JPH08135653A - 水中軸受装置 - Google Patents

水中軸受装置

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JPH08135653A
JPH08135653A JP6276258A JP27625894A JPH08135653A JP H08135653 A JPH08135653 A JP H08135653A JP 6276258 A JP6276258 A JP 6276258A JP 27625894 A JP27625894 A JP 27625894A JP H08135653 A JPH08135653 A JP H08135653A
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JP
Japan
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bearing
fluid
plate
bearing device
supply side
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JP6276258A
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English (en)
Inventor
Kazutaka Koshiro
和高 小城
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/12Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
    • F16C17/14Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load specially adapted for operating in water
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミックスの耐磨耗性を有効に発揮させる
ことができ、また流体潤滑中における異物の混入を防止
することによって流体潤滑特性を向上させ、信頼性およ
び安全性の優れた高性能な水中軸受装置を提供する。 【構成】 本発明においては、回転軸7の外周にセラミ
ックスコーティングされたスリーブ10を設け、スリーブ
10の周囲に表面がセラミックスコーティングされた周方
向に分割された軸受9を配設し、この軸受9を支持し流
体を供給側から排出側へ通過させるスリット11を周方向
に形成した軸受ハウジング8と流体供給側の回転軸7に
撹拌板12を設け、軸受ハウジング8にろ過板13a、また
ケース14に案内板15、さらに軸受9の排出側に仕切板16
を設置するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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ける水潤滑軸受等に利用される水中
軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば従来の水車及びポンプ水車の水中
軸受構造を図5を用いて説明する。ケーシング1からス
テーベーン2に流入した流体は、上カバー3及び下カバ
ー4の間に流量及び流れ方向を調整する目的で設置され
るガイドベーン5を通りランナ6に流入し、これを回転
させることによりランナ6に直結された回転軸7を介し
発電機を回転させる。
【0003】一般に水中軸受装置は、軸受ハウジング8
内に配設された軸受9により、水を潤滑剤として回転軸
7を支承するようになっている。すなわち、回転軸7と
軸受9との間には、潤滑剤供給手段から水が供給され、
この水を介して回転軸7が支持されている。ところで、
水は油と比較して粘度が低いため、軸受7の負荷容量
(軸受において潤滑剤の圧力によって支持できる回転軸
の重量)が小さくなり、回転軸7の起動または停止時
や、回転軸7に外力が加わった時の、いわゆる過渡時に
は、回転軸7と軸受9とが接触し易く、軸受9の潤滑膜
が破損し易いという問題があった。
【0004】このため、軸受9には、回転軸7との接触
に耐えられる材料が用いられている。すなわち、ホワイ
トメタル等の金属材を軸受9に用いるとともに、グリー
スまたは潤滑油を給油する潤滑給油手段を設けた軸受装
置や、フェノール樹脂等の軟質な合成樹脂を軸受9に用
い、かつ真水潤滑剤として給水する潤滑給水手段等が設
けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
グリースまたは潤滑油を用いる軸受装置においては、グ
リースまたは潤滑油が軸受装置から外に流出して、河川
等の環境汚染を引き起こしたり、または給排油系統の回
収やメンテナンスに問題がある。また、フェノール樹脂
等の軟質な合成樹脂を軸受9に用いるとともに真水潤滑
剤として給水する潤滑給水手段による軸受装置において
は、軸受9の耐磨耗性が低いため、特にスラリー等が混
入した水を潤滑剤として使用した場合には、軸受部材磨
耗等により、信頼性や安全性等に問題がある。この点を
解決する軸受装置として、特に船舶用軸受として開発さ
れた硬質ゴム軸受が提案されている。この軸受では、ス
ラリー等の異物に対してゴムの変形で対応している。し
かし、この軸受けについては、異物の排除作用に関し、
常に潤滑剤を供給し続けなければならず、潤滑剤の供給
が不足すると、焼き付き焼損が生じる可能性がある。さ
らに、これらの軸受では、面圧(単位面積当たりの荷
重)に制限があり、高荷重の回転軸7を支持することが
困難である。また、面圧を小さくするために、軸受の径
と比較して軸受面の長さを大きく設定する必要がある
等、構造上の制約が生じ、設計上の自由度に限界があっ
た。
【0006】なお、軸受体を超硬質特性を有するセラミ
ック材を用いて円筒状に形成し、軸受ハウジング8内に
固定する軸受装置が提案されている。しかし、セラミッ
ク自体が脆いために、セラミック材をそのまま用いた軸
受体、衝撃等によって折損する等の問題があった。
【0007】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、耐磨耗性に優れるとともに脆性による損傷を防
止することができ、信頼性および安全性の向上が図れる
水中軸受装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために、表面に超硬合金材料またはセラミッ
クスをコーティングしたスリーブと、このスリーブの周
囲に周方向に分割配置し、表面に超硬合金材料またはセ
ラミックスをコーティングした軸受と、この軸受を支持
し流体を供給側から排出側へ通過させるスリットを周方
向に形成した軸受ハウジングと、前記軸受の流体供給側
の回転軸に撹拌板を設け、前記軸受ハウジングにろ過板
を斜めに設置する。
【0009】また、前記ろ過板を、L型形状にし、この
ろ過板の半径方向または軸方向をろ過できる構造とす
る。あるいは、ろ過板の半径方向と軸方向の両方をろ過
できる構造とする。また、流体供給側のケース内周面に
案内板を斜めに設置し、前記軸受の排出側には仕切板を
設置する。また、流体供給側のケース内周面に回収板を
設け、流体中に含まれる粒径の大きいスラリーを沈澱さ
せ、また回収できるようにする。
【0010】
【作用】上記の構成を有する本発明においては、流体供
給側より流入してくる流体は撹拌板によって粘性遠心作
用に受けることにより、ろ過板と案内板により案内さ
れ、流体中に含まれる質量の大きい異物は軸受摺動面に
入り込むことなく、スリットを通過していき、また、排
出側には仕切板により軸受摺動面へのスラリーの混入を
防止しているので、スリーブと軸受の隙間には常に潤滑
膜が形成され良好な軸受特性が得られる。
【0011】また、ろ過板のメッシュの大きさを変えた
り、L型形状のろ過板を用いてメッシュの大きさを変え
たりすることにより、軸受摺動面へ給水されるスラリー
の濃度ならびに粒径を調整することができ、軸受潤滑特
性の向上が図れる。
【0012】さらに、スリーブと軸受の摺動面には超硬
合金材料またはセラミックスのコーティング加工が施さ
れているので、セラミックスの持つ耐磨耗性もあり、ま
た、バルク材にセラミックを用いたものに比べると耐衝
撃性は向上する。
【0013】従ってセラミックスの耐磨耗性を有効に発
揮させることができ、また軸受潤滑特性も良くなり、水
中軸受装置の信頼性および安全性を更に向上させること
ができる。
【0014】
【実施例】次に本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。図1から図4は本発明に係わる流体軸受装
置の一実施例を示しており、この実施例では本発明を水
中軸受装置に適用した例を示している。なお、従来技術
で説明した部品については同一符号を付して説明を省略
する。
【0015】図1において回転軸7にスリーブ10が設置
され、このスリーブ10の表面には超硬合金材料またはセ
ラミックス材料(以上セラミックスコーティングとい
う)がコーティングされ、この周囲には分割型の表面が
セラミックスコーティングされた軸受9が配設されてい
る。この軸受9の外側には軸受9を支持し流体を供給側
から排出側へ通過させるスリット11を周方向に形成した
軸受ハウジング8が設置されている。図2は図1のX−
X断面図である。流体供給側の回転軸7には撹拌板12が
設置されている。また軸受ハウジング8の流体供給側に
はろ過板13a が斜めに設置され、さらに流体供給側のケ
ース14内周面には案内板15が斜めに設置されている。一
方、軸受ハウジング8の流体排出側には仕切板16が設置
されている。
【0016】次に上記の構成において本実施例の作用を
説明する。流体供給側より流入してくる流体中には、こ
れをろ過するストレーナのメッシュよりも小さいスラリ
ー(異物)が含まれ、回転軸7の回転に伴い撹拌されな
がら軸受部分に供給されるのであるが、ここで回転軸7
に取付けられた撹拌板12により回転軸7近傍を流れてく
る流体は粘性遠心作用を受けケース14側に方向が変えら
れる。この時流体には遠心力(F=mrω2 但し、mは
質量、rは半径、ωは角速度である。)が作用する。従
って、スラリーの中でも質量の大きいものは特に遠心力
効果がありケース14側へ流れていく。そして、供給側よ
り流入してくる流体は連続して流れているため、撹拌板
12によりケース14側へと移動したスラリーはろ過板13a
と案内板15の間を通り、さらにスリット11を通過して排
出側へ流れることになる。
【0017】このようにして、ほとんどのスラリーはス
リーブ10と軸受9との隙間には流入せず、また、この隙
間に流入してくるスラリーは水膜厚さより極めて小さい
ものであって水膜を破断させることがないから流体潤滑
に影響を与えない。
【0018】また、ろ過板13aのストレーナのメッシュ
を変えることにより、スリーブ10と軸受9との隙間に流
体を供給するときのスラリーの濃度ならびに粒径を調整
することができる。また、ろ過板13aを斜めに設置して
いることにより、ろ過板13aへの目ずまりを防止でき、
スリーブ10と軸受9との隙間には常に流体が供給され
る。
【0019】図3はろ過板13aをL型ろ過板13bに変え
た場合の他の実施例を示している。L型ろ過板13bの場
合もろ過板13aと同様に、L型ろ過板13bの半径方向ま
たは軸方向のストレーナのメッシュを変えることによ
り、スリーブ10と軸受9との隙間に流体を供給するとき
のスラリーの濃度ならびに粒径を調整することができ
る。
【0020】図4はケース14の内周面に回収板17を設置
したものである。回転軸7に取付けられた撹拌板12によ
り回転軸7近傍を流れてくる流体は粘性遠心作用を受け
ケース14側に方向が変えられ、さらに回収板17により旋
回流となり、流体中に含まれる粒径の大きいスラリーは
回収板17の上に沈澱するので、スリーブ10と軸受9との
隙間に流入しない。
【0021】コーティングしてあるセラミックスも基材
(軸受本体9)の変形に対してある程度までは変形する
ので、軸受9そのものをセラミックス材にしたものに比
べると脆化は優れている。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係わる水中
軸受装置によれば、流体潤滑中における軸受摺動面への
異物の混入を防止でき、セラミックスの持つ耐磨耗性を
有効に発揮させることができ、高性能で高信頼性の水中
軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による水中軸受装置を示す断
面図。
【図2】図1の軸受部のX−X線に沿う横断面図。
【図3】本発明の他の実施例による水中軸受装置を示す
断面図。
【図4】本発明の他の実施例による水中軸受装置を示す
断面図。
【図5】従来の軸受装置の断面図。
【符号の説明】
1…ケーシング 2…ステーベーン 3…上カバー 4…下カバー 5…ガイドベーン 6…ランナ 7…回転軸 8…軸受ハウジング 9…軸受 10…スリーブ 11…スリット 12…撹拌板 13a…ろ過板 13b…L型ろ過板 14…ケース 15…案内板 16…仕切板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に超硬合金材料またはセラミックス
    をコーティングしたスリーブと、このスリーブの周囲に
    周方向に分割配置し、表面に超硬合金材料またはセラミ
    ックスをコーティングした軸受と、この軸受を支持し流
    体を供給側から排出側へ通過させるスリットを形成した
    軸受ハウジングと、前記軸受の流体供給側の回転軸に撹
    拌板を設けるとともに、前記軸受ハウジングにろ過板を
    斜めに設置し、流体中に含まれる粒径の大きいスラリー
    を前記ろ過板の横を通過させるとともに、前記スリット
    を通過させたことを特徴とする水中軸受装置。
  2. 【請求項2】 ろ過板は、少なくともその半径方向また
    は軸方向のろ過が可能なL型形状としたことを特徴とす
    る請求項1記載の水中軸受装置。
  3. 【請求項3】 流体供給側のケース内周面に案内板を傾
    斜させて設置し、粘性遠心作用を受けた流体を前記スリ
    ットへ案内させることを特徴とする請求項1記載の水中
    軸受装置。
  4. 【請求項4】 流体供給側のケース内周面に流体中に含
    まれる粒径の大きいスラリーを沈澱させ回収を行う回収
    板を設けたことを特徴とする請求項1記載の水中軸受装
    置。
  5. 【請求項5】 軸受の排出側に前記スリットを通過した
    粒径の大きいスラリーを軸受摺動面へ混入させない仕切
    板を設けたことを特徴とする請求項1記載の水中軸受装
    置。
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