JPS6233449B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水車およびポンプ水車等の水力機械
の水中軸受装置に関する。

この種の水力機械の水中軸受装置は、軸受材と
してフエノール樹脂を成形加工したものを用いて
おり、フエノール樹脂製の軸受材は潤滑特性に優
れているが、成形加工時時に紙や綿布等の親水性
材料を適宜添加する必要性から、使用中に水分を
吸収し、吸水膨潤による寸法変化が生じ、特に大
型の機械に使用した場合には数mmの単位で膨潤す
る。

また水力機械運転時には回転軸の軸振れ等によ
り軸受材が摩耗するが、この軸受材の摩耗量と膨
潤量との相互関係が不明であつたため、軸受材の
板厚が薄いと、膨潤する割合よりも摩耗する割合
の方が多くなり、軸受と回転軸との間に形成され
る隙間が大となるから、適正な軸受作用が行なわ
れず、また軸受材の板厚が厚いと、逆に膨潤する
割合が摩耗する割合より多くなり、最初に設定し
た隙間が隙くなつて隙間を流れる水の量が減つて
適正な軸受圧力を発生し得ないとともに回転軸の
温度が上昇して回転軸に割れが生じることがあ
る。

さらに交換品として保管しておく場合には、そ
の保管期間が長期になると、軸受材が空気中の湿
気を吸収して膨潤し、軸受材を装着する際に、回
転軸との間の隙間がなくなり、適正な組立を行な
い得なくなることもある。

本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、
軸受材の板厚を、回転軸の軸径に対する割合で設
定することにより、長期間の運転を行なう際に、
その運転中常に適正な軸受力を発生するようにし
た水力機械の水中軸受装置を提供することを目的
とする。

以下本発明の一実施例を図面につき説明する。

第１図において符号１は、たとえばポンプ水車
のような水力機械の水中軸受装置本体であつてそ
の水中軸受装置本体１は２つの半体１ａ，１ｂを
有し、ボルトナツト装置２により一体的に結合さ
れている。上記半体１ａ，１ｂの内面には、フエ
ノール樹脂系の材料で成形した軸受体３ａ，３ｂ
が半径方向中間部に位置するくさび形状の回り止
めキー４ａ，４ｂを介して固設されている。また
上記軸受体３ａ，３ｂの端部に形成した凹部５
ａ，５ｂには固定部材６，６が設けられていて、
軸受体３ａ，３ｂを半体１ａ，１ｂに確実に固定
せしめるようにしている。

すなわち軸受体３ａ，３ｂの端部に設けられた
凹部５ａ，５ｂは、軸受体が吸水膨潤した際に生
じる周方向の寸法変化を補正する作用をしてい
る。

一方上記軸受体３ａ，３ｂの板厚ｔは、水中軸
受装置本体１に軸支される羽根車の回転軸７の軸
径Ｄに対して隙間δを形成するように設定されて
いる。上記実施例では板厚ｔの膨潤量Δｔを考慮
して、軸受体３ａ，３ｂの板厚ｔは回転軸７の軸
径Ｄの２％ないし５％の範囲内の値になるように
設定されている。

すなわちフエノール樹脂系の軸受材料を水中に
放置すると、第２図に示すように、軸受材料の膨
潤率Δｔ／ｔは板厚に関係なく一定となり、膨潤
による板厚の絶対量は、初期の板厚のみにより決
められ、また膨潤による変化量は約１年程度で飽
和状態となり、その後は一定の板厚となることが
判つた。

したがつて軸受材料は、運転状態における摩耗
量を考慮しなければ、第２図に示す曲線に対応し
た隙間を回転軸と軸受体の間に形成すれば、軸受
体を予備品として保管する場合に生じる従来の問
題点は解消し得るが、運転時の軸受材料の摩耗量
は相当あり、問題の解消にはならない。

そこで軸受体の板厚ｔを回転軸の軸径Ｄに対す
る割合、すなわちｔ／Ｄとして定め、その割合
ｔ／Ｄを１％から６％まで変化させて行なつた実
験結果を第３図に示す。

第３図に示す実験結果によれば、軸受体の板厚
の割合ｔ／Ｄが１％以下、および６％以上になる
と、隙間δが非常に不安定にするとともに初期の
設定隙間δからのずれが大きくなる。このことは
回転軸と軸受体との隙間が開きすぎになり、軸受
としての面圧が発生しにくく、軸受としての作用
が低下することを示している。また軸受体の板厚
の割合ｔ／Ｄが１％以下だと板厚が薄いから、長
期間の運転により摩耗すると、軸受体が剥離する
ことがある。

一方軸受体の板厚の割合ｔ／Ｄが６％以上にな
ると、初期の設定隙間δが狭くなり、水の潤滑が
悪く、回転軸の温度が上昇し、何らかの事由で温
度の低い水が侵入すると、回転軸に割れが生じる
ことがある。またこの温度上昇の影響で軸受体に
熱変形が発生し、軸受体の摩耗量が急激に増加
し、最終的には板厚の割合ｔ／Ｄが１％以下の場
合と同様な大きな隙間となり面圧が発生しがたく
なる。

しかして軸受体の板厚の割合ｔ／Ｄが２％ない
し５％の範囲にあると、運転期間中ほゞ安定した
隙間を形成し、しかも初期の設定隙間δからもあ
まり差異がないため、長期間にわたつて常に安定
した軸受力が得られ、材料の劣化を考慮しなけれ
ば非常に長期間の連続使用が可能となる。

また軸受体を予備品として保管する場合に水分
の管理をする必要がなく、軸受体の管理に手間が
かからない。

以上述べたように、本発明によれば、軸受体の
板厚を回転軸の軸径の２％ないし５％に設定し
て、軸受体と回転軸の間に形成される隙間を常に
ほゞ一定に保つようにしたので、長期間にわたつ
て安定した軸受力を得ることができ、また予備品
として保管する場合の水分管理の必要性がなく、
しかも板厚を最適条件に設定し得るから材料費の
むだもなくなる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による水力機械の水中軸受装置
の断面図、第２図は軸受体の板厚膨潤率を示す
図、第３図は軸受体の板厚に対する隙間の変化を
示す図である。 １……水中軸受装置本体、１ａ，１ｂ……半
体、３ａ，３ｂ……軸受体、７……回転軸、ｔ…
…板厚、Ｄ……軸径、δ……隙間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水中軸受装置本体にフエノール樹脂系の材料
   で成形した軸受体を配設して水力機械の回転軸を
   軸支するようにした水力機械の水中軸受装置にお
   いて、上記軸受装置本体を２つの半体で構成し、
   各半体に設けた軸受体の端部に周囲方向の寸法変
   化を補正するための凹部を設けるとともに、軸受
   体の板厚を回転軸の軸系の２％ないし５％に設定
   して、予め定めた設定〓間を保つて適正な軸受力
   を発生せしめるようにしたことを特徴とする水中
   軸受装置。