JPH0460217A - 油潤滑軸受 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば水車発電機のスラスト軸受などの油
潤滑軸受に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図、第４図は、従来の立軸普通形の水車発電機の夫
々油潤滑軸受である上部軸受及び下部軸受を示す側面断
面図である。まず、上部軸受について説明する。第３図
において、（１）は発電機の主軸であり、発電機のロー
タが支持され、下部には後述する下部軸受が設けられて
いる。また、下端部が水車（図示せず）に結合されて駆
動される。

（２１はスラスト軸受部であり、次のように構成されて
いる。（３）はスラストカラー、（イ）はスラストラン
ナであり、スラストランナ（４）はスラストカラー（３
）の下部に設けられ、スラストカラー（３）は主軸（１
）に固着されて主軸（１１とともに回転する。（５）は
セルフポンプホールであり、スラストランナ（イ）の内
部に設けられスラストランナ（イ）の回転によりポンプ
作用をする。（６）はスラスト軸受パッドであり、スラ
ストランナ（４）と摺動し主軸（１）を回転自在に支持
している。（７）は支持台であり、スラスト軸受パッド
（６）を支持している。以上のようにスラスト軸受部■
は構成されている。

（８）はガイド軸受部であり、スラストカラー（３）を
介して主軸（１）をラジアル方向から回転自在に支持し
ている。ガイド軸受部８は次のように構成されている。

（９）は上部ガイド、（１０）は支持部材であり、上部
ガイド（９）は支持部材（１０）によりスラストカラー
（３）に向って支持され、スラストカラー（３）の外周
部と摺動する。

（１１）は油槽であるタンクであり、タンク（１１）内
にスラスト軸受部■、ガイド軸受部６が収容され、潤滑
油（１３）が油面Ａまで満たされている。そして、潤滑
油（１３）によりスラストランナ（イ）とスラスト軸受
パッド（６）及びスラストカラー（３）の外周部と上部
ガイド（９）との摺動部が潤滑される。なお、（１２）
はじゃま板であり、セルフポンプホール（５１により後
述の油冷却器（１８）へ潤滑油（１３）を送るための通
路を形成している。

（１４）は出口バルブ、（１５）は戻りロフランジ、（
１６）は配管、〈１７）はバルブ、（１８）は強制通風
式の油冷却器である。出口バルブ（１４）と戻りロフラ
ンジ（１５）はタンク（１１）に設けられ、配管（１６
）、バルブ（１７）を介して油冷却器（１８）と接続さ
れて、タンク（１１）に貯留されている潤滑油（１３）
はセルフポンプホール（５１のポンプ作用により図の実
線矢印に示されるように油冷却器（１８）へ循環され、
スラスト軸受部■、ガイド軸受部矧で発生した熱は油冷
却器（１８）により強制風冷により熱交換、冷却される
。なお、冷却風は図示しない発電機の回転子に設けられ
た羽根（ファン）により、図の点線矢印に示されるよう
に、上部軸受の側方から吸入され、油冷却器（１８）を
通過して下方へ抜け、発電機本体く図示せず）へ入る。

（１９）は上部ブラケットであり、架台（２０）を介し
て基礎（図示せず）に固定され、タンク（１１）（スラ
スト軸受部Ｕ、ガイド軸受部（８１）を支持するととも
に油冷却器（１８）を支持している。（２１）は温度計
であり、上部ガイド（９）に設けられ上部ガイド（９）
の温度を指示する。なお、温度計（２１）はスラスト軸
受パッド（６）にも設けられているが、図示を省略して
いる。

以上のように上部軸受は構成され、スラスト軸受部（２
）、ガイド軸受部８が潤滑油（１３）中に浸漬されてお
り、潤滑油（１３）により潤滑及び冷却され、潤滑油（
１３）は油冷却器（１８）により冷却される。

次に下部軸受について説明する。第４図において、〈３
１）は張り出し部であり、主軸（１）に一体に設けられ
ている。（３２）は下部ガイド軸受部であり、第３図に
おけるガイド軸受部８）と同様に上部ガイド（９）、支
持部材（１０）により構成されている。（３３）は板状
の冷却フィンであり、タンク（１１）の外周部及び下部
に所定間隔を置いて設けられ、この間を通過する点線矢
印で示される空気＆伝達率を増加させる。（３４）は通
風ガイドであり、基礎（３５）から支持され、冷却フィ
ン（３３）部を通過する冷却風の流速が所要の値となる
ように冷却風の通路の断面積を考慮して配設されている
。なお、図示していないが、水車発電機の回転子に設け
られた羽根（ファン）により、冷却風は図において点線
矢印に示すように、図の下方から吸い込まれ、通風ガイ
ド（３４）に案内されて冷却フィン（３３）と熱交換し
ながら下部軸受を通過して上方にある発電機本体く図示
せず）へ入る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の水車発電機の油潤滑軸受は以上のように構成され
、スラスト軸受部（２１、ガイド軸受部（へ）や下部ガ
イド軸受部く３２）が潤滑油（１３）中に浸漬され潤滑
されるため、潤滑油（１３）の粘性、つまり温度によっ
て軸受部の損失が大きく変化する。例えば、第３図に示
される上部軸受における一例を示せば、スラスト荷重５
０　［ｔ）　、回転数５００　（ｒ、ｐ、ｍ）の条件下
で、油温Ｔが５５Ｃ’Ｃ：］のとき２４　（ｋｗ）　、
油温Ｔが４５［”Ｃ）のとき３０　（ｋｗ）であり、油
温Ｔが１０［’Ｃ）低いと拶失が２５〔％〕増加する。

ところが、タンク（１１）内の潤滑油（１３）の冷却は
油冷却器（１８）や冷却フィン（３３）にほぼ一定量の
空気を通過させることによって行なっているため、冷却
空気の夏期における最高温度を基準にして設計された従
来の方式では、冷却空気の温度が低くなる冬期において
は潤滑油（１３）の温度が低下し、粘度が増加して、摺
動損失が大きくなるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、軸受損失の低減できる油潤滑軸受を得ること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る油潤滑軸受は、軸受部を潤滑する油を冷
却する冷却手段の冷却能力を制御するようにしたもので
ある。

〔作用〕

この発明においては、冷却手段の冷却能力を制御するこ
とにより、軸受部の温度の許容限度内において油の温度
を高くするようにし、油の粘性を低くして軸受損失を低
減する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例である水車発電機の上部軸
受を示す側面断面図であり、図において、（５１）は温
度検出器であり、スラスト軸受パッド（６）及び上部ガ
イド（９）に設けられ、測温抵抗体によりスラスト軸受
部（２）、ガイド軸受部（へ）の温度を検出して温度に
応じた温度信号を発する。なお、図示の関係上、スラス
ト軸受パッド（６）に設けられた温度検出器（５１）は
図示を省略している。

（５２）は温度調節器であり、温度検出器（５１）から
の温度信号と所定の基準値とを比較してこの差に応じて
制御信号を発する。（５３）は流量制御弁、（５４）は
流量制御弁（５３）の操作モータであり、操作モータ（
５４）は温度調節器（５２）からの制御信号に従って流
量制御弁（５３）の弁の開度を調節する。

その他の構成については第３図に示された従来の装置と
同様であるので、相当するものに同一符号を付して説明
を省略する。

次に動作について説明する。例えば、冬期には油冷却器
（１８）を通過する冷却空気の温度が低いので、セルフ
ポンプホール（５１のポンプ作用により油冷却器（１８
）へ送られ冷却される潤滑油（１３）の温度も低下し、
スラスト軸受部（２）、ガイド軸受部８）の温度も低く
なるが、温度調節器（５２）は所定の温度基準値を有し
ており、温度検出器（５１）により、検出された温度が
温度基準値、例えば７０〔℃〕より低いとき操作モータ
（５４）に対して流量制御弁（５３）の弁の開度を小さ
くするように制御信号を出す。流量制御弁（５３）の弁
の開度が小さくなるとセルフポンプホール（５１により
油冷却器（１８）へ循環される潤滑油（１３）の量が減
少し、油冷却器（１８）の冷却能力が低くなるので潤滑
油（１３）の温度が上昇する。油冷却器（１８）の冷却
空気の温度が高い場合は上述と逆に流量制御弁（５３）
の弁の開度を大きく、油冷却器（１８）の冷却能力を増
加させる０以上のようにして、油冷却器（１８）の冷却
空気の温度の変化等にかかわらず、スラスト軸受部（２
）、ガイド軸受部日の温度が所定の温度となるように制
御される。従って、潤滑油（１３）は不必要に低い温度
にまで冷却されないので、粘性が低く維持され、スラス
ト軸受部口、ガイド軸受部８）での損失が減少する。

第２図はこの発明の他の実施例を示す下部軸受の側面断
面図であり、図において、（６１）は空気温度センサで
あり、冷却フィン（３３）の設けられたタンク（１１）
を冷却する冷却空気の入口に位置するように図示の如く
通風ガイド（３４）に取り付けられており、入口におけ
る冷却空気温度をサーミスタにより検出して温度信号を
発する。

（６２）は温度制御器であり、冷却空気の温度ｔａに応
じて後述のダンパ（６３）の開くべき開度θを制御信号
として出力する。温度ｔａに応じたダンパ〈６３）の開
度θは、下部ガイド軸受部（３２）を所定の温度に冷却
（維持）するために、予め評価されたデータに基づいて
冷却空気の温度ｔａの関数として、図のブロック内に示
されるようにｔａが上昇するに応じて開度θが大きくな
る特性Ｂを有するように定められ、マイクロプロセッサ
（図示せず）により演算して出力される。

（６３）はダンパ、（６４）はシリンダであり、ダンパ
（６３）はシリンダ（６４）により操作され図の一点鎖
線で示される位置まで回動しうるようにされており、冷
却空気の入口の大きさを変えることにより空気流量を制
御し、シリンダ（６４）は温度制御器（６２）からの制
御信号を受けてダンパ（６３）の開度θを制御する。

以上のように構成することにより、冷却空気の温度ｔａ
に応じてダンパ（６３）の開度θが予め定められた値と
なるように温度制御器（６２）により制御され、所定量
の冷却空気が流れて冷却フィン（３３）が設けられたタ
ンク（１１）を冷却するので、タンク（１１）内の潤滑
油（１３）の温度、すなわち下部ガイド軸受部（３２）
の温度が所定の値に制御される。

なお、第１図における温度検出器（５１）、温度調節器
（５２＞　、流量制御弁（５３）　、操作モータ（５４
）、第２図における空気温度センサ（６１）、温度制御
器（６２）、ダンパ（６３）、シリンダ（６４）がこの
発明における冷却手段である油冷却器（１８）あるいは
冷却フィン（３３）が設けられたタンク（１１）の冷却
能力を制御する制御手段の一例である。

また、第１図の一実施例において軸受部の温度を検出し
て油冷却器（１８）の冷却能力を制御するものを示した
が、タンク（１１）内の潤滑油（１３）の温度を検出し
て制御を行なっても良い。

さらに、第１図、第２図に示された実施例においては、
軸受部の温度あるいは冷却空気の温度を検出して油冷却
器（１８）の冷却能力あるいはタンク（１１）を冷却す
る能力を制御するものを示したが、これに代えて簡易法
として例えば、月別の平均気温と流量制御弁（５３）（
第１図）の弁の開度あるいはダンパ（６３）（第２図）
の開度の関係を定型化しておいて、これに基づいて操作
モータ（５４）　、シリンダ（６４）の制御を行なって
も同様の効果を奏する。

また、油の冷却手段は強制風冷によるものに限られるわ
けではなく自然対流冷却方式のものでも良いし、冷却は
空気冷却式のものでなく水冷式やヒートパイプ等を介し
て行なうものであっても良い。

もちろん、油潤滑軸受は水車発電機用に限られるもので
はなく、他のものに用いられるものであっても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、軸受部を潤滑する油を
冷却する冷却手段の冷却能力を制御するようにしたので
、油の温度を高く粘性の低い状態にて使用でき、軸受損
失を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す水車発電機の上部軸
受の側面断面図、第２図はこの発明の他の実施例を示す
下部軸受の側面断面図、第３図、第４図は従来の水車発
電機の油潤滑軸受を示すもので、第３図は上部軸受の側
面断面図、第４図は下部軸受の側面断面図である。 図において、■はスラスト軸受部、６はガイド軸受部、
（１１）はタンク、（１３）は潤滑油、（１８）は油冷
却器、（３２）は下部ガイド軸受部、（３３）は冷却フ
ィン、（５１）は温度検出器、（５２）は温度調節器、
（５３）は流量制御弁、（５４）は操作モータ、（６１
）は空気温度センサ、（６２）は温度制御器、（６３）
はダンパ、（６４）はシリンダである。 なお、各図中同一符号は同−才たは相当部分を示す。 代　理　人　　　　弁理士　大　岩　増　雄シ゛ノンソ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　油槽中の油に浸漬されてこの油により潤滑される軸受
   部及び上記油を冷却する冷却手段を備えた油潤滑軸受に
   おいて、上記冷却手段の冷却能力を制御する制御手段を
   設けたことを特徴とする油潤滑軸受。