JP7161965B2 - 立軸ポンプおよび摩耗量検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、排水機場などに設置される立軸ポンプに関し、特に水中軸受または水中軸受スリーブのメンテナンスに適した構造を有する立軸ポンプに関する。また、本発明は、そのような立軸ポンプの水中軸受または水中軸受スリーブの摩耗量を検出する方法に関する。

立軸ポンプは、一般に、治水用（河川排水）や公共下水道用のポンプとして広く使用されている。立軸ポンプは、吸込水槽内に配置された羽根車を有し、吸込水槽内の液体（例えば水）を汲み上げて、他所に移送する。このような立軸ポンプは、水中軸受や水中軸受スリーブが水中に浸漬された状態で運転され、使用時間の経過とともにこれらの部材に徐々に摩耗や腐食が起こる。このため、立軸ポンプの点検作業を定期的に行って水中軸受および水中軸受スリーブの摩耗状況を確認し、必要に応じて補修または交換を行うことが必要となる。

特許文献１は、羽根車の下方に配置された水中軸受を備えた立軸ポンプを開示する。作業員は、ポンプ吸込口から水中軸受にアクセスし、水中軸受および軸受ホルダーからなる軸受ユニットを軸受ハウジングから取り外し、軸受ユニットを分解して水中軸受の摩耗量を測定する。このように構成された立軸ポンプによれば、立軸ポンプを吸込水槽から引き上げることなく、水中軸受など消耗部材の摩耗状態を適切に検出でき、該消耗部材の適切な交換時期を把握し、交換することができる。

特開２００７－２８５２５３号公報

しかしながら、水中軸受および軸受ホルダーを含む軸受ユニットは、重量物（通常２０ｋｇ以上）であり、軸受ユニットの取り外しには油圧台車などの補助装置が必要となる場合がある。また、吸込水槽の底面は滑りやすく、底面が傾斜していることもあるため、作業の安全性が低い。

そこで、本発明は、水中軸受を取り外すことなく、水中軸受および水中軸受スリーブの摩耗量を検出することを可能とする構造を有した立軸ポンプを提供する。また、本発明は、そのような立軸ポンプの水中軸受および／または水中軸受スリーブの摩耗量を検出する方法を提供する。

一態様では、回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記羽根車を収容するポンプケーシングと、前記羽根車の下方に配置され、前記回転軸を回転可能に支持する水中軸受と、前記回転軸に固定され、前記水中軸受に支持される水中軸受スリーブを備え、前記回転軸は、該回転軸の外周面に形成された溝を有しており、前記溝は、前記回転軸の軸方向に延び、かつ前記水中軸受スリーブの内側に位置している、立軸ポンプが提供される。

一態様では、前記溝は、平坦な底面を有している。
一態様では、前記水中軸受スリーブの内周面の一部は、前記溝の底面と平行である。
一態様では、前記立軸ポンプは、前記溝に嵌合される蓋をさらに備えており、前記溝に嵌合されたときの前記蓋の底面は、前記溝の底面と平行である。
一態様では、前記溝は、前記回転軸の周方向に離れた複数の溝である。
一態様では、前記立軸ポンプは、前記水中軸受を保持する軸受ホルダーと、前記水中軸受の外側に配置された磁気材をさらに備えている。

一態様では、前記軸受ホルダーの端面には、前記磁気材の位置を示す目印が形成されている。
一態様では、前記立軸ポンプは、前記水中軸受を保持する軸受ホルダーと、前記軸受ホルダーを保持するハウジングをさらに備えており、前記軸受ホルダーおよび前記ハウジングは、前記水中軸受の外側に位置する孔を有しており、前記孔は、前記ハウジングの外面で開口している。
一態様では、前記軸受ホルダーの端面には、前記孔の位置を示す目印が形成されている。

一態様では、上記立軸ポンプの前記水中軸受スリーブの摩耗量を検出する方法であって、前記溝内に配置された超音波厚さ測定器によって、前記水中軸受スリーブの厚さを測定する方法が提供される。

一態様では、上記立軸ポンプの前記水中軸受の摩耗量を検出する方法であって、前記溝内に配置された磁気測定器によって、前記磁気材の磁気を測定して、現在の測定値を取得し、前記磁気の初期の測定値と、前記現在の測定値との差に基づいて、前記水中軸受の摩耗量を決定する方法が提供される。

一態様では、上記立軸ポンプの前記水中軸受の摩耗量を検出する方法であって、前記磁気材に対する前記回転軸の回転角度を変えながら、前記溝内に配置された磁気測定器によって前記磁気材の磁気を複数回測定して、複数の測定値を取得し、前記回転角度の所定の範囲に亘る前記磁気材の磁気の初期値を、前記複数の測定値から決定し、前記磁気材に対する前記回転軸の現在の回転角度での前記磁気材の磁気を、前記溝内に配置された前記磁気測定器によって測定して、現在の測定値を取得し、前記現在の回転角度に対応する磁気の初期値と、前記現在の測定値との差に基づいて、前記水中軸受の摩耗量を決定する方法が提供される。

一態様では、上記立軸ポンプの前記水中軸受の摩耗量を検出する方法であって、前記溝内に配置された磁気測定器によって、前記孔内の磁気材の磁気を測定して、現在の測定値を取得し、前記磁気の初期の測定値と、前記現在の測定値との差に基づいて、前記水中軸受の摩耗量を決定する方法が提供される。

一態様では、上記立軸ポンプの前記水中軸受の摩耗量を検出する方法であって、前記水中軸受に対する前記回転軸の回転角度を変えながら、前記溝内に配置された磁気測定器によって前記孔内の磁気材の磁気を複数回測定して、複数の測定値を取得し、前記回転角度の所定の範囲に亘る前記磁気材の磁気の初期値を、前記複数の測定値から決定し、前記孔内の磁気材に対する前記回転軸の現在の回転角度での前記磁気材の磁気を、前記溝内に配置された前記磁気測定器によって測定して、現在の測定値を取得し、前記現在の回転角度に対応する磁気の初期値と、前記現在の測定値との差に基づいて、前記水中軸受の摩耗量を決定する方法が提供される。

本発明によれば、回転軸に形成されている溝に、超音波厚さ測定器を挿入して、水中軸受スリーブの厚さを測定することができる。同様に、磁気測定器を溝に挿入して、水中軸受の厚さに依存して変わる磁気を測定することができる。したがって、水中軸受スリーブを回転軸から取り外すことなく、かつ水中軸受を軸受ホルダーから取り外すことなく、水中軸受スリーブおよび水中軸受の摩耗量を検出することができる。作業員は、安全に作業を実施することができ、しかも速やかに測定作業を完了することができる。

立軸ポンプの一実施形態を示す模式図である。 水中軸受、軸受ホルダー、および回転軸の一実施形態を示す断面図である。 図２のＡ－Ａ線断面図である。 超音波厚さ測定器で水中軸受スリーブの厚さを測定している様子を示す図である。 図５（ａ）は、超音波厚さ測定器の探触子の溝内での姿勢を固定するための蓋を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、蓋を溝内に嵌合させた状態を示す断面図である。 図６（ａ）は、水中軸受スリーブの他の実施形態を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す水中軸受スリーブが固定された回転軸を示す断面図である。 水中軸受、軸受ホルダー、および回転軸の他の実施形態を示す断面図である。 図７のＢ－Ｂ線断面図である。 水中軸受、軸受ホルダー、および回転軸の他の実施形態を示す断面図である。 図９のＣ－Ｃ線断面図である。 磁気測定器によって磁気材の磁気を測定している様子を示す図である。 水中軸受、軸受ホルダー、および回転軸の他の実施形態を示す断面図である。 図１２のＤ－Ｄ線断面図である。 軸受ホルダー、水中軸受スリーブ、および回転軸の端面を示す図である。 図１５（ａ）乃至図１５（ｅ）は、磁気材に対する回転軸の回転角度が少しずつ変化している図である。 回転角度の０度～９０度の範囲に亘る磁気材の磁気の初期値を示すグラフである。 水中軸受、軸受ホルダー、および回転軸の他の実施形態を示す断面図である。 図１７のＥ－Ｅ線断面図である。 プラグが孔から外され、磁気材が孔内に挿入された状態を示す断面図である。 複数の磁気材が複数の孔内にそれぞれ配置された状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、立軸ポンプの一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、立軸ポンプ２０は、吸込水槽１内の液体を汲み上げるためのポンプである。

立軸ポンプ２０は、ポンプ据付床２に設置されている。立軸ポンプ２０は、鉛直方向に延びる回転軸３２と、回転軸３２に固定された羽根車３１と、内部に羽根車３１を収容するポンプケーシング２７と、ポンプケーシング２７の上端に接続された揚水管２８と、揚水管２８の上端に接続された吐出曲管３０と、吐出曲管３０の吐出側の端部に接続された吐出配管３４とを備えている。回転軸３２は、図示しない駆動源（電動機、ディーゼルエンジン、ガスタービンエンジンなど）に連結されている。

ポンプケーシング２７は、揚水管２８によって吸込水槽１内に吊り下げられている。ポンプケーシング２７は、吸込ベルマウス２２と、インペラケーシング２１と、吐出ボウル２４とを備えている。吐出ボウル２４の上端は、揚水管２８の下端に接続されている。インペラケーシング２１の上端は、吐出ボウル２４の下端に接続されている。吸込ベルマウス２２は、下方に開口した吸込口２２ａを有しており、吸込ベルマウス２２の上端はインペラケーシング２１の下端に接続されている。吸込口２２ａは、ポンプケーシング２７の下端に形成されている。羽根車３１は、インペラケーシング２１および吐出ボウル２４内に収容されている。

揚水管２８は、吸込水槽１の上壁を構成するポンプ据付床２に形成された開口５を通して下方に延びている。揚水管２８の上端には取り付けフランジ３３が固定されている。取り付けフランジ３３は、図示しない基礎ボルトによってポンプ据付床２に固定されている。回転軸３２は、吐出曲管３０および揚水管２８を通って鉛直方向に延びており、回転軸３２の下端は、吸込ベルマウス２２内に位置している。回転軸３２は、外軸受４５および水中軸受４１によって回転可能に支持されている。

回転軸３２は吐出曲管３０から上方に突出して延びている。外軸受４５は、吐出曲管３０の外側に配置されており、吐出曲管３０から突出した回転軸３２の部分を回転可能に支持している。回転軸３２を支持する水中軸受をさらに揚水管２８内に配置してもよい。外軸受４５は、吐出曲管３０の上部に固定され、回転軸３２の上部を支持している。水中軸受４１は、吐出ボウル２４および羽根車３１の下方に配置され、回転軸３２の下部を支持している。

水中軸受４１は、軸受ホルダー４７に保持されている。吸込ベルマウス２２の内周面には、複数の支持部材４３が固定されている。水中軸受４１および軸受ホルダー４７は、これら支持部材４３に支持されている。水中軸受４１は、吸込ベルマウス２２の吸込口２２ａに近接しており、作業員は吸込口２２ａを通じて水中軸受４１にアクセスすることができる。

吐出ボウル２４の内部には内側ボウル２５が配置されており、内側ボウル２５は、複数のガイドベーン３７によって吐出ボウル２４に連結されている。複数のガイドベーン３７は、羽根車３１の上方（吐出側）に配置されている。吐出ボウル２４の内面と内側ボウル２５の外面との間には液体の流路が形成されている。羽根車３１が回転すると、吸込水槽１内の液体がポンプケーシング２７の吸込口２２ａから吸い込まれる。液体は、羽根車３１の回転により、ポンプケーシング２７、揚水管２８、吐出曲管３０を通って吐出配管３４に移送される。

図２は、水中軸受４１、軸受ホルダー４７、および回転軸３２の一実施形態を示す断面図であり、図３は図２のＡ－Ａ線断面図である。回転軸３２の外周面には、円筒形状の水中軸受スリーブ５０が固定されている。水中軸受スリーブ５０は、水中軸受４１によって回転可能に支持されている。すなわち、水中軸受スリーブ５０は、水中軸受４１の内側に位置しており、水中軸受スリーブ５０の外周面は、水中軸受４１の内周面によって支持されている。水中軸受スリーブ５０は、超硬合金、ステンレス鋼などの金属から構成されており、水中軸受４１は、樹脂、ゴム、セラミックスなどの非金属材から構成されている。水中軸受４１の外周面は、軸受ホルダー４７に保持されている。

軸受ホルダー４７は、水中軸受４１が固定された円筒基台４７ａと、円筒基台４７ａを保持する円筒状の弾性部材４７ｂと、弾性部材４７ｂを保持する軸受ケーシング４７ｃを備えている。軸受ケーシング４７ｃはハウジング５５に固定されており、ハウジング５５は支持部材４３に固定されている。円筒基台４７ａは、ステンレス鋼などの金属から構成されており、弾性部材４７ｂはゴムなどの弾性樹脂から構成されている。

回転軸３２は、その外周面に形成された溝３５を有している。溝３５は、回転軸３２の軸方向に延び、かつ水中軸受スリーブ５０の内側に位置している。溝３５の下端は、回転軸３２の下端に達している。溝３５は、平坦な底面３５ａを有している。溝３５は、後述する超音波厚さ測定器および磁気測定器が挿入可能な程度の深さを有している。本実施形態では、溝３５の深さは、水中軸受スリーブ５０の厚さと、水中軸受４１の厚さとの合計よりも大きい。溝３５の長さは、水中軸受４１の軸方向の長さよりも大きい。さらに、溝３５の長さは、水中軸受スリーブ５０の軸方向の長さよりも小さい。

図４は、超音波厚さ測定器６０で水中軸受スリーブ５０の厚さを測定している様子を示す図である。超音波厚さ測定器６０の探触子６１は溝３５内に挿入され、水中軸受スリーブ５０を向いて（すなわち外側を向いて）溝３５内に配置される。この状態で、厚さ測定器６０は、水中軸受スリーブ５０の厚さを測定する。超音波厚さ測定器６０は、磁性材である金属からなる水中軸受スリーブ５０の厚さを測定することができる。このような超音波厚さ測定器６０は、市場で入手することができる。

水中軸受スリーブ５０の厚さの測定値は、摩耗量監視装置７０に自動または手動で入力され、摩耗量監視装置７０の記憶装置７０ａ内に記憶される。摩耗量監視装置７０は、プログラムおよびデータ（厚さの測定値など）を記憶する記憶装置７０ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する処理装置（ＣＰＵなど）７０ｂを備えたコンピュータから構成される。摩耗量監視装置７０は、水中軸受スリーブ５０の厚さの初期の測定値と現在の測定値との差から、水中軸受スリーブ５０の摩耗量を決定する。水中軸受スリーブ０の厚さの初期の測定値は、記憶装置７０ａ内に予め記憶されている。

水中軸受スリーブ５０の厚さの初期の測定値は、水中軸受スリーブ５０が摩耗していないときの水中軸受スリーブ５０の厚さである。水中軸受スリーブ５０が摩耗していないときの水中軸受スリーブ５０の厚さは、水中軸受スリーブ５０が摩耗していない状態で（すなわち、新品の水中軸受スリーブ５０が取り付けられた後であって、かつ立軸ポンプ２０の運転が開始される前に）、超音波厚さ測定器６０によって測定される。摩耗量監視装置７０は、水中軸受スリーブ５０の厚さの初期の測定値と現在の測定値との差（絶対値）が、所定のしきい値を上回った場合に、警報信号を生成してもよい。

本実施形態によれば、水中軸受スリーブ５０を回転軸３２から取り外すことなく、かつ水中軸受４１を軸受ホルダー４７から取り外すことなく、水中軸受スリーブ５０の厚さを測定することができる。したがって、作業員は、安全に作業を実施することができ、しかも速やかに測定作業を完了することができる。

図５（ａ）は、超音波厚さ測定器６０の探触子６１の溝３５内での姿勢を固定するための蓋７３を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、蓋７３を溝３５内に嵌合させた状態を示す断面図である。蓋７３の幅は、溝３５の幅よりも小さく、溝３５に嵌合可能に構成されている。蓋７３は、回転軸３２に着脱可能に取り付けられる。蓋７３の底面７３ａは平坦である。溝３５に嵌合されたときの蓋７３の底面７３ａは、溝３５の底面３５ａと平行である。蓋７３の底面７３ａと、溝３５の底面３５ａとの間には、隙間が形成されており、超音波厚さ測定器６０の探触子６１は、この隙間内に配置される。

探触子６１は、蓋７３の底面７３ａおよび溝３５の底面３５ａの両方と接触し、これにより探触子６１の姿勢が安定する。すなわち、探触子６１は、水中軸受スリーブ５０の半径方向を向き、超音波厚さ測定器６０は、水中軸受スリーブ５０の半径方向に沿った厚さを測定する。本実施形態によれば、探触子６１の姿勢が安定するので、超音波厚さ測定器６０は水中軸受スリーブ５０の正確な厚さを測定することができる。

図６（ａ）は、水中軸受スリーブ５０の他の実施形態を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す水中軸受スリーブ５０が固定された回転軸３２を示す断面図である。水中軸受スリーブ５０は、超音波厚さ測定器６０の探触子６１の溝３５内での姿勢を固定するための突部５０ａを有する。突部５０ａの底面５０ａ－１は、水中軸受スリーブ５０の内面の一部を構成する。突部５０ａの底面５０ａ－１は平坦であり、溝３５の底面３５ａと平行である。突部５０ａの底面５０ａ－１と、溝３５の底面３５ａとの間には、隙間が形成されており、超音波厚さ測定器６０の探触子６１は、この隙間内に配置される。

探触子６１は、水中軸受スリーブ５０の内面の一部である突部５０ａの底面５０ａ－１、および溝３５の底面３５ａの両方と接触し、これにより探触子６１の姿勢が安定する。すなわち、探触子６１は、水中軸受スリーブ５０の半径方向を向き、超音波厚さ測定器６０は、水中軸受スリーブ５０の半径方向に沿った厚さを測定する。本実施形態によれば、探触子６１の姿勢が安定するので、超音波厚さ測定器６０は水中軸受スリーブ５０の正確な厚さを測定することができる。

図７は、水中軸受４１、軸受ホルダー４７、および回転軸３２の他の実施形態を示す断面図であり、図８は図７のＢ－Ｂ線断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図２乃至図４を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

回転軸３２は、その周方向に離れた複数の溝３５を有している。図８に示すように、本実施形態では、４つの溝３５が回転軸３２の外周面に等間隔で形成されている。本実施形態によれば、超音波厚さ測定器６０は、水中軸受スリーブ５０の周方向において異なる位置にある複数の測定点での水中軸受スリーブ５０の厚さを測定することができる。したがって、水中軸受スリーブ５０の全体の摩耗量をより正確に決定することができる。特に、本実施形態によれば、水中軸受スリーブ５０の偏摩耗量を検出することができる。

図９は、水中軸受４１、軸受ホルダー４７、および回転軸３２の他の実施形態を示す断面図であり、図１０は図９のＣ－Ｃ線断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図２乃至図４を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

本実施形態では、磁気材８０が水中軸受４１の外側に配置されている。一例では、磁気材８０は、永久磁石である。磁気材８０は、軸受ホルダー４７内に埋設されている。より具体的には、軸受ホルダー４７には、その半径方向に延びる孔８２が形成されており、磁気材８０は孔８２内に配置されている。孔８２は、軸受ケーシング４７ｃおよび弾性部材４７ｂを貫通し、水中軸受４１を保持する円筒基台４７ａに達している。孔８２の底部は円筒基台４７ａ内に位置する。孔８２は円筒基台４７ａを貫通して延びてもよい。

孔８２の内周面にはねじ溝（図示せず）が形成されており、プラグとしてのねじ８５が孔８２にねじ込まれている。磁気材８０は、ねじ８５によって孔８２の底部（または水中軸受４１の外周面）に対して押し付けられ、これにより磁気材８０の位置が固定されている。磁気材８０は、球形状を有しているが、他の形状を有してもよい。

図１１は、磁気測定器９０によって磁気材８０の磁気を測定している様子を示す図である。磁気測定器９０の探触子９１は溝３５内に挿入され、水中軸受４１を向いて（すなわち外側を向いて）溝３５内に配置される。この状態で、磁気測定器９０は、磁気材８０の磁気を測定する。水中軸受４１は、探触子９１と磁気材８０との間に位置している。非磁性材からなる水中軸受４１は、磁気材８０の磁気の透過を妨げる作用を有するので、磁気測定器９０に到達する磁気の強さは、水中軸受４１の厚さに依存して変わる。すなわち、水中軸受４１の厚さが低下すると、磁気測定器９０に到達する磁気の強さは増加する。したがって、磁気測定器９０によって測定される磁気の強さから、水中軸受４１の厚さを推定することができる。このような磁気測定器９０は、市場で入手することができる。

磁気の測定値は、摩耗量監視装置７０に自動または手動で入力され、摩耗量監視装置７０の記憶装置７０ａ内に記憶される。磁気の初期の測定値は、記憶装置７０ａ内に予め記憶されている。摩耗量監視装置７０は、磁気の初期の測定値と現在の測定値との差に基づいて、水中軸受４１の摩耗量を決定する。

磁気材８０の磁気の初期の測定値は、水中軸受４１が摩耗していないときの磁気材８０の磁気の測定値である。すなわち、水中軸受４１が摩耗していない状態で（すなわち、新品の水中軸受４１が取り付けられた後であって、かつ立軸ポンプ２０の運転が開始される前に）、磁気測定器９０によって磁気材８０の磁気が測定される。摩耗量監視装置７０は、磁気の初期の測定値と現在の測定値との差（絶対値）が、所定のしきい値を上回った場合に、警報信号を生成してもよい。

本実施形態によれば、水中軸受４１を軸受ホルダー４７から取り外すことなく、水中軸受４１の摩耗量を検出することができる。したがって、作業員は、安全に作業を実施することができ、しかも速やかに測定作業を完了することができる。

図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して説明した蓋７３、または図６（ａ）および図６（ｂ）を参照して説明した水中軸受スリーブ５０の実施形態は、図９乃至図１１に示す実施形態に適用することができる。

図１２は、水中軸受４１、軸受ホルダー４７、および回転軸３２の他の実施形態を示す断面図であり、図１３は図１２のＤ－Ｄ線断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図９乃至図１１を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

回転軸３２は、その周方向に離れた複数の溝３５を有しており、さらに複数の磁気材８０が水中軸受４１の外側に配置されている。溝３５の数は、磁気材８０の数と同じである。一実施形態では、溝３５の数は、磁気材８０の数と異なってもよい。図１３に示すように、本実施形態では、４つの溝３５が回転軸３２の外周面に等間隔で形成されており、４つの磁気材８０が水中軸受４１の周りに等間隔で配列されている。すなわち、４つの溝３５は、回転軸３２の周りに９０度の間隔で配列されており、同様に、４つの磁気材８０は、回転軸３２の周りに９０度の間隔で配列されている。

図１４は、軸受ホルダー４７、水中軸受スリーブ５０、および回転軸３２の端面を示す図である。図１４に示すように、軸受ホルダー４７の端面、より具体的には、軸受ケーシング４７ｃの端面には、磁気材８０の位置を示す目印９５が形成されている。磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度は、目印９５に対する溝３５の回転角度に相当する。

水中軸受４１の摩耗量は、次のようにして検出することができる。最初に、水中軸受４１が摩耗していないときに（すなわち、新品の水中軸受４１が取り付けられた後であって、かつ立軸ポンプ２０の運転が開始される前に）、磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度を変えながら、溝３５内に配置された磁気測定器９０によって磁気材８０の磁気を複数回測定して、複数の測定値を取得する。

図１５（ａ）は、磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度が０度の状態を示す図であり、図１５（ｂ）は、磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度が２２．５度の状態を示す図であり、図１５（ｃ）は、磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度が４５度の状態を示す図であり、図１５（ｄ）は、磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度が６７．５度の状態を示す図であり、図１５（ｅ）は、磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度が９０度の状態を示す図である。

磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度が０度の状態で、磁気材８０の磁気を磁気測定器９０で測定する。磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度を少し変え、磁気材８０の磁気を磁気測定器９０で測定する。同様の作業を繰り返し、磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度が９０度に達するまで、磁気材８０の磁気を磁気測定器９０で測定する。異なる回転角度で得られた複数の測定値は、摩耗量監視装置７０に自動または手動で入力され、摩耗量監視装置７０の記憶装置７０ａに記憶される。

摩耗量監視装置７０は、回転角度の所定の範囲に亘る磁気材８０の磁気の初期値を、上記複数の測定値から決定する。図１６は、回転角度の０度～９０度の範囲に亘る磁気材８０の磁気の初期値を示すグラフである。磁気測定器９０によって取得された複数の測定値以外の磁気の初期値は、内挿によって算出される。０度～９０度の範囲内の各回転角度での磁気の初期値は、摩耗量監視装置７０の記憶装置７０ａに記憶される。

立軸ポンプ２０の運転開始からある程度の時間が経過した後、メンテナンスのために立軸ポンプ２０の運転が停止される。このメンテナンス時において、磁気材８０に対する回転軸３２の現在の回転角度での磁気材８０の磁気を磁気測定器９０によって測定して、現在の測定値を取得する。図１６に示すように、摩耗量監視装置７０は、現在の回転角度に対応する磁気の初期値と、現在の測定値との差に基づいて、水中軸受４１の摩耗量を決定する。

立軸ポンプ２０の運転を停止したときの回転軸３２の停止位置は、回転軸３２の惰性回転に依存して変わりうる。結果として、磁気測定時の回転軸３２の溝３５と磁気材８０との距離も変わりうる。本実施形態によれば、回転軸３２の回転が停止したとき、４つの溝３５のうちのいずれか１つの磁気材８０に対する角度は、０～９０度の範囲内にある。したがって、回転軸３２が停止したときの磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度での磁気の初期値は、摩耗量監視装置７０の記憶装置７０ａから取得できる。摩耗量監視装置７０は、記憶装置７０ａ内に格納されている磁気の初期値と、磁気測定器９０から出力された磁気の現在の測定値との差から、水中軸受４１の摩耗量を正確に決定することができる。

本実施形態では、４つの溝３５および４つの磁気材８０を使用して水中軸受４１の摩耗量が検出されているので、水中軸受４１の全体の摩耗量を検出することができる。特に、本実施形態によれば、水中軸受４１の偏摩耗量を検出することができる。ただし、本発明は本実施形態に限定されない。一実施形態では、１つの溝３５および１つの磁気材８０のみを使用して水中軸受４１の摩耗量を検出してもよい。例えば、磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度の範囲が、－２０～＋２０度の範囲であり、この回転角度の範囲に亘る磁気材８０の磁気の初期値を算出してもよい。回転軸３２が停止したときの磁気材８０に対する回転軸３２の回転角度が－２０～＋２０度の範囲内であれば、摩耗量監視装置７０は、記憶装置７０ａ内に格納されている磁気の初期値と、磁気測定器９０から出力された磁気の現在の測定値との差から、水中軸受４１の摩耗量を決定することができる。

図１７は、水中軸受４１、軸受ホルダー４７、および回転軸３２の他の実施形態を示す断面図であり、図１８は図１７のＥ－Ｅ線断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図９乃至図１１を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

本実施形態では、軸受ホルダー４７およびハウジング５５は、磁気材８０を水中軸受４１の外側に配置するための孔１００を有している。孔１００は、水中軸受４１の外側に位置しており、軸受ホルダー４７の半径方向に延びている。孔１００はハウジング５５の外面で開口している。立軸ポンプ２０の運転時には、磁気材８０は孔１００内に配置されていない。孔１００に液体が浸入することを防ぐため、孔１００の開口はプラグ１０１によって閉じられている。プラグ１０１は、ねじから構成されている。孔１００の内周面には、図示しないねじ溝が形成されており、プラグ１０１はねじ溝にねじ込まれている。孔１００は、ハウジング５５、軸受ケーシング４７ｃ、および弾性部材４７ｂを貫通し、水中軸受４１を保持する円筒基台４７ａに達している。孔１００の底部は円筒基台４７ａ内に位置する。孔１００は円筒基台４７ａを貫通して延びてもよい。

水中軸受４１の摩耗量を検出するときは、図１９に示すように、プラグ１０１が孔１００から外され、磁気材８０が孔１００内に挿入される。さらに、磁気材８０を孔１００内に押し込むために、ねじ１０５が孔１００にねじ込まれる。磁気材８０は、ねじ１０５によって孔１００の底部（または水中軸受４１の外周面）に対して押し付けられ、これにより磁気材８０の位置が固定される。

本実施形態によれば、立軸ポンプ２０の運転時には、磁気材８０は孔１００内に配置されていない。よって、磁気材８０の腐食などに起因した磁気の低下を防止することができる。結果として、より正確な水中軸受４１の摩耗量を検出することができる。

図１７乃至図１９に示す実施形態は、図１２乃至図１６を参照して説明した実施形態に適用することも可能である。図２０は、複数の磁気材８０が複数の孔１００内にそれぞれ配置された状態を示す図である。図１２乃至図１６を参照して説明した水中軸受４１の摩耗量の検出方法は、図２０に示す実施形態にも同様に適用できる。すなわち、水中軸受４１の摩耗量の検出方法は、水中軸受４１に対する回転軸３２の回転角度を変えながら、溝３５内に配置された磁気測定器９０によって孔１００内の磁気材８０の磁気を複数回測定して、複数の測定値を取得し、回転角度の所定の範囲に亘る磁気材８０の磁気の初期値を、上記複数の測定値から決定し、孔１００内の磁気材８０に対する回転軸３２の現在の回転角度での磁気材８０の磁気を、溝３５内に配置された磁気測定器９０によって測定して、現在の測定値を取得し、上記現在の回転角度に対応する磁気の初期値と、現在の測定値との差に基づいて、水中軸受４１の摩耗量を決定する工程を含む。図１２乃至図１６に示す実施形態を図２０に示す実施形態に適用する場合、図１４に示す複数の目印９５は、複数の孔１００の位置をそれぞれ示す。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 吸込水槽
２ ポンプ据付床
５ 開口
２０ 立軸ポンプ
２１ インペラケーシング
２２ 吸込ベルマウス
２２ａ 吸込口
２４ 吐出ボウル
２５ 内側ボウル
２７ ポンプケーシング
２８ 揚水管
３０ 吐出曲管
３１ 羽根車
３２ 回転軸
３３ 取り付けフランジ
３４ 吐出配管
３５ 溝
３５ａ 底面
３７ ガイドベーン
４１ 水中軸受
４３ 支持部材
４５ 外軸受
４７ 軸受ホルダー
４７ａ 円筒基台
４７ｂ 弾性部材
４７ｃ 軸受ケーシング
５０ 水中軸受スリーブ
５０ａ 突部
５０ａ－１ 底面
５５ ハウジング
６０ 超音波厚さ測定器
６１ 探触子
７０ 摩耗量監視装置
７０ａ 記憶装置
７０ｂ 処理装置
７３ 蓋
７３ａ 底面
８０ 磁気材
８２ 孔
８５ ねじ
９０ 磁気測定器
９１ 探触子
９５ 目印
１００ 孔
１０１ プラグ
１０５ ねじ

Claims (14)

1. 回転軸と、
   前記回転軸に固定された羽根車と、
   前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
   前記羽根車の下方に配置され、前記回転軸を回転可能に支持する水中軸受と、
   前記回転軸に固定され、前記水中軸受に支持される水中軸受スリーブを備え、
   前記回転軸は、該回転軸の外周面に形成された溝を有しており、
   前記溝は、前記回転軸の軸方向に延び、かつ前記水中軸受スリーブの内側に位置している、立軸ポンプ。
2. 前記溝は、平坦な底面を有している、請求項１に記載の立軸ポンプ。
3. 前記水中軸受スリーブの内周面の一部は、前記溝の底面と平行である、請求項２に記載の立軸ポンプ。
4. 前記立軸ポンプは、前記溝に嵌合される蓋をさらに備えており、
   前記溝に嵌合されたときの前記蓋の底面は、前記溝の底面と平行である、請求項２に記載の立軸ポンプ。
5. 前記溝は、前記回転軸の周方向に離れた複数の溝である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の立軸ポンプ。
6. 前記立軸ポンプは、前記水中軸受を保持する軸受ホルダーと、前記水中軸受の外側に配置された磁気材をさらに備えている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の立軸ポンプ。
7. 前記軸受ホルダーの端面には、前記磁気材の位置を示す目印が形成されている、請求項６に記載の立軸ポンプ。
8. 前記立軸ポンプは、前記水中軸受を保持する軸受ホルダーと、前記軸受ホルダーを保持するハウジングをさらに備えており、
   前記軸受ホルダーおよび前記ハウジングは、前記水中軸受の外側に位置する孔を有しており、
   前記孔は、前記ハウジングの外面で開口している、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の立軸ポンプ。
9. 前記軸受ホルダーの端面には、前記孔の位置を示す目印が形成されている、請求項８に記載の立軸ポンプ。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の立軸ポンプの前記水中軸受スリーブの摩耗量を検出する方法であって、
    前記溝内に配置された超音波厚さ測定器によって、前記水中軸受スリーブの厚さを測定する方法。
11. 請求項６に記載の立軸ポンプの前記水中軸受の摩耗量を検出する方法であって、
    前記溝内に配置された磁気測定器によって、前記磁気材の磁気を測定して、現在の測定値を取得し、
    前記磁気の初期の測定値と、前記現在の測定値との差に基づいて、前記水中軸受の摩耗量を決定する方法。
12. 請求項７に記載の立軸ポンプの前記水中軸受の摩耗量を検出する方法であって、
    前記磁気材に対する前記回転軸の回転角度を変えながら、前記溝内に配置された磁気測定器によって前記磁気材の磁気を複数回測定して、複数の測定値を取得し、
    前記回転角度の所定の範囲に亘る前記磁気材の磁気の初期値を、前記複数の測定値から決定し、
    前記磁気材に対する前記回転軸の現在の回転角度での前記磁気材の磁気を、前記溝内に配置された前記磁気測定器によって測定して、現在の測定値を取得し、
    前記現在の回転角度に対応する磁気の初期値と、前記現在の測定値との差に基づいて、前記水中軸受の摩耗量を決定する方法。
13. 請求項８に記載の立軸ポンプの前記水中軸受の摩耗量を検出する方法であって、
    前記溝内に配置された磁気測定器によって、前記孔内の磁気材の磁気を測定して、現在の測定値を取得し、
    前記磁気の初期の測定値と、前記現在の測定値との差に基づいて、前記水中軸受の摩耗量を決定する方法。
14. 請求項９に記載の立軸ポンプの前記水中軸受の摩耗量を検出する方法であって、
    前記水中軸受に対する前記回転軸の回転角度を変えながら、前記溝内に配置された磁気測定器によって前記孔内の磁気材の磁気を複数回測定して、複数の測定値を取得し、
    前記回転角度の所定の範囲に亘る前記磁気材の磁気の初期値を、前記複数の測定値から決定し、
    前記孔内の磁気材に対する前記回転軸の現在の回転角度での前記磁気材の磁気を、前記溝内に配置された前記磁気測定器によって測定して、現在の測定値を取得し、
    前記現在の回転角度に対応する磁気の初期値と、前記現在の測定値との差に基づいて、前記水中軸受の摩耗量を決定する方法。

Images