JP2016017420A - 水中軸受構造、及び、立軸ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】吐出しボウルの構造及び製造上の制約、吐出しボウルの案内羽根による整流性能の影響、案内羽根の摩耗のおそれ、を低減し、据付床等の穴径が最小限でも設置可能とする。
【解決手段】水中軸受構造１２００は、回転軸１００２を支える複数の水中軸受１０２１Ａ，１０２１Ｂ，１０２１Ｃと、複数の水中軸受を内包して固定する第１の保護管１０２３と、第１の保護管１０２３の周囲に隙間を介して設けられるとともに第１の保護管１０２３と連通する第２の保護管１０２６と、第１の保護管１０２３と立軸ポンプ１０００の外部とを連通する、潤滑液の供給又は回収用の第１の連通管１０２４Ａと、第２の保護管１０２６と立軸ポンプ１０００の外部とを連通する、潤滑液の回収又は供給用の第２の連通管１０２４Ｂと、を備える。第２の連通管１０２４Ｂは、羽根車１００３を内包する吐出しボウル１００５の上端部よりも高い位置で立軸ポンプ１０００の外部と連通する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水中軸受構造、及び、立軸ポンプに関する。

図６は、潤滑水回収管が取り付けられている従来技術の立軸ポンプの全体構成を示す図である。立軸ポンプ１は、鉛直方向に延びる回転軸２と、回転軸２の下端部に取り付けられた羽根車３と、回転軸２の上端に取り付けられた図示しない駆動機と、回転軸２と羽根車３を囲む円筒のケーシングと、を備える。立軸ポンプ１は、駆動機で羽根車３を回転することによって、ケーシングを通じて下方から上方に揚水するポンプである。

回転軸２と羽根車３を囲むケーシングは、４つの部分を含んで構成される。すなわち、ケーシングは、ポンプ吸込口である吸込ベル４、羽根車３により揚水された水流の旋回成分を鉛直上方成分に変換する案内羽根２０と回転軸２を支える水中軸受（すべり軸受）２１Ａを内包する吐出しボウル５、吐出しボウル５の上方に接続され所望の高さまで延びて水を揚水する吊り下げ管６Ａ，６Ｂ、及び、吊り下げ管６Ａ，６Ｂに接続され揚水した水の流れの向きを所望の方向に変える吐出しエルボ７を備える。吸込ベル４、吐出しボウル５、吊り下げ管６Ａ，６Ｂ、及び、吐出しエルボ７はそれぞれ、フランジで締結されて立軸ポンプ１のケーシングが形成される。

立軸ポンプ１は、さらに、回転軸２を支える水中軸受２１Ｂ，２１Ｃを備える。水中軸受２１Ｂ，２１Ｃは、ケーシングに水中軸受支え２２Ａ，２２Ｂによって支えられている。立軸ポンプ１自体は、据付床１００の開口穴１０１に吊り下げ管が挿入され、吐出しエルボ７の下部で据付床１００に固定され設置されている。据付床１００の下方には、設置や点検のため中間床１０３が設けられ、吊り下げ管６Ａが中間床１０３の開口穴１０１に差し込まれるようにして据付けられている。

立軸ポンプ１には、支流の河川や下水道からポンプ機場に流れ込んだ水を汲みだし本流である河川に雨水を送り込むためにポンプ機場に設置され、用いられているものがある。

排水される水には、砂などのスラリーと呼ばれる微粒子状の異物や小石が多く含まれる。また、海岸に近い河川や下水には海水が流れこみ海砂や石ばかりでなく貝殻片を含むこともある。これらスラリー等を含んだ汚水は、ポンプ内に入り、ポンプの構成材料である金属を摩耗劣化させるおそれがある。特に、ケーシング内の回転軸２と水中軸受（すべり軸受）２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのような、狭いクリアランスにより機能している部分では、スラリーがクリアランスに入り込み、クリアランスを形成する回転体と固定体の壁面の摩耗を促進し、ポンプ寿命に大きく影響するおそれがある。

また、ポンプはポンプ機場の水が溜まっていない時には停止されており、停止時にはケーシング内の水中軸受部分は潤滑水がないドライな環境になる。しかし、ひとたび大雨や長雨又は予期せぬ集中豪雨などで支流の河川や下水道があふれポンプ機場に流れこんだ時には、水を汲み出すためにポンプを速やかに始動する必要がある。そのため、さらにポンプ始動に先立ち水中軸受を潤滑させておかなくてはならない。

従って、スラリーがケーシング内の水中軸受２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ部分に入らないようにしつつ、ポンプ始動に先立ち水中軸受を潤滑するために、従来から、図６のように立軸ポンプの回転軸２と水中軸受２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを囲む保護管２３を設け、保護管２３と回転軸２との間の空間に清浄な潤滑水を流水することが知られている。流水の仕方
は、図６のように、据付床等に置かれた清浄水の水槽１０２から清浄な潤滑水を保護管２３と回転軸２との間の流路に流水し、吐出しボウル５部分まで流下した潤滑水を連通管２４によってケーシング外部へ取出し、潤滑水回収配管２５によって再び水槽１０２に回収・循環するものがある。

このようにすることで、ポンプの運転中に潤滑水の状況を見て、潤滑水の循環が確実にされているか、水中軸受の潤滑状況が確認でき、また、水槽１０２の水面の状態から、清浄水を適切に供給することができる。

なお、他には、吐出しボウル５部分のケーシング内部に潤滑水回収配管を設けて、水槽１０２を介さずに直接上部の保護管と軸との間の流路に回収・循環しているものや、単に保護管と軸との間の流路で吐出しボウルまで通水し、吐出しボウルからポンプの汚水に漏水させるもの、或いは、保護管と軸との間の空間にただ清浄な潤滑水を封入しているものがある。しかしながら、これらは運転後に潤滑水の状況を見て軸受の潤滑状況が確認できないことや、清浄水が不足した場合には運転できないなどの課題がある（特許文献１乃至３参照）。

実開昭６０−１７８３９７号公報 実開平０４−８７９７号公報 特開平０６−６６２８６号公報

ところで、吐出しボウルの横からケーシング外部に潤滑水を取出し、潤滑水を回収・循環する方式でも、次のような問題があった。第一は吐出しボウルの製造上の問題である。図７Ａは、立軸斜流ポンプのケーシングを透視してみた羽根車と案内羽根の状態図であり、図７Ｂは、軸側から下方をみた案内羽根の平面図である。吐出しボウルは、吐出しボウル５の案内羽根（ガイドベーン）２０が、整流のため、図７Ｂに示すように周方向に弧を描いており、また、図７Ａに示すように軸方向に螺旋した３次元的な曲面をもつ。

吐出しボウル５は、鉄系金属の鋳込みで製造されている。すなわち吐出しボウルの製造は、その砂型に連通管２４の鋼管をあらかじめ設置し、溶けた鉄系金属の湯を注入し造る。従って、連通管を吐出しボウルの中心部からケーシング外部に通ずるように案内羽根２０に沿って配管するには、連通管を直接鋳込む必要がある。

吐出しボウル５の形状は、３次元的に湾曲した複数の翼と内室などによって構成されており、その形状が複雑であるため砂型を製作するのに多大な手間がかかる。その上、吐出しボウル５の一部に連通管２４を設置するとなると生産上工数がかさむ上、鋼管を翼に埋め込むので案内羽根形状に制約がかかる。

次に、案内羽根２０の整流性能や摩耗による影響の問題である。スラリーを含んだ汚水等は、連通管２４が内蔵された案内羽根の外表部を流れて整流されるが、連通管２４の肉厚を保てばその部分が膨らむので、流れが連通管２４を内蔵していない膨らみのない他の案内羽根の流れとは異なってしまい、回転軸２を中心とした対称性がなくなっている。従って、偏流の生じるおそれがあり、ポンプの挙動に影響を与え得る。

また、案内羽根２０は、整流作用を行うため、スラリーによる摩耗が進行しやすいので、埋設された連通管２４が摩耗し穴が開くおそれがあった。なお、吐出しボウル５の中心
部からケーシング外部に通ずる連通管２４を、案内羽根に沿わないで、直接配管にする場合にしても、流れに影響を与え偏流のおそれがあることや、スラリーによる配管の摩耗のおそれは同じようにあった。

最後に、設置可能性の問題である。吐出しボウル５が吊り下げ管６Ａ，６Ｂなどの他のケーシングより径が大きい立軸ポンプ１では、潤滑水回収配管２５は吐出しボウル５の外周よりも外側から上方に延びるので、ポンプ機場に立軸ポンプ１を設置する際に、開口穴１０１に潤滑水回収配管２５が干渉するおそれがある。したがって、開口穴１０１の開口面積に制限のある機場の場合には、ポンプの設置が困難になる場合もある。

すなわち、図６に示すように、開口穴１０１の穴径が吐出しボウル５の径と近い場合には、潤滑水回収配管２５が据付床１００や中間床１０３に干渉してしまう。開口穴１０１及び中間床１０３の開口穴１０１の穴径を図示した破線まで広げることも考えられるが、ポンプ機場に設置されている据付床１００及び中間床１０３の開口穴１０１の穴径は、ポンプ機場の建設時に決まっており、穴径を簡単に広くすることは難しい。そこで、穴径が最小限の大きさでも、立軸ポンプの外部に張り出した潤滑水回収配管２５が据付床１００や中間床１０３に接触せず、現場での設置に支障をきたさないようにする必要がある。

以上の状況に鑑み、本願発明の課題とするところは、配管の引き回しによる吐出しボウルの構造及び製造上の制約、吐出しボウルの案内羽根による整流性能の影響、案内羽根の摩耗のおそれ、を低減し、さらに据付床等の穴径が最小限でも設置できる、水中軸受構造及び立軸ポンプを提供することである。

本願発明の水中軸受構造の一形態は、上記課題に鑑みなされたもので、立軸ポンプの羽根車が取り付けられる回転軸を軸支する水中軸受構造であって、前記回転軸を支える複数の水中軸受と、前記複数の水中軸受を内包して固定する第１の保護管と、前記第１の保護管の周囲に隙間を介して設けられるとともに前記第１の保護管と連通する第２の保護管と、前記第１の保護管と前記立軸ポンプの外部とを連通する、潤滑液の供給又は回収用の第１の連通管と、前記第２の保護管と前記立軸ポンプの外部とを連通する、潤滑液の回収又は供給用の第２の連通管と、を備え、前記第２の連通管は、前記羽根車を内包する吐出しボウルの上端部よりも高い位置で前記立軸ポンプの外部と連通する、ことを特徴とする。

また、水中軸受構造の一形態において、前記第１の保護管及び前記第２の保護管は、前記吐出しボウルの内部から前記吐出しボウルの上端部より高い位置へ延び、前記第１の連通管は、前記複数の水中軸受のうち最上部の水中軸受より高い位置から前記立軸ポンプの外部へ延び、前記第２の連通管は、前記吐出しボウルの上端部より高い位置から前記立軸ポンプの外部へ延びる、構成でもよい。

また、水中軸受構造の一形態において、前記第１の連通管は、前記立軸ポンプのケーシングの内部における前記最上部の水中軸受より高い位置から前記ケーシングの外部へ延び、前記第２の連通管は、前記ケーシングの内部における前記吐出しボウルの上端部より高い位置から前記ケーシングの外部へ延びる、構成でもよい。

また、水中軸受構造の一形態において、前記第１の保護管は、前記吐出しボウルの内部から前記立軸ポンプのケーシングの外部まで延び、前記第１の連通管は、前記第１の保護管の前記ケーシングの外部に延びた部分に接続され、前記第２の連通管は、前記ケーシングの内部における前記吐出しボウルの上端部より高い位置から前記ケーシングの外部へ延びる、構成でもよい。

また、水中軸受構造の一形態において、前記第２の保護管は、前記吐出しボウルの内部から、前記立軸ポンプを据え付ける据付床より低く前記吐出しボウルより高い位置にある中間床より高い位置へ延び、前記第２の連通管は、前記立軸ポンプのケーシングの内部における前記中間床より高い位置から前記ケーシングの外部へ延びる、構成でもよい。
ことを特徴とする水中軸受構造。

また、水中軸受構造の一形態において、前記第１の連通管又は前記第２の連通管は、前記水中軸受を支える水中軸受支えに沿って設置されてもよい。

また、水中軸受構造の一形態において、前記第１の保護管と前記第２の保護管は、前記吐出しボウルの内部から前記立軸ポンプのケーシングの外部まで延び、前記第１の連通管は、前記第１の保護管の前記ケーシングの外部に延びた部分に接続され、前記第２の連通管は、前記第２の保護管の前記ケーシングの外部に延びた部分に接続されてもよい。

また、水中軸受構造の一形態において、前記第１の保護管と前記第２の保護管は、前記回転軸の軸心を中心として同心状に配置されてもよい。

また、本願発明の立軸ポンプの一形態は、鉛直方向に延びる回転軸と、前記回転軸に取り付けられた羽根車と、前記羽根車から上方に吐出される水流を整流する案内羽根と、前記案内羽根を内包する吐出しボウルを一部に含むケーシングと、上記のいずれかの水中軸受構造と、を備えることを特徴とする。

かかる本願発明の一形態によれば、配管の引き回しによる吐出しボウルの構造及び製造上の制約、吐出しボウルの案内羽根による整流性能の影響、案内羽根の摩耗のおそれ、を低減し、さらに据付床等の穴径が最小限でも設置できる、水中軸受構造及び立軸ポンプを提供することができる。

図１は、第１実施形態の水中軸受構造、及び、立軸ポンプを示す図である。 図２は、第２実施形態の水中軸受構造、及び、立軸ポンプを示す図である。 図３は、第３実施形態の水中軸受構造、及び、立軸ポンプを示す図である。 図４は、図３のＸ−Ｘ‘の断面から上方を見た図である。 図５は、第４実施形態の水中軸受構造、及び、立軸ポンプを示す図である。 図６は、潤滑水回収管が取り付けられている従来技術の立軸ポンプの全体構成を示す図である。 図７Ａは、立軸斜流ポンプのケーシングを透視してみた羽根車と案内羽根の状態図であり、図７Ｂは、軸側から下方をみた案内羽根の平面図である。

まず、本実施形態の水中軸受構造、及び、立軸ポンプの概要を説明する。

本実施形態は、軸と軸を支える全ての水中軸受を内包して、軸受を固定する第１の保護管（内側保護管）を備える。また、本実施形態は、軸と内側保護管の間の空間を潤滑水の往き流路（もしくは戻り流路）とするとともに、内側保護管の外周にさらに保護管を設けてそれを外側保護管とし、内側保護管と外側保護管の間の空間を潤滑水戻り流路（もしくは往き流路）として２重保護管構造とし、２重保護管構造は、吐出しボウル内部から吐出しボウル上端部よりも上方にまで延びる。言い換えれば、外側保護管は、吐出しボウル上端部よりも上方に延び、外側保護管の上端部から潤滑水の回収または供給を行う配管がケーシング外部に延び、内側保護管は、最上部の水中軸受より上方から潤滑水の供給または
回収を行う配管がケーシング外部に延びていることを特徴とする立軸ポンプである。

これにより、吐出しボウル内部に、連通管と潤滑水回収配管を設ける必要がなくなったので、吐出しボウルの構造や製造上の制約がなくなり、吐出しボウルの案内羽根の整流性能への影響や摩耗の虞が低減できる。また、吐出しボウルの部分が他のケーシング部分より径が大きい立軸ポンプでは、吐出しボウルの部分より高い位置から潤滑水の回収または供給を行う配管がケーシング外部に延びるので、設置時の据付床等の穴径が小さい状態で設置できる。

より好ましくは、吐出しボウル内部から中間床の高さレベルまでを２重保護管構造とし、潤滑水の回収または供給を行う配管がケーシング外部に延びる位置を中間床よりも上に設けることで、中間床と潤滑水の回収または供給を行う配管の接触を避け、設置時の据付床等の穴径が更に小さい状態で設置できる。

さらにより好ましくは、水中軸受のある位置で、ケーシングに固定された水中軸受支えが延びて、内側保護管又は外側保護管を支えているので、水中軸受支えに沿って潤滑水の回収または供給を行う配管を設置することにより、潤滑水の回収または供給を行う配管による流れへの影響や、スラリーによる摩耗の影響をより低減することができる。

更により好ましくは、軸の軸心を中心として同心状に内側保護管と外側保護管を設けることにより、中心軸からの対称性が確保され、ポンプの流れに関する偏流の発生を低減できる。

更により好ましくは、吐出しボウル内部から据付床の高さレベルまでを２重保護管構造とし、潤滑水の回収または供給を行う配管がケーシング外部に延びる位置を据付床よりも上に設けることで、据付床および中間床と潤滑水の回収または供給を行う配管の接触を避け、設置時の据付床等の穴径を更に小さい状態で設置できる。

更により好ましくは、吐出しボウル内部から吐出しエルボより外部の高さレベルまでを２重保護管構造とし、２重保護管の上端部分から潤滑水の回収または供給を行う配管を設けることで、据付床と潤滑水の回収または供給を行う配管の接触を避け、安全に設置することができる。

本実施形態の水中軸受構造、及び、立軸ポンプによれば、水中軸受の潤滑水を循環させるのに、２重構造の保護管を用いる事により、従来のように潤滑水回収配管を吐出しボウルから引き出すことなく、開口穴径の小さな中間床よりも上の位置から潤滑水回収配管を引き出すことができる。その結果、従来の装置と比較し、ポンプ据付が容易になり、生産効率を上げることができる。

しかも、保護管は内部を流れる潤滑水から取扱い液を完全に保護し、取扱い液が潤滑液に混入する事無く、取扱い液の不純物による水中軸受の部材への摩耗損傷等を発生しないようにする、従来の技術の長所も充分に生かされている。

同時に、連通管の位置を３次元の翼を含む複雑な形状の吐出しボウルから形状がより単純な水中軸受支えに移動することによって、吐出しボウルの製造の鋳込みが簡単になり生産効率をあげることができる。

以下、具体的に、図１から図５を参照して水中軸受構造、及び、立軸ポンプの実施形態を説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の水中軸受構造、及び、立軸ポンプを示す図である。立軸ポンプ１０００は、鉛直方向に延びる回転軸１００２と、回転軸１００２の下端部に取り付けられた羽根車１００３と、回転軸１００２の上端に設けられ回転軸１００２を回転駆動する図示していない駆動機と、羽根車１００３の上部に設けられ羽根車１００３から上方に吐出される水流を整流する案内羽根１０２０と、回転軸１００２、羽根車１００３、及び案内羽根１０２０を囲む円筒状のケーシング１００８と、を備える。

また、立軸ポンプ１０００は、回転軸１００２を軸支する水中軸受構造１２００を備える。水中軸受構造１２００は、回転軸１００２を支える複数の水中軸受１０２１Ａ，１０２１Ｂ，１０２１Ｃを備える。また、水中軸受構造１２００は、複数の水中軸受１０２１Ａ，１０２１Ｂ，１０２１Ｃにケーシング１００８の外部から潤滑液を循環供給するための保護管１０２７を備える。立軸ポンプ１０００は、羽根車１００３を回転させることによってケーシング１００８を通じて下方から上方に揚水するポンプである。案内羽根１０２０は、羽根車１００３により揚水された水流の旋回成分を鉛直上方成分に変換する。

ケーシング１００８は４つの部分を含む。即ち、ケーシング１００８は、ポンプ吸込口である吸込ベル１００４、案内羽根１０２０と水中軸受１０２１Ａを内包する吐出しボウル１００５、吐出しボウル１００５の上方に接続され所望の高さまで延びて水を揚水する吊り下げ管１００６（吊り下げ管１００６Ａ，１００６Ｂ）、及び、吊り下げ管１００６に接続し揚水した水を所望の方向に流れの向きを変える吐出しエルボ１００７を含む。吸込ベル１００４、吐出しボウル１００５、吊り下げ管１００６、及び、吐出しエルボ１００７は、各々フランジで接続されて立軸ポンプ１０００のケーシング１００８を構成している。吸込ベル１００４は、ベルマウス形状に形成される。吐出しボウル１００５は、案内羽根１０２０を取り囲む円筒状に形成され、筒径が回転軸１００２の延伸方向に沿って拡径した後縮径するように形成されている。吊り下げ管１００６Ａ，１００６Ｂは、回転軸１００２を囲む円筒状に形成される。吐出しエルボ１００７は、回転軸１００２に沿って鉛直方向に延伸した後水平方向へと向きを変えるように形成される。

水中軸受１０２１Ａ，１０２１Ｂ，１０２１Ｃは、回転軸１００２に沿って互いに離間して設けられたすべり軸受である。水中軸受１０２１Ａは、吐出しボウル１００５の高さに配置される。水中軸受１０２１Ｂは、吊り下げ管１００６Ａの高さに配置され、水中軸受支え１０２２Ａによって吊り下げ管１００６Ａに支えられる。水中軸受１０２１Ｃは、吊り下げ管１００６Ｂの高さに配置され、水中軸受支え１０２２Ｂによって吊り下げ管１００６Ｂに支えられる。立軸ポンプ１０００自体は、据付床１１００の開口穴１１０１に吊り下げ管１００６が挿入され、吐出しエルボ１００７の下部で据付床１１００に固定され設置されている。

回転軸１００２は、水中軸受（すべり軸受）１０２１Ａ，１０２１Ｂ，１０２１Ｃにより支えられている。水中軸受１０２１Ａ，１０２１Ｂ，１０２１Ｃにスラリーの流入を妨げ、立軸ポンプ１０００の停止時でも潤滑水を送水するため、本実施形態の水中軸受構造１２００では、保護管１０２７は、第１の保護管（内側保護管）１０２３と、第２の保護管（外側保護管）１０２６と、を備える。

第１の保護管１０２３は、水中軸受１０２１Ａ，１０２１Ｂ，１０２１Ｃを内包して、水中軸受１０２１Ａ，１０２１Ｂ，１０２１Ｃを固定する円筒形状の部材である。第１の保護管１０２３は、吐出しボウル１００５の内部から吐出しボウル１００５の上端部（外郭）より高い位置へ延びている。具体的には、第１の保護管１０２３は、最上部の水中軸受１０２１Ｃより高い位置から、吐出しボウル１００５内の水中軸受１０２１Ａの下方まで延びている。

また、水中軸受構造１２００は、第１の保護管１０２３と立軸ポンプ１０００の外部とを連通する、潤滑液の供給又は回収用の第１の連通管１０２４Ａを備える。第１の連通管１０２４Ａは、第１の端部が潤滑水を供給又は回収するためにケーシング１００８の外部に連通し、第２の端部が第１の保護管１０２３の最上部の水中軸受１０２１Ｃより高い位置に接続されている。具体的には、第１の連通管１０２４Ａは、ケーシング１００８の内部における第１の保護管１０２３の最上部の水中軸受１０２１Ｃより高い位置からケーシング１００８の外部へ延びている。言い換えると、第１の保護管１０２３は、最上部の水中軸受１０２１Ｃより上方の、ある部分で、ケーシング１００８の一部である吐出しエルボ１００７の壁面を通して外部に通ずる第１の連通管１０２４Ａとつながっている。本実施形態において、潤滑水は、立軸ポンプ１０００の外部の据付床１１００に備えた水槽１１０２に蓄えられ、水中ポンプなどで第１の連通管１０２４Ａに送水されている。

第１の連通管１０２４Ａから第１の保護管１０２３の上方に供給された潤滑水は、水中軸受１０２１Ｃから水中軸受１０２１Ｂ、水中軸受１０２１Ａと順次経由して送水され、吐出しボウル１００５内の第１の保護管１０２３の最下部の開口から第１の保護管１０２３の外部に出る。吐出しボウル５の内部には、第１の保護管１０２３の最下部の開口に連通し、かつ、第１の保護管１０２３から流下した潤滑水を受け止める空間１０２８が形成されたボウル部材１０２９が設けられている。第１の保護管１０２３から流下した潤滑水は、ボウル部材１０２９によって流れの方向を上方に変える。

一方、第２の保護管１０２６は、第１の保護管１０２３の周囲に隙間を介して設けられるとともに空間１０２８を介して第１の保護管１０２３と連通する。第２の保護管１０２６は、吐出しボウル１００５の内部から吐出しボウル１００５の上端部（外郭）より高い位置へ延びている。また、第２の保護管１０２６は、ボウル部材１０２９の上部から上方へ延びており、空間１０２８に連通する。

水中軸受構造１２００は、第２の保護管１０２６と立軸ポンプ１０００の外部とを連通する、潤滑液の回収又は供給用の第２の連通管１０２４Ｂを備える。第２の連通管１０２４Ｂは、羽根車１００３を内包する吐出しボウル１００５の上端部よりも高い位置で立軸ポンプ１０００の外部と連通する。第２の連通管１０２４Ｂは、第１の端部が潤滑水を回収又は供給するためにケーシング１００８の外部に連通し、第２の端部が第２の保護管１０２６の吐出しボウル１００５の上端部より高い位置に接続されている。言い換えると、第２の保護管１０２６は、吐出しボウル１００５より上方の、ある部分で、ケーシング１００８の一部である吊り下げ管１００６Ａの外部に通ずる第２の連通管１０２４Ｂとつながっている。

第１の保護管１０２３の最下部の開口から空間１０２８へ流れ、空間１０２８で上方に向けて流れを変えた潤滑水は、第２の保護管１０２６及び第２の連通管１０２４Ｂを経由してケーシング１００８の外部へ送水される。第２の連通管１０２４Ｂの第１の端部には、潤滑水回収配管１０２５が接続される。ケーシング１００８の外部へ送水された潤滑水は、潤滑水回収配管１０２５により上方に送水され、据付床１１００に備えた水槽１１０２に戻される。

なお、回転軸１００２の軸心を中心として同心状に第１の保護管１０２３と第２の保護管１０２６を設け、２重管構造にすることが好ましい。これにより、中心軸からの対称性が確保され、立軸ポンプ１０００の流れに関する偏流の発生を低減することができる。また、本実施形態では、第１の連通管１０２４Ａから潤滑水を供給し、第２の連通管１０２４Ｂから潤滑水を回収する例を示したが、これに限らず、第２の連通管１０２４Ｂから潤滑水を供給し、第１の連通管１０２４Ａから潤滑水を回収することもできる。

本実施形態により、吐出しボウル１００５の内部に第２の連通管１０２４Ｂを設ける必要がなくなったので、吐出しボウル１００５の構造や製造上の制約がなくなり、吐出しボウル１００５の案内羽根１０２０の整流性能への影響や摩耗のおそれを低減できる。また、吐出しボウル１００５が他のケーシング部分（吊り下げ管１００６Ａ，１００６Ｂなど）より径が大きい立軸ポンプ１０００では、吐出しボウル１００５より高い位置から潤滑水の回収又は供給を行う第２の連通管１０２４Ｂがケーシング外部に延びるので、設置時の据付床１１００等の開口穴１１０１の径が小さい状態でも設置できる。

＜第２実施形態＞
図２は、第２実施形態の水中軸受構造、及び、立軸ポンプを示す図である。第２実施形態の立軸ポンプ２０００は第１実施形態の立軸ポンプ１０００の変形例である。そこで、第１実施形態の立軸ポンプ１０００と異なる箇所を中心に説明し、第１実施形態の立軸ポンプ１０００と同様の箇所については説明を省略する。

第１実施形態では、第１の連通管１０２４Ａ及び第２の連通管１０２４Ｂの２本が回転軸１００２側からケーシング１００８側に通じているが、ケーシング１００８に連通管のための加工を行うことは、そのことによる生産性の低下が懸念される。また、ケーシング１００８の振動に対して、ケーシング１００８の連通管接合部分に適切な強度を要するという懸念がある。第２実施形態は、このような懸念に対応するものである。

図２において、第１の保護管１０２３は、水中軸受１０２１Ａ，１０２１Ｂ，１０２１Ｃにスラリーの流入を妨げ、立軸ポンプ２０００の停止時でも潤滑水を送水するため、水中軸受１０２１Ａ，１０２１Ｂ，１０２１Ｃを内包し、水中軸受１０２１Ａ，１０２１Ｂ，１０２１Ｃを固定している。さらに本実施形態においては、第１の保護管１０２３は、吐出しボウル１００５の内部の水中軸受１０２１Ａの下方から、最上部の水中軸受１０２１Ｃより上方まで延び、さらに、回転軸１００２に沿って延びて吐出しエルボ１００７を貫通する。

第１の保護管１０２３には、吐出しエルボ１００７の貫通後の位置（ケーシング１００８の外部に延びた部分）に第１の連通管１０２４Ａが接続される。立軸ポンプ２０００の外部の据付床１１００に備えた水槽１１０２から潤滑水が、第１の連通管１０２４Ａに送水される。

本実施形態によれば、第１実施形態における作用効果に加えて、ケーシング１００８を貫通する連通管が第２の連通管１０２４Ｂの１個でよいので、ケーシング１００８の製造がより単純になる。また、ケーシング１００８の振動に対して、ケーシング１００８の連通管接合部分に適切な強度を要するという懸念が少なくなる。

なお、より好ましくは、２重保護管構造は、吐出しボウル１００５の内部から上方に中間床１１０３より高いレベルまでとし、第２の保護管１０２６からケーシング１００８の外部に延びる第２の連通管１０２４Ｂの位置を中間床１１０３よりも上に設けることができる。これによれば、中間床と潤滑水回収配管１０２５の接触が避けられ、設置時の中間床１１０３及び据付床１１００等の開口穴１１０１の穴径が更に小さい状態で設置できる。

更により好ましくは、２重保護管構造は、吐出しボウル１００５の内部から据付床１１００の高さレベルまでとし、第１の保護管１０２３と第２の保護管１０２６からケーシング１００８の外部に延びる第１の連通管１０２４Ａ，第２の連通管１０２４Ｂの位置を据付床よりも上に設けることで、据付床および中間床と第１の連通管１０２４Ａ，第２の連
通管１０２４Ｂの接触が避けられ、設置時の中間床１１０３及び据付床１１００等の開口穴１１０１の穴径が更に小さい状態で設置できる。

＜第３実施形態＞
図３は、第３実施形態の水中軸受構造、及び、立軸ポンプを示す図である。図４は、図３のＸ−Ｘ‘の断面から上方を見た図である。第３実施形態の立軸ポンプ３０００は第２実施形態の立軸ポンプ２０００の変形例である。そこで、第２実施形態の立軸ポンプ２０００と異なる箇所を中心に説明し、第２実施形態の立軸ポンプ２０００と同様の箇所については説明を省略する。

第２実施形態では、第２の連通管１０２４Ｂが回転軸１００２側からケーシング１００８側に通じているので、ケーシング１００８の振動に対する、ケーシング１００８の連通管接合部分の適切な強度の確保についての懸念が残る。また、第２の連通管１０２４Ｂが、立軸ポンプ２０００の流体抵抗となって、性能低下を引起す懸念がある。第３実施形態は、このような懸念にさらに対応するものである。

図３及び図４において、第２の保護管１０２６は、吐出しボウル１００５の上方の水中軸受支え１０２２Ａまで延びている。水中軸受支え１０２２Ａは、ケーシング１００８から回転軸１００２の方向に延びた４つの支柱１０３０Ａ〜１０３０Ｄを有する。第２の連通管１０２４Ｂは、４つの支柱１０３０Ａ〜１０３０Ｄのうちの１つの支柱１０３０Ｄの下部、すなわち上流側に、水中軸受支え１０２２Ａの延びる向きに沿って配置される。第２の連通管１０２４Ｂは、一端が第２の保護管１０２６に接続され、他端がケーシング１００８の外部に連通している。

第３実施形態によれば、第２実施形態における作用効果に加えて、ケーシング１００８に接続する第２の連通管１０２４Ｂは、構造強度が高くなっている水中軸受支え１０２２Ａの部分で、水中軸受支え１０２２Ａの支柱の延びる方向に沿って配置されるので、ケーシング１００８の振動に対して、ケーシング１００８の連通管接合部分に適切な強度を要するという懸念が少なくなる。また、もともと配置されている水中軸受支えによる流体抵抗だけにすることができるので、第２の連通管１０２４Ｂの流体抵抗による性能低下の懸念が少なくなる。

なお、第３実施形態においては、第２の連通管１０２４Ｂは、水中軸受支え１０２２Ａの支柱の上流側に配置されたが、支柱の下流側でも、支柱の側面沿わせても、水中軸受支え１０２２Ａの支柱内に鋳込んでも良い。また、水中軸受支え１０２２Ａの支柱の数は４本に限定されない。また、図３において、水中軸受支え１０２２Ａに沿う連通管は、第２の連通管１０２４Ｂであったが、水中軸受支え１０２２Ｂを利用して、第１の連通管１０２４Ａを同じように沿わせることも可能である。

＜第４実施形態＞
図５は、第４実施形態の水中軸受構造、及び、立軸ポンプを示す図である。第４実施形態の立軸ポンプ４０００は第３実施形態の立軸ポンプ３０００の変形例である。そこで、第３実施形態の立軸ポンプ３０００と異なる箇所を中心に説明し、第３実施形態の立軸ポンプ３０００と同様の箇所については説明を省略する。

第３実施形態において、第２の連通管１０２４Ｂが回転軸１００２側からケーシング１００８側に通じているので、ケーシング１００８に連通管のための加工を行うことは、そのことによる生産性の低下が懸念される。さらに、第１の連通管１０２４Ａと第２の連通管１０２４Ｂの位置関係は、フロアーが離れており、配管はレイアウト上纏まっていないので、標準化しにくい。また、ポンプ機場への立軸ポンプの設置、取り外しの作業時に、
潤滑水系統の取り着け、取り外しが同じフロアーで作業する方が作業はしやすい。第４実施形態は、このような懸念にさらに対応するものである。

図５において、第２の保護管１０２６は、吐出しボウル１００５の上方に回転軸１００２に沿って延び、更に吐出しエルボ１００７を貫通している。第２の保護管１０２６には、吐出しエルボ７の貫通後の位置（ケーシング１００８の外部に延びた部分）には、第２の連通管１０２４Ｂが接続される。第２の連通管１０２４Ｂからは、立軸ポンプ４０００の外部の据付床１１００に備えた水槽１１０２に向けて潤滑水が送水される。

第４実施形態によれば、第３実施形態における作用効果に加えて、ケーシング１００８に接続する連通管はなくなり、ケーシング１００８の製造に係る懸念がなくなる。さらに、第１の連通管１０２４Ａと第２の連通管１０２４Ｂの位置関係が同じフロアーであるので近く、配管はレイアウト上纏まっているので、標準化しやすい。また、ポンプ機場への立軸ポンプ４０００の設置、取り外しの作業時に、潤滑水系統の取り着け、取り外し作業がしやすくなる。

なお、第１実施形態〜第４実施形態における潤滑水は、水道水、工業用水、ポンプ機場備え付けの洗浄用取扱い液など各種の液体を用いることができる。

また、水槽１１０２により潤滑水を貯めて水中ポンプでくみ上げ循環する方法を述べたが、ポンプは水中ポンプとは限らず、この潤滑流路のシステムを満足するポンプであれば、如何なるポンプでもかまわない。

また、第１実施形態〜第４実施形態では、潤滑水を浄化するフィルタのない場合を説明が、場合によってはフィルタを潤滑水循環経路に入れ、潤滑水を浄化することをしても良い。

また、第１の保護管１０２３及び第２の保護管１０２６の材質は、金属材料を用いる場合にはＳＵＳなどの耐食性のある金属を用いることができるが、ＳＵＳにとらわれることなく、金属、樹脂材、複合材料などを用いてもよい。

また、第１実施形態〜第４実施形態では、潤滑水の往き流路を２重管の内側、戻り流路を２重管の外側として、潤滑水回収配管１０２５を戻り管として説明をおこなってきた。しかしながら、これに限らず、循環流路を反対方向とする、すなわち、潤滑水の往き流路を２重管の外側、戻り流路を２重管の内側として、潤滑水回収配管１０２５を潤滑水送水管とする、こともできる。

また、第１実施形態〜第４実施形態では、潤滑水を一旦貯めておく水槽１１０２を据付床１１００に置いた図を用いて説明をしたが、水槽１１０２を、例えば中間床１１０３など、ユーザの要望に応じた適宜の場所へ設置することもできる。

以上、第１実施形態〜第４実施形態に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、第１実施形態〜第４実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の組み合わせ、または、省略が可能である。

１０００，２０００，３０００，４０００ 立軸ポンプ
１００２ 回転軸
１００３ 羽根車
１００４ 吸込ベル
１００５ 吐出しボウル
１００６，１００６Ａ，１００６Ｂ 吊り下げ管
１００７ 吐出しエルボ
１００８ ケーシング
１０２０ 案内羽根
１０２１Ａ，１０２１Ｂ，１０２１Ｃ 水中軸受
１０２３ 第１の保護管
１０２４Ａ 第１の連通管
１０２４Ｂ 第２の連通管
１０２５ 潤滑水回収配管
１０２６ 第２の保護管
１０２７ 保護管
１０２８ 空間
１０２９ ボウル部材
１１００ 据付床
１１０１ 開口穴
１１０２ 水槽
１１０３ 中間床
１２００ 水中軸受構造

Claims (9)

1. 立軸ポンプの羽根車が取り付けられる回転軸を軸支する水中軸受構造であって、
   前記回転軸を支える複数の水中軸受と、
   前記複数の水中軸受を内包して固定する第１の保護管と、
   前記第１の保護管の周囲に隙間を介して設けられるとともに前記第１の保護管と連通する第２の保護管と、
   前記第１の保護管と前記立軸ポンプの外部とを連通する、潤滑液の供給又は回収用の第１の連通管と、
   前記第２の保護管と前記立軸ポンプの外部とを連通する、潤滑液の回収又は供給用の第２の連通管と、を備え、
   前記第２の連通管は、前記羽根車を内包する吐出しボウルの上端部よりも高い位置で前記立軸ポンプの外部と連通する、
   ことを特徴とする水中軸受構造。
2. 請求項１の水中軸受構造において、
   前記第１の保護管及び前記第２の保護管は、前記吐出しボウルの内部から前記吐出しボウルの上端部より高い位置へ延び、
   前記第１の連通管は、前記複数の水中軸受のうち最上部の水中軸受より高い位置から前記立軸ポンプの外部へ延び、
   前記第２の連通管は、前記吐出しボウルの上端部より高い位置から前記立軸ポンプの外部へ延びる、
   ことを特徴とする水中軸受構造。
3. 請求項２の水中軸受構造において、
   前記第１の連通管は、前記立軸ポンプのケーシングの内部における前記最上部の水中軸受より高い位置から前記ケーシングの外部へ延び、
   前記第２の連通管は、前記ケーシングの内部における前記吐出しボウルの上端部より高い位置から前記ケーシングの外部へ延びる、
   ことを特徴とする水中軸受構造。
4. 請求項１の水中軸受構造において、
   前記第１の保護管は、前記吐出しボウルの内部から前記立軸ポンプのケーシングの外部まで延び、
   前記第１の連通管は、前記第１の保護管の前記ケーシングの外部に延びた部分に接続され、
   前記第２の連通管は、前記ケーシングの内部における前記吐出しボウルの上端部より高い位置から前記ケーシングの外部へ延びる、
   ことを特徴とする水中軸受構造。
5. 請求項１の水中軸受構造において、
   前記第２の保護管は、前記吐出しボウルの内部から、前記立軸ポンプを据え付ける据付床より低く前記吐出しボウルより高い位置にある中間床より高い位置へ延び、
   前記第２の連通管は、前記立軸ポンプのケーシングの内部における前記中間床より高い位置から前記ケーシングの外部へ延びる、
   ことを特徴とする水中軸受構造。
6. 請求項１〜５のいずれか１項の水中軸受構造において、
   前記第１の連通管又は前記第２の連通管は、前記水中軸受を支える水中軸受支えに沿って設置される、
   ことを特徴とする水中軸受構造。
7. 請求項１の水中軸受構造において、
   前記第１の保護管と前記第２の保護管は、前記吐出しボウルの内部から前記立軸ポンプのケーシングの外部まで延び、
   前記第１の連通管は、前記第１の保護管の前記ケーシングの外部に延びた部分に接続され、
   前記第２の連通管は、前記第２の保護管の前記ケーシングの外部に延びた部分に接続される、
   ことを特徴とする水中軸受構造。
8. 請求項１〜７のいずれか１項の水中軸受構造において、
   前記第１の保護管と前記第２の保護管は、前記回転軸の軸心を中心として同心状に配置される、
   ことを特徴とする水中軸受構造。
9. 鉛直方向に延びる回転軸と、
   前記回転軸に取り付けられた羽根車と、
   前記羽根車から上方に吐出される水流を整流する案内羽根と、
   前記案内羽根を内包する吐出しボウルを一部に含むケーシングと、
   請求項１〜８のいずれか１項の水中軸受構造と、
   を備えることを特徴とする立軸ポンプ。