JP2000257588A - 機場冠水に対応した排水ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、軸受装置を有する排水ポンプにおい
て、機場が冠水しても軸受摺動面の損傷を防止し、安定
して長時間の排水運転ができる排水ポンプを提供するこ
と。 【解決手段】このスリーブの外周位置に配置される軸受
ケース及びスリーブ間に周方向に沿って複数配設された
軸受摺動面に樹脂材を用いたセグメント状の軸受と、該
軸受の潤滑液を蓄える油槽とを備え、かつ、異物分離部
材を設けたことを特徴とする機場冠水に対応した排水ポ
ンプ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大型排水ポンプに
係わり、特に機場冠水時においても使用できる排水ポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】大型ポンプの場合、主軸を支承する軸受
装置は、ランナの上方部と変速機の下方部の二個所に配
置されている。変速機下方部に配置されたスラスト軸受
装置はガイド軸受部とスラスト軸受部を組み合わせて構
成されている。また、ランナの上方部に配置されたガイ
ド軸受装置はガイド軸受部のみで構成されている。これ
らの軸受装置では軸受摺動面にホワイトメタルを使用
し、かつ潤滑液に鉱油系のタービン油が使用されてい
る。タービン油は比重が０.８７で揚水液(比重１.０)よ
りも小さい。軸受装置でガイド軸受部のみで構成されて
いる場合の構造例としては機械図集（すべり軸受，日本
機械学会発行，昭和４４年１１月２０日初版）の４８，
４９ページに開示されている。

【０００３】また、同様にスラスト軸受装置でガイド軸
受部とスラスト軸受部を組み合わせた構成については前
記機械図集の４０，４１ページに開示されている。

【０００４】通常、この種の大型ポンプでは、軸受装置
内にある鉱油系のタービン油で軸受が潤滑されるため、
安定して長時間の排水運転ができる。

【０００５】しかしながら、その一方において、近年に
おける急速な都市化により、降雨量が多くなると排水機
場への雨水の流入が大量かつ急激なものとなると共に、
排水機場が冠水する恐れがある。万一排水機場が冠水し
ても、機場の使命として３日間は連続して排水運転がで
きることが要求されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような冠
水状態になると、前記軸受装置内にある鉱油系のタービ
ン油(比重０.８７）が流出し、雨水（揚水液）に置換さ
れる。その結果、軸受摺動面に使用しているホワイトメ
タルが異常摩耗し、排水運転が不可能になる。

【０００７】すなわち、上述のような軸受装置を有する
排水ポンプでは、軸受油槽内に雨水（揚水液）が流入す
ると、長時間の排水運転を行うことができないのであ
る。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、排水機場が冠水しても軸受摺動面の損傷を防止
し、安定して長時間の排水運転ができる排水ポンプを提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ポン
プ主軸と、該ポンプ主軸の下部に固定された羽根と、ポ
ンプ主軸を挿通すると共に、内部に水の流路を形成した
ポンプケーシングと、該ポンプケーシングよりも上方位
置に装着されたガイド軸受装置とスラスト軸受装置とを
有するポンプにおいて、前記ガイド軸受装置は、ポンプ
主軸にスリーブが固定され、このスリーブの外周位置に
配置される軸受ケースと、この軸受ケース及びスリーブ
間に周方向に沿って複数配設された軸受摺動面に樹脂材
を用いたセグメント状の軸受と、該軸受の潤滑液を蓄え
る油槽とを備え、前記スラスト軸受装置はポンプ主軸に
スラストブロックが固定され、このスラストブロックの
外周位置に配置される軸受ケースと、この軸受ケース及
びスラストブロック間に周方向に沿って複数配設された
軸受摺動面に樹脂材を用いたセグメント状の軸受と、ス
ラストブロック下面に取り付けたカラーと該カラーに対
向して配置された複数個の軸受摺動面に樹脂材を用いた
パッド型スラスト軸受と、これらの軸受の潤滑液を蓄え
る油槽とを備え、かつ、異物分離部材を設けたことを特
徴とする機場冠水に対応した排水ポンプ。

【００１０】本発明のガイド軸受装置，スラスト軸受装
置と異物分離部材を有する排水ポンプでは、ポンプ主軸
の外周部に設けた異物分離部材により、雨水に含まれる
土砂粒子の進入が防止され、清水に近い雨水が軸受装置
内に進入する。軸受摺動面に水潤滑特性に優れた樹脂材
を用いているため、安定した軸受性能が得られる。その
結果、冠水時も排水運転ができる。

【００１１】また、ポンプ主軸と、該ポンプ主軸の下部
に固定された羽根と、ポンプ主軸を挿通すると共に、内
部に水の流路を形成したポンプケーシングと、該ポンプ
ケーシングよりも上方位置に装着されたガイド軸受装置
とを有するポンプにおいて、前記ガイド軸受装置はポン
プ主軸にスリーブが固定され、このスリーブの外周位置
に配置される軸受ケースと、この軸受ケース及びスリー
ブ間に周方向に沿って複数配設された軸受摺動面に樹脂
材を用いたセグメント状の軸受と、該軸受の潤滑液を蓄
える油槽とを備え、かつ、異物分離部材を設けたことを
特徴とする機場冠水に対応した排水ポンプ。

【００１２】本発明のガイド軸受装置と異物分離部材を
有する排水ポンプでは、ポンプ主軸の外周部に設けた異
物分離部材により、雨水に含まれる土砂粒子の進入が防
止され、清水に近い雨水が軸受装置内に進入する。軸受
摺動面に水潤滑特性に優れた樹脂材を用いているため、
安定した軸受性能が得られる。その結果、冠水時も排水
運転ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜図
６により説明する。図１は本発明によるガイド軸受装置
３とスラスト軸受装置３ａと異物分離部材１９を有する
排水ポンプの第一の実施例を示す概略図、図２は本発明
によるランナの上方位置に配置されたガイド軸受装置３
を示す縦断面図、図３は本発明による変速機の下方位置
に配置されスラスト軸受装置３ａを示す縦断面図であ
る。

【００１４】図１に示す排水ポンプはポンプ主軸１とポ
ンプ主軸１の下部に固定されたランナ１６と、ポンプ主
軸１を挿通すると共に、内部に水の流路を形成したポン
プケーシング１７と、該ポンプケーシング１７よりも上
方位置に装着され、ポンプ主軸を回転自在に支承する本
発明のガイド軸受装置３及びスラスト軸受装置３ａと、
これらの軸受装置３，３ａの上部でポンプ主軸１を囲む
ように設けた異物分離部材１９とを有している。

【００１５】ガイド軸受装置３はランナ１６の上方位置
に配置されポンプ主軸１を支承するものである。このガ
イド軸受装置３は図２に示すように、ポンプ主軸１に固
定されたスリーブ２と、このスリーブ２の外周位置に配
置される軸受ケース４と、この軸受ケース４及びスリー
ブ２間に周方向に沿って複数配設された摺動部に樹脂材
６を用いたセグメント状の軸受５と、該軸受５の潤滑液
７を蓄える油槽１０とを有して構成されている。ここで
は軸受５の背面を調整ボルト８により支持した構造であ
るが、調整ボルト８がなく軸受５が直接軸受ケース４に
固定された構造でも良く、軸受構造を特に限定するもの
ではない。また、潤滑液は鉱油系のタービン油が入れて
いる。

【００１６】一方、スラスト軸受装置３ａは変速機１５
の下方位置に配置されポンプ主軸１を支承するものであ
る。図３に示すように、ポンプ主軸１にスラストブロッ
ク１１が固定され、このスラストブロック１１の外周位
置に配置される軸受ケース４ａと、この軸受ケース４ａ
及びスラストブロック１１間に周方向に沿って複数配設
された摺動部に樹脂材６を用いたセグメント状の軸受５
と、スラストブロック下面に取り付けたカラー１３と、
該カラー１３に対向して配置された複数個の摺動部に樹
脂材６ａを用いたパッド型スラスト軸受１２と、これら
の軸受の潤滑液７を蓄える油槽１０ａとを有して構成し
ている。パッド型スラスト軸受１２は軸受ケーシング９
ａに搭載されている。

【００１７】一方、異物分離部材１９は金属製の多孔質
材料で構成している。金属製の多孔質材料は厚さ方向に
連通した無数の開孔を有している。材質は耐食性に優れ
ているものが好ましいが、特に限定しない。また、気孔
率も特に限定しない。

【００１８】尚、軸受装置の外側に設けた覗き窓２０
は、アクリル等透明な部材で密閉されている。

【００１９】このような軸受装置３，３ａと、軸受装置
３，３ａの上部でポンプ主軸１を囲むように設けた異物
分離部材１９とを有する排水ポンプにおいて、排水機場
が冠水すると、ポンプケーシング上面１７ａに揚水液
（雨水）が矢印のように侵入し、水位が徐々に上昇して
くる。軸受装置３，３ａの上部でポンプ主軸１を囲むよ
うに設けた異物分離部材１９に揚水液（雨水）到達す
る。その後、揚水液に含まれる土砂等の異物の進入を防
止し、清水を異物分離部材の内側に進入させる。清水は
徐々に軸受装置３，３ａに進入していき、油槽内の潤滑
液７を押し出していく。潤滑液７が流出した後は清水に
置換され、清水潤滑状態となる。軸受摺動部は水潤滑特
性に優れた樹脂材を使用しているため軸受摺動面が損傷
することがなく安定した軸受性能が維持でき排水運転が
冠水時も連続して行える。

【００２０】また、ホワイトメタルよりも高硬度の樹脂
材は耐摩耗性に優れているため、ホワイトメタルよりも
高面圧化が可能で、軸受の小型化が図れる。その結果、
低コストの排水ポンプが提供できる。

【００２１】さらに、従来のホワイトメタルの場合、排
水ポンプを長期間停止するとスラスト軸受１２とカラー
１３とが密着状態になり起動できなくなるため、リフタ
ー装置（図示せず）を設けていたのでメンテナンスに手
間を要していたが、樹脂材を用いた場合は長期間停止状
態にしておいてもスラスト軸受１２とカラー１３とが密
着しないため容易に起動できる。そのため、リフター装
置が不要となりポンプの高信頼性化が図れる。

【００２２】一方、樹脂材６，６ａはホワイトメタルよ
りも耐熱性を有するため潤滑液（タービン油）の温度を
ホワイトメタルよりも高くして使用できるので、潤滑液
（タービン油）の冷却容量を小さくすることができる。
その結果、冷却器の小型化が可能となりポンプ設備の低
コスト化が期待できる。

【００２３】尚、摺動面に設置している樹脂材６，６ａ
は焼結層１８を介して接合により軸受（金属製）に固定
されている。

【００２４】図４は本発明によるガイド軸受装置３と異
物分離部材１９を有する排水ポンプの実施例を示す概略
図である。

【００２５】この実施例において、前記第１の実施例と
異なるのはガイド軸受装置のみとし、スラスト軸受装置
３ａを変速機１５側に設けた点にある。

【００２６】この実施例によれば、基本的には前述した
第１の実施例と同様の作用効果を得ることができる。

【００２７】図５は本発明によるガイド軸受装置３とス
ラスト軸受装置３ａと異物分離部材１９ａ有する排水ポ
ンプの第２の実施例を示す概略図である。

【００２８】この実施例において、前記第１の実施例と
異なるのは、前記異物分離部材19ａが前記ポンプ主軸の
外周部に配置した打ち抜き鋼板１９ｂと弾性を有する多
孔質体１９ｃとで構成した点にある。

【００２９】この実施例によれば、基本的には前述した
第１の実施例と同様の作用効果を得ることができる。

【００３０】図６は本発明によるガイド軸受装置３と異
物分離部材１９ａ有する排水ポンプの第２の実施例を示
す概略図である。

【００３１】この実施例において、前記第１の実施例と
異なるのは、前記異物分離部材19ａが、前記ポンプ主軸
の外周部に配置した鋼板２１と部分的に設置した金属多
孔質体１９とで構成したことを特徴とする機場冠水に対
応した排水ポンプ。

【００３２】この実施例によれば、基本的には前述した
第１の実施例と同様の作用効果を得ることができる。ま
た、金属多孔質体１９を部分的に設けているため、金属
多孔質体１９の交換が容易となり、交換の費用が少なく
てすむ。

【００３３】図７はスラスト型試験装置を使用し、軸受
材料の水潤滑特性を測定した結果を示したものである。
スラスト軸受のカラーに相当する部材は円板形状で、こ
れと対向する軸受摺動面には放射状の溝を設けている。
カラーの材質はＳ４５Ｃで表面焼き入れをしている。ま
た、カラーの内径は３０mm，外径は６５mmである。図６
に示すように、ホワイトメタルは軸受面圧０.５ＭＰａ
以下で摩擦係数が0.15に上昇し、著しく摩耗した。これ
に対し、ＰＥＥＫ系の樹脂材の摩擦係数は軸受面圧の増
大に伴い減少し２ＭＰａ以上では一定値の０.００５ で
推移し低い摩擦係数で６ＭＰａまで安定した摺動特性を
示すことが確認された。この結果から、ＰＥＥＫ系の樹
脂材は水潤滑環境下で安定した軸受性能が得られること
が判った。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の軸受装置と
異物分離部材とを有する排水ポンプでは、排水機場が冠
水しても、異物分離部材が揚水液に含まれる土砂等の異
物の進入を防止し、清水を軸受装置に供給し清水潤滑状
態となる。軸受摺動部は水潤滑特性に優れた樹脂材を使
用しているため軸受摺動面が損傷することがなく安定し
た軸受性能が維持でき排水運転が冠水時も連続して行え
る。

【００３５】また、ホワイトメタルよりも高硬度の樹脂
材は耐摩耗性に優れているため、ホワイトメタルよりも
高面圧化が可能で、軸受の小型化が図れる。その結果、
低コストの排水ポンプが提供できる。

【００３６】さらに、従来のホワイトメタルの場合、排
水ポンプを長期間停止するとスラスト軸受とカラーとが
密着状態になり起動できなくなるため、リフター装置を
設けていたのでメンテナンスに手間を要していたが、樹
脂材を用いた場合は長期間停止状態にしておいてもスラ
スト軸受とカラーとが密着しないため容易に起動でき
る。そのため、リフター装置が不要となりポンプの高信
頼性化が図れる。

【００３７】一方、樹脂材はホワイトメタルよりも耐熱
性を有するため潤滑液（油）の温度をホワイトメタルよ
りも高くして使用できるので、潤滑液（油）の冷却容量
を小さくすることができる。その結果、冷却器の小型化
が可能となりポンプ設備の低コスト化が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスラスト軸受装置，ラジアル軸受
装置と異物分離部材とを有する排水ポンプの概略図。

【図２】本発明によるランナの上方位置に配置されたラ
ジアル軸受装置を示す縦断面図。

【図３】本発明による変速機の下方位置に配置されたス
ラスト軸受装置を示す縦断面図。

【図４】本発明によるラジアル軸受装置と異物分離部材
とを有する排水ポンプを示す概略図。

【図５】本発明によるスラスト軸受装置，ラジアル軸受
装置と異物分離部材とを有する排水ポンプの第二の実施
例を示す概略図。

【図６】本発明の実施例である排水ポンプの縦断面図。

【図７】ホワイトメタルとＰＥＥＫ樹脂材との摩擦特性
を比較した図。

【符号の説明】

１…ポンプ主軸、２…スリーブ、３…ラジアル軸受装
置、３ａ…スラスト軸受装置、４，４ａ…軸受ケース、
５，５ａ…ガイド軸受、６，６ａ…樹脂材、７…潤滑
液、８…調整ボルト、９，９ａ…軸受ケーシング、１
０，１０ａ，１０ｂ…油槽、１１…スラストブロック、
１２…スラスト軸受、１３…カラー、１４…カバー、１
５…変速機、１６…ランナ、１７…ポンプケーシング、
１７ａ…ポンプケーシングの上面、１９，１９ａ…異物
分離部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｄ 29/70 Ｆ０４Ｄ 29/70 Ｇ (72)発明者 長沢 重信 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 Ｆターム(参考） 2D063 DC05 3H022 AA03 BA06 CA03 CA13 CA15 CA17 CA19 CA20 CA43 CA46 CA48 CA54 DA04 DA13

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ主軸と、該ポンプ主軸の下部に固定
   された羽根と、ポンプ主軸を挿通すると共に、内部に水
   の流路を形成したポンプケーシングと、該ポンプケーシ
   ングよりも上方位置に装着されたガイド軸受装置とを有
   するポンプにおいて、前記ガイド軸受装置はポンプ主軸
   にスリーブが固定され、このスリーブの外周位置に配置
   される軸受ケースと、この軸受ケース及びスリーブ間に
   周方向に沿って複数配設された軸受摺動面に樹脂材を用
   いたセグメント状の軸受と、該軸受の潤滑液を蓄える油
   槽とを備え、かつ、異物分離部材を設けたことを特徴と
   する機場冠水に対応した排水ポンプ。