立軸ポンプ
【課題】背丈を低くして振動の発生を抑制し、かつ設置面積が狭くて足りる立軸ポンプ１０を提供する。
【解決手段】吐出エルボ１２の外壁の上に軸受ケーシング２６を一体的に付設して、ポンプ軸３０を軸受ケーシング２６を貫通させ、軸受ケーシング２６内でポンプ軸３０を軸支し、軸受ケーシング２６の上にクラッチケーシング２８を一体的に付設して、ポンプ軸３０をクラッチケーシング２８内に挿入し、クラッチケーシング２８内に配設された油圧クラッチ３８の出力軸３８ａの下端部を筒状とし、ポンプ軸３０の上端部を出力軸３８ａの下端部の筒状内に軸回りに相対回転できないように嵌入させる。立軸ポンプ１０全体の背丈が低くなり、振動の発生が抑制される。
【解決手段】吐出エルボ１２の外壁の上に軸受ケーシング２６を一体的に付設して、ポンプ軸３０を軸受ケーシング２６を貫通させ、軸受ケーシング２６内でポンプ軸３０を軸支し、軸受ケーシング２６の上にクラッチケーシング２８を一体的に付設して、ポンプ軸３０をクラッチケーシング２８内に挿入し、クラッチケーシング２８内に配設された油圧クラッチ３８の出力軸３８ａの下端部を筒状とし、ポンプ軸３０の上端部を出力軸３８ａの下端部の筒状内に軸回りに相対回転できないように嵌入させる。立軸ポンプ１０全体の背丈が低くなり、振動の発生が抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先行待機運転に好適な立軸ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ排水機場に設置される先行待機運転用の立軸ポンプにあっては、大雨などにより急な出水が予想される際に、吸込水槽の急激な水位の上昇に備えて、吸込水槽の水位が揚水運転できない低水位の状態から全速運転が開始される。かかる全速運転により、吸込水槽に大量の水が流入して水位が急激に上昇しても、迅速に排水することができる。そして、かかる先行待機運転用の立軸ポンプは、吸込水槽の水位が揚水運転できない低水位では気中運転がなされ、さらには充分な高さの水位となるまでは気水混合運転がなされ、充分な高さの水位となって揚水運転が可能となる。そこで、気中運転と気水混合運転および揚水運転が、吸込水槽の水位の変化に応じて、繰り返して行われる。この立軸ポンプの気中運転および気水混合運転にあっては、振動と騒音が発生し易いという問題点がある。また、特に気中運転では、水による潤滑と冷却がなされていないために、揚水管およびポンプケーシング内等でポンプ軸を軸支する軸受摺動部の温度上昇と摩耗による損傷が生じ易く、さらには振動により軸受が損傷し易い。そこで、特殊は水中軸受が、採用されていた。
【０００３】
かかる従来の先行待機運転用の立軸ポンプの問題点を解決する技術として、特開平０９−２６４２８７号公報（特許文献１）には、立軸ポンプの吐出エルボの外壁を上方に向けて貫通突出するポンプ軸を、吐出エルボの上方に配設された原動機の出力軸とクラッチを介して連結する構造が示されている。大雨などにより急な出水が予想される際に、吸込水槽の水位が揚水運転できない低水位の状態ではクラッチをＯＦＦ状態として、原動機の全速運転が開始される。そして、吸込水槽に大量の水が流入して水位が上昇すると、クラッチがＯＮ状態に制御される。クラッチをＯＮ状態に切り換え制御することで、立軸ポンプを直ちに全速運転させることができ、吸込水槽の水位が急激に上昇しても、迅速に排水することができる。そして、特許文献１記載の技術では、気中運転および気水混合運転が行われる必要がなく、立軸ポンプの振動と騒音を防止し得る。
【特許文献１】特開平０９−２６４２８７号公報
【０００４】
また、上述した従来の先行待機運転用の立軸ポンプの問題点を解決する他の技術として、特開２０００−２７７８８号公報（特許文献２）には、立軸ポンプの吐出エルボの外壁を上方に向けて貫通突出するポンプ軸を、吐出エルボの上方に配設された変速機の出力軸と連結し、変速機から横方向に突出した入力軸が変速機の横側方に配設された原動機に駆動連結される構造が示されている。しかも、変速機内で、横軸にクラッチを介装するとともに出力軸側の回転を規制するブレーキを設けることが示されている。特許文献１記載の技術と同様に、大雨などにより急な出水が予想される際に、吸込水槽の水位が揚水運転できない低水位の状態ではクラッチをＯＦＦ状態とするとともにブレーキをＯＮ状態として、原動機の全速運転が開始される。そして、吸込水槽に大量の水が流入して水位が上昇すると、クラッチがＯＮ状態にブレーキがＯＦＦ状態に制御される。クラッチをＯＮ状態にブレーキをＯＦＦ状態に切り換え制御することで立軸ポンプを直ちに全速運転させることができ、吸込水槽の水位が急激に上昇しても、迅速に排水することができる。また、クラッチがＯＦＦ状態の際にブレーキをＯＮ状態とすることで、ポンプ軸のいわゆるつれ回りが確実に規制される。特許文献２記載の技術では、特許文献１記載の技術と同様に、気中運転および気水混合運転が行われる必要がなく、立軸ポンプの振動と騒音を防止し得る。
【特許文献２】特開２０００−２７７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載された技術にあっては、原動機の出力軸とクラッチの入力軸、およびクラッチの出力軸とポンプ軸がそれぞれに軸継手で連結されて、縦方向に配列されている。このため、立軸ポンプ全体の背丈が高いものとなり、それだけ振動が発生し易い構造である。また、かかる立軸ポンプが設置される揚水機場の建家も、立軸ポンプの背丈にに応じた高いものが必要となる。
【０００６】
また、上記特許文献２に記載された技術にあっては、原動機とクラッチおよび変速機が横軸により連結され、変速機の出力軸とポンプ軸が縦軸により連結されている。原動機とクラッチおよび変速機が横軸により連結されているために、立軸ポンプ全体の設置面積が広いものとなり、それだけ揚水機場の建家も広いものが必要となる。
【０００７】
本発明は、上述のごとき事情に鑑みてなされたもので、立軸ポンプ全体の背丈をできるだけ低いものとして、振動の発生を抑制するとともに、設置面積が狭くて足りるようにした立軸ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上述のごとき問題点を解決するためになされたもので、本発明の立軸ポンプは、吐出エルボの外壁をポンプ軸が上方に貫通突出する立軸ポンプにおいて、前記吐出エルボの外壁の上に軸受ケーシングを一体的に付設して、前記ポンプ軸を前記軸受ケーシングを貫通させ、前記軸受ケーシング内に配設された軸受で前記ポンプ軸を軸支し、前記軸受ケーシングの上にクラッチケーシングを一体的に付設して、前記ポンプ軸を前記クラッチケーシング内に挿入し、前記クラッチケーシング内に配設されたクラッチの出力軸の下端部を筒状とし、前記ポンプ軸の上端部を前記出力軸の下端部の筒状内に軸回りに相対回転できないように嵌入させ、前記クラッチの入力軸を前記クラッチケーシングから上方に貫通突出させ、上方に配設された駆動装置に駆動連結して構成されている。
【０００９】
そして、前記クラッチケーシング内または前記軸受けケーシング内に、前記ポンプ軸の回転を規制するブレーキを配設して構成しても良い。
【００１０】
また、前記クラッチケーシングから上方に貫通突出した前記クラッチの入力軸に冷却用ファンを配設して、前記クラッチケーシングに風を当てるように構成しても良い。
【００１１】
さらに、前記軸受ケーシング内で前記ポンプ軸に同心上に接続部材を嵌合固定し、前記接続部材と前記軸受ケーシングの間にラジアル荷重を軸支するラジアル軸受とスラスト荷重を軸支するスラスト軸受を配設し、前記接続部材の下側部分に同心上に前記ポンプ軸より太径の内径太径部を設けて前記ポンプ軸との間に隙間を設け、筒状部材を前記軸受ケーシングの底壁に液密的接合するとともに前記底壁より上端が上になるように配設し、前記筒状部材を前記ポンプ軸と前記内径太径部の前記隙間に同心上に配設して、前記軸受ケーシングの底壁と前記ポンプ軸の間から潤滑油が漏出しないように構成することも可能である。
【００１２】
そしてさらに、前記クラッチを油圧クラッチで構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の立軸ポンプにあっては、吐出エルボの外壁の上に軸受ケーシングを一体的に付設し、さらにその上にクラッチケーシングを一体的に付設し、ポンプ軸をクラッチケーシング内に挿入し、クラッチの出力軸の下端部にポンプ軸の上端部を軸回りに相対回転できないように嵌入させて連結したので、従来技術のようにポンプ軸とクラッチの出力軸を連結する軸継手を必要とせず、それだけ立軸ポンプ全体の背丈を低いものとすることができる。もって、振動の発生が抑制される。また、吐出エルボの外壁に軸受ケーシングとクラッチケーシングを一体的に付設しているので、これらのケーシングの振動も抑制することができる。
【００１４】
そして、請求項２記載の立軸ポンプにあっては、ポンプ軸の回転を規制するブレーキを配設しているので、クラッチのＯＦＦ状態で、ポンプ軸をブレーキで拘束することで、駆動装置が運転された状態において、ポンプ軸がつれ回るようなことがない。もって、揚水管やポンプケーシング内でポンプ軸を軸支する軸受が、つれ回りによる軸受摺動部の摩耗や損傷が防止される。そこで、摩耗等に強い特殊な水中軸受等を必要とせずに、一般的なセラミック軸受を採用でき、交換を必要とする際に軸受の入手が容易である。
【００１５】
また、請求項３記載の立軸ポンプにあっては、クラッチの入力軸に冷却用ファンを配設しているので、駆動装置が運転されている状態では、常にクラッチケーシングに風が当たり、クラッチケーシングを冷却することができる。そこで、クラッチケーシング内の潤滑油等を冷却でき、過熱を防止できる。
【００１６】
さらに、請求項４記載の立軸ポンプにあっては、ポンプ軸に固定された接続部材の下側部分に同心上にポンプ軸より太径の内径太径部を設けてポンプ軸との間に隙間を設け、筒状部材を軸受ケーシングの底壁に液密的接合するとともに底壁より上端が上になるように配設して、筒状部材をポンプ軸と内径太径部の隙間に同心上に配設しているので、軸受ケーシングの底部に溜まった潤滑油が軸受ケーシングの底壁とポンプ軸の間から漏出するのを防止できる。
【００１７】
そしてさらに、請求項５記載の立軸ポンプにあっては、クラッチを油圧クラッチで構成しているので、油圧のみの管理で済み、維持管理が容易であるとともに、機械的な信頼性も高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の第１実施例を図１ないし図２を参照して説明する。図１は、本発明の立軸ポンプの第１実施例の全体構造を示す縦断面図である。図２は、軸受ケーシングとクラッチケーシング内の構造を示す拡大した縦断面図である。
【００１９】
図１および図２において、立軸ポンプ１０の吐出エルボ１２が吸込水槽１４の上部を塞ぐ床１６に固定され、吐出エルボ１２の下端に吊下管１８と揚水管２０およびポンプケーシング２２が順次に連結されて、吸込水槽１４内に垂下される。吐出エルボ１２の外壁に取付座２４が設けられ、この取付座２４の上に軸受ケーシング２６が一体的に付設される。さらに、この軸受ケーシング２６の上にクラッチケーシング２８が一体的に付設される。そこで、軸受ケーシング２６とクラッチケーシング２８が、取付座２４を介して吐出エルボ１２の外壁に一体的に上下に積み重ねて配設される。なお、取付座２４が省かれて、吐出エルボ１２の外壁に直接的に軸受ケーシング２６が一体的に配設されても良い。そして、ポンプ軸３０の下端部でポンプケーシング２２に臨む位置に羽根車３２が配設される。ポンプ軸３０の上部は、吐出エルボ１２の外壁を上方に貫通突出し、さらに軸受ケーシング２６を貫通してクラッチケーシング２８内に挿入される。軸受ケーシング２６内で、ポンプ軸３０はラジアル軸受３４およびスラスト軸受３６で軸支される。また、クラッチケーシング２８内で、ポンプ軸３０の上端部が油圧クラッチ３８の出力軸３８ａに軸回りに相対回転しないように嵌入させて連結され、油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂがクラッチケーシング２８から上方に突出されて軸継手４０により上方に配設された駆動装置としての電動機４２の出力軸４２ａと駆動連結されている。
【００２０】
そして、ポンプ軸３０には、軸受ケーシング２６に臨んで略円筒状の接続部材４６が嵌合固定され、ラジアル荷重が接続部材４６の外側面に配設されるラジアル軸受３４で軸受ケーシング２６に軸支され、スラスト荷重が接続部材４６の下端部に配設されるスラスト軸受３６で軸受ケーシング２６に軸支される。また、接続部材４６の下側部分に同心上にポンプ軸３０より太径の内径太径部４６ａを設けて、ポンプ軸３０との間に隙間が設けられる。また、軸受ケーシング２６の底壁２６ａにポンプ軸３０と同心上に円筒部材４８がその上端部が底壁２６ａより上となるように配設されて液密的に接合される。この円筒部材４８は、接続部材４８の内径太径部４６ａとポンプ軸３０の間の隙間に同心上に配設される。
【００２１】
また、クラッチケーシング２８内に挿入されたポンプ軸３０の上端部分の外周面には軸方向のスプライン加工３０ａがなされている。そして、油圧クラッチ３８の出力軸３８ａは下端部がポンプ軸３０が挿入し得る内径を有する筒状に形成され、その内周面に軸方向にポンプ軸３０の上端部分の外周面になされたスプライン加工３０ａと噛合し得るようにスプライン加工がなされる。そこで、ポンプ軸３０の上端部を油圧クラッチ３８の出力軸３８ａに嵌入することで軸回りに相対回転しない構造が形成されて駆動連結される。油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂは、その下端部分に太径の円筒形状の入力軸側円筒部３８ｃが形成され、その外周全面に軸方向に多数の溝３８ｄ、３８ｄ…が刻設されて軸方向から見て歯車状に形成されている。そして、この入力軸側円筒部３８ｃの外周面の歯車状の溝３８ｄ、３８ｄ…に係合し得る溝が内周面に刻設された入力軸側クラッチ板５０、５０…が、入力軸側円筒部３８ｃの外周面に軸方向に複数枚配設される。入力軸側クラッチ板５０、５０…は、入力軸３８ｂに対して軸回りに相対回転せずに軸方向に移動自在である。また、出力軸３８ａは、その上端部分に太径の円筒形状の出力軸側円筒部３８ｅが形成されるが、その内周面が入力軸側円筒部３８ｃの外周面に臨んでこれを覆うようにかなり太径に形成される。そして、その内周全面に軸方向に多数の溝３８ｆ、３８ｆ…が刻設されて軸方向から見て内歯歯車状に形成され、この出力軸側円筒部３８ｅの内周面の歯車状の溝３８ｆ、３８ｆ…に係合し得る溝が外周面に刻設された出力軸側クラッチ板５２、５２…が、出力軸側円筒部３８ｅの内周面に軸方向に複数枚配設される。出力軸側クラッチ板５２、５２…は、出力軸３８ａに対して軸回りに相対回転せずに軸方向に移動自在である。なお、入力軸側クラッチ板５０、５０…と出力軸側クラッチ板５２、５２…は、軸方向に交互に重なるように配設される。さらに、出力軸３８ａの下部分には、軸方向に交互に重なるように配設された入力軸側クラッチ板５０、５０…と出力軸側クラッチ板５２、５２…を密着させるように、上方に押し上げるクラッチピストン５４が配設されている。クラッチピストン５４に作動油が供給されると、作動桿が上方に突き上げられて、入力軸側クラッチ板５０、５０…と出力軸側クラッチ板５２、５２…を上方に押し上げて、相互に密着させて軸回りに相対回転できなくして、油圧クラッチ３８がＯＮ状態とされる。作動油の供給が停止されると、作動桿が下方に移動して、入力軸側クラッチ板５０、５０…と出力軸側クラッチ板５２、５２…の密着状態を解除して解放状態となり、軸回りに相対回転できるようにして、油圧クラッチ３８がＯＦＦ状態とされる。なお、入力軸３８ｂは、クラッチケーシング２８にラジアル軸受により適宜に軸支され、出力軸３８ａは入力軸３８ｂとクラッチケーシング２８にラジアル軸受により適宜に軸支されている。
【００２２】
さらに、クラッチケーシング２８内で、出力軸３８ａとクラッチケーシング２８の間に油圧ブレーキ５６が配設される。出力軸３８ａの下端部に一体的に設けられたリング部材５８の外周面の全面に軸方向に多数の溝５８ａ、５８ａ…が刻設されて軸方向から見て歯車状に形成されている。そして、このリング部材５８の外周面の歯車状の溝５８ａ、５８ａ…に係合し得る溝が内周面に刻設されたディスク６０が、リング部材５８の外周面に配設される。ディスク６０は、出力軸３８ａに対して軸回りに相対回転せずに軸方向に移動自在である。また、クラッチケーシング２８には、リング部材５８の外周面に臨んで太径の内周面部２８ａが形成され、その内周全面に軸方向に多数の溝２８ｂ、２８ｂ…が刻設されて軸方向から見て内歯歯車状に形成される。この内周面部２８ａの内周面の歯車状の溝２８ｂ、２８ｂ…に係合し得る溝が外周面に刻設されたブレーキパッド６２、６２が、軸方向に２枚配設される。ブレーキパッド６２、６２は、クラッチケーシング２８に対して軸回りに相対回転せずに軸方向に移動自在である。なお、２枚のブレーキパッド６２、６２で、１枚のディスク６０を軸方向に挟むように配設される。さらに、クラッチケーシング２８の下部分には、ブレーキパッド６２、６２とディスク６０を密着させるように、上方に押し上げるブレーキピストン６４が配設されている。ブレーキピストン６４に作動油が供給されると、作動桿が上方に突き上げられて、ブレーキパッド６２、６２とディスク６０が相互に密着させて軸回りに相対回転できなくなり、油圧ブレーキ５６がＯＮ状態とされる。もって、出力軸３８ａの軸回りの回転が規制され、ポンプ軸３０も軸回りの回転が規制される。作動油の供給が停止されると、作動桿が下方に移動して、ブレーキパッド６２、６２とディスク６０の密着状態を解除して解放状態となり、軸回りに相対回転できるようになり、油圧ブレーキ５６がＯＦＦ状態とされる。
【００２３】
クラッチケーシング２８の外周面に、油圧クラッチ３８に作動油を供給するための作動油の経路が開口され、この作動油の経路が油クラッチ３８の出力軸３８ａに設けた経路を経てクラッチピストン５４に供給される。軸回りに回転する出力軸３８ａに作動油を供給するには、出力軸３８ａの外周に軸回りの溝を設けてその軸方向の両側をＯリング等で液密状態として作動油の経路を形成し、この経路から出力軸３８ａに設けたクラッチピストン５４に作動油を供給すれば良い。また、クラッチケーシング２８の外周面に、油圧ブレーキ５６に作動油を供給するための別の作動油の経路が開口され、ブレーキピストン６４に作動油が供給される。さらに、クラッチケーシング２８の外周面には、潤滑油を供給するためのの潤滑油の経路が開口され、入力軸３８ｂとクラッチケーシング２８の間で軸支する軸受に潤滑油が供給される。そして、クラッチケーシング２８の潤滑油の経路から入力軸３８ｂに設けられた軸回りの経路を介して、入力軸側クラッチ板５０、５０…と出力軸側クラッチ板５２、５２…の間、および入力軸３８ｂと出力軸３８ａの間で軸支する軸受とに潤滑油が供給される。なお、クラッチケーシング２８の下部には、内側と外側を連通させる潤滑油排出口２８ｃが設けられていて、クラッチケーシング２８の底部に溜まった潤滑油が適宜に外部に排出される。さらに、クラッチケーシング２８の外周面に、油圧ブレーキ５６に潤滑油を供給するための別の潤滑油の経路が開口され、ブレーキパッド６２、６２とディスク６０の間に潤滑油が供給され、これらのブレーキパッド６２、６２とディスク６０を潤滑した潤滑油が、軸受ケーシング２６内に流下してラジアル軸受３４およびスラスト軸受３６を潤滑して軸受ケーシング２６の底部に溜まる。軸受ケーシング２６の下部には、内側と外側を連通させる潤滑油排出口２６ｂが設けられていて、軸受ケーシング２６の底部に溜まった潤滑油が適宜に外部に排出される。なお、クラッチケーシング２８から回転する油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂや出力軸３８ａに作動油および潤滑油を供給する技術は、公知の技術であり、詳細な説明は省略した。
【００２４】
油圧クラッチ３８の潤滑油は粘性を有するものが用いられている。そこで、油圧クラッチ３８がＯＦＦ状態であっても、入力軸３８ｂが回転している状態では、出力軸３８ａを自由に回転できる状態としたならば、潤滑油の粘性により出力軸３８ａはいわゆるつれ回りにより回転する。先行待機運転にあっては、吸込水槽１４の水位が揚水運転不可能な低水位な状態で油圧クラッチ３８をＯＦＦ状態として電動機４２の全速回転がなされる。ここで、つれ回りにより出力軸３８ａが回転したとすると、揚水状態でないために揚水管２０やポンプケーシング２２内でポンプ軸３０を軸支する軸受に潤滑水が供給されずに軸受摺動部の過熱や摩耗が生じ易く、特殊な水中軸受が必要となる。先行待機運転においては、出力軸３８ａがつれ回りしないように回転が規制されていれば良い。そのために、油圧ブレーキ５６が設けられていて、この油圧ブレーキ５６をＯＮ状態とすることでつれ回りが規制できる。
【００２５】
かかる構成からなる本発明の立軸ポンプ１０にあっては、ポンプ軸３０をクラッチケーシング２８内に挿入し、油圧クラッチ３８の出力軸３８ａの下端部にポンプ軸３０の上端部を軸回りに相対回転できないように嵌入させて連結したので、従来技術のようにポンプ軸３０と油圧クラッチ３８の出力軸３８ａを連結する軸継手を必要とせず、それだけ立軸ポンプ１０全体の背丈を低いものとすることができる。もって、振動の発生が抑制される。また、吐出エルボ１２の外壁の上に軸受ケーシング２６を一体的に付設し、さらにその上にクラッチケーシング２８を一体的に付設しているので、これらのケーシングの振動も抑制することができる。さらに、ポンプ軸３０の回転を規制する油圧ブレーキ５６を配設しているので、油圧クラッチ３８のＯＦＦ状態で、ポンプ軸３０を油圧ブレーキ５６で拘束することで、電動機４２が運転された状態において、ポンプ軸３０がつれ回るようなことがない。もって、揚水管２０やポンプケーシング２２内でポンプ軸３０を軸支する軸受が、つれ回りによって軸受摺動部の摩耗や損傷が生ずるのが防止される。そこで、摩耗等に強い特殊な水中軸受を必要とせずに、一般的なセラミック軸受を採用でき、交換を必要とする際に軸受の入手が容易である。そして、ポンプ軸３０に固定された接続部材４６の下側部分の内径太径部４６ａとポンプ軸３０との間の隙間に、軸受ケーシング２６の底壁２６ａに液密的接合した円筒部材４８を同心上に配設しているので、軸受ケーシング２６の底壁２６ａとポンプ軸３０の間から潤滑油が漏出するのを防止できる。そしてさらに、油圧クラッチ３８と油圧ブレーキ５６を用いているので、油圧のみの管理で済み、維持管理が容易であるとともに、機械的な信頼性も高い。
【００２６】
次に、本発明の第２実施例を図３を参照して説明する。図３は、本発明の立軸ポンプの第２実施例の全体構造を示す縦断面図である。図３において、図１および図２に示したものと同じまたは均等な部材には、同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２７】
本発明の第２実施例において、第１実施例と相違するところは、クラッチケーシング２８から上方に突出する油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂに、クラッチケーシング２８方向に風を送る冷却用ファン６６が配設されたことにある。かかる構成の第２実施例にあっては、電動機４２が運転されている状態では、常にクラッチケーシング２８に風が当たり、クラッチケーシング２８を冷却することができる。もって、クラッチケーシング２８内の潤滑油等を冷却でき、過熱を防止できる。
【００２８】
さらに、本発明の第３実施例を図４を参照して説明する。図４は、本発明の立軸ポンプの第３実施例の全体構造を示す縦断面図である。図４において、図１ないし図３に示したものと同じまたは均等な部材には、同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２９】
本発明の第３実施例において、第１実施例と相違するところは、電動機４２が吸込水槽１４の床１６よりも上方に設けられた第２の床６８に配設されている。そして、クラッチケーシング２８から上方に突出する油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂが、連結軸７０を介して電動機４２の出力軸４２ａに連結される。電動機４２の出力軸４２ａと連結軸７０および油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂと連結軸７０は、それぞれにフレキシブルカップリング７２、７２で連結されている。かかる構成の第３実施例にあっても、第１実施例と同様に、ポンプ軸３０をクラッチケーシング２８内に挿入し、油圧クラッチ３８の出力軸３８ａの下端部にポンプ軸３０の上端部を軸回りに相対回転できないように嵌入させて連結したので、立軸ポンプ１０全体の背丈を低いものとすることができ、振動の発生が抑制される。また、吐出エルボ１２の外壁の上に軸受ケーシング２６とクラッチケーシング２８を一体的に付設しているので、これらのケーシングの振動も抑制することができる。
【００３０】
そしてさらに、本発明の第４実施例を図５を参照して説明する。図５は、本発明の立軸ポンプの第４実施例の軸受ケーシングとクラッチケーシング内の構造を示す拡大した縦断面図である。図５において、図１ないし図４に示したものと同じまたは均等な部材には、同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００３１】
第４実施例において、第１実施例と相違するところは、軸受ケーシング２６内で、ポンプ軸３０に嵌合固定された接続部材４６と軸受ケーシング２６の間に油圧ブレーキ７４が配設されることにある。接続部材４６の外周面の全面に軸方向に多数の溝４６ｂ、４６ｂ…が刻設されて軸方向から見て歯車状に形成されている。そして、この接続部材４６の外周面の歯車状の溝４６ｂ、４６ｂ…に係合し得る溝が内周面に刻設されたディスク７６が、接続部材４６の外周面に配設される。ディスク７６は、接続部材４６に対して軸回りに相対回転せずに軸方向に移動自在である。また、軸受ケーシング２６には、接続部材４６の外周面に臨んでポンプ軸３０と同心上の太径の内周面部２６ｃが形成され、その内周全面に軸方向に多数の溝２６ｄ、２６ｄ…が刻設されて軸方向から見て内歯歯車状に形成される。この内周面部２６ｃの内周面の歯車状の溝２６ｄ、２６ｄ…に係合し得る溝が外周面に刻設されたブレーキパッド７８、７８が、軸方向に２枚配設される。ブレーキパッド７８、７８は、軸受ケーシング２６に対して軸回りに相対回転せずに軸方向に移動自在である。なお、２枚のブレーキパッド７８、７８で、１枚のディスク７６を軸方向に挟むように配設される。さらに、軸受ケーシング２６の内周面部２６ｃの下部分には、ブレーキパッド７８、７８とディスク７６を密着させるように、上方に押し上げるブレーキピストン８０が配設されている。ブレーキピストン８０に作動油が供給されると、作動桿が上方に突き上げられて、ブレーキパッド７８、７８とディスク７６が相互に密着させて軸回りに相対回転できなくなり、油圧ブレーキ７４がＯＮ状態とされる。もって、接続部材４６の軸回りの回転が規制され、ポンプ軸３０も軸回りの回転が規制される。作動油の供給が停止されると、作動桿が下方に移動して、ブレーキパッド７８、７８とディスク７６の密着状態を解除して解放状態となり、軸回りに相対回転できるようになり、油圧ブレーキ７４がＯＦＦ状態とされる。もって、第４実施例においても、ポンプ軸３０の回転を規制する油圧ブレーキ７４を配設しているので、油圧クラッチ３８がＯＦＦ状態で油圧ブレーキ７４をＯＮ状態とすれば、電動機４２が運転された状態においてもポンプ軸３０がつれ回るようなことがない。
【００３２】
なお、上記実施例にあっては、油圧クラッチ３８および油圧ブレーキ５６、７４を用いているが、クラッチおよびブレーキは油圧により作動するものに限られず、電磁気等により作動するものであっても良いことは容易に理解されるであろう。また、駆動装置は、電動機４２に限られず、ディーゼルエンジン等であっても良く、さらに駆動装置に変速機が連結され、その変速機の出力軸が油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂに連結するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の立軸ポンプの第１実施例の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】軸受ケーシングとクラッチケーシング内の構造を示す拡大した縦断面図である。
【図３】本発明の立軸ポンプの第２実施例の全体構造を示す縦断面図である。
【図４】本発明の立軸ポンプの第３実施例の全体構造を示す縦断面図である。
【図５】本発明の立軸ポンプの第４実施例の軸受ケーシングとクラッチケーシング内の構造を示す拡大した縦断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０ 立軸ポンプ
１２ 吐出エルボ
１４ 吸込水槽
１６ 床
１８ 吊下管
２０ 揚水管
２２ ポンプケーシング
２４ 取付座
２６ 軸受ケーシング
２６ａ 底壁
２６ｂ 潤滑油排出口
２６ｃ 内周面部
２６ｄ 溝
２８ クラッチケーシング
２８ａ 内周面部
２８ｂ 溝
２８ｃ 潤滑油排出口
３０ ポンプ軸
３０ａ スプライン加工
３２ 羽根車
３４ ラジアル軸受
３６ スラスト軸受
３８ 油圧クラッチ
３８ａ 出力軸
３８ｂ 入力軸
３８ｃ 入力軸側円筒部
３８ｄ 溝
３８ｅ 出力軸側円筒部
３８ｆ 溝
４０ 軸継手
４２ 電動機
４２ａ 出力軸
４６ 接続部材
４６ａ 内径太径部
４６ｂ 溝
４８ 円筒部材
５０ 入力軸側クラッチ板
５２ 出力軸側クラッチ板
５４ クラッチピストン
５６ 油圧ブレーキ
５８ リング部材
５８ａ 溝
６０ ディスク
６２ ブレーキパッド
６４ ブレーキピストン
６６ 冷却用ファン
６８ 第２の床
７０ 連結軸
７２ フレキシブルカップリング
７４ 油圧ブレーキ
７６ ディスク
７８ ブレーキパッド
８０ ブレーキピストン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先行待機運転に好適な立軸ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ排水機場に設置される先行待機運転用の立軸ポンプにあっては、大雨などにより急な出水が予想される際に、吸込水槽の急激な水位の上昇に備えて、吸込水槽の水位が揚水運転できない低水位の状態から全速運転が開始される。かかる全速運転により、吸込水槽に大量の水が流入して水位が急激に上昇しても、迅速に排水することができる。そして、かかる先行待機運転用の立軸ポンプは、吸込水槽の水位が揚水運転できない低水位では気中運転がなされ、さらには充分な高さの水位となるまでは気水混合運転がなされ、充分な高さの水位となって揚水運転が可能となる。そこで、気中運転と気水混合運転および揚水運転が、吸込水槽の水位の変化に応じて、繰り返して行われる。この立軸ポンプの気中運転および気水混合運転にあっては、振動と騒音が発生し易いという問題点がある。また、特に気中運転では、水による潤滑と冷却がなされていないために、揚水管およびポンプケーシング内等でポンプ軸を軸支する軸受摺動部の温度上昇と摩耗による損傷が生じ易く、さらには振動により軸受が損傷し易い。そこで、特殊は水中軸受が、採用されていた。
【０００３】
かかる従来の先行待機運転用の立軸ポンプの問題点を解決する技術として、特開平０９−２６４２８７号公報（特許文献１）には、立軸ポンプの吐出エルボの外壁を上方に向けて貫通突出するポンプ軸を、吐出エルボの上方に配設された原動機の出力軸とクラッチを介して連結する構造が示されている。大雨などにより急な出水が予想される際に、吸込水槽の水位が揚水運転できない低水位の状態ではクラッチをＯＦＦ状態として、原動機の全速運転が開始される。そして、吸込水槽に大量の水が流入して水位が上昇すると、クラッチがＯＮ状態に制御される。クラッチをＯＮ状態に切り換え制御することで、立軸ポンプを直ちに全速運転させることができ、吸込水槽の水位が急激に上昇しても、迅速に排水することができる。そして、特許文献１記載の技術では、気中運転および気水混合運転が行われる必要がなく、立軸ポンプの振動と騒音を防止し得る。
【特許文献１】特開平０９−２６４２８７号公報
【０００４】
また、上述した従来の先行待機運転用の立軸ポンプの問題点を解決する他の技術として、特開２０００−２７７８８号公報（特許文献２）には、立軸ポンプの吐出エルボの外壁を上方に向けて貫通突出するポンプ軸を、吐出エルボの上方に配設された変速機の出力軸と連結し、変速機から横方向に突出した入力軸が変速機の横側方に配設された原動機に駆動連結される構造が示されている。しかも、変速機内で、横軸にクラッチを介装するとともに出力軸側の回転を規制するブレーキを設けることが示されている。特許文献１記載の技術と同様に、大雨などにより急な出水が予想される際に、吸込水槽の水位が揚水運転できない低水位の状態ではクラッチをＯＦＦ状態とするとともにブレーキをＯＮ状態として、原動機の全速運転が開始される。そして、吸込水槽に大量の水が流入して水位が上昇すると、クラッチがＯＮ状態にブレーキがＯＦＦ状態に制御される。クラッチをＯＮ状態にブレーキをＯＦＦ状態に切り換え制御することで立軸ポンプを直ちに全速運転させることができ、吸込水槽の水位が急激に上昇しても、迅速に排水することができる。また、クラッチがＯＦＦ状態の際にブレーキをＯＮ状態とすることで、ポンプ軸のいわゆるつれ回りが確実に規制される。特許文献２記載の技術では、特許文献１記載の技術と同様に、気中運転および気水混合運転が行われる必要がなく、立軸ポンプの振動と騒音を防止し得る。
【特許文献２】特開２０００−２７７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載された技術にあっては、原動機の出力軸とクラッチの入力軸、およびクラッチの出力軸とポンプ軸がそれぞれに軸継手で連結されて、縦方向に配列されている。このため、立軸ポンプ全体の背丈が高いものとなり、それだけ振動が発生し易い構造である。また、かかる立軸ポンプが設置される揚水機場の建家も、立軸ポンプの背丈にに応じた高いものが必要となる。
【０００６】
また、上記特許文献２に記載された技術にあっては、原動機とクラッチおよび変速機が横軸により連結され、変速機の出力軸とポンプ軸が縦軸により連結されている。原動機とクラッチおよび変速機が横軸により連結されているために、立軸ポンプ全体の設置面積が広いものとなり、それだけ揚水機場の建家も広いものが必要となる。
【０００７】
本発明は、上述のごとき事情に鑑みてなされたもので、立軸ポンプ全体の背丈をできるだけ低いものとして、振動の発生を抑制するとともに、設置面積が狭くて足りるようにした立軸ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上述のごとき問題点を解決するためになされたもので、本発明の立軸ポンプは、吐出エルボの外壁をポンプ軸が上方に貫通突出する立軸ポンプにおいて、前記吐出エルボの外壁の上に軸受ケーシングを一体的に付設して、前記ポンプ軸を前記軸受ケーシングを貫通させ、前記軸受ケーシング内に配設された軸受で前記ポンプ軸を軸支し、前記軸受ケーシングの上にクラッチケーシングを一体的に付設して、前記ポンプ軸を前記クラッチケーシング内に挿入し、前記クラッチケーシング内に配設されたクラッチの出力軸の下端部を筒状とし、前記ポンプ軸の上端部を前記出力軸の下端部の筒状内に軸回りに相対回転できないように嵌入させ、前記クラッチの入力軸を前記クラッチケーシングから上方に貫通突出させ、上方に配設された駆動装置に駆動連結して構成されている。
【０００９】
そして、前記クラッチケーシング内または前記軸受けケーシング内に、前記ポンプ軸の回転を規制するブレーキを配設して構成しても良い。
【００１０】
また、前記クラッチケーシングから上方に貫通突出した前記クラッチの入力軸に冷却用ファンを配設して、前記クラッチケーシングに風を当てるように構成しても良い。
【００１１】
さらに、前記軸受ケーシング内で前記ポンプ軸に同心上に接続部材を嵌合固定し、前記接続部材と前記軸受ケーシングの間にラジアル荷重を軸支するラジアル軸受とスラスト荷重を軸支するスラスト軸受を配設し、前記接続部材の下側部分に同心上に前記ポンプ軸より太径の内径太径部を設けて前記ポンプ軸との間に隙間を設け、筒状部材を前記軸受ケーシングの底壁に液密的接合するとともに前記底壁より上端が上になるように配設し、前記筒状部材を前記ポンプ軸と前記内径太径部の前記隙間に同心上に配設して、前記軸受ケーシングの底壁と前記ポンプ軸の間から潤滑油が漏出しないように構成することも可能である。
【００１２】
そしてさらに、前記クラッチを油圧クラッチで構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の立軸ポンプにあっては、吐出エルボの外壁の上に軸受ケーシングを一体的に付設し、さらにその上にクラッチケーシングを一体的に付設し、ポンプ軸をクラッチケーシング内に挿入し、クラッチの出力軸の下端部にポンプ軸の上端部を軸回りに相対回転できないように嵌入させて連結したので、従来技術のようにポンプ軸とクラッチの出力軸を連結する軸継手を必要とせず、それだけ立軸ポンプ全体の背丈を低いものとすることができる。もって、振動の発生が抑制される。また、吐出エルボの外壁に軸受ケーシングとクラッチケーシングを一体的に付設しているので、これらのケーシングの振動も抑制することができる。
【００１４】
そして、請求項２記載の立軸ポンプにあっては、ポンプ軸の回転を規制するブレーキを配設しているので、クラッチのＯＦＦ状態で、ポンプ軸をブレーキで拘束することで、駆動装置が運転された状態において、ポンプ軸がつれ回るようなことがない。もって、揚水管やポンプケーシング内でポンプ軸を軸支する軸受が、つれ回りによる軸受摺動部の摩耗や損傷が防止される。そこで、摩耗等に強い特殊な水中軸受等を必要とせずに、一般的なセラミック軸受を採用でき、交換を必要とする際に軸受の入手が容易である。
【００１５】
また、請求項３記載の立軸ポンプにあっては、クラッチの入力軸に冷却用ファンを配設しているので、駆動装置が運転されている状態では、常にクラッチケーシングに風が当たり、クラッチケーシングを冷却することができる。そこで、クラッチケーシング内の潤滑油等を冷却でき、過熱を防止できる。
【００１６】
さらに、請求項４記載の立軸ポンプにあっては、ポンプ軸に固定された接続部材の下側部分に同心上にポンプ軸より太径の内径太径部を設けてポンプ軸との間に隙間を設け、筒状部材を軸受ケーシングの底壁に液密的接合するとともに底壁より上端が上になるように配設して、筒状部材をポンプ軸と内径太径部の隙間に同心上に配設しているので、軸受ケーシングの底部に溜まった潤滑油が軸受ケーシングの底壁とポンプ軸の間から漏出するのを防止できる。
【００１７】
そしてさらに、請求項５記載の立軸ポンプにあっては、クラッチを油圧クラッチで構成しているので、油圧のみの管理で済み、維持管理が容易であるとともに、機械的な信頼性も高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の第１実施例を図１ないし図２を参照して説明する。図１は、本発明の立軸ポンプの第１実施例の全体構造を示す縦断面図である。図２は、軸受ケーシングとクラッチケーシング内の構造を示す拡大した縦断面図である。
【００１９】
図１および図２において、立軸ポンプ１０の吐出エルボ１２が吸込水槽１４の上部を塞ぐ床１６に固定され、吐出エルボ１２の下端に吊下管１８と揚水管２０およびポンプケーシング２２が順次に連結されて、吸込水槽１４内に垂下される。吐出エルボ１２の外壁に取付座２４が設けられ、この取付座２４の上に軸受ケーシング２６が一体的に付設される。さらに、この軸受ケーシング２６の上にクラッチケーシング２８が一体的に付設される。そこで、軸受ケーシング２６とクラッチケーシング２８が、取付座２４を介して吐出エルボ１２の外壁に一体的に上下に積み重ねて配設される。なお、取付座２４が省かれて、吐出エルボ１２の外壁に直接的に軸受ケーシング２６が一体的に配設されても良い。そして、ポンプ軸３０の下端部でポンプケーシング２２に臨む位置に羽根車３２が配設される。ポンプ軸３０の上部は、吐出エルボ１２の外壁を上方に貫通突出し、さらに軸受ケーシング２６を貫通してクラッチケーシング２８内に挿入される。軸受ケーシング２６内で、ポンプ軸３０はラジアル軸受３４およびスラスト軸受３６で軸支される。また、クラッチケーシング２８内で、ポンプ軸３０の上端部が油圧クラッチ３８の出力軸３８ａに軸回りに相対回転しないように嵌入させて連結され、油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂがクラッチケーシング２８から上方に突出されて軸継手４０により上方に配設された駆動装置としての電動機４２の出力軸４２ａと駆動連結されている。
【００２０】
そして、ポンプ軸３０には、軸受ケーシング２６に臨んで略円筒状の接続部材４６が嵌合固定され、ラジアル荷重が接続部材４６の外側面に配設されるラジアル軸受３４で軸受ケーシング２６に軸支され、スラスト荷重が接続部材４６の下端部に配設されるスラスト軸受３６で軸受ケーシング２６に軸支される。また、接続部材４６の下側部分に同心上にポンプ軸３０より太径の内径太径部４６ａを設けて、ポンプ軸３０との間に隙間が設けられる。また、軸受ケーシング２６の底壁２６ａにポンプ軸３０と同心上に円筒部材４８がその上端部が底壁２６ａより上となるように配設されて液密的に接合される。この円筒部材４８は、接続部材４８の内径太径部４６ａとポンプ軸３０の間の隙間に同心上に配設される。
【００２１】
また、クラッチケーシング２８内に挿入されたポンプ軸３０の上端部分の外周面には軸方向のスプライン加工３０ａがなされている。そして、油圧クラッチ３８の出力軸３８ａは下端部がポンプ軸３０が挿入し得る内径を有する筒状に形成され、その内周面に軸方向にポンプ軸３０の上端部分の外周面になされたスプライン加工３０ａと噛合し得るようにスプライン加工がなされる。そこで、ポンプ軸３０の上端部を油圧クラッチ３８の出力軸３８ａに嵌入することで軸回りに相対回転しない構造が形成されて駆動連結される。油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂは、その下端部分に太径の円筒形状の入力軸側円筒部３８ｃが形成され、その外周全面に軸方向に多数の溝３８ｄ、３８ｄ…が刻設されて軸方向から見て歯車状に形成されている。そして、この入力軸側円筒部３８ｃの外周面の歯車状の溝３８ｄ、３８ｄ…に係合し得る溝が内周面に刻設された入力軸側クラッチ板５０、５０…が、入力軸側円筒部３８ｃの外周面に軸方向に複数枚配設される。入力軸側クラッチ板５０、５０…は、入力軸３８ｂに対して軸回りに相対回転せずに軸方向に移動自在である。また、出力軸３８ａは、その上端部分に太径の円筒形状の出力軸側円筒部３８ｅが形成されるが、その内周面が入力軸側円筒部３８ｃの外周面に臨んでこれを覆うようにかなり太径に形成される。そして、その内周全面に軸方向に多数の溝３８ｆ、３８ｆ…が刻設されて軸方向から見て内歯歯車状に形成され、この出力軸側円筒部３８ｅの内周面の歯車状の溝３８ｆ、３８ｆ…に係合し得る溝が外周面に刻設された出力軸側クラッチ板５２、５２…が、出力軸側円筒部３８ｅの内周面に軸方向に複数枚配設される。出力軸側クラッチ板５２、５２…は、出力軸３８ａに対して軸回りに相対回転せずに軸方向に移動自在である。なお、入力軸側クラッチ板５０、５０…と出力軸側クラッチ板５２、５２…は、軸方向に交互に重なるように配設される。さらに、出力軸３８ａの下部分には、軸方向に交互に重なるように配設された入力軸側クラッチ板５０、５０…と出力軸側クラッチ板５２、５２…を密着させるように、上方に押し上げるクラッチピストン５４が配設されている。クラッチピストン５４に作動油が供給されると、作動桿が上方に突き上げられて、入力軸側クラッチ板５０、５０…と出力軸側クラッチ板５２、５２…を上方に押し上げて、相互に密着させて軸回りに相対回転できなくして、油圧クラッチ３８がＯＮ状態とされる。作動油の供給が停止されると、作動桿が下方に移動して、入力軸側クラッチ板５０、５０…と出力軸側クラッチ板５２、５２…の密着状態を解除して解放状態となり、軸回りに相対回転できるようにして、油圧クラッチ３８がＯＦＦ状態とされる。なお、入力軸３８ｂは、クラッチケーシング２８にラジアル軸受により適宜に軸支され、出力軸３８ａは入力軸３８ｂとクラッチケーシング２８にラジアル軸受により適宜に軸支されている。
【００２２】
さらに、クラッチケーシング２８内で、出力軸３８ａとクラッチケーシング２８の間に油圧ブレーキ５６が配設される。出力軸３８ａの下端部に一体的に設けられたリング部材５８の外周面の全面に軸方向に多数の溝５８ａ、５８ａ…が刻設されて軸方向から見て歯車状に形成されている。そして、このリング部材５８の外周面の歯車状の溝５８ａ、５８ａ…に係合し得る溝が内周面に刻設されたディスク６０が、リング部材５８の外周面に配設される。ディスク６０は、出力軸３８ａに対して軸回りに相対回転せずに軸方向に移動自在である。また、クラッチケーシング２８には、リング部材５８の外周面に臨んで太径の内周面部２８ａが形成され、その内周全面に軸方向に多数の溝２８ｂ、２８ｂ…が刻設されて軸方向から見て内歯歯車状に形成される。この内周面部２８ａの内周面の歯車状の溝２８ｂ、２８ｂ…に係合し得る溝が外周面に刻設されたブレーキパッド６２、６２が、軸方向に２枚配設される。ブレーキパッド６２、６２は、クラッチケーシング２８に対して軸回りに相対回転せずに軸方向に移動自在である。なお、２枚のブレーキパッド６２、６２で、１枚のディスク６０を軸方向に挟むように配設される。さらに、クラッチケーシング２８の下部分には、ブレーキパッド６２、６２とディスク６０を密着させるように、上方に押し上げるブレーキピストン６４が配設されている。ブレーキピストン６４に作動油が供給されると、作動桿が上方に突き上げられて、ブレーキパッド６２、６２とディスク６０が相互に密着させて軸回りに相対回転できなくなり、油圧ブレーキ５６がＯＮ状態とされる。もって、出力軸３８ａの軸回りの回転が規制され、ポンプ軸３０も軸回りの回転が規制される。作動油の供給が停止されると、作動桿が下方に移動して、ブレーキパッド６２、６２とディスク６０の密着状態を解除して解放状態となり、軸回りに相対回転できるようになり、油圧ブレーキ５６がＯＦＦ状態とされる。
【００２３】
クラッチケーシング２８の外周面に、油圧クラッチ３８に作動油を供給するための作動油の経路が開口され、この作動油の経路が油クラッチ３８の出力軸３８ａに設けた経路を経てクラッチピストン５４に供給される。軸回りに回転する出力軸３８ａに作動油を供給するには、出力軸３８ａの外周に軸回りの溝を設けてその軸方向の両側をＯリング等で液密状態として作動油の経路を形成し、この経路から出力軸３８ａに設けたクラッチピストン５４に作動油を供給すれば良い。また、クラッチケーシング２８の外周面に、油圧ブレーキ５６に作動油を供給するための別の作動油の経路が開口され、ブレーキピストン６４に作動油が供給される。さらに、クラッチケーシング２８の外周面には、潤滑油を供給するためのの潤滑油の経路が開口され、入力軸３８ｂとクラッチケーシング２８の間で軸支する軸受に潤滑油が供給される。そして、クラッチケーシング２８の潤滑油の経路から入力軸３８ｂに設けられた軸回りの経路を介して、入力軸側クラッチ板５０、５０…と出力軸側クラッチ板５２、５２…の間、および入力軸３８ｂと出力軸３８ａの間で軸支する軸受とに潤滑油が供給される。なお、クラッチケーシング２８の下部には、内側と外側を連通させる潤滑油排出口２８ｃが設けられていて、クラッチケーシング２８の底部に溜まった潤滑油が適宜に外部に排出される。さらに、クラッチケーシング２８の外周面に、油圧ブレーキ５６に潤滑油を供給するための別の潤滑油の経路が開口され、ブレーキパッド６２、６２とディスク６０の間に潤滑油が供給され、これらのブレーキパッド６２、６２とディスク６０を潤滑した潤滑油が、軸受ケーシング２６内に流下してラジアル軸受３４およびスラスト軸受３６を潤滑して軸受ケーシング２６の底部に溜まる。軸受ケーシング２６の下部には、内側と外側を連通させる潤滑油排出口２６ｂが設けられていて、軸受ケーシング２６の底部に溜まった潤滑油が適宜に外部に排出される。なお、クラッチケーシング２８から回転する油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂや出力軸３８ａに作動油および潤滑油を供給する技術は、公知の技術であり、詳細な説明は省略した。
【００２４】
油圧クラッチ３８の潤滑油は粘性を有するものが用いられている。そこで、油圧クラッチ３８がＯＦＦ状態であっても、入力軸３８ｂが回転している状態では、出力軸３８ａを自由に回転できる状態としたならば、潤滑油の粘性により出力軸３８ａはいわゆるつれ回りにより回転する。先行待機運転にあっては、吸込水槽１４の水位が揚水運転不可能な低水位な状態で油圧クラッチ３８をＯＦＦ状態として電動機４２の全速回転がなされる。ここで、つれ回りにより出力軸３８ａが回転したとすると、揚水状態でないために揚水管２０やポンプケーシング２２内でポンプ軸３０を軸支する軸受に潤滑水が供給されずに軸受摺動部の過熱や摩耗が生じ易く、特殊な水中軸受が必要となる。先行待機運転においては、出力軸３８ａがつれ回りしないように回転が規制されていれば良い。そのために、油圧ブレーキ５６が設けられていて、この油圧ブレーキ５６をＯＮ状態とすることでつれ回りが規制できる。
【００２５】
かかる構成からなる本発明の立軸ポンプ１０にあっては、ポンプ軸３０をクラッチケーシング２８内に挿入し、油圧クラッチ３８の出力軸３８ａの下端部にポンプ軸３０の上端部を軸回りに相対回転できないように嵌入させて連結したので、従来技術のようにポンプ軸３０と油圧クラッチ３８の出力軸３８ａを連結する軸継手を必要とせず、それだけ立軸ポンプ１０全体の背丈を低いものとすることができる。もって、振動の発生が抑制される。また、吐出エルボ１２の外壁の上に軸受ケーシング２６を一体的に付設し、さらにその上にクラッチケーシング２８を一体的に付設しているので、これらのケーシングの振動も抑制することができる。さらに、ポンプ軸３０の回転を規制する油圧ブレーキ５６を配設しているので、油圧クラッチ３８のＯＦＦ状態で、ポンプ軸３０を油圧ブレーキ５６で拘束することで、電動機４２が運転された状態において、ポンプ軸３０がつれ回るようなことがない。もって、揚水管２０やポンプケーシング２２内でポンプ軸３０を軸支する軸受が、つれ回りによって軸受摺動部の摩耗や損傷が生ずるのが防止される。そこで、摩耗等に強い特殊な水中軸受を必要とせずに、一般的なセラミック軸受を採用でき、交換を必要とする際に軸受の入手が容易である。そして、ポンプ軸３０に固定された接続部材４６の下側部分の内径太径部４６ａとポンプ軸３０との間の隙間に、軸受ケーシング２６の底壁２６ａに液密的接合した円筒部材４８を同心上に配設しているので、軸受ケーシング２６の底壁２６ａとポンプ軸３０の間から潤滑油が漏出するのを防止できる。そしてさらに、油圧クラッチ３８と油圧ブレーキ５６を用いているので、油圧のみの管理で済み、維持管理が容易であるとともに、機械的な信頼性も高い。
【００２６】
次に、本発明の第２実施例を図３を参照して説明する。図３は、本発明の立軸ポンプの第２実施例の全体構造を示す縦断面図である。図３において、図１および図２に示したものと同じまたは均等な部材には、同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２７】
本発明の第２実施例において、第１実施例と相違するところは、クラッチケーシング２８から上方に突出する油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂに、クラッチケーシング２８方向に風を送る冷却用ファン６６が配設されたことにある。かかる構成の第２実施例にあっては、電動機４２が運転されている状態では、常にクラッチケーシング２８に風が当たり、クラッチケーシング２８を冷却することができる。もって、クラッチケーシング２８内の潤滑油等を冷却でき、過熱を防止できる。
【００２８】
さらに、本発明の第３実施例を図４を参照して説明する。図４は、本発明の立軸ポンプの第３実施例の全体構造を示す縦断面図である。図４において、図１ないし図３に示したものと同じまたは均等な部材には、同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２９】
本発明の第３実施例において、第１実施例と相違するところは、電動機４２が吸込水槽１４の床１６よりも上方に設けられた第２の床６８に配設されている。そして、クラッチケーシング２８から上方に突出する油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂが、連結軸７０を介して電動機４２の出力軸４２ａに連結される。電動機４２の出力軸４２ａと連結軸７０および油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂと連結軸７０は、それぞれにフレキシブルカップリング７２、７２で連結されている。かかる構成の第３実施例にあっても、第１実施例と同様に、ポンプ軸３０をクラッチケーシング２８内に挿入し、油圧クラッチ３８の出力軸３８ａの下端部にポンプ軸３０の上端部を軸回りに相対回転できないように嵌入させて連結したので、立軸ポンプ１０全体の背丈を低いものとすることができ、振動の発生が抑制される。また、吐出エルボ１２の外壁の上に軸受ケーシング２６とクラッチケーシング２８を一体的に付設しているので、これらのケーシングの振動も抑制することができる。
【００３０】
そしてさらに、本発明の第４実施例を図５を参照して説明する。図５は、本発明の立軸ポンプの第４実施例の軸受ケーシングとクラッチケーシング内の構造を示す拡大した縦断面図である。図５において、図１ないし図４に示したものと同じまたは均等な部材には、同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００３１】
第４実施例において、第１実施例と相違するところは、軸受ケーシング２６内で、ポンプ軸３０に嵌合固定された接続部材４６と軸受ケーシング２６の間に油圧ブレーキ７４が配設されることにある。接続部材４６の外周面の全面に軸方向に多数の溝４６ｂ、４６ｂ…が刻設されて軸方向から見て歯車状に形成されている。そして、この接続部材４６の外周面の歯車状の溝４６ｂ、４６ｂ…に係合し得る溝が内周面に刻設されたディスク７６が、接続部材４６の外周面に配設される。ディスク７６は、接続部材４６に対して軸回りに相対回転せずに軸方向に移動自在である。また、軸受ケーシング２６には、接続部材４６の外周面に臨んでポンプ軸３０と同心上の太径の内周面部２６ｃが形成され、その内周全面に軸方向に多数の溝２６ｄ、２６ｄ…が刻設されて軸方向から見て内歯歯車状に形成される。この内周面部２６ｃの内周面の歯車状の溝２６ｄ、２６ｄ…に係合し得る溝が外周面に刻設されたブレーキパッド７８、７８が、軸方向に２枚配設される。ブレーキパッド７８、７８は、軸受ケーシング２６に対して軸回りに相対回転せずに軸方向に移動自在である。なお、２枚のブレーキパッド７８、７８で、１枚のディスク７６を軸方向に挟むように配設される。さらに、軸受ケーシング２６の内周面部２６ｃの下部分には、ブレーキパッド７８、７８とディスク７６を密着させるように、上方に押し上げるブレーキピストン８０が配設されている。ブレーキピストン８０に作動油が供給されると、作動桿が上方に突き上げられて、ブレーキパッド７８、７８とディスク７６が相互に密着させて軸回りに相対回転できなくなり、油圧ブレーキ７４がＯＮ状態とされる。もって、接続部材４６の軸回りの回転が規制され、ポンプ軸３０も軸回りの回転が規制される。作動油の供給が停止されると、作動桿が下方に移動して、ブレーキパッド７８、７８とディスク７６の密着状態を解除して解放状態となり、軸回りに相対回転できるようになり、油圧ブレーキ７４がＯＦＦ状態とされる。もって、第４実施例においても、ポンプ軸３０の回転を規制する油圧ブレーキ７４を配設しているので、油圧クラッチ３８がＯＦＦ状態で油圧ブレーキ７４をＯＮ状態とすれば、電動機４２が運転された状態においてもポンプ軸３０がつれ回るようなことがない。
【００３２】
なお、上記実施例にあっては、油圧クラッチ３８および油圧ブレーキ５６、７４を用いているが、クラッチおよびブレーキは油圧により作動するものに限られず、電磁気等により作動するものであっても良いことは容易に理解されるであろう。また、駆動装置は、電動機４２に限られず、ディーゼルエンジン等であっても良く、さらに駆動装置に変速機が連結され、その変速機の出力軸が油圧クラッチ３８の入力軸３８ｂに連結するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の立軸ポンプの第１実施例の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】軸受ケーシングとクラッチケーシング内の構造を示す拡大した縦断面図である。
【図３】本発明の立軸ポンプの第２実施例の全体構造を示す縦断面図である。
【図４】本発明の立軸ポンプの第３実施例の全体構造を示す縦断面図である。
【図５】本発明の立軸ポンプの第４実施例の軸受ケーシングとクラッチケーシング内の構造を示す拡大した縦断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０ 立軸ポンプ
１２ 吐出エルボ
１４ 吸込水槽
１６ 床
１８ 吊下管
２０ 揚水管
２２ ポンプケーシング
２４ 取付座
２６ 軸受ケーシング
２６ａ 底壁
２６ｂ 潤滑油排出口
２６ｃ 内周面部
２６ｄ 溝
２８ クラッチケーシング
２８ａ 内周面部
２８ｂ 溝
２８ｃ 潤滑油排出口
３０ ポンプ軸
３０ａ スプライン加工
３２ 羽根車
３４ ラジアル軸受
３６ スラスト軸受
３８ 油圧クラッチ
３８ａ 出力軸
３８ｂ 入力軸
３８ｃ 入力軸側円筒部
３８ｄ 溝
３８ｅ 出力軸側円筒部
３８ｆ 溝
４０ 軸継手
４２ 電動機
４２ａ 出力軸
４６ 接続部材
４６ａ 内径太径部
４６ｂ 溝
４８ 円筒部材
５０ 入力軸側クラッチ板
５２ 出力軸側クラッチ板
５４ クラッチピストン
５６ 油圧ブレーキ
５８ リング部材
５８ａ 溝
６０ ディスク
６２ ブレーキパッド
６４ ブレーキピストン
６６ 冷却用ファン
６８ 第２の床
７０ 連結軸
７２ フレキシブルカップリング
７４ 油圧ブレーキ
７６ ディスク
７８ ブレーキパッド
８０ ブレーキピストン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出エルボの外壁をポンプ軸が上方に貫通突出する立軸ポンプにおいて、前記吐出エルボの外壁の上に軸受ケーシングを一体的に付設して、前記ポンプ軸を前記軸受ケーシングを貫通させ、前記軸受ケーシング内に配設された軸受で前記ポンプ軸を軸支し、前記軸受ケーシングの上にクラッチケーシングを一体的に付設して、前記ポンプ軸を前記クラッチケーシング内に挿入し、前記クラッチケーシング内に配設されたクラッチの出力軸の下端部を筒状とし、前記ポンプ軸の上端部を前記出力軸の下端部の筒状内に軸回りに相対回転できないように嵌入させ、前記クラッチの入力軸を前記クラッチケーシングから上方に貫通突出させ、上方に配設された駆動装置に駆動連結して構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記クラッチケーシング内または前記軸受けケーシング内に、前記ポンプ軸の回転を規制するブレーキを配設して構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項３】
請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記クラッチケーシングから上方に貫通突出した前記クラッチの入力軸に冷却用ファンを配設して、前記クラッチケーシングに風を当てるように構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項４】
請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記軸受ケーシング内で前記ポンプ軸に同心上に接続部材を嵌合固定し、前記接続部材と前記軸受ケーシングの間にラジアル荷重を軸支するラジアル軸受とスラスト荷重を軸支するスラスト軸受を配設し、前記接続部材の下側部分に同心上に前記ポンプ軸より太径の内径太径部を設けて前記ポンプ軸との間に隙間を設け、筒状部材を前記軸受ケーシングの底壁に液密的接合するとともに前記底壁より上端が上になるように配設し、前記筒状部材を前記ポンプ軸と前記内径太径部の前記隙間に同心上に配設して、前記軸受ケーシングの底壁と前記ポンプ軸の間から潤滑油が漏出しないように構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項５】
請求項１ないし４記載のいずれかの立軸ポンプにおいて、前記クラッチを油圧クラッチで構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項１】
吐出エルボの外壁をポンプ軸が上方に貫通突出する立軸ポンプにおいて、前記吐出エルボの外壁の上に軸受ケーシングを一体的に付設して、前記ポンプ軸を前記軸受ケーシングを貫通させ、前記軸受ケーシング内に配設された軸受で前記ポンプ軸を軸支し、前記軸受ケーシングの上にクラッチケーシングを一体的に付設して、前記ポンプ軸を前記クラッチケーシング内に挿入し、前記クラッチケーシング内に配設されたクラッチの出力軸の下端部を筒状とし、前記ポンプ軸の上端部を前記出力軸の下端部の筒状内に軸回りに相対回転できないように嵌入させ、前記クラッチの入力軸を前記クラッチケーシングから上方に貫通突出させ、上方に配設された駆動装置に駆動連結して構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記クラッチケーシング内または前記軸受けケーシング内に、前記ポンプ軸の回転を規制するブレーキを配設して構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項３】
請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記クラッチケーシングから上方に貫通突出した前記クラッチの入力軸に冷却用ファンを配設して、前記クラッチケーシングに風を当てるように構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項４】
請求項１記載の立軸ポンプにおいて、前記軸受ケーシング内で前記ポンプ軸に同心上に接続部材を嵌合固定し、前記接続部材と前記軸受ケーシングの間にラジアル荷重を軸支するラジアル軸受とスラスト荷重を軸支するスラスト軸受を配設し、前記接続部材の下側部分に同心上に前記ポンプ軸より太径の内径太径部を設けて前記ポンプ軸との間に隙間を設け、筒状部材を前記軸受ケーシングの底壁に液密的接合するとともに前記底壁より上端が上になるように配設し、前記筒状部材を前記ポンプ軸と前記内径太径部の前記隙間に同心上に配設して、前記軸受ケーシングの底壁と前記ポンプ軸の間から潤滑油が漏出しないように構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項５】
請求項１ないし４記載のいずれかの立軸ポンプにおいて、前記クラッチを油圧クラッチで構成したことを特徴とする立軸ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−９４５０９（Ｐ２０１１−９４５０９Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４７６３３（Ｐ２００９−２４７６３３）
【出願日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（０００１５１０５８）株式会社電業社機械製作所 (21)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（０００１５１０５８）株式会社電業社機械製作所 (21)
【Ｆターム（参考）】
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