JP6271624B2 - Main shaft bearing device and hydraulic machine - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態は、主軸軸受装置および水力機械に関する。 Embodiments described herein relate generally to a main shaft bearing device and a hydraulic machine.
水力発電所向けのフランシス水車等の水力機械において、水流によって回転駆動するランナは、主軸を介して発電機に連結されている。このうち主軸は、ランナの上方に設けられた主軸軸受装置によって回転可能に支持されている。 In a hydraulic machine such as a Francis turbine for a hydroelectric power plant, a runner that is rotationally driven by a water flow is connected to a generator via a main shaft. Of these, the main shaft is rotatably supported by a main shaft bearing device provided above the runner.
図3に示すように、水潤滑軸受装置50(主軸軸受装置)は、主軸51の周囲に設けられた軸受槽52と、軸受槽52内に設けられ、主軸51の半径方向荷重を受ける軸受パッド53と、を備えている。このうち軸受槽52には、潤滑水(図3に示すW)が貯留され、軸受パッド53はこの潤滑水に浸漬されている。すなわち、図3は、主軸軸受装置の一例として、潤滑材として水を使用する水潤滑軸受装置の例を示している。軸受パッド53は、主軸51の外周面に取り付けられた主軸スカート54に、所定のギャップGを介して対向配置されている。
As shown in FIG. 3, the water-lubricated bearing device 50 (main shaft bearing device) includes a
ところで、潤滑材には油を使用する場合もあるが、水を使用する場合には、油の流出による環境影響を回避できるという点で好都合である。しかしながら、水は油よりも蒸発しやすいため、定期的に軸受槽内に水が補給される。 By the way, although oil may be used for the lubricant, when water is used, it is advantageous in that environmental influences caused by oil spill can be avoided. However, since water evaporates more easily than oil, water is periodically replenished in the bearing tub.
また、水潤滑軸受装置は、定格が比較的小さい水力機械に限られていたが、軸受パッドの軸受負荷能力が向上し、水潤滑軸受装置が、より大きな定格の水力機械にも適用されるようになってきている。 In addition, the water-lubricated bearing device is limited to a hydraulic machine having a relatively small rating. However, the bearing load capacity of the bearing pad is improved, and the water-lubricated bearing device is applied to a hydraulic machine having a higher rating. It is becoming.
しかしながら、大きな定格の水力機械では、負荷が大きくなるが故に軸受損が増大し得る。このことにより、水力機械の運転中、潤滑水の温度が上昇して潤滑水の蒸発量が増大し得る。すなわち、図3に示すように、水潤滑軸受装置50の軸受槽52に貯留されている潤滑水が、潤滑水の水面の上方に形成される気相空間55に蒸発する。蒸発した潤滑水の蒸気は、主軸51と、軸受槽52の軸受カバー56との間の槽隙間57から外部に流出し、軸受槽52に貯留された潤滑水が減少する。
However, in a hydraulic machine with a large rating, the bearing loss can increase due to the increased load. As a result, during the operation of the hydraulic machine, the temperature of the lubricating water rises and the evaporation amount of the lubricating water can increase. That is, as shown in FIG. 3, the lubricating water stored in the
潤滑水の減少を抑制するための一つの対策として、軸受槽内に設けられた冷却装置の能力を増強することが考えられる。しかしながら、この場合、冷却装置の追加や冷却装置の容量を増大させることになり、初期コストおよびメンテナンスコストが増大し得るという問題がある。また、冷却装置の能力を増強する場合には、冷却装置が占めるスペースが増大し、水潤滑軸受装置が大型化するという問題もある。さらに、夏場に軸受槽の周囲に結露が生じ得るという問題もある。すなわち、夏場の周囲温度の上昇によって潤滑水の温度も上昇して潤滑水の蒸発量も増加し得る。この場合、冷却能力を増強して、潤滑水の蒸発量の低減が図られる。しかしながら、軸受槽の温度が低下するため、軸受槽の外面に結露が生じ得る。このため、冷却能力の増強が制限され、潤滑水の蒸発量の低減が困難になり、潤滑水の補給の頻度が増えていた。 As one countermeasure for suppressing the reduction of the lubricating water, it is conceivable to enhance the capacity of the cooling device provided in the bearing tank. However, in this case, the addition of the cooling device and the capacity of the cooling device are increased, and there is a problem that the initial cost and the maintenance cost can be increased. Further, when the capacity of the cooling device is increased, the space occupied by the cooling device is increased, and there is a problem that the water-lubricated bearing device is enlarged. Further, there is a problem that condensation can occur around the bearing tub in summer. That is, the temperature of the lubricating water increases due to an increase in the ambient temperature in summer, and the evaporation amount of the lubricating water can also increase. In this case, the cooling capacity is increased and the evaporation amount of the lubricating water is reduced. However, since the temperature of the bearing tub decreases, condensation can occur on the outer surface of the bearing tub. For this reason, the enhancement of the cooling capacity is limited, it becomes difficult to reduce the evaporation amount of the lubricating water, and the frequency of replenishing the lubricating water has increased.
潤滑水の減少を抑制するための他の対策として、軸受槽内に潤滑水を供給する設備を設けることが考えられる。具体的には、上水道管を施設して、この上水道管から軸受槽内に水を供給することが考えられる。また、河川水を浄化して清水を製造する設備を設けて、清水を軸受槽内に供給することも考えられる。しかしながら、このような設備を設置するためには、多くのコストがかかるという問題がある。また、このような設備を設置する場合には、多くのスペースを要するため、設備の設置スペースを確保することが困難になるという問題もある。 As another measure for suppressing the reduction of the lubricating water, it is conceivable to provide a facility for supplying the lubricating water in the bearing tank. Specifically, it is conceivable to install a water supply pipe and supply water from the water supply pipe into the bearing tub. It is also conceivable to provide equipment for purifying river water to produce fresh water and supplying the fresh water into the bearing tub. However, in order to install such equipment, there is a problem that a lot of costs are required. In addition, when installing such equipment, since a large amount of space is required, there is a problem that it is difficult to secure a space for installing the equipment.
また、潤滑水が減少することを防止するために、軸受槽内に、複数の冷却管が設けられ、そのうちの一つの冷却管が、潤滑水の上方の気相空間に配置されている例が知られている。この例では、潤滑水から蒸発した蒸気を、気相空間内の冷却管によって冷却して冷却管の外表面に結露させ、滴下させることができる。このことにより、潤滑水が蒸発して減少することを抑制することができる。しかしながら、冷却管を気相空間に設けるためには、水潤滑軸受装置の製作コストが増大するおそれがある。また、気相空間内に冷却管を配置する場合には、冷却管の占めるスペースが増大し、水潤滑軸受装置が大型化して、設置スペースが増大するおそれもある。 In order to prevent the lubricating water from decreasing, an example in which a plurality of cooling pipes are provided in the bearing tub, and one of the cooling pipes is disposed in the gas phase space above the lubricating water. Are known. In this example, the vapor evaporated from the lubricating water can be cooled by the cooling pipe in the gas phase space, condensed on the outer surface of the cooling pipe, and dropped. Thereby, it can suppress that lubricating water evaporates and decreases. However, in order to provide the cooling pipe in the gas phase space, the production cost of the water-lubricated bearing device may increase. Further, when the cooling pipe is arranged in the gas phase space, the space occupied by the cooling pipe increases, and the water-lubricated bearing device may be increased in size to increase the installation space.
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、低コストで潤滑水の補給頻度を効果的に低減することができる主軸軸受装置および水力機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and an object thereof is to provide a spindle bearing device and a hydraulic machine that can effectively reduce the frequency of supply of lubricating water at low cost.
実施の形態による主軸軸受装置は、水力機械のランナに連結された主軸を支持する主軸軸受装置である。この主軸軸受装置は、主軸の周囲に設けられ、潤滑材が貯留される軸受槽と、軸受槽内に設けられた軸受パッドと、を備えている。軸受パッドは、軸受槽に貯留される潤滑材に少なくとも一部が浸漬されて、主軸の半径方向荷重を受ける。軸受槽内に貯留される潤滑材の上方の気相空間は、軸受槽の外部に気体連通した外部連通空間と、軸受槽の外部に気体連通していない非連通空間とに、仕切部材によって仕切られている。 A main shaft bearing device according to an embodiment is a main shaft bearing device that supports a main shaft connected to a runner of a hydraulic machine. This main shaft bearing device includes a bearing tub provided around the main shaft and storing a lubricant, and a bearing pad provided in the bearing tub. The bearing pad is at least partially immersed in the lubricant stored in the bearing tank and receives the radial load of the main shaft. The gas phase space above the lubricant stored in the bearing tub is partitioned by a partition member into an external communication space that is in gas communication with the outside of the bearing tub and a non-communication space that is not in gas communication with the outside of the bearing tub. It has been.
また、実施の形態による水力機械は、ランナと、ランナに連結された主軸と、上述した主軸軸受装置と、を備えている。 The hydraulic machine according to the embodiment includes a runner, a main shaft connected to the runner, and the main shaft bearing device described above.
本発明によれば、低コストで潤滑水の補給頻度を効果的に低減することができる。 According to the present invention, the frequency of lubricating water supply can be effectively reduced at low cost.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における主軸軸受装置および水力機械について説明する。 Hereinafter, a spindle bearing device and a hydraulic machine in an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1および図2を用いて、本実施の形態における主軸軸受装置および水力機械について説明する。ここでは、まず、図1を用いて、水力機械の一例としてのフランシス水車について説明する。なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「水平」、「同一」、「一定」等の用語については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めるものとしている。 The main shaft bearing device and the hydraulic machine in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, first, a Francis turbine as an example of a hydraulic machine will be described with reference to FIG. As used in this specification, the shape and geometric conditions and the degree thereof are specified, for example, terms such as “horizontal”, “same”, “constant”, etc. are not bound to a strict meaning, The range to which similar functions can be expected is included.
図1に示すように、フランシス水車1は、上池から水圧管(いずれも図示せず)を通って水流が流入する渦巻き状のケーシング2と、ケーシング2の内周側に設けられた複数のステーベーン3と、ステーベーン3の内周側に設けられた複数のガイドベーン4と、ガイドベーン4の内周側に設けられたランナ5と、を備えている。このうちステーベーン3は、ケーシング2から流入する水流をガイドベーン4に導き、ガイドベーン4は、ステーベーン3からの水流をランナ5に導くようになっている。また、ガイドベーン4は、水の流量を調整可能に構成されており、ランナ5への水流の流量を変えて、後述する発電機7の発電出力が調整可能になっている。
As shown in FIG. 1, the Francis turbine 1 includes a
図1に示すように、ランナ5は、ガイドベーン4からの水流によって、回転軸線Xを中心に回転駆動するように構成されている。すなわち、ランナ5は、後述する主軸6に連結されたクラウン5aと、クラウン5aの外周側に設けられたバンド5bと、クラウン5aとバンド5bとの間に設けられた複数のランナ羽根5cと、を有している。
As shown in FIG. 1, the
ランナ5のクラウン5aには、主軸6を介して発電機7が連結されている。また、ランナ5の下流側には、吸出し管8が設けられている。この吸出し管8は、図示しない下池(または放水路)に連結されており、ランナ5を回転駆動させた水が下池に放出されるようになっている。
A generator 7 is connected to the
次に、本実施の形態による主軸軸受装置について、図2を用いて説明する。ここで、主軸軸受装置は、ランナ5に連結された主軸6を支持するためのものである。本実施の形態においては、主軸軸受装置の一例として、潤滑材に水を用いた水潤滑軸受装置について説明する。
Next, the spindle bearing device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, the main shaft bearing device is for supporting the main shaft 6 connected to the
図2に示すように、水潤滑軸受装置10は、主軸6の周囲に設けられた軸受槽11(軸受槽)と、軸受槽11内に設けられ、主軸6の半径方向荷重を受ける軸受パッド20と、を備えている。このうち、軸受槽11は、潤滑材としての潤滑水(図2に示すW)が貯留されるようになっている。上述した軸受パッド20の少なくとも一部は、貯留される潤滑水に浸漬される。なお、潤滑水には、防腐剤などの添加剤などが添加されていてもよい。
As shown in FIG. 2, the water-lubricated bearing
軸受パッド20は、主軸6の外周側に配置されている。より具体的には、主軸6の外周面に主軸スカート21が取り付けられており、この主軸スカート21の外周側に、軸受パッド20が配置されている。そして、軸受パッド20は、主軸スカート21に、所定のギャップGを介して対向している。軸受パッド20は、円筒状に形成されていてもよいが、セグメント状に形成されていてもよい。セグメント状とは、軸受パッド20が、円周方向に配列された複数の軸受パッド単体(図示せず)によって構成されている状態を意味する。
The
潤滑水は、軸受パッド20と主軸スカート21との間のギャップGに介在され、軸受パッド20と主軸スカート21との間の潤滑材としての役割を果たしている。このため、軸受パッド20は、全体的に潤滑水に浸漬されることが好適であるが、主軸6の半径方向荷重を受けることができて摩耗等で問題がなければ、軸受パッド20の全体が潤滑水に浸漬されることに限られることはない。すなわち、軸受パッド20と主軸スカート21との間のギャップGに存在する潤滑水が、主軸6の回転によって当該ギャップGから上方に噴出する。これに伴って、ギャップGの下方の潤滑水がギャップGに引き上げられる。このため、軸受パッド20の全体ではなく、その一部が潤滑水に浸漬されていれば、主軸6の回転時には、軸受パッド20と主軸スカート21との間に潤滑水を介在させることができる。
The lubricating water is interposed in the gap G between the bearing
軸受パッド20の外周側に、軸受支持台22が設けられている。軸受支持台22に、軸受パッド20の半径方向位置を調整するための調整部23が取り付けられている。より具体的には、調整部23は、調整ボルト23aと調整ナット23bとを有しており、軸受支持台22に、外周側から調整ボルト23aが挿入されて螺合されている。調整ボルト23aの内周側端は、軸受パッド20の外周面に当接している。調整ボルト23aのねじ込み量を調整することにより、軸受パッド20の半径方向位置が調整され、軸受パッド20と主軸スカート21との間のギャップGが調整可能になっている。調整ボルト23aには調整ナット23bが螺合されており、調整ボルト23aを所望の位置に静止させている。なお、軸受支持台22の下部から内周側に支持板24が延びており、軸受パッド20を、半径方向移動可能に下方から支持している。また、軸受支持台22は、軸受槽11の槽本体12に、連結部材25を介して連結されて槽本体12に支持されている。
A bearing
軸受槽11は、上部に設けられた開口部12aを有する槽本体12と、槽本体12の開口部12aを覆う軸受カバー13と、槽本体12と軸受カバー13とを連結する槽連結体14と、を有している。このうち槽本体12は、概略的には、底板部12bと、底板部12bから上方に延びる内周側筒部12cと、底板部12bから上方に延びる外周側筒部12dと、を含んでいる。内周側筒部12cおよび外周側筒部12dは、主軸6に同心状に形成されており、外周側筒部12dが、内周側筒部12cより外周側に配置されている。内周側筒部12cの一部は、主軸6と主軸スカート21との間に配置されている。このように形成された軸受槽11のうちの槽本体12内に潤滑水が貯留されるようになっている。
The
槽連結体14は、槽本体12の上部にボルト等の締結部15によって取り付けられている。この槽連結体14の上部に、他の締結部15によって軸受カバー13が取り付けられている。槽連結体14は、図2に示す形態では、回転軸線Xを含む断面において、L字状に形成されている。より具体的には、槽連結体14は、槽本体12の外周側筒部12dの上部に取り付けられた連結水平部14aと、軸受カバー13が取り付けられた連結筒部14bと、を含んでいる。このうち連結水平部14aは、槽本体12の外周側筒部12dから内周側に水平方向に延びている。連結筒部14bは、主軸6に同心状に形成されており、上方から見たときに、槽本体12の外周側筒部12dよりも内周側に配置されている。すなわち、連結筒部14bの径は、外周側筒部12dの径よりも小さくなっている。
The tank connector 14 is attached to the upper part of the
槽連結体14には、図示しない配線の引出し口26が設けられている。この配線の一端は、軸受パッド20に設けられた図示しない温度センサに接続されており、他端は、図示しない制御装置に接続されている。温度センサによって計測された温度情報は、この配線を介して制御装置に送信され、温度監視されたり、機器制御に用いられたりする。
The tank connector 14 is provided with a wiring outlet 26 (not shown). One end of the wiring is connected to a temperature sensor (not shown) provided on the
主軸6と軸受槽11の軸受カバー13(軸受槽11の上部)との間に、槽隙間27が設けられている。この槽隙間27は、軸受槽11の内部空間を、軸受槽11の外部に気体連通している。なお、軸受槽11内の噴霧水粒が槽隙間27を通って外部に流出することを抑制する目的で、槽隙間27に、ブラシシール(図示せず)が設けられる場合がある。
A
ところで、図2に示す形態においては、軸受槽11の槽本体12内に、複数の冷却管28が設けられている。冷却管28内には、冷却媒体が通流するようになっており、軸受槽11に貯留された潤滑水が冷却される。冷却された潤滑水は、軸受パッド20を冷却する。このようにして、軸受パッド20が冷却され、潤滑水が、冷却管28と軸受パッド20との間での熱伝達媒体としての役割を果たしている。なお、槽本体12内には、このような冷却管28が設けられない場合もある。
By the way, in the form shown in FIG. 2, a plurality of cooling
図2に示すように、軸受槽11内に、上下方向に延びる仕切板30(仕切部材)が設けられている。この仕切板30は、軸受槽11内に貯留された潤滑水の上方の気相空間31を、軸受槽11の外部に気体連通した外部連通空間32と、軸受槽11の外部に気体連通していない非連通空間33とに仕切っている。すなわち、軸受槽11の内部空間のうち潤滑水の上方に形成される気相空間31が、仕切板30より内周側に形成された外部連通空間32と、仕切板30より外周側に形成された非連通空間33とに仕切られている。このうち外部連通空間32は、上述した槽隙間27を介して軸受槽11の外部に気体連通している。
As shown in FIG. 2, a partition plate 30 (partition member) extending in the vertical direction is provided in the
本実施の形態においては、仕切板30は、軸受槽11の槽連結体14から下方に延びている。より具体的には、仕切板30は、連結筒部14bを下方に延長するように形成されており、仕切板30の径は、連結筒部14bの径と同一となっている。そして、仕切板30と、槽連結体14の連結筒部14bと、連結水平部14aとが、一体に形成されており、槽連結体14と仕切板30とは、全体としてT字状に形成されている。
In the present embodiment, the
仕切板30の下端30aの高さ位置は、潤滑水の最低水面(下限水面)よりも下方に配置されることが好適である。潤滑水の水量は、図示しない液面レベルセンサなどによって監視されており、潤滑水の水面が下がって最低水面に達すると、軸受槽11内に水が補給される。最低水面は、諸条件によって任意に設定されるものである。この設定された最低水面よりも下方に下端30aが配置されるように仕切板30を設けることが好適である。このことにより、潤滑水の水面が最低水面に達した場合であっても、仕切板30の少なくとも下端30aを潤滑水に浸漬させることができ、気相空間31を効果的に仕切ることができる。なお、最低水面に関わることなく、仕切板30の下端30aの高さ位置は、軸受パッド20の上端20aの高さ位置より下方に配置されるようにしてもよい。このことにより、最低水面が軸受パッド20の上端20aまたは当該上端20aより上方に設定される場合には、仕切板30の下端30aをより確実に潤滑水に浸漬させることができ、気相空間31を効果的に仕切ることができる。
The height position of the
また、図2に示す形態では、仕切板30の下端30aは、軸受支持台22の上端より上方に配置されている。このことにより、軸受槽11の槽本体12と軸受支持台22とを連結する連結部材25と、仕切板30とが干渉することの防止を図っている。
In the form shown in FIG. 2, the
図2に示すように、仕切板30に、外部連通空間32と非連通空間33との間の圧力差を調整するための圧力調整孔34が設けられていてもよい。この圧力調整孔34は、仕切板30を貫通して、外部連通空間32と非連通空間33とを気体連通している。しかしながら、圧力調整孔34の大きさは、外部連通空間32と非連通空間33とを仕切るという仕切板30の機能に影響を与えない程度の大きさ、例えば、仕切板30による潤滑水の蒸発量の低減の効果を十分に得ることができる程度の大きさになっていることが好適である。
As shown in FIG. 2, the
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
フランシス水車1の運転時、ランナ5と発電機7を連結する主軸6が回転する。
During operation of the Francis turbine 1, the main shaft 6 that connects the
主軸6の回転により、軸受パッド20と主軸スカート21との間のギャップGに存在する潤滑水が当該ギャップGから上方に噴出する。噴出した潤滑水は、潤滑水の水面に衝突し、水流となって上方に噴出したり、あるいはその衝突時の衝撃によってミスト状の噴霧水粒が発生したりする。発生した噴霧水粒は、外部連通空間32に飛散する。外部連通空間32に飛散した噴霧水粒の表面から潤滑水が蒸発し得る。また、軸受槽11に貯留された潤滑水の水面から、外部連通空間32および非連通空間33に潤滑水が蒸発し得る。
Due to the rotation of the main shaft 6, the lubricating water present in the gap G between the bearing
軸受槽11の外部連通空間32内の空気は、潤滑水の蒸気を伴って、主軸6と軸受カバー13との間の槽隙間27を通って、軸受槽11の外部に流出する。このため、外部連通空間32には、噴霧水粒の表面および潤滑水の水面から潤滑水が継続的に蒸発し得る。
The air in the
しかしながら、外部連通空間32は、非連通空間33に対して仕切板30によって仕切られているため、外部連通空間32の体積は、軸受槽11の気相空間31全体の体積よりも小さくなっている。このことにより、噴霧水粒が充満する体積が小さくなり、噴霧水粒の表面からの潤滑水の蒸発を抑制することができる。
However, since the
また、仕切板30が上下方向に延びて仕切板30の下端30aが潤滑水に浸漬していることにより、軸受槽11に貯留された潤滑水の水面のうち外部連通空間32に接する面の面積を低減することができる。このことにより、潤滑水の水面からの潤滑水の蒸発を抑制することができる。
Further, the
一方、軸受槽11の非連通空間33は、軸受槽11の外部に気体連通した外部連通空間32と仕切られている。このことにより、非連通空間33が軸受槽11の外部に気体連通することが防止され、非連通空間33内の空気が、軸受槽11の外部に流出することが防止される。このため、潤滑水の水面から非連通空間33への潤滑水の蒸発が抑制される。
On the other hand, the non-communication space 33 of the bearing
このようにして、軸受槽11に貯留された潤滑水の蒸発量が低減され、潤滑水の減少を抑制することができる。このため、潤滑水の水面が最低水面に達するまでの期間を長くすることができ、潤滑水の補給頻度を効果的に低減することができる。なお、潤滑水の蒸発量を低減するための構成は、仕切板30によって達成されており、この仕切板30は、潤滑水の水面を覆うような構成になっていない。このことにより、運転中における潤滑水の水面の変動が、阻害されることを防止できる。
In this manner, the evaporation amount of the lubricating water stored in the
ところで、非連通空間33が、軸受槽11の外部に気体連通した外部連通空間32と仕切られているため、非連通空間33の体積を大きくし、外部連通空間32の体積を小さくすることが好ましい。このことにより、外部連通空間32において、噴霧水粒の表面および潤滑水の水面から蒸発し得る潤滑水の蒸発量をより一層低減することが可能となる。このため、仕切板30を主軸スカート21に近づけることが好適となり得る。しかしながら、仕切板30が主軸スカート21に近づくにつれて、軸受パッド20と主軸スカート21との間のギャップGから噴出した潤滑水の水流が仕切板30に衝突しやすくなる。この場合、潤滑水の噴霧水粒が増大して蒸発量の増加を引き起こす可能性が生じる。また、潤滑水の水流が衝突することによって仕切板30が損傷を受ける可能性もある。このため、仕切板30は、このような潤滑水の水流との衝突を回避可能な位置に配置されることが好適である。例えば、主軸6の回転速度などの諸条件にもよるが、潤滑水の水流との衝突を回避可能であれば、仕切板30は、上方から見たときに、軸受パッド20より外周側に配置されるようにしてもよく、あるいは図2に示すように、軸受支持台22より外周側に配置されるようにしてもよい。
By the way, since the non-communication space 33 is partitioned from the
このように本実施の形態によれば、軸受槽11内に貯留された潤滑水の上方の気相空間31が、軸受槽11の外部に気体連通した外部連通空間32と、軸受槽11の外部に気体連通していない非連通空間33とに、仕切板30によって仕切られている。このことにより、外部連通空間32の体積を低減することができ、外部連通空間32に蒸発する潤滑水の蒸発量を低減することができる。一方、非連通空間33は、軸受槽11の外部に気体連通していないため、非連通空間33に蒸発する潤滑水の蒸発量を低減することができる。このため、軸受槽11に貯留された潤滑水の蒸発量を低減することができ、潤滑水の水面が最低水面に達するまでの期間を長くすることができる。また、潤滑水の蒸発量を低減するための構成を、仕切板30によって達成することができ、構造が複雑になることを抑制し、低コスト化を図ることができる。この結果、低コストで潤滑水の補給頻度を効果的に低減することができる。更に言えば、潤滑水の蒸発量を低減可能な水潤滑軸受装置10が大型化することを防止でき、水潤滑軸受装置10が占めるスペースが増大することを防止できる。
As described above, according to the present embodiment, the gas phase space 31 above the lubricating water stored in the bearing
また、本実施の形態によれば、仕切板30は上下方向に延びている。このことにより、軸受槽11に貯留された潤滑水の水面のうち外部連通空間32に接する面の面積を低減することができる。このことにより、潤滑水の水面からの潤滑水の蒸発を抑制することができ、潤滑水の蒸発量をより一層低減することができる。
Moreover, according to this Embodiment, the
また、本実施の形態によれば、仕切板30は、軸受槽11の槽本体12と軸受カバー13とを連結する槽連結体14から下方に延びている。このことにより、水潤滑軸受装置10の上方に他の構造物が存在する場合であっても、仕切板30を軸受槽11内に容易に組み立てることができる。
Further, according to the present embodiment, the
さらに、本実施の形態によれば、仕切板30に、外部連通空間32と非連通空間33との間の圧力差を調整するための圧力調整孔34が設けられている。このことにより、外部連通空間32と非連通空間33との間の圧力差が生じた場合には、この圧力調整孔34を通って圧力の高い方から低い方に空気を流すことができる。このため、外部連通空間32の圧力と非連通空間33の圧力を均一化させて、外部連通空間32に接する潤滑水の水面の高さ位置と、非連通空間33に接する潤滑水の水面の高さ位置を同一にすることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
なお、上述した本実施の形態においては、軸受槽11の槽本体12と軸受カバー13とが、槽連結体14によって連結されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、軸受槽11の構成は任意とすることができる。例えば、槽連結体14を用いることなく、槽本体12の上部に軸受カバー13が取り付けられるようにしてもよい。この場合、仕切板30は、気相空間31を外部連通空間32と非連通空間33とに区切ることが可能であれば任意の構成若しくは形状とすることができるが、例えば、軸受カバー13から下方に延びるように形成してもよい。
In addition, in this Embodiment mentioned above, the tank
また、上述した本実施の形態においては、潤滑材として、水を用いる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、潤滑材として油など他の流体を用いてもよい。 Moreover, in this Embodiment mentioned above, the example using water as a lubricant was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and other fluids such as oil may be used as the lubricant.
さらに、上述した本実施の形態では、水力機械の一例としてフランシス水車を例にとって説明したが、このことに限られることはなく、フランシス水車以外の水力機械にも、本発明による主軸軸受装置および水力機械を適用することができる。例えば、カプラン水車などの立軸水車にも好適に適用することができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the Francis turbine has been described as an example of the hydraulic machine. However, the present invention is not limited to this, and the main shaft bearing device and the hydraulic power according to the present invention can be applied to a hydraulic machine other than the Francis turbine. Machine can be applied. For example, the present invention can be suitably applied to a vertical axis turbine such as a Kaplan turbine.
以上述べた実施の形態によれば、低コストで潤滑水の補給頻度を効果的に低減することができる。 According to the embodiment described above, it is possible to effectively reduce the replenishment frequency of the lubricating water at a low cost.
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1:フランシス水車、6:主軸、10:水潤滑軸受装置、11:軸受槽、12:槽本体、12a:開口部、13:軸受カバー、14:槽連結体、20:軸受パッド、20a:上端、22:軸受支持台、30:仕切板、30a:下端、31:気相空間、32:外部連通空間、33:非連通空間、34:圧力調整孔、W:潤滑水 1: Francis turbine, 6: main shaft, 10: water-lubricated bearing device, 11: bearing tank, 12: tank body, 12a: opening, 13: bearing cover, 14: tank connector, 20: bearing pad, 20a: upper end , 22: bearing support, 30: partition plate, 30a: lower end, 31: gas phase space, 32: external communication space, 33: non-communication space, 34: pressure adjusting hole, W: lubricating water
Claims (7)
前記主軸の周囲に設けられ、潤滑材が貯留される軸受槽と、
前記軸受槽内に設けられ、前記軸受槽に貯留される前記潤滑材に少なくとも一部が浸漬されて、前記主軸の半径方向荷重を受ける軸受パッドと、
前記軸受槽内に貯留される前記潤滑材の上方の気相空間を、前記軸受槽の外部に気体連通する槽隙間と、
仕切部材と、を備え、
前記軸受槽は、前記潤滑材を貯留する槽本体と、前記槽本体を覆う槽本体カバー部材と、を有し、
前記仕切部材は、前記槽本体カバー部材に連結され、
前記気相空間は、前記仕切部材よりも内周側に形成される、前記軸受槽の外部に前記槽隙間を介して気体連通した外部連通空間と、前記仕切部材よりも外周側に形成される、前記槽隙間を有していない非連通空間とに仕切られていることを特徴とする主軸軸受装置。 A spindle bearing device for supporting a spindle connected to a runner of a hydraulic machine,
A bearing tub provided around the main shaft and storing a lubricant;
A bearing pad provided in the bearing tub and at least partially immersed in the lubricant stored in the bearing tub to receive a radial load of the main shaft;
A tank gap that communicates gas phase space above the lubricant stored in the bearing tank with the outside of the bearing tank; and
It includes specification Setsu and member,
The bearing tank has a tank body that stores the lubricant, and a tank body cover member that covers the tank body,
The partition member is connected to the tank body cover member,
The gas phase space is formed on the inner peripheral side with respect to the partition member, and is formed on the outer peripheral side with respect to the outer space than the partition member, and the external communication space that communicates with gas outside the bearing tank through the tank gap. The spindle bearing device is partitioned into a non-communication space that does not have the tank gap .
前記仕切部材は、前記槽連結体から下方に延びていることを特徴とする請求項1または2に記載の主軸軸受装置。 The tank body cover member includes a bearing cover that covers an opening provided in an upper portion of the tank body, and a tank coupling body that connects the tank body and the bearing cover.
The main shaft bearing device according to claim 1, wherein the partition member extends downward from the tank coupling body.
前記仕切部材は、上方から見たときに、前記軸受支持台より外周側に配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の主軸軸受装置。 A bearing support provided on an outer peripheral side of the bearing pad, to which an adjustment member for adjusting a radial position of the bearing pad is attached;
The spindle bearing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the partition member is disposed on an outer peripheral side from the bearing support when viewed from above.
前記ランナに連結された前記主軸と、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の前記主軸軸受装置と、を備えたことを特徴とする水力機械。 The runner;
The main shaft coupled to the runner;
A hydraulic machine comprising: the spindle bearing device according to any one of claims 1 to 6.
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