JPS6314204B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転軸軸受装置に関し、特に軸受部材
の摩耗による軸受部の遊隙を自動的に調整して回
転軸の安定回転等を図つた軸受装置に関する。

化学プラント，水処理設備における撹拌装置，
沈でん装置（クラリフアイア，シツクナ等），ス
クリユーコンベア等駆動装置によつて回転駆動さ
れる回転軸を有する機器では、反駆動装置側の軸
受部を軸受によつて支持するようにしている。

特に、撹拌装置における撹拌軸，沈でん装置
（クラリフアイア，シツクナ等）におけるスクレ
ーパ回転軸のようなオーバハンク軸における軸端
部の軸受は、軸端のたわみ防止即ち軸振れ防止用
として重要である。又、上記軸受は機器本体内に
内装される場合が多い。これは軸受を機器本体外
に設けた場合、どうしても回転軸の軸封部が必要
となるが、該軸受部を設けても機器本体内部液中
の微細固体粒子の影響により完全なシールが困難
であり、特に、内部液漏洩によつて危険が生じた
り、軸封部の設置位置によつて軸封部が上記の様
に液相と接するのではなく気相と接する場合もあ
り、内部気体漏洩により危険が生ずることもある
ため、軸受を内装することにより、極力軸封部を
なくして内部液又は内部気体の漏洩を防止する必
要があるからである。

第１図Ａ〜Ｃは上記撹拌装置，沈でん装置，ス
クリユーコンベアの各構造を示す図で、各図にお
いて、Ａはモータ等の駆動装置，Ｂはカツプリン
グ，Ｃは回転軸，Ｄは駆動装置側の軸受，Ｅは軸
封部，Ｆ又はF′は反駆動装置側の軸受である。

上記軸受Ｆ又はF′の構造を撹拌装置におけるフ
ートベアリングを例にとつて第２図に基づき説明
する。

即ち、第２図において、１は回転軸、２はその
軸端部外周に嵌着固定されたスリーブ、３は該ス
リーブ２外周面に摺接して該スリーブ２を回転自
由に支持する軸受部材としての軸受ブツシユで、
円筒形状の軸受ハウジング４内周に嵌合固定され
ている。５は該ハウジング４を撹拌装置本体底部
６に固定支持するための軸受マウントである。

かかる軸受装置においては、スリーブ２外周面
と軸受ブツシユ３内周面との摺接面に撹拌装置本
体の内部液中に含まれる微細固体粒子等が入り込
んで、該軸受ブツユ３内周面が次第に摩耗し、前
記摺接面に遊隙が生じることになり次のような諸
問題が生じる。

即ち、上述のような軸端部での遊隙及び軸に掛
るアンバランス荷重によつて生じる軸端部のたわ
みは軸系の危険速度と関係し、その結果、軸は激
しく振動することになる。

その振動が原因で、駆動装置部の歯車の損傷，
軸封部のパツキン，ラビリンスパツキン，メカニ
カルシール等を損傷することになる。

特に、撹拌装置等の化学プラントにおける機器
においては、回転軸及び軸受部の破損の原因とな
り、又、軸封部からの危険な内部液，内部気体の
漏洩等の思わぬ事故が発生するおそれがある。

従つて、上述のような理由により前記軸受ブツ
シユ３等の軸受部材は常時その摩耗状態の有無を
チエツクして交換する必要があり、保守・点検を
頻繁に行なわなければならず、又、軸受装置とし
て寿命が短いという欠点があつた。

更に、上述のような内装形軸受は保守・点検作
業が容易なものでなく、軸受部材の摩耗状態を常
時点検することは困難である。このため、従来
は、不具合が生じてから初めて軸受部材の摩耗状
態を知つて修理を行なつたり、シヤツトダウン時
に軸受部材の摩耗の多少にかかわらずこれを交換
するようにしており、軸受部材の摩耗による寿命
管理を行なうことができなかつた。

そこで、本発明は以上のような従来の実情に鑑
み、軸受部材と回転軸に軸着したスリーブとの軸
受部摺接面を円錐台の外周面形状をなすテーパ面
に形成すると共に、前記軸受部材をスリーブと摺
接する方向に常時押圧付勢する構成により、軸受
部材の摩耗による軸受部の遊隙をなくし、該遊〓
が生じることにより派生する諸々の欠点を悉く解
消し、しかも軸受部材の押圧移動量を利用して摩
耗量の検出を行なう構成を備え、もつて軸受部材
の保守・点検性の向上並びに軸受部材の寿命向上
を図つた軸受装置を提供するものである。

以下、本発明の一実施例を第３図〜第６図に基
づいて説明する。

第３図において、１１は回転軸、１２は該回転
軸１１下端部に軸着された円筒状のスリーブであ
る。該スリーブ１２は回転軸１１下端部外周に設
けられた小径部１１ａ外周に嵌合されかつ後端壁
からナツト部材１４を介して回転軸１１にねじ込
んだボルト１３により固定されている。１５はス
リーブ１２内周面に摺接して該スリーブ１２を回
転自由に支持する円柱形状の軸受部材で、後端部
に円筒部１５Ａを有している。スリーブ１２内周
面と軸受部材１５外周面との摺接面は上方に向つ
てすぼまる円錐台外周面形状をなすテーパ面に形
成される。

そして、１６は軸受部材１５を、軸方向移動可
能に支持しかつ常時スリーブ１２に摺接する方向
に押圧付勢する加圧装置である。即ち、１７は軸
受部材１５外周に配設されて該軸受部材１５を支
持する有底筒状の軸受ハウジングである。軸受部
材１５は軸受ハウジング１７内周部に軸方向摺動
可能に嵌入され、該軸受部材１５の円筒部１５Ａ
内端面と軸受ハウジング１７底壁上面との間に介
装された圧縮スプリング１８により常時軸受部材
１５外周のテーパ面１５ａがスリーブ１２内周の
テーパ面１２ａに押し付けられて摺接する方向に
付勢される。軸受部材１５の円筒部１５Ａ外周面
には縦方向のキー溝１５ｂが形成され、該溝１５
ｂ内に軸受ハウジング１７周壁にねじ込み固定さ
れた棒先止めねじ１９の頭部が突入されて該軸受
部材１５の回転を止めている。又、図示していな
いが棒先止めねじ１９のかわりにスベリキーを使
用しても良い。２０は軸受ハウジング１７上端近
部内周面と軸受部材１５外周面との摺接面に介装
されたシール部材としてのＯリングである。

一方、２１は軸受ハウジング１７を支持する軸
受マウントで、機器本体底部２２にボルト２３締
めされて固定支持され、該軸受マウント２１上端
部には軸受ハウジング１７上端近くの外周に装着
された支持部材２４をボルト・ナツト２５により
締結して固定支持している。

尚、本実施例においては上記スリーブ１２の材
質は主として摺接するテーパ面１２ａを表面硬化
処理した金属材料であり、軸受部材１５の材質は
銅合金，アルミ合金，合成樹脂材料であるが特に
限定されるものではない。

かかる軸受装置において、回転軸１１に図示し
ないモータ等の駆動装置からの回転駆動力が伝達
されると該回転軸１１はスリーブ１２を介して軸
受部材１５に軸受されて回転する。

ここで、機器本体の内部液中に含まれる微細固
体粒子等はスリーブ１２下端面と軸受部材１５外
周面との境部に図示矢印の如く噛み込まれて該ス
リーブ１２と軸受部材１５の摺接面に侵入するこ
とになり、このため軸受部材１５外周面のテーパ
面１５ａは次第に摩耗する。

しかし、上記構成の軸受装置によれば、軸受部
材１５が圧縮スプリング１８によつて上方向に付
勢されているため、該軸受部材１５外周のテーパ
面１５ａの摩耗が生じても、この摩耗の分だけ軸
受部材１５が軸受ハウジング１７内を上方向に摺
動してテーパ面１５ａがスリーブ１２内周のテー
パ面１２ａに押し付けられて両テーパ面１２ａ，
１５ａの摺接状態を維持するから、該両テーパ面
１２ａ，１５ａ間には遊隙が生じない。

又、回転軸１１は温度変化により伸縮するが、
この伸縮は軸受部材１５を介して圧縮スプリング
１８により吸収される。

尚、かかる構成において、圧縮スプリング１８
の収納空間即ち軸受部材１５と軸受ハウジング１
７とによつて構成される空間Ａは、スラリー等が
侵入しないよう密閉された空間に形成されてい
る。又、要すればこの空間Ａは、軸受部材１５に
形成された流体移動用孔３０、スリーブ１２と軸
受部材１５とで形成された空間Ｂ及びスリーブ１
２に形成された流体移動用孔３０′を介して機器
本体内空間Ｃと連通してもよい。この場合、流体
移動用孔３０，３０′を介して機器本体内空間Ｃ
と連通してもよい。この場合、流体移動用孔３
０，３０′は、回転軸１１回転時の軽い軸振動に
伴う軸受部材１５のエキスパンドを許容するた
め、前記空間Ａ内の流体移動を行なわせるための
ものであり、又スリーブ１２側の流体移動用孔３
０′には内部液に含まれる微細固体粒径より小さ
いメツシユのフイルター３１を装着して微細固体
粒子等が該流体移動用孔３０′を介して直接空間
Ａ及びＢに入り、軸受部に悪影響を与えるのを防
止する。

又、要すれば前記テーパ面１２ａ，１５ａ間に
微細固体粒子が入るのを極力防止するために、前
記軸受マウント２１を円筒状に、前記支持部材２
４を環状にし、軸受マウント２１支持部材２４及
び機器本体底部２２によつて空間Ｋを気密に形成
させると共に、軸受部材１５に流体移動用孔３０
を設け空間Ａと空間Ｂとを連通させ、かつ軸受ハ
ウジング１７底壁に流体移動用孔３０″を設け
（この場合スリーブ１２の流体移動用孔３０′は設
けない。）、後述する圧縮空気供給回路５７又はタ
ンク５８等を利用し、該空間Ｋに空気，不活性ガ
ス，機器本体の内部液と共通の液等の加圧流体を
送り、該空間Ｋを機器本体内部圧力より微かに高
い圧力に保持してもよい。

以上の軸受装置において、本発明は更に、押圧
移動される軸受部材１５の移動量を検出して該軸
受部材１５の外周のテーパ面１５ａの摩耗量を検
出する摩耗量検出装置３２を設ける。

第３図に示した実施例の摩耗量検出装置３２は
押圧移動される軸受部材１５に追従可能なスクリ
ユー軸の移動量を機器本体外部に目盛表示する構
成にする。

即ち、図において、３３は前記スクリユー軸
で、外周におねじ部３３ａを有し、該おねじ部３
３ａを軸受ハウジング１７底壁中央に設けためね
じ１７ａにねじ嵌合することにより、該軸受ハウ
ジング１７の空間Ａ内外に貫通取付される。

スクリユー軸３３の先端部外周には環状溝３３
ｂが形成され、このスクリユー軸３３先端を、軸
受部材１５の円筒部１５Ａ内端面中央に形状した
凹部１５ｃに挿入しかつ環状溝３３ｂに係合する
押え板３４により抜け止めしてある。従つて、ス
クリユー軸３３先端部は凹部１５ｃ内を軸方向に
上・下少量移動して、その先端面が該凹部１５ｃ
内端面に対して接触，離間し得るようになつてい
る。

一方、スクリユー軸３３はその後端部に機器本
体底部２２の外方に配設されたスクリユー軸の回
転操作部としてのハンドル３５の軸部３５Ａが連
結され、該ハンドル３５を回転することにより、
前記外周のおねじ部３３ａとめねじ部１７ａの嵌
合位置が変化し、軸方向に移動するようになつて
いる。

ハンドル３５の軸部３５Ａ後端側外周部は、封
液用パツキン３６を内周部に備えた筒状のホルダ
３７内に回転自由に保持され、該ホルダ３７は機
器本体底部２２中央に嵌着固定される。

そして、スクリユー軸の回転操作による該スク
リユー軸の移動量を指し示す手段として次の構成
が採られている。３８はホルダ３７外周に設けた
目盛、３９はハンドル３５に一体取付された指針
であり、該指針３９先端はハンドル３５の回転に
より、目盛３８に対する位置が変化し、該ハンド
ル３５の回転に伴うスクリユー軸３３の移動量を
目盛３８に指し示すようになつている。

かかる摩耗量検出装置３２を用いて摩耗量を知
る場合は、ハンドル３５を回転するとスクリユー
軸３３が上動し、該軸３３の先端面が軸受部材１
５の円筒部１５Ａ内端面に接触する。軸受部材１
５外周のテーパ面１５ａが摩耗すると、該軸受部
材１５は前述したように摩耗した分だけ上方向に
移動するから、摩耗による軸受部材１５の移動量
はスクリユー軸３３を回転させ該軸３３の先端面
を再び軸受部材１５に当接させて前記ハンドル３
５の指針３９が示す目盛３８で数値として読み取
ることができる。

以上のように摩耗量を検出して目盛表示すれ
ば、機器本体外部において軸受部材１５の摩耗具
合を知ることができるので、軸受装置をわざわざ
機器本体内から取り出さなくとも軸受部材１５の
寿命を認識することができると共に保守・点検時
期を事前に確認することができ、軸受部材１５が
摩耗しているのを知らずに諸々の亜影響が生じの
を防止できると共に、従来のように摩耗状態がわ
からないため摩耗の有無にかかわらずシヤツトダ
ウン時に軸受部材を交換していたという不合理な
点を解消でき、軸受部材を適正な摩耗状態で交換
することができ、ひいては該軸受部材の寿命を向
上できる。

第４図は本発明における軸受装置の加圧装置で
ある。

即ち、このものは、加圧装置において軸受部材
を加圧流体を利用して動作させる構成のものであ
り、軸受部材４０下端面と軸受ハウジング４１内
空間との間に密閉された圧力室Ｈを形成して、こ
の圧力室Ｈに、先端加圧流体供給口４２ａが軸受
ハウジング４１周壁を貫通して接続された加圧空
気供給管４２を介して加圧空気供給回路５７から
の加圧空気を供給して、該圧力室Ｈを加圧し、軸
受部材４０をスリーブ１２方向に押し付けるよう
に構成されている。

上記加圧空気供給回路５７において、５７ａは
エアーコンプレツサー等を備えた加圧空気源、５
７ｂは圧力調整弁、５７ｃはチエツク弁、５７ｄ
はリリーフ弁、５７ｅは圧力計であり、このよう
な加圧空気供給回路５７によつて圧力室Ｈに常時
圧力調整された加圧空気が供給される。

以上のように加圧流体圧を利用して軸受部材４
０をスリーブ１２方向に押し付ける構造では第３
図に示したようなスプリングが不要となるため、
耐食性等の問題によりスプリングを使用できない
時に有効である。

尚、上記実施例における加圧空気源は機器自体
に付随する空気系統から導けばよく、通常の空気
の他N₂ガス等の不活性ガス等を利用してもよい。

上記実施例においては、圧力室Ｈの加圧流体と
して空気を用いたが、機器本体内部液と共通の液
を加圧流体として用いてもよく、この場合は、第
５図に示すように加圧空気供給回路と圧力室Ｈと
の間に機器本体内部液と共通の液を封入したタン
ク５８を介装し、加圧空気圧を液圧に変換して圧
力室に液圧を加えるようにする。尚、加圧流体と
して共通の液がスラリーである場合、スラリーに
含まれる微細固体粒子を取り除いたものを使用す
る方が好ましい。

かかる構成では、圧力室Ｈに共通の液が供給さ
れるので、圧力室Ｈから液が機器本体内に洩れる
ようなことがあつても問題はない。

以上のような加圧装置を使用した軸受装置にお
いても、第３図に示すような摩耗量検出装置を設
けるようにする。

上記第３図〜第５図に示した実施例は共に本発
明をスリーブ内周面と軸受部材外周面とを摺接す
る構造の軸受装置に適用した例を示したが、スリ
ーブ外周面と軸受部材内周面とを軸受する構造の
軸受装置に適用してもよい。

この実施例を第６図に示すと、回転軸１１先端
外周に嵌着固定したスリーブ６０が円筒状に形成
された軸受部材６１内周部に嵌入され、該スリー
ブ６０外周面と軸受部材６１内周面との摺接面は
上方に向けて拡がる円錐体外周面形状をなすテー
パ面となる。

そして、加圧装置は第３図に示した実施例と同
様圧縮スプリング６３の弾性力を利用して軸受ハ
ウジング６２に摺動自由に支持した軸受部材を常
時スリーブ６０に摺接させる方向に押し付ける構
成にする。

尚、この実施例では、摺接面に入り込んだスラ
リー等は、軸受部材６１の空間Ｃに入り、ここか
らスラリー排出口６４を介してハウジング６２内
空間Ｄに至り、更に、スラリー排出口６５を介し
て機器本体内空間Ｅに効率よく排出される。

以上のような構成の軸受装置においても、第３
図に示したような摩耗量検出装置を設けるように
する。この場合、軸受部材６１に第 図に示した
ようなスクリユー軸を追従可能に設け、スクリユ
ー軸の後端部に設けられるスクリユー軸の回転操
作部と、スクリユー軸の回転操作による該スクリ
ユー軸の移動量を指し示す手段と、を同様に設け
れば良い。

尚、第６図に示した実施例において、第３図の
実施例の様に、支持部材２４′，軸受マウント２
１′及び機器本体底部２２′によつて空間Ｋを気密
に形成し、機器本体底部２２′にたまつたスラリ
ー等を該空間Ｋの機器本体底部２２′に設けられ
たドレーン弁（図示せず）により排出させてもよ
く、又、該空間Ｋに空気，不活性ガス等の流体を
送り、機器本体内部圧力より微かに高い圧力に保
持してもさしつかえない。

以上のような軸受装置において、本発明では第
３図乃び第４図に示したような摩耗量検出装置を
夫々適用すればよく、第８図Ａに示したものでは
第３図及び第４図に示したように軸受部材６１の
移動量を検出するようにし、第８図Ｂに示したも
のでは、スリーブ７０の移動量を検出するように
すればよい。

以上説明したように本発明によれば、回転軸側
のスリーブと軸受部材との摺接面を円錐台外周面
形状をなすテーパ面に形成し、該軸受部材をスリ
ーブと摺接する方向に押し付けて、テーパ面相互
を常時摺接させる加圧装置を設けた構成により、
軸受部材が摩耗を生じても、該軸受部材とスリー
ブ間に遊隙が生じることがなく、回転軸の軸振れ
を防止して該軸の安定回転を図れると共に、該軸
振れが原因で生じる軸及び軸受部の破損，駆動機
構部及び軸封部の損傷並びにこれらが原因で生じ
る軸封部からの機器内部液の漏洩を効果的に阻止
でき、特に、内部液に危険なものを使用したもの
では安全性を高めることができる。又、以上のよ
うな効果により、軸受部材が摩耗してもその機能
は持続することができるので軸受部材の寿命向上
を図れる。

特に、本発明におては、摩耗に伴なつて押圧移
動される軸受部材の移動量を検出して、該軸受部
材の摩耗量を検出するように構成したので摩耗量
を容易に確認でき、軸受寿命と保守・点検時期を
事実に知ることができ、ひいては軸受寿命の向上
と保守・点検作業性がよくなり、保守・点検の面
倒な内装形軸受装置に最適であり、この場合に
は、回転軸の軸封部を不用とすることができるの
で、軸封部があることによる機器内部液漏洩の危
険性を極力防止できるという利点がある。又、本
発明による摩耗量検出装置は、押圧移動される軸
受部材に追従可能で、外周おねじ部を軸受ハウジ
ングに設けためねじ部にねじ嵌合して該軸受ハウ
ジング外部に貫通取付されるスクリユー軸と、該
スクリユー軸の後端部に設けられるスクリユー軸
の回転操作部と、スクリユー軸の回転操作による
該スクリユー軸の移動量を指し示す手段と、から
構成したから、例えば、機器本体内の配設される
軸受装置では、前記スクリユー軸の回転操作部と
スクリユー軸の移動量を指し示す手段とを機器本
体外部に位置させることにより、機器本体外部か
ら目視によつて軸受部材の摩耗量を容易に知るこ
とができ、因みに部材の移動に応じて変化する、
光源からの光の映像を目視して、移動量を知る構
成のものでは、機器本体外部から目視によつて移
動量を知ることができない。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜Ｃは夫々撹拌装置，沈でん装置，ス
クリユーコンベアを示す概略図、第２図は第１図
Ａの撹拌装置における軸受装置の従来例を示す縦
断面図、第３図及び第６図は夫々本発明に係る軸
受装置の構造を示す縦断面図、第４図及び第５図
は加圧装置として圧縮流体圧を利用した例を示す
圧縮流体供給回路図である。 １１…回転軸、１２，６０…スリーブ、１５…
軸受部材、１２ａ，１５ａ…テーパ面、１６…加
圧装置、１７，６２…軸受ハウジング、１８，６
３…圧縮スプリング、３２…摩耗量検出装置、３
３…スクリユー軸、３５…ハンドル、４２…圧縮
空気供給管、５７…圧縮空気供給回路、Ｈ…圧力
室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸に設けられたスリーブと該スリーブを
   その内周面又は外周面に摺接して回転自由に軸受
   する軸受部材との摺接面を、テーパ面に形成する
   一方、前記軸受部材を該部材外周に配設された筒
   状の軸受ハウジングに軸方向に移動可能に支持さ
   せ、該軸受部材を軸方向に常時押圧付勢してスリ
   ーブに摺接させる加圧装置を設ける一方、押圧移
   動される軸受部材に追従可能で、外周おねじ部を
   前記軸受ハウジングに設けためねじ部にねじ嵌合
   して該軸受ハウジング外部に貫通取付されるスク
   リユー軸と、該スクリユー軸の後端部に設けられ
   るスクリユー軸の回転操作部と、スクリユー軸の
   回転操作による該スクリユー軸の移動量を指し示
   す手段と、からなり、該移動量によつて軸受部材
   のテーパ面の摩耗量を検出する摩耗量検出装置を
   設けたことを特徴とする軸受装置。 ２ スリーブ外周面と軸受部材内周面とが摺接す
   る構成で、該スリーブ外周形状が先細り形状に、
   該軸受部材内周形状が先端に向かつて径が大とな
   る形状に形成されてなる特許請求の範囲第１項記
   載の軸受装置。 ３ スリーブ内周面と軸受部材外周面とが摺接す
   る構成で、該スリーブ内周形状が先端に向かつて
   径が大となる形状に、該軸受部材外周形状が先細
   り形状に形成されてなる特許請求の範囲第１項記
   載の軸受装置。 ４ 加圧装置はスプリング力によつて押圧力を作
   用させる構成である特許請求の範囲第１項〜第３
   項のいづれかに記載の軸受装置。 ５ 加圧装置は加圧流体圧によつて押圧力を作用
   させる構成である特許請求の範囲第１項〜第３項
   のいづれかに記載の軸受装置。