特許 7394012 立軸ポンプの傾き判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-29

(45)【発行日】2023-12-07

(54)【発明の名称】立軸ポンプの傾き判定方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 51/00 20060101AFI20231130BHJP

   F04D 13/00 20060101ALI20231130BHJP

   F04D 29/60 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

F04B51/00

F04D13/00 A

F04D29/60 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020075558

(22)【出願日】2020-04-21

(65)【公開番号】P2021173177

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2022-10-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000152170

【氏名又は名称】株式会社酉島製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】半田 康雄

【審査官】大瀬 円

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１００２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－００８７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５０１８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ５１／００

Ｆ０４Ｄ １３／００

Ｆ０４Ｄ ２９／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

据付床に固定され、前記据付床に懸垂される揚水管、及び外部軸受支持台を有し、前記揚水管の上方開口部に接続される吐出しエルボを含むポンプケーシングと、
前記吐出しエルボを貫通して上下方向に延び、下端部に前記ポンプケーシング内に配置される羽根車を有する回転軸と、
前記回転軸を介して前記羽根車を回転させる駆動手段と、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受と
を備えた立軸ポンプであって、
前記軸受は、前記軸受支持台に設けられた第１軸受と、前記ポンプケーシングの上方側内部に設けられた第２軸受と、前記ポンプケーシングの下方側内部に設けられた第３軸受とを含み、
据付直後に測定した前記第１軸受の中心から前記第２軸受の中心までの距離をＬ、据付直後に測定した前記回転軸と前記第２軸受の隙間をδとしたとき、δ／Ｌを基準値として、据付後の前記ポンプケーシングの傾き度合いを判定する、立軸ポンプの傾き判定方法。

【請求項2】

前記ポンプケーシングの最大傾きをΔｍａｘとすると、δ／Ｌ＜Δｍａｘ≦δ／Ｌ×２を満足することにより、前記ポンプケーシングの傾きレベルを要注意と判定する、請求項１に記載の立軸ポンプの傾き判定方法。

【請求項3】

前記最大傾きΔｍａｘがδ／Ｌ×２＜Δｍａｘを満足することにより、前記ポンプケーシングの傾きレベルを要調整と判定する、請求項２に記載の立軸ポンプの傾き判定方法。

【請求項4】

前記軸受支持台から吊り下げられた重りと、
前記据付床と平行で、前記ポンプケーシングと共に傾斜する測定面と
を備え、
前記測定面は、前記ポンプケーシングに傾きが発生していない状態で、平面視で前記重りの中心位置と合致する中心位置を含む基準円を有し、
前記測定面の傾斜により、前記測定面の前記基準円の中心位置と前記重りの中心位置とのずれ量に基づいて、据付後の前記ポンプケーシングの傾き度合いを判定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の立軸ポンプの傾き判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、立軸ポンプの傾き判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

立軸ポンプは、コンクリート等で形成された据付床に、ポンプケーシングを固定することにより設置される。設置された立軸ポンプは、経年劣化により据付床に対してポンプケーシングが傾くことがある。

【0003】

従来、ポンプケーシングが傾いたときに、この傾きを再調整できるようにした立軸ポンプが公知である（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

しかしながら、前記従来の立軸ポンプでは、ポンプケーシングの傾き度合いがどの程度であれば、再調整が必要であるのかを判定するための基準が明確でない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－１０５５６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、据付後の経年劣化による傾き度合いを正確に判定することができる立軸ポンプの傾き判定方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、前記課題を解決するための手段として、据付床に固定され、前記据付床に懸垂される揚水管、及び外部軸受支持台を有し、前記揚水管の上方開口部に接続される吐出しエルボを含むポンプケーシングと、前記吐出しエルボを貫通して上下方向に延び、下端部に前記ポンプケーシング内に配置される羽根車を有する回転軸と、前記回転軸を介して前記羽根車を回転させる駆動手段と、前記回転軸を回転可能に支持する軸受とを備えた立軸ポンプであって、前記軸受は、前記軸受支持台に設けられた第１軸受と、前記ポンプケーシングの上方側内部に設けられた第２軸受と、前記ポンプケーシングの下方側内部に設けられた第３軸受とを含み、据付直後に測定した前記第１軸受の中心から前記第２軸受の中心までの距離をＬ、据付直後に測定した前記回転軸と前記第２軸受の隙間をδとしたとき、δ／Ｌを基準値として、据付後の前記ポンプケーシングの傾き度合いを判定する、立軸ポンプの傾き判定方法を提供する。

【0008】

前記据付床の最大傾きをΔｍａｘとすると、δ／Ｌ＜Δｍａｘ≦δ／Ｌ×２を満足することにより、据付床の傾きレベルを要注意と判定すればよい。

【0009】

前記最大傾きΔｍａｘがδ／Ｌ×２＜Δｍａｘを満足することにより、据付床の傾きレベルを要調整と判定すればよい。

【0010】

前記軸受支持台から吊り下げられた重りと、前記据付床と平行で、前記ポンプケーシングと共に傾斜する測定面とを備え、前記測定面は、前記ポンプケーシングに傾きが発生していない状態で、平面視で前記重りの中心位置と合致する中心位置を含む基準円を有し、前記測定面の傾斜により、前記測定面の前記基準円の中心位置と前記重りの中心位置とのずれ量に基づいて、据付後の前記ポンプケーシングの傾き度合いを判定すればよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、第１軸受から第２軸受までの距離と、回転軸と第２軸受の隙間との比を基準値とすることにより、立軸ポンプの傾きを正確に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態に係る立軸ポンプの概略図。

【図2】図１のベースプレートの平面図。

【図3A】他の実施形態に係る立軸ポンプの部分拡大図。

【図3B】図３Ａの測定板の平面図。

【図4】他の実施形態に係る立軸ポンプの概略図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。

【0015】

図１は、本実施形態に係る立軸ポンプ１の概略図を示す。この立軸ポンプ１はポンプ機場に設置されている。

【0016】

ポンプ機場は、コンクリート等の打設によって設けられ、図示しない流入管を介して雨水等が流入する吸水槽２を備える。吸水槽２の上方開口部は据付床３によって覆われている。据付床３には、ポンプ挿通孔４が形成されている。ポンプ挿通孔４は、大径の凹所４ａと、その底面内側部分を貫通する開口部４ｂとで構成されている。凹所４ａには、円環状に形成された鋼製のベースプレート８が配置されている。ベースプレート８は、周方向に８箇所等分に配置されて据付床３を貫通する基礎ボルト１００によって据付床３に固定されている（図２参照）。基礎ボルト１００による固定後、ベースプレート８はモルタルを塗布して固められ、その後の傾き調整はできなくなる。なお、本実施形態では、「据付床」は、立軸ポンプ１を支持できる構造物全般を指す用語として使用している。

【0017】

立軸ポンプ１は、ポンプケーシング５を備える。ポンプケーシング５は、揚水管６、吐出しエルボ７、及びこれらを連結するベースプレート座９を有する。詳細については図示しないが、ベースプレート座９は筒状で、上下端部が径方向外側に広がったフランジ部９ａ，９ｂとなっている。揚水管６と吐出しエルボ７の各フランジ６ａ，７ａがベースプレート座９の上下端部の各フランジ部９ａ，９ｂにそれぞれ（ボルト）固定されることによりポンプケーシング５が完成する。またベースプレート座９の上方側フランジ部９ａは外径側に広がっており、ベースプレート８に裁置されてボルト１０１により固定される。初期据付時、揚水管６は、吸水槽２内に配置され、その中心線ＣＬが鉛直方向に合致するように調整され、吐出しエルボ７の他端側は、据付床３の上方側で揚水管６の中心線ＣＬとは直交する水平方向に延びる。

【0018】

吐出しエルボ７には回転軸１０が貫通している。回転軸１０の上端側は第１軸受１１（外軸受）に回転可能に支持されている。ここでは、第１軸受１１には転がり軸受が使用され、例えば、第１軸受１１の内径寸法が100mmであれば、第１軸受１１と回転軸１０との隙間は0.01mm～0.03mmとなっている。第１軸受１１は、吐出しエルボ７の上方側に取り付けた軸受支持台１２に固定されている。回転軸１０の下方側は、揚水管６内に設けた第２軸受１３（上方側水中軸受）と第３軸受１４（下方側水中軸受）によって回転可能に支持されている。第２軸受１３は揚水管６内の上方側に配置されている。ここでは、第２軸受１３には滑り軸受が使用され、例えば、第２軸受１３の内径寸法が100mmであれば、第２軸受１３と回転軸１１との隙間は0.2mm～0.5mmとなっている。第３軸受１４は揚水管６内の下方側に配置されている。第２軸受１３及び第３軸受１４は、揚水管６の内面から延在した支持部（図示せず）に取り付けられている。回転軸１０は、前記各軸受に支持された状態では、その軸心が揚水管６の中心線ＣＬと合致するように位置決めされている。回転軸１０の下端部には、ポンプケーシング５（詳細には、揚水管６の下端部に連結された吐出しボウル）内の下方領域に配置される羽根車１５が固定されている。羽根車１５は、軸受支持台１２の上方側に設けた図示しないモータ等の駆動手段から回転軸１０に動力が伝達されて回転する。

【0019】

前記構成の立軸ポンプ１では、経年劣化によりベースプレート８に対してポンプケーシング５が傾くことがある。具体的に、駆動手段の駆動に伴う振動等が原因で、ベースプレート８とベースプレート座９の接触面が摩耗し、その摩耗箇所によってはポンプケーシング５が傾くことがある。特に、吐出しエルボ７は屈曲して延びる部分の重量が大きいため、ベースプレート８とベースプレート座９の接触面のうち、この方向側での接触圧が大きくなり、摩耗量が増大する傾向にある。この場合、ポンプケーシング５は傾くものの、回転軸１０は鉛直下方に向かっている。すなわち、回転軸１０は、その上端側の被支持部（図示せず）を支持されて吊り下げられた状態にある。そして、回転軸１０と第２軸受１３との間には若干の隙間が形成されている。このため、ポンプケーシング５の傾きに対して回転軸１０が自重によって鉛直下方に向かう状態を維持する。したがって、回転軸１０の軸心と揚水管６の中心線ＣＬとの間には、第１軸受１１によって支持された部分（厳密には被支持部であるが、第１軸受１１と回転軸１０との間には殆ど隙間がないため、実質的に同一として考えることができる。）を中心としてポンプケーシング５の傾きによる角度のずれが発生する。この角度のずれが大きくなると、立軸ポンプ１を駆動する際の振動が大きくなり、場合によっては、回転軸１０の回転範囲が第２軸受１３との隙間寸法を超え、第２軸受１３を損傷させることもある。

【0020】

そこで、水準器を使用して、適宜、ベースプレート８の傾きを検出することによりポンプケーシング５の傾きを求める。ここでは、図２に示すように、ベースプレート８を平面視し、吐出しエルボ７の他端側が延びる方向をＸ軸、これと直交して揚水管６の中心線を通る方向をＹ軸としてそれぞれの方向での傾きを検出している。直交する２方向の傾きを検出することで、最も傾きが大きい方向とその勾配を求めることができる。具体的に、Ｘ軸方向の傾きが角度θ１、Ｙ軸方向の傾きが角度θ２であれば、最大傾き方向Ｄ及び最大傾きΔｍａｘは、
Ｄ＝ａｒｃtａｎ（ｔａｎθ２／ｓｉｎθ１）
Δｍａｘ＝ａｒｃｃｏｓ（ｃｏｓθ１・ｃｏｓθ２）
となる。すなわち、平面視でＸ軸から角度ａｒｃtａｎ（ｔａｎθ２／ｓｉｎθ１）だけ傾斜させた方向が最大傾き方向Ｄであり、そのとき角度ａｒｃｃｏｓ（ｃｏｓθ１・ｃｏｓθ２）が最大傾きΔｍａｘである。

【0021】

ここで、最大傾きΔｍａｘが許容可能な範囲であるか否かを以下のようにして判定する。基準値Ｓｖをδ／Ｌに設定する。Ｌは第１軸受１１（の中心）から第２軸受１３（の中心）までの距離、δは第２軸受１３と回転軸１０との隙間である。そして、最大傾きΔｍａｘが基準値Ｓｖに対して、次のどの範囲に属しているのかを評価する。
Δｍａｘ≦Ｓｖ
Ｓｖ＜Δｍａｘ≦Ｓｖ×２
Ｓｖ×２＜Δｍａｘ

【0022】

最大傾きΔｍａｘが、Δｍａｘ≦Ｓｖ（＝δ／Ｌ）を満足していれば、ポンプケーシング５の傾きが許容範囲であり、回転軸１０に対して第２軸受１３の内面が接触しない条件を満足していることになる。この場合、ポンプケーシング５の設置状態は良好であると判定する。最大傾きΔｍａｘが、Ｓｖ＜Δｍａｘを満足すれば、さらに、最大傾きΔｍａｘが、Ｓｖ×２＜Δｍａｘを満足するか否かを判定する。

【0023】

最大傾きΔｍａｘが、Ｓｖ＜Δｍａｘ≦Ｓｖ×２を満足していれば、回転軸１０に対して第２軸受１３の内面が接触する恐れがあることになる。この場合、ポンプケーシング５の設置状態は要注意であると判定する。要注意であると判定した場合、そのまま使用し続けることもできるが、回転軸１０が第２軸受１３に片当たりして振動を発生させたり、第２軸受１３自体を損傷させたりすることもあり得る。このため、この傾きがなくなるように調整するのが好ましい。すなわち、揚水管６の中心線ＣＬから見て最も傾いて低くなっている方向のボルト１０１による締付部分（ベースプレート８とベースプレート座９の間）に、図示しないシム（shim）を介在させて傾きを調整すればよい。そして、最大傾きΔｍａｘが、Δｍａｘ≦Ｓｖを満足すれば、ポンプケーシング５の傾きが修正され、回転軸１０の回転状態は良好なものに修正できたことになる。

【0024】

最大傾きΔｍａｘが、Ｓｖ×２＜Δｍａｘを満足していれば、要調整であると判定する。要調整と判定された場合、ボルトによる締付部分にシムを介在させるだけでは調整が難しい状態にある。この場合、立軸ポンプ１を分解してメンテナンスすると共にベースプレート８へのベースプレート座９の設置状態を再調整する必要がある。

【0025】

以上のように、本実施形態に係る立軸ポンプ１では、第１軸受１１から第２軸受１３までの距離Ｌ、及び第２軸受１３と回転軸１０との隙間δに着目している。そして、基準値δ／Ｌに対して最大傾きΔｍａｘがどの程度の大きさとなっているのかで、ポンプケーシング５の設置状態が良好であるのか否かを判定できるようにしている。したがって、従来では基準の曖昧だったポンプケーシング５の傾き度合いを適切に判定して評価することができる。

【0026】

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

【0027】

前記実施形態では、ポンプケーシング５の傾きを水準器で検出する例について説明したが、水準器の種類は問わず、レーザ水準器等、種々のタイプの水準器を使用することができる。また次のようにして測定することも可能である。

【0028】

図３Ａに示すように、軸受支持台１２から重り１６をぶら下げ、据付床３の対応する位置に測定面を有する測定板１７を配置する。測定面には基準円が描かれており、ポンプケーシング５を設置直後の傾きが発生していない状態で、重り１６の中心位置と基準円の中心位置とが合致している。図３Ｂに示すように、基準円は、前記同様、傾きΔがＳｖとなる位置と、Ｓｖ×２となる位置とにそれぞれ描かれる第１基準円Ｃ１と第２基準円Ｃ２で構成すればよい。これにより、ポンプケーシング５が傾けば、平面視で、基準円の中心位置が鉛直下方に延びた重り１６の中心位置からずれることになる。重り１６の中心位置からのずれ量が大きくなく、平面視で第１基準円Ｃ１内に収まっていれば良好と判定する。第１基準円Ｃ１と第２基準円Ｃ２との間であれば要注意と判定し、第２基準円Ｃ２からも外れていれば要調整と判定する。

【0029】

このように、軸受支持台１２から重り１６を吊し、測定面に基準円を描いた構成とすれば、重り１６の中心位置が平面視でどの領域に位置しているのかを確認するだけで、ポンプケーシング５（吐出しエルボ７）の傾き度合いを評価することができる。このため、水準器による測定に比べて簡単にポンプケーシング５の傾き度合いを判定することが可能となる。

【0030】

また、前記構成に加えて、平面視での基準円に対する重り１６の位置を検出するためのカメラ等の撮像手段を備えるようにしてもよい。これによれば、撮像結果をインターネット等を介して遠隔で把握することができる。また、撮像結果をコンピュータ等で自動的に解析して、良好、要注意あるいは要調整のいずれの状態であるのかを判定することも可能である。

【0031】

また、前記構成に代えて、傾斜センサを設けてポンプケーシング５の傾きを直接検出するようにしてもよい。この場合も前記同様、撮像結果をインターネット等を介して遠隔で把握したり、自動的に解析したりできるように構成してもよい。

【0032】

前記実施形態では、立軸ポンプ１は、回転軸１０をポンプ内の第２軸受１３と第３軸受１４、さらに吐出しエルボ７の上方側に配置した第１軸受１１によって回転可能に支持する構成としたが、次のような構成の立軸ポンプ１であっても同様にポンプケーシング５の設置状態での傾きを判定することができる。

【0033】

図４は、回転軸１０を、吐出しエルボ７の上方側に配置したモータ側の軸受で回転可能に支持するタイプの立軸ポンプ１を示す。この立軸ポンプ１では、基本的な構成は前記実施形態で説明したものと同様であるので、対応する部材には同一符号を付してその説明を省略し、以下、相違点についてのみ説明する。

【0034】

すなわち、据付床３の上方にはポンプ床１８が形成されており、このポンプ床１８に駆動機１９が設置されている。そして、この駆動機１９には、回転軸１０を回転可能に支持する上方側の第４軸受２０と下方側の第５軸受２１とが設けられている。

【0035】

前記タイプの立軸ポンプ１では、第５軸受２１から第２軸受１３までの距離をＬとし、第２軸受１３と回転軸１０との隙間δを除算することにより基準値Ｓｖを算出するようにしている。そして、この基準値Ｓｖに基づいて、前記同様にして、ポンプケーシング５の傾きが許容範囲であるのか、要注意であるのか、あるいは、要調整であるのかを判定できるようにしている。

【0036】

前記実施形態では、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２方向で傾きを測定し、ポンプケーシング５の傾き方向及び勾配を特定するようにしたが、３方向以上で傾きを判断すれば、より一層正確に傾き方向及び勾配を特定することができる。

【0037】

前記実施形態では、シムによって高さ調整をするようにしたが、これに限らず、例えば、各ボルトの締め付け部分に球面座金を配置し、各ボルトの締め付け具合で傾きを調整するようにしてもよい。

【0038】

前記実施形態では、吐出しエルボ７とベースプレート座９を別部材とし、これらを連結するように構成したが、一体化した構成としてもよい。

【符号の説明】

【0039】

１…立軸ポンプ
２…吸水槽
３…据付床
４…ポンプ挿通孔
５…ポンプケーシング
６…揚水管
７…吐出しエルボ
８…ベースプレート
９…ベースプレート座
１０…回転軸
１１…第１軸受（外軸受）
１２…軸受支持台
１３…第２軸受（上方側水中軸受）
１４…第３軸受（下方側水中軸受）
１５…羽根車
１６…重り
１７…測定板
１８…ポンプ床
１９…駆動機
２０…第４軸受
２１…第５軸受
１００…基礎ボルト
１０１…ボルト

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】