轴承装置、水力机械的制作方法

轴承装置、水力机械的制作方法
【专利摘要】提供水润滑轴承装置及具备该轴承装置的水力机械，发挥优越的轴承性能且耐腐蚀性优越，能防止轴承异常磨损，在水位低下的异常时也能应对。实施方式的轴承装置为具有立轴的旋转轴的水力机械的轴承装置，具有：水槽，储存润滑水；轴承衬垫，在润滑水中从半径方向支撑旋转轴所设置的裙部件。实施方式的轴承装置具备：第一支撑机构，在润滑水中从半径方向以可滑动的方式支撑轴承衬垫；第二支撑机构，在润滑水中从轴方向底部侧以可滑动的方式支撑轴承衬垫。第一支撑机构中的支撑轴承衬垫的支撑面与轴承衬垫中的被支撑面支撑的被支撑面之中的一方形成为凸曲面形状。第二支撑机构中的支撑轴承衬垫的支撑面与轴承衬垫中的被支撑面支撑的被支撑面之中的一方形成为凸曲面形状。
【专利说明】轴承装置、水力机械
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及轴承装置、水力机械。
【背景技术】
[0002]以往，在卡普兰式水轮机等水力机械中使用的是水润滑的树脂轴承。作为该树脂，一般使用热硬化性树脂的酚树脂，但由于对于水中的土砂等硬的异物的耐磨性不高，所以将介由滤网去除了异物后的清洁的水作为润滑剂供给至轴承滑动面。此外，酚树脂的吸水率高，因此，在对轴承内径进行机械加工的情况下，事先在浸入水中的状态下进行保持，在酚树脂充分膨润之后加以实施。这是因为在运转中产生膨润而轴承间隙会变小，轴承性能受损。此外，基体件与轴承构件的接合使用粘着剂，为了抑制局部的面压上升使轴承负荷传递至整个基体件而采用圆柱轴承，且为了增大轴承负荷容量本身而采用较长的轴承长度。该情况下，若轴振动大，则轴与轴承端部可能会发生单端接触，引起破损或异常磨损等。
[0003]另一方面，将轴承材质设为陶瓷并将轴承构造设为衬垫型的技术广为人知。该衬垫型陶瓷轴承装置具备:衬垫型轴承，配置于旋转轴的周围，且在滑动面具有陶瓷层；负荷支撑部件，支撑该衬垫型轴承，其特征在于，使用河流水来作为轴承的润滑剂，在上述衬垫型轴承或其周围设置为了防止异物侵入衬垫型轴承与轴承负荷支撑部件间的异物进入防止机构。作为异物进入防止机构，包括:压力调整机构，介由板簧、盘簧、前端形状为球面的调整体来调整衬垫型轴承的接触压力；和弹性支撑机构，通过两根以上的盘簧从下方弹性支撑衬垫轴承，通过这些机构的作用，衬垫轴承与相配合的旋转轴之间介由水膜滑动接触。
[0004]并且，将轴承滑动接触面材料设为树脂，该树脂使用了聚苯硫类或氟类的衬垫型轴承广为人知。与陶瓷材料相比，在耐磨损性上虽显逊色，但在耐冲击性上却很优越，因此，能够更有效地活用使轴承滑动接触面与相配合的轴套弹性压接的弹性压接机构。结果，在停止时通过轴与轴承压接能够实现异物进入防止，并且即便在树脂磨损了时也能够防止轴承间隙的扩大，能够形成适当的水膜。
[0005]此外，将轴承滑动接触面材料设为聚醚醚酮树脂，并通过弹簧或者弹簧与挡板对引导部分进行压接的引导轴承装置广为人知。通过弹簧吸收或衰减与轴振动相伴的轴位移，由此，能够提高引导轴承的可靠性。在使用水来作为润滑剂的情况下，与使用透平油的情况相比，楔形膜的刚性以及衰减常数降至I/几十程度，引导部分被在其背面设置的调整螺栓(或者弹簧，或者弹簧与挡板)朝向旋转轴按压，并且旋转轴与引导部分之间的缝隙微小，所以，旋转体能够不产生过大振动地使旋转电机正常运转。
[0006]此外，在旋转电机的引导轴承装置中，如下的引导轴承装置广为人知:枢轴沿半径方向从外侧对引导轴承进行支撑，通过支撑板在垂直方向上对引导轴承进行支撑，并通过与枢轴连接的驱动器来进行枢轴的伸缩，由此能够调整轴承间隙。该技术是在通过枢轴对引导轴承的背面进行支撑并通过平面对引导轴承的垂直方向进行面支撑的引导轴承装置中将具有技能的轴承间隙的调整合理化了的技术。若该轴承间隙的偏差在各引导轴承间很大，则将会给轴承负荷容量、轴承温度等轴承性能带来不良影响。[0007]而且，以下的立轴旋转电机的引导轴承装置的轴承间隙调整装置广为人知，该轴承间隙调整装置中，不将调整螺栓这样的衬垫支撑零部件设为枢轴，而是设置嵌合于衬垫凹部的球面枢轴来进行轴承间隙的调整。
[0008]此外，以下的推力轴承广为人知，该推力轴承中，关于推力轴承的定位，使作为球面轴承的球轴承外圈固定或紧密接触于衬垫下侧部，将该球轴承内圈安装于衬垫压板，由此，能够以枢轴为基准调节半径方向的倾斜以及周方向的倾斜。在这种构成的情况下，推力轴承能够以枢轴为中心选取所需的倾斜，因此，始终能够在衬垫与推力环之间产生对推力负荷的油膜压力。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2000 — 81034号公报
[0012]专利文献2:日本专利第4527183号说明书
[0013]专利文献3:日本特开2003 - 28146号公报
[0014]专利文献4:日本特开2001 - 323927号公报
[0015]专利文献5:日本特开平6 - 217486号公报
[0016]专利文献6:日本实开平I 一 65420号公报

【发明内容】

[0017]发明所要解决的课题
[0018]一直以来，在水轮机等水力机械的引导轴承中都使用油润滑，但从避免因漏油而造成的河流污染的观点来讲，将取代油润滑的水润滑轴承的使用扩大到使用条件更严格的佩尔顿水轮机的趋势明显。在作为佩尔顿水轮机的高效率运转的一个形态的、流量少时的单喷射运转(one-shot operation)中，由于水轮机轴承的面压变高,所以在高面压下可靠性依然高的水润滑轴承是不可或缺的。在单喷射运转中，大的径向负荷会作用于水轮叶片，因此不仅轴承面压上升，轴倾倒也会变大，所以需要不会产生由单端接触所引起的轴承衬垫的异常磨损或破损等的轴承。
[0019]在通过盘簧从半径方向和垂直方向支撑衬垫型轴承的技术中，水轮机停止时，衬垫型轴承不介由水膜地被压接于轴。若随着轴的旋转发生动压(水膜压力)，则在对应于该水膜压力的轴承反力与弹簧力达到平衡的状态下，一边保持轴承间隙一边继续运转。此外，在轴倾斜了的情况下，对衬垫型轴承的自重进行支承的盘簧产生弹性变形，由此，与轴的倾斜相对应地，对衬垫型轴承进行倾斜支撑。
[0020]若为流体润滑状态，则作用于轴承的径向负荷与对应于水膜压力的轴承反力是平衡的，而该水膜压力受到轴承周方向的楔形的形成难易度及其形状(楔形角度)的影响。若楔形的形成不充分，则水膜压力也将降低，即水膜厚度变薄，轴与轴承的固体接触范围增加而有可能无法维持流体润滑状态。在盘簧支撑的情况下，楔形形成时需要或者衬垫型轴承在垂直方向弹簧上滑动或者垂直方向弹簧的扭转弹性变形，因此，瞬时的楔形形成和大的楔形角度的生成是困难的。同样，与水膜压力相对应地，在减少轴承反力的方向上作用半径方向盘簧的压接力，因此，与无盘簧的条件相比，将在水膜较薄的状态下产生力的平衡。若在该状态下作用轴振动等外部干扰，则该平衡破坏并产生水膜截断，存在轴与轴承固体接触而损伤轴承的可能性。此外，垂直方向弹簧产生始终要使衬垫型轴承垂直的力，因此，在轴因作用于叶轮的径向负荷而倾斜了的情况下，还有可能在负荷相反侧的衬垫型轴承的上端以及负荷侧的衬垫型轴承的下端与轴进行固体接触的可能性变高。
[0021]此外，为了支援水轮机运转中的衬垫型轴承的楔形形成，通常来讲衬垫型轴承的直径尺寸比轴的直径尺寸大，因此，即使在停止时将衬垫型轴承压接于轴，也会在轴与衬垫型轴承之间局部地产生微小间隙。由于停止时润滑水也静止，因此，在该间隙不进行水的交换，若由于氧气不足而不能维持轴的钝化皮膜，则恐怕也会产生间隙腐蚀或孔蚀。
[0022]在通过弹簧或挡板使轴振动衰减、降低传递到对调整螺栓进行保持的槽的振动能量来提高可靠性的技术中，实现性是不确定的，需要挡板与弹簧的配置及其吸收能量的大小关系、引导部分的保持方法等的基本技术。此外，甲醇等醇类的挥发性强，因此，为了确保维持轴承性能，需要液位确保机构，而且还存在若与结露水等混合则会发热且粘度降低而难以确保水膜的课题。并且，轴承间隙微小，所以被认为不存在过大的振动，但引导部分自重的支撑方法、对轴倾倒的追随性并不明确，若在与轴倾倒相伴的轴承的局部高面压状态下磨损进一步发展，那么结果恐怕会诱发大的振动。
[0023]在根据轴承间隙初始值与运转中的当前值的偏差使驱动器动作来将轴承间隙保持为一定的技术中，测定当前值的传感器位置与轴承位置存在高低差，因此，在轴倾斜的情况下，存在产生计算误差而不能确保正确的轴承间隙的可能性。此外，在轴振动的振幅大的情况下，与振动周期相对应地进行轴承间隙的调整。例如若振动周期与转速同步，则600min —1的水轮机发电机的情况下的频率为10，若像这样频繁地进行轴承间隙的调整，则很难说每次调整都形成了最适合的楔形。即，测定与驱动器动作之间存在时间延迟，因此，无法确保最适合的轴承间隙，可以想到也很有可能会诱发轴承负荷容量的降低和轴振动增大。
[0024]在通过安装于衬垫的球面枢轴进行的楔形形成技术中，楔形形成时的抗力、对轴倾倒的追随性是有限度的。若轴承负荷变大，则为了维持轴承性能，需要楔形膜的形成难易度和对轴倾倒的追随性的优化。
[0025]在衬垫以枢轴为中心动作、球轴承以衬垫压板为中心动作的技术中，使球轴承的外圈与衬垫下部固定或紧密接触的情况下，使该两者的动作连动由于中心点的不同而很困难。在进行实用化时，对用于实现想法的构造的确定成为课题。
[0026]像这样，在现有技术中，要么没有考虑到作用高负荷的径向负荷的情况下的轴承衬垫相对于轴倾倒的追随性、楔形膜的形成的难易度，要么考虑得不充分。此外，针对组装有水润滑轴承的引导轴承的结构的考虑也不够充分。
[0027]本发明的实施方式的目的在于提供一种水润滑轴承(轴承装置)以及具备该轴承装置的水力机械，在轴承部圆周速度从低速至高速、且轴承平均面压从低压至高压的实际的水轮机运转条件下发挥优越的轴承性能，并且耐腐蚀性优越，能够防止轴承异常磨损，也在水位降低的异常时也能够进行应对。
[0028]用于解决课题的手段
[0029]实施方式的轴承装置为具有立轴的旋转轴的水力机械的轴承装置。实施方式的轴承装置具有:水槽，储存润滑水；轴承衬垫，在上述润滑水中，从半径方向支撑设于上述旋转轴的裙部件。而且，实施方式的轴承装置具备:第一支撑机构，在上述润滑水中，从上述半径方向可滑动地支撑上述轴承衬垫；第二支撑机构，在上述润滑水中，从轴方向底部侧可滑动地支撑上述轴承衬垫。在上述第一支撑机构中支撑上述轴承衬垫的支撑面与在上述轴承衬垫中被上述支撑面所支撑的被支撑面中的一方形成为凸曲面形状。此外，在上述第二支撑机构中支撑上述轴承衬垫的支撑面与在上述轴承衬垫中被上述支撑面所支撑的被支撑面中的一方形成为凸曲面形状。
【专利附图】

【附图说明】
[0030]图1A为表示第一实施方式的引导轴承的结构的纵剖面图。
[0031]图1B为表示第一实施方式的引导轴承中的轴承衬垫周边的结构的俯视图。
[0032]图2A为表示第一实施方式的引导轴承中的轴承衬垫的变形例的结构的剖面图。
[0033]图2B为表示第一实施方式的引导轴承中的轴承衬垫的变形例的结构的剖面图。
[0034]图2C为表示第一实施方式的引导轴承中的轴承衬垫的变形例的结构的剖面图。
[0035]图3A为表示第一实施方式的引导轴承中的球轴承的变形例的结构的剖面图。
[0036]图3B为表示第一实施方式的引导轴承中的球轴承的变形例的结构的俯视图。
[0037]图3C为表示第一实施方式的引导轴承中的球轴承的主视面的形态的主视图。
[0038]图4A为对第一实施方式的引导轴承中的轴承衬垫的配置加以说明的纵剖面图。
[0039]图4B为对第一实施方式的引导轴承中的轴承衬垫的配置加以说明的俯视图。
[0040]图4C为对第一实施方式的引导轴承中的轴承衬垫的配置加以说明的纵剖面图。
[0041]图4D为对第一实施方式的引导轴承中的轴承衬垫的配置加以说明的俯视图。
[0042]图5A为对第一实施方式的引导轴承中的球轴承的配置加以说明的俯视图。
[0043]图5B为对第一实施方式的引导轴承中的球轴承的配置加以说明的俯视图。
[0044]图5C为对第一实施方式的引导轴承中的球轴承的配置加以说明的俯视图。
[0045]图为对第一实施方式的引导轴承中的球轴承的配置加以说明的俯视图。
[0046]图6A为表示第一实施方式的引导轴承中的球轴承的变形例的图。
[0047]图6B为表示第一实施方式的引导轴承中的球轴承的变形例的图。
[0048]图7A为表示第一实施方式的引导轴承中的轴承衬垫变形例的图。
[0049]图7B为表示第一实施方式的引导轴承中的轴承衬垫变形例的图。
[0050]图8A为说明第一实施方式的引导轴承中的球轴承的变形例的纵剖面图。
[0051]图8B为说明第一实施方式的引导轴承中的球轴承的变形例的俯视图。
[0052]图8C为说明第一实施方式的引导轴承中的球轴承的变形例的俯视图。
[0053]图9A为表示第一实施方式的引导轴承中的调整螺栓的变形例的纵剖面图。
[0054]图9B为表示第一实施方式的引导轴承中的调整螺栓的变形例的俯视图。
[0055]图10为表示在第一实施方式的引导轴承中，不施加旋转轴的半径方向的轴承负荷地进行了旋转时所产生的动压的产生状况的图。
[0056]图11为表示在第一实施方式的引导轴承中，不施加旋转轴的半径方向的轴承负荷地进行了旋转时的转速与轴承衬垫的楔形角度的关系的图。
[0057]图12为表示在第一实施方式的引导轴承中，使旋转轴处于停止状态，对轴施加负荷而进行了按压时的负荷与轴及轴承衬垫移动量的关系的图。
[0058]图13A为表示对以轴承特性数为横轴、以动摩擦系数为纵轴时的轴承的润滑状态进行表示的斯特里贝克曲线的图。
[0059]图13B为表示第一实施方式的引导轴承的斯特里贝克曲线的图。
[0060]图14A为表示在第一实施方式的引导轴承中，同一转速下变更了轴承平均面压的情况下的水膜压力的变化的图。
[0061]图14B为表示在第一实施方式的引导轴承中，同一转速下变更了轴承平均面压的情况下的水膜压力的变化的图。
[0062]图15A为表示在图14A中作用于轴承衬垫的半径方向的负荷的图。
[0063]图15B为表示在图14B中作用于轴承衬垫的半径方向的负荷的图。
[0064]图16为表示在第一实施方式的引导轴承中，同一转速下变更了轴承平均面压时的轴承高度方向中央以及上半部高度的2/3程度的上部的水膜压力的图。
[0065]图17为表示第二实施方式的引导轴承的结构的纵剖面图。
[0066]图18为对第二实施方式的引导轴承中的轴承衬垫加以说明的纵剖面图。
[0067]图19A为表示第二实施方式的引导轴承中的轴裙的变形例的纵剖面图。
[0068]图19B为表示第二实施方式的引导轴承中的轴承支撑台的变形例的纵剖面图。
[0069]图20为对将第二实施方式的引导轴承适用于单喷射运转的佩尔顿水轮机中的情况下的轴承衬垫的轴承间隙加以说明的俯视图。
[0070]图21为对第二实施方式的引导轴承中的轴承的自泵作用加以说明的图。
[0071]图22为对第三实施方式的引导轴承的表面处理加以说明的剖面图。
[0072]图23A为对第三实施方式的引导轴承中的轴与轴裙的嵌接间隙的密封方法加以说明的剖面图。
[0073]图23B为将第三实施方式的引导轴承中的轴与轴裙的嵌接间隙放大来加以说明的剖面图。
[0074]图24为对不锈钢的间隙腐蚀的发生加以说明的模式图。
[0075]图25为对不锈钢的孔蚀的发生加以说明的模式图。
[0076]图26为对第四实施方式的引导轴承中的润滑水的搅拌加以说明的纵剖面图。
[0077]图27为对第四实施方式的引导轴承中的润滑水的温度调节加以说明的纵剖面图。
[0078]图28为表示第四实施方式的引导轴承的变形例的纵剖面图。
[0079]图29为表示第四实施方式的引导轴承的变形例的纵剖面图。
[0080]图30A为以往构造的引导轴承的纵剖面图。
[0081]图30B为实施方式的引导轴承的纵剖面图。
【具体实施方式】
[0082](第一实施方式)
[0083]以下，参照附图，对实施方式详细地加以说明。图1A为表示第一实施方式的引导轴承的结构的纵剖面图，图1B为表示同一引导轴承中的轴承衬垫周边的结构的俯视图。图2A、2B以及2C为表示图1A所示的引导轴承的变形例的图。
[0084]如图1A所示，实施方式的引导轴承I沿着连接有例如水轮机等的立轴的旋转轴10的周面配设有多个。引导轴承I在旋转轴10的周缘部由具有与该周缘面同轴的壁面的轴承台80、和从轴承台80的该壁面向旋转轴10方向延伸设置的轴承支撑台50进行支撑。在引导轴承I的下方配设水筒60，引导轴承I被容纳于由水筒60及轴承台80构成的水槽65中。水槽65沿着旋转轴10的周面而形成，用于容纳引导轴承I并储存作为润滑剂的水70。此外，水槽65的上表面被轴承盖90覆盖。
[0085]在旋转轴10配设有从其周面沿半径方向(径方向)延伸并向下方(推力方向)弯曲的轴裙(shaft skirt) 12，水槽65被配设为，旋转轴10的周面与轴裙12的内周面夹住水槽65 (水筒60)的内周侧壁面。
[0086]被从水槽65的内周侧壁面引导至水槽65内的轴裙12，被夹入水槽65的内周侧壁面与轴承衬垫20之间。轴承衬垫20被轴承支撑台50保持，并介由水70与旋转轴10的轴裙12的外周面滑动接触。轴承支撑台50具备:圆环状的圆板52，与旋转轴10形成同轴状，从下方(推力方向)支撑轴承衬垫20 ;以及环形板54，与旋转轴10同轴状地形成于圆板52上，从半径方向(外周方向)支撑轴承衬垫20。圆板52在环形板54的外周侧形成有孔56。水槽65通过圆板52隔着而被分离为上层和下层，水槽65的上层通过环形板54隔着而被分离为内层和外层。形成于圆板52的孔56将水槽65的上层与下层连通。
[0087]在圆板52的内周侧缘部配设有球轴承部40。球轴承部40由作为基部的底座42和配设于在底座42形成的凹部的滚珠44构成，轴承衬垫20抵接于滚珠44的上端，由此，从下方支撑轴承衬垫20。环形板54沿半径方向(旋转轴10的半径方向)形成有孔,并螺合有调整螺栓30。调整螺栓30被直接螺纹螺合或介由未图示的衬套被固定于环形板54。调整螺栓30的前端部具有球面形状，通过与轴承衬垫20的外周侧抵接而从外周侧(半径方向)支撑该轴承衬垫20。S卩，轴承衬垫20通过滚珠44的端部和调整螺栓30的端部被支撑成可自由转动且可滑动。轴承支撑台50通过未图示的螺栓等被固定于轴承台80。构成水槽65的轴承台80和水筒60与轴承盖90通过未图示的螺栓等被固定。
[0088]轴裙12以隔着规定的间隙(轴承间隙)的方式被夹入水筒60 (水槽65)的内周侧壁面与轴承衬垫20之间。轴承间隙的调整能够通过调整旋转轴10的半径方向的调整螺栓30的出入量来进行，在轴承间隙的调整后拧紧调整螺帽32，由此，能够将调整螺栓30固定于环形板54。另外，也可以是，轴承支撑台50的圆板52 (圆环板)构成为以旋转轴10为中心分割成内外两部分，将球轴承部40固定于该内侧的圆板52。该情况下，内外的圆板52分别彼此通过螺纹螺合而被固定。
[0089]如图1B所示，对于一处的引导轴承1，轴承衬垫20被2个球轴承部40 (滚珠44a以及44b)从下方支撑。此外，如图1B所示，球轴承部40的滚珠44a以及44b被调整为各自的顶部的高度相同，以使轴承衬垫20被水平配置。这是因为，若滚珠44a以及44b的顶部的高度产生差异则旋转轴10与轴承衬垫20的轴中心线会产生相对倾倒，因此，无法获得高的轴承性能。该情况下，恐怕也会有产生单端接触而产生轴承衬垫20的异常磨损的可能性、产生轴承衬垫20的振动的可能性。滚珠44a?44b的顶部的高度同一化能够解决该问题。
[0090]另外，在图1A所示的引导轴承I中，将调整螺栓30的前端设为球面形状(凸曲面形状)，从半径方向支撑轴承衬垫20的外周侧平面(或者也可以采用凹曲面形状)，并在轴承支撑台50的圆板52设置前端为凸曲面形状的球轴承部40，从轴方向底部侧支撑轴承衬垫20的底部侧平面(或者也可以采用凹曲面形状)，但并不限于此。如图2A以及图2B所示，也可以将由凸曲面形状的支撑座38或底座39a、以及滚珠39b构成的球轴承部设于轴承衬垫20的外周侧，并通过端面为平面形状(或者凹曲面形状)的调整螺栓30a从半径方向支撑轴承衬垫20。并且，如图2C所示，也可以在轴承衬垫20的底部设置由底座25以及滚珠26构成的球轴承部，平面形状(或者凹曲面形状)的圆板52介由该滚珠26从轴方向底部侧支撑轴承衬垫20。
[0091]在将调整螺栓30的前端设为球面形状，并将轴承衬垫20的外周侧设为凹曲面形状来进行支撑的情况下，在设球面的半径为Ro、凹曲面的半径为Rb时，优选其关系为:
[0092]Rb ≥ 1.4Ro
[0093]其理由是，可知在Ro/Rb = 0.6~0.7的情况下轴承负荷容量最大，此时存在关系“Rb = (1.4~1.7)Ro N 1.5Ro”。此外，还因为若使Rb比1.4Ro小，则对于旋转轴10的轴倾倒，轴承衬垫20的追随性变差。
[0094]关于该关系，在使轴承衬垫20的外周面或者底面形成为凹曲面形状的情况下，或者使调整螺栓30a的端面或者圆板52形成为凹曲面形状的情况下，任意关系都成立。
[0095]另外，如图3A~图3C所示，也可以针对一处的引导轴承1，将配设于球轴承部40的滚珠的数量设为3个。该情况下，将球轴承部40的底座42a~42c所配设的滚珠44a~44c配置于一条直线上，并且使滚珠44a~44c的各自的顶部的高度相同。这是为了在轴承衬垫20的大小变大而作用于球轴承部40的负荷变大的情况下实现作用于各个滚珠的负荷的适当化并且也不会阻碍对轴倾倒的追随性。在滚珠44a~44c的配置从一条直线上偏离的情况下，与通过面来支撑轴承衬垫20的情况同样，对于旋转轴10的轴倾倒的追随性明显受损，轴承负荷容量等性能也受损。因此，通过垫片(未图示)等，将球轴承部40的3个滚珠44a~44c的顶部调整为相同的高度。
[0096](轴承衬垫的配置位置)
[0097]接下来，对实施方式的引导轴承中的轴承衬垫的配置加以说明。图4A~图4D为对实施方式的引导轴承中的轴承衬垫的重心加以说明的图。
[0098]如图4A~图4B所示，轴承衬垫20被配置为其重心G作用于球轴承部40的滚珠上(滚珠所成的直线上)。这是因为轴承衬垫20很稳定。但是，如图4C~图4D所示，也可以将轴承衬垫20配置为其重心G作用于比球轴承部40的滚珠连结而成的直线靠内周侧。
[0099]轴承衬垫20与球轴承部40的相对位置关系如图4A以及图4B所示那样优选的是，轴承衬垫20的重心落在球轴承部40的滚珠所成的直线上。但是，考虑到停止时的旋转轴10与轴承衬垫20的相对位置关系的偏差等，以使轴承衬垫20的重心落在比将球轴承部40的滚珠的顶部连结而成的直线靠内周侧的方式来决定球轴承部40 (以及其滚珠)的位置亦可。在伴随着旋转轴10的旋转而润滑水流入轴承衬垫20的轴承间隙时，严密地来讲，在旋转轴10的周方向上，水从旋转方向的上游流入，在垂直方向上，水从下方流入。
[0100]例如，如图4C以及图4D所示，在旋转轴10停止时轴承衬垫20朝向旋转轴10侧倾斜了的情况下，形成有相对于轴承衬垫20的轴承间隙的垂直方向的楔形(下方开口的楔形)，因此，在旋转轴10的旋转初期，能够对从轴承衬垫20的下方向轴承间隙的润滑水的流入进行支援。即，能够有助于在轴承衬垫20的轴承间隙尽早形成水膜。
[0101]另外，伴随着旋转轴10的旋转而产生动压，由此，轴承衬垫20通过该动压而从倾斜位置被垂直竖起，成为与轴裙12平行的状态。因此，能够发挥与图4A以及图4B所示的轴承衬垫20的配置同等的轴倾倒追随性。
[0102]图16示出了在将轴承衬垫20的高度设为2L的情况下，与轴承衬垫20的高度方向中心相距2/3L上方的点(图中“上部”)以及高度方向中心的点(图中“中央”)的水膜压力。如图16所示，在轴承衬垫20的高度方向的中心点处，水膜压力为2.35MPa程度，与此相对，在与轴承衬垫20的高度方向的中心相距2/3L上方的点处，水膜压力为1.63MPa程度。SP，与轴承衬垫20的高度方向的中心点相比，上方的点处的水膜压力的下降程度为3成程度，可知能够获得高水膜压力。通过该水膜压力，轴承衬垫20被从倾斜方向竖起至垂直方向，成为与对置的轴裙12平行的状态。
[0103](球轴承部的配置位置)
[0104]接下来，对实施方式的引导轴承中的球轴承部的配置加以说明。图5A?图同样为对球轴承部的配置加以说明的图。
[0105]如图5A以及图5B所示，实施方式的球轴承部40的滚珠44a?44b被配置在与旋转轴10的周方向上的与轴承衬垫20的中心点对应的位置处的切线方向(调整螺栓30的延长线与旋转轴10的周面的交点处的、旋转轴10的周面的切线方向)一致的直线上。或者，如图5C以及图所示，也可以在轴承衬垫20以轴承衬垫20的润滑水出口成为规定的轴承间隙的方式倾斜了的状态下，在与将轴承衬垫20的润滑水入口和该润滑水出口连结而成的倾线方向一致的直线上配置球轴承部40的滚珠44a?44b。
[0106]若旋转轴10旋转而在轴裙12与轴承衬垫20之间产生相对速度差，则会产生动压。即，从平面上看，形成了轴承衬垫20的上游(润滑水入口)宽而下游(润滑水出口)窄的楔形空间，向轴承衬垫20的轴承间隙内的水膜施加压力而产生水膜压力。若作用于旋转轴10的径向负荷变大、轴倾倒变大，则轴承衬垫20也被作用水膜压力而以润滑水入口侧变宽的方式倾斜。该情况下，在轴承间隙形成有楔形空间的状态(相对于轴承中心线与旋转轴的交点上的切线倾斜了的状态)下轴承衬垫20倾斜。考虑到这些，如图5A以及图5B所示，可以使该切线与连结球轴承部40的滚珠44a?44b的顶部而成的线平行，也可以图5C以及图5D所示，以使连结该顶部而成的线相对于该切线产生与相当于楔形空间所成角度同等的角度的方式，对球轴承部40的滚珠44a?44b的配置附以倾角。在设置了倾角的情况下，轴承衬垫20能够更顺滑地追随轴倾倒。另外，在图11所示的例子中，该倾角为0.06度?0.16度这种比较小的值。
[0107](球轴承部的变形例)
[0108]在图1A以及IB所示的引导轴承中，具备具有滚珠44a?44b(或滚珠44a?44c)的球轴承部40来支撑轴承衬垫20，但并不限于此。可以如图6A所示，取代球轴承部40，而具备具有固定用螺钉146并使顶部144形成为球面形状的销轴承部140，也可以如图6B所示，具备不具有固定用螺钉146而使顶部244形成为球面形状的销轴承部240。S卩，只要使支撑轴承衬垫20的端部形成为具有充分的滑动特性的球面形状即可。另外，销轴承部140及240可以用作由图2A?2C中所示的支撑座38、底座39a及滚珠39b构成的球轴承部、由底座25及滚珠26构成的球轴承部。
[0109]在图10?图12中示出了对使用销轴承部140、240来支撑轴承衬垫20的情况下的轴倾倒的追随性进行了确认的试验结果。如图10?图12所示，在使用了销轴承部140、240的情况下也能够获得与使用球轴承部40来支撑轴承衬垫20的情况同等的结果。[0110]图10示出了在8个轴承衬垫Pl?P8所产生的水膜压力(图中，各个波形的波谷之间的距离对应于各轴承衬垫20的宽度)。在该试验中，对于轴承衬垫Pl?P8，混合存在有由球轴承部40进行的支撑和由销轴承部140、240进行的支撑。如图10所示可知，所有轴承衬垫产生了同等的水膜压力。
[0111]图11示出了由销轴承部140、240支撑的轴承衬垫20的转速与楔形角度的关系。如图11所示可知，若伴随着旋转上升而动压上升，则与此相应地楔形角度变大并增加至达到构造上的极限为止，之后该角度被维持住。
[0112]图12是利用与旋转轴10的推压负荷的关系来表示由销轴承部140、240支撑的轴承衬垫20及旋转轴10的移动量的图。如图12所示可知，旋转轴10 (图中实线)以及轴承衬垫20 (图中点线/虚线/单点划线/双点划线)的双方都伴随着负荷的增大而移动量变大。旋转轴10的移动量大是因为旋转轴10移动轴承间隙的量之后，轴承衬垫20被旋转轴10推压而移动。
[0113](轴承衬垫20的加强)
[0114]此外，在图1A以及IB所示的引导轴承中，使球轴承部40的滚珠直接抵接于轴承衬垫20来支撑该轴承衬垫20，但并不限于此。如图7A所示，也可以在轴承衬垫20的与球轴承部40的滚珠44对置的部分配设由硬质材料构成的支撑座22，使球轴承部40的滚珠与该支撑座22抵接。此外，也可以取代支撑座22，在轴承衬垫20的底面施加通过热喷镀或电镀等来进行的表面处理，来使球轴承部40的滚珠44所抵接的部分硬化。由此，能够防止轴承衬垫20的磨损，并顺滑地追随轴倾倒。
[0115]轴承衬垫20的底面部将轴承衬垫20的自重、轴承负荷的垂直成分传递至球轴承部40的滚珠顶部，因此，该底面部的接触面压变高。因此,有可能经过一定时间后该底面部产生塑性变形而产生与滚珠对应的球面的凹陷。若在轴承衬垫20的底面产生凹陷，则轴承衬垫20的支撑位置向铅垂下方下降，因此，恐怕会从正规的轴承衬垫位置脱离而无法发挥对于轴振动的轴承作用。此外，由于轴承衬垫20与球轴承部40的滚珠顶部的接触面积增力口，所以，轴承衬垫20的摩擦也增加。结果，轴承衬垫20的运动也受到影响，楔形空间的形成不充分，轴承性能恐怕会降低。并且，导致轴振动增大等的可能性也增高。
[0116]支撑座22用于防止这样的轴承衬垫20的位置下降。即，通过提高轴承衬垫20底部(与球轴承部40的滚珠接触的接触部)的硬度，能够抑制轴承衬垫20的底面产生凹陷，从而能够维持轴承性能。
[0117]另外，在图7A所示的例子中，在轴承支撑台50的圆板52配设球轴承部40，在轴承衬垫20的底部设有支撑座22，但并不限于此。如图7B所示，也可以在轴承衬垫20的底部配设由底座25及滚珠26构成的球轴承部，在圆板52的滚珠26所抵接的部分设置支撑座53。同样地，也可以取代支撑座53，对圆板52的滚珠26所抵接的部分施加通过热喷镀或电镀等进行的表面处理，来使该滚珠26所抵接的部分硬化。另外，由硬质材料构成的支撑座22以及53也可以配设于图2A以及图2B所示的调整螺栓30a的端部、图2C所示的轴承衬垫20的外周侧(调整螺栓30的端部所抵接的位置)。
[0118](轴承衬垫的其他支撑方法)
[0119]并且，在图1A以及图1B所示的引导轴承中，具备具有滚珠44a?44b (或滚珠44a?44c)的球轴承部40来支撑轴承衬垫20，但并不限于此。也可以取代通过滚珠来支撑轴承衬垫20的球轴承部40，如图8A?图8B所示，具备通过轴45来支撑圆筒形状的滚柱43的滚柱轴承部(rollerbearing)340。滚柱轴承部340的滚柱与旋转轴10的周方向上的与轴承衬垫20的中心点对应的位置处的切线方向平行地配置。如图SC所示，滚柱轴承部340的滚柱也可以具备多个。即，用于支撑轴承衬垫20的支撑机构只要使用其抵接面被形成为曲面状的部件并构成为可转动且可滑动，就能够产生相同的效果。
[0120]轴承衬垫20与滚柱轴承部340的滚柱43是线接触，但轴承衬垫20能够在滚柱43的顶部线上滑动并形成楔形。此外，由于能够在滚柱43上转动并与轴倾倒相应地倾斜，所以，能够发挥与使用球轴承部40来支撑轴承衬垫20的情况同等的轴承性能。由于楔形角度一般较小(参照图11)以及滚柱43是以轴45为中心旋转的，因此，能够容易地形成楔形空间。此外，通过如图8C所示那样地将滚柱分割成滚柱43a以及43b这样的多个，滚柱43a以及43b能够彼此反转，从而能够更合理地形成楔形空间。
[0121]此外，在图1A以及IB所示的引导轴承中，通过将前端部形成为球面形状的调整螺栓30从外周侧来支撑轴承衬垫20，但并不限于此。如图9A以及图9B所示，也可以在调整螺栓30的前端部配设由作为基部的底座34和配设于在底座34形成的孔中的滚珠35构成的球轴承机构。即，通过该球轴承机构的滚珠35，能够从外轴侧支撑轴承衬垫20。S卩，用于支撑轴承衬垫20的支撑机构只要使用其抵接面形成为曲面状的部件并构成为可转动且可滑动，就能够产生相同的效果。
[0122]在图9A以及图9B所示的例子中，从轴承衬垫20下方的支撑和从外周侧的支撑都是介由摩擦力小的滚珠进行的，因此,通过轴承衬垫20来进行的楔形空间的形成和对轴倾倒的追随性能够以更小的力来实现。即，在水轮机的运转状态变化而产生了轴承负荷的变更、轴倾倒的变更的情况下，楔形角度产生增减或轴倾倒角度产生增减，因此，轴承衬垫20与调整螺栓30的接触位置会发生变化。所以，通过在调整螺栓30的前端设置具备滚珠35的球轴承机构，能够减小接触部的摩擦力，从而能够顺滑且迅速地进行轴承衬垫20的位置变更。
[0123](第一实施方式的动作的详细内容)
[0124]接下来，参照图1?图16，对第一实施方式的引导轴承的动作加以说明。若旋转轴10开始旋转，则由于粘性而贴附于轴裙12的润滑水浸入该轴裙12与轴承衬垫20的滑动接触面(轴承间隙)并形成水膜。水力机械的引导轴承通过这样的旋转轴10与轴承衬垫20之间的相对运动来产生水膜压力，并通过该水膜压力(流体压力)来支撑作用于轴承衬垫20的负荷。若能够提高轴承间隙的水膜压力，则能够支撑大的轴承负荷，因此，通过设计轴裙12的外径与轴承衬垫20的内径的尺寸关系，或通过设计相对于轴承衬垫20的宽度而言的调整螺栓30的支撑位置，来提高由轴承衬垫20进行的楔形空间形状的生成容易性和维持稳定性。
[0125]若使旋转轴10旋转，则贴附于轴裙12的润滑水被拖至轴承衬垫20的滑动接触面，并被拖入楔形空间内的前端变细的空间，因此，在流体中产生压力。众所周知，转速越高，产生该水膜压力的楔形效果越大。
[0126]将轴裙12的外径设为Φ 500，使用在该轴裙12的周面配置了 8个轴承衬垫20的试验装置，不对旋转轴10施加径向负荷，将该旋转轴10的转速设为500min —1来进行了试验。图10中示出了在轴裙12测定了轴承衬垫20的高度方向中央部的水膜压力的例子。图10中，Pl?P8对应于8个轴承衬垫。如图10所示，在该试验中示出了轴裙12从8个轴承衬垫Pl?P8受到水膜压力的形态，可知，轴裙12从各轴承衬垫受到大致均匀的水膜压力。
[0127]此外，在图11中示出了在共同的试验环境下，在轴承衬垫20配设未图示的间隙传感器来测定了使旋转轴10旋转的情况下的轴承衬垫20的倾斜角的结果。如图11所示可知，伴随着旋转轴10的转速上升，轴承衬垫20受到水膜压力，与转速相对应地，轴承衬垫20的轴承间隙所形成的楔形角度(倾角)变大。另一方面，可知，若超过一定的转速(在图11所示的例子中为400min — 1X则楔形角度大致稳定在一定的值。
[0128]另外，若在水轮机的运转状态发生了变化的情况下大的径向负荷作用于叶轮(未图示)，则该负荷介由旋转轴10被传递至轴承衬垫20。通过该径向负荷，旋转轴10产生弹性变形，并且产生以对叶轮(未图示)和旋转轴10的重量以及作用于叶轮(未图示)的推力负荷进行支撑的推力轴承(未图示)为基点的轴倾倒。
[0129]图30A为不具备球轴承部40的以往构造的引导轴承的纵剖面图，图30B为实施方式的引导轴承的纵剖面图。如图30A所示，在以往构造的引导轴承中，轴承衬垫20与轴承支撑台50的圆板52直接面接触而被支撑，因此在旋转轴10产生了轴倾倒的情况下，成为轴承衬垫20端部相对于轴裙12单端接触的状态。最糟的情况下，这会成为轴承烧损的原因。众所周知，在水润滑的情况下，由于与油润滑相比润滑剂的粘性低，所以，即使在相同的润滑条件下，水膜的厚度也比油薄，容易陷入单端接触的状态。
[0130]另一方面，如图30B所示，在实施方式的引导轴承I中，通过由球轴承部40或销轴承部140、240进行的点接触支撑或者由滚柱轴承部340进行的线接触支撑来支撑轴承衬垫20，因此，即使在旋转轴10发生了轴倾倒的情况下，也能够获得高追随性。
[0131]在此，对旋转轴10的轴倾倒和轴承衬垫20的追随性详细地加以说明。图12中示出了在通过销轴承部140、240支撑轴承衬垫20的情况下，在旋转轴10停止状态下通过液压缸(未图示)将旋转轴10向轴承衬垫进行了推压时的、旋转轴10与轴承衬垫20的动作。如图12所示，旋转轴10产生与轴承间隙相当的量的弹性变形后与轴承衬垫20接触，因此，旋转轴10的轴移动量(图中实线)的值比轴承衬垫20的移动量的值大。但是，旋转轴10与轴承衬垫20的倾斜(图中实线的倾斜和虚线/点线/单点划线/双点划线的倾斜)大致相同，可知轴承衬垫20追随旋转轴10的倾斜。销轴承部140、240具有比球轴承部40大的摩擦系数，因此，能容易地推测出在使用了球轴承部40的情况下也会表现出该追随性。
[0132]球轴承部40的滚珠以小的摩擦力在所有方向上转动，因此，能够迅速地应对与水膜压力相应的楔形形成以及相对于轴倾倒的轴承衬垫20的倾斜支撑。在此，成为楔形形成以及轴倾倒的支点的是调整螺栓30，轴承衬垫20在球轴承部40上滑动，由此，能够形成最合适的楔形空间。此外，轴承衬垫20绕着连结球轴承部40的多个滚珠的顶部而成的线进行转动，保持与旋转轴10的并行性，因此，始终能够发挥优越的轴承性能。即，球轴承部40为用于使轴承衬垫20转动并使其倾斜的机构，调整螺栓30此时作为支点发挥作用。除了该支点的作用以外，调整螺栓30还发挥设定/维持轴承间隙的作用。
[0133]接下来，对实施方式的引导轴承的特性例加以说明。图13A示出了以轴承特性数nN/P ( η:水的粘度[Pa.s]、N:每秒转速[s — 1]、P:轴承面压[Pa])或索末菲数ηΝ/Ρ(R/C) 2 (R:轴承半径[mm]、C:轴承半径间隙[mm])为横轴、以动摩擦系数为纵轴时所呈现的斯特里贝克曲线，图13B示出了斯特里贝克曲线的具体例。[0134]在图13A中，在随着轴承特性数或索末菲数从大值变小而动摩擦系数变小的流体润滑区域中，通过水膜使得轴裙12与轴承衬垫20的滑动面间(轴承间隙)处于完全分离的理想润滑状态。并且，若轴承特性数或索末菲数变小，则轴承间隙的水膜变薄，成为滑动面的凸部彼此的接触局部地产生的同时进行润滑的混合润滑区域。并且，若轴承特性数或索末菲数变小，则成为产生滑动面的凸部彼此的接触的润滑状态的边界润滑区域。如果在所有的运转条件下维持流体润滑状态，那么将成为轴承性能和寿命优越的轴承。
[0135]图13B示出了针对实施方式的引导轴承，以转速和面压为参数调查了润滑状态的试验结果。如图13B所示，可知，试验的结果是:所获得的所有数据处于随着轴承特性数变小而动摩擦系数也变小的流体润滑状态。
[0136]此外，图14A?图15B示出了在某个转速下增加了轴承负荷的情况下的、轴承衬垫中央部的水膜压力分布与轴承反力的试验结果。如图14A?图15B所示，可知，若对旋转轴10的负荷增加，则产生最大轴承面压的轴承衬垫A1、B1以及其两端的轴承衬垫D2、D3的轴承面压上升，构建了轴承整体能够保持大的轴承负荷的结构。
[0137]像这样，根据实施方式的引导轴承，通过例如球面或圆筒形状这样的曲面形状来支撑轴承衬垫，因此，能够顺滑地形成轴承衬垫的楔形空间，并且能够提高轴倾倒的追随性，从而能够使轴承负荷容量的增大和轴承的稳定运转。
[0138](第二实施方式)
[0139]接下来，参照图17?图21，对第二实施方式详细地加以说明。第二实施方式的引导轴承2是使第一实施方式的引导轴承I中的润滑水积极地循环的结构。在以下的说明中，对于与第一实施方式共同的要素赋予共同的符号，并省略重复说明。
[0140]如图17所示，该实施方式的引导轴承2在旋转轴10的周缘部通过具有与该周缘面同轴的壁面的轴承台80和从轴承台80的该壁面向旋转轴10方向延伸设置的轴承支撑台50而被支撑。在引导轴承2的下方配设有水筒60，引导轴承2被容纳于由水筒60以及轴承台80构成的水槽65中。水槽65沿着旋转轴10的周面形成，用于容纳引导轴承2并储存作为润滑剂的水70。此外，水槽65的上表面被轴承盖90覆盖。
[0141]被从水槽65的内周侧壁面引导至水槽65内的轴裙12，被夹入在水槽65的内周侧壁面与轴承衬垫20之间。轴承衬垫20被轴承支撑台50保持，介由水70与旋转轴10的轴裙12的外周面滑动接触。轴承支撑台50具备:圆环状的圆板52，与旋转轴10形成为同轴状，从下方(推力方向)支撑轴承衬垫20 ;和环形板54,配设于圆板52上,从半径方向(夕卜轴方向)支撑轴承衬垫20。圆板52在环形板54的外周侧形成有孔56。水槽65通过圆板52隔着而被分离为上层和下层，水槽65的上层通过环形板54隔着而被分离为内层和外层。形成于圆板52的孔56将水槽65的上层与下层连通。
[0142](轴承泵的作用)
[0143]众所周知，在使用油来作为润滑剂的油润滑轴承的情况下，由于油的粘度比水大，因此，由摩擦损失和搅拌损失构成的轴承损失也比水润滑轴承大。所以,例如将润滑油的储存量设为不达到轴承顶部为止的全浸泡，而是设为浸泡至轴承中心的程度(不影响轴承性能的程度)来抑制发热量，并且为了提高冷却效果而在将储存部上下分割的圆板或环形板上开设贯通孔来使润滑油循环。
[0144]另一方面，在水润滑轴承的情况下，润滑水的粘度为油的数十分之一程度，由经过轴承衬垫20的水引起的摩擦损失比使用油的情况小。即，经过了由轴裙12或轴承衬垫20起到的轴承泵作用后的水的扬程量(Iiftamount)比油润滑轴承的情况大。经过了该轴承泵作用后的水的扬程量随着旋转轴10的转速的上升而变大。图2中示出对该轴承泵作用进行了试验的结果。
[0145]如图17以及图21所示，若使旋转轴10旋转，则由轴裙12或轴承衬垫20产生的轴承泵作用发挥功用，从轴承衬垫20的轴承间隙被推出的水70从圆板52的上层介由孔56被送至圆板52的下层。S卩，若在环形板54的外周侧形成将圆板52贯通的孔56，则水70从水槽65的上层至下层再从下层至上层地进行循环。或者，水筒60的位于比环形板54更靠外侧的水70流过孔56，一部分被吸入到环形板54更靠内侧，剩余部分被吸入到轴承衬垫20与轴裙12的轴承间隙，被从轴承衬垫20的顶部被排出到上部空间。该实施方式的引导轴承2中，构建了该循环系统，因此能够防止轴承衬垫20周围的润滑水不足，从而能够确保稳定的润滑特性。
[0146](轴承衬垫与环形板的高度)
[0147]如图18所示，该实施方式的引导轴承2中，轴承衬垫20的顶部与配设于该轴承衬垫20外周侧的环形板54的顶部之间设有高低差h。S卩，环形板54的顶部被构成为比轴承衬垫20的顶部高出高低差h。通过该结构，超出轴承衬垫20上表面的水70被环形板54回收，能够将润滑水引导至环形板54的内周侧。
[0148]在此，环形板54的顶部构成为比作为润滑水的水70的基准水位高O?IOmm程度。在该状态下，轴承衬垫20整体完全地浸于水70中，因此，能够防止由润滑水不足引起的润滑不良。特别是，在水槽65内的水位因漏水或蒸发等而降低了的情况下，通过轴承泵作用，环形板54的内周侧的水位变得比环形板54的外周侧的水位高，因此，润滑特性上变
得有利。
[0149](使润滑水循环的方法)
[0150]如图19A所示，也可以在轴裙12的弯曲部与轴承衬垫20的对置面之间形成封水环14，使飞溅到轴承衬垫20上方的水70回流至环形板54的内周侧。此外，如图19B所示，也可以在环形板54的顶部形成使从轴承衬垫20飞溅的水70回流至环形板54的内周侧的滴水板58。在旋转轴10的转速高的情况下，轴承泵作用大，在从轴承衬垫20的顶部放出了喷水的情况下，喷水与轴承盖90等冲撞而向环形板54的外周侧落下。图19A所示的封水环14和图19B所示的滴水板58能够将这样的喷水向环形板54的内周侧引导。S卩，能够不使该喷水向水槽65的下层循环而是使其直接向环形板54的内周侧返回。通过直接使水70向与轴承衬垫20直接接触的环形板54的内周侧回流，在水位降低的异常时也能够防止润滑不良的发生。
[0151](轴承间隙的设定例)
[0152]接下来，对将第二实施方式的引导轴承2适用于佩尔顿水轮机中的具体例子加以说明。图20为表示将引导轴承2适用于佩尔顿水轮机中的例子的图。
[0153]如图20所示，在进行单喷射运转的佩尔顿水轮机中，隔着旋转轴10对置配置地引导轴承2a以及2b。而且，将用于支撑径向负荷的轴承衬垫20a的轴承间隙Gl设定为通常设计值的值，将位于轴承衬垫20a的对置面的径向负荷相反侧轴承衬垫20b的轴承间隙G2设定得比通常设计值的值宽。[0154]如图20所示，在佩尔顿水轮机的单喷射运转中，由于所使用的喷嘴是确定的，因此，径向负荷的方向Rf也自然确定。在这样的运转状态的情况下，与用于支承负荷的轴承衬垫20a对置的轴承衬垫20b虽产生动压但不支承负荷，因此作为轴承处于空闲状态。在牛顿流体中，摩擦力与润滑剂的粘度、轴的旋转速度、轴承面积的积成正比，与轴承间隙成反比。因此，通过将该轴承衬垫20b的轴承间隙G2设为通常设计值的2?4倍程度，能够减少在轴承衬垫20b处的轴承摩擦力，增加由轴承泵作用产生的水的扬程量。
[0155]将轴承间隙G2设定为通常设计值的4倍来进行试验的结果是:确认到与设计值的轴承间隙相比，喷流从轴承衬垫20b的上端猛力地喷出。即，轴承泵作用提高，因此，轴承衬垫20b的周围的水位也上升，即使在水位降低的异常时也能防止润滑不良的发生。在担心会由于使轴承间隙G2增大而使轴振动增大的情况下，将轴承间隙G2设定为通常设计值的2倍程度，在没有该影响的情况下，使轴承间隙G2增大至通常设计值的4倍程度。
[0156]像这样，根据实施方式的引导轴承，通过使润滑水的循环路线合理化，能够高效地向轴承衬垫供给润滑水。特别是，即使在水位降低等的异常时也能够防止轴承衬垫的润滑不良。
[0157](第三实施方式的结构)
[0158]接下来，参照图22?图25，对第三实施方式详细地加以说明。第三实施方式的引导轴承3是在第一或第二实施方式的引导轴承中提高了耐腐蚀性的结构。在以下的说明中，对于与第一或第二实施方式共同的要素赋予共同的符号来加以表不，并省略重复说明。
[0159](具体例I)
[0160]如图22所示，在该实施方式的引导轴承3中，将润滑水70a设为含有残余氯或氯化物离子的自来水。球轴承部40是使用奥氏体类不锈钢来制作的。调整螺栓30和销轴承部(未图示)是使用马氏体类不锈钢并通过无电场电镀或黑色防锈薄膜处理法对表层进行表面处理来制作的。黑色防锈薄膜处理法具体来讲是实施RAYDENT处理(商品名)。轴承衬垫基体件是使用奥氏体类不锈钢来制作的。轴裙12是使用马氏体类不锈钢并对表层进行WC-N1- Cr类延展性热喷镀材料的HVOF热喷镀来制作的或使用奥氏体类不锈钢来制作的。轴承支撑台50、水筒60、轴承台80以及轴承盖90等焊接结构品是使用马氏体类不锈钢并对表层涂装环氧树脂类涂料或聚氨酯树脂类涂料来制作的。除了轴裙12以外的旋转轴10是使用碳钢锻钢品(carbon steel forging)并对位于轴承水槽内的范围和水筒60的对置面的范围的表层涂装环氧树脂类涂料或聚氨酯树脂类涂料来制作的。
[0161]在使用水作为润滑剂的情况下，与水接触或被置于湿润环境的零部件的材质采用不锈钢。但是，球轴承部40、销轴承部(未图示)、调整螺栓30以及轴裙12等在构造方面会产生微小间隙，因此，需要防止孔蚀或间隙腐蚀的发生。即，球轴承部40的滚珠或销轴承部的顶部与轴承衬垫20的基体件之间所产生的间隙、球轴承部40的内部机构的间隙、调整螺栓30的前端部与轴承衬垫20的基体件之间所产生的间隙、在调整螺栓30的螺钉与轴承支撑台50的螺钉之间的啮合部所产生的间隙、在轴裙12与轴承衬垫20的滑动层之间所产生的间隙等，成为可能发生腐蚀的部位。
[0162]如图24所示，孔蚀与间隙腐蚀均为在包含氯离子等卤素类离子或残余氯的环境下所发生的腐蚀，通过氯离子等的作用，钝化皮膜被局部破坏，该部分被优先破坏进而破坏进展。因此，通过使用不含氯离子或含有微量氯离子的离子交换水作为润滑水，能够防止腐蚀。
[0163]在使用自来水作为润滑水的情况下，根据地域的不同，水质基准和目标值不同，例如，在某一地区的水质中，残余氯为lmg/L以下(目标值)，氯离子为200mg/L以下(基准值)。氯离子具有使钝化皮膜不稳定的作用，残余氯具有直接加速腐蚀反应的作用。例如，即使氯离子为数十ppm、残余氯为Ippm程度，也可能引起腐蚀。因此，可能因上述例子的自来水而在不锈钢上发生腐蚀。作为其对策，可以想到降低氯离子等的浓度、降低温度、降低溶解氧浓度、提高pH、消除间隙构造、选择大量添加了铬或钥这样的元素的耐腐蚀性优越的材料等，需要采用适于使用环境的防腐蚀系统。
[0164]在水力发电站可利用自来水的情况下，使用自来水作为润滑水从运转维护上来讲也是理想的。在利用自来水作为润滑水的情况下，由于自来水包含氯离子或残余氯，所以，通过采用以下的防腐蚀系统，能够谋求设备的寿命延长以及轴承的可靠性的提高。即，若从生锈部游离出来的腐蚀性生成物侵入到轴承间隙，则会引起轴裙12与轴承衬垫20的滑动层的异常磨损，因此，需要通过切实地进行防腐来谋求轴承功能的维持。
[0165]球轴承部40或销轴承部的材质采用奥氏体类不锈钢，例如采用SUS304来防止孔蚀或间隙腐蚀的发生。但是，SUS304的硬度低，因此，会降低与轴承衬垫20的接触应力而抑制该滚珠或该顶部的塑性变形的发生，所以与在该部分使用SUS440C等高硬度材料的情况相比，适当地将球轴承部40的滚珠或销轴承部的顶部的尺寸设定得较大。
[0166]此外，作为调整螺栓30的材质也采用马氏体类不锈钢的SUS403，但因为调整螺栓30的前端部要支承轴承衬垫20所支撑的大的负荷，所以是需要硬度的，由此，例如也适用SUS440C的高硬度材质。这是因为，若硬度不足而因负荷产生凹陷(塑性变形)，则轴承间隙将增大，会导致轴振动的增大。该SUS440C为马氏体类不锈钢，如图25所示，若考虑到马氏体类不锈钢中的作为杂质的S (硫)含有量多，且生成作为与Mn (锰)的化合物的MnS (非金属夹杂物)的情况，则通过水溶液中的Cl ―，不锈钢表面的钝化皮膜被破坏，在不锈钢成分的Mn、S与不锈钢表面之间形成局部电池，通过以流水中的溶解氧的还原为阴极反应的腐蚀，孔蚀或间隙腐蚀加剧。
[0167]阳极反应:MnS十 4H20 —> Mn2+十 SO42 十 8H + + 8e
[0168]阴极反应:202+ 4H20 + 8e —> 8OH
[0169]为了防止这种情况，通过无论什么形状都能够获得厚度均匀且不是多孔组织的皮膜的无电解电镀或黑色防锈薄膜处理法等进行表面处理来防止腐蚀。在将销轴承部的材质设为SUS440C的情况下，也实施相同的表面处理来防止腐蚀。
[0170]此外，轴裙12以及轴承衬垫20的间隙非常窄，其半径间隙为0.3mm以内的情况较多，若在停止时轴停止于偏心的位置，则轴与轴承间隙产生偏差，还会出现轴承间隙为
0.1mm以下，或在狭窄的地方为0.05mm程度的轴承衬垫。在像这样狭窄的间隙部恐怕会发生间隙腐蚀。即间隙越窄，越难进行水的置换，因此，溶解氧不足，钝化皮膜的维持变得困难，所以会发生间隙腐蚀或孔蚀。
[0171]即使轴承衬垫所有的轴承间隙被控制在设定值内，在旋转轴10停止时润滑水中的气泡滞留在了间隙中的情况下，气泡与轴裙12之间的水膜变得非常薄。此外，因为有水滞留，所以溶解氧不会被供给至水膜部，氧不足而钝化皮膜的维持变得困难，间隙腐蚀发生并变得严重。该情况下，几个小时就会发生孔蚀。[0172]此外，在轴裙12与轴承衬垫20的间隙中浸入了金属等异物的状态下而水轮机停止了的情况下也是，不存在间隙内的水的交换，因此异物与轴裙12的间隙的氧元素浓度与轴承间隙内的润滑水相比更低，形成由氧的浓度差形成的氧浓差电池(充气电池)，氧浓度低的间隙部被腐蚀。在间隙部发生阳极反应，而在外部表面发生阴极反应，阳极反应生成的金属离子成为腐蚀生成物，若水轮机开始工作，则旋转轴10旋转，因此，会损伤轴承衬垫的滑动面以及轴裙12。
[0173]因此，在轴裙12中使用包含较多铬或钥等元素且耐晶界腐蚀性以及耐孔蚀性优越的SUS316L这样的奥氏体类不锈钢来防止腐蚀。在作为轴裙12的材质而采用马氏体类不锈钢(例如SUS403)的情况下，通过在图22中的轴裙12的表层部12a使用具有耐腐蚀性且硬度也高的WC — Ni — Cr类延展性热喷镀材料进行HVOF热喷镀来谋求防止腐蚀。即使异物浸入到轴承间隙，由于轴裙12很硬，也能够减少轴裙12的损伤。
[0174]此外，在轴承衬垫20的基体件中使用SUS316L来谋求耐晶界腐蚀性的提高并防止腐蚀。在制造过程中，需要将轴承衬垫20加热保持在1000°C以上。在奥氏体类不锈钢中，若过饱和地固溶的碳被加热至大致550?900°C程度，则Cr碳化物沿着晶界析出，该部的Cr不足，因此，容易沿着晶界被腐蚀。所以，采用碳元素含有量少的SUS316L并且进行使铬碳化物固溶的固溶化热处理来防止腐蚀。
[0175]此外，轴承支撑台50、水筒60、轴承台80以及轴承盖90为焊接结构物，在750°C前后进行了焊接后，通过热处理来谋求均质化。若以450?750°C使马氏体类不锈钢回火，则Cr碳化物不连续地析出，因此，可以想到晶界腐蚀不易发生，但处于Cl —(氯)离子浓度稍高的淡水中、40?60°C的淡水中、超过100°C的高纯度水中的间隙入口部分等容易发生晶界腐蚀，因此，要进行涂装来防止腐蚀。该情况下，作为涂料，环氧树脂类涂料或聚氨酯树脂类涂料较合适，将其涂装于图22的黑色着色部的水接触部以及湿润部。
[0176](具体例2)
[0177]在图22所示的引导轴承3中，将轴承润滑水70a设为离子交换水。球轴承部40、调整螺栓30以及销轴承部(未图示)是使用马氏体类不锈钢来制作的。轴承衬垫基体件是使用奥氏体类不锈钢来制作的。轴裙12是使用马氏体类不锈钢并在表层使用WC — Ni —Cr类延展性热喷镀材料进行HVOF热喷镀来制作的或使用奥氏体类不锈钢来制作的。轴承支撑台50、水筒60、轴承台80以及轴承盖90的焊接结构品是使用马氏体类不锈钢来制作的。除了轴裙12以外的旋转轴10使用碳钢锻钢品并对轴承水槽内的范围和位于水筒60的对置面的范围的表层涂装环氧树脂类涂料或聚氨酯树脂类涂料来制作的。
[0178]在将离子交换水用作润滑水的情况下，若该离子交换水与金属材料接触，则金属成分作为离子溶出直至平衡状态为止，因此，虽然有时也需要涂覆、镀覆、防锈剂注入、PH管理等的防腐蚀措置，但因为完全不含有或仅含有微量的离子交换水的残余氯量以及氯离子量，所以，不需要本实施方式的对策。
[0179]即，使用马氏体类不锈钢来制作球轴承部40、销轴承部、调整螺栓30。例如，使用SUS440C来制作需要硬度的球轴承部40、销轴承部、调整螺栓30。球轴承部40以及销轴承部可以使用高硬度材料，因此，能够将尺寸抑制得较小。
[0180]此外，轴裙12和轴承衬垫20的基体件的腐蚀原因有时并不是水中的氯离子或残余氯，因此，轴裙12是使用奥氏体类不锈钢的SUS316L来制作的或使用马氏体类不锈钢的SUS403并在表层使用具有耐腐蚀性并硬度也高的WC — Ni — Cr类延展性热喷镀材料进行HVOF热喷镀来制作的。由此，能够谋求防止腐蚀，并谋求减少异物浸入轴承间隙时的轴裙12及轴承衬垫20的树脂滑动层的损伤。
[0181]此外，轴承衬垫20的基体件是使用奥氏体类不锈钢的SUS316L来制作的，以谋求防止腐蚀。轴承支撑台50、水筒60、轴承台80以及轴承盖90的焊接构成物是使用SUS410来制作的，并通过环氧树脂类涂料或聚氨酯树脂类涂料来防止腐蚀。
[0182](具体例3)
[0183]如图23A以及图23B所示，在将被分割成两部分的主轴裙12b嵌接于旋转轴10的情况下，将焊接装配后产生的微小圆环间隙(图23A中，由虚线的圆所表示的部分)用环氧树脂或聚氨酯树脂13进行填充(图23B)。
[0184]如图23A所示，被分割成两部分的轴裙12b通过由分割面焊接时的收缩引起的向旋转轴10的抱紧力和顶销(未图示)而被固定。但是，旋转轴10与轴裙12b并不是完全紧贴，而是存在微小的间隙，因此，若水分浸入而酿成湿润环境，则恐怕会发生孔蚀或间隙腐蚀。因此，为了堵住该间隙来防止水分的浸入，使浸透性高的聚氨酯树脂13流入图23A虚线部所示的凹陷部(图23B)。由于使用浸透性高的聚氨酯树脂13，所以，能够在硬化前浸入上述间隙来堵住间隙。而且，能够在硬化后防止间隙腐蚀的发生。另外，在轴裙12b与旋转轴10的啮合部中，也可以在下侧安装密封件来进行防水。
[0185]像这样，根据实施方式的引导轴承，适当地组合了润滑水、轴承零部件的材质和对它们的表面处理，所以，能够更合理地谋求防止腐蚀，能够实现设备的寿命延长。
[0186](第四实施方式)
[0187]接下来，参照图26?图29，对第四实施方式详细地加以说明。第四实施方式的引导轴承4是使第一、第二或第三实施方式的引导轴承中的润滑水积极地循环的结构。在以下的说明中，对与第一至第三实施方式共同的要素赋予共同的符号来加以表示，并省略重复的说明。
[0188](润滑水的搅拌与加热)
[0189]如图26所示，在该实施方式的引导轴承4中，具备对储存于水槽65的水70进行搅拌的搅拌机71。
[0190]在水轮机停止时，旋转轴10的旋转停止，因此，作为轴承润滑水的水70的流动也停止。一般地，在轴承零部件中包含在组装状态下形成间隙的部位。例如，在球轴承部40与轴承衬垫基体件的接触部周围存在间隙，若不进行该间隙内的水的置换，该间隙内的水的溶解氧将被消耗掉，结果，恐怕会形成氧浓差电池而氧浓度低的间隙部被腐蚀。
[0191]因此，在实施方式的引导轴承4中，在轴承盖90或轴承台80上配设搅拌机71的电动机M，搅拌机71被构成为电动机M与水轮机(旋转轴10)的旋转停止相对应地启动，搅拌机71工作。即，即使旋转轴10的旋转停止，也能够使润滑水与水轮机运转时同样地流动，因此，能够置换轴承间隙的水，结果，能够防止润滑水70的溶解氧不足。
[0192]另外，也可以将搅拌机71设为可搬运的结构，并根据水力发电站的运用形态，在启动停止不频繁的水轮机的停止时或定期检查等长期停止时等将搅拌机71设置于引导轴承4的水槽65。另外，在图26所示的例子中，在水槽65的下层侧且环形板54的外周侧配设搅拌机71，但并不限于此。也可以在水槽65的上层侧、环形板54的内周侧配设搅拌机71。
[0193]另外，如图27所示，也可以取代搅拌机71，而具备对储存于水槽65的水70进行加热的加热器73。即，将温度传感器(未图示)配设于水槽65并对水70的温度进行监控，在水轮机停止时且水温达到例如4°C时，接通加热电源PWR，加热器73对水70进行加热。如图27所示，加热器73被配设于水槽65的下层。即，通过对水槽65的下层进行加热而使水70在水槽65内对流，对润滑水整体进行加热并使其在水槽65内回流。
[0194]水的比重在约4°C时最大。随着周围温度降低，水槽65内的润滑水温度也降低，若润滑水温度达到4°C，则比重较重的水积于水槽65的下层部，因此将不会产生自然对流。若在水轮机停止时周围温度继续降低，则水槽65内的润滑水处于静止的稳定状态，所以，恐怕即使温度降至低于0°C也不会结冻，而是以液体状态降至一 2°C-一 3°C的状态(所谓过冷却状态)。
[0195]若在过冷却状态下水轮机开始启动，旋转轴10旋转，润滑水被搅拌，则润滑水欲变成(TC以下的稳定状态下的冰，因此，瞬间成为冰冻果子露状。在该状态下，轴承损失明显增大，并且很有可能会由于侵入轴承间隙的微细的冰而在轴承衬垫滑动面产生异常磨损。
[0196]因此，在水槽65内的润滑水温达到4°C时，接通加热电源PWR，通过加热器73对作为润滑水的水70进行加热。作为加热器73，可以使用能够直接对润滑水进行加热的插头形加热器等。另外，构成为，加热电源PWR在润滑水温上升至5°C程度时被切断。通过该结构，能够防止润滑水的结冻或过冷却。
[0197]另外，如图28所示，也可以构成为:在水槽65中配设搅拌机71以及加热器73，例如在水轮机停止时的水温超过了 10°C的情况下，仅使搅拌机71工作，同样在4°C至10°C使加热器73工作，同样在4°C以下使加热器73以及搅拌机71均工作。
[0198]在水轮机停止时水温 超过了 10°C的情况下，使搅拌机71工作并使水槽65的润滑水流动来防止间隙腐蚀。在水温超过4°C且在10°C以下的情况下，使加热器73工作来防止润滑水的结冻或过冷却，并且通过加热所伴随的热对流将溶解氧送入间隙部来防止间隙腐蚀。在水温变为4°C以下的情况下，使加热器73和搅拌机71工作来防止间隙腐蚀。
[0199]在不锈钢的孔蚀中，发生孔蚀的电位自身具有极强的温度依存性，在低温下不易发生。即，在奥氏体类不锈钢中，10°C的孔蚀发生电位为30°C时的约2倍，因此，只要加热至10°C，就能够将不锈钢的孔蚀的发生抑制得较低。在通常的水轮机运转中，由于轴承衬垫20与润滑水之间的摩擦热、润滑水具有粘性而与轴裙12 —同旋转所产生的搅拌热等，使得水温上升，刚刚停止时大多为30°C以上。在该状态下使水轮机停止，若周围温度降低，则润滑水温也降低，而通过使搅拌机71工作使润滑水流动直到降至10°C，能够在孔蚀发生电位高的温度区间将溶解氧送入间隙。即，能够抑制腐蚀的发生。在10°C下，发生腐蚀的可能性变低，因此，在该润滑水温下即便使搅拌机71停止也几乎不会有问题。若润滑水温进一步降低而变为4°C，则加热器73工作，阻止润滑水温降至此温度以下。由此，能够防止润滑水的结冻。
[0200]切断加热器73也可以在润滑水温上升而超过了 10°C时切断加热电源PWR。这是因为，水温10°C时的孔蚀发生电位高，因此发生孔蚀等的可能性本来就低。
[0201]加热器73配设于水槽65的下层部。由此，产生加热后的润滑水向水槽65的上层部移动的热对流，也能够向各处的间隙供给溶解氧。尽管加热器73动作而水温还是降至了4°C以下的情况下，使搅拌机71也工作。这是因为，通过水的搅拌，水被赋予能量，因此变得难以结冻。即，在润滑水温10°C以上时使搅拌机71工作，在4°C?10°C时使加热器73工作，在4°C以下时使加热器73和搅拌机71工作，由此能够同时实现防腐蚀和防结冰。
[0202](润滑水的补给)
[0203]图29所示的弓I导轴承5具备润滑水的给水机构。如图29所示，将补给水槽91配置于比水槽65高的位置，利用高度差向轴承水槽补给润滑水。在水槽65的下层底部以及环形板54的外周侧设置磁铁92，在将水槽65和补给水槽91连结起来的配管93的中途设置泵94、带磁铁滤网95、止逆阀96。此外，在从补给水槽91向水槽65返回的给水管97的中途设置自动阀98或手动阀99,使给水口位于水槽65中的环形板54的内周侧。
[0204]若水槽65的水位下降，水位继电器(未图示)动作，则自动阀98进行打开动作，补给水槽91的储存水经由配管97被供给至水槽65中的环形板54的内周侧。因此，位于水槽65中的环形板54的内周侧的轴承衬垫20滑动面的润滑被确保。
[0205]此外，在进行了轴承改修时等，存在异物混入水槽65内的可能性。因此，需要防止该异物浸入轴承衬垫20的滑动面。所以，在水槽65的下层底部和环形板54的外周侧设置磁铁92，并且，设置对水槽65和补给水槽91进行连结的连通管(配管93)，在该配管的中途设置泵94和带磁铁滤网95。在水轮机运转中，润滑水中的金属异物因离心力而向环形板54的外周侧移动，或因该异物的自重而落到水槽65的下层，因此，通过磁铁来收集这些金属异物。
[0206]在水轮机停止时，对泵94进行驱动而将沉淀于水槽65下层部的一般异物和金属异物吸入连通管93，并通过带磁铁滤网95来进行收集。将润滑水暂时储存于补给水槽91直至异物的过滤结束，此后，能够一边将润滑水从补给水槽91送至水槽65中的环形板54的内周侧，一边将水位调整至设定值。也可以与该过滤作业并行地使润滑水从补给水槽91向水槽65返回。
[0207]根据实施方式的引导轴承，通过由搅拌机或加热器实现的搅拌/对流效果，或者通过这些设备的协同效果，能够谋求润滑水中异物的去除、防止水接触部件的腐蚀、防止润滑水的结冻或过冷却。
[0208]对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子公开的，并不意欲限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形包含于发明的范围或主旨，并包含于权利要求书中所记载的发明及其等同的范围内。
[0209]符号的说明
[0210]10 旋转轴、12 轴裙、20 轴承衬垫、30 调整螺栓、32 调整螺帽、40 球轴承、50轴承支撑台、52轴承支撑台的圆板(圆环板)、54轴承支撑台的环形板、56轴承支撑台的连通孔、60水筒、65水槽、70润滑水、80轴承台、90轴承盖
【权利要求】
1.一种轴承装置，是具有立轴的旋转轴的水力机械的轴承装置，其特征在于，具备: 水槽，储存润滑水； 轴承衬垫，在上述润滑水中，从半径方向支撑上述旋转轴所设置的裙部件； 第一支撑机构，在上述润滑水中，从上述半径方向以可滑动的方式支撑上述轴承衬垫；以及 第二支撑机构，在上述润滑水中，从轴方向底部侧以可滑动的方式支撑上述轴承衬垫，上述第一支撑机构中的支撑上述轴承衬垫的支撑面与上述轴承衬垫中的被上述支撑面支撑的被支撑面之中的一方形成为凸曲面形状， 上述第二支撑机构中的支撑上述轴承衬垫的支撑面与上述轴承衬垫中的被上述支撑面支撑的被支撑面之中的一方形成为凸曲面形状。
2.根据权利要求1所述的轴承装置，其特征在于， 上述第一支撑机构中的支撑上述轴承衬垫的支撑面与上述轴承衬垫中的被上述支撑面支撑的被支撑面之中的另一方形成为平面形状或凹曲面形状， 上述第二支撑机构中的支撑上述轴承衬垫的支撑面与上述轴承衬垫中的被上述支撑面支撑的被支撑面之中的另一方形成为平面形状或凹曲面形状。
3.根据权利要求1所述的轴承装置，其特征在于， 上述第一支撑机构具备前端为球面形状的调整螺栓， 上述第二支撑机构具备球轴承。
4.根据权利要求1所述 的轴承装置，其特征在于，还具备: 支撑台，配设有上述第二支撑机构，并且将上述水槽内的润滑水划分为上层部和下层部；以及 支撑板，配设于上述支撑台，保持上述第一支撑机构，并且将上述水槽内划分为内槽和外槽， 上述支撑台形成有将上述外槽的润滑水的上述上层部与上述下层部连通的开口部。
5.根据权利要求1所述的轴承装置，其特征在于， 上述第二支撑机构具备球轴承，该球轴承具有距离顶部的高度相同的多个滚珠。
6.根据权利要求1所述的轴承装置，其特征在于， 上述第二支撑机构具备球轴承，该球轴承具有距离顶部的高度相同且以直线排列的3个滚珠。
7.根据权利要求1所述的轴承装置，其特征在于， 上述第二支撑机构具备球轴承，该球轴承具有距离顶部的高度相同且以直线排列的多个滚珠，而且上述第二支撑机构配置成上述轴承衬垫的重心比上述多个滚珠排列的直线更靠上述旋转轴侧。
8.根据权利要求5至7的任一项所述的轴承装置，其特征在于， 上述球轴承的多个滚珠配置在如下直线上，该直线与上述轴承衬垫上的上述旋转轴的周方向中心位置处的上述旋转轴的切线方向一致，或者相对于该切线方向倾斜了上述旋转轴进行了旋转时的上述轴承衬垫的倾角的量。
9.根据权利要求1所述的轴承装置，其特征在于， 上述第二支撑机构具备具有前端为球面形状的定位销的轴承。
10.根据权利要求2所述的轴承装置，其特征在于， 形成为上述平面形状或凹曲面形状的面在与形成为上述凸曲面形状的面抵接的部分，配设有由硬质材料构成的支撑座、或对表面进行了硬化处理的硬化部。
11.根据权利要求1所述的轴承装置，其特征在于， 上述第二支撑机构具备具有滚柱的轴承。
12.根据权利要求1所述的轴承装置，其特征在于， 上述第一支撑机构具备支撑上述轴承衬垫的球轴承。
13.根据权利要求1所述的轴承装置，其特征在于， 上述轴承衬垫在半径方向的上述被支撑面上具备定位销或球轴承， 上述第一支撑机构具有平面形状或凹曲面形状来作为上述支撑面。
14.根据权利要求4所述的轴承装置，其特征在于， 上述支撑板的顶部的位置比上述轴承衬垫的上端的位置高。
15.根据权利要求1至14的任一项所述的轴承装置，其特征在于， 上述裙部件在比上述轴 承衬垫的上端高的位置处具备滴水环。
16.根据权利要求4所述的轴承装置，其特征在于， 上述润滑水为自来水， 上述第二支撑机构由奥氏体类不锈钢构成， 上述第一支撑机构由对表层利用无电场电镀或黑色防锈薄膜处理法进行了表面处理的马氏体类不锈钢构成， 上述轴承衬垫由奥氏体类不锈钢构成， 上述裙部件由对表层使用WC — Ni — Cr类延展性热喷镀材料进行了 HVOF热喷镀的马氏体类不锈钢或奥氏体类不锈钢构成， 上述支撑板以及上述支撑台由对表层涂装了环氧树脂类涂料或聚氨酯树脂类涂料的马氏体类不锈钢构成， 上述旋转轴由对上述水槽的对应部分的表层使用环氧树脂类涂料或聚氨酯树脂类涂料进行了涂装的碳钢锻钢品构成。
17.根据权利要求4所述的轴承装置，其特征在于， 上述润滑水为离子交换水， 上述第一以及第二支撑机构由马氏体类不锈钢构成， 上述轴承衬垫由奥氏体类不锈钢构成， 上述裙部件由对表层使用WC — Ni — Cr类延展性热喷镀材料进行了 HVOF热喷镀的马氏体类不锈钢或奥氏体类不锈钢构成， 上述支撑板以及上述支撑台由马氏体类不锈钢构成， 上述旋转轴由对上述水槽的对应部分的表层使用环氧树脂类涂料或聚氨酯树脂类涂料进行了涂装的碳钢锻钢品构成。
18.根据权利要求4所述的轴承装置，其特征在于， 在上述旋转轴与上述裙部件的接合部分所产生的间隙中填充了环氧树脂或聚氨酯树脂。
19.根据权利要求1至18的任一项所述的轴承装置，其特征在于，还具备: 搅拌机，对上述水槽内的上述润滑水进行搅拌， 在上述旋转轴停止时，上述搅拌机工作，使上述润滑水在上述水槽内流动。
20.根据权利要求1至19的任一项所述的轴承装置，其特征在于， 还具备: 加热装置，对上述水槽内的上述润滑水进行加热， 在上述旋转轴停止时且上述润滑水的水温变为4°C以下时，上述加热装置对上述润滑水进行加热。
21.根据权利要求1至18的任一项所述的轴承装置，其特征在于， 还具备: 搅拌机，对上述水槽内的上述润滑水进行搅拌；以及 加热装置，对上述水槽内的上述润滑水进行加热， 在上述旋转轴停止时的上述润滑水的水温为10°c以上的情况下，上述搅拌机对上述润滑水进行搅拌，在上述润滑水的水温为4°c至10°C之间的情况下，上述加热装置对上述润滑水进行加热，在上述润滑水的水温为4°C以下的情况下，上述加热装置对上述润滑水进行加热并且上述搅拌机对上述润滑水进行搅拌。
22.根据权利要求1至21的`任一项所述的轴承装置，其特征在于， 还具备: 补给水槽，配设在比上述水槽的配置位置高的位置，储存上述润滑水； 抽水管，连接上述水槽和上述补给水槽； 泵，配设于上述抽水管，将上述水槽内的上述润滑水向上述补给水槽抽吸； 给水管，将上述补给水槽内的上述润滑水向上述水槽供给；以及 阀，配设于上述给水管，控制向上述水槽的上述润滑水的供给。
23.一种水力机械，其中，具备: 权利要求1至22的任一项所述的轴承装置，支撑上述旋转轴的径向负荷。
24.一种水力机械，其特征在于，具备: 佩尔顿水轮机，进行单喷射运转； 权利要求1至22的任一项所述的第一轴承装置，支撑上述佩尔顿水轮机的旋转轴的径向负荷； 权利要求1至22的任一项所述的第二轴承装置，隔着上述旋转轴与上述第一轴承装置对置地配置，支撑上述旋转轴的径向相反侧负荷， 上述第一轴承装置将支撑上述径向负荷的轴承衬垫的轴承间隙设定为规定的值，上述第二轴承装置将支撑上述径向相反侧负荷的轴承衬垫的轴承间隙设定为比上述规定的值宽。
【文档编号】C23C4/04GK103459865SQ201280015681
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年4月5日 优先权日:2011年4月5日
【发明者】小熊证, 三上诚, 龙坦桐, 木崎康巳, 筒井政司, 泷本二三男, 中川齐年 申请人:株式会社东芝