JPH02245599A - 横軸回転機の軸受給油装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は横軸回転機の軸受給油装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、横軸回転機等の給油方式は、主軸の回転を利用し
て潤滑油を軸受部に給油するオイルリング方式、オイル
ディスクによるかき上げ方式あるいは粘性ポンプ等の自
己給油形と外部に油圧ポンプや冷却塁装置を設置して潤
滑−油を強制給油する方式とがある。しかし、オイルリ
ングおよびオイルディスク方式は給油量が少なく、また
不安定であるため適用範囲が狭く限定されている。一方
、強制給油方式では油圧装置等の設備費がかかり、ポン
プおよび電気系統等におけるトラブル等メインテナンス
も必要となる。このため省エネルギーメインテナンスフ
リー化の観点から、低速から高速まで安定した信頼性の
高い自己給油方式の提案が望まれている。

このような背景から給油量の増加が得られる粘性ポンプ
による給油方式としては、特開昭６２−４１４９２号公
報に開示されているように、回転主軸を支承する軸受、
軸受の下部に潤滑油を収蔵する軸受ハウジングと、主軸
に一体的に形成されるディスクと、その外周部に遊嵌装
架され、かつ内周面の片半部または左右対称に下部から
上部に油吸込溝部が設けられ、その下端部に油吸込部お
よび上端部には油吐出部を設けたオイルリングとで構成
されているポンプ機構によって給油がなされる。

すなわち回転ディスクの起動によって、ディスクに接し
ている潤滑油は油の粘性摩擦作用によってポ・ンプ作用
を誘発し、下部の吸込管より順次吸い上げられる。オイ
ルリング内周部の油吸込溝部を流動した油は、その終端
部において昇圧し、油吐出部から連通ずる軸受部へ給油
されて潤滑および冷却作用を行う。

また、特開昭６２−７２９９５号公報は、上記粘性ポン
プ装置がほぼ大気中に配置されるために、オイルリング
の中央部に形成される油吸込溝部の両側部に平行に、か
つ円周方向にほぼ同様の長さに補助溝を加工すると共に
、その下端部にのみ油吸込部を設け、ディスクの回転に
よって両側の補助溝内に導入された油は油吐出部がない
ため、中央の油吸込溝部より高圧の圧力分布が形成され
る。従って、ポンプ側面からの空気の混入防止と油吸込
溝部の横洩れとを防ぐことによって、ポンプの性能向上
を図った構造である。

更に特開昭６２−１５１６５８号公報には、上記と同様
に構成される粘性ポンプのオイルリングの両端面にサイ
ドカバーを設置して、回転ディスク部の潤滑油に浸漬す
る部分を増加し、長年の運転によって多少油面が低下し
ても再起動時安定したポンプ機能が得られ、かつ油面を
高くしたことによるディスク撹拌ロス防止構造となって
いることが開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の粘性ポンプは、円環状のオイルリング（以下、ポ
ンプケースと称する）の片半部だけポンプ作用させ、他
方はポンプ機能を有しない構造となっている。

このため、主軸が起動回転すると共にポンプ側にはポン
プ内圧が生じ、油吸込溝部内には圧力分布が形成され、
昇圧した油の大部分は油吐出部から流出するが、回転デ
ィスク表層に付着した油はポンプケースとの間隙部を流
過して反ポンプ側に流入する。この油は少量であり、反
ポンプ側の圧力分布は無に等しい、従って、ポンプケー
スには圧力分布差による力がポンプ側に作用するため、
反ポンプ側の間隙は減少する。更にディスクの回転によ
ってポンプケースには、油の粘性摩擦によるトルクが作
用するが、回り止め装置はポンプ上部に配置されている
ため、ポンプ自重と摩擦トルクとの合力からそのベクト
ルはポンプ側の斜下方に作用し、ポンプケースはポンプ
側に引張られる。

このように従来構造ではポンプケースには油膜圧力と粘
性摩擦トルクによる力が作用し、その力はポンプ側に集
中するため、反ポンプ側の間隙ｇは減少して金属接触し
、摩耗するだけでなくポンプケースの焼損事故にまで発
展する可能性がある。

従って回り止めをポンプケース上部に配置することは得
策でない。

また、水力発電機器等は年間で何回か主機停止すること
があり、特に冬期の低温時の再起動の際は潤滑油の粘度
が増加するため、粘性摩擦トルクも増大しポンプケース
には異状に大きな力が負荷することになる。

このように従来技術は回転ディスクとポンプケースとの
間の力学的な作用についての配慮がなされておらず、ポ
ンプケースとディスク部との接触だけでなく、潤滑油温
の異常上昇、摩耗粉の混入。

そしてポンプ機能停止等によって軸受焼損事故の非常事
態にまで発展する懸念があった。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、周囲環境
にかかわらず低温起動から高速域まで効果的なポンプ性
能を発揮し、回転中は潤滑油を軸受に供給し信頼性の向
上を可能とした横軸回転機の軸受給油装置を提供するこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ポンプ装置を、ポンプケースの内周面の上
下部側に夫々設けた突起状のランド、この上下部側のラ
ンドの左右のポンプケースとディスクとの間に夫々設け
た油室、この油室の一方側の上端部のポンプケースに設
け、軸受に連通ずる油吐出部、油室の一方側の下端部の
ポンプケースに設け、潤滑油中に開口した油吸込部、ポ
ンプケースの回り止め手段をポンプケースの下方部に持
って構成し、油室を確保することにより、達成される。

〔作用〕

上記手段を設けたので、潤滑油の粘度変化に対応したポ
ンプ性能が得られるようになって、油室が確保されて軸
受に潤滑油が円滑に供給されるようになり、信頼性の向
上を可能とした軸受給油装置が得られる。

すなわち粘性ポンプ作用によって油面下に配置される油
吸込部からポンプケースの油室内に導入された潤滑油は
、油室の上部側に設けたランドでせき止められて昇圧す
る。この昇圧した潤滑油の大部分は油吐出部から外部へ
流出し、軸受に供給される。また、回転するディスクの
表層に付着した潤滑油は、上部側に設けたランドとの間
隙部を通って反ポンプ側の油室に流出する。この油量は
少量であるが途絶えることなく、油室内には潤滑油が充
満流通する。

一方、低温状態における起動の際は潤滑油の粘度が増加
し、粘性摩擦トルクも増加するが、ポンプケースに作用
する摩擦トルクは回り止め手段をポンプケース下部に配
置したので１反ポンプ側に作用する。従ってポンプケー
スにはポンプ内圧による油膜圧力と粘性摩擦トルクによ
る力とが互に逆方向に作用するため、力のアンバランス
は軽減される。

このように油室内に潤滑油が充満流通し、力のアンバラ
ンスが軽減されるのみならず、ランドに発生する油膜圧
力によってポンプケースの偏心が防止され、軸受に潤滑
油を供給する油室が確保されるのである。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図から第７図には本発明の一実施例が示されている。

横軸回転機の軸受給油装置は潤滑油１を貯蔵する軸受ハ
ウジング２内に設けられた軸受フレーム３で支持され、
横軸形の回転主軸４を支持するすベリ軸受５に、回転主
軸４に設けられ、かつ主軸４と同心状で軸受ハウジング
２内の潤滑油１にその端部を浸している回転自在なディ
スク６、このディスク６の外周側に遊嵌装架された円環
状のポンプケース７を有するポンプ装置で潤滑油１を供
給する（第１図参照）、このように構成された軸受給油
装置で本実施例ではポンプ装置を、ポンプケース７の内
周面の上下部側に夫夫設けた突起状のランド８、この上
下部側のランド８の左右のポンプケース７とディスク６
との間に夫々設けた油室９、この油室９の一方側の上端
部のポンプケース７に設け、軸受５に連通ずる油吐出部
１０．油室９の一方側の下端部のポンプケース７に設け
、潤滑油１中に開口した油吸込部１１、ポンプケース７
の回り止め手段をポンプケース７の下方部に持って構成
し、油室９を確保するようにした（第２図参照）、この
ようにすることにより潤滑油１の粘度変化に対応したポ
ンプ性能が得られるようになって、油室９が確保されて
軸受５に潤滑油１が円滑に供給されるようになり、周囲
環境にかかわらず低温起動から高速域まで効果的なポン
プ性能を発揮し、回転中は潤滑油１を軸受５に供給し信
頼性の向上を可能とした横軸回転機の軸受給油装置を得
ることができる。

すなわち軸受への給油機構は第２図から第６図にも示さ
れているように、回転主軸に一体的に形成されるディス
ク６を軸受近傍に配し、ディスク６の外周部に遊嵌装架
されるポンプケース７と、その両端面に配設されるシー
ル機能を有するサイドカバー１２とによって構成される
。更に、ポンプケース７の内径円周面上には突起状のラ
ンド８を上下および水平方向の夫々対称位置に形成する
と共に、各ランド８間の凹部を油室９とし、ポンプ側の
水平ランド８ａの中央に通油溝１３を加工して、上下の
油室９に連通させ、かつ反ポンプ側の水平ランド８ｂ入
口側にはステップ溝１４が加工されている。また、油室
９の下端部に油吸込部１１を開孔し、常時油面下に設置
される吸込管１１ａに接続している。その吸込管１１ａ
の先端は対向するオイルガイド１５ａに穿孔された貫通
孔１６を遊嵌し、下方に延長して設置されるので、吸込
管１１ａはポンプケース７の回り止め装置となっている
。そして油室９の上端部には油吐出部１０を開孔して、
吐出管１０ａに接続している（第２図〜第５図参照）。

このポンプケース７の両端面には上述のようにサイドカ
バー１２が設けられており、その内側のディスク６側面
の対向面には円周状のシール溝１７が加工され、かつそ
の下部には切欠溝１８が設けられて潤滑油１に導通し、
油の吸込みを容易にしている（第３図参照）。

このようにポンプ装置が構成された軸受給油装置で、回
転主軸が起動し回転すると、第２図にも示されているよ
うに主軸と一体になっているディスク６も回転するが、
ディスク６の下部は油面下に設定されており、その表層
部には潤滑油１が付着しているので、潤滑油１は図中矢
印表示のようにディスク６の回転方向に流動し、その粘
性摩擦作用によってポンプ作用が誘起される。ポンプ作
用によって、油面下に設置されている吸込管１１ａから
ポンプケース７の油室９内に導入された潤滑油１は、通
油溝１３（第４図参照）を経て油室９の上部終端部とラ
ンド８との段付部でせき止められて昇圧し、油室９内に
は第６図に示されている油膜圧力ＰＩのような圧力分布
が形成される。このように昇圧した潤滑油１は吐出管１
０ａを介して連通する軸受部に供給される。

一方、ディスク６の表層の潤滑油１は、上部のランド８
との間隙ｇ１を通って反ポンプ側の油室９に流入する。

この油量は吐出管１０ａから流出する量に比べて少量で
あるが、途絶えることはない。そしてポンプケース７の
両端面に設置されるサイドカバー１２のシール溝１７内
にも潤滑油１の粘性作用によって油量が形成されている
が、このオイルカーテンは空気の混入を防止するので、
油室９内には潤滑油１が充満し、第５図にも示されてい
るようにステップ溝１４に導入されて、反ポンプ側の水
平ランド８ｂには第６図に示されているように油膜圧力
Ｐａが形成される。

従って、ポンプ側に発生する油膜圧力Ｐ１によってＦｌ
なる力が作用し反ポンプ側の間隙ｇ２が縮少すると、反
ポンプ側の水平ランド８ｂには油膜圧力Ｐａの反力が生
じ、ステップ溝１４の効果を発揮し力がバランスするた
め、摺動部は接触するようなことがない。

ところで低温状態における起動の際は潤滑油１の粘度が
増加するため粘性摩擦トルクＦｚも増大するが、ポンプ
ケース７に作用する粘性摩擦トルクＦ２は回り止めをポ
ンプケース下部の吸込管１１ａに設定したので、第６図
の矢印のように反ポンプ側に作用する。

このように、ポンプケース７にはポンプの油膜圧力Ｐ１
による力Ｆ１と粘性摩擦トルクＦｚとが互に逆方向に作
用するので、力のアンバランスは軽減される。

第７図は横軸に油温をとり、縦軸にポンプ水平方向に作
用する力をとって、油温とポンプケースの水平方向に作
用する力との関係を示したものである。同図から明らか
なように、低温領域では粘性摩擦トルクＦ２が大きくな
るのでポンプ側の間隙ｇ１　（第６図参照）が減少する
が、温度が上昇するにつれてポンプ側の油膜圧力Ｐ１に
よる力Ｆ１が大きくなる傾向を示している。通常、主機
運転時における潤滑油温は５０〜７０℃の範囲内にある
ため、定常運転時は反ポンプ側に偏心するが、その偏心
のアンバランス力は小さく１反ポンプ側に形成される反
ポンプ側の水平ランド８ｂの油膜によって十分負荷する
ことができる。

また、低温時は吐出管１０ａにオリフィスを設定し、流
量を制御しポンプ側の油膜圧力Ｐ１を増加させることに
よっても軸偏心のコントロールが可能であり、粘性ポン
プのＱ−Ｈ特性の向上が図れる。

このように、本ポンプ装置はディスク６がポンプケース
７のランド８　（８ａ、８ｂ）に発生する油膜圧力を介
して摺動自在に保持されて運転されるので、良好なポン
プ性能を得ることができる。

このように本実施例によれば、ポンプケース内に形成し
た複数のランド効果と適正な回り止めによって、低温起
動から定格運転領域まで効率的なポンプ性能が得られる
。従って第１図にも示されているオイルガイド１５ｂ、
ラビリンスシール１９、内壁２０．ヒートシンク２１．
排油室２２゜吸油室２３．流路２４．中継タンク２５．
導入口２６、オイルダム２７等を備えた軸受給油装置か
らは常に軸受５に冷却された潤滑油１を供給でき、軸受
５の信頼性を向上することができる。

第８図には本発明の他の実施例が示されている。

本実施例はポンプ側の水平ランド８ａの周方向長さを大
きくした場合である。このようにしても前述の場合と同
様な作用効果を奏することができる。

すなわち、ポンプケース７が反ポンプ側に偏心した場合
、ポンプ側の水平ランド８ａの負荷面圧を小さくする必
要があり、ランド面積を拡大する場合、上述の第４図に
示すランド幅ａを必要以上に拡大し、通油溝幅Ｑ１が縮
少すると、油室９の下部の圧力が急上昇し、油吸込部１
１からの吸込みを著しく阻害する。このため通油溝幅Ｑ
１はポンプ幅Ωとの相対比で決められ限定されるので、
ランド８ａを周方向に伸長した方がポンプ性能の面から
得策である。

第９図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例はポンプケース７を３個のランド８によって支承
するもので、ポンプ側および下ランドを夫々偏心させて
形成し、ポンプロス低減を図り、かつ油吸込部１１と下
のランド８との位置を隔離して吸込性の向上を図ったも
のである。この場合も前述の場合と同様な作用効果を奏
することができる。

第１０図には本発明の更に他の実施例が示されている。

本実施例は第８図の実施例と同様、ポンプ側の負荷面圧
の軽減を図ったものであり、ポンプ側の水平ランド８ａ
を複数個形成した。これによって水平ランド８ａに作用
する力のベクトルが多少ずれても制心効果が期待できる
。

〔発明の効果〕

上述のように本発明は周囲環境にかかわらず低温起動か
ら高速域まで効果的なポンプ性能を発揮し、回転中は潤
滑油を軸受に供給し信頼性が向上できるようになって、
周囲環境にかかわらず低温起動から高速域まで効果的な
ポンプ性能を発揮し。

回転中は潤滑油を軸受に供給し信頼性の向上を可能とし
た横軸回転機の軸受給油装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の横軸回転機の軸受給油装置の一実施例
の縦断側面図、第２図は同じく一実施例のポンプ装置の
正面断面図、第３図は同じく一実施例のポンプ装置の縦
断側面図、第４図は同じく一実施例のポンプケースの回
転側の斜視図、第５図は同じく一実施例のポンプケース
の反回転側の斜視図、第６図は同じく一実施例のポンプ
ケース内に発生する油膜圧力分布図、第７図は同じく一
実施例の油温とポンプ水平方向に作用する力との関係を
示す特性図、第８図から第１０図は本発明の横軸回転機
の軸受給油装置の夫々異なる実施例を示すポンプ装置の
正面断面図である。 １・・・潤滑油、２・・・軸受ハウジング、３・・・軸
受フレーム、４・・・回転主軸、５・・・すべり軸受、
６・・・ディスク、７・・・ポンプケース、８・・・ラ
ンド、８ａ・・・ポンプ側の水平ランド、８ｂ・・・反
ポンプ側の水平ランド、９・・・油室、１ｏ・・・油吐
出部、１１・・・油吸込部、１３・・・通油溝、１４・
・・ステップ溝。 第１図 第２図 ４・・・回転主軸 ５・・・すべり軸受 １１・・・油吸込部 ８・・−・・ランド ８ａ・・・ポンプ側の水平ランド ８ｂ・・・反ポンプ側の水平ランド ９・・・・・・油室 １４・・・・・・ステップ溝 第 図 １３・・・通油溝 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、潤滑油を貯蔵する軸受ハウジング内に設けられた軸
   受フレームで支持され、横軸形の回転主軸を支持するす
   べり軸受に、前記回転主軸に設けられ、かつ主軸と同心
   状で前記軸受ハウジング内の潤滑油にその端部を浸して
   いる回転自在なディスク、このディスクの外周側に遊嵌
   装架された円環状のポンプケースを有するポンプ装置で
   潤滑油を供給する横軸回転機の軸受給油装置において、
   前記ポンプ装置が、前記ポンプケースの内周面の上下部
   側に夫々設けられた突起状のランド、この上下部側のラ
   ンドの左右のポンプケースとディスクとの間に夫々設け
   た油室、この油室の一方側の上端部のポンプケースに設
   けられ、前記軸受に連通する油吐出部、前記油室の一方
   側の下端部のポンプケースに設けられ、前記潤滑油中に
   開口した油吸込部、前記ポンプケースの回り止め手段を
   ポンプケースの下方部に持つて構成され、前記油室を確
   保するようにしたことを特徴とする横軸回転機の軸受給
   油装置。 ２、前記ポンプケースの回り止め手段が、前記ポンプ装
   置のポンプ機能によつて発生する油膜圧力と粘性摩擦ト
   ルクによる力とが互いに逆向きに作用するように、前記
   ポンプケースの下方部に配置されたものである特許請求
   の範囲第１項記載の横軸回転機の軸受給油装置。 ３、前記ポンプケースの内周面の水平上左右面の所定位
   置に設けられたポンプ側、反ポンプ側の水平ランドが、
   前記ポンプ側の水平ランドの中央部に通油溝が設けられ
   、対向する反ポンプ側の水平ランドの入口側にステップ
   溝が設けられたものである特許請求の範囲第１項記載の
   横軸回転機の軸受給油装置。 ４、前記ポンプケースの内周面に設けられたランドが、
   垂直および水平方向に夫々対称に形成されたものである
   特許請求の範囲第１項記載の横軸回転機の軸受給油装置
   。 ５、前記ポンプ装置の油吐出部が、その出口端部に吐出
   絞りが設けられたものである特許請求の範囲第１項記載
   の横軸回転機の軸受給油装置。 ６、前記ポンプ装置の油吐出部が、その出口端部に前記
   潤滑油の温度変化によつて流路面積が変化するようなバ
   イメタルあるいは形状記憶合金製の制御弁が設けられた
   ものである特許請求の範囲第１項記載の横軸回転機の軸
   受給油装置。 ７、前記ポンプケースの内周面の左右の所定位置に設け
   られたポンプ側、反ポンプ側の水平ランドが、前記ポン
   プ側の水平ランドの周方向長さが対向する反ポンプ側の
   水平ランドのそれより大きく形成されたものである特許
   請求の範囲第１項記載の横軸回転機の軸受給油装置。 ８、前記ポンプ側の水平ランドが、複数個形成されたも
   のである特許請求の範囲第１項記載の横軸回転機の軸受
   給油装置。