JP7461278B2

JP7461278B2 - 軸受装置及び立軸ポンプ

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Publication number: JP7461278B2
Application number: JP2020189614A
Authority: JP
Inventors: 史洋山川; 和彦森
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2020-11-13
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2024-04-03
Anticipated expiration: 2040-11-13
Also published as: JP2022078733A

Description

本発明は、回転軸の軸受装置に関し、特に、雨水排水等の用途に用いられる立軸ポンプが有する羽根車の回転軸の軸受装置及び立軸ポンプに関する。

雨水排水等の用途に用いられる立軸ポンプは、羽根車が収容されたポンプケーシングと、当該ポンプケーシングの下流側に接続された揚水管と、前記羽根車に接続された回転軸と、回転軸を回転させる図示しない原動機等を備えている。前記揚水管の下流側には吐出管が接続されている

前記回転軸は、前記ポンプケーシング及び前記揚水管の内部において軸受装置により軸支されている。前記回転軸の上端は、揚水管のベンド部を貫通して上方に延びカップリングを介して前記原動機等に接続されている。

このような軸受装置は、特許文献１に示されるように、前記回転軸が挿通されるスリーブと、前記スリーブを摺動自在に軸支する軸受部材とが備えられ、スリーブの外周面と軸受部材の内周面との摺動面が、立軸ポンプによって揚水される水により潤滑がされるようになっている。

このような立軸ポンプの運転時には、回転軸に荷重が作用することによって回転軸が傾き、これによりスリーブと軸受部材とが相対的に傾いて局所的に摺動する、いわゆる片当たりを生じたり、回転軸から強い衝撃がスリーブを介して軸受部材にかかったりすることがある。

軸受部材に片当たりが生じると、軸受部材やスリーブが偏摩耗したり破損したりする虞がある。軸受部材やスリーブに偏摩耗や破損が生じると、回転軸を正常に摺動自在に軸支することができなくなり、立軸ポンプの運転に支障を来す。

これを回避するために、軸受部材の外周側にゴムから構成された弾性部材が設けられ、スリーブから軸受部材に伝達される回転軸の傾きや回転軸からの衝撃を緩衝している。

特開２００７－２７０９３１号公報

しかし、軸受部材の外周側のみに弾性部材を配置する構成は、回転軸の傾きや回転軸からの衝撃に対する軸受部材の追従性の観点から改良の余地があった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、回転軸の傾きや回転軸からの衝撃を緩衝し回転軸を安定的に摺動自在に軸支することができる軸受装置及び立軸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の本発明に係る軸受装置の特徴構成は、回転軸の軸受装置であって、前記回転軸が挿通されるスリーブと、前記スリーブを摺動自在に軸支する軸受部材と、前記軸受部材を外周側から保持する軸受保持部材と、前記軸受保持部材を収容する軸受ケーシングと、前記スリーブの、前記回転軸の軸心に沿った方向の両端部において当該両端部を覆うように前記回転軸に設けられる一対のスリーブ支持部材とが備えられ、前記スリーブの外周面と前記スリーブ支持部材の内周面との間に第一弾性部材が配設され、前記軸受保持部材の外周面と前記軸受ケーシングの内周面との間に第四弾性部材が配設されている点にある。

上述の構成によると、回転軸が傾いたり回転軸からの衝撃がかかったりしても、スリーブの外周面とスリーブ支持部材の内周面との間に配設された第一弾性部材によって、回転軸の傾きや回転軸からの衝撃が緩衝されるため、回転軸を安定的に摺動自在に軸支することができる。

軸受部材はスリーブの当該端部を除いた位置においてスリーブの外周面を摺動自在に支持し、第一弾性部材はスリーブの、軸受部材によって摺動支持されている部分の外側に位置する、端部においてスリーブの外周面とスリーブ支持部材の内周面との間を接触しない状態で支持することとなる。当該構成により、回転軸の傾きや回転軸からの衝撃は、回転軸からスリーブにより緩衝された状態で伝達され、軸受部材によって受けられることとなる。

また、第一弾性部材はスリーブの外周面とスリーブ支持部材の内周面との間に配設されているため第一弾性部材の配設が容易であり、第一弾性部材の配設のために回転軸を加工する必要もない。さらに、第一弾性部材がスリーブの外周面に配設されていることから防塵効果が期待できる。また、分解、組立ても容易である。

なお、スリーブ支持部材や第一弾性部材は、回転軸の全周に亘って囲むように構成されていてもよいし、断続的に囲むように構成されていてもよい。また、スリーブ支持部材や第一弾性部材は、回転軸に対して回動不可能に固定されていてもよいし、固定されることなく回動可能であってもよい。

上述の構成によると、スリーブから軸受部材に伝達される回転軸の傾きや回転軸からの衝撃を当該軸受部材においても緩衝することができる。

本発明においては、前記回転軸と前記スリーブとの間に第二弾性部材が配設されていると好適である。

上述の構成によると、回転軸が傾いたり回転軸からの衝撃がかかったりしても回転軸とスリーブとの間に配設された第二弾性部材によって回転軸の傾きや回転軸からの衝撃が緩衝されるため、回転軸を安定的に摺動自在に軸支することができる。

第二弾性部材は回転軸とスリーブとの間に配設されているため回転軸の傾きや回転軸からの衝撃がスリーブに伝達されることを直接的に緩衝することができる。

なお、第二弾性部材は、回転軸の全周に亘って囲むように構成されていてもよいし、断続的に囲むように構成されていてもよい。また、第二弾性部材は、回転軸に対して回動不可能に固定されていてもよいし、固定されることなく回動可能であってもよい。

本発明においては、前記スリーブの端面と前記スリーブ支持部材のうち当該端面に対向する対向面との間に第三弾性部材が配設されていると好適である。

上述の構成によると、回転軸が傾いたり回転軸からの衝撃がかかったりしてもスリーブの端面とスリーブ支持部材のうち当該端面に対向する対向面との間に配設された第三弾性部材によって回転軸の傾きや回転軸からの衝撃が緩衝されるため、回転軸を安定的に摺動自在に軸支することができる。

第三弾性部材は、スリーブの端面とスリーブ支持部材のうちスリーブの端面に対向する対向面との間に配設されているため、回転軸の傾きや回転軸からの衝撃がスリーブ支持部材のスリーブの端面との対向面を介してスリーブに伝達されることを緩衝することができる。

なお、第三弾性部材は回転軸の全周に亘って囲むように構成されていてもよいし、断続的に囲むように構成されていてもよい。また、第三弾性部材は回転軸に対して回動不可能に固定されていてもよいし、固定されることなく回動可能であってもよい。

上述の目的を達成するための本発明に係る立軸ポンプの特徴構成は、羽根車と、羽根車を回転させる回転軸と、当該回転軸の軸受装置とを有する立軸ポンプであって、前記軸受装置が、上述のいずれかの特徴構成を備えた軸受装置から構成されている点にある。

上述の構成によると、立軸ポンプにおいて、回転軸の傾きや回転軸からの衝撃を緩衝し回転軸を安定的に摺動自在に軸支することができるようになった。

本発明に係る立軸ポンプの説明図である。本発明に係る軸受装置の説明図である。別実施形態に係る軸受装置の説明図である。図３に示す軸受装置の変形例の説明図である。別実施形態に係る軸受装置の説明図である。別実施形態に係る軸受装置の説明図である。

図１には本発明に係る軸受装置１０及び当該軸受装置１０が備えられた立軸ポンプ１が示されている。

立軸ポンプ１は立軸斜流ポンプから構成され、羽根車２が収容されたポンプケーシング３と、ポンプケーシング３の下流側に接続された揚水管４と、羽根車２に接続された回転軸５と、回転軸５を回転させる図示しない原動機等を備えている。揚水管４の下流側には吐出管６が接続されている。

立軸ポンプ１は、揚水管４がポンプ据付床に設けられた開口部を貫通するようにして当該ポンプ据付床に据え付けられている。

回転軸５は、ポンプケーシング３及び揚水管４の内部において軸受装置１０により軸支されている。回転軸５の上端は揚水管４のベンド部を貫通して上方に延び、図示しないカップリングを介して前記原動機等に接続されている。

当該原動機等の駆動により回転軸５及び羽根車２が回転し、水がポンプケーシング３の吸込口から吸い込まれ揚水管４を介して吐出管６へと吐き出される。

以下に軸受装置１０について説明する。なお、軸受装置１０はポンプケーシング３及び揚水管４に設けられているが、ここではポンプケーシング３に設けられる軸受装置１０について説明する。なお、揚水管４には別の構成の軸受装置が設けられていてもよい。

ポンプケーシング３の内部には、インナーケーシング７が設けられている。インナーケーシング７は、当該インナーケーシング７の外周面とポンプケーシング３の内周面との間に設けられた案内羽根８によって支持されている。

インナーケーシング７は、中空に構成され、その内部に軸受装置１０を支持する軸受支持部９を有する。

図２に示すように、軸受装置１０は、スリーブ１１と、軸受部材１２と、一対のスリーブ支持部材１３と、軸受保持部材１４と、軸受保持部材１４が収容される軸受ケーシング１５等を備えている。

スリーブ１１は、回転軸５の外径よりも大きな内径を有する筒状の部材から構成され、回転軸５が挿通される。

スリーブ支持部材１３は、回転軸５が貫通される環状の部材から構成され、外周部において立ち上がった形状を有し、スリーブ１１の、回転軸５の軸心に沿った方向の両端部において当該両端部を覆うように回転軸５に嵌設される。

スリーブ１１やスリーブ支持部材１３はステンレス鋼等の金属材料を切削加工することにより作成されている。

一対のスリーブ支持部材１３の各内周面１３ｉには、スリーブ１１の外周面１１ｏに向けて環状溝１３ｇが形成されている。

当該環状溝１３ｇのそれぞれに弾性部材２１が配設されている。弾性部材２１は、本発明に係る第一弾性部材であり、本実施形態においては甲山ゴムから構成されている。ただし、当該甲山ゴムは例示であって、甲丸ゴムや継丸ゴム等の緩衝ゴムであってもよい。

スリーブ１１は弾性部材２１によってスリーブ１１の外周面１１ｏとスリーブ支持部材１３の内周面１３ｉとが接触しない状態でスリーブ支持部材１３に支持される。

また、スリーブ支持部材１３のうちスリーブ１１の端面１１ｅとの対向面１３ｅには当該スリーブ１１の端面１１ｅに向けて環状溝１３ｒが形成されている。

当該環状溝１３ｒのそれぞれに弾性部材２３が配設されている。弾性部材２３は、本発明に係る第三弾性部材であり、本実施形態においては、継丸ゴムから構成されている。ただし、当該継丸ゴムは例示であって、甲山ゴムや甲丸ゴム等の緩衝ゴムであってもよい。

また、スリーブ１１は、弾性部材２３によって、スリーブ１１の端面１１ｅと、対向面１３ｅとが接触しない状態でスリーブ支持部材１３に支持される。

回転軸５の外周面５ｏには、回転軸５の軸心に沿った方向において軸受部材１２に対応する位置よりも上側と下側のそれぞれに、回転軸５を周回する周回溝５ｇが形成されている。

当該周回溝５ｇのそれぞれに弾性部材２２が配設されている。弾性部材２２は、本発明に係る第二弾性部材であり、本実施形態においては甲山ゴムから構成されている。ただし、当該甲山ゴムは例示であって、甲丸ゴムや継丸ゴム等の緩衝ゴムであってもよい。

弾性部材２２によって、回転軸５の外周面５ｏと当該スリーブ１１の内周面１１ｉとが接触しないようになっている。

軸受部材１２は、スリーブ１１を摺動自在に軸支する円筒状の部材から構成された、すべり軸受である。

軸受部材１２は、窒化ケイ素や炭化ケイ素等のセラミックスを研削加工することにより形成されている。

軸受保持部材１４は、内周面に軸受部材１２が嵌設される円筒状の部材から構成され、軸受部材１２を保持する。

軸受ケーシング１５は、外周にフランジ部を有する円筒状の外囲部材１５ａ、外周にフランジ部を有し当該外囲部材１５ａに内設される円筒状の収容部材１５ｂ、当該収容部材１５ｂの両端の開口に取り付けられる円板状の上蓋部材１５ｃ及び下蓋部材１５ｄを備えている。

外囲部材１５ａは、そのフランジ部が軸受支持部９にネジ等の手段によって取り付けられる。上蓋部材１５ｃ及び下蓋部材１５ｄは収容部材１５ｂにネジ等の手段によって取り付けられる。収容部材１５ｂは外囲部材１５ａにネジ等の手段により組付けられる。その際、上蓋部材１５ｃを収容部材１５ｂに取り付けるネジと、収容部材１５ｂを外囲部材１５ａに取り付けるネジとが兼用されていてもよい。

軸受保持部材１４の外周面１４ｏと軸受ケーシング１５の内周面１５ｉとの間には弾性部材１６が配設されている。弾性部材１６は、本発明に係る第四弾性部材であり、本実施形態においては複数の緩衝ゴムの組み合わせにから構成されている。軸受保持部材１４は弾性部材１６によって外周面１４ｏと内周面１５ｉとが接触しないような状態で軸受ケーシング１５に支持される。ただし、弾性部材１６は備えられていなくてもよい。

上述した説明においては、スリーブ支持部材１３や弾性部材２１、２２、２３は回転軸５の全周に亘って囲むように構成されていたが、この限りではない。スリーブ支持部材１３や弾性部材２１、２２、２３は回転軸５を断続的に囲むように構成されていてもよい。

上述した実施形態においては、スリーブ支持部材１３や弾性部材２１、２２、２３は回転軸５に対して回動不可能に固定されていが、この限りではない。スリーブ支持部材１３や弾性部材２１、２２、２３は回転軸５に対して固定されることなく回動可能であってもよい。

また、軸受装置１０は弾性部材２１、２２、２３のうち少なくとも弾性部材２１を備えていればよく、弾性部材２２、２３の少なくともいずれかが備えられていなくてもよい。

以下に、本発明に係る別実施形態について説明する。別実施形態の説明においては、上述の実施形態と同様の構成や、多少の相違があっても上述の説明が援用できる構成については同じ符号を付して説明を省略する。

図３には、別実施形態に係る軸受装置３０が示されている。当該軸受装置３０が有する回転軸５は当該軸受装置３０によって軸支される部分において図２に示す回転軸５よりも直径が小さく構成されている。

当該軸受装置３０が有するスリーブ１１は、両端面１１ｅにおいて段差部１１ｃが形成されるように、当該両段差部１１ｃに挟まれる領域において内径が小さくなる態様で肉厚に構成されている。

当該軸受装置３０は、図２に示す実施形態に係る軸受装置１０とは回転軸５に軸囲部材１７が設けられる点において異なっている。

軸囲部材１７は回転軸５が貫通される環状の部材から構成され、スリーブ１１の段差部１１ｃに対応する位置において回転軸５に配設される。軸囲部材１７はステンレス鋼等の金属材料を切削加工することにより作成されている。

軸受装置３０においては、軸囲部材１７の外周面１７ｏが回転軸５の外周面を構成し、スリーブ支持部材１３は軸囲部材１７に設けられる。

軸受装置３０においては、軸囲部材１７の外周面１７ｏに回転軸５の軸心に沿った方向において軸受保持部材１４に対応する位置よりも上側と下側のそれぞれに軸囲部材１７を周回する周回溝１７ｇが形成され、当該周回溝１７ｇのそれぞれに弾性部材２２が配設されている。本実施形態においては、弾性部材２２は継丸ゴムから構成されている。したがって、軸受装置３０においては回転軸５の外周面５ｏには図２に示す回転軸５のように弾性部材２２を配設するための周回溝５ｇは形成されていない。

当該軸受装置３０の変形として、図４に示す軸受装置４０のように、軸囲部材１７のうち回転軸５の軸心に沿った方向の端面１７ｅに回転軸５の軸心に沿った方向において軸受保持部材１４に対応する位置よりも上側と下側のそれぞれに軸囲部材１７を周回する周回溝１７ｇが形成され、当該周回溝１７ｇのそれぞれに弾性部材２２が配設されている。

ただし、軸受装置３０も、弾性部材２１、２２、２３のうち少なくとも弾性部材２１を備えていればよく弾性部材２２、２３の少なくともいずれかが備えられていなくてもよい。

例えば、図５に示すように、軸受装置５０は、図３に示す軸受装置３０とは、弾性部材２２が備えられていない点において異なっている。また、軸受装置５０においては、図３に示す軸受装置３０においては別体であったスリーブ支持部材１３と軸囲部材１７とが、一体的に構成されたスリーブ支持部材５３である点において異なっている。また、スリーブ５１は、図３に示す軸受装置３０のスリーブ１１のような段差部１１ｃが形成されていな点において異なっている。

軸受装置５０が備えるスリーブ支持部材５３は内周部及び外周部において立ち上がった形状を有し、スリーブ５１の、回転軸５の軸心に沿った方向の両端部において当該両端部を覆うように回転軸５に設けられる。

当該軸受装置５０においては、スリーブ５１は厚みが一定であり、スリーブ支持部材５３において支持される部分において面取り５１ｃがされている。当該面取り５１ｃの部分には弾性部材５２としてのＯリングが配設されている。

図６には、さらなる別実施形態に係る軸受装置６０が示されている。当該軸受装置６０においては、スリーブ６１は肉厚に構成され、端面６１ｅに形成された溝部６１ｇにゴムブッシュ６２が埋設されている。

スリーブ支持部材６３にはネジ穴６３ｓが形成されており、当該ネジ穴６３ｓに螺合されたビス６３ｂがゴムブッシュ６２に嵌合され、スリーブ６１とスリーブ支持部材６３とがゴムブッシュ６２を介して固定される。この場合、ゴムブッシュ６２が本発明に係る第三弾性部材となる。なお、ゴムブッシュ６２はスリーブ６１にではなく、スリーブ支持部材６３に設けられる構成であってもよい。

いずれにせよ本発明に係る軸受装置１０、３０、４０、５０、６０によると、回転軸５の傾きや回転軸５からの衝撃に対しても、回転軸５が挿通されるスリーブ１１、５１、６１を安定的に摺動自在に軸支することができる。

上述した実施形態は、いずれも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲において適宜変更設計可能である。

１：立軸ポンプ
２：羽根車
３：ポンプケーシング
４：揚水管
５：回転軸
５ｇ：周回溝
５ｏ：外周面
６：吐出管
７：インナーケーシング
８：案内羽根
９：軸受支持部
１０：軸受装置
１１：スリーブ
１１ｃ：段差部
１１ｅ：端面
１１ｉ：内周面
１１ｏ：外周面
１２：軸受部材
１３：スリーブ支持部材
１３ｅ：対向面
１３ｇ：環状溝
１３ｉ：内周面
１３ｒ：環状溝
１４：軸受保持部材
１４ｏ：外周面
１５：軸受ケーシング
１５ａ：外囲部材
１５ｂ：収容部材
１５ｃ：上蓋部材
１５ｄ：下蓋部材
１５ｉ：内周面
１６：弾性部材（第四弾性部材）
１７：軸囲部材
１７ｅ：端面
１７ｇ：周回溝
１７ｏ：外周面
２１：弾性部材（第一弾性部材）
２２：弾性部材（第二弾性部材）
２３：弾性部材（第三弾性部材）
３０：軸受装置
４０：軸受装置
５０：軸受装置
５１：スリーブ
５１ｃ：面取り
５２：弾性部材
５３：スリーブ支持部材
６０：軸受装置
６１：スリーブ
６１ｅ：端面
６１ｇ：溝部
６２：ゴムブッシュ
６３：スリーブ支持部材
６３ｂ：ビス
６３ｓ：ネジ穴

Claims

回転軸の軸受装置であって、
前記回転軸が挿通されるスリーブと、
前記スリーブを摺動自在に軸支する軸受部材と、
前記軸受部材を外周から保持する軸受保持部材と、
前記軸受保持部材を収容する軸受ケーシングと、
前記スリーブの、前記回転軸の軸心に沿った方向の両端部において当該両端部を覆うように前記回転軸に設けられる一対のスリーブ支持部材とが備えられ、
前記スリーブの外周面と前記スリーブ支持部材の内周面との間に第一弾性部材が配設され、
前記軸受保持部材の外周面と前記軸受ケーシングの内周面との間に第四弾性部材が配設されていることを特徴とする軸受装置。
前記回転軸と前記スリーブとの間に第二弾性部材が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
前記スリーブの端面と前記スリーブ支持部材のうち当該端面に対向する対向面との間に第三弾性部材が配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受装置。
羽根車と、羽根車を回転させる回転軸と、当該回転軸の軸受装置とを有する立軸ポンプであって、
前記軸受装置が、請求項１から３のいずれか一項に記載の軸受装置から構成されている立軸ポンプ。