JP4603021B2 - ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、羽根車を回転駆動するシャフトの軸受の冷却が効果的に行えてコンパクト化も図ることができるポンプに関するものである。

従来、水を揚水して所定の場所に吐出するポンプとして図４に示す構造のものがあった。同図に示すポンプは、揚水管６０の下に羽根車６７を収納した羽根車ケーシング６１を取り付け、一方揚水管６０の上部に９０°湾曲する吐出ケーシング６５を取り付け、揚水管６０の内部に設置したシャフト６６を吐出ケーシング６５の上部から突出して図示しない減速機及びディーゼル機関やガスタービン等の駆動機に連結して構成されている。

シャフト６６は、その上部がスラスト／ラジアル軸受ｓ，ｒ１によって軸支されると共に、その下部がラジアル軸受ｒ２によって軸支されている。上部のスラスト／ラジアル軸受ｓ，ｒ１は吐出ケーシング６５の上部に設けた上部軸受ユニット６８内に設置され、一方ラジアル軸受ｒ２はこれを覆うボウル６９に支持され、ボウル６９はガイドベーン６4によって支えられている。

そして駆動機を駆動してシャフト６６及び羽根車６７を回転すれば、吸水槽７０内の水が揚水管６０を介して吐出ケーシング６５に揚水され、所定の場所に排水されていく。

各軸受ｓ，ｒ１，ｒ２はポンプ設備が大型の場合（場合によっては小型のポンプ設備でも）、これを冷却する必要があるので、下側のラジアル軸受ｒ２は揚水管６０内を流れる水によって冷却し、上側のスラスト／ラジアル軸受ｓ，ｒ１は別途上部軸受ユニット６８内に潤滑油を供給することで冷却している。また高温となった潤滑油はオイルクーラー８０を用いて冷却している。

しかしながら上記従来のポンプにおいては、上部軸受ユニット６８内にスラスト軸受ｓとラジアル軸受ｒ１とを収納しているが、特にスラスト軸受ｓは荷重が大きく高温になるので、これを冷却するための潤滑油の量が大量になり、オイルクーラー８０も大型になるばかりか、上部軸受ユニット６８自体の大きさも大きくなり、これらのことからポンプ設備のコンパクト化が阻害されていた。
実開平４−６５９９６号公報 実開昭６１−１０５７９３号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、軸受冷却用の潤滑油を少量又は不用にでき、且つ設備のコンパクト化を図ることができるポンプを提供することにある。

本願請求項１に記載の発明は、揚水管の上下にそれぞれ吐出ケーシングと羽根車ケーシングとを接続し、羽根車ケーシング内に設置した羽根車を回転駆動するシャフトを揚水管を介して吐出ケーシングの上部側面から引き出し駆動機に連結してなるポンプにおいて、羽根車の上部の部分のボウル内にシャフトを軸支する水潤滑スラスト軸受と水潤滑ラジアル軸受とを設置すると共に、水潤滑ラジアル軸受とは別にシャフトを軸支する下部水潤滑ラジアル軸受を羽根車の下部に設置し、ボウルの上部に筒状に延びシャフトを覆いながら吐出ケーシングの上部側面から突出する筒状部を設けたことを特徴とするポンプにある。

本願請求項２に記載の発明は、前記シャフトの吐出ケーシングを貫通する部分にシャフトと筒状部間をシールするシール機構を設けると共に、水潤滑スラスト軸受及び水潤滑ラジアル軸受の下部にシャフトとボウル間をシールするダストシールを設け、ボウル内に液を充填するか、又は該充填された液を循環させるか、又はボウル外部から該ボウル内に液を供給することを特徴とする請求項１に記載のポンプにある。

請求項１に記載の発明によれば、ボウル内の軸受を水潤滑スラスト軸受（水中スラスト軸受）と水潤滑ラジアル軸受（水中ラジアル軸受）で構成したので、これらを油潤滑タイプの軸受とした場合にこれら軸受が浸水しないようにボウルに設ける必要があったシール機構を不要とすることができる。また、水潤滑スラスト軸受（水中スラスト軸受）をポンプの揚水で潤滑でき、スラスト軸受潤滑のための潤滑油を不要にできる。また、下部水潤滑ラジアル軸受（水中ラジアル軸受）を羽根車の下部に設置したので、この下部水潤滑ラジアル軸受も潤滑油によって潤滑する必要がなくなる。

請求項２に記載の発明によれば、ボウル内の水中スラスト軸受と水中ラジアル軸受が揚水中のスラリーによって破損されることを防止できる。

以下、本発明の参考例及び実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一参考例を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。同図に示すようにこのポンプは、揚水管１０の下に羽根車２１を収納する羽根車ケーシング２０を取り付け、一方揚水管１０の上に９０°湾曲する吐出ケーシング３０を取り付け、揚水管１０の内部に立てて設置したシャフト１１の上部を、吐出ケーシング３０の湾曲した上部側面から貫通して突出させ図示しない減速機を介して図示しないディーゼル機関やガスタービンなどからなる駆動機に連結して構成されている。

ここでシャフト１１の羽根車２１の上部の部分は、略円筒状であって水の流れをスムーズにするためのボウル４０によって覆われており、ボウル４０内部に取り付けたスラスト軸受４１とラジアル軸受４３によってシャフト１１を軸支している。ボウル４０自体はガイドベーン４５によって揚水管１０の内周に固定されている。またボウル４０にはシール機構４７を設けることで外部の水がボウル４０内部に入り込まないようにしている。ボウル４０の上部は円筒状に延びて吐出ケーシング３０の上部側面から突出し、その上部に設置したもう一つのラジアル軸受４９がシャフト１１を軸支している。上側のラジアル軸受４９は上部軸受ユニット５０内に設置され、上部軸受ユニット５０にはこれを冷却する潤滑油がオイルクーラー８５から供給・循環されている。

そして図示しない駆動機を駆動することで図示しない減速機を介してシャフト１１を回転駆動すれば、羽根車２１によって吸水槽９０の水が羽根車ケーシング２０と揚水管１０を介して吐出ケーシング３０に揚水され、所定の場所に排水されていく。

このとき揚水される水はボウル４０の外面を介してスラスト軸受４１とラジアル軸受４３とその潤滑油を冷却するので、これら各軸受４１，４３の潤滑油は別途オイルクーラー等によって冷却することは不要である。一方上側のラジアル軸受４９の潤滑油は、オイルクーラー８５によって冷却する必要があるが、発熱の大きいスラスト軸受ではなく、ラジアル軸受４９のみの冷却で良いので、冷却に必要な潤滑油を大幅に減少でき、オイルクーラー８５の小型化も図れる。またスラスト軸受がないので上部軸受ユニット５０自体の小型化が図れ、これらのことからポンプ設備全体のコンパクト化が図れる。

図２は本発明の他の参考例を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。この参考例において図１に示す参考例と同一又は相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。即ちこのポンプにおいては、シャフト１１の羽根車２１の上部の部分を略円筒状のボウル４０によって覆い、ボウル４０内部にスラスト軸受４１とラジアル軸受４３とを設置してシャフト１１を軸支する点は上記参考例と同じであるが、本参考例においてはシャフト１１の下端をラジアル軸受４９−２によって軸支している。このラジアル軸受４９−２は潤滑油を用いずに水中でそのまま使用することができる水中ラジアル軸受である。その代わり図１に示す上部軸受ユニット５０を省略している。

このように構成すれば、図１に示すと同様に揚水される水自体がボウル４０の外面を介してスラスト軸受４１とラジアル軸受４３及びこれらの潤滑油を冷却するので、これら各軸受４１，４３の潤滑油を別途冷却する手段を設置することが不要になるが、さらにもう一方のラジアル軸受４９−２も潤滑油によって冷却する必要がなくなる。さらに図１に示す上部軸受ユニット５０自体が不要になり、図１の参考例に比べてさらにポンプ設備全体のコンパクト化が図れる。

図３は本発明の一実施形態を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。この実施形態において前記図２に示す参考例と同一又は相当部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。図２に示す参考例ではボウル４０内に収納したスラスト軸受４１とラジアル軸受４３が何れも油潤滑タイプのため、浸水しないようにシール機構４７を必要としたが（この点は図１に示す参考例でも同様）、この実施形態ではボウル４０−３内の軸受を水中タイプの水中スラスト軸受４１−３と水中ラジアル軸受４３−３で構成することでシール機構を不要とし、その代わりにシャフト１１の吐出ケーシング３０を貫通する部分にシール機構４７−３を設けた。このように構成すると、吐出ケーシング３０上部にシール機構４７−３を設置することができ、図２に示す参考例のようにボウル４０の内部にシール機構４７を設けるのに比べてそのメンテナンスがし易い。

ところで図３に示す実施形態の場合、水中スラスト軸受４１−３と水中ラジアル軸受４３−３の部分に揚水する水が浸入することとなるが、そうすると揚水中のスラリーが両軸受けを傷める恐れがある。これを回避するため、ポンプを以下の実施形態のように構成しても良い。

即ち図５は本発明の他の実施形態を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。この実施形態において前記図３に示す実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。この実施形態において前記図３に示す実施形態と相違する点は、水中スラスト軸受４１−３と水中ラジアル軸受４３−３の部分に揚水する水が浸入しないように、水中ラジアル軸受４３−３の下部にシャフト１１とボウル４０−３間をシールするダストシール５５を設け、またボウル４０−３の上部に筒状に延びて吐出ケーシング３０の上部に至る筒状部５６を設け、さらにボウル４０−３内の水中ラジアル軸受４３−３とダストシール５５の間の隙間から引き出したドレン管５７をポンプＰを介してシール機構４７−３の下側の部分に接続し、ポンプＰを駆動することでボウル４０−３内に充填しておいた循環液（例えば清水）を循環させるように構成した点である。このように構成することで水中スラスト軸受４１−３と水中ラジアル軸受４３−３の部分のスラリーによる破損を確実に防止できる。この場合、ポンプＰの上流若しくは下流にフィルター又はストレーナ５９を設けると更に効果的である。なお場合によってはドレン管５７やポンプＰを取り付けず、ダストシール５５と筒状部５６のみを設けるだけでも軸受の破損は防止できる。

なおこの実施形態においてはボウル４０−３内の液を循環するように構成したが、その代わりに図６に示すように、ダストシール５５のシールを緩めにしておいて、ポンプＰによって供給液（例えば清水）をシール機構４７−３の下側の部分に供給し（なおポンプＰは必ずしも必要ない）、供給した液をダストシール５５から揚水中に排出するか、ドレン管５８から系外に放出するように構成しても良い。

なお上記参考例及び実施形態では二つのラジアル軸受の内の一つとスラスト軸受とをボウル内に設置したが、別の参考例として、二つのラジアル軸受の内の一つは図１に示すように吐出ケーシングの上部に設置し、もう一つのラジアル軸受は図２に示すように羽根車２１の下部に設置し、スラスト軸受だけをボウル内に設置することも考えられる。

以上本発明の実施形態を説明したが、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。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。

本発明の一参考例を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。 本発明の他の参考例を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。 従来のポンプの一例を示す概略断面図である。 本発明の他の実施形態を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。 本発明のさらに他の実施形態を用いたポンプの一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１０ 揚水管
１１ シャフト
２０ 羽根車ケーシング
２１ 羽根車
３０ 吐出ケーシング
４０ ボウル
４１ スラスト軸受
４３ ラジアル軸受
４５ ガイドベーン
４７ シール機構
４９ ラジアル軸受
５０ 上部軸受ユニット
８５ オイルクーラー
９０ 吸水槽
４９−２ ラジアル軸受
４１−３ 水中スラスト軸受
４３−３ 水中ラジアル軸受
４７−３ シール機構
５５ ダストシール
５６ 筒状部

Claims (2)

1. 揚水管の上下にそれぞれ吐出ケーシングと羽根車ケーシングとを接続し、前記羽根車ケーシング内に設置した羽根車を回転駆動するシャフトを揚水管を介して前記吐出ケーシングの上部側面から引き出し駆動機に連結してなるポンプにおいて、
   前記羽根車の上部の部分のボウル内に前記シャフトを軸支する水潤滑スラスト軸受と水潤滑ラジアル軸受とを設置すると共に、前記水潤滑ラジアル軸受とは別に前記シャフトを軸支する下部水潤滑ラジアル軸受を前記羽根車の下部に設置し、前記ボウルの上部に筒状に延び前記シャフトを覆いながら前記吐出ケーシングの上部側面から突出する筒状部を設けたことを特徴とするポンプ。
2. 前記シャフトの吐出ケーシングを貫通する部分に前記シャフトと前記筒状部間をシールするシール機構を設けると共に、前記水潤滑スラスト軸受及び水潤滑ラジアル軸受の下部に前記シャフトと前記ボウル間をシールするダストシールを設け、前記ボウル内に液を充填するか、又は該充填された液を循環させるか、又は前記ボウル外部から該ボウル内に液を供給することを特徴とする請求項１に記載のポンプ。

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