(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流水路中に設置される立形バルブ水車において、
主軸、前記主軸に取り付けられた回転子を有する発電機、前記主軸の先端に取り付けられたランナ、前記回転子と前記ランナの間に設けられた水車軸受、前記水車軸受の下方に設けられた主軸封水装置と、前記ランナへの流量を調整するガイドベーンとを有し、
前記主軸封水装置としてセラミックスシールを用い、及び前記水車軸受として摺動部にセラミックスを用いたセラミックス水車軸受を用い、
前記水車軸受の下部に位置し前記セラミックスシール部を通過した水が流入する水車軸受下部室と、前記水車軸受下部室の水により前記セラミックスを摺動部に有する前記水車軸受を水潤滑し、該水車軸受の摺動部を出た水が流入する水車軸受上部室とを備え、
前記ガイドベーンは内側ガイドベーンリング及び外側ガイドベーンリングに設けられたガイドベーン軸受部により支持されており、前記内側ガイドベーンリングへの前記ガイドベーンの取り付け位置を前記水車軸受よりも上方に位置させるように構成するとともに、前記ガイドベーンの軸心部に排水穴を設けて、前記水車軸受上部室の水を前記排水穴により外部に流出するようにしたことを特徴とする立形バルブ水車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流水路中に設置される立形バルブ水車に係り、特に立形バルブ水車の軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流水路中に設置される従来の立形バルブ水車の水車軸受装置は、円筒メタルあるいはセグメントメタルを用いた油潤滑方式であった。このため潤滑油を収納した軸受油槽が必要であり、軸受温度上昇を防止するために軸受油槽の油を循環させ冷却するなど構造が複雑であった。更に主軸封水部からの漏水を別に外部に導く配管系統を有する排水装置が必要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、発電所建設敷地確保や掘削費用等の土木コストの低減を図る上で有利な立形バルブ水車の計画が多くなっている。
【０００４】
しかしながら従来の立形バルブ水車の水車軸受装置は、油自蔵あるいは油循環方式の油潤滑方式が用いられていたため、構造が複雑であり、かつスペースが狭いため保守点検の困難を伴う問題があった。
【０００５】
本発明は、主軸封水部と水車軸受部にセラミックスを用いた水潤滑構造とし、更に重力を利用した排水システムとすることにより、構造を簡略化した保守性に優れた立形バルブ水車の軸受装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の立形バルブ水車の軸受装置は、流水路中に設置される立形バルブ水車において、セラミックスシールの主軸封水装置と摺動部にセラミックスを用いた水車軸受と、該水車軸受から出た水を排水するために軸心部に排水穴を設けた復数のガイドベーンを備えている。
【０００７】
更にガイドベーンから出た水を外部に導くための排水装置と軸受上部に滞留した水位を検出する水位検出器を備えている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の軸受装置を備えた立形バルブ水車の縦断面図である。バルブ１は水車及び発電機を収納した外殻体で、十字に形成した支持アーム２により、コンクリート基礎構造物３に埋設された基礎受け台４の上に据付けられている。５は発電機の固定子で、回転子６は主軸７に固定されている。主軸７の先端にはランナ８が取り付けられ、その上流側にガイドベーン９が円周に沿って配置され、ガイドリング１０を介して開度を変えランナ８への流量を調整する機能を有している。
【０００９】
回転子６、主軸７及びランナ８からなる回転部は、スラスト軸受１１、発電機軸受１２及び水車軸受１３により支持されている。スラスト軸受１１には、前記水車と発電機の回転部重量に加えて、立形バルブ水車の運転中にはランナ８等にかかる流水による大きな推力が作用する。１４は本発明の構成要素の一つである主軸封水装置、１５は流水面を形成する円錐型の水車下カバーである。１６はガイドベーン軸受部が設けられている外側ガイドベーンリング、１７はもう一方のガイドベーン軸受部が設けられている内側ガイドベーンリング、１８はランナ８の流水路を形成するディスチャージリングである。
【００１０】
１９は点検シャフトで、バルブ１内の機器点検のため作業員が出入りする通路になっており、立形バルブ水車の組立て・分解の際には取り外せるようになっている。２０は立形バルブ水車の運転中の振動を抑制するため、バルブ１とコンクリート基礎構造物３の間に取り付けられた防振ステーである。
【００１１】
図２は、主軸封水装置１４及び水車軸受１３の廻りの構造図である。図２において、図１と同じ部位は同じ符号を付してある。主軸封水装置１４のセラミックスシール部品２１は、主軸７のフランジ２２に取り付けられた摺動リング２３に対して、スプリング（図示せず）及び作用する流水圧によって押し付けられ流水をシールする。シール部を通過する水量は、前記スプリングを調整することにより変えられるが、シール部を出た水は水車軸受１３の下部室２４に流入する。
【００１２】
セラミック軸受２５は、軸受台２６に取り付けられた調整ボルト２７により位置決めされ、主軸７に嵌合されたリング２８との間に適正な軸受ギャップが保たれる。
【００１３】
水車軸受１３の下部室２４の水は、前記軸受ギャップ部に入り水潤滑と冷却の役目を果たし、上部室２9に流入する。３０は円錐形の軸受カバーで、通水穴３１を有し、主軸７の回転による上部室２９内の水面の波打ちを抑制している。３２はガイドベーン９の軸心部に設けられた排水穴で、軸受上部室２９の溜水を排水管３３に導き外部に排水する。３４は水位検出器で、万が一排水穴３２等の目詰まりにより軸受上部室２９内の水位が異様に上昇した場合、これを検出し警報報知等の指令を出すために設けられている。
【００１４】
本発明は、立形バルブ水車の運転停止中に関わらず、セラミックス主軸封水部１４を通過した流水は、セラミックス水車軸受部１３の水潤滑と冷却機能を果たした後軸受上部室２９からガイドベーン９の軸心部に設けられた排水穴３２により外部に排水され、特別な排水装置や冷却装置を必要としないので、構造が簡単でメンテナンスフリーとなる利点がある。尚、ガイドベーン９に排水穴を設けずに、軸受上部室２９に吸い込み管を設け、別に設置した排水ポンプで外部に排水することも可能である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の立形バルブ水車の軸受装置は、セラミックス封水装置１４を通過した流水により、セラミックス水車軸受１３の水潤滑と冷却を行うので、外部から給水する必要がない。更に水車軸受摺動面を出た水は、軸受上部室２９からガイドベーン９の軸心部に設けられた排水穴３２により外部に排水されるので、排水系統が簡略化され保守点検が容易な立形バルブ水車の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】本発明の立形バルブ水車の軸受装置を含む縦断面図である。
【図２】本発明になる立形バルブ水車の水車軸受廻りの構造図である。
【符号の説明】
１…バルブ、２…支持アーム、３…コンクリート基礎構造物、４…基礎受け台、５…固定子、６…回転子、７…主軸、８…ランナ、９…ガイドベーン、１０…ガイドリング、１１…スラスト軸受、１２…発電機軸受、１３…水車軸受、１４…主軸封水装置、１５…水車下カバー、１６…外側ガイドベーンリング、１７…内側ガイドベーンリング、１８…ディスチャージリング、１９…点検シャフト、２０…防振ステー、２１…セラミックスシール部品、２２…フランジ、２３…摺動リング、２４…水車軸受下部室、２５…セラミックス軸受、２６…軸受台、２７…調整ボルト、２８…リング、２９…水車軸受上部室、３０…軸受カバー、３１…通水穴、３２…排水穴、３３…排水管、３４…水位検出器。
【図１】
0004139568.tif 000002
【図２】
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