JP6389657B2 - すべり軸受装置 - Google Patents
すべり軸受装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6389657B2 JP6389657B2 JP2014129688A JP2014129688A JP6389657B2 JP 6389657 B2 JP6389657 B2 JP 6389657B2 JP 2014129688 A JP2014129688 A JP 2014129688A JP 2014129688 A JP2014129688 A JP 2014129688A JP 6389657 B2 JP6389657 B2 JP 6389657B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- rotating shaft
- heat transfer
- heat
- sliding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
近年、都市化の進展により、緑地の減少及び路面のコンクリート化、アスファルト化の拡大が進むことでヒートアイランド現象が発生し、いわゆるゲリラ豪雨と呼ばれる局所的な集中豪雨が都市部で頻発している。局所的な大量の降雨は、コンクリート化、アスファルト化した路面では、地中に吸収されることなくそのまま水路に導かれる。その結果、大量の雨水が、短時間のうちに排水機場に流入する。
図3に示すように、立軸ポンプ3は、ポンプ設置床に設置固定される吐出エルボ30と、この吐出エルボ30の下端に接続されるケーシング29と、ケーシング29の下端に接続されるとともにインペラ22を内部に格納する吐出ボウル28と、吐出ボウル28の下端に接続されるとともに水を吸い込むための吸い込みベル27とを備えている。
回転軸10は、支持部材を介してケーシング29に固定されている上部軸受32と、支持部材を介して吐出ボウル28に固定されている下部軸受33によって支持されている。回転軸10の一端側(吸い込みベル27側)には、水をポンプ内に吸い込むためのインペラ22が接続されている。回転軸10の他端側は、吐出エルボ30に設けられた孔を通って立軸ポンプ3の外部へ延び、インペラ22を回転させる図示しないエンジンやモータ等の駆動機へ接続される。
回転軸10と吐出エルボ30に設けられた孔との間には、フローティングシール、グランドパッキンまたはメカニカルシール等の軸シール34が設けられており、軸シール34により立軸ポンプ3が扱う水が立軸ポンプ3の外部に流出することを防止する。
尚、図3における立軸ポンプ3は、回転軸10について、軸受32,33が2箇所配置されているが、回転軸10の長さが長くなれば、それに応じてより多くの軸受が配置される。
また、ポンプ機場はより深い地下に配置されるようになり、それに応じた先行待機ポンプも長軸化と高揚程化が必要とされてきている。高揚程化に対応するには、回転数をあげる必要があり、また、長軸化に応じて軸径を太くし、剛性を高める必要が生まれてきた。
しかしながら、軸径を太くし、回転数を上げることにより、新たな技術的課題が発生する虞がある。図6(a),(b)は、ポンプ運転時における回転軸10、スリーブ11およびすべり軸受1の状態を示す模式的断面図である。ドライ運転においては、回転軸が従来に比べて高速で回転するので、軸受32,33におけるすべり軸受1と、回転軸10に取り付けたスリーブ11が摺動する際に、接触部で多大な摩擦熱が発生しやすくなり、そこで局所的に高温となる虞がある。図6(a),(b)において斜線部は局所的に高温になる部分である。
さらに、軸曲がりによる変位が軸受すきまより大きくなると、図6(b)に示すように、逆位相の2点接触状態となり、曲げ変位が拘束される。さらに熱膨張が続くために押付荷重が上昇するが、荷重上昇⇒発熱量増加⇒熱曲がり加速⇒荷重上昇といった悪循環に陥り、加速度的に軸受温度が上昇する。
また、本発明は、ポンプ等の回転流体機械効率への影響、冷却設備とポンプ等の回転流体機械との組立・分離・調整などの様々な影響を克服した簡便な回転流体機械を提供することを目的とする。
本発明の好ましい態様は、前記断熱層は、前記回転軸と前記伝熱層との間に空隙を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記断熱層は、前記回転軸と前記断熱層との間に空隙を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記摺動層の内周面と前記伝熱層の外周面とは密着していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記空隙は、前記断熱層を貫通する孔、前記断熱層の内周面及び/又は外周面に形成される凹み、前記回転軸の外周面に形成された溝又は凹みからなることを特徴とする。
本発明の実施形態によれば、前記伝熱層の外界に露出する部分は、前記伝熱層よりも剛性の高い材料により保護されている。
本発明の回転流体機械用スリーブの実施形態は、回転流体機械の回転軸に装着されるスリーブであって、前記スリーブは、回転軸を環状に囲む摺動層と伝熱層があり、前記摺動層と伝熱層の互いの端部は接している。
(1)本発明の構造は、回転軸の摺動材料表面で発生した熱が、伝熱性のよい材料によって迅速に周方向および軸方向に拡散し、同時に半径方向には断熱性のよい材料によって、熱の移動を遅らせることができ、これらの効果により、回転軸に周方向の温度差が付きにくくなり、熱膨張による軸曲がりが低減できる。同時に熱を早く拡散させることができるため、摺動材料の発熱部の温度上昇を緩和することができる。
(2)回転流体機械において、すべり軸受などと摺動する軸について、内周から外周に断熱層、伝熱層、摺動層の順序で積層した三層構造のスリーブを回転軸の外周に設けたので、回転軸径の拡大化あるいは軸の長軸化が進み、軸外周の周速がより高速化しても、すべり軸受と軸の接触部の摩擦熱に伴う軸の局部的高温化による軸の曲がりを低減し、接触部の熱を分散して放熱することができる。
(3)ポンプ等の回転流体機械効率への影響、冷却設備とポンプ等の回転流体機械との組立・分離・調整などの影響を克服して、簡便な回転流体機械を提供できる。
図7は、本発明に係る軸受装置の基本構成を示す断面図である。当該軸受装置は、例えば図3に示した軸受32,33に適用される。図7に示すように、本発明の軸受装置は、回転軸10の外周に、各層が異なる性質をもつ同心の三層構造からなるスリーブ11を有している。スリーブ11は回転軸10に固定されており、回転軸10の回転に伴って回転する。スリーブ11の外周に相対してすべり軸受1がスリーブ11を囲んで配置されている。すべり軸受1は、ポンプケーシングなどに接続している支持部材13に軸受ケース12を介して固定されている。
図7に示すように、スリーブ11は、回転軸側から断熱層11A、伝熱層11B、摺動層11Cに積層しており、摺動層11Cの外周がすべり軸受1の内周と相対している。断熱層11Aとは、材料自体の断熱特性を利用する場合も、材料自体は断熱性はなくても構造的に断熱特性を持たせた場合も含んでいる。
断熱層11Aは、回転軸10、摺動層11C、に比べて熱伝達が悪い。すなわち熱伝達係数が小さい。このため、摺動層11Cで局所的に発生する摩擦熱が回転軸10までの伝熱ルートの最短距離だけを通して回転軸10に熱を伝えることを防ぐ。伝熱層11Bから熱が回転軸10に容易に伝わらないようにするため、伝熱層11Bの面と回転軸10の面の間に断熱層11Aは介在し、伝熱層11Bが回転軸10に密着することを妨げている。なお、図示するように、断熱層11Aの端部にフランジ状に半径方向外側に延びる部分を形成し、伝熱層11Bと回転軸との直接接触および摺動層11Cと回転軸10との直接接触を防止するようにしてもよい。
摺動層11Cの摩擦熱に応じて伝熱層11Bの温度が均等に上昇し、回転軸10との温度差が次第につくと、その温度差と断熱層11Aの熱伝達率にみあった熱が回転軸10に流れる。摩擦熱が一定になれば、伝熱層11Bと回転軸10の温度差は一定となる。断熱層11Aの熱伝達率が小さいほど、温度差は大きくなり、回転軸10の温度上昇は小さくなる。
図7に示す軸受装置では、伝熱層11Bからの放熱は、断熱層11Aを介して回転軸10に伝わる流れでしか放熱していない。これに対し、図8に示す軸受装置は、伝熱層11Bが摺動層11Cの一端から軸方向に延び、伝熱層11Bの体積を大きくして熱容量を大きくするとともに外気と直接的に接する部分11Baを設け、伝熱層11Bを緩慢に温度上昇させるようにするともに、外気と直接的に接することにより放熱部として機能させることができるものである。図9に示す軸受装置では、伝熱層11Bが摺動層11Cの両端から軸方向に延びる部分11Ba,11Baを設け、伝熱層11Bを緩慢に温度上昇させるようにするともに、外気と直接的に接することにより放熱部として機能させることができるものである。図8および図9に示すように、伝熱層11Bの熱容量が大きくされ、かつ放熱されるので、摺動部11Cの摩擦熱は伝熱層11Bに伝達しやすくなり、かつ、伝熱層11Bから回転軸10への伝熱量を相対的に少なくすることができる。
図7に示す軸受装置では、断熱層11Bの断熱性能は、用いられる材料の熱伝導率に負う形態で説明したが、図10および図11に示す軸受装置は構造的に熱伝達率を小さくしたものである。
図10は、本発明の変形例における縦断面図である。図10に示すように、断熱層11Aに空隙11gを設けている。図10に示す例では、空隙11gは回転軸10の周方向に帯状に設けられている。
図11(a)は、本発明の変形例における軸受装置の縦断面図であり、図11(b)は図11(a)に示す軸受装置の断面図である。図11(a),(b)に示すように、断熱層11Aに空隙11gを設けている。図11(a),(b)に示す例では、空隙11gは断熱層11Aの内周側に軸方向に複数個設けられている。空隙の間の空間は空気なので、熱の伝達は固体によるものより小さくなる。このような空気の層をバランスよく持てば、単に熱伝導率の小さい材料を断熱層として用いるよりも断熱効果は向上する。
図7乃至図11に示す本発明に係る軸受装置は、交換可能になっている。具体的には、スリーブ11及び/又はすべり軸受1を分割構造とし、軸受装置を容易に交換可能とする。
図3に示した立軸ポンプ3は、ポンプ起動時には大気中で運転される。すなわち、軸受32、33は液体の潤滑のないドライ条件で運転される。ここでドライ条件とは、ポンプ運転中の軸受32、33の雰囲気が、液体の潤滑がない大気中である条件をいい、ドライ運転とはその条件で運転することをいう。また、図4に示した軸受32、33は軸受に通水した排水条件でも運転される。ここで、排水条件とは、ポンプ運転中の軸受32、33の雰囲気が、土砂等の異物(スラリー)が混入した水中である条件をいい、排水運転とはその条件で運転すること、例えば気水混合運転、全量運転等、エアロック運転等をいう。このような条件で軸受32、33が使用される。
さらに、立軸ポンプ3の機械効率への影響、冷却設備と立軸ポンプ3との組立・分離・調整などの影響を克服して、簡便な回転流体機械を提供できるようになる。
ところで、本発明に係る三層構造のスリーブ、あるいは摺動層と伝熱層の互いの端部が接した状態で摺動層と伝熱層が回転軸を環状に囲む構造のスリーブは、すべり軸受だけでなく、例えば、コンプレッサや蒸気タービンなどの液体の潤滑のない条件で運転する回転流体機械の回転軸に装着してラビリンスシール部などに用いることができる。また、立軸に限らず横軸回転機械にも用いられる。このようにすることにより、スリーブの高温化、回転軸の曲がりをおさえ、回転流体機械の大容量化や、高速回転化を行うことができる。
1a 内周面
1b 外周面
3 立軸ポンプ
5 貫通孔
6 空気管
6a 開口
10 回転軸
11 スリーブ
11A 断熱層
11B 伝熱層
11Ba 伝熱層の延長部
11C 摺動層
11g 空隙
12 軸受ケース
12a つば部
13 支持部材
22 インペラ
26 軸継手
27 吸い込みベル
28 吐出ボウル
29 ケーシング
30 吐出エルボ
32 上部軸受
33 下部軸受
34 軸シール
35 外殻
36 押さえリング
100 水槽
Claims (8)
- 回転流体機械の回転軸の支持に使用され、軸受すべり面が大気中に露出するドライ条件で使用されるすべり軸受装置であって、
前記回転軸の外周に固定されたスリーブと、
前記スリーブが摺接する軸受すべり面を有したすべり軸受とを備え、
前記スリーブは、回転軸側から断熱層、伝熱層、摺動層の順序で積層した三層構造からなることを特徴とするすべり軸受装置。 - 前記伝熱層は、前記摺動層の一端または両端から軸方向に延びた部分を有することを特徴とする請求項1記載のすべり軸受装置。
- 前記断熱層は、前記回転軸と前記伝熱層との間に空隙を有することを特徴とする請求項1または2記載のすべり軸受装置。
- 前記断熱層は、前記回転軸と前記断熱層との間に空隙を有することを特徴とする請求項1または2記載のすべり軸受装置。
- 前記摺動層の内周面と前記伝熱層の外周面とは密着し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すべり軸受装置。
- 前記空隙は、前記断熱層を貫通する孔、前記断熱層の内周面及び/又は外周面に形成される凹み、前記回転軸の外周面に形成された溝又は凹みからなることを特徴とする請求項3または4記載のすべり軸受装置。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のすべり軸受装置を用いたことを特徴とする回転流体機械。
- 回転流体機械の回転軸に装着されるスリーブであって、
前記スリーブは、回転軸側から断熱層、伝熱層、摺動層の順序で積層した三層構造からなることを特徴とする回転流体機械用スリーブ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014129688A JP6389657B2 (ja) | 2014-04-30 | 2014-06-24 | すべり軸受装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014093748 | 2014-04-30 | ||
JP2014093748 | 2014-04-30 | ||
JP2014129688A JP6389657B2 (ja) | 2014-04-30 | 2014-06-24 | すべり軸受装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015222117A JP2015222117A (ja) | 2015-12-10 |
JP6389657B2 true JP6389657B2 (ja) | 2018-09-12 |
Family
ID=54785233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014129688A Active JP6389657B2 (ja) | 2014-04-30 | 2014-06-24 | すべり軸受装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6389657B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6632913B2 (ja) * | 2016-03-02 | 2020-01-22 | 株式会社日立製作所 | 立軸ポンプ |
CN108708913B (zh) * | 2018-07-16 | 2023-09-12 | 贵州航天控制技术有限公司 | 一种阻止热量向阻尼器传导的方法及结构 |
DE102021202317B3 (de) | 2021-03-10 | 2022-08-25 | Ibeo Automotive Systems GmbH | Verfahren, Fahrzeug und Sensorvorrichtung umfassend eine Gleitlageranordnung zum Ableiten von Wärme von einer Wärmequelle |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000266042A (ja) * | 1999-03-17 | 2000-09-26 | Kubota Corp | 立軸ポンプのすべり軸受装置 |
JP2005036692A (ja) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ポンプ用軸受装置 |
JP5826650B2 (ja) * | 2012-01-27 | 2015-12-02 | 株式会社荏原製作所 | 軸受の摩耗検出機構および該摩耗検出機構を備えた立軸ポンプ |
-
2014
- 2014-06-24 JP JP2014129688A patent/JP6389657B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015222117A (ja) | 2015-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2409770C2 (ru) | Компрессорный блок и способ его монтажа | |
CN107605793B (zh) | 立轴泵 | |
JP6389657B2 (ja) | すべり軸受装置 | |
JP2007097273A (ja) | 発電機用軸封装置 | |
WO2016051916A1 (ja) | 過給機 | |
TW200535343A (en) | Pump | |
JP6472735B2 (ja) | すべり軸受装置 | |
JP6488207B2 (ja) | すべり軸受装置 | |
JP6527805B2 (ja) | すべり軸受装置 | |
JP2017166590A (ja) | 軸受組立体および回転機械 | |
JP6745876B2 (ja) | 立軸ポンプ | |
JP2017166380A (ja) | 回転機械 | |
JPS6349086B2 (ja) | ||
JP2017172660A (ja) | 軸受組立体および回転機械 | |
JP7422491B2 (ja) | 立軸ポンプ | |
JP6491215B2 (ja) | 立軸ポンプ | |
JP2017155652A (ja) | 立軸ポンプ | |
JP7158256B2 (ja) | 立軸ポンプ | |
JP2017166589A (ja) | 軸受組立体および立軸ポンプ | |
JP2011094509A (ja) | 立軸ポンプ | |
JP2014142051A (ja) | 軸封装置及びポンプ装置 | |
JP7194000B2 (ja) | すべり軸受装置及びポンプ | |
JP6936060B2 (ja) | 立軸ポンプ | |
JP5683282B2 (ja) | 水封式水中電動機 | |
JP2019044606A (ja) | 立軸ポンプ用軸受装置および立軸ポンプ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161121 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170825 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170912 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20180424 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180621 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20180628 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180724 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180820 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6389657 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |