(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に設置した羽根車を回転駆動するシャフトの軸受を、羽根車上方でシャフトを囲むように設けた軸受ケーシングの下部に設置してなる構造の待機運転ポンプにおいて、
前記軸受ケーシングの上部に軸受ケーシング内にスラリーが浸入するのを抑制するスラリー流入抑制手段を設け、
このスラリー流入抑制手段は、シャフトの周囲を囲むように設けたスラリー流入抑制シールを上下から挟持し且つシャフトの外周面に多少の水が流通できる程度に接触させて設置することで前記シャフトと軸受ケーシングの間から水と共に軸受ケーシング内に浸入するスラリーの流入量を制限する構造であることを特徴とする待機運転ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、待機運転ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市では建築物が密集しており、路面舗装も普及しているので、大雨の際には雨水が地面に浸透することなく排水ポンプ機場に一挙に流入してくる。一方エンジンで駆動する排水ポンプ機場の排水ポンプはその始動開始から始動完了までに時間を要するので、排水ポンプ機場の吸込水位が上昇してから排水ポンプを始動していたのでは排水が間に合わない。このため排水ポンプ機場では降水と同時にポンプを大気中で空のまま始動してその後流入してくる水を待つ待機運転を行うように対処している。従ってポンプは始動してから排水ポンプ機場の吸水槽内に水が流入してきて実際の排水を始めるまでは大気中で空運転することとなる。
【０００３】
図４はこの種の従来の待機運転ポンプを示す概略断面図である。同図に示すようにこの待機運転ポンプは、吊下げケーシング８０の下部に吐出ケーシング８１と羽根車８７を収納した羽根車ケーシング８２と吸込ベルマウス８４とを取り付け、一方吊下げ管８０の上部に湾曲する吐出ケーシング８５を取り付け、これらケーシングの内部に設置したシャフト８６を吐出ケーシング８５の上部から突出して図示しない駆動手段に連結して構成されている。
【０００４】
ここで吐出ケーシング８１内にはガイドベーン８８が固定され、ガイドベーン８８の中央には軸受ケーシング８９が取り付けられている。軸受ケーシング８９下部のシャフト８６が突出する部分には、シャフト８６の軸受（下部軸受）９１が取り付けられている。この軸受９１は水潤滑の軸受であり、従って空運転の際はドライで摺動することとなって温度が上昇し、その後雨水が流入すると水潤滑で摺動する。なおシャフト８６の吐出ケーシング８５から外部に突出する部分には、内部の揚水が漏れ出ないようにするための軸封水部９５が設けられている。
【０００５】
そして前記軸受９１の材質としては、合成樹脂製のもの（例えばカーボン繊維を合成樹脂によってリング状に成形したもの等）が使用される。通常の水潤滑の軸受の場合はセラミックスが使用される場合が多いが、セラミックスの場合、水のない状態で空運転されると激しい加熱で割れてしまう恐れがある。このため待機運転ポンプの場合、空運転でも水潤滑運転でも耐えられる合成樹脂製のものを使用するのが好適である。
【０００６】
しかしながら合成樹脂製の軸受９１にも以下のような問題点があった。図５は前記軸受ケーシング８９の内部構造を示す要部拡大断面図である。同図においてポンプ駆動中は、軸受ケーシング８９の下部よりも上部のほうがヘッドが高いので、軸受ケーシング８９内においてはこの差圧によって、軸受ケーシング８９の上部とシャフト８６の間の隙間ａから矢印で示すように揚水中の水の一部が入り込んで軸受９１の部分から下方に向けて流れ出していく水の流れが生じる。軸受９１の部分を水が流れることは軸受の潤滑と冷却のため必要である。しかしながら揚水する水の中にスラリーが含まれていると、大量のスラリーが合成樹脂製の軸受９１を通過することとなるので摺動摩耗が生じてしまい、その耐久性が阻害されてしまうという問題点があった。つまり合成樹脂製の軸受９１は空運転には好都合であるが、スラリーの多い水による水潤滑には不都合である。
【０００７】
この不都合を防止するため、図６に示すように、軸受ケーシング８９の上部から軸封水部９５の位置までシャフト８６を包むように保護管９７を伸ばし、保護管９７の上部から水（清水）を供給して軸受９１の部分から吐出するようにし、これによって軸受９１の部分にスラリーのある揚水が浸入しないようにする方法も考えられる。
【０００８】
しかしながらこの方法の場合、水を供給する水道設備や配管接続作業などが必要となってしまい、その設置が煩雑であった。
【０００９】
【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、ドライ及び水潤滑の両方で使用できる軸受であっても、水道設備等を設けることなく、軸受を揚水中のスラリーによる摩耗から容易に保護することができる待機運転ポンプを提供することにある。
【００１０】
【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にかかる待機運転ポンプは、ケーシング内に設置した羽根車を回転駆動するシャフトの軸受を、羽根車上方でシャフトを囲むように設けた軸受ケーシングの下部に設置してなる構造の待機運転ポンプにおいて、前記軸受ケーシングの上部に軸受ケーシング内にスラリーが浸入するのを抑制するスラリー流入抑制手段を設け、このスラリー流入抑制手段は、シャフトの周囲を囲むように設けたスラリー流入抑制シールを上下から挟持し且つシャフトの外周面に多少の水が流通できる程度に接触させて設置することで前記シャフトと軸受ケーシングの間から水と共に軸受ケーシング内に浸入するスラリーの流入量を制限する構造であることを特徴とする。
【００１２】
【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は本発明の第一実施形態を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。同図に示すようにこのポンプは、吊下げ管１０の下に吐出ケーシング１５と羽根車２１を収納した羽根車ケーシング２０と吸込ベルマウス２５とを取り付け、一方吊下げ管１０の上に湾曲する吐出ケーシング３０を取り付け、これらケーシングの内部に立てて設置したシャフト１１の上部を、吐出ケーシング３０の湾曲した上部側面から外部に突出させ、図示しない上部のラジアル軸受とスラスト軸受とによって軸支した上で、図示しない減速機を介して図示しないディーゼル機関やガスタービン等からなる駆動手段に連結している。吐出ケーシング３０上部から外部にシャフト１１が突出する部分には、揚水が外部に漏れ出ないように軸封水部７０が設けられている。また７５はシャフト１１を中間部分で軸支する中間軸受である。中間軸受７５は必要に応じて一又は複数箇所に設けられる。
【００１３】
ここで羽根車２１の上部には、略筒状であって水の流れをスムーズにする形状に形成された軸受ケーシング４０がシャフト１１を覆うように取り付けられており、軸受ケーシング４０下部のシャフト１１を突出する部分にはシャフト１１をラジアル方向に軸支する軸受（水中軸受）４３が取り付けられている。軸受ケーシング４０自体はガイドベーン４５によって吐出ケーシング１５の内周面に固定されている。
【００１４】
図２は軸受ケーシング４０の内部構造を示す要部拡大断面図である。同図に示すように軸受ケーシング４０の下面のシャフト１１が貫通する部分には、筒状の軸受４３が設置されている。軸受４３はこの実施形態ではカーボン繊維を内蔵した状態でＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材を円筒状に成形して構成されているが、他の材質（例えば他の合成樹脂材やセラミックス等）・構造で構成しても良い。要はドライと水潤滑の両者の状態で使用できる水中軸受であればよい。
【００１５】
軸受４３が摺動するシャフト１１側の外周には水中軸受スリーブ５５が固定されており、また軸受４３は保護環５１とゴム製の弾性部材５３を介して軸受ケーシング４０側に固定されている。
【００１６】
一方軸受ケーシング４０上面のシャフト１１が貫通する部分には、スラリー流入抑制シール（スラリー流入抑制手段）６０が取り付けられている。このスラリー流入抑制シール６０は、軸受ケーシング４０とシャフト１１の間を完全に密封するような構造のシールではなく、多少の水が流通できる構造のシールである。
【００１７】
以上のように構成された待機運転ポンプの図示しない駆動手段を駆動することでシャフト１１を回転駆動すれば、羽根車２１によって吸水槽内の水が吸込ベルマウス２５から吸い込まれて吐出ケーシング３０に向けて揚水され、所定の場所に排水されていく。
【００１８】
このとき軸受ケーシング４０の上部のヘッドは下部のヘッドより高いので、揚水中の水の一部は、図２に点線で示すように、スラリー流入抑制シール６０の部分から軸受ケーシング４０内部に少しずつ浸入し、軸受４３の部分から外部に流出するが、図５に示す従来例の場合に比べて浸入する水及びスラリーの量はかなり少ないので、この水が軸受４３から外部に流出しても、軸受４３が摩耗されることはない（又は少ない）。
【００１９】
一方軸受ケーシング４０内を少量の水が流れることによって、軸受４３から発生する熱を容易に外部に放出できる。また軸受ケーシング４０内のエア溜まりも防止できる。
【００２０】
図３は本発明の参考例を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。この参考例において図１に示す実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。このポンプにおいて図１に示すポンプと相違する点は、スラリー流入抑制シール６０を取り付ける代りに、軸受ケーシング４０の上部の部分からシャフト１１を包むように筒状の揚水導入管６５を伸ばして前記軸封水部７０に至らしめた点である。従って揚水導入管６５の上端部は軸封水部７０によってシールされている。つまりシャフト１１をシールする軸封水部７０に揚水導入管６５のシールをも兼用させている。なおこの軸封水部７０も、完全密封するシールではなく、少しの水は通過する構造の軸封水部で構成されている。
【００２１】
以上のように構成された待機運転ポンプの図示しない駆動手段を駆動することでシャフト１１を回転駆動すれば、羽根車２１によって吸水槽内の水が吸込ベルマウス２５から吸い込まれて吐出ケーシング３０に揚水され、所定の場所に排水されていく。
【００２２】
このとき揚水中の水の水圧は大気圧よりも高いので、揚水の一部は軸受４３の部分から軸受ケーシング４０内に浸入し、さらに揚水導入管６５内にも浸入して軸封水部７０まで至り、結局これら軸受ケーシング４０と揚水導入管６５の内部全体が揚水で満たされる。
【００２３】
そして前述のように軸封水部７０のシールは完全密封するシールではないので、軸受ケーシング４０と揚水導入管６５内部を満たした水は少しずつ軸封水部７０から外部に漏れ、その分軸受４３の部分から新たな水が少しずつ入り込み、軸受４３の冷却と潤滑とエア溜まり防止とが図れる。但し第一実施形態と同様に軸受４３を通過する水の量は少ないので、水と共に浸入するスラリーによって軸受４３が摩耗することはない（又は少ない）。即ち軸受４３の摩耗量を低減できる。
【００２４】
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。
【００２５】
例えば上記実施形態では軸受ケーシング４０内に１つの軸受（ラジアル軸受）４３のみ設置したが、ポンプの構成によってはこの軸受ケーシング４０内に軸受４３の他に他の軸受（ラジアル軸受及び／又はスラスト軸受）を設置しても良い。それ以外にもポンプの形状・構造に種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、ドライ及び水潤滑の両方で使用できる軸受であっても、水道設備等を設けることなく、これを揚水中のスラリーによる摩耗から容易に保護することができる（摩耗量を低減できる）という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。
【図２】軸受ケーシング４０の内部構造を示す要部拡大断面図である。
【図３】  本発明の参考例を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。
【図４】従来の待機運転ポンプを示す概略断面図である。
【図５】軸受ケーシング８９の内部構造を示す要部拡大断面図である。
【図６】他の待機運転ポンプを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０  吊下げ管
１１  シャフト
１５  吐出ケーシング
２０  羽根車ケーシング
２１  羽根車
２５  吸込ベルマウス
３０  吐出ケーシング
４０  軸受ケーシング
４３  軸受
４５  ガイドベーン
５１  保護環
５３  弾性部材
５５  水中軸受スリーブ
６０  スラリー流入抑制シール（スラリー流入抑制手段）
６５  揚水導入管
７０  軸封水部
【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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【図６】
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