JPS6022077A - 水車用案内軸受装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、軸受装置！！ｃｖＣ係り、特に、立形水車発
電機用水車主軸に適した案内軸受装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の水車水軸受部近傍の構造概要を第１図に従って説
明する。

従来の水車主軸用案内軸受装置２は主軸１０と一体構成
のスカート１１周囲に案内軸受２０を設置し、これを油
槽内２１の油中に配置するという油潤滑方式が採用され
ている。水車主軸１０は上部カップリングによって発電
機主軸（図示しない）に直結され、主軸１の下端フラン
ジ１２は水車ランナ１３表ボルトによって締結される。

このよ−うな構造の水車が所定の落差をもつ鉄管水流に
よって回転を開始すると、主軸に直結された発電機（図
示しない）が回転し、発電する。この場合、水車主軸１
０には水車ランチに作用する水圧変動ならびに回転体ア
ンバランス等によってラジアル荷重が発生し、軸振動全
誘発する原因となる。このラジアル荷重は水車ランナ１
３をオーバハング支持する案内軸受２０によって支持さ
れる。ところで、水車ランチと案内軸受装置２０間には
、水車ランチ背面１４に回り込んだ鉄管水が軸受装置や
発電機などの機器を水没から守るために、封水装置３が
配置てれる。

この封水装置は水車主１１＋下節］１フランジネックを
分割状カーボンパツキン、あるいは、縄状グランドパツ
キン等のパツキン材を介して鉄管水を封水するが、パツ
キン材は主軸ネックに抱きついた状態で接触しゆう動す
るため、長期間、水車運転を行なうとパツキン材の摩耗
が進行しζ免がては封水不能状態に陥り、水没事故に発
展するおそれがある。

そのため、封水装置は摩耗−ａ、あるいは、その他の点
検を定期的に行なう事が義務づけられ、摩耗の過大な時
はパツキン材交換作業なども金砂なくされる。従って、
一般に、油潤滑軸受を適用する木毛では、案内軸受装置
２とランチ上カバー４の空間Ｈは機器の大小を問わず、
作業員が点検及び保守作業可能な一定量のスペースを設
けるのが不可欠とされる。従って、案内軸受装置は水車
ランナ１３をオーバハング支持する構造となるため、水
車ランナに発生したラジアル荷重はオーバハング量に比
例して倍増された大荷重が案内軸受２０に負荷される。

一方、水車ランナ１３の外周には所定すきまを保持すべ
く、ランナギャップＧが設けられ、ランナ１３のいかな
る運転状態でも固定部と接触しない様な配慮がなされて
いる。

一般に、オーバハング支持による水車ランナ１３の振れ
廻り状態は第２図の様に、ランナにかかる荷重が小さい
時は、軸の支持支点（図示しない）を中心にオーバハン
グ量ｔと軸受ギャップＣに対応した軸傾斜量εとなるが
、高落差機の場合、水車ランナに作用する力も当然大き
く、シたがって、第３図のようなモードとなるため、水
車ランナギャップＧの設定は、軸受ギャップとオーバハ
ングＲｔによる軸傾斜量に加えて、軸の変形（曲り）量
εδをも考慮しなければならない。その結果、ランナギ
ャップＧは、軸受ギャップＣの数倍の大きな値となり、
このギャップＧからの漏れ量増加が水車発電効率低下を
招く原因となる。

小容量水車の場合、この影響は更に大きく表われる。前
述のように、封水装置の保守用空間スペースＨは機器の
大小を問わず、一定の寸法が必要とされるため、小容量
水車では機器の大きさに対しオーバハング比率が大きく
なり、かつ、軸径か細い構造のため、第３図の様な曲り
変形量εδが過大となり、当然ランナギャップ拡大をは
からねばならない。また、この曲り変形量がＧをオーバ
する様な水幅運転では、水車ランナとスピードリングが
接触し、又は衝突してランナ破損や、スピードリングの
摩耗や損傷に至る事故となる場合もしばしばである。

さらに、過大値のオーバハングをする水車構造では運転
中の振動発生も顕著であり、静しゆくな運転が困難な場
合が多い。そのため、撮動防止対策として、水車主軸用
案内軸受の剛性を必要以上に大きく設定したり、軸径の
拡大や支持構造部材の高剛性化設計など、機器の大形、
大重量化を招き、コストアップや建設々備の大規模化に
発展するきらいがあった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は軸受装置の小形化がはがれかつ、封水装
置の保守９点検作業が容易な構造をもつ水車発電装置を
提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明の要点は、油槽内に配設される案内軸受に摺接す
る主軸スカートを着脱可能な嵌合構造としたことにある
。

〔発明の実施例〕

以下、添付図面に従って本発明に係る軸受装置の実施例
を説明する。

第４図において、主軸１０にはスカートリング１５が嵌
合装着され、このスカートリングの上端面にスカート押
え用のスペーサリング１６を配し、これを位置決め固定
用の分割押えリング１７が主軸凹溝内１８に配置される
。また、主軸１０とスカート１５の嵌合部は主軸上方が
若干、小径化したテーパー面１９をもつ。また、油槽２
１の外壁２２は円筒ストレート形状し、支持台３００円
筒面と嵌合する。また、外壁２２を上方向に広がる円錐
面とすれば、着脱はより簡単化できる。一方、第５図は
軸受装置２０に円筒軸受を適用した実施例を示す。油槽
外壁２１と支持台３０の嵌合面は軸の上方に開くテーパ
面を形成し、この各テーパ面間に弧状テーパピース３１
　ｆｆ：挿入し、ボルト等で固定する。

第６図は、第５図を分解して軸受装置を上方に移行して
、封水装置周囲スペースを確保した状態図を示す。この
ようにすると、作業者が容易に封水装置の点検、保守が
できる。ここで、分解手順を図に沿って説明する。

まず、油槽２１のタンクカバー２３の上部に配ｔｉする
シールカバ−２４フランジ部の固定ネジを外してシール
カバー２４を取り外し、スカート押え用の分割リング１
７（２分割以上）ｆｆ：主軸の凹溝１８より取り出す。

スペーサリング１６を凹溝より上方にスライドして止め
て１ｈ”〈か、又は、分割スペーサであれば主軸より取
り外し、スカート上面部に空間ヲ設け、再び、分割リン
グ１７を主軸凹溝１８内に挿入固定し、スカート上端面
に設けたネジ孔と分割リングの孔を合せてボルトを通し
、ボルトヲ締め上げると、スカートは、主軸のテーパ嵌
合１９より離脱し、ルーズ状態と在る。

次に、油槽固定ボルトヲ外し、浮しボルトによって外壁
嵌合面２２、又は、テーパピース３１を取り外すと油槽
、スカートいずれも固定部より解放される。そして、油
槽全体音チェンブロック又はホイスト等で吊り上げると
、支持台より離れて上方へ移動できる。勿論、主軸凹溝
１８に挿入された分割リング１７は主軸より取り外して
おく事を忘れてはならない。油槽が持ち上げられると、
オイルダム２５を固定するフランジ２６の端面にスカー
トの裾に接し、更に持ち上げると、スカート１５は油槽
２０と合体して主軸テーパ面１９より外れ、第６図の様
に上部空間に吊り上げることができる。ここで、注意す
べ′き事は、オイルダム２５は薄４肉円筒のため、スカ
ート自重を支えると変形する事があるので、オイルダム
上端部とスカート股下を接触しないように、第４図、第
５図のような組立状態でのスカート股下とオイルダム上
面のスペースａは、スカート掘下スペースｂよりも数咽
大きく設定（ａ＞ｂ）する配慮を忘れてはならない。

もちろん、単品ずつ分解して油槽を取り出しても、封水
装置周辺の作業空間は確保できるが、本発明のようにス
カート及び軸受、油槽を一体にして支持台３０より外せ
る事の利点は■油槽内の潤滑油抜き取り作業が不要、■
油抜きに伴う機器周辺の油汚れ防止、■単品部品の分解
が不要のため作業の簡単化、■油槽内及び軸受装置内の
ゴミ。

異物侵入防止１等の効果が期待でき、軸受装置の再組立
も、スカートと油槽外壁の二ケ所の嵌合部を装着するの
みで、作業は全て完了する。従って、本発明は実施例第
４図ないし第６図に示すように、軸スカート及び軸受装
置を配置する油槽を、同時に着脱可能構造とし、油槽内
の軸受装置及び冷却器などを一切分解する事なしに、封
水装置の保守点検を可能にした事にある。

ところで、立形電動機等の案内軸受装置では、軸受保守
点検、あるいは、メタル焼損発生時の復旧対策等を考慮
して、スカートを分解可能（主軸より着脱可能）とした
構造が比較的小形機で一部実施されているが、適用箇所
は水等の影響を受けに＜＜、かつ、作業が簡単に行なえ
る上部軸受へ適用する例が多い。本発明のように封水装
置のすぐ上に脱着容易な嵌合面をもつスカート股下置す
る場合、封水装置からの漏洩飛敬水が、直接又は間接的
にオイルダムに仕切られたスカート内筒外壁にかかり、
ここから錆が発生し、長期的には軸テーパ面１９とスカ
ートの嵌合面間にも錆が進行して互に固着して、着脱不
可能に陥いる事が懸念される。

また、組立時との嵌合面に油などを塗布しても、油が次
第に離脱し錆の進行は避けられない。第７図はこの欠点
に鑑みて成されたもので、軸とスカート嵌合面の防錆を
目的として、嵌合面への飛散水侵入防止用のシール構造
及び防錆油補給装置を提供する。

図は着脱作業を容易にできるテーパ嵌合面をもつスカー
トが主軸に嵌合装着された状態の断面図を示す。（軸受
装置は図示せず） この実施例の特長はスカートと軸の嵌合面に、０リング
等の智封材別を挿入し、この密、封材によって、嵌合面
への水の侵入を防ぎ、オイルダクトに防錆油を補給光ｉ
＋Ｍ　シて嵌合面の錆発生を防止しようとするもので、
密封材は防錆油のもれ出しを阻止する事にも役立ってお
り、この二つの施策によって錆によるかじり付きの））
正念は一掃される。

密封材を配置する位１６′、はスカート内筒テーパ面の
上端４２Ａ及び下端４２Ｂ２ケ所に配置するのが鳴動で
あるが、この密封材の間に円周に連通ずるオイルダクト
４３を設け、このオイルダクトへの補給孔４５はスカー
ト上端に開孔して設けるのが望ましい。

なお密封材は、二ケ所に限定するものでなく、水の侵入
防止用としてスカート内筒下端のみに配置し、水の影響
余分く受けない上９１１一部に対しては設置しなくても
、ある程度の嵌合間の保油は可能である。

また、本発明はスカートと主軸嵌合面に配する回り止め
キー４０の収納ｒｓ　４１をも防錆油貯蔵溝として嵌合
面Ｖ（広範に油を没とぅはせようとするものである。そ
の施策としてオイルダクト４３とキー溝４１を連通すべ
く、キー４０の一部に連通溝４０１又は孔を設けてオイ
ルダクトの充満前をキー溝内に導入しようとするもので
、油を嵌合面の一端より補給するのに対し、内面よりも
供給できるため、嵌合面全域に油が浸みわたり易くなり
、防錆効果も向上する。

なお、オイルダクト４０は、第７図のように、上端配置
構造に限定するものでなく、上、下二ケ所又は中央に多
列に配置する事により、保油能力を高める事ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば軸受装置の小形化が図れ、封水装置の保
守１点検作業が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の主軸と一体構成のスカート分有する水車
主軸受近傍の断面図、第２図、第３図は主軸の変位、変
形モード図、第４図は本発明の一実施の構造断面図、第
５図は本発明の円筒軸受の場合の断面図、第６図は第５
図の分解状態図、第７図は、主軸、スカート嵌合面にオ
イルダクト及び密封材を配した本発明の組立断面図であ
る。 １０・・・主軸、１１・・・スカート、１３・・・水車
ランナ、２０・・・軸受装置、２１・・・油槽、３・・
・封水装置、１５・・・着脱可能なスカート、４０・・
・スカート回り止めキー、４１・・・スカートキー溝、
４２・・・嵌合面１￥開口Ｇ６０−　２２０７７（６） 第′Ｖ口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、立形発電機の主軸に、カップリング等で直結した水
   車の主軸の下端に、水車ランチを配し、この上部に封水
   装置を配し、更に、軸方向上部に前記主軸と一体構造に
   したスカートリングに軸受油槽底面に配したオイルダム
   が非接触で挿入され、軸スカート外周に案内軸受を配し
   た水車用案内軸受装置において、 前記水車の主軸とスカート内筒面および前記軸受油槽の
   外周面と支持台の内周復音円錐嵌合構造とし、この嵌合
   面に密封打金単列、又は複列に嵌接配置し、ｍＪ記嵌合
   面内にオイルダクトを配置し、このオイルダクトに補給
   用導孔を設けたことを特徴とする水車用案内軸受装置。