JP6591751B2 - 軸受機構およびポンプ - Google Patents

Description

本発明は、軸流ポンプや斜流ポンプなどのポンプに使用される軸受機構、および当該軸受機構が適用されるポンプに関する。

例えば、特許文献１には、回転軸が鉛直方向に沿って配設されるポンプが示されている。このポンプは、吸込水槽内に向けて鉛直方向に延びる揚水管と、この揚水管の上部が水平方向に沿って屈曲するベンド管とを有している。そして、回転軸は、上部から揚水管内に挿通され、下部に羽根車が固定されている。従って、揚水管の下端開口を水中に沈めた状態で、駆動モータにより回転軸を駆動回転すると、羽根車が回転することにより、揚水管内に流入した水は、流路内を上方に揚水されてベンド管を通って排出される。

また、例えば、特許文献２，３には、回転軸を回転可能に支持する摺動部材として、軸方向や半径方向に独立した摺動片を設けることが示されている。

特開２００１−１３２７４２号公報 特開平５−１２６１３８号公報 特開平９−３１７７６３号公報

特許文献１に示されるようなポンプにおいて、回転軸は、外周面が軸受側に固定の摺動部材の内周面に接触することで支持されながら回転する。このとき、回転軸は、羽根車のアンバランスなどの不釣り合いの影響により、羽根車を含む回転軸に半径方向に遠心力が作用し、外周面では、遠心力の作用方向が軸受側の摺動部材と摺動し、遠心力の反作用方向が摺動部材と摺動しないような旋回運動、即ち、歳差運動となる。

この場合、回転軸と摺動部材との隙間が周方向で相違し、摺動部分において旋回運動の進行方向に向けて隙間が徐々に狭まる一方、旋回運動の進行方向とは逆側では隙間が徐々に広がる。このため、水（流体）が連れ回りすることで周方向に異なる圧力（水圧）分布が発生する。すると、隙間が徐々に狭まる側では、回転軸と摺動部材との隙間の圧力が高い（正圧）領域となって、軸受における軸心方向の中心部から、開放されている軸受における軸心方向の端部へ軸受の内部の水が流れて排出される。一方、隙間が徐々に広がる側では、回転軸と摺動部材との隙間の圧力が低い（負圧）領域となって、開放されている軸受における軸心方向の端部から、軸受における軸心方向の中央部へ軸受の外部の水が流れて取り込まれる。

ここで、特に、海や河川に設置されるポンプは、台風による波浪が大きい場合や地震時に津波が発生した場合に水（海水）に砂や貝殻などの異物が含まれているため、上記の作用により軸受内に水と共に異物を取り込んでしまうおそれがある。そして、この異物が回転軸と摺動部材との間に堆積すると、摺動部材が異常摩耗してしまう問題がある。このような問題があると、回転軸と摺動部材との隙間が大きくなり、回転軸の軸振動が大きくなってポンプが運転不能となったり、ポンプが設置されているプラントの運転に支障をきたしたりするおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、回転軸と摺動部材との隙間に取り込まれた異物による摺動部材の摩耗の発生を抑制することのできる軸受機構およびポンプを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の軸受機構は、円筒状の軸受ケースの内周面に、回転軸の外周面が摺接することで前記回転軸を回転可能に支持する摺動部材を有する軸受機構において、前記摺動部材は、半径方向内側に突出すると共に周方向に沿って複数設けられた摺動片を有し、当該摺動片の半径方向内側への突出位置を異ならせて形成することを特徴とする。

不釣り合いの影響により遠心力が回転軸の半径方向に作用すると、回転軸は、遠心力の作用方向の外周面が軸受の摺動部材と摺接し、遠心力Ｆの反作用方向の外周面が摺動部材と摺接しないような旋回運動となる。これにより、回転軸と摺動部材との隙間が周方向で変動し、回転軸と摺動部材との間で、旋回する回転軸により流体が連れ回りすることで周方向に異なる圧力分布が発生する。つまり、回転軸の旋回運動の進行方向の前側では、隙間が徐々に狭まって回転軸と摺動部材との隙間の圧力が高い領域となる一方、回転軸の旋回運動の進行方向の後側では、隙間が徐々に広がって回転軸と摺動部材との隙間の圧力が低い領域となる。そして、圧力が低い領域では、回転軸と軸受側との隙間に流体に含まれる異物が入り込むことになる。本発明では、半径方向内側への突出位置が軸心に比較的近い摺動片は、半径方向内側への突出位置が軸心に比較的遠い摺動片に対して回転軸の外周面に摺接する摺動面が近いため、当該摺動面と回転軸の外周面との隙間が狭くなる。このように比較的狭い隙間部分では、異物が入り込みにくくなるため、摺動面の摩耗が生じ難くなる。この結果、回転軸と軸受との隙間に取り込まれた異物による摺動部材の摩耗の発生を抑制することができる。しかも、突出位置が軸心に比較的近い摺動片については、突出位置が軸心に比較的遠い摺動片に対して摩耗代が大きいため、摩耗寿命を長くすることができる。

また、本発明の軸受機構では、前記摺動片は、同突出位置のものが複数設けられて周方向に均等配置されていることを特徴とする。

この軸受機構によれば、各摺動片が回転軸の外周面に対して均等位置で摺接するため、回転軸を安定して支持することができる。

また、本発明の軸受機構では、前記摺動片は、周方向幅が前記軸受ケースの軸心方向で異なって形成され、前記軸心方向の中央部が最大幅で、前記軸心方向の両端部が最小幅であって、最大幅から最小幅に至り幅端面にテーパ面が形成されていることを特徴とする。

この軸受機構によれば、異物がテーパ面に沿って軸受ケースの軸心方向の両端側に排出され易くなる。このため、摺動片の摺動面と回転軸の外周面との隙間への異物の入り込みを少なくすることができ、摩耗を軽減することができる。

また、本発明の軸受機構では、前記テーパ面が前記回転軸の回転方向に向けて形成されていることを特徴とする。

この軸受機構によれば、回転軸の回転により連れ周りする水の流れがテーパ面に対向するため、テーパ面により異物がより排出されやすくなる。このため、摺動片の摺動面と回転軸の外周面との隙間への異物の入り込みをより少なくすることができ、摩耗をより軽減することができる。

また、本発明の軸受機構では、前記摺動片は、前記回転軸に摺接する摺動面に、周方向に連通する溝が形成されていることを特徴とする。

この軸受機構によれば、溝内に異物が入り込むため、摺動片の摺動面と回転軸の外周面との隙間への異物の入り込みを少なくすることができ、摩耗を軽減することができる。

また、本発明の軸受機構では、前記摺動片は、半径方向内側への突出位置を最大としたものが、半径方向内側に弾性力により付勢されていることを特徴とする。

この軸受機構によれば、半径方向内側への突出位置を最大とした摺動片が弾性力により半径方向内側に付勢されることで、摺動面が回転軸の外周面に押し付けられる。このため、当該摺動片の摺動面と回転軸の外周面との隙間が無くなるので、当該隙間への異物の入り込みを抑制することができ、摩耗を軽減することができる。しかも、半径方向内側への突出位置を最大とした摺動片が弾性力により半径方向内側に付勢されることで、当該摺動片の摩耗代が大きくなるため、摩耗寿命を長くすることができる。しかも、万一、半径方向内側への突出位置を最大とした摺動片の摺動面と回転軸の外周面との隙間に異物が入り込んでも、弾性力に抗して当該摺動片が半径方向外側へ移動することができ、当該摺動片の摺動面と回転軸の外周面との間の焼き付きを回避することができる。

また、本発明の軸受機構では、コイルバネにより前記摺動片を付勢する弾性力を生じることを特徴とする。

この軸受機構によれば、コイルバネを用いることで摺動片を付勢する弾性力を得ることができる。

また、本発明の軸受機構では、屈曲または湾曲して形成された板バネにより前記摺動片を付勢する弾性力を生じることを特徴とする。

この軸受機構によれば、屈曲または湾曲して形成された板バネを用いることで摺動片を付勢する弾性力を得ることができる。

また、本発明の軸受機構では、波状またはジクザグ状に軸心方向に連続形成された板バネにより前記摺動片を付勢する弾性力を生じることを特徴とする。

この軸受機構によれば、波状またはジクザグ状に軸心方向に連続形成された板バネを用いることで摺動片を付勢する弾性力を得ることができる。

上述の目的を達成するために、本発明のポンプは、ケーシングと、前記ケーシングの内部で回転軸の外周面に摺接することで前記回転軸を回転可能に支持する摺動部材を有する軸受と、前記回転軸に設けられた羽根車と、を有するポンプにおいて、上述のいずれか１つに記載の軸受機構を備えることを特徴とする。

このポンプによれば、異物による摺動部材の摩耗の発生を抑制する効果を得ることができる。この結果、ポンプとしての運転を安定して行うことができ、設置されたプラントへの影響を軽減することができる。

本発明によれば、回転軸と軸受との隙間に取り込まれた異物による摺動部材の摩耗の発生を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る軸受機構が適用されるポンプの概略構成図である。 図２は、一般的な軸受機構の断面図である。 図３は、図２におけるIII−III断面図である。 図４は、一般的な軸受機構における周方向の圧力分布を表す説明図である。 図５は、一般的な軸受機構における正圧位置での軸方向の圧力分布を表す説明図である。 図６は、一般的な軸受機構における負圧位置での軸方向の圧力分布を表す説明図である。 図７は、本発明の実施形態１に係る軸受機構の断面図である。 図８は、図７におけるＶIII−ＶIII断面図である。 図９は、図７における部分拡大図である。 図１０は、本発明の実施形態２に係る軸受機構における摺動片の側面図である。 図１１は、本発明の実施形態３に係る軸受機構の断面図である。 図１２は、図１１におけるＸII−ＸII断面図である。 図１３は、図１１における部分拡大図である。 図１４は、本発明の実施形態４に係る軸受機構の断面図である。 図１５は、図１４におけるＸＶ−ＸＶ断面図である。 図１６は、図１４における部分拡大図である。 図１７は、本発明の実施形態５に係る軸受機構の断面図である。 図１８は、図１７におけるＸＶIII−ＸＶIII断面図である。 図１９は、本発明の実施形態６に係る軸受機構の断面図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る軸受機構が適用されるポンプの概略構成図である。本実施形態におけるポンプは、例えば、図１に示すような立軸型の斜流ポンプ１０である。この斜流ポンプ１０は、吸込口１１と吐出口１２が設けられるケーシング１３と、ケーシング１３内に配置される回転軸１４と、回転軸１４の下部に固定される羽根車１５と、ケーシング１３内で回転軸１４を回転可能に支持する軸受１６，１７とを有している。

ケーシング１３は、円筒形状をなし、図示しない取付台に鉛直方向に沿って配置されている。ケーシング１３は、例えば、第一，第二，第三ケーシング２１，２２，２３が上方から鉛直方向に直列に連結されている。そして、下端側の第三ケーシング２３に吸込ベル２４が固定されることで、吸込口１１が形成されている。また、ケーシング１３は、上端側の第一ケーシング２１の上部が水平方向に湾曲することで、側部に向けて吐出口１２が形成されている。この第一ケーシング２１の吐出口１２に排出管２５が連結されている。そのため、ケーシング１３は、吸込口１１からほぼ鉛直方向に沿う第一流路Ａと、この第一流路Ａからほぼ水平方向に湾曲して吐出口１２に至る第二流路Ｂとを有する。

ケーシング１３は、内部に回転軸１４が配置されている。回転軸１４は、複数の軸受１６，１７により回転可能に支持されている。軸受１６は、ケーシング１３から延出された複数のステイ２６に支持された軸受箱２８に支持されている。また、軸受１７は、ケーシング１３から延出された複数のステイ２７に支持された軸受箱２９に支持されている。回転軸１４は、下端部に羽根車１５が固定されている。そして、回転軸１４は、上端側の第一ケーシング２１の湾曲部分からケーシング１３の外側に延出する上端部に、駆動装置（モータおよび減速機）３０が連結されている。なお、ケーシング１３は、下端側の第三ケーシング２３の内周壁に、羽根車１５の上方に位置して図示しないディフューザが固定されている。

従って、駆動装置３０を駆動すると、回転力が回転軸１４に伝達されて回転する。すると、回転軸１４の下端部に固定された羽根車１５が回転軸１４と共に回転し、ケーシング１３内の圧力、つまり、第一流路Ａの圧力が上昇することで、水（流体）が吸込口１１からケーシング１３内に吸い込まれる。そして、ケーシング１３内に吸い込まれた水は、第一流路Ａを鉛直方向における上方に流れ、ディフューザにより圧力が低下された後に第二流路Ｂを水平方向に流れ、吐出口１２から排出管２５に吐出される。

このような斜流ポンプ１０は、例えば、原子力発電プラントや火力発電プラントにおいて機器の冷却用の海水移送用に用いられるが、その他の用途に用いられてもよい。

ここで、上述した軸受１６，１７に対して回転軸１４が回転可能に支持される一般的な軸受機構について説明する。ただし、軸受１６，１７は、同様の構成であることから、軸受１６側についてのみ説明する。

図２は、一般的な軸受機構の断面図である。図３は、図２におけるIII−III断面図である。図４は、一般的な軸受機構における周方向の圧力分布を表す説明図である。図５は、図４におけるＩＶ−Ｖ断面図であって一般的な軸受機構における正圧位置での軸方向の圧力分布を表す説明図である。図６は、図４におけるＩＶ−ＶＩ断面図であって一般的な軸受機構における負圧位置での軸方向の圧力分布を表す説明図である。

図２および図３に示すように、軸受１６は、軸受ケース４１と、摺動部材４２と、を有している。軸受ケース４１は、円筒形状に形成されている。摺動部材４２は、軸受ケース４１の内部であって内周面に沿って設けられている。この摺動部材４２は、軸受ケース４１の内周面の全てに配置されていてもよいが、複数の摺動片４３（図４参照）として、軸受ケース４１の内周面に周方向に所定間隔（好ましくは均等間隔）で固定されていてもよい。この摺動部材４２（摺動片４３）は、ゴム製または合成樹脂製であって、外周面が軸受ケース４１の内周面に接着され、その内周面に円柱形状の回転軸１４の外周面が摺接することで回転軸１４を支持可能な摺動面４４が形成されている。この場合、軸受ケース４１と摺動部材４２（摺動片４３）とは、軸心Ｏに対して同心状になるように形成される。回転軸１４は、軸心Ｏに対して基本的に同心状になるように配置されるが、回転を許容されるために外周面と摺動部材４２（摺動片４３）の摺動面４４との間に僅かな隙間Ｃが形成される。図２および図３では、隙間Ｃを誇張して示している。

回転軸１４は、水中で軸受１６に支持されて回転するとき、外周面が摺動部材４２の摺動面４４に接触して支持される。このとき、羽根車１５のアンバランスなどの不釣り合いの影響により遠心力Ｆ（図４参照）が回転軸１４の半径方向に作用することで、回転軸１４と摺動部材４２との隙間Ｃが周方向で変動し、回転軸１４と摺動部材４２の摺動面４４との間で、旋回する回転軸１４により水が連れ回りすることで周方向に異なる圧力分布が発生する。

即ち、図４に示すように、回転軸１４は、外周面が各摺動片４３の摺動面４４に接触することで支持されながら回転する。このとき、上記の遠心力Ｆにより、回転軸１４は、遠心力Ｆの作用方向の外周面が摺動片４３と摺接し、遠心力Ｆの反作用方向の外周面が摺動片４３と摺接しないような旋回運動、即ち、歳差運動となる。回転軸１４は、旋回時に摺動片４３との隙間Ｃが周方向で変動し、摺動部分において旋回運動の進行方向Ｓに向けて隙間Ｃが徐々に狭まる一方、旋回運動の進行方向Ｓとは逆側では隙間Ｃが徐々に広がる。このため、回転軸１４の旋回に伴って水が連れ回りする。すると、周方向に異なる圧力（水圧）分布が発生する。つまり、回転軸１４が図４の矢印Ｓ方向に旋回した場合、隙間Ｃが徐々に狭まる側では、回転軸１４と摺動片４３との隙間Ｃの圧力が高く（正圧Ｐ１）、隙間Ｃが徐々に広がる側では、回転軸１４と摺動片４３との隙間Ｃの圧力が低く（負圧Ｐ２）となる。

そのため、回転軸１４と摺動片４３との隙間Ｃの圧力が高い（正圧Ｐ１）領域では、図５に示すように、軸受１６における軸心Ｏ方向（軸心Ｏの延在する方向）の中心部から、開放されている軸心Ｏ方向の端部へ、矢印であらわすように軸受１６の内部の水が流れて排出される。一方、回転軸１４と摺動片４３との隙間Ｃの圧力が低い（負圧Ｐ２）領域では、図６に示すように、開放されている軸受１６における軸心Ｏ方向の端部から、軸受１６における軸心Ｏ方向の中央部へ、矢印であらわすように軸受１６の外部の水が流れて取り込まれる。

そして、斜流ポンプ１０が設置されている海や河川における水（海水）に砂や貝殻などの異物が多く含まれていると、軸受１６の内部に水と共に多くの異物を取り込んでしまう。そして、この異物が圧力が高い正圧Ｐ１の領域で排出されずに隙間Ｃに堆積すると、回転軸１４と摺動片４３との隙間Ｃで異物を巻き込み、回転軸１４の外周面や摺動片４３の摺動面４４が異常摩耗してしまう。

［実施形態１］
図７は、本実施形態に係る軸受機構の断面図である。図８は、図７におけるＶIII−ＶIII断面図である。図９は、図７における部分拡大図である。なお、本実施形態において、上述した一般的な軸受機構と同等の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の軸受機構は、軸受１６の摺動部材４２について、摺動片４３が設けられている。摺動片４３は、軸受ケース４１の半径方向内側に突出してその突出端である摺動面４４が回転軸１４の外周面と摺接することで回転軸１４を回転可能に支持するもので、周方向に沿って複数設けられている。また、摺動片４３は、軸心Ｏ方向に沿って連続して設けられている。この摺動片４３は、半径方向内側への突出位置であって、摺動面４４の位置を異ならせて形成されている。具体的に、摺動片４３は、軸心Ｏに対する摺動面４４の距離が異なる複数種類（本実施形態では２種類）の第一摺動片４３Ａと第二摺動片４３Ｂとが設けられている。第一摺動片４３Ａの摺動面４４は、第二摺動片４３Ｂの摺動面４４よりも軸心Ｏに対する距離が短い。即ち、第一摺動片４３Ａは、回転軸１４の外周面に摺接する摺動面４４の位置が第二摺動片４３Ｂと比較して接近することで、回転軸１４の外周面と摺動面４４との隙間Ｃが第二摺動片４３Ｂと比較して狭くなっている。

また、第一摺動片４３Ａおよび第二摺動片４３Ｂは、それぞれ複数設けられており、周方向で均等配置されている。図７においては、第一摺動片４３Ａおよび第二摺動片４３Ｂは、それぞれ４個設けられて周方向に９０°間隔で設けられている。第一摺動片４３Ａおよび第二摺動片４３Ｂの数については、特に限定はないが、少なくとも３個設けられていることが、回転軸１４を支持するうえで好ましい。また、第一摺動片４３Ａおよび第二摺動片４３Ｂは、互いに同じ数でなくてもよい。

また、各摺動片４３を突出して設けることでその間に凹部４５が形成されている。凹部４５は、摺動片４３を複数設けることで複数形成されており、溝底位置（軸受ケース４１または軸心Ｏからの半径方向距離）は、本実施形態では周方向および軸心Ｏ方向で全て等しい位置とされている。なお、凹部４５は、溝底位置が周方向または軸心Ｏ方向で異なって設けられていてもよい。

このように、本実施形態の軸受機構は、円筒状の軸受ケース４１の内周面に、回転軸１４の外周面が摺接することで回転軸１４を回転可能に支持する摺動部材４２を有する軸受機構である。そして、摺動部材４２は、半径方向内側に突出すると共に周方向に沿って複数設けられた摺動片４３を有し、当該摺動片４３の半径方向内側への突出位置を異ならせて形成されている。

この軸受機構によれば、半径方向内側への突出位置が軸心Ｏに比較的近い第一摺動片４３Ａは、半径方向内側への突出位置が軸心Ｏに比較的遠い第二摺動片４３Ｂに対して回転軸１４の外周面に摺接する摺動面４４が近いため、当該摺動面４４と回転軸１４の外周面との隙間Ｃが狭くなる。このように比較的狭い隙間Ｃ部分では、異物が入り込みにくくなるため、摺動面４４の摩耗が生じ難くなる。この結果、回転軸１４と軸受１６との隙間Ｃに取り込まれた異物による摺動部材４２の摩耗の発生を抑制することができる。しかも、突出位置が軸心Ｏに比較的近い第一摺動片４３Ａについては、突出位置が軸心Ｏに比較的遠い第二摺動片４３Ｂに対して摩耗代が大きいため、摩耗寿命を長くすることができる。

また、本実施形態の軸受機構では、摺動片４３は、同突出位置の第一摺動片４３Ａおよび第二摺動片４３Ｂが複数設けられてそれぞれが周方向に均等配置されている。

この軸受機構によれば、各摺動片４３が回転軸１４の外周面に対して均等位置で摺接するため、回転軸１４を安定して支持することができる。

［実施形態２］
図１０は、本実施形態に係る軸受機構における摺動片の側面図である。なお、本実施形態において、上述した実施形態１と同等の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の軸受機構では、摺動片４３（４３Ａ，４３Ｂ）は、周方向幅が軸受ケース４１の軸心Ｏ方向で異なって形成されている。具体的に、摺動片４３（４３Ａ，４３Ｂ）は、軸心Ｏ方向の中央部が最大幅で、軸心Ｏ方向の両端部が最小幅に形成され、最大幅から最小幅に至り凹部４５側に向く幅端面にテーパ面４６が形成されている。

この軸受機構によれば、摺動片４３（４３Ａ，４３Ｂ）は、周方向幅が軸心Ｏ方向の中央部が最大幅で、軸心Ｏ方向の両端部が最小幅であって、最大幅から最小幅に至り幅端面にテーパ面４６が形成されているため、異物がテーパ面４６に沿って軸受ケース４１の軸心Ｏ方向の両端側に排出され易くなる。このため、摺動片４３（４３Ａ，４３Ｂ）の摺動面４４と回転軸１４の外周面との隙間Ｃへの異物の入り込みを少なくすることができ、摩耗を軽減することができる。

また、本実施形態の軸受機構では、テーパ面４６が回転軸１４の回転方向に向けて形成されている。

この軸受機構によれば、回転軸１４の回転により連れ周りする水の流れがテーパ面４６に対向するため、テーパ面４６により異物がより排出されやすくなる。このため、摺動片４３（４３Ａ，４３Ｂ）の摺動面４４と回転軸１４の外周面との隙間Ｃへの異物の入り込みをより少なくすることができ、摩耗をより軽減することができる。

［実施形態３］
図１１は、本実施形態に係る軸受機構の断面図である。図１２は、図１１におけるＸII−ＸII断面図である。図１３は、図１１における部分拡大図である。なお、本実施形態において、上述した実施形態１と同等の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の軸受機構では、摺動片４３（４３Ａ，４３Ｂ）は、回転軸１４に摺接する摺動面４４に、周方向に連通する溝４７が形成されている。溝４７は、各摺動片４３（４３Ａ，４３Ｂ）の周方向の両側に形成された凹部４５同士を連通する。また、溝４７は、軸受ケース４１の軸心Ｏ方向に複数設けられている。

この軸受機構によれば、溝４７内に異物が入り込むため、摺動片４３（４３Ａ，４３Ｂ）の摺動面４４と回転軸１４の外周面との隙間Ｃへの異物の入り込みを少なくすることができ、摩耗を軽減することができる。

図１３において、上述した実施形態２で説明したテーパ面４６を有する構成として示している。このように、テーパ面４６と共に溝４７を設けることで、摺動片４３（４３Ａ，４３Ｂ）の摺動面４４と回転軸１４の外周面との隙間Ｃへの異物の入り込みをより少なくすることができ、摩耗をより軽減することができる。なお、本実施形態においては、テーパ面４６を有さない構成も含んでいる。

［実施形態４］
図１４は、本実施形態に係る軸受機構の断面図である。図１５は、図１４におけるＸＶ−ＸＶ断面図である。図１６は、図１４における部分拡大図である。なお、本実施形態において、上述した実施形態１と同等の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の軸受機構では、摺動片４３は、半径方向内側への突出位置を最大としたもの（本実施形態では第一摺動片４３Ａ）が、半径方向内側に弾性力により付勢されている。

具体的に、第一摺動片４３Ａを半径方向内側に付勢する弾性力を、コイルバネ５１により生じさせている。コイルバネ５１は、圧縮コイルバネであって、独立して形成された第一摺動片４３Ａと、軸受ケース４１の内周面との間に配置され、第一摺動片４３Ａを半径方向内側に付勢する。このコイルバネ５１は、軸受ケース４１の軸心Ｏ方向に沿って複数（本実施形態では５個）設けられている。また、第一摺動片４３Ａは、コイルバネ５１による付勢力が軸心Ｏ方向や周方向で均等に作用するように、コイルバネ５１により押圧される半径方向外側に当板５２が設けられている。

このように構成された軸受機構によれば、半径方向内側への突出位置を最大とした第一摺動片４３Ａがコイルバネ５１の弾性力により半径方向内側に付勢されることで、摺動面４４が回転軸１４の外周面に押し付けられる。このため、第一摺動片４３Ａの摺動面４４と回転軸１４の外周面との隙間Ｃが無くなるので、当該隙間Ｃへの異物の入り込みを抑制することができ、摩耗を軽減することができる。しかも、半径方向内側への突出位置を最大とした第一摺動片４３Ａがコイルバネ５１の弾性力により半径方向内側に付勢されることで、当該第一摺動片４３Ａの摩耗代が大きくなるため、摩耗寿命を長くすることができる。しかも、万一、第一摺動片４３Ａの摺動面４４と回転軸１４の外周面との隙間Ｃに異物が入り込んでも、コイルバネ５１の弾性力に抗して第一摺動片４３Ａが半径方向外側へ移動することができ、第一摺動片４３Ａの摺動面４４と回転軸１４の外周面との間の焼き付きを回避することができる。

なお、本実施形態の構成は、上述した実施形態２および実施形態３の構成を含むことで、さらに顕著な効果を得ることができる。

［実施形態５］
図１７は、本実施形態に係る軸受機構の断面図である。図１８は、図１７におけるＸＶIII−ＸＶIII断面図である。なお、本実施形態において、上述した実施形態１および実施形態４と同等の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の軸受機構では、摺動片４３は、半径方向内側への突出位置を最大としたもの（本実施形態では第一摺動片４３Ａ）が、半径方向内側に弾性力により付勢されている。

具体的に、第一摺動片４３Ａを半径方向内側に付勢する弾性力を、板バネ５３により生じさせている。板バネ５３は、板状のバネ材が屈曲または湾曲して形成され、独立して形成された第一摺動片４３Ａと、軸受ケース４１の内周面との間に配置され、第一摺動片４３Ａを半径方向内側に付勢する。この板バネ５３は、軸受ケース４１の軸心Ｏ方向に沿って複数（本実施形態では２個）設けられている。また、第一摺動片４３Ａは、板バネ５３による付勢力が軸心Ｏ方向や周方向で均等に作用するように、板バネ５３により押圧される半径方向外側に当板５２が設けられている。

このように構成された軸受機構によれば、半径方向内側への突出位置を最大とした第一摺動片４３Ａが板バネ５３の弾性力により半径方向内側に付勢されることで、摺動面４４が回転軸１４の外周面に押し付けられる。このため、第一摺動片４３Ａの摺動面４４と回転軸１４の外周面との隙間Ｃが無くなるので、当該隙間Ｃへの異物の入り込みを抑制することができ、摩耗を軽減することができる。しかも、半径方向内側への突出位置を最大とした第一摺動片４３Ａが板バネ５３の弾性力により半径方向内側に付勢されることで、当該第一摺動片４３Ａの摩耗代が大きくなるため、摩耗寿命を長くすることができる。しかも、万一、第一摺動片４３Ａの摺動面４４と回転軸１４の外周面との隙間Ｃに異物が入り込んでも、板バネ５３の弾性力に抗して第一摺動片４３Ａが半径方向外側へ移動することができ、第一摺動片４３Ａの摺動面４４と回転軸１４の外周面との間の焼き付きを回避することができる。

なお、本実施形態の構成は、上述した実施形態２および実施形態３の構成を含むことで、さらに顕著な効果を得ることができる。

［実施形態６］
図１９は、本実施形態に係る軸受機構の断面図である。なお、本実施形態において、上述した実施形態１と同等の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の軸受機構では、摺動片４３は、半径方向内側への突出位置を最大としたもの（本実施形態では第一摺動片４３Ａ）が、半径方向内側に弾性力により付勢されている。

具体的に、第一摺動片４３Ａを半径方向内側に付勢する弾性力を、板バネ５４により生じさせている。板バネ５４は、板状のバネ材が波状またはジクザグ状に軸心Ｏ方向に連続形成され、独立して形成された第一摺動片４３Ａと、軸受ケース４１の内周面との間に配置され、第一摺動片４３Ａを半径方向内側に付勢する。また、第一摺動片４３Ａは、板バネ５４による付勢力が軸心Ｏ方向や周方向で均等に作用するように、板バネ５４により押圧される半径方向外側に当板５２が設けられている。

このように構成された軸受機構によれば、半径方向内側への突出位置を最大とした第一摺動片４３Ａが板バネ５４の弾性力により半径方向内側に付勢されることで、摺動面４４が回転軸１４の外周面に押し付けられる。このため、第一摺動片４３Ａの摺動面４４と回転軸１４の外周面との隙間Ｃが無くなるので、当該隙間Ｃへの異物の入り込みを抑制することができ、摩耗を軽減することができる。しかも、半径方向内側への突出位置を最大とした第一摺動片４３Ａが板バネ５４の弾性力により半径方向内側に付勢されることで、当該第一摺動片４３Ａの摩耗代が大きくなるため、摩耗寿命を長くすることができる。しかも、万一、第一摺動片４３Ａの摺動面４４と回転軸１４の外周面との隙間Ｃに異物が入り込んでも、板バネ５４の弾性力に抗して第一摺動片４３Ａが半径方向外側へ移動することができ、第一摺動片４３Ａの摺動面４４と回転軸１４の外周面との間の焼き付きを回避することができる。

なお、本実施形態の構成は、上述した実施形態２および実施形態３の構成を含むことで、さらに顕著な効果を得ることができる。

なお、上述した各実施形態の軸受機構が適用されるポンプ（斜流ポンプ１０）によれば、異物による回転軸１４側や軸受１６側の摩耗の発生を抑制する効果を得ることができる。この結果、ポンプとしての運転を安定して行うことができ、設置されたプラントへの影響を軽減することができる。

１０ 斜流ポンプ
１１ 吸込口
１２ 吐出口
１３ ケーシング
１４ 回転軸
１５ 羽根車
１６，１７ 軸受
２１ 第一ケーシング
２２ 第二ケーシング
２３ 第三ケーシング
２４ 吸込ベル
２５ 排出管
２６ ステイ
２７ ステイ
２８ 軸受箱
２９ 軸受箱
３０ 駆動装置
４１ 軸受ケース
４２ 摺動部材
４３ 摺動片
４３Ａ 第一摺動片
４３Ｂ 第二摺動片
４４ 摺動面
４５ 凹部
４６ テーパ面
４７ 溝
５１ コイルバネ
５２ 当板
５３ 板バネ
５４ 板バネ
Ａ 第一流路
Ｂ 第二流路
Ｃ 隙間
Ｆ 遠心力
Ｏ 軸心
Ｐ１ 正圧
Ｐ２ 負圧
Ｓ 旋回運動の進行方向

Claims (9)

1. ケーシングと、前記ケーシングの内部で回転軸の外周面に摺接することで前記回転軸を回転可能に支持する摺動部材を有する軸受と、前記回転軸に設けられた羽根車と、を有するポンプに設けられる軸受機構であって、
   前記軸受機構は、円筒状の軸受ケースの内周面に、回転軸の外周面が摺接することで前記回転軸を回転可能に支持する摺動部材を有し、
   前記摺動部材は、半径方向内側に突出すると共に周方向に沿って複数設けられた摺動片を有し、当該摺動片の半径方向内側への突出位置を異ならせて形成し、さらに周方向で各前記摺動片の間で各前記摺動片よりも半径方向外側に凹んで設けられ前記軸受ケースの軸心方向に連続して延在した両端部が前記軸受ケースの外側に開放して形成された凹部を有し、
   前記摺動片は、前記回転軸に摺接する摺動面に、周方向に連通する溝が形成されており、
   前記溝は、各前記摺動片の周方向の両側に形成された前記凹部同士を連通する、ことを特徴とする軸受機構。
2. 前記摺動片は、同突出位置のものが複数設けられて周方向に均等配置されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受機構。
3. 前記摺動片は、周方向幅が前記軸受ケースの軸心方向で異なって形成され、前記軸心方向の中央部が最大幅で、前記軸心方向の両端部が最小幅であって、最大幅から最小幅に至り幅端面にテーパ面が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の軸受機構。
4. 前記テーパ面が前記回転軸の回転方向に向けて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の軸受機構。
5. 前記摺動片は、半径方向内側への突出位置を最大としたものが、半径方向内側に弾性力により付勢されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の軸受機構。
6. コイルバネにより前記摺動片を付勢する弾性力を生じることを特徴とする請求項５に記載の軸受機構。
7. 屈曲または湾曲して形成された板バネにより前記摺動片を付勢する弾性力を生じることを特徴とする請求項５に記載の軸受機構。
8. 波状またはジクザグ状に軸心方向に連続形成された板バネにより前記摺動片を付勢する弾性力を生じることを特徴とする請求項５に記載の軸受機構。
9. ケーシングと、前記ケーシングの内部で回転軸の外周面に摺接することで前記回転軸を回転可能に支持する摺動部材を有する軸受と、前記回転軸に設けられた羽根車と、を有するポンプにおいて、
   請求項１〜８のいずれか１つに記載の軸受機構を備えることを特徴とするポンプ。

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