JPH0240877B2

JPH0240877B2 -

Info

Publication number: JPH0240877B2
Application number: JP58049663A
Authority: JP
Inventors: Deyuu Jensen Niiruzu; Furanku Niirusen Kuruto
Original assignee: Grundfos AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1982-03-24
Filing date: 1983-03-24
Publication date: 1990-09-13
Also published as: DE3210761C1; FR2524080A1; FR2524080B1; GB2120321B; GB8307895D0; JPS58174195A; US4516915A; GB2120321A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、内部に水が流通されるキヤンド形の
モータと、このモータによつて駆動される遠心ポ
ンプとを有するポンプ装置に関し、このポンプ装
置は給水設備、たとえば暖房設備や工業用水設備
に使用されるものである。

このポンプ装置は、ポンプ室内に延長された支
軸の端部に羽根車が取り付けられており、この支
軸はモータの回転子鉄心の両側に配置された一対
のラジアルすべり軸受によつて支承されている。
上記のラジアルすべり軸受の軸受リングはセラミ
ツク材料で形成され、また、上記の支軸のこのラ
ジアルすべり軸受に対応する部分もセラミツク材
料で形成されている。また、この支軸は、上記の
ラジアルすべり軸受に対して軸方向にある程度移
動自在、すなわち軸方向に遊びが形成されてお
り、この支軸の軸方向の移動距離すなわち遊びの
量は一対のスラストすべり軸受によつて規制され
ている。

ところで、通常の給水設備に流通される水は、
取水の方法および場所等によつて相違するが、
様々な割合の不純物を含有しており、この不純物
が設備を腐食するとともに、水垢となつて沈着す
る。この場合、ポンプ装置の故障の原因として
は、腐食による原因より、水垢の沈着による原因
の方が大きい。この水垢となる成分としては、た
とえば水に溶解した炭酸水素カルシウムCa
（HCO₃）である。このような成分は、水が加熱
されると不溶性の炭酸カルシウムCaCO₃となつ
て析出し、いわゆる水垢となつて沈着する。

この炭酸カルシウムすなわち水垢は、ポンプの
支軸の周面に被覆状に沈着する。したがつて、こ
の支軸が軸方向に移動すると、この被覆状の水垢
がこの支軸とラジアルすべり軸受との間に引き込
まれ、これが原因となつてしばしば支軸の引つ掛
かりを招く。この支軸の軸方向の遊びは、特に工
業用のポンプ装置では必要なものである。たとえ
ば、給水設備の水道コツクが急激に開放された場
合、圧力が急激に変化し、この圧力変化が羽根車
に衝撃的に作用して支軸に過大な負荷を与える。
このような不具合を防止するために、支軸にある
程度の軸方向の遊びを与えておき、羽根車が支軸
とともに軸方向に移動することによつて、この衝
撃的な荷重を軽減する。この衝撃的な荷重が終了
すると、支軸は自動的に元の位置に復帰する。

上記のように、実際のポンプ装置では、この支
軸の軸方向の遊びをある程度は与えなければなら
ないので、この支軸が軸方向に移動する際に、そ
の周面に被覆状に沈着した水垢がラジアルすべり
軸受との間に引き込まれ、この支軸の引つ掛かり
が発生することを考慮に入れなければならない。

本発明は以上の事情に基づいてなされたもの
で、支軸の周面に沈着した水垢がラジアルすべり
軸受の間に引き込まれ、支軸の引つ掛かりが生じ
るのを防止するとともに、構造が簡単で安価なポ
ンプ装置を提供するものである。

本発明は、上記の目的を達成するために、支軸
の周面に環状溝を形成し、この環状溝はラジアル
すべり軸受の羽根車側に隣接して配置されてい
る。また、この支軸の軸方向の移動距離すなわち
遊び量は、ラジアルすべり軸受の幅より小さく、
また上記の環状溝の幅より小さくなるように構成
されている。

このような本発明のポンプ装置は、定常作動状
態の場合には、支軸は軸方向には移動しないの
で、ラジアルすべり軸受の支承面は支軸の同じ部
分に接しているので、これらの間に水垢が侵入す
ることはない。ただし、このような状態で運転し
ている間には、この軸受の両側の領域では支軸の
周面に水垢が被覆状に沈着してゆく。

また、不定常状態では、この支軸が軸方向に移
動し、このラジアルすべり軸受に隣接した支軸の
部分はこのラジアルすべり軸受内に侵入する。し
かし、この軸受に隣接している部分には、環状溝
が形成されており、この環状溝の部分はラジアル
すべり軸受の軸受リングには接触しない。したが
つて、この軸受に隣接した環状溝の部分に被覆状
に水垢が沈着していても、これがラジアルすべり
軸受との間に引き込まれることはない。したがつ
て、この支軸の引つ掛かり等が防止される。この
場合、ラジアルすべり軸受と支軸との間の支承面
の面積が減少するので、これらの間の潤滑状態は
これらの間に完全な水の膜が形成された流体潤滑
状態から、これらの一部が部分的に直接接触する
混合潤滑状態になる可能性もあるが、このような
不定常状態はきわめて短時間であるので、このポ
ンプ装置の耐久性等には影響がない。また、この
ような混合潤滑状態では、支軸のすべり面に薄く
沈着した水垢が、軸受リングとの部分的な接触に
よつて微細な粒子に粉砕され、水とともに排出さ
れるので、この支軸のすべり面を常に清浄な状態
に維持することもできる。

以下、添付の図面に示す本発明のポンプ装置の
一実施例を説明する。

内部に水が流通されるキヤンド形のモータのケ
ーシング１には、固定子鉄心２と固定子巻線３か
らなる固定子と、回転子鉄心５を有する回転子と
が格納されている。支軸４と、回転子鉄心５の両
側で支軸を支承するラジアルすべり軸受６，７も
このケーシング１内に配置されている。第１図に
示すように、一対のラジアルすべり軸受６，７の
各々の左側、すなわち羽根車１２に向かう側には
環状溝４ａおよび４ｂが支軸４の周面に形成され
ている。したがつて、この支軸４は、これらの環
状溝４ａ，４ｂの部分ではその径が小径になつて
いる。また、これらの環状溝は、軸受６，７の羽
根車側の端部に隣接して形成されている。

また、遠心ポンプのケーシング１０内には、ポ
ンプ室１１が形成されている。このポンプ室１１
内には、羽根車１２を取り付けた支軸４の一端部
が収容されている。このポンプ室１１とモータ室
との間には、仕切１３が形成されている。回転子
室１４と固定子室１５とは、分離筒１６によつて
水密に区画され、上記の回転子室１４内には水が
流通され、固定子室１５内には水は流通されな
い。

水は、矢印Ａで示す方向にポンプケーシング１
０内を流れる。すなわち、水は吸込管１０ａから
流入し、羽根車１２を経て吐出管１０ｂに到達
し、このポンプケーシングから吐出される。な
お、このようなポンプ装置のその他の部分の構造
および作動は、一般に公知のものであり、詳細な
説明は省略する。これらの点に関しては、西独公
開特許第2516575号、第2529399号、および第
2639541号にそれぞれ開示されている。

水圧が大幅に変化しない通常の定常作動時にお
いては、支軸４は、第１図に示すように位置して
いる。この状態では、ポンプ側にあるスラスト軸
受８の軸受リングは、ラジアル軸受リングの、対
応された研磨された端面に接している。また、ポ
ンプとは反対側の他方のラジアル軸受７のリング
と、回転子に取り付けられたスラスト軸受９のリ
ングとの間には間〓ｘが存在している。間〓ｘ
は、製造公差およびポンプケーシング１０と分離
筒１６の間に配置された平パツキン１７との組み
合わせによつて決定される。この間隙ｘは、支軸
４が図示の位置から右に移動し得る最大可能な距
離を示す。また、ラジアル軸受の幅と直径の比は
ｂ／Ｄである。ここで、ｂは第１図に示すよう
に、ラジアル軸受６，７のリングを軸方向に測定
した幅、Ｄは第２図に示すように軸受によつて支
承されている部分の支軸４の直径である。

このようなポンプ装置が組み込まれている給水
設備において、突然水の取り出し量が増加する
と、周知のように衝撃的な水圧の変化が発生し、
上記の羽根車１２および支軸４は第１図の右方に
移動される。この場合の移動距離は上記の距離ｘ
であり、他方のスラスト軸受９のリングが軸受７
のリングの対応する端面に当接する。この場合、
支軸４に形成された環状溝４ａおよび４ｂが第１
図に示すような定常位置から移動し、これらの環
状溝の一部が部分的にラジアル軸受６，７のリン
グ内に嵌入する。この支軸４の周面、環状溝４
ａ，４ｂ内には、水垢が被覆状に沈着している
が、この環状溝の部分はラジアル軸受のリングと
は接触しないので、この環状溝内に沈着していた
水垢がこのリングと支軸との間に引き込まれるこ
とはない。また、このような不定常状態では、こ
のラジアル軸受６，７と支軸４との間の支承面の
幅と直径との比率が変化する。すなわち、支軸４
が距離ｘだけ右に移動した場合には、この比率は
（ｂ−ｘ）／Ｄとなる。

第１図に示すような定常作動状態では、ラジア
ル軸受６，７がその軸受リングの幅一杯にわたつ
て支軸を支承することができ、この場合の潤滑状
態は、これらの間に完全な水の膜が形成されるい
わゆる流体潤滑状態となるように設計されてい
る。また、上記のように、支軸４が右に移動した
不定常状態では、支承面の面接が減少するため、
この支軸の周面と軸受リングの内周面との一部が
接触するいわゆる混合潤滑状態となることがあ
る。このような場合を考慮して、上記の軸受６，
７のリングは硬度の高い酸化物セラミツクで形成
されている。また、このような不定常状態は、き
わめて短時間である。したがつて、上記のような
混合潤滑状態が発生しても、不具合は生じない。
また、この混合潤滑状態は、場合によつては有利
に作用することもある。すなわち、定常作動状態
においても、この支軸４のすべり面４ｃには多少
の水垢が薄く沈着することが予想される。したが
つて、この不定常状態において、上記のような混
合潤滑状態が生じれば、このすべり面４ｃに沈着
した水垢が軸受リングとの部分的な接触によつて
すり潰されて剥離され、水とともに排出される。
よつて、不定常状態においてこのような混合潤滑
状態が生じることにより、この支軸のすべり面４
ｃを常に清浄な状態に維持することができるとい
う利点がある。

なお、この不定常作動状態においても、軸受の
リングと支軸のすべり面との間には十分な支承面
積を確保する必要がある。このような支承面積を
確保するには、支軸４の軸方向の移動距離ｘはラ
ジアル軸受６，７のリングの幅ｂより小さくなけ
ればならず、また環状溝４ａ，４ｂの幅ｌよりも
小さくなければならない。このような条件を満た
し、不定常作動状態においても十分な支承面積を
確保し、かつ上述したような適度の混合潤滑状態
を生じさせて支軸のすべり面４ｃの清浄効果を期
待するには、これらの寸法の関係を以下のように
設定することが好ましい。すなわち、 0.5≦ｘ／ｌ≦0.9 0.1≦ｘ／ｂ≦0.8 0.5≦ｄ／Ｄ≦0.9 なお、上記のｄは支軸の環状溝の溝底部分の直
径、Ｄは支軸のすべり面の部分の直径である。

上述の如く、本発明は給水設備に使用するポン
プ装置で発生する前述のような不具合を解消し、
支軸の引つ掛かりを確実に防止して信頼性、耐久
性を向上することができ、また構造も簡単で低い
コストで実施することができる。本発明は、特に
水垢の発生しやすい給水設備、たとえば暖房設備
や工業用水設備のポンプ装置として特に好適する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のポンプ装置の縦断面
図、第２図は第１図の円で囲んだ部分を拡大して
示す断面図である。４……支軸、４ａ，４ｂ……環状溝、５……回
転子鉄心、６，７……ラジアルすべり軸受、８，
９……スラストすべり軸受、１１……ポンプ室、
１２……羽根車。

Claims

【特許請求の範囲】１内部に水が流通されるキヤンド形のモータ
と、このモータによつて駆動される遠心ポンプと
を有し、このポンプの羽根車１２はポンプ室１１
内にある支軸４の端部に取り付けられ、またこの
支軸４は回転子鉄心５の両側に配置された一対の
ラジアルすべり軸受６，７によつて支承され、ま
た少なくとも上記のラジアルすべり軸受の部分が
セラミツク材料から構成され、上記の羽根車１２
に対して軸方向の荷重が作用した場合に上記の支
軸が上記のラジアルすべり軸受６，７のセラミツ
ク軸受リングに対して相対的に軸方向に移動し、
この支軸の軸方向の最大移動距離Ｘが一対のスラ
ストすべり軸受８，９によつて制限されている給
水設備用ポンプ装置において、上記の支軸４には環状溝４ａ，４ｂが形成さ
れ、この環状溝の形成されている位置は、このポ
ンプ装置が定常運転状態においては上記のラジア
ルすべり軸受６，７の上記羽根車１２側の端部に
隣接して位置し、また、このポンプ装置が不定常
運転状態で上記の支軸が軸方向に移動した場合に
はこの環状溝の一部が上記のラジアルすべり軸受
内に引き込まれるような位置に形成されており、
また、上記の距離Ｘは、上記のラジアルすべり軸
受６，７の幅ｂより小さく、また上記の環状溝４
ａ，４ｂの幅ｌより小さいことを特徴とするポン
プ装置。２溝底で測つた前記環状溝４ａ，４ｂの直径
ｄ、前記ラジアルすべり軸受６，７の区域におけ
る前記支軸４の直径Ｄ、前記の距離ｘ、環状溝４
ａ，４ｂの幅ｌおよびラジアルすべり軸受の支承
面の幅ｂとの間に、下記の条件、 0.5≦ｄ／Ｄ≦0.9 0.5≦ｘ／ｌ≦0.9 0.1≦ｘ／ｂ≦0.8 が成り立つことを特徴とする前記請求の範囲第１
項記載のポンプ装置。