ねじとを同時に回転させる治具の図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本実施例の特徴は、オープン形の羽根車を有する立軸斜流ポンプであって、羽根車の上側（下流側）に羽根車の所定量の移動を可能にするすき間を設け、羽根車外径端とケーシングライナとのすき間に異物が詰まった際に、羽根車の吊上げ量を通常の稼働時よりも大きくし、羽根車外径端とケーシングライナとのすき間を広げた状態で運転することにある。さらに本実施例では、吊上げ量を調整するねじ（吊上げ量調整ねじ）と軸継手設置レベルを調整するねじ（軸継手設置レベル調整ねじ）を同時に回転させることで、羽根車の吊上げ量を容易に変更することができるようにする。このような構成によって、羽根車外径端とケーシングライナとのすき間に異物が詰まった際に、その異物の詰まりを、ポンプを分解することなく解消することができる。通常、羽根車とケーシングライナとのすき間を大きくすると、ポンプ装置の効率の低下を引き起こすが、異物の詰まりを解消した後は吊上げ量を元に戻すことで、効率の低下を最小限にとどめることができる。

【0013】

以下、図面を用いて、本発明の一実施例を説明する。

【0014】

図１は、本発明の一実施例に係る立軸斜流ポンプ１の構造を示す図である。
本実施例のポンプ１は、オープン形の羽根車を有する立軸斜流ポンプである。立軸斜流ポンプ１は、鉛直方向に延びて回転可能に軸支された回転軸２と、回転軸２の下端部に固定された羽根車３と、羽根車３の下方から羽根車３の外径部（外周部）を覆い、さらに羽根車３の上方にまで延設されたケーシング４と、羽根車３を回転駆動する駆動モータ６と、を備えている。ケーシング４は、羽根車３の外周部分を除いてほぼ円筒形に形成されており、中心部を回転軸２が貫通している。ケーシング４の内部は、揚水の流路を形成する。

【0015】

ケーシング４に挿設された回転軸２は、上下方向の複数個所、本実施例では２カ所において、ラジアル軸受となる無注水軸受５ａ，５ｂ、およびスラスト軸受５ｃによって回転可能に支持されている。駆動モータ６は床面Ｆよりも上方に配置され、回転軸２は床面Ｆよりも上方で軸継手７を介して駆動モータ６に接続されている。

【0016】

回転軸２、羽根車３および軸継手７は一体で回転する回転体を構成する。

【0017】

軸継手７は、回転軸２の上端部に設けられ、回転軸２と駆動モータ６とを接続し、駆動モータ６の回転駆動力を回転軸２に伝達する。軸継手７に対して下側の回転軸２の外周にはねじ山（雄ねじ）２１が形成され、ねじ山２１に軸継手設置レベル調整ねじ８が螺合されている。ねじ山２１に対して下側の回転軸２の外周にはねじ山（雄ねじ）２２が形成され、ねじ山２２に吊上げ量調整ねじ９が螺合されている。

【0018】

吊上げ量調整ねじ９は、回転軸２のねじ山２２に螺合する雌ねじが形成された部材である。吊上げ量調整ねじ９を回転軸２に対して回転させることにより、羽根車３が取り付けられた回転軸２をその軸方向（高さ方向）に変位させ、羽根車３の吊上げ量を変化させることができる。羽根車３の吊上げ量を変化させることで、羽根車３の外径端（羽根車外径端）とケーシング４のライナ（ケーシングライナ）４ａとのすき間の大きさを調整することができる。このすき間を適切な範囲に設定することにより、立軸斜流ポンプ１の効率の低下を防ぐことができる。

【0019】

軸継手設置レベル調整ねじ８は、回転軸２のねじ山２１に螺合する雌ねじが形成された部材である。軸継手設置レベル調整ねじ８を回転軸２に対して回転させることにより、軸継手７を回転軸２の軸方向に変位させ、軸継手７の高さ位置を変化させることができる。軸継手７の高さ位置を変化させることで、羽根車３の吊上げ量を変化させた場合でも、軸継手７を一定の高さ位置に配置することができる。これにより、羽根車３の吊上げ量の調整を行いつつ、位置が固定された駆動モータ６に回転軸２を接続することが可能になる。

【0020】

図２は、羽根車３とケーシングライナ４ａのすき間Ｇ１部の拡大図である。
立軸斜流ポンプ１の羽根車３とケーシングライナ４ａのすき間Ｇ１を調整する際は、すき間Ｇ１がゼロになるまで羽根車３を下げた状態から、吊上げ量調整ねじ９を回転することで、回転体２，３，７を軸方向に動かし、所望の量を吊上げることですき間Ｇ１を得る。

【0021】

通常はポンプ性能を低下させることがないよう、羽根車３とケーシングライナ４ａとのすき間Ｇ１は数ｍｍ程度（通常時すき間）となるように、羽根車３を設置する。異物の詰まりが発生した際は、異物を通過させるために、回転体２，３，７の吊上げ量を変化させ、すき間Ｇ１を所定の大きさ以上に大きくする。この所定の大きさは、数十ｍｍ程度に設定される。すなわち本実施例の立軸斜流ポンプ１は、異物の詰まりが発生した際に、数十ｍｍ程度（拡大時すき間）まですき間Ｇ１を拡大させる。

【0022】

本実施例の立軸斜流ポンプ１は、羽根車３の外径端とケーシング４のライナ４ａとのすき間Ｇ１に異物が詰まった際に、すき間Ｇ１が大きくなる方向に羽根車３を変位させる吊上げ量調整機構として、吊上げ量調整ねじ９および軸継手設置レベル調整ねじ８を備える。

【0023】

すなわち本実施例の立軸斜流ポンプ１は、羽根車３と、羽根車３の外径部を覆うケーシング４と、を備えた立軸斜流ポンプにおいて、羽根車３の外径端とケーシング４のライナ４ａとのすき間Ｇ１に異物が詰まった際に、すき間Ｇ１が大きくなる方向に羽根車３を変位させるための吊上げ量調整機構８，９を備える。

【0024】

羽根車３とケーシングライナ４ａとのすき間Ｇ１を拡大する際に、羽根車３とケーシング４とが干渉しないように、羽根車３の出口側（上側）とケーシング４の案内羽根４ｂとの間にスペースＳｐを設けている。

【0025】

すなわち本実施例の立軸斜流ポンプ１では、ケーシング４は羽根車３の出口側に案内羽根４ｂを備え、吊上げ量調整機構８，９はすき間Ｇ１を通常時すき間から所定の大きさ以上に大きくする機構であり、羽根車３と案内羽根４ｂとの間にスペースＳｐが設けられている。

【0026】

図３は、吊上げ量調整ねじ９の近傍を拡大して示す拡大図である。
羽根車３の吊上げ量を大きくする際は、吊上げ量を調整するねじである吊上げ量調整ねじ９と、軸継手設置レベルを調整するねじである軸継手設置レベル調整ねじ８とを同時に回転させることで、ポンプ１を分解することなく、吊上げ量を容易に変更することができる。

【0027】

吊上げ量調整ねじ９と軸継手設置レベル調整ねじ８とは、ピッチを合わせてねじ込み方向を反対にすることで、ポンプ１を分解することなく、吊上げ量の調整を容易に行うことができる。

【0028】

図４は、吊上げ量調整ねじ９と軸継手設置レベル調整ねじ８とを同時に回転させる治具１０の図である。図４において、下図（Ｂ）は上図（Ａ）のＢ－Ｂ断面を示す。
吊上げ量調整ねじ９と軸継手設置レベル調整ねじ８とは、同じピッチで、且つねじ込み方向を反対にすることで、治具１０を使用して、同時に回転させることができる。治具１０は、例えばスパナやレンチ等の工具を用いて回転させる。このために、吊上げ量調整ねじ９が螺合されるねじ山２２と、軸継手設置レベル調整ねじ８が螺合されるねじ山２１とは、ピッチが同じで、逆ねじとなるように構成される。

【0029】

すなわち本実施例の立軸斜流ポンプ１は、羽根車３を回転駆動する駆動モータ６と、羽根車３の回転軸２を駆動モータ６に接続する軸継手７と、羽根車３の吊上げ量を変化させる吊上げ量調整ねじ９と、軸継手７の高さ位置を変化させる軸継手設置レベル調整ねじ８と、を備え、吊上げ調整機構は、吊上げ量調整ねじ９と軸継手設置レベル調整ねじ９とを含んで構成され、吊上げ量調整ねじ９と軸継手設置レベル調整ねじ８とは、同じピッチで、且つねじ込み方向を反対にする。

【0030】

本実施例では、吊上げ量調整ねじ９および軸継手設置レベル調整ねじ８は、その軸方向から見た外形が正六角形を成し、その内周部にねじ山（雄ねじ）９ａおよび８ａが形成された部材である。

【0031】

治具１０は、１０ａと１０ｂとに、２つに分割されている。治具１０は、羽根車３の吊上げ量を大きくする際に、吊上げ量調整ねじ９および軸継手設置レベル調整ねじ８に対して、外周側から囲むように装着される。治具１０ａと１０ｂとは、吊上げ量調整ねじ９および軸継手設置レベル調整ねじ８に対して装着された状態において、その軸方向から見た外形が正六角形を成し、内周側に正六角形の開口１０ｃが形成される。開口１０ｃは、治具１０を軸方向に貫通する貫通孔を形成する。

【0032】

治具１０を吊上げ量調整ねじ９および軸継手設置レベル調整ねじ８の外周に装着して回転させることにより、羽根車３の吊上げ量を大きくしながら、軸継手７の高さを一定の位置に維持することができる。或いは、羽根車３の吊上げ量を小さくしながら、軸継手７の高さを一定の位置に維持することができる。

【0033】

すなわち本実施例の立軸斜流ポンプ１は、吊上げ量調整ねじ９と軸継手設置レベル調整ねじ８とを連動して廻す連動機構（治具）１０を備える。

【0034】

この連動機構としては、吊上げ量調整ねじ９および軸継手設置レベル調整ねじ８の外径を歯車とし、吊上げ量調整ねじ９および軸継手設置レベル調整ねじ８を含むギヤ機構とするか、プーリーを含む機構として構成することもできる。

【0035】

また本実施例の立軸斜流ポンプ１は、異物除去方法として、下記の構成を備える。
羽根車３と、羽根車３の外径部を覆うケーシング４と、を備えた立軸斜流ポンプ１の異物除去方法において、羽根車３の外径端とケーシング４のライナ４ａとのすき間Ｇ１に異物が詰まった際に、すき間Ｇ１を通常時の大きさから大きくなる方向に羽根車３を変位させるための吊上げ量調整機構８，９を備え、すき間Ｇ１を通常時の大きさから大きくなる方向に羽根車３を変位させた状態で羽根車３を回転させる。

【0036】

上述した実施例によれば、羽根車３の外径端とケーシングライナ４ａとのすき間にＧ１異物が詰まった際に、羽根車３の吊上げ量を大きくし、羽根車３の外径端とケーシングライナ４ａとのすき間Ｇ１を広げた状態で運転することで、ポンプ１の羽根車３の外径端とケーシングライナ４ａとの隙間への異物の詰まりを、ポンプ１を分解することなく解消することが可能である。通常、羽根車３とケーシングライナ４ａとのすき間Ｇ１を大きくすると、ポンプ１の効率の低下を引き起こすが、異物の詰まりを解消した後は羽根車３の吊上げ量を元に戻すことで、効率の低下を最小限にとどめることができる。

【0037】

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0038】

１…立軸斜流ポンプ、２…回転軸、３…羽根車、４…ケーシング、４ａ…ケーシング４のライナ、４ｂ…案内羽根、６…駆動モータ、７…軸継手、８…軸継手設置レベル調整ねじ、８，９…吊上げ量調整機構、９…吊上げ量調整ねじ、１０…連動機構（治具）、Ｇ１…すき間、Ｓｐ…スペース。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】