JP2015132173A - 横軸ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】汎用品の転がり軸受を用いることができ、軸受室内での結露の発生を防止することができる横軸ポンプを提供する。【解決手段】横軸ポンプは、羽根車６が収容されるポンプケーシング１と、回転軸５が挿入される挿入口１０ａを有し、ポンプケーシング１内に配置された軸受ケーシング１０と、軸受ケーシング１０内に配置され、回転軸５を回転可能に支持する転がり軸受と、回転軸５と挿入口１０ａとの間の隙間を塞ぐ軸封装置１２と、ポンプケーシング１の外部の気体を軸受ケーシング１０内に導入するための気体導入管１４と、軸受ケーシング１０内の気体をポンプケーシング１の外部に排出するための気体排出管１５と、気体導入管１４および気体排出管１５を介して軸受ケーシング１０の内部を換気する換気装置２９と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、河川水などを移送するための横軸ポンプの、特に軸受に関する。

従来から、河川水などの液体を移送するための横軸ポンプが知られており、横軸ポンプの中には、大気部（ポンプケーシング外）に設置した外軸受（転がり軸受）と、ポンプ流路部（ポンプケーシング内）に設けた水中軸受とで回転体（羽根車）を支持する横軸斜流ポンプや軸流ポンプがある。本発明はこれら横軸斜流ポンプや軸流ポンプに限定されたものであるが、以下の説明では簡略化のため単に「横軸ポンプ」と記載する。ポンプケーシング内に収容された羽根車は吸込水位より上方に位置しており、ポンプケーシングから垂下する吸込管から吸込水槽内の液体を吸い上げて、当該液体を移送する。ポンプケーシングはポンプ架台上に設置され、ポンプケーシングから吊り下げられた吸込管は、ポンプ架台に設けられた貫通部を通して吸込水槽内に延びている。

羽根車は、ポンプケーシング内を水平方向に延びる回転軸に固定される。この回転軸は、大気部（ポンプケーシング外）に設けられた外軸受（転がり軸受）と、ポンプ流路部（ポンプケーシング内）に設けられた水中軸受とにより回転可能に支持される。この水中軸受は、移送される液体に接するため、滑り軸受が採用されるのが一般的である。水中軸受の潤滑は、一般に、移送される液体による自己潤滑か、または外部から注入される潤滑剤（例えば、グリスなど）による。

しかしながら、外部から潤滑剤を供給する方法の場合、潤滑剤の補給が定期的に必要となる。また、作業員による潤滑剤の補給作業を定期的に行わなければならないことが、ランニングコストを高くした。また、潤滑剤が不足すると、水中軸受が故障する虞もあった。

河川排水に用いられる横軸ポンプは、口径１０００ｍｍ超の大容量のものが多く、その回転体を支持する軸受は高い荷重を受ける性能が要求されるため特注品となり、一般に在庫が無く製作納期が長い。このため、水中軸受が故障すると、横軸ポンプを長時間停止しなければならず、その間液体の移送を行うことができないという問題があった。

特許文献１には、水潤滑による水中軸受として、セラミックス軸受が採用された例が開示されている。水潤滑によるセラミックス軸受は、グリスなどの潤滑油を用いることが不要である。しかしながら、横軸ポンプの構造上、セラミックス軸受は片荷重となるため、セラミックス軸受の下側だけに荷重が加わり、脆性材料であるセラミックスが割れることが懸念される。また、移送される液体中に含まれる泥やごみなどの異物が軸受内に侵入することによって、セラミックス軸受が破損する虞もあった。

横軸ポンプは液体を吸い上げて移送するが、回転体を含む吸い込み管から吐出管の間はサイホンを形成しながらの運転となる。小水量運転や空気吸い込み渦、軸封部漏れなどによる空気の吸い込み等によりサイホンが破壊され、ポンプ内の液体が排出されることがある。これを落水と呼ぶ。水中軸受が自己潤滑の場合、落水時には空運転となる結果、水中軸受が過熱状態となる。この状態で液体を再移送すると、水中軸受は急激に冷却されるため、特にセラミックス製の軸受の場合は、熱衝撃（ヒートショック）により割れを生ずる虞があった。

特許文献２には、水潤滑による水中軸受として、樹脂製の滑り軸受が開示されている。この水中軸受では、回転軸を支える軸支面は樹脂からできており、軸支される回転軸部分には超硬合金材料からなるスリーブが用いられる。樹脂軸受は、耐摩耗性に欠点があるため、特にシルト分を多く含む液体の長時間運転には適さない。また、軸支面を構成する樹脂や超硬合金のスリーブは特殊な材料であり、高価であると共に納期に時間がかかるという問題がある。また、スリーブと軸受との隙間には特殊な構造が必要となり、水中軸受の構成が複雑化するという問題がある。

特許文献３には、液密構造を有する軸受室内に水中軸受を配置し、この軸受室内に潤滑剤を貯留する構成が開示されている。このような構成であれば、軸受室内の水中軸受は液体に接しないので、水中軸受として転がり軸受を採用することが可能である。しかしながら、特許文献３に開示される転がり軸受では、定期的な潤滑剤の補給が必要となるため、ランニングコストが増加する。また、軸受室の外面が液体によって冷やされるため、軸受室内に結露が発生することが懸念される。結露した水が潤滑剤に混入すると、その潤滑性能が劣化するのみならず、軸受室内部や転がり軸受に錆が発生する虞がある。

水中で使用可能な転がり軸受は、既製品として入手可能であるが、高荷重に耐えうる性能は有していない。このため、河川水などの移送に使用される横軸ポンプに使用できる水中転がり軸受は存在しないというのが現状である。

特開２００７−１８２７６９号公報 特開２００５−１２７２２６号公報 特開平１０−２３８４９３号公報

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、汎用品の転がり軸受を用いることができ、軸受室内での結露の発生を防止できる横軸ポンプを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明の一態様は、水平方向に延びる回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記羽根車が収容されるポンプケーシングと、前記回転軸が挿入される挿入口を有し、前記ポンプケーシング内に配置された軸受ケーシングと、前記軸受ケーシング内に配置され、前記回転軸を回転可能に支持する転がり軸受と、前記回転軸と前記挿入口との間の隙間を塞ぐ軸封装置と、前記ポンプケーシングの外部の気体を前記軸受ケーシング内に導入するための気体導入管と、前記軸受ケーシング内の気体を前記ポンプケーシングの外部に排出するための気体排出管と、前記気体導入管および前記気体排出管を介して前記軸受ケーシングの内部を換気する換気装置と、を備えたことを特徴とする横軸ポンプである。

本発明の好ましい態様は、前記軸受ケーシング内の気体を攪拌する攪拌装置をさらに備え、前記攪拌装置は、前記回転軸とともに回転する攪拌羽根を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記換気装置は、前記気体導入管に接続された送気機であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記換気装置は、前記気体排出管に接続された吸引ポンプであることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記軸受ケーシング内に溜まった液体を排出するためのドレン管をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記軸受ケーシング内に設けられた液位検知センサをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記軸受ケーシング内に撮影装置を導入するための挿入管をさらに備えたことを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記転がり軸受の振動または温度を測定する軸受状態監視用の測定素子をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記軸受ケーシングは、前記軸封装置とは反対側に配置された、取り外し可能な蓋を備えていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記軸受ケーシング内には、前記回転軸を持ち上げるためのジャッキが配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、液密に封止された軸受ケーシング内に転がり軸受が配置されるので、転がり軸受はポンプケーシング内を流れる液体には接触しない。したがって、グリス密封型などの汎用品の転がり軸受を用いることができる。その結果、グリスなどの潤滑剤を定期的に供給する必要がなくなり、ランニングコストが低減できる。また、運転条件の変化による小水量運転や空気吸い込み渦、機器の経年劣化などによる軸封部漏れによる空気の吸い込み等によりサイホンが破壊され、ポンプ内の液体が落水しても、転がり軸受は気中で運転されるため、破損のおそれがない。これに関連して、気中運転が可能な転がり軸受を採用することで、水位が運転開始水位に到達する前に運転を開始する「気中待機運転」が可能となり、始動遅れによる氾濫などの事故を未然に防ぐことが可能となる。また、使用される転がり軸受は、特注品ではなく、一般に市場で入手可能な汎用品である。したがって、転がり軸受が故障したときは、即座に新たな転がり軸受に交換できるので、横軸ポンプの信頼性が向上する。さらに、本発明によれば、気体導入管を通じて軸受ケーシング内に気体が導入され、軸受ケーシング内の気体は気体排出管を通じて排気される。したがって、軸受ケーシング内の気体が常時換気されるため、横軸ポンプの運転時に軸受ケーシングの外面が液体で冷やされても、軸受ケーシング内に結露が発生することを防止することができる。したがって、転がり軸受の潤滑を良好に保つことができ、かつ錆の発生を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る横軸ポンプの全体構成を示す概略断面図である。 図１の軸受部を拡大した拡大断面図である。 本発明の別の実施形態に係る横軸ポンプの一部を示す概略断面図である。 攪拌装置が軸受ケーシング内に設けられた実施形態を示した概略断面図である。 図５（ａ）は、攪拌装置の一例を示す側面図であり、図５（ｂ）は、攪拌装置の一例を示す平面図である。 図６（ａ）は、攪拌装置の他の例を示す側面図であり、図６（ｂ）は、攪拌装置の他の例を示す平面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る横軸ポンプの構成を示す概略断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る横軸ポンプの構成を示す概略断面図である。 図８に示した実施形態の変形例を示した横軸ポンプの構成を示す概略断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る横軸ポンプの構成を示す概略断面図である。 転がり軸受と軸封装置との間の回転軸をジャッキで持ち上げることを可能とした構成の概略断面図である。 転がり軸受の位置を回転させる様子を示した概念図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る横軸ポンプ（具体的には斜流ポンプ）の全体構成を示す概略断面図である。図２は、図１に示される横軸ポンプの軸受部を拡大して描いた拡大断面図である。図１に示すように、横軸ポンプは、電動機、ディーゼルエンジン、またはガスタービン等の原動機３０に減速機３１を介して接続される回転軸５を有する。原動機３０の駆動軸３５は、カップリング３６を介して、減速機３１の第１減速軸３２に連結される。第１減速軸３２に固定された駆動ギヤ３３は、被駆動ギヤ３４に噛み合っている。被駆動ギヤ３４は第２減速軸３８に固定されており、この第２減速軸３８はカップリング３７を介して回転軸５に接続されている。このような構成で、原動機３０からの動力は所定の減速比で回転軸５に伝達され、所望の回転速度で回転軸５を回転させることができる。

羽根車６は、水平方向に延びる回転軸５に固定されており、この羽根車６は回転軸５の回転に伴って回転する。横軸ポンプは、羽根車６が収容されるインペラケーシング２と、インペラケーシング２に接続される吸込曲管３とを有する。インペラケーシング２と吸込曲管３とでポンプケーシング１が形成される。また、吸込曲管３の下方に吸込管４が接続されており、この吸込管４の先端は、図示しない吸込水槽内の液体中に没している。

横軸ポンプの運転は次のように行われる。まず、図示しない真空ポンプによってポンプケーシング１内が真空引きされ、ポンプケーシング１内が液体で満たされるまで、吸込水槽内の液体が真空圧により吸い上げられる。ポンプケーシング１内が液体で満たされた状態で、原動機３０によって回転軸５および羽根車６が回転される。羽根車６の回転に伴って、液体は吸込管４を通って吸い上げられ、吸込曲管３およびインペラケーシング２を通って外部に移送される。

回転軸５は、吸込曲管３を貫通してポンプケーシング１の外部に延びている。さらに、回転軸５は、ポンプケーシング１の外側に配置される外部軸受７と、ポンプケーシング１内に配置される内部軸受８とに回転可能に支持される。図２に示されるように、内部軸受８には転がり軸受が用いられ、ポンプケーシング１内に配置された軸受ケーシング１０内に収容されている。軸受ケーシング１０は、インペラケーシング２の内面に固定された複数のガイドベーン９によって支持されている。

回転軸５は、軸受ケーシング１０に設けられた挿入口１０ａを通って、軸受ケーシング１０内に延びている。内部軸受８に用いられた転がり軸受は、軸受ケーシング１０の内面に設置された軸受台１１に固定されている。軸受ケーシング１０内には、挿入口１０ａと回転軸５との間の隙間を塞ぐ軸封装置１２が配置されている。この軸封装置１２は、回転軸５の回転は許容する一方で、軸受ケーシング１０の内部空間を液密に封止する。すなわち、軸封装置１２は、ポンプケーシング１内を流れる液体が軸受ケーシング１０内部に入り込むことを防止している。

軸受ケーシング１０の内部空間は、軸封装置１２によってポンプケーシング１の内部空間から隔離されているので、軸受ケーシング１０内に配置された内部軸受８としての転がり軸受は、ポンプケーシング１内を流れる液体に接触することはない。したがって、この転がり軸受には、グリス密封型などの汎用の転がり軸受を用いることができる。その結果、グリスなどの潤滑剤を常時供給する必要がなくなり、ランニングコストが低減できる。また、使用される転がり軸受は特注品ではなく、一般に市場で入手可能な汎用品の転がり軸受である。したがって、転がり軸受の故障時には即座に新品の転がり軸受に交換できるので、横軸ポンプの信頼性が向上する。また、転がり軸受を使用できるので、従来用いられてきた滑り軸受（例えば、セラミックス軸受や樹脂軸受）と比較して、軸受の寿命を大幅に伸ばすことが可能になる。

軸受ケーシング１０には、ポンプケーシング１の外部から軸受ケーシング１０内に気体を導入するための気体導入管１４と、軸受ケーシング１０内の気体をポンプケーシング１の外部に排出するための気体排出管１５と、が設けられる。これら気体導入管１４および気体排出管１５は、軸受ケーシング１０から外側に延びてインペラケーシング２を貫通し、ポンプケーシング１の外部に延びている。

図１に示されるように、気体導入管１４は、気体（通常は空気）を圧縮して送気する送気機（例えば、ファンまたはコンプレッサー）２９に接続されている。送気機２９から気体導入管１４まで延びる送気管２２には、気体に熱を加えるなどして当該気体を除湿乾燥させる除湿器（例えば、乾燥空気発生装置、吸着方式（シリカゲルなどを通過）、圧縮機方式、膜式ドライヤー方式等）２０と、気体の流量を測定するための流量計（例えば、マスフローセンサ）２１が配置される。流量計に代えて、気体の圧力を測定することができる圧力センサを設けてもよい。あるいは、流量計と圧力センサとを送気管２２に直列に配置してもよい。本明細書では、流量計や圧力センサを総称して気体センサと称する。気体センサ２１を配置することにより、軸受ケーシング１０に導入される気体の流量や送気管２２における気体漏洩を監視することができる。

送気機２９の駆動軸３９は、減速機３１の駆動ギヤ３３に接続されており、駆動ギヤ３３の回転力が送気機２９の動力として用いられている。図示した例とは相違するが、送気機２９を外部電源などに接続して、外部から供給される電力によって駆動される構成としてもよい。

本実施形態では、送気機２９を作動させて、乾燥した気体を気体導入管１４を通じて軸受ケーシング１０内に送り込み、気体排出管１５を通じて排出する。この場合、昇圧された気体が軸受ケーシング１０に送り込まれるので、気体の導通路に安全弁（リリーフ弁）２３を設けることが好ましい。図示した例では、気体排出管１５に接続される排出配管２４から分岐した分岐管に安全弁２３が配置されている。なお、排出配管２４には排気弁１７が設けられており、この排気弁１７の開閉によって排出配管２４と外部とが連通し、および連通が遮断される。

回転軸５および羽根車６の回転に伴い、乾燥した気体は、気体導入管１４を通じて軸受ケーシング１０内に導入されて軸受ケーシング１０の内部空間を満たし、さらに軸受ケーシング１０から気体排出管１５を通じて排気される。このように、軸受ケーシング１０内が乾燥した気体で常時満たされるので、横軸ポンプの運転時に軸受ケーシング１０の外面が液体で冷やされても、軸受ケーシング１０内に結露が発生することは防止される。軸受ケーシング１０の内面に、グラスウール、発泡ポリエチレン、またはフェノールフォームなどの断熱効果の高い断熱材を配設して、更なる結露対策を施すこともできる。

しかしながら、特に冬期などの液体の温度が低い場合において横軸ポンプを運転したときに、軸受ケーシング１０内に結露が発生してしまう可能性がある。万が一、結露が発生した場合の対策として、軸受ケーシング１０には、ドレン弁１８が設けられたドレン配管１６が設けられている。結露した水がドレン配管１６に向かって流れるように、ドレン配管１６は、軸受ケーシング１０の最も低い位置に配置されることが好ましい。

図示した例では、気体導入管１４は軸受ケーシング１０の上部に接続され、気体排出管１５は軸受ケーシング１０の下部に接続されている。このような配置とすれば、軸受ケーシング１０内には気体の下向きの流れが形成され、軸受ケーシング１０内に発生した結露水がドレン配管１６から排出されやすくなる。

軸受ケーシング１０の内面に撥水コーティングを施して、軸受ケーシング１０の内面に結露した水がドレン配管１６に流れやすくするようにしてもよい。ドレン弁１８として電動弁を採用し、定期的にドレン弁１８が開くように制御してもよい。

また、非出水期などの休止中の結露対策として軸受ケーシング１０内に「スペースヒーター」を設置しても良い。このヒーターの代わりにシリカゲルの様な除湿剤を設置しても良い。この場合、気体導入管１４や、気体排出管１５といった通気管などを利用して、除湿剤を取付・交換可能とする。
さらに、ポンプ排水運転停止時の運用方法として、真空破壊後にタイマーを設定して除湿された乾燥空気を一定期間送気し運転後の結露発生を未然に防ぐ運用としても良い。

図３は、本発明の別の実施形態に係る横軸ポンプの構成を示す概略断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した図１に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図３に示される実施形態では、回転軸５にプーリ４０が取り付けられ、送気機２９の駆動軸３９にはプーリ４１が接続されている。回転軸５と共にプーリ４０が回転すると、ベルト４２を介してプーリ４１が回転するようになっている。このように、本実施形態では、回転軸５の回転力が送気機２９の動力として使用されている。図３に示した実施形態では図示を省略しているが、図１に示した実施形態と同様に、送気機２９から気体導入管１４まで延びる送気管２２に、除湿器と、気体センサとを配置することができる。

なお、図示はしないが、上記した原動機３０の駆動軸３５、減速機３１の第１減速軸３２、または減速機３１の第２減速軸３８にプーリ４０を取り付け、当該プーリ４０と送気機２９の駆動軸３９に接続されたプーリ４１とにベルト４２を掛け渡すことで、上述のように送気機２９の動力を得るように構成してもよい。

上述した実施形態では、気体導入管１４に送気機２９が連結され、当該送気機２９からの圧縮気体が軸受ケーシング１０内に導入される。図示しないが、別の実施形態では、気体排出管１５に吸引ポンプを連結し、当該吸引ポンプにより軸受ケーシング１０内の気体を外部に排出するように構成してもよい。この場合、気体導入管１４は外部空間と連通しており、外部空気が導入気体として気体導入管１４を介して軸受ケーシング１０内に導入される。

このように、気体導入管１４および気体排出管１５を通じて軸受ケーシング１０の内部空間を換気する換気装置は、気体導入管１４を通じて圧縮空気を軸受ケーシング１０内に導入する送気機２９であってもよく、または気体排出管１５を介して軸受ケーシング１０から気体を排気する吸引ポンプであってもよい。

図４に示すように、軸受ケーシング１０内の気体を攪拌するための攪拌装置４５を回転軸５に固定してもよい。図４は、攪拌装置４５が軸受ケーシング１０内に設けられた実施形態を示した概略断面図である。図４に示されるように、攪拌装置４５は、軸封装置１２と内部軸受８に用いられた転がり軸受との間に配置され、複数の攪拌羽根４６を有している。攪拌装置４５は、軸受ケーシング１０内の気体を攪拌することで気流を発生させ、軸受ケーシング１０内の結露を効果的に防止するために設けられる。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した図１に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図５（ａ）乃至図６（ｂ）は、攪拌装置４５の例を示した図である。具体的には、図５（ａ）は、攪拌装置４５の一例を示す側面図であり、図５（ｂ）は、攪拌装置４５の一例を示す平面図である。図６（ａ）は、攪拌装置４５の他の例の側面図であり、図６（ｂ）は、攪拌装置４５の他の例の平面図である。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示す例では、回転軸５が嵌入される貫通穴４７を中心に有する円板状の羽根保持部材４８が用いられ、この羽根保持部材４８の外周に攪拌羽根４６が複数枚（図示した例では８枚）固定されている。攪拌羽根４６は、羽根保持部材４８に対して傾斜して取り付けられている。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す例では、回転軸５が嵌入される貫通穴４７を有する円板状の羽根保持台４９が用いられ、当該羽根保持台４９から垂直に複数枚（図示した例では８枚）の攪拌羽根４６が立設している。攪拌羽根４６は、その長手方向の全長にわたり羽根保持台４９に保持されている。

攪拌装置４５は回転軸５と共に回転し、軸受ケーシング１０内に気流を形成する。その結果、軸受ケーシング１０内の結露が効果的に防止される。したがって、横軸ポンプの主要部品である転がり軸受の腐食が防止され、横軸ポンプの信頼性が向上する。さらに、気体導入管１４を通じて導入された気体が軸受ケーシング１０内で淀むことがなくなり、軸受ケーシング１０内の気体が均一に気体排出管１５から排出される。攪拌装置４５の羽根保持部材４８は水切りの役割を有しており、万一軸封装置１２からの漏水があっても軸受に直接影響が及ばない構成としている。

図７は、本発明のさらに別の実施形態に係る横軸ポンプの構成を示す概略断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した図１に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図７に示される実施形態では、軸受ケーシング１０内への液体の浸入を検知するための液位検知センサ５０が配置されている。液位検知センサ５０は、軸封装置１２が故障して、ポンプケーシング１内の液体が軸受ケーシング１０内に浸入してきた場合に、この液体を検知するために設けられる。

図７に示した実施形態では、ドレン管１６に設けられたドレン弁１８は電動弁として構成されている。液位検知センサ５０が液体を検知すると、液位検知センサ５０は液位検知信号をドレン弁１８に送信し、ドレン弁１８はこの液位検知信号を受けて開くようにされている。このようにすれば、軸受ケーシング１０内に浸入してきた液体が転がり軸受に接触することが防止される。

液位検知センサ５０をドレン管１６内に設置してもよい。この場合は、液面検知センサ５０は軸受ケーシング１０内の結露の発生を検知することが可能である。この場合も電動弁であるドレン弁１６が自動で開状態となるよう制御することができる。

図８は、本発明のさらに別の実施形態に係る横軸ポンプの構成を示す概略断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した図１に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図８に示されるように、本実施形態では、軸受ケーシング１０内を観察するための撮影装置５３を軸受ケーシング１０内に導入するための挿入管５５がさらに軸受ケーシング１０に設けられている。挿入管５５は、軸受ケーシング１０からポンプケーシング１外に延びている。

撮影装置５３は、軸受ケーシング１０内の様子をカラー動画で撮影可能な内視鏡のようなものが好ましい。さらに、撮影装置５３が集音マイクを備え、軸受ケーシング１０内での内部軸受８に用いた転がり軸受の動作音を集音できることが好ましい。このように、撮影装置５３で軸受ケーシング１０内の様子を撮影することで、転がり軸受の状態を容易に観察することが可能である。したがって、異常が発見された時のみ軸受ケーシング１０を分解すればよく、点検毎に軸受ケーシング１０を分解する必要がなくなる。

図９は、図８に示した実施形態の変形例を示した横軸ポンプの構成を示す概略断面図である。図９に示される実施形態では、軸受ケーシング１０からポンプケーシング１外に延びる挿入管５５に振動センサ５４を挿入し、振動センサ５４を内部軸受８に用いた転がり軸受に接触させて、転がり軸受の振動を測定できるようにしている。軸受ケーシング１０内を撮影する撮影装置５３（図８参照）は、転がり軸受の点検時のみに使用されるため、点検時以外は、挿入管５５から振動センサ５４を挿入し、この振動センサ５４は、転がり軸受の振動の振幅や周波数を計測するのに用いられる。

従来は、外部軸受７に振動センサを取り付けて、塵などの異物に起因して振動する羽根車６の状態を観察していたが、外部軸受７が羽根車６から離れているために、羽根車６の微小な振動を検出できなかった。本実施形態では、羽根車６に近い転がり軸受に振動センサ５４を設置して転がり軸受の振動を計測できるので、羽根車６に発生した異常を直ちに検知することが可能となり、横軸ポンプの信頼性を向上させることができる。

なお、図示はしないが、振動センサ５４の代わりに、あるいは振動センサ５４と併用して、温度センサを挿入管５５から挿入することもできる。温度センサは、転がり軸受に取り付けられ、当該転がり軸受の温度を計測する。このように、転がり軸受の温度を計測する温度センサを設ければ、転がり軸受の異常診断を行うのに役立つ。振動センサ５４や温度センサは、転がり軸受の軸受状態監視用の測定素子として用いられる。

図１０は、本発明のさらに別の実施形態に係る横軸ポンプの構成を示す概略断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した図１に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、軸受ケーシング１０は、軸封装置１２とは反対側に配置された着脱自在な蓋６１を備えている。

図１０に示されるように、蓋６１を取り外し可能とするために、軸受ケーシング１０には点検用フランジ６０が設けられる。点検用フランジ６０は、軸受ケーシング１０の本体側フランジ６０ａと、蓋６１の分離側フランジ６０ｂとで構成される。

このような構成であれば、作業員は点検用フランジ６０を分解し、蓋６１を取り外すだけで、内部軸受８に用いた転がり軸受に触れることが可能であり、転がり軸受を交換するためにポンプケーシング１を分解する必要がなくなる。この結果、転がり軸受の交換に要する作業時間とコストとを低減することが可能となる。特に、ポンプケーシング１の内径が１５００ｍｍ以上の大口径の横軸ポンプにおいては、作業員がポンプケーシング１内に入ることが可能であるため、転がり軸受の交換作業が容易に行える。

点検用フランジ６０を設ける場合、図１１に示されるように、内部軸受８に用いた転がり軸受と軸封装置１２との間の位置で、回転軸５を持ち上げるジャッキ６３を配置することが好ましい。このようにジャッキ６３で回転軸５を持ち上げることにより、転がり軸受に加わる荷重を低減できる。このため、転がり軸受を簡単に取り出すことが可能となり、転がり軸受を交換する作業員の労力を低減できる。

また、転がり軸受と軸封装置１２との間の回転軸５をジャッキ６３で持ち上げ可能としておくことにより、転がり軸受を容易に回転させることができる。横軸ポンプの転がり軸受は、水平に延びる回転軸５を支持しているため、回転軸５のラジアル荷重は転がり軸受の最下端部に集中する。すなわち、転がり軸受は片荷重となるため、転がり軸受の最下端部だけに荷重がかかり、当該最下端部の劣化が進行しやすい。このような転がり軸受の局所的な劣化を防止するために、定期点検時などにおいて、転がり軸受の全体を定期的に回転させることが好ましい。ジャッキ６３で回転軸５を持ち上げることで、この転がり軸受の回転を容易に行うことができる。

図１２は、内部軸受８に用いた転がり軸受の位置を回転させる様子を示した概念図である。図１２の左側に示されるように、転がり軸受の複数の転動体７０のうち、ハッチングで示す最下端部の転動体７０に回転軸５のラジアル荷重が集中している。そこで、図１２の右側に示されるように、定期点検などの際に、転がり軸受の全体を回転させ（図１２では反時計回りに９０°）、ラジアル荷重が集中する転動体７０の位置を変える。このように転がり軸受の全体を定期的に回転させることで、転がり軸受の寿命を伸ばすことが可能となる。なお、転動体７０には球状のボールや円柱状のコロを用いることができる。

以上本発明の実施形態について説明したが、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。

１ ポンプケーシング
２ インペラケーシング
３ 吸込曲管
５ 回転軸
６ 羽根車
７ 外部軸受
８ 内部軸受
９ ガイドベーン
１０ 軸受ケーシング
１０ａ 挿入口
１１ 軸受台
１２ 軸封装置
１４ 気体導入管
１５ 気体排出管
１６ ドレン管
１７ 排気弁
１８ ドレン弁
２０ 除湿器
２１ 気体センサ（流量計および／または圧力センサ）
２２ 送気管
２３ 安全弁
２４ 排出配管
２９ 送気機（換気装置）
３０ 原動機
３１ 減速機
３２ 第１減速軸
３３ 駆動ギヤ
３４ 被駆動ギヤ
３５ 駆動軸
３６ カップリング
３７ カップリング
３８ 第２減速軸
３９ 駆動軸
４０ プーリ
４１ プーリ
４２ ベルト
４５ 攪拌装置
４６ 攪拌羽根
４７ 貫通穴
４８ 羽根保持部材
４９ 羽根保持台
５０ 液位検知センサ
５３ 撮影装置
５４ 振動センサ
５５ 挿入管
６０ 点検用フランジ
６０ａ 本体側フランジ
６０ｂ 分離側フランジ
６１ 蓋
６３ ジャッキ
７０ 転動体

Claims (10)

1. 水平方向に延びる回転軸と、
   前記回転軸に固定された羽根車と、
   前記羽根車が収容されるポンプケーシングと、
   前記回転軸が挿入される挿入口を有し、前記ポンプケーシング内に配置された軸受ケーシングと、
   前記軸受ケーシング内に配置され、前記回転軸を回転可能に支持する転がり軸受と、
   前記回転軸と前記挿入口との間の隙間を塞ぐ軸封装置と、
   前記ポンプケーシングの外部の気体を前記軸受ケーシング内に導入するための気体導入管と、
   前記軸受ケーシング内の気体を前記ポンプケーシングの外部に排出するための気体排出管と、
   前記気体導入管および前記気体排出管を介して前記軸受ケーシングの内部を換気する換気装置と、
   を備えたことを特徴とする横軸ポンプ。
2. 前記軸受ケーシング内の気体を攪拌する攪拌装置をさらに備え、前記攪拌装置は、前記回転軸とともに回転する攪拌羽根を有することを特徴とする請求項１に記載の横軸ポンプ。
3. 前記換気装置は、前記気体導入管に接続された送気機であることを特徴とする請求項１に記載の横軸ポンプ。
4. 前記換気装置は、前記気体排出管に接続された吸引ポンプであることを特徴とする請求項１に記載の横軸ポンプ。
5. 前記軸受ケーシング内に溜まった液体を排出するためのドレン管をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の横軸ポンプ。
6. 前記軸受ケーシング内に設けられた液位検知センサをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の横軸ポンプ。
7. 前記軸受ケーシング内に撮影装置を導入するための挿入管をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の横軸ポンプ。
8. 前記転がり軸受の振動または温度を測定する軸受状態監視用の測定素子をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の横軸ポンプ。
9. 前記軸受ケーシングは、前記軸封装置とは反対側に配置された、取り外し可能な蓋を備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の横軸ポンプ。
10. 前記軸受ケーシング内には、前記回転軸を持ち上げるためのジャッキが配置されていることを特徴とする請求項９に記載の横軸ポンプ。

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