JPS649493B2 - - Google Patents

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JPS649493B2
JPS649493B2 JP58196051A JP19605183A JPS649493B2 JP S649493 B2 JPS649493 B2 JP S649493B2 JP 58196051 A JP58196051 A JP 58196051A JP 19605183 A JP19605183 A JP 19605183A JP S649493 B2 JPS649493 B2 JP S649493B2
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JP
Japan
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bearing
ceramic
metal case
ceramics
elastic material
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JP58196051A
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JPS6088215A (ja
Inventor
Shotaro Mizobuchi
Katsuhiro Ogawara
Seiichi Tsuji
Shikuo Koide
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Priority to US06/651,039 priority patent/US4664595A/en
Priority to DE3435821A priority patent/DE3435821C2/de
Priority to KR1019840006058A priority patent/KR930002055B1/ko
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046Bearings
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F04D13/10Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C27/06Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement by means of parts of rubber or like materials
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、滑り面にセラミツクス材を使用した
セラミツクス軸受に関し、特に川砂等の硬い固形
物を混入する水を取扱う立軸ポンプの軸受とし
て、また立軸ポンプ等においてポンプの取扱い水
そのものを潤滑液として用いるようにした水中軸
受等に好適なものである。 従来、この種の水中軸受ポンプには、ゴム軸
受、樹脂軸受、カーボン軸受等が用いられてい
た。ところが、立軸ポンプ等で、軸受用潤滑液に
そのポンプの吐出水(取扱い水)を利用するよう
に構成されたものでは、起動時、所定回転数に達
して軸受室に必要な潤滑液を供給するまでの間、
ドライ運転となるため、従来軸受では、別途注水
装置を設ける等の必要があつた。また、川砂など
の硬質アルミナの固形物を含む液では、軸受面の
摩耗が大きく、短時間で取り換えを余儀なくされ
ているのが実状であつた。 また、焼結酸化セラミツクスからなる軸受ブツ
シユの外側を弾性物質からなる管状部材で被覆し
たものを、軸受支持部の穴内へ押圧嵌合して取付
けるようにした軸受構造も従来公知である。(米
国特許第3563621号明細書) ところが、このものは焼結酸化セラミツクス材
の外側を直接弾性物質で被覆して軸受支持部に取
付けているため、外力による引張荷重が、圧縮に
は強いが引張りや曲げ応力に対して大変弱いセラ
ミツクス材にかかることになり、破損に対する信
頼性が著しく低下するという問題点があつた。 本発明の目的は、上記のような点にかんがみ、
起動時のドライ運転にも耐え、また川砂などの硬
質固形物の混入した河川水及びスラリ入り海水に
も十分な耐久性を有し、また外力による引張荷重
がセラミツクス材にかからないようにし且つ組込
作業の容易なセラミツクス軸受を提供するにあ
る。 上記の目的を達成するために、本発明は、滑り
面にセラミツクス材を使用し、該セラミツクス材
を弾性物質を介して軸受支持部に取付けるように
したセラミツクス軸受において、リング状又はセ
グメント状のセラミツクスを金属ケースの内側に
焼嵌めして固定し、該金属ケースの外側を硬質ゴ
ム等の弾性物質で被覆して軸受支持部に取付ける
と共に、軸受側滑り面を窒化珪素(Si3N4)又は
炭化珪素(SiC)からなるセラミツクスで構成し
且つ軸側滑り面をタングステンカーバイド
(WC)を含む超硬材で構成したことを特徴とし
ている。 以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。 第1図は、本発明の実施例を示す平面図であつ
て、右半分はセラミツクスをリング状に形成した
ものを、また左半分は円柱状のセグメントに形成
したものを示し、一部カバーを取り除いて示され
ており、また第2図の左半分は第1図の−断
面(セグメントに形成されている。)を、また右
半分は、第1図の−断面(リング状に形成さ
れている。)を示す縦断面図である。上記第1図
の右半分に示すリング状に形成された実施例で
は、リング状セラミツクス1が金属ケース2の内
側に焼嵌めによつて固定されており、該金属ケー
ス2は、その外周と上側(カバー側)の片端面と
を硬質ゴム等の弾性物質3によつて被覆されて、
ケーシング軸受支持部4の内部に段部5を係合さ
せるようにして収納され、上側開口部には、前記
弾性物質3の上側端面に接してカバー6がビス7
によつて取付けられている。図中、8はコマ用溝
9に嵌合されたコマ(キー)であり、10はケー
シング軸受支持部を支える取付アームである。 なお、上記の実施例では、セラミツクス1がリ
ング状に形成されている場合について述べたが、
セグメント状に形成されている場合についても同
様である。この場合は、前記のように例えば金属
ケース2の内側部に間隔を隔てて複数個の、セグ
メントと同じ断面形状をした孔溝を穿設し、該孔
溝に、例えば第1図の左半分に示すような円柱状
のセグメント1aを、軸スリーブ1bとの摺動部
を残してその残部を金属ケース2の孔溝内に焼嵌
めにより嵌め込んで固定する等の方法が用いられ
る。このようにセグメント状に分割することによ
り、セラミツクス単体としては小さなもので済む
ので大型軸受にも適用できるなどの利点がある。 これらの実施例によれば、取付状態において回
転軸スリーブ1bと摺動する(軸受摺動部を構成
する)セラミツクス1又は1aは、金属ケース2
に強固に焼嵌めされ、更にその外側を吸振性のあ
る弾性物質3で支持されバツクアツプされている
ので、硬いが若干もろいというセラミツクス材の
性質をよく補ない、優れた軸受特性が得られる。
そして上記のコマ(キー)6は、溝9に円周方向
には隙間なく嵌まり込んでいるので、軸受の回り
止めになつている一方、半径方向及び軸(上下)
方向には多少ガタになつているので、該軸受は半
径方向及び軸方向には、弾性物質3を介して支持
されることになつている。したがつて、前記のよ
うな効果が奏されるばかりでなく、若干の工作誤
差をカバーするので精度がえ易い。 また、弾性物質3は金属ケース2の外周面又は
外周面と端面に施されるので、その被覆作業は容
易であり、精度も得やすい。 他方、該セラミツクス軸受を自己潤滑式の立軸
ポンプの軸受として使用した場合、ポンプ始動
時、未だポンプの吐出液が軸受室に充満されない
期間中でも、軸スリーブに超硬材料が使用されて
いると、セラミツクス材はドライ状態でも十分摺
動摩擦に耐えることができる。 また、川砂などの硬質アルミナの固形物を含む
液を取扱う場合でも、耐摩耗性に優れ、またセラ
ミツクス材は、電蝕に対して絶縁となるので、耐
食性にも優れ、スラリ入り海水にも十分な耐久性
を有するばかりでなく、セラミツクス材を焼嵌め
した金属ケースは、吸振性のある弾性物質で支持
されバツクアツプされているので、硬いが脆さに
若干欠けるというセラミツクス材の性質をよく補
い、優れた軸受特性が得られ、また組込み作業も
容易である。 次に、軸受ハウジング内面に取り付けられる軸
受材料と、それと摺接する軸スリーブ材料との軸
受特性について、摺動試験装置−すなわち、回転
軸にスリーブ状試験片を嵌合したものを、軸受内
面に相当するリング状試験片内に嵌入して固定支
持し、これらのスリーブ状試験片とリング状試験
片との摺動面に潤滑液を供給すると共に、リング
状試験片に対して、半径方向側方よりロードセル
を介して荷重負荷をかけるように構成した摺動試
験装置によつて、従来品と本発明軸受とを比較試
験した結果を述べる。 (i)軸スリーブにJIS規格SUS316ステンレス鋼
を使用した従来品のゴム軸受及びカーボン軸受で
は、硬質固形物の混入する環境で摩耗が大きく、
ゴム軸受ではドライ運転は不可となり、またカー
ボン軸受でも海水中における耐食性、すなわち電
気的に導通するため接触している相手材の腐食を
加速させる性質にも問題がある。(ii)軸受と軸スリ
ーブの両材料を何れもセラミツクス材としたもの
では、ドライ運転にも耐え、耐食性の点でも十分
であるが、スラリを混入したときの信頼性、特に
大きな硬質固形物が混入する場合は、セラミツク
スが脆いため損傷し欠落する。また軸スリーブと
しての取付け方法にも注意が必要である。(iii)軸受
と軸スリーブの両材料に超硬材料を用いたもので
は、海水中の腐食の点で問題となる。またこのよ
うな硬い材料同士の軸受では、ポンプへの組込み
方法が大変難しく、片当りすると組込みが不能と
なる場合がある。(iv)更に本発明者らが先に開発し
た軸受側をセラミツクスとし、軸スリーブにカー
ボン入銅合金を用いたもの(特願昭57−115674
号)では、セラミツクス側(軸受側)は耐摩耗性
に富んで非常に良好であるが、川砂等の大きな硬
質の固形物が混入する河川水では、カーボン入銅
合金(軸受スリーブ側)に摩耗が大きく、軸受と
しての耐久性が余りないことが判明した。 これらに対して、軸受側にSi3N4又はSiCから
なるセラミツクスを、また軸スリーブに主成分が
タングステンカーバイドの超硬材料をそれぞれ使
用した本発明の軸受は、一方がセラミツクスで電
気的絶縁となるので耐食性に優れ、また摺動面は
硬質材同士であるために耐摩耗性に優れ、また弾
性体を支持体すなわちバツクアツプ材に用い、組
込み時片当りしてもこの部分で逃げがあるため、
前記従来品のセラミツクス同士或いは超硬材同士
のように、かみ込み現象がなく、取扱い、組込み
も容易な特徴を有している。上記の軸受特性を表
1に示せば次のとおりである。
【表】 以上説明したように、本発明は前記のように構
成されているので、従来品にない次のような効果
がある。 (i) 川砂等の硬い固形物を混入した河川水にも十
分な耐久性を有するばかりでなく、ドライ運転
にも十分耐えることができるなど、広範囲の作
動環境において優れた特性を有し、従来軸受で
別個に設けていた注水装置が不要になつた。 (ii) セラミツクスが絶縁物であるので、軸(羽根
車)とケーシングの電位差腐食をこのセラミツ
クス軸受の採用で防ぐことが可能となり、耐食
性が向上した。 (iii) セラミツクスを金属ケースの内側に焼嵌めし
て固定したものを、弾性物質で被覆して軸受支
持部に取付けたことにより、外力による引張荷
重が、圧縮には強いが引張りや曲げ応力に弱い
セラミツクスにかからないようになつている。
従つて、該セラミツクスの破損に対する信頼性
が高く、良好な軸受特性が得られ、また組込作
業が容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例を示すセラミツクス
軸受の一部カバーを取り除いて示した平面図で、
左半分は円柱状のセグメントに形成した実施例
を、また右半分はリング状に形成した実施例を示
す。第2図は、その左半分が第1図の−線断
面を、また右半分が同第1図の−線断面を示
す縦断面図である。 1,1a……セラミツクス、2……金属ケー
ス、3……弾性体、4……ケーシング軸受支持
部、6……カバー。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 滑り面にセラミツクス材を使用し、該セラミ
    ツクス材を弾性物質を介して軸受支持部に取付け
    るようにしたセラミツクス軸受において、リング
    状又はセグメント状のセラミツクスを金属ケース
    の内側に焼嵌めして固定し、該金属ケースの外側
    を硬質ゴム等の弾性物質で被覆して軸受支持部に
    取付けると共に、軸受側滑り面を窒化珪素
    (Si3N4)又は炭化珪素(SiC)からなるセラミツ
    クスで構成し且つ軸側滑り面をタングステンカー
    バイド(WC)を含む超硬材で構成したことを特
    徴とするセラミツクス軸受。
JP58196051A 1983-09-30 1983-10-21 セラミツクス軸受 Granted JPS6088215A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58196051A JPS6088215A (ja) 1983-10-21 1983-10-21 セラミツクス軸受
AU32968/84A AU579834B2 (en) 1983-09-30 1984-09-12 Combination of slide members
US06/651,039 US4664595A (en) 1983-09-30 1984-09-14 Combination of slide members
DE3435821A DE3435821C2 (de) 1983-09-30 1984-09-28 Lager für eine Pumpe
KR1019840006058A KR930002055B1 (ko) 1983-09-30 1984-09-29 활동부 결합체

Applications Claiming Priority (1)

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JP58196051A JPS6088215A (ja) 1983-10-21 1983-10-21 セラミツクス軸受

Publications (2)

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JPS6088215A JPS6088215A (ja) 1985-05-18
JPS649493B2 true JPS649493B2 (ja) 1989-02-17

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ID=16351375

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JPS6088215A (ja) 1985-05-18

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