JP2012207640A - 軸受冷却装置及び立軸ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受装置の冷却能力を上げる。
【解決手段】上部に配置した駆動装置から下部に配置した作動部に動力伝達する回転立軸５を駆動装置と作動部との間で回転自在に支持する軸受装置９に対し、冷却するための軸受冷却装置であって、作動部側から軸受装置９への空気流を発生させる第１ファン１２を、軸受装置９の作動部側に回転立軸５と一体回転するように取り付けてある。
【選択図】図２

Description

本発明は、上部に配置した駆動装置から下部に配置した作動部に動力伝達する回転立軸を前記駆動装置と前記作動部との間で回転自在に支持する軸受装置に対し、冷却するための軸受冷却装置に関する。

従来、前記軸受装置を冷却するのに、前記駆動装置側から軸受装置への空気流を発生させるファンを、前記軸受装置の上側で、且つ、回転立軸の周部に、前記回転立軸と一体回転するように取り付けてあるだけであった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２９３９７７号公報

上述した従来の構造では、ファンによる空気流は、上側に配置した駆動装置からの放熱による加熱された空気が軸受装置に供給され、軸受冷却装置の冷却能力が劣る虞があった。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、軸受冷却装置の冷却能力を上げるところにある。

本発明の第１の特徴構成は上部に配置した駆動装置から下部に配置した作動部に動力伝達する回転立軸を前記駆動装置と前記作動部との間で回転自在に支持する軸受装置に対し、冷却するための軸受冷却装置であって、前記作動部側から前記軸受装置への空気流を発生させる第１ファンを、前記軸受装置の前記作動部側に前記回転立軸と一体回転するように取り付けてあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、軸受装置の下側（作動部側）で回転立軸に取り付けた第１ファンが、回転立軸と共に回転することにより、軸受装置に対して下側から上側に空気が流れて軸受装置を冷却する。その際に、冷却風は駆動装置の放熱により加熱されていない軸受装置の下方に配置された作動部側から供給されるために、従来のように駆動装置の放熱により加熱された駆動装置側から冷却風を供給されるよりも低温の空気が供給され、軸受装置に対する冷却効果が向上する。
尚、駆動装置の放熱により加熱された空気は、通常、周囲の空気より高い温度になるために、位置が下になる軸受装置下側にくることはない。

本発明の第２の特徴構成は、前記第１ファンは、径方向に延伸する複数の送風羽根と、その送風羽根の前記軸受装置側に前記送風羽根と一体に形成されるフランジとから構成され、前記フランジに通気可能な切欠き孔が設けられているところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、遠心ファンに設けた複数の送風羽根は、その上側(軸受装置側)に設けたフランジにより夫々が補強される。また、フランジを設けることにより、第１ファンの回転に伴って、その上側に存在する軸受箱と第１ファンとの間の空間が高圧になり、軸受箱内の空間に空気が侵入して軸受箱内の潤滑油の蒸気を外部に排出し、潤滑油が減少する虞があるのを、フランジに設けた切欠き孔によりフランジ表裏の間で空気が流れ、第１ファンにおけるフランジの表裏両面側の圧力を略均等にして、軸受箱内の潤滑油の減少を抑え、そのために、軸受箱内の軸受のスムーズな回転を維持し易くなった。

本発明の第３の特徴構成は、前記軸受装置は、軸受とその軸受を囲繞する軸受箱から構成され、前記軸受箱の前記作動部側に設けられた冷却フィンと、その冷却フィンを覆うフィンカバーを有し、前記フィンカバーによって前記第１ファンから発生する空気流を前記冷却フィンに案内する冷風流路を形成してあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、軸受箱の前記作動部側に冷却フィンを設けることにより、軸受箱の冷却効率は向上し、しかもフィンカバーを設けることにより、そのフィンカバーにより第１ファンから発生する空気流が冷却フィンに案内され、冷却フィンは効率よく冷却される。
従って、より一層冷却効率が向上する。

本発明の第４の特徴構成は、前記駆動装置側から前記軸受装置への空気流を発生させる第２ファンを、前記軸受装置の前記駆動装置側に前記回転立軸と一体に回転するように取り付けてあるところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、軸受装置が、第１ファンによる下側からの空気流により冷却されるばかりか、軸受装置の上側に設けた第２ファンからの上側から下側への空気流が加わって、軸受装置がより一層冷却され、冷却効率を向上する。

本発明の第５の立軸ポンプの特徴構成は作動部として羽根車を備え、
揚水を吐出するポンプケーシングとそのポンプケーシングの上部に軸受装置を支持する軸受支えとを有し、前記軸受装置には請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受冷却装置を設けてあるところにある。

本発明の第５の特徴構成によれば、ポンプ荷重および吐出反力によるスラスト力を支持する軸受は、第１ファンおよび第２ファンにより冷却されるため、軸受装置の温度上昇が抑えられ、連続的に安定した運転を行うポンプ装置が得られる。

立軸吸込みポンプの全体縦断面図である。 軸受装置の縦断面図である。 図２におけるIII−III線断面図である。 図２におけるIV-IV線断面図である。 要部の分解斜視図である。 図２におけるIII−III線断面の別実施形態図である。 図２におけるIII−III線断面の別実施形態図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、下端部に流体吸込み口１を形成すると共に、上部横側部に流体吐出口２を形成する筒状のポンプケーシング３を設け、ポンプケーシング３内に配置する流体を吸い込む羽根車４と、羽根車４を下端部に回動自在に装着して上端部に駆動装置としてのモーターＭに連動連結した回転立軸５と、回転立軸５の下端側の軸受６を下部に取り付けてなる吐出ボウル８を、作動部として下側に配置し、回転立軸５を回転自在に荷重支持するための軸受装置９を、回転立軸５の上端側で駆動装置とポンプケーシング３との間であって、軸受支え７の上に設けて、立軸ポンプを構成してある。

図１〜図５に示すように、前記回転立軸５の上端側の支持構造は、前記軸受装置９に、回転立軸５と軸受箱１１とに亘って取り付けるスラスト軸受１０を設けて構成してある。軸受箱１１はスラスト軸受１０を囲繞し、軸受箱１１に対して軸受箱１１の下側から軸受箱１１の下面外周側への空気流を発生させる第１ファン１２（軸受冷却装置）を、軸受箱１１の下側で、回転立軸５を回転軸として回転立軸５の周部に、回転立軸５と一体回転するように取り付けてある。さらに、軸受箱１１に対して軸受箱１１の上側から軸受箱１１の上面外周側への空気流を発生させる第２ファン１３（軸受冷却装置）を、前記軸受箱１１の上側で、回転立軸５を回転軸として、回転立軸５の周部に、前記回転立軸５と一体回転するように取り付けてある。

前記軸受箱１１にはスラスト軸受１０に対する潤滑油１４をスラスト軸受１０が浸漬するように収容してあり、軸受箱１１の下部（作動部側）で第１ファン１２からの空気流と接触して軸受箱１１を冷却する第１冷却フィン１５（軸受冷却装置）を、図３に示すように、軸受箱１１の下面部で回転立軸５に対して法線状に多数設け、図２、図４に示すように、第２ファン１３からの空気流と接触して軸受箱１１を冷却する第２冷却フィン１６（軸受冷却装置）を、軸受箱１１の横周側部に設けてある。

図２、図３、図５に示すように、第１冷却フィン１５及び第１ファン１２の一部を覆う２分割部材からなる第１フィンカバー１７（軸受冷却装置）を、第１冷却フィン１５にビスで取り付け、第１フィンカバー１７と軸受箱１１との間に、第１ファン１２から発生する空気流Ａを第１冷却フィン１５に案内する冷風流路を形成してあり、冷風流路の入口にメッシュ部１８を設けて塵埃の侵入を防止してある。つまり、第１ファン１２の回転により、下側からメッシュ部１８を通って空気が吸引され、その吸引された空気が第１フィンカバー１７と軸受箱１１下面との間の隙間を通って第１冷却フィン１５と接触しながら径方向の外側に排出される。
第１フィンカバー１７は、第１冷却フィン１５とビスで一体に取り付けてあるため、第１冷却フィン１５から第１フィンカバー１７へ熱が伝わり、第１フィンカバー１７も冷却フィンの役割を兼ね、さらに、第１フィンカバー１７にも冷風が接触することから、軸受箱１１の冷却効率が一層向上する。
さらに、冷風通路を設けることで、空気流の流速が上がり、その結果熱伝達率も上がり、フィンから空気への熱伝達を増加させ冷却効率が向上する効果もある。
このように、第１ファン１２は、駆動装置により加熱されていない低温の空気を軸受の冷却に利用することができる。

図２、図４に示すように、第２冷却フィン１６及び第２ファン１３の一部を上から覆う第２フィンカバー１９を、取り付けて、空気流Ｂと第２冷却フィン１６とが効率よく接触して冷却効率が上げられるようにしてある。つまり、第２ファン１３の回転に伴って、空気が第２フィンカバー１９内に上側から吸引され、第２冷却フィン１６と接触しながら径方向の外方に排気される。

尚、図中の２０は、軸受箱１１内に潤滑油１４を供給するための供給管で、通常は、プラグにより閉止されている。２１は、軸受箱１１内の空間に対するエアブリーザーである。

図２、図５に示すように、前記第１ファン１２を、回転立軸５の法線方向に多数の送風フィン２２を取り付けた遠心ファンから形成し、多数の送風羽根２２夫々を支持するフランジ２３を、フィンの上側に取り付け、前記フランジ２３に上下に貫通する切欠き孔２４を回転立軸５近傍に複数設け、フランジ２３の下面と上面の間で、空気が行き来できるように通気可能にしてある。このようにフランジ２３の上面と下面が連通することで、連通したフランジ上面と下面の圧力を略同一にすることができる。
尚、第２ファン１３も同様に、回転立軸５の法線方向に多数の羽根を取り付けた遠心方向に多数の羽根を取り付けた遠心ファンから形成してある。図２、図４では、第２ファンのフランジには上下に貫通する切欠き孔はないもので説明したが、羽根の回転軸側に切欠きを有していても良いものである。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 本発明の回転軸支持構造は、ポンプの回転立軸５に採用する以外に、他の作動装置の回転立軸５の支持に採用しても良い。
〈２〉 回転立軸５には、第１ファン１２を設け、第２ファン１３を設けない構造であっても良い。
〈３〉 第１冷却フィン１５は、法線状で説明したが、例えば、図６、図７のように回転立軸５から半径方向外周へ延伸する形状あれば良い。このように第１冷却フィン１５は、図６、図７のように径方向に対して傾斜をつけて形成することで、空気との接触面積が広くなり、冷却効果をふやすことができる。また送風羽根２２は、法線方向で説明したが、例えば、図６、図７のように、半径方向外周側へ風を送る半径方向外周へ延伸する形状であればよい。このように、送風羽根２２を図6、図７のように傾斜をつけることで、送風する空気量や、圧力を増やすことができ、冷却効果を増やすことができる。
〈４〉 前記第１ファン１２及び第２ファン１３は、遠心ファン以外に、軸流ファンであってもよい。尚、第１ファン１２を軸流ファンとする時は、軸受箱内に空気が侵入しにくいように、切欠き孔２４に相当する部分には羽根を設けない構造とすることが良い。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

３ ポンプケーシング
５ 回転立軸
９ 軸受装置
１０ スラスト軸受
１１ 軸受箱
１２ 第１ファン（軸受冷却装置）
１３ 第２ファン（軸受冷却装置）
１４ 潤滑油
１５ 第１冷却フィン（軸受冷却装置）
１６ 第２冷却フィン（軸受冷却装置）
１７ 第１フィンカバー（軸受冷却装置）
２２ 送風羽根
２３ フランジ
２４ 切欠き孔

Claims (5)

1. 上部に配置した駆動装置から下部に配置した作動部に動力伝達する回転立軸を前記駆動装置と前記作動部との間で回転自在に支持する軸受装置に対し、冷却するための軸受冷却装置であって、
   前記作動部側から前記軸受装置への空気流を発生させる第１ファンを、前記軸受装置の前記作動部側に前記回転立軸と一体回転するように取り付けてある軸受冷却装置。
2. 前記第１ファンは、径方向に延伸する複数の送風羽根と、その送風羽根の前記軸受装置側に前記送風羽根と一体に形成されるフランジとから構成され、前記フランジに通気可能な切欠き孔が設けられている請求項１に記載の軸受冷却装置。
3. 前記軸受装置は、軸受とその軸受を囲繞する軸受箱から構成され、
   前記軸受箱の前記作動部側に設けられた冷却フィンと、その冷却フィンを覆うフィンカバーを有し、前記フィンカバーによって前記第１ファンから発生する空気流を前記冷却フィンに案内する冷風流路を形成してある請求項１または２に記載の軸受冷却装置。
4. 前記駆動装置側から前記軸受装置への空気流を発生させる第２ファンを、前記軸受装置の前記駆動装置側に前記回転立軸と一体に回転するように取り付けてある請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸受冷却装置。
5. 作動部として羽根車を備え、
   揚水を吐出するポンプケーシングとそのポンプケーシングの上部に軸受装置を支持する軸受支えとを有し、前記軸受装置には請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受冷却装置を設けてある立軸ポンプ装置。

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