立軸泵的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有滑動軸承的立軸栗，尤其涉及先行待機運轉栗或在干燥條件下進行管理運轉的栗等、進行空氣中運轉和排水(輸水)運轉的立軸栗。
【背景技術】
[0002]近年來，由于城市化的發展，而加深了綠地的減少、以及路面的混凝土化及柏油化的擴大，由此產生了城市熱島現象，被稱為所謂游擊暴雨的局部集中暴雨在市區頻發。局部大量的降雨在混凝土化、柏油化了的路面上，沒有被吸收到地下而直接被導入到水渠中。其結果為，大量的雨水在短時間內流入到排水栗站。
[0003]為了防備因頻發的這樣的集中暴雨而帶來的大量雨水的快速排水，在設置于排水栗站的排水栗中，進行著在雨水到達排水栗站之前預先啟動的先行待機運轉，從而避免產生因啟動延遲而導致的浸水損失。
[0004]圖1是進行先行待機運轉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而導致水槽100的水位為最低運轉水位LWL以下也能夠繼續運轉(先行待機運轉)。在該立軸栗3中，在葉輪22入口側的吸水鐘狀罩(bell) 27的側面部上設有貫穿孔5，且在該貫穿孔5上安裝有具有與外部空氣接觸的開口 6a的空氣管6。由此，在該立軸栗3中使經由貫穿孔5向立軸栗3內供給的空氣的供給量根據水位而變化，從而在最低運轉水位LWL以下控制立軸栗3的排水量。
[0005]圖2是說明先行待機運轉的運轉狀態的圖。例如作為大城市的雨水排水用，與吸入水位無關而是基于降雨信息等預先啟動立軸栗(A:空氣中運轉)。隨著水位從低水位的狀態上升，水位達到葉輪的位置，立軸栗從空轉(空氣中運轉)經由通過葉輪攪拌水的運轉(B:氣水攪拌運轉)、進一步經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轉(C:氣水混合運轉)，向百分之百地進行水的排出的全開運轉(D:穩態運轉)過渡。另外，在水位從高水位降低時，從全開運轉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轉(C:氣水混合運轉)過渡。在水位到達LLWL附近時，向不吸入水也不進行排水的運轉(E:氣閉(air lock)運轉)過渡。將具有這五個特征的運轉總稱為先行待機運轉。此外，栗啟動從比殼體下端低的水位LLLWL開始。
[0006]圖3是表示圖1所示的進行先行待機運轉的立軸栗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:固定設置在栗設置臺面上的排出彎頭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聯軸器26而相互連接的旋轉軸10、1(V。旋轉軸10、1(V由經由支承部件固定在殼體29上的上部軸承32、和經由支承部件固定在排出碗形部28上的下部軸承33支承。在旋轉軸10、1(V的一端側(吸水鐘形罩27側)連接有用于將水吸入到栗內的葉輪22。旋轉軸10、1(V的另一端側從設在排出彎頭30上的孔通向立軸栗3的外部，而與使葉輪22旋轉的未圖示的發動機或馬達等驅動機連接。
[0008]在旋轉軸10、1(Τ與設在排出彎頭30上的孔之間設有浮動密封件、壓蓋密封墊(gland packing)或機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]驅動機設在地上從而能夠容易地進行保養檢查。驅動機的旋轉傳遞到旋轉軸10、10'，從而能夠使葉輪22旋轉。水通過葉輪22的旋轉而被從吸水鐘形罩27吸入，并從排出碗形部28、殼體29通過從而從排出彎頭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是滑動軸承的立體圖。如圖4所示，以往的軸承裝置在旋轉軸10(10')的外周具有由不銹鋼等構成的金屬制的套筒11。在套筒11的外周側，設有圖5所示的、中空圓筒的由樹脂材料、陶瓷、燒結金屬或進行了表面改性的金屬構成的滑動軸承1。套筒11的外周面與滑動軸承1的內周面(滑動面)隔著非常狹窄的余隙而相對，且以相對于滑動軸承1滑動的方式構成。滑動軸承1通過由金屬或樹脂構成的軸承殼12并經由凸緣部12a而固定在向栗的殼體29 (參照圖3)等連接的支承部件13上。
[0011]圖3所示的立軸栗3在栗啟動時在空氣中運轉。S卩，軸承32、33在沒有基于液體的潤滑的干燥條件下運轉。在此干燥條件是指栗運轉中的軸承32、33的環境為沒有基于液體的潤滑的空氣中的條件，而干燥運轉是指在該條件下的運轉。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轉。在此，排水條件是指栗運轉中的軸承32、33的環境為混入有砂土等異物(泥漿)的水中的條件，而排水運轉是指在該條件下的運轉，例如是指氣水混合運轉、全開運轉等、氣閉運轉等。由于在這樣的條件下使用軸承32、33，所以在軸承32、33中存在如下的技術課題。
[0012]雖然對于滑動軸承1使用各種各樣的材料，但在進行干燥運轉的立軸栗3的情況下，從干燥滑動性及排水運轉時的可靠性的觀點考慮，大多使用樹脂或陶瓷制的軸承。在該情況下，對滑動軸承1要求如下:可承受干燥運轉時的摩擦發熱，并且可抵抗排水運轉時的因水中的泥漿而導致的磨損。但是，這兩個特性大多矛盾，通常耐磨損性高的軸承材料具有摩擦系數高的傾向。因此若使排水運轉時的耐磨損性優先而選定軸承材料，則干燥條件下的摩擦發熱增大，若為了抑制干燥條件下的摩擦發熱而選定摩擦系數低的軸承材料，則排水運轉時的因泥漿產生的軸承材料的磨損量增加。
[0013]另外，在對滑動軸承1和配置于滑動軸承1與軸承殼12之間的緩沖材料使用樹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，所以因摩擦產生的發熱限度由這些材料的性質決定。
[0014]在具有以上說明的特性的滑動軸承1中，若為了提高滑動軸承1的維持管理性而提高滑動軸承1的耐磨損性，則軸承滑動面的摩擦系數增大。由于該軸承滑動面的摩擦而有可能產生以下說明的振動。
[0015]通常，在運轉立軸栗3那樣的旋轉機械時，存在如下情況:由于因旋轉體自身所具有的重量的不平衡和/或流體荷載而對旋轉體強制產生的激振力而導致旋轉機械振動。但是，作為其他旋轉機械的振動原因，具有因旋轉體的振擺回轉而在與位移方向(旋轉體的徑向)正交的方向(旋轉體的周向)上產生的力。該力被稱為不穩定化力，具有消除旋轉體的阻尼作用的效用。其結果為，當因不穩定化力而導致旋轉體整體的阻尼作用成為負時，存在引起發散振動(振擺回轉逐漸增大這樣的振動)的情況。
[0016]在此，在立軸栗3啟動時等的空氣中運轉中，與水中運轉相比由于軸承部中沒有潤滑流體，所以軸承滑動面的摩擦系數大。由于該摩擦力成為上述不穩定化力，所以在使用了摩擦系數高的軸承材料的情況下，不穩定化力變大，從而在旋轉軸10、10'上引起與旋轉方向反向地振擺回轉的發散振動。另外，在干燥運轉時產生這樣的發散振動的情況下，因振動而導致軸承的表面壓力增大，從而在軸承滑動面上產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而導致軸承陷入功能不良。
[0017]另一方面，在立軸栗3的排水運轉時，在滑動軸承1的滑動面上形成有液膜。由于該液膜而產生不穩定化力，由此存在產生較大振動的情況。該現象以與在通過油潤滑的滑動軸承中被稱為油膜振蕩(oil whip)或油膜渦動(oil whirl)的現象相同的機理發生。當發生該現象時，旋轉軸10、1(V激烈地振動，而無法正常運轉。
[0018]為了防止這些振動，需要謀求不穩定化力的降低、或基于阻尼付加產生的旋轉軸
10、10r的穩定性的提高。但是，大幅降低作為干燥運轉時的不穩定化力的原因的摩擦系數如上所述是困難的，另外在立軸栗3的結構方面，難以對旋轉軸10、10'賦予充分的阻尼作用。
[0019]像這樣，在進行先行待機運轉的立軸栗用的滑動軸承中，要求耐磨損性、耐發熱性(低摩擦性)、耐振動性等性能，但目前難以以高水平同時滿足這些要求。另外，耐磨損性高的軸承材料由于干燥條件時的摩擦系數高，所以經常無法使用，其結果為，存在無法大幅提高軸承壽命的問題點。
[0020]另外，立軸栗3根據旋轉軸10、10'的長度而需要更多的軸承。在該情況下，因上述的振動產生使所有軸承受到影響而導致磨損嚴重，所以在較短的維護跨度時間(maintenance span)內就必須更換所有軸承。
【發明內容