JP6900410B2 - 立軸ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、回転軸の軸受に水を供給可能な立軸ポンプに関するものである。

ポンプ排水機場に設置される先行待機用立軸ポンプは、吸込水槽に大量の水が急激に流入した際、迅速に排水を行うことを目的に設置される。先行待機運転は、大雨などによる急な出水が予想される際、吸込水槽の水位が低水位の状態から立軸ポンプの全速運転（気中運転）を開始し、吸込水槽の水位に応じて気中運転、気水混合運転、揚水運転が繰り返し行われる。
上記気中運転時においては軸受摺動部の温度上昇と摩耗とにより軸受が損傷するおそれがあり、従来、軸受に水を供給する機構を設けた立軸ポンプが提案されている。

例えば、特許文献１では、軸受ケーシングの外周側から内周側まで延びる貫通孔からなる流路が形成されており、この流路に水槽から水が供給されることにより、すべり軸受下の隔離室に水が供給され、軸受スリーブとすべり軸受との間に水膜が形成されて軸受スリーブとすべり軸受の摺動部とが潤滑される。

特開２０１８−８４１９３号公報

上記従来の技術において、以下の課題が残されている。
従来の軸受に水を供給する流路を有した立軸ポンプでは、水を供給する流路が１つしかなく、全周にわたって軸受の摺動部分に水を十分に供給することが難しいと共に、軸受に異物や汚れが付着した場合に、単に水を供給するだけでは、異物や汚れを洗い流すことが難しく、特に全周にわたって十分に洗浄することが困難であるという不都合があった。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、全周にわたって軸受の摺動部分に十分に給水可能であると共に全周にわたって良好に洗浄を行うことができる立軸ポンプを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る立軸ポンプは、回転駆動される回転軸と、前記回転軸の下部に設けられた羽根車と、前記回転軸と前記羽根車とを収納するケーシングと、前記回転軸を回転可能に前記ケーシングに支持するポンプ軸受部と、前記ポンプ軸受部と前記回転軸との間に水を供給する水供給機構とを備え、前記ポンプ軸受部が、前記回転軸を支持するすべり軸受と、前記すべり軸受を収納する軸受ケースとを備え、前記水供給機構が、前記軸受ケースの半径方向外方から半径方向内方に向けて延在し前記すべり軸受の摺動部分に水を供給可能で、周方向に間隔を空けて複数設けられた水供給流路と、前記軸受ケースの全周にわたって延在していると共に複数の前記水供給流路の基端に連通し外部から水が供給される環状流路とを備えていることを特徴とする。

この立軸ポンプでは、水供給機構が、軸受ケースの半径方向外方から半径方向内方に向けて延在しすべり軸受の摺動部分に水を供給可能で、周方向に間隔を空けて複数設けられた水供給流路と、軸受ケースの全周にわたって延在していると共に複数の水供給流路の基端に連通し外部から水が供給される環状流路とを備えているので、ポンプ軸受部に対して全周にわたって良好な給水と洗浄とを行うことできる。
すなわち、周方向に設けられた複数の水供給流路によりポンプ軸受部に全周にわたって良好に給水することができると共に、環状流路によって複数の水供給流路から同様の圧力で水を出射させることができ、全周にわたって良好な洗浄効果が得られる。特に、半径方向外方から半径方向内方に向けて延在した水供給流路によって、水の流速が速められ、全周にわたって異物や汚れの高い洗浄効果を得ることができる。

第２の発明に係る立軸ポンプは、第１の発明において、複数の前記水供給流路が、半径方向に対して一定の角度で傾斜して延在していることを特徴とする。
すなわち、この立軸ポンプでは、複数の水供給流路が、半径方向に対して一定の角度で傾斜して延在しているので、水供給流路の先端から出射した水の旋回流れを促し、より高い洗浄効果を得ることが可能になる。

第３の発明に係る立軸ポンプは、第１又は第２の発明において、複数の前記水供給流路が、周方向に互いに一定の間隔を空けて均等に配列されていることを特徴とする。
すなわち、この立軸ポンプでは、複数の前記水供給流路が、周方向に互いに一定の間隔を空けて均等に配列されているので、ポンプ軸受部に対して全周にわたって均等に水を供給することができる。

第４の発明に係る立軸ポンプは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記軸受ケースが、前記すべり軸受上に配された上部軸受ケースと、前記すべり軸受の下方に配された下部軸受ケースとを備え、前記水供給流路が、前記上部軸受ケースの下面に形成された流路溝であることを特徴とする。
すなわち、この立軸ポンプでは、水供給流路が、上部軸受ケースの下面に形成された流路溝であるので、孔加工が必要な貫通孔の流路に比べて溝加工で容易に作製できると共に、流路溝とすべり軸受上面との間で水が流れることで、直接すべり軸受の上面にも半径方向の広い範囲で水を供給することができる。

第５の発明に係る立軸ポンプは、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記水供給機構が、前記すべり軸受の下方に配され前記軸受ケースと前記すべり軸受との間で全周にわたって延在した環状空間であって前記すべり軸受の摺動部分からの水を受ける下部環状液室部を備えていることを特徴とする。
すなわち、この立軸ポンプでは、水供給機構が、すべり軸受の下方に配され軸受ケースとすべり軸受との間で全周にわたって延在した環状空間であってすべり軸受の摺動部分からの水を受ける下部環状液室部を備えているので、下部環状液室部に水が供給され、水を全周にわたって一定量保持することができるため、摺動部分に安定した水膜を得ることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明の立軸ポンプによれば、水供給機構が、軸受ケースの半径方向外方から半径方向内方に向けて延在しすべり軸受の摺動部分に水を供給可能で、周方向に間隔を空けて複数設けられた水供給流路と、軸受ケースの全周にわたって延在していると共に複数の水供給流路の基端に連通し外部から水が供給される環状流路とを備えているので、ポンプ軸受部に対して全周にわたって良好な給水と洗浄とを行うことできる。
したがって、本発明の立軸ポンプでは、良好な給水によってポンプ軸受部がドライ状態で大気中運転されることを防止できると共に、高い洗浄効果によって異物や汚れによる不具合を防止することができる。

本発明に係る立軸ポンプの第１実施形態を示す縦断面図である。 第１実施形態において、回転軸を支持するポンプ軸受部周辺を示す縦断面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係る立軸ポンプの第２実施形態において、回転軸を支持するポンプ軸受部を示す横断面図である。

以下、本発明における立軸ポンプの第１実施形態を、図１から図３に基づいて説明する。

本実施形態における立軸ポンプ１は、図１に示すように、原動機（図示略）に接続され原動機により回転駆動される回転軸２と、回転軸２の下部に設けられた羽根車３と、回転軸２と羽根車３とを収納するケーシング４と、回転軸２を回転可能にケーシング４に支持するポンプ軸受部５Ａ，５Ｂと、ポンプ軸受部５Ａ，５Ｂと回転軸２との間に水を供給する水供給機構６とを備えている。

なお、回転軸２の中間部分は、上部のポンプ軸受部５Ａで回転可能に支持され、回転軸２の下部は、下部のポンプ軸受部５Ｂで回転可能に支持されている。
また、回転軸２の上部は、軸封装置（シール）５Ｃで軸封される。

上記ポンプ軸受部５Ａ，５Ｂは、図２及び図３に示すように、回転軸２を支持するすべり軸受７と、すべり軸受７を収納する軸受ケース８とを備えている。
上記水供給機構６は、軸受ケース８の半径方向外方から半径方向内方に向けて延在しすべり軸受７の摺動部分に水（洗浄水）を供給可能で、周方向に間隔を空けて複数設けられた水供給流路９ａと、軸受ケース８の全周にわたって延在していると共に複数の水供給流路９ａの基端に連通し外部から水が供給される環状流路９ｂとを備えている。

上記軸受ケース８は、すべり軸受７上に配された上部軸受ケース９と、すべり軸受７の下方に配された下部軸受ケース１０とを備えている。
上部軸受ケース９と下部軸受ケース１０とは、円環状の部材であり、上部軸受ケース９と下部軸受ケース１０との間にすべり軸受７と支持部材１４とが配されている。
複数の水供給流路９ａは、周方向に互いに一定の間隔を空けて均等に配列されている。
これら水供給流路９ａは、上部軸受ケース９の下面に形成された流路溝である。すなわち、水供給流路９ａを流れる水は、上部軸受ケース９下面の流路溝とすべり軸受７の上面との間で流通する。

上記水供給機構６は、洗浄用の水を供給するポンプや水槽等で構成された洗浄水供給源１１と、洗浄水供給源１１に一端が接続されていると共に他端が対応するポンプ軸受部５Ａ，５Ｂにある環状流路９ｂに接続された複数の洗浄配管１２と、洗浄配管１２の途中に設けられた開閉弁１１ａとを備えている。

上記ポンプ軸受部５Ａ，５Ｂは、すべり軸受７の内周面に対向して回転軸２の外周面に固定された円筒状の軸スリーブ１３を備えている。
上記軸受ケース８及びポンプ軸受部５Ａ，５Ｂは、その周囲が支持部材１４で支持されている。
上記支持部材１４には、環状流路９ｂに接続された洗浄水の注水孔１４ａが形成されており、上記洗浄配管１２の他端が注水孔１４ａに接続されている。
なお、支持部材１４の外周部分は、直接又は他の部材を介してケーシング４に固定されている。

上記上部軸受ケース９の下面には、図３に示すように、半径方向に延在した、すなわち放射状に延在した流路溝である複数の水供給流路９ａが形成されている。各水供給流路９ａの先端は、それぞれ軸スリーブ１３の外周面に向いている。
したがって、各水供給流路９ａからの洗浄水は、軸スリーブ１３の外周面に向けて出射されると共に、軸スリーブ１３とすべり軸受７との間（すなわち、すべり軸受７の摺動部分）に供給される。

上記水供給機構６は、すべり軸受７の下方に配され軸受ケース８とすべり軸受７との間で全周にわたって延在した環状空間であってすべり軸受７の摺動部分からの水を受ける下部環状液室部１５を備えている。
すなわち、上記下部環状液室部１５は、すべり軸受７と下部軸受ケース１０と支持部材１４と回転軸２とで囲まれた円環状の空間である。

このように本実施形態の立軸ポンプ１では、水供給機構６が、軸受ケース８の半径方向外方から半径方向内方に向けて延在しすべり軸受７の摺動部分に水を供給可能で、周方向に間隔を空けて複数設けられた水供給流路９ａと、軸受ケース８の全周にわたって延在していると共に複数の水供給流路９ａの基端に連通し外部から水が供給される環状流路９ｂとを備えているので、ポンプ軸受部５Ａ，５Ｂに対して全周にわたって良好な給水と洗浄とを行うことできる。

すなわち、周方向に設けられた複数の水供給流路９ａによりポンプ軸受部５Ａ，５Ｂに対して全周にわたって良好に給水することができると共に、環状流路９ｂによって複数の水供給流路９ａから同様の圧力で水を出射させることができ、全周にわたって良好な洗浄効果が得られる。特に、半径方向外方から半径方向内方に向けて延在した水供給流路９ａによって、水の流速が速められ、全周にわたって異物や汚れの高い洗浄効果を得ることができる。

また、複数の水供給流路９ａが、周方向に互いに一定の間隔を空けて均等に配列されているので、ポンプ軸受部５Ａ，５Ｂに対して全周にわたって均等に水を供給することができる。
また、水供給流路９ａが、上部軸受ケース９の下面に形成された流路溝であるので、孔加工が必要な貫通孔の流路に比べて溝加工で容易に作製できると共に、流路溝とすべり軸受７上面との間で水が流れることで、直接すべり軸受７の上面にも半径方向の広い範囲で水を供給することができる。

さらに、水供給機構６が、すべり軸受７の下方に配され軸受ケース８とすべり軸受７との間で全周にわたって延在した環状空間であってすべり軸受７の摺動部分からの水を受ける下部環状液室部１５を備えているので、下部環状液室部１５に水が供給され、水を全周にわたって一定量保持することができるため、摺動部分に安定した水膜を得ることができる。

次に、本発明に係る立軸ポンプの第２実施形態について、図４を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、複数の水供給流路９ａが半径方向に沿って放射状に延在しているのに対し、第２実施形態の立軸ポンプでは、図４に示すように、複数の水供給流路２９ａが、半径方向に対して一定の角度θで傾斜して延在している点である。
すなわち、上部軸受ケース９の下面には、半径方向に対して傾斜して延在した複数の水供給流路２９ａが形成され、各水供給流路２９ａの内側の先端からは、洗浄水が半径方向に対して斜め方向それぞれに出射されるため、全体として周方向に旋回する水流が生じる。

このように第２実施形態の立軸ポンプでは、複数の水供給流路２９ａが、半径方向に対して一定の角度θで傾斜して延在しているので、水供給流路２９ａの先端から出射した水の旋回流れを促し、より高い洗浄効果を得ることが可能になる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１…立軸ポンプ、２…回転軸、３…羽根車、４…ケーシング、５Ａ，５Ｂ…ポンプ軸受部、６…水供給機構、７…すべり軸受、８…軸受ケース、９…上部軸受ケース、９ａ…水供給流路、９ｂ…環状流路、１０…下部軸受ケース、１５…下部環状液室部

Claims (5)

1. 回転駆動される回転軸と、
   前記回転軸の下部に設けられた羽根車と、
   前記回転軸と前記羽根車とを収納するケーシングと、
   前記回転軸を回転可能に前記ケーシングに支持するポンプ軸受部と、
   前記ポンプ軸受部と前記回転軸との間に洗浄水を供給する水供給機構とを備え、
   前記ポンプ軸受部が、前記回転軸を支持するすべり軸受と、
   前記すべり軸受を収納する軸受ケースとを備え、
   前記水供給機構が、前記軸受ケースの半径方向外方から半径方向内方に向けて延在し前記すべり軸受の摺動部分に洗浄水を供給可能で、周方向に間隔を空けて複数設けられた水供給流路と、
   前記軸受ケースの全周にわたって延在していると共に複数の前記水供給流路の前記半径方向外方側の開口部に連通し外部から洗浄水が供給される環状流路とを備え、
   前記水供給流路が、前記半径方向内方側の開口部から流速を速めた洗浄水を出射し、前記すべり軸受の摺動部分の上端部に洗浄水を供給することを特徴とする立軸ポンプ。
2. 請求項１に記載の立軸ポンプにおいて、
   複数の前記水供給流路が、半径方向に対して一定の角度で傾斜して延在していることを特徴とする立軸ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の立軸ポンプにおいて、
   複数の前記水供給流路が、周方向に互いに一定の間隔を空けて均等に配列されていることを特徴とする立軸ポンプ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の立軸ポンプにおいて、
   前記軸受ケースが、前記すべり軸受上に配された上部軸受ケースと、
   前記すべり軸受の下方に配された下部軸受ケースとを備え、
   前記水供給流路が、前記上部軸受ケースの下面に形成された流路溝であることを特徴とする立軸ポンプ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の立軸ポンプにおいて、
   前記水供給機構が、前記すべり軸受の下方に配され前記軸受ケースと前記すべり軸受との間で全周にわたって延在した環状空間であって前記すべり軸受の摺動部分からの洗浄水を受ける下部環状液室部を備えていることを特徴とする立軸ポンプ。

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