JPH02223351A - 横軸水車発電機の軸受冷却装置 - Google Patents
横軸水車発電機の軸受冷却装置Info
- Publication number
- JPH02223351A JPH02223351A JP4355689A JP4355689A JPH02223351A JP H02223351 A JPH02223351 A JP H02223351A JP 4355689 A JP4355689 A JP 4355689A JP 4355689 A JP4355689 A JP 4355689A JP H02223351 A JPH02223351 A JP H02223351A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thrust
- heat
- bearing
- hollow part
- rotating shaft
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- Pending
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、横軸水車発電機の回転軸にヒートパイプを
形成した軸受冷却装置に関する。
形成した軸受冷却装置に関する。
約１１０００ｋ以上の横軸水車発電機の軸受の冷却は通
常水冷のオイルクーラによって潤滑油を冷却し、潤滑油
を循環ポンプによって循環している。第３図はジャーナ
ル軸受１およびスラスト軸受３を備えた従来の横軸水車
発電機の水冷オイルクーラ１０による軸受冷却装置を示
し、ジャーナル軸受１およびスラスト軸受３から発生す
る熱は、潤滑油５に吸収される。熱を吸収した潤滑油は
別置された給水ポンプ１３および給水配管１４を備えた
水冷オイルクーラ１０で冷却されジャーナル軸受および
スラスト軸受３へ循環される。 しかし、軸受潤滑油５の冷却に水冷オイルクーラ１０を
使用すると、給水ポンプ１１および油配管１″２等の設
備の保守・点検に労力を要する欠点があった。また汚れ
た冷却水を使用すれば、給水配管１４に目づまりを生じ
たり、給水配管１４に腐食を生じて漏水事故を発生する
ことがあった。 第４図は従来例による横軸水車発電機の回転軸ヒーパイ
プを利用した軸受冷却装置を示し、２は軸受スタンド、
４は回転軸、６はランナー ７は回転軸ヒートパイプ、
８は蒸気空間、２０は作動液、２２はスラストカラーで
ある。第４図において回転軸４の内部を中空として作動
液２０を封入し、軸受側を発熱部としランナー６の蒸発
空間８を冷却部とするヒートパイプを形成している。 第４図において、ジャーナル軸受１およびスラスト軸受
３で発生した熱の大部分は回転軸ヒートパイプ７へ熱が
流入するが、この際スラスト軸受３は ■発熱部とヒートパイプ蒸発面までの熱伝導の距離が長
い。 ■スラストカラー２２内の熱伝動およびヒートパイプ蒸
発面での熱流束（Ｗ／ｃｍ”）が大きい。 ■スラストカラー２２は通常厚さが一様に設計するため
スラストカラー２２の発熱部から回転軸の中心部へ向か
うにしたがい熱伝導面積が小さ（なるとともに、蒸発面
の面積も小さくなる。 第５図は他の従来例による横軸水車発電機の軸受冷却装
置の断面図、第６図は第５図の軸受冷却装置のスラスト
カラーのＢ−Ｂ断面詳細図である。 第５図および第６図において第４図゛と同じ部位は同じ
番号を付しである。 また、第５図、第６図に示すようにスラストカラーに中
空部９を設け、この中空部９を回転軸ヒートパイプ７の
凝縮部と連通させ、スラスト軸受３のスラストカラー２
２の発熱部から作動液２０までの間の熱伝導部分と、ジ
ャーナル軸受１の発熱部から作動液２０間の熱伝導部分
および水車側の作動液２０から流水間の熱伝導部分は出
力が増せば増す程スラスト力や軸受荷重が増し、回転軸
の肉厚が厚くなり、しかも回転軸の寸法が大きくなるた
め熱損失の増加が勝り熱流束も増すため、熱伝導部分で
の熱抵抗は熱伝導距離×熱流束の積に正比例して熱伝導
抵抗（温度差）が大きくなることで、軸受部の温度が許
容値以上となる。
常水冷のオイルクーラによって潤滑油を冷却し、潤滑油
を循環ポンプによって循環している。第３図はジャーナ
ル軸受１およびスラスト軸受３を備えた従来の横軸水車
発電機の水冷オイルクーラ１０による軸受冷却装置を示
し、ジャーナル軸受１およびスラスト軸受３から発生す
る熱は、潤滑油５に吸収される。熱を吸収した潤滑油は
別置された給水ポンプ１３および給水配管１４を備えた
水冷オイルクーラ１０で冷却されジャーナル軸受および
スラスト軸受３へ循環される。 しかし、軸受潤滑油５の冷却に水冷オイルクーラ１０を
使用すると、給水ポンプ１１および油配管１″２等の設
備の保守・点検に労力を要する欠点があった。また汚れ
た冷却水を使用すれば、給水配管１４に目づまりを生じ
たり、給水配管１４に腐食を生じて漏水事故を発生する
ことがあった。 第４図は従来例による横軸水車発電機の回転軸ヒーパイ
プを利用した軸受冷却装置を示し、２は軸受スタンド、
４は回転軸、６はランナー ７は回転軸ヒートパイプ、
８は蒸気空間、２０は作動液、２２はスラストカラーで
ある。第４図において回転軸４の内部を中空として作動
液２０を封入し、軸受側を発熱部としランナー６の蒸発
空間８を冷却部とするヒートパイプを形成している。 第４図において、ジャーナル軸受１およびスラスト軸受
３で発生した熱の大部分は回転軸ヒートパイプ７へ熱が
流入するが、この際スラスト軸受３は ■発熱部とヒートパイプ蒸発面までの熱伝導の距離が長
い。 ■スラストカラー２２内の熱伝動およびヒートパイプ蒸
発面での熱流束（Ｗ／ｃｍ”）が大きい。 ■スラストカラー２２は通常厚さが一様に設計するため
スラストカラー２２の発熱部から回転軸の中心部へ向か
うにしたがい熱伝導面積が小さ（なるとともに、蒸発面
の面積も小さくなる。 第５図は他の従来例による横軸水車発電機の軸受冷却装
置の断面図、第６図は第５図の軸受冷却装置のスラスト
カラーのＢ−Ｂ断面詳細図である。 第５図および第６図において第４図゛と同じ部位は同じ
番号を付しである。 また、第５図、第６図に示すようにスラストカラーに中
空部９を設け、この中空部９を回転軸ヒートパイプ７の
凝縮部と連通させ、スラスト軸受３のスラストカラー２
２の発熱部から作動液２０までの間の熱伝導部分と、ジ
ャーナル軸受１の発熱部から作動液２０間の熱伝導部分
および水車側の作動液２０から流水間の熱伝導部分は出
力が増せば増す程スラスト力や軸受荷重が増し、回転軸
の肉厚が厚くなり、しかも回転軸の寸法が大きくなるた
め熱損失の増加が勝り熱流束も増すため、熱伝導部分で
の熱抵抗は熱伝導距離×熱流束の積に正比例して熱伝導
抵抗（温度差）が大きくなることで、軸受部の温度が許
容値以上となる。
以上の通り、従来はスラストカラーの発熱部からヒート
パイプ表面までの熱抵抗の増大とヒートパイプの蒸発面
での熱流束が大きくなることによる熱抵抗の増大により
温度が大きくなることで、軸受部の温度が許容値以上と
なるため、出力約１１０００ｋ以上の横軸水車発電機の
軸受冷却装置へのヒートパイプの適用は困難であった。 この発明は、横軸水車発電機のジャーナル軸受およびス
ラスト軸受から発生する熱を回転軸ヒートパイプによっ
て冷却するさいに、スラストカラー内部の熱伝導抵抗と
ヒートパイプの蒸発面での熱抵抗を低減させ、スラスト
軸受温度を許容値以下とするような横軸水車発電機の軸
受冷却装置を提供することを目的とする。
パイプ表面までの熱抵抗の増大とヒートパイプの蒸発面
での熱流束が大きくなることによる熱抵抗の増大により
温度が大きくなることで、軸受部の温度が許容値以上と
なるため、出力約１１０００ｋ以上の横軸水車発電機の
軸受冷却装置へのヒートパイプの適用は困難であった。 この発明は、横軸水車発電機のジャーナル軸受およびス
ラスト軸受から発生する熱を回転軸ヒートパイプによっ
て冷却するさいに、スラストカラー内部の熱伝導抵抗と
ヒートパイプの蒸発面での熱抵抗を低減させ、スラスト
軸受温度を許容値以下とするような横軸水車発電機の軸
受冷却装置を提供することを目的とする。
上記目的は、ランナーと直結する回転軸がケーシング外
部のジャ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・ジャーナル軸受およ
びスラスト軸受を発熱部とし、おいて、前記スラスト軸
受のスラストカラーに中空部を設け、この中空部を前記
回転軸ヒートパイプの発熱部の蒸気空間に連通させ、そ
のさい前記中空部内にスラスト方向の荷重を支持すると
ともに放熱フィン兼用のリブを設けた横軸水車発電機の
軸受冷却装置によって達成される。
部のジャ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・ジャーナル軸受およ
びスラスト軸受を発熱部とし、おいて、前記スラスト軸
受のスラストカラーに中空部を設け、この中空部を前記
回転軸ヒートパイプの発熱部の蒸気空間に連通させ、そ
のさい前記中空部内にスラスト方向の荷重を支持すると
ともに放熱フィン兼用のリブを設けた横軸水車発電機の
軸受冷却装置によって達成される。
この発明は、スラスト軸受のスラストカラーの中空部を
回転軸ヒートパイプの発熱部の蒸気空間に連通させる、
そのさい前記中空部内にスラスト方向の荷重を支持する
とともに放熱フィン兼用のリブを設けたので、スラスト
カラーの強度を増し発熱面から中空部迄の肉厚を薄くで
きるので熱伝導距離を短縮させ、また放熱フィン兼用リ
ブにより沸騰電熱面積を大きくさせ熱流束を小さくして
発熱部熱抵抗を低減させる。
回転軸ヒートパイプの発熱部の蒸気空間に連通させる、
そのさい前記中空部内にスラスト方向の荷重を支持する
とともに放熱フィン兼用のリブを設けたので、スラスト
カラーの強度を増し発熱面から中空部迄の肉厚を薄くで
きるので熱伝導距離を短縮させ、また放熱フィン兼用リ
ブにより沸騰電熱面積を大きくさせ熱流束を小さくして
発熱部熱抵抗を低減させる。
第１図はこの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ス
ラストカラーのＡ−Ａ断面詳細図である。第１図および
第２図において、第５図。 第６図と同じ部位は同じ番号を付しである。 以下図面に基づいて説明する。第１図において、ランナ
ー６と直結する回転軸４がケーシングを貫通し、回転軸
４を軸受スタンド２に収容されたジャーナル軸受１およ
びスラスト軸受３により水平に支持し、回転軸の他端に
は図示されない発電機を結合している。回転軸４を中空
とし作動液２０を封入しジャーナル軸受１およびスラス
ト軸受３を発熱部とし水路に露出するランナー側通水部
を凝縮部とする回転軸ヒートパイプ７を形成し、スラス
ト軸受３のスラストカラー２２に中空部９を設け、この
中空部９を回転軸ヒートパイプの発熱部と連通させてい
る。 第２図において、回転軸４はジャーナル軸受１およびス
ラスト軸受３で支持され、スラストカラー２２に中空部
９を設け、この中空部９を発熱部の蒸気空間８と１個所
または複数個所の放射状に設けた作動流体通路１９で連
通させている。このスラストカラー２２の中空部は第６
図に示すように断面がドーナツ形状をしていて、中空部
９を８本の作動流体通路１９によって蒸気空間８と連通
している。２３は中空部密閉用ふたであり、中空部をド
ーナツ形状とすることによづて伝熱面積を大きくした。 さらに、中空部９にスラスト荷重を支持するとともに放
熱フィン兼用のリブ２４を圧入または焼ばめなどで装着
後、接触部の熱抵抗を小さ（することと固定のため溶接
しである。前記リブ２４の装着状態は、スラストカラー
の中空部９の回転中心を基準に放射状に設け、作動流体
通路１９を確保するようにしである。 回転軸４がスラスト力を受はスラスト軸受３とスラスト
カラー２２が摩擦により発熱すると、スラスト軸受３の
パッド部の熱は潤滑油５に伝えられ、一方中空部９の熱
は回転軸ヒートパイプ７の表面に伝達されさらにランナ
ーに達して放熱するとともに、軸受スタンドの外表面か
ら空中に放熱する。スラスト軸受３のスラストカラー２
２が発熱すると熱は作動液２０例の伝熱面（内径側）に
伝えられこの面から作動液２０が熱を受けて蒸発する。 この蒸気はスラスト軸受３の中空部９から作動流体通路
１９を通って圧力の低い蒸気空間８へ蒸気が流れ、さら
に温度の低いランナー側へと移動する。移動した蒸気は
ランナー側の凝縮部の壁面に接して凝縮して液体となる
。この液体は遠心力によりスラストカラー２２側へ戻さ
れる。作動液２０は常時スラストカラーの中空部９を満
たす量を真空封入する。ジャーナル軸受１の熱は作動液
を蒸発させ凝縮部で凝縮させるようにしである。凝縮部
は回転軸ヒートパイプ７のランナー突出部、ランナーボ
ス部およびランナーボスシール部等からなり、これらの
回りの流水により冷却される。
冷却装置の断面図、第２図は第１図の軸受冷却装置のス
ラストカラーのＡ−Ａ断面詳細図である。第１図および
第２図において、第５図。 第６図と同じ部位は同じ番号を付しである。 以下図面に基づいて説明する。第１図において、ランナ
ー６と直結する回転軸４がケーシングを貫通し、回転軸
４を軸受スタンド２に収容されたジャーナル軸受１およ
びスラスト軸受３により水平に支持し、回転軸の他端に
は図示されない発電機を結合している。回転軸４を中空
とし作動液２０を封入しジャーナル軸受１およびスラス
ト軸受３を発熱部とし水路に露出するランナー側通水部
を凝縮部とする回転軸ヒートパイプ７を形成し、スラス
ト軸受３のスラストカラー２２に中空部９を設け、この
中空部９を回転軸ヒートパイプの発熱部と連通させてい
る。 第２図において、回転軸４はジャーナル軸受１およびス
ラスト軸受３で支持され、スラストカラー２２に中空部
９を設け、この中空部９を発熱部の蒸気空間８と１個所
または複数個所の放射状に設けた作動流体通路１９で連
通させている。このスラストカラー２２の中空部は第６
図に示すように断面がドーナツ形状をしていて、中空部
９を８本の作動流体通路１９によって蒸気空間８と連通
している。２３は中空部密閉用ふたであり、中空部をド
ーナツ形状とすることによづて伝熱面積を大きくした。 さらに、中空部９にスラスト荷重を支持するとともに放
熱フィン兼用のリブ２４を圧入または焼ばめなどで装着
後、接触部の熱抵抗を小さ（することと固定のため溶接
しである。前記リブ２４の装着状態は、スラストカラー
の中空部９の回転中心を基準に放射状に設け、作動流体
通路１９を確保するようにしである。 回転軸４がスラスト力を受はスラスト軸受３とスラスト
カラー２２が摩擦により発熱すると、スラスト軸受３の
パッド部の熱は潤滑油５に伝えられ、一方中空部９の熱
は回転軸ヒートパイプ７の表面に伝達されさらにランナ
ーに達して放熱するとともに、軸受スタンドの外表面か
ら空中に放熱する。スラスト軸受３のスラストカラー２
２が発熱すると熱は作動液２０例の伝熱面（内径側）に
伝えられこの面から作動液２０が熱を受けて蒸発する。 この蒸気はスラスト軸受３の中空部９から作動流体通路
１９を通って圧力の低い蒸気空間８へ蒸気が流れ、さら
に温度の低いランナー側へと移動する。移動した蒸気は
ランナー側の凝縮部の壁面に接して凝縮して液体となる
。この液体は遠心力によりスラストカラー２２側へ戻さ
れる。作動液２０は常時スラストカラーの中空部９を満
たす量を真空封入する。ジャーナル軸受１の熱は作動液
を蒸発させ凝縮部で凝縮させるようにしである。凝縮部
は回転軸ヒートパイプ７のランナー突出部、ランナーボ
ス部およびランナーボスシール部等からなり、これらの
回りの流水により冷却される。
この発明によれば、スラスト軸受のスラストカラー中空
部にスラスト方向の荷重を支持するとともに放熱フィン
兼用のリブを設けたことにより、スラストカラ一部の強
度を増しスラストカラーの撓みを少な（することができ
る。さらにスラストカラーの発熱面から中空部までの肉
厚を薄くできるので、熱伝導距離を短くすることができ
る。また放熱フィン兼用のリブにより沸騰伝熱面積を大
きくできるので熱流束を小さくして発熱部の熱抵抗を低
減できる。これによって、浴却効率を高めスラストカラ
ーの温度を許容値以下に下げることができ、出力１１０
００ｋ級以上の横軸水車発電機または横軸ポンプなどの
スラスト軸受の冷却を可能ならしめるとともに、軸受冷
却装置の信頼性を向上させることができる。
部にスラスト方向の荷重を支持するとともに放熱フィン
兼用のリブを設けたことにより、スラストカラ一部の強
度を増しスラストカラーの撓みを少な（することができ
る。さらにスラストカラーの発熱面から中空部までの肉
厚を薄くできるので、熱伝導距離を短くすることができ
る。また放熱フィン兼用のリブにより沸騰伝熱面積を大
きくできるので熱流束を小さくして発熱部の熱抵抗を低
減できる。これによって、浴却効率を高めスラストカラ
ーの温度を許容値以下に下げることができ、出力１１０
００ｋ級以上の横軸水車発電機または横軸ポンプなどの
スラスト軸受の冷却を可能ならしめるとともに、軸受冷
却装置の信頼性を向上させることができる。
第１図はこの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ス
ラストカラーのＡ−Ａ断面詳細図、第３図は従来の横軸
水車発電機の水冷オイルクーラによる軸受冷却装置の断
面図、第４図は従来の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の断面図、第５図は他の従
来例による回転軸ヒートパイプを利用した軸受冷却装置
の断面図、第６図は第５図のＢ−Ｂ断面詳細図である。 １＝ジヤーナル軸受、３ニスラスト軸受、４：回転軸、
７：回転軸ヒートパイプ、８：蒸気空間、：中空部、 ：作動流体通路、 ２０：作動液、 ２２ニスラストカラー、 ２４ ： リブ。 第 図 第 図 第 図 巳 第 図 第 図
冷却装置の断面図、第２図は第１図の軸受冷却装置のス
ラストカラーのＡ−Ａ断面詳細図、第３図は従来の横軸
水車発電機の水冷オイルクーラによる軸受冷却装置の断
面図、第４図は従来の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の断面図、第５図は他の従
来例による回転軸ヒートパイプを利用した軸受冷却装置
の断面図、第６図は第５図のＢ−Ｂ断面詳細図である。 １＝ジヤーナル軸受、３ニスラスト軸受、４：回転軸、
７：回転軸ヒートパイプ、８：蒸気空間、：中空部、 ：作動流体通路、 ２０：作動液、 ２２ニスラストカラー、 ２４ ： リブ。 第 図 第 図 第 図 巳 第 図 第 図
Claims (1)
- １）ランナーと直結する回転軸がケーシング外部のジャ
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ャーナル軸受およびスラスト
軸受を発熱部とし、水路に露出するランナー側通水部を
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、前記スラスト軸受のスラストカラーに中
空部を備え、この中空部を前記回転軸ヒートパイプの発
熱部の蒸気空間に連通させ、そのさい前記中空部内にス
ラスト方向の荷重を支持するとともに放熱フィン兼用の
リブを設けたことを特徴とする横軸水車発電機の軸受冷
却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4355689A JPH02223351A (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 横軸水車発電機の軸受冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4355689A JPH02223351A (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 横軸水車発電機の軸受冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02223351A true JPH02223351A (ja) | 1990-09-05 |
Family
ID=12667026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4355689A Pending JPH02223351A (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 横軸水車発電機の軸受冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02223351A (ja) |
-
1989
- 1989-02-23 JP JP4355689A patent/JPH02223351A/ja active Pending
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