JPH11325067A - セラミックス軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックス軸受部材を積極的に冷却する機
能をもたせることで、たとえ無潤滑状態でのドライ運転
時間が長くなったり、ドライ運転の頻度が高くなって
も、セラミックス軸受部材の高温化による緩衝材の熱劣
化を回避することで、ラジアル荷重の緩衝機能の低下、
緩衝材の熱膨張によるセラミックス軸受部材の内側変
位、およびこの内側変位に伴う軸スリーブの抱き付きに
よる摺動性の悪化などを防止する。 【解決手段】 セラミックス軸受部材１，１……のそれ
ぞれに対して、複数本のヒートパイプ６，６それぞれの
放熱部６２をセラミックス軸受部材１，１……の軸方向
一端面より外側に露出させた状態で、セラミックス軸受
部材１，１……の体内に軸方向一端側の入熱部６１を嵌
合して取付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立軸ポンプや横軸
斜流ポンプ等の主軸の軸支に好適なセラミックス軸受に
関する。

【０００２】

【従来の技術】立軸ポンプや横軸斜流ポンプ等の主軸の
軸支に使用されるラジアル軸受において、通常の揚水運
転時は自揚水によって潤滑および冷却され、自揚水によ
る潤滑および冷却が遮断された初期運転時等には短時間
のドライ運転が許容できる軸受として、従来より、図５
および図６に示すように、セグメント状に分割したセラ
ミックス軸受部材１，１……を、円周方向に等間隔を有
してゴムなどの弾性体によってなる緩衝材２を介して金
属製のシェル３により保持し、この金属製シエル３を金
属製の軸受ケ−シング４に嵌合して一体に結合したセラ
ミックス軸受が知られている。

【０００３】このような構成のセラミックス軸受で立軸
ポンプや横軸斜流ポンプなどの主軸５を軸支した場合、
揚水運転時には自揚水の一部により主軸５の外周面また
は主軸５に外嵌されている軸スリーブ（図示省略）の外
周面とセラミックス軸受部材１，１……のすべり面の潤
滑および冷却を行うとともに、セラミックス軸受部材
１，１……およびセラミックス軸受全体の冷却を行って
安定運転させることができる。また、自揚水による前述
の潤滑および冷却を期待できない無潤滑状態でのドライ
運転時においても、短時間であればセラミックスの優れ
た耐熱性により焼付けや焼損を起こすことなく安定運転
に寄与することができる。

【０００４】また、主軸５の傾きや曲げによってセラミ
ックス軸受部材１，１……に片当たり荷重が作用して
も、この片当たり荷重を個々のセラミックス軸受部材
１，１……が分担して受けるとともに、分担荷重による
セラミックス軸受部材１，１……の半径方向外側への変
位を緩衝材２によって吸収することができるので、片当
たり荷重に対しても強く、常時、良好な軸受性能を発揮
することができる。

【０００５】しかし、このような構成のセラミックス軸
受では、セラミックス軸受部材１，１……を積極的に冷
却する機能を有していないので、特に、無潤滑状態での
ドライ運転時間が長い場合や、ドライ運転の頻度が高い
場合などにおいて、セラミックス軸受部材１，１……が
高温化して緩衝材２を熱劣化させ、ラジアル荷重の緩衝
機能を低下させたり、緩衝材２の熱膨張によりセラミッ
クス軸受部材１，１……が内側に変位して、軸スリーブ
に抱き付き摺動性を悪化させるおそれを有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のセラミックス軸
受では、セラミックス軸受部材を積極的に冷却する機能
を有していないので、無潤滑状態でのドライ運転時間が
長い場合や、ドライ運転の頻度が高い場合などにおい
て、セラミックス軸受部材が高温化して緩衝材を熱劣化
させ、ラジアル荷重の緩衝機能を低下させたり、緩衝材
の熱膨張によりセラミックス軸受部材が内側に変位し
て、軸スリーブに抱き付き摺動性を悪化させるおそれを
有している。そこで、本発明は、セラミックス軸受部材
を積極的に冷却する機能をもたせることで、たとえ無潤
滑状態でのドライ運転時間が長くなったり、ドライ運転
の頻度が高くなっても、セラミックス軸受部材の高温化
による緩衝材の熱劣化を回避することで、ラジアル荷重
の緩衝機能の低下、緩衝材の熱膨張によるセラミックス
軸受部材の内側変位、およびこの内側変位に伴う軸スリ
ーブの抱き付きによる摺動性の悪化などを防止すること
ができるセラミックス軸受を提供することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係るセラミックス軸受は、セラミックス軸
受部材が弾性体によってなる緩衝材を介して金属製のシ
ェルにより保持されているセラミックス軸受において、
冷媒を蒸発させる入熱部が軸方向一端側に設けられ、気
化冷媒を凝縮液化させる放熱部が軸方向他端側に設けら
れているとともに、前記入熱部で蒸発した気化冷媒を前
記放熱部に向けて流動させる通路と、放熱部で凝縮した
液冷媒を吸収して、前記入熱部に向けて流動させる繊維
状芯材とを内部に備えた密閉容器によってなるヒートパ
イプを設け、このヒートパイプの放熱部を前記セラミッ
クス軸受部材の軸方向端面より外側に露出させた状態
で、該セラミックス軸受部材の体内に前記軸方向一端側
の入熱部を嵌合したことを特徴としている。

【０００８】本発明によれば、密閉容器によってなるヒ
ートパイプの内部では、軸方向一端側入熱部で蒸発した
気化冷媒が通路を通って軸方向他端側放熱部に向けて流
動し、該放熱部で凝縮した液冷媒が繊維状芯材に吸収さ
れて前記軸方向一端側入熱部に向けて流動する循環流が
発生する。このため、軸方向一端側入熱部での冷媒の蒸
発潜熱を主とした熱交換によってセラミックス軸受部材
を冷却することができ、軸方向他端側放熱部では、放熱
を主とした自揚水または空気との熱交換により気化冷媒
を凝縮させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態を
示す縦断側面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図で
あり、前記図５および図６の従来例と同一もしくは相当
部分には、同一符号を付して説明する。図１および図２
において、セラミックス軸受は、セグメント状に分割し
たセラミックス軸受部材１，１……を、円周方向に等間
隔を有してゴムなどの弾性体によってなる緩衝材２を介
して金属製のシェル３により保持し、この金属製シエル
３を金属製の軸受ケ−シング４に嵌合して一体に結合し
た構造になっている。

【００１０】６は金属製の密閉容器によってなるヒート
パイプを示し、内部には水またはアルコールなどの液冷
媒が封入されている。ヒートパイプ６は、図３に示すよ
うに、軸方向一端側に前記冷媒を蒸発気化させる入熱部
６１が設けられ、軸方向一端側で蒸発気化した気化冷媒
を軸方向他端側の放熱部６２に向けて流動させる中心部
の通路６３と、この通路６３を取り囲んで配置された繊
維状芯材６４を備えており、この繊維状芯材６４は、放
熱部６２での放熱により凝縮した液冷媒を吸収して、軸
方向一端側の入熱部６１に向けて流動させる機能を有し
ている。入熱部６１と放熱部６２の間は断熱部６５とし
て機能するように構成されている。

【００１１】たとえば図４に示すように、セラミックス
軸受部材１，１……のそれぞれに対して、２本のヒート
パイプ６，６それぞれの放熱部６２をセラミックス軸受
部材１，１……の軸方向一端面より外側に露出させた状
態で、セラミックス軸受部材１，１……の体内に軸方向
一端側の入熱部６１を嵌合するとともに、他の２本のヒ
ートパイプ６，６それぞれの放熱部６２をセラミックス
軸受部材１，１……の軸方向他端面より外側に露出させ
た状態で、セラミックス軸受部材１，１……の体内に軸
方向一端側の入熱部６１を嵌合することによって、４本
のヒートパイプ６，６……がセラミックス軸受部材１，
１……のそれぞれに取付けられている。

【００１２】このように構成されたセラミックス軸受に
よって、立軸ポンプや横軸斜流ポンプなどの主軸５を軸
支すれば、ポンプの揚水運転時には、自揚水の一部によ
り主軸５の外周面または主軸５に外嵌されている軸スリ
ーブ（図示省略）の外周面と複数のセラミックス軸受部
材１，１……それぞれのすべり面の潤滑および冷却を行
うとともに、軸支部を通過する自揚水によってセラミッ
クス軸受全体の冷却を行って安定運転させる。

【００１３】一方、自揚水によるすべり面の潤滑および
冷却とセラミックス軸受全体の冷却を期待できない初期
運転時などのドライ運転時でも、セラミックス軸受部材
１，１……のすぐれた耐熱性により、焼付けや焼損を防
止して安定運転させる。

【００１４】さらに、密閉容器によってなるヒートパイ
プ６の内部では、軸方向一端側入熱部６１で蒸発した気
化冷媒が通路６３を通って軸方向他端側の放熱部６２に
向けて流動し、該放熱部６２で凝縮した液冷媒が繊維状
芯材６４に吸収されて軸方向一端側の入熱部６１に向け
て流動する循環流が発生する。このため、軸方向一端側
の入熱部６１での冷媒の蒸発潜熱を主とした熱交換によ
ってセラミックス軸受部材１，１……を冷却することが
でき、軸方向他端側の放熱部６２では、放熱を主とした
自揚水または空気との熱交換により気化冷媒を凝縮させ
ることができるので、セラミックス軸受部材１，１……
を積極的に強制冷却することができる。したがって、た
とえ無潤滑状態でのドライ運転時間が長くなったり、ド
ライ運転の頻度が高くなっても、セラミックス軸受部材
１，１……が高温化されて緩衝材２を熱劣化させるのを
回避して、ラジアル荷重の緩衝機能の低下、緩衝材２の
熱膨張によるセラミックス軸受部材１，１……の内側変
位、およびこの内側変位に伴う軸スリーブの抱き付きに
よる摺動性の悪化などを確実に防止することができる。

【００１５】なお、前記実施の形態では、セグメント状
に分割したセラミックス軸受部材１，１……を使用して
説明しているが、断面形状が環状のセラミックス軸受部
材１を使用したセラミックス軸受にも適用することがで
きる。また、セラミックス軸受部材１，１……のそれぞ
れに、４本のヒートパイプ６を取付けた構成で説明して
いるが、ヒートパイプ６の取付け数量は任意であるとと
もに、前記実施の形態で説明した丸筒状のヒートパイプ
６に代えて、角筒状のヒートパイプ６または偏平角筒状
のヒートパイプ６を使用してもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ヒート
パイプによってセラミックス軸受部材を積極的に強制冷
却することができるので、たとえ無潤滑状態でのドライ
運転時間が長くなったり、ドライ運転の頻度が高くなっ
ても、セラミックス軸受部材が高温化されて緩衝材を熱
劣化させるのを回避して、ラジアル荷重の緩衝機能の低
下、緩衝材の熱膨張によるセラミックス軸受部材の内側
変位、およびこの内側変位に伴う軸スリーブの抱き付き
による摺動性の悪化などを確実に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す縦断側面図であ
る。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図３】ヒートパイプの一例を一部破断して示す斜視図
である。

【図４】セラミックス軸受部材に対するヒートパイプの
取付け構造の一例を示す拡大断面図である。

【図５】従来例の縦断側面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１ セラミックス軸受部材 ２ 緩衝材 ３ 金属製のシエル ６ ヒートパイプ ６１ ヒートパイプの入熱部 ６２ ヒートパイプの放熱部 ６３ ヒートパイプの通路 ６４ 繊維状芯材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス軸受部材が弾性体によって
   なる緩衝材を介して金属製のシェルにより保持されてい
   るセラミックス軸受において、冷媒を蒸発させる入熱部
   が軸方向一端側に設けられ、気化冷媒を凝縮液化させる
   放熱部が軸方向他端側に設けられているとともに、前記
   入熱部で蒸発した気化冷媒を前記放熱部に向けて流動さ
   せる通路と、放熱部で凝縮した液冷媒を吸収して、前記
   入熱部に向けて流動させる繊維状芯材とを内部に備えた
   密閉容器によってなるヒートパイプを設け、このヒート
   パイプの放熱部を前記セラミックス軸受部材の軸方向端
   面より外側に露出させた状態で、該セラミックス軸受部
   材の体内に前記軸方向一端側の入熱部を嵌合したことを
   特徴とするセラミックス軸受。