(57)【要約】【課題】  金属製シェルと関係せずに剥離対応を行え、組付け作業が容易で、短時間で低コストで行える軸受を提供する。【解決手段】  内側に内周面４５を有するゴムまたは樹脂製の下部軸受部３７の端部に、上端面４９および下端面５１に開口した穴５３を備えている。下部軸受部３７の上端面４９および下端面５１に接する係合面５５を有する下部上金属円板３９および下部下金属円板４１を備え、係合面５５には、穴５３に嵌合する突起部５７が備えられている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に軸受面を有するゴムあるいは樹脂製の筒状部材の端部に、端面に開口した空洞部を備えていることを特徴とする軸受。
【請求項２】
前記空洞部は、その断面積が前記端面から軸線方向に進むにつれて減少するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載された軸受。
【請求項３】
前記筒状部材の前記端面に接する接触面を有する取付部材を備え、
該接触面には、前記空洞部に嵌合する突起部が備えられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された軸受。
【請求項４】
前記軸受面の表面が低摩擦材料で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載された軸受。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された軸受を用い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、軸受およびこれを用いたポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプの水中軸受では、軸受部がゴムあるいは樹脂で形成された緩衝機能に優れた軸受がよく用いられている。
これらの軸受は、例えば、特許文献１に示されるゴム軸受に代表されるように、筒状ゴム体が筒状をした金属製シェルの内側に嵌合され固定された構造とされている。
金属製シェルを所定の位置に取りつけ、筒状ゴム体の内側に軸を通して軸受を設置する。軸と軸受との間には一般に水が存在し、この水が潤滑材として機能するものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８５８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、筒状ゴム体は軸から接触圧力を受けて変形する（歪む）が、これは端部に集中する。また、例えば、ポンプの水中軸受では軸のふれまわりが頻発し、軸が筒状ゴム体の軸線方向両端部に接触することがある。
これらにより筒状ゴム体の端部が金属製シェルから剥離するという問題があった。
筒状ゴム体の剥離を防止するために、例えば、金属製シェルと筒状ゴム体との間に凹凸の嵌合構造を形成し、剥離圧力に対する抵抗力を増加させる試みがなされた。
しかし、これでは特殊形状をした金属製シェルを必ず用いなければならないので、筒状ゴム体の取りつけは設備のあるところで行う必要があり、コスト増加の要因となる。
また、軸受の重量が重くなるので、軸受の組付け作業が困難となるし、作業時間も多くかかる。さらに、例えば、海水仕様の場合、ステンレス等の耐腐食材料を用いる必要があり、コスト増加となる。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、金属製シェルと関係せずに剥離対応を行え、組付け作業が容易で、短時間で、低コストで行える軸受およびこれを用いた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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明にかかる軸受は、内側に軸受面を有するゴムまたは樹脂製の筒状部材の端部に、端面に開口した空洞部を備えていることを特徴とする。
【０００７】
このように、内側に軸受面を有するゴムまたは樹脂製の筒状部材の端部に、端面に開口した空洞部を備えているので、筒状部材の端部の肉部は軸線方向中央部分に比べて空洞の分横断面積が小さくなっている。すなわち、筒状部の端部の肉部は軸線方向中央部分に比べて体積が小さく、言い換えると、厚さが薄くなっている。
したがって、この空洞の分だけ筒状部材の端部を通る力線が少なくなるので、応力が小さくなる。筒状部材の端部での応力が小さくなると、筒状部材の端部への応力集中が緩和されるので、筒状部材の剥離を阻止することができる。
【０００８】
このように、ゴムまたは樹脂製の筒状部材自体で剥離対応が行えるので、例えば、金属製シェルを用いないで、筒状部材を軸受箱に直接に取付けることができる。
この場合には、軽量な筒状部材のみを取り扱うので、組付け作業が容易で、短時間に、かつ、低コストで行なうことができる。
また、軸受自体も安価に製造することができる。
【０００９】
また、上記発明では、前記空洞部は、その断面積が前記端面から軸線方向に進むにつれて減少するように形成されていることが好適である。
このようにすると、筒状部材の端部分の肉部は、横断面積すなわち厚さが端面に向かって徐々に減少するので、筒状部材の端部にかかる応力集中を一層緩和することができる。
【００１０】
また、本発明にかかる軸受は、前記筒状部材の前記端面に接する接触面を有する取付部材を備え、該接触面には、前記空洞部に嵌合する突起部が備えられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかる軸受によれば、筒状部材を設置場所、例えば、軸受箱に装着し、その端面の空洞に、突起部を挿入しつつ接触面を押圧して取付部材を軸受箱に固定することによって軸受を軸受箱に取付けることができる。
このように、固定された取付部材の突起部が空洞に挿入されているので、軸が筒状部材に当り筒状部材を移動させようとすると、空洞壁が突起部に当たり制動される。このため、筒状部材の移動が抑制されるので、筒状部材の剥離を一層効果的に防止することができる。
【００１２】
また、上記発明では、前記軸受面の表面が低摩擦材料で形成されていることが好適である。
このようにすると、たとえ、ドライスタートとなった場合であっても損傷されずに対応することができる。
なお、軸受面は、例えば、ゴムあるいは樹脂の表面に低摩擦材料をコーティングあるいはライニングして形成される。
低摩擦材料としては、例えば、四ふっ化エチレン樹脂（PTFE）、ニ硫化モリブデン、グラファイト等、あるいはこれらを含有した材料が用いられる。
【００１３】
本発明にかかるポンプは、請求項１から請求項４のいずれかに記載された軸受を用いることを特徴とする。
【００１４】
本発明にかかるポンプでは、組付け作業が容易で、短時間に、かつ、低コストで行なうことができる軸受を用いているので、軸受の設置作業あるいは交換作業が簡単にかつ短時間に行うことができる。
したがって、安価に製造できるし、メンテナンスも容易にできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内側に軸受面を有するゴムまたは樹脂製の筒状部材の端部に、端面に開口した空洞部を備えているので、筒状部材の剥離を阻止することができる。
このように、ゴムまたは樹脂製の筒状部材自体で剥離対応が行えるので、組付け作業が容易で、短時間に、かつ、低コストで行なうことができる。
また、軸受自体も安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
図１は、本実施形態にかかるゴム軸受を備えた立型ポンプ（ポンプ）１の概略構成を示す縦断面図である。
立型ポンプ１には、水の流路を形成するケーシング系と、水を揚水する回転体系と、が備えられている。
ケーシング系には、下から順に、吸込みベル３と、吸込みライナ５と、吐出しボウル７と、揚水管９と、吐出しエルボ１１とが連結されて備えられている。
【００１７】
吸込みベル３は、下端に水の吸込み口を形成する開口部および内側に凹湾曲した側面を備えた環状体であり、上端が吸込みライナ５に連結されている。
吸込みライナ５は、下端部が吸込みベル３の流路の延長部である略円筒状の流路を形成し、上部がドーナツ形状の流路を形成している。吸込みライナ５は、上方に向かうに伴い外径が拡大するように構成されている。
吐出しボウル７は、下部が吸込みライナ５の流路の延長部であるドーナツ形状の流路を形成し、上端部が略円筒状の流路を形成している。吐出しボウル７は、上方に向かうに伴い外径が略縮小するように構成されている。
【００１８】
揚水管９は、略円筒形状をしている。揚水管９の上端部の外周には、リフティングプレート１３が固定されている。
リフティングプレート１３は、地面等の土台に設置された台板１５に着脱可能に取り付けられ、立型ポンプ１を所定位置に設置する機能を奏する。
吐出しエルボ１１は、軸線が略四分の一円をなすように湾曲されており、流路を上下方向から略水平方向に変更する機能を奏する。
【００１９】
回転体系には、駆動手段１７と、主軸１９と、複数の羽根車２１とが備えられている。
駆動手段１７としては、例えば、電動モータ、ガスタービン等が適宜用いられる。駆動手段１７の出力軸は、上下方向に延在するようにするのが、スペースあるいは構造の簡素化等の面から見て好適である。
また、駆動手段１７は、通常減速機を介して主軸１９に動力を伝達するように構成されている。
【００２０】
主軸１９は、揚水管９の略軸線中心を通り、上下方向に吐出しエルボ１１の上方位置から吸込みライナ５の中間位置まで延在するように配置されている。
主軸１９は、吐出しエルボ１１の上部に設けられた上部軸受装置２３と、揚水管９の上部内側に設けられた中間軸受装置２５と、吐出しボウル７の内側外周に設けられた下部軸受装置２７とに回転可能に支持されている。
【００２１】
羽根車２１は、吸込みライナ５のドーナツ形状の流路に周方向に適宜間隔を空けて複数枚配置され、それぞれ主軸１９の下端部に固定して取付けられている。
複数の羽根車２１は、主軸１９の回転に伴い吸込みライナ５内で回転し、水を加圧して押上げる機能を奏する。
吐出しボウル７には、流路に沿って上下方向に延在するランナベーン２９が周方向に間隔を空けて複数固定して取付けられている。ランナベーン２９は、複数の羽根車２１が吐出した水を整流して上方へ案内する機能を奏する。
【００２２】
次に、中部軸受装置２５および下部軸受装置２７について説明する。中部軸受装置２５および下部軸受装置２７は略同等な構造をしているので、ここでは下部軸受装置２７について主として説明し、中部軸受装置２５については重複した説明を省略する。
図２は、図１のＸ−Ｘ視図である。図３は、図２のＹ−Ｙ視図である。
【００２３】
下部軸受装置２７には、下部軸受箱３１と、下部軸受３３と、が備えられている。
下部軸受箱３１は、略円筒形状をした環状部材である。軸線が上下方向になるように配置されている。
下部軸受箱３１は、吐出しボウル７の内側外周に固定されている複数、例えば４個の下部支持部材３５によって固定して取りつけられている。
【００２４】
下部軸受３３には、下部軸受部（筒状部材）３７と、下部上金属円板（取付部材）３９と、下部下金属円板（取付部材）４１が備えられている。
図４は、下部軸受部３７の全体構成を示す斜視図、図５は平面図である。図６は、下部上金属円板３９を示す斜視図、図７は、下部下金属円板４１を示す斜視図である。
下部軸受部３７は、二トリルゴム（ＮＢＲ）製で、略円筒状をしている。下部軸受部３７の材料としては、種々のゴムあるいはポリプロピレン、フェノール等の樹脂を用いることができる。
【００２５】
下部軸受部３７の外周面４３の径は、下部軸受箱３１の内径と略等しく形成されている。下部軸受部３７の内周面（軸受面）４５は、その径が主軸１９の外径よりも若干大きく形成されている。
内周面４５には、軸線方向に全長に亘る溝４７が、略等間隔に複数、例えば、８個設けられている。
溝４７は、立型ポンプ１の運転時に、主軸１９と下部軸受部３７の内周面４５との間に水を導入し、潤滑を行う機能を奏する。
下部軸受部３７の上端面（端面）４９および下端面（端面）５１には、軸線方向に延在する円筒形状の穴５３が、周方向に略等間隔に複数、例えば１６個掘設されている。
【００２６】
下部上金属円板３９および下部下金属円板４１は、金属、例えば、ステンレス製で、それぞれ平たいリング状をしている。
下部上金属円板３９および下部下金属円板４１の内径は、下部軸受部３７の内周面４５の径と略同じで、その外径は下部軸受部３７の外周面４３のそれよりも外側に延在するように構成されている。
この下部軸受部３７の外周面４３よりも外側に延在した部分において、下部上金属円板３９および下部下金属円板４１は下部軸受箱３１に、例えば、ボルト等の固定手段によって取付けられるように構成されている。
【００２７】
下部上金属円板３９および下部下金属円板４１の上端面４９および下端面５１に係合する係合面（接触面）５５には、穴５３に相当する位置に、円筒状をし、穴５３に挿入される複数、例えば１６個の突起部５７が形成されている。
突起部５７は、穴５３と同数形成されているが、これに限らず少なく形成されていてもよい。
下部上金属円板３９および下部下金属円板４１は、取扱いを容易とするために、２つに分割されている。
【００２８】
中部軸受装置２５には、中部軸受箱５９と、中部軸受６１と、が備えられている。
中部軸受箱５９および中部軸受６１は、下部軸受箱３１および下部軸受３３と寸法等が異なるだけで、略同等な構成をしているので、ここでは、重複した説明を省略する。
【００２９】
、
以上説明した構成を備える本実施形態にかかる立型ポンプ１の動作について説明する。
まず、立型ポンプ１の設置作業について説明する。地上で、吸込みベル３、吸込みライナ５、吐出しボウル７および揚水管９が連結され、下部流路が形成される。
次いで、下部軸受部３７の外周面４３に接着剤を挿入側に塗布（あるいは、軸線方向に適宜な間隔を空けて複数箇所に塗布）し、下部軸受箱３１に装着する。下部軸受部３７の移動に伴い接着剤は外周面４３と下部軸受箱３１との接触領域の略全面に亘り存在するようになる。
これにより、下部軸受部３７は下部軸受箱３１に仮に取付けられる。
【００３０】
次いで、下部軸受部３７の上端面４９および下端面５１に、その穴５３に突起部５７が嵌合するように下部上金属円板３９および下部下金属円板４１を装着する。
下部上金属円板３９および下部下金属円板４１を下部軸受箱３１に固定することによって、下部軸受部３７は下部軸受箱３１に強固に取付けられ、下部軸受装置２７が組み立てられる。
中部軸受装置２５も、下部軸受装置２７と同様に組み立てられる。
【００３１】
この状態で、主軸１９を中部軸受装置２５および下部軸受装置２７に挿入して先端部に羽根車２１を装着する。
その後、設置場所の台板１５にリフティングプレート１３を固定し、揚水管９を固定する。
次いで、吐出しエルボ１１を、主軸１１が上部軸受装置２３に挿入されるように装着し、揚水管９に固定する。
そして、別途設置した駆動手段１７の出力軸と主軸１９とを接続して立型ポンプ１の設置が終了する。
【００３２】
なお、設置場所に水のない状態が作れる場合には、揚水管９から吸込みベル３までを設置場所にて組み立てた（あるいは、例えば、大型で下部軸受装置２７等の組付け作業が設置状態で行える場合には、吐出しエルボ１１を組付けた）状態で、上記手順によって下部軸受装置２７を組み立てるようにしてもよい。
【００３３】
次に、立型ポンプ１の運転動作について説明する。
駆動手段１７が作動すると、主軸１９が回転し、羽根車２１が回転する。羽根車２１が回転すると、水を加圧して上方に押上げる。押上げられた水は、ランナベーン２９によって整流され、揚水管９および吐出しエルボ１１を介して汲み上げ（揚水）られる。
このように揚水されると、吸込みライナ５の水圧が低下するので、その低下を補うように水は吸込みベーン３の開口部から吸引される。
このようにして、立型ポンプ１は連続に水を汲み上げる（揚水）する。
【００３４】
このとき、下部軸受部３３および中部軸受部６１と主軸１９との間には、溝４７を通って水が供給され、特に、主軸１９の回転に伴い多く供給されるので、水が潤滑剤として機能して主軸１９を支えるとともに、下部軸受部３３および中部軸受部６１に過大な荷重が作用しないようにしている。
【００３５】
しかし、主軸１９は振りまわり運動をすることがあり、この場合、例えば、下部軸受装置２７の下部軸受部３７の上下端部に大きな力が作用する。
このような力を受ける下部軸受部３７の上下端部には、穴５３が備えられているので、下部軸受部３７の端部の肉部は軸線方向中央部分に比べて穴５３の分横断面積が小さくなっている。すなわち、下部軸受部３７の端部の肉部は軸線方向中央部分に比べて体積が小さく、言い換えると、厚さが薄くなっている。
【００３６】
したがって、この穴５３の分だけ下部軸受部３７の端部を通る力線が少なくなるので、応力が小さくなる。下部軸受部３７の端部での応力が小さくなると、下部軸受部３７の端部への応力集中が緩和されるので、下部軸受部３７の剥離を阻止することができる。
【００３７】
また、穴５３には、下部軸受箱３１に固定された下部上金属円板３９および下部下金属円板４１の突起部５７が挿入されているので、主軸１９が下部軸受部３７に当り下部軸受部３７を移動させようとすると、回転方向下流側の穴５３面が突起部５７に当たり制動される。このため、下部軸受部３７の移動が抑制されるので、下部軸受部３７の剥離を一層効果的に防止することができる。
【００３８】
このように、下部軸受部３７は、下部軸受箱３１に直接取付けられており、従来の対策で必須であった金属製シェルを用いないので、組付け作業が容易で、短時間に、かつ、低コストで行なうことができる。
また、中部軸受装置２５および下部軸受装置２７自体も安価に製造することができる。
【００３９】
しかし、このような下部軸受部３７も長い間使用すると、ついには剥離したり、磨耗したりする。この場合には、下部軸受部３７は交換されることになる。この交換作業について説明する。
まず、駆動手段１７の出力軸と主軸１９との接続を解除し、吐出しエルボ１１および羽根車２１を取り外す。
次いで、主軸１９を外す。
揚水管９から吸込みベル３までを地上に持ち出し、下部上金属円板３９および下部下金属円板４１を下部軸受箱３１から外す。
次いで、下部軸受箱３１に接着されている下部軸受部３７をこそげ取る。
そして、上述の設置作業と同様な手順で、下部軸受装置２７を取付け、立型ポンプ１を再度設置場所に設置する。
【００４０】
なお、設置場所に水のない状態が作れる場合には、揚水管９から吸込みベル３までを設置場所にて組み立てた（あるいは、例えば、大型で下部軸受装置２７等の組みつけ作業が設置状態で行える場合には、吐出しエルボ１１を組付けた）状態で、上記手順で下部軸受装置２７を交換するようにしてもよい。
【００４１】
なお、本実施形態では、下部軸受部３７の内周面４５はＮＢＲで構成されているが、例えば、図８に示されるように、ＮＢＲ製の内周面４５に四ふっ化エチレン樹脂（PTFE）をライニング６３するようにしてもよい。
このようにすると、たとえ、ドライスタートとなって内周面４５に課題な摩擦力が作用した場合であっても、低摩擦材料である四ふっ化エチレン樹脂がこの摩擦力を緩和するので、内周面４５、すなわち、下部軸受部３７が損傷することを防止することができる。
この場合、内周面４５に低摩擦材料をコーティングするようにしてもよい。
低摩擦材料としては、四ふっ化エチレン樹脂以外に、例えば、ニ硫化モリブデン、グラファイト等、あるいはこれらを含有した材料が用いられる。
【００４２】
また、本実施形態では、下部軸受部３７を下部軸受箱３１に直接取付けるようにしているが、例えば、図９に示されるように、下部軸受部３７をシェル６５に取付けるようにしてもよい。
シェル６５としては、例えば、ステンレス鋼等の金属製あるいは樹脂製とされるが、重量およびコストの観点から樹脂製とするのが好適である。
【００４３】
さらに、本実施形態では、下部軸受部３７の上下端部に円筒形状の穴５３を設けて応力集中を緩和するようにしているが、例えば、図１０に示されるように、端面から軸線方向に進むにつれて先細となる円錐台の穴５３としてもよい。
この場合、下部上金属円板３９および下部下金属円板４１に備える突起部５７も、円錐台形状とされる。
このようにすると、下部軸受部３７の端部分の肉部は、横断面積すなわち厚さが端面に向かって徐々に減少するので、下部軸受部３７の端部にかかる応力集中を一層緩和することができる。
【００４４】
また、例えば、図１１に示されるように、穴５３は、周方向に延在する溝６７としてもよい。突起部５７も周方向に延在する形状となる。
この場合、溝６７およびそれに嵌合する突起部５７は、一周に亘り設けると、下部軸受部３７が回転する恐れがあるので、少なくとも１箇所は存在しない部分を設けるのが好適である。
また、溝６７の幅を端面から軸線方向に進むにつれて先細となるように形成してもよい。
このようにすると、穴５３に比べて空洞の容積が大きく取れるので、応力集中の緩和が一層よく期待できる。
【００４５】
なお、以上説明した本実施形態における中部軸受装置２５および下部軸受装置２７は、これに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形を行ってもよい。
また、本実施形態では、本発明を立型ポンプ１に適用したとして説明しているが、これに限らず、種々の回転機械の軸受として採用できるのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態が適用される立型ポンプの全体概略構造を示す縦断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ視図である。
【図３】図２のＹ−Ｙ断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる下部軸受部の全体構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる下部軸受部の平面図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる下部上金属円板を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる下部下金属円板を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる下部軸受部の別の実施形態を示す平面図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる下部軸受装置の別の実施形態を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態にかかる下部軸受装置の別の実施形態を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかる下部軸受部の別の実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ポンプ
２５  中部軸受装置
２７  下部軸受装置
３３  下部軸受
３７  下部軸受部
３９  下部上金属円板
４１  下部下金属円板
４５  内周面
４９  上端面
５１  下端面
５３  穴
５５  係合面
５７  突起部
６１  中部軸受
６３  ライニング
６７  溝
【図１】
2008082346.tif 000003
【図２】
2008082346.tif 000004
【図３】
2008082346.tif 000005
【図４】
2008082346.tif 000006
【図５】
2008082346.tif 000007
【図６】
2008082346.tif 000008
【図７】
2008082346.tif 000009
【図８】
2008082346.tif 000010
【図９】
2008082346.tif 000011
【図１０】
2008082346.tif 000012
【図１１】
2008082346.tif 000013