(57)【要約】【課題】ポンプケーシングを分解することなく、信頼性の高い水中軸受の摩耗検知を行うことができ、かつ水中軸受の摩耗量を正確に知ることができる機構を備えた立軸ポンプを提供する。【解決手段】  本発明の立軸ポンプは、羽根車１０と、羽根車１０に連結された回転軸６と、羽根車１０および回転軸６を収容するポンプケーシング２と、回転軸６を回転自在に支持する滑り接触面を有する水中軸受１２，１５と、水中軸受１２，１５の内部または水中軸受１２，１５に隣接して配置された複数の摩耗検知芯３２と、複数の摩耗検知芯３２にそれぞれ接続され、ポンプケーシング２の壁部を貫通して該ポンプケーシング２の外部に延びる複数のケーブル３５とを備える。複数の摩耗検知芯３２の端部は、水中軸受１２，１５の滑り接触面と同一平面内にある。【選択図】図３
2010014076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車と、
前記羽根車に連結された回転軸と、
前記羽根車および前記回転軸を収容するポンプケーシングと、
前記回転軸を回転自在に支持する滑り接触面を有する水中軸受と、
前記水中軸受の内部または前記水中軸受に隣接して配置された複数の摩耗検知芯と、
前記複数の摩耗検知芯にそれぞれ接続され、前記ポンプケーシングの壁部を貫通して該ポンプケーシングの外部に延びる複数のケーブルとを備え、
前記複数の摩耗検知芯の端部は、前記水中軸受の滑り接触面と同一平面内にあることを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項２】
前記複数の摩耗検知芯は、前記水中軸受の摩耗の程度を示す模様を有することを特徴とする請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項３】
前記複数の摩耗検知芯に、前記水中軸受の摩耗の程度を示す色を付したことを特徴とする請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項４】
前記複数のケーブルは、前記ポンプケーシングの内部と外部とを連通する導管に収容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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を支持する水中軸受を備えた立軸ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、一般的な立軸ポンプを示す模式図である。図１に示すように、立軸ポンプは、水槽上部のポンプ据付床５００に設置され、吊下管５０２を介して羽根車５０４を収容するケーシング５０６が吊り下げられる。このような立軸ポンプは、水中軸受５０８が水中に浸漬された状態で運転され、使用時間の経過とともに水中軸受５０８が徐々に摩耗する。このため、立軸ポンプの点検作業を定期的に行って水中軸受５０８の摩耗状況を確認し、必要に応じて水中軸受５０８の補修または交換が行われる。
【０００３】
水中軸受５０８の摩耗は、ポンプの異常振動の原因となり、最終的にポンプ故障（運転不能）に至る原因となる。このため、水中軸受５０８の点検は重要点検項目の１つである。一般に、水中軸受の点検整備間隔は約１０年とされる。したがって、１０年に１回程度、ケーシング５０６を分解して水中軸受５０８を露出させ、すきまゲージなどを用いて水中軸受５０８の摩耗量を測定し、水中軸受５０８の交換を行うべきか否かを判断する。
【０００４】
立軸ポンプの分解方法としては、天井クレーンを用いてポンプを引き上げて行う方法がある。しかしながら、この方法は費用がかかり、点検にかかる時間も長くなってしまう。例えば、天井クレーンを用いて立軸ポンプを引き上げるときにはクレーンオペレータも必要になるなど、引き上げのために相当の作業費用を要する。また、重量物であるポンプの引き上げは危険作業といえる。
【０００５】
また、立軸ポンプの点検整備の後は、立軸ポンプを組み立て復旧する必要がある。この組立作業には、駆動源とポンプ回転軸との芯出し、立軸ポンプの試運転という工程が含まれ、かなりの日数を要する。さらに、ポンプ機場によっては、点検時でも、常に必要量の排水をできる状態にしておく必要があり、点検期間中は、仮設ポンプを設置するなどして、排水能力を確保する必要がある。
【０００６】
そこで、以下に示す特許文献１乃至４に開示されているように、ポンプを引き上げずに水中軸受の摩耗を検出する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、水中軸受に隣接してダミー部材を設け、その中に埋設された導線に電流を流し、ダミー部材の摩耗に起因して導線が切れたことを検出することで水中軸受が摩耗したことを検知する方法が開示されている。しかしながら、水中軸受の寿命は一般に１０年以上と長く、またポンプ内部は通常は液体で満たされているため、導線自体が腐食し、断線するおそれがある。
【０００７】
また、特許文献２，３には、空気流量、圧力、振動値などの間接的な物理量を測定することで軸受の摩耗量を推定する技術が開示されている。しかしながら、これらの技術は、軸受の摩耗量を計算により推測するものであり、正確な軸受交換時期を判断するには信頼性が低い。この点、特許文献１に記載の方法では、水中軸受の摩耗量を定量的に捉え、交換時期を的確に判断することは可能である。しかしながら、水中軸受の摩耗を検出する回数は１度限りであり、何らかの原因で水中軸受の摩耗を誤検知したときは、ポンプを無駄に引き上げてしまうことになる。
【０００８】
特許文献４には、回転軸と導体との接触により導体間が電気的に導通し、これにより導体に隣接する水中軸受の摩耗を検知する方法が開示されている。この方法によれば、水中軸受が摩耗しているときにポンプを運転すると、ポンプ回転軸の振れにより導体間が電気的に導通するので、何度でも水中軸受の摩耗を検知することができる。しかしながら、電極板に接続される導線は水中に配置される必要があるため、導線自体の腐食や断線などの欠陥が原因で、水中軸受の摩耗が検知されないおそれがある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１６１７９０号公報
【特許文献２】特開２００４−２１８５７８号公報
【特許文献３】特許３５６７１４０号公報
【特許文献４】特開２００８−７５６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、ポンプケーシングを分解することなく、信頼性の高い水中軸受の摩耗検知を行うことができ、かつ水中軸受の摩耗量を正確に知ることができる機構を備え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】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、羽根車と、前記羽根車に連結された回転軸と、前記羽根車および前記回転軸を収容するポンプケーシングと、前記回転軸を回転自在に支持する滑り接触面を有する水中軸受と、前記水中軸受の内部または前記水中軸受に隣接して配置された複数の摩耗検知芯と、前記複数の摩耗検知芯にそれぞれ接続され、前記ポンプケーシングの壁部を貫通して該ポンプケーシングの外部に延びる複数のケーブルとを備え、前記複数の摩耗検知芯の端部は、前記水中軸受の滑り接触面と同一平面内にあることを特徴とする立軸ポンプである。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記複数の摩耗検知芯は、前記水中軸受の摩耗の程度を示す模様を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の摩耗検知芯に、前記水中軸受の摩耗の程度を示す色を付したことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数のケーブルは、前記ポンプケーシングの内部と外部とを連通する導管に収容されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、作業員がケーブルを介して摩耗検知芯を引き上げて、直接目視により摩耗検知芯の摩耗の程度を確認することができるので、信頼性の高い摩耗検知および点検作業を行うことができる。また、この摩耗検知芯の摩耗量は水中軸受の摩耗量に等しいので、水中軸受の正確な摩耗量を知ることができる。さらに、導通検知器などの電気的な機器が不要であるので、電気的な誤動作による摩耗の誤検知のおそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２は本発明の第１の実施形態に係る立軸ポンプの全体構成を示す断面図である。
図２に示すように、立軸ポンプは、吸込ベルマウス１ａ及びポンプボウル１ｂを有するインペラケーシング１と、インペラケーシング１を水槽内に吊り下げる吊下管３と、吊下管３の上端に接続される吐出曲管４と、インペラケーシング１内に収容される羽根車１０と、羽根車１０が固定される回転軸（立軸）６とを備えている。吊下管３は、水槽上部のポンプ据付床２２に形成された挿通孔２４を通して下方に延び、吊下管３の上端に設けられた据付用ベース２３を介してポンプ据付床２２に固定される。回転軸６は、吐出曲管４、吊下管３、及びインペラケーシング１内を通って鉛直方向に延びている。ポンプケーシング２は、インペラケーシング１及び吊下管３により構成される。
【００１５】
吸込ベルマウス１ａは下方を向いて開口し、吸込ベルマウス１ａの上端はポンプボウル１ｂの下端に固定されている。羽根車１０は回転軸６の下端に固定されており、羽根車１０と回転軸６とは一体的に回転するようになっている。この羽根車１０の上方（吐出側）には複数のガイドベーン１４が配置されている。これらのガイドベーン１４はポンプボウル１ｂの内周面に固定されている。回転軸６は外軸受１１および水中軸受１２，１５により回転自在に支持されている。水中軸受１２はポンプボウル１ｂに収容されており、羽根車１０の上方に位置している。水中軸受１５は吊下管３に収容されている。外軸受１１は吐出曲管４に固定されている。水中軸受１２を支持する支持部材７はボウルブッシュ１３の内面に固定されており、さらに、ボウルブッシュ１３はガイドベーン１４を介してインペラケーシング１に支持されている。また、水中軸受１５を支持する支持部材１７は、吊下管３の内周面に固定されている。水中軸受１２，１５は、回転軸６に滑り接触する、いわゆる滑り軸受である。なお、符号１９はハンドホールである。
【００１６】
回転軸６は吐出曲管４から上方に突出して、駆動源１８に連結されている。駆動源１８により回転軸６を介して羽根車１０を回転させると、水槽内の水（取扱液）が吸込ベルマウス１ａから吸い込まれ、ポンプボウル１ｂ、吊下管３、吐出曲管４を通って図示しない吐出配管に移送される。なお、立軸ポンプ運転時においては、羽根車１０や水中軸受１２を収容するインペラケーシング１は、液面よりも下に位置している。
【００１７】
この立軸ポンプは、水中軸受１２，１５の摩耗量を検出する機構を有している。水中軸受１２用の摩耗量検出機構と水中軸受１５用の摩耗量検出機構は同一の構成を有しているので、以下、水中軸受１５用の摩耗量検出機構について説明する。
図３は水中軸受１５を示す垂直断面図であり、図４は水中軸受１５を示す水平断面図である。水中軸受１５を支持する支持部材１７は、水中軸受１５を収容する円筒状の軸受ケース１７ａと、この軸受ケース１７ａをポンプケーシング２に連結するアーム１７ｂとを有している。アーム１７ｂはポンプケーシング２の内面に固定されている。支持部材１７には、ポンプケーシング２の内部と外部とを連通する導管３０が接続されている。
【００１８】
水中軸受１５の内部には、複数の棒状の摩耗検知芯３２が配置されている。これらの摩耗検知芯３２は回転軸６の径方向に沿って配列されており、各摩耗検知芯３２の先端は、水中軸受１５の内周面（滑り接触面）と同一平面内に位置している。摩耗検知芯３２の他端にはケーブル３５がそれぞれ接続されている。このケーブル３５は、軸受ケース１７ａに形成された貫通孔３６を通って導管３０の内部を通り、ポンプケーシング２の外部にまで延びている。より具体的には、ケーブル３５の端部はポンプ据付床２２の上方に位置している。導管３０はアーム１７ｂの内部およびポンプケーシング２の壁部を通って敷設されている。導管３０の一端は軸受ケース１７ａの貫通孔３６に接続され、他端はポンプ据付床２２の上方に位置している。
【００１９】
摩耗検知芯３２は、樹脂材または接着剤などにより水中軸受１５に固定されており、強い力が作用すると水中軸受１５から外れるようになっている。したがって、ケーブル３５を引っ張ることにより、摩耗検知芯３２は水中軸受１５から外れ、導管３０を通ってポンプ据付床２２の上方に引き上げることができるようになっている。
【００２０】
摩耗検知芯３２は水中軸受１５に並設されているので、水中軸受１５が摩耗すると、摩耗検知芯３２も同じ量だけ摩耗する。図５は摩耗した摩耗検知芯３２を示す拡大図である。摩耗検知芯３２の摩耗量は、その長さと初期の摩耗検知芯３２の長さとを比較することにより求めることができる。したがって、作業員は、摩耗検知芯３２の摩耗量を計測することにより、水中軸受１５がどの程度摩耗しているかを知ることができる。この摩耗検知芯３２の摩耗量は、電気や圧力などの物理量から推定された値ではなく、水中軸受１５の摩耗量を直接示す値であるので、信頼性の高い摩耗量の検出が可能である。しかも、導通検知器などの電気機器が不要であるので、電気機器の誤動作のおそれがなく、かつシンプルな構造で水中軸受の摩耗量を知ることができる。
【００２１】
ここで、摩耗検知芯３２に摩耗の程度を示す目盛などの模様を設けることが好ましい。例えば、図６（ａ）に示すように、水中軸受の交換時期に近づいていることを示す一重線と、水中軸受の摩耗の限界値を示す二重線を摩耗検知芯３２の表面に付することができる。また、摩耗量を示す数値目盛を摩耗検知芯３２の表面に付してもよい。さらに、図６（ｂ）に示すように、摩耗検知芯３２の表面にけがき線からなる模様を形成してもよい。模様に代えて、図６（ｃ）に示すように、摩耗検知芯３２に摩耗の程度を示す色を付してもよい。このような模様または着色を摩耗検知芯３２に施すことにより、摩耗検知芯３２の長さ（すなわち摩耗量）を計測することなく、水中軸受の摩耗の程度が直ちに判断できるので、維持管理性が向上する。
【００２２】
また、複数の摩耗検知芯３２を所定の運転時間間隔または定期的な期日間隔で１本ずつ引き上げてその摩耗具合を調べることにより、水中軸受の摩耗の傾向を知ることができ、水中軸受の交換時期を予測することができる。このような観点から、設置すべき摩耗検知芯３２の本数は、水中軸受の予想寿命（年）を点検間隔（年）で割って得られる値以上であることが好ましい。例えば、図７（ａ）に示すように、回転軸６の全周に亘って複数の摩耗検知芯３２を配置してもよく、または図７（ｂ）に示すように回転軸６の延びる方向（鉛直方向）に沿って複数の摩耗検知芯３２を配置してもよい。
【００２３】
摩耗検知芯３２を構成する材料は、水中軸受の機能に影響を与えないよう、水中軸受の硬度と同程度、またはそれよりも低い硬度の材料を用いることが好ましく、水中軸受と同じ材料を用いて構成してもよい。また、ケーブル３５は、ステンレス鋼などの耐食性の優れた材料で構成されることが好ましい。例えば、使用されるケーブル３５の例として、ピアノ線やワイヤなどの鋼線が挙げられる。また、光ケーブルなどの樹脂製のケーブルを用いてもよい。
【００２４】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る摩耗検知芯の配置を示す断面図である。この実施形態では、水中軸受１５に隣接してダミー軸受４０が設けられており、このダミー軸受４０の内部に複数の摩耗検知芯３２が配置されている。ダミー軸受４０は、水中軸受１５の硬度と同等またはそれよりも低い硬度を有している。好ましくは、ダミー軸受４０は水中軸受と同じ材料から構成される。なお、その他の構成は第１の実施形態と同様である。本実施形態においても、摩耗検知芯３２の摩耗量から、水中軸受１５の摩耗量を求めることが可能である。
【００２５】
図９は、下側の水中軸受１２が羽根車１０よりも下方に配置された立軸ポンプを示す断面図である。この例においても、水中軸受１２の内部または水中軸受１２に隣接して複数の摩耗検知芯３２を設けることができる。図９に示す立軸ポンプは、水中軸受１２及び摩耗検知芯３２の位置が異なるのみで、他の構成は図２に示す立軸ポンプと同一である。
【００２６】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来の立軸ポンプを示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る立軸ポンプの全体構成を示す断面図である。
【図３】水中軸受を示す垂直断面図である。
【図４】水中軸受を示す水平断面図である。
【図５】摩耗した摩耗検知芯を示す拡大図である。
【図６】図６（ａ）は摩耗検知芯に摩耗の程度を示す目盛を設けた例を示す図であり、図６（ｂ）は摩耗検知芯にけがき線からなる模様を付けた例を示す図であり、図６（ｃ）は摩耗検知芯に色を付した例を示す図である。
【図７】図７（ａ）は回転軸の全周に亘って複数の摩耗検知芯を配置した例を示す水平断面図であり、図７（ｂ）は回転軸の延びる方向（鉛直方向）に沿って複数の摩耗検知芯を配置した例を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る摩耗検知芯の配置を示す断面図である。
【図９】水中軸受が羽根車よりも下方に配置された立軸ポンプを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      インペラケーシング
１ａ    吸込ベルマウス
１ｂ    ポンプボウル
２      ポンプケーシング
３      吊下管
４      吐出曲管
６      回転軸
７      支持部材
１０      羽根車
１０ａ    インペラハブ
１０ｂ    インペラ
１１      外軸受
１２，１５    水中軸受
１３      ボウルブッシュ
１４      ガイドベーン
１８      駆動源
１７      支持部材
１９      ハンドホール
２２      ポンプ据付床
２３      据付用ベース
２４      ポンプ挿通孔
３０      導管
３２      摩耗検知芯
３５      ケーブル
３６      貫通孔
４０      ダミー軸受
【図１】
2010014076.tif 000003
【図２】
2010014076.tif 000004
【図３】
2010014076.tif 000005
【図４】
2010014076.tif 000006
【図５】
2010014076.tif 000007
【図６】
2010014076.tif 000008
【図７】
2010014076.tif 000009
【図８】
2010014076.tif 000010
【図９】
2010014076.tif 000011