JP2011021586A

JP2011021586A - スクリューポンプ

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Publication number: JP2011021586A
Application number: JP2009169903A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Kuji; 良政久慈; Yukihiro Kajita; 幸弘梶田
Original assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2029-07-21
Also published as: JP4975788B2

Abstract

【課題】環境を損なうことなく、スクリューの円滑な滑り動作を実現する。
【解決手段】傾斜流路１３を有する水路１０と、軸部１９の外周に連続した螺旋面状をなすように羽根２０を突設し、水路１０の低地側に貯留された水を傾斜流路１３を通して高地側に送出させるスクリュー１８と、スクリュー１８を回転させる駆動手段（電動モータ２２）と、軸部１９の挿入口２５をメカニカルシール２６により軸封した水中軸受２３と、水中軸受２３とスクリュー１８の軸部１９との間に潤滑油を供給する給油管３３と、水中軸受２３とスクリュー１８の軸部１９との間を通過した潤滑油を排出する排油管３４と、水中軸受２３から排出された潤滑油を回収する貯留タンク３５と、貯留タンク３５内の潤滑油を給油管３３から水中軸受２３内を通して排油管３４から排出するように潤滑油を循環供給する給油手段（給油ポンプ３７）とを備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリューポンプに関するものである。

スクリューポンプは、土地が低い場所に集中した雨水等の下水を土地が高い場所に汲み上げて排水するものである。このスクリューポンプの水路は、低地に設けた吸込水槽と、高地に設けた吐出水槽と、これらの間に所定角度で傾斜して設けた傾斜流路とを備えている。そして、スクリューポンプは、軸部の外周に連続する螺旋面状をなすように羽根を設けたスクリューが、前記水路の傾斜流路内に配設されている。このスクリューは、軸部の上側が軸受により回転可能に支持され、その更に上端に駆動モータが連結されている。また、スクリューは、軸部の下端が水中軸受によって回転可能に支持されている。

特許文献１には、水中軸受の内部に高粘性潤滑剤であるグリスを充填する構成としたスクリューポンプが記載されている。そして、このグリスは、給脂手段によって供給（補充）可能に構成され、水中軸受の軸挿入口に配設したオイルシールまで充満されている。その結果、水中軸受内への水の浸入を確実に防止し、スクリューの円滑な滑り動作を実現できる。

しかしながら、このスクリューポンプは、給脂手段によってグリスを過剰供給すると、水中軸受内に収容できない余剰グリスがオイルシールから水中軸受の外部に漏洩する。そして、このグリスは、水中軸受の周辺に堆積するだけでなく、排水に混入して排出されるため、環境を損なうという問題がある。

実開昭６２−２４０７３号公報

本発明は、環境を損なうことなく、スクリューの円滑な滑り動作を実現可能なスクリューポンプを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明のスクリューポンプは、傾斜流路を有する水路と、前記水路の傾斜流路に配設され、軸部の外周に連続した螺旋面状をなすように羽根を突設し、前記水路の低地側に貯留された水を前記傾斜流路を通して高地側に送出させるスクリューと、前記スクリューの軸部の上端に連結され、このスクリューを回転させる駆動手段と、前記スクリューの軸部の下端を回転可能に支持し、前記軸部の挿入口をメカニカルシールにより軸封した水中軸受と、前記水中軸受に一端を接続し、この水中軸受と前記スクリューの軸部との間に潤滑油を供給する給油管と、前記水中軸受に一端を接続し、この水中軸受と前記スクリューの軸部との間を通過した潤滑油を排出する排油管と、前記給油管および排油管の他端がそれぞれ接続され、前記水中軸受から排出された潤滑油を回収する貯留タンクと、前記貯留タンク内の潤滑油を前記給油管から水中軸受内を通して前記排油管から排出するように潤滑油を循環供給する給油手段と、を備える構成としている。

本発明のスクリューポンプは、水中軸受に対して給油手段によって潤滑油を給油管から供給し、その潤滑油を排油管から排出するため、スクリューの円滑な滑り動作を実現できる。また、水中軸受の挿入口はメカニカルシールを配設しているため、水中軸受の内部と外部とを区画して確実に軸封できる。その結果、潤滑油が水中軸受内から外部に漏洩することを防止できるため、環境を損なうことを防止できる。しかも、排油管から排出される潤滑油は、貯留タンクに回収して循環供給する構成としているため、稼働コストを低減できる。

このスクリューポンプでは、前記給油手段は、前記貯留タンクと給油管との間に介設され、前記貯留タンク内の潤滑油を吸引して前記給油管に吐出する給油ポンプを有することが好ましい。このようにすれば、潤滑油を所定圧力で確実に循環供給できる。

または、前記給油手段は、前記水中軸受の内周部または前記スクリューの軸部の外周部に螺旋状に延びるネジ部を設けたねじポンプを有することが好ましい。ここで、このネジ部とは、螺旋状溝からなるネジ溝および螺旋状突部からなるネジ山の両方を含む。このようにすれば、水中軸受内で潤滑油を確実に流動させることができるため、安定した滑り動作を実現できる。

また、前記給油手段は、前記給油手段は、加圧により給油管に潤滑油を圧送する加圧器を有することが好ましい。このようにすれば、水中軸受に対する潤滑油の供給効率を安定させることができる。

本発明のスクリューポンプでは、水中軸受に対して給油手段によって潤滑油を給油管から供給して排油管から排出するため、スクリューの円滑な滑り動作を実現できる。また、水中軸受の挿入口にはメカニカルシールを配設し、水中軸受を確実に軸封する構成としているため、潤滑油が水中軸受内に漏洩することを確実に防止できる。よって、潤滑油が排水に混入して環境を損なうことを防止できる。

本発明に係る第１実施形態のスクリューポンプを示す部分断面図である。第１実施形態のスクリューポンプの循環給油機構を示す要部拡大断面図である。第２実施形態のスクリューポンプの循環給油機構を示す要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るスクリューポンプを示す。このスクリューポンプは、低地から高地へ延びる水路１０を打設したポンプ場に設置され、図示しない下水道管から流入する雨水等の下水を、下流側の処理場等に排水するものである。このスクリューポンプは、水路１０に配設するスクリュー１８と、このスクリュー１８の水中軸受２３に接続する循環給油機構とからなる。

水路１０は、低地に打設した吸込水槽１１と、高地に打設した吐出水槽１２と、これらの間を連続するように所定角度で傾斜して打設した傾斜流路１３とを備えている。そのうち、吐出水槽１２と傾斜流路１３との間には、傾斜流路１３の上端から垂直方向下側に落ち込む段部１４が設けられている。これにより、吐出水槽１２内に汲み上げられた水が傾斜流路１３へ逆流することを抑制している。なお、吸込水槽１１および吐出水槽１２は、図１中奥行き方向の幅が広く形成され、各１個の吸込水槽１１および吐出水槽１２に対して、開渠状の傾斜流路１３が複数並設されている。本実施形態では、低地に位置する上流側から高地に位置する下流側へ向けて汲み上げる傾斜流路１３は、約３０の傾斜角度で形成されている。また、吐出水槽１２の上側、具体的には傾斜流路１３の上端部より更に上方には、壁により区画されたモータ室１５が設けられている。このモータ室１５の内部には、傾斜流路１３と平行な傾斜面を有する基台１６が設けられている。さらに、各傾斜流路１３の上端開口には、臭気の飛散防止、および、太陽の照射によるスクリュー１８の変形防止のために、カバー１７が開閉可能に配置されている。そして、本実施形態では、各傾斜流路１３，１３，…にそれぞれスクリューポンプが設けられている。

スクリュー１８は、傾斜流路１３，１３，…の傾斜に沿って延びる軸部１９を備えている。この軸部１９は円柱または円筒状をなし、上下両端に同一軸線上に延びる小径の被支持部１９ａ，１９ｂを備えている。この軸部１９は、上側の被支持部１９ａがモータ室１５内に位置されるとともに、下側の被支持部１９ｂが吸込水槽１１上に位置され、各被支持部１９ａ，１９ｂがそれぞれ回転可能に支持される。この軸部１９の外周には、連続する螺旋面状をなすように汲上羽根２０が突設されている。そして、この汲上羽根２０は、軸部１９と一体的に回転されることにより、略下半分の領域で吸込水路内の水を、傾斜流路１３の傾斜に逆らって下側から上側へ送水（汲み上げ）する。

スクリュー１８の軸部１９の上側被支持部１９ａは、モータ室１５の壁の挿通穴１５ａを貫通され、この挿通穴１５ａの内側で上部軸受２１により回転可能に支持されている。また、被支持部１９ａの上端は、スクリュー１８を回転させる駆動手段である電動モータ２２に連結されている。この電動モータ２２は、その出力軸がスクリュー１８の被支持部１９ａと平行に延びるように、モータ室１５内の基台１６に設置されている。

スクリュー１８の軸部１９の下側被支持部１９ｂは、吸込水槽１１に設置した水中軸受２３に回転可能に支持されている。この水中軸受２３は、吸込水槽１１内に貯留される排水中に水没する。この水中軸受２３は、図２に示すように、その軸芯がスクリュー１８の被支持部１９ｂの軸芯と一致する略円筒形状の軸受ケース２４を備えている。この軸受ケース２４は、上側端が被支持部１９ｂを挿入するための挿入口２５として開口され、反対側の下側端は閉塞端とされている。そして、挿入口２５には、被支持部１９ｂの外周面との間を水密に軸封するメカニカルシール２６が配設されている。また、軸受ケース２４には、挿入口２５と逆側の閉塞端に第１接続口２７が設けられるとともに、挿入口２５の近傍の外周部のメカニカルシール２６より下側の位置に第２接続口２８が設けられている。

この軸受ケース２４の内部には、熱可塑性合成樹脂からなる円筒状の滑り軸受部材２９が固定されている。この滑り軸受部材２９は、軸受ケース２４の第１接続口２７を設けた閉塞端からメカニカルシール２６にかけて延びている。また、滑り軸受部材２９には、第２接続口２８が位置する端部に、被支持部１９ｂの外径より大きい内径とした排油溜部３０が設けられている。この排油溜部３０は、第２接続口２８と対応する位置が径方向外向きに貫通した排出部３１とされている。排油溜部３０は、排出部３１および第２接続口２８を介して後述する排油管３４に連通している。なお、この水中軸受２３には、スクリュー１８の被支持部１９ｂの下端部が軸受ケース２４の閉塞端までは挿入することなく、滑り軸受部材２９のネジ溝部３８の端部が露出する位置までとなるように配設される。そして、この被支持部１９ｂの端部、軸受ケース２４の閉塞端および滑り軸受部材２９の内周部で囲まれた空間は給油溜部３２を構成する。この給油溜部３２は、第１接続口２７を介して後述する給油管３３に連通している。

循環給油機構は、スクリュー１８の回転により過剰な負荷が加わる被支持部１９ｂと水中軸受２３との間で円滑な滑り動作を実現するために、これらの間に潤滑油を供給するものである。この循環給油機構は、水中軸受２３に接続した給油管３３および排油管３４と、貯留タンク３５と、給油ポンプ３７とで構成されている。

給油管３３は、水中軸受２３の第１接続口２７に一端が接続され、給油ポンプ３７の吐出部に他端が接続されている。そして、給油ポンプ３７から吐出された潤滑油は、給油管３３を介して水中軸受２３内に注入され、滑り軸受部材２９とスクリュー１８の被支持部１９ｂとの間に供給される。この給油管３３は、モータ室１５から開渠状をなす傾斜流路１３内に配管されている。そして、本実施形態では、傾斜流路１３内の底隅部に給油管３３を配管し、傾斜流路１３の汲み上げ中の排水で給油管３３を通る潤滑油を冷却できるように構成している。

排油管３４は、水中軸受２３の第２接続口２８に一端が接続され、貯留タンク３５に他端が接続されている。そして、水中軸受２３内の滑り軸受部材２９とスクリュー１８の被支持部１９ｂとの間を通過した潤滑油を貯留タンク３５に排出するものである。この排油管３４は、給油管３３と同様に、モータ室１５から傾斜流路１３内の底隅部に配管されている。

貯留タンク３５は、水路１０の傾斜流路１３の上端部より更に上方に位置するようにモータ室１５内に配設されている。この貯留タンク３５は、内部に潤滑油を濾過するフィルタを備え、このフィルタの上流側に排油管３４が接続されている。また、この貯留タンク３５は、フィルタの下流側が接続管３６を介して給油ポンプ３７に接続され、これら接続管３６および給油ポンプ３７を介して給油管３３が接続されている。

給油ポンプ３７は、接続管３６を介して貯留タンク３５内に回収した潤滑油を吸引し、所定圧力に加圧して給油管３３へ循環供給する給油手段である。この給油ポンプ３７は、潤滑油を予め設定した流速で給油管３３から水中軸受２３内を通し、排油管３４から排出して貯留タンク３５へ戻すことができる。

この循環給油機構に適用する潤滑油は、流動性が良い生分解性のオイルを適用している。この生分解性オイルとしては、例えば合成エステル系生分解油、ポリエステル系植物系生分解油がある。なお、ここでいう生分解性とは、有機物の構成元素である炭素、水素が微生物によりそれぞれ二酸化炭素、水まで分解され、最終的に無機化される難易性の程度をいう。このようにすれば、軸受ケートと給油管３３および排油管３４の接続部分等から予期しない潤滑油の漏洩が発生した場合に、速やかに水路１０内の排水中に分解し、潤滑油の漏洩に起因する環境への影響を最小限に抑制できる。

このように構成したスクリューポンプは、電動モータ２２によりスクリュー１８を回転させ、水路１０の吸込水槽１１内の排水を傾斜流路１３から汲み上げて吐出水槽１２へ送水する。そして、この排水作動と並行して、貯留タンク３５内の潤滑油を給油ポンプ３７によって給油管３３を介して水中軸受２３に供給し、それによりスクリュー１８の被支持部１９ｂと水中軸受２３の滑り軸受部材２９との間を通過した余剰潤滑油を排油管３４を介して貯留タンク３５に排出する。つまり、潤滑油は、貯留タンク３５、接続管３６、給油ポンプ３７、給油管３３、水中軸受２３（給油溜部３２、滑り軸受部材２９と被支持部１９ｂの隙間、排油溜部３０および排出部３１）、そして排油管３４で構成された閉回路内を循環する。

そして、水中軸受２３内には、清浄な潤滑油が常に供給されるため、スクリュー１８の円滑な滑り動作を実現できる。また、潤滑油は閉回路内を循環し、給油溜部３２内の余剰潤滑油は、排油管３４から排出されるうえ、水中軸受２３の挿入口２５がメカニカルシール２６により軸封されているため、水中軸受２３内から水路１０内（外部）に漏洩することを防止できる。よって、潤滑油が排水に混入して環境を損なうことを防止できる。さらに、潤滑油は、給油ポンプ３７によって循環供給する構成としているため、稼働コストを低減できるうえ、供給効率の安定を図ることができる。

図３は第２実施形態のスクリューポンプの循環給油機構を示す。この第２実施形態では、電動ポンプの代わりにねじポンプ機構と加圧式の給油器３９とを採用することにより、電力を消費することなく潤滑油を循環供給する構成とした点で、第１実施形態と大きく相違している。

具体的には、第２実施形態の水中軸受２３には、滑り軸受部材２９の被支持部１９ｂが摺接する内周部に、螺旋状の溝からなるネジ溝部３８が設けられている。このネジ溝部３８は、給油溜部３２から排油溜部３０にかけて延びるように設けられている。このネジ溝部３８は、スクリュー１８の軸部１９が回転すると、潤滑油による被支持部１９ｂへの表面張力の作用が伴って、給油溜部３２内の潤滑油を排油溜部３０へ送るねじポンプ（給油手段）を構成する。

給油器３９は、加圧により給油管３３に潤滑油を圧送する加圧器である。この給油器３９は、貯留タンク３５と一緒にモータ室１５に配設され、傾斜流路１３の上端より上方に配置されている。この給油器３９は、一端開口の本体ケース４０と、この本体ケース４０の開口を閉塞する蓋体４１とを備えている。本体ケース４０には、開口と逆側に位置する底に給油管３３を接続する第１接続部４２が設けられている、また、本体ケース４０の外周部には、貯留タンク３５との接続管３６を接続する第２接続部４３が設けられている。そして、この本体ケース４０の内部には、一対の仕切板４４Ａ，４４Ｂが配設されるとともに、これらの間に付勢部材であるスプリング４５が配設されている。そして、蓋体４１の側に位置する仕切板４４Ｂには、ネジ軸４６が回動自在に連結されている。このネジ軸４６は、端部に操作部４７を備えている。また、ネジ軸４６は、蓋体４１に設けたネジ穴に螺合さられている。

この循環給油機構は、給油器３９の操作部４７の操作により仕切板４４Ｂを第１接続部４２の側へ押し込むことにより、スプリング４５の付勢力で仕切板４４Ａによって内部の潤滑油を加圧できる。そして、この加圧器および貯留タンク３５は、水路１０の傾斜流路１３の上端より更に上方に配設しているため、排水の水圧より高い圧力とすることができる。その結果、電動力を用いることなく、給油管３３、水中軸受２３、排油管３４および貯留タンク３５の順番で潤滑油を循環させることができる。しかも、本実施形態では、潤滑油を供給する水中軸受２３内に、ネジ溝部３８を設けることによりねじポンプ機能を搭載している。そのため、潤滑油の循環方向への流動を促進できる。その結果、潤滑油の安定した循環作用を得ることができる。よって、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができるうえ、更に稼働コストの低減を図ることができる。

なお、本発明のスクリューポンプは、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

例えば、第１実施形態で、第２実施形態のネジ溝部３８によるねじポンプを給油ポンプ３７に併用する構成を採用してもよい。また、第２実施形態のネジ溝部３８によるねじポンプと加圧式の給油器３９のうち一方のみを採用してもよい。但し、加圧式の給油器３９のみで構成した場合には、潤滑油を強制的に循環させることはできないが、メカニカルシール２６が損傷した場合等に外部からの浸水を防止できるため有効である。

さらに、第２実施形態のねじポンプは、滑り軸受部材２９にネジ溝部３８を設けることにより構成したが、スクリュー１８の被支持部１９ｂにネジ溝部３８を設けてもよい。また、ネジ溝部３８の代わりに、螺旋状突部であるネジ山部を設ける構成としてもよい。

１０…水路
１１…吸込水槽
１２…吐出水槽
１３…傾斜流路
１５…モータ室
１８…スクリュー
１９…軸部
１９ａ，１９ｂ…被支持部
２０…汲上羽根
２１…上部軸受
２２…電動モータ（駆動手段）
２３…水中軸受
２５…挿入口
２６…メカニカルシール
３３…給油管
３４…排油管
３５…貯留タンク
３７…給油ポンプ（給油手段）
３８…ネジ溝部（給油手段）
３９…給油器（給油手段）

Claims

傾斜流路を有する水路と、
前記水路の傾斜流路に配設され、軸部の外周に連続した螺旋面状をなすように羽根を突設し、前記水路の低地側に貯留された水を前記傾斜流路を通して高地側に送出させるスクリューと、
前記スクリューの軸部の上端に連結され、このスクリューを回転させる駆動手段と、
前記スクリューの軸部の下端を回転可能に支持し、前記軸部の挿入口をメカニカルシールにより軸封した水中軸受と、
前記水中軸受に一端を接続し、この水中軸受と前記スクリューの軸部との間に潤滑油を供給する給油管と、
前記水中軸受に一端を接続し、この水中軸受と前記スクリューの軸部との間を通過した潤滑油を排出する排油管と、
前記給油管および排油管の他端がそれぞれ接続され、前記水中軸受から排出された潤滑油を回収する貯留タンクと、
前記貯留タンク内の潤滑油を前記給油管から水中軸受内を通して前記排油管から排出するように潤滑油を循環供給する給油手段と、
を備えることを特徴とするスクリューポンプ。
前記給油手段は、前記貯留タンクと給油管との間に介設され、前記貯留タンク内の潤滑油を吸引して前記給油管に吐出する給油ポンプを有することを特徴とする請求項１に記載のスクリューポンプ。
前記給油手段は、前記水中軸受の内周部または前記スクリューの軸部の外周部に螺旋状に延びるネジ部を設けたねじポンプを有することを特徴とする請求項１に記載のスクリューポンプ。
前記給油手段は、加圧により給油管に潤滑油を圧送する加圧器を有することを特徴とする請求項１または請求項３に記載のスクリューポンプ。