CN105697536B - 倾斜垫片轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够抑制垫片滑动面的温度上升，能够实现供油量的减少的倾斜垫片轴承。倾斜垫片轴承具有：轴承壳体(4)；以能够相对于轴承壳体(4)摆动的方式设置的多个垫片(2)；在各个垫片(2)形成的流道(6、7)；形成于各个垫片(2)，并与流道(7)连通且在垫片(2)的后端面(8)开口的第一喷嘴(9)；形成于各个垫片(2)，并与流道(7)连通且在垫片(2)的滑动面(5)的后缘部开口的第二喷嘴(10)。

Description

倾斜垫片轴承
技术领域
本发明涉及倾斜垫片轴承。
背景技术
流体轴承是经由薄的流体膜支撑旋转轴的负载的轴承，与滚动轴承相比耐负载性能高，振动衰减性也良好。因此，在需要高可靠性的蒸气涡轮、发电机等的工业用大型旋转机械中广泛采用。作为该流体轴承的一种，有振动稳定性良好的倾斜垫片轴承。
倾斜垫片轴承具备轴承壳体和相对于该轴承壳体可摆动地设置的多个垫片。而且，在垫片和旋转轴之间供给润滑油来形成油膜，通过该油膜的压力来支撑旋转轴。此时，垫片的倾斜根据油膜的压力分布来变化，所以能够抑制油跳(oil hop)等的不稳定振动。
作为一种倾斜垫片轴承的供油方法，已知直接供油方式。一般的直接供油方式中，从在垫片的滑动面的前缘部开口的供油孔向该垫片的滑动面与旋转轴之间供给润滑油。或者，从配置在垫片间的供油喷嘴向配置在该供油喷嘴的下游侧的垫片的滑动面与旋转轴之间供给润滑油。这些的方法中，将低温的润滑油直接供给至垫片的滑动面与旋转轴之间，所以能够抑制垫片滑动面的温度上升。其结果，能够实现供油量的减少。
另外，也已知经由形成于垫片的内部的油流道(冷却流道)，向与该垫片相邻的垫片的滑动面与旋转轴之间供给润滑油的方法(例如参照专利文献1)。该方法中，使低温的润滑油在垫片的油流道流通之后，向其下游侧的垫片的滑动面与旋转轴之间供给，所以与一般的直接供油方式相比，能够进一步抑制垫片滑动面的温度上升。其结果，能够进一步实现供油量的减少。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－063015号公报
发明内容
然而，上述以往技术中有改善的余地。一般来说，供给至垫片的滑动面与旋转轴之间的润滑油由于切力引起的发热而成为高温。而且，成为高温的润滑油的一部分，被旋转轴牵连，通过垫片的滑动面的后缘部后，流入下游侧的垫片的滑动面的前缘部(所谓的热油遗留)。因此，成为导致垫片滑动面的温度上升的重要因素。
本发明的目的在于提供能够抑制垫片滑动面的温度上升，并能够实现供油量的减少的倾斜垫片轴承。
为了实现上述目的，本发明的倾斜垫片轴承具有：轴承壳体；以相对于上述轴承壳体能够摆动的方式设置的多个垫片；形成于上述多个垫片的每一个，且至少冷却上述垫片的后端部的油流道；形成于上述多个垫片的每一个，且与上述油流道连通并在上述垫片的后端面开口的第一喷嘴；以及形成于上述多个垫片中的至少一个，且与上述油流道连通并在上述垫片的滑动面的后缘部开口的第二喷嘴。
这样的本发明中，使低温的润滑油在上游侧的垫片的油流道流通之后，将其一部分经由第一喷嘴供给至下游侧的垫片的滑动面与旋转轴之间，所以能够抑制垫片滑动面的温度上升。另外，将剩余的润滑油经由第二喷嘴供给至上游侧的垫片的滑动面的后缘部与旋转轴之间，能够进一步抑制垫片滑动面的温度上升。详细而言，通过从第二喷嘴供给的润滑油，不仅冷却上游侧的垫片的滑动面的后缘部以及旋转轴，也促进从上游侧的垫片的滑动面的后缘部向侧方排出油的流动。因此，能够防止成为高温的润滑油通过上游侧的垫片的滑动面的后缘部而流入下游侧的垫片的滑动面的前缘部。因此，能够抑制垫片滑动面的温度上升，能够实现供油量的减少。
根据本发明，能够抑制垫片滑动面的温度上升，并能够实现供油量的减少。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的倾斜垫片轴承的构造的周向剖视图。
图2是表示本发明的第一实施方式的倾斜垫片轴承的构造的轴向剖视图。
图3是表示本发明的第一实施方式的垫片的构造的立体图。
图4是表示比较例的垫片的滑动面上的油流动的滑动面展开图。
图5是表示本发明的第一实施方式的垫片的滑动面上的油流动的滑动面展开图。
图6是表示比较例以及本发明的第一实施方式的垫片滑动面的温度分布的图。
图7是表示本发明的一变形例的倾斜垫片轴承的构造的周向剖视图。
图8是表示本发明的第二实施方式的倾斜垫片轴承的构造的轴向剖视图。
图9是图8中剖面IX－IX的周向剖视图，表示垫片的构造。
图中：1—旋转轴，2—径向垫片，4—轴承壳体，5—滑动面，6—径向流道(油流道)，7—周向流道(油流道)，9—第一喷嘴，10—第二喷嘴，19—转轮部，20—推力垫片，22—轴承壳体，23—滑动面，24—轴向流道(油流道)，25—周向流道(油流道)，27—第一喷嘴，28—第二喷嘴。
具体实施方式
参照附图，对本发明的第一实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的倾斜垫片轴承的构造的周向剖视图，图2是轴向剖视图。图3是表示本实施方式的垫片的构造的立体图。
本实施方式的倾斜垫片轴承是支撑旋转轴1的径向负载的径向轴承。该轴承具备与旋转轴1的外周面对置地在旋转轴1的周向配置的多个(在本实施方式中为6个)的径向垫片2和经由多个(在本实施方式中为6个)支点3将多个垫片2以能够摆动的方式支撑的轴承壳体4。此外，在本实施方式中，旋转轴1向水平方向延伸，向图1中以箭头A表示的旋转方向旋转。
各垫片2的滑动面(内周面)5由白色金属等的低熔点金属形成。在各垫片2的前端侧(换言之，旋转轴1的旋转方向A的上游侧)形成有在垫片2的背面(外周面)开口而向径向延伸的径向流道6(油流道)。另外，在各垫片2的内部形成有与径向流道6连通并且向周向延伸的周向流道7(油流道)。此外，本实施方式的流道6、7的宽度宽且具有矩形状的剖面。
另外，在各垫片2的后端侧(换言之，旋转轴1的旋转方向A的下游侧)形成有与周向流道7连通并且朝向径向内侧延伸而在垫片2的后端面8开口的多个(在本实施方式中为6个)第一喷嘴9。另外，在各垫片2的后端侧，形成有与周向流道7连通并且朝向径向内侧延伸并在垫片2的滑动面5的后缘部开口的多个(在本实施方式中为6个)第二喷嘴10。此外，本实施方式的喷嘴9、10具有圆形的剖面。
在轴承壳体4的外周侧形成有沿周向延伸的导油槽11。另外，在轴承壳体4，与各垫片2的径向流道6对应地形成有从导油槽11沿径向贯通的导油孔12。轴承壳体4的导油孔12和垫片2的径向流道6经由伸缩自如或者可挠性的导油管13而连接。轴承壳体4的导油槽11经由外壳14的导油孔15、配管16以及泵17而与油罐18连接。
而且，通过泵17的驱动，将由油罐18储藏的润滑油供给至轴承壳体4的导油槽11，并进一步经由轴承壳体4的导油孔12以及导油管13，向各垫片2的径向流道6供给。由此，使低温的润滑油在上游侧的垫片2的流道6、7流通之后，将其一部分经由第一喷嘴9供给至下游侧的垫片2的滑动面5与旋转轴1之间。另外，将剩余的润滑油经由第二喷嘴10供给至上游侧的垫片2的滑动面5的后缘部与旋转轴1之间。
接下来，使用比较例(没有形成第二喷嘴10的情况)对本实施方式的作用效果进行说明。图4是表示比较例的垫片滑动面上的油流动的滑动面展开图。图5是表示本实施方式的垫片滑动面上的油流动的滑动面展开图。图6是表示比较例以及本实施方式的垫片滑动面的温度分布的图。
比较例中，从垫片2的第一喷嘴9向其下游侧的垫片2的滑动面5与旋转轴1之间供给低温的润滑油(参照箭头F1)。供给至垫片2的滑动面5与旋转轴1之间的润滑油形成油膜，通过其压力支撑旋转轴1。然而，由于切力引起的发热而成为高温(参照箭头F2)。而且，成为高温的润滑油的一部分受旋转轴1牵连，在通过垫片2的滑动面5的后缘部后，流入其下游侧的垫片2的滑动面5的前缘部(参照箭头F3)。即，在垫片2的滑动面5的前缘部中，不仅供给来自其上游侧的垫片2的第一喷嘴9的低温的润滑油，还供给来自上游侧的垫片2的滑动面5的高温的润滑油，所以润滑油的温度上升。
另一方面，在本实施方式中，从垫片2的第二喷嘴10向该垫片2的滑动面5的后缘部与旋转轴1之间供给低温的润滑油。由此，不仅冷却垫片2的滑动面5的后缘部以及旋转轴1，也促进从垫片2的滑动面5的后缘部向侧方(图5中上下方向)排出油的流动(参照箭头F4)。因此，能够防止成为高温的润滑油通过垫片2的滑动面5的后缘部，流入其下游侧的垫片2的滑动面5的前边缘部。即，能够抑制垫片2的滑动面5的前缘部的润滑油的温度上升。
因此，如果对轴承的供油量为相同的条件，则如图6中所示，本实施方式与比较例相比，能够抑制垫片滑动面的温度上升。另外，本实施方式与比较例相比，能够减少用于降低垫片滑动面的温度的供油量。
此外，上述第一实施方式中，举例说明了各垫片2的流道6、7以冷却垫片2的前端部至后端部的方式形成的情况，但是并不局限于此，在不脱离本发明的主旨以及技术思想的范围内能够变形。即，例如如图7所示，各垫片2的流道6、7也可以以仅冷却成为高温的垫片2的后端部的方式仅形成于垫片2的后端部。
另外，上述第一实施方式中，举例说明了在每一个垫片2形成多个第一喷嘴9的情况，但是并不局限于此，也可以在每一个垫片2仅形成一个第一喷嘴9。另外，上述第一实施方式中，举例说明了在每一个垫片2形成多个第二喷嘴10的情况，但是并不局限于此，也可以在每一个垫片2仅形成一个第二喷嘴9。
另外，上述第一实施方式中，举例说明了在所有的垫片2形成第二喷嘴10的情况，但是并不局限于此，在不脱离本发明的主旨以及技术思想的范围内能够变形。即，也可以在成为比较高温的至少一个垫片2形成第二喷嘴10，在其他的垫片2不形成第二喷嘴10。
另外，虽然在上述第一实施方式中未特别说明，但也可以在垫片2的滑动面5的前缘侧形成倾斜部，由此使得润滑油容易从垫片2的滑动面5的前缘侧流入。另外，也可以在垫片2的滑动面5的侧缘侧形成倾斜部，由此使得润滑油容易从垫片2的滑动面5的侧缘部流出。
参照附图，对本发明的第二实施方式进行说明。
图8是表示本实施方式的倾斜垫片轴承的构造的轴向剖视图。图9是图8中剖面IX－IX的周向剖视图，表示推力垫片的构造。
本实施方式的倾斜垫片轴承是支撑旋转轴1的轴向负载的推力轴承。该轴承具备以与旋转轴1的转轮部19对置的方式沿旋转轴1的周向配置的多个(在本实施方式中为6个)推力垫片20和经由多个(在本实施方式中为6个)支点21将多个垫片20以能够摆动的方式支撑的轴承壳体22。
各垫片20的滑动面23由白金属等的低熔点金属形成。在各垫片20的前端侧(换言之，旋转轴1的旋转方向B的上游侧)形成有在垫片20的背面开口并沿轴向延伸的轴向流道24(油流道)。另外，在各垫片20的内部形成有与轴向流道24连通并且沿周向延伸的周向流道25(油流道)。此外，本实施方式的流道24、25的宽度宽且具有矩形状的剖面。
另外，在各垫片20的后端侧(换言之，旋转轴1的旋转方向B的下游侧)形成有与周向流道25连通并且朝向轴向一方侧(旋转轴侧，图9中纸面的近前侧)延伸并在垫片2的后端面26开口的多个(在本实施方式中为6个)第一喷嘴27。另外，在各垫片20的后端侧形成有与周向流道25连通，并且朝向轴向一方侧延伸而在垫片20的滑动面23的后缘部开口的多个(在本实施方式中为6个)第二喷嘴28。此外，本实施方式的喷嘴27、28具有圆形的剖面。
在轴承壳体22形成有沿周向延伸的导油槽29。另外，在轴承壳体22与各垫片20的轴向流道24对应地形成有从导油槽29沿轴向贯通的导油孔(未图示)。轴承壳体22的导油孔和垫片20的轴向流道24经由能够伸缩或者可挠性的导油管(未图示)而连接。轴承壳体22的导油槽29经由外壳30的导油孔(未图示)、配管(未图示)以及泵(未图示)而与油罐(未图示)连接。
而且，通过泵的驱动，将由油罐储藏的润滑油供给至轴承壳体22的导油槽29，进一步经由轴承壳体22的导油孔以及导油管，供给至各垫片20的轴向流道24。由此，使低温的润滑油在上游侧的垫片20的流道24、25流通之后，将其一部分经由第一喷嘴27供给至下游侧的垫片20的滑动面23与旋转轴1之间。另外，将剩余的润滑油经由第二喷嘴28供给至上游侧的垫片20的滑动面23的后缘部与旋转轴1之间。
如以上构成的本实施方式中，与上述第一实施方式相同，能够抑制垫片滑动面的温度上升，能够实现供油量的减少。
此外，上述第二实施方式中，举例说明了各垫片20的流道24、25以冷却垫片20的前端部至后端部的方式形成的情况，但是并不局限于此，在不脱离本发明的主旨以及技术思想的范围内能够变形。即，各垫片20的流道24、25也可以以仅冷却成为高温的垫片20的后端部的方式仅形成于垫片20的后端部。
另外，上述第二实施方式中，举例说明了在每一个垫片20形成多个第一喷嘴27的情况，但是并不局限于此，也可以在每一个垫片20仅形成一个第一喷嘴27。另外，上述第二实施方式中，举例说明了在每一个垫片20形成多个第二喷嘴28的情况，但是并不局限于此，也可以在每一个垫片20仅形成一个第二喷嘴28。
另外，上述第二实施方式中，未特别说明，然而也可以在垫片20的滑动面23的前缘侧形成倾斜部，从而使得润滑油容易从垫片20的滑动面23的前缘侧流入。另外，也可以在垫片20的滑动面23的侧缘侧形成倾斜部，从而使得润滑油容易从垫片20的滑动面23的侧缘部流出。

Claims (3)

1.一种倾斜垫片轴承，其特征在于，具有：
轴承壳体；
以能够相对于上述轴承壳体摆动的方式设置的多个垫片；
形成于上述多个垫片的每一个，且至少冷却上述垫片的后端部的油流道；
形成于上述多个垫片的每一个，且与上述油流道连通并在上述垫片的后端面开口，并向下游侧垫片供给润滑油的第一喷嘴；以及
形成于上述多个垫片中的至少一个，且与上述油流道连通并在上述垫片的滑动面的后缘部开口，并将润滑油供给至上述滑动面的后缘部的第二喷嘴。
2.根据权利要求1所述的倾斜垫片轴承，其特征在于，
上述多个垫片与旋转轴的外周面对置地沿上述旋转轴的周向配置，并承受上述旋转轴的径向负载。
3.根据权利要求1所述的倾斜垫片轴承，其特征在于，
上述多个垫片与旋转轴的转轮部对置地沿上述旋转轴的周向配置，并承受上述旋转轴的轴向负载。
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