JPH07293556A - Submerged bearing device - Google Patents
Submerged bearing deviceInfo
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- JPH07293556A JPH07293556A JP8145294A JP8145294A JPH07293556A JP H07293556 A JPH07293556 A JP H07293556A JP 8145294 A JP8145294 A JP 8145294A JP 8145294 A JP8145294 A JP 8145294A JP H07293556 A JPH07293556 A JP H07293556A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば水車やポンプ水
車等の水力機械における水潤滑軸受に用いられる水中軸
受装置に係り、特に耐摩耗性に優れると共に、脆性によ
る損傷を防止することができ、信頼性および安全性の向
上が図れるようにした高性能な水中軸受装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a submersible bearing device used for a water-lubricated bearing in a hydraulic machine such as a water turbine or a pump water turbine, and is particularly excellent in wear resistance and capable of preventing damage due to brittleness. The present invention relates to a high-performance submersible bearing device capable of improving reliability and safety.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、水中軸受装置は、例えば水車
やポンプ水車等の水力機械における水潤滑軸受に用いら
れてきている。図9は、この種の水車およびポンプ水車
の水中軸受装置の構成例を示す断面図である。2. Description of the Related Art Conventionally, submersible bearing devices have been used for water-lubricated bearings in hydraulic machines such as hydraulic turbines and pump turbines. FIG. 9 is a sectional view showing a configuration example of an underwater bearing device of this type of turbine and pump turbine.
【0003】図9において、ケーシング1からステーベ
ーン2に流入した潤滑剤としての流体は、上カバー3お
よび下カバー4の間に流量および流れ方向を調整する目
的で設置されたガイドベーン5を通ってランナ6に流入
し、これを回転させることにより、ランナ6に直結され
た回転軸7を介して発電機を回転させ、発電等を行なっ
ている。In FIG. 9, the fluid as a lubricant flowing from the casing 1 into the stay vane 2 passes through a guide vane 5 installed between the upper cover 3 and the lower cover 4 for the purpose of adjusting the flow rate and the flow direction. By flowing into the runner 6 and rotating the runner 6, the generator is rotated via the rotary shaft 7 directly connected to the runner 6 to generate electricity.
【0004】一般に、水中軸受装置は、軸受ハウジング
8内に配設された軸受9により、水を潤滑剤として回転
軸7を支承するようになっている。すなわち、回転軸7
と軸受9との間に、水が潤滑剤供給手段から供給され、
この水を介して回転軸7が支持されている。In general, a submersible bearing device is configured to support the rotating shaft 7 by using a bearing 9 provided in a bearing housing 8 with water as a lubricant. That is, the rotating shaft 7
Between the bearing and the bearing 9, water is supplied from the lubricant supply means,
The rotating shaft 7 is supported through this water.
【0005】ところで、水は油と比較して粘度が低いた
めに、軸受9の負荷容量(軸受において潤滑剤の圧力に
よって支持できる回転軸の重量)が小さくなり、回転軸
7の起動または停止時や、回転軸7に外力が加わった時
のいわゆる過渡時には、回転軸7と軸受9とが接触し易
く、軸受9の潤滑膜が破損し易いという問題がある。By the way, since water has a lower viscosity than oil, the load capacity of the bearing 9 (the weight of the rotating shaft that can be supported by the pressure of the lubricant in the bearing) is small, and when the rotating shaft 7 is started or stopped. Also, there is a problem that during a so-called transient when an external force is applied to the rotating shaft 7, the rotating shaft 7 and the bearing 9 are likely to come into contact with each other and the lubricating film of the bearing 9 is easily damaged.
【0006】このため、軸受9には、通常、回転軸7と
の接触に耐えられる材料が用いられている。すなわち、
ホワイトメタル等の金属材を軸受9に用いると共に、グ
リースまたは潤滑油を給油する潤滑給油手段を設けた軸
受装置や、フェノール樹脂等の軟質な合成樹脂を軸受9
に用い、かつ真水を潤滑剤として給水する潤滑給水手段
等が設けられている。Therefore, the bearing 9 is usually made of a material that can withstand contact with the rotating shaft 7. That is,
A metal material such as white metal is used for the bearing 9, and a bearing device provided with a lubricating oil supply means for supplying grease or lubricating oil or a soft synthetic resin such as phenol resin is used for the bearing 9.
And a lubrication water supply means for supplying fresh water as a lubricant.
【0007】しかしながら、上記のグリースまたは潤滑
油を用いる軸受装置においては、グリースまたは潤滑油
が軸受装置から外に流出して、河川等の環境汚染を引き
起こしたり、または給排油系統の回収やメンテナンスに
問題がある。However, in the above bearing device using grease or lubricating oil, the grease or lubricating oil flows out from the bearing device to cause environmental pollution of rivers or the like, or recovery and maintenance of the oil supply / exhaust oil system. I have a problem.
【0008】また、フェノール樹脂等の軟質な合成樹脂
を軸受9に用いると共に真水を潤滑剤として給水する潤
滑給水手段による軸受装置においては、軸受9の耐摩耗
性が低いため、特にスラリー等が混入した水を潤滑剤と
して使用した場合には、軸受部材の摩耗等により、信頼
性や安全性等に問題がある。Further, in a bearing device using a lubrication water supply means in which a soft synthetic resin such as a phenol resin is used for the bearing 9 and fresh water is used as a lubricant, since the bearing 9 has low wear resistance, especially slurry or the like is mixed. When such water is used as a lubricant, there is a problem in reliability and safety due to wear of the bearing member.
【0009】そこで、このような問題点を解決する軸受
装置として、特に船舶用軸受として開発された硬質ゴム
軸受が提案されている。この軸受では、スラリー等の異
物に対してゴムの変形で対応している。Therefore, as a bearing device for solving such a problem, a hard rubber bearing developed especially as a bearing for ships has been proposed. In this bearing, foreign matter such as slurry is dealt with by deformation of rubber.
【0010】しかしながら、このような軸受において
は、異物の排除作用に関して、常に潤滑剤を供給し続け
なければならず、潤滑剤の供給が不足すると、焼き付け
焼損が生じる恐れがある。However, in such a bearing, the lubricant must be continuously supplied in order to eliminate foreign matters, and if the supply of the lubricant is insufficient, there is a risk of burning and burning.
【0011】また、これらの軸受では、面圧(単位面積
当たりの荷重)に制限があり、高荷重の回転軸7を支持
することが困難である。さらに、面圧を小さくするため
に、軸受9の径と比較して軸受9面の長さを大きく設定
する必要がある等、構造上の制約が生じて、設計上の自
由度に限界がある。Further, in these bearings, the surface pressure (load per unit area) is limited, and it is difficult to support the high-load rotating shaft 7. Further, in order to reduce the surface pressure, it is necessary to set the length of the surface of the bearing 9 larger than the diameter of the bearing 9, and there are structural restrictions, and the degree of freedom in design is limited. .
【0012】一方、最近では、軸受体を超硬質特性を有
するセラミック材を用いて円筒状に形成して、軸受ハウ
ジング8内に固定する軸受装置が提案されてきている。
しかしながら、このような軸受においては、セラミック
自体が脆いために、セラミック材をそのまま用いた軸受
体は、衝撃等によって折損する等の問題がある。On the other hand, recently, there has been proposed a bearing device in which a bearing body is formed into a cylindrical shape using a ceramic material having an ultra-hard property and is fixed in the bearing housing 8.
However, in such a bearing, since the ceramic itself is fragile, there is a problem that the bearing body using the ceramic material as it is is broken by an impact or the like.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
水中軸受装置においては、信頼性および安全性が低いと
いう問題があった。本発明の目的は、耐摩耗性に優れる
と共に、脆性による損傷を防止することができ、信頼性
および安全性の向上を図ることが可能な高性能な水中軸
受装置を提供することにある。As described above, the conventional submersible bearing device has a problem of low reliability and safety. An object of the present invention is to provide a high-performance underwater bearing device which has excellent wear resistance, can prevent damage due to brittleness, and can improve reliability and safety.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、水車やポンプ水車等の水力機械における水潤滑軸
受に用いられる水中軸受装置において、まず、請求項1
に係る発明では、水力機械の回転軸の外周に設けられ、
表面に超硬合金材料またはセラミックスがコーティング
されたスリーブと、スリーブの周囲に周方向に分割して
配置され、表面に超硬合金材料またはセラミックスがコ
ーティングされた軸受と、軸受をそれぞれ一カ所で支持
するピボットと、軸受をその軸方向両端部で支持する弾
性体とを備えて成る。In order to achieve the above object, in a submersible bearing device used for a water lubricated bearing in a hydraulic machine such as a water turbine or a pump turbine, first,
In the invention according to, provided on the outer periphery of the rotary shaft of the hydraulic machine,
A sleeve with a cemented carbide material or ceramics coating on the surface, a bearing that is circumferentially divided around the sleeve and is coated with a cemented carbide material or ceramics on the surface, and the bearing is supported at one place each And a resilient body that supports the bearing at both axial ends thereof.
【0015】また、請求項2に係る発明では、上記請求
項1に係る発明の水中軸受装置おいて、弾性体を、軸受
をそれぞれ一カ所で支持するピボット位置近傍に配置
し、軸受を前記ピボットと共に支持するようにしてい
る。According to a second aspect of the present invention, in the submersible bearing device according to the first aspect of the present invention, the elastic body is arranged in the vicinity of the pivot position for supporting the bearings at one place, and the bearing is provided for the pivot. I am trying to support it.
【0016】さらに、請求項3に係る発明では、上記請
求項1に係る発明の水中軸受装置において、ピボットの
形状をリング状として周方向に分割して配置し、軸受を
弾性体と共に支持するようにしている。Further, in the invention according to claim 3, in the submersible bearing device of the invention according to claim 1, the pivot is formed into a ring shape so as to be circumferentially divided so as to support the bearing together with the elastic body. I have to.
【0017】一方、請求項4に係る発明では、水力機械
の回転軸の外周に設けられ、表面に超硬合金材料または
セラミックスがコーティングされたスリーブと、スリー
ブの周囲に周方向に分割して配置され、表面に超硬合金
材料またはセラミックスがコーティングされた軸受と、
軸受を、周方向に分割して配置された弾性体を介して支
持する軸受ハウジングと、スリーブに設けられた攪拌板
としての回転円板と、軸受ハウジングに設けられた仕切
り板と、弾性体により形成され、潤滑剤としての流体を
給水側から排水側へ通過させる通過道とを備えて成る。On the other hand, in the invention according to claim 4, a sleeve provided on the outer periphery of the rotary shaft of the hydraulic machine, the surface of which is coated with a cemented carbide material or ceramics, and the sleeve are circumferentially divided and arranged. And a bearing whose surface is coated with a cemented carbide material or ceramics,
A bearing housing that supports the bearing through elastic bodies that are divided in the circumferential direction, a rotating disk that serves as a stirring plate that is provided in the sleeve, a partition plate that is provided in the bearing housing, and an elastic body. And a passage for allowing a fluid as a lubricant to pass from the water supply side to the drain side.
【0018】また、請求項5に係る発明では、上記請求
項4に係る発明の水中軸受装置おいて、軸受を二分割構
造とし、当該分割面からそれぞれ離れた位置に、回転軸
の回転方向と前記給水側から排水側への流体の流れの一
致する方向に斜めに溝を設けるようにしている。Further, in the invention according to claim 5, in the submersible bearing device of the invention according to claim 4, the bearing has a two-divided structure, and the direction of rotation of the rotary shaft is arranged at positions separated from the divided surface. Grooves are provided obliquely in the direction in which the fluid flows from the water supply side to the drainage side.
【0019】[0019]
【作用】従って、本発明の水中軸受装置においては、軸
受を周方向に分割し、軸受をピボットで支持することに
より、ミスアライメントの問題もなく、スリーブと軸受
との隙間には常に潤滑膜が形成され、良好な軸受特性を
得ることができる。Therefore, in the submersible bearing device of the present invention, by dividing the bearing in the circumferential direction and supporting the bearing by the pivot, there is no problem of misalignment, and a lubricating film is always provided in the gap between the sleeve and the bearing. It is formed, and good bearing characteristics can be obtained.
【0020】また、軸受の給水側より流入してくる流体
は、回転円板によって粘性遠心作用を受けることによ
り、流体中に含まれる質量の大きい異物は、軸受に入り
込むことなく、軸受を支持する弾性体に案内され、この
隙間を通過していくことになるため、潤滑膜は破断する
ことがない。Further, the fluid flowing in from the water supply side of the bearing is subjected to viscous centrifugal action by the rotating disk, so that foreign matter having a large mass contained in the fluid does not enter the bearing and supports the bearing. The lubricating film is guided by the elastic body and passes through this gap, so that the lubricating film is not broken.
【0021】さらに、軸受をこの弾性体により弾性支持
することにより、外力によって瞬時の衝撃荷重が生じた
場合でも、弾性体はこの外力を吸収しつつ変形するた
め、軸受特性が急激に変化することはない。Further, by elastically supporting the bearing with this elastic body, even if an instantaneous impact load is generated by an external force, the elastic body deforms while absorbing this external force, so that the bearing characteristics change rapidly. There is no.
【0022】一方、軸受を二分割構造として、分割面か
らそれぞれ離れた位置に斜めに溝を設けることにより、
軸方向に数カ所縦溝のある軸受よりも軸受の負荷容量は
大きくなり、軸受特性を向上することができる。On the other hand, the bearing has a two-divided structure, and the grooves are obliquely provided at positions distant from the divided surfaces.
The load capacity of the bearing is larger than that of a bearing having longitudinal grooves at several axial positions, and the bearing characteristics can be improved.
【0023】また、スリーブと軸受との摺動面には、超
硬合金材料またはセラミックスのコーティング加工が施
されていることにより、セラミックスの持つ耐摩耗性も
あり、さらにバルク材にセラミックスを用いた場合に比
べると耐衝撃性が向上し、弾性体を介してスリーブを支
承しているため、耐衝撃性をより一層向上することがで
きる。Further, since the sliding surface between the sleeve and the bearing is coated with a cemented carbide material or ceramics, the ceramics also have abrasion resistance. Further, the bulk material is made of ceramics. Compared to the case, the shock resistance is improved, and since the sleeve is supported via the elastic body, the shock resistance can be further improved.
【0024】以上により、セラミックスの耐摩耗性を有
効に発揮させることができ、また軸受潤滑特性も良くな
り、軸受装置の信頼性および安全性を大幅に向上させる
ことができる。As described above, the wear resistance of the ceramics can be effectively exhibited, the bearing lubrication characteristics are improved, and the reliability and safety of the bearing device can be greatly improved.
【0025】[0025]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。 (第1の実施例)図1は、本発明の第1の実施例による
水中軸受装置の構成例を示す断面図であり、図9と同一
要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing a structural example of a submersible bearing device according to a first embodiment of the present invention. The same elements as those in FIG. However, only different parts will be described here.
【0026】すなわち、図1においては、回転軸7の外
周に、表面に超硬合金材料またはセラミックス材料(以
下、セラミックスコーティングと称する)がコーティン
グされたスリーブ10を設置し、このスリーブ10の周
囲に周方向に分割して、表面がセラミックスコーティン
グされた軸受軸受9を配設している。That is, in FIG. 1, a sleeve 10 having a surface coated with a cemented carbide material or a ceramic material (hereinafter referred to as a ceramic coating) is installed on the outer circumference of the rotary shaft 7, and the sleeve 10 is surrounded by the sleeve 10. A bearing bearing 9 whose surface is coated with ceramics is disposed by being divided in the circumferential direction.
【0027】また、この軸受9の外周部のほぼ中央には
球面の加工を施しており、この球面部分をピボット11
によりそれぞれ一カ所で支持している。さらに、軸受9
とピボット11の間には、軸受9の軸方向両端部に弾性
体12を設置して、ピボット11と共に軸受9を支持し
ている。Further, a spherical surface is formed in the substantially central portion of the outer peripheral portion of the bearing 9, and the spherical surface portion is pivoted to the pivot 11
Each supports in one place. Furthermore, the bearing 9
Elastic bodies 12 are provided between the pivot 11 and the pivot 11 at both axial ends of the bearing 9 to support the bearing 9 together with the pivot 11.
【0028】なお、ピボット11も軸受9と同様に球面
加工が施されているが、ピボット11の方が軸受9より
も球面の曲率をわずかに小さくしている。次に、以上の
ように構成した本実施例の水中軸受装置の作用について
説明する。Although the pivot 11 is also spherically processed like the bearing 9, the pivot 11 has a slightly smaller spherical curvature than the bearing 9. Next, the operation of the submersible bearing device of the present embodiment configured as described above will be described.
【0029】図1において、スリーブ10の変動があっ
た場合、このスリーブ10の移動に伴って、軸受9はピ
ボット11による支持部を支点として傾き、スリーブ1
0と軸受9との隙間は、常に潤滑膜が形成され易い状態
となるので、良好な軸受潤滑特性が得られる。In FIG. 1, when there is a change in the sleeve 10, the bearing 9 inclines with the support of the pivot 11 as a fulcrum as the sleeve 10 moves, and the sleeve 1
Since the gap between 0 and the bearing 9 is always in a state where a lubricating film is easily formed, good bearing lubrication characteristics can be obtained.
【0030】次に、軸受9と軸受ハウジング8との間に
設置している弾性体12は、回転軸7に外力が加わって
瞬時の衝撃荷重が生じ、回転軸7が傾いた状態で回転し
た場合、すなわちミスアライメント状態になった場合
に、この外力を吸収しながら変形するので、セラミック
スコーティングが、外力の衝撃荷重を軸受9端部で直接
的に受けることなく、緩和荷重として受けることにな
る。これにより、セラミックスコーティングの衝撃によ
る脆性破壊を防止することができる。Next, the elastic body 12 installed between the bearing 9 and the bearing housing 8 is rotated in a state in which the rotating shaft 7 is tilted due to an external impact applied to the rotating shaft 7 to generate an instantaneous impact load. In this case, that is, in the case of a misalignment state, the ceramic coating is deformed while absorbing the external force, so that the ceramic coating receives the impact load of the external force as a relaxation load without directly receiving it at the end of the bearing 9. . Thereby, brittle fracture due to impact of the ceramic coating can be prevented.
【0031】また、コーティングしてあるセラミックス
も基材である軸受9本体の変形に対してある程度までは
変形するので、軸受9そのものをセラミックス材にした
ものに比べると脆性は優れているし、上述したようにセ
ラミックスコーティングの衝撃による脆性破壊の防止
を、弾性体12によりより一層向上させることができ
る。Further, since the coated ceramics are also deformed to some extent with respect to the deformation of the bearing 9 main body which is the base material, the brittleness is superior to that of the bearing 9 itself made of a ceramic material. As described above, the elastic body 12 can further prevent the brittle fracture due to the impact of the ceramic coating.
【0032】(第2の実施例)図2は、本発明の第2の
実施例による水中軸受装置の構成例を示す断面図であ
り、図1と同一要素には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。(Second Embodiment) FIG. 2 is a sectional view showing a structural example of a submersible bearing device according to a second embodiment of the present invention. The same elements as those in FIG. Description is omitted, and only different parts will be described here.
【0033】すなわち、図2においては、弾性体12を
ピボット11位置近傍に配置し、弾性体12の断面形状
はリング状になっており、中心の中空部分にピボット1
1を設置している。これにより、軸受9をピボット11
と共に支持している。That is, in FIG. 2, the elastic body 12 is arranged in the vicinity of the position of the pivot 11, and the elastic body 12 has a ring-shaped cross section, and the pivot 1 is located in the central hollow portion.
1 is installed. This allows the bearing 9 to pivot
Supports with.
【0034】なお、弾性体12の断面形状としては、中
心にピボット11が設置できるように中空になっていれ
ば、正方形や長方形等のいかなる形状であってもよい。
次に、以上のように構成した本実施例の水中軸受装置の
作用について説明する。The cross-sectional shape of the elastic body 12 may be any shape such as a square or a rectangle as long as it is hollow so that the pivot 11 can be installed at the center.
Next, the operation of the submersible bearing device of the present embodiment configured as described above will be described.
【0035】図2において、スリーブ10の変動があっ
た場合、このスリーブ10の移動に伴って、軸受9はピ
ボット11による支持部を支点として傾き、スリーブ1
0と軸受9との隙間は、常に潤滑膜が形成され易い状態
となるので、良好な軸受潤滑特性が得られる。In FIG. 2, when there is a change in the sleeve 10, the bearing 9 inclines with the support of the pivot 11 as a fulcrum as the sleeve 10 moves, and the sleeve 1
Since the gap between 0 and the bearing 9 is always in a state where a lubricating film is easily formed, good bearing lubrication characteristics can be obtained.
【0036】次に、軸受9と軸受ハウジング8との間に
設置している弾性体12は、回転軸7に外力が加わって
瞬時の衝撃荷重が生じ、回転軸7が傾いた状態で回転し
た場合、すなわちミスアライメント状態になった場合
に、この外力を吸収しながら変形するので、セラミック
スコーティングが、外力の衝撃荷重を軸受9端部で直接
的に受けることなく、緩和荷重として受けることにな
る。これにより、セラミックスコーティングの衝撃によ
る脆性破壊を防止することができる。Next, the elastic body 12 installed between the bearing 9 and the bearing housing 8 is rotated in a state in which the rotary shaft 7 is tilted by the external force applied to the rotary shaft 7 to generate an instantaneous impact load. In this case, that is, in the case of a misalignment state, the ceramic coating is deformed while absorbing the external force, so that the ceramic coating receives the impact load of the external force as a relaxation load without directly receiving it at the end of the bearing 9. . Thereby, brittle fracture due to impact of the ceramic coating can be prevented.
【0037】また、コーティングしてあるセラミックス
も基材である軸受9本体の変形に対してある程度までは
変形するので、軸受9そのものをセラミックス材にした
ものに比べると脆性は優れているし、上述したようにセ
ラミックスコーティングの衝撃による脆性破壊の防止
を、弾性体12によりより一層向上させることができ
る。Further, since the coated ceramics are deformed to some extent with respect to the deformation of the main body of the bearing 9 which is a base material, the brittleness is superior to that of the bearing 9 itself made of a ceramic material. As described above, the elastic body 12 can further prevent the brittle fracture due to the impact of the ceramic coating.
【0038】(第3の実施例)図3は、本発明の第3の
実施例による水中軸受装置の構成例を示す断面図であ
り、図1および図2と同一要素には同一符号を付してそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。(Third Embodiment) FIG. 3 is a sectional view showing a structural example of a submersible bearing device according to a third embodiment of the present invention. The same elements as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals. The description thereof will be omitted, and only different parts will be described here.
【0039】すなわち、図3においては、軸受9を二分
割構造としている。また、軸受9と軸受ハウジング8と
の間に設置している弾性体12により、給水側と排水側
とを連通させるための通過道を形成している。That is, in FIG. 3, the bearing 9 has a two-part structure. Further, the elastic body 12 installed between the bearing 9 and the bearing housing 8 forms a passage for communicating the water supply side and the water discharge side.
【0040】図4は、図3における軸受部の構成例を示
す横断面図である。すなわち、図4においては、軸受ハ
ウジング8の軸受給水側に仕切り板14を設置してい
る。この仕切り板14の外側には、円周上に数カ所の穴
が設けられている。この穴は、給水側と排水側とを連通
させるためのものである。FIG. 4 is a cross sectional view showing an example of the structure of the bearing portion shown in FIG. That is, in FIG. 4, the partition plate 14 is installed on the bearing water supply side of the bearing housing 8. Several holes are provided on the circumference of the partition plate 14 on the circumference. This hole is for connecting the water supply side and the drainage side.
【0041】また、回転軸7の軸受給水側の上流側に
は、スリーブ10に撹拌板としての回転円板13を設置
している。なお、この回転円板13を軸受9の給水側端
部に近接して設置した場合は、上記仕切り板14は不要
としてもよい。On the upstream side of the shaft water supply side of the rotary shaft 7, a rotary disk 13 as a stirring plate is installed in the sleeve 10. When the rotary disk 13 is installed close to the water supply side end of the bearing 9, the partition plate 14 may be unnecessary.
【0042】次に、以上のように構成した本実施例の水
中軸受装置の作用について説明する。図3において、軸
受給水側より流入してくる流体中には、これをろ過する
ストレーナのメッシュよりも小さいスラリー(異物)が
含まれ、回転軸7の回転に伴って撹拌されながら軸受9
部分に供給されるのであるが、ここで回転軸7近傍を流
れてくる流体は、スリーブ10に取付けられた回転円板
13によって粘性遠心作用を受け、軸受ハウジング8側
に方向が変えられる。Next, the operation of the submersible bearing device of the present embodiment constructed as described above will be described. In FIG. 3, the fluid that flows in from the bearing water supply side contains slurry (foreign matter) smaller than the mesh of the strainer that filters the fluid, and the bearing 9 is agitated as the rotary shaft 7 rotates.
Although being supplied to the portion, the fluid flowing in the vicinity of the rotating shaft 7 is subjected to viscous centrifugal action by the rotating disk 13 attached to the sleeve 10, and the direction thereof is changed to the bearing housing 8 side.
【0043】この時、流体には、遠心力(F=mrω2
ただし、mは質量、rは半径、ωは角速度である。)
が作用する。従って、スラリーの中でも質量の大きいも
のは特に遠心力効果があり、軸受ハウジング8側へ流れ
ていく。そして、軸受給水側より流入してくる流体は連
続して流れているため、回転円板13によって軸受ハウ
ジング8側へと移動したスラリーは、そのまま仕切り板
14の外側の穴を通って、弾性体12により形成される
通過道へ流入して排出側へ流れることになる。At this time, a centrifugal force (F = mrω 2
Here, m is mass, r is radius, and ω is angular velocity. )
Works. Therefore, among the slurries, those having a large mass have a centrifugal effect and flow toward the bearing housing 8 side. Since the fluid flowing in from the bearing water supply side is continuously flowing, the slurry moved to the bearing housing 8 side by the rotating disk 13 passes through the hole on the outside of the partition plate 14 as it is, and the elastic body It flows into the passage formed by 12 and flows to the discharge side.
【0044】また、仕切り板14を軸受ハウジング8に
設置しなくても、回転円板13が軸受9の給水側端部に
近接してスリーブ10に設置してある場合には、スラリ
ーは回転円板13によって軸受ハウジング8側へと移動
し、そのまま弾性体12により形成される通過道へ流入
して排出側へ流れることになる。Even if the partition plate 14 is not installed on the bearing housing 8, if the rotating disk 13 is installed on the sleeve 10 in the vicinity of the water supply side end of the bearing 9, the slurry will rotate on the rotating circle. It moves to the bearing housing 8 side by the plate 13, flows into the passage formed by the elastic body 12 as it is, and flows to the discharge side.
【0045】このようにして、ほとんどのスラリーは通
過道を通過し、回転軸7と軸受9との隙間には流入せ
ず、またこの隙間に流入してくるスラリーは、水膜厚さ
より極めて小さいものであって水膜を破断させることが
ないから、流体潤滑に影響を与えることがない。In this way, most of the slurry passes through the passage, does not flow into the gap between the rotary shaft 7 and the bearing 9, and the slurry flowing into this gap is much smaller than the water film thickness. Since it does not break the water film, it does not affect fluid lubrication.
【0046】次に、図5は軸受9の内周面を展開した図
であり、軸受9内周面に斜め溝を設けた場合の溝形状の
種類を代表して図中の(a)から(f)に示す。また、
図5中の矢印は、軸受9の中央部に回転軸7の荷重が掛
かった場合(溝のある中央部に荷重が掛かった場合)を
表わしている。Next, FIG. 5 is a developed view of the inner peripheral surface of the bearing 9. From FIG. 5A, representative of the kinds of groove shapes when the inner peripheral surface of the bearing 9 is provided with oblique grooves, It shows in (f). Also,
The arrow in FIG. 5 indicates the case where the load of the rotary shaft 7 is applied to the center of the bearing 9 (the load is applied to the center with the groove).
【0047】また、図6は、図5と同様に軸受9の内周
面を展開した図であるが、図5の溝形状に対して回転軸
7の荷重の掛かる方向を斜め溝のない方向に掛けた場合
を表わしている。また、図中には図5の(a)から
(f)に対応させて対して(a′)から(f′)で示し
ている。Further, FIG. 6 is a developed view of the inner peripheral surface of the bearing 9 as in FIG. 5, but the direction in which the load of the rotary shaft 7 is applied to the groove shape in FIG. It represents the case when multiplied by. Further, in the figure, corresponding to (a) to (f) of FIG. 5, they are indicated by (a ') to (f').
【0048】一方、図7は図5で示した各斜め溝形状に
ついて、偏心率ε(軸受9中心からの回転軸7の偏心量
e/軸受9と回転軸7の半径隙間C)に対する軸受荷重
を流体潤滑で計算した結果の一例を示すものである。On the other hand, FIG. 7 shows the bearing load with respect to the eccentricity ε (the eccentricity e of the rotating shaft 7 from the center of the bearing 9 / the radial clearance C between the bearing 9 and the rotating shaft 7) for each oblique groove shape shown in FIG. Fig. 6 shows an example of the result of calculation by fluid lubrication.
【0049】図7において、偏心率εが0の時は、回転
軸7は軸受9の中心で回転し、偏心率εが1の時は、回
転軸7は軸受9と接触していることを意味している。従
って、偏心率εの小さいところで軸受荷重の大きいもの
が、軸受9の負荷容量として大きく軸受特性が向上す
る。図7に示すように、斜め溝の形状が(a)のものが
軸受荷重が最も高く、次に(b)の溝形状で、以下
(c)(f)(d)(e)の順番になっている。なお、
ここには記載していないが、縦溝の場合には、(e)の
軸受荷重の値よりもかなり小さい結果となっている。In FIG. 7, when the eccentricity ε is 0, the rotating shaft 7 rotates about the center of the bearing 9, and when the eccentricity ε is 1, the rotating shaft 7 is in contact with the bearing 9. I mean. Therefore, a bearing having a large bearing load at a small eccentricity ε has a large load capacity of the bearing 9, and the bearing characteristics are improved. As shown in FIG. 7, the bearing load is highest in the oblique groove shape (a), then in the groove shape in (b), and in the order of (c), (f), (d), and (e). Has become. In addition,
Although not shown here, in the case of the vertical groove, the result is considerably smaller than the value of the bearing load in (e).
【0050】また、図8は図7と同様に、図6につい
て、偏心率ε(軸受9中心からの回転軸7の偏心量e/
軸受9と回転軸7の半径隙間C)に対する軸受荷重を流
体潤滑で計算した結果の一例を示すものである。Similar to FIG. 7, FIG. 8 shows the eccentricity ε (the amount of eccentricity e of the rotary shaft 7 from the center of the bearing e /
It shows an example of the result of calculating the bearing load for the radial gap C) between the bearing 9 and the rotating shaft 7 by fluid lubrication.
【0051】図8に示すように、斜め溝の形状が
(e′)のものが軸受荷重が最も高く、次に(f′)の
溝形状で、以下(a′)(b′)(c′)(d′)の順
番になっている。As shown in FIG. 8, the bearing load is highest when the oblique groove shape is (e '), and next is the groove shape (f'), which is the following (a ') (b') (c). The order is ') (d').
【0052】以上の図7および図8から総合的に判断す
ると、軸受9の斜め溝形状としては、(f)が最適であ
る。なお、軸受9を二分割構造とした場合の分割面は、
図6に示す矢印の部分とこの部分から180゜の位置で
あり、分割合わせ面の軸受9面側は、バリ取り(糸面取
り)程度にして、合わせ面が大きい縦溝にならないよう
にする。Comprehensively judging from the above FIG. 7 and FIG. 8, (f) is the most suitable as the oblique groove shape of the bearing 9. When the bearing 9 is divided into two parts,
The portion shown by the arrow in FIG. 6 and the position 180 ° from this portion are subjected to deburring (thread chamfering) on the bearing 9 surface side of the split mating surface so that the mating surface does not become a large vertical groove.
【0053】上述したように、本各実施例による水中軸
受装置においては、軸受9部に外力による衝撃荷重が生
じた場合でも緩和荷重に変えることができ、ミスアライ
メントに対するセラミックスコーティングの脆性による
特性を大幅に改善することが可能となる。As described above, in the submersible bearing device according to each of the embodiments, even when an impact load due to an external force is generated in the bearing 9, it can be changed to a relaxation load, and the characteristic due to the brittleness of the ceramic coating against misalignment can be obtained. It is possible to greatly improve.
【0054】また、流体潤滑中における異物の混入を防
止でき、セラミックスの持つ耐摩耗性も有効に発揮させ
ることが可能となる。さらに、斜め溝による軸受9の最
適形状により、高性能で高信頼性の水中軸受装置を得る
ことが可能となる。Further, it is possible to prevent foreign matter from being mixed in during fluid lubrication, and it is possible to effectively exhibit the wear resistance of ceramics. Further, due to the optimum shape of the bearing 9 formed by the oblique groove, it is possible to obtain a high performance and highly reliable submersible bearing device.
【0055】[0055]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、水
力機械の回転軸の外周に、表面に超硬合金材料またはセ
ラミックスがコーティングされたスリーブを設け、この
スリーブの周囲に周方向に、表面に超硬合金材料または
セラミックスがコーティングされた軸受を分割して配置
し、この軸受をピボットによりそれぞれ一カ所で支持
し、また軸受をその軸方向両端部で弾性体により支持す
るか、または弾性体をピボット位置近傍に配置して軸受
をピボットと共に支持するか、あるいはピボットの形状
をリング状にして周方向に分割して配置して、軸受を弾
性体と共に支持し、一方スリーブに回転円板を設け、軸
受ハウジングに仕切り板を設置し、軸受を周方向に分割
配置した弾性体を介して軸受ハウジングで支持し、流体
を給水側から排水側へ通過させる通過道を設け、さらに
軸受を二分割構造として、この分割面からそれぞれ離れ
た位置に、回転方向と給水側から排水側への流体の流れ
の一致する方向に斜めに溝を設けるようにしたので、耐
摩耗性に優れると共に、脆性による損傷を防止すること
ができ、信頼性および安全性の向上を図ることが可能な
高性能な水中軸受装置が提供できる。As described above, according to the present invention, a sleeve having a surface coated with a cemented carbide material or ceramics is provided on the outer circumference of the rotary shaft of a hydraulic machine, and the sleeve is circumferentially surrounded by the sleeve. Bearings whose surface is coated with cemented carbide material or ceramics are divided and arranged, and each of these bearings is supported by a pivot at one place, and the bearings are supported by elastic bodies at both axial ends or elastically. Place the body near the pivot position to support the bearing together with the pivot, or divide the pivot shape into a ring and divide it in the circumferential direction to support the bearing together with the elastic body, while supporting the rotating disc on the sleeve. A partition plate is installed on the bearing housing, and the bearing is supported by the bearing housing via elastic bodies that are divided in the circumferential direction. Fluid is supplied from the water supply side to the drain side. A passage is provided to allow passage, and the bearing is divided into two parts, and grooves are diagonally provided at positions distant from the divided surface in the rotational direction and the direction in which the fluid flows from the water supply side to the drain side. Therefore, it is possible to provide a high-performance underwater bearing device which has excellent wear resistance, can prevent damage due to brittleness, and can improve reliability and safety.
【図1】本発明による水中軸受装置の第1の実施例を示
す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a submersible bearing device according to the present invention.
【図2】本発明による水中軸受装置の第2の実施例を示
す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the submersible bearing device according to the present invention.
【図3】本発明による水中軸受装置の第3の実施例を示
す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the submersible bearing device according to the present invention.
【図4】同第3の実施例の水中軸受装置における軸受部
の構成例を示す横断面図。FIG. 4 is a transverse cross-sectional view showing a configuration example of a bearing portion in the submersible bearing device according to the third embodiment.
【図5】軸受の各種斜め溝による溝方向荷重の軸受展開
図。FIG. 5 is a development view of the bearing in the groove direction load due to various oblique grooves of the bearing.
【図6】軸受の各種斜め溝による溝無し方向荷重の軸受
展開図。FIG. 6 is a bearing development view of a grooveless load due to various oblique grooves of the bearing.
【図7】図5の流体潤滑における偏心率と軸受荷重の計
算結果の一例を示す図。7 is a diagram showing an example of calculation results of eccentricity and bearing load in the fluid lubrication of FIG.
【図8】図6の流体潤滑における偏心率と軸受荷重の計
算結果の一例を示す図。8 is a diagram showing an example of calculation results of eccentricity and bearing load in the fluid lubrication of FIG.
【図9】従来の水中軸受装置の構成例を示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional underwater bearing device.
【符号の説明】 1…ケーシング、2…ステーベーン、3…上カバー、4
…下カバー、5…ガイドベーン、6…ランナ、7…回転
軸、8…軸受ハウジング、9…軸受、10…スリーブ、
11…ピボット、12…弾性体、13…回転円板、14
…仕切り板。[Explanation of Codes] 1 ... Casing, 2 ... Stay vanes, 3 ... Top cover, 4
... lower cover, 5 ... guide vane, 6 ... runner, 7 ... rotating shaft, 8 ... bearing housing, 9 ... bearing, 10 ... sleeve,
11 ... Pivot, 12 ... Elastic body, 13 ... Rotating disk, 14
... a partition board.
Claims (5)
水潤滑軸受に用いられる水中軸受装置において、 前記水力機械の回転軸の外周に設けられ、表面に超硬合
金材料またはセラミックスがコーティングされたスリー
ブと、 前記スリーブの周囲に周方向に分割して配置され、表面
に超硬合金材料またはセラミックスがコーティングされ
た軸受と、 前記軸受をそれぞれ一カ所で支持するピボットと、 前記軸受をその軸方向両端部で支持する弾性体と、 を備えて成ることを特徴とする水中軸受装置。1. A submersible bearing device used for a water-lubricated bearing in a hydraulic machine such as a hydraulic turbine or a pump hydraulic turbine, which is provided on the outer periphery of a rotary shaft of the hydraulic machine and has a surface coated with a cemented carbide material or ceramics. A bearing that is circumferentially divided around the sleeve and has a surface coated with a cemented carbide material or ceramics; and a pivot that supports each of the bearings at one location; An underwater bearing device comprising: an elastic body supported by a section.
て、 前記弾性体を、前記軸受をそれぞれ一カ所で支持するピ
ボット位置近傍に配置し、前記軸受を前記ピボットと共
に支持するようにしたことを特徴とする水中軸受装置。2. The submersible bearing device according to claim 1, wherein the elastic body is arranged in the vicinity of a pivot position for supporting each of the bearings at one place, and the bearing is supported together with the pivot. An underwater bearing device characterized by the above.
いて、 前記ピボットの形状をリング状として周方向に分割して
配置し、前記軸受を前記弾性体と共に支持するようにし
たことを特徴とする水中軸受装置。3. The submersible bearing device according to claim 1, wherein the shape of the pivot is a ring shape and is circumferentially divided, and the bearing is supported together with the elastic body. Submersible bearing device.
水潤滑軸受に用いられる水中軸受装置において、 前記水力機械の回転軸の外周に設けられ、表面に超硬合
金材料またはセラミックスがコーティングされたスリー
ブと、 前記スリーブの周囲に周方向に分割して配置され、表面
に超硬合金材料またはセラミックスがコーティングされ
た軸受と、 前記軸受を、周方向に分割して配置された弾性体を介し
て支持する軸受ハウジングと、 前記スリーブに設けられた攪拌板としての回転円板と、 前記軸受ハウジングに設けられた仕切り板と、 前記弾性体により形成され、潤滑剤としての流体を給水
側から排水側へ通過させる通過道と、 を備えて成ることを特徴とする水中軸受装置。4. A submersible bearing device used for a water-lubricated bearing in a hydraulic machine such as a water turbine or a pump turbine, which is provided on the outer periphery of a rotary shaft of the hydraulic machine and has a surface coated with a cemented carbide material or ceramics. A bearing that is circumferentially divided around the sleeve and has a surface coated with a cemented carbide material or ceramics; and the bearing is supported via an elastic body that is circumferentially divided and arranged. Bearing housing, a rotating disk as a stirring plate provided on the sleeve, a partition plate provided on the bearing housing, and a fluid formed of the elastic body as a lubricant from the water supply side to the drain side. An underwater bearing device comprising: a passage for passing the underpass.
て、 前記軸受を二分割構造とし、当該分割面からそれぞれ離
れた位置に、前記回転軸の回転方向と前記給水側から排
水側への流体の流れの一致する方向に斜めに溝を設ける
ようにしたことを特徴とする水中軸受装置。5. The submersible bearing device according to claim 4, wherein the bearing has a two-divided structure, and the bearing is separated from the divided surface in the rotation direction of the rotating shaft and from the water supply side to the drain side. The submersible bearing device is characterized in that a groove is obliquely provided in the direction in which the fluid flows of the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8145294A JPH07293556A (en) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | Submerged bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8145294A JPH07293556A (en) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | Submerged bearing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07293556A true JPH07293556A (en) | 1995-11-07 |
Family
ID=13746804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8145294A Pending JPH07293556A (en) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | Submerged bearing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07293556A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013148145A (en) * | 2012-01-18 | 2013-08-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Bearing device |
JP2022513175A (en) * | 2018-12-13 | 2022-02-07 | ミバ・グライトラーガー・オーストリア・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | Nacelle for wind turbines |
US11761429B2 (en) | 2018-12-13 | 2023-09-19 | Miba Gleitlager Austria Gmbh | Slide bearing, in particular for a gearbox of a wind turbine |
US11808247B2 (en) | 2018-12-13 | 2023-11-07 | Miba Gleitlager Austria Gmbh | Planetary gear set for a wind turbine |
US11940006B2 (en) | 2018-12-13 | 2024-03-26 | Miba Gleitlager Austria Gmbh | Method for changing a sliding bearing element of a rotor bearing of a wind turbine, and nacelle for a wind turbine |
-
1994
- 1994-04-20 JP JP8145294A patent/JPH07293556A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11746757B2 (en) | 2018-12-13 | 2023-09-05 | Miba Gleitlager Austria Gmbh | Nacelle for a wind turbine |
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