JP5995887B2 - 水中軸受箱及び水中軸受装置並びにポンプ - 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水中軸受を支持する水中軸受箱及び水中軸受装置、並びにこの水中軸受装置が適用されるポンプに関するものである。

回転軸が鉛直方向に沿って配設されるポンプは、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。

このようなポンプにおいて、回転軸は、下部に羽根車が固定され、上部及び中間部で水中軸受装置により揚水管内に回転自在に支持されている。この水中軸受装置は、水中軸受と水中軸受箱とを有し、回転軸が水中軸受に支持され、水中軸受が水中軸受箱により揚水管に支持されている。なお、このような水中軸受としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがあり、水中軸受箱としては、例えば、下記特許文献２に記載されたものがある。

特開２００２−０３１１３０号公報 特開平０５−３２１８８６号公報

上述した水中軸受装置を構成する水中軸受箱は、従来、揚水管の内面に密着し、この揚水管の外側または内側からボルトにより固定されている。そのため、揚水管に対する水中軸受箱の取付けが面倒になると共に、水中軸受箱を揚水管の適正位置に取付けることが困難であり、取付作業性が低下してしまうという問題がある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、取付作業性の向上を図る水中軸受箱及び水中軸受装置並びにポンプを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の水中軸受箱は、内側に水中軸受が嵌合可能な円筒形状をなす支持部と、前記支持部の外側に放射状に連結される複数のリブと、前記複数のリブの先端部に連結されて一対のケーシングにより挟持可能なリング形状をなす取付部と、を有することを特徴とするものである。

従って、水中軸受箱は、取付部が一対のケーシングにより挟持されることで、このケーシングに連結されることとなり、水中軸受箱とケーシングとの連結を容易として取付作業の作業性を向上することができる。

本発明の水中軸受箱では、前記取付部は、前記一対のケーシングによる挟持面に径方向に対する位置決め部が設けられることを特徴としている。

従って、位置決め部により取付部と一対のケーシングとを径方向に対して高精度に位置決めすることが可能となり、水中軸受箱とケーシングとの高精度な連結を可能とすることができる。

本発明の水中軸受箱では、前記取付部は、前記一対のケーシングの各フランジ部により挟持された状態で連結ボルトが貫通する取付孔が周方向に所定間隔で複数形成されることを特徴としている。

従って、水中軸受箱とケーシングとを連結するとき、取付部を一対のケーシングの各フランジ部により挟持し、この状態で取付孔に連結ボルトを貫通して締結することで、水中軸受箱とケーシングとの連結作業をケーシングの外側で行うことができ、水中軸受箱とケーシングとの連結作業の作業性を向上することができる。

本発明の水中軸受箱では、前記支持部は、流体の流動方向の上流側の端部が先細断面形状に形成されることを特徴としている。

従って、支持部の端部が先細断面形状に形成されることで、この支持部が流体の流れを阻害することを抑制することができる。

本発明の水中軸受箱では、前記複数のリブは、翼断面形状に形成されることを特徴としている。

従って、リブは、翼断面形状に形成されることで、このリブが流体の流れを阻害することを抑制することができる。

本発明の水中軸受箱では、前記複数のリブは、前記支持部側から前記取付部側に向かって幅が漸次狭くなり、前記リブから前記取付部にかけて幅方向に線対称形状に形成されることを特徴としている。

従って、リブから取付部にかけて幅方向に線対称形状に形成されることで、水中軸受箱が水中軸受を介して回転軸をバランスよく支持することができ、水中軸受箱の小型化を可能とすることができる。

本発明の水中軸受箱では、前記取付部は、一方の前記ケーシングのフランジ部が接触した状態で仮連結ボルトが螺合する仮取付ねじ孔が周方向に所定間隔で複数形成されることを特徴としている。

従って、一方のケーシングと取付部とを仮連結ボルトにより仮連結することで、他方のケーシングのフランジ部を取付部に接触した状態で、取付部と２個のケーシングとを連結ボルトにより容易に連結することができ、水中軸受箱とケーシングとの連結作業の作業性を向上することができる。

また、本発明の水中軸受装置は、内側に回転軸を回転自在に支持可能な水中軸受が、前記水中軸受箱の前記支持部に固定されることを特徴とするものである。

従って、水中軸受箱は、取付部が一対のケーシングにより挟持されることで、このケーシングに連結されることとなり、水中軸受箱とケーシングとの連結を容易として取付作業の作業性を向上することができる。

また、本発明のポンプは、鉛直方向に沿って配置されて下端側に吸込口が設けられると共に側部に吐出口が設けられるケーシングと、前記ケーシング内に鉛直方向に沿って配置される回転軸と、前記回転軸の下端部に固定される羽根車と、前記ケーシング内で前記回転軸を回転自在に支持する前記水中軸受装置と、を有することを特徴とするものである。

従って、水中軸受箱は、取付部が一対のケーシングにより挟持されることで、このケーシングに連結されることとなり、水中軸受箱とケーシングとの連結を容易として取付作業の作業性を向上することができる。

本発明の水中軸受箱及び水中軸受装置並びにポンプによれば、一対のケーシングにより挟持可能なリング形状をなす取付部を設けるので、このケーシングに連結されることとなり、水中軸受箱とケーシングとの連結を容易として取付作業の作業性を向上することができる。

図１は、本実施形態の水中軸受装置が適用されたポンプを表す縦断面図である。 図２は、本実施形態の水中軸受装置を表す断面図である。 図３は、本実施形態の水中軸受箱を表す平面図である。 図４は、水中軸受箱を表す断面図である。 図５は、水中軸受箱の取付構造を表す概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る水中軸受箱及び水中軸受装置並びにポンプの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本実施形態の水中軸受が適用されたポンプを表す縦断面図である。

本実施形態において、図１に示すように、立軸ポンプ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を回転自在に支持する水中軸受１６，１７と、水中軸受箱１８を有している。そして、水中軸受１７と水中軸受箱１８により軸受装置１９が構成されている。

ケーシング１３は、円筒形状をなし、取付台２１に形成された取付孔２２に鉛直方向に沿って配置され、取付ブラケット２３，２４により吊下げ支持されている。そして、ケーシング１３は、下端側に吸込ベル２５が固定されることで、吸込口１１が形成されている。吸込ベル２５は、吸込側（下方）に向けて大径となるベルマウス形状をなしている。また、ケーシング１３は、上部にエルボ配管部２６が一体に形成されることで、側部に吐出口１２が形成されている。このエルボ配管部２６は、ケーシング１３により形成されたほぼ鉛直方向に沿う第１流路Ａからほぼ直角に湾曲する第２流路Ｂを形成するものである。そして、エルボ配管部２６は、ケーシング１３の側方に突出する端部が最終的にほぼ水平となり、図示しない排出管が連結されている。

ケーシング１３は、下端部の内周壁にディフューザ（静翼）２７が固定されている。このディフューザ２７は、内部ケーシング２８との間に第１流路Ａが形成される。また、ケーシング１３は、内部に回転軸１４が配置されており、この回転軸１４は、複数の水中軸受１６，１７により回転自在に支持されている。上部の水中軸受１６は、ケーシング１３に直接支持され、下部の水中軸受１７は、水中軸受箱１８によりケーシング１３に支持されている。回転軸１４は、下端部に羽根車１５が一体回転可能に固定されている。この羽根車１５は、第１流路Ａに配置される。また、回転軸１４は、上端部に軸継手２９を介して駆動装置（モータ及び減速機）３０が駆動連結されている。

従って、駆動装置３０を駆動すると、回転力が軸継手２９を介して回転軸１４に伝達され、この回転軸１４が回転する。すると、回転軸１４の下端部に固定された羽根車１５が回転し、ケーシング１３内の圧力、つまり、第１流路Ａの圧力が上昇することで、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内に吸い込まれた流体は、第１流路Ａを鉛直方向における上方に流れ、ディフューザ２７により圧力が低下された後、エルボ配管部２６により案内されることで第２流路Ｂを水平方向に流れ、吐出口１２から排出管に吐出される。

ここで、上述した水中軸受箱１８及び水中軸受装置１９について詳細に説明する。

図２は、本実施形態の水中軸受装置を表す断面図、図３は、本実施形態の水中軸受箱を表す平面図、図４は、水中軸受箱を表す断面図、図５は、水中軸受箱の取付構造を表す概略図である。

水中軸受装置１９は、図２に示すように、水中軸受１７と水中軸受箱１８とを有している。水中軸受１７は、スリーブ４１と摺動部材４２とを有している。スリーブ４１は、円筒形状をなし、円筒部４３と外周フランジ部４４とを有している。即ち、円筒部４３の軸心方向における一端部にリング形状をなす外周フランジ部４４が一体に形成されている。

摺動部材４２は、スリーブ４１の内周面に接着されている。この摺動部材４２は、ゴム製または合成樹脂製であって、スリーブ４１における円筒部４３の内周面にモールド成形により設けられている。この摺動部材４２は、図示しないが、内周面に軸心方向に沿った溝部が周方向に等間隔で複数形成されている。

水中軸受箱１８は、支持部５１と、複数のリブ５２と、取付部５３とを有している。支持部５１は、図３及び図４に示すように、円筒形状をなし、内側に水中軸受１７を構成するスリーブ４１が嵌合可能となっている。即ち、支持部５１は、一方（図４にて上方）の端面にスリーブ４１の外周フランジ部４４を貫通して螺合する取付ねじ（図示略）が螺合するねじ孔６１が周方向に等間隔の複数形成されている。また、支持部５１は、水（流体）の流動方向の上流側の端部（図４にて下端部）が先細断面形状に形成されるように、外周面側にテーパ部６２が形成されている。なお、支持部５１の端部を先細断面形状に形成するため、テーパ部６２を湾曲部としてもよい。

リブ５２は、支持部５１の外周面側に複数（本実施形態では、３個）放射状に連結されており、各リブ５２は、周方向に等間隔に配置されている。このリブ５２は、支持部５１側から取付部５３側に向かって幅が漸次狭くなるように各端面が傾斜面７１となっている。また、リブ５２は、翼断面形状となるように幅方向の各端部に湾曲部７２が形成されている。

取付部５３は、リング形状をなし、複数のリブ５２の先端部に連結されている。この取付部５３は、ケーシング１３を構成する一対の第１、第２ケーシング１０１，１０２により挟持可能であり、連結ボルト１２１が貫通し、ナット１２２に螺合することで、取付部５３がケーシング１３（第１、第２ケーシング１０１，１０２）に連結可能と取っている。

即ち、取付部５３は、第１、第２ケーシング１０１，１０２による挟持面８１，８２が形成され、この挟持面８１，８２に径方向に対する位置決め部としての位置決め凸部８３，８４が形成されている。この位置決め凸部８３，８４は、挟持面８１，８２における最外周部に周方向に連続するリング形状をなすように形成されている。一方、第１、第２ケーシング１０１，１０２は、軸心方向の端部にそれぞれフランジ部１０３，１０４が形成されており、取付部５３の各挟持面８１，８２に接触する取付面１０５，１０６に径方向に対する位置決め部としての位置決め凹部１０７，１０８が形成されている。この位置決め凹部１０７，１０８は、取付面１０５，１０６における最外周部に周方向に連続するリング溝形状をなすように形成されている。

また、取付部５３は、水中軸受箱１８の軸心方向に沿う取付孔８５が周方向に均等間隔で複数形成されている。一方、第１、第２ケーシング１０１，１０２は、各フランジ部１０３，１０４に軸心方向に沿う取付孔１０９，１１０が周方向に均等間隔で複数形成されている。取付部５３の各取付孔８５と第１、第２ケーシング１０１，１０２の各取付孔１０９，１１０は、周方向及び径方向においてほぼ同位置に形成され、取付部５３が第１、第２ケーシング１０１，１０２により挟持された状態で、一直線上に一致し、連結ボルト１２１が貫通し、ナット１２２により締結可能とになっている。

取付部５３は、挟持面８１，８２に周方向に沿う溝部８６，８７が形成され、この溝部８６，８７にシール部材としてのＯリング８８，８９が装着されている。取付部５３が第１、第２ケーシング１０１，１０２により挟持された状態で、取付部５３は、各Ｏリング８８，８９が第１、第２ケーシング１０１，１０２の各取付面１０５，１０６に密着可能となっている。

なお、取付部５３は、外周面に複数の吊具９０が形成され、吊具９０に吊り孔９１が形成されている。

そして、水中軸受箱１８は、リブ５２から取付部５３にかけて幅方向（図４にて上下方向）に線対称形状に形成されている。なお、水中軸受箱１８は、支持部５１におけるテーパ部６２を除けば、全てが幅方向（図４にて上下方向）に線対称形状に形成されている。

また、取付部５３は、図５に示すように、一方の第２ケーシング１０２のフランジ部１０４が接触した状態で仮連結ボルト１２３が螺合する仮取付ねじ孔９２が周方向に所定間隔で複数形成されている。一方、第２ケーシング１０２は、フランジ部１０４にこの仮連結ボルト１２３が貫通する仮取付孔１１１が周方向に所定間隔で複数形成されている。

このように構成された水中軸受１７は、水中軸受箱１８に支持され、水中軸受箱１８は、ケーシング１３に支持されている。即ち、図２に示すように、水中軸受１７は、スリーブ４１における円筒部４３が水中軸受箱１８の支持部５１内に嵌合し、外周フランジ部４４が支持部５１の端面に接触している。そして、水中軸受１７は、複数のボルト（図示略）が外周フランジ部４４の各取付孔を貫通し、水中軸受箱１８の支持部５１に螺合することで、この水中軸受箱１８に接合されている。

水中軸受箱１８とケーシング１３を連結するとき、まず、水中軸受箱１８の取付部５３における挟持面８２に第２ケーシング１０２のフランジ部１０４における取付面１０６を密着させ、この状態で、仮連結ボルト１２３をフランジ部１０４の仮取付孔１１１を貫通して取付部５３の仮取付ねじ孔９２に螺合することで、水中軸受箱１８に第２ケーシング１０２を仮連結することができる。次に、水中軸受箱１８の取付部５３における挟持面８１に第１ケーシング１０１のフランジ部１０３における取付面１０５を密着させ、この状態で、図４に示すように、連結ボルト１２１を第２ケーシング１０２の取付孔１１０、取付部５３の取付孔８５、第１ケーシング１０１の取付孔１０９に挿通し、ナット１２２を螺合することで、取付部５３と第１、第２ケーシング１０１，１０２を締結し、水中軸受箱１８とケーシング１３を連結することができる。

水中軸受１７は、摺動部材４２内に回転軸１４が配置され、水中でこの回転軸１４を回転自在に支持することができる。

このように本実施形態の水中軸受箱にあっては、内側に水中軸受１７が嵌合可能な円筒形状をなす支持部５１と、支持部５１の外側に放射状に連結される複数のリブ５２と、複数のリブ５２の先端部に連結されて一対の第１、第２ケーシング１０１，１０２により挟持可能なリング形状をなす取付部５３とを設けている。

従って、水中軸受箱１８は、取付部５３が第１、第２ケーシング１０１，１０２により挟持されることで、ケーシング１３（第１、第２ケーシング１０１，１０２）に連結されることとなり、水中軸受箱１８とケーシング１３との連結を容易として取付作業の作業性を向上することができる。

本実施形態の水中軸受箱では、取付部５３に第１、第２のケーシング１０１，１０２による挟持面８１，８２に径方向に対する位置決め凸部８３，８４を設けている。従って、位置決め凸部８３，８４により取付部５３と第１、第２ケーシング１０１，１０２とを径方向に対して高精度に位置決めすることが可能となり、水中軸受箱１８とケーシング１３との高精度な連結を可能とすることができる。

本実施形態の水中軸受箱では、取付部５３が第１、第２ケーシング１０１，１０２の各フランジ部１０３，１０４により挟持された状態で、取付部５３に連結ボルト１２１が貫通する取付孔８５を周方向に所定間隔で複数形成している。従って、水中軸受箱１８とケーシング１３とを連結するとき、取付部５３を第１、第２ケーシング１０１，１０２の各フランジ部１０３，１０４により挟持し、この状態で各取付孔８５，１０９，１１０に連結ボルト１２１を貫通してナット１２２により締結することで、水中軸受箱１８とケーシング１３との連結作業をケーシング１３の外側で行うことができ、水中軸受箱１８とケーシング１３との連結作業の作業性を向上することができる。

本実施形態の水中軸受箱では、支持部５１における流体の流動方向の上流側の端部を先細断面形状に形成している。従って、支持部５１の端部を先細断面形状とすることで、この支持部５１が流体の流れを阻害することを抑制し、流体の良好な流れを確保することができる。

本実施形態の水中軸受箱では、複数のリブ５２を翼断面形状に形成している。従って、このリブ５２が流体の流れを阻害することを抑制し、流体の良好な流れを確保することができる。

本実施形態の水中軸受箱では、複数のリブ５２を支持部５１側から取付部５３側に向けて幅を漸次狭くし、リブ５２から取付部５３にかけて幅方向に線対称形状に形成している。従って、水中軸受箱１８が水中軸受１７を介して回転軸１４をバランスよく支持することができ、水中軸受箱１８の小型化を可能とすることができる。

本実施形態の水中軸受箱では、第２ケーシング１０２のフランジ部１０４が接触した状態で仮連結ボルト１２３が螺合する仮取付ねじ孔９２を取付部５３の周方向に所定間隔で複数形成している。従って、第２ケーシング１０２と取付部５３とを仮連結ボルト１２３により仮連結することで、第１ケーシング１０１のフランジ部１０３を取付部５３に接触した状態で、取付部５３と第１、第２ケーシング１０１，１０２とを連結ボルト１２１により容易に連結することができ、水中軸受箱１８とケーシング１３との連結作業の作業性を向上することができる。

また、本実施形態の水中軸受装置にあっては、内側に回転軸１４を回転自在に支持可能な水中軸受１７を水中軸受箱１８の支持部５１に固定している。従って、水中軸受箱１８は、取付部５３が第１、第２ケーシング１０１，１０２により挟持されることで、ケーシング１３に連結されることとなり、水中軸受箱１８とケーシング１３との連結を容易として取付作業の作業性を向上することができる。

また、本実施形態のポンプにあっては、鉛直方向に沿って配置されて下端側に吸込口１１が設けられると共に側部に吐出口１２が設けられるケーシング１３と、ケーシング１３内に鉛直方向に沿って配置される回転軸１４と、回転軸１４の下端部に固定される羽根車１５と、ケーシング１３内で回転軸１４を回転自在に支持する水中軸受装置１９とを設けている。

従って、水中軸受箱１８は、取付部５３が第１、第２ケーシング１０１，１０２により挟持されることで、ケーシング１３に連結されることとなり、水中軸受箱１８とケーシング１３との連結を容易として取付作業の作業性を向上することができる。

なお、上述した実施形態では、本発明の水中軸受箱及び水中軸受装置を立軸ポンプ１０に適用して説明したが、別のポンプに適用してもよく、また、回転軸を水中で支持する回転機械にも適用することができる。

１０ 立軸ポンプ
１１ 吸込口
１２ 吐出口
１３ ケーシング
１４ 回転軸
１５ 羽根車
１６，１７ 水中軸受
１８ 水中軸受箱
１９ 水中軸受装置
２５ 吸込ベル
２６ エルボ配管部
２７ ディフューザ
３０ 駆動装置
４１ スリーブ
４２ 摺動部材
５１ 支持部
５２ リブ
５３ 取付部
６２ テーパ部
８１，８２ 挟持面
８３，８４ 位置決め凸部（位置決め部）
８５ 取付孔
８８，８９ Ｏリング
９２ 仮取付ねじ孔
１０１ 第１ケーシング
１０２ 第２ケーシング
１０３，１０４ フランジ部
１０５，１０６ 取付面
１０７，１０８ 位置決め凹部
１０９，１１０ 取付孔
１１１ 仮取付孔
１２１ 連結ボルト
１２２ ナット
１２３ 仮連結ボルト
Ａ 第１流路
Ｂ 第２流路

Claims (8)

1. 内側に水中軸受が嵌合可能な円筒形状をなす支持部と、
   前記支持部の外側に放射状に連結される複数のリブと、
   前記複数のリブの先端部に連結されて一対のケーシングにより挟持可能なリング形状をなす取付部と、
   を有し、
   前記取付部は、一方の前記ケーシングのフランジ部が接触した状態で仮連結ボルトが螺合する仮取付ねじ孔が周方向に所定間隔で複数形成される、
   ことを特徴とする水中軸受箱。
2. 前記取付部は、前記一対のケーシングによる挟持面に径方向に対する位置決め部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の水中軸受箱。
3. 前記取付部は、前記一対のケーシングの各フランジ部により挟持された状態で連結ボルトが貫通する取付孔が周方向に所定間隔で複数形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中軸受箱。
4. 前記支持部は、流体の流動方向の上流側の端部が先細断面形状に形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水中軸受箱。
5. 前記複数のリブは、翼断面形状に形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の水中軸受箱。
6. 前記複数のリブは、前記支持部側から前記取付部側に向かって幅が漸次狭くなり、前記リブから前記取付部にかけて幅方向に線対称形状に形成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の水中軸受箱。
7. 内側に回転軸を回転自在に支持可能な水中軸受が、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の水中軸受箱の前記支持部に固定されることを特徴とする水中軸受装置。
8. 鉛直方向に沿って配置されて下端側に吸込口が設けられると共に側部に吐出口が設けられるケーシングと、
   前記ケーシング内に鉛直方向に沿って配置される回転軸と、
   前記回転軸の下端部に固定される羽根車と、
   前記ケーシング内で前記回転軸を回転自在に支持する請求項７に記載の水中軸受装置と、
   を有することを特徴とするポンプ。

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