JP5222186B2 - チューブラポンプ、及び横軸円筒型水力機械の軸受交換方法 - Google Patents

Description

本発明は、チューブラポンプ、及びチューブラポンプなどの横軸円筒型水力機械の軸受交換方法に関するものである。

従来、チューブラポンプは、各種排水設備（例えば洪水排水設備、下水道雨水排水設備など）や各種揚水設備などに利用されている。そしてこの種のチューブラポンプの中には、例えば特許文献１の図３に示すように、横置きにした筒状のケーシングの内部に、羽根車及び羽根車を回転駆動する駆動機及び駆動機の回転動力を羽根車に伝達する回転軸などを収納して構成されるものがある。この種のチューブラポンプは、その吸込側が吸込水槽（吸込水路）に、その吐出側が吐出水槽（吐出水路）に接続されるように現地にて据え付けられる。そして羽根車を回転駆動すれば、吸込水槽（吸込水路）から吐出水槽（吐出水路）に向かってケーシング内を流体が移送される。

特開２００４−１９０５６７号公報

上記従来のチューブラポンプは、ケーシングの内部に収納された羽根車が回転軸に固定され、この回転軸が転がり軸受によって回転自在に軸支され、羽根車と回転軸とは一体的に回転している。従って、この転がり軸受には、常に羽根車と回転軸とを含む回転体の自重がかかっている。このため転がり軸受の取り換えは、前記回転体をケーシングから取り出した上で行う必要があり、その取り換え作業は非常に煩雑であった。

また、例えば、すべり軸受など他の軸受装置は、２つ割りできるタイプもあり、回転体の自重を受けたまま軸受本体を交換できることがあるが、転がり軸受は、その機構上、２つ割りできるタイプは無く、回転体の自重を受けたまま軸受装置を交換することができなかった。

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、回転体（羽根車、回転軸等）をケーシングから取り出すことなく、この回転体を支持している転がり軸受を容易に取り換えることができるチューブラポンプ、及び横軸円筒型水力機械の軸受交換方法を提供することにある。

本願請求項１に記載の発明は、横置きにした外ケーシング内部に羽根車を装着した回転軸を具備する回転体を収納し、前記回転体の回転軸を転がり軸受にて回転自在に軸支してなるチューブラポンプにおいて、前記外ケーシング内の前記羽根車の下流側に配置され、前記回転軸を軸支する第１の転がり軸受を内包する第１の軸受ケーシングを載置する吐出側内ケーシングと、前記外ケーシング内の前記羽根車の上流側に配置され、前記回転軸を軸支する第２の転がり軸受を内包する第２の軸受ケーシングを載置する吸込側内ケーシングと、前記第１の軸受ケーシングは、前記回転軸が貫通する貫通孔を有し該貫通孔と前記回転軸をシールするシール部材を有し、前記第２の軸受ケーシングは、前記回転軸が貫通する貫通孔を有し該貫通孔と前記回転軸をシールするシール部材を有し、前記第１の軸受ケーシングは、底板に支持されて前記吐出側内ケーシング内に載置されており、前記第２の軸受ケーシングは、底板に支持されて前記吸込側内ケーシング内に載置されており、前記第１の軸受ケーシングを支持する底板及び前記第２の軸受ケーシングを支持する底板にはそれぞれ該底板を上下動させる複数本のジャッキボルトを具備することを特徴とするチューブラポンプにある。

本願請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のチューブラポンプにおいて、前記第１のケーシングと前記第２のケーシング内に、各々の軸受ケースと別置した、前記回転軸を載せる回転体支持ビームと、該回転体支持ビームを支える台座を設けたことを特徴とするチューブラポンプにある。

本願請求項３に記載の発明は、横置きにした外ケーシング内部に羽根車を装着した回転軸を具備する回転体を収納し、前記回転体の回転軸を転がり軸受にて回転自在に軸支してなる横軸円筒型水力機械の軸受交換方法において、前記転がり軸受は吐出側内ケーシング内に載置された第１の転がり軸受と吸込側内ケーシング内に載置された第２の転がり軸受とからなり、前記第１の転がり軸受を収容する第１の軸受ケーシングを支持する底板及び前記第２の転がり軸受を収容する第２の軸受ケーシングを支持する底板をジャッキ機構によって上昇させる第１の工程と、前記第１の工程で上昇させた前記回転体の回転軸の下側に回転体支持機構を設置した後に前記ジャッキ機構によって前記回転体を降ろして前記転がり軸受の代りに前記回転体支持機構により前記回転体の重量を支えさせる第２の工程と、前記第１の軸受ケーシング内の第１の転がり軸受及び前記第２の軸受ケーシング内の第２の転がり軸受の交換を行う第３の工程と、前記ジャッキ機構によって前記第１の軸受ケーシング及び前記第２の軸受ケーシングを上昇させて前記回転体支持機構による前記回転体の支持を解除し、その後前記ジャッキ機構によって回転体を降ろして前記第1の転がり軸受及び第２の転がり軸受に前記回転体の重量を支えさせる第４の工程と、を有することを特徴とする横軸円筒型水力機械の軸受交換方法にある。

請求項１に記載の発明によれば、下記の効果が得られる。
・第１及び第２の軸受ケーシングを支持する底板を上下動させる複数本のジャッキボルトを操作することにより、回転軸を上下動させて、回転軸を軸受に代って別の支持機構で支持させることができるから、軸受には回転体の重量がかからなくなり、軸受を容易に交換することができる。
・羽根車の上流側の吸込側内ケーシングと下流側の吐出側内ケーシング内に伸びる回転軸を、貫通孔と軸をシールしつつ軸受を内包する第１及び第２の軸受ケーシングとともに、羽根車の上流側と下流側の両側から同時に、第１及び第２の軸受ケーシングの底板を複数のジャッキボルトにより上下に昇降することができるので、重量分布を分散させ、回転軸をシールするシール部材を傷めることなく、バランスを維持しながらの回転軸（回転体）の昇降ができ、僅かな昇降寸法で済む。

請求項２に記載の発明によれば、第１のケーシングと第２のケーシング内に、各々の軸受ケースと別置した、回転軸を載せる回転体支持ビームと、該回転体支持ビームを支える台座を設けたので、第１及び第２の軸受ケーシングを底板の複数本のジャッキボルトを操作することにより、回転軸を上下動させて、回転軸を軸受に代って回転体支持ビームと台座で支持させることができ、軸受の交換を容易に行うことができる。また、台座と回転体支持ビームとによって回転体を支持する支持機構を簡単に構成できる。

請求項３に記載の発明によれば、横軸円筒型水力機械の転がり軸受の交換を、軸受ケース及び転がり軸受に回転体の重量がかからない状態で容易に行うことができる。

本発明を適用したチューブラポンプ１０を据付構造体１００内に据え付けた状態を示す全体概略構成図である。 羽根車１５の周辺部分を拡大して示す概略断面図である。 チューブラポンプ１０の軸受交換手順説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明を適用した横軸円筒型水力機械１０を据付構造体１００内に据え付けた状態を示す全体概略構成図である。横軸円筒型水力機械１０としてこの例ではポンプ全体が真直な水路として設置されるチューブラポンプを用いている。

チューブラポンプ１０は、据付構造体１００に横置きの状態で一部埋設して据え付けられる円筒形状のケーシング（以下「外ケーシング」という）１１と、外ケーシング１１の内部に設置された駆動部１３によって回転駆動される回転軸３３、３５とを備えている。駆動部１３は外ケーシング１１内に設置した内ケーシング２１内部に載置される駆動機（電動機）１７と、駆動機１７の回転速度を減速してその動力を回転軸３３、３５に伝達する減速機１９を備えて構成されている。回転軸３３、３５に固定された羽根車１５はインペラハブ２３の外周に複数枚のインペラブレード２５を取り付けて構成されており、その前方（吸込側）には吸込側内ケーシング２７が取り付けられている。吸込み側内ケーシング２７の周囲にはインレットベーン２９が取り付けられ、また内ケーシング２１の周囲にはガイドベーン３１が取り付けられている。羽根車１５のインペラハブ２３の前方と後方（上流側と下流側）には、それぞれ回転軸３３，３５が取り付けられており、それぞれ軸受ケース３７，３９内の下記する軸受４１，４３に回転自在に軸支されている。回転軸３５と減速機１９の出力側とは、連結軸４７とその両端のカップリング部４９，５１によって連結されている。なお駆動機１７と減速機１９と軸受ケース３９は内ケーシング２１内に設置した支持部材５３上に載置して取り付けられ、前記軸受ケース３７は吸込側内ケーシング２７内に設置した支持部材５５上に載置して取り付けられている。

一方据付構造体１００は、この例ではコンクリートなどの躯体によって構成されており、その両側に吸込水路１０１と吐出水路１０３とを設置している。据付構造体１００は外ケーシング１１の吸込側の外周部分と吐出側の外周部分とをその内部に埋設することでチューブラポンプ１０を据え付けており、中間部分には外ケーシング１１の一部を露出する室１０５が設けられている。室１０５には外ケーシング１１の内の少なくとも羽根車１５を収納している羽根車外周部分１１Ａが位置しており、またその前方（吸込側）の外ケーシング１１に設けられているマンホール１２も室１０５内に位置している。マンホール１２は、外ケーシング１１内に作業者が出入りするためのものである。なおこのチューブラポンプ１０の外ケーシング１１の内径は約４ｍ程度であり、内部に人が出入りできる。

図２は羽根車１５の周辺部分を拡大して示す概略断面図である。同図に示すように、羽根車１５のインペラハブ２３の前方と後方（上流側と下流側）に取り付けた回転軸３３，３５は、それぞれ軸受ケース３７，３９内の転がり軸受４１，４３に回転自在に軸支されている。軸受ケース３７は箱型のケース本体３７Ａの一方の側面に設けた開口を側板３７Ｂによって塞いで構成されている。同様に軸受ケース３９は箱型のケース本体３９Ａの一方の側面に設けた開口を側板３９Ｂによって塞いで構成されている。軸受ケース３７はその後方（下流側）の面に回転軸３３を貫通する貫通孔を有し、この貫通孔と回転軸３３との間はシール部材５７によってシールされている。また軸受ケース３９はその前方と後方（上流側と下流側）の両面に回転軸３５を貫通する貫通孔を有し、これら貫通孔と回転軸３５との間はシール部材５９，６１によってシールされている。

軸受ケース３７の底部には底板６３が取り付けられ、この底板６３には複数本のジャッキボルト６５が取り付けられている。ジャッキボルト６５は底板６３を上下に貫通するように螺合されており、その下端は支持部材５５上に当接し、軸受ケース３７を支えている。したがってジャッキボルト６５を回転することで軸受ケース３７は上下動する。すなわちこの軸受ケース３７を上下動するジャッキボルト６５によってジャッキ機構が構成されている。

軸受ケース３９の底部にも底板６７が取り付けられ、この底板６７には複数本のジャッキボルト６９が取り付けられている。ジャッキボルト６９は底板６７を上下に貫通するように螺合されており、その下端は支持部材５３上に当接し、軸受ケース３９を支えている。したがってジャッキボルト６９を回転することで軸受ケース３９は上下動する。すなわちこの軸受ケース３９を上下動するジャッキボルト６９によってジャッキ機構が構成されている。

内ケーシング２１の回転軸３５を貫通している側壁７３の内部側には台座７９が水平方向に向かって突出して設けられている。台座７９は回転軸３５の下方に設置されることで、その上面が回転軸３５の下面に所定距離離間して配置されている。なおこの台座７９と下記する回転体支持ビーム８３とによって回転体支持機構が構成される。

吸込側内ケーシング２７の回転軸３３を貫通している側壁７７の内部側にも台座７５が水平方向に向かって突出して設けられている。台座７５は回転軸３３の下方に設置されることで、その上面が回転軸３３の下面に所定距離離間して配置されている。なおこの台座７５と下記する回転体支持ビーム８１とによって回転体支持機構が構成される。

そして上記ジャッキボルト６５，６９によって構成されるジャッキ機構と、台座７５，７９及び下記する回転体支持ビーム８１，８３によって構成される回転体支持機構とによって本願発明にかかる軸受交換装置が構成される。

以上のように構成されたチューブラポンプ１０において、駆動機１７を駆動すると減速機１９を介して回転軸３３、３５に固定された羽根車１５が回転され、吸込水路１０１側の水が外ケーシング１１の吸込口１１１から吸い込まれ、インペラブレード２５やガイドベーン３１を通過して吐出口１１３から吐出水路１０３側に吐き出される。

一方、転がり軸受４１，４３が破損などした際にこれを取り換える場合は、まず図２に示すカップリング部４９及び連結軸４７を回転軸３５から取り外す。次にジャッキボルト６５，６９を操作することによって、両軸受ケース３７，３９を上昇させ、両軸受ケ−ス３７，３９とともに回転体（羽根車１５及び回転軸３３，３５）を上昇させる（ジャッキアップ工程）。上昇させる寸法は、下記する回転体支持ビーム８１，８３を挿入できるようにするためのわずかな寸法でよい。

次に図３に示すように、上昇させた回転軸３３，３５と台座７５，７９との間の隙間に、回転体支持ビーム８１，８３を挿入・設置する。そして前記ジャッキボルト６５，６９を操作することによって、両軸受ケース３７，３９を下降させ、両軸受ケ−ス３７，３９とともに回転体（羽根車１５及び回転軸３３，３５）を下降させて両回転軸３３，３５を回転体支持ビーム８１，８３に載せ、転がり軸受４１，４３の代りに回転体支持ビーム８１，８３に回転体（羽根車１５及び回転軸３３，３５）の重量を支持させる（回転体支持工程）。

この状態では転がり軸受４１，４３には回転体（羽根車１５及び回転軸３３，３５）の重量が支持されていないので、この状態のまま転がり軸受４１，４３を回転軸３３，３５から抜き出し、取り換えることが可能になる。すなわち回転軸３３から転がり軸受４１を取り外して交換等を行う場合は、まず軸受ケース３７から側板３７Ｂを取り外し、次に回転軸３３から転がり軸受４１を取り外し、次に新たな転がり軸受４１を回転軸３３に装着し、最後に軸受ケース３７に側板３７Ｂを取り付ける。一方回転軸３５から転がり軸受４３を取り外して交換等を行う場合は、まず軸受ケース３９から側板３９Ｂを取り外して回転軸３５から抜き取り、次に回転軸３５から転がり軸受４３を取り外し、次に新たな転がり軸受４３を回転軸３５に装着し、最後に軸受ケース３９に側板３９Ｂを取り付ける（軸受交換等工程）。

上記軸受交換作業が終了すると、前記ジャッキボルト６５，６９を操作することによって、両軸受ケース３７，３９及び回転体（羽根車１５と回転軸３３，３５）を上昇させて前記回転体支持ビーム８１，８３を取り除き、回転体支持ビーム８１，８３による回転体（羽根車１５及び回転軸３３，３５）の支持を解除する（回転体支持解除工程）。

そして前記ジャッキボルト６５，６９を操作することによって、両軸受ケース３７，３９及び回転体（羽根車１５と回転軸３３，３５）を元の位置まで下降し（現状復帰工程）、図２に示すようにカップリング部４９等を元の状態に取り付ける。これによってチューブラポンプ１０の軸受交換作業が完了する。

以上説明したように上記実施形態によれば、ジャッキボルト（ジャッキ機構）６５，６９によって軸受ケース３７，３９をジャッキアップまたはダウンさせることで、回転体（羽根車１５及び回転軸３３，３５）を回転体支持機構（回転体支持ビーム８１，８３及び台座７５，７９）に載せてその重量を支えることができる。これによって回転体（羽根車１５及び回転軸３３，３５）の重量がかからなくなった転がり軸受４１，４３を容易に着脱でき、転がり軸受４１，４３の交換やメンテナンスを容易に行うことが可能になる。つまり、回転体をケーシングから取り出すことなく、この回転体を支持している転がり軸受４１，４３を容易に着脱などすることができる。

またこの実施形態では、回転体支持機構を台座７５，７９と回転体支持ビーム８１，８３とによって構成したので、回転体支持機構の構造が簡単であるばかりか、容易に軸受ケース３７，３９及び転がり軸受４１，４３に回転体（羽根車１５及び回転軸３３，３５）の重量をかけない状態にすることができ、転がり軸受４１，４３の交換やメンテナンスを容易に行うことが可能になる。

なお上記実施形態において、軸受ケ−ス３７，３９を、軸芯で上下に水平分割できる構造（水平分割型）に構成しておけば、軸受ケ−ス３７，３９を上下に分割できるため、転がり軸受４１，４３の着脱作業性はさらに改善される。

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構造であっても、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。例えば、上記実施形態では、横軸円筒型水力機械としてチューブラポンプを示したが、他の各種横軸円筒型水力機械、たとえば横軸型の水車などに適用してもよい。また上記実施形態ではチューブラポンプの回転軸の部分を回転体支持ビームで支えたが、回転軸以外の回転体の部分（たとえばインペラハブの部分など）を回転体支持ビームで支えるように構成してもよい。

また上記実施形態では台座と回転体支持ビームとによって回転体支持機構を構成したが、他の各種機構（たとえばワイヤやチェーンなどを用いて回転体を直接釣り上げておく機構など）によって回転体支持機構を構成してもよい。またジャッキ機構の構造も、他の各種構造のものが使用できることは言うまでもない。

１０ チューブラポンプ（横軸円筒型水力機械）
１１ 外ケーシング（ケーシング）
１３ 駆動部
１５ 羽根車（回転体）
１７ 駆動機（電動機）
１９ 減速機
２１ 内ケーシング
２３ インペラハブ
２５ インペラブレード
２７ 吸込側内ケーシング
２９ インレットベーン
３１ ガイドベーン
３３，３５ 回転軸（回転体）
３７，３９ 軸受ケース
４１，４３ 転がり軸受
５３，５５ 支持部材
６３，６７ 底板
６５，６９ ジャッキボルト（ジャッキ機構）
７５，７９ 台座（回転体支持機構）
８１，８３ 回転体支持ビーム（回転体支持機構）
１００ 据付構造体
１０１ 吸込水路
１０３ 吐出水路

Claims (3)

1. 横置きにした外ケーシング内部に羽根車を装着した回転軸を具備する回転体を収納し、前記回転体の回転軸を転がり軸受にて回転自在に軸支してなるチューブラポンプにおいて、
   前記外ケーシング内の前記羽根車の下流側に配置され、前記回転軸を軸支する第１の転がり軸受を内包する第１の軸受ケーシングを載置する吐出側内ケーシングと、
   前記外ケーシング内の前記羽根車の上流側に配置され、前記回転軸を軸支する第２の転がり軸受を内包する第２の軸受ケーシングを載置する吸込側内ケーシングと、
   前記第１の軸受ケーシングは、前記回転軸が貫通する貫通孔を有し該貫通孔と前記回転軸をシールするシール部材を有し、
   前記第２の軸受ケーシングは、前記回転軸が貫通する貫通孔を有し該貫通孔と前記回転軸をシールするシール部材を有し、
   前記第１の軸受ケーシングは、底板に支持されて前記吐出側内ケーシング内に載置されており、
   前記第２の軸受ケーシングは、底板に支持されて前記吸込側内ケーシング内に載置されており、
   前記第１の軸受ケーシングを支持する底板及び前記第２の軸受ケーシングを支持する底板にはそれぞれ該底板を上下動させる複数本のジャッキボルトを具備することを特徴とするチューブラポンプ。
2. 請求項１に記載のチューブラポンプにおいて、
   前記第１のケーシングと前記第２のケーシング内に、各々の軸受ケースと別置した、前記回転軸を載せる回転体支持ビームと、該回転体支持ビームを支える台座を設けたことを特徴とするチューブラポンプ。
3. 横置きにした外ケーシング内部に羽根車を装着した回転軸を具備する回転体を収納し、前記回転体の回転軸を転がり軸受にて回転自在に軸支してなる横軸円筒型水力機械の軸受交換方法において、
   前記転がり軸受は吐出側内ケーシング内に載置された第１の転がり軸受と吸込側内ケーシング内に載置された第２の転がり軸受とからなり、
   前記第１の転がり軸受を収容する第１の軸受ケーシングを支持する底板及び前記第２の転がり軸受を収容する第２の軸受ケーシングを支持する底板をジャッキ機構によって上昇させる第１の工程と、
   前記第１の工程で上昇させた前記回転体の回転軸の下側に回転体支持機構を設置した後に前記ジャッキ機構によって前記回転体を降ろして前記転がり軸受の代りに前記回転体支持機構により前記回転体の重量を支えさせる第２の工程と、
   前記第１の軸受ケーシング内の第１の転がり軸受及び前記第２の軸受ケーシング内の第２の転がり軸受の交換を行う第３の工程と、
   前記ジャッキ機構によって前記第１の軸受ケーシング及び前記第２の軸受ケーシングを上昇させて前記回転体支持機構による前記回転体の支持を解除し、その後前記ジャッキ機構によって回転体を降ろして前記第1の転がり軸受及び第２の転がり軸受に前記回転体の重量を支えさせる第４の工程と、
   を有することを特徴とする横軸円筒型水力機械の軸受交換方法。

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