JP6529293B2 - 滑り軸受装置、ポンプ、隙間調節方法および滑り軸受装置の組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、滑り軸受装置、滑り軸受装置を備えたポンプ、軸と滑り軸受装置の摺接部材との隙間を調節する隙間調節方法、滑り軸受装置の組立方法に関する。

従来、この種の滑り軸受装置としては、図１９に示すように、摺動片１０１と摺動片１０１を保持する緩衝材１０２とを含んだ全体を円周方向１０３で複数のセグメント軸受体１０４に分割し、これら複数のセグメント軸受体１０４を軸受シェル１０５内に配列して円筒状に形成するものがある。

これによると、軸１０６が回転することにより、軸１０６の外周面が滑り軸受装置１０７の摺動片１０１に摺接する。
尚、上記のような滑り軸受装置は例えば下記特許文献１に記載されている。

特開平９−３１７７５１

しかしながら上記の従来形式では、複数のセグメント軸受体１０４を一個ずつ軸受シェル１０５内に配列して接着する必要があり、特に、軸径が大きい場合、多数のセグメント軸受体１０４を配列しなければならず、組み立てに手間を要するといった問題がある。

また、軸１０６の外周面と摺動片１０１の内周面との隙間１０８は所定の大きさに設定されているが、軸１０６と摺動片１０１との少なくともいずれかが摩耗して、上記隙間１０８が所定の大きさよりも拡大した場合、通常はセグメント軸受体１０４を交換する必要があり、上記隙間１０８を所定の大きさに調節するのは非常に手間を要するといった問題がある。

本発明は、容易に組み立てることができ、容易に隙間を調節することが可能な滑り軸受装置、ポンプ、隙間調節方法および滑り軸受装置の組立方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明における滑り軸受装置は、軸に摺接自在な摺接部材が弾性材からなる背面部材の内周部の周方向における複数箇所に設けられ、
背面部材が軸受ケースに挿入されて保持され、
複数の摺接部材を備えた背面部材はシート状に展開した非使用形態から筒状の使用形態に変形自在であり、
使用形態の背面部材の内側に、背面部材の形状を筒状に維持する筒状のサポート部材が設けられ、
サポート部材は周方向における複数箇所に開口部を有し、
使用形態において摺接部材がサポート部材の開口部に嵌め込まれて内側に突出するものである。

これによると、複数の摺接部材を備えた背面部材を非使用形態から筒状の使用形態に変形し、使用形態の背面部材を軸受ケースに挿入することにより、滑り軸受装置を容易に組み立てることができる。

また、使用形態の背面部材がサポート部材によって確実に筒状に維持されるため、背面部材が不用意に径方向内側へ変形するのを防止することができるとともに、背面部材が補強される。
また、背面部材は緩衝材としての機能を有し、軸が回転する際の衝撃等を背面部材で緩和することができる。
本第２発明における滑り軸受装置は、サポート部材は周方向における一箇所が切断された一つ割り構造である。

本第３発明における滑り軸受装置は、使用形態の背面部材の周方向における一端部と他端部との間隙に、ライナーが挿入され、
ライナーは周方向において軸受ケースに係合するものである。
これによると、上記間隙がライナーで埋められるため、上記間隙に異物が侵入するのを防止することができる。

また、軸受ケースに係合しているライナーによって、軸受ケースに保持されている使用形態の背面部材が回り止めされるため、軸の回転と共に背面部材が回転してしまうのを防止することができる。

本第４発明における滑り軸受装置は、背面部材の外周面に、軸心方向に沿った複数の切れ込みが形成されているものである。

本第５発明における上記第１発明から第４発明のいずれか１項に記載の滑り軸受装置を備えたポンプであって、
ポンプケーシングに軸受ケースが取り付けられ、
複数の摺接部材を備えた使用形態の背面部材が軸受ケースに保持され、
主軸が摺接部材に摺接するものである。

本第６発明は、上記第１発明から第４発明のいずれか１項に記載の滑り軸受装置の摺接部材と軸との隙間を調節する隙間調節方法であって、
上記隙間が所定の大きさよりも拡大した場合、使用形態の背面部材を軸受ケースから離脱し、
軸受ケースと使用形態の背面部材との間に隙間調節部材を介在させて、使用形態の背面部材を軸受ケースに挿入するものである。

これによると、隙間調節部材の厚さをＴとすると、使用形態の背面部材の外周と軸受ケースの内周との間に隙間調節部材を介在させることにより、背面部材の直径が上記厚さＴの２倍の寸法だけ縮小されるため、摺接部材と軸との隙間が上記厚さＴだけ小さくなる。これにより、摺接部材と軸との隙間を容易に調節することができる。

本第７発明は、上記第１発明から第４発明のいずれか１項に記載の滑り軸受装置の組立方法であって、
複数の摺接部材を備えた非使用形態の背面部材を切断し、
切断した背面部材を非使用形態から筒状の使用形態に変形し、
使用形態の背面部材を軸受ケースに挿入するものである。

これによると、シート状に展開した非使用形態の背面部材を用意することにより、軸径に応じた必要な大きさの滑り軸受装置を容易に組み立てることができる。

以上のように本発明によると、複数の摺接部材を備えた背面部材を非使用形態から筒状の使用形態に変形し、使用形態の背面部材を軸受ケースに挿入することにより、滑り軸受装置を容易に組み立てることができる。

また、滑り軸受装置の摺接部材と軸との隙間が所定の大きさよりも拡大した場合、使用形態の背面部材の外周と軸受ケースの内周との間に隙間調節部材を介在させることにより、摺接部材と軸との隙間が隙間調節部材の厚さ分だけ小さくなるため、摺接部材と軸との隙間を容易に調節することができる。

本発明の第１の実施の形態における滑り軸受装置を備えたポンプの一部分の断面図である。 同、滑り軸受装置の断面図である。 図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。 図２におけるＸ−Ｘ矢視図である。 図２におけるＹ−Ｙ矢視図である。 同、滑り軸受装置の摺接部材を備えた背面部材の斜視図であり、シート状に展開した非使用形態を示す。 同、滑り軸受装置の摺接部材を備えた背面部材の斜視図であり、円筒状に丸めた使用形態を示す。 同、滑り軸受装置のサポート部材の斜視図である。 同、滑り軸受装置の摺接部材と主軸との隙間を示す一部拡大図であり、シムで隙間を調節していない状態を示す。 同、滑り軸受装置の隙間調節用のシムの斜視図である。 同、シムを装着した滑り軸受装置の図である。 同、滑り軸受装置の摺接部材と主軸との隙間を示す一部拡大図であり、シムを装着して隙間を調節している状態を示す。 本発明の第２の実施の形態における滑り軸受装置の摺接部材を備えた背面部材の斜視図であり、シート状に展開した非使用形態を示す。 本発明の第３の実施の形態における滑り軸受装置の摺接部材を備えた背面部材の斜視図であり、シート状に展開した非使用形態を示す。 本発明の第４の実施の形態における滑り軸受装置の摺接部材を備えた背面部材の斜視図であり、円筒状に丸めた使用形態を示す。 本発明の第５の実施の形態における滑り軸受装置の図である。 本発明の第６の実施の形態における滑り軸受装置の摺接部材を備えた背面部材の斜視図であり、シート状に展開した非使用形態を示す。 本発明の第７の実施の形態における滑り軸受装置の摺接部材を備えた背面部材の斜視図であり、シート状に展開した非使用形態を示す。 従来の滑り軸受装置の断面図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１〜図５に示すように、１は立軸ポンプのケーシングであり、ケーシング１内に、主軸２と、主軸２を支承する滑り軸受装置３が設けられている。主軸２は、軸本体５と、軸本体５に外嵌された円筒状のスリーブ６とを有している。

滑り軸受装置３は、水中軸受であって、軸受ケース９と、軸受ケース９に保持された背面部材１０と、背面部材１０に設けられた複数の摺接部材１１と、サポート部材１２とを有している。軸受ケース９は、主軸２の軸心方向Ａに貫通した保持孔１４を有する円筒状の部材であり、周方向Ｂにおいて放射状（十字状）に配設された複数の保持板１５を介してケーシング１に固定されている。尚、保持孔１４の周面には段差が形成されている。

図４，図５に示すように、背面部材１０は、ゴム（弾性材の一例）のシートからなり、円筒状に丸められた使用形態で軸受ケース９の保持孔１４内の段差まで挿入され、接着剤等で軸受ケース９に接着されている。ここで、上記接着の目的は、主軸２の回転に伴って背面部材１０が回るのを防止するためであり、接着剤に限らず、ねじ等の機械構造による回り止めを含む。

また、摺接部材１１は、例えばセラミックやフッ素樹脂等の材質からなる長方形状の部材であり、背面部材１０の内周部の周方向Ｂにおける複数箇所に加硫接着等によって設けられ、主軸２のスリーブ６に対して摺接自在である。

尚、複数の摺接部材１１を備えた背面部材１０は、ゴムのシートからなるので、図６に示すシート状に展開した非使用形態から図７に示す円筒状に丸めた使用形態に変形自在である。

図７に示すように、サポート部材１２は、背面部材１０の形状を円筒状に積極的に維持するものであり、使用形態の背面部材１０の内側に配置されている。図８に示すように、サポート部材１２は、例えば板厚の薄いステンレス材からなる円筒状の部材であり、周方向Ｂにおける複数箇所には、内外周両面に開口する長方形の開口部１７を有している。図７に示すように、摺接部材１１は、背面部材１０の内周面から開口部１７に嵌め込まれて主軸２側に突出している。

尚、図７では、１つの開口部１７から１つの摺接部材１１が突出しているが、１つの開口部１７から２つ（又はそれ以上の複数）の摺接部材１１が突出している構造であってもよく、背面部材１０の円筒形状が維持できればよい。

使用形態の背面部材１０の周方向Ｂにおける一端部と他端部との間隙１８には、薄板状のライナー１９が挿入されている。
以下、上記構成における作用を説明する。

滑り軸受装置３の組み立ては以下のようにして行われる。
図６に示すように、複数の摺接部材１１を備えた非使用形態の背面部材１０を、主軸２の径に応じた長さＬに切断し、切断した背面部材１０上にサポート部材１２（図８参照）を載せ、背面部材１０を、非使用形態から、サポート部材１２の外周面を包むように円筒状に丸めて、図７に示すように使用形態に変形する。この際、摺接部材１１を背面部材１０の開口部１７に嵌め込む。

その後、図２，図４，図５に示すように、使用形態の背面部材１０を保持孔１４に挿入して軸受ケース９に接着し、ライナー１９を背面部材１０の間隙１８に挿入して、間隙１８を埋める。これにより、滑り軸受装置３を容易に組み立てることができる。

その後、主軸２を滑り軸受装置３に挿通し、主軸２が回転することによりスリーブ６が摺接部材１１に摺接する。この際、背面部材１０は、ゴム等の弾性材からなるため、緩衝材としての機能を発揮し、主軸２が回転するときの衝撃等を背面部材１０で緩和することができる。

また、使用形態の背面部材１０がサポート部材１２によって確実に円筒状に維持されるため、背面部材１０が不用意に径方向内側へ変形するのを防止することができるとともに、背面部材１０が補強される。

また、図４，図５，図７に示すように、背面部材１０の間隙１８がライナー１９で埋められるため、間隙１８に異物が侵入するのを防止することができるとともに、背面部材１０に周方向Ｂの力が加わり、この力は背面部材１０を円筒状に維持することを補助する働きがある。

また、背面部材１０の周方向Ｂの長さＬが正規の長さより多少短くても、ライナー１９を設けることによって背面部材１０の長さＬの不足を補うことができる。尚、背面部材１０を精度良く正規の長さに切断することで、間隙１８を無くし、ライナー１９を不要にすることも可能である。

また、図６に示すように、複数の摺接部材１１を備えた非使用形態の背面部材１０を、その長さＬを変えて切断することにより、複数種類の径の主軸２に対応することが可能である。特に、セラミック製の摺接部材１１は製作に時間を要するため、予め、摺接部材１１を備えた大きな背面部材１０を製作しておくことにより、短納期で容易に任意の軸径の滑り軸受装置３を製作することができる。

尚、図９に示すように、滑り軸受装置３の摺接部材１１と主軸２のスリーブ６との直径方向における隙間２５は所定の大きさに設定されている。スリーブ６と摺接部材１１との少なくともいずれかが摩耗して、上記隙間２５が所定の大きさよりも拡大した場合、以下のようにして隙間２５を所定の大きさに調節する。

使用形態の背面部材１０を軸受ケース９の保持孔１４から離脱し、ライナー１９を背面部材１０の間隙１８から取り外す。次に、図１０，図１１に示すように、厚さＴの薄い円筒状のシム２６（隙間調節部材の一例）を保持孔１４に挿入して接着し、その後、使用形態の背面部材１０を円筒状のシム２６に挿入して接着する。

これにより、図１１，図１２に示すように、使用形態の背面部材１０の外周と軸受ケース９の内周との間にシム２６が介在し、背面部材１０の直径（すなわち外径および内径）が上記厚さＴの２倍の寸法だけ縮小されるため、隙間２５が上記厚さＴだけ小さくなる。これにより、隙間２５を容易に調節することができる。

例えば、上記隙間２５が所定の大きさである０．８ｍｍから２ｍｍに拡大した場合、厚さＴが１．２ｍｍのシム２６を設けることにより、上記隙間２５を２ｍｍから０．８ｍｍに調整することができる。

上記のような方法で摺接部材１１とスリーブ６との隙間２５を調節した後、図１１に示すように、背面部材１０の一端部と他端部との間に間隙１８が発生している場合は、この間隙１８に応じたライナー１９を挿入して、間隙１８を埋めればよい。

また、上記のような隙間調節方法では、背面部材１０と軸受ケース９との間にシム２６が介在し、背面部材１０の内径が縮小されるため、隙間調節前のサポート部材１２を、隙間調節後の背面部材１０の内径に対応した外径のサポート部材１２に交換する必要がある。

また、図１１に示すように、サポート部材１２を、一箇所Ｅが切断された一つ割り構造とすることで、上記隙間調節方法において、背面部材１０の内径が縮小された際、これに追従してサポート部材１２の直径が自動的に縮小するようにしてもよい。

上記第１の実施の形態では、隙間２５を調節する場合、使用形態の背面部材１０を軸受ケース９の保持孔１４から離脱し、円筒状のシム２６を保持孔１４に挿入した後、使用形態の背面部材１０を円筒状のシム２６に挿入しているが、このような手順に限定されるものではなく、例えば、使用形態の背面部材１０を軸受ケース９の保持孔１４から離脱し、離脱した背面部材１０を円筒状のシム２６に挿入した後、シム２６を背面部材１０と共に保持孔１４に挿入してもよい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、摺接部材１１を、背面部材１０の内周部の周方向Ｂにおける複数箇所に設けたが、さらに、背面部材１０の内周部の軸心方向Ａにおける複数箇所に設けてもよい。例えば、第２の実施の形態では、図１３に示すように、摺接部材１１を、背面部材１０の内周部の周方向Ｂにおける複数箇所に設けるとともに、軸心方向Ａにおける２箇所に設けている。

これによると、摺接部材１１は軸心方向Ａにおいて２個設けられているため、主軸２のスリーブ６と全摺接部材１１との摺接面積が増大し、大きな摺接面積を要する滑り軸受装置３に使用することができる。

また、別の使用方法として、軸心方向Ａにおける両摺接部材１１間を点線Ｃに沿って切断することにより、上記第１の実施の形態の図６で示した摺接部材１１を備えた背面部材１０を２台分作成することができ、２台分の滑り軸受装置３を組み立てることができる。

（第３の実施の形態）
第１および第２の実施の形態では、摺接部材１１を長方形に形成しているが、その他の形状であってもよく、例えば、第３の実施の形態として、図１４に示すように、摺接部材１１を円形に形成してもよい。

これによると、摺接部材１１を円形にすることによって、摺接部材１１が割れ難くなる。
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態では、図１５に示すように、背面部材１０の外周面に複数（又は単数）の切れ込み２３を形成しておく。

これによると、背面部材１０が曲がり易くなり、背面部材１０を非使用形態から容易に円筒状に丸めて使用形態に変形することができる。
尚、切れ込み２３は、線状やＶ字状又はＵ字状等の形状でもよく、さらには、背面部材１０の内周面に形成されてもよい。この場合、背面部材１０を使用形態にすると、背面部材１０の内周面には周方向Ｂに圧縮される力が作用するので、切れ込み２３の形状はＶ字状又はＵ字状が好適である。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態では、図１６に示すように、軸受ケース９の内周面に係合溝３０が形成され、ライナー１９が背面部材１０の間隙１８と軸受ケース９の係合溝３０とに挿入されている。

これによると、ライナー１９は周方向Ｂにおいて軸受ケース９に係合するため、使用形態の背面部材１０が回り止めされ、主軸２の回転と共に背面部材１０が回転してしまうのを防止することができる。従って、接着剤で背面部材１０を軸受ケース９に接着する手間を省くことができるとともに、滑り軸受装置３の修理や交換が容易に行える。

（第６の実施の形態）
第６の実施の形態では、図１７に示すように、背面部材１０は複数の分割片４０同士が屈曲自在に連結されたものである。これら分割片４０は、金属又は樹脂等からなり、抜き差し自在な連結軸４１によって連結されており、連結軸４１を中心に屈曲自在である。

これによると、分割片４０同士を連結軸４１の箇所で屈曲させることにより、容易に背面部材１０を非使用形態から円筒状に丸めて使用形態に変形することができる。また、連結軸４１を抜き取ることにより、分割片４０同士を切り離すことができるため、背面部材１０を必要な長さに容易に調節することができる。

（第７の実施の形態）
第７の実施の形態では、図１８に示すように、背面部材１０は複数の分割片４５同士が屈曲自在に連結されたものである。すなわち、分割片４５は、金属又は樹脂等からなり、凹部４６と凸部４７とを有している。互いに隣接する一方の分割片４５の凸部４７が他方の分割片４５の凹部４６に離脱可能に嵌め込まれており、これにより、分割片４５同士が凹凸部４６，４７を介して屈曲自在に連結されている。

これによると、分割片４５同士を凹凸部４６，４７の箇所で屈曲させることにより、容易に背面部材１０を非使用形態から円筒状に丸めて使用形態に変形することができる。また、凸部４７を凹部４６から離脱させることにより、分割片４５同士を切り離すことができるため、背面部材１０を必要な長さに容易に調節することができる。

上記各実施の形態では、軸本体５とスリーブ６とを有する主軸２を挙げたが、軸本体５を有するがスリーブ６を有していない主軸２であってもよい。
上記各実施の形態では、立軸ポンプに設けられる水中軸受としての滑り軸受装置３を示したが、水中軸受に限定されるものではなく、さらには、立軸ポンプに限定されるものではなく、横軸ポンプ等に設けられるものであってもよい。

上記各実施の形態では、図６に示すように、背面部材１０の周方向Ｂにおける両端面を平坦にしているが、両端面を同方向に傾斜させ、背面部材１０を使用形態に変形した際、背面部材１０の両端面同士を接合し易くしてもよい。また、背面部材１０の一端面に凹部を形成し、他端面に凸部を形成し、背面部材１０を使用形態に変形した際、凸部を凹部に嵌め込んで、背面部材１０の両端面同士を接合し易くしてもよい。

上記各実施の形態では、図７に示すように、使用形態の背面部材１０の内側にサポート部材１２を配置しているが、さらに、背面部材１０の外側に別のサポート部材を配置してもよい。これにより、使用形態の背面部材１０が内側のサポート部材１２と外側の別のサポート部材とによって背面部材１０の内外両側から確実に円筒状に維持される。この場合、外側の別のサポート部材として、図１１に示したシム２６を兼用してもよい。

上記各実施の形態では、図１に示すように、立軸ポンプのケーシング１内に初めから備え付けられた滑り軸受装置３を説明したが、既設のポンプの滑り軸受装置が摩耗して、古い滑り軸受装置を新しい滑り軸受装置に交換する場合、滑り軸受装置３を利用することができる。例えば、図１９に示した従来の滑り軸受装置１０７の摺動片１０１が摩耗した場合、セグメント軸受体１０４を軸受シェル１０５から取り外し、摺接部材１１を備えた背面部材１０を、使用形態に変形して、サポート部材１２と共に、軸受シェル１０５に取り付ければよい。この際、背面部材１０を軸径に応じた長さに切断し、サポート部材１２を製作することで、迅速に古い滑り軸受装置を新しい滑り軸受装置に交換することができ、ポンプの運転停止期間を短縮することができる。

１ ケーシング
２ 主軸
３ 滑り軸受装置
９ 軸受ケース
１０ 背面部材
１１ 摺接部材
１２ サポート部材
１４ 保持孔
１８ 間隙
１９ ライナー
２５ 隙間
２６ シム（隙間調節部材）
４０，４５ 分割片

Claims (7)

1. 軸に摺接自在な摺接部材が弾性材からなる背面部材の内周部の周方向における複数箇所に設けられ、
   背面部材が軸受ケースに挿入されて保持され、
   複数の摺接部材を備えた背面部材はシート状に展開した非使用形態から筒状の使用形態に変形自在であり、
   使用形態の背面部材の内側に、背面部材の形状を筒状に維持する筒状のサポート部材が設けられ、
   サポート部材は周方向における複数箇所に開口部を有し、
   使用形態において摺接部材がサポート部材の開口部に嵌め込まれて内側に突出することを特徴とする滑り軸受装置。
2. サポート部材は周方向における一箇所が切断された一つ割り構造であることを特徴とする請求項１記載の滑り軸受装置。
3. 使用形態の背面部材の周方向における一端部と他端部との間隙に、ライナーが挿入され、
   ライナーは周方向において軸受ケースに係合することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の滑り軸受装置。
4. 背面部材の外周面に、軸心方向に沿った複数の切れ込みが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の滑り軸受装置。
5. 上記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の滑り軸受装置を備えたポンプであって、
   ポンプケーシングに軸受ケースが取り付けられ、
   複数の摺接部材を備えた使用形態の背面部材が軸受ケースに保持され、
   主軸が摺接部材に摺接することを特徴とするポンプ。
6. 上記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の滑り軸受装置の摺接部材と軸との隙間を調節する隙間調節方法であって、
   上記隙間が所定の大きさよりも拡大した場合、使用形態の背面部材を軸受ケースから離脱し、
   軸受ケースと使用形態の背面部材との間に隙間調節部材を介在させて、使用形態の背面部材を軸受ケースに挿入することを特徴とする隙間調節方法。
7. 上記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の滑り軸受装置の組立方法であって、
   複数の摺接部材を備えた非使用形態の背面部材を切断し、
   切断した背面部材を非使用形態から筒状の使用形態に変形し、
   使用形態の背面部材を軸受ケースに挿入することを特徴とする滑り軸受装置の組立方法。

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