JPH06122954A

JPH06122954A - 排水ポンプ用軸受装置および排水ポンプ

Info

Publication number: JPH06122954A
Application number: JP4273984A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Okada; 亮二岡田; Masayuki Yamada; 雅之山田; Kunio Takada; 国雄高田; Kenji Otani; 健二大谷; Koji Aizawa; 宏二会沢; Mitsuaki Haneda; 光明羽田; Toshihiro Yamada; 俊宏山田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1994-05-06

Abstract

(57)【要約】【構成】ステンレス製の軸受５及びスリーブ４の下地全
面にNi被膜を被覆し、摺動面にWCを主成分とし、Ni及び
Crをバインダとする溶射膜、若しくはCr₃C₂を主成分と
してNi及びCrをバインダとする溶射膜を施した。また、
回転水槽９全面にもNi被膜を被覆した。【効果】溶射膜の被覆されていない部分にNi被膜を被覆
することで、ステンレスと溶射膜との電気腐食を防ぎ、
耐食性、耐摩耗性の優れたステンレス製軸受及びスリー
ブが得られる。その結果、WC、SiC及びSi₃N₄の焼結体で
は製作が困難であった大口径の軸受及びスリーブが製作
できるようになり、さらに焼結体に対し重量が低減する
ために、組立て性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排水機場用排水ポンプに
係り、特に軸受部に清浄水を供給することなく運転する
ポンプに適した、耐食性、耐摩耗性に優れた信頼性の高
い軸受構造とその軸受構造を用いた排水ポンプに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】排水ポンプシステムには近年の急激な都
市化に伴う都市型洪水の増加、運転維持管理費の増大と
いう問題がある。これらの問題に対応すべく、排水ポン
プシステムの高性能化、高信頼性化について研究が進め
られている。現在、高性能化、高信頼性化に対応する技
術として、ポンプの無給水運転技術と大容量化が検討さ
れている。

【０００３】無給水運転技術とは、軸受、スリーブ間に
清浄水を外部より供給することなく運転するものであ
る。清浄水の供給装置がないためコスト的に有効であ
り、清浄水供給装置、清浄水供用センサー等の故障によ
る誤動作がないため信頼性が高い。無給水運転技術を可
能とするためには、排水に含まれる土砂が進入しても摩
耗しない軸受構造が必要であり、従来の無給水ポンプ用
軸受構造には、耐摩耗性、耐食性に優れるタングステン
カ−バイド（以下、ＷＣと称する）スリーブ(焼結体)と
セラミックス製軸受(焼結体)との組合せが用いられてき
た。

【０００４】しかしながら無給水運転では、軸受部まで
排水が揚水されていない状態での事前準備運転、すなわ
ち先行待機運転では軸受部が完全なドライ摺動となる。
WC焼結体とセラミックス焼結体とを用いた軸受であって
も、ドライ摺動では異常摩耗、摩擦熱による破壊が避け
られない。これらの問題を解決する手段として、少量の
油を含浸させた多孔質のセラミックを軸受に採用した構
造が特開昭59−155621号公報に開示されている。ドライ
摺動によって生じる温度上昇によって、含浸された油が
滲みでて、摩擦係数を下げる機構である。

【０００５】一方、ポンプの大容量化は必然的に軸受の
大口径化を必要とする。しかしながら、従来のＷＣスリ
ーブとセラミックス軸受との組合せによる軸受構造のま
までは、大口径の焼結体スリーブ、焼結体軸受が必要と
なるが、焼結技術が十分対応できないため、部品重量が
大きくなり組立て作業が難しくなるという問題があっ
た。そこで、セラミックスと同等の硬さを有する膜を被
覆する硬質膜コーティング技術が広く検討されている。
ＷＣ溶射膜を被覆したスリーブとセラミックス軸受との
組合せを用いた無給水排水ポンプが、「トライボロジス
ト」、第36巻、第2号の144項から147項に明示されてい
る。また、スリーブと軸受の両方に溶射膜を用いた構造
については、「ターボ機械」、第26回講演会概要集(1991
年、5月)の８０頁から８５頁に明示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】無給水運転に関する課
題は、先行待機運転時の軸受のドライ摺動である。特開
昭59−155621号公報に示されているような少量の油を含
浸させた多孔質セラミック軸受では、油の量が少なくド
ライ摺動時間が短時間に限られる。また、滲みだした油
が軸受に戻らないため、長期繰返し運転では油切れを起
こす可能性があり、信頼性に問題があった。

【０００７】我々は、上記問題を解決すべく軸受部に貯
水槽を備えた軸受構造を考案し、外部より清浄水を供給
しなくとも先行待機運転できることに成功した。

【０００８】大容量化に関する課題は、軸受の大口径化
である。軸受の大口径化に対応するため、溶射膜を利用
したスリーブ及び軸受の検討が進められている。しか
し、溶射法で形成したＷＣ及びＣｒ₃Ｃ₂を主成分とする
膜は、一般に焼結体に比べ硬さが低く、未処理のままで
は焼結体ほどの耐摩耗性は期待できない。我々は溶射膜
の硬さを熱処理によって増す方法を発明し、溶射膜の大
幅な耐摩耗性を増すことに成功した。

【０００９】上記の対策を施してもなお、無給水の大口
径軸受には腐食の問題が残る。

【００１０】即ち、溶射膜を利用した場合、硬質粒子で
あるＷＣやＣｒ₃Ｃ₂ではなくバインダである金属の耐食
性に問題がある。一般に、ＷＣ焼結体のバインダに用い
られるＣｏは、耐食性が低く水中での利用は難しい。従
って、耐食性に優れるＮｉ及びＣｒがバインダとして用
いられる。しかし、Ｎｉ及びＣｒをバインダとして用い
た場合、スリーブ素材材料、或いは主軸等の材料である
ステンレス鋼（以下、ＳＵＳと称する）との間で電気腐
食（ガルバニック腐食）を生じる。

【００１１】その結果、ＳＵＳ側に孔食を生じ、機械的
強度低下を引き起こす。特に、海水を含む排水に対して
は、電気腐食の発生が激しく、充分な対策が必要であ
る。上記従来技術、ＷＣ溶射膜とセラミックス軸受(焼
結体)との組合せを用いた無給水排水ポンプ(「トライボ
ロジスト」、第36巻、第2号)、およびＷＣ溶射膜をスリ
ーブ、軸受の両方に用いた軸受構造(「ターボ機械」、第2
6回講演会概要集)では、ＷＣ、あるいはＣｒ₃Ｃ₂を主成
分とする溶射膜の硬度、耐摩耗性、信頼性についての検
討が加えられておらず、電気腐食の発生に対する考慮が
なされていない。

【００１２】本発明は、上記のような課題を解決するた
めに考案されたものであり、外部より清浄水を供給する
ことなく、耐摩耗性、耐食性に優れ長期的に安定して運
転できる排水ポンプ用軸受構造及び排水ポンプを提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、軸に取付け
たスリーブと、このスリ−ブと摺動する軸受とを有する
排水ポンプ用軸受装置において、スリーブまたは軸受の
いずれか一方の全面若しくは一部にNi被膜を配し、さら
にNi被膜を配したスリーブまたは軸受の少なくとも摺動
面に溶射膜を配することにより達成される。

【００１４】さらに、上記目的は、軸に取付けたスリー
ブと、このスリ−ブと摺動する軸受と、軸受を支持して
いる軸受ケースと、軸受ケースを支持している軸受ケー
シングと、軸に固定され軸の外周側でかつ軸受ケーシン
グの下端面部及び外周側を囲み上部が開口する貯水槽と
を備えてなる排水ポンプ用軸受装置において、スリーブ
または軸受のいずれか一方の全面若しくは一部にNi被膜
を配し、さらにNi被膜を配したスリーブまたは軸受の少
なくとも摺動面に溶射膜を配することにより達成され
る。

【００１５】上記のいずれの排水ポンプ用軸受装置にお
いて、スリーブ及び軸受の全面若しくは一部にNi被膜を
配し、さらにスリーブ及び軸受の少なくとも摺動面に溶
射膜を配してもよい。

【００１６】なお、溶射膜は、WCを主成分としてNi及び
Crを結合材とするものか若しくはCr₃C₂を主成分としてN
i及びCrを結合材とするものを用いればよい。

【００１７】また、スリーブの端面に樹脂若しくはゴム
を介してフランジが固定されているものである。

【００１８】また、スリーブがボルトによって主軸に固
定されているものである。

【００１９】さらに、軸受ケース、軸受ケーシング及び
貯水槽の全面若しくは一部にNi被膜を配してもよい。

【００２０】さらに、上記目的は、内部を排水が流動す
るケ−シングと、ケ−シング内で軸受装置により支持さ
れその一部にインペラを配置し回転する軸とを備えるも
のであって、軸受装置の少なくとも１箇所は運転開始時
には無給水状態で運転するものである排水ポンプにおい
て、軸受装置の少なくとも１箇所は上記に記載のいずれ
かの軸受装置を備えることにより達成される。

【００２１】

【作用】電気腐食は、電位の異なる金属と、両金属間を
電子を運ぶ媒体、すなわち水と接触する場合に生じやす
い。媒体が、電気伝導度の高い海水の場合には顕著であ
る。排水ポンプに用いる軸受装置には、排水に土砂が混
じるため摺動部には耐摩耗性を有する材質として硬質の
溶射膜が用いられることが多い。従って、溶射膜とそれ
以外の表面の材質とで電気腐食を生じる場合がある。こ
の電気腐食を防止するには、溶射膜とそれ以外の表面の
材質の電位をほぼ同電位にすればよい。

【００２２】溶射膜は、耐摩耗性を有するWC又はCr₃C₂
とNi及びCrからなるバインダとで構成するものを用い、
その他の表面には溶射膜とほぼ同電位のNi被膜を配する
ことにより、両者の電位差を少なくし電気腐食の発生を
防ぐことができる。

【００２３】さらに、軸受ケ-ス、軸受ケ-シング及び貯
水槽に配したNi被膜は、これらと溶射膜バインダのNi及
びCrとの間での電気腐食の発生を防ぐ。

【００２４】さらに、Niを被覆したスリーブ端面と主軸
との間に、樹脂若しくはゴムを挾み込んで、主軸に直接
接続しないようにすることにより、Ni被膜が下地若しく
は軸との間で電気腐食を生じる可能性を排除することが
できる。

【００２５】さらに、スリーブと主軸とのすき間に排水
が入らないような構造とすることにより、主軸及びスリ
ーブ間の電気的連絡を絶つ。

【００２６】以上の構成が電気腐食の防止に効果的であ
ることを、以下の要素試験で確認した。

【００２７】水道水、及び3wt%NaCl水溶液中に、上記軸
受構造を模擬した評価装置に試験片を浸漬し、試験前後
の重量変化量を測定する方法で耐食性を評価した。試験
条件を表1に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】浸漬試験に用いた評価試験装置の構造を図
11,12に示す。

【００３０】図11は、主軸とスリーブ間をシールするゴ
ムを用いない構造を模擬した評価試験装置であり、モデ
ルAと表記する。主軸を模擬したSUS304製のシャフト26
を、スリーブを模擬し外周面にWC-27%NiCr溶射膜を被覆
したSUS304製のリング28をリング27の外側にはめこむ。
それらを回転水槽29を模擬したSUS304製のケース29の中
に備え、水道水をケ-ス29内に注入した。なお、本試験
においては、表2に示す表面処理を施した2組の試験片を
用いた。図12は、図11のモデルAにさらにゴム30を組み
込んだ構造であり、モデルBと表記する。

【００３１】本要素試験に用いた試験片に、上記以外に
施した表面処理を表2にまとめる。

【００３２】

【表２】

【００３３】なお、表2において溶射膜/Ni被膜と示した
処理は、部材の全域にNi被膜を被覆し、その上に溶射膜
を被覆する処理を意味する。さらに参考として、モデル
Bにリング27の代りに、現在ポンプ用スリーブとして用
いられているWC-12%Co焼結体を組み込んだ試験を試験No
4として加えた。

【００３４】試験前後のリング27の重量変化を測定し、
さらに、試験後の浸漬液を分析し、腐食形態を検討し
た。

【００３５】試験結果を図13〜17に示す。

【００３６】図13は水道水中に浸漬した場合の重量減少
量を示す。なお、重量減少はリング27の表面積と時間で
割り、1年間浸漬した場合の単位面積あたりの重量減少
量に換算した。図13に示すように、試験No.4として加え
たWC-12%Co焼結体だけが表面に変色した腐食跡が認めら
れ、重量減少を示した。他の試験片No.1,2及び3は、表
面に腐食跡は認められず、ほとんど重量減少が生じな
い。これは、溶射膜のバインダであるNi及びCrと焼結体
バインダであるCoとの耐食性の差であると考えられる。
試験後のNo.4の浸漬液を分析したところ、CoとWが検出
された。すなわち、バインダのCoが溶出して、WC粒子が
脱落したものである。以上の結果からは、Ni及びCrバイ
ンダの溶射膜であれば水道水レベルの排水に対して、電
気腐食を引き起こさないと考えられる。また、排水ポン
プに用いるには、Co系ではなくNi及びCr系バインダを用
いた溶射膜、焼結体を用いる方が信頼性が高い。

【００３７】図14は3wt%NaCl水溶液中に浸漬した場合の
重量減少量を示す。この結果も図13同様に、1年間浸漬
した場合の単位面積あたりの重量減少量で示した。試験
片No.2及び3はほとんど重量減少が認められなかった
が、試験片No.1は水道水の試験結果と異なり、重量減少
が生じた。試験後の試験片No.1にはSUS304側に深い腐食
孔が認められた。これに対し、試験片No.2はほとんど重
量減少が認められないが、シャフト26外周側に腐食孔が
認められた。No.3はシャフト、リング内外面ともに腐食
の跡は認められなかった。

【００３８】各試験片の腐食機構を調べるため、浸漬試
験終了後の浸漬液を分析した。その結果の一部を図15〜
17に示す。なお、水道水中に含まれる、Ca,Si,Mgについ
ては、試験前に分析した結果と比較し、各試験片から溶
出したものでないことを確認した上で、本結果から省い
た。また、3wt%NaCl水溶液についてはNaとClを本結果か
ら省いた。

【００３９】図15はNo.1の試験片を浸漬した3wt%NaCl水
溶液の分析結果である。図から明らかなように、Cr、W
及びFeの大幅な溶出が認められた。SUS304と溶射膜との
境界部で電気腐食が発生し、局部的腐食が生じた結果と
考えられる。

【００４０】図16はNo.2の試験片を浸漬した3wt%NaCl水
溶液の分析結果である。No.1の試験片と同様に、Feの溶
出が認められた。これは、スリーブ自体の腐食ではな
く、シャフト側の腐食によるものと思われる。すなわ
ち、スリーブのNi被膜とSUS304シャフトとの間で電気腐
食が発生し、シャフト側に局部的腐食が生じたものと考
えられる。

【００４１】図17はNo.3の試験片を浸漬した3wt%NaCl水
溶液の分析結果である。ほとんど金属の溶出は認められ
ず、良好な耐食性を示している。これは、スリーブ及び
ケースがNi被膜で被覆されている上に、スリーブ及びシ
ャフト間がシールされ、Ni被膜とSUS304との電気的連絡
が絶たれたためと考えられる。

【００４２】また、WC-27%NiCr溶射膜だけでなく、Cr₃C
₂-27%NiCr溶射膜であってもバインダのNiは同様の現象
を引き起こす。従ってCr₃C₂-27%NiCr溶射膜の場合も、
本構造の軸受は腐食防止に対し同様に有効であること
は、別途実験で確認している。さらに素材がSUS304以外
の場合、例えばSUS430でも同様の電気腐食を生じること
が判明し、SUS430と溶射膜との境界部を樹脂で被覆する
ことは有効であることを確認している。

【００４３】

【実施例】本発明の第１実施例を図1〜6を用いて説明す
る。

【００４４】図1は排水ポンプの構造を示す縦断面図で
ある。通常、排水ポンプには、インペラ近くと、上部と
の2個所に軸受が設けられている。本実施例の軸受構造
は、両方の軸受即ち上部軸受1及び下部軸受2に適用でき
る。この軸受構造を、上部軸受1を例に図2で説明する。

【００４５】図2は図1に示した排水ポンプの上部に設置
された上部軸受1の概略を示す縦断面図である。主軸3及
び主軸3に取り付けられているスリーブ4にはSUS304を用
いた。スリ-ブ表面にはNiを主成分とする被膜(以下、Ni
被膜と称する)を被覆し、さらに摺動面にWCを主成分と
しNi及びCrをバインダとする溶射膜を被覆した。軸受5
はSUS304を用い、その表面にはNi被膜を被覆し、さらに
その摺動面にCr₃C₂を主成分としNi及びCrを結合材とす
る溶射を被覆した。なお、スリ-ブ4及び軸受5の材質はS
US430でもよい。

【００４６】軸受ケース6は、弾性体7を介して軸受ケー
シング8に装着した。回転水槽9は主軸3に固定し、軸受
5、軸受ケ-ス6、弾性体7及び軸受ケーシング8の下端面
側を囲むように構成した。さらに、回転水槽9中には、
軸受ケーシング8に固定されてバッフルプレート10が設
置されている。上記、軸受ケース6、軸受ケ-シング8、
回転水槽9及びバッフルプレート10は全面、若しくは一
部にNi被膜を被覆した。

【００４７】さらに、個々の部品について以下説明す
る。

【００４８】図3はスリーブ4の斜視図である。スリーブ
4には主軸3に取り付けるボルト穴11をスリ-ブ4の軸方向
両端面の円周方向4ケ所に設けた。図4は、図3における
Ｉ-Ｉ部断面のA部分の拡大図を示す。SUS304からなるス
リーブ素材12には両端面の外周面にNi被膜14を被覆し、
摺動面にはWCを主成分とし、27wt%のNi及びCrをバイン
ダとする溶射膜(以下、WC-27%NiCr溶射膜と称する)13を
被覆してある。また、両端面にはゴム又は樹脂及びフラ
ンジを固定するためのボルト穴を設けてある。詳細は後
述する。

【００４９】つぎに、図3,4に示したスリーブの製造方
法を以下説明する。まず、SUS304若しくはSUS430でスリ
ーブ4を作成し、全面にNi被膜を被覆する。Ni被膜の被
覆方法は、本実施例では膜厚分布の優れる無電解Ni-Pメ
ッキを用いた。内面にNi被膜を被覆しない場合、無電解
Ni-Pメッキ前にメッキ防止コーティングを施すか、若し
くは全面被覆後、内径面を加工する。本実施例ではメッ
キ防止コーティングを施す方法を用いた。Ni被膜を被覆
後、摺動面にのみWC-27%NiCr溶射膜を高速フレーム溶射
で形成する。溶射後、スリーブを300〜500℃の温度で約
10〜20時間加熱し、溶射膜の硬さを高める。加熱後、ス
リーブの内径及び摺動面を所定仕上げ寸法、及び仕上げ
面粗さに加工する。

【００５０】図5は軸受5の斜視図である。図6は、図5に
おけるII-II部断面B部分の拡大図を示す。SUS34からな
る軸受素材16を全面にわたりNi被膜18で被覆し、摺動面
にはCr₃C₂-27%NiCr溶射膜17を被覆した。

【００５１】図5,6示した軸受部の製造方法を以下説明
する。SUS304、もしくはSUS430で軸受3を作成、全面にN
i被膜を被覆する。Ni被膜被覆後、摺動面にのみCr₃C₂-2
7%NiCr溶射膜を高速フレーム溶射で形成する。溶射後、
軸受を300〜500℃の温度で約10〜20時間加熱し、溶射膜
の硬さを高める。加熱後、軸受の内径、摺動面を所定仕
上げ寸法及び仕上げ面粗さに加工する。

【００５２】図2に示した軸受構造の詳細を以下に説明
する。

【００５３】図9は図2のC部拡大図である。スリーブ4は
ボルト20により、座金(図中示さず)、ゴム21を介して主
軸3に固定されている。ゴム21は、ボルト穴11に排水が
侵入することを防ぐシールの役割を果たす。また、フラ
ンジ23はボルト22により、ゴム24を介してスリ-ブ4に取
り付けられている。フランジ23は、主軸側にゴム24を押
圧する突起を設けているため、ボルト22を締め付けるこ
とにより、ゴム24が変形し主軸3とスリーブ4とのすき間
をシールする役割を果たす。主軸3とスリーブ4とのすき
間をシールすることにより、スリーブ端面のNi被膜と主
軸との間の電気腐食を防ぐことができる。

【００５４】図10は図2のD部拡大図である。回転水槽9
は、ボルト22、ゴム24及びフランジ23を介してスリーブ
4に固定されている。なお、回転水槽9の内側、すなわち
貯水側には、Ni被膜25が被覆されている。また、ゴム2
1、ゴム24、およびフランジ23の役割は前記図9と同様で
ある。

【００５５】本実施例によれば、下地金属の全面をNi被
覆しているため耐食性に優れる軸受構造が得られる。さ
らに、浸水状態における電気腐食の防止効果が優れる。

【００５６】本発明の第２の実施例を図7により説明す
る。図7は本実施例に用いたスリーブ12の縦断面図であ
る。前記第１の実施例に示す図3のＩ−Ｉ断面のA部に相
当する部分を拡大した断面を示す。本実施例においては
スリ-ブ12の構造が異なる他は第１の実施例と同じ構造
である。本実施例では、Ni被膜14はWC-27%NiCr溶射膜13
の下層には存在せず、溶射膜のない部分にのみ被覆し
た。また、溶射膜13とNi被膜14との境界部は耐水性のエ
ポキシ樹脂樹脂19で被覆した。

【００５７】本実施例によれば、溶射膜は下地金属に直
接溶射できるため、溶射時の温度をあげることができ
る。さらに、歪を加え過ぎることがあってもNi被膜の破
壊を起点にした溶射膜の剥離が無く信頼性が高い。

【００５８】本発明の第３の実施例を図8により説明す
る。図8は本実施例に用いた軸受16の縦断面図である。
前記第１の実施例に示す図5のII-II断面のB部に相当す
る部分を拡大した断面を示す。本実施例においてはスリ
-ブ12の構造が異なる他は第１の実施例と同じ構造であ
る。第２の実施例同様、Ni被膜18はCr₃C₂-27%NiCr溶射
膜17の下層には存在せず、溶射膜17のない部分にのみ被
覆した。溶射膜13とNi被膜14との境界部は耐水性のエポ
キシ樹脂樹脂19で被覆した。

【００５９】本実施例によれば上記第2の実施例と同様
に、Ni被膜の破壊を起点にした溶射膜の剥離が無く信頼
性が高い。さらに、溶射膜とNi被膜との境界部をエポキ
シ樹脂で被覆しているために、境界部の腐食防止効果が
大きく信頼性が高い。

【００６０】上記第２及び第３の実施例に用いたスリー
ブ12及び軸受16の製造方法を説明する。まず、SUS304で
スリーブ及び軸受を溶射膜及びメッキ膜の厚さを考慮し
た素材寸法に加工した後、サンドブラストによって溶射
膜被覆部の表面を適当な粗さに荒し、その後WC-27%NiCr
溶射膜若しくはCr₃C₂-27%NiCr溶射膜を高速フレーム溶
射で形成する。溶射後、300〜400℃の温度で約10〜20時
間加熱し、溶射膜の硬さを高める。そしてスリーブ及び
軸受の内径及び外径を所定寸法に、さらに溶射膜を被覆
した摺動面を所定の面粗さに加工し、その後無電解Ni-P
メッキでNi被膜を被覆する。無電解Ni-Pメッキは、溶射
膜表面には析出しないため、溶射膜に覆われていない面
がNi被膜で被覆される。メッキ作業に際してNi被膜の不
要な部分、即ちスリ-ブ12の内周面40及びボルト孔45に
はメッキ防止処理を施した。Ni被膜被覆後、Ni被膜と溶
射膜との境界部にエポキシ樹脂を塗布し樹脂膜を形成す
る。

【００６１】上記各実施例では、溶射膜形成法としては
高速フレーム溶射を用いたが、爆発溶射、減圧プラズマ
溶射、レーザ溶射、プラズマ溶射であってもよく、その
製法に制限されるものではない。ただ、耐摩耗性の点か
らは硬度は高い方が望ましく、高硬度の溶射膜が形成で
きる高速フレーム溶射、爆発溶射が望ましい。

【００６２】また上記各実施例では下地材料としてSUS3
04、SUS430を用いたが、水中で使用できる材料であれば
よく、制限するものではない。

【００６３】また、上記各実施例ではバインダとしてNi
及びCrを用い、その含有率は27wt%としたが、溶射膜と
して特性を満足するならば、その含有率を制限するもの
ではない。

【００６４】また、上記各実施例ではスリーブ側にWC-2
7%NiCr溶射膜、軸受側にCr₃C₂-27%NiCr溶射膜を用いた
が、逆であってもよい。

【００６５】さらに、上記各実施例ではスリーブ側にWC
-27%NiCr溶射膜、軸受側にCr₃C₂-27%NiCr溶射膜を用い
たが、WC-27%NiCr溶射膜同士、Cr₃C₂-27%NiCr溶射膜同
士の組合せであってもよく制限するものではない。

【００６６】また、上記各実施例ではNi被膜を用いた
が、回転水槽、軸受ケース、軸受ケーシング、バッフル
プレートについては、樹脂コーティングでも耐食性の改
善、電気腐食の抑制に効果的である。

【００６７】図11〜17に示した前記要素試験において、
ケース29をNi被膜コーティングでなく、エポキシ樹脂コ
ーティングにしたところ、ほぼ同等の結果が得られた。

【００６８】また、スリーブ及び軸受を含めて、全部品
についてNi被膜のかわりにTiN被膜を用いても同等の効
果が得られる。TiN被膜の耐食性については、SUS304に
溶射膜を被覆し、その溶射膜以外の面をTiN被覆した試
験片を、3wt%NaCl水溶液に単体で浸漬し試験を行った。
その結果、Ni被膜とほぼ同等の耐食性を示した。しか
し、TiN被膜はPVD(物理的蒸着法)によって形成するた
め、大口径の軸受用スリーブ、軸受等については処理が
困難である。

【００６９】

【発明の効果】WC若しくはCr₃C₂を主成分とし、Ni及びC
rをバインダとする溶射膜をステンレス製スリーブ、軸
受の摺動部に被覆し、かつ摺動部以外の表面をNi被膜で
被覆することにより、耐摩耗性と耐食性とを兼ね備えた
ステンレス製スリーブ、軸受が得られる。その結果、W
C、SiC、Si₃N₄の焼結体では製作できなかった大口径の
軸受、スリーブが製作できるようになった。さらに、軸
受及びスリーブの重量が低減するために、組立て性が大
幅に良くなる。

【００７０】また、靱性の低いWC、SiC、Si₃N₄の焼結体
に替わり、ステンレスを素材として使用できるため、軸
受及びスリーブの信頼性が増す。従って、同軸受構造を
用いるポンプの信頼性が増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の排水ポンプ構造を示す概略
図である。

【図２】図１の排水ポンプ用軸受構造の詳細を示す縦断
面図である。

【図３】図２の排水ポンプ用のスリーブの概略図であ
る。

【図４】図３のＩ−Ｉ断面の一部を詳細に示す図であ
る。

【図５】図２の排水ポンプ用の軸受の概略図である。

【図６】図５のII−II断面の一部を詳細に示す図であ
る。

【図７】本発明の他の実施例の排水ポンプ用のスリーブ
の部分縦断面図である。

【図８】本発明の他の実施例の排水ポンプ用の軸受の部
分縦断面図である。

【図９】本発明の一実施例の排水ポンプ用軸受構造のス
リ−ブ固定状況を示す部分縦断面図である。

【図１０】本発明の一実施例の排水ポンプ用軸受構造の
スリ−ブ固定状況を示す部分縦断面図である。

【図１１】浸漬試験用試験片及び装置の概略を示す縦断
面図である。

【図１２】他の浸漬試験用試験片及び装置の概略を示す
縦断面図である。

【図１３】水道水中への浸漬試験結果を示す図である。

【図１４】３wt%NaCl水溶液中への浸漬試験結果を示す
図である。

【図１５】浸漬試験後の３wt%NaCl水溶液の分析結果を
示す図である。

【図１６】浸漬試験後の３wt%NaCl水溶液の分析結果を
示す図である。

【図１７】浸漬試験後の３wt%NaCl水溶液の分析結果を
示す図である。

【符号の説明】

3…主軸、4…スリーブ、5…軸受、6…軸受ケース、７…
弾性体、8…軸受ケーシング、9…回転水槽、10…バッフ
ルプレート、13…WC-27%NiCr溶射膜、14…Ni被膜、19…
耐水性エポキシ樹脂膜、20…スリーブ固定用ボルト、21
…シール用ゴム、23…フランジ、24…シール用ゴム、26
…シャフト、27、28…リング、29…ケース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大谷健二茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦工場内 (72)発明者会沢宏二茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者羽田光明茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者山田俊宏茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸に取付けたスリーブと、このスリ−ブと
摺動する軸受とを有する排水ポンプ用軸受装置におい
て、スリーブまたは軸受のいずれか一方の全面若しくは
一部にNi被膜を配し、さらにNi被膜を配したスリーブま
たは軸受の少なくとも摺動面に溶射膜を配したことを特
徴とする排水ポンプ用軸受装置。
【請求項２】軸に取付けたスリーブと、このスリ−ブと
摺動する軸受とを有する排水ポンプ用軸受装置におい
て、スリーブ及び軸受の全面若しくは一部にNi被膜を配
し、さらにスリーブ及び軸受の少なくとも摺動面に溶射
膜を配したことを特徴とする排水ポンプ用軸受装置。
【請求項３】軸に取付けたスリーブと、このスリ−ブと
摺動する軸受と、軸受を支持している軸受ケースと、軸
受ケースを支持している軸受ケーシングと、軸に固定さ
れ軸の外周側でかつ軸受ケーシングの下端面部及び外周
側を囲み上部が開口する貯水槽とを備えてなる排水ポン
プ用軸受装置において、スリーブまたは軸受のいずれか
一方の全面若しくは一部にNi被膜を配し、さらにNi被膜
を配したスリーブまたは軸受の少なくとも摺動面に溶射
膜を配したことを特徴とする排水ポンプ用軸受装置。
【請求項４】軸に取付けたスリーブと、このスリ−ブと
摺動する軸受と、軸受を支持している軸受ケースと、軸
受ケースを支持している軸受ケーシングと、軸に固定さ
れ軸の外周側でかつ軸受ケーシングの下端面部及び外周
側を囲み上部が開口する貯水槽とを備えてなる排水ポン
プ用軸受装置において、スリーブ及び軸受の全面若しく
は一部にNi被膜を配し、さらにスリーブ及び軸受の少な
くとも摺動面に溶射膜を配したことを特徴とする排水ポ
ンプ用軸受装置。
【請求項５】前記溶射膜はWCを主成分としてNi及びCrを
結合材とするものか若しくはCr₃C₂を主成分としてNi及
びCrを結合材とするものであることを特徴とする請求項
１乃至４のいずれかに記載の排水ポンプ用軸受装置。
【請求項６】前記スリーブの端面に樹脂若しくはゴムを
介してフランジが固定されていることを特徴とする請求
項１乃至５のいずれかに記載の排水ポンプ用軸受装置。
【請求項７】前記スリーブがボルトによって主軸に固定
されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
に記載の排水ポンプ用軸受装置。
【請求項８】前記軸受ケース、軸受ケーシング及び貯水
槽の全面若しくは一部にNi被膜を配したことを特徴とす
る請求項３又は４に記載の排水ポンプ用軸受装置。
【請求項９】内部を排水が流動するケ−シングと、前記
ケ−シング内で軸受装置により支持されその一部にイン
ペラを配置し回転する軸とを備えるものであって、前記
軸受装置の少なくとも１箇所は運転開始時には無給水状
態で運転するものである排水ポンプにおいて、前記軸受
装置の少なくとも１箇所は請求項１乃至８に記載のいず
れかの軸受装置を備えるものであることを特徴とする排
水ポンプ。