JP2006177793A - シース型計測器及び軸受、並びに回転機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 例え内壁に設けたシース差込み穴の内部にシース先端部を差込んだ状態で、胴体を外壁に固定するようにした場合にあっても、外壁と内壁に高い位置精度で穴を加工したり、煩雑な作業を必要としたりすることなく、容易かつスムーズに取付けることができるようにする。
【解決手段】 先端部を被測定物に近接乃至接触させて該被測定物の物理量を計測するシース３２と、該シース３２の基部を該シース３２の軸方向と直交する方向に移動自在に保持する胴体３４を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばケーシングの内部に配置されたスラスト軸受のスラストパッドの温度等、ケーシング等の外壁に覆われて内壁の内部に配置された被測定物の物理量を直接計測するのに使用されるシース型計測器、及び該シース型計測器を備えることで、スラストパッド等の高温に曝される部材の温度を常時モニタできるようにした軸受、並びに該軸受で回転軸（主軸）を回転自在に支承するようにした回転機械に関する。

例えば、ポンプ装置等の回転機械にあっては、高速で回転する回転軸（主軸）を軸受で回転自在に支承するようにしており、この軸受として、ラジアル荷重を受けるようにしたラジアル軸受と共に、スラスト荷重を受けるようにしたスラスト軸受が広く使用されている。このスラスト軸受にあっては、回転体と摺接して発熱するスラストパッド等が一般に備えられており、このスラストパッド等の高温に曝される部材の温度を常時モニタし、所定の温度以下に抑えることが求められている。

前述のスラストパット等の温度を、シース（金属製保護管）の内部に熱電対又は測温抵抗体を収納し、熱電対又は測温抵抗体とシースとの間にマグネシア等の絶縁部を充填してシースの外径を細く加工したシース型計測器を使用して直接計測することが行われている。このように、比較的幅が狭く、かつ互いに密接して配置されたスラストパッド等の部材の温度の計測にシース型計測器を使用することで、熱電対又は測温抵抗体を直接スラストパッド等に配線する場合に比べて、断線のおそれをなくすことができる。

従来、シース型計測器１０は、図７に示すように、先端内部に熱電対又は測温抵抗体を収納し絶縁部を充填した細い線状のシース（金属製保護管）１２と、このシース１２を所定の位置に位置させて固定する胴体１４を有しており、シース１２は、その基部において、スプリング等を介して胴体１４に伸縮自在に保持されている。そして、シース型計測器１０を使用して、例えば外部ケーシング等の外壁１６の内部に配置され、内部ケーシング等の内壁１８で覆われた、発熱部２０を有する被測定物２２の温度等を直接測定する際には、外壁１６の所定の位置に胴体取付け用の胴体取付け穴２４を、内壁１８及び被測定物２２の該取付け穴２４と対応する位置に、シース１２の先端を差込むシース差込み穴２６をそれぞれ設ける。そして、シース１２の先端を、シース差込み穴２６内の所定の位置に位置させた状態で、シース型計測器１０の胴体１４の下部外周面に設けたテーパねじ部１４ａを外壁１６に設けた胴体取付け穴２４にねじ込んで胴体１４を外壁１６に固定して、シース１２が所定の位置に位置するようにしている。

また、図８に示すように、外壁１６の所定の位置に、シース１２の直径よりも大きな内径のばか穴２７を設け、このばか穴２７を閉塞する大きさのフランジ２８を介してシース型計測器１０の胴体１４を外壁１６に取付け、このフランジ２８の外壁１６に対する取付け位置を調整することで、ばか穴２７の中心Ｏ_１とシース差込み穴２６の中心Ｏ_２との間の位置ずれδ_１を、胴体１４及びシース１２の軸心をシース差込み穴２６の中心Ｏ_２に一致させて吸収することも考えられる。

例えば、シース型計測器を使用して被測定物の温度の測定を行う場合、シースの先端部を差込むシース差込み穴として、その内径がシースの直径よりも極端に大きくしたものを用いると、差込み穴の内部における熱勾配の影響を受けて精確な温度が計測できなくなってしまう。このため、シース差込み穴の内径は、シースの直径とほぼ同じ大きさであることが要求される。

このように、特に、シース差込み穴として、シースの直径とほぼ同じ内径を有するもの（細穴）を用いると、例えば、前述の図７に示すように、外壁１６に胴体取付け穴２４を、内壁１８及び被測定物２２にシース差込み穴２６をそれぞれ設け、所定の位置にシース１２を位置させてシース型計測器１０を取付ける場合、胴体取付け穴２４とシース差込み穴２６との間に高い位置精度が要求される。このため、組立て後に、胴体取付け穴２４とシース差込み穴２６の穴加工を実施するケースも考慮する必要がある。つまり、図９に示すように、胴体取付け穴２４の中心Ｏ_３と、シース差込み穴２６の中心Ｏ_４との間に位置ずれδ_２が生じると、この位置ずれδ_２が例え僅かであっても、胴体１４及びシース１２の軸心が胴体取付け穴２４の中心Ｏ_３と一致するため、シース１２がシース差込み穴２６の開口端部と干渉して、シース差込み穴２６の内部にシース１２をスムーズに差込めなくなり、無理に差込むとシース１２の変形や破損に繋がってしまう。

なお、図８に示すように、フランジ２８を介して、外壁１６に設けたばか穴２７と、内壁１８及び被測定物２２に設けたシース差込み穴２６との間の位置ずれδ_１を吸収するようにすると、例えば、シース１２の先端部をシース差込み穴２６の内部に差込める位置にフランジ２８を移動させて該フランジ２８を位置決めし固定するといった煩雑な作業が必要となる。

本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、例え内壁に設けたシース差込み穴の内部にシース先端部を差込んだ状態で、胴体を外壁に固定するようにした場合にあっても、外壁と内壁に高い位置精度で穴を加工したり、煩雑な作業を必要としたりすることなく、容易かつスムーズに取付けることができるようにしたシース型計測器、及び該シース型計測器を備えた軸受、並びに該軸受を備えた回転機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のシース型測定器は、先端部を被測定物に近接乃至接触させて該被測定物の物理量を計測するシースと、該シースの基部を該シースの軸方向と直交する方向に移動自在に保持する胴体を有することを特徴とする。
これにより、例え外壁に設けた胴体取付け穴と、内壁に設けたシース差込み穴との間に位置ずれが生じていても、この位置ずれ量に見合った量だけシースを軸方向に直交する方向に平行移動させることで、この位置ずれを容易に吸収して、シースの先端をシース差込み穴内の所定の位置に位置させた状態でシース型計測器を取付けることができる。

本発明の軸受は、軸受ケーシング内に取付けられ回転体と摺接して発熱する摺接部材を有する軸受であって、基部を軸方向と直交する方向に移動自在に胴体で保持したシースを有するシース型計測器の該シースの先端部を、前記軸受ケーシングに設けたシース差込み穴内の所定の位置に配置したことを特徴とする。
これにより、シース型計測器を介して、例えばスラスト軸受のスラストパッド等の高温に曝される摺動部材の温度を常時モニタすることができる。

本発明の回転機械は、軸受ケーシング内に取付けられ回転体と摺接して発熱する摺接部材を有し、装置ケーシング内に配置された軸受と、基部を軸方向と直交する方向に移動自在に胴体で保持したシースを有するシース型計測器を有し、前記シース型計測器は、前記シースの先端部を前記軸受ケーシングに設けたシース差込み穴内の所定の位置に配置した状態で、前記胴体を介して前記装置ケーシングに固定されていることを特徴とする。
これにより、軸受の高温に曝される摺動部材の温度を常時モニタすることで、ポンプ等の回転機械の異常を早期に発見することができる。

本発明のシース型計測器によれば、例え外壁に設けた胴体取付け穴と、内壁に設けたシース差込み穴との間に位置ずれが生じていても、この位置ずれをシース型計測器自体で容易に吸収することができ、これによって、外壁と内壁に高い位置精度を必要とすることなく穴加工を行っても、シースを所定の位置に位置させた状態で、シース型計測器を取付けることができる。しかも、組立て時に穴の位置ずれを気にする必要がないため、組立て効率も上がり、組立てに要する時間を大幅に短縮することができる。

また、本発明の軸受によれば、シース型計測器を介して、例えばスラスト軸受のスラストパッド等の高温に曝される摺動部材の温度を常時モニタすることができる。
更に、本発明の回転機械によれば、軸受の高温に曝される摺動部材の温度を常時モニタし、この温度上昇を抑えることで、ポンプ等の回転機械の性能が低下してしまうことを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態におけるシース型計測器３０を示す。図１に示すように、このシース型計測器３０は、先端内部に熱電対又は測温抵抗体を収納し絶縁部を充填した細長い線状のシース（金属製保護管）３２と、このシース３２を所定の位置に位置させて固定する円筒状の胴体３４を有している。胴体３４の下部外周面にはテーパねじ部３４ａが、上部外周面にはねじ部３４ｂがそれぞれ設けられており、更に上部内周面及び下部内周面には、共に略円筒状の上部ブッシュ３６及び下部ブッシュ３８がそれぞれ嵌着されている。

胴体３４の内部の上部ブッシュ３６と下部ブッシュ３８との間に位置して、屈曲自在な、例えばステンレス等の金属製ベローズからなるフレキシブル継手４０が配置され、このフレキシブル継手４０の上部（自由端）は、溶接部４２を介して上部ソケット４４に溶着され、下部（基端）は、溶接部４６を介して下部ソケット４８に溶着されている。そして、上部ソケット４４は、胴体３４に対してフリーな状態で、溶接部５０を介してシース３２に溶着されている。下部ソケット４８は、シース３２に対してフリーな状態で、下部ブッシュ３８の内部に摺動自在に遊嵌され、下部ソケット４８と下部ブッシュ３８との間には、胴体３４の内部を密閉構造とするためのＯリング５２が介装されている。

このように、フレキシブル継手４０の基端側を、シース３２に対してフリーな状態で胴体３４側に支持し、胴体３４に対してフリーなフレキシブル継手４０の自由端側をシース３２に固定することで、シース３２を、フレキシブル継手４０を介して、シース３２の軸方向と直交する方向に平行移動させることができる。

この例は、上部ソケット４４と上部ブッシュ３６の間にスプリング５４を介装し、このスプリング５４の弾性力で、シース３２が胴体３４に対して伸縮自在となるように、つまり、胴体３４から延出するシース３２の先端部の長さを調整できるようになっている。更に、下部ソケット４８の下端には、下部ソケット４８が下部ブッシュ３８に対して相対的に移動（上昇）した時、下部ブッシュ３８の小径部の端面に当接して該下部ブッシュ３８の動き（上昇）を規制するストッパ５６が設けられている。

次に、この実施の形態のシース型計測器３０を、前述の図９に示す従来例と同様に、外壁１６に胴体取付け穴２４を、内壁１８及び被測定物２２にシース差込み穴２６をそれぞれ設け、シース差込み穴２６内の所定の位置にシース３２の先端を位置させてシース型計測器３０を取付ける場合について、図２を参照して説明する。この場合、胴体取付け穴２４の中心Ｏ_３と、シース差込み穴２６の中心Ｏ_４との間に位置ずれδ_２が生じているものとする。

この例にあっては、胴体３４の内部に収納したフレキシブル継手４０を介して、胴体３４から延出するシース３２を胴体３４と平行なまま、胴体取付け穴２４とシース差込み穴２６との間の位置ずれδ_２量に見合った量だけシース３２を軸方向に直交する方向に平行移動させ、これによって、この位置ずれδ_２をシース型計測器３０自体で吸収する。つまり、胴体３４の軸心を胴体取付け穴２４の中心Ｏ_３と一致させたまま、シース３２の軸心をシース差込み穴２６の中心Ｏ_４と一致させる。この状態で、シース３２の先端をシース差込み穴２６内に所定の位置に位置させつつ、胴体３４のテーパねじ部３４ａを外壁１６の胴体取付け穴２４にねじ込んで胴体３４を外壁１６に固定する。

これにより、例え外壁１６に設けた胴体取付け穴２４と、内壁１８に設けたシース差込み穴２６との間に位置ずれが生じていても、この位置ずれをシース型計測器３０自体で容易に吸収することができ、これによって、外壁１６と内壁１８に高い位置精度を必要とすることなく穴加工を行っても、シース３２を所定の位置に位置させた状態で、シース型計測器３０を取付けることができる。しかも、組立て時に穴の位置ずれを気にする必要がないため、組立て効率も上がり、組立てに要する時間を大幅に短縮することができる。

次に、図３乃至図６は、図１に示すシース型計測器３０を、回転機械としての両吸込みポンプ装置６０に装着した例を示す。図３に示すように、両吸込み渦巻きポンプ（回転機械）６０は、内部に渦巻き室６２を区画形成したポンプケーシング６４を有しており、このポンプケーシング６４の内部に、主軸６６の回転に伴って回転する羽根車６８が配置されている。この主軸６６は、カップリング７０を介して、モータ等の駆動軸７２に連結される。主軸６６は、その両端において、それぞれ軸受ケーシング７４の内部に配置した一対のラジアル軸受としてのジャーナル軸受７６を介して回転自在に支承され、更にこの一方のジャーナル軸受７６の外側方に、主軸６６のスラスト荷重を受けるスラスト軸受７８が軸受カバー（装置ケーシング）８０で一体に覆われて配置されている。

スラスト軸受７８は、図６に詳細に示すように、円筒状の軸受ケーシング８２を有しており、この軸受ケーシング８２の内部の主軸６６と一体に回転する回転体としてのスラストカラー８４を挟んだ両側に、摺接部材としてのスラストパッド８６が軸受ケーシング８２に取付けられて配置されている。これにより、主軸６６の回転に伴って、スラストカラー（回転体）８４が回転し、このスラストカラー８４の両面にスラストパッド（摺接部材）８６がそれぞれ摺接することで、主軸６６のスラスト荷重をスラストパッド８６で受けるようになっている。

この例では、スラストカラー８４の両側に、複数（例えば各６枚）の略扇状のスラストパッド８６が円周方向に沿って等間隔に配置され、この各スラストパッド８６が軸方向に微動するようになっており、このスラストカラー８４の両側に位置する各１つのスラストパッド８６の温度をシース型計測器３０でそれぞれ計測する。このように、スラストカラー８４と摺接し発熱することで、ポンプ運転中に高温に曝されるスラストパッド８６の温度を常時モニタし、このモニタ結果を基に、スラストパッド８６の温度変化を確認することで、ポンプ運転中にポンプ装置６０の異常を早期発見することができる。しかも、このスラストパッド８６の温度の計測に、図１に示すシース型計測器３０を使用することで、熱電対又は測温抵抗体を直接スラストパッド等に配線する場合に比べて、断線のおそれをなくし、しかもシース型計測器３０の取付けの際の作業性を良好となすことができる。

つまり、図６に示すように、軸受カバー（装置ケーシング）８０に胴体取付け穴８８を、軸受ケーシング８２及びスラストパッド（摺接部材）８６の該胴体取付け穴８８に対応する位置にシース差込み穴９０をそれぞれ設け、シース差込み穴９０内の所定の位置にシース３２の先端を位置させて、シース型計測器３０の胴体３４を軸受カバー８０に設けた胴体取付け穴８８にねじ込むことで、シース型計測器３０を取付けるようにしている。なお、この例では、胴体３４の頭部に、端子取出し用の端子箱９２を設けている。

これにより、前述とほぼ同様に、胴体取付け穴８８の中心と、シース差込み穴９０の中心との間に位置ずれが生じていたとしても、この位置ずれ量に見合った量だけシース３２を軸方向に直交する方向に平行移動させて、この位置ずれをシース型計測器３０自体で容易に吸収することができる。これによって、軸受カバー８０と軸受ケーシング８２に高い位置精度を必要とすることなく穴加工を行っても、シース３２を所定の位置に位置させた状態で、シース型計測器３０を取付けることができ、しかも、組立て時に穴の位置ずれを気にする必要がないため、組立て効率も上がり、組立てに要する時間を大幅に短縮することができる。

なお、この例では、回転機械として、両吸込み渦巻きポンプ装置を使用した例を示しているが、他のポンプ装置、更にはポンプ装置以外の他の回転機械に適用しても良いことは勿論である。

本発明の実施の形態のシース型計測器を示す断面図である。 図１に示すシース型測定器の取付け時の説明に付する図である。 図１に示すシース型計測器を装着する回転機械としてのポンプ装置を示す断面図である。 図１に示すシース型計測器を装着した時における図３に示すポンプ装置の左側面図である。 図１に示すシース型計測器を装着した時における図３に示すポンプ装置のスラスト軸受を内部に収容する軸受カバーの正面図である。 図３に示すポンプ装置に図１に示すシース型計測器を装着した時のスラスト軸受、軸受カバー及びシース型計測器の関係を示す図である。 従来のシース型計測器の概要及び該シース型計測器の取付け状態を示す図である。 従来のシース型計測器の概要及び該シース型計測器の他の取付け状態を示す図である。 図７に示す例における欠点の説明に付する図である。

符号の説明

１６ 外壁
１８ 内壁
２０ 発熱部
２２ 被測定物
２４ 胴体取付け穴
２６ シース差込み穴
３０ シース型計測器
３２ シース
３４ 胴体
３６ 上部ブッシュ
３８ 下部ブッシュ
４０ フレキシブル継手
４４ 上部ソケット
４８ 下部ソケット
５４ スプリング
５６ ストッパ
６０ ポンプ装置
６４ ポンプケーシング
６６ 主軸
６８ 羽根車
７０ カップリング
７２ 駆動軸
７４ 軸受ケーシング
７６ ジャーナル軸受
７８ スラスト軸受
８０ 軸受カバー（装置ケーシング）
８２ 軸受ケーシング
８４ スラストカラー（回転体）
８６ スラストパッド（摺接部材）
８８ 胴体取付け穴
９０ シース差込み穴
９２ 端子箱

Claims (8)

1. 先端部を被測定物に近接乃至接触させて該被測定物の物理量を計測するシースと、
   該シースの基部を該シースの軸方向と直交する方向に移動自在に保持する胴体を有することを特徴とするシース型計測器。
2. 前記シースの基部を前記胴体の内部に配置したフレキシブル継手を介して該シースの軸方向と直交する方向に移動可能に保持したことを特徴とする請求項１記載のシース型計測器。
3. 前記フレキシブル継手はベローズから構成され、このベローズの基端は前記胴体側に支持され、自由端は前記シース側に固定されていることを特徴とする請求項２記載のシース型計測器。
4. 前記シースは、前記胴体に伸縮自在に保持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシース型計測器。
5. 軸受ケーシング内に取付けられ回転体と摺接して発熱する摺接部材を有する軸受であって、
   基部を軸方向と直交する方向に移動自在に胴体で保持したシースを有するシース型計測器の該シースの先端部を、前記軸受ケーシングに設けたシース差込み穴内の所定の位置に配置したことを特徴とする軸受。
6. 前記軸受はスラスト軸受で、前記摺動部材はスラストパッドであることを特徴とする請求項５記載の軸受。
7. 軸受ケーシング内に取付けられ回転体と摺接して発熱する摺接部材を有し、装置ケーシング内に配置された軸受と、
   基部を軸方向と直交する方向に移動自在に胴体で保持したシースを有するシース型計測器を有し、
   前記シース型計測器は、前記シースの先端部を前記軸受ケーシングに設けたシース差込み穴内の所定の位置に配置した状態で、前記胴体を介して前記装置ケーシングに固定されていることを特徴とする回転機械。
8. 前記軸受はスラスト軸受で、前記摺動部材はスラストパッドであることを特徴とする請求項７記載の回転機械。

Images