JP2018105340A - Shaft sleeve and pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転軸に取り付けられる軸スリーブに関し、特に海水などの液体を移送するポンプに組み込まれる軸スリーブに関する。また、本発明は、そのような軸スリーブが組み込まれたポンプに関する。 The present invention relates to a shaft sleeve attached to a rotating shaft, and more particularly to a shaft sleeve incorporated in a pump for transferring a liquid such as seawater. The invention also relates to a pump incorporating such a shaft sleeve.
排水ポンプに使用される水中軸受は潤滑油を不要とするため、設備の簡素化、保守の容易化などの点で有利であるが、水中軸受の摺動部には耐摩耗性に優れた材料を用いる必要がある。そこで、超硬合金の軸スリーブとSiCの軸受を組み合わせたセラミック軸受が開発されている。 Submersible bearings used in drainage pumps are advantageous in terms of simplifying equipment and facilitating maintenance because they do not require lubricating oil, but the sliding parts of submersible bearings are materials with excellent wear resistance. Must be used. Therefore, ceramic bearings in which a cemented carbide shaft sleeve and a SiC bearing are combined have been developed.
図9は、軸スリーブの従来の構造を模式的に示す断面図である。図9に示すように、軸スリーブ100は、回転軸(図示せず)に固定される円筒状の基材101と、この基材101の外周面に溶射によって形成された皮膜102とを備える。基材101には、液体に対して優れた耐食性を有するステンレス鋼が使用される。皮膜102は、基材101の外周面に形成された窪み内に形成される。皮膜102を形成する溶射材としては、WC(炭化タングステン)、Cr3C2(二炭化三クロム)のうちの少なくとも1つを主成分とし、残りがNi、Cr、Mo、Co、Feのうち少なくとも1つと、不可避不純物とからなる結合材を含有するものが挙げられる。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a conventional structure of a shaft sleeve. As shown in FIG. 9, the
軸スリーブ100が回転すると、皮膜102は、セラミックなどの硬質部材から構成される軸受に摺接し、回転軸および軸スリーブ100は軸受によって回転可能に支持される。超硬合金からなる皮膜102は、優れた耐摩耗性及び耐食性を有し、ステンレス鋼からなる基材101を保護することができる。
When the shaft sleeve 100 rotates, the
しかしながら、海水などの液体は、皮膜102内を徐々に浸透し、基材101に達することがある。基材101と皮膜102との間には構造上の微細な空隙が存在する。この空隙に液体が浸入すると、いわゆる隙間腐食が発生することがある。特に、ステンレス鋼からなる基材101と皮膜102との界面103に海水が接触すると、隙間腐食が発生しやすい。
However, liquids such as seawater may gradually penetrate the
そこで、本発明は、隙間腐食を防ぐことができる軸スリーブを提供することを目的とする。また、本発明は、そのような軸スリーブを備えたポンプを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the axial sleeve which can prevent crevice corrosion. Moreover, an object of this invention is to provide the pump provided with such a shaft sleeve.
上述した目的を達成するために、本発明の一態様によれば、回転軸の外周面に固定される軸スリーブであって、円筒状の基材と、前記軸スリーブの外周面を構成する皮膜と、前記基材と前記皮膜との間に形成されたバリア層とを備え、前記バリア層は、前記皮膜の内面全体を覆っていることを特徴とする軸スリーブが提供される。 In order to achieve the above-described object, according to one aspect of the present invention, there is provided a shaft sleeve fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft, the cylindrical base material, and the coating film constituting the outer peripheral surface of the shaft sleeve And a barrier layer formed between the substrate and the coating, wherein the barrier layer covers the entire inner surface of the coating.
一実施形態では、前記基材はステンレス鋼から構成されており、前記バリア層はステンレス鋼よりも隙間腐食が起こりにくい金属から構成されている。
一実施形態では、前記バリア層はニッケルから構成されている。
一実施形態では、前記バリア層は均一な厚さを有している。
一実施形態では、前記基材は、その外周面に形成された環状の窪みを有しており、前記バリア層は、前記環状の窪みを構成する表面全体を覆っている。
In one embodiment, the base material is made of stainless steel, and the barrier layer is made of a metal that is less susceptible to crevice corrosion than stainless steel.
In one embodiment, the barrier layer is composed of nickel.
In one embodiment, the barrier layer has a uniform thickness.
In one Embodiment, the said base material has the cyclic | annular hollow formed in the outer peripheral surface, and the said barrier layer has covered the whole surface which comprises the said cyclic | annular depression.
本発明の一態様によれば、回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記回転軸を回転可能に支持する水中軸受と、前記回転軸の外周面に固定され、前記水中軸受に摺接する上記軸スリーブとを備えたことを特徴とするポンプが提供される。 According to one aspect of the present invention, a rotating shaft, an impeller fixed to the rotating shaft, a submerged bearing that rotatably supports the rotating shaft, an outer peripheral surface of the rotating shaft fixed to the underwater bearing, There is provided a pump characterized by comprising the shaft sleeve in sliding contact with the shaft.
本発明によれば、基材と皮膜との間に、ニッケルなどからなるバリア層が形成されているので、皮膜を浸透した液体はバリア層に阻まれて基材に到達することができない。よって、隙間腐食が防止され、皮膜は剥がれにくくなる。結果として、軸スリーブは設計寿命に達するまでその本来の性能を発揮することができ、軸スリーブの信頼性が向上する。 According to the present invention, since the barrier layer made of nickel or the like is formed between the substrate and the coating, the liquid that has permeated the coating cannot be blocked by the barrier layer and reach the substrate. Therefore, crevice corrosion is prevented and the film is difficult to peel off. As a result, the shaft sleeve can exhibit its original performance until the design life is reached, and the reliability of the shaft sleeve is improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る軸スリーブが組み込まれた立軸ポンプを示す模式図である。立軸ポンプは、海水や河川水などの液体を吸込水槽5から吐出水槽21まで汲み上げるためのポンプである。図1に示す立軸ポンプは、本発明の一実施形態に係る軸スリーブが組み込まれたポンプの一例であり、当該軸スリーブは他の構成のポンプにも適用可能である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a vertical shaft pump incorporating a shaft sleeve according to an embodiment of the present invention. The vertical shaft pump is a pump for pumping liquids such as seawater and river water from the
図1に示すように、立軸ポンプは、吸込ベルマウス1a及び吐出ボウル1bを有するインペラケーシング1と、インペラケーシング1を吸込水槽5内に吊り下げる揚水管3と、揚水管3の上端に接続された吐出エルボ管4と、インペラケーシング1内に収容された羽根車10と、羽根車10が固定された回転軸6とを備えている。
As shown in FIG. 1, the vertical shaft pump is connected to an impeller casing 1 having a
ポンプ据付床22は、吸込水槽5の上部に接続されている。揚水管3は、ポンプ据付床22に形成された挿通口24を通して下方に延び、揚水管3の上端に設けられた据付用ベース23を介してポンプ据付床22に固定される。回転軸6は、吐出エルボ管4、揚水管3、及びインペラケーシング1内を通って鉛直方向に延びている。ポンプケーシング2は、インペラケーシング1、揚水管3、及び吐出エルボ管4により構成される。
The
吸込ベルマウス1aは下方を向いて開口し、吸込ベルマウス1aの上端は吐出ボウル1bの下端に接続されている。羽根車10は回転軸6の下端に固定されており、羽根車10と回転軸6とは一体的に回転する。この羽根車10の上方(吐出側)には複数のガイドベーン14が配置されている。これらのガイドベーン14は吐出ボウル1bの内周面に固定されている。
The
回転軸6は吐出エルボ管4を貫通して上方に延び、駆動源18に連結されている。駆動源18は、ポンプ据付床22に固定された架台19上に固定されている。立軸ポンプの運転時には、羽根車10は、吸込水槽5内の液面より下に位置している。
The rotary shaft 6 extends upward through the discharge elbow pipe 4 and is connected to a
回転軸6は、外軸受11及び水中軸受12,15により回転可能に支持されている。外軸受11はボールベアリングなどの転がり軸受、または滑り軸受であり、水中軸受12,15は、滑り軸受である。外軸受11は、ポンプケーシング2に配置されている。より具体的には、外軸受11は吐出エルボ管4の上方に配置されている。
The rotating shaft 6 is rotatably supported by the outer bearing 11 and the
水中軸受12は吐出ボウル1b内に収容されており、羽根車10の上方に配置されている。水中軸受12を支持する支持部材7はボウルブッシュ13の内面に固定されており、さらに、ボウルブッシュ13はガイドベーン14を介してインペラケーシング1に支持されている。水中軸受15は、揚水管3内に配置されている。水中軸受15は複数の支持部材32に支持されており、これら支持部材32は揚水管3の内面に固定されている。回転軸6には、本発明の一実施形態に係る軸スリーブ35が固定されている。軸スリーブ35と回転軸6は一体に回転する。
The underwater bearing 12 is accommodated in the
立軸ポンプは、吸込水槽5内の液体を吐出水槽21まで移送する。すなわち、駆動源18を運転することにより回転軸6を介して羽根車10を回転させると、吸込水槽5内の液体が吸込ベルマウス1aから吸い込まれ、吐出ボウル1b、揚水管3、吐出エルボ管4、および吐出配管20を通って吐出水槽21に移送される。
The vertical pump transfers the liquid in the
吐出配管20は、吐出エルボ管4から吐出水槽21まで延びている。吐出水槽21の液面は、吐出エルボ管4よりも上方に位置する。吐出配管20の途中には、仕切弁25が配置されており、この仕切弁25は、立軸ポンプの通常運転時には開かれている。立軸ポンプの停止時には仕切弁25が閉じられ、液体が吐出水槽21から吐出配管20を通じて吸込水槽5へ逆流することを防止する。仕切弁25の代わりに、逆止弁を設けてもよい。また、吐出配管20の吐出末端に、フラップ弁を配置してもよい。
The
図2は、図1に示す軸スリーブ35及び水中軸受15を示す拡大図である。軸スリーブ35は円筒状であり、回転軸6の外周面に固定されている。水中軸受15は、軸スリーブ35と同じ高さに配置されており、軸スリーブ35を介して回転軸6を支持する。より具体的には、回転軸6及び軸スリーブ35が回転すると、軸スリーブ35の外周面は水中軸受15の内周面に滑り接触する。軸スリーブ35の外周面と水中軸受15の内周面との間には微小な隙間が形成されている。揚水管3(図1参照)内に存在する液体はこの隙間を通過することによって、軸スリーブ35及び水中軸受15を潤滑する。
FIG. 2 is an enlarged view showing the
軸スリーブ35は、円筒状の基材41と、軸スリーブ35の外周面を構成する皮膜43と、基材41と皮膜43との間に形成されたバリア層46とを備えている。バリア層46の両縁部は軸スリーブ35の外部に露出しており、この露出した縁部は皮膜43に接している。本実施形態では、軸スリーブ35は鉛直に配置されており、皮膜43は水中軸受15と同じ高さに位置している。バリア層46の露出した縁部は、水中軸受15よりも上方及び下方に位置している。立軸ポンプの運転中は、皮膜43のみが水中軸受15に接触し、バリア層46及び基材41は水中軸受15には接触しない。
The
軸スリーブ35と水中軸受15との間の隙間を液体が滞りなく通過できるようにするために、バリア層46の露出した縁部と、皮膜43の外周面は、同一面内にあることが好ましい。バリア層46の露出した縁部及び皮膜43の外周面は、軸スリーブ35の外周面を構成している。
In order to allow the liquid to pass through the gap between the
図3は、図2に示す軸スリーブ35の拡大図である。基材41は、ステンレス鋼などの金属から構成されている。本実施形態では、液体に対して耐腐食性を有するステンレス鋼が使用されている。皮膜43及びバリア層46は、基材41の全周に亘って形成されている。基材41の外周面には、その全周に亘って延びる環状の窪み51が形成されている。バリア層46は、窪み51を構成する表面全体を覆い、かつ皮膜43の内面全体を覆っている。
FIG. 3 is an enlarged view of the
皮膜43は、バリア層46の外面に溶射によって形成されている。皮膜43を形成する溶射材としては、炭化物セラミックであるWC(炭化タングステン)、W2C、Cr3C2(二炭化三クロム)、Cr7C3、Cr23C6、NbC(炭化ニオブ)、TiC(炭化チタン)のうちの少なくとも1つを主成分とし、残りがNi、Cr、Mo、Co、Feのうち少なくとも1つと、不可避不純物とからなる結合材を含有するものが挙げられる。WCおよび/またはCr3C2は、高い耐摩耗性を有する観点から好ましく使用される。溶射方法としては高速フレーム溶射が挙げられるが、サーメット材料が溶射できる減圧プラズマ溶射、爆発溶射などの他のタイプの溶射を使用してもよい。
The
バリア層46は、基材41と皮膜43との間に存在しているので、基材41と皮膜43とは接触しない。バリア層46は、基材41の材料であるステンレス鋼よりも隙間腐食が起こりにくい金属から構成されている。本実施形態では、バリア層46はニッケルから形成されている。ニッケルは、ステンレス鋼よりも隙間腐食が起こりにくい金属である。したがって、液体が皮膜43を浸透してバリア層46に達しても、皮膜43とバリア層46との界面では隙間腐食が起こりにくい。液体は、バリア層46に阻まれて基材41には到達することはできない。よって、隙間腐食が防止され、皮膜は剥がれにくくなる。結果として、軸スリーブは設計寿命に達するまでその本来の性能を発揮することができ、軸スリーブの信頼性が向上する。バリア層46の材料として、ニッケルの他に、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、ジルコニア、Ni基合金、Cu(銅)、Cu合金、Ti(チタニウム)、Ti合金などを使用してもよい。
Since the
バリア層46は、その全体において、均一な厚さを有していることが好ましい。これは、皮膜43に水中軸受15から力が加わったときに、バリア層46内で力が均等に分散し、局所的な応力の発生を防止できるからである。バリア層46の厚さは特に限定されないが、バリア層46は、溶射材がバリア層46に吹き付けられたときに溶射材がバリア層46を貫通しない程度の厚さを有している。
The
ニッケルからなるバリア層46は、めっきよって形成することができる。より具体的には、ステンレス鋼からなる基材41をニッケルでめっきし、ニッケルからなるバリア層46を窪み51の表面全体に形成する。めっきによって形成されたバリア層46は、均一な厚さを有するので、めっきを用いてバリア層46を形成することが好ましい。
The
本実施形態の軸スリーブ35は、以下のようにして製造される。ステップ1では、図4に示すように、円筒状の基材41を用意する。ステップ2では、図5に示すように、基材41をその軸心を中心に回転させながら、切削工具(図示せず)を基材41の外周面に押し付け、基材41の外周面にその全周に亘って環状の窪み51を形成する。より具体的には、窪み51の底面51aと、この底面51aから基材41の外周面まで延びる2つの傾斜面51bが形成されるように、基材41の外周面が切削される。基材41の軸心と平行な底面51aに対する傾斜面51bの角度は45度とされる。この傾斜面51bは、後述する溶射において、溶射材をバリア層46の端部に確実に密着させるために形成される。
The
ステップ3では、図6に示すように、底面51a及び傾斜面51bを含む窪み51の表面全体の上にバリア層46を形成する。本実施形態では、基材41をニッケルでめっきし、ニッケルからなるバリア層46を、窪み51の底面51a及び傾斜面51bの全体に形成する。バリア層46は、窪み51の底面51a上に形成された底面46aと、窪み51の傾斜面51b上に形成された傾斜面46bとを有する。基材41の軸心と平行な底面46aに対する傾斜面46bの角度も45度である。
In
ステップ4では、図7に示すように、バリア層46に溶射材を溶射によって吹き付けて、バリア層46の底面46a及び傾斜面46bの全体上に皮膜43を形成する。このステップ4では、バリア層46の縁から溶射材が盛り上がるまで、溶射材が吹き付けられる。溶射材は、バリア層46の全体に対して垂直な方向から吹き付けられる。バリア層46の底面46a及び傾斜面46bは、溶射材の噴流を受けることができるので、一旦バリア層46に吹き付けられた溶射材は後続の溶射材の圧力を受けて底面46a及び傾斜面46bに強く密着することができる。すなわち、底面46a及び傾斜面46bの全体でアンカー効果が得られる。
In step 4, as shown in FIG. 7, a spray material is sprayed onto the
ステップ5では、図8に示すように、研削などの表面加工をバリア層46及び皮膜43に施して、バリア層46の露出した縁部及び皮膜43の外周面を滑らかにする。以上の製造工程を経て、本実施形態に係る軸スリーブ35が製造される。
In
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The embodiment described above is described for the purpose of enabling the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the widest scope according to the technical idea defined by the claims.
1a 吸込ベルマウス
1b 吐出ボウル
1 インペラケーシング
3 揚水管
4 吐出エルボ管
5 吸込水槽
6 回転軸
10 羽根車
11 外軸受
12,15 水中軸受
13 ボウルブッシュ
14 ガイドベーン
18 駆動源
19 架台
20 吐出配管
21 吐出水槽
22 ポンプ据付床
23 据付用ベース
24 挿通口
25 仕切弁
32 支持部材
35 軸スリーブ
41 基材
43 皮膜
46 バリア層
51 環状の窪み
DESCRIPTION OF
Claims (6)
円筒状の基材と、
前記軸スリーブの外周面を構成する皮膜と、
前記基材と前記皮膜との間に形成されたバリア層とを備え、
前記バリア層は、前記皮膜の内面全体を覆っていることを特徴とする軸スリーブ。 A shaft sleeve fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft,
A cylindrical substrate;
A film constituting the outer peripheral surface of the shaft sleeve;
A barrier layer formed between the substrate and the coating;
The shaft sleeve, wherein the barrier layer covers the entire inner surface of the coating.
前記バリア層は、前記環状の窪みを構成する表面全体を覆っている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軸スリーブ。 The base material has an annular depression formed on the outer peripheral surface thereof,
The shaft sleeve according to any one of claims 1 to 4, wherein the barrier layer covers the entire surface constituting the annular depression.
前記回転軸に固定された羽根車と、
前記回転軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記回転軸の外周面に固定され、前記水中軸受に摺接する軸スリーブとを備え、
前記軸スリーブは、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の軸スリーブであることを特徴とするポンプ。 A rotation axis;
An impeller fixed to the rotating shaft;
An underwater bearing that rotatably supports the rotating shaft;
A shaft sleeve fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft and in sliding contact with the underwater bearing;
6. The pump according to claim 1, wherein the shaft sleeve is the shaft sleeve according to any one of claims 1 to 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016249746A JP2018105340A (en) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | Shaft sleeve and pump |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111230074A (en) * | 2020-01-21 | 2020-06-05 | 浙江诺达信汽车配件有限公司 | Balancing device for baby carriage |
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2016
- 2016-12-22 JP JP2016249746A patent/JP2018105340A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111230074A (en) * | 2020-01-21 | 2020-06-05 | 浙江诺达信汽车配件有限公司 | Balancing device for baby carriage |
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