JP7202190B2 - 遠心ポンプ - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 （１）販売日 ：平成３０年３月２６日 販売場所：（株）アクティオエンジニアリング事業部 公開者 ：古河産機システムズ株式会社 （２）販売日 ：平成３０年１０月２日 販売場所：（株）アクティオエンジニアリング事業部 公開者 ：古河産機システムズ株式会社 （３）販売日 ：平成３０年３月２６日 販売場所：（株）アクティオエンジニアリング事業部 公開者 ：古河産機システムズ株式会社

本発明は、遠心ポンプに係り、特に、スラリの圧送に用いられる遠心ポンプに好適な接液部構造に関する。

この種の遠心ポンプは、フレームと、フレームの前方に設けられたケーシングと、を備えている。ケーシング内部には、クローズド型のインペラが収納されている（例えば特許文献１参照）。
要部の具体的な構成例を図４に示す。同図に示す遠心ポンプ１００Ｂは、ケーシング１０２が、軸方向中央のケーシング本体１２０と、ケーシング本体後方のバックカバー１３０と、ケーシング本体前方のフロントカバー１１０と、フロントカバー１１０に前面側から固定される円環状のカバーフランジ１４０と、を有する。

ケーシング本体１２０およびバックカバー１３０は、ボルト・ナットで相互に固定される。ケーシング本体１２０およびカバーフランジ１４０は、ボルト・ナットで相互に固定され、ケーシング１０２の内部に、インペラ５０の収容空間が画成される。
ケーシング本体１２０には、上部に吐出口１２０ａが形成され、フロントカバー１１０には、中央に軸方向に沿って前方に張り出す吸込口１１０ａが形成されている。吸込口１１０ａは、インペラ５０の吸込部５０ａを介して吐出口１２０ａに連通している。
ここで、この種の遠心ポンプでは、圧送流体として、一般的にスラリと呼ばれる、非溶解粒子材料の研磨性懸濁液を圧送する場合がある。そのため、この種の遠心ポンプでは、圧送流体の性状に応じて、ケーシングの材料として、高クロム鋳鉄に熱処理を施して使用している。

特表２００７－５１１６９８号公報（段落０００２）

しかし、熱処理後の硬化した高クロム鋳鉄に対し、所定の精度でＯリング溝を加工することは困難である。そのため、従来、この種の遠心ポンプでは、Ｏリングを用いずに、図５に例示するような、円環形のシートパッキン１６０を用いており、このシートパッキン１６０を、図４に示すように、ケーシング本体１２０およびカバーフランジ１４０との間に介装して耐圧を確保している。
しかし、このシートパッキン１６０は、比較的硬度が高い非ゴム系材料から形成されている。そして、シートパッキン１６０は、インペラ５０とフロントカバー１１０の内面とが対向する部分のクリアランスを調整するためのシムも兼ねている。そのため、比較的硬度が高い非ゴム系材料が用いられているので、高耐圧にまで対応することが困難である。

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、接液部におけるＯリング溝の所定精度での加工を容易とし、耐圧性能を向上させ得る遠心ポンプを提供することを課題とする。

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、駆動軸を回転自在に支持するフレームと、該フレームの前方に設けられるケーシングと、該ケーシングの内部に収納されるとともに前記駆動軸の先端に連結されたインペラと、を備え、前記ケーシングは、軸方向中央のケーシング本体と、ケーシング本体後方のバックカバーと、ケーシング本体前方のフロントカバーと、フロントカバーに前面側から固定される円環状のカバーフランジと、を有し、前記カバーフランジは、切削加工が可能な非熱処理状態の鋼材から形成され、前記ケーシング本体の内周面と対向する円筒面と、前記フロントカバーの外側面と対向する内側面と、を有し、前記円筒面および前記内側面に、円環状のＯリング溝がそれぞれ設けられていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る遠心ポンプによれば、カバーフランジは、切削加工が可能な非熱処理状態の鋼材から形成され、ケーシング本体の内周面と対向する円筒面と、フロントカバーの外側面と対向する内側面と、に円環状のＯリング溝がそれぞれ設けられているので、所定の精度でＯリング溝を円筒面上と平面上に加工することができる。よって、耐圧性能を向上させることができる。

ここで、本発明の一態様に係る遠心ポンプにおいて、インペラとフロントカバーの内面とが対向するクリアランスの調整部分に、半円状に二分割された一対の鋼製の調整プレートを、カバーフランジとフロントカバーとの間に介装することは好ましい。
このような構成であれば、環状のシートパッキンに替えて、半円状に二つ割りされた一対の調整プレートに変更したので、カバーフランジとフロントカバーとを分解せずに、外部径方向から一対の調整プレートを挿抜することによって、インペラとフロントカバーの内面とが対向する部分のクリアランスを容易に調整できる。

また、本発明の一態様に係る遠心ポンプにおいて、前記バックカバーと前記ケーシング本体とは、インロー嵌合によって嵌め合わされ、前記ケーシング本体のインロー嵌合部の内周の角部に、円環状のＯリング溝が加工されていることは好ましい。
このような構成であれば、ケーシング本体に対して、インロー嵌合部の内周の角部にＯリング溝を加工しているので、ケーシングの材料として高クロム鋳鉄に熱処理を施して使用している場合であっても、加工部位が角部であるため、所定の精度を有する環状のＯリング溝を丈夫なバイトを用いて加工することができる。

上述のように、本発明によれば、Ｏリング溝の所定精度での加工を容易とし、遠心ポンプの耐圧性能を向上させることができる。

本発明の一態様に係る遠心ポンプの一実施形態の説明図であり、同図ではケーシングの部分を軸線に沿った断面にて示している。 図１の要部拡大図である。 本発明の一態様に係る遠心ポンプのインペラクリアランスを調整する一対の鋼製のプレートを示す平面図である。 従来の遠心ポンプの一例の説明図であり、同図ではケーシングの部分を軸線に沿った断面にて示している。 従来の遠心ポンプのインペラクリアランスを調整するシートパッキンを示す平面図である。

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。

図１に示すように、本実施形態の遠心ポンプ１００は、フレーム１の前方に設けられたケーシング２を備える。フレーム１の後部には不図示の軸受部が設けられ、軸方向の前後に離隔した軸受を介して駆動軸３が回転自在に支持される。
ケーシング２は、軸方向中央のケーシング本体２０と、ケーシング本体２０後方のバックカバー３０と、ケーシング本体２０前方のフロントカバー１０と、フロントカバー１０に、前面側からボルト・ナットによって固定される円環状のカバーフランジ４０と、を有する。バックカバー３０は、その背面部が、フレーム１の前面にボルト・ナットで固定される。

本実施形態では、フロントカバー１０、ケーシング本体２０およびバックカバー３０の材料として、高クロム鋳鉄に熱処理を施して使用している。これに対し、円環状のカバーフランジ４０は、切削加工が可能な非熱処理状態の鋼材から形成されている。本実施形態では、カバーフランジ４０の素材は、例えば一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）や、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）などが用いられる。

ケーシング本体２０およびバックカバー３０は、ボルト・ナット７１で相互に固定されるとともに、ケーシング本体２０およびカバーフランジ４０は、ボルト・ナット７２で相互に固定されている。フロントカバー１０は、固定ボルト７３によってカバーフランジ４０に固定される。
これにより、フロントカバー１０はカバーフランジ４０を介してケーシング本体２０に固定され、ケーシング２の内部に、インペラ５０の収容空間が画成される。バックカバー３０の背面中央には、グランドパッキンやメカニカルシールなどを収容した円筒状の軸封装置４が設けられ、駆動軸３の先端側を軸封している。

駆動軸３の先端には、ケーシング２の内部に収納されたクローズド型のインペラ５０が駆動軸３と一体で回転可能に固定されている。本実施形態では、駆動軸３の先端には雄ねじが形成され、雄ねじがインペラ５０の基端側の端面中央に形成された雌ねじに螺合することにより、駆動軸３とインペラ５０とが同軸に連結されている。
インペラ５０は、略円板状の主板５１と、主板５１の吸込口側を向く面に設けられて軸方向前方に張り出す複数の羽根５２と、複数の羽根５２の前面に一体に形成された円環状のシュラウド５３と、を有する。シュラウド５３は、静止（固定）したフロントカバー１０の内壁面に対向して回転する。

ケーシング本体２０には、上部に吐出口２０ａが形成され、フロントカバー１０には、中央に軸方向に沿って前方に張り出す吸込口１０ａが形成されている。吸込口１０ａは、インペラ５０の吸込部５０ａを介して吐出口２０ａに連通している。本実施形態では、ケーシング本体２０には、バックカバー３０とのインロー嵌合部２１の内周後端の角部に、Ｏリング溝２３が加工されている。Ｏリング溝２３には、Ｏリング８３が嵌め込まれている。

ここで、円環状のカバーフランジ４０は、図２に要部を拡大図示するように、径方向外側には、上記ケーシング本体２０に、上記ボルト・ナット７２で固定するための複数の第一装着穴４０ａが軸方向に貫通形成されている。第一装着穴４０ａの裏側には、円環状をなす凹の段部４０ｔが形成され、凹の段部４０ｔの径方向外側を向く面が、ケーシング本体２０の内周面２０ｎと径方向で対向する円筒面４０ｓになっている。
そして、カバーフランジ４０の円筒面４０ｓには、その軸方向の略中央の位置に、円環状のＯリング溝４１が切削加工によって形成されている。このＯリング溝４１には、Ｏリング８１が嵌め込まれている。

また、カバーフランジ４０の径方向内側には、上記フロントカバー１０に、上記固定ボルト７３で固定するための、複数の第二装着穴４０ｂが軸方向に貫通形成されている。第二装着穴４０ｂは、固定ボルト７３の頭部が埋入されるように、座繰り付き穴に形成されている。
第二装着穴４０ｂの裏側には、円環状をなす凹の段部４０ｐが形成され、この凹の段部４０ｐの径方向内側を向く面４０ｄが、フロントカバー１０の前端に形成されたインロー凸部とインロー嵌合するようになっている。

また、径方向外側の凹の段部４０ｔと径方向内側の凹の段部４０ｐとの間には、軸方向後方に向けて突設するように、フロントカバー１０の外側面１０ｓと軸方向で対向する内側面４０ｎが形成されている。
そして、カバーフランジ４０の内側面４０ｎには、その径方向の略中央の位置に、円環状のＯリング溝４２が切削加工によって形成されている。このＯリング溝４２に、Ｏリング８２が嵌め込まれている。
そして、本実施形態のカバーフランジ４０は、ケーシング本体２０の先端側の取付面２０ｍに、図３に示す、半円状に二つ割りされた一対の鋼製の調整プレート６０を介して上記ボルト・ナット７２で固定される。

この遠心ポンプ１００は、図２に示す、ケーシング２の内面（この例では、フロントカバー１０の内面）とインペラ５０の前縁部との対向隙間であるインペラクリアランスΔＴを、一対の調整プレート６０の挿入数の増減によって調整するようになっている。
ここで、一対の調整プレート６０は、図３に示すように、縦の軸線ＶＬおよび横の軸線ＨＬのいずれにも線対称に形成されており、上記ボルト・ナット７２のボルトが挿通される装着部６１、６２、６３は、いずれも横の軸線ＨＬの方向に沿って内周側に開口する溝形状になっている。
これにより、インペラクリアランスΔＴを、一対の調整プレート６０の挿入数の増減によって調整するに際し、ボルト・ナット７２の締結状態を緩めるだけで（完全に取り外すことなく）一対の調整プレート６０を挿抜可能になっている。

次に、本実施形態の遠心ポンプ１００の作用効果について説明する。
本実施形態の遠心ポンプ１００によれば、円環状のカバーフランジ４０は、切削加工が可能な非熱処理状態の鋼材から形成され、ケーシング本体２０の内周面と対向する円筒面４０ｓと、フロントカバー１０の外側面と対向する内側面４０ｎと、に円環状のＯリング溝４１，４２がそれぞれ設けられているので、所定の精度でＯリング溝４１，４２を円筒面４０ｓ上と内側面４０ｎ上に加工できる。よって、Ｏリング溝４１，４２の所定精度での加工を容易とし、耐圧性能を向上させることができる。本実施形態の構成において、従来の２倍以上の耐圧性能を確保できた。

また、本実施形態の遠心ポンプ１００によれば、ケーシング本体２０に対しては、インロー嵌合部２１の内周の角部に、Ｏリング溝２３を加工しているので、加工部位が角部であるため、所定の精度を有する環状のＯリング溝２３を丈夫なバイトを用いて加工することができる。
また、従来は、図５に示したような、一の環状のシートパッキン１６０を介装し、そのパッキン幅Ｗの中心線ＣＬに沿って形成された多数の閉じた装着穴１６１による装着構造であったため、シートパッキン１６０を交換するためには、カバーフランジ４０とフロントカバー１０とを分解する必要がある。

これに対し、本実施形態の遠心ポンプ１００によれば、図５に示したような、環状のシートパッキン１６０に替えて、半円状に二つ割りされた一対の調整プレート６０に変更し、ボルト・ナット７２のボルトが挿通される装着部６１、６２、６３は、いずれも横の軸線ＨＬの方向に沿って内周側に開口する溝形状になっているので、カバーフランジ４０とフロントカバー１０とを分解せずに、径方向の左右外側から一対の調整プレート６０を挿抜することによって、インペラクリアランスΔＴを容易に調整できる。

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ことは勿論である。

１ フレーム
２ ケーシング
３ 駆動軸
４ 軸封装置
１０ フロントカバー
２０ ケーシング本体
２１ インロー嵌合部
２３ Ｏリング溝
３０ バックカバー
４０ カバーフランジ
４０ｎ 内側面
４０ｓ 円筒面
４１ Ｏリング溝
４２ Ｏリング溝
５０ インペラ
５１ 主板
５２ 羽根
５３ シュラウド
５４ 装着部
６０ 調整プレート
６１ 第一の凹部
６２ 第二の凹部
６３ 第三の凹部
７１ ボルト・ナット
７２ ボルト・ナット
８１、８２、８３ Ｏリング
１００ 遠心ポンプ
ΔＴ インペラクリアランス

Claims (3)

1. 駆動軸を回転自在に支持するフレームと、該フレームの前方に設けられるケーシングと、該ケーシングの内部に収納されるとともに前記駆動軸の先端に連結されるインペラと、を備え、
   前記ケーシングは、軸方向中央のケーシング本体と、ケーシング本体後方のバックカバーと、ケーシング本体前方のフロントカバーと、フロントカバーに前面側から固定される円環状のカバーフランジと、を有し、
   前記カバーフランジは、切削加工が可能な非熱処理状態の鋼材から形成され、前記ケーシング本体の内周面と対向する円筒面と、前記フロントカバーの外側面と対向する内側面と、を有し、前記円筒面および前記内側面に、円環状のＯリング溝がそれぞれ設けられていることを特徴とする遠心ポンプ。
2. 前記インペラと前記フロントカバーの内面とが対向するクリアランスを調整するための、半円状に二分割された一対の鋼製のプレートが、前記カバーフランジと前記フロントカバーとの間に介装されている請求項１に記載の遠心ポンプ。
3. 前記バックカバーと前記ケーシング本体とは、インロー嵌合によって相互に嵌め合わされ、
   前記ケーシング本体のインロー嵌合部の内周の角部に、円環状のＯリング溝が加工されている請求項１または２に記載の遠心ポンプ。

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