JP2016186297A - 立軸水中ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、軸受から適下した潤滑剤の羽根車への侵入を抑制する。
【解決手段】立軸水中ポンプは、軸受（２１）と、軸受（２１）に支持され回転する立軸（４０）と、立軸（４０）に取り付けられた羽根車と、を備える。そして、軸受（２１）と羽根車との間における立軸（４０）の周面（４１）の一部には、軸受（２１）から立軸（４０）をつたう潤滑剤（Ｇ）を受け入れて滞留させる滞留部（４２）が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸受と、前記軸受に支持され回転する立軸と、前記立軸に取り付けられた羽根車と、を備える立軸水中ポンプに関する。

立軸水中ポンプにおいて、通常、立軸を支持する軸受にはグリースなど潤滑剤が用いられる。そして、ポンプの運転に伴い液化した潤滑剤が軸受から適下したとき、潤滑剤が立軸をつたってメカニカルシールや羽根車などのような部品にまで達し、部品の機能を害する虞がある。これらの不具合に対し、例えば、メカニカルシールや羽根車への潤滑剤の侵入を防ぐためにオイルシールを用いることが考えられる。

また、他の手段として、特開２００９−２９９５６２号公報（特許文献１）には、ポンプ主軸の回転によって、漏洩した潤滑剤が軸受側に戻される方向に逆ねじが切られているねじシールをポンプ主軸の周面に設ける構成が開示されている。

しかし、オイルシールを用いる構成では、オイルシールとケーシングとの摩擦によりポンプ効率が低下する問題がある。また、特許文献１の手段では、逆ねじ加工を施す必要があるなど、コストが嵩む問題がある。

特開２００９−２９９５６２号公報

簡易な構成で、軸受から適下した潤滑剤の他の部品への侵入を抑制するポンプの軸受構造の実現が望まれる。

本発明に係る立軸水中ポンプは、
軸受と、
前記軸受に支持され回転する立軸と、
前記立軸に取り付けられた羽根車と、を備える立軸水中ポンプであって、
前記軸受と前記羽根車との間における前記立軸の周面の一部には、前記軸受から前記立軸をつたう潤滑剤を受け入れて滞留させる滞留部が形成されている。

この構成によれば、軸受から適下する潤滑剤が立軸をつたっても、羽根車に潤滑剤が至る前に滞留部により潤滑剤を受け入れて滞留させることができる。また、滞留部で滞留させても許容量を超えた場合には滞留部から羽根車に向かって潤滑剤が滴下することが考えられるが、駆動源により立軸は回転しているため、滞留部に滞留する潤滑剤は下方に滴下する前に、回転による遠心力で外方に向かって飛散することとなる。このように、立軸の周面の一部に滞留部を設けることにより、滴下する潤滑剤がそのまま滴下することなく一時的に滞留し、滞留部に滞留する潤滑剤は回転による遠心力で外方に飛散するため、立軸をつたって潤滑剤が羽根車まで至ることを効果的に抑制できる。したがって、滞留部のみを設ける簡易な構成で、軸受から適下した潤滑剤の他の部品への侵入を効果的に抑制できる。

以下、本発明に係る立軸水中ポンプの好適な態様について説明する。但し、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定される訳ではない。

１つの態様として、前記羽根車と前記軸受との間に配置されたメカニカルシールを備え、前記滞留部は、前記軸受と前記メカニカルシールとの間における前記立軸の周面の一部に形成されていると好適である。

羽根車側から軸受側への水の漏れ出しを防止するのに羽根車と軸受との間にメカニカルシールが設けたとき、軸受からの潤滑剤の滴下によりメカニカルシールに潤滑剤が混入するとメカニカルシールの機能に支障が生じる虞がある。そして、この構成によれば、ポンプにメカニカルシールを用いた場合でも、滞留部によって潤滑剤がメカニカルシールに至ることを効果的に抑制できる。

１つの態様として、前記滞留部が、前記立軸の周面の一周にわたり形成されている溝であると好適である。

この構成によれば、溝という簡易な構成で滞留部を構成することができる。また、立軸の周面の一周にわたり形成されているため、立軸の全周にわたり、溝に潤滑剤を滞留させ、滞留する潤滑剤を回転による遠心力で外方に飛散させることができ、立軸をつたって潤滑剤が羽根車（メカニカルシール）まで至ることを一層効果的に抑制できる。

１つの態様として、前記立軸の回転に伴い前記滞留部から飛散する前記潤滑剤を受け入れる受入空間を有すると好適である。

この構成によれば、滞留部から飛散した潤滑剤が受入空間に受け入れられるから、飛散した潤滑剤が周囲に飛散して予期せず羽根車（メカニカルシール）まで至ることを効果的に抑制できる。

１つの態様として、前記軸受を収容する軸受箱を備え、前記受入空間は前記軸受箱内に形成されていると好適である。

この構成によれば、立軸水中ポンプにおいて軸受を収容するのに通常用いられる軸受箱内に受入空間が形成されるから、受入空間を立軸水中ポンプに別途設けるために必要なスペースを省略することができる。

１つの態様として、前記受入空間が前記駆動源に接続されたケーブルを収容する収容空間を兼ねていると好適である。

この構成によれば、駆動源に接続されたケーブルの収容空間と受入空間とを兼用するから、新たに受入空間を設ける必要がなく、また、受入空間を立軸水中ポンプに設けるために必要なスペースを省略することができる。さらに、軸受箱の一部に受入空間が構成されている場合に受入空間を収容空間と兼用すれば、一層省スペースを図ることができる。

立軸水中ポンプの全体説明図 軸受箱の拡大図

本発明に係る立軸水中ポンプの実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る立軸水中ポンプ１は、軸受２１と、軸受２１に支持され回転する立軸４０と、立軸４０に取り付けられた羽根車３１と、を備える。そして、軸受２１と羽根車３１との間における立軸４０の周面４１の一部には、軸受２１から立軸４０をつたう潤滑剤Ｇを受け入れて滞留させる滞留部４２が形成されている。これにより、滞留部４２のみを設ける簡易な構成で、軸受２１から適下した潤滑剤Ｇの他の部材（羽根車３１やメカニカルシール２２）への侵入を効果的に抑制できる。以下、本実施形態に係る立軸水中ポンプ１について詳細に説明する。

図１に示すように、本時実施形態に係る立軸水中ポンプ１は、上から順に、モータ１１を収容するモータフレーム１０と、軸受２１を備える軸受箱２０と、羽根車３１を収容するポンプケーシング３０と、から構成される。

また、立軸水中ポンプ１は、モータ１１に一端が取り付けられ、羽根車３１に他端が取り付けられた立軸４０を有する。つまり、モータ１１により立軸４０が回転することにより羽根車３１が回転駆動するようになっている。この立軸４０は軸受２１に支持されている。

羽根車３１側から軸受２１側への水の漏れ出しを防止するため、軸受箱２０内において、羽根車３１と軸受２１との間にメカニカルシール２２を配置してある。

即ち、立軸水中ポンプ１は、その外面がモータフレーム１０と軸受箱２０とポンプケーシング３０とから構成され、その内部は、軸受２１と、軸受２１に支持される立軸４０と、立軸４０を回転させるモータ１１と、立軸４０に取り付けられた羽根車３１と、羽根車３１と軸受２１との間に配置されたメカニカルシール２２と、を備えて構成されている。

また、ポンプケーシング３０は、下端中央部に軸方向に突出形成された吸込口３２と、径方向に開口する吐出口３３を備える。吸込口３２は、羽根車３１の吸込口３１ａと連通する状態としてある。また、吐出口３３は配管等（図示しない）に接続してある。このため、モータ１１の駆動により羽根車３１が回転駆動すると、吸込口３２から周囲の水が吸引されて、ポンプケーシング３０内で吐出口３３に向かう水の流れが生じ、吐出口３３と接続する配管等を通って、目的の場所に水が放出される。

このように、立軸水中ポンプ１の運転において、モータ１１の駆動により、軸受２１に支持された立軸４０が回転し、これに伴い羽根車３１が回転する。そして、メカニカルシール２２により羽根車３１側から軸受２１側への水の漏れ出しを防ぎながら、吸込口３２から吸い込まれた水が吐出口３３と接続する配管等を通って目的の場所に放出される。

なお、立軸水中ポンプ１の運転のとき、軸受２１には立軸４０の回転を円滑に行うためグリースなどの潤滑剤Ｇが供給されている。しかし、この潤滑剤Ｇは、立軸４０の回転に伴い軸受２１が高温になることにより軸受２１から滴下し、立軸４０をつたってメカニカルシール２２や、羽根車３１まで達する虞がある。そして、軸受２１の潤滑剤Ｇがメカニカルシール２２に侵入すると、メカニカルシール２２がシールの機能を発揮できなくなり、そのような状態でポンプ１の運転を継続すると羽根車３１で吸い上げた水が軸受２１やモータ１１にまで達し、ポンプ１全体の損傷につながる虞もある。

この問題を解消するため、本実施形態に係る立軸水中ポンプ１では、以下の構成を採用している。まず、図１，２に示すように、軸受２１とメカニカルシール２２との間（つまり、軸受２１と羽根車３１との間）における立軸４０の周面４１の一部に、軸受２１から立軸４０をつたう潤滑剤Ｇを受け入れて滞留させる滞留部としての一本の溝４２が形成されている。この溝４２は、水平方向から周面４１を円弧状に切り欠いた形状であり、立軸４０の周面４１の一周にわたり形成されている。

これにより、軸受２１から適下する潤滑剤Ｇが立軸４０をつたっても、メカニカルシール２２及び羽根車３１に潤滑剤Ｇが至る前に溝４２が潤滑剤Ｇを受け入れて滞留させる。また、溝４２で潤滑剤Ｇを滞留させても許容量を超えた場合には溝４２からメカニカルシール２２及び羽根車３１に向かって潤滑剤Ｇが滴下することが考えられる。しかし、潤滑剤Ｇが滴下する虞があるのは立軸水中ポンプ１の運転のとき、即ち、モータ１１が駆動しているときであり、モータ１１により立軸４０は回転しているため、溝４２に滞留する潤滑剤Ｇは下方に滴下する前に回転による遠心力で外方に向かって飛散する。つまり、立軸４０の周面４１の一部に溝４２を設けることにより、滴下する潤滑剤Ｇが滞留し、滞留する潤滑剤Ｇが回転による遠心力で外方に飛散され、立軸４０をつたって潤滑剤Ｇがメカニカルシール２２及び羽根車３１まで至ることを抑制できる。

また、図２に示すように、軸受箱２０には、立軸４０の回転に伴い溝４２から飛散する潤滑剤Ｇを受け入れる受入空間２３を設けてある。この受入空間２３は、軸受箱２０の内部スペースを利用するものであり、省スペースに資する。この受入空間２３は、溝４２の高さ位置に対応する高さ位置で溝４２に向かって開口する開口部２３ａを有し、溝４２から外方に飛散した潤滑剤Ｇが効率的に開口部２３ａを通り、受入空間２３に受け入れられるようにしてある。受入空間２３はプラグ２４により蓋した状態となっており、このプラグ２４を外すことにより、受入空間２３に溜まった潤滑剤Ｇを回収することができる。

なお、この受入空間２３は、モータ１１に接続されたケーブル１２を収容する収容空間２５を兼ねている。つまり、モータ１１を駆動させるためには種々のケーブル（モータケーブル、電源ケーブル、制御ケーブルなど）が必要であり、これらを収容する空間が必要となる。そして、本実施形態に係る立軸水中ポンプ１では、ケーブル１２を収容する空間２５を、受入空間２３と兼ねることにより、省スペースを図っている。

つまり、立軸水中ポンプ１が運転を開始した場合、やがて、軸受２１から潤滑剤Ｇが適下し立軸４０をつたっても、潤滑剤Ｇはまず溝４２に受け入れられて滞留する。その後、溝４２に滞留する潤滑剤Ｇは下方に滴下する前に、回転による遠心力で外方に向かって飛散することとなり、立軸４０をつたって潤滑剤Ｇがメカニカルシール２２及び羽根車３１まで至ることを抑制できる。そして、外方に向かって飛散した潤滑剤Ｇは受入空間２３に受け入れられて貯留される。このように、立軸４０が溝４２を有していることにより、軸受箱２０の軸受２１から適下する潤滑剤Ｇは、メカニカルシール２２及び羽根車３１まで至らず、軸受箱２０の受入空間２３に回収することができ、潤滑剤Ｇを他の部位に漏らすことなく、軸受箱２０内で回収することができる。

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る立軸水中ポンプのその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施形態では、溝４２から飛散する潤滑剤Ｇを受け入れる受入空間２３を軸受箱２０内に形成し、軸受箱２０内の受入空間２３をケーブル１２の収容空間２５と兼用した構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、収容空間２５とは別個に受入空間２３を軸受箱２０内に設けてもよく、また、軸受箱２０外に受入空間２３を設けた構成としても良い。

（２）上記の実施形態では、立軸４０の周面４１の一周にわたり一本の溝４２を形成した構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、溝４２は周面の一周にわたり形成されていなくてもよく、また、複数本の溝を形成してもよい。また、溝４２は、周面４１を水平方向に円弧上に切り欠いた形状としたが、矩形上に切り欠いた形状としてもよい。他にも例えば、周面４１を斜め下方向に切り欠いて、桶状の溝が形成されるようにしてもよい。この場合、溝への潤滑剤の滞留がより好適に行われる。

（３）上記の実施形態では、潤滑剤Ｇを受け入れて滞留させる滞留部として溝４２を採用した構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。溝の形状に限られず、潤滑剤Ｇを受け入れて滞留させるものであればどのような構成であってもよい。

（４）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、例えば水中に用いられる立軸ポンプに利用することができる。

１ 立軸水中ポンプ
１２ ケーブル
２０ 軸受箱
２１ 軸受
２２ メカニカルシール
２３ 受入空間
２５ 収容空間
３１ 羽根車
４０ 立軸
４１ 周面
４２ 溝（滞留部）
Ｇ 潤滑剤

Claims (6)

1. 軸受と、
   前記軸受に支持され回転する立軸と、
   前記立軸に取り付けられた羽根車と、を備える立軸水中ポンプであって、
   前記軸受と前記羽根車との間における前記立軸の周面の一部には、前記軸受から前記立軸をつたう潤滑剤を受け入れて滞留させる滞留部が形成されている立軸水中ポンプ。
2. 前記羽根車と前記軸受との間に配置されたメカニカルシールを備え、
   前記滞留部は、前記軸受と前記メカニカルシールとの間における前記立軸の周面の一部に形成されている請求項１に記載の立軸水中ポンプ。
3. 前記滞留部が、前記立軸の周面の一周にわたり形成されている溝である請求項１又は２に記載の立軸水中ポンプ。
4. 前記立軸の回転に伴い前記滞留部から飛散する前記潤滑剤を受け入れる受入空間を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の立軸水中ポンプ。
5. 前記軸受を収容する軸受箱を備え、
   前記受入空間は前記軸受箱内に形成されている請求項４に記載の立軸水中ポンプ。
6. 前記受入空間が駆動源に接続されたケーブルを収容する収容空間を兼ねている請求項４又は５に記載の立軸水中ポンプ。

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