JP4681152B2

JP4681152B2 - 自己潤滑式軸受装置

Info

Publication number: JP4681152B2
Application number: JP2001183287A
Authority: JP
Inventors: 康博小山; 彰三井藤; 毅竹内; 一彦山下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2021-06-18
Also published as: JP2002372049A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば給水ポンプの駆動軸に設けられて潤滑油を自己潤滑させる軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばコンバインドサイクルを採用する火力発電所においてボイラ設備への給水を行うポンプには、給水ベーンを多段に備える横型ポンプが採用される。この多段横型の給水ポンプには、ケーシングを貫通して前後に駆動軸の端部が突出しており、一端がラジアル軸受によって支承されるととに継手を介してモータを連結され、他端は同様のラジアル軸受とスラスト軸受とによって支承される。
【０００３】
上記の給水ポンプには、駆動軸を支承する３つの軸受に潤滑油を循環供給して駆動軸の回転を円滑に保持するシステムが構築されている。この循環供給システムは、３つの軸受間に通じる潤滑油の流路を形成し、この流路系に潤滑油を貯留する油タンク、系内の潤滑油を吸入吐出して循環させる油ポンプ、各軸受を通過して過熱した潤滑油を冷却するオイルクーラ、系内の油圧を調節する油圧調節弁を設け、さらにシステム全体を監視する監視用計器類を設けた構成となっている。油ポンプは専用のモータを備えて独自に駆動するタイプが採用されており、監視用計器類はモータによる油ポンプの駆動状態や系内の油圧等の状況を常時監視している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような潤滑油の循環供給システムにおいては、潤滑油の供給が、モータによって独自に駆動される油ポンプを使った強制給油方式であることから、こういった各種の機器やそれらを監視する計器類が必要である等、システムの構成が複雑になるとともに給水ポンプを含めた全体のボリュームが大きくなるといった問題がある。同時に、システム構成が複雑になることで部品の調達コストが嵩むことから価格競争力に劣るという問題もある。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、構成が簡素で装置全体のボリュームが小さく、使用する部品の調達コストが安価で価格競争力にも秀でた自己潤滑式軸受装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成の自己潤滑式軸受装置を採用する。すなわち本発明に係る請求項１記載の自己潤滑式軸受装置は、回転駆動される駆動軸を有する機関に具備され、前記駆動軸に設けられて潤滑油を自己潤滑させる軸受装置であって、前記駆動軸の一方の軸端を支承する軸受と、該軸受を内部に配設して前記機関に固定される筐体と、該筐体の内部において前記駆動軸に設けられた大径の円盤状部と、該円盤状部の周面をなぞるようにして前記筐体の内側に設けられた無端の溝と、前記筐体の内部に設けられて前記溝に供給すべき潤滑油を溜め置く油溜まりと、該油溜まりから前記溝、該溝から前記軸受に通じ、さらに該軸受から前記油溜まりに通じる給油路とを備え、前記溝から前記駆動軸の他方の軸端を支承する軸受に通じ、さらに該軸受から前記油溜まりに通じる給油路を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の自己潤滑式軸受装置は、請求項１記載の自己潤滑式軸受装置において、前記一方の軸端を支承する軸受が、ラジアル軸受とスラスト軸受とからなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の自己潤滑式軸受装置は、請求項１または２記載の自己潤滑式軸受装置において、前記他方の軸端を支承する軸受が、ラジアル軸受であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の自己潤滑式軸受装置は、請求項１、２または３記載の自己潤滑式軸受装置において、前記潤滑油を冷却するオイルクーラを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の自己潤滑式軸受装置は、請求項４記載の自己潤滑式軸受装置において、前記オイルクーラが前記油溜まりよりも低位に配置されるとともに、両者間に通じる連通路が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の自己潤滑式軸受装置は、請求項１、２、３、４または５記載の自己潤滑式軸受装置において、前記機関からの熱伝達による前記筐体の過熱を防止する冷却ジャケットを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の自己潤滑式軸受装置は、請求項１、２、３、４、５または６記載の自己潤滑式軸受装置において、前記機関が、バランスディスクを有する多段横型給水ポンプであって、前記駆動軸を支承するスラスト玉軸受を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る軸受装置においては、機関が作動すると駆動軸とともに円盤状部が回転し、円盤状部の周面と溝との間に生じたポンプ作用によって油溜まりから潤滑油が吸引、吐出され、軸受に供給される。軸受において摺動部分の潤滑に供した潤滑油は前記ポンプ作用によって油溜まりに戻される。
【００１５】
つまり、従来のように別個に油ポンプやその駆動用モータ、これらを監視する監視用計器をもたず、駆動軸の回転によってポンプ作用を生み出して潤滑油の循環供給を行うようになっているので、構成が簡素で装置全体のボリュームを小さく抑えられる。しかも、構成が簡素であるから部品の調達コストも安価に抑えられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る自己潤滑式軸受装置の実施形態を図１ないし図６に示して説明する。
図１に示す自己潤滑式軸受装置は、火力発電所においてボイラ設備への給水に用いられる多段横型の給水ポンプに設けられたものである。図において、符号１は給水ポンプ、２は給水ポンプ１を駆動するモータ、３はモータ２によって駆動される給水ポンプ１の駆動軸、４はモータ２と駆動軸３とを連結する継手である。
【００１７】
最初に、給水ポンプ１の構造について簡単に説明する。給水ポンプ１は、駆動軸３に給水ベーン５を多段に備えており、これら多段の給水ベーン５を収めたケーシング６には吸込口７ａと吐出口７ｂとが設けられている。駆動軸３はケーシング６から両端を突出させており、一方の軸端３ａに継手４を介してモータ２が連結されている。ケーシング６の内部には、駆動軸３に作用するスラスト方向の力を相殺するバランスディスク８が配設されている。
【００１８】
給水ポンプ１を駆動させると、給水ベーン５が被搬送物である水に及ぼす力の反作用により、駆動軸３には軸端３ａに向かうスラスト方向の力が作用する。この力を相殺するため、図２に示すように、給水ベーン５によって高められた水の圧力が、駆動軸３に固定されたバランスディスク８とケーシング６に固定されたベースディスク９との間に導入される。両者間に圧が導入されると、バランスディスク８の側面を反スラスト方向に押圧する力が生まれてスラスト方向の力が相殺されるようになっている。
【００１９】
自己潤滑式軸受装置は、駆動軸３の両端にそれぞれ設けられた２つの軸受部１０，２０を備えて構成されている。以下では、モータ２を連結された一方の軸端３ａを支承する軸受部１０を継手側、他方の軸端３ｂを支承する軸受部２０を軸端側と称するものとする。
【００２０】
継手側の軸受部１０は、図３に示すように、軸端３ａを支承するラジアル軸受１１と、ラジアル軸受１１に潤滑油を供給するオイルリング１２と、これらを内部に配設してケーシング６に固定された軸受箱１３とを備えて構成されている。
【００２１】
ラジアル軸受１１は内側に軸端３ａを挿入嵌合され、軸受箱１３に外周を固定されている。ラジアル軸受１１には、駆動軸３の長手方向中央に駆動軸３の摺動面を露出させる開口部１４が形成されており、オイルリング１２は駆動軸３を挿通され、内周面を開口部１４を通じて駆動軸３に当接させた状態に配置されている。オイルリング１２の径は駆動軸３より大きく、駆動軸３に吊り下げられた格好となっている。
【００２２】
軸受箱１３の内部は油溜まりを兼ねており、駆動軸３に吊り下げられたオイルリング１２は一部を油溜まりの潤滑油に浸しており、駆動軸３が回転すると連れ回りして駆動軸３とラジアル軸受１１との間に潤滑油を供給するようになっている。
【００２３】
軸端３ａは軸受箱１３を貫通しており、軸受箱１３を貫通した駆動軸３の周りにはメカニカルシール１５が配設されている。また、ケーシング６との接合部に近い箇所には、油溜まりとは独立した小空間１６が形成されている。この小空間１６は、後述する冷却水供給系を通じて冷却水を導入されることで給水ポンプ１からの熱伝達による軸受箱１３の過熱を防止する冷却ジャケットとして機能している。
【００２４】
軸端側の軸受部２０は、図４に示すように、軸端３ｂを支承するラジアル軸受２１と、さらにその先の小径部３ｃを支承するスラスト玉軸受２２と、ラジアル軸受２１に潤滑油を供給するオイルリング２３と、駆動軸３の回転によってポンプ作用を生み出すポンプ機構２４と、これらを内部に配設してケーシング６に固定された軸受箱２５とを備えて構成されている。
【００２５】
ラジアル軸受２１は内側に軸端３ｂを挿入嵌合され、軸受箱２５に外周を固定されている。ラジアル軸受２１にも、駆動軸３の長手方向中央に駆動軸３の摺動面を露出させる開口部２６が形成されており、オイルリング２３は駆動軸３を挿通され、内周面を開口部２６を通じて駆動軸３に当接させた状態に配置されている。オイルリング２３の場合も、オイルリング１２と同じく駆動軸３に吊り下げられた格好となっている。
【００２６】
ポンプ機構２４は、駆動軸３に設けられた駆動軸３より大径の円盤状部２７と、円盤状部２７の周面をなぞるように軸受箱２５の内側に設けられた無端の溝２８とからなる。円盤状部２７と溝２８との間には一方を偏らせたようにＣ形状の空隙が設けられており、駆動軸３とともに円盤状部２７が回転すると空隙に導かれた潤滑油が自らの粘性によって円盤状部２７とともに回転し、漸次狭くなる溝２８との関係から昇圧されてポンプ作用を生じるようになっている。
【００２７】
軸受箱２５の内部も油溜まりを兼ねており、駆動軸３に吊り下げられたオイルリング２３は一部を油溜まりの潤滑油に浸しており、駆動軸３が回転すると連れ回りして駆動軸３とラジアル軸受２１との間に潤滑油を供給する。なお、軸受箱１３の油溜まりは潤滑油の中継地的な役割を担い、軸受箱２５の油溜まりは潤滑油を湛える主要な油タンクとしての役割を担っている。
【００２８】
軸端３ａは軸受箱２５を貫通しており、軸受箱２５を貫通した駆動軸３の周りにはメカニカルシール２９が配設されている。また、ケーシング６との接合部に近い箇所には、油溜まりとは独立した小空間３０が形成されている。この小空間３０も、後述する冷却水供給系を通じて冷却水を導入されることで給水ポンプ１からの熱伝達による軸受箱２５の過熱を防止する冷却ジャケットとして機能している。
【００２９】
軸端側の軸受部２０には、各軸受の潤滑に供して過熱した潤滑油を冷却するオイルクーラ３１が設けられている。後述する冷却水供給系を通じて冷却水を導入されることで潤滑油を冷却している。
【００３０】
オイルクーラ３１は軸受箱２５の外にあって軸受箱２５の内底面よりもさらに低位に配置されている。また、軸受箱２５とオイルクーラ３１との間には連通路３２が形成されており、オイルクーラ３１内の油溜まりに生じた気泡は連通路３２を通じて油溜まりに移動するようになっている。
【００３１】
軸端側の軸受部２０には、図５に示すように、軸受箱２５の油溜まりから溝２８に通じる給油路３３、溝２８からオイルクーラ３１に通じる給油路３４、オイルクーラ３１からラジアル軸受２１およびスラスト玉軸受２２に通じる給油路３５が設けられている。また、継手側の軸受部１０には、軸受部２０との間に配設された油配管４０を介してオイルクーラ３１からラジアル軸受１１に通じる給油路３６が設けられている。さらに、軸受部１０と軸受部２０との間には、軸受箱１３内部の油溜まりから軸受箱２５内部の油溜まりに潤滑油を戻す油配管４１が配設されている。
【００３２】
続いて、上記のように構成された自己潤滑式軸受装置の作動について図６をもとに説明する。図６は、給水ポンプ１に設けられた自己潤滑式軸受装置の各構成要素とこれらを繋ぐ給油路３３，３４，３５，３６、および油配管４０，４１を模式的に示したものである。図において、実線は潤滑油の流れる経路を、破線は冷却水の流れる経路をそれぞれ示している。
【００３３】
モータ１によって駆動軸３を回転駆動し、給水ポンプ１を作動させると、駆動軸３とともに円盤状部２７が回転してポンプ作用が生み出され、軸受箱２５の油溜まりから給油路３３を通じて潤滑油が吸い上げられる。吸い上げられた潤滑油は給油路３４を通じてオイルクーラ３１に導入され、冷却水との間で熱交換して冷却される。
【００３４】
冷却された潤滑油はオイルクーラ３１から押し出され、一部が給油路３５を通じてラジアル軸受２１およびスラスト玉軸受２２に供給される。ラジアル軸受２１に供給された潤滑油は駆動軸３との摺動面を潤滑し、ラジアル軸受２１の開放端から流出して油溜まりに戻る。また、ラジアル軸受２１では、オイルリング１２が駆動軸３と連れ回りして駆動軸３との間に潤滑油が供給される。
スラスト玉軸受２２に供給された潤滑油は、玉の周囲を潤滑して油溜まりに戻る。
【００３５】
オイルクーラ３１から押し出された潤滑油の残りは、油配管４０、給油路３６を通じてラジアル軸受１１に供給される。ラジアル軸受１１に供給された潤滑油は駆動軸３との摺動面を潤滑し、ラジアル軸受１１の開放端から流出して軸受箱１３の油溜まりに戻る。また、ラジアル軸受１１では、オイルリング２２が駆動軸３と連れ回りして駆動軸３との間に潤滑油が供給される。
軸受箱１３の油溜まりに戻った潤滑油は、軸端側の軸受部２０におけるポンプ作用によって挿引され、油配管４１を通じて軸受箱２５の油溜まりに戻る。
【００３６】
オイルクーラ３１に導入される冷却水は、平行して継手側、軸端側の各小空間１６，３０にも導入され、給水ポンプ１からの熱伝達による軸受箱１３の過熱を防止する。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る自己潤滑式軸受装置によれば、従来のように別個に油ポンプやその駆動用モータ、これらを監視する監視用計器をもたず、駆動軸の回転によってポンプ作用を生み出して潤滑油の循環供給を行うようになっており、構成が簡素で装置全体のボリュームを小さく抑えられるので、装置の小型化が図れる。しかも、構成が簡素であるから部品の調達コストも安価に抑えられるので、装置そのものの価格競争力にも秀でる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自己潤滑式軸受装置を備える給水ポンプの構造を示す断面図である。
【図２】給水ポンプ内に具備されるバランスディスクを示す断面図である。
【図３】自己潤滑式軸受装置を構成する継手側の軸受部を示す断面図である。
【図４】自己潤滑式軸受装置を構成する軸端側の軸受部を示す断面図である。
【図５】図４の軸端側軸受部を、図４とは異なる方向から見た断面図である。
【図６】自己潤滑式軸受装置の各構成要素とこれらを繋ぐ給油路および油配管の各系統を模式的に示した概略図である。
【符号の説明】
１給水ポンプ
３駆動軸
１０軸受部
１１ラジアル軸受
１２オイルリング
１６小空間
２０軸受部
２１ラジアル軸受
２２スラスト玉軸受
２３オイルリング
２４ポンプ機構
２７円盤状部
２８溝
３０小空間
３１オイルクーラ
３２連通路

Claims

回転駆動される駆動軸を有する機関に具備され、前記駆動軸に設けられて潤滑油を自己潤滑させる軸受装置であって、
前記駆動軸の一方の軸端を支承する軸受と、該軸受を内部に配設して前記機関に固定される筐体と、該筐体の内部において前記駆動軸に設けられた大径の円盤状部と、該円盤状部の周面をなぞるようにして前記筐体の内側に設けられた無端の溝と、前記筐体の内部に設けられて前記溝に供給すべき潤滑油を溜め置く油溜まりと、該油溜まりから前記溝、該溝から前記軸受に通じ、さらに該軸受から前記油溜まりに通じる給油路とを備え、
前記溝から前記駆動軸の他方の軸端を支承する軸受に通じ、さらに該軸受から前記油溜まりに通じる給油路を備えることを特徴とする自己潤滑式軸受装置。
前記一方の軸端を支承する軸受が、ラジアル軸受とスラスト軸受とからなることを特徴とする請求項１記載の自己潤滑式軸受装置。
前記他方の軸端を支承する軸受が、ラジアル軸受であることを特徴とする請求項１または２記載の自己潤滑式軸受装置。
前記潤滑油を冷却するオイルクーラを備えることを特徴とする請求項１、２または３記載の自己潤滑式軸受装置。
前記オイルクーラが前記油溜まりよりも低位に配置されるとともに、両者間に通じる連通路が形成されていることを特徴とする請求項４記載の自己潤滑式軸受装置。
前記機関からの熱伝達による前記筐体の過熱を防止する冷却ジャケットを備えることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の自己潤滑式軸受装置。
前記機関が、バランスディスクを有する多段横型給水ポンプであって、前記駆動軸を支承するスラスト玉軸受を備えることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の自己潤滑式軸受装置。