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【技术领域】
[0001]本发明涉及具有滑动轴承的立轴栗，尤其涉及先行待机运转栗或在干燥条件下进行管理运转的栗等、进行空气中运转和排水(输水)运转的立轴栗。
【背景技术】
[0002]近年来，由于城市化的发展，而加深了绿地的减少、以及路面的混凝土化及柏油化的扩大，由此产生了城市热岛现象，被称为所谓游击暴雨的局部集中暴雨在市区频发。局部大量的降雨在混凝土化、柏油化了的路面上，没有被吸收到地下而直接被导入到水渠中。其结果为，大量的雨水在短时间内流入到排水栗站。
[0003]为了防备因频发的这样的集中暴雨而带来的大量雨水的快速排水，在设置于排水栗站的排水栗中，进行着在雨水到达排水栗站之前预先启动的先行待机运转，从而避免产生因启动延迟而导致的浸水损失。
[0004]图1是进行先行待机运转的立轴栗的局部概略图。在排水栗站的水槽100中配置有立轴栗3，该立轴栗3在沿纵向配置的轴的前端具有叶轮22，即使由于使空气与水一起吸入到叶轮22而导致水槽100的水位为最低运转水位LWL以下也能够继续运转(先行待机运转)。在该立轴栗3中，在叶轮22入口侧的吸水钟状罩(bell) 27的侧面部上设有贯穿孔5，且在该贯穿孔5上安装有具有与外部空气接触的开口 6a的空气管6。由此，在该立轴栗3中使经由贯穿孔5向立轴栗3内供给的空气的供给量根据水位而变化，从而在最低运转水位LWL以下控制立轴栗3的排水量。
[0005]图2是说明先行待机运转的运转状态的图。例如作为大城市的雨水排水用，与吸入水位无关而是基于降雨信息等预先启动立轴栗(A:空气中运转)。随着水位从低水位的状态上升，水位达到叶轮的位置，立轴栗从空转(空气中运转)经由通过叶轮搅拌水的运转(B:气水搅拌运转)、进一步经由一边将从贯穿孔供给的空气与水一起吸入一边逐渐增加水量的运转(C:气水混合运转)，向百分之百地进行水的排出的全开运转(D:稳态运转)过渡。另外，在水位从高水位降低时，从全开运转向一边将从贯穿孔供给的空气与水一起吸入一边逐渐减少水量的运转(C:气水混合运转)过渡。在水位到达LLWL附近时，向不吸入水也不进行排水的运转(E:气闭(air lock)运转)过渡。将具有这五个特征的运转总称为先行待机运转。此外，栗启动从比壳体下端低的水位LLLWL开始。
[0006]图3是表示图1所示的进行先行待机运转的立轴栗3整体的剖视图。此外，图2所示的贯穿孔5及空气管6被省略图示。如图3所示，立轴栗3具有:固定设置在栗设置台面上的排出弯头30 ;与该排出弯头30的下端连接的壳体29 ;与壳体29的下端连接、且将叶轮22收纳于内部的排出碗形部(bowl) 28 ;和与排出碗形部28的下端连接、且用于吸入水的吸水钟形罩27。
[0007]在立轴栗3的壳体29、排出碗形部28及吸水钟形罩27的径向大致中心部上配置有通过联轴器26而相互连接的旋转轴10、1(V。旋转轴10、1(V由经由支承部件固定在壳体29上的上部轴承32、和经由支承部件固定在排出碗形部28上的下部轴承33支承。在旋转轴10、1(V的一端侧(吸水钟形罩27侧)连接有用于将水吸入到栗内的叶轮22。旋转轴10、1(V的另一端侧从设在排出弯头30上的孔通向立轴栗3的外部，而与使叶轮22旋转的未图示的发动机或马达等驱动机连接。
[0008]在旋转轴10、1(Τ与设在排出弯头30上的孔之间设有浮动密封件、压盖密封垫(gland packing)或机械密封件等轴密封件34，由此防止立轴栗3所处理的水流出到立轴栗3的外部。
[0009]驱动机设在地上从而能够容易地进行保养检查。驱动机的旋转传递到旋转轴10、10'，从而能够使叶轮22旋转。水通过叶轮22的旋转而被从吸水钟形罩27吸入，并从排出碗形部28、壳体29通过从而从排出弯头30排出。
[0010]图4是适用于图3所示的轴承32、33的以往的轴承装置的放大图，图5是滑动轴承的立体图。如图4所示，以往的轴承装置在旋转轴10(10')的外周具有由不锈钢等构成的金属制的套筒11。在套筒11的外周侧，设有图5所示的、中空圆筒的由树脂材料、陶瓷、烧结金属或进行了表面改性的金属构成的滑动轴承1。套筒11的外周面与滑动轴承1的内周面(滑动面)隔着非常狭窄的余隙而相对，且以相对于滑动轴承1滑动的方式构成。滑动轴承1通过由金属或树脂构成的轴承壳12并经由凸缘部12a而固定在向栗的壳体29 (参照图3)等连接的支承部件13上。
[0011]图3所示的立轴栗3在栗启动时在空气中运转。S卩，轴承32、33在没有基于液体的润滑的干燥条件下运转。在此干燥条件是指栗运转中的轴承32、33的环境为没有基于液体的润滑的空气中的条件，而干燥运转是指在该条件下的运转。另外，图3所示的轴承32、33也在向轴承输水了的排水条件下运转。在此，排水条件是指栗运转中的轴承32、33的环境为混入有砂土等异物(泥浆)的水中的条件，而排水运转是指在该条件下的运转，例如是指气水混合运转、全开运转等、气闭运转等。由于在这样的条件下使用轴承32、33，所以在轴承32、33中存在如下的技术课题。
[0012]虽然对于滑动轴承1使用各种各样的材料，但在进行干燥运转的立轴栗3的情况下，从干燥滑动性及排水运转时的可靠性的观点考虑，大多使用树脂或陶瓷制的轴承。在该情况下，对滑动轴承1要求如下:可承受干燥运转时的摩擦发热，并且可抵抗排水运转时的因水中的泥浆而导致的磨损。但是，这两个特性大多矛盾，通常耐磨损性高的轴承材料具有摩擦系数高的倾向。因此若使排水运转时的耐磨损性优先而选定轴承材料，则干燥条件下的摩擦发热增大，若为了抑制干燥条件下的摩擦发热而选定摩擦系数低的轴承材料，则排水运转时的因泥浆产生的轴承材料的磨损量增加。
[0013]另外，在对滑动轴承1和配置于滑动轴承1与轴承壳12之间的缓冲材料使用树脂或橡胶等高分子材料的情况下，由于具有按材料而确定的可使用温度的上限，所以因摩擦产生的发热限度由这些材料的性质决定。
[0014]在具有以上说明的特性的滑动轴承1中，若为了提高滑动轴承1的维持管理性而提高滑动轴承1的耐磨损性，则轴承滑动面的摩擦系数增大。由于该轴承滑动面的摩擦而有可能产生以下说明的振动。
[0015]通常，在运转立轴栗3那样的旋转机械时，存在如下情况:由于因旋转体自身所具有的重量的不平衡和/或流体荷载而对旋转体强制产生的激振力而导致旋转机械振动。但是，作为其他旋转机械的振动原因，具有因旋转体的振摆回转而在与位移方向(旋转体的径向)正交的方向(旋转体的周向)上产生的力。该力被称为不稳定化力，具有消除旋转体的阻尼作用的效用。其结果为，当因不稳定化力而导致旋转体整体的阻尼作用成为负时，存在引起发散振动(振摆回转逐渐增大这样的振动)的情况。
[0016]在此，在立轴栗3启动时等的空气中运转中，与水中运转相比由于轴承部中没有润滑流体，所以轴承滑动面的摩擦系数大。由于该摩擦力成为上述不稳定化力，所以在使用了摩擦系数高的轴承材料的情况下，不稳定化力变大，从而在旋转轴10、10'上引起与旋转方向反向地振摆回转的发散振动。另外，在干燥运转时产生这样的发散振动的情况下，因振动而导致轴承的表面压力增大，从而在轴承滑动面上产生的摩擦力变得极大。因此，有可能由于因轴承温度急剧上升引起的热膨胀或烧结而导致轴承陷入功能不良。
[0017]另一方面，在立轴栗3的排水运转时，在滑动轴承1的滑动面上形成有液膜。由于该液膜而产生不稳定化力，由此存在产生较大振动的情况。该现象以与在通过油润滑的滑动轴承中被称为油膜振荡(oil whip)或油膜涡动(oil whirl)的现象相同的机理发生。当发生该现象时，旋转轴10、1(V激烈地振动，而无法正常运转。
[0018]为了防止这些振动，需要谋求不稳定化力的降低、或基于阻尼付加产生的旋转轴
10、10r的稳定性的提高。但是，大幅降低作为干燥运转时的不稳定化力的原因的摩擦系数如上所述是困难的，另外在立轴栗3的结构方面，难以对旋转轴10、10'赋予充分的阻尼作用。
[0019]像这样，在进行先行待机运转的立轴栗用的滑动轴承中，要求耐磨损性、耐发热性(低摩擦性)、耐振动性等性能，但目前难以以高水平同时满足这些要求。另外，耐磨损性高的轴承材料由于干燥条件时的摩擦系数高，所以经常无法使用，其结果为，存在无法大幅提高轴承寿命的问题点。
[0020]另外，立轴栗3根据旋转轴10、10'的长度而需要更多的轴承。在该情况下，因上述的振动产生使所有轴承受到影响而导致磨损严重，所以在较短的维护跨度时间(maintenance span)内就必须更换所有轴承。
【发明内容