JP2000264591A - 立軸形回転機用のブレーキ兼ジャッキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】制動用の作動流体の供給系に減圧用機器類の配
備が不要な立軸形回転機用のブレーキ兼ジャッキ装置を
提供する。 【解決手段】ブレーキ兼ジャッキ装置１は、シリンダー
２，ピストン３，ピストンカラー４，作動流体５を供給
するための供給管路１８，１９よりなる作動部１１を備
える。ピストン３は、従来例と同径の外径部を持つと共
に通気孔３４が形成された円形状の主体部３１と、主体
部３１よりも小径の外径部を持つ円形状の補助部３２を
持つ。ピストンカラー４は、主体部３１の外径部と同径
の外周部と、補助部３２の外径部と同径の内周部を持つ
環状に形成される。シリンダー２は、主体部３１とピス
トンカラー４とに嵌まり合う大径部と、補助部３２に嵌
まり合う小径部とが同心に形成され、供給管路１９が小
径部の底部に，供給管路１８が大径部の底部にそれぞれ
配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、立軸形水車発電
機などの立軸形回転機の回転子の制動およびジャッキア
ップを行うブレーキ兼ジャッキ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】立軸形水車発電機，立軸形発電電動機な
どの立軸形回転機では、立軸形回転機を停止させる際に
回転子などの回転系を速やかに停止させるために、回転
子に制動を与える必要がある。また、立軸形回転機が持
つスラスト軸受のしゅう動部に潤滑油の膜の形成を強制
的に行う場合の、スラストランナーをスラスト軸受から
離間させるなどのために、一時的に回転子のジャッキア
ップを行うことが必要になる場合がある。そうして、回
転子の制動およびジャッキアップを同一の装置で行える
ものとして、ブレーキ兼ジャッキ装置が知られている。

【０００３】まず、図２を用いて、従来例のブレーキ兼
ジャッキ装置の構造を説明する。ここで図２は、従来例
のブレーキ兼ジャッキ装置を周辺装置と共に示す縦断面
図である。図２において、９は、有底円筒状のシリンダ
ー８１，円柱状のピストン８２，シリンダー８１の底部
に配置された供給管８３よりなる作動部８と、ブレーキ
シュー９１と、ピストン８２に固着されたブレーキシュ
ー支え９２とを備えたブレーキ兼ジャッキ装置である。
ブレーキ兼ジャッキ装置９に対する作動流体６は供給管
８３から供給される。ピストン８２の外径部（外径Ｄ）
８２ａには、パッキン溝が形成され、パッキン８９が装
填されている。ピストン８２の端部の供給管８３と対向
し合う部位には、作動流体６の流入部８４が、外径部８
２ａと同心に円形状に形成されている。また、９９は図
示しない立軸形回転電気機械の回転子の端部に装着され
たブレーキリングである。

【０００４】ブレーキ兼ジャッキ装置９に用いられる作
動流体６としては、回転子を制動する場合には圧油６Ａ
または圧縮空気６Ｂが用いられ、回転子をジャッキアッ
プする場合には圧油６Ｃが用いられることが一般であ
る。そうして、制動時に、ブレーキ兼ジャッキ装置９に
作動流体６（圧油６Ａ，圧縮空気６Ｂ，圧油６Ｃの総
称）が与えられると、作動流体６の圧力は流入部８４に
まず作用してピストン８２を僅かにＲ矢方向に押上げ
る。ピストン８２が僅かに押上げられると、以降、作動
流体６の圧力は、ピストン８２の受圧部分の面積（受圧
面積）Ｓ〔＝（π／４）Ｄ²〕の全体に作用するように
なる。

【０００５】作動流体６の圧力がこのように作用するこ
とで、ピストン８２はＲ矢方向に移動し、ブレーキシュ
ー９１をブレーキリング９９に押付けて、回転子の制動
を行う。これにより、回転子を含む回転系は速やかに停
止される。また、回転子をジャッキアップする場合に
は、ブレーキ兼ジャッキ装置９に与えられる作動流体６
は制動時の場合と同一の手順でピストン８２に作用し
て、ブレーキシュー９１をＲ矢方向に押上げ、回転子の
ジャッキアップを行う。

【０００６】次に、制動時におけるブレーキ兼ジャッキ
装置９に対する作動流体６の供給方法を図３，図４を用
いて説明する。ここで、図３は、圧油を用いる場合の従
来例の制動時の作動流体供給系の説明図であり、図４
は、圧縮空気を用いる場合の従来例の制動時の作動流体
供給系の説明図である。なお、図３，図４に示す事例の
作動流体供給系は、立軸形水車発電機に用いられる装置
である。なおまた、図４に関しては、図３に示した従来
例による作動流体供給系などと同一部分には同じ符号を
付し、その説明を省略する。

【０００７】まず図３において、９はブレーキ兼ジャッ
キ装置、７１は圧油６Ａの供給源である圧油装置、７２
は減圧弁、７９はコンプレッサー、７８は空気タンクで
ある。コンプレッサー７９は圧油装置７１において油を
昇圧して圧油７Ｂを生成するのに用いる圧縮空気７Ａの
供給を行い、空気タンク７８は圧縮空気７Ａの貯留に用
いられている。なお、この事例の場合の圧油装置７１で
は、生成された圧油７Ｂの多くは、立軸形発電機に連結
された図示しない立軸形水車が持つランナーベーンやガ
イドベーンの操作用などとして供給されている。図３に
示された圧油６Ａの供給系では、圧油装置７１で生成さ
れた圧油７Ｂを、減圧弁７２を介して減圧して所定の圧
力を持つ圧油６Ａとし、制動を行うブレーキ兼ジャッキ
装置９に供給する。

【０００８】また図４において、７３は圧縮空気７Ａが
持つ圧力を減圧して圧縮空気６Ｂを得るための減圧弁で
あり、７４は縮空気６Ｂの貯留に用いられる空気タンク
である。図４に示された圧縮空気６Ｂの供給系では、コ
ンプレッサー７９で生成された圧縮空気７Ａを、減圧弁
７３により減圧して所定の圧力を持つ圧縮空気６Ｂと
し、空気タンク７４を介して制動を行うブレーキ兼ジャ
ッキ装置９に供給される。

【０００９】続いて、ジャッキアップ時におけるブレー
キ兼ジャッキ装置９に対する作動流体６（圧油６Ｃ）の
供給方法を、制動時と同様に立軸形水車発電機の場合に
対して説明する。立軸形水車発電機のスラストランナー
をスラスト軸受から離間するために回転子のジャッキア
ップを行う場合には、立軸形水車発電機の軸受のシール
構造部（例えば、ラビリンス）などの精密な構造部を損
傷させてはならないので、回転子のジャッキアップ量は
精密に調整される必要がある。また、ジャッキアップ時
にブレーキ兼ジャッキ装置９で発生を要するジャッキア
ップ力Ｆ_jは、ブレーキ兼ジャッキ装置９で発生を要す
る制動力Ｆ_bより大きい力が必要であり、立軸形回転機
の仕様・構造などにより異なるが、大略１５〜２０倍で
ある。このために、ブレーキ兼ジャッキ装置９でジャッ
キアップを行う際の圧油６Ｃの圧力Ｐ_jは、制動時に用
いられる作動流体６（圧油６Ａまたは圧縮空気６Ｂ）の
圧力Ｐ_bよりも相当に高く設定される必要がある。これ
等のことから、ジャッキアップ時のブレーキ兼ジャッキ
装置９に対する作動流体６は、圧油装置７１とは異なる
別置の手動ポンプ，または電動機ポンプ（共に図示を省
略）から供給された圧油６Ｃが用いられている。

【００１０】ところで制動時において、圧油７Ｂまたは
圧縮空気７Ａを直接にブレーキ兼ジャッキ装置９に供給
した場合には、圧油７Ｂまたは圧縮空気７Ａの高い圧力
とピストン８２の受圧面積Ｓとの積に従う大きな制動力
Ｆ_bがブレーキ兼ジャッキ装置９で発生し、まだ回転を
しているブレーキシュー９１とブレーキリング９９に加
えられることになる。ブレーキシュー９１およびブレー
キリング９９を持つ装置では、一般に、「制動力Ｆ_b×
周速」の値が設計条件により定まる限度値を越えると、
ブレーキシュー９１が異常磨耗を起こす。また、ブレー
キシュー９１とブレーキリング９９とは高温状態になる
と共に微細な粒子となって部分的に分解し、あたかも火
花が散るように見える異常状態を引起こしてしまう。

【００１１】圧油７Ｂまたは圧縮空気７Ａを直接にブレ
ーキ兼ジャッキ装置９に供給しつつ適正な制動力Ｆ_bを
得るためには、ピストン８２の受圧面積Ｓを小さくしな
ければならないが、このようにした場合には、ジャッキ
アップ時に必要なジャッキアップ力Ｆ_jを得ることが不
可能になる。小さな受圧面積Ｓを持つピストン８２を用
いながらも必要なジャッキアップ力Ｆ_jを敢えて得るた
めには、圧油６Ｃの圧力Ｐ_jをさらに高く設定しなけれ
ばならないが、このことは作動流体６の配管の強度上困
難である。

【００１２】すなわち、ブレーキ兼ジャッキ装置９で
は、作動流体６の配管に要求される強度も考慮して圧力
Ｐ_j値を適正な値に設定する必要があることから、圧力
Ｐ_b値は低いものとならざるを得ない。低い圧力値を持
つ必要がある制動用の作動流体６をブレーキ兼ジャッキ
装置９に供給するために、図３，図４に示したように、
圧油６Ａの供給用には減圧弁７２が、圧縮空気６Ｂの供
給用には減圧弁７３と空気タンク７４が設置されてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前述した構成を持つ従
来技術によるブレーキ兼ジャッキ装置９は、前述した作
動流体６用の供給系を用いることで、同一の装置によ
り、立軸形回転機の回転子の制動およびジャッキアップ
の実施を可能にすることができるが、次記するような問
題があり、その解決が望まれている。すなわち、 大略で、ジャッキアップ力Ｆ_jの「１／１５」〜「１
／２０」という小さな制動力Ｆ_bを得るためには、作動
流体６用の供給系に、減圧弁７２，７３や空気タンク７
４の設置が不可欠であるので、供給系の構成が複雑にな
っている。このために、製造原価が高価となり、しか
も、保守点検作業が煩雑になっている。 減圧弁７２，７３や空気タンク７４の設置を避けよう
として、ピストン８２の受圧面積Ｓを小さくすると、こ
の場合には、前記したように、ジャッキアップ時に必要
な圧油６Ｃの圧力Ｐ_jをさらに高くすることが必要にな
り、作動流体６の配管に持たせる耐圧性能を向上させな
ければならないことになる。このことは、作動流体６の
配管の製造が極めて困難になるとの新たな問題を発生さ
せることになる。

【００１４】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされ、その目的は、制動用の作動流体の供給系に減
圧用機器類の配備が不要な立軸形回転機用のブレーキ兼
ジャッキ装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、 １）筒状のシリンダーと、シリンダーの内側に移動自在
に配置されたピストンとを備え、作動流体をピストンに
作用させて立軸形回転機の回転子の制動およびジャッキ
アップを行う立軸形回転機用のブレーキ兼ジャッキ装置
において、ピストンは、シリンダーの内径とほぼ同一の
外径を持つ主体部と、主体部の外径よりも小さい径の外
周が形成された補助部とを有し、回転子のジャッキアッ
プを行う際には，主体部ならびに補助部に一体に作動流
体を作用させ、回転子の制動を行う際には，補助部のみ
に作動流体を作用させること、または、 ２）前記１項に記載の手段において、ピストンの補助部
の外周には、外周部がピストンの主体部の外形部と同一
径であり内周部がピストンの補助部の外径部と同一径で
ある環状のピストンカラーが設けられ、ピストンは一端
が大気に開口し他端が主体部と補助部の間に形成された
段差部に開口する通気孔を有することにより達成され
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において
は、図２に示した従来例の立軸形回転機用のブレーキ兼
ジャッキ装置と同一部分には同じ符号を付し、その説明
を省略する。図１は、この発明の実施の形態の一例によ
る立軸形回転機用のブレーキ兼ジャッキ装置を示す縦断
面図である。図１において、１は、有底円筒状のシリン
ダー２，段差部を持つ円柱状のピストン３，ピストンカ
ラー４，供給管１８，供給管１９よりなる作動部１１
と、ブレーキシュー９１と、ブレーキシュー支え９２と
を備えたブレーキ兼ジャッキ装置である。ピストン３
は、この発明の特徴的な構成として、従来例によるピス
トン８２と同一径（外径Ｄ）の外径部３１ａを持つ主体
部３１と、主体部３１よりも小さい径（外径ｄ＜Ｄ）を
持つ外径部３２ａが外径部３１ａに対して同心に形成さ
れた補助部３２とを有している。

【００１７】ピストンカラー４は、主体部３１の外径部
３１ａと同一径の外周部４ａと、補助部３２の外径部３
２ａと同一径の内周部４ｂとを持つ環状に形成されてい
る。シリンダー２は、主体部３１とピストンカラー４と
に嵌まり合う大径部と、補助部３２に嵌まり合う小径部
とが同心に形成され、供給管１９は小径部の底部に配置
され、供給管１８は大径部の底部に配置されている。シ
リンダー２の小径部，ピストン３の主体部３１の外径部
３１ａ，および，ピストンカラー４の外周部４ａと内周
部４ｂのそれぞれには、パッキン溝が形成され、パッキ
ン８９が装填されている。

【００１８】また、補助部３２の端部の供給管１９と対
向し合う部位には、作動流体５の流入部３３が外径部３
２ａと同心に、また、ピストンカラー４の端部の供給管
１８と対向し合う部位には、作動流体５の流入部４１が
外周部４ａと同心に、それぞれ円形状に形成されてい
る。さらに主体部３１には、一端がシリンダ２の上方で
大気に開口し他端が主体部３１と補助部３２との間に形
成された段差部に開口する通気孔３４が形成されてい
る。そうして、ブレーキ兼ジャッキ装置１に対する作動
流体５は、制動時には供給管１９のみから供給され、ジ
ャッキアップ時には供給管１９と供給管１８の両方から
供給される。

【００１９】図１に示すこの発明の実施の形態の一例に
よるブレーキ兼ジャッキ装置１では前述の構成としたの
で、制動時には、作動流体５は供給管１９のみから供給
されて、従来例の場合と同一の手順で補助部３２のみに
作用し、ピストン３をＲ矢方向に押上げて、図示しない
回転子の制動を行う。この時、補助部３２は外径ｄ（ｄ
＜Ｄ）を持つので、その受圧面積Ｓ₃₂〔＝（π／４）ｄ
²〕は従来例によるピストン８２の受圧面積Ｓ〔＝（π
／４）Ｄ²〕に対して低減されている。したがって、ブ
レーキ兼ジャッキ装置１において、従来例の場合と同等
値の制動力Ｆ_bを得ようとすれば、制動時の作動流体５
の圧力Ｐ_bは、従来例の場合よりも高く設定される必要
がある。

【００２０】換言すれば、ブレーキ兼ジャッキ装置１で
は、制動時の作動流体５の圧力Ｐ_bを従来例の場合より
も高くすることができ、これにより、制動時における作
動流体５には、前記圧油７Ｂ（図３参照）または、前記
圧縮空気７Ａ（図４参照）をそのままの圧力値で用いる
ことができ、作動流体５の供給系に、減圧弁７２，７３
や空気タンク７４の設置が不要になる。なお、通気孔３
４とピストンカラー４とは、制動時に流入部４１および
供給管１８が負圧になることにより、ピストン３の上記
の動きが阻害されないようにするために設けられてい
る。すなわち、制動時に供給管１９に作用する作動流体
５によりピストン３が上方へ押し上げられると、ピスト
ン３に追随してピストンカラー４も上方へ移動し、それ
により流入部４１および供給管１８が負圧になるが、こ
のとき通気孔３４を介して大気がピストンカラー４に作
用し、大気の力によってピストンカラー４が下方へ押し
下げられ、それにより流入部４１および供給管１８が負
圧になるのが回避される。

【００２１】また、ジャッキアップ時には、ブレーキ兼
ジャッキ装置１では、作動流体５は、供給管１８および
供給管１９の両方からブレーキ兼ジャッキ装置１に供給
されて、従来例の場合と同一の手順で補助部３２とピス
トンカラー４とに作用し、ピストン３をＲ矢方向に押上
げて、図示しない回転子をジャッキアップする。ピスト
ンカラー４は外径Ｄおよび内径ｄを持つので、その受圧
面積Ｓ₄はＳ₄＝（π／４）（Ｄ−ｄ）²である。そうし
て、ピストン３の押上げに関与する全受圧面積Ｓ₁は、
補助部３２の受圧面積Ｓ₃₂と、ピストンカラー４の受圧
面積Ｓ₄の和であるので、Ｓ₁＝（π／４）Ｄ²であり、
これは、従来例の場合のピストン８２の受圧面積Ｓと同
一である。

【００２２】したがって、ブレーキ兼ジャッキ装置１に
おいては、従来例の場合と同等値のジャッキアップ力Ｆ
_jを得るのであれば、ジャッキアップ時の作動流体５の
圧力Ｐ_jは、従来例の場合と同一値でよいことになる。
すなわち、ブレーキ兼ジャッキ装置１は、作動流体５の
供給系に減圧弁７２，７３や空気タンク７４の設置を不
要としながらも、ジャッキアップ時の作動流体５として
従来例の場合と同様に圧油６Ｃを用いることができる。
そうしてブレーキ兼ジャッキ装置１では、制動時の作動
流体５の圧力Ｐ_bの，ジャッキアップ時の作動流体５の
圧力Ｐ_jに対する比率を低減することができ、この事例
の場合には、圧力Ｐ_bを圧力Ｐ_jの数分の一程度の範囲に
おさめることができている。

【００２３】

【発明の効果】この発明によるブレーキ兼ジャッキ装置
においては、前記課題を解決するための手段の項で述べ
た構成とすることで、ジャッキアップ時に用いる作動流
体の圧力を従来例の場合と同等値としながらも、制動用
の作動流体の供給系に減圧弁や空気タンクの設置を不要
にすることができる。これにより、供給系を含むブレー
キ兼ジャッキ装置の製造原価の低減が可能であると共
に、保守点検作業を容易にすることが可能になるとの効
果が有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の一例による立軸形回転
機用のブレーキ兼ジャッキ装置を示す縦断面図

【図２】従来例のブレーキ兼ジャッキ装置を周辺装置と
共に示す縦断面図

【図３】圧油を用いる場合の従来例の制動時の作動流体
供給系の説明図

【図４】圧縮空気を用いる場合の従来例の制動時の作動
流体供給系の説明図

【符号の説明】

１ ブレーキ兼ジャッキ装置 １１ 作動部 １８ 供給管 １９ 供給管 ２ シリンダー ３ ピストン ３１ 主体部 ３２ 補助部 ３４ 通気孔 ４ ピストンカラー ５ 作動流体

フロントページの続き (72)発明者 池谷 健司 東京都中央区新富一丁目六番三号 山本扛 重機株式会社内 Ｆターム(参考） 3J058 AA43 AA47 AA53 AA62 AA68 AA77 AA83 AA84 AA87 CC03 CC33 CC35 FA41

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状のシリンダーと、シリンダーの内側に
   移動自在に配置されたピストンとを備え、作動流体をピ
   ストンに作用させて立軸形回転機の回転子の制動および
   ジャッキアップを行う立軸形回転機用のブレーキ兼ジャ
   ッキ装置において、ピストンは、シリンダーの内径とほ
   ぼ同一の外径を持つ主体部と、主体部の外径よりも小さ
   い径の外周が形成された補助部とを有し、回転子のジャ
   ッキアップを行う際には，主体部ならびに補助部に一体
   に作動流体を作用させ、回転子の制動を行う際には，補
   助部のみに作動流体を作用させることを特徴とする立軸
   形回転機用のブレーキ兼ジャッキ装置。
2. 【請求項２】ピストンの補助部の外周には、外周部がピ
   ストンの主体部の外形部と同一径であり内周部がピスト
   ンの補助部の外径部と同一径である環状のピストンカラ
   ーが設けられ、ピストンは一端が大気に開口し他端が主
   体部と補助部の間に形成された段差部に開口する通気孔
   を有することを特徴とする請求項１記載の立軸形回転機
   用のブレーキ兼ジャッキ装置。