JP5409444B2 - 立軸ポンプの吐出エルボ - Google Patents

Description

本発明は、立軸斜流ポンプや立軸軸流ポンプに適用される立軸ポンプの吐出エルボに関するものである。

鉛直方向（縦方向）に沿って流れてきた流体（例えば、水）の流れる方向を水平方向（横方向）に変える（流体の流れる方向を９０度変える）湾曲した断面視円形状を呈する流路が内部に形成された立軸ポンプの吐出エルボとしては、例えば、特許文献１に開示された吐き出しエルボが知られている。

特開２００２−１９５１８５号公報

しかし、上記特許文献１に開示されたものでは、内圧および吐出反力（吐出水による反力：鉛直方向に沿って流れてきた流体が、そのまま真っ直ぐに進んでいこうとする力）に抗するため、吐き出しエルボの湾曲部を覆うようにして、鉛直方向および水平方向のそれぞれの方向に沿って、多数のリブが配置されている。そのため、吐き出しエルボ全体の重量が増大し、その結果、立軸ポンプ全体の重量が増大してしまうといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、内圧および吐出反力に対して十分な抗力を有し、かつ、軽量化を図ることができる立軸ポンプの吐出エルボを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る立軸ポンプの吐出エルボは、吐出口に向かって水平方向に延びる第１の筒状部と、吸込口に向かって鉛直方向に延びる第２の筒状部とを備え、鉛直方向に沿って流れてきた流体の流れる方向を水平方向に変える湾曲した流路が内部に形成され、立軸ポンプの主軸の上端部を軸受け支持する軸受箱が頂部に一体的に設けられた立軸ポンプの吐出エルボであって、前記流路の湾曲部に位置する両側面に、前記軸受箱の下端が形成する輪郭線と略直交するとともに、外方に向かって突出する少なくとも１枚の第１のリブが立設されている。

本発明に係る立軸ポンプの吐出エルボによれば、流路の湾曲部に位置する各側面に、軸受箱の下端が形成する輪郭線と略直交するとともに、外方に向かって突出する少なくとも１枚（例えば、３枚）の第１のリブが設けられているので、内圧および吐出反力に対する抗力を効果的に得ることができる。
また、従来のものに比べてリブの数が大幅に減ることになるので、軽量化を図ることができる。

上記立軸ポンプの吐出エルボにおいて、前記軸受箱の前面に、前記第１の筒状部の根元部上面に接するとともに、外方に向かって突出する少なくとも１枚の第２のリブが立設されているとさらに好適である。

このような立軸ポンプの吐出エルボによれば、内圧および吐出反力に対する抗力が増大することになるので、自身の寸法を大きくすることなく、立軸ポンプの高出力化に対応することができる。

本発明に係る立軸ポンプは、上記いずれかの立軸ポンプの吐出エルボを具備している。

本発明に係る立軸ポンプによれば、従来よりも軽い立軸ポンプの吐出エルボを備えているので、自身の軽量化を図ることができる。

本発明に係る立軸ポンプの吐出エルボによれば、内圧および吐出反力に対して十分な抗力を有し、かつ、軽量化を図ることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る立軸ポンプの吐出エルボを具備した立軸ポンプが設置された状態を示す図である。 図１に示す立軸ポンプの断面図である。 本発明の一実施形態に係る立軸ポンプの吐出エルボの斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る立軸ポンプの吐出エルボについて、図１から図３を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る立軸ポンプの吐出エルボを具備した立軸ポンプが設置された状態を示す図、図２は図１に示す立軸ポンプの断面図、図３は本実施形態に係る立軸ポンプの吐出エルボの斜視図である。

本実施形態に係る立軸ポンプの吐出エルボ（以下、「吐出エルボ」という。）２は、例えば、図１および図２に示すような立軸斜流ポンプ１に適用されるものである。
立軸斜流ポンプ１は、吐出エルボ（吐出ケーシング：吐出管）２と、吊下げ管３と、揚水管４と、吐出ボウル５と、吸込ベル６とを備えている。

吐出エルボ２は、例えば、２相ステンレス鋼やＳＳ４００等の炭素鋼、あるいは高抗張力鋼からなり、その内部には、鉛直方向（縦方向）に沿って流れてきた流体（例えば、水）の流れる方向を水平方向（横方向）に変える（流体の流れる方向を９０度変える）湾曲した断面視円形状を呈する流路７（図２参照）が設けられている。また、吐出エルボ２の上部（頂部）には、主軸（駆動軸）８の上端部を軸受け支持するとともに、筒状の外観を呈する軸受箱９が一体的に設けられている。軸受箱９の下端９ａは、吐出エルボ２の外周面と接続されて閉鎖され、軸受箱９の上端は、別体の蓋体１０により閉鎖されている。蓋体１０の中央部には貫通穴１１（図２参照）が設けられており、この貫通穴１１を通って主軸８がさらに鉛直方向上向きに延びている。そして、貫通穴１１には、主軸８を軸封する軸封装置（例えば、グランドパッキン）１２（図２参照）が取り付けられている。

図２および図３に示すように、流路７の長さ方向における中央部、すなわち、湾曲部に位置する吐出エルボ２の両側面にはそれぞれ、少なくとも１枚（本実施形態では３枚）の（第１の）リブ１３が設けられている（立設されている）。リブ１３は、例えば、２相ステンレス鋼やＳＳ４００等の炭素鋼、あるいは高抗張力鋼からなる板状の部材で、これらリブ１３は、互いに（略）平行になり、かつ、軸受箱９の下端９ａが形成するライン（輪郭線）と（略）直交するとともに、吐出エルボ２の側面から外方に突出するようにして、吐出エルボ２の側面と接する部分（下端）が溶接接合されている。
また、図３に示すように、蓋体１０が取り付けられるフランジ１４の下面と、吐出エルボ２の吐出口（出口）に向かって水平方向に延びる（第１の）筒状部１５の根元部上面との間には、少なくとも１枚（本実施形態では４枚）の（第２の）リブ１６が設けられている（立設されている）。リブ１６は、例えば、２相ステンレス鋼やＳＳ４００等の炭素鋼、あるいは高抗張力鋼からなる板状の部材で、これらリブ１６は、フランジ１４の半径方向に沿って放射状に延び、かつ、軸受箱９の下端９ａが形成するラインを跨ぐとともに、軸受箱９の前面から外方に突出するようにして、フランジ１４の下面、軸受箱９の前面、筒状部１５の根元部上面と接する部分が溶接接合されている。

なお、図１に示すように、蓋体１０から上方に突出する主軸８の上端部には、上部軸継手１７が取り付けられており、蓋体１０から上方に突出する主軸８の上端部は、（第１の）支持台（基礎：土台）１８の上に載置され、図示しない締結部材（例えば、スタッドボルトとナット）を介して固定された原動機（例えば、モーター）１９の回転軸２０に、上部軸継手１７を介して接続されている。
また、吐出エルボ２の吐出口に設けられたフランジ２１には、配管２２が接続される。

図２に示すように、吊下げ管３は筒状の部材であり、その上端部外周面には、周方向に沿うとともに、半径方向外側に向かって延びるフランジ２３が設けられている。フランジ２３は、（第２の）支持台（基礎：土台）２４の上にその下面が載置され、締結部材（例えば、スタッドボルトとナット）２５を介して支持台２４に固定されている。また、フランジ２３と、吐出エルボ２の吸込口（入口）、すなわち、吐出エルボ２の吸込口に向かって鉛直方向に延びる（第２の）筒状部２６（図３参照）の吸込口に設けられたフランジ２７とは、図示しない締結部材（例えば、ボルトとナット）を介して接続されている。
一方、吊下げ管３の下端部外周面には、周方向に沿うとともに、半径方向外側に向かって延びるフランジ２８が設けられている。

揚水管４は筒状の部材であり、その上端部外周面には、周方向に沿うとともに、半径方向外側に向かって延びるフランジ２９が設けられており、その下端部外周面には、周方向に沿うとともに、半径方向外側に向かって延びるフランジ３０が設けられている。フランジ２９と、吊下げ管３のフランジ２８とは、締結部材（例えば、ボルトとナット）３１を介して接続されている。

吐出ボウル５は、その長さ方向における中央部が半径方向外側に向かって膨出する筒状の部材であり、その上端部外周面には、周方向に沿うとともに、半径方向外側に向かって延びるフランジ３２が設けられており、その下端部外周面には、周方向に沿うとともに、半径方向外側に向かって延びるフランジ３３が設けられている。フランジ３２と、揚水管４のフランジ３０とは、図示しない締結部材（例えば、ボルトとナット）を介して接続されている。また、吐出ボウル５には、主軸８の下端部を軸受け支持する下部軸受（水中軸受）３４が収容されており、水中軸受３４の半径方向外側に位置する吐出ボウル５の内周面には、加圧旋回流を直線流に整流化させる案内羽根３５が設けられている。

水中軸受３４から下方に向かって突出する主軸８の下端部（先端部）には、羽根車（インペラ）３６が取り付けられており、羽根車３６の半径方向外側には、吐出ボウル５と吸込ベル６との間に配置されて、吐出ボウル５と吸込ベル６とを連結する羽根車ケーシング３７が設けられている。
羽根車ケーシング３７は、吐出ボウル５の側から吸込ベル６の側に向かって縮径する（先細となる）筒状の部材であり、その上端部外周面には、周方向に沿うとともに、半径方向外側に向かって延びるフランジ３８が設けられており、その下端部外周面には、周方向に沿うとともに、半径方向外側に向かって延びるフランジ３９が設けられている。フランジ３８と、吐出ボウル５のフランジ３３とは、図示しない締結部材（例えば、ボルトとナット）を介して接続されている。

吸込ベル６は、羽根車ケーシング３７の側から、下方に向かって開口する吸込口の側に向かって拡径する（先太となる）ラッパ状の部材であり、その上端部外周面には、周方向に沿うとともに、半径方向外側に向かって延びるフランジ４０が設けられている。フランジ４０と、羽根車ケーシング３７のフランジ３９とは、図示しない締結部材（例えば、ボルトとナット）を介して接続されている。

そして、吐出エルボ２は、フランジ２３を介して支持台２４に支持された状態となり、吊下げ管３、揚水管４、吐出ボウル５、羽根車ケーシング３７、および吸込ベル６は、フランジ２３を介して支持台２４から吊り下げられた状態となる。また、上部軸継手１７、主軸８、および羽根車３６は、支持台１８の上に支持された原動機１９の回転軸２０から吊り下げられた状態となる。
なお、図２中の符号４１，４２はそれぞれ、下部軸受３４に冷却水を送水するための軸保護管、主軸８を中央部で連結する中間軸継手である。

本実施形態に係る吐出エルボ２によれば、流路の湾曲部に位置する各側面に、軸受箱９の下端９ａが形成する輪郭線と（略）直交するとともに、外方に向かって突出する３枚のリブ１３が設けられているので、内圧および吐出反力に対する抗力を効果的に得ることができる。
また、従来のものに比べてリブの数が大幅に減ることになるので、吐出エルボ２の軽量化を図ることができる。

さらに、軸受箱９の前面に、筒状部１５の根元部上面に接するとともに、外方に向かって突出する４枚のリブ１６が設けられており、内圧および吐出反力に対する抗力が増大することになるので、吐出エルボ２の寸法を大きくすることなく、立軸斜流ポンプ１の高出力化に対応することができる。

さらにまた、従来の４９０ＭＰａ級以上の高強度鋼板材に溶接を施すと、溶融凝固した溶接線からある程度離れた位置に、硬度が母材部よりも低下した軟化部を生じ、溶接接合強度が母材部よりも低下することが知られている。
すなわち、このような鋼板に溶接を行うと、溶融凝因する溶接線とその近傍部分は８００℃以上の高温に曝され、その温度域から急速に冷却されるため、再び硬質相のマルテンサイトが生成し母材部よりも硬度が高くなるが、逆に、溶接線からある程度離れた部分では溶接時の温度は７００℃以下となり、この温度域では焼もどしが進行するため母材部よりも軟化する。
本発明を用いれば、このような鋼材でエルボを製作する場合でも、溶接線の左右（両側）に生じた軟化部を跨いでリブ１３が設けられることになるので、強度的に弱い場所を補強することができる。

本発明に係る立軸斜流ポンプ１によれば、従来よりも軽い吐出エルボ２を備えているので、ポンプ全体の軽量化を図ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。
例えば、本発明に係る吐出エルボ２は、立軸斜流ポンプ１のみに適用され得るものではなく、立軸軸流ポンプにも適用することができる。

１ 立軸斜流ポンプ（立軸ポンプ）
２ 吐出エルボ
７ 流路
８ 主軸
９ 軸受箱
９ａ 下端
１３ （第１の）リブ
１５ （第１の）筒状部
１６ （第２の）リブ
２６ （第２の）筒状部

Claims (3)

1. 吐出口に向かって水平方向に延びる第１の筒状部と、吸込口に向かって鉛直方向に延びる第２の筒状部とを備え、鉛直方向に沿って流れてきた流体の流れる方向を水平方向に変える湾曲した流路が内部に形成され、立軸ポンプの主軸の上端部を軸受け支持する軸受箱が頂部に一体的に設けられた立軸ポンプの吐出エルボであって、
   前記流路の湾曲部に位置する両側面に、前記軸受箱の下端が形成する輪郭線と略直交するとともに、外方に向かって突出する少なくとも１枚の第１のリブが立設されていることを特徴とする立軸ポンプの吐出エルボ。
2. 前記軸受箱の前面に、前記第１の筒状部の根元部上面に接するとともに、外方に向かって突出する少なくとも１枚の第２のリブが立設されていることを特徴とする請求項１に記載の立軸ポンプの吐出エルボ。
3. 請求項１または２に記載の立軸ポンプの吐出エルボを具備していることを特徴とする立軸ポンプ。

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