JP4539406B2

JP4539406B2 - 可動翼ポンプ

Info

Publication number: JP4539406B2
Application number: JP2005100961A
Authority: JP
Inventors: 孝義宮地
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006283577A

Description

本発明は、可動翼のステム部をステム軸受で軸支した可動翼ポンプに係り、特に、揚水、送水及び発電所向け可動翼ポンプに好適なものである。

揚水、送水及び発電所向け可動翼ポンプにおいては、吐出し量を調整するために流路内に配置される可動翼の角度を変更する構造を採用し、可動翼の翼ステム部をステム軸受で可動可能に軸支するようにしている。従来のステム軸受を備えた可動翼ポンプとしては、例えば特開２００１−２０７５１４号公報（特許文献１）が挙げられる。

従来の可動翼ポンプのステム軸受装置の一般的な構造例を図４により説明する。油などの潤滑材を使用しないドライ潤滑方式の可動翼ポンプのステム軸受装置においては、特許文献１には示されていないが、ステム軸受５１の母材（シェル）５３がステンレスで形成され、ステム軸受１１の摺動面を構成する摺動材５２がフッ素樹脂シートを母材５３の内面に貼り付けて形成されている。

特開２００１−２０７５１４号公報

しかし、かかるフッ素樹脂シートで形成された摺動材５２をステンレスで形成された母材５３の内面に貼り付けたステム軸受５１を用いた場合には、繰り返し荷重等の経年的作用により、摺動材５２が母材５３から剥がれるという問題があった。さらに、大型の可動翼ポンプにおいては、ステム軸受５１をステンレスのような金属にて形成した場合、ステム軸受５１の質量が重くなり、人力で取り扱い困難な重さとなることから、ステム軸受５１の取り付け作業が困難なものとなっていた。そのため、軽量な材質にてステム軸受を形成することが考えられるが、ステム軸受には揚水によって生じる荷重が常に繰り返し掛かることから金属に比べ強度的に弱い材質は使用できないということが分かった。

本発明の目的は、安価で軽量かつ高信頼性及び高耐久性を有する可動翼ポンプを得ることにある。

前述の目的を達成するために、本発明は、流路内に配置される翼部とこの翼部から突出して延びる翼ステム部とを有する可動翼と、前記翼ステム部を可動可能に軸支するステム軸受と、前記ステム軸受を支持する支持するハブと、を備えた可動翼ポンプにおいて、前記ステム軸受に対して潤滑材を用いないドライ潤滑方式とし、前記ステム軸受の母材を繊維強化プラスチックで形成すると共に、前記ステム軸受の摺動面を構成する摺動材をフェノール樹脂で前記母材と一体に形成したことにある。

本発明によれば、安価で軽量かつ高信頼性及び高耐久性を有する可動翼ポンプを得ることができる。

以下、本発明の一実施例の可動翼ポンプについて図１から図３を用いて説明する。

まず、本実施例の可動翼ポンプの全体構成に関して図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本実施例の可動翼ポンプの縦断面図、図２は図１のＡ部拡大図である。

図１に示すように、本実施例の可動翼ポンプ２０は、ケーシング１１によって形成された流路中にその流路に沿って動力を伝達する中空の駆動軸６が配置され、駆動軸６の先端にハブ５が取り付けられ、このハブ５に複数の可動翼４がおおよそ放射状に取り付けられて流路中に配置された構造である。駆動機（図示せず）からの回転力が駆動軸６及びハブ５を介して可動翼４に伝達され、可動翼４が回転することにより揚力を発生して液体を吸込側から吐出側に送る。

図１及び図２に示すように、各可動翼４は、先端側の翼部４ａと根元側の翼ステム部４ｂとから構成されている。各可動翼４の翼部４ａは、駆動軸６の軸心に対しておおよそ放射状に延びて流路中に配置されている。可動翼４の翼ステム部４ｂはハブ５に形成された穴部に嵌入されて回動可能に支持されている。この翼ステム部４ｂは、根本側に小径となる複数の段部を有して構成されている。翼ステム部４ｂにおける翼部４ａに最も近い１段目の段部とハブ５との間には、パッキング１３が配置され、気密性が保たれるようになっている。これによって、ステム軸受１に対して潤滑材を用いないドライ潤滑方式を採用している。翼ステム部４ｂにおける２段目及び４段目の段部とハブ５との間には、ステム軸受１が配置され、可動翼４がハブ５にステム軸受１を介して支持されるようになっている。翼ステム部４ｂにおける３段目の段部にはジョイント９が連結されている。

駆動軸６及びハブ５を貫通して翼操作軸７が設けられている。翼操作軸７は、上部に設置された翼操作装置（図示せず）によって上下に可動するように設置されている。翼操作軸７の下端部は、スパイダー８、アーム１０、ジョイント９を介して、可動翼４の翼ステム部４ｂに連結されている。かかる構成によって、翼操作軸７の上下運動は、スパイダー８、ジョイント９、アーム１０を介して、可動翼４の角度を変化させるための回転運動に変えられる。可動翼４の角度が変化することにより、可動翼４が与える揚力が変化し、可動翼ポンプ２０の吐出し量を調整することができる。可動翼４は液体に揚力を与えることにより、揚力の反作用を受ける。したがって、ステム軸受１は、可動翼４が受ける揚力の反作用と、可動翼４の角度を変化させる回転運動によって生じる摺動力とを同時に受けることになる。

図３に示すように、ステム軸受１は、その母材（シェル）３を繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で形成すると共に、その摺動面を構成する摺動材２をフェノール樹脂で母材３と一体に成形することにより構成されている。すなわち、母材３は軽量で強度が高く加工性に優れたＦＲＰ樹脂にて構成され、摺動材２は摺動特性に優れたフェノール樹脂にて構成されている。ステム軸受１は、摺動材２、母材３共に樹脂による一体成形であり、従来の金属母材に摺動材を貼り付けたステム軸受に特有の剥離の問題が発生しない。このように、摺動材２、母材３共に樹脂による一体成形とすることにより、母材３に繊維強化プラスチックを使用することが可能となり、ステム軸受１のハブ５へ取り付ける作業を格段に向上することができる。

また、通常、軸受に使用されている金属以外の材質は強度面で弱いことから、可動翼ポンプのステム軸受のように荷重を強く受けながら摺動する軸受としては適さないと考えられている。これに対し、本実施例のステム軸受１においては、摺動特性に優れ、かつ、強度面でも優れたフェノール樹脂を繊維強化プラスチックと一体に成形することによりこの問題を解決している。

かかる構成のステム軸受１を試作し、信頼性評価のための揺動試験を行なったところ、表１に示すように、良好な摩耗量の結果が得られた。

＜条件＞
(1)面圧：１５、２５、３０ＭＰａの３種類
(2)サイクル：１万、３万、５万サイクルの３種類
(3)揺動角：１５°（３０°／サイクル）
(4)速度：３°／ｓ
以上の説明から明らかなように、本実施例によれば、可動翼ポンプ２０ステム軸受１として、内面（摺動材２）にフェノール樹脂、母材３をＦＲＰ樹脂にて製作した母材・摺動材一体のステム軸受１を適用することにより、摺動材２と母材３の剥離がなく、ステム軸受１の耐久性が向上し、高信頼性を得られると共に、ステム軸受１の質量を低減でき、ステム軸受１の取り付け作業の容易性を図れる。

本発明の一実施例を示す可動翼ポンプの縦断面図である。図１のＡ部拡大図である。図２のステム軸受部分の説明図である。従来の可動翼ポンプのステム軸受部分の説明図である。

符号の説明

１…ステム軸受、２…ステム軸受摺動材、３…ステム軸受母材、４…可動翼、４ａ…翼部、４ｂ…翼ステム部、５…ハブ、６…駆動軸、７…翼操作軸、８…スパイダー、９…ジョイント、１０…アーム、１１…ケーシング、１３…パッキング、２０…可動翼ポンプ。

Claims

流路内に配置される翼部とこの翼部から突出して延びる翼ステム部とを有する可動翼と、
前記翼ステム部を可動可能に軸支するステム軸受と、
前記ステム軸受を支持する支持するハブと、を備えた可動翼ポンプにおいて、
前記ステム軸受に対して潤滑材を用いないドライ潤滑方式とし、
前記ステム軸受の母材を繊維強化プラスチックで形成すると共に、前記ステム軸受の摺動面を構成する摺動材をフェノール樹脂で前記母材と一体に形成した
ことを特徴とする可動翼ポンプ。
請求項１に記載された可動翼ポンプにおいて、前記翼ステム部は、前記ハブに形成された穴部に嵌入されて回動可能に支持されると共に、根本側に小径となる複数の段部を有して構成され、前記翼ステム部における前記翼部に近い段部と前記ハブとの間にパッキングを配置して気密性を保つと共に前記翼ステム部における前記パッキングを配置した段部より根本側の段部と前記ハブとの間に前記ステム軸受を配置することにより前記ステム軸受に対して潤滑材を用いないドライ潤滑方式としたことを特徴とする可動翼ポンプ。