JP2015183665A - ポンプ、及びケーシングライナ - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシングとケーシングライナとの間の隙間に溜まった液体を効率良く抜き出す。
【解決手段】横軸斜流ポンプ１００は、主軸１０４と、主軸１０４に連結された羽根車１０６と、羽根車１０６を取り囲む吐き出し側ケーシング１０７と、吐き出し側ケーシング１０７と羽根車１０６との間に設けられ、吐き出し側ケーシング１０７に嵌合されたケーシングライナ１０５と、を備える。ケーシングライナ１０５には、吐き出し側ケーシング１０７とケーシングライナ１０５との間に形成された隙間１１２と、羽根車１０６が設けられた吐き出し側ケーシング１０７の内部空間１０７ｂと、の間を連通する貫通孔１１４が形成される。貫通孔１１４を形成することによって、隙間１１２に溜まった液体は、効率良く内部空間１０７ｂへ排出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプ、及びケーシングライナに関するものである。

図８は、従来技術の横軸斜流ポンプの一例を示す図である。横軸斜流ポンプ１は、主軸４と、主軸４に連結された羽根車６と、主軸４の一部及び羽根車６を収容するケーシング１６と、を備える。

ケーシング１６は、羽根車６を取り囲んで筒状に形成された吐き出し側ケーシング７と、吐き出し側ケーシング７に接続されたエルボ形状の吸い込み側ケーシング９と、を備える。吐き出し側ケーシング７は、筒径が主軸４の延伸方向に沿って拡径した後縮径するように形成されている。吸い込み側ケーシング９は、吐き出し側ケーシング７と接続されていない側に液体吸い込み口９ａが形成されている。液体吸い込み口９ａは、鉛直下方向に向いている。吐き出し側ケーシング７は、吸い込み側ケーシング９と接続されていない側に液体吐き出し口７ａが形成されている。

主軸４は、吸い込み側ケーシング９を貫通して吐き出し側ケーシング７に沿って水平方向に延びている。主軸４は、羽根車６を回転させる。羽根車６の回転により、取扱い液（液体、例えば水）は、液体吸い込み口９ａから上方に流れ、エルボ状の吸い込み側ケーシング９により水平方向に流れが曲げられて羽根車６へ至る。液体は、羽根車６の回転によりさらに水平方向に送られ、液体吐き出し口７ａから排出される。

ここで、吐き出し側ケーシング７の羽根車６の外周部に対する内周には、羽根車６によって昇圧された液体の逆流を防止し、ポンプ効率を向上させるために、ケーシングライナ５が設けられている。排水ポンプ機場などに設置されている横軸斜流ポンプ１は、一般に大型のポンプであるので、ケーシングライナ５と羽根車６との間のクリアランスは、半径１０００ｍｍの羽根車の場合、１．０ｍｍ程度である。

ケーシングライナ５は、ポンプ運転により、液体に含まれる砂などによる摩耗やキャビテーションによる壊食などによる損傷が徐々に進み、クリアランスが広がって性能が低下するおそれがある。したがって、ケーシングライナ５は、交換補修が可能であるだけでなく、交換補修が容易に行えるように設置するのが好ましい。なぜなら、排水ポンプ機場はある大きさの地域に１箇所設けられるので、ポンプの故障による影響は非常に大きく、交換や補修によるポンプの停止時間はできるだけ短くするのが好ましいからである。

ところで、ケーシングライナ５を受ける吐き出し側ケーシング７は鋳造であるため、鋳造の鋳肌の状態で１．０ｍｍ程度まで精密な寸法で製作することは困難である。したがって、吐き出し側ケーシング７には、後加工で、鋳物部分を切削してケーシングライナ５の同軸となる位置決め部分を加工することになる。

ただし、ケーシングライナ５の位置を決め、嵌め合いとするために、ケーシングライナ５に対面する吐き出し側ケーシング７の内周全域を切削することは、かえって必要以上の加工の割にコストと加工時間がかかり不合理である。このため、通常の吐き出し側ケーシング７は、ケーシングライナ５の上流側と下流側のＡで示す部分に吐き出し側ケーシング７内面とケーシングライナ５外面が同軸となるよう嵌合加工を行う。吐き出し側ケーシング７は、ケーシングライナ５の上流側と下流側のＡで示す部分の間には、吐き出し側ケーシング７内面がケーシングライナ５に当たらないように隙間１２ができるように鋳造され
ている。そのため、隙間１２におけるケーシングライナ５と吐き出し側ケーシング７の間隔は、数ｍｍ〜十数ｍｍになっている。

ここで、横軸斜流ポンプ１は、隙間１２を液体が流通する状態はポンプ効率を下げるので、Ａで示す部分で吐き出し側ケーシング７とケーシングライナ５を嵌合させることによって液体のリークを最小にしている。しかしながら、ケーシングライナ５は補修における交換を予定しており、この嵌合は交換可能なように「隙間嵌め」としているため、隙間１２は完全な密閉ではない。そのため、横軸斜流ポンプ１が長期間水中に没していると、隙間１２に液体が溜まることがある。

ところが、吐き出し側ケーシング７とケーシングライナ５の嵌合部分は、「隙間嵌め」ではあっても、嵌合により密閉的（つまり完全に密閉ではないが、密閉気味である）に閉鎖された空間が形成される。このため、隙間１２に溜まった液体を速やかに排出することは困難である。

ところで、横軸斜流ポンプは、農業用水の供給などのように、繁農期には良く稼動しても、閑農期にはポンプ運転を長期間休止するという利用法が多い。長期間運転を休止する場合には、次に利用するまでポンプ内部の水を抜いて保存する。この場合、図８に示すように、吐き出し側ケーシング７を貫通し、外部に通じさせたドレンポート１１によりポンプ内部の水を抜いている。そして、従来の横軸斜流ポンプ１では、隙間１２に溜まった液体を抜くため、隙間１２から吐き出し側ケーシング７を貫通し、外部に通じさせたドレンポート１０を設ける場合があった。

また、ケーシングとケーシングライナの間にできる隙間に関する従来の構造としては、特許文献１に記載された構造が知られている。すなわち、従来技術は、立軸斜流ポンプにおいて、ケーシングとケーシングライナの上流側（吸い込み側）を嵌合し、下流側（吐き出し側）はケーシングの嵌合内周面に、隙間と連通する縦溝を設ける。そして、従来技術は、ケーシングに形成された注入口を介してケーシング外部から隙間に接着剤を注入し、接着剤が隙間の空気を下流側の縦溝に追い出しながら隙間を接着剤で満たすことが記載されている。

特開２００９−２３５９８０号公報

しかしながら、いずれの従来技術も、横軸斜流ポンプの長期運転停止時にポンプ内から液体を排出し、ポンプ内部を空にして保存する場合に、ポンプのケーシングとケーシングライナとの間の隙間に溜まった液体を効率良く抜き出すことは考慮されていない。

すなわち、図８に示した従来技術は、隙間１２は、吐き出し側ケーシング７とケーシングライナ５により密閉的に閉鎖された空間なので、このようなドレンポート１０を通して液体を吐き出し側ケーシング７の外部に排出することは困難であった。

また、ドレンポート１０は、吐き出し側ケーシング７の拡径部分に形成されたドレンポート１１と合流している場合が多い。ドレンポート１１から排出される液には夾雑物が多く含まれているため、隙間１２に溜まった液体の配管との合流地点で夾雑物の堆積がおきやすく、隙間１２に溜まった液体の排出を阻害しやすかった。このため、吐き出し側ケーシング７の外部に複雑なドレン配管を引き回しても、肝心の隙間１２に溜まった液体を抜
くという目的が充分に達成されない場合があった。

さらに、隙間１２に残る液体は、夏場や温暖地であれば、隙間１２に液体が残存していても問題はないが、寒冷地または夜間には氷点下なるような地域においては、この残存する液体が凍結し、吐き出し側ケーシング７及びケーシングライナ５を破損させるおそれがある。

図９は、隙間１２に液体が残存し、凍結した場合の模式図である。図９に示すように、数ミリから十数ミリの隙間１２に残存した液体の凍結によって体積が膨張した場合、その圧力を隙間１２の密閉空間で受けることを示している。ケーシングライナ５は「隙間嵌め」によって吐き出し側ケーシング７に嵌合されているので、ケーシングライナ５に力がかかり易く、ケーシングライナ５が破線のように変形する場合がある。その結果、再起動時に羽根車６の回転に支障が生じるおそれがある。

吐き出し側ケーシング７やケーシングライナ５が破損した場合、早急に代替品に代えなくてはならないが、吐き出し側ケーシング７やケーシングライナ５は消耗品ではないため予備品として常設されてはおらず、新たに製造しなくてはならない、その期間ポンプ機能は停止を余儀なくされる上に、製造のための多大な費用が発生する。

また、特許文献１に記載された従来技術は、隙間に接着剤を埋めるので、ケーシングライナの交換ができない。また、特許文献１に記載された従来技術は、接着剤が均等にむらなく隙間を埋めているのかわからないので、隙間に液体が残存する場合がある。さらに、特許文献１に記載された従来技術は、長時間運転する場合を考えると、接着剤が変質し、液体を含むことによる膨潤、又は接着剤中の成分の溶出による劣化のおそれが考えられる。また、特許文献１に記載された従来技術は、均等に接着剤を注入するには、ケーシング外部からの注入ポート及び縦溝の位置を軸対称に複数用意しなければならないので、ケーシングの設計及び加工がかえって複雑になることなどの課題があった。

そこで、本願発明の一形態は、ケーシングとケーシングライナとの間の隙間に溜まった液体を効率良く抜き出すことを課題とする。

本願発明のポンプの一形態は、上記課題に鑑みなされたもので、主軸と、前記主軸に連結された羽根車と、前記羽根車を取り囲むケーシングと、前記ケーシングと前記羽根車との間に設けられ、前記ケーシングに嵌合されたケーシングライナと、を備え、前記ケーシングライナには、前記ケーシングと前記ケーシングライナとの間に形成された隙間と、前記羽根車が設けられた前記ケーシングの内部空間と、の間を連通する連通口が形成される、ことを特徴とする。

また、本願発明のポンプの一形態において、前記ポンプは、横軸ポンプであり、前記主軸は、前記ケーシングの水平方向に延びる部分に沿って配置され、前記連通口は、前記横軸ポンプが設置された状態において前記主軸から鉛直方向に下がった位置に形成する、ことができる。

また、本願発明のポンプの一形態において、前記連通口は、貫通孔又は切り欠きとする、ことができる。

また、本願発明のポンプの一形態において、前記貫通孔は、前記ケーシングライナの前記主軸に沿った全体長さをＬとした場合に、前記ケーシングライナの液体の吐き出し側の端部から液体の吸い込み側へ１／３０Ｌ〜１／３Ｌ離れた位置に形成する、ことができる
。

また、本願発明のポンプの一形態において、前記切り欠きは、前記ケーシングライナの前記主軸に沿った全体長さをＬとした場合に、前記ケーシングライナの液体の吐き出し側の端部と、前記ケーシングライナの液体の吐き出し側の端部から液体の吸い込み側へ１／３Ｌ離れた位置と、の間に形成する、ことができる。

また、本願発明のポンプの一形態において、前記ケーシングライナは、交換可能とすることができる。

また、本願発明のポンプの一形態において、前記ケーシングライナは、前記ケーシングとすきま嵌めで嵌合することができる。

本願発明のケーシングライナの一形態は、主軸に連結された羽根車と該羽根車を取り囲むケーシングとの間に設けられ、前記ケーシングに嵌合されたケーシングライナであって、前記ケーシングライナには、前記ケーシングと前記ケーシングライナとの間に形成された隙間と、前記羽根車が設けられた前記ケーシングの内部空間と、の間を連通する連通口が形成される、ことを特徴とする。

かかる本願発明の一形態によれば、横軸斜流ポンプの長期運転停止時にポンプ内から液体を排出し、ポンプ内部を空にして保存する場合に、ポンプのケーシングとケーシングライナとの間の隙間に溜まった液体を効率良く抜き出すことができる。

図１は、第１実施形態の横軸斜流ポンプの断面図である。 図２は、第１実施形態のケーシングライナの一例を示す図である。 図３は、第１実施形態のケーシングライナの他の一例を示す図である。 図４は、第１実施形態のケーシングライナの他の一例を示す図である。 図５は、第１実施形態において、ケーシングライナと吐き出し側ケーシングとの間の隙間に液体が残存し、凍結した場合の模式図である。 図６は、第２実施形態の横軸軸流ポンプの断面図である。 図７は、第２実施形態のケーシングライナの一例を示す図である。 図８は、従来技術の横軸斜流ポンプの断面図である。 図９は、従来技術において、ケーシングライナと吐き出し側ケーシングとの間の隙間に液体が残存し、凍結した場合の模式図である。

以下、本願発明の一実施形態に係るポンプ、及びケーシングライナを図面に基づいて説明する。以下に説明する実施形態は、ポンプ、例えば横軸斜流ポンプや横軸軸流ポンプにおいて、従来どおりケーシングライナを交換可能としながら、横軸斜流ポンプの長期運転停止時にポンプ内から液体を排出し、ポンプ内部を空にして保存する場合に、ポンプのケーシングとケーシングライナの間にできる隙間にたまった液体を、ケーシング外部に複数のポートや、複雑なドレン配管などに依存することなく、効率よく抜き出すものである。また、寒冷地あるいは、寒冷地ではないまでも冬季の夜間における凍結が生じる地域で使用しても、残存する液体の膨張によるケーシングライナ及びケーシングの破損のおそれを低減するものである。なお、以下の実施形態は、横軸斜流ポンプ及び横軸軸流ポンプを一例に挙げて説明するが、本願発明はこれらには限られない。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の横軸斜流ポンプの断面図である。図１に示すように、横軸斜流ポンプ１００は、主軸１０４と、主軸１０４と他の軸とを接続する軸継手１０２と、主軸１０４を支持する軸受１０３と、主軸１０４に連結された羽根車１０６と、主軸１０４の一部及び羽根車１０６を収容するケーシング１１６と、を備える。

ケーシング１１６は、吐き出し側ケーシング１０７と、吐き出し側ケーシング１０７に接続されたエルボ形状の吸い込み側ケーシング１０９と、を備える。吐き出し側ケーシング１０７は、羽根車６を取り囲んで筒状に形成され、筒径が主軸１０４の延伸方向に沿って拡径した後縮径するように形成されている。横軸斜流ポンプ１００が設置された状態において、吐き出し側ケーシング１０７の拡径した部分の鉛直方向の上部には、他の機器を取り付けるための取り付けポート１１３が形成される。また、横軸斜流ポンプ１００が設置された状態において、吐き出し側ケーシング１０７の拡径した部分の鉛直方向の下部には、ポンプの長期運転停止時にポンプ内部を空にして保存するときに、吐き出し側ケーシング１０７内の液体を排出するためのドレンポート１１１が形成される。また、吐き出し側ケーシング１０７には、吐き出し側ケーシング１０７を貫通し、後述する隙間１１２と外部とを連通させるドレンポート１１０が形成されている。

吸い込み側ケーシング１０９は、吐き出し側ケーシング１０７と接続されていない側に液体吸い込み口１０９ａが形成されている。液体吸い込み口１０９ａは、鉛直下方向に向いている。吸い込み側ケーシング１０９は、液体吸い込み口１０９ａから上方に延びた後水平方向に延び、吐き出し側ケーシング１０７と接続されている。吐き出し側ケーシング１０７は、吸い込み側ケーシング１０９と接続されていない側に液体吐き出し口１０７ａが形成されている。

主軸１０４は、吸い込み側ケーシング１０９を貫通して、水平方向に延びる吐き出し側ケーシング１０７に沿って延びている。主軸１０４は、吸い込み側ケーシング１０９を貫通してケーシング１１６の外部のフランジ形たわみ軸継手１０２を介して図示していない駆動機と締結されている。主軸１０４は図示していない駆動機によって回転し、主軸１０４の回転によって羽根車１０６は回転する。羽根車１０６の回転により、取扱い液（液体、例えば水）は、液体吸い込み口１０９ａから上方に流れ、エルボ状の吸い込み側ケーシング１０９により水平方向に流れが曲げられて羽根車１０６へ至る。液体は、羽根車１０６の回転によりさらに水平方向に送られ、液体吐き出し口１０７ａから排出される。

横軸斜流ポンプ１００は、吐き出し側ケーシング１０７内に設けられたガイドベーン１０８を備える。ガイドベーン１０８は、液体を効率的に加速するためにベーンの開放角度を変えることができる。

また、横軸斜流ポンプ１００は、ケーシングライナ１０５を備えている。ケーシングライナ１０５は、中空の円筒状に形成されており、羽根車１０６の形状の傾きに合わせて、液体の吸い込み側から吐き出し側に径が広がっている。ケーシングライナ１０５は、羽根車１０６と吐き出し側ケーシング１０７との間に配置され、吐き出し側ケーシング１０７に嵌合されている。ケーシングライナ１０５は、羽根車１０６によって昇圧された液体の逆流を防止し、ポンプ効率を向上させる機能を有する。例えば半径１０００ｍｍの羽根車の場合、羽根車１０６とケーシングライナ１０５のクリアランスは、半径隙間で１ｍｍ程度に規定される。このクリアランスを規定することによって、羽根車１０６が昇圧した流体の逆流を最小限に防ぎ、ポンプ効率を定めている。

ところで、ケーシングライナ１０５を受ける吐き出し側ケーシング１０７は鋳造であり、鋳造だけでは、このような精密な寸法精度で製作することは困難である。従って、吐き出し側ケーシング１０７には、後加工で鋳物部分を切削してケーシングライナ１０５の位
置決め部分を加工する必要がある。図１において、Ａ部が後加工部である。

なお、ケーシングライナ１０５の位置を決め、嵌め合いとするために、ケーシングライナ１０５に対面する吐き出し側ケーシング１０７内周全域を切削して位置決め部分とすることは、必要以上の加工の割にコストと加工時間がかかり不合理である。このため、通常の吐き出し側ケーシング１０７は、図１のようにケーシングライナ１０５の上流側と下流側に位置決め加工を行う。吐き出し側ケーシング１０７は、ケーシングライナ１０５の上流側と下流側の間の部分で吐き出し側ケーシング１０７の内面がケーシングライナ１０５に当たらないように隙間１１２ができるように鋳造されている。隙間１１２は、羽根車１０６の口径にもよるが、例えば数ｍｍ〜十数ｍｍになる。

隙間１１２を液体が流通する状態は、ポンプ効率を下げるので、位置決め部分では、吐き出し側ケーシング１０７とケーシングライナ１０５を嵌合させて液体のリークを最小にしている。しかしながら、横軸斜流ポンプ１００を長期運転するうちにケーシングライナ１０５は次第に摩耗し、ケーシングライナ１０５と吐き出し側ケーシング１０７のクリアランスが広がって性能が低下するおそれがあるので、ケーシングライナ１０５は交換を予定しており、交換可能なように、この嵌合は「隙間嵌め」となっている。

＜第１実施形態のケーシングライナの一例＞
ここで、本実施形態のケーシングライナ１０５について説明する。図２は、第１実施形態のケーシングライナの一例を示す図である。図２の右図は、ケーシングライナ１０５を液体の吐き出し側から見た平面図である。図２の左図は、ケーシングライナ１０５を図２の右図のＢ−Ｂ線で切った断面図、及び楕円破線で示した部分の拡大図である。

図１，２に示すように、ケーシングライナ１０５には、貫通孔１１４が１箇所形成されている。貫通孔１１４は、隙間１１２と、羽根車１０６が設けられた吐き出し側ケーシング１０７の内部空間１０７ｂと、の間を連通する連通口となる。また、図１に示すように横軸斜流ポンプ１００が設置された状態において、貫通孔１１４は、主軸１０４から鉛直方向に下がった位置に形成される。言い換えると、ケーシングライナ１０５は、貫通孔１１４を主軸１０４の真下方向に向けた状態で吐き出し側ケーシング１０７に嵌合（装着）される。なお、貫通孔１１４の形成位置は、主軸１０４から鉛直方向に下がった位置には限定されない。

本実施形態のようにケーシングライナ１０５に貫通孔１１４を形成することによって、隙間１１２に密閉的空間が形成されないので、横軸斜流ポンプの長期運転停止時にポンプ内から液体を排出し、ポンプ内部を空にして保存する場合に、ポンプの隙間１１２に残る液体は、貫通孔１１４から吐き出し側ケーシング１０７の内部空間１０７ｂへ排出される。すなわち、ケーシングライナ１０５と吐き出し側ケーシング１０７との嵌合部（Ａ部）から隙間１１２に入った液体は重力の影響で隙間１１２の鉛直方向の下部に流下する。隙間１１２の鉛直方向の下部に流下した液体は、貫通孔１１４から吐き出し側ケーシング１０７の内部空間１０７ｂへ効率よく排出され、吐き出し側ケーシング１０７の下部にあるドレンポート１１１から外部に排出される。また、本実施形態では、隙間１１２に接着剤等を注入しないので、ケーシングライナ１０５の交換を可能とし、かつ、隙間１１２に残る液体を効率よく排出することができる。

なお、吐き出し側ケーシング１０７には、図１に示すように隙間１１２から吐き出し側ケーシング１０７を貫通し、外部に通じさせたドレンポート１１０を設けてもよい。これによれば、隙間１１２に密閉的空間が形成されないので、隙間１１２の残留液を従来技術に比べて効率よく排出しやすくなる。ただし、ドレンポート１１０は必ずしも設けなくてもよい。

また、図２に示すように、ケーシングライナ１０５は、ケーシングライナ１０５の主軸１０４に沿った全体長さをＬとした場合に、ケーシングライナ１０５の液体の吐き出し側の端部から１／３０Ｌ以上１／３Ｌ以下離れた位置に、貫通孔１１４が形成される。

言い換えると、貫通孔１１４は、ケーシングライナ１０５の大口径端と小口径端の軸方向長さをＬとしたとき、ケーシングライナ１０５の大口径端（液体の吐き出し側の端部）から小口径端側（液体の吸い込み側）へ１／３０Ｌ〜１／３Ｌ離れた位置に形成される。この位置より上流側に貫通孔１１４を形成すると隙間１１２に残る液体の流れ出が良くないし、この位置より下流側に貫通孔１１４を形成すると嵌合部に干渉するからである。なお、ケーシングライナ１０５に貫通孔１１４を形成することは、その部分だけ羽根車１０６とのクリアランスが広がることを意味するので、これまでは、ケーシングライナ１０５に貫通孔を空けることは想定外であった。しかしながら、上述のように、ケーシングライナ１０５の吐き出し側に近い位置範囲に、部分的な貫通孔１１４が形成されるので、性能にはほとんど影響はない。

また、隙間１１２に溜まる液体量が少なくなる事により、寒冷地のポンプ機場や夜間の気温が氷点下になるポンプ機場で、隙間１１２に残る液体の凍結による体積の膨張は低減する。更に、ケーシングライナ１０５に貫通孔１１４があるので、図５に示すように、凍結時の体積の膨張による圧力が貫通孔１１４から逃げるので、ケーシングライナ１０５や吐き出し側ケーシング１０７に凍結膨張時の圧力がかからず、破損するおそれを格段に低減することができる。

＜第１実施形態のケーシングライナの他の一例＞
図３は、第１実施形態のケーシングライナの他の一例を示す図である。図３の右図は、ケーシングライナ１０５を液体の吐き出し側から見た平面図である。図３の左図は、ケーシングライナ１０５を図３の右図のＢ−Ｂ線で切った断面図である。

図３に示すように、ケーシングライナ１０５には、図２と同様の貫通孔１１４が、ケーシングライナ１０５の大口径側に、周方向に沿って複数形成されている。具体的には、図１に示すように横軸斜流ポンプ１００が設置された状態において、１つの貫通孔１１４ａが、主軸１０４から鉛直方向に下がった位置に形成され、貫通孔１１４ａからケーシングライナ１０５の周方向の両側に間隔をあけて貫通孔１１４ｂ，１１４ｃが形成される。貫通孔１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃはいずれも、隙間１１２と、羽根車１０６が設けられた吐き出し側ケーシング１０７の内部空間１０７ｂと、の間を連通する連通口となる。貫通孔１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃはいずれも、ケーシングライナ１０５の大口径端と小口径端の軸方向長さをＬとしたとき、ケーシングライナ１０５の大口径端（液体の吐き出し側の端部）から小口径端側（液体の吸い込み側）へ１／３０Ｌ〜１／３Ｌ離れた位置に形成される。ケーシングライナ１０５は、貫通孔１１４ａを主軸１０４の真下方向に向けた状態で吐き出し側ケーシング１０７に嵌合（装着）される。

図３の実施形態によれば、ケーシングライナ１０５に複数の貫通孔１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを形成することによって、隙間１１２に密閉的空間が形成されないので、隙間１１２に残存する液体は、貫通孔１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃから吐き出し側ケーシング１０７の内部空間１０７ｂへ効率よく排出され易くなる。すなわち、ケーシングライナ１０５と吐き出し側ケーシング１０７との嵌合部（Ａ部）から隙間１１２に入った液体は重力の影響で隙間１１２の鉛直方向の下部に流下する。隙間１１２の鉛直方向の下部に流下した液体は、羽根車１０６の回転等によって吐き出し側ケーシング１０７内に形成される液体の流れに導かれて、貫通孔１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃから吐き出し側ケーシング１０７の内部空間１０７ｂへ効率よく排出される。また、本実施形態では、隙間１１２
に接着剤等を注入しないので、ケーシングライナ１０５の交換を可能とし、かつ、隙間１１２に残る液体を効率よく排出することができる。

また、隙間１１２に溜まる液体量が少なくなる事により、寒冷地のポンプ機場や夜間の気温が氷点下になるポンプ機場で、隙間１１２に残る液体の凍結による体積の膨張は低減する。更に、ケーシングライナ１０５に貫通孔１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃがあるので、図５に示したのと同様に、凍結時の体積の膨張による圧力がこれらの貫通孔１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃから逃げるので、ケーシングライナ１０５や吐き出し側ケーシング１０７に凍結膨張時の圧力がかからず、破損するおそれを格段に低減することができる。

＜第１実施形態のケーシングライナの他の一例＞
図４は、第１実施形態のケーシングライナの他の一例を示す図である。図４の右図は、ケーシングライナ１０５を液体の吐き出し側から見た平面図である。図４の左図は、ケーシングライナ１０５を図４の右図のＢ−Ｂ線で切った断面図である。

図４に示すように、ケーシングライナ１０５には、大口径側の端部に切り欠き１１５が形成されている。具体的には、図１に示すように横軸斜流ポンプ１００が設置された状態において、切り欠き１１５は、主軸１０４から鉛直方向に下がった位置に形成される。切り欠き１１５は、隙間１１２と、羽根車１０６が設けられた吐き出し側ケーシング１０７の内部空間１０７ｂと、の間を連通する連通口となる。なお、切り欠き１１５の形成位置は、主軸１０４から鉛直方向に下がった位置には限定されない。切り欠き１１５は、ケーシングライナ１０５の大口径端と小口径端の軸方向長さをＬとしたとき、ケーシングライナ１０５の大口径端（液体の吐き出し側の端部）と、ケーシングライナ１０５の大口径端（液体の吐き出し側の端部）から小口径端側（液体の吸い込み側）へ１／３Ｌ離れた位置と、の間に形成される。ケーシングライナ１０５は、切り欠き１１５を主軸１０４の真下方向に向けた状態で吐き出し側ケーシング１０７に嵌合（装着）される。

図４の実施形態によれば、ケーシングライナ１０５に切り欠き１１５を形成することによって、隙間１１２に密閉的空間が形成されないので、隙間１１２に残存する液体は、切り欠き１１５から吐き出し側ケーシング１０７の内部空間１０７ｂへ効率よく排出され易くなる。すなわち、ケーシングライナ１０５と吐き出し側ケーシング１０７との嵌合部（Ａ部）から隙間１１２に入った液体は重力の影響で隙間１１２の鉛直方向の下部に流下する。隙間１１２の鉛直方向の下部に流下した液体は、切り欠き１１５から吐き出し側ケーシング１０７の内部空間１０７ｂへ効率よく排出される。

また、隙間１１２に溜まる液体量が少なくなる事により、寒冷地のポンプ機場や夜間の気温が氷点下になるポンプ機場で、隙間１１２に残る液体の凍結による体積の膨張は低減する。更に、ケーシングライナ１０５に切り欠き１１５があるので、図５に示したのと同様に、凍結時の体積の膨張による圧力が切り欠き１１５から逃げるので、ケーシングライナ１０５や吐き出し側ケーシング１０７に凍結膨張時の圧力がかからず、破損するおそれを格段に低減することができる。また、本実施形態では、隙間１１２に接着剤等を注入しないので、ケーシングライナ１０５の交換を可能とし、かつ、隙間１１２に残る液体を効率よく排出することができる。

なお、ケーシングライナ１０５に形成する貫通孔１１４又は切り欠き１１５は、ポンプ効率が低下しないのであれば、円形ばかりでなく楕円形でも矩形でもよく、自由な形状、自由な数の連通口とすることができる。

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態の横軸軸流ポンプの断面図である。横軸軸流ポンプも、横軸斜流
ポンプと同じように農業用水の供給などのように、繁農期には良く稼動しても、閑農期にはポンプ運転を長期間休止するという利用法が多い。長期間運転を休止する場合には、次に利用するまでポンプ内部の水を抜いて保存する。この場合、横軸斜流ポンプのような吐出し側ケーシングに液体が溜まる構造ではないので、取り付けポート２１３などのポートから大気を導入することで、ポンプ内部の液体は、吸い込み側ケーシングから外部に排出される。

図６に示すように、横軸軸流ポンプ２００は、主軸２０４と、主軸２０４と他の軸とを接続する軸継手２０２と、主軸２０４を支持する軸受２０３と、主軸２０４に連結された羽根車２０６と、主軸２０４の一部及び羽根車２０６を収容するケーシング２１６と、を備える。

ケーシング２１６は、吐き出し側ケーシング２０７と、吐き出し側ケーシング２０７に接続されたエルボ形状の吸い込み側ケーシング２０９と、を備える。吐き出し側ケーシング２０７は、羽根車６を取り囲んで筒状に形成される。横軸軸流ポンプ２００が設置された状態において、吐き出し側ケーシング２０７の鉛直方向の上部には、他の機器を取り付けるための取り付けポート２１３が形成される。

吸い込み側ケーシング２０９は、吐き出し側ケーシング２０７と接続されていない側に液体吸い込み口２０９ａが形成されている。液体吸い込み口２０９ａは、鉛直下方向に向いている。吸い込み側ケーシング２０９は、液体吸い込み口２０９ａから上方に延びた後水平方向に延び、吐き出し側ケーシング２０７と接続されている。吐き出し側ケーシング２０７は、吸い込み側ケーシング２０９と接続されていない側に液体吐き出し口２０７ａが形成されている。

主軸２０４は、吸い込み側ケーシング２０９を貫通して、水平方向に延びる吐き出し側ケーシング２０７に沿って延びている。主軸２０４は、吸い込み側ケーシング２０９を貫通してケーシング２１６の外部のフランジ形たわみ軸継手２０２を介して図示していない駆動機と締結されている。主軸２０４は図示していない駆動機によって回転し、主軸２０４の回転によって羽根車２０６は回転する。羽根車２０６の回転により、取扱い液（液体、例えば水）は、液体吸い込み口２０９ａから上方に流れ、エルボ状の吸い込み側ケーシング２０９により水平方向に流れが曲げられて羽根車２０６へ至る。液体は、羽根車２０６の回転によりさらに水平方向に送られ、液体吐き出し口２０７ａから排出される。

横軸軸流ポンプ２００は、吐き出し側ケーシング２０７内に設けられたガイドベーン２０８を備える。ガイドベーン２０８は、液体を効率的に加速するためにベーンの開放角度を変えることができる。

また、横軸軸流ポンプ２００は、ケーシングライナ２０５を備えている。ケーシングライナ２０５は、中空の円筒状に形成され、羽根車２０６の形状の傾きに合わせて、液体の吸い込み側から吐き出し側に径が広がっている。ケーシングライナ２０５は、羽根車２０６と吐き出し側ケーシング２０７との間に配置され、吐き出し側ケーシング２０７に嵌合されている。ケーシングライナ２０５は、羽根車２０６によって昇圧された液体の逆流を防止し、ポンプ効率を向上させる機能を有する。例えば半径１０００ｍｍの羽根車の場合、羽根車２０６とケーシングライナ２０５のクリアランスは、半径隙間で１ｍｍ程度に規定される。このクリアランスを規定することによって、羽根車２０６が昇圧した流体の逆流を最小限に防ぎ、ポンプ効率を定めている。

横軸軸流ポンプ２００においても、ケーシングライナ２０５を受ける吐き出し側ケーシング２０７は鋳造であり、鋳造だけでは、このような精密な寸法精度で製作することは困
難である。したがって、吐き出し側ケーシング２０７には、後加工で鋳物部分を切削してケーシングライナ２０５の位置決め部分を加工する必要がある。図６において、Ａ部が後加工部である。

図１の横軸斜流ポンプ１００で説明したのと同じように、ケーシングライナ２０５の位置を決め、嵌め合いとするために、ケーシングライナ２０５に対面するケーシング内周全域を切削して位置決め部分とすることは、必要以上の加工の割にコストと加工時間がかかり不合理である。このため、横軸軸流ポンプ２００においても、通常の吐き出し側ケーシング２０７は、ケーシングライナ２０５の上流側と下流側に位置決め加工を行い、上流側と下流側の間の部分で吐き出し側ケーシング２０７内面がケーシングライナ２０５に当たらないように隙間２１２ができるように鋳造されている。隙間２１２は、羽根車２０６の口径にもよるが数ｍｍ〜十数ｍｍになる。

隙間２１２を液体が流通する状態は、ポンプ効率を下げるので、位置決め部分では、吐き出し側ケーシング２０７とケーシングライナ２０５を嵌合させてリークを最小にしている。しかしながら、横軸軸流ポンプ２００を長期運転するうちにケーシングライナ２０５は次第に摩耗し、ケーシングライナ２０５と吐き出し側ケーシング２０７のクリアランスが広がって性能が低下するおそれがあるのでケーシングライナ２０５は交換を予定しており、交換可能なように、この嵌合は「隙間嵌め」となっている。

＜第２実施形態のケーシングライナの一例＞
ここで、本実施形態のケーシングライナ２０５について説明する。図７は、第２実施形態のケーシングライナの一例を示す図である。図７は、横軸軸流ポンプ２００が設置された状態で主軸２０４を通る鉛直面でケーシングライナ２０５を切った断面図、及び楕円破線で示した部分の拡大図である。

図６，７に示すように、ケーシングライナ２０５には、貫通孔２１４が１箇所形成されている。貫通孔２１４は、隙間２１２と、羽根車２０６が設けられた吐き出し側ケーシング２０７の内部空間２０７ｂと、の間を連通する連通口となる。また、図６に示すように横軸軸流ポンプ２００が設置された状態において、貫通孔２１４は、主軸２０４から鉛直方向に下がった位置に形成される。言い換えると、ケーシングライナ２０５は、貫通孔２１４を主軸２０４の真下方向に向けた状態で吐き出し側ケーシング２０７に嵌合（装着）される。

本実施形態のようにケーシングライナ２０５に貫通孔２１４を形成することによって、隙間２１２に密閉的空間が形成されないので、横軸軸流ポンプの長期運転停止時にポンプ内から液体を排出し、ポンプ内部を空にして保存する場合に、ポンプの隙間２１２に残る液体は、貫通孔２１４から吐き出し側ケーシング２０７の内部空間２０７ｂへ排出される。すなわち、ケーシングライナ２０５と吐き出し側ケーシング２０７との嵌合部（Ａ部）から隙間２１２に入った液体は重力の影響で隙間２１２の鉛直方向の下部に流下する。隙間２１２の鉛直方向の下部に流下した液体は、貫通孔２１４から吐き出し側ケーシング２０７の内部空間２０７ｂへ効率よく排出され、吸い込み側ケーシング２０９側に流下して外部に排出される。また、本実施形態では、隙間２１２に接着剤等を注入しないので、ケーシングライナ２０５の交換を可能とし、かつ、隙間２１２に残る液体を効率よく排出することができる。

なお、吐き出し側ケーシング２０７には、図１に示すドレンポート１１０と同様に、隙間２１２から吐き出し側ケーシング２０７を貫通し、外部に通じさせたドレンポートを設けてもよい。これによれば、隙間２１２に密閉的空間が形成されないので、隙間２１２の残留液を従来技術に比べて効率よく排出しやすくなる。ただし、ドレンポートは必ずしも
設けなくてもよい。

また、図７に示すように、ケーシングライナ２０５は、ケーシングライナ２０５の主軸２０４に沿った全体長さをＬとした場合に、ケーシングライナ２０５の液体の吐き出し側の端部から１／３０Ｌ以上１／３Ｌ以下離れた位置に、貫通孔２１４が形成される。

言い換えると、貫通孔２１４は、ケーシングライナ２０５の大口径端と小口径端の軸方向長さをＬとしたとき、ケーシングライナ２０５の大口径端（液体の吐き出し側の端部）から小口径端側（液体の吸い込み側）へ１／３０Ｌ〜１／３Ｌ離れた位置に形成される。この位置より上流側に貫通孔２１４を形成すると隙間２１２に残る液体の流れ出が良くないし、この位置より下流側に貫通孔２１４を形成すると嵌合部に干渉するからである。なお、ケーシングライナ２０５に貫通孔２１４を形成することは、その部分だけ羽根車２０６とのクリアランスが広がることを意味するので、これまでは、ケーシングライナ２０５に貫通孔を空けることは想定外であった。しかしながら、上述のように、ケーシングライナ２０５の吐き出し側に近い位置範囲に、部分的な貫通孔２１４が形成されるので、性能にはほとんど影響はない。

また、隙間２１２に溜まる液体量が少なくなる事により、寒冷地のポンプ機場や夜間の気温が氷点下になるポンプ機場で、隙間２１２に残る液体の凍結による体積の膨張は低減する。更に、ケーシングライナ２０５に貫通孔２１４があるので、図５に示したのと同様に、凍結時の体積の膨張による圧力が貫通孔２１４から逃げるので、ケーシングライナ２０５や吐き出し側ケーシング２０７に凍結膨張時の圧力がかからず、破損するおそれを格段に低減することができる。

なお、第２実施形態では、ケーシングライナ２０５に貫通孔２１４を１箇所形成する例を示したが、これに限らず、図３に示すように複数の貫通孔を形成してもよいし、図４に示すように切り欠きを形成してもよい。また、ケーシングライナ２０５に形成する貫通孔２１４又は切り欠きは、ポンプ効率が低下しないのであれば、円形ばかりでなく楕円形でも矩形でもよく、自由な形状、自由な数の連通口とすることができる。

また、第１実施形態及び第２実施形態の横軸斜流ポンプ１００、横軸軸流ポンプ２００は、エルボ形状の吸い込み側ケーシング１０９，２０９を用いているが、エルボ角度が９０度の角度に曲げたもの以外の、例えば６０度や４５度に曲げたものも含まれる。さらに、液体吸い込み口１０９ａ，２０９ａが水平方向に向いている場合であっても、横軸斜流ポンプ１００、横軸軸流ポンプ２００において、ケーシングとケーシングライナの間に上述のような隙間構造があるものは本願発明の範囲に含まれる。

また、本願発明の第１実施形態及び第２実施形態について説明したが、本願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。

１００，２００ 横軸斜流ポンプ
１０４，２０４ 主軸
１０５，２０５ ケーシングライナ
１０６，２０６ 羽根車
１０７，２０７ 吐き出し側ケーシング
１０７ａ，２０７ａ 液体吐き出し口
１０７ｂ，２０７ｂ 内部空間
１０９，２０９ 吸い込み側ケーシング
１０９ａ，２０９ａ 液体吸い込み口
１１２，２１２ 隙間
１１４，２１４ 貫通孔（連通口）
１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ 貫通孔（連通口）
１１５ 切り欠き（連通口）
１１６，２１６ ケーシング

Claims (8)

1. 主軸と、
   前記主軸に連結された羽根車と、
   前記羽根車を取り囲むケーシングと、
   前記ケーシングと前記羽根車との間に設けられ、前記ケーシングに嵌合されたケーシングライナと、を備え、
   前記ケーシングライナには、前記ケーシングと前記ケーシングライナとの間に形成された隙間と、前記羽根車が設けられた前記ケーシングの内部空間と、の間を連通する連通口が形成される、
   ことを特徴とするポンプ。
2. 請求項１のポンプにおいて、
   前記ポンプは、横軸ポンプであり、
   前記主軸は、前記ケーシングの水平方向に延びる部分に沿って配置され、
   前記連通口は、前記横軸ポンプが設置された状態において前記主軸から鉛直方向に下がった位置に形成される、
   ことを特徴とするポンプ。
3. 請求項１又は２のポンプにおいて、
   前記連通口は、貫通孔又は切り欠きである、
   ことを特徴とするポンプ。
4. 請求項３のポンプにおいて、
   前記貫通孔は、前記ケーシングライナの前記主軸に沿った全体長さをＬとした場合に、前記ケーシングライナの液体の吐き出し側の端部から液体の吸い込み側へ１／３０Ｌ〜１／３Ｌ離れた位置に形成される、
   ことを特徴とするポンプ。
5. 請求項３のポンプにおいて、
   前記切り欠きは、前記ケーシングライナの前記主軸に沿った全体長さをＬとした場合に、前記ケーシングライナの液体の吐き出し側の端部と、前記ケーシングライナの液体の吐き出し側の端部から液体の吸い込み側へ１／３Ｌ離れた位置と、の間に形成される、
   ことを特徴とするポンプ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項のポンプにおいて、
   前記ケーシングライナは、交換可能である、
   ことを特徴とするポンプ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項のポンプにおいて、
   前記ケーシングライナは、前記ケーシングとすきま嵌めで嵌合されている、
   ことを特徴とするポンプ。
8. 主軸に連結された羽根車と該羽根車を取り囲むケーシングとの間に設けられ、前記ケーシングに嵌合されたケーシングライナであって、
   前記ケーシングライナには、前記ケーシングと前記ケーシングライナとの間に形成された隙間と、前記羽根車が設けられた前記ケーシングの内部空間と、の間を連通する連通口が形成される、
   ことを特徴とするケーシングライナ。