特許 7080784 立軸ポンプ

(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】

(24)【登録日】2022-05-27

(45)【発行日】2022-06-06

(54)【発明の名称】立軸ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/60 20060101AFI20220530BHJP

   F04D 29/66 20060101ALI20220530BHJP

   F04D 13/00 20060101ALI20220530BHJP

【ＦＩ】

F04D29/60 D

F04D29/66 D

F04D13/00 A

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2018183716

(22)【出願日】2018-09-28

(65)【公開番号】P2020051382

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-03-25

(73)【特許権者】

【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】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】川村 啓一郎

(72)【発明者】

【氏名】原賀 広和

【審査官】落合 弘之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１４６７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３５１１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９０１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１６１２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２９１８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０５７８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－０９９６９９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ １３／００－１３／１６，２９／６０－２９／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

羽根車と前記羽根車を覆うポンプケーシングとを有するポンプと、前記ポンプケーシングと締結部を介して連結し、流体を吸い込むための吸込口と、前記ポンプケーシングと締結部を介して連結し、前記流体を流通するためのポンプ配管と、前記ポンプ配管と締結部を介して連結し、前記流体を排出する吐出口に前記流体を流通するため、縦方向から横方向に前記流体の流れ方向を変更する曲部を有し、ポンプ井に形成されるセット部に吊り下げるためのサポート部と前記吐出口に形成される吐出フランジと有するディスチャージケーシングと、を有し、
前記ディスチャージケーシングの振動を抑制し、前記曲部の内側に、前記ディスチャージケーシングの縦方向配管と横方向配管とをつなぐように、前記吐出フランジと前記サポート部との間に形成される避共振リブを有し、
前記避共振リブは、前記曲部の下側であって、前記流体の吐出方向に対して両側方向である左右方向の中心に一つ、及び、その左右対称に一対が形成されることを特徴とする立軸ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、送水や送液を目的とする立軸ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

本技術分野の背景技術として、特開２０１７－１２５４５１号公報（特許文献１）がある。この公報には、回転駆動源を含む立軸ポンプの床上部分で運転時に発生する共振現象を効果的に抑制するため、基礎床よりも下に設置される羽根車と、基礎床よりも上に設置される回転駆動源と、羽根車および回転駆動源を互いに連結する主軸と、基礎床に設置されて回転駆動源を支持する支持構造と、支持構造を少なくとも一方に含む２つの部材によって形成される締結部における締結位置を、主軸を中心とする径方向について調整することを可能にする締結位置調整手段とを備える立軸ポンプが記載されている（要約参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１２５４５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、回転駆動源を含む立軸ポンプの床上部分で運転時に発生する共振現象を抑制する立軸ポンプについて記載されている。しかし、特許文献１には、立軸ポンプに設置される、流体を流通するためのディスチャージケーシングの振動を抑制することについては記載されていない。

【0005】

そこで、本発明は、立軸ポンプに設置される、流体を流通するためのディスチャージケーシングの振動を抑制する立軸ポンプを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の立軸ポンプは、羽根車とこの羽根車を覆うポンプケーシングとを有するポンプと、ポンプケーシングと締結部を介して連結し、流体を吸い込むための吸込口と、ポンプケーシングと締結部を介して連結し、流体を流通するためのポンプ配管と、ポンプ配管と締結部を介して連結し、流体を排出する吐出口に流体を流通するため、縦方向から横方向に流体の流れ方向を変更する曲部を有し、ポンプ井に形成されるセット部に吊り下げるためのサポート部と吐出口に形成される吐出フランジと有するディスチャージケーシングと、を有し、ディスチャージケーシングの振動を抑制し、曲部の内側に、ディスチャージケーシングの縦方向配管と横方向配管とをつなぐように、吐出フランジとサポート部との間に形成される避共振リブを有し、避共振リブは、曲部の下側であって、流体の吐出方向に対して両側方向である左右方向の中心に一つ、及び、その左右対称に一対が形成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、立軸ポンプに設置される、流体を流通するためのディスチャージケーシングの振動を抑制する立軸ポンプを提供することができる。

【0008】

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

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施例の立軸ポンプを説明する断面図である。

【図2】本実施例のディスチャージケーシングを拡大して説明する側面図である。

【図3】本実施例のディスチャージケーシングを拡大して説明する正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。なお、同一の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。

【実施例1】

【0011】

図１は、本実施例の立軸ポンプを説明する断面図である。

【0012】

本実施例に記載する立軸ポンプ１００は、羽根車１、ポンプケーシング２、締結部（フランジ）３、ポンプ配管４、回転軸（シャフト）５、吸込口６、吐出口７、カップリング部９、シール部１０、ディスチャージケーシング１１、軸受部１２、中間カップリング部１３、案内羽根１４、サポート部１５、補強リブ１６、吐出フランジ１７、避共振リブ２０を有する。

【0013】

なお、本実施例に記載する立軸ポンプ１００は、単独の羽根車１とこの羽根車１を覆う単独のポンプケーシング２とを有するものであるが、複数の羽根車１とこれら複数の羽根車１を覆う複数のポンプケーシング２とを有するものであってもよい。

【0014】

本実施例に記載する立軸ポンプ１００は、サポート部１５を介して、ポンプ井に形成されたセット部（開口部）８に、吊り下げられる。補強リブ１６は、サポート部１５を補強する。

【0015】

インペラとも呼ばれる羽根車１、案内羽根１４、ポンプケーシング２は、ポンプ３０を形成する。羽根車１は、カップリング部９を介して連結するモータ（図示なし）が回転駆動することにより、回転軸５を介して回転駆動する。羽根車１が回転駆動することにより、ベルマウスとも呼ばれる吸込口６から吸い込まれた流体は昇圧され、案内羽根１４にて整流され、コラムパイプとも呼ばれるポンプ配管４、ディスチャージケーシング１１を流通し、吐出口７から吐出する。

【0016】

なお、回転軸５には、数か所（本実施例では２か所）に、中間カップリング部１３が形成される。また、回転軸５は、数か所（本実施例では２か所）で、軸受部１２を介してポンプ配管４に、回転自在に支持される。また、回転軸５がディスチャージケーシング１１を連通する部分には、シール部１０が形成される。

【0017】

吸込口６とポンプケーシング２とは、ポンプケーシング２とポンプ配管４とは、ポンプ配管４とディスチャージケーシング１１とは、それぞれ、フランジが形成された締結部３により連結される。

【0018】

つまり、本実施例に記載する立軸ポンプ１００は、羽根車１と羽根車１を覆うポンプケーシング２とを有するポンプ３０と、ポンプケーシング２と締結部３を介して連結し、流体を吸い込むための吸込口６と、ポンプケーシング２と締結部３を介して連結し、流体を流通するためのポンプ配管４と、ポンプ配管４と締結部３を介して連結し、流体を排出する吐出口７に、流体を流通するためのディスチャージケーシング１１と、を有するものである。

【0019】

また、ポンプ配管４は、数本（本実施例では２本）が連結したものであり、これら数本のポンプ配管４は、フランジが形成された締結部３により連結される。これら数本のポンプ配管４は、必ずしも同じ長さである必要はない。

【0020】

そして、本実施例に記載する立軸ポンプ１００は、ディスチャージケーシング１１の振動を抑制するため、ディスチャージケーシング１１の曲部の下側に避共振リブ２０が形成される。

【0021】

ディスチャージケーシング１１は、縦方向から横方向に、流通する流体の流れ方向を変更させる構造を有するものである。本実施例では、ディスチャージケーシング１１が、このように縦方向から横方向に屈曲する曲部であって、その曲部の下側（内側）に、避共振リブ２０を形成する。

【0022】

つまり、縦方向から横方向への曲部を有するディスチャージケーシング１１を構成する縦方向の配管と横方向の配管とつなぐように、避共振リブ２０が形成される。

【0023】

また、避共振リブ２０は、ディスチャージケーシング１１の吐出口７に形成される吐出フランジ１７とサポート部１５との間に形成される。つまり、避共振リブ２０は、ディスチャージケーシング１１を構成する配管の外側に形成される。

【0024】

本実施例では、ディスチャージケーシング１１に、このような避共振リブ２０を形成することにより、ディスチャージケーシング１１の固有振動数が、特定の固有振動数と合致することを回避して、ディスチャージケーシング１１の振動（共振）を抑制する。

【0025】

図２は、本実施例のディスチャージケーシングを拡大して説明する側面図である。また、図３は、本実施例のディスチャージケーシングを拡大して説明する正面図である。

【0026】

本実施例に記載する立軸ポンプ１００は、羽根車１とモータ（図示なし）とが、回転軸５を介して連結され、共に回転駆動する。羽根車１とモータ（図示なし）とが回転駆動する際に、ディスチャージケーシング１１は、羽根車１とモータ（図示なし）との回転駆動により発生する振動を受け、前後方向（図２参照）、及び、左右方向（図３参照）に振動する（振動モードを有する）。

【0027】

特に、ディスチャージケーシング１１の固有振動数が、羽根車１とモータ（図示なし）及び回転軸（シャフト）５により構成される回転体との回転駆動により発生する固有振動数の共振領域にある場合には、大きな振動となる。

【0028】

一般的に、構造物の固有振動数を上げるためには、単独又は複数のリブを設置すること、または、母材の板厚を厚くすることが知られている。しかし、単独又は複数のリブを設置することや母材の板厚を厚くすることでは、必然的に構造部の重量が増加する。

【0029】

そこで、本実施例では、避共振リブ２０を形成していないディスチャージケーシング１１の固有振動数が、羽根車１とモータ（図示なし）及び回転軸（シャフト）５により構成される回転体との回転駆動により発生する固有振動数の共振領域にある場合、ディスチャージケーシング１１の曲部の下側に避共振リブ２０を形成することにより、ディスチャージケーシング１１の全体重量を大幅に増加させることがなく、ディスチャージケーシング１１の固有振動数を変更（高く）する。そして、ディスチャージケーシング１１の振動（共振）を抑制する。

【0030】

そして、詳細には、避共振リブ２０は、ディスチャージケーシング１１の吐出口７に形成される吐出フランジ１７とサポート部１５との間に形成されることが好ましいことが分かった（図２及び図３参照）。

【0031】

さらに、図２及び図３に示すように、避共振リブ２０は、ディスチャージケーシング１１の曲部の下側に形成され、ディスチャージケーシング１１が縦方向から横方向に屈曲する曲部であって、その曲部の下側（内側）に形成され、縦方向から横方向に屈曲する曲部を有するディスチャージケーシング１１を構成する縦方向の配管と横方向の配管とつなぐように形成される。

【0032】

また、図３に示すように、避共振リブ２０は、左右方向対称に、少なくとも一対の避共振リブ２０ｂが形成される。解析の結果、このように左右方向対称に、少なくとも一対の避共振リブ２０ｂを形成することにより、ディスチャージケーシング１１の全体重量を大幅に増加させることがなく、ディスチャージケーシング１１の前後方向及び左右方向の振動（共振）を抑制することができる。ここで、図３において左右方向とは、ディスチャージケーシング１１の両側方向であり、流体の吐出方向（図３の紙面（平面）に対して垂直方向）に対して両側方向である。

【0033】

なお、本実施例における避共振リブ２０は、ディスチャージケーシング１１の曲部の下側の左右方向における中心に一つの避共振リブ２０ａが形成され、その左右に対象に一対の避共振リブ２０ｂが形成されている。つまり、避共振リブ２０（三つ）は、中心に避共振リブ２０ａ（一つ）、及び、その中心に形成される避共振リブ２０ａの左右対称に一対の避共振リブ２０ｂ（二つ）から構成される。

【0034】

これにより、避共振リブ２０を形成していないディスチャージケーシング１１の固有振動数が、羽根車１とモータ（図示なし）及び回転軸（シャフト）５により構成される回転体との回転駆動により発生する固有振動数の共振領域にある場合、ディスチャージケーシング１１の前後方向及び左右方向の振動（共振）を抑制すると共に、ディスチャージケーシング１１の強度を強化することもできる。

【0035】

ディスチャージケーシング１１は、縦方向から横方向に屈曲する曲部に流体を流通させるため、特に、横方向の配管は上方への応力が発生する。このため、ディスチャージケーシング１１の曲部の下側の左右方向における中心に一つの避共振リブ２０ａを形成することにより、こうした応力の発生に対応し、ディスチャージケーシング１１の強度を強化することができる。

【0036】

なお、避共振リブ２０は、吐出フランジ１７やサポート部１５と同様の材料で形成されることが好ましく、ステンレス鋼や炭素鋼が使用される。また、避共振リブ２０は、吐出フランジ１７とサポート部１５とには、溶接等により形成される。

【0037】

また、本実施例では、避共振リブ２０は、サポート部１５に対して、直角に形成される。これにより、避共振リブ２０を形成していないディスチャージケーシング１１の固有振動数が、羽根車１とモータ（図示なし）及び回転軸（シャフト）５により構成される回転体との回転駆動により発生する固有振動数の共振領域にある場合、ディスチャージケーシング１１の前後方向及び左右方向の振動（共振）を抑制すると共に、ディスチャージケーシング１１の強度を強化することもできる。なお、避共振リブ２０は、サポート部１５に対して、傾斜して形成されてもよい。

【0038】

このように、本実施例に記載する立軸ポンプ１００は、ディスチャージケーシング１１の曲部の下側（吐出フランジ１７の下側）に、その共振を抑制する避共振リブ２０を形成する（図３参照）ことにより、ディスチャージケーシング１１の固有振動数を変更（高く）し、ディスチャージケーシング１１の振動を抑制する。これにより、立軸ポンプ１００を安定して運転することができる。

【0039】

つまり、本実施例では、避共振リブ２０を形成していないディスチャージケーシング１１の固有振動数が、羽根車１とモータ（図示なし）及び回転軸（シャフト）５により構成される回転体との回転駆動により発生する固有振動数の共振領域にある場合、ディスチャージケーシング１１に、避共振リブ２０を形成することにより、固有振動数を変更（高く）し、ディスチャージケーシング１１の振動（共振）を抑制する。このように、本実施例によれば、ディスチャージケーシング１１の振動（共振）を効果的に抑制することができる。

【0040】

そして、本実施例によれば、ディスチャージケーシング１１の近傍に、避共振リブ２０を効率的に形成することにより（避共振リブ２０を適切な箇所に必要最小限に形成することにより）、ディスチャージケーシング１１の固有振動数を変更する（高める）と共に、強度を強化することができ、コスト低減も可能である。

【0041】

なお、本発明は、上記した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、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0042】

１ 羽根車
２ ポンプケーシング
３ 締結部
４ ポンプ配管
５ 回転軸
６ 吸込口
７ 吐出口
８ セット部
９ カップリング部
１０ シール部
１１ ディスチャージケーシング
１２ 軸受部
１３ 中間カップリング部
１４ 案内羽根
１５ サポート部
１６ 補強リブ
１７ 吐出フランジ
２０ 避共振リブ
３０ ポンプ
１００ 立軸ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】