JP5175161B2

JP5175161B2 - 軸受油の漏れ防止機構を備えた軸受装置

Info

Publication number: JP5175161B2
Application number: JP2008275155A
Authority: JP
Inventors: 久信副島; 欽哉高橋; 晃野崎; 弘行小倉
Original assignee: Meidensha Corp; Nippon Steel Corp
Current assignee: Meidensha Corp; Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2028-10-27
Also published as: JP2010104191A

Description

本発明は、排煙ファン方式の軸受油循環系を具備する機器の軸受油の漏れ防止機構を備えた軸受装置であり、排煙ファンの故障等のトラブルに対応可能な軸受装置に関するものである。

製造プラント等においては、例えば大型の電動機または発電機を冷却するために、図３に一例の概略を示したようなユニット冷却方式の冷却装置１８を用いることが多い。図３において、２０は電動機または発電機の回転子、２１は固定子、１２は軸、２は軸受部である。冷却装置１８では、電動機または発電機１の筐体３０の内部に設けられたファン１９により内部の空気を循環させており、内部の圧力が不均一となって、電動機または発電機１の回転子２０の軸受１０付近の筐体３０内側は、外側の大気に対して負圧となっている。図３の矢印は、筐体３０内部の空気の循環を示す。

上記の電動機または発電機の軸受方式として、軸受油を油タンクから油循環ポンプで循環させる方式がある。図４に、回転子２０の軸１２、軸受１０、軸受ラビリンス１１からなる軸受部２の構造の概略を示す。図４において、軸受１０からの軸受油の漏れ防止対策が無い場合には、上記のように筐体３０内部が負圧であるため、矢印の箇所にて軸受油１４が筐体内側の内部空間１３へ漏れ出すこととなる。

このような軸受油の漏れを防止する方式としては、排煙ファン方式と、特許文献１、２に記載されているようなラビリンスブリーザ方式が知られている。図５は、排煙ファン方式による電動機または発電機１および軸受油循環系の概略図である。図５に示すように、油タンク３に連結された排煙ファン５を油タンク３の外に設けて、油タンク３内部を外気（通常は大気であることが多い）に比べて負圧とすることで、戻油配管２３の軸受油に印加される圧力を負圧とし、図４の空隙１５に溜まった軸受油１４と筐体内部の負圧とのバランスをとり、軸受油１４の漏れ防止を行う。

又、図６は、ラビリンスブリーザ方式による電動機または発電機１および軸受油循環系の概略図であり、排煙ファンが無く、ラビリンスブリーザ６が設けられている。図７は、図６の軸受部２付近の拡大図である。図７の軸１２と軸受ラビリンス１１とで仕切られた空隙１５のうち、筐体３０（図６参照）の内部側の空隙１６を、ラビリンスブリーザ６を介して常に大気開放しておくことで、内部側の空隙１６を大気圧に保つ。それにより、電動機または発電機１の内部の負圧によって軸受油１４が内部空間１３へしみ出さないようにし、軸受油の漏れ防止を行う。このとき、筐体３０内部は負圧であるため、外気はフィルター１７を介して吸い込まれて矢印の方向に流れ、筐体３０内部へ吹き込む。そのために、製造業における粉塵等が多い雰囲気では、フィルター１７の目詰まりが発生しやすいという問題がある。

排煙ファン方式は、ラビリンスブリーザ方式と比較して、（１）軸受油の漏れ防止効果が高い、（２）ラビリンスブリーザのフィルターの目詰まりが無い、というメリットがある。一方、デメリットとしては、（１）設備が複雑となり価格が高い、（２）排煙ファンの故障などの軸受油負圧異常時には軸受油の漏れ防止が出来ない、という特徴がある。

また、図５に示した、油タンク３の外に設けた排煙ファン５により油タンク３内部を負圧にすることによって軸受油の漏れを防止する方式の電動機または発電機１において、排煙ファン５の故障などにより図４の空隙１５が大気圧となり、一方、電動機または発電機１内部は、冷却のために設けられた排煙ファン５とは別の冷却用ファン１９（図３）により大気圧と比べて若干負圧となったときには、軸受油１４が内部空間１３へ漏れてしまう。そのため、すぐには故障とならないものの、長期的には絶縁低下や冷却能力低下の要因となるため、電動機または発電機１のオーバーホールを実施する必要が生じる。電動機または発電機１のオーバーホールは費用がかかるうえ、設備停止により大きな機会損失を蒙ることがあった。

特開平５−２７６７０９号公報特開２００３−３２９４６号公報

従って、以上のように、従来の排煙ファン方式による軸受油の漏れ防止機構を有する軸受装置の故障時の問題に鑑みて、排煙ファンの故障などの軸受油負圧異常時でも、電動機または発電機等の機器が停止するまでの間、軸受油の漏れを防止する機構を備えた軸受装置を提供することを目的とする。

本発明の軸受油の漏れ防止機構を備えた軸受装置は、軸受油を油タンクから油循環ポンプで循環させて軸受ラビランスに供給する軸受油循環系を具備し、筐体内部の一部又は全部が外気よりも負圧に保たれた機器の軸受装置において、前記軸受油に印加される圧力を外気に対して負圧にするために前記油タンクに連結して設置された排煙ファンと、前記軸受油循環系に設置された油圧を検知するための圧力検知器と、前記軸受ラビリンスと軸との間の空隙のうち前記筐体内部側の空隙に向けて取り付けられて前記内部側の空隙に外気を導入するためのラビリンスブリーザと、前記ラビリンスブリーザの一端を前記外気側に開閉するための電磁弁と、前記排煙ファンからの異常発生信号又は前記圧力検知器からの油圧力信号によって前記軸受油の油圧異常を検知したときに、前記電磁弁を開いて前記筐体内部側の空隙に外気を導入し、前記空隙内の軸受油に印加される圧力を外気と同じになるように制御する制御部と、からなることを特徴とする。

本発明によれば、排煙ファンの故障などの軸受油負圧異常時でも、迅速に油圧異常を検知して、軸受油の筐体内への油漏れ防止のために、軸受ラビリンスと軸との間の空隙の軸受油を外気の圧力である大気圧にすることが可能となる。こうして、粉塵が多い環境においても、例えば電動機または発電機などの機器が停止するまでの間の軸受油の漏れを防止し、その結果、当該機器の長期の安定操業が可能となり、又、油漏れによるオーバーホールを不要にすることができる。

本発明の軸受油の漏れ防止機構を備えた軸受装置の実施の形態として、電動機または発電機の軸受装置に適用した一例を、図面を用いて詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、各図面中の符号について、実質的に同じ機能を有する部分等には同じ符号を付記して重複説明を避ける。

図１は、本発明の軸受油の漏れ防止機構を備えた軸受装置を、電動機または発電機に適用したときの実施の形態の全体構成を示す。１は電動機または発電機、２は軸受部、３は油タンクである。４は油循環ポンプであり、軸受油を、送油配管２２、戻油配管２３を介して軸受部２へ供給・循環している。５は排煙ファンであり、軸受油に印加される圧力を負圧にして、軸受部２から電動機または発電機１の内部への軸受油の漏れを防止している。６は軸受ラビリンスで仕切られた空隙の一部を大気開放するための配管であるラビリンスブリーザ、７はラビリンスブリーザ６の大気側の先端に設けられ、軸受ラビリンスで仕切られた空隙の一部を大気開放するための電磁弁である。ラビリンスブリーザ６は、電動機または発電機１の最も内部側（後述する内部側の空隙１６）に取り付けるのが、潤滑性能を良くするために好ましい。８は電動機または発電機１の戻油配管２３内の軸受油の負圧の異常を検知する圧力検出器である。９は制御部であって、油循環ポンプ４、排煙ファン５、ラビリンスブリーザ６の通気を開閉するための電磁弁７、圧力検出器８と、電気配線にて接続されている。なお、本実施の形態は、電動機または発電機１の筐体３０に軸受部２が設置されている例である。本発明は、軸受部２が筐体３０の内部にあるときでも、軸受部２の外側に比べて軸受部２の内側が負圧であるときに、広く適用可能である。

図２は、図１の軸受部２を軸方向に切断した断面を示す。１０は軸受け、１１は軸受ラビリンス、１２は軸、１３は電動機または発電機１の内部空間である。内部空間１３は、電動機または発電機１の冷却のために電動機または発電機１内部に設けられたファンにより、負圧となっている。１４は軸受油、１５は軸受ラビリンス１１と軸１２とで仕切られた空隙の一部である。６は軸受ラビリンス１１と軸１２とで仕切られた空隙１５のうち筐体の内部側の空隙１６を大気開放するための配管であるラビリンスブリーザ、７は内部側の空隙１６を大気開放するための電磁弁である。

次に、制御部９の動作を詳細に説明する。通常、排煙ファン５が正常に運転しているときには、電磁弁７は閉じられ、排煙ファン５により油タンク３内部を負圧として戻油配管２３の軸受油に印加される圧力を負圧とすることで、軸受ラビリンス１１と軸１２の間から筐体３０内部への軸受油１４の漏れを防止する。すなわち、軸受油１４は、排煙ファン５によって、電動機または発電機１の内部空間１３よりも負圧となっているため、軸受油１４は内部空間１３へ流入しない。このとき、軸受ラビリンス１１で仕切られた空隙１５のうち電動機または発電機１の内部側に位置する内部側の空隙１６も、負圧となっている。

排煙ファン５の故障などによる軸受油の負圧異常時には、戻油配管２３内の軸受油は、負圧から、外気の圧力である大気圧へと変化する。制御部９は、排煙ファン５自体に設定された運転監視装置（図示せず）から入力される排煙ファン運転状況監視信号や、戻油配管２３内の軸受油の圧力を検知する圧力検出器８から入力される油圧監視信号に基づいて、軸受油の負圧異常発生を検知する。なお、負圧異常を検知するための圧力検出器は、上記の他に、例えばラビリンスブリーザ６等、油圧を常時測定することのできる箇所に設置するようにしても良い。

上記のようにして、制御部９は、軸受油の負圧異常発生を検知したとき、ラビリンスブリーザ６に設置された電磁弁７を開き、電動機または発電機１の内部側の空隙１６に空気を流入させて大気圧へ変化させる。これにより、軸受油が例えば送油配管２２から筐体３０の内部へ流入するのを防ぐ。すなわち、送油配管２２や戻油配管２３内の軸受油１４の油圧が大気圧程度に上昇したときでも、軸受ラビリンス１１と軸１２との間の内部側の空隙１６を大気圧とすることにより、空隙１６よりも内側の負圧部分、つまり電動機または発電機１の筐体３０内部への影響を低減させ、電動機または発電機１が停止するまでの間に軸受油が内部空間１３へ漏れるのを防止することができる。

以上では、本発明の好適な実施形態について、電動機及び発電機の軸受部を例として、軸受油の漏れ防止機構を備えた軸受装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、排煙ファン方式の軸受油循環系を有する軸受部が設置された機器に広く適用可能であることは明らかである。

本発明は、排煙ファン方式の軸受油循環系を有する軸受装置に適用できる。

本発明の軸受油の漏れ防止機構を備えた軸受装置を具備する電動機または発電機の例の全体構成図。図１の軸受部の断面図。電動機または発電機の冷却装置の従来例を示す概略構成図。電動機または発電機の従来の軸受部の例を示す断面図。電動機または発電機の従来の排煙ファン方式の例を示す全体構成図。電動機または発電機の従来のラビリンスブリーザ方式の例を示す全体構成図。図６の軸受部の断面図。

符号の説明

１電動機または発電機
２軸受部
３油タンク
４油循環ポンプ
５排煙ファン
６ラビリンスブリーザ
７電磁弁
８圧力検出器
９制御部
１０軸受
１１軸受ラビリンス
１２軸
１３内部空間
１４軸受油
１５空隙
１６内部側の空隙
１７フィルター
１８冷却装置
１９ファン
２０回転子
２１固定子
２２送油配管
２３戻油配管
３０筐体

Claims

軸受油を油タンクから油循環ポンプで循環させて軸受ラビランスに供給する軸受油循環系を具備し、筐体内部の一部又は全部が外気よりも負圧に保たれた機器の軸受装置において、
前記軸受油に印加される圧力を外気に対して負圧にするために前記油タンクに連結して設置された排煙ファンと、
前記軸受油循環系に設置された油圧を検知するための圧力検知器と、
前記軸受ラビリンスと軸との間の空隙のうち前記筐体内部側の空隙に向けて取り付けられて前記内部側の空隙に外気を導入するためのラビリンスブリーザと、
前記ラビリンスブリーザの一端を前記外気側に開閉するための電磁弁と、
前記排煙ファンからの異常発生信号又は前記圧力検知器からの油圧力信号によって前記軸受油の油圧異常を検知したときに、前記電磁弁を開いて前記筐体内部側の空隙に外気を導入し、前記空隙内の軸受油に印加される圧力を外気と同じになるように制御する制御部と、からなることを特徴とする軸受油の漏れ防止機構を備えた軸受装置。