JPH0581755B2 - - Google Patents

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JPH0581755B2
JPH0581755B2 JP61203281A JP20328186A JPH0581755B2 JP H0581755 B2 JPH0581755 B2 JP H0581755B2 JP 61203281 A JP61203281 A JP 61203281A JP 20328186 A JP20328186 A JP 20328186A JP H0581755 B2 JPH0581755 B2 JP H0581755B2
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JP
Japan
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water
rotating shaft
bearing
shaft
runner
Prior art date
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Application number
JP61203281A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6357876A (ja
Inventor
Izumi Azuma
Akio Adachi
Shoji Sato
Naoto Yoneyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP61203281A priority Critical patent/JPS6357876A/ja
Publication of JPS6357876A publication Critical patent/JPS6357876A/ja
Publication of JPH0581755B2 publication Critical patent/JPH0581755B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2380/00Electrical apparatus
    • F16C2380/26Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、横軸水車発電機の回転軸ヒートパ
イプを利用した軸受冷却装置に関するものであ
る。
〔従来技術とその問題点〕
第4図は従来例による横軸水車発電機の回転軸
ヒートパイプを用いた軸受冷却装置の断面図で、
第4図において、ランナー5と直結する回転軸6
がケーシング8の外部のジヤーナル軸受1および
スラスト軸受3を発熱部(蒸発部)とし吸出管1
2内の水路に露出するランナー部5を冷却部(凝
縮部)とする回転軸ヒートパイプ6を形成してい
る。
ランナーにかかる水平方向の推力はスラストカ
ラー3で軸方向に支持されジヤーナル軸受1およ
びスラスト軸受3は軸受スタンド2に収容され潤
滑油4を封入している。第4図において、7は回
転軸ヒートパイプの蒸気空間、9はスピードリン
グ、10はガイドベーン、11は上ぶた、12は
吸出管、13は回転軸ヒートパイプの作動液、1
4はラビリンスシール、15は排水ケース、16
は地面である。
従来の横軸水車発電機の軸受冷却装置では、ス
ラスト軸受3とジヤーナル軸受1から発生した熱
の大部分は、回転軸ヒートパイプ6へ作動蒸気と
して流入し、温度の低いランナー5側へ移動して
回転軸ヒートパイプ6の壁面で熱を放出し凝縮す
る。この時壁面に伝達された熱は回転軸の内側か
ら通水部分の外側へ熱伝導により熱を放出する。
その際、回転軸が吸出管に突き出した部分は、大
きな力が作用しないため回転軸の肉厚をある程度
薄くできるが、回転軸の軸受側は大きな力が作用
するため回転軸の肉厚を厚くする必要がある。し
かも横軸水車発電機のランナーは通常片持支持の
ため、冷却部の長さを十分に設けることが困難で
あるからヒートパイプ凝縮部の伝熱面積を広くす
ることができない。
以上の通り、回転軸ヒートパイプ6自身の凝
縮面積と凝縮部から通水部までの熱伝導面積を大
きくできない。回転軸ヒートパイプの凝縮部の
肉厚が厚いことにより熱伝導の距離が長くなる。
回転軸へのランナーの固定は圧入または焼嵌す
るが、接触部が部分接触となる。回転軸ヒート
パイプ冷却のため回転軸軸を吸出管に突出した場
合部分負荷のさいは、回転軸周囲に通水がない状
態を生じ、水車を通過する水中への放熱ができな
くなる。
これらの理由により、回転軸ヒートトパイプの
蒸気空間から水車を通過する水中までの伝熱面積
が小さいこと(熱流束の増大)、回転軸ヒートパ
イプの熱伝導部分の距離が長いことによる熱抵抗
の増大により発熱部と冷却部との温度差が大きく
なるので、軸受部の温度が許容値以上となるため
出力約500kW以上の横軸水車発電機の軸受冷却
装置への適用は困難である。
ジヤーナル軸受およびスラスト軸受の温度を許
容値以下とする方法には、回転軸ヒートパイプ
の発熱部から冷却部までの温度差を低減するこ
と、回転軸ヒートパイプ冷却部における伝熱面
積を大きくして液膜を薄くし熱伝導(α)を高め
発熱部と冷却部との温度差(△T)を低減するこ
と。凝縮部から水車を通過する水までの熱伝導
部の面積を大きくしかつ発熱部から冷却部への熱
伝導距離を短かくし発熱部と冷却部との温度差を
低減すること。回転軸ヒートパイプの冷却部の
最終端であるランナー通水部分の有効伝熱面積(A)
の拡大と熱伝導率を高めて発熱部と冷却部の温度
差を低減する方法がある。(△T=Q/A・αの関係 がある。) 〔発明の目的〕 この発明は、横軸水車発電機のジヤーナル軸受
およびスラスト軸受の伝熱面積を増大させ、回転
軸ヒートパイプの冷却部(凝縮→熱伝導→対流熱
伝導をする部分)での熱抵抗を低減することによ
りジヤーナル軸受およびスラスト軸受における軸
受温度を低くすることを目的とする。
〔発明の要点〕
この発明によれば、上記の目的は端部が水路に
露出するランナーと直結する回転軸がジヤーナル
軸受およびスラスト軸受により水平に支承され、
回転軸の内部に前記軸受を発熱部(蒸発部)と
し、水路を露出するランナーを冷却部(凝縮部)
とする回転軸ヒートパイプを形成する横軸水車発
電機において前記ランナーと前記回転軸の軸封部
との間に形成された通水路に半径方向に開口する
取水口から取水し、前記回転軸ヒートパイプの前
記冷却部付近の蒸気空間を通つて前記回転軸の外
側の出口へ排水する複数の通水パイプを設け、前
記通水パイプを介して冷却部付近の蒸気空間を冷
却することによつて達成される。
〔発明の実施例〕
以下図面において本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明の実施例による横軸水車発電機の
軸受冷却装置の断面図、第2図は第1図の軸受冷
却装置の詳細断面図、第3図は本発明の他の実施
例による軸受冷却装置の通水パイプの詳細図であ
る。従来例を示す第4図と同じ部位は同じ番号を
付してある。
第1図および第2図において、端部が水路に露
出するランナー5と直結する回転軸ヒートパイプ
6を軸受スタンド2に収容されるジヤーナル軸受
1およびスラスト軸受3により水平に支持し、回
転軸ヒートパイプ6の他端には図示されない発電
機を結合している。軸受スタンド2には潤滑油4
を封入してある。第1図において、8はケーシン
グ、9はスピードリング、10はガイドベーン、
11は上蓋、12は吸出管である。回転軸ヒート
パイプ6は回転軸を中空とし中に作動液13を封
入し、ジヤーナル軸受1およびスラスト軸受3を
発熱部(蒸発部)とし、ランナー5側の蒸発空間
を冷却部(凝縮部)としていて、回転軸ヒートパ
イプ6のランナー5側に近い蒸気空間7内にL字
形の通水パイプ17を回転軸ヒートパイプ6の内
周にリング状に複数本設けた。
この通水パイプ17は回転軸ヒートパイプの外
周部のランナー5と軸封部(ラビリンスシール)
14との間に形成される通水路19に半径方向に
開口する取水口20から取水し、ランナーを貫い
て吸出管側に水平方向に開口する出口21から排
水している。
通水パイプへの冷却水はランナー5と上蓋11
で構成するギヤツプからの漏水を回転軸ヒートパ
イプ6、ランナー5、上蓋11、ラビリンス14
から形成される環状の通水路19に集め、この圧
力を有する漏水を通水パイプ17内に通流させて
回転軸ヒートパイプ6内の作動液13の蒸気を冷
却し凝縮させる。作動液の蒸気を冷却した冷却水
は吸出管12側へ流れる。通水パイプの水量は通
水路19の圧力を制御すること、あるいは通水パ
イプの断面積×本数などにより定まる。作動液の
蒸気が凝縮した液は遠心力によつて発熱部である
軸受側へ戻される。作動液は常時軸受スタンドを
充満させるに十分な量を真空封入する。22は排
水管23は下ぶたである。
第3図は本発明の他の実施例を示す軸受冷却装
置の詳細断面図であり、回転軸ヒートパイプ6の
ランナー5側に近い蒸気空間7内ランナー5と回
転軸の軸封部(ラビリンス)14との間のランナ
ー側に形成された通水路19に半径方向に開口す
る取水口20を有し、前記軸封部の反ランナー側
に位置する排水ケース15内に半径方向に開口す
る出口21を有するU字形の通水パイプ17を、
回転軸ヒートパイプ6の内周にリング状に複数本
設ける。
通水パイプの冷却水の出口が排水ケース15と
なることが第2図のものと異なるが、通水パイプ
の冷却原理および動作は第2図のものと第3図の
ものは同じである。尚、通水パイプの冷却水はラ
ンナーと上蓋間の漏水の他に、送水管からランナ
ー入口までの発電用水の一部使用あるいは他の給
水設備の水を使用してもよい。
〔発明の構成〕
この発明によれば、横軸回転電機の回転軸ヒー
トパイプの蒸気空間内に回転軸の外周部のランナ
ーと回転軸の軸封部との間に形成された通水路に
回転軸の半径方向に開口する取水口から取水し、
回転軸の外部に開口する出口に排水する複数の通
水パイプを設けることにより、軸受に発生した熱
を回転軸ヒートパイプの作動液に伝達し蒸気とし
て蒸気空間を移動するに当り、 フラツトな凝縮中空部表面積と比較し、通水
パイプを設けた場合には数倍程度まで増大でき
て熱流束を小さくし凝縮部の熱抵抗を大巾に低
減できる。
通水パイプの肉厚を回転軸ヒートパイプの1/
10程度まで薄くできる。
遠心力を利用できるため通水パイプの凝縮部
での液膜を薄くできることにより熱伝導率を高
めることができる。
これらによつて軸受部の温度を低くできて大巾
に冷却性能を高めることができて、出力500kW
以上の横軸水車発電機または横軸ポンプなどへの
回転軸ヒートパイプの適用を可能にした。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例による横軸水車発電機
の軸受冷却装置の断面図、第2図は第1図の軸受
冷却装置の詳細断面、第3図は本発明の他の実施
例による軸受冷却装置の詳細断面図、第4図は従
来例による横軸水車発電機の軸受冷却装置の断面
図である。 1:ジヤーナル軸受、3:スラスト軸受、5:
ランナー、6:回転軸ヒートパイプ、7:蒸気空
間、11:上蓋、12:吸出管、13:作動液、
14:軸封部(ラビリンスシール)、15:排水
ケース、17:通水パイプ、19:通水路、2
0:取水口、21:出口。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 端部が水路に露出するランナーと直結する回
    転軸がケーシング外部のジヤーナル軸受およびス
    ラスト軸受により水平に支承され、前記回転軸の
    内部に前記ジヤーナル軸受およびスラスト軸受を
    発熱部(蒸発部)とし、前記水路に露出するラン
    ナーを冷却部(凝縮部)とする回転軸ヒートパイ
    プを形成する横軸水車発電機において、前記回転
    軸の外周部のランナーと回転軸の軸封部との間に
    形成された通水路に回転軸の半径方向に開口する
    取水口から取水し、前記回転軸ヒートパイプの前
    記冷却部付近の蒸気空間内を通つて前記回転軸の
    外部に開口する出口に排水する複数の通水パイプ
    を設け、前記通水パイプを介して冷却部付近の回
    転軸ヒートパイプの蒸気空間を冷却することを特
    徴とする横軸水車発電機の軸受冷却装置。 2 特許請求の範囲第1項の記載の横軸水車発電
    機の軸受冷却装置において、通水パイプは、ラン
    ナーを貫通して吸出管側に水平方向に開口する出
    口から排水することを特徴とする横軸水車発電機
    の軸受冷却装置。 3 特許請求の範囲第1項の記載の横軸水車発電
    機の軸受冷却装置において、通水パイプは、軸封
    部の反ランナー側に位置する排水ケース部に半径
    方向に開口する出口から排水することを特徴とす
    る横軸水車発電機の軸受冷却装置。
JP61203281A 1986-08-29 1986-08-29 横軸水車発電機の軸受冷却装置 Granted JPS6357876A (ja)

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JP61203281A JPS6357876A (ja) 1986-08-29 1986-08-29 横軸水車発電機の軸受冷却装置

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JPS6357876A JPS6357876A (ja) 1988-03-12
JPH0581755B2 true JPH0581755B2 (ja) 1993-11-16

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5551965A (en) * 1978-10-06 1980-04-16 Hitachi Ltd Water wheel
JPS6138165A (ja) * 1984-07-30 1986-02-24 Hitachi Ltd 回転機械

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JPS6357876A (ja) 1988-03-12

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