JP3127293B2 - 立軸ポンプの軸受装置 - Google Patents

立軸ポンプの軸受装置

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JP3127293B2 JP09359664A JP35966497A JP3127293B2 JP 3127293 B2 JP3127293 B2 JP 3127293B2 JP 09359664 A JP09359664 A JP 09359664A JP 35966497 A JP35966497 A JP 35966497A JP 3127293 B2 JP3127293 B2 JP 3127293B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は立軸ポンプの軸受装置に
係り、特に大型の立軸ポンプにおける軸受の信頼性、メ
インテナンス性等の向上に好適な立軸ポンプの軸受装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の立軸ポンプは、図6に示
すように、羽根車1の上方の吐出しケーシング3内に、
羽根車1を駆動する主軸4の軸受5Aが設置されている
のが通常である。尚、図中の符号の6はセンターコー
ン、7はベルマウス、8は整流板、9は吸水槽である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の立軸ポンプでは、軸受のメインテナンスを行なうに
は、ポンプ全体を引上げなければならないという問題が
あった。また、先行待機運転や管理運転で空転を行なう
ときには給水が必要であった。
【0004】なお、実公昭32−000571号公報に
記載の例では、下方軸受周りの下半分は殆ど自由空間
で、流れを拘束したり案内する閉じた流路は形成されて
おらず、吸込ケーシングという流路は設けられていな
い。また、軸受下部が閉塞されているが、潤滑液を蓄積
するほどの容積はなく、下部の空間は、単に軸の下端が
固定部に接触しないように設けられた空間に過ぎない。
また、実公昭30−010549号公報に記載の例も同
様に、流れを規制する吸込ケーシングがない。ポンプ下
部に円筒状の流路が見られるが、これは単なる塵除けの
ストレーナで、流れを案内するケーシングとは全く別物
である。また、実開昭63−121798号公報に記載
の例も同様で、羽根車の下方には、吸込ケーシングが形
成されていない。また、特開昭62−007999号公
報に記載の例では、ポンプの振れ止め装置として、ポン
プの固定部に取り付けられた回転しない支持棒を受ける
穴が設けられているが、これは回転軸を支える通常の軸
受ではなく、また、ごみや土砂が堆積したときに排出す
る排出口はあるが、作業者が入って保守作業する空間は
形成されていない。
【0005】本発明の目的は、上記問題点を解決し、立
軸ポンプにおいて、ポンプ本体を引上げずに軸受のメイ
ンテナンスができるようにすることにある。また、本発
明の他の目的は、立軸ポンプにおいて、連続空転運転可
能で管理運転や先行待機運転可能な軸受装置を提供する
ことにある。また、本発明の他の目的は、立軸ポンプに
おいて、耐食性の向上した高寿命高信頼性のセラミック
ス軸受が使用可能にすることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は以下の手段に
より達成される。請求項1記載発明は、羽根車をポンプ
吸水槽内に配置し、前記羽根車の上方にトルク伝達軸
と、下方にラジアル荷重を受けるポンプ軸とが連結され
てなる立軸ポンプの軸受装置において、前記ポンプ軸を
支持する軸受は、流路を形成する吸込ケーシング内のセ
ンターコーンに貯水される水に水没可能な位置に設置さ
れているとともに、前記センターコーンは、取り外し可
能なカバーを有して構成されていることを特徴とするも
のである。本軸受装置によれば、軸受装置を羽根車下方
に配置し、下方から着脱可能となっているから、吸水槽
の水を抜けば吸水槽内で軸受のメインテナンスが可能
で、ポンプを引上げる必要がない。また、軸受を潤滑す
る水をセンターコーン内に貯水するので、一度貯水でき
れば立軸ポンプ軸受の潤滑水となり、非常時に確実な運
転が可能となる。また、そのためにセラミックス軸受等
の無給水軸受を採用することが可能となる。また、請求
項2記載発明は、請求項1記載の軸受装置において、前
記軸受構造下方のセラミックス軸受と上方のゴム
軸受とにより構成され、前記ポンプ軸とのクリアランス
は、ゴム軸受に対しセラミックス軸受の方を狭くして設
置され、かつ、前記セラミックス軸受は下方から装着さ
れて軸受カバーにより取り付けられていることを特徴と
するので、通常のポンプ運転時には耐摩耗性があり、長
寿命のセラミックス軸受が作用し、過大荷重や片当り荷
重が作用したときには、その荷重の一部をゴム軸受が支
持するので、セラミックス軸受の破損を防止することが
でき、信頼性の高い軸受となる。万一、セラミックス軸
受10が破損した場合でもセラミックス片は下方に落下
し、バックアップとしてゴム軸受14が支持するので、
ポンプを停止することなく運転を継続することができ
る。また、請求項3記載発明は、請求項1記載の軸受装
置において、前記軸受に支持されるポンプ軸を中空
して空気抜きを設けたことを特徴とする。軸受が羽根車
下方にあるので、ラジアル荷重を支えるポンプ軸はトル
ク伝達が不要となるため、薄肉の中空シャフトにするこ
とが可能であり、中空シャフトにして空気抜きを設け
、軸内にも水を導入して水没する表面積は増えるの
で、冷却効果も増し、信頼性の高い軸受となる。また、
請求項4記載発明は、請求項1,2または3に記載の軸
受装置において、前記ポンプ軸に装着された軸受スリー
ブ材は、上下の両端部にアールを有する段差部が形成さ
れ、かつ、前記スリーブ材に溶射皮膜を施工した後、前
記両端部にはライニング皮膜を施すことにより、前記ス
リーブ材の母材と溶射部の境界が取扱液に接しない構造
を有してなることを特徴とする。軸受側或いはポンプ軸
側を溶射皮膜とした場合には、特に溶射部分と母材の境
界部分の耐食性が落ちるため、この境界部分にライニン
グを施し、外部液と遮断し耐食性をあげることができ
る。また、スリーブ材の両端の段差部には、溶射時に局
部的に薄膜とならぬようにアール(R)が取ってある。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。図1は、本発明の軸受装置の一実
施形態を採用した立軸ポンプの縦断面図である。羽根車
1にはトルク伝達をする主軸4と羽根車下方にあるラジ
アル荷重を受けるポンプ軸2がつながっている。ポンプ
軸2は軸受5により支持され、軸受5は吸込ケーシング
内に収納され、吸込ケーシングは、流路の出入口を除い
て、ベルマウス7、整流板8、センターコーン6などに
より、流れを拘束したり案内する閉じた流路を形成して
いる。センターコーン6は、水密構造となっており、一
度、吸水槽9の水位が羽根車1の下端レベルまで上昇す
れば、センターコーン6内に水を貯水することができ、
軸受を潤滑することができるようになっている。
【0008】したがって、一度貯水できれば、排水機場
などの、通常はあまり運転されないが、しかし非常時に
は確実な運転が必要な機場で屡々行われるポンプ設備の
空転運転による管理運転や、降雨時の急激な出水に対し
て空転運転で待機し、吸水槽の水位の上昇とともに迅速
に排水運転のできる先行待機運転ポンプにも、従来採用
することができなかったセラミックス軸受等の無給水軸
受を採用することが可能となる。ポンプ軸2は、羽根車
1より下方にあるためトルク伝達を必要としないから軸
受の負荷の許容できる範囲で細くすることができる。
【0009】また、図2に示すように、ポンプ軸2を中
空にして空気抜き2Aを設けることにより、軸内にも水
を導入して冷却効果を高めることができ、信頼性の高い
軸受とすることができる。特に、吸込流路に水がない保
守運転時や先行待機運転時にきわめて有効である。ま
た、部品重量の低減によって、製作、運搬、組立、据付
時などの作業性が向上し、保守作業も容易となり、ま
た、製作コストも低くできるなど、優れた作用効果を奏
することができる。
【0010】図3は、本実施形態の軸受構造の一例を示
したものである。図3に示すように、軸受の構造はセラ
ミックス軸受10とゴム軸受14により構成されてい
る。セラミックス軸受10は下方に配置され、ゴム軸受
14は上方に配置し、ポンプ軸2とのクリアランスは、
ゴム軸受14に対しセラミックス軸受10の方を狭くし
ている。セラミックス軸受10はバックメタル11に接
着されており、その外周に緩衝材のゴム12とバックシ
ェル13を持ち、一体にして下方から装着できるように
なっており、軸受カバー17が取り付けられている。ま
た、ポンプ軸2にはゴム軸受用スリーブ16およびセラ
ミックス軸受用スリーブ15が装着され、スリーブカバ
ー18が取り付けられている。
【0011】本実施形態では、セラミックス軸受部にお
いて、軸受側を炭化ケイ素、スリーブ側をタングステン
カーバイドのソリッドまたは被膜21として耐摩耗性を
向上させている。セラミックス軸受10の剛性は、緩衝
材のゴム12の硬度および厚さで調整が可能であり、セ
ラミックス軸受10に過大な荷重や、片当り荷重が作用
したときに変形し、バックアップとしてゴム軸受14に
荷重分担が可能なように調整してある。通常のポンプ運
転時には耐摩耗性があり、長寿命のセラミックス軸受が
作用し、過大荷重や片当り荷重が作用したときには、そ
の荷重の一部をゴム軸受が支持するので、セラミックス
軸受の破損を防止することができ、信頼性の高い軸受と
なる。
【0012】万一、セラミックス軸受10が破損した場
合でもセラミックス片は下方に落下し、バックアップと
してゴム軸受14が支持するので、ポンプを停止するこ
となく運転を継続することができる。また、大径のポン
プについては、セラミックス軸受材をセグメント化した
り、スリーブを溶射構造にすることにより対応可能とし
ている。もちろん軸受材およびスリーブ材をセグメント
同志あるいは溶射皮膜同志にすることも可能である。ゴ
ム軸受の長寿命化をはかるためには、図示していない
が、ポンプ吐出水をストレーナ等を介して異物を除去
し、ゴム軸受14の中央付近に給水することにより可能
である。
【0013】図3に示した軸受装置はすべて下方に分解
することが可能である。すなわち、軸受カバー17をは
ずし、バックシェル13ごとセラミックス軸受部を下方
に引抜き、その後にゴム軸受14を引抜けば良い。スリ
ーブ側も同様で、スリーブカバー18をはずし、セラミ
ックス軸受用スリーブ15、ゴム軸受用スリーブ16を
引き抜くことができる。したがって、ポンプ軸受をメイ
ンテナンスする際、従来は、ポンプ本体を引上げないと
メインテナンスすることができなかったが、本実施形態
では、吸水槽の水を抜くことにより吸水槽内で軸受のメ
インテナンスができるのでポンプを引上げる必要がな
い。また、この際、大型ポンプの場合は、図4に示すよ
うにセンターコーン内でメインテナンスが可能である。
すなわち、カバー19をはずし、移動式昇降装置20を
センターコーン6内に入れメインテナンスを行なうこと
ができる。
【0014】次に、図5により、先に述べた溶射皮膜構
造の耐食性向上策について説明する。スリーブ材15
は、両端部に段差をつけ、段差部には溶射時に局部的に
薄膜とならぬようにアール(R)が取ってある。スリー
ブ材15に溶射皮膜21Aを施工した後、両端部にはラ
イニング皮膜22をほどこし、スリーブ材15の母材と
溶射部の境界が取扱液に接しないようにしている。通常
溶射スリーブで腐蝕の問題となるのは、境界のある端部
の電位差による腐蝕であるので、このように構成するこ
とにより、耐食性は向上する。
【0015】本実施形態によれば以下の効果がある。 (1)軸受が羽根車下方にあり、軸受を下方に抜くこと
ができるので、ポンプを引上げなくても軸受のメインテ
ナンスが可能である。 (2)吸込ケーシングやセンターコーンの内部を貯水槽
とし、軸受回りに常に水があるようにして、空転による
管理運転や先行待機運転が可能である。 (3)ポンプ軸を中空にして軸内に水が入るようにし、
その冷却効果によって信頼性の高い軸受とすることがで
きる。 (4)吸込ケーシング内、特にセンターコーン内に昇降
装置を導入し、軸受の分解・組立ができるのでメインテ
ナンスが容易である。 (5)セラミックス軸受とゴム軸受との組合せとするこ
とにより、セラミックス軸受に過大荷重や片当り荷重が
作用してもゴム軸受がバックアップするので、信頼性が
高くなる。 (6)溶射皮膜構造に対して、端部にライニングを施す
ことにより、耐食性に優れたものとなる。
【0016】
【発明の効果】上述のとおり本発明によれば、軸受が全
て下方に抜ける構造なので、ポンプを引上げなくてもメ
インテナンスすることができる。また、軸受回りに常に
水がある状態にできるので、空転による管理運転や先行
待機運転が可能である。
【0017】また、軸受をセラミックス軸受とゴム軸受
との組合せとし、また、軸受材およびスリーブ材を溶射
皮膜にして母材との境界にライニングをほどこすことに
より、高寿命高信頼性で耐食性の向上したセラミックス
軸受にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である軸受装置を採用した
立軸ポンプの縦断面図である。
【図2】本実施形態軸受装置回りを拡大したポンプ縦断
面図である。
【図3】本実施形態軸受装置の詳細図である。
【図4】移動式昇降装置を用いた本実施形態軸受装置の
分解・組立説明図である。
【図5】本実施形態軸受装置の溶射スリーブの耐食構造
説明図である。
【図6】従来型立軸ポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
1 羽根車 2 ポンプ軸 2A 空気抜き 3 吐出しケーシング 4 主軸 5 軸受装置 5A 軸受 6 センターコーン 7 ベルマウス 8 整流板 9 吸水槽 10 セラミックス軸受 11 バックメタル 12 緩衝材(ゴム) 13 バックシェル 14 ゴム軸受 15 セラミックス軸受用スリーブ 16 ゴム軸受用スリーブ 17 軸受カバー 18 スリーブカバー 19 カバー 20 移動式昇降装置 21 皮膜 21A 溶射皮膜 22 ライニング皮膜
フロントページの続き (72)発明者 大谷 健二 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭62−7999(JP,A) 特開 昭48−16039(JP,A) 特開 昭62−288720(JP,A) 実開 昭63−121798(JP,U) 実開 昭61−151094(JP,U) 実公 昭32−571(JP,Y1) 実公 昭30−10549(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 13/00 F04D 29/04 F04D 29/60

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 羽根車をポンプ吸水槽内に配置し、前記
    羽根車の上方にトルク伝達軸と、下方にラジアル荷重を
    受けるポンプ軸とが連結されてなる立軸ポンプの軸受装
    置において、前記ポンプ軸を支持する軸受は、流路を形
    成する吸込ケーシング内のセンターコーンに貯水される
    水に水没可能な位置に設置されているとともに、前記セ
    ンターコーンは、取り外し可能なカバーを有して構成さ
    れていることを特徴とする立軸ポンプの軸受装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の軸受装置において、前記
    軸受構造下方のセラミックス軸受と上方のゴム軸
    受とにより構成され、前記ポンプ軸とのクリアランス
    は、ゴム軸受に対しセラミックス軸受の方を狭くして設
    置され、かつ、前記セラミックス軸受は下方から装着さ
    れて軸受カバーにより取り付けられていることを特徴と
    する立軸ポンプの軸受装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の軸受装置において、前記
    軸受に支持されるポンプ軸を中空にして空気抜きを設
    けたことを特徴とする立軸ポンプの軸受装置。
  4. 【請求項4】 請求項1,2または3に記載の軸受装置
    において、前記ポンプ軸に装着された軸受スリーブ材
    は、上下の両端部にアールを有する段差部が形成され、
    かつ、前記スリーブ材に溶射皮膜を施工した後、前記両
    端部にはライニング皮膜を施すことにより、前記スリー
    ブ材の母材と溶射部の境界が取扱液に接しない構造を有
    してなることを特徴とする立軸ポンプの軸受装置。
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