(57)【要約】【課題】水中軸受及びポンプにおいて、スリーブと摺動部材との剥離を抑制して耐久性の向上を図る。【解決手段】円筒形状をなすスリーブ４１と、このスリーブ４１の内周面に接着される摺動部材４２と、スリーブ４１と摺動部材４２との軸心方向における端部同士を係止する係止部４３，４４とを設ける。【選択図】図２
2015161171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状をなすスリーブと、
前記スリーブの内面に接着される摺動部材と、
前記スリーブと前記摺動部材との軸心方向における端部同士を係止する係止部と、
を有することを特徴とする水中軸受。
【請求項２】
前記係止部は、前記スリーブの内面と前記摺動部材の外面のいずれか一方に形成された周方向に沿うあり溝と、前記スリーブの内面と前記摺動部材の外面のいずれか他方に形成されて前記あり溝に嵌合する突起部とを有することを特徴とする請求項１に記載の水中軸受。
【請求項３】
前記係止部は、前記スリーブ及び前記摺動部材の軸心方向の端部に複数設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中軸受。
【請求項４】
前記スリーブと前記摺動部材との境界部に防水膜が設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水中軸受。
【請求項５】
前記スリーブは、軸心方向における一端部に外周フランジ部が設けられ、前記外周フランジ部に複数の取付孔が形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の水中軸受。
【請求項６】
前記外周フランジ部に押上ボルト用ねじ孔が形成されることを特徴とする請求項５に記載の水中軸受。
【請求項７】
鉛直方向に沿って配置されて下端側に吸込口が設けられると共に側部に吐出口が設けられるケーシングと、
前記ケーシング内に鉛直方向に沿って配置される回転軸と、
前記回転軸の下端部に固定される羽根車と、
前記ケーシング内で前記回転軸を回転自在に支持する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の水中軸受と、
を有することを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸流ポンプや斜流ポンプなどのポンプに使用される水中軸受、並びにこの水中軸受が適用されるポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転軸が鉛直方向に沿って配設されるポンプは、吸込水槽内に向けて鉛直方向に延びる揚水管と、この揚水管の上部が水平方向に沿って屈曲するベンド管とを有している。そして、回転軸は、上部から揚水管内に挿通され、下部に羽根車が固定されている。従って、揚水管の下端開口を水中に流体に沈めた状態で、駆動モータにより回転軸を駆動回転すると、羽根車が回転することにより、揚水管内に流入した水は、流路内を上方に揚水されてベンド管を通って排出される。
【０００３】
このようなポンプにおいて、回転軸は、下部に羽根車が固定され、上部及び中間部で水中軸受により揚水管内に回転自在に支持されている。この水中軸受は、金属または合成樹脂製の外筒の内面に円筒形状をなすゴム製摺動部材が接着されて構成されている。そして、水中軸受は、外筒が軸受箱を介して揚水管に支持され、ゴム製摺動部材の内側に水を介して回転軸が回転自在に支持されている。なお、このような水中軸受としては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０３１１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した水中軸受は、外筒の内面にゴム製摺動部材が接着されて構成され、このゴム製摺動部材が水中で回転軸を回転自在に支持している。そのため、ゴム製摺動部材は、長期間の使用や外筒とゴム製摺動部材の間に水が侵入し、高速で回転する回転軸との摩擦抵抗が大きくなることで、外筒から剥離しやすくなる。外筒からゴム製摺動部材が剥離すると、水中軸受は、適正に回転軸を支持することが困難となり、ポンプ性能が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した課題を解決するものであり、スリーブと摺動部材との剥離を抑制して耐久性の向上を図る水中軸受及び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】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の水中軸受は、円筒形状をなすスリーブと、前記スリーブの内周面に接着される摺動部材と、前記スリーブと前記摺動部材との軸心方向における端部同士を係止する係止部と、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
従って、スリーブと摺動部材は、軸心方向における端部同士が係止部により係止されることで、摺動部材が内部に支持する回転軸と摺動してもスリーブに対して摺動部材が剥離しにくくなり、耐久性を向上することができる。
【０００９】
本発明の水中軸受では、前記係止部は、前記スリーブの内面と前記摺動部材の外面のいずれか一方に形成された周方向に沿うあり溝と、前記スリーブの内面と前記摺動部材の外面のいずれか他方に形成されて前記あり溝に嵌合する突起部とを有することを特徴としている。
【００１０】
従って、係止部をあり溝と突起部とにより構成することで、簡単な構成で容易にスリーブと摺動部材との剥離を抑制することができる。
【００１１】
本発明の水中軸受では、前記係止部は、前記スリーブ及び前記摺動部材の軸心方向の端部に複数設けられることを特徴としている。
【００１２】
従って、係止部をスリーブ及び摺動部材における端部に複数設けることで、スリーブと摺動部材との剥離強度を向上することができる。
【００１３】
本発明の水中軸受では、前記スリーブと前記摺動部材との境界部に防水膜が設けられることを特徴としている。
【００１４】
従って、防水膜によりスリーブと摺動部材との境界部からの浸水が防止され、スリーブと摺動部材との剥離を抑制することができる。
【００１５】
本発明の水中軸受では、前記スリーブは、軸心方向における一端部に外周フランジ部が設けられ、前記外周フランジ部に複数の取付孔が形成されることを特徴としている。
【００１６】
従って、例えば、スリーブが軸受箱に嵌合して支持されると、外周フランジ部が軸受箱の端面に密着し、ボルトが取付孔を貫通して軸受箱に螺合することで、スリーブを軸受箱に容易に装着することができる。
【００１７】
本発明の水中軸受では、前記外周フランジ部に押上ボルト用ねじ孔が形成されることを特徴としている。
【００１８】
従って、水中軸受を交換するとき、水中軸受のスリーブが軸受箱に嵌合した状態で、押上ボルトを押上ボルト用ねじ孔に螺合して先端を軸受箱に押し付けることで、軸受箱に対してスリーブを容易に抜き取ることができ、水中軸受の交換作業の作業性を向上することができる。
【００１９】
また、本発明のポンプは、鉛直方向に沿って配置されて下端側に吸込口が設けられると共に側部に吐出口が設けられるケーシングと、前記ケーシング内に鉛直方向に沿って配置される回転軸と、前記回転軸の下端部に固定される羽根車と、前記ケーシング内で前記回転軸を回転自在に支持する前記水中軸受と、を有することを特徴とするものである。
【００２０】
従って、回転軸を支持する軸受として水中軸受を適用することで、水中軸受を構成するスリーブと摺動部材との剥離を抑制して耐久性を向上することができ、ポンプの長寿命化を可能とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の水中軸受及びポンプによれば、水中軸受を構成するスリーブと摺動部材との軸心方向における端部同士を係止する係止部を設けるので、スリーブと摺動部材との剥離を抑制して耐久性を向上することができると共に、ポンプの長寿命化を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本実施形態の水中軸受が適用されたポンプを表す縦断面図である。
【図２】図２は、本実施形態の水中軸受を表す断面図である。
【図３】図３は、本実施形態の水中軸受を表す平面図である。
【図４】図４は、水中軸受のフランジ部を表す断面図である。
【図５】図５は、水中軸受の下部を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る水中軸受及びポンプの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００２４】
図１は本実施形態の水中軸受が適用されたポンプを表す縦断面図である。
【００２５】
本実施形態において、図１に示すように、立軸ポンプ１０は、吸込口１１と吐出口１２が設けられるケーシング１３と、ケーシング１３内に配置される回転軸１４と、回転軸１４の下部に固定される羽根車１５と、ケーシング１３内で回転軸１４を回転自在に支持する水中軸受１６，１７とを有している。
【００２６】
ケーシング１３は、円筒形状をなし、取付台２１に形成された取付孔２２に鉛直方向に沿って配置され、取付ブラケット２３，２４により吊下げ支持されている。そして、ケーシング１３は、下端側に吸込ベル２５が固定されることで、吸込口１１が形成されている。吸込ベル２５は、吸込側（下方）に向けて大径となるベルマウス形状をなしている。また、ケーシング１３は、上部にエルボ配管部２６が一体に形成されることで、側部に吐出口１２が形成されている。このエルボ配管部２６は、ケーシング１３により形成されたほぼ鉛直方向に沿う第１流路Ａからほぼ直角に湾曲する第２流路Ｂを形成するものである。そして、エルボ配管部２６は、ケーシング１３の側方に突出する端部が最終的にほぼ水平となり、図示しない排出管が連結されている。
【００２７】
ケーシング１３は、下端部の内周壁にディフューザ（静翼）２７が固定されている。このディフューザ２７は、内部ケーシング２８との間に第１流路Ａが形成される。また、ケーシング１３は、内部に回転軸１４が配置されており、この回転軸１４は、複数の水中軸受１６，１７により回転自在に支持されている。上部の水中軸受１６は、ケーシング１３に直接支持され、下部の水中軸受１７は、軸受箱１８によりケーシング１３に支持されている。回転軸１４は、下端部に羽根車１５が一体回転可能に固定されている。この羽根車１５は、第１流路Ａに配置される。また、回転軸１４は、上端部に軸継手２９を介して駆動装置（モータ及び減速機）３０が駆動連結されている。
【００２８】
従って、駆動装置３０を駆動すると、回転力が軸継手２９を介して回転軸１４に伝達され、この回転軸１４が回転する。すると、回転軸１４の下端部に固定された羽根車１５が回転し、ケーシング１３内の圧力、つまり、第１流路Ａの圧力が上昇することで、水が吸込口１１からケーシング１３内に吸い込まれる。そして、ケーシング１３内に吸い込まれた水は、第１流路Ａを鉛直方向における上方に流れ、ディフューザ２７により圧力が低下された後、エルボ配管部２６により案内されることで第２流路Ｂを水平方向に流れ、吐出口１２から排出管に吐出される。
【００２９】
ここで、上述した水中軸受１７について詳細に説明する。
【００３０】
図２は本実施形態の水中軸受を表す断面図、図３は本実施形態の水中軸受を表す平面図、図４は水中軸受のフランジ部を表す断面図、図５は水中軸受の下部を表す断面図である。
【００３１】
水中軸受１７は、図２及び図３に示すように、スリーブ４１と、摺動部材４２と、係止部４３，４４とを有している。スリーブ４１は、円筒形状をなし、円筒部５１と外周フランジ部５２とを有している。即ち、円筒部５１の軸心方向における一端部にリング形状をなす外周フランジ部５２が一体に形成されている。
【００３２】
摺動部材４２は、スリーブ４１の内周面に接着されている。この摺動部材４２は、ゴム製または合成樹脂製であって、スリーブ４１における円筒部５１の内周面にモールド成形により設けられている。この摺動部材４２は、内周面に軸心方向に沿った溝部５３が周方向に等間隔で複数形成されている。
【００３３】
そして、スリーブ４１と摺動部材４２とは、軸心方向における端部同士が係止部４３，４４により係止されている。この係止部４３，４４は、スリーブ４１における円筒部５１の内周面に形成された周方向に沿うあり溝６１，６２と、摺動部材４２の外周面に形成された周方向に沿う突起部６３，６４とを有している。即ち、円筒部５１の内周面にゴム材料または合成樹脂材料をモールド成形することで、摺動部材４２の突起部６３，６４が円筒部５１のあり溝６１，６２に係止することとなる。
【００３４】
係止部４３は、図４に示すように、円筒部５１における外周フランジ部５２側に複数（本実施形態では、２個）設けられている。即ち、円筒部５１は、軸心方向の一端部の内周面にあり溝６１が周方向に沿って形成され、このあり溝６１は、円筒部５１の軸心方向に所定間隔で２個形成されている。一方、摺動部材４２は、軸心方向の一端部の外周面に突起部６３が周方向に沿って形成され、この突起部６３は、摺動部材４２の軸心方向に所定間隔で２個形成されている。そして、各突起部６３が各あり溝６１に嵌合することで係止している。
【００３５】
また、係止部４４は、図５に示すように、円筒部５１における外周フランジ部５２と反対側に複数（本実施形態では、２個）設けられている。即ち、円筒部５１は、軸心方向の一端部の内周面にあり溝６２が周方向に沿って形成され、このあり溝６２は、円筒部５１の軸心方向に所定間隔で２個形成されている。一方、摺動部材４２は、軸心方向の他端部の外周面に突起部６４が周方向に沿って形成され、この突起部６４は、摺動部材４２の軸心方向に所定間隔で２個形成されている。そして、各突起部６４が各あり溝６２に嵌合することで係止している。
【００３６】
なお、この実施形態では、係止部４３，４４として、スリーブ４１の内周面にあり溝６１，６２を形成し、摺動部材４２の外周面に突起部６３，６４を形成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、摺動部材４２の外周面にあり溝６１，６２を形成し、スリーブ４１の内周面に突起部６３，６４を形成してもよい。また、あり溝６１，６２及び突起部６３，６４の形状や数も、この実施形態に限定されるものではなく、水中軸受１７の大きさや形状に応じて適宜設定すればよいものである。更に、スリーブ４１と摺動部材４２における軸心方向の各端部に係止部４３，４４を設けたが、軸心方向の中間部に別の係止部を設けてもよい。
【００３７】
水中軸受１７は、図４及び図５に示すように、スリーブ４１と摺動部材４２との境界部に防水膜５５，５６が設けられている。この防水膜５５，５６は、水中軸受１７の軸心方向における端部に境界線Ｂ１，Ｂ２が形成されることから、この境界線Ｂ１，Ｂ２を被覆するように防水材が塗布されて固化することで防水膜５５，５６が形成される。防水膜５５，５６は、境界線Ｂ１，Ｂ２が被覆されるように、スリーブ４１の内面及び摺動部材４２の端面まで延出される。なお。この防水膜５５，５６を構成する防水材としては、例えば、エポキシ樹脂、防汚塗料であるマリンスター３０Ｇ（商品名：登録商標）やバイオクリン（商品名：登録商標）などを使用する。
【００３８】
また、水中軸受１７は、図２及び図３に示すように、スリーブ４１の外周フランジ部５２に複数の取付孔７１が形成されている。この取付孔７１は、スリーブ４１の軸心方向に沿った貫通孔であり、スリーブ４１の周方向に沿って所定間隔（等間隔）で複数（本実施形態では、８個）形成されている。各取付孔７１は、取付ボルト７２の軸部７２ａが貫通する貫通部７１ａと、取付ボルト７２の頭部７２ｂが入り込む座ぐり部７１ｂとからなる。更に、水中軸受１７は、スリーブ４１の外周フランジ部５２に押上ボルト用ねじ孔７３が形成されている。この押上ボルト用ねじ孔７３は、スリーブ４１の軸心方向に沿った貫通孔であり、スリーブ４１の周方向に沿って所定間隔（等間隔）で複数（本実施形態では、２個）形成されている。
【００３９】
水中軸受１７は、スリーブ４１における円筒部５１が軸受箱１８の支持部１８ａ内に嵌合し、外周フランジ部５２が支持部１８ａの端面に接触する。そして、水中軸受１７は、複数の取付ボルト７２が外周フランジ部５２の各取付孔７１を貫通し、軸受箱１８の支持部１８ａに螺合することで、この軸受箱１８に接合される。
【００４０】
この水中軸受１７は、軸受箱１８から取外すことで交換することができる。このとき、まず、複数の取付ボルト７２を弛緩して取外すことで水中軸受１７と軸受箱１８との接合を解除する。次に、図４に示すように、複数の押上ボルト７４を外周フランジ部５２の各押上ボルト用ねじ孔７３に螺合していき、先端を軸受箱１８の支持部１８ａの端面に当接させる。そして、継続して各押上ボルト用ねじ孔７３を回転することで、軸受箱１８の支持部１８ａから水中軸受１７を抜き出すことができる。
【００４１】
そして、水中軸受１７は、摺動部材４２内に回転軸１４が配置され、水中でこの回転軸１４を回転自在に支持することができる。
【００４２】
なお、ここでは、水中軸受１７について説明したが、水中軸受１６も同様に、スリーブと摺動部材と係止部とを有している。また、立軸ポンプ１０にて、回転軸１４を水中軸受１６，１７により回転自在に支持したが、複数の水中軸受１７により支持してもよい。
【００４３】
このように本実施形態の水中軸受にあっては、円筒形状をなすスリーブ４１と、このスリーブ４１の内周面に接着される摺動部材４２と、スリーブ４１と摺動部材４２との軸心方向における端部同士を係止する係止部４３，４４とを設けている。
【００４４】
従って、スリーブ４１と摺動部材４２は、軸心方向における端部同士が係止部４３，４４により係止されることで、摺動部材４２が内部に支持する回転軸１４と摺動しても、スリーブ４１に対して摺動部材４２が剥離しにくくなり、摺動部材４２の劣化を防止して耐久性を向上することができる。
【００４５】
本実施形態の水中軸受では、係止部４３，４４として、スリーブ４１の内周面に形成された周方向に沿うあり溝６１，６２と、摺動部材４１，４２の外周面に形成されてあり溝６１，６２に嵌合する突起部６３，６４を設けている。従って、係止部４３，４４をあり溝６１，６２と突起部６３，６４とにより構成することで、簡単な構成で容易にスリーブ４１と摺動部材４２との剥離を抑制することができる。
【００４６】
本実施形態の水中軸受では、係止部４３，４４をスリーブ４１及び摺動部材４２の軸心方向の端部に複数設けている。従って、係止部４３，４４をスリーブ４１及び摺動部材４２における端部に複数設けることで、スリーブ４１と摺動部材４２との剥離強度を向上することができる。
【００４７】
本実施形態の水中軸受では、スリーブ４１と摺動部材４２との境界線Ｂ１，Ｂ２に防水膜５５，５６を設けている。従って、防水膜５５，５６によりスリーブ４１と摺動部材４２との境界線Ｂ１，Ｂ２からの浸水が防止され、スリーブ４１と摺動部材４２との剥離を抑制することができる。
【００４８】
本実施形態の水中軸受では、円筒部５１の軸心方向における一端部に外周フランジ部５２を設けることでスリーブ４１を構成し、外周フランジ部５２に複数の取付孔７１を形成している。従って、スリーブ４１の円筒部５１が軸受箱１８の支持部１８ａに嵌合して支持されると、外周フランジ部５２が支持部１８ａの端面に密着し、取付ボルト７２が各取付孔７１を貫通して支持部１８ａに螺合することで、スリーブ４１を軸受箱１８に容易に装着することができる。
【００４９】
本実施形態の水中軸受では、外周フランジ部５２に押上ボルト用ねじ孔７３を形成している。従って、軸受箱１８の水中軸受１７を交換するとき、スリーブ４１が軸受箱１８の支持部１８ａに嵌合した状態で、押上ボルト７４を押上ボルト用ねじ孔７３に螺合して先端を支持部１８ａに押し付けることで、軸受箱１８に対して水中軸受１７を容易に抜き取ることができ、水中軸受の交換作業の作業性を向上することができる。
【００５０】
また、本実施形態のポンプにあっては、鉛直方向に沿って配置されて下端側に吸込口１１が設けられると共に側部に吐出口１２が設けられるケーシング１３と、ケーシング１３内に鉛直方向に沿って配置される回転軸１４と、回転軸１４の下端部に固定される羽根車１５と、ケーシング１３内で回転軸１４を回転自在に支持する水中軸受１６，１７とを設けている。
【００５１】
従って、回転軸１４を支持する軸受として水中軸受１７を適用することで、水中軸受１７を構成するスリーブ４１と摺動部材４２との剥離を抑制して耐久性を向上することができ、立軸ポンプ１０の長寿命化を可能とすることができる。
【００５２】
なお、上述した実施形態では、本発明の水中軸受を立軸ポンプ１０に適用して説明したが、別のポンプに適用してもよく、また、回転軸を水中で支持する回転機械にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０  立軸ポンプ
１１  吸込口
１２  吐出口
１３  ケーシング
１４  回転軸
１５  羽根車
１６，１７  水中軸受
１８  軸受箱
２５  吸込ベル
２６  エルボ配管部
２７  ディフューザ
３０  駆動装置
４１  スリーブ
４２  摺動部材
４３，４４  係止部
５１  円筒部
５２  外周フランジ部
５５，５６  防水膜
６１，６２  あり溝
６３．６４  突起部
７１  取付孔
７３  押上ボルト用ねじ孔
Ａ  第１流路
Ｂ  第２流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015161171.tif 000005
【図４】
2015161171.tif 000006
【図５】
2015161171.tif 000007