(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の軸受ケーシング内に筒状の緩衝用粘弾性材を介して筒状の軸受シェルを設置し、さらに前記軸受シェルの内側にポンプ軸を回転自在に支持する筒状の軸受を固定してなる水中軸受構造において、
前記緩衝用粘弾性材を、外周側の軸受ケーシングと内周側の軸受シェルの両者の筒状面に加硫接着し、
さらに前記緩衝用粘弾性材の外周面と前記軸受ケーシングの内周面の両面、および前記緩衝用粘弾性材の内周面と軸受シェルの外周面の両面にそれぞれ、周方向に向かう凹と凸からなる嵌合部およびポンプ軸の軸方向に向かう凹と凸からなる嵌合部を設けて嵌合し、これによって軸方向への抜け止めと周方向への廻り止めを行なうことを特徴とする水中軸受構造。
【請求項２】
ポンプケーシング内にポンプ軸を設置し、ポンプ軸に取り付けた羽根車を回転駆動することでポンプケーシングの吸込側から吐出側に向かって送液するポンプ装置において、
前記ポンプ軸の軸受構造として請求項１記載の水中軸受構造を用いたことを特徴とするポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックスや超硬等の高硬度材の軸受をポンプの軸受に使用してなる水中軸受構造及びポンプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排水機場などに設置される縦軸ポンプのポンプ軸は、ポンプケーシング内において水中軸受によって軸支されている。図３はこの種の従来の水中軸受構造の要部概略断面図である。また図４はこの水中軸受構造の要部分解断面図である。図４に示すように従来の水中軸受構造は、略円筒状であって金属製の軸受ケーシング８３の内周面に円筒状の緩衝ゴム８７を加硫接着したものの中央に、円筒状の軸受９１を圧入・固定した軸受シェル８９を挿入し、図３に示すように軸受ケーシング８３の外周面側から挿入した回り止めピン９３を軸受ケーシング８３と緩衝ゴム８７を貫通して軸受シェル８９に設けた凹部９０に挿入し、さらに軸受９１の中央にポンプ軸９５を挿入し、軸受ケーシング８３をポンプケーシング内に設けた支持部材８１の中央にボルト８５によって固定して構成されている。なお軸受９１はセラミックスや超硬等の高硬度材で形成されている。また回り止めピン９３は放射状に複数箇所取り付けられていて軸受シェル８９の回り止めを行なっている。
【０００３】
しかしながら上記従来例において軸受ケーシング８３と緩衝ゴム８７とは加硫接着されているが、軸受シェル８９は緩衝ゴム８７の内側に圧入して取りつけられているだけなので、ポンプの羽根車に異物が絡み付いて設計荷重よりも大きな荷重がポンプ軸９５に加わったとき、軸受シェル８９が緩衝ゴムからずれてしまう可能性があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、例え設計荷重よりも大きな荷重がポンプ軸に加わっても、軸受シェルが緩衝ゴムからずれる恐れのない水中軸受構造及びポンプ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明は、筒状の軸受ケーシング内に筒状の緩衝用粘弾性材を介して筒状の軸受シェルを設置し、さらに前記軸受シェルの内側にポンプ軸を回転自在に支持する筒状の軸受を固定してなる水中軸受構造において、前記緩衝用粘弾性材を、外周側の軸受ケーシングと内周側の軸受シェルの両者の筒状面に加硫接着し、さらに前記緩衝用粘弾性材の外周面と前記軸受ケーシングの内周面の両面、および前記緩衝用粘弾性材の内周面と軸受シェルの外周面の両面にそれぞれ、周方向に向かう凹と凸からなる嵌合部およびポンプ軸の軸方向に向かう凹と凸からなる嵌合部を設けて嵌合し、これによって軸方向への抜け止めと周方向への廻り止めを行なうことを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、ポンプケーシング内にポンプ軸を設置し、ポンプ軸に取り付けた羽根車を回転駆動することでポンプケーシングの吸込側から吐出側に向かって送水するポンプ装置において、前記ポンプ軸の軸受構造として前記水中軸受構造を用いたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるポンプ軸受構造の要部概略断面図である。また図２はポンプ軸受構造の一部平面図（図１を上から見た図。但しポンプ軸５０と支持部材８１は省略）である。図１に示すようにこのポンプ軸受構造は、略円筒状の軸受ケーシング１３の中央に設けた貫通孔１７の内側に筒状の緩衝用ゴム（緩衝用粘弾性材）１９を介して筒状の軸受シェル２１を設置し、さらに軸受シェル２１の内側にポンプ軸５０を回転自在に支持する筒状の軸受２５を圧入固定して構成されている。以下各構成部品について説明する。
【００１０】
軸受ケーシング１３は金属製であり、その下端面に外方に広がるつば部１５を設けた形状に形成されている。また軸受ケーシング１３の内周面には周方向に向かってリング状で凹状の嵌合部１６ａ（図１参照）と、ポンプ軸５０の軸方向に直線状に向かう複数本の凹状の嵌合部１６ｂ（図２参照）とが設けられている。
【００１１】
軸受シェル２１は筒状であってその上端部に半径方向内側に向かって少し突出する係止片２２を設けて構成されている。またその外周面には周方向に向かってリング状で凹状の嵌合部２３ａ（図１参照）と、ポンプ軸５０の軸方向に直線状に向かう複数本の凹状の嵌合部２３ｂ（図２参照）とが設けられている。
【００１２】
軸受２５は筒状であってその材質はセラミックスや超硬などの高硬度材によって構成されている。
【００１３】
そしてこのポンプ軸受構造の組み立ては、軸受ケーシング１３の貫通孔１７内に軸受２５を圧入固定した軸受シェル２１を挿入してその中央に設置して図示しない固定治具（金型）で固定しておき、軸受ケーシング１３と軸受シェル２１の間に形成される筒状の隙間（キャビティー）内に加硫した緩衝用粘弾性材を圧入して緩衝用ゴム１９を成形すると同時に緩衝用ゴム１９を外周側の軸受ケーシング１３と内周側の軸受シェル２１の両者に加硫接着する。
【００１４】
このとき軸受ケーシング１３に設けた嵌合部１６ａ，１６ｂと軸受シェル２１に設けた嵌合部２３ａ，２３ｂに緩衝用粘弾性材が充填されることでそれぞれ凸状でリング状又は直線状の嵌合部２７ａ，２７ｂ，２９ａ，２９ｂが緩衝用ゴム１９の内外周面に形成される。なお緩衝用ゴム１９内に軸方向に多数設けた直線状の貫通孔２０は、緩衝用ゴム１９のバネ定数を所定の値に調整するためのものである。
【００１５】
そして以上のようにして組み立てたポンプ軸受機構の軸受２５内にポンプ軸５０を挿入し、一方軸受ケーシング１３を図示しないポンプケーシング内に設けた支持部材８１の中央に挿入してつば部１５の部分をボルト８５によって支持部材８１に固定する。
【００１６】
本発明は緩衝用ゴム１９を、外周側の軸受ケーシング１３と内周側の軸受シェル２１の両者に加硫接着したので、緩衝用ゴム１９の軸受ケーシング１３と軸受シェル２１の両者への結合力が強くなり、これによって一体化されている軸受２５及び軸受シェル２１の離脱や周方向への回転が生じなくなる。
【００１７】
さらに本発明においては緩衝用ゴム１９と軸受ケーシング１３の間、及び緩衝用ゴム１９と軸受シェル２１の間に、それぞれ周方向と軸方向に向けて両者が噛み合う凹凸状の嵌合部１６ａ，１６ｂ，２７ａ，２７ｂと嵌合部２３ａ，２３ｂ，２９ａ，２９ｂとを設けたので、さらに緩衝用ゴム１９の軸受ケーシング１３と軸受シェル２１の両者への結合力が強くなる。
【００１８】
図５は上記ポンプ軸受構造を適用するポンプ装置の一例を示す概略断面図である。同図に示すポンプ装置は縦軸斜流ポンプ装置であり、ポンプケーシング１００内の下部に羽根車１０１を設置し、ポンプケーシング１００の上方に設置した原動機（駆動手段）１０３の出力を減速機１０５を介してポンプ軸５０及びこれに固定した羽根車１０１を回転駆動することでポンプケーシング１００の吸込側（吸込ベルマウス１０９側）から液体を吸い込んで吐出側（吐出エルボ１１１側）から吐き出す構造に構成されている。
【００１９】
そしてこのポンプ装置においては、吐出ボウル１１３内のポンプ軸５０の部分を前記ポンプ軸受構造によって軸支している。即ち吐出ボウル１１３の内部から内側に向けて突出する支持部材８１の先端に図１に示す構造のポンプ軸受構造Ａを取り付けることでポンプ軸５０を軸支している。なお本発明にかかるポンプ軸受構造を適用するポンプ装置が上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００２０】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば上記実施形態では緩衝用粘弾性材としてゴム材を用いたが、他の各種材質のものを用いても良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば以下のような優れた効果を有する。
▲１▼緩衝用粘弾性材を、外周側の軸受ケーシング及び内周側の軸受シェルの両者に加硫接着したので、緩衝用粘弾性材の軸受ケーシングと軸受シェルの両者への結合力が強くなり、例え設計荷重よりも大きな荷重がポンプ軸に加わっても軸受シェルが緩衝ゴムからずれる恐れがなくなる。
【００２２】
(2)緩衝用粘弾性材の外周面と軸受ケーシングの内周面、及び緩衝用粘弾性材の内周面と軸受シェルの外周面に、両者が嵌合する嵌合部を設けたので、軸方向や周方向への抜け止めや廻り止めをさらに確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるポンプ軸受構造の要部概略断面図である。
【図２】ポンプ軸受構造の一部平面図である。
【図３】従来の水中軸受構造の要部概略断面図である。
【図４】従来の水中軸受構造の要部分解断面図である。
【図５】本発明にかかるポンプ軸受構造を適用するポンプ装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１３  軸受ケーシング
１５  つば部
１６ａ，１６ｂ，２３ａ，２３ｂ  嵌合部
１７  貫通孔
１９  緩衝用ゴム（緩衝用粘弾性材）
２１  軸受シェル
２５  軸受
２７ａ，２７ｂ，２９ａ，２９ｂ  嵌合部
５０  ポンプ軸
８１  支持部材
８５  ボルト
１００  ポンプケーシング
１０１  羽根車
１０３  原動機（駆動手段）
１０５  減速機
１０９  吸込ベルマウス
１１１  吐出エルボ
１１３  吐出ボウル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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