JPH02266110A - 水中軸受装置 - 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】 〔発明の目的〕 （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
（プる水潤滑軸受等に利用される水中軸受装置に関する
。

（従来の技術） 既に提案されているこの種の水潤滑軸受等に利用される
水中軸受装置は、水や海水を潤滑液として回転軸を支承
する軸受が一般的であるが、水は油と比較して大幅に粘
性が低い。

従って、負荷容量（軸受において潤滑液の圧力により支
持できる回転軸の小母）が小ざく、回転軸の起動時や停
止時又は回転軸に急激な外力が加わった時等の過渡時に
は、潤滑膜が破損し易くなる欠点がある。その対策とし
て、上記水潤滑軸受は、軸受と回転軸とが接触しても、
すぐには、異常を起さないような月利が用いられている
。

即ち、上記水潤滑軸受には、１．ホワイトメタル等の金
属材を用いてグリース又は潤滑油を給油する潤滑給油手
段を設（Ｊた軸受と、２．フエノル樹脂等の軟質な合成
樹脂を用いて清水を給水づ−る潤滑給水手段を設けた軸
受とが提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したグリース又は潤滑油を給油する
潤滑給油手段による水潤滑軸受は、グリース又は潤滑油
を使用づ′る関係上、このグリースや潤滑油が河川に流
出して環境汚染を引起したり、給排油系統の回収やメン
テナンスに問題がある。

一方、フェノール樹脂等の合成樹脂を用いて清水を給水
する潤滑給水手段による水潤滑軸受は、フェノール樹脂
等の合成樹脂を使用する関係上、樹脂材の軸受は、耐摩
耗性が低く、特にスラリー等が混入している水を潤滑液
として使用した場合には、軸受材料として長期的な見地
から信頼性や安全性に問題がある。

他方、船用軸受として開発された硬質ゴム軸受は、異物
に対してゴムの変形で対応することができる。しかし異
物の排除作用は、潤滑液としての水が常に補給されてい
る場合に限られ、何らかの理由で水の供給が不足づると
、直ちに焼付き焼損する恐れがある。

また面圧（単位面積当りの荷重）が大ぎく取れないため
、高荷重の回転軸を支持することが困２１［であり、さ
らに、面圧を小ざくするために、軸受の径と比較して軸
受面の長さを長く設定する必要があるなどの構造上の制
約もあり、自由度の高い設計をすることが困難である。

また一方、軸受体として超硬特性を有するｌ：／ラミッ
ク材料を円筒状に形成し軸受ケーシング内にに固定した
軸受が既に提案されている。しかしセラミック製の軸受
体をそのまま軸受装置に使用すると、セラミック月利自
体が材質的に脆いために衝撃等により折損し易く軸受装
置の信頼性や安全性に問題がある。

また回転軸が偏心した場合に、回転軸を支持する軸受体
が追従して変位することが少ないため、軸受体に過大な
応）〕が作用し、軸受体が損傷し易いという問題点があ
った。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、耐摩耗性に優れ、面圧による制約のないセラミック材
を用いると共に、脆性によるＪｆｉ　（易を防止し、耐
摩耗性のある軸受としての品質の向上を図り、併せて回
転軸が偏心した場合においても安定した回転状態を得る
ようにし、信頼性や安全性の高い水中軸受装置を提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明に係る水中軸受装置は、
軸受ケーシング内周面の軸方向に延在し、周方向に分割
されて均等に配置された複数の弾性支持部材と、上記弾
性支持部材の内周面に付設され、回転軸を支承する複数
のセラミック軸受体と、周方向に隣接する上記セラミッ
ク軸受体が相互に弾発するように、セラミック軸受体の
対向する側端面間に配設された複数の弾性体とを備え、
回転軸の外周面と上記セラミック軸受体との間隙が回転
方向に沿って漸減するようにテーパ状に形成したことを
特徴とする。

（作用） 上記構成に係る水中軸受装置によれば、耐摩耗特性に優
れたセラミック軸受体が弾性支持部材を介して軸受ケー
シング内周面に配置されているため、軸受の半径方向に
瞬間的に大きな衝撃力が作用した場合においても、衝撃
力は弾性支持部材によって吸収される結果、ヒラミック
軸受体が損傷することは少なく、また回転軸ににる摩耗
減量も少ない。

また回転軸の外周面とセラミック軸受体との間隙が回転
方向に向って漸減するようにテーパ状に形成されている
ため、潤滑流体はテーパ状の間隙部の奥部に廻り込み強
固な潤滑膜を形成する。この潤滑膜は流体の粘性によっ
て圧ノｊを生じ、この圧力によって回転軸の荷重が支持
される。つまり回転軸とセラミック軸受体とは潤滑膜に
よって隔離され直接的に接触しないため回転軸は円滑に
支承され、かつ回転軸およびセラミック軸受体の摩耗が
低減される。

また、回転軸の偏心や振動によって衝撃力が周方向に作
用した場合においても、衝撃力は弾性支持部材および弾
性体によって吸収されると同時に、セラミック軸受体の
周方向への移動が許容されるためセラミック軸受体の変
位によっても吸収される。

特に回転軸が偏心しＩｃ場合にａ５いては、偏心方向に
位置するセラミック軸受体と、その軸受体の両側に隣接
したセラミック軸受体とが同時に偏心方向に移動するた
め、回転軸と各セラミック軸受体との間隙は常にテーパ
状に保持される。その結果、潤滑膜が常に形成され軸受
特性が向上する。

このように本発明に係る水中軸受装置によれば、耐衡撃
性が低いセラミック軸受体を使用するに際し、弾性を有
する弾性支持部材と弾性体とで耐衝撃特性を付与しなが
ら、セラミック軸受体の耐摩耗特性を有効に発揮させる
ことを可能とし、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。

（実施例） 次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説明
する。第１図は本発明に係る水中軸受装置の一実施例を
示す断面図であり、ポンプ水車等の水力機械や船舶等に
使用される水中軸受装置に適用した例で示している。

すなわち本実施例に係る水中軸受装置は、軸受ケーシン
グ１内周而の軸方向に延在し、周方向に分割されて均等
に配置された複数の弾性支持部材２と、上記弾性支持部
ｔｊＡ２の内周面に付設され、回転軸３を支承する複数
のセラミック軸受体４と、周方向に隣接する上記セラミ
ック軸受体４，４が相互に弾発するように、セラミック
軸受体４，４の対向する側端面間に配設された複数の弾
性体５としてのばね５ａとを備え、回転軸３外周面と」
−記セラミック軸受体４との間隙６が回転方向に沿って
漸減するようにテーパ状に形成して構成される。

また弾性体５としてのばね５ａの取付構造は第３図に示
す通り、ぼね５ａの両端部に固定板７ａ。

７ｂをそれぞれ固着し、この固定板７ａ、７ｂを、対向
するセラミック軸受体４，４の側端面にそれぞれ固定ボ
ルト８によって締着して取付りる。

また第１図に示す実施例においては、回転軸３の回転方
向に対して厚みが漸増するようにテーパ状に形成したセ
ラミック軸受体４を、均一な厚さで曲成した弾性支持部
材２の内周面にに取付けることにより、回転軸３外表面
とセラミック軸受体４の内表面との間隙が回転方向に沿
って漸減するように構成されている。

本実施例に係る水中軸受装置において、回転軸３が高速
回転すると、潤滑流体としての水はテパ状の間隙部６の
奥部に廻り込み強固な潤滑膜を形成する。この潤滑膜は
粘性によって圧力を生じ、この圧力によって回転軸３の
荷重が支持される。

つまり回転軸３とセラミック軸受体４とは潤滑膜によっ
て隔離され、直接的に接触しないように保持される。そ
して回転＠３は円滑に支承され、また回転軸３およびセ
ラミック軸受体４の摩れが防止される。

また何らかの原因によって回転軸３の半径方向に衝撃力
が作用した場合、その衝撃力は弾性支持部材２の変形に
Ｊ：って吸収され、セラミック軸受体４に衝撃力が作用
することが少ない。ざらに回転軸３の回転方向に衝撃力
が作用した場合は、セラミック軸受体４．４間に介装し
た弾性体５どしてのばね５ａの伸縮変形および弾性支持
部材２の変形によって衝撃ツノが吸収される。

また回転ｌＮ１３に高荷重が作用し、回転軸が偏心して
回転した場合においても、偏心方向に配置した弾性支持
部材２が変形するとともに、弾性体５としてのばね５ａ
によって環状に接続された複数のセラミック軸受体４，
４・・・が同時に偏心方向に移動するため、回転軸３と
各セラミック軸受体４との間隙は常にテーパ状（４ｆｆ
ｉ形状）に保持され、潤滑膜が消失づ−ることが少なく
、常に良好な軸受特性が保持され、血圧の大小による制
約を受（プることが回避できる。

このように本実施例よれば、耐１ｉｉ撃性が低いセラミ
ック軸受体４の耐性を、弾性支持部材２およびばね５ａ
の弾性作用によって補いながら、レラミック軸受休４自
体の耐摩耗性を有効に発揮さけることが可能となり、軸
受装置の信頼性および安全性を大幅に向上ざぜることが
できる。

次に本発明の他の実施例について第２図を参照して説明
する。本実施例においては均一な厚さで曲成したセラミ
ック軸受体４ａを形成する一方、回転軸３の回転方向に
沿って厚みが漸増するように形成した弾性支持部材２ａ
を軸受ケーシング１内周面に均等に分割配置することに
より、回転軸３外表面とセラミック軸受体４ａの内表面
との間隙が回転方向に沿って漸減するように構成してい
る。

本実施例においても第１図に示す実施例と同一の作用効
果を発揮する。特に本実施例においては加工成形が比較
的容易な弾性支持部Ｕ２ａをテーパ状に形成し、加工が
困難なセラミック軸受体４ａを均一な厚さで形成してい
るため、部品の製作工数を低減することができる。

（発明の効果〕 以上説明の通り本発明に係る水中軸受装置によれば、耐
摩耗特性に優れたセラミック軸受体が弾性支持部材を介
して軸受ケーシング内周面に配置されているため、軸受
の半径方向に瞬間的に大ぎな訂撃力が作用した場合にお
いても、衝撃力は弾性支持部材によって吸収される結果
、セラミック軸受体が損傷することは少なく、また回転
４１！１による摩耗減量も少ない。

また回転軸の内周面とセラミック軸受体との間隙が回転
方向に向って漸減するＪ：うにテーパ状に形成されてい
るため、潤滑流体はテーパ状の間隙部の奥部に廻り込み
強固な潤滑膜を形成する。この潤滑膜は流体の粘性によ
って圧力を生じ、この圧力によって回転軸の荷重が支持
される。つまり回転軸とセラミック軸受体とは潤滑膜に
Ｊζつで隔離され直接的に接触しないため回転軸は円滑
に支承され、かつ回転軸およびセラミック軸受体の摩耗
が低減される。

また、回転軸の偏心や振動によって衝撃力が周方向に作
用した場合においても、周方向に作用した衝撃力等は、
弾性支持部材Ｊ３よび弾性体によって吸収されると同時
に、セラミック軸受体の周方向への移動が許容されるた
めセラミック軸受体の変位によっても吸収される。

特に回転軸が偏心した場合においても、偏心方向に位置
するセラミック軸受体と、その軸受体の両側に隣接した
セラミック軸受体とが同時に偏心方向に移動するため、
回転軸と各セラミック軸受体との間隙は常にテーパ状に
保持される結果、潤滑膜が常に形成され軸受特性が向上
する。

このように本発明に係る水中軸受装置によれば、耐衝撃
性が低いセラミック軸受体を使用するに際し弾性を有す
る弾性支持部材と弾性体とで耐衝撃特性を付与しながら
、セラミック軸受体の耐摩耗特性を有効に発揮させるこ
とを可能とし、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。

材、３・・・回転軸、４，４ａ・・・セラミック軸受体
、５・・・弾性体、５ａ・・・ばね、６・・・間隙、７
ａ、７ｂ・・・固定板、８・・・固定ボルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸受ケーシング内周面の軸方向に延在し、周方向に分割
   されて均等に配置された複数の弾性支持部材と、上記弾
   性支持部材の内周面に付設され、回転軸を支承する複数
   のセラミック軸受体と、周方向に隣接する上記セラミッ
   ク軸受体が相互に弾発するように、セラミック軸受体の
   対向する側端面間に配設された複数の弾性体とを備え、
   回転軸の外周面と上記セラミック軸受体との間隙が回転
   方向に沿って漸減するようにテーパ状に形成したことを
   特徴とする水中軸受装置。