立軸泵的製作方法

2023-06-05 19:52:16 1

本發明涉及汲取河水和排水等液體的立軸泵，尤其涉及能夠使支承旋轉軸的軸承的耐久性、維護管理性提高，並且容易更換軸承的立軸泵。

背景技術：

圖1是表示以往的立軸泵的示意圖。如圖1所示，通常，立軸泵具有泵基座514，泵基座514設置在水槽上部的泵安裝臺面500上。收容葉輪504的引導殼體506經由懸吊管502從泵安裝臺面500懸掛下來。葉輪504固定在旋轉軸509上，旋轉軸509通過外軸承510及水中軸承508旋轉自如地被支承。

這種立軸泵由於在葉輪504及水中軸承508被浸泡於水中的狀態下運轉，所以隨著使用時間的流逝會在這些部件上逐漸產生磨損或腐蝕。因此，需要定期進行立軸泵的檢查作業來確認軸承部(外軸承510及水中軸承508)及葉輪504的磨損狀況、以及引導殼體506的腐蝕狀況，並根據需要進行這些部件的維修或更換。在這些部件中，水中軸承508的損傷或磨損會造成泵異常振動，並最終導致泵故障(無法運轉)。因此，水中軸承508的檢查是重要的檢查項目之一。

作為立軸泵的檢查、保養方法，已知1)在將泵安置好的狀態下進行的方法、和2)將泵吊起後進行的方法。由於1)的檢查方法能夠在不吊起泵的情況下進行檢查，所以費用低，且檢查、保養所需的時間也能縮短。然而，例如當立軸泵的水中軸承508沒在水中時，使用上述1)的方法難以恰當地測定或檢測水中軸承508的磨損狀態，也無法更換水中軸承508。另外，即使在將水槽內的水排出並進行了乾燥的狀態下，由於水中軸承508位於葉輪504的上方(排出側)，所以仍然無法進行水中軸承508的檢查、保養及更換。即，即使將水槽內的水抽出而使軸承部露出在空氣中，由於軸承的設置位置的問題，也無法進行令人滿意的檢查保養。

於是，提出了一種方法，其測定能夠在地上部分測定的外軸承510和泵基座514等的振動，從而間接推測水中軸承508的狀態(參照專利文獻1、2)。然而，在該方法中，由於並不是在作為振動源的水中軸承508附近進行測定，所以因從振動源到測定點的各種阻尼效果，難以測量基於水中軸承的磨損等產生的異常振動，且無法恰當地判斷損傷或磨損狀況。

相對於此，根據上述2)的方法，能夠恰當地測定或檢測水中軸承508的磨損狀態，並且還能進行水中軸承508的更換。因此，以往為了確認立軸泵的水中軸承508的磨損而進行了上述2)的方法。

然而，上述2)的方法費用很高，檢查、保養所需的時間也會變得很長。例如，在使用橋式起重機吊起立軸泵的情況下，需要作為檢查人員的機械技術人員、作業人員、及起重機操作員等，並且為了吊起需要相當多的作業成本。另外，重物即泵的吊起、再組裝作業可以說是危險作業。

另外，吊起及檢查作業是在吊起後進行檢查保養，且之後必須經過再設置、找正、試運轉這些工序，需要相當多的天數。進一步地，根據泵站的不同，有些即使在檢查、保養時也需要設為能夠始終進行必要量的排水的狀態，而由於在檢查期間內無法運轉正在進行檢查的泵，所以需要設置臨時泵等來確保排水能力。

於是，如專利文獻3所示地提出了一種立軸泵，其具有通過配置在葉輪下方的水中軸承、和泵安裝臺面的上方的外軸承這兩個軸承來支承旋轉軸的結構。根據該結構，由於水中軸承位於葉輪的下方(吸入側)，所以能夠從吸入口通過目視來檢查水中軸承的磨損狀態，而且能夠很容易地更換水中軸承。

然而，在開始對泵要求大水量化且高揚程化(大容量化)的近幾年，與大容量化相對應地，施加於僅設在下部的水中軸承的負載(載荷)變大，軸承自身大型化且重量也變大。在該情況下，有從葉輪下方進行作業的作業性惡化的問題。另外，隨著泵的大容量化，還會產生由於旋轉軸的軸徑變粗，且軸承接觸面的圓周速度變快，所以會促進軸承磨損的課題。

另外，在專利文獻4中，作為針對上述課題的技術，通過在泵的外軸承與設於葉輪下方的水中軸承之間進一步設置水中軸承(中間軸承)，並將該中間軸承設為分割結構，能夠實現作業人員進入泵的內部來進行軸承的更換。然而，由於泵內部很狹窄，且變成了在高處的作業，所以會留下作業性、安全性的課題。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第3567140號公報

專利文獻2：日本特開2004-218578號公報

專利文獻3：日本專利第4456579號公報

專利文獻4：日本特開2012-137074號公報

技術實現要素：

本發明是鑑於這種以往技術的問題點而研發的，以提供一種立軸泵為目的，其即使對於大容量的泵也無需將吊起而能在將泵安置好的狀態下很容易地更換水中軸承，另外還使水中軸承的可靠性提高。

本發明的第1方式的立軸泵具備：葉輪；旋轉軸，其貫穿所述葉輪並延伸，且供所述葉輪固定；外軸承，其支承所述旋轉軸；和軸承單元，其設於所述葉輪的下方，且對貫穿所述葉輪的所述旋轉軸進行支承，所述旋轉軸不經由所述外軸承以外的軸承地從所述外軸承貫穿所述葉輪並延伸，所述軸承單元具有用軸承內周面支承所述旋轉軸的滑動部的第1軸承、和用軸承外周面支承所述旋轉軸的滑動部的第2軸承。

根據本發明的第2方式的立軸泵，在第1方式的立軸泵中，所述軸承單元以能夠拆裝的方式安裝在所述葉輪的下方。

根據本發明的第3方式的立軸泵，在第1方式或第2方式的立軸泵中，所述第1軸承及所述第2軸承以能夠拆裝的方式構成於所述葉輪的下方。

根據本發明的第4方式的立軸泵，在第1方式至第3方式任一項的立軸泵中，具有設於所述軸承單元的下方的保護罩，所述保護罩具有用於向所述軸承單元引導水流的朝向側方的小孔。

根據本發明的第5方式的立軸泵，在第1方式至第4方式任一項的立軸泵中，所述第1軸承和所述第2軸承由相同的材料構成，所述材料由樹脂或樹脂複合材料構成。

發明效果

根據本發明，立軸泵具備不經由外軸承以外的軸承地從外軸承貫穿葉輪並延伸、且供葉輪固定的旋轉軸；和在葉輪的下方支承旋轉軸的軸承單元，軸承單元具有用軸承內周面支承旋轉軸的滑動部的第1軸承、和用軸承外周面支承旋轉軸的滑動部的第2軸承，因此，即使在大型的泵中也能提高水中軸承的穩定性並實現泵的穩定運轉，另外還能實現水中軸承的小型化，而且，關於檢查作業和更換作業等維護，也無需將泵吊起而能夠在保持安置的狀態下很容易地進行作業性、可靠性高的作業。

附圖說明

圖1是表示以往的立軸泵的示意圖。

圖2是表示本發明的一個實施方式中的立軸泵的示意圖。

圖3是說明軸承單元的原理的縱截面示意圖。

圖4是圖3所示的XX』截面的剖視圖。

圖5是表示乾燥運轉時的軸承單元的動作的圖。

圖6是表示排水運轉時的軸承單元的動作的圖。

圖7是使具備軸承單元的立軸泵進行乾燥運轉時的振動速度與以往的軸承裝置的情況相比較的圖。

圖8是使具備軸承單元的立軸泵進行乾燥運轉時的軸承溫度與以往的軸承裝置的情況相比較的圖。

圖9是使具備軸承單元的立軸泵進行排水運轉時的振動速度與以往的軸承裝置的情況相比較的圖。

圖10是表示以往的軸承裝置的縱截面示意圖。

圖11是本發明的一個實施方式中的水中軸承單元的結構剖視圖。

圖12是其他實施方式中的水中軸承單元的結構剖視圖。

圖13是其他實施方式中的水中軸承單元的結構剖視圖。

圖14是中間軸承單元罩的剖視圖。

圖15是其他實施方式中的水中軸承單元的結構剖視圖。

圖16是其他實施方式中的水中軸承單元的結構剖視圖。

具體實施方式

以下，參照圖2～圖16對本發明的立軸泵的實施方式進行具體說明。此外，在圖2～圖16中，對相同或相當的結構要素標註相同的附圖標記，並省略重複的說明。此外，在以下的說明中，「上方」是指設置了立軸泵的狀態下的上方(排出側)，「下方」是指設置了立軸泵的狀態下的下方(吸入側)。

圖2是表示本發明的一個實施方式中的立軸泵的示意圖。如圖2所示，立軸泵具備：具有吸水鐘形口(bell mouth)1a及排出碗形部(bowl)1b的引導殼體1；將引導殼體1懸掛在水槽5內的懸吊管3；與懸吊管3的上端連接的排出彎管4；收容在引導殼體1內的葉輪10；和供葉輪10固定的旋轉軸6。

懸吊管3從形成在水槽5上部的泵安裝臺面22上的穿插孔24通過後向下方延伸，並經由設於懸吊管3上端的泵基座23固定在泵安裝臺面22上。旋轉軸(立軸)6從排出彎管4及懸吊管3通過並沿鉛垂方向延伸，其下端位於引導殼體1內。通過引導殼體1及懸吊管3構成泵殼體2。泵安裝臺面22之上的區域即檯面上部F是始終能夠進行檢查的區域，泵安裝臺面22之下的區域即水槽部U是沒入水中的區域。

如圖2所示，吸水鐘形口1a在下方(吸入側)具有開口，吸水鐘形口1a的上端固定在排出碗形部1b的下端。葉輪10固定在旋轉軸6的下部，葉輪10與旋轉軸6一體地旋轉。該葉輪10具有多個翼，在葉輪10的上方(排出側)配置有多個導葉14。這些導葉14固定在引導殼體1的內周面及碗形軸襯(bowl bushing)13的外周面上。

另外，旋轉軸6由水中軸承單元12及外軸承11旋轉自如地支承。水中軸承單元12位於葉輪10的下方(吸入側)，並支承旋轉軸6的下端。該水中軸承單元12由固定在吸水鐘形口1a的內周面上的支承部件15來支承。此外，包括碗形軸襯13的內部在內，在外軸承11與水中軸承單元12之間並未配置水中軸承。外軸承11設於排出彎管4的上部(外部)，並支承旋轉軸6的上部(一端)。旋轉軸6不經由外軸承11以外的軸承地從外軸承11貫穿葉輪10並延伸。另外，水中軸承單元12具有：內接軸承(第1軸承)，其配置在旋轉軸6的徑向外側(旋轉軸6的周圍)，且用軸承內周面支承旋轉軸6的滑動部；和外接軸承(第2軸承)，其配置在旋轉軸6的徑向內側，且用軸承外周面支承旋轉軸6的滑動部。

設於水中軸承單元12的第1軸承和第2軸承是在泵穩態運轉時一邊與旋轉軸6滑動接觸一邊支承旋轉軸的所謂滑動軸承。外軸承11構成為不僅能夠承受徑向載荷，還能承受軸向載荷。外軸承11可以是能夠承受徑向載荷及軸向載荷雙方的一個軸承，或者也可以是能夠承受徑向載荷的徑向軸承與能夠承受軸向載荷的軸向軸承的組合。

如圖2所示，旋轉軸6從排出彎管4向上方突出。旋轉軸6的上端經由萬向聯軸器45與減速機41的驅動軸42連結。進一步地，減速機41與驅動源43連結。作為驅動源43，能夠使用柴油發動機、燃氣輪機、馬達等。此外，也有不使用減速機41的情況。

當通過驅動源43經由旋轉軸6使葉輪10旋轉時，水槽5內的水(處理液)被從吸水鐘形口1a吸入，並從排出碗形部1b、懸吊管3、排出彎管4通過而被移送到排出配管20。此外，在立軸泵進行排水運轉時，葉輪10及水中軸承單元12位於水面之下。

在圖1所示的以往的立軸泵中，由於水中軸承508收容在碗形軸襯內，所以難以在將立軸泵安置好的狀態下更換水中軸承508。在本實施方式中，由於在葉輪10的下方配置水中軸承單元12，所以只要除去水槽5內部的水，且作業人員進入到立軸泵的下部，就能夠使用塞尺等很容易地判斷水中軸承單元12的磨損量和損傷情況，進一步地，還能很簡單地更換水中軸承單元12。

這樣，由於無需將立軸泵吊起就能進行水中軸承單元12的檢查及更換，所以能夠縮減吊起立軸泵所必需的費用，並能大幅縮短檢查及更換時的無法運轉時間。因此，能夠提高泵站的經濟性及可靠性。另外，由於水中軸承單元12的位置比以往的位置低，位於葉輪10的下方，所以在泵運轉時能夠使水中軸承單元12確實地沒入水中。因此，通過在水中軸承單元12與旋轉軸6之間形成的水膜，能夠抑制水中軸承單元12的磨損，從而使水中軸承單元12的耐久性提高。

接著，對第1滑動軸承和第2滑動軸承進行說明。圖3是說明軸承單元的原理的縱截面示意圖。本軸承單元在旋轉軸30的外周具有套筒31。套筒31的材料出於實用目的而由超硬合金或不鏽鋼等構成。在套筒31的外周側設有中空圓筒的第1滑動軸承44。即，套筒31與第1滑動軸承44的內側接觸並滑動。第1滑動軸承44的材料出於實用目的而由樹脂材料、陶瓷、燒結金屬或進行了表面改性的金屬構成。套筒31的外周面(第1滑動部46)以與第1滑動軸承44的內周面(滑動面)隔著非常狹窄的第1餘隙(clearance)47相對，並相對於第1滑動軸承44的滑動面滑動的方式構成。第1滑動軸承44的外周部固定在大致圓筒狀的軸承殼32的內周面上。軸承殼32的材料出於實用目的而由金屬或樹脂構成。

另外，在軸承殼32的外周面上設有中空圓筒的第2滑動軸承39。第2滑動軸承39的材料出於實用目的而由樹脂材料、陶瓷、燒結金屬或進行了表面改性的金屬構成。

在旋轉軸30上，通過固定銷或螺栓等固定機構33a而固定有大致圓筒狀的套筒殼38。套筒殼38以通過旋轉軸30旋轉而與旋轉軸30一起旋轉的方式構成。在套筒殼38的內周面上設有套筒37，套筒37的內周面(第2滑動部36)以與第2滑動軸承39的外周面(滑動面)隔著非常狹窄的第2餘隙48相對，並相對於第2滑動軸承39的滑動面滑動的方式構成。即，套筒37在第2滑動軸承39的外側外接並滑動。此外，套筒31、37通常設置在軸部件等的外周，但在本申請中，為了易於理解軸承單元的結構，方便起見將擔任主要軸承材料的部件設為第1、第2滑動軸承，並將相對的被滑動部件稱為套筒。

以上是軸承單元的結構，軸承單元通過螺栓等固定機構33b並經由軸承殼32的凸緣部32a而固定在與泵等的殼體連接的支承部件35等上。此外，在以上的例子中，在旋轉體(旋轉軸30)的外周保持套筒31，並將與套筒31的外周側對應的非旋轉的滑動軸承作為第1滑動軸承44。另一方面，在旋轉體(套筒殼38)的內周設置套筒37，並將與套筒37的內周側對應的非旋轉的滑動軸承作為第2滑動軸承39。但是，也可以在旋轉體(旋轉軸30)的外周保持滑動軸承，而在對應的非旋轉體上具備套筒。另外，也可以是第1滑動軸承在旋轉體的外周保持套筒且與其對應的滑動軸承位於非旋轉側的狀態、第2滑動軸承在旋轉體的外周保持滑動軸承且與其對應的套筒位於非旋轉側的狀態，以及與其相反的情況。

考慮到該軸承單元應用於例如立軸泵等排水泵而在水中環境下使用的情況，在套筒殼38上設有將包含泥漿等的水向第1餘隙47及第2餘隙48輸入的給水口40。流入到給水口40的水從作為流路的第1餘隙47及第2餘隙48通過。這樣，由於形成有使水向第1餘隙47及第2餘隙48通過的流路，且第1餘隙47及第2餘隙48也作為流路發揮功能，所以在排水運轉時不會滯留空氣而能夠使水快速向第1餘隙47及第2餘隙48流動，從而能夠快速地發揮第1滑動軸承44及第2滑動軸承39的功能。

另外，啟動時，第1滑動軸承44及第2滑動軸承39在乾燥條件下支承套筒31及套筒37，而在排水條件下隔著極薄的液膜支承套筒31及套筒37。在此，乾燥條件是指運轉中的第1滑動軸承44及第2滑動軸承39的環境為沒有液體潤滑的空氣中的條件，而乾燥運轉是指在該條件下的運轉。

為了抑制旋轉軸30的穩態振擺迴轉，並抑制因振擺迴轉而施加於第1滑動軸承44及第2滑動軸承39的載荷，第1餘隙47的直徑間隙尺寸(第1滑動軸承44的內徑－套筒31的外徑)及第2餘隙48的直徑間隙尺寸(套筒37的內徑－第2滑動軸承39的外徑)分別優選為第1滑動軸承44的內徑的1/1000以上1/100以下、第2滑動軸承39的外徑的1/1000以上1/100以下。當第1餘隙47及第2餘隙48的尺寸比這些範圍大時，旋轉軸30的穩態振擺迴轉變大，因該振擺迴轉而施加於第1滑動軸承44及第2滑動軸承39的載荷也變大，從而存在難以穩定地運轉的情況。另外，當第1餘隙47及第2餘隙48的尺寸比這些範圍小時，存在第1餘隙47及第2餘隙48被異物堵塞、或者第1滑動軸承44及第2滑動軸承39因與異物之間的摩擦而燒粘的情況。

雖然優選為第1餘隙47的直徑間隙尺寸與第2餘隙48的直徑間隙尺寸相同，但若第1滑動軸承44、第2滑動軸承39、套筒37、或套筒31由樹脂形成等而使得這些部件具有彈性的話，則即使它們的尺寸存在差異也會發揮本發明的功能。在該情況下，第2餘隙48的直徑間隙尺寸相對於第1餘隙47的直徑間隙尺寸的比率優選為0.5以上2.0以下，更優選為0.7以上1.3以下。但是如後所述，在將第1滑動軸承44、第2滑動軸承39、套筒37、或套筒31進一步經由橡膠等緩衝材料而固定的情況下(參照圖11等)，即使因緩衝材料的變形而不在上述尺寸的範圍內，第1滑動軸承44與第2滑動軸承39也能同時分別與套筒31及套筒37接觸而發揮本發明的功能。

圖4是圖3所示的XX』截面的剖視圖。如圖所示，構成為套筒31的外周面、第1滑動軸承44的內周面、第2滑動軸承39的外周面、及套筒37的內周面各自的中心與中心軸O大致一致。此外，在圖4中，為方便起見而放大示出第1餘隙47及第2餘隙48的尺寸。

圖5是表示乾燥運轉時的軸承單元的動作的圖。當旋轉軸30旋轉時，固定在旋轉軸30上的套筒31、及固定在套筒殼38上的套筒37也旋轉。在乾燥條件下，當套筒31的外周面與第1滑動軸承44在點A接觸時，會對旋轉軸30產生軸承反作用力FAN。由於該軸承反作用力FAN而在旋轉軸30的旋轉方向的反方向上產生摩擦力FAF，該摩擦力FAF成為在旋轉軸30上引起旋轉方向的反方向上的振擺迴轉振動的非穩定化力。

另一方面，套筒37與第2滑動軸承39在點B接觸，由此產生軸承反作用力FBN，由於該軸承反作用力FBN而產生與摩擦力FAF為反方向的力即摩擦力FBF。在旋轉軸30的體系中，由於摩擦力FAF與摩擦力FBF相抵消，所以旋轉軸30能夠穩定地旋轉。另外，涉及旋轉軸30的載荷(軸承反作用力)在點A和點B上分散，由此施加於滑動軸承的摩擦力也分散。其結果為，減少了因摩擦而導致的發熱，從而抑制了乾燥運轉時的軸承的溫度上升。

圖6是表示排水運轉時的軸承單元的動作的圖。第1餘隙47及第2餘隙48被水充滿，該水分別構成液膜49、液膜50，由此本軸承單元作為流體潤滑軸承單元發揮功能。這時在液膜49上會產生因旋轉軸30的旋轉而導致的周向上的壓力不均勻，其結果為，會對旋轉軸30產生半徑方向流體力FAR和周向流體力FAT。該周向流體力FAT成為在排水運轉時產生振動的非穩定化力。此外，該周向流體力FAT是與在上述乾燥運轉中產生的摩擦力FAF為反方向的力。

以往，為了在立式旋轉軸中防止因該液膜產生的不穩定振動，而進行了將軸承的內表面形狀形成為多圓弧形而非正圓形的處理。然而，在含有大量泥漿的水中，當使用由樹脂構成的軸承時，存在因磨損導致軸承的內表面形狀接近正圓形而失去振動抑制效果的情況。

在此，根據本軸承單元，在第2餘隙48中的液膜50中會產生因套筒37的旋轉而導致的周向上的壓力不均勻，其結果為，會對旋轉軸30產生半徑方向流體力FBR和周向流體力FBT。這時，由於周向流體力FAT與周向流體力FBT彼此為相反方向，所以能夠使因液膜49、液膜50產生的非穩定化力相抵消，從而使旋轉軸30穩定地旋轉而不會產生因非穩定化力導致的振動。

以上，軸承單元在乾燥運轉時及排水運轉時的任一常用運轉中均是以滑動面始終進行滑動並支承旋轉軸的滑動軸承，同時，作用於第1滑動軸承的接點和第2滑動軸承的接點的摩擦力相抵消，因此，能夠抑制因非穩定化力導致的旋轉軸的振動，從而維持旋轉軸的穩定的旋轉。

圖7是表示將圖3所示的軸承單元設於立軸泵上，在空氣中的環境下進行不存在基於水的潤滑和冷卻的乾燥運轉時的振動速度的圖。為了進行比較，示出了具備圖10所示的以往結構的軸承裝置的立軸泵(以往結構)進行乾燥運轉時的振動速度。

圖10所示的以往的軸承裝置在旋轉軸25的外周具有套筒29。在套筒29的外周側設有中空圓筒的滑動軸承28。套筒29的外周面以與滑動軸承28的內周面(滑動面)隔著非常狹窄的餘隙相對，並相對於滑動軸承28滑動的方式構成。圖10所示的旋轉軸25的直徑和轉速以及套筒29和滑動軸承28的材料與圖3所示的軸承單元是相同的條件。

如圖7所示可知，具備圖3所示的軸承單元的立軸泵(本實施方式)與具備以往結構的軸承裝置的立軸泵相比，從啟動開始到停止為止均以恆定且比以往結構低的振動速度運轉。

圖8是表示將圖3所示的軸承單元設於立軸泵上並進行乾燥運轉時的軸承溫度的圖。為了進行比較，示出了具備圖10所示的以往結構的軸承裝置的立軸泵(以往結構)進行乾燥運轉時的軸承溫度。

如圖8所示可知，具備圖3所示的軸承單元的立軸泵(本實施方式)與具備以往結構的軸承裝置的立軸泵相比，從啟動開始到停止為止均保持著恆定且比以往結構低的軸承溫度。

如圖7及圖8所示，在具備以往結構的軸承裝置的立軸泵中，由於施加於旋轉軸的摩擦力大，所以會產生大的振動，其結果為軸承的溫度上升增大。另一方面，在具備本軸承單元的立軸泵中，如圖5中所說明的那樣，能夠減少振動並且減少摩擦力，從而能夠抑制軸承溫度的上升。

圖9是表示將圖3所示的軸承單元設於立軸泵並進行排水運轉時的振動速度的圖。在排水運轉時，軸承單元沒於水中。為了進行比較，示出了具備圖10所示的以往結構的軸承裝置的立軸泵(以往結構)進行排水運轉時的振動速度。此外，圖9所示的結果是以容易產生振動的條件作為立軸泵的運轉條件來運轉，並測量此時的振動而得到的結果。

如圖9所示可知，具備圖3所示的軸承單元的立軸泵(本實施方式)與具備以往結構的軸承裝置的立軸泵相比，從啟動開始到停止為止均以恆定且比以往結構低的振動速度運轉。

如以上所說明的那樣，根據圖3所示的軸承單元，即使在乾燥運轉時由於旋轉軸30的軸的振擺迴轉而導致旋轉體(套筒31及套筒37)與第1滑動軸承44及第2滑動軸承39發生碰撞，但由於在發生該碰撞時摩擦力的朝向彼此反向地作用而相抵消，所以也能抑制旋轉軸30的振擺迴轉的發散，並防止因不穩定化導致的振動。而且，還能減少起因於該振動的摩擦，從而抑制軸承溫度的上升。

由於圖3所示的軸承單元具有第1滑動軸承44和第2滑動軸承39，所以能夠將乾燥運轉時的軸承滑動面的摩擦力分散，從而抑制因軸承滑動面的摩擦而導致的發熱。由此，能夠使用與以往結構相比摩擦係數更高的軸承材料、即耐磨損性更高的軸承材料，從而能夠長期穩定地運轉。

另外，由於圖3所示的軸承單元在軸承殼32的內周面上保持第1滑動軸承44，並在其外周面上保持第2滑動軸承39，所以能夠在立軸泵的軸向上設為緊湊的結構。

另外，在具備本實施方式的軸承單元的立軸泵中，旋轉軸30的位於水中的部分(套筒31及套筒37)的支承僅由第1滑動軸承44及第2滑動軸承39等滑動軸承來進行。即，對於進行排水運轉的旋轉機械的水中軸承，並不適用球軸承或滾子軸承那樣的滾動軸承，而是能夠通過滑動軸承來實現本實施方式的效果。

(拆裝結構：單元化)

接著，對設於本發明的立軸泵上的軸承單元結構進行說明。該軸承單元的原理與在圖3～圖6中所說明的軸承單元的原理相同。圖11示出了在固定於圖2中的立軸泵的吸水鐘形口1a的內周面上的支承部件15上安裝的軸承單元。旋轉軸6是端部為中空的圓筒結構。軸承單元具有第1滑動軸承52和第2滑動軸承57。與配置在旋轉軸6的徑向外側(旋轉軸6的周圍)的第1滑動軸承52對應的套筒51(相當於旋轉軸的滑動部的一例)設於葉輪下方的旋轉軸6的端部的外周。與第2滑動軸承57對應的套筒55(相當於旋轉軸的滑動部的一例)經由緩衝材料56設於旋轉軸6的端部的中空圓筒結構的內側。與第2滑動軸承57對應的套筒55和緩衝材料56由壓板58固定在旋轉軸6上。

第1滑動軸承52經由緩衝材料53而被保持在大致圓筒狀的第1軸承殼54上。第1軸承殼54固定在支承部件15上。第1軸承殼54具有大致圓盤狀的凸緣部54a。以能夠在泵的鉛垂下方(吸入側)將第1軸承殼54拆卸下來的方式，通過螺栓61a將凸緣部54a以能夠拆裝的方式安裝在支承部件15的下表面上。另外，第2滑動軸承57配置在緊靠第1滑動軸承52的下方，並通過大致圓柱或圓筒狀的第2軸承殼60而被固定在第1軸承殼54上。第2軸承殼60具有大致圓盤狀的凸緣部60a，並通過螺栓61b將凸緣部60a以能夠拆裝的方式安裝在第1軸承殼54的下表面上。

這樣，通過將第1軸承殼54和第2軸承殼60分割構成，在軸承檢查作業和軸承更換作業中，只要將具有最小的尺寸和載荷的設備拆卸下來就能進行作業。

例如，在觀察軸承的磨損狀況的檢查作業中，即使在立軸泵為大容量且軸承單元的尺寸大的情況下，只需將第2軸承殼60從第1軸承殼54分割出去並僅卸下第2軸承殼60，能使軸承的檢查、維持管理性提高。與此相反地，在檢查之後只需將第2軸承殼60組裝到第1軸承殼54上，所以能夠使作業性提高。

在該情況下，除了拆卸及組裝的作業性提高之外，還能將第1軸承殼54作為基臺來使第1滑動軸承52與第2滑動軸承57的芯確實地一致，因此，能夠將檢查作業之後的運轉狀態維持在與作業前的運轉狀態相比未改變的狀態，從而能夠構成穩定性高的軸承單元。

另外，當更換軸承時，通過卸下第1軸承殼54，能夠將第1滑動軸承52及第2滑動軸承57作為一體而同時拆卸下來，從而能夠使軸承更換時的作業性提高。此外，在旋轉軸6的直徑比較小的情況下，由於設備的尺寸也相對較小，所以也可以並非第1軸承殼54和第2軸承殼60被分割的部件，而是如圖12所示的保持第1滑動軸承52和第2滑動軸承57的一體型的軸承殼62。一體型的軸承殼62具有大致圓盤狀的凸緣部62a，並且以能夠在泵的鉛垂下方(吸入側)拆卸下來的方式，通過螺栓61c將凸緣部62a以能夠拆裝的方式安裝在支承部件15的下表面上。

另外，在圖11所示的第2軸承殼60及圖12所示的一體型的軸承殼62上，優選設有多個給排水口(孔)59。通過設置給排水口59，能夠將泵的水流確實地引導至第1滑動軸承52及第2滑動軸承57的表面來謀求由軸承表面的積水實現的軸承表面的摩擦減少，從而能夠提高軸承壽命並抑制振動。

圖13是表示設於本發明的立軸泵上的軸承單元的其他實施方式的圖。該軸承單元的結構適用於旋轉軸6的外徑D2比圖11所示的旋轉軸6的外徑D1大的大型立軸泵。第2滑動軸承57設置在第1滑動軸承52的設置位置的大致水平XX面上的旋轉軸6的中空圓筒結構的內表面上。這樣，通過使第1滑動軸承52和第2滑動軸承57不在鉛垂方向(軸向)上遠離而是配置在同一水平面上，在同一水平面上相對的位置處的軸承接觸變多，因此不會受因長尺寸的旋轉軸6的旋轉造成的軸彎曲等的影響，能夠使軸承滑動的穩定性提高。

另外，通過將第1滑動軸承52和第2滑動軸承57配置在同一水平面上，能夠縮短軸承單元的鉛垂方向(軸向)上的長度，從而能夠使軸承單元緊湊地構成。由於軸承單元變得緊湊，所以阻礙處理液流動的部分變少，從而能夠減少泵效率的降低和閉鎖軸動力(no-discharge shaft power)的增大等對泵性能的不良影響。

(單元罩)

圖14是表示設於本發明的立軸泵上的保護罩的圖。保護罩63具有頂端為大致球面狀的形狀，並由固定部件64以能夠拆裝的方式安裝在第2軸承殼60上。另外，在保護罩63上，沿水平方向(以朝向側方的方式)設有給排泵的處理液的給排水口(小孔)63a。通過像這樣構成軸承單元，能夠降低因設置在泵旋轉體的下方、且直接承受水流的軸承單元而產生的水頭損失，從而能夠防止泵性能(效率)的惡化。

另外，通過將給排水口63a沿水平方向(相對於旋轉軸6的軸向為直角方向)設置在保護罩63上，即使在處理液中包含泥漿的河川和下水道的排水泵的使用中，也能防止泥漿進入軸承部，從而抑制軸承磨損。此外，由於本給排水口63a在泵停止時將軸承部積水排出到吸水槽側，所以在防止泵軸承內部的泥漿積存方面也發揮效果。

另外，在保護罩63中，由於通過固定部件64以能夠拆裝的方式安裝在第2軸承殼60上，所以通過在進行軸承的檢查、拆卸/安裝作業時將保護罩63拆卸下來，能夠消除保護罩63對這些作業的影響。此外，在圖14中，保護罩63雖然以能夠拆裝的方式安裝在第2軸承殼60上，但也可以以能夠拆裝的方式安裝在第1軸承殼54或支承部件15上。

接著，對本發明的其他方式的軸承單元結構進行說明。如圖13所示的實施方式那樣，在旋轉軸6的外表面上具備套筒51，並在套筒51的外側由第1軸承殼54來保持與套筒51對應的第1滑動軸承52，在該方式中，若旋轉軸6的外徑D2變大的話，則圓周速度變大，且滑動部分的負載變大。另外，在圖13所示的實施方式中的第2滑動軸承57的滑動部分的外徑D3與旋轉軸6的外徑D2相比極小的情況下，由於從中心到套筒51的外周的距離與從中心到第2滑動軸承57的外周的距離相差很大，所以第2滑動軸承57無法承受來自套筒55的表面壓力。因此，第2滑動軸承57的軸承反作用力不足，施加於第1滑動軸承52和第2滑動軸承57的彼此反向的摩擦力會產生差異。

於是，圖15及圖16所示的軸承單元提供一種軸承單元結構，其能夠在確保以上說明所示的更換、檢查容易性等維護性的同時，確保並不直接依賴於旋轉軸6的直徑大小的滑動部的最佳圓周速度、最佳表面壓力、及最佳軸承反作用力。

圖15示出了在固定於圖2中的立軸泵的吸水鐘形口1a的內周面上的支承部件15上安裝的本發明的其他實施方式的軸承單元。在旋轉軸6的端部通過固定部件(螺栓等)70固定有第1軸承殼71。第1軸承殼71具有中空的圓筒狀部分71a，在其內周面上經由緩衝材料56設有套筒55(相當於旋轉軸的滑動部的一例)。這些套筒55和緩衝材料56由壓板58固定在第1軸承殼71上。另外，在第1軸承殼71的圓筒狀部分71a的外周面上具備第1滑動軸承52。第1軸承殼71固定在旋轉軸6上，因此與旋轉軸6一起旋轉。

另一方面，在支承部件15上通過固定部件(螺栓等)69固定有第2軸承殼65。第2軸承殼65具有插入到第1軸承殼71的中空的圓筒狀部分71a的中空部分(圓筒的內部)中的圓柱狀部分65a、和圍繞第1軸承殼71的中空的圓筒狀部分71a的外周的圓筒狀部分65b。與在第1軸承殼71的中空的圓筒狀部分71a的內周面上經由緩衝材料56而具備的套筒55相對應地，在圓柱狀部分65a的外周面上具備第2滑動軸承57。另外，與在第1軸承殼71上具備的第1滑動軸承52相對應地，在第2軸承殼65的圓筒狀部分65b的內周面上經由緩衝材料53而具備套筒51(相當於旋轉軸的滑動部的一例)。這些套筒51和緩衝材料53由壓板66固定在第2軸承殼65上。

第1滑動軸承52的滑動部的外徑D2』比旋轉軸6的外徑D2小，且設定為，當旋轉軸6旋轉時，滑動部的圓周速度成為滑動部件的適應性使用能夠繼續的範圍。另外，第2滑動軸承57的滑動部的外徑D3比第1滑動軸承52的滑動部的外徑D2』小，但卻是第2滑動軸承57能夠適應性地承受來自套筒55的表面壓力的範圍的大小。

通過這種結構，無需過多依賴於旋轉軸6的直徑，能使第1軸承殼71、第2軸承殼65的尺寸變得緊湊。另外，在維護中，通過只將第2軸承殼65拆卸下來，就能進行第1滑動軸承52及第2滑動軸承57的檢查、更換作業，因此作業性提高。

進一步地，在本實施方式中，將在內周面和外周面上具有滑動部的第1軸承殼71固定在了旋轉軸6的端部，並將具有與第1軸承殼71的內周面及外周面上的滑動部相對應的滑動部的第2軸承殼65固定在了如支承部件15那樣的非旋轉的固定體上。由此，即使旋轉軸6的直徑變大，也能將各滑動部的旋轉圓周速度抑制在恰當的範圍內，將施加於各滑動部的表面壓力也抑制在恰當的範圍內，並將彼此反向的摩擦力設為恰當的範圍，從而發揮穩定的軸承性能。

圖16示出了在固定於圖2中的立軸泵的吸水鐘形口1a的內周面上的支承部件15上安裝的本發明的其他實施方式的軸承單元結構。在旋轉軸6的端部通過固定部件(螺栓等)77固定有第1軸承殼72。第1軸承殼72具有圓柱狀部分72a、和包圍該圓柱狀部分72a的中空的圓筒狀部分72b。在圓柱狀部分72a的外周設有第2滑動軸承57(相當於旋轉軸的滑動部的一例)，在圓筒狀部分72b的內表面上經由緩衝材料53設有套筒51(相當於旋轉軸的滑動部的一例)。這些套筒51和緩衝材料53由壓板79固定在第1軸承殼72上。第1軸承殼72固定在旋轉軸6上，因此與旋轉軸6一起旋轉。

另一方面，在支承部件15上通過固定部件(螺栓等)74固定有第2軸承殼73。第2軸承殼73具有插入到第1軸承殼72的圓柱狀部分72a與圓筒狀部分72b之間的圓筒部分73a。在第2軸承殼73的圓筒部分73a的內周面上，經由緩衝材料56而具備與第2滑動軸承57對應的套筒55。套筒55及緩衝材料56由壓板80固定在第2軸承殼73上。在第2軸承殼73的圓筒部分73a的外周面上，具備與套筒51對應的第1滑動軸承52。

第1滑動軸承52的滑動部的外徑D2』比旋轉軸6的外徑D2小，且設定為當旋轉軸6旋轉時，滑動部的圓周速度成為滑動部件的適應性使用能夠繼續的範圍。另外，第2滑動軸承的57的滑動部的外徑D3比第1滑動軸承52的滑動部的外徑D2』小，但卻是第2滑動軸承57能夠適應性地承受來自套筒55的表面壓力的範圍的大小。

圖16所示的實施方式的軸承單元的作用效果與圖15所示的軸承單元的作用效果相同，因此省略說明。

(先行待機、樹脂軸承)

關於本軸承單元的第1滑動軸承52及第2滑動軸承57的材料，能夠使用陶瓷、樹脂、橡膠等。此外，在進行空氣中運轉和排水運轉的先行待機泵(standby pump)中，為了防止因運轉狀態的驟變(包括軸承溫度的驟變)造成的軸承損傷，使用即使在無水狀態下也能使用的樹脂或樹脂複合材料而非陶瓷等脆性材料。在使用這種樹脂軸承的情況下，由於樹脂軸承與陶瓷軸承相比耐磨損性較差且摩擦係數較大，所以會產生空氣中運轉時的軸承發熱量變大的課題。然而，通過使用本發明的第1滑動軸承52及第2滑動軸承57的組合單元，能夠抑制磨損量及發熱。

在以上說明的本申請發明的軸承裝置及軸承單元結構中，在套筒及各滑動軸承的滑動面的相反側也可以並不一定設置緩衝材料。以上，對本發明的優選實施方式進行了說明，但本發明並不限定於上述的實施方式，當然也可以在其技術思想的範圍內用各種不同的方式來實施。

附圖標記說明

1：引導殼體

3：懸吊管

4：排出彎管

6：旋轉軸

10：葉輪

11：外軸承

44、52：第1滑動軸承

39、57：第2滑動軸承

63：保護罩

63a：給排水口