(57)【要約】【課題】給水ポンプにおいて、長寿命で外部補機の必要がなく、省スペースで信頼性を高くする。【解決手段】給水ポンプ１は、給水ポンプ部２０と、スラスト軸受４０と、その摺動部に潤滑油を供給する粘性給油ポンプ５０ｂと、これらを収納する軸受ハウジング１０２ａとを備える。スラスト軸受４０は、スラストランナ９と、その両側面に当接するスラストパッド８ａ、８ｂとを備える。粘性給油ポンプ５０ｂは、スラストランナ９の外周部と、これに若干の間隙を有して配置される給油ケーシング部２００と、ランナ外周部および給油ケーシング部２００間に形成された給油室２１０と、給油室２１０の下部に連通して形成された油吸込口２１２とを備える。給油室２１０は油吸込口側が大きく反油吸込口側が小さな空間となるように形成されている。【選択図】　図１
2004132187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横軸の回転軸に取付けられた給水ポンプ部と、
前記回転軸のスラスト力を支承するスラスト軸受と、
前記スラスト軸受の摺動部に潤滑油を供給する粘性給油ポンプと、
前記スラスト軸受および前記粘性給油ポンプを収納する軸受ハウジングとを備え、
前記スラスト軸受は、前記回転軸に設けられたスラストランナと、前記スラストランナの両側面に当接するスラストパッドとを有し、
前記粘性給油ポンプは、前記スラストランナの外周部と、このランナ外周部と若干の間隙を有して配置される給油ケーシング部と、前記ランナ外周部および前記給油ケーシング部間に形成された給油室と、前記潤滑油を前記給油室へ導入するように前記給油室の下部に連通して形成された油吸込口とを有し、
前記給油室は油吸込口側が大きく反油吸込口側が小さな空間となるように形成されている
ことを特徴とする給水ポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記給油室は油吸込口側から反油吸込口側に徐々に小さな空間となるように形成されていることを特徴とする給水ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記給油ケーシング部は、前記スラストランナの外周部全周にわたって形成されると共に、前記軸受ハウジングと別体の円環状部材で形成されていることを特徴とする給水ポンプ。
【請求項４】
請求項３において、前記隙間は前記スラストランナの外周面に面して且つ側方に開放して形成され、前記給油室は前記スラストランナの外周面に対向する面に形成した凹溝により形成されていることを特徴とする給水ポンプ。
【請求項５】
請求項１から４の何れかにおいて、前記スラストパッドはポリエーテルエーテルケトンおよび四フッ化エチレンの少なくとも一つを含む材料で前記スラストランナとの摺動面部が形成されていると共に、前記軸受ハウジングの外周部分に冷却水を流すための水冷ジャケットが設けられていることを特徴とする給水ポンプ。
【請求項６】
横軸の回転軸に取付けられた給水ポンプ部と、
前記回転軸を支持するラジアル軸受と、
前記回転軸のスラスト力を支承するスラスト軸受と、
前記スラスト軸受の摺動部に潤滑油を供給する粘性給油ポンプと、
前記ラジアル軸受、前記スラスト軸受および前記粘性給油ポンプを収納する軸受ハウジングとを備え、
前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受とは前記回転軸の一側に軸方向に並置され、
前記スラスト軸受は、前記回転軸に設けられたスラストランナと、前記スラストランナの両側面に当接するスラストパッドとを有し、
前記粘性給油ポンプは、前記スラストランナの外周部と、このランナ外周部と若干の間隙を有して配置される給油ケーシング部と、前記ランナ外周部および前記給油ケーシング部間に形成された給油室と、前記潤滑油を前記給油室へ導入するように前記給油室の下部に連通して形成された油吸込口と、前記潤滑油を前記給油室から導出するように前記給油室の上部に連通して形成された油吐出口とを有し、
前記油吐出口から吐出される潤滑油を前記ラジアル軸受に導く給油路が設けられている
ことを特徴とする給水ポンプ。
【請求項７】
請求項６において、前記給油室は油吸込口側が大きく油吐出口側が小さな空間となるように形成されていることを特徴とする給水ポンプ。
【請求項８】
請求項６または７において、前記スラストパッドはポリエーテルエーテルケトンおよび四フッ化エチレンの少なくとも一つを含む材料で前記スラストランナとの摺動面部が形成されていると共に、前記スラスト軸受および前記ラジアル軸受の外方に位置する前記軸受ハウジングの外周部分に冷却水を流すための水冷ジャケットが設けられていることを特徴とする給水ポンプ。
【請求項９】
横軸の回転軸に取付けられた給水ポンプ部と、
前記回転軸のスラスト力を支承するスラスト軸受と、
前記スラスト軸受の摺動部に潤滑油を供給する粘性給油ポンプと、
前記スラスト軸受および前記粘性給油ポンプを収納する軸受ハウジングとを備え、
前記スラスト軸受は、前記回転軸に設けられたスラストランナと、前記スラストランナの側面に当接するスラストパッドとを有し、
前記粘性給油ポンプは、前記スラストランナの外周部と、このランナ外周部と若干の間隙を有して配置される給油ケーシング部と、前記ランナ外周部および前記給油ケーシング部間に形成された給油室と、前記潤滑油を前記給油室へ導入するように前記給油室の下部に連通して形成された油吸込口とを有し、
前記スラストパッドはポリエーテルエーテルケトンおよび四フッ化エチレンの少なくとも一つを含む材料で前記スラストランナとの摺動面部が形成され、
前記スラスト軸受の外方に位置する前記軸受ハウジングの外周部分に冷却水を流すための水冷ジャケットが設けられている
ことを特徴とする給水ポンプ。
【請求項１０】
請求項９において、前記回転軸を支持するラジアル軸受と前記スラスト軸受とが前記回転軸の一側に軸方向に並置され、前記スラスト軸受および前記ラジアル軸受の両方の外方に位置する前記軸受ハウジングの外周部分に冷却水を流すための水冷ジャケットが設けられていることを特徴とする給水ポンプ。
【請求項１１】
前記回転軸のスラスト力を支承するスラスト軸受と、
前記スラスト軸受の摺動部に潤滑油を供給する粘性給油ポンプと、
前記スラスト軸受および前記粘性給油ポンプを収納する軸受ハウジングとを備え、
前記スラスト軸受は、前記回転軸に設けられたスラストランナと、前記スラストランナの両側面に当接するスラストパッドとを有し、
前記粘性給油ポンプは、前記スラストランナの外周部と、このランナ外周部と若干の間隙を有して配置される給油ケーシング部と、前記ランナ外周部および前記給油ケーシング部間に形成された給油室と、前記潤滑油を前記給油室へ導入するように前記給油室の下部に連通して形成された油吸込口とを有し、
前記給油室は油吸込口側が大きく反油吸込口側が小さな空間となるように形成されている
ことを特徴とする給水ポンプ用軸受装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記給油ケーシング部は、前記スラストランナの外周部全周にわたって形成されると共に、前記軸受ハウジングと別体の円環状部材で形成されていることを特徴とする給水ポンプ用軸受装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記給油室は油吸込口側から反油吸込口側に徐々に小さな空間となるように形成され、前記隙間は前記スラストランナの外周面に面して且つ側方に開放して形成され、前記給油室は前記スラストランナの外周面に対向する面に形成した凹溝により形成されていることを特徴とする給水ポンプ用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水ポンプおよび給水ポンプ用軸受装置に係り、特に産業プラントや発電プラントなどに用いられる多段のボイラー給水ポンプおよびこれに用いられる軸受装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の火力発電プラントに用いられるボイラー給水ポンプシステムを、図６および図７を参照しながら説明する。
【０００３】
このボイラー給水ポンプシステムは、図６に示すように、回転軸３を支持するラジアル軸受７ａ、７ｂと、スラストパッド８ａ、８ｂおよびスラストランナ９からなるスラスト軸受８とをポンプ端部に配置している。また、このボイラー給水ポンプシステムは、各軸受７ａ、７ｂ、８の摺動部に潤滑油を供給するオイルポンプ６００、オイルタンク７００および軸受で昇温した潤滑油を冷却するオイルクーラー８００を備えて構成されている。これらは軸受部へ潤滑油を給排出する油配管９００で連結されている。
【０００４】
この油潤滑軸受では、回転軸３とラジアル軸受７ａ、７ｂとの摺動およびスラストランナ９とスラストパッド８ａ、８ｂとの摺動による発熱によって、潤滑油の温度が上昇して粘性が低下する。これによって、軸受７ａ、７ｂ、８の摺動部分に形成された油膜の膜厚が減少し、回転軸３とラジアル軸受７ａ、７ｂとが固体接触して或いはスラストランナ９とスラストパッド８ａ、８ｂとが固体接触して、軸受損傷を引き起こす危険性がある。
【０００５】
そこで、潤滑油を冷却するために、オイルポンプ６００、オイルタンク７００、オイルクーラー８００および油配管９００を軸受装置の外部補機として備え、これにより潤滑油を循環させて冷却する循環冷却システムが採用されている。この循環冷却システムは、軸受部から潤滑油を取り出してオイルタンク７００に一旦溜め、その後、オイルポンプ６００により、オイルクーラー８００を通過させて潤滑油を冷却して油温を下げた後、油配管９００を通して各軸受７ａ、７ｂ、８へ潤滑油を供給するものである。
【０００６】
係る油循環冷却システムを採用した軸受装置について、図７に示すボイラー給水ポンプの回転軸端部の拡大図を参照しながらさらに具体的に説明する。
【０００７】
ラジアル軸受７ａ、７ｂは、摺動面にＳｎ―Ｐｂ―Ｃｕ合金（以下、ホワイトメタルと称す）を回転軸３との摺動面に付加した鋼製の円板で作られ、回転軸３の中央部を境界として上下に２分割されて構成されている。
【０００８】
スラスト軸受８を構成するスラストパッド８ａ、８ｂは、スラスト力による軸変位を押さえるためのものであり、スラストランナ９の両側面と摺動する。スラストランナ９は、回転軸３に取付けられ、回転軸３と共に回転される。また、スラストパッド８ａ、８ｂは、摺動面にホワイトメタルを付加した扇状の鋼板で作られ、回転軸３を取り囲むように円環状に配列されている。スラストパッド８ａおよび８ｂとスラストランナ９とでスラスト軸受８が構成されている。
【０００９】
回転軸３は、―般に、１３Ｃｒ鋼で製作されている。シール１１ｃは、給水ポンプ部から軸受ハウジング１０２ｂ内へ水が漏れるのを防止するためのものである。
【００１０】
回転軸３とラジアル軸受７ｂもしくはスラストランナ９とスラストパッド８ａ、８ｂとが固体接触をして軸受損傷を引き起こすことを防止するため、ハウジング１０２ｂの排油ポート１１０ａ、１１０ｂから潤滑油を取り出して一旦オイルタンク７００に溜め、オイルポンプ６００によりオイルクーラー８００を通過させて潤滑油を冷却して油温を下げた後、軸受ハウジング１０２ｂの給油ポート１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃから各軸受７ａ、７ｂ、８に潤滑油を供給するようになっている。
【００１１】
上述した従来のボイラー給水ポンプシステムを改善するためになされたものとして、特許文献１に記載された給水ポンプがある。
【００１２】
この給水ポンプは、横軸の回転軸に取付けられた給水ポンプ部と、回転軸を支持するラジアル軸受と、回転軸のスラスト力を支承するスラスト軸受と、スラスト軸受の摺動部に潤滑油を供給する第１の粘性給油ポンプと、ラジアル軸受に潤滑油を供給する第２の粘性給油ポンプと、ラジアル軸受、スラスト軸受および粘性給油ポンプを収納する軸受ハウジングとを備えて構成されている。
【００１３】
そして、ラジアル軸受とスラスト軸受とは回転軸の一側に軸方向に並置されている。スラスト軸受は、回転軸に設けられたスラストランナと、スラストランナの両側面に当接するスラストパッドとを有して構成されている。ラジアル軸受およびスラストパッドの摺動面を構成する材料として、カーボン繊維あるいはガラス繊維を含むポリエーテルエーテルケトン、四フッ化エチレン等の高分子材料が用いられている。
【００１４】
また、第１の粘性給油ポンプは、スラストランナの外周部と、このランナ外周部と若干の間隙を有して配置される軸受ハウジングの内周部と、ランナ外周部およびハウジング内周部間に隙間寸法より大きく形成された給油室と、潤滑油を給油室へ導入するように給油室の下部に連通して形成された油吸込口と、潤滑油を給油室から導出するように給油室の上部に連通して形成された油吐出口とを有して構成されている。給油室はスラストランナの外周部に対して周方向に同一の大きさ（即ち、同一の深さ）で成形されている。
【００１５】
さらには、第２の粘性給油ポンプは、回転軸に固定されたディスクと、ディスクの外周円弧面に対向する弧状で浅い給油室を形成したオイルケースと、給油室に潤滑油を導くための油吸込口と、給油室からラジアル軸受に潤滑油を導くための油供給路とを有して構成されている。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００２−１８８６３７号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図６、７に示すボイラー給水ポンプシステムでは、軸受部の摺動面にホワイトメタルを用いているため、油中での摩擦係数が低く、優れた摺動特性を示す。しかし、ホワイトメタルは、耐熱性が低いために、一旦かじり付きを起こすと溶融して凝固し、硬い変質相を形成して著しい焼き付きが引き起こされるおそれがある。
【００１８】
このため、軸受部から潤滑油を取り出してオイルタンク７００に一旦溜め、その後、オイルポンプ６００により、オイルクーラー８００を通過させて潤滑油を冷却して油温を下げた後、油配管９００を通して各軸受７ａ、７ｂ、８へ潤滑油を供給する循環冷却システムである外部補機が必要である。この外部補機によって、システムが高価になると共に、大きな設置スペースが必要となり、さらには、外部補機の油配管が複雑となると共に、外部補機に多量の潤滑油が必要となっていた。
【００１９】
一方、特許文献１に開示されている給水ポンプは、第１の粘性給油ポンプの給油室がスラストランナの外周部に対して周方向に同一の大きさの空間で成形されているため、第１の粘性給油ポンプの給油量を十分に確保することが難しいものであった。即ち、この第１の粘性給油ポンプにおいて、給油室への潤滑油の十分な供給量を確保しようとして給油室の深さを深くすると、給油室から潤滑油を十分に吐出するために必要な給油室内の圧力上昇が十分に得られなくなり、逆に、給油室から潤滑油を十分に吐出するために必要な給油室内の圧力上昇を得ようとして給油室の深さを浅くすると、給油室への潤滑油の十分な供給量を確保することができなくなってしまうものであった。
【００２０】
また、係る給水ポンプおいては、第１の粘性給油ポンプがスラストランナの外周部と軸受ハウジング自身の内周部とで形成されているため、給油室の形成が面倒であった。即ち、大きな軸受ハウジングに小さな給油室を精度よく形成しなければならないため、加工機が大型になって加工が面倒となってしまうものであった。
【００２１】
さらには、係る給水ポンプおいては、ラジアル軸受とスラスト軸受とに独立した二つの粘性給油ポンプ（第１の粘性給油ポンプおよび第２の粘性給油ポンプ）を用いて給油しているため、給油ポンプ部が複雑になり、高価なものとなっていた。
【００２２】
さらには、係る給水ポンプおいては、軸受ハウジング内に収納されたラジアル軸受およびスラストパッドの摺動面を構成する材料としてカーボン繊維あるいはガラス繊維を含むポリエーテルエーテルケトン、四フッ化エチレン等の高分子材料が用いられ、高温に耐えられるようにしているが、このために軸受ハウジングの外周部分も高温となってこの部分を介しての軸受装置の検査ができないという問題があった。
【００２３】
本発明の目的は、長寿命で外部補機の必要がなく、省スペースで信頼性が高い給水ポンプおよび給水ポンプ用軸受装置を得ることにある。
【００２４】
本発明の別の目的は、潤滑油を循環するための外部補機を必要とすることなく、軸受ハウジングに収納された一つの粘性給油ポンプを用いてスラスト軸受およびラジアル軸受の両方を潤滑できる安価な給水ポンプおよび給水ポンプ用軸受装置を得ることにある。
【００２５】
本発明のさらに別の目的は、潤滑油を循環するための外部補機を必要とすることなく、軸受ハウジングの外周部分の温度上昇を抑制してその部分を介しての軸受装置の検査が可能な給水ポンプおよび給水ポンプ用軸受装置を得ることにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の給水ポンプは、横軸の回転軸に取付けられた給水ポンプ部と、前記回転軸のスラスト力を支承するスラスト軸受と、前記スラスト軸受の摺動部に潤滑油を供給する粘性給油ポンプと、前記スラスト軸受および前記粘性給油ポンプを収納する軸受ハウジングとを備え、前記スラスト軸受は、前記回転軸に設けられたスラストランナと、前記スラストランナの両側面に当接するスラストパッドとを有し、前記粘性給油ポンプは、前記スラストランナの外周部と、このランナ外周部と若干の間隙を有して配置される給油ケーシング部と、前記ランナ外周部および前記給油ケーシング部間に形成された給油室と、前記潤滑油を前記給油室へ導入するように前記給油室の下部に連通して形成された油吸込口とを有し、前記給油室は油吸込口側が大きく反油吸込口側が小さな空間となるように形成されている構成としたものである。
【００２７】
前記別の目的を達成するために、本発明の給水ポンプは、横軸の回転軸に取付けられた給水ポンプ部と、前記回転軸を支持するラジアル軸受と、前記回転軸のスラスト力を支承するスラスト軸受と、前記スラスト軸受の摺動部に潤滑油を供給する粘性給油ポンプと、前記ラジアル軸受、前記スラスト軸受および前記粘性給油ポンプを収納する軸受ハウジングとを備え、前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受とは前記回転軸の一側に軸方向に並置され、前記スラスト軸受は、前記回転軸に設けられたスラストランナと、前記スラストランナの両側面に当接するスラストパッドとを有し、前記粘性給油ポンプは、前記スラストランナの外周部と、このランナ外周部と若干の間隙を有して配置される給油ケーシング部と、前記ランナ外周部および前記給油ケーシング部間に形成された給油室と、前記潤滑油を前記給油室へ導入するように前記給油室の下部に連通して形成された油吸込口と、前記潤滑油を前記給油室から導出するように前記給油室の上部に連通して形成された油吐出口とを有し、前記油吐出口から吐出される潤滑油を前記ラジアル軸受に導く給油路が設けられている構成としたものである。
【００２８】
前記さらなる別の目的を達成するために、本発明の給水ポンプは、横軸の回転軸に取付けられた給水ポンプ部と、前記回転軸のスラスト力を支承するスラスト軸受と、前記スラスト軸受の摺動部に潤滑油を供給する粘性給油ポンプと、前記スラスト軸受および前記粘性給油ポンプを収納する軸受ハウジングとを備え、前記スラスト軸受は、前記回転軸に設けられたスラストランナと、前記スラストランナの側面に当接するスラストパッドとを有し、前記粘性給油ポンプは、前記スラストランナの外周部と、このランナ外周部と若干の間隙を有して配置される給油ケーシング部と、前記ランナ外周部および前記給油ケーシング部間に形成された給油室と、前記潤滑油を前記給油室へ導入するように前記給油室の下部に連通して形成された油吸込口とを有し、前記スラストパッドはポリエーテルエーテルケトンおよび四フッ化エチレンの少なくとも一つを含む材料で前記スラストランナとの摺動面部が形成され、前記スラスト軸受の外方に位置する前記軸受ハウジングの外周部分に冷却水を流すための水冷ジャケットが設けられている構成としたものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。
【００３０】
本実施形態の給水ポンプは、図１に示す産業プラントや火力発電プラント等に用いられる横軸式のボイラー給水ポンプである。
【００３１】
図１に示す給水ポンプ１は、横軸の回転軸３に取付けられた給水ポンプ部２０と、その両側に設置された軸受装置３０、４０とを備えて構成されている。
【００３２】
給水ポンプ部２０は、吸込フランジ２ａより吸込まれた水を、複数の昇圧流路に繰り返し流入させることにより、加圧し、吐出フランジ２ｂから吐出するものである。複数の昇圧流路は、回転軸３に嵌合されて回転する複数個の羽根車４とこの羽根車４の外周に設けた複数個のディフューザ５とこのディフューザ５の外周に設けた複数個のステージ６とを軸方向に組み合わせることによって構成される。
【００３３】
給水ポンプ部２０の両側にはラジアル軸受７ａ、７ｂが設けられ、これによって回転軸３を支持するようになっている。また、複数の昇圧流路で水を昇圧する過程において、流体力等により軸方向のスラスト力が発生する。このスラスト力を支承するために給水ポンプ部２０の一側にスラスト軸受８が設けられている。これらの軸受７ａ、７ｂ、８は油潤滑軸受である。
【００３４】
そして、給水ポンプ部２０の回転軸貫通部にシール１１ｂ、１１ｃが配置され、給水ポンプ部２０の両側から水が漏れないようになっている。また、回転軸３の一端は軸受ハウジング１０２ａを貫通して設けられ、これによって外部の駆動系が回転軸３の一端に連結できるようになっている。この回転軸３の貫通部分にはシール１１ａが配置され、これによって軸受ハウジング１０２ａ内の潤滑油が外部に漏れないようになっている。
【００３５】
軸受装置３０は、回転軸３の一側を支持するラジアル軸受（第１のラジアル軸受）７ａと、ラジアル軸受７ａに潤滑油を供給する粘性給油ポンプ（第１の粘性給油ポンプ）５０ａと、ラジアル軸受７ｂおよび粘性給油ポンプ５０ａを収納する軸受ハウジング１０２ａと、軸受ハウジング１０２ａを冷却するための水冷ジャケット４００ａと、潤滑油を冷却するための油溜り部６０ａとを備えて構成されている。
【００３６】
ラジアル軸受７ａは耐熱性の熱可塑性樹脂材料、具体的にはカーボン繊維あるいはガラス繊維を含むポリエーテルエーテルケトンおよび四フッ化エチレンの少なくとも一つを含む材料で回転軸３との摺動面部が形成されている。
【００３７】
粘性給油ポンプ５０ａは、ディスク２０１と、このディスク２０１に若干の間隙を有して配置される給油ケーシング２００と、給油菅２０１および給油ケーシング２００間に形成された給油室と、潤滑油を給油室へ導入するように給油室の下部に連通して形成された油吸込口と、潤滑油を給油室から導出するように給油室の上部に連通して形成された油吐出口とを有して構成されている。
【００３８】
給油ケーシング２００は、スラストランナ９の外周部全周にわたって若干の隙間を有して形成されると共に、軸受ハウジング１０２ａと別体の円環状部材で形成されている。係る隙間はスラストランナ９の外周面に面して形成した凹溝により形成されている。また、給油室は油吸込口側から反油吸込口側に徐々に小さな空間となるように形成されている。
【００３９】
油吐出口から吐出される潤滑油をラジアル軸受７ａに導く給油路が設けられている。この給油路は軸受ハウジング１０２ａに一体に形成され、これによって簡単な構造で給油できるようになっている。
【００４０】
油溜り部６０ａは、軸受ハウジングを軸受ハウジング１０２ａと共に構成するものであり、ラジアル軸受７ａを潤滑した潤滑油を戻して冷却し、粘性給油ポンプ５０ａに供給するためのものである。この油溜り部６０ａは、後述する油溜り部６０ｂと基本的に同一であるため、重複する説明を省略する。なお、油溜り部６０ａを軸受ハウジング１０２ａに内蔵するように構成してもよい。
【００４１】
ラジアル軸受７ａの外方に位置する軸受ハウジング１０２ａの外周部分に冷却水を流すための水冷ジャケット４００ａが設けられ、これによって軸受ハウジング１０２ａの冷却が行なわれるようになっている。この水冷ジャケット４００ａは軸受ハウジング１０２ａの軸方向のほぼ全幅にわたって且つ円周方向の半周以上にわたって形成され、これによって軸受ハウジング１０２ａが十分に冷却されるようになっている。なお、軸受ハウジング１０２ａの冷却を必要としない使用形態の場合には、水冷ジャケット４００ａを省略してもよい。
【００４２】
潤滑油は、給水ポンプ部２０の運転停止時に軸受ハウジング１０２ａの下部に油面が位置するように、油溜りハウジング３００を含む軸受ハウジング１０２ａ内に収納されている。この状態では、ディスク２０２の下端部および給油室の吸込部側が潤滑油に浸漬されると共に、油溜り部６０ａ内に潤滑油が充満されている。
【００４３】
給水ポンプ部２０が運転されてディスク２０２が回転されると、給油室内でディスク２０２に接触している潤滑油が粘性によって持ち上げられ、給油室内に充満される。この潤滑油は油吐出口から給油路を通ってラジアル軸受７ａに供給され、ラジアル軸受７ａの摺動部を潤滑する。この潤滑油は、油溜り部６０ａに戻って冷却された後、給油菅２０１を通って給油室に供給される。
【００４４】
次に、軸受装置４０を図２から図５を参照しながら説明する。
【００４５】
軸受装置４０は、回転軸３の他側を支持するラジアル軸受（第２のラジアル軸受）７ｂと、回転軸３のスラスト力を支承するスラスト軸受８と、ラジアル軸受７ｂおよびスラスト軸受８に潤滑油を供給する粘性給油ポンプ（第２の粘性給油ポンプ）５０ｂと、ラジアル軸受７ｂ、スラスト軸受８および粘性給油ポンプ５０ｂを収納する軸受ハウジング１０２ｂと、軸受ハウジング１０２ｂを冷却するための水冷ジャケット４００ｂと、潤滑油を冷却するための油溜り部６０ｂとを備えて構成されている。
【００４６】
回転軸３を支持するラジアル軸受７ｂとスラスト力を支承するスラスト軸受８とが回転軸３の一側に軸方向に隣接して並置されている。
【００４７】
ラジアル軸受７ｂは耐熱性の熱可塑性樹脂材料、具体的にはカーボン繊維あるいはガラス繊維を含むポリエーテルエーテルケトンおよび四フッ化エチレンの少なくとも一つを含む材料で回転軸３との摺動面部が形成されている。
【００４８】
スラスト軸受８は、回転軸３に嵌合して設けられたスラストランナ９と、このスラストランナ９の両側面に当接する複数のスラストパッド８ａ、８ｂを有して構成されている。スラストランナ９は、回転軸３に固定された中央リング部と、その外周に形成された円板部とを備えて構成されている。スラストパッド８ａ、８ｂは耐熱性の熱可塑性樹脂材料、具体的にはカーボン繊維あるいはガラス繊維を含むポリエーテルエーテルケトンおよび四フッ化エチレンの少なくとも一つを含む材料で回転軸３との摺動面部が形成された扇状部材が回転軸３を取り囲むように円環状に配列されて構成されている。
【００４９】
ラジアル軸受７ａ、ラジアル軸受７ｂおよびスラスト軸受８の摺動面部がカーボン繊維もしくはガラス繊維を含む耐熱性を有する熱可塑性樹脂（ポリエーテルエーテルケトン、四フッ化エチレンのいずれか）で形成されているので、ホワイトメタル使用限界と言われる１１０℃以上の温度で運転することが可能になると共に、面圧を増すことができ、ラジアル軸受７ａ、ラジアル軸受７ｂおよびスラスト軸受８の小型化も可能となる。ホワイトメタルの使用限界と言われる１１０℃以上の高温でも使用可能としている。
【００５０】
粘性給油ポンプ５０ｂは、スラストランナ９と、このスラストランナ９に若干の間隙を有して配置される給油ケーシング２００と、スラストランナ９および給油ケーシング２００間に形成された給油室２１０と、潤滑油を給油室２１０へ導入するように給油室２１０の下部に連通して形成された油吸込口２１２と、潤滑油を給油室２１０から導出するように給油室２１０の上部に連通して形成された油吐出口２１１とを有して構成されている。
【００５１】
給油ケーシング２００は、スラストランナ９の外周部全周にわたって若干の隙間を有して形成されると共に、軸受ハウジング１０２ｂと別体の円環状部材で形成されている。係る隙間はスラストランナ９の外周面に面して且つ側方に開放して形成されている。
【００５２】
また、給油室２１０はスラストランナ９の外周面に対向する面に形成した凹溝により形成されている。油吐出口２１１側で十分な圧力が発生するように、隙間の数倍以下の深さを有する矩形断面溝で形成されている。この凹溝（即ち、給油室２１０）の幅は、スラストランナ９の側面幅より小さくし、凹溝がランナ外周面上にあるようになっている。この凹溝の深さは油吸込口側から反油吸込口側に徐々に浅くなるように形成されている。換言すれば、給油室２１０は油吸込口側から反油吸込口側に徐々に小さな空間となるように形成されている。
【００５３】
油吐出口２１１から吐出される潤滑油をラジアル軸受７ｂに導く給油路２５０が設けられている。この給油路２５０は軸受ハウジング１０２ｂに一体に形成され、これによって簡単な構造で給油できるようになっている。
【００５４】
潤滑油は、給水ポンプ部２０の運転停止時に軸受ハウジング１０２ｂの下部に油面が位置するように、油溜りハウジング３００を含む軸受ハウジング１０２ａ内に収納されている。この状態では、スラストランナ９の下端部および給油室２１０の吸込部側が潤滑油に浸漬されると共に、油溜りハウジング３００内に潤滑油が充満されている。
【００５５】
給水ポンプ部２０が運転されてスラストランナ９が回転されると、スラストランナ９内でディスク２０２に接触している潤滑油が粘性によって持ち上げられ、給油室２１０内に充満される。この給油室２１０内の潤滑油は、油吸込口側から油吐出口側に持ち上げられる際に昇圧され、スラストランナ９の外周面とポンプケーシング２００の内周面との隙間を通して側方に流出される。この流出された潤滑油はスラストランナ９とスラストパッド８ａ、８ｂとの摺動部などに供給され、これによって摺動部が潤滑される。このスラストパッド８ａ、８ｂは流出口を有する空間に配置されており、この空間が潤滑油で満たされることにより、スラストパッド８ａ、８ｂは油浴状態になるので、摺動部を十分に潤滑することができる。隙間の側方から流出されなかった潤滑油は、油吐出口２１１から給油路２５０を通ってラジアル軸受７ｂに供給され、これによってラジアル軸受７ｂの摺動部が潤滑される。隙間からの油流出量と油吐出口２１からの油流出量との比は、隙間寸法および油吐出口側の流路断面積を適宜に設定することにより調節することができる。
【００５６】
ここで、給油室２１０が油吸込口側から反油吸込口側に徐々に小さな空間となるように形成されているので、図４に示すように（説明を追加）、…の効果を有している。
【００５７】
油溜り部６０ｂは、軸受ハウジングを軸受ハウジング１０２ｂと共に構成するものであり、ラジアル軸受７ｂおよびスラスト軸受８を潤滑した潤滑油を戻して冷却し、粘性給油ポンプ５０ｂに供給するためのものである。この油溜り部６０ｂは、油溜りハウジング３００、水冷管３０１、冷却水導入カバー３０３、冷却水入力ポート３０２、冷却水排出カバー３０５、冷却水出力ポート３０４、および給油菅２０１を備えて構成されている。
【００５８】
油溜りハウジング３００は、軸受ハウジング１０２ｂの内部と連通する空間を有し、軸受ハウジング１０２ｂの下部に位置して形成されている。水冷管３０１は、油溜りハウジング３００を貫通して複数設けられている。冷却水導入カバー３０３は複数の水冷管３０１の一側開口を共通の空間を有して覆うように油溜りハウジング３００の側面に設けられている。冷却水入力ポート３０２は冷却水導入カバー３０３の上部に設けられている。冷却水排出カバー３０５は複数の水冷管３０１の他側開口を共通の空間を有して覆うように油溜りハウジング３００の側面に設けられている。冷却水出力ポート３０４は冷却水排出カバー３０５の下部に設けられている。給油菅２０１は油溜りハウジング３００内の下部と油吸込口２１２とを連通するように設けられている。なお、油溜り部６０ａを軸受ハウジング１０２ａに内蔵するように構成してもよい。
【００５９】
ラジアル軸受７ｂおよびスラスト軸受８を潤滑した潤滑油は、軸受ハウジング１０２ａの底部から油溜りハウジング３００内に溜められた後、給油菅２０１を通して粘性給油ポンプ５０ｂに供給される。粘性給油ポンプ５０ｂを冷却するための水は、冷却水入力ポート３０２から導入され、冷却水導入カバー３０３を通して各水冷管３０１に分岐して流れ、冷却水排出カバー３０５で合流されて冷却水出力ポート３０４から排出される。これによって油溜りハウジング３００内に貯留された潤滑油が冷却される。
【００６０】
ラジアル軸受７ｂおよびスラスト軸受８の外方に位置する軸受ハウジング１０２ｂの外周部分に冷却水を流すための水冷ジャケット４００ｂが設けられ、これによって軸受ハウジング１０２ｂの冷却が行なわれるようになっている。この水冷ジャケット４００ｂは軸受ハウジング１０２ｂの軸方向のほぼ全幅にわたって且つ円周方向の半周以上にわたって形成され、これによって軸受ハウジング１０２ｂが十分に冷却されるようになっている。なお、軸受ハウジング１０２ｂの冷却を必要としない使用形態の場合には、図５に示すように、水冷ジャケット４００ｂを省略してもよい。
【００６１】
本実施形態よれば、粘性給油ポンプ５０ｂは、スラストランナ９の外周部と、このランナ外周部９に若干の間隙を有して配置される給油ケーシング部２００と、ランナ外周部および給油ケーシング部２００間に形成された給油室２１０と、潤滑油を給油室２１０へ導入するように給油室２１０の下部に連通して形成された油吸込口２１２とを有して構成されると共に、給油室２１０は油吸込口側が大きく反油吸込口側が小さな空間となるように形成されているので、粘性給油ポンプ５０ｂの給油量を十分に確保することができる。
【００６２】
即ち、この粘性給油ポンプ５０ｂにおいて、給油室２１０の油吸込口側が大きな空間となるように形成されているため、給油室２１０の油吸込口側空間の圧力が小さくなり、給油室２１０への潤滑油の十分な吸込量を確保することができる。また、給油室２１０の反油吸込口側が小さな空間となるように形成されているため、給油室２１０の油吐出口側空間の圧力が大きくなり、給油室２１０の上部の隙間および油吐出口２１１から潤滑油を十分に吐出することができる。これによって、ラジアル軸受７ｂおよびスラスト軸受８に多量の潤滑油を供給できることとなり、ラジアル軸受７ｂおよびスラスト軸受８での潤滑油の停滞時間が小さくなる。この点を、図４を参照しながら説明すると、本実施形態の偏心溝で給油室２１０を形成した図４右側の場合には、同心溝で給油室を形成した左側の場合と比較して、油量が大幅に増大していることがわかる。特に、潤滑油が吐出口から流出する吐出口量より隙間からスラスト軸受８側に流出するサイドフロー量を格段に増大することが可能である。
【００６３】
これによって、潤滑油が高温にさらされにくくなるので、潤滑油の酸化が抑えられ、安定した油粘度で長期間使用することが可能になる。このようにして、本実施形態では、長寿命で外部補機の必要がなく、省スペースで信頼性が高い給水ポンプを提供することが可能になる。
【００６４】
また、給油室２１０は油吸込口側から反油吸込口側に徐々に小さな空間となるように形成されているので、スラストランナ９の外周面に対向する面に形成した凹溝から潤滑油が円滑に流出させることができ、この点からもスラスト軸受８の信頼性をより一層向上することができる。
【００６５】
さらには、給油ケーシング部２１１は、スラストランナ９の外周部全周にわたって形成されると共に、軸受ハウジング１０２ｂと別体の円環状部材で形成されているので、給油室２１０の形成が容易である。即ち、大きな軸受ハウジング１０２ｂとは関係なく、小さな円環上部材に小さな給油室２１０を形成すればよく、小型の加工機で精度よく容易に形成することができる。
【００６６】
さらには、スラストパッド８ａ、８ｂはポリエーテルエーテルケトンおよび四フッ化エチレンの少なくとも一つを含む材料でスラストランナ９との摺動面部が形成されていると共に、軸受ハウジング１０２ｂの外周部分に冷却水を流すための水冷ジャケット４００が設けられているので、摺動面部の温度が従来例のホワイトメタルを用いた場合に比較して高温になっても信頼性を確保することができる。そして、このように摺動面部が高温になっても軸受ハウジング１０２ｂの外周部分の上昇を測定機器の使用範囲内の抑制することができ、軸受ハウジング１０２ｂの外周部分を介しての軸受装置４０の検査を容易に行なうことができる。特に、回転軸４を支持するラジアル軸受７ｂとスラスト軸受８とが回転軸４の一側に軸方向に並置され、スラスト軸受８およびラジアル軸受７ｂの両方の外方に位置する軸受ハウジング１０２ｂの外周部分に冷却水を流すための水冷ジャケット４００が設けられているので、スラスト軸受８およびラジアル軸受７ｂの両方を簡単な構造で効率よく冷却することができる。
【００６７】
さらには、ラジアル軸受７ｂとスラスト軸受８とは回転軸３の一側に軸方向に並置され、粘性給油ポンプ５０ｂは潤滑油を給油室２１０から導出するように給油室２１０の上部に連通して形成された油吐出口２１１を有し、油吐出口２１１から吐出される潤滑油をラジアル軸受７ｂに導く給油路２５０が設けられているので、ラジアル軸受７ｂとスラスト軸受８とに独立した二つの粘性給油ポンプを用いて給油する従来例と比較して、給油ポンプ部５０ｂの構造が簡単となり、安価にすることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明した実施形態の説明から明らかなように、本発明によれば、長寿命で外部補機の必要がなく、省スペースで信頼性が高い給水ポンプおよび給水ポンプ用軸受装置が得られる。
【００６９】
また、本発明によれば、潤滑油を循環するための外部補機を必要とすることなく、軸受ハウジングに収納された一つの粘性給油ポンプを用いてスラスト軸受およびラジアル軸受の両方を潤滑できる安価な給水ポンプおよび給水ポンプ用軸受装置が得られる。
【００７０】
さらに、本発明によれば、潤滑油を循環するための外部補機を必要とすることなく、軸受ハウジングの外周部分の温度上昇を抑制してその部分を介しての軸受装置の検査が可能な給水ポンプおよび給水ポンプ用軸受装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す給水ポンプの縦断面図である。
【図２】図１の給水ポンプにおける軸受装置部Ａの拡大断面図である。
【図３】図２の軸受装置における粘性給油ポンプ部の縦断面図であり、給油ケーシングのみ断面で示す。
【図４】図３の粘性給油ポンプの性能を説明する図である。
【図５】図２の軸受装置の変形例を示す縦断面図である。
【図６】従来の給水ポンプシステムの構成図であり、給水ポンプを断面構造で示す。
【図７】図６の給水ポンプシステムに軸受装置部Ｂの拡大断面図である。
【符号の説明】
１…給水ポンプ、２ａ…吸込フランジ、２ｂ…吐出フランジ、３…回転軸、４…羽根車、５…ディフューザ、６…ステージ、７ａ、７ｂ…ラジアル軸受、８…スラスト軸受、８ａ、８ｂ…スラストパッド、９…スラストランナ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…シール、２０…給水ポンプ部、３０、４０…軸受装置、５０ａ、５０ｂ…粘性給油ポンプ、６０ａ、６０ｂ…油溜まり部、１０２ａ、１０２ｂ…軸受ハウジング、２００…ポンプケーシング、２０１…給油管、２０２…ディスク、２１０…給油室、２１１…油吐出口、２１２…油吸込口、２５０…給油路、３００…油溜りハウジング、３０１…水冷管、３０２…冷却水入力ポート、３０３…冷却水導入カバー、３０４…冷却水出力ポート、３０５…冷却水排出カバー、４００ａ、４００ｂ…水冷ジャケット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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