立軸泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有滑動(dòng)軸承的立軸栗，尤其涉及先行待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)栗或在干燥條件下進(jìn)行管理運(yùn)轉(zhuǎn)的栗等、進(jìn)行空氣中運(yùn)轉(zhuǎn)和排水(輸水)運(yùn)轉(zhuǎn)的立軸栗。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，由于城市化的發(fā)展，而加深了綠地的減少、以及路面的混凝土化及柏油化的擴(kuò)大，由此產(chǎn)生了城市熱島現(xiàn)象，被稱為所謂游擊暴雨的局部集中暴雨在市區(qū)頻發(fā)。局部大量的降雨在混凝土化、柏油化了的路面上，沒(méi)有被吸收到地下而直接被導(dǎo)入到水渠中。其結(jié)果為，大量的雨水在短時(shí)間內(nèi)流入到排水栗站。
[0003]為了防備因頻發(fā)的這樣的集中暴雨而帶來(lái)的大量雨水的快速排水，在設(shè)置于排水栗站的排水栗中，進(jìn)行著在雨水到達(dá)排水栗站之前預(yù)先啟動(dòng)的先行待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而避免產(chǎn)生因啟動(dòng)延遲而導(dǎo)致的浸水損失。
[0004]圖1是進(jìn)行先行待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的立軸栗的局部概略圖。在排水栗站的水槽100中配置有立軸栗3，該立軸栗3在沿縱向配置的軸的前端具有葉輪22，即使由于使空氣與水一起吸入到葉輪22而導(dǎo)致水槽100的水位為最低運(yùn)轉(zhuǎn)水位LWL以下也能夠繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)(先行待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn))。在該立軸栗3中，在葉輪22入口側(cè)的吸水鐘狀罩(bell) 27的側(cè)面部上設(shè)有貫穿孔5，且在該貫穿孔5上安裝有具有與外部空氣接觸的開(kāi)口 6a的空氣管6。由此，在該立軸栗3中使經(jīng)由貫穿孔5向立軸栗3內(nèi)供給的空氣的供給量根據(jù)水位而變化，從而在最低運(yùn)轉(zhuǎn)水位LWL以下控制立軸栗3的排水量。
[0005]圖2是說(shuō)明先行待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的圖。例如作為大城市的雨水排水用，與吸入水位無(wú)關(guān)而是基于降雨信息等預(yù)先啟動(dòng)立軸栗(A:空氣中運(yùn)轉(zhuǎn))。隨著水位從低水位的狀態(tài)上升，水位達(dá)到葉輪的位置，立軸栗從空轉(zhuǎn)(空氣中運(yùn)轉(zhuǎn))經(jīng)由通過(guò)葉輪攪拌水的運(yùn)轉(zhuǎn)(B:氣水?dāng)嚢柽\(yùn)轉(zhuǎn))、進(jìn)一步經(jīng)由一邊將從貫穿孔供給的空氣與水一起吸入一邊逐漸增加水量的運(yùn)轉(zhuǎn)(C:氣水混合運(yùn)轉(zhuǎn))，向百分之百地進(jìn)行水的排出的全開(kāi)運(yùn)轉(zhuǎn)(D:穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn))過(guò)渡。另外，在水位從高水位降低時(shí)，從全開(kāi)運(yùn)轉(zhuǎn)向一邊將從貫穿孔供給的空氣與水一起吸入一邊逐漸減少水量的運(yùn)轉(zhuǎn)(C:氣水混合運(yùn)轉(zhuǎn))過(guò)渡。在水位到達(dá)LLWL附近時(shí)，向不吸入水也不進(jìn)行排水的運(yùn)轉(zhuǎn)(E:氣閉(air lock)運(yùn)轉(zhuǎn))過(guò)渡。將具有這五個(gè)特征的運(yùn)轉(zhuǎn)總稱為先行待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，栗啟動(dòng)從比殼體下端低的水位LLLWL開(kāi)始。
[0006]圖3是表示圖1所示的進(jìn)行先行待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的立軸栗3整體的剖視圖。此外，圖2所示的貫穿孔5及空氣管6被省略圖示。如圖3所示，立軸栗3具有:固定設(shè)置在栗設(shè)置臺(tái)面上的排出彎頭30 ;與該排出彎頭30的下端連接的殼體29 ;與殼體29的下端連接、且將葉輪22收納于內(nèi)部的排出碗形部(bowl) 28 ;和與排出碗形部28的下端連接、且用于吸入水的吸水鐘形罩27。
[0007]在立軸栗3的殼體29、排出碗形部28及吸水鐘形罩27的徑向大致中心部上配置有通過(guò)聯(lián)軸器26而相互連接的旋轉(zhuǎn)軸10、1(V。旋轉(zhuǎn)軸10、1(V由經(jīng)由支承部件固定在殼體29上的上部軸承32、和經(jīng)由支承部件固定在排出碗形部28上的下部軸承33支承。在旋轉(zhuǎn)軸10、1(V的一端側(cè)(吸水鐘形罩27側(cè))連接有用于將水吸入到栗內(nèi)的葉輪22。旋轉(zhuǎn)軸10、1(V的另一端側(cè)從設(shè)在排出彎頭30上的孔通向立軸栗3的外部，而與使葉輪22旋轉(zhuǎn)的未圖示的發(fā)動(dòng)機(jī)或馬達(dá)等驅(qū)動(dòng)機(jī)連接。
[0008]在旋轉(zhuǎn)軸10、1(Τ與設(shè)在排出彎頭30上的孔之間設(shè)有浮動(dòng)密封件、壓蓋密封墊(gland packing)或機(jī)械密封件等軸密封件34，由此防止立軸栗3所處理的水流出到立軸栗3的外部。
[0009]驅(qū)動(dòng)機(jī)設(shè)在地上從而能夠容易地進(jìn)行保養(yǎng)檢查。驅(qū)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)傳遞到旋轉(zhuǎn)軸10、10'，從而能夠使葉輪22旋轉(zhuǎn)。水通過(guò)葉輪22的旋轉(zhuǎn)而被從吸水鐘形罩27吸入，并從排出碗形部28、殼體29通過(guò)從而從排出彎頭30排出。
[0010]圖4是適用于圖3所示的軸承32、33的以往的軸承裝置的放大圖，圖5是滑動(dòng)軸承的立體圖。如圖4所示，以往的軸承裝置在旋轉(zhuǎn)軸10(10')的外周具有由不銹鋼等構(gòu)成的金屬制的套筒11。在套筒11的外周側(cè)，設(shè)有圖5所示的、中空?qǐng)A筒的由樹(shù)脂材料、陶瓷、燒結(jié)金屬或進(jìn)行了表面改性的金屬構(gòu)成的滑動(dòng)軸承1。套筒11的外周面與滑動(dòng)軸承1的內(nèi)周面(滑動(dòng)面)隔著非常狹窄的余隙而相對(duì)，且以相對(duì)于滑動(dòng)軸承1滑動(dòng)的方式構(gòu)成。滑動(dòng)軸承1通過(guò)由金屬或樹(shù)脂構(gòu)成的軸承殼12并經(jīng)由凸緣部12a而固定在向栗的殼體29 (參照?qǐng)D3)等連接的支承部件13上。
[0011]圖3所示的立軸栗3在栗啟動(dòng)時(shí)在空氣中運(yùn)轉(zhuǎn)。S卩，軸承32、33在沒(méi)有基于液體的潤(rùn)滑的干燥條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。在此干燥條件是指栗運(yùn)轉(zhuǎn)中的軸承32、33的環(huán)境為沒(méi)有基于液體的潤(rùn)滑的空氣中的條件，而干燥運(yùn)轉(zhuǎn)是指在該條件下的運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，圖3所示的軸承32、33也在向軸承輸水了的排水條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。在此，排水條件是指栗運(yùn)轉(zhuǎn)中的軸承32、33的環(huán)境為混入有砂土等異物(泥漿)的水中的條件，而排水運(yùn)轉(zhuǎn)是指在該條件下的運(yùn)轉(zhuǎn)，例如是指氣水混合運(yùn)轉(zhuǎn)、全開(kāi)運(yùn)轉(zhuǎn)等、氣閉運(yùn)轉(zhuǎn)等。由于在這樣的條件下使用軸承32、33，所以在軸承32、33中存在如下的技術(shù)課題。
[0012]雖然對(duì)于滑動(dòng)軸承1使用各種各樣的材料，但在進(jìn)行干燥運(yùn)轉(zhuǎn)的立軸栗3的情況下，從干燥滑動(dòng)性及排水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的可靠性的觀點(diǎn)考慮，大多使用樹(shù)脂或陶瓷制的軸承。在該情況下，對(duì)滑動(dòng)軸承1要求如下:可承受干燥運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦發(fā)熱，并且可抵抗排水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的因水中的泥漿而導(dǎo)致的磨損。但是，這兩個(gè)特性大多矛盾，通常耐磨損性高的軸承材料具有摩擦系數(shù)高的傾向。因此若使排水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的耐磨損性優(yōu)先而選定軸承材料，則干燥條件下的摩擦發(fā)熱增大，若為了抑制干燥條件下的摩擦發(fā)熱而選定摩擦系數(shù)低的軸承材料，則排水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的因泥漿產(chǎn)生的軸承材料的磨損量增加。
[0013]另外，在對(duì)滑動(dòng)軸承1和配置于滑動(dòng)軸承1與軸承殼12之間的緩沖材料使用樹(shù)脂或橡膠等高分子材料的情況下，由于具有按材料而確定的可使用溫度的上限，所以因摩擦產(chǎn)生的發(fā)熱限度由這些材料的性質(zhì)決定。
[0014]在具有以上說(shuō)明的特性的滑動(dòng)軸承1中，若為了提高滑動(dòng)軸承1的維持管理性而提高滑動(dòng)軸承1的耐磨損性，則軸承滑動(dòng)面的摩擦系數(shù)增大。由于該軸承滑動(dòng)面的摩擦而有可能產(chǎn)生以下說(shuō)明的振動(dòng)。
[0015]通常，在運(yùn)轉(zhuǎn)立軸栗3那樣的旋轉(zhuǎn)機(jī)械時(shí)，存在如下情況:由于因旋轉(zhuǎn)體自身所具有的重量的不平衡和/或流體荷載而對(duì)旋轉(zhuǎn)體強(qiáng)制產(chǎn)生的激振力而導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)。但是，作為其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)原因，具有因旋轉(zhuǎn)體的振擺回轉(zhuǎn)而在與位移方向(旋轉(zhuǎn)體的徑向)正交的方向(旋轉(zhuǎn)體的周向)上產(chǎn)生的力。該力被稱為不穩(wěn)定化力，具有消除旋轉(zhuǎn)體的阻尼作用的效用。其結(jié)果為，當(dāng)因不穩(wěn)定化力而導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)體整體的阻尼作用成為負(fù)時(shí)，存在引起發(fā)散振動(dòng)(振擺回轉(zhuǎn)逐漸增大這樣的振動(dòng))的情況。
[0016]在此，在立軸栗3啟動(dòng)時(shí)等的空氣中運(yùn)轉(zhuǎn)中，與水中運(yùn)轉(zhuǎn)相比由于軸承部中沒(méi)有潤(rùn)滑流體，所以軸承滑動(dòng)面的摩擦系數(shù)大。由于該摩擦力成為上述不穩(wěn)定化力，所以在使用了摩擦系數(shù)高的軸承材料的情況下，不穩(wěn)定化力變大，從而在旋轉(zhuǎn)軸10、10'上引起與旋轉(zhuǎn)方向反向地振擺回轉(zhuǎn)的發(fā)散振動(dòng)。另外，在干燥運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生這樣的發(fā)散振動(dòng)的情況下，因振動(dòng)而導(dǎo)致軸承的表面壓力增大，從而在軸承滑動(dòng)面上產(chǎn)生的摩擦力變得極大。因此，有可能由于因軸承溫度急劇上升引起的熱膨脹或燒結(jié)而導(dǎo)致軸承陷入功能不良。
[0017]另一方面，在立軸栗3的排水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在滑動(dòng)軸承1的滑動(dòng)面上形成有液膜。由于該液膜而產(chǎn)生不穩(wěn)定化力，由此存在產(chǎn)生較大振動(dòng)的情況。該現(xiàn)象以與在通過(guò)油潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承中被稱為油膜振蕩(oil whip)或油膜渦動(dòng)(oil whirl)的現(xiàn)象相同的機(jī)理發(fā)生。當(dāng)發(fā)生該現(xiàn)象時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸10、1(V激烈地振動(dòng)，而無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0018]為了防止這些振動(dòng)，需要謀求不穩(wěn)定化力的降低、或基于阻尼付加產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)軸
10、10r的穩(wěn)定性的提高。但是，大幅降低作為干燥運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的不穩(wěn)定化力的原因的摩擦系數(shù)如上所述是困難的，另外在立軸栗3的結(jié)構(gòu)方面，難以對(duì)旋轉(zhuǎn)軸10、10'賦予充分的阻尼作用。
[0019]像這樣，在進(jìn)行先行待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的立軸栗用的滑動(dòng)軸承中，要求耐磨損性、耐發(fā)熱性(低摩擦性)、耐振動(dòng)性等性能，但目前難以以高水平同時(shí)滿足這些要求。另外，耐磨損性高的軸承材料由于干燥條件時(shí)的摩擦系數(shù)高，所以經(jīng)常無(wú)法使用，其結(jié)果為，存在無(wú)法大幅提高軸承壽命的問(wèn)題點(diǎn)。
[0020]另外，立軸栗3根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸10、10'的長(zhǎng)度而需要更多的軸承。在該情況下，因上述的振動(dòng)產(chǎn)生使所有軸承受到影響而導(dǎo)致磨損嚴(yán)重，所以在較短的維護(hù)跨度時(shí)間(maintenance span)內(nèi)就必須更換所有軸承。
【發(fā)明內(nèi)容