(57)【要約】【課題】水中軸受への戻り水の量を低減することで、立軸ポンプの揚水性能の低下を防止する。【解決手段】立軸ポンプ１０に用いる水中軸受４０Ａは、回転軸２０を回転可能に支持する軸受部４８と、軸受部４８に隣接して設けられ、回転軸２０が挿通されるブッシュ部５２とを備えている。回転軸２０とブッシュ部５２との間の隙間面積ａ２は、回転軸２０と軸受部４８との間の隙間面積ａ１よりも狭い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を回転可能に支持する筒状の軸受部と、
前記軸受部の軸線に沿って前記軸受部に隣接して設けられ、前記回転軸が挿通される筒状のブッシュ部とを備え、
前記回転軸と前記ブッシュ部との間の隙間面積は、前記回転軸と前記軸受部との間の隙間面積よりも狭い、立軸ポンプ用水中軸受。
【請求項２】
前記軸受部の内周には、前記軸受部の軸線に沿って延びる溝が、周方向に間隔をあけて複数設けられている、請求項１に記載の立軸ポンプ用水中軸受。
【請求項３】
前記回転軸の部分と前記ブッシュ部との隙間は、前記回転軸の部分と前記軸受部との隙間よりも広い、請求項１又は２に記載の立軸ポンプ用水中軸受。
【請求項４】
前記ブッシュ部は、ポンプケーシング内の排水方向における前記軸受部の下流側に配置される、請求項１から３のいずれか１項に記載の立軸ポンプ用水中軸受。
【請求項５】
前記軸受部と前記ブッシュ部とは一体構造である、請求項１から４のいずれか１項に記載の立軸ポンプ用水中軸受。
【請求項６】
別体で成形されている前記軸受部と前記ブッシュ部とを配置する筒状の外装体を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の立軸ポンプ用水中軸受。
【請求項７】
鉛直方向に延びるように配置されているポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの軸線に沿って配置されている回転軸と、
前記ポンプケーシング内に配置されている水中軸受とを備え、
前記水中軸受は、
前記回転軸を回転可能に支持する筒状の軸受部と、
前記軸受部の軸線に沿って前記軸受部に隣接して設けられ、前記回転軸が挿通される筒状のブッシュ部とを有し、
前記回転軸と前記ブッシュ部との間の隙間面積は、前記回転軸と前記軸受部との間の隙間面積よりも狭い、立軸ポンプ。
【請求項８】
前記回転軸の下端側に連結されているインペラと、
前記インペラの上側を覆うように前記ポンプケーシング内に固定されている軸受ケーシングとを備え、
前記水中軸受は前記軸受ケーシングに配置されている、請求項７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、立軸ポンプ用の水中軸受、及び立軸ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸込水槽内を鉛直方向に延びるように、ポンプケーシングが据付床に固定されている立軸ポンプが知られている。特許文献１の立軸ポンプには、ポンプケーシングの内部に軸受ケーシングが配置され、軸受ケーシングに回転軸を回転可能に支持する水中軸受が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２７４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の立軸ポンプでは、インペラを回転させて定常運転を行うと、軸受ケーシングの外周部を上向きに流れる揚水の一部が、軸受ケーシングの上端から軸受ケーシングの内部に流入して下向きに逆流する。この逆流する揚水である戻り水が多量になると損失が増えるため、立軸ポンプの揚水性能が低下する。
【０００５】
本発明は、水中軸受への戻り水の量を低減することで、立軸ポンプの揚水性能の低下を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、回転軸を回転可能に支持する筒状の軸受部と、前記軸受部の軸線に沿って前記軸受部に隣接して設けられ、前記回転軸が挿通される筒状のブッシュ部とを備え、前記回転軸と前記ブッシュ部との間の隙間面積は、前記回転軸と前記軸受部との間の隙間面積よりも狭い、立軸ポンプ用水中軸受を提供する。
【０００７】
この水中軸受によれば、回転軸と軸受部との間の隙間面積よりも、回転軸とブッシュ部との間の隙間面積が狭いため、ブッシュ部と回転軸の間での液体の流動を抑制できる。よって、この水中軸受を立軸ポンプに用いると、軸受部で回転軸を軸支しつつ、定常運転時にブッシュ部によって戻り水の量を低減できる。その結果、立軸ポンプの損失を抑制できるため、立軸ポンプの揚水性能の低下を防止できる。
【０００８】
前記軸受部の内周には、前記軸受部の軸線に沿って延びる溝が、周方向に間隔をあけて複数設けられてもよい。この態様によれば、軸受部と回転軸との間の摩擦抵抗を低減できる。
【０００９】
前記回転軸の部分と前記ブッシュ部との隙間は、前記回転軸の部分と前記軸受部との隙間よりも広い。この態様によれば、ブッシュ部によって液体の流動を抑制しつつ、軸受部によって回転軸を確実に軸支できる。
【００１０】
前記ブッシュ部は、ポンプケーシング内の排水方向における前記軸受部の下流側に配置されてもよい。この態様によれば、ポンプケーシング内での軸受部に向けた戻り水の流動を防止、又は戻り水の量を確実に低減できる。
【００１１】
前記軸受部と前記ブッシュ部とは一体構造である。又は、別体で成形されている前記軸受部と前記ブッシュ部とを配置する筒状の外装体を備えてもよい。この態様によれば、ポンプケーシングに別部品からなるブッシュを配置する場合と比較して、立軸ポンプの部品点数を削減できるとともに、立軸ポンプの構造を簡素化できる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、鉛直方向に延びるように配置されているポンプケーシングと、前記ポンプケーシングの軸線に沿って配置されている回転軸と、前記ポンプケーシング内に配置されている水中軸受とを備え、前記水中軸受は、前記回転軸を回転可能に支持する筒状の軸受部と、前記軸受部の軸線に沿って前記軸受部に隣接して設けられ、前記回転軸が挿通される筒状のブッシュ部とを有し、前記回転軸と前記ブッシュ部との間の隙間面積は、前記回転軸と前記軸受部との間の隙間面積よりも狭い、立軸ポンプを提供する。この立軸ポンプでは、前記回転軸の下端側に連結されているインペラと、前記インペラの上側を覆うように前記ポンプケーシング内に固定されている軸受ケーシングとを備え、前記水中軸受は前記軸受ケーシングに配置されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水中軸受が軸受部とブッシュ部とを備えるため、軸受部によって回転軸を確実に軸支しつつ、ブッシュ部によって回転軸に沿った液体の流動を確実に抑制できる。この水中軸受を立軸ポンプに用いると、ブッシュ部によってポンプケーシング内での軸受部に向けた戻り水の流動を防止、又は戻り水の量を低減できる。よって、立軸ポンプの損失を抑制できるため、立軸ポンプの揚水性能の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の立軸ポンプを示す断面図。
【図２】図１の立軸ポンプの一部拡大断面図。
【図３】図２の立軸ポンプの一部拡大断面図。
【図４Ａ】図３のＡ−Ａ線断面図。
【図４Ｂ】図３のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】立軸ポンプの変形例を示す断面図。
【図６】第２実施形態の水中軸受の断面図。
【図７】第３実施形態の水中軸受の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１及び図４Ｂは、第１実施形態に係る水中軸受４０Ａを用いた立軸ポンプ１０を示す。図１に示すように、立軸ポンプ１０は、ポンプ機場の据付床１に配置されており、ポンプケーシング１２、回転軸２０、及びインペラ２４を備えている。ポンプケーシング１２内には、回転軸２０を回転可能に支持する立軸ポンプ用の水中軸受４０Ａ，４０Ｂが固定されている。本実施形態では、水中軸受４０Ａに戻り水ＢＷの流動を抑制するためのブッシュ部５２を設けることで、立軸ポンプ１０における揚水性能の低下を防止する。
【００１７】
ポンプケーシング１２は、筒状の揚水管１３を備えている。揚水管１３は、据付床１を貫通して、吸込水槽２内を鉛直方向に延びるように配置されている。揚水管１３の下端には、径方向外向きに膨出したベーンケーシング１４が連結されている。ベーンケーシング１４の下端には、吸込口１６を備えるラッパ管１５が連結されている。揚水管１３の上端には、吐出エルボ１７を介して図示しない吐出管が連結されている。
【００１８】
回転軸２０は、揚水管１３の軸線に沿ってポンプケーシング１２内に配置されている。回転軸２０の上端は、吐出エルボ１７を貫通してポンプケーシング１２の外部に位置している。吐出エルボ１７の軸封部５７には、回転軸２０を回転可能に支持する軸受５８が配置されている。回転軸２０の下端は、ベーンケーシング１４内に位置している。インペラ２４は、ベーンケーシング１４内に位置するように、回転軸２０の下端に配置されている。このインペラ２４は、回転軸２０に対して相対的に回転不可能に連結されている。第１の水中軸受４０Ａは、インペラ２４の上側を覆う軸受ケーシング２７に配置されている。第２の水中軸受４０Ｂは、回転軸２０の概ね中央に位置する軸受ホルダ３４に配置されている。
【００１９】
図２を参照すると、軸受ケーシング２７は、ガイドベーン２８を介してベーンケーシング１４内に固定されている。軸受ケーシング２７は中空状で、インペラ２４のハブ２５の上端を覆う底壁２９を備えている。底壁２９には、回転軸２０に沿って円筒状に突出し、第１の水中軸受４０Ａが固定されるスリーブ３０が設けられている。軸受ケーシング２７の上端は、ブッシュ３２によって覆われている。回転軸２０のブッシュ３２と対応する部分には、ブッシュ３２と回転軸２０の干渉（かじりつき）を防止するためのスリーブ２１が配置されている。図１を参照すると、軸受ホルダ３４は円筒状で、ガイドベーン３５を介して揚水管１３内に固定されている。
【００２０】
この立軸ポンプ１０では、図示しない駆動手段（例えば電動モータ）が駆動されることで、回転軸２０を介してインペラ２４が回転される。この定常運転により、吸込水槽２内の液体は、下端の吸込口１６からポンプケーシング１２内に吸い込まれる。吸い込まれた液体である揚水は、ベーンケーシング１４と軸受ケーシング２７の間の流路部分３８、揚水管１３、及び吐出エルボ１７を経て、ポンプ機場の下流側へ排出される。
【００２１】
この定常運転時にポンプケーシング１２内の圧力は、吸込口１６から上方に至るに従って次第に高くなる。よって、軸受ケーシング２７の下側である位置Ｐ１の圧力は、軸受ケーシング２７の上側である位置Ｐ２の圧力よりも低い。この圧力差により、図２に示すように揚水の一部は、軸受ケーシング２７の上端から軸受ケーシング２７の内部に流入する。ここで、本実施形態では、軸受ケーシング２７の上端がブッシュ３２によって覆われているため、軸受ケーシング２７内への揚水の流入量は低減されている。しかし、ブッシュ３２では、軸受ケーシング２７内に揚水が流入することを完全に防ぐことはできない。
【００２２】
従来では、軸受ケーシング内に流入した揚水は、低圧力側である下向きに流れ、水中軸受と回転軸との間の隙間を通って、軸受ケーシング外に流出していた。この下向きに流れる揚水である戻り水ＢＷが多量になると、立軸ポンプの損失が増えるため、立軸ポンプの揚水性能が低下する。そこで、本実施形態では、絞りとして機能するブッシュ部５２を第１の水中軸受４０Ａに設けている。
【００２３】
（水中軸受の詳細）
図３から図４Ｂに示すように、水中軸受４０Ａは、潤滑水の通水が必要なすべり軸受である。この水中軸受４０Ａは、軸受ケーシング２７に固定するための外装体４２と、外装体４２の内部に固定されている摺動体４６とを備えている。
【００２４】
外装体４２は、金属製又は樹脂製で、スリーブ３０の内径と概ね同一寸法の外径とした円筒状である。外装体４２の一端には、径方向外向きに突出するフランジ部４３が設けられている。フランジ部４３の外径は、スリーブ３０の外径と概ね同一寸法である。フランジ部４３には、周方向に間隔をあけて貫通孔４４が複数設けられている。これら貫通孔４４にボルトを通し、このボルトをスリーブ３０に締め付けることで、水中軸受４０Ａが軸受ケーシング２７に固定される。
【００２５】
摺動体４６は、ゴム製又は樹脂製で、外装体４２の内径と概ね同一寸法の外径とした円筒状である。この摺動体４６は、円筒状のスリーブ２２を介して回転軸２０の外周部に位置する。なお、スリーブ２２は、回転軸２０の外周部に固定されている。摺動体４６の全長は、外装体４２の全長と概ね同一寸法で、スリーブ２２の全長よりも短い。摺動体４６は、一体構造の軸受部４８とブッシュ部５２とを備えている。
【００２６】
軸受部４８は、スリーブ２２を介して回転軸２０を回転可能に支持する。図４Ａに最も明瞭に示すように、軸受部４８の内周には、軸受部４８の軸線Ｌに沿って延びる切欠溝４９が、周方向に間隔をあけて複数設けられている。これら切欠溝４９は、軸受部４８を径方向外向きに切り欠いて形成されている。切欠溝４９は、揚水を潤滑水として通水するための通路を構成する。隣接する切欠溝４９，４９の間には、径方向内向きに突出する円弧状の凸条部５０が形成されている。この凸条部５０の頂部で回転軸２０を支持することで、軸受部４８と回転軸２０との間の摩擦抵抗を低減している。
【００２７】
ブッシュ部５２は、スリーブ２２との間を液体が流動することを抑制する。このブッシュ部５２は、スリーブ２２の外周面に対して、設定された一定の間隔をあけて位置する内周面５３を備えている。ブッシュ部５２は、軸受部４８の軸線Ｌに沿って、溝部５５を介して軸受部４８に隣接して設けられている。この溝部５５は、径方向外向きに窪む環状溝であり、軸受部４８とブッシュ部５２とを金型によって一体成形するために必要な空間を形成する。
【００２８】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、軸受部４８における径方向の最内端部は、凸条部５０の内側頂部である。また、ブッシュ部５２における径方向の最内端部は、内周面５３である。凸条部５０の内側頂部と、軸受部４８内に位置するスリーブ部分２２ａの外周面との、摺動体４６の径方向の間隔である隙間をＳ１とする。また、内周面５３と、ブッシュ部５２内に位置するスリーブ部分２２ｂの外周面との、摺動体４６の径方向の間隔である隙間をＳ２とする。そして、隙間Ｓ２は、隙間Ｓ１よりも広くなるように形成されている。本実施形態では、軸受部４８内に位置するスリーブ部分２２ａの外径は、ブッシュ部５２内に位置するスリーブ部分２２ｂの外径と同一寸法である。よって、凸条部５０の内側頂部は、内周面５３よりも内側に位置している。
【００２９】
一方、軸受部４８とスリーブ部分２２ａとの間の、摺動体４６の径方向における隙間の面積をａ１とする。また、ブッシュ部５２とスリーブ部分２２ｂとの間の、摺動体４６の径方向における隙間の面積をａ２とする。そして、隙間面積ａ２は、隙間面積ａ１よりも狭くなるように形成されている。隙間Ｓ１よりも隙間Ｓ２の方が広いのに、隙間面積ａ１よりも隙間面積ａ２が狭くなるのは、軸受部４８に切欠溝４９を形成しているためである。軸受部４８側の隙間面積ａ１は、潤滑のための水量を確保できる広さ（容積）に設定されている。ブッシュ部５２側の隙間面積ａ２は、軸受部４８側での潤滑のための通水量を確保でき、多量の戻り水ＢＷが生じない広さに設定されている。
【００３０】
ここで、隙間面積ａ２を多量の戻り水ＢＷが生じる広さにすると、前述のように立軸ポンプ１０の揚水性能が低下する。一方、隙間面積ａ２を狭くすると、戻り水ＢＷの発生を確実に防止することはできる。しかし、隙間面積ａ２を過度に狭くした場合、ブッシュ部５２とスリーブ部分２２ｂとが過度に干渉するため、摩耗による部品交換の頻度が多くなる。また、軸受部４８側で潤滑水としての揚水が流動しないため、摺動体４６及びスリーブ２２が過度に昇温する。即ち、隙間面積ａ２は、広すぎても狭すぎても好ましくない。よって、隙間面積ａ２は、軸受部４８側での揚水の流動を確保でき、多量の戻り水ＢＷが生じることのない大きさに設定されている。
【００３１】
この摺動体４６は、フランジ部４３側に軸受部４８が位置し、フランジ部４３と逆側にブッシュ部５２が位置するように、外装体４２内に固着される。そして、この水中軸受４０Ａの内部に回転軸２０を挿通配置すると、軸受部４８によって回転軸２０を確実に軸支できる。また、軸受部４８側の隙間面積ａ１よりもブッシュ部５２側の隙間面積ａ２が狭いため、ブッシュ部５２によって回転軸２０に沿った液体の流動を確実に抑制できる。
【００３２】
水中軸受４０Ａを立軸ポンプ１０に配置する際には、軸受ケーシング２７の下側から水中軸受４０Ａをスリーブ３０に差し込む。そして、スリーブ３０の下端にフランジ部４３を当接させ、ボルト止めすることで、水中軸受４０Ａを軸受ケーシング２７に固定する。これにより水中軸受４０Ａは、ポンプケーシング１２内の排水方向に対して、ブッシュ部５２が軸受部４８よりも下流側に位置するように固定される。
【００３３】
インペラ２４を回転させて定常運転を行うと、前述のように揚水の一部は、戻り水ＢＷとして軸受ケーシング２７内を下向きに流動しようとする。しかし、本実施形態では、水中軸受４０Ａのブッシュ部５２によって液体の流動を抑制できるため、軸受部４８側へ流れる戻り水ＢＷの流動を防止、又は戻り水の量を大幅に低減できる。よって、立軸ポンプ１０の損失を抑制できるため、立軸ポンプ１０の揚水性能の低下を防止できる。
【００３４】
また、水中軸受４０Ａでは、隙間面積ａ１が広い軸受部４８と隙間面積ａ２が狭いブッシュ部５２により、潤滑水の流れを停滞させることなく、軸受部４８からブッシュ部５２に向けて一方向に規制することができる。よって、水中軸受４０Ａの潤滑を円滑化できるため、水中軸受４０Ａを使用可能な期間（寿命）を長くすることができる。
【００３５】
また、水中軸受４０Ａによって戻り水ＢＷの量を抑制できるため、図５の変形例に示すように、軸受ケーシング２７の上部にブッシュ３２を配置することなく、立軸ポンプ１０を構成できる。この場合、回転軸２０のスリーブ２１も必要ないため、立軸ポンプ１０の部品点数を削減できるとともに、立軸ポンプ１０の構造を簡素化できる。
【００３６】
（第２実施形態）
図６は第２実施形態の水中軸受４０Ａを示す。この第２実施形態では、摺動体４６の軸受部４８とブッシュ部５２とを別体でそれぞれ成形し、外装体４２の内部に一体的に配置した点で、第１実施形態と相違する。この水中軸受４０Ａでは、軸受部４８とブッシュ部５２との間に溝部はない。このようにした第２実施形態では、第１実施形態と同様の作用及び効果を得ることができるうえ、溝部がないため水中軸受４０Ａの小型化を図ることができる。また、軸受部４８とブッシュ部５２とは別体であるため、同質の材料又は異質の材料で希望に応じて成形できる。
【００３７】
（第３実施形態）
図７は第３実施形態の水中軸受４０Ａを示す。この第３実施形態では、摺動体４６の軸受部４８とブッシュ部５２とを別体で成形し、更に外装体４２も別体からなる第１部材４２Ａと第２部材４２Ｂとで構成した点で、第２実施形態と相違する。第１部材４２Ａには軸受部４８が固定され、第２部材４２Ｂにはブッシュ部５２が固定されている。第１部材４２Ａの一端には、第１フランジ部４３Ａが形成され、第２部材４２Ｂの一端には、第２フランジ部４３Ｂが形成されている。第１部材４２Ａと第２部材４２Ｂとは、互いのフランジ部４３Ａ，４３Ｂを重ね合わせた状態で、軸受ケーシングに対して一体的に固定される。このようにした第３実施形態では、第２実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００３８】
なお、本発明の立軸ポンプ用の水中軸受４０Ａ、及び立軸ポンプ１０は、前記実施形態の構成に限定されず、種々の変更が可能である。
【００３９】
例えば、ブッシュ部５２の内周面５３は、スリーブ２２の外周面に対して、不定の間隔をあけて位置するようにしてもよい。また、スリーブ２２を含む回転軸２０の直径は、軸受部４８内に位置する部分と、ブッシュ部５２内に位置する部分とで、異なるようにしてもよい。また、ブッシュ部５２は、ポンプケーシング１２内の排水方向に対して、軸受部４８よりも上流側に配置してもよい。また、軸受ホルダ３４に配置する第２の水中軸受４０Ｂも、第１の水中軸受４０Ａと同様に、軸受部４８とブッシュ部５２とを備えるようにしてもよい。さらに、軸封部５７に配置する軸受５８も、軸受部４８とブッシュ部５２とを備えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…据付床
２…吸込水槽
１０…立軸ポンプ
１２…ポンプケーシング
１３…揚水管
１４…ベーンケーシング
１５…ラッパ管
１６…吸込口
１７…吐出エルボ
２０…回転軸
２１…スリーブ
２２…スリーブ
２２ａ…軸受部内に位置するスリーブ部分
２２ｂ…ブッシュ部内に位置するスリーブ部分
２４…インペラ
２５…ハブ
２７…軸受ケーシング
２８…ガイドベーン
２９…底壁
３０…スリーブ
３２…ブッシュ
３４…軸受ホルダ
３５…ガイドベーン
３８…流路部分
４０Ａ，４０Ｂ…水中軸受
４２…外装体
４２Ａ…第１部材
４２Ｂ…第２部材
４３，４３Ａ，４３Ｂ…フランジ部
４４…貫通孔
４６…摺動体
４８…軸受部
４９…切欠溝
５０…凸条部
５２…ブッシュ部
５３…内周面
５５…溝部
５７…軸封部
５８…軸受
【図１】
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【図２】
2018025136.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
2018025136.tif 000006
【図４Ｂ】
2018025136.tif 000007
【図５】
2018025136.tif 000008
【図６】
2018025136.tif 000009
【図７】
2018025136.tif 000010