JPH07508576A - 軸受装置から潤滑剤を排出する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 軸受装置から潤滑剤を排出する方法 本発明は　軸線を中心として回転する軸に対する軸受装置がら液状潤滑剤を排出 する方法および装置であって、その軸受装置が潤滑剤を供給され軸を支持する軸 受およびこの軸受に隣接する少なくとも一つの密封装置を有し、この密封装置が 軸を包囲するパツキンおよびこのパツキンと軸受との間に位置し軸を包囲する集 合室を有し、この集合室に潤滑剤が軸受から軸に沿って流入し、そこがら潤滑剤 が排出されるようにした方法と装置に関する。

本発明は特にタービン設備、特に蒸気タービン設備における滑り軸受装置に関す る。この場合特に注意すべきことは、滑り軸受装置において潤滑剤の流出をでき るだけ完全に防止しなければならないことである。タービン設備に利用できる滑 り軸受装置並びにこの滑り軸受装置から液状潤滑剤特に潤滑油を排出するための 方法と装置は、ヨーロッパ特許第０２２２９９１Ｂ１号公報およびヨーロッパ特 許出願公開第０３０６６３４Ａ２号公報で知られている。これらの公報にはター ボ機械特に蒸気タービンに対する滑り軸受が詳細に説明されている。この種の滑 り軸受装置をラジアル軸受、アキシャル軸受およびラジアル・アキシャル複合軸 受に利用することも説明されている。

冒頭に述べた形式の軸受装置の主な構成要素は、本来の軸受がら流出し対応した 潤滑剤回路内に保持しなければならない潤滑剤を排出するための密封装置である 。この課題は既に簡単に経済的に構成し軸受装置の周辺の汚染を回避するという 観点から生じている。しかし特に蒸気タービン設備においては別の重要な観点・ 　が付は加わる。即ち潤滑剤が蒸気回路に侵入し、タービン設備において進行す る熱力学的なプロセスを阻害し、更に汚染および腐食を引き起こすことを回避し なければならない、特に７気を供給される雰囲気中に収容する必要のある軸受装 置は、特にタービン設備などにおける軸受が曝されるがなり大きな運転上の負荷 のもとて潤滑剤の流出を実質的に確実に防止しなければならない、原子力設備に おいてタービンにおけるロータは毎分数千回転（例えばヨーロッパにおいては３ ゜００ｒｐｍおよび米国においては３６００ｒｐｍ）で回転するので軸受装置に おいて軸と軸受の互いに滑動する面にかなりの相対速度が生ずる。これによって 軸受に潤滑剤を供給することについて非常に厳しい要件が生し軸受からかなりの 潤滑剤の漏洩が生ずることがある。ヨーロッパ特許第０２２２９９１Ｂ１号公報 およびヨーロッパ特許出願公開第０３０６６３４Ａ２号公報で提案されている滑 り軸受装置は特にこれらの問題を克服し、特に滑り軸受から流出する潤滑剤量を 迅速に排出することを保証し、更に成る範囲において滑り軸受に付設されたパツ キンから油を排出することもできるようにしている。

従来公知のすべての軸受装置では、軸受のそばに配置された集合リングからの潤 滑剤の排出は、主として潤滑剤に対する排出配管の適当な敷設によって実現され ている自然勾配だけで実施されている。

従って本発明のｖｌＢは次の点にある。

Ｗ頭に述べた形式の軸受装置からの潤滑剤の排出を全体として改良し、設備的お よびそれに伴う経済的な経費をできるだけ減少することにある。

本発明の方法は、軸線を中心として回転する軸に対する軸受装置から液状潤滑剤 を排出する方法であって、軸受装置が潤滑剤を供給され軸を支持する軸受および この軸受に隣接する少なくとも一つの密封装置を有し、この密封装置が軸を包囲 するパツキンおよびこのパツキンと軸受との間に位置し軸を包囲する集合室を有 し、この集合室に潤滑剤が軸受から軸に沿って流入し、そこから潤滑剤が排出さ れるようにした方法において、集合室の中において軸によって軸線を中心として 回転運動させられる潤滑剤が集合室内において受け集められ、はとんど速度損失 なしに集合室から排出されることを特徴とする。

本発明によれば、集合室内における潤滑剤に回転軸によって伝達される衝駅カが 利用される。衝撃力の伝達は一部はＦ！！擦によって、一部は回転軸から接線方 向に振り落とされる潤滑剤によって行われ、この潤滑剤は集合室の半径方向壁に 存在する潤滑剤に衝突し、この潤滑剤にその衝撃力を伝達する。全体としてその ようにして、軸が回転する方向と同一方向に軸線の周りをまわる潤滑剤の流れが 生ずる０本発明によればこの旋回流は集合室内において受け集められ、はとんど 速度損失なしに即ち潤滑剤の粘性により生じる不可避の摩擦損失の他には速度損 失なしに集合室から排出される０回転軸と集合室内に存在する潤滑剤との相互作 用は本発明によれば、潤滑剤を集合室から搬出するのに利用される。

特に、潤滑剤がほぼ垂直に下向きに集合室から排出されることは、このようにす れば回転軸のポンプ作用に加えて重力が潤滑剤の排出に役立つので有利である。

本発明により集合室から排出される象、速に流れる潤滑剤の衝撃力は潤滑剤を駆 動媒体として使用し吸引作用を発生するジェットポンプにおいてもを利に利用さ れる。このような吸引作用は特に、軸受装置からの潤滑剤あるいは他の液体の排 出を助成するために利用できる。特にこの吸引作用によって軸受装置に付設され たパツキンから潤滑剤あるいは複数の成分から成る別の液体を吸い出すことが有 利である。それを許すようなパツキンは上述のヨーロッパ特許公報に記載されて いる。

装置に関して本発明の課題の解決は請求項１記載の方法を実施するための装置に よって規定され、即ち軸線を中心として回転する軸に対する軸受装置から液状潤 滑剤を排出するための装置であって、軸受装置が潤滑剤を供給され軸を支持する 軸受およびこの軸受に隣接する少なくとも一つの密封装置を有し、この密封装置 が軸を包囲するパツキンおよびこのパツキンと軸受との間に位置し軸を包囲する 集合室を有し、この集合室に潤滑剤が軸受から軸に沿って流入し、そこから潤滑 剤が排出されるようにした装置において本発明によれば、集合室に潤滑剤を受け 集め排出配管に排出するための付設手段が設けられる。有利には排出配管は、潤 滑剤の排出の際に重力を利用するためにほぼ垂直方向に向けられる。

本発明によれば回転軸によって運動させられる潤滑剤の大きな制動は避けられる 。潤滑剤の衝撃力は適当な動力ポンプ装置などによって排出を実施するために衝 突などによって相殺されるのではなく、急速に運動させられる潤滑剤が適当な手 段によって受け集められ、直接排出配管に導かれるので、潤滑剤の衝撃力は十分 に利用される。

潤滑剤を受け集める手段は例えば、集合室の中に突出したホッパであり、これは 特に軸に関してほぼ半径方向の平面に向けられた開口を有しており、この開口の 中に潤滑剤が直接飛ばされる。速度損失をできるだけ回避するために、特にホッ パを軸の近くに配置すると有利である。

また集合室を取り囲み軸線に関してほぼ真っ直ぐに向けられた集合室の壁が螺旋 状の断面形状を有し、この断面形状が軸線をほぼ−回りしている磐旋状部分およ びこのり旋状部分で描かれた曲線に続く中間部分を有し、この中間部分が好適に はほぼ半径方向に向けられていると有利である。その際壁は中間部分の範囲に潤 滑剤を排出するための開口を有している。このように形成された壁は、軸から振 り落とされた潤滑剤を受け集めるために適しており、潤滑剤は中間部分までの途 中で軸から振り落とされた別の潤滑剤だけ増加され、その衝撃力によって引続き 駆動され、潤滑剤を排出するための配管を接続できる開口に直接導かれる。

なお壁を複数の岬旋状部分および複数の中間部分で形成することも考えられ、特 にそれぞれ軸線をほぼ半分しか回っていない二つの螺旋状部分とこれらの両画旋 状部分を互いに結合する二つの中間部分で形成することが考えられる。また多数 の岬旋状部分および多数の中間部分を備えた装置も実施できる。かかる形態は特 に、非常に多量の潤滑剤が集合室を貫流しなければならないときにを効である。

既に述べたように本発明によれば、集合室から流出される潤滑剤はジエ・ノドポ ンプに導かれ、このジェットポンプにおいて駆動媒体として利用される。この意 味において有利には集合室に潤滑剤を排出するための注入配管が接続されており 、この注入配管が排出配管と一緒にジェットポンプを形成し、注入配管は駆動媒 体配管となっている。従って排出配管には吸引作用が発生し、この吸引作用は本 発明に基づく装置においであるいは他の用途に有利に利用できる。

上述したようにジェットポンプに付設される排出配管には有利には、液体特に潤 滑剤、茶気、水、空気あるいはそれらの混合物を吸い出すためにパツキンに連通 している第４の吸込み配管が接続されている。このようにすればパツキンを通る 潤滑剤の流量を減少でき、密封作用の大きな改善が達成できる。これは特に蒸気 あるいは復水によって洗流され熱力学的な理由から潤滑剤の流出に対して保護し なければならないタービン設備における軸受装置において価値がある。

排出配管によって形成されたジェットポンプには有利な実施態様においては、液 体特に潤滑剤、蒸気、水あるいは空気を吸い出すために集合室に連通している第 ２の吸込み配管が接続される。これによって集合室から潤滑剤を排出する第２の 方式が作られ、これは集合室内に潤滑剤がせき止められる危険を有効に予防し、 本発明に基づいて高速で受け集めるために捕捉されない潤滑剤を集合室から排除 し、これによって本発明に基づ（受は集め機能は、ゆつ（り動く潤滑剤とは無関 係にされていることによって強められる。

既に上述したように、本発明に基づく装置はすべての実施Ｂ様において特に、タ ービン設備特に茶気タービン設備における滑り軸受装置に対して有効である。

この装置は特に原子力設備などのような高負荷タービン設備における用途に適し 、特にタービン設備の茶気が充満されている蒸気室の中に配置された終端ジャー ナル軸受における滑り軸受装置に対して好適である。

なお、軸受装置は勿論上述したちの以外の構成要素を備えることもできる。即ち 、軸受の軸方向両側に集合室およびパツキンを設けることも考えられる。更に、 多くの蒸気タービン設備において軸受装置におけるパツキンは多分割構造にされ 、および／または構造化されている。即ち、軸に沿って見て、タービン内部と軸 受との間に多数の部分パツキンが位置し、それらの間に空間が形成され、これら の空間はその形態および機能に応して蒸気が供給されるか、真空にされるかある いは換気される。これらはすべて、各部分パツキンにおいて所定の特性、特別に 決められた大きさ、所定の方向および所定の組成の漏洩流を生じさせ、この漏洩 流を所定の個所においてパツキンから排出し、それぞれの組成に応じて再処理に 導くという目的に使用される。

以下図面に示した実施例を参Ｗして本発明の詳細な説明する０本発明の特別な特 徴を明瞭にするために図面は一部が概略的におよび／または若干誇張して描かれ ている。

図１は本発明に基づく軸受装置の集合室の範囲の横断面図、図２は図１に示した 軸受装置の縦断面図、図３および図４はそれぞれ本発明に基づく軸受装置の集合 室の範囲の横断面図である。

図１から明らかなように、本発明に基づ（軸受装置において、軸２は図示してい ない軸受特に滑り軸受の近くにおいておよび同様に図示していないパツキンの近 くにおいて、軸受から流出する潤滑剤がその中に集められる集合室５によって包 囲されている。集合室５内において潤滑剤は回転軸２の周りをその回転方向と同 し方向にまわって流れる。潤滑剤の流れは、一部は回転軸２における摩擦によっ て、一部は軸２から振り落とされる潤滑剤が集合室５の壁９を伝って流れる潤滑 剤と合流し、これに衝撃力を与えることによって維持される０本発明に基づいて 集合室５内における潤滑剤はホッパ８によって受け集められ、はとんど速度損失 なしに注入配管６を通して排出配管７に導かれる。排出配管７は潤滑剤を排出す るために重力も利用するためにほぼ垂直に向けられている。垂直方向は垂直線２ ３によって示されている。潤滑剤は排出配管７によって、一般には潤滑剤の閉鎖 回路の一部である図示していない別の搬送・集合装置に導かれる。潤滑剤回路を 構成するためにあらゆる公知の構成要素が通常の仕方で採用できる。集合室５の 下側に、ホッパ８に到達しない潤滑剤が受け入れられる流出室２２が存在してい る。これは、ホッパ８のような装置では集合室５に流入する潤滑剤を完全に受け とめることに成功せず、少なからぬ量の潤滑剤がホッパ８に到達しないことが一 般に予測され、これによって別の処置によって排出しなければならないような場 合に重要である。このために例えば集合室５の下側に流出室２２が設けられてい る。この流出室２２は壁９にある（図示していない）孔などによって集合室５に 連通し、そこから潤滑剤が排出配管７あるいはこのために特別に設けられた別の 配管によって排出できる１図１に示した軸受は版気タービン設備の軸受であり、 蒸気が充満している蒸気室１５の中に収納されている。軸受は軸受ハウジング１ ９によって包囲され、蒸気タービン設備の外側ハウジング１８の中に支柱１７に よって保持されている。

図１に横断面で示した軸受装置の詳細構造は図２から明らかである。軸２は軸線 １を中心として回転でき、図示していない装置を介して潤滑剤一般に潤滑油が供 給される滑り軸受３で支持されている。全般的に滑り軸受３は他のすべての軸受 と同様に完全に気密にできないので、潤滑剤は軸２に沿って滑り軸受３から流出 する。この漏洩潤滑剤が無制限に軸受装置あるいはその周辺を汚さないようにし 、できるだけ機能に支障を来さないようにするために、この潤滑剤を受けとめる ために特別なパツキン４例えば場合によっては複数部分から成るラビリンスパツ キンが設けられている。滑り軸受３とパツキン４との間には更に、軸２を包囲す る集合室５が設けられている。滑り軸受３から流出する潤滑剤が集合室５の中に 集められ、そこから排出される１図１を弁明して説明したように、潤滑剤は集合 室５内においてホッパ８によって受け集められ（図２にはこのホッパ８は単に暗 示的に示されている）、注入配管６を介して排出配管７に導かれる。注入配管６ および排出配管７は一緒にジェットポンプを形成し、吸引作用を発生する。この 吸引作用は図２において、一方では潤滑剤を滑り軸受３の周辺から吸い出し、他 方ではパツキン４に付設しこのパツキン４に図示していない孔などを介して連通 している吸込み室２１から第１の吸込み配管１３を通して潤滑剤蒸気、空気およ びたまたま流入した別の液体を吸い出すために利用される。特に部分的に示した タービン設備の別の範囲を潤滑剤から仕切る目的を有するパツキン４に加えて、 軸２に補助パツキン２０が設けられている。この補助パツキン２０は蒸気タービ ンからの蒸気を軸受装置から遠ざけるために使用される。補助パツキン２０のそ れ以上詳細な構成は従来技術により明らかである。

図２に示した軸受装置は蒸気タービン設備の蒸気室１５の中に配置されている終 端ジャーナル軸受１６を形成している。終端ジャーナル軸受１６は支柱１７を介 して蒸気室１５の中に保持されている０図示した支柱１７は中空であり、排出配 管７がその中を通して導かれている。蒸気を軸受装置から遠ざけるために終端ジ ャーナル軸受Ｉ６は軸受ハウジング１９によって取り囲まれている。

図３は集合室５内において潤滑剤を受け集めるための手段の第１の実施例を概略 的に示している。集合室５は回転軸２を包囲し、その回転軸２の回転方向は円弧 矢印として示されている。集合室５の壁９は断面円形をしている。集合室５の中 にホッパ８が配置され、このホッパ８は軸２の近くまで達しており、軸２から振 り落とされた潤滑剤を受け集め、注入配管６を通して排出配管７に導く、ホッパ ８は軸２から直接振り落とされた潤滑剤の他に、壁９に打ち当たり軸２から振り 落きされた潤滑剤によって駆動される壁９に沿って流れる潤滑剤の少なくとも一 部も受け集める。ホッパ８によって受け集められない量の潤滑剤も排出するため に、集合室５は潤滑剤が集合室５から壁９にある（図示していない）孔あるいは スリットを通して流入できる排出室２２に連通している。排出室２２から潤滑剤 は直接排出配管７に流入でき、これは、注入配管６および排出配管７で形成され ホッパ８によって受け集められた潤滑剤が駆動媒体を形成しているジェットポン プにおいて生ずる吸引作用によって助成される。

Ｖ４には集合室の他の形成が示されている。軸２がそれを中心として回転する（ 紙面から出ている）軸線に対して平行に位置している集合室５の壁は、蝮旋状部 分１０とこの岬旋状部分ＩＯに続きほぼ半径方向に向けられている中間部分１１ から成っている。集合室５の壁は中間部分１１の範囲に、注入配管６が接続され ている開口１２を有している。更に集合室５の下側に排出室２２が配置されてお り、この排出室２２は排出配管７に接続されている第２の吸込み配管１４によっ て空にされる。更にまた排出配管７および注入配管６はジェットポンプを形成し ている。

本発明によれば軸受装置からの潤滑剤の排出は、排出すべき潤滑剤に軸受装置の 中で回転する軸から与えられる衝撃力を利用した状態でできる。これによって設 備的に安価で効果的な潤滑剤の排出が保証される。

＋＋　ｍｌ＋＋＋＋　＋　ＰＣＴ／ＥＰ　９３１０１６２２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．軸線（１）を中心として回転する軸（２）に対する軸受装置から液状潤滑剤 を排出する方法であって、軸受装置が潤滑剤を供給され軸（２）を支持する軸受 （３）およびこの軸受（３）に隣接する少なくとも一つの密封装置を有し、この 密封装置が軸（２）を包囲するパッキン（４）およびこのパッキン（４）と軸受 （３）との間に位置し軸（２）を包囲する集合室（５）を有し、この集合室（５ ）に潤滑剤が軸受（２）から軸（２）に沿って流入し、そこから潤滑剤が排出さ れるようにした方法において、集合室（５）の中において軸（２）によって軸線 （１）を中心として回転運動させられろ潤滑剤が集合室（５）内で受け集められ 、ほとんど速度損失なしに集合室（５）から排出されることを特徴とする軸受装 置から液状潤滑剤を排出する方法。 ２．潤滑剤がほぼ垂直に下向きに集合室（５）から排出されることを特徴とする 請求項１記載の方法。 ３．集合室（５）から排出される潤滑剤がジェットポンプ（６、７）を駆動媒体 として貫流することを特徴とする請求項１または２記載の方法。 ４．ジェットポンプ（６、７）によってパッキン（４）の中に、液体特に潤滑剤 、蒸気、水あるいは空気を吸い出すための吸引作用が発生されることを特徴とす る請求項３記載の方法。 ５．集合室（５）に、潤滑剤を受け集め排出配管（７）に排出するための手段が 付設されていることを特徴とする請求項１記載の方法を実施するための装置。 ６．排出配管（７）がほぼ垂直方向に向けられていることを特徴とする請求項５ 記載の装置。 ７．付設手段（７、８）が、潤滑剤を受け集めるために集合室（５）の中に突出 したホッパ（８）を有していることを特徴とする請求項５または６記載の装置。 ８．ホッパ（８）が軸（２）のすぐ近くに配置されていることを特徴とする請求 項７記載の装置。 ９．付設手段（８、９）が軸線（１）に関してほぼ真っ直ぐな集合室（５）の壁 （９）を有し、この壁（９）が軸線（１）に対して垂直に、軸線（１）をほぼ一 回りしている螺旋状部分（１０）およびこの螺旋状部分（１０）に続く中間部分 （１１）によって形成されている横断面形状をしており、その壁（９）が中間部 分（１１）の範囲に潤滑剤を排出するための開口（１２）を有していることを特 徴とする請求項５ないし８の１つに記載の装置。 １０．集合室（５）に潤滑剤を排出するための注入配管（６）が接続され、この 注入配管（６）が排出配管（７）と一緒に、駆動媒体配管として注入配管（６） を備えたジェットポンプ（６、７）を形成していることを特徴とする請求項５な いし９の１つに記載の装置。 １１．排出配管（７）に、液体特に潤滑剤、蒸気、水あるいは空気を吸い出すた めにパッキン（４）に連通している第１の吸込み配管（１３）が接続されている ことを特徴とする請求項１０記載の装置。 １２．排出配管（７）に、液体特に潤滑剤、蒸気、水あるいは空気を吸い出すた めに集合室（５）に連通している第２の吸込み配管（１４）が接続されているこ とを特徴とする請求項１０または１１記載の装置。 １３．タービン設備特に蒸気タービン設備における軸受装置に付設されているこ とを特徴とする請求項５ないし１２の１つに記載の装置。 １４．軸受装置がタービン設備の蒸気室（１５）内に配置された終端ジャーナル 軸受（１６）であることを特徴とする請求項１３記載の装置。 １５．軸受（３）が滑り軸受（３）であることを特徴とする請求項５ないし１４ の１つに記載の装置。