JPH0792076B2 - エンジン駆動式ポンプの軸受に対する潤滑水供給方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジン駆動式ポンプの軸受に対する潤滑水
の供給方法に関する。

［従来の技術］ 例えば立軸ポンプの軸受として、自揚水によって潤滑お
よび冷却がなされて、安定運転を継続できるセラミック
ス軸受が採用されている。

この種の軸受では、ポンプの起動直後のきわめて短い時
間だけドライ運転がなされ、この短い時間が経過する
と、直ちに自揚水によって潤滑および冷却されて安定運
転に入る。即ち、セラミックス軸受では、ドライ運転が
短時間に制限されることになる。

一方、都市化の急激な進展に伴い、水路に配備されてい
る揚水機場への雨水流入量が大量かつ急激なものとなり
つつある。このような状況には、排水機場における吸水
井の水位が立軸ポンプの揚水遮断水位以下に低下しても
ドライ運転を継続して、ポンプの運転状態を先行させる
先行待機運転や気中管理運転を行うことによって対応し
ている。

前記先行待機運転や気中管理運転に使用される立軸ポン
プでは、長時間ドライ運転が継続されることになり、こ
の間、軸受に対して潤滑水が供給されなくなる。したが
って、先行待機運転や気中管理運転を行う立軸ポンプ
に、ドライ運転時間が短時間に制限されるセラミックス
軸受を採用し得なかった。

このような問題を解決する手段として、軸受に対して外
部から潤滑水を供給することが考えられるが、この場合
揚水運転中であるのにもかかわらず、外部から潤滑水の
供給を続けることは無意味である。したがって、吸水井
の水位を測定することにより、その水位が予め設定した
水位、つまり立軸ポンプの揚水開始水位よりも低い水位
に低下した場合に、軸受に対して潤滑水の供給を行う方
法が採用されていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、このように、吸水井の水位に基づいて軸受に対
する潤滑水の供給を行う方法では、吸水井の水面が平穏
である場合と波立っている場合を考慮しなければなら
ず、通常は波立っている場合を考慮して、潤滑水の供給
停止水位を余裕をみて高目に設定しておく必要があっ
た。

ところが、このような制御方法では、水面が比較的穏や
かな場合において、揚水運転中であるのにもかかわら
ず、潤滑水の供給がなされることになる。つまり無駄な
潤滑水の供給が長時間にわたって続けられ、軸受に対し
て無駄な注水を行わないようにすることができなかっ
た。

本発明は、このような事情に鑑み、かつエンジン駆動式
ポンプでは揚水運転時と気中運転時のエンジン負荷の変
動によって、エンジンの排気温度も変動する点に着目し
てなされたものであって、先行待機運転や気中管理運転
のように、ドライ運転が長時間継続されるポンプであっ
ても、セラミックス軸受の採用が可能となり、しかも、
軸受に対する潤滑水の供給を確実かつ必要最少限に制御
して効率よく行なうことができるエンジン駆動式ポンプ
の軸受に対する潤滑水供給方法を提供することを目的と
している。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気
系に温度センサを設け、この温度センサによってエンジ
ンの負荷に応じて変動する排気温度を検知し、ポンプの
揚水運転によりエンジンが高負荷運転されることによっ
て、排気温度が設定上限値に到達したとき潤滑水供給系
を閉成して、前記軸受に対する潤滑水の供給を止め、か
つ、ポンプの気中運転によりエンジンが低負荷運転され
ることによって、排気温度が設定下限値に低下したとき
潤滑水供給系を閉成して、前記軸受に対して潤滑水を供
給するようにしたものである。

［作用］ 本発明によれば、ポンプの揚水運転によりエンジンが高
負荷運転されることによって、排気温度が上昇した場
合、この排気温度の上昇をエンジンの排気系に設けられ
た温度センサによって検知し、排気温度がエンジンの特
性によって予め設定されている上限値に達したときに、
潤滑水供給系からポンプ主軸の軸受に対する潤滑水の供
給を停止する。

また、ポンプの気中運転によりエンジンが低負荷運転さ
れることによって、排気温度が揚水運転時よりも低下し
た場合、この排気温度の低下を前記温度センサによって
検知し、排気温度がエンジンの特性によって予め設定さ
れている下限値に低下したときに、潤滑水供給系からポ
ンプ主軸の軸受に潤滑水を供給する。

このように、ポンプの気中運転中は潤滑水が軸受に供給
されて潤滑および冷却が行なわれるので、ドライ運転が
長時間継続される先行待機運転や気中管理運転を行なう
ポンプに対しても、セラミックス軸受を採用することが
できる上、軸受に対する潤滑水の供給を必要最少限に抑
えて効率のよい潤滑を行なうことができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明を適用したエンジン駆動式立軸ポンプを
示し、図において、立軸ポンプ１の主軸２は羽根車３上
側のガイドベーン４の基部に固定された軸受５と、吸水
井６の床面７と略同じ高さレベルに固定されている軸受
８によって回転自在に軸支され、例えばディーゼルエン
ジンＥによって回転駆動される。

前記軸受5,8はそれぞれ炭化ケイ素などのセラミックス
によって形成されており、それぞれに潤滑水供給系９か
ら潤滑および冷却用の潤滑水が供給されるようになって
いる。

潤滑水供給系９は潤滑水供給源9Aと、この潤滑水供給源
9Aと軸受5,8を連通させる管路9Bおよび該管路9Bに介設
した、例えば電磁弁や電動ボール弁などの弁9Cによって
構成されている。したがって、弁9Cの開弁時に潤滑水供
給源9Aから軸受5,8に潤滑水の供給がなされ、弁9Cの閉
弁時には軸受5,8に対する潤滑水の供給が止められる。

エンジンＥの排気系EXには排気温度を検知する温度セン
サ10が設けられている。温度センサ10は排気系EXにおけ
る排気管Ｐの入口、つまり、エンジンＥの排気通路直下
流位置に設けられており、この温度センサ10から制御手
段11に信号が出力され、ここから潤滑水供給系９の弁9C
に信号が出力されて、弁9Cを開閉制御するようになって
いる。

また、この立軸ポンプ１では、吸込口の深さがこれ以下
では空気を吸込んでしまうポンプ固有の最低水位LWLよ
り上方に羽根車３が配設されるとともに、羽根車３の入
口下方、つまり羽根車室に開口され、かつその途中に気
水切換用吸気弁12を介装した吸気管13を装備している。
したがって、水位降下時には羽根車入口レベルの揚水開
始水位HWLと最低水位（揚水遮断水位）LWLの間の所定水
位となったときに、吸気弁12を開成して羽根車３の入口
に空気を送り込んで揚水運転から気中運転に切換え、水
位上昇時には、吸水井の水位が羽根車３の入口レベルHW
Lになったとき、吸気弁12を閉成し、残留空気を吸い揚
げながら気中運転から揚水運転に切換えるようにしてい
る。

なお、吸気弁12の開閉は、図示されていない水位計によ
って、前記揚水開始水位HWLまたはLWLを検知し、ここか
ら吸気弁12に出力される信号に基づいてなされる。

つぎに、軸受5,8に対する潤滑水の供給手順について説
明する。

主軸２が回転駆動されている立軸ポンプ１の運転状態に
おいて、吸水井６の水位が揚水開始水位HWL以上であれ
ば、吸気管13の吸気弁12は閉弁されており、羽根車３に
よって水が吸い揚げられるので揚水運転がなされる。こ
の場合、軸受5,8は羽根車３によって吸い揚げられる自
揚水によって潤滑および冷却されることになる。

揚水運転の継続によって、水位が揚水開始水位HWL未満
に低下しても、揚水遮断水位LWLに低下するまでの間
は、吸気弁12の閉成状態が保持されるとともに、自揚水
による軸受5,8の潤滑および冷却が継続される。

前述の揚水運転でエンジンＥが高負荷運転されることに
よって、排気温度が上昇する。この排気温度の上昇はエ
ンジンＥの排気系EXにおける排気管Ｐの入口に設けられ
た温度センサ10によって検知され、この検知信号を制御
手段11に出力し、ここでは、排気温度がエンジンＥの特
性によって予め設定されている上限値（例えば、210馬
力エンジンの場合は約450℃、90馬力エンジンの場合は
約220℃、80馬力エンジンの場合は約210℃）に達したと
きに、これを判断して弁9Cに制御信号を出力し、弁9Cを
閉成して潤滑水供給系９からポンプ主軸２の軸受5,8に
対する潤滑水の供給を停止する。

水位が揚水遮断水位LWL付近に低下すると、吸気弁12を
開成して羽根車３の入口に空気を送り込んで揚水運転か
ら気中運転に切換えられる。

気中運転によりエンジンＥが低負荷運転されることによ
って、排気温度が下降する。この排気温度の下降はエン
ジンＥの排気系EXにおける排気管Ｐの入口に設けられた
温度センサ10によって検知され、この検知信号を制御手
段11に出力し、ここでは、排気温度がエンジンＥの特性
によって予め設定されている下限値（例えば、210馬力
エンジンの場合は約260℃、90馬力エンジンの場合は約1
00℃、80馬力エンジンの場合は約95℃）に達したとき
に、これを判断して弁9Cに制御信号を出力し、弁9Cを開
成して潤滑水供給系９からポンプ主軸２の軸受5,8に対
して潤滑水を供給し、軸受5,8の潤滑および冷却を行
う。したがって、立軸ポンプ１が気中運転に切換えられ
て、自揚水により軸受5,8が潤滑されなくなっても、き
わめて短時間（２〜３分）後に潤滑水供給系９から供給
される潤滑水によって潤滑がなされ、安定運転を継続す
ることができるものである。

気中運転の継続によって、吸水井６の水位が上昇して、
揚水開始水位HWLに達すると、前述のように揚水運転に
切換えられ、軸受5,8は自揚水によって潤滑されること
になる。

このように、立軸ポンプ１の気中運転中は、潤滑水供給
系９から供給される潤滑水によって軸受5,8の潤滑およ
び冷却がなされるので、ドライ運転が長時間継続される
先行待機運転や気中管理運転を行う立軸ポンプ１にも、
セラミックス軸受5,8を採用することができ、しかも、
立軸ポンプの気中運転時にのみ潤滑水を供給されるの
で、軸受に対する潤滑水の供給量を必要最少限に抑える
ことができる。

なお、本発明は、前記実施例で述べた立軸ポンプ１のみ
に限らず、気中運転を行うことのできる他のポンプにも
採用できることはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、揚水運転時と気
中運転時のエンジン負荷の変動に伴うエンジンの排気温
度の変動を温度センサによって検出し、自揚水によって
軸受を潤滑することのできるエンジンの高負荷運転時に
は、潤滑水供給系を閉成し、また気中運転に切換えられ
ることで自揚水によって軸受を潤滑することのできない
低負荷運転時には、排気温度を検知する温度センサから
の信号によって潤滑水供給系を開成し、ここから供給さ
れる潤滑水によって軸受を潤滑および冷却して、安定運
転を継続させることができるので、従来より採用不可能
とされていた先行待機運転や気中管理運転を伴うポンプ
にも、セラミックス軸受の採用が可能になり、汎用性の
向上を実現できる。

しかも、軸受に対する潤滑水の供給量を必要最小限に抑
えることができるから、潤滑水およびこれを供給するた
めの動力などの節減を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した立軸ポンプの実施例を示す概
略構成図である。 １……立軸ポンプ ２……主軸 ３……羽根車 5,8……セラミックス軸受 ９……潤滑水供給系 9A……潤滑水供給源 9B……管路 9C……弁 10……温度センサ Ｅ……エンジン EX……エンジンの排気系

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水位上昇時には、水位が羽根車の入口レベ
   ルの揚水開始水位以上で羽根車入口から残留空気を吸い
   上げて気中運転から揚水運転に切り換えられ、水位降下
   時には、羽根車の入口レベルの揚水開始水位と揚水遮断
   水位との間の所定水位で羽根車入口に空気を送り込んで
   揚水運転から気中運転に切り換えられるように構成され
   たエンジン駆動式ポンプの主軸を軸支しているセラミッ
   クス軸受に対して、潤滑水供給源と該軸受を連通させる
   管路に介在されてなる潤滑水供給系により潤滑水を供給
   する方法であって、エンジンの排気系に温度センサを設
   け、この温度センサによってエンジンの負荷に応じて変
   動する排気温度を検知し、ポンプ揚水運転によりエンジ
   ンが高負荷運転されることによって、排気温度が設定上
   限値に到達したとき前記潤滑水供給系を閉成して、前記
   軸受に対する潤滑水の供給を止め、かつ、ポンプの気中
   運転によりエンジンが低負荷運転されることによって、
   排気温度が設定下限値に低下したとき前記潤滑水供給系
   を開成して、前記軸受に対して潤滑水を供給するように
   したことを特徴とするエンジン駆動式ポンプの軸受に対
   する潤滑水供給方法。