CN108026968A - 立式轴承装置 - Google Patents

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Abstract

当止推环(21)的圆环部(33)与旋转轴部件(12)一起旋转时，循环油室(55)的润滑油产生离心力、剪切力或者由于流速的不同而产生的压力差等。由此，循环油室(55)的润滑油经由贯穿圆环部(33)的循环孔(71)而从圆环部(33)的内周侧朝向外周侧被引导。通过该循环孔(71)引导的润滑油的流动形成为从下侧油室(47)经由循环油室(55)朝向上侧油室(46)的润滑油的流动。其结果为，在下侧油室(47)中贮存的润滑油通过止推环(21)的旋转而经由循环油室(55)朝向上侧油室(46)循环。

Description

立式轴承装置
技术领域
本发明涉及一种立式轴承装置。
背景技术
已知有对大型发电机、电动机等旋转机的旋转轴部件进行支承的立式轴承装置。立式轴承装置由在重力方向上沿上下延伸的旋转轴部件的轴向上的推力载荷和径向上的径向载荷这两者进行支承。与该立式轴承装置的轴向和径向上的载荷对应的轴承部分通过旋转轴部件的旋转而随之发热，所以需要适当的冷却。在现有技术中，立式轴承装置主要使用通过送风来冷却的风冷器或者在外部冷却润滑油的油冷器等。在使用风冷器的情况下，通过使用与旋转轴部件一起旋转的送风机，从而利用由送风机产生的空气的气流来冷却轴承装置(专利文献1)。此外，在使用油冷器的情况下，通过利用旋转轴部件的旋转将润滑轴承部分的润滑油向外部喷出，使该润滑油在轴承装置和冷却器之间循环，从而冷却轴承装置(专利文献2)。
立式轴承装置如上述那样分别用轴向的推力轴承部和径向的轴颈轴承部来支承旋转轴部件。因此，伴随旋转轴部件的旋转的发热分别在推力轴承部和轴颈轴承部产生。产生的热通过在立式轴承装置的内部充满的润滑油来吸收，吸收了热的润滑油通过空气或外部的冷却器来冷却。
因此，当润滑油的循环被阻碍时，可能所产生的热不会被润滑油适当地吸收而导致推力轴承部或轴颈轴承部的温度上升。这些各轴承部的温度上升成为推力轴承部或轴颈轴承部的烧焦的原因。另一方面，当为了促进润滑油的循环而设置用于使润滑油循环的泵装置等时，存在伴随着结构的复杂化而造成的维护的烦杂化、以及为了确保驱动动力而导致效率降低的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-293977号公报；
专利文献2：日本特开平5-106636号公报。
发明内容
发明要解决的课题
因此，本发明的目的在于提供一种无需使用泵装置就能促进润滑油的循环、抑制轴承部分的烧焦的立式轴承装置。
用于解决课题的方案
在方案1中记载的立式轴承装置中，具有循环机构部。循环机构部在止推环的圆环部具有循环孔。循环孔在旋转轴部件的径向上从圆环部的内周侧朝向外周侧贯穿。止推环与旋转轴部件一起旋转。通过该止推环的旋转，收容在循环油室的圆环部也旋转。当该圆环部旋转时，循环油室的润滑油产生离心力、剪切力或者由于流速的不同而产生的压力差等。由此，循环油室的润滑油经由贯穿圆环部的循环孔而在旋转轴部件的径向上从圆环部的内周侧被朝向外周侧引导。通过该循环孔引导的润滑油的流动形成从下侧油室经由循环油室朝向上侧油室的润滑油的流动。其结果为，在下侧油室中贮存的润滑油通过止推环的旋转而经由循环油室朝向上侧油室循环。因此，能够不使用泵装置而促进润滑油的循环。而且，推力轴承部和轴颈轴承部通过该循环的润滑油的流动来润滑和冷却。因此，能够抑制推力轴承部和轴颈轴承部的烧焦。
在方案10中记载的立式轴承装置中，在壳体与圆环部的外周面之间形成了润滑油流动的外周侧流道。该外周侧流道设定为在虚拟直线上方的外周面与壳体之间的距离大于虚拟直线的下方的距离。循环的润滑油越靠近上侧油室，流量越增大。因此，通过使在虚拟直线上方的壳体与圆环部的外周面之间的距离增大，流量增大的润滑油不会滞留而朝向上侧油室流动。因此，能够促进润滑油的循环，并抑制推力轴承部和轴颈轴承部的烧焦。
在方案12中记载的立式轴承装置中，壳体在划分循环油室和上侧油室的中间壁具有将循环油室和上侧油室连接的连接孔。而且，该连接孔形成为剖面面积从循环油室侧朝向上侧油室连续地扩大的锥状。由此，循环油室侧的润滑油随着靠近上侧油室而被剖面面积扩大的连接孔引导而向上侧油室移动。因此，能够不会导致抵抗的增加而促进润滑油的循环，并抑制推力轴承部和轴颈轴承部的烧焦。
在方案14中记载的立式轴承装置中，具有密封部件。在壳体与圆环部的外周面之间形成有润滑油流动的外周侧流道。密封部件限制在该外周侧流道与轴颈室之间的润滑油的流动。当润滑油从轴颈室朝向外周侧流道流动时，有可能收容在轴颈室的轴颈轴承部的润滑变得不充分。另一方面，当润滑油从外周侧流道朝向轴颈室流动时，有可能冷却推力轴承部而使温度上升的润滑油流入轴颈轴承部，导致轴颈轴承部的温度的上升。因此，通过具有密封部件，阻断外周侧流道与轴颈室之间的润滑油的流动。因此，能够不妨碍轴颈轴承部的润滑和冷却而促进润滑油的循环，从而能够抑制烧焦。
附图说明
图1是示出一个实施方式的立式轴承装置的剖面的概要图。
图2是示出应用了一个实施方式的立式轴承装置的旋转机的示意图。
图3是从图1的箭头III方向观察到的向视图。
图4是对图1所示的立式轴承装置的圆环部的附近进行了放大的放大图。
图5是沿图4的V-V线将图4所示的圆环部切断的剖视图。
图6是对图4所示的立式轴承装置的连接孔的附近进行了放大的放大图。
图7是沿图4的VII-VII线将一个实施方式的立式轴承装置的壳体切断的剖视图。
图8是沿图7的VIII-VIII线将图7的连接孔的附近切断的剖视图。
图9是对图4所示的立式轴承装置的圆环部的附近进一步进行了放大的放大图。
图10是在与图7的VIII-VIII线对应的位置将其它实施方式的连接孔的附近切断的剖视图。
图11是在与图7的VIII-VIII线对应的位置将其它实施方式的连接孔的附近切断的剖视图。
具体实施方式
以下，根据附图，对一个实施方式的立式轴承装置进行说明。
图1、图2和图3所示的立式轴承装置10用于图2所示的旋转机11的轴承。旋转机11具有例如发电机、泵、电动机、涡轮等以旋转轴部件12为中心而旋转的旋转体13。旋转机11并不限于这些例子，只要是以旋转轴部件12为中心而旋转的设备就能够应用。旋转机11具有作为旋转的中心的旋转轴部件12。该旋转轴部件12在重力方向上大致沿上下延伸。立式轴承装置10在该旋转机11的上端即重力方向的上侧支承旋转机11的旋转轴部件12。立式轴承装置10固定在设备的基台14，在将旋转机11吊挂的状态下对其进行支承。另外，也可以采用旋转轴部件12朝向上方贯穿于立式轴承装置10，并在该立式轴承装置10的上方设置驱动旋转轴部件12的驱动源的结构。
如图1所示，立式轴承装置10具有止推环21、底板22、推力轴承部23、壳体24、轴颈轴承部25以及冷却部26。止推环21形成为圆筒状，与旋转轴部件12设置为一体。由此，止推环21与旋转轴部件12一体地旋转。止推环21具有上表面部31、筒部32以及圆环部33。这些上表面部31、筒部32以及圆环部33构成为一体。上表面部31位于止推环21的上端，在其中心贯穿旋转轴部件12。筒部32设置为从上表面部31向下方延伸且在旋转轴部件12的轴向的外侧与旋转轴部件12同心的筒状。圆环部33设置在筒部32的下端即与上表面部31相反一侧的端部。环状部33的外径大于筒部32的外径，圆环部33的外周侧的端部比筒部32更朝向径向外侧突出。圆环部33在旋转轴部件12的径向上，在内周侧具有内周面331，在外周侧具有外周面332。旋转轴部件12通过贯穿止推环21的上表面部31而与止推环21组装为一体。旋转轴部件12通过例如压入、焊接等而被固定在止推环21。
底板22具有主体34和油筒部35。底板22的主体34和油筒部35通过单独的部件或一个部件而构成为一体。在本实施方式的情况下，油筒部35与主体34分开构成，并安装在主体34。主体34形成为在中心具有开口36的圆板状。旋转轴部件12贯穿该中心的开口36。油筒部35沿主体34的开口36的边缘设为筒状，从主体34朝向上方延伸。由此，油筒部35呈筒状包围旋转轴部件12的径向外侧。底板22固定在设备的基台14，或固定在旋转机11的未图示的外壳等。
推力轴承部23设置在止推环21与底板22相向的部分。具体而言，推力轴承部23设置于止推环21与底板22在旋转轴部件12的轴向上相向的部分。在本实施方式的情况下，推力轴承部23在底板22的主体34中设置于与止推环21的圆环部33相向的位置。推力轴承部23与同旋转轴部件12一起旋转的止推环21的环状部33进行滑动。也就是说，推力轴承部23与圆环部33的主体34侧的滑动面333进行滑动。由此，推力轴承部23在轴向上支承旋转轴部件12的旋转。
壳体24包围着旋转轴部件12的外周侧。壳体24具有壳体主体41、中间壁42、内壁43以及下壁44。壳体24在下端侧与底板22连接。壳体24与底板22一起形成上端开口的容器。该成为容器状的由壳体24与底板22形成的空间为贮存润滑油的油室45。也就是说，壳体24成为与底板22为一体的容器状而形成油室45。润滑油充满该油室45。
壳体主体41形成为圆环状，构成了壳体24的外壁。壳体主体41的下端与底板22相接。中间壁42在轴向上设置于壳体主体41的中间，并从壳体主体41朝向径向内侧突出。也就是说，中间壁42从壳体主体41的内壁朝向旋转轴部件12侧呈圆环状地突出。内壁43从中间壁42的径向上的内侧的端部的附近朝向上方延伸。内壁43在中间壁42的径向上的内侧的端部的附近设置为圆筒状。下壁44从中间壁42的径向上的中间朝向下方延伸。该下壁44在中间壁42的下方与内壁43同样地设置为圆筒状。
由此，壳体24的中间壁42将在与底板22之间所形成的油室45划分为上侧油室46和下侧油室47。上侧油室46在中间壁42的上侧呈圆环状形成于壳体主体41与内壁43之间。另一方面，下侧油室47在中间壁42的下侧呈圆环状或筒状形成于壳体主体41与下壁44之间。像这样地，壳体24通过中间壁42将油室45在重力方向上划分成上方的上侧油室46和下方的下侧油室47。壳体24具有上板48。上板48覆盖着容器状的油室45的上端侧。
轴颈轴承部25设置在止推环21与壳体24相向的部分。具体而言，轴颈轴承部25设置于止推环21与壳体24在旋转轴部件12的径向上相向的部分。在本实施方式的情况下，轴颈轴承部25设置于在壳体24的内壁43的与止推环21的筒部32相向的位置。轴颈轴承部25与同旋转轴部件12一起旋转的止推环21的筒部32进行滑动。也就是说，轴颈轴承部25与筒部32的外周侧的面进行滑动。由此，轴颈轴承部25在径向上支承旋转轴部件12的旋转。
冷却部26具有润滑油流道部51和散热部52。润滑油流道部51由润滑油能够流过的管状的部件构成，并在内侧形成了润滑油道。润滑油流道部51的一个端部与上侧油室46连接，另一个端部与下侧油室47连接。具体而言，润滑油流道部51的上侧的端部与上侧油室46连接，下侧的端部与下侧油室47连接。该润滑油流道部51直接安装于壳体主体41。也就是说，润滑油流道部51与壳体主体41构成为一体。与此同时，润滑油流道部51从壳体主体41沿径向朝向外侧突出。也就是说，润滑油流道部51从壳体主体41朝向外侧露出。散热部52设置在从壳体主体41露出的润滑油流道部51。散热部52为了确保用于热交换的表面积而具有未图示的散热片等。如图3所示，沿立式轴承装置10的周向设置有多个冷却部26。在本实施方式的情况下，立式轴承装置10沿周向等间隔地具有4个冷却部26。冷却部26的数量、配置不限于图3所示的例子，能够任意地设定。
在图1所示的上侧油室46中贮存的润滑油通过重力、随着自身的循环而产生的抽吸作用经由润滑油流道部51流向下方的下侧油室47。此时，润滑油流过从壳体主体41露出的润滑油流道部51。由此，润滑油在润滑油流道部51的中途设置的散热部52中散热。也就是说，润滑油在经由润滑油流道部51而从上侧油室46流向下侧油室47的期间，在散热部52中散热，并被冷却。像这样地，冷却部26对从上侧油室46流向下侧油室47的润滑油进行冷却。
立式轴承装置10除了上述以外还具有送风部53。送风部53具有与旋转轴部件12一起旋转的风扇部54。通过风扇部54与旋转轴部件12一起旋转，在壳体24的外侧形成从上向下的气流。该气流沿壳体24的上板48和壳体主体41流动，并流过冷却部26的散热部52。由此，通过风扇部54的旋转而形成的气流将壳体24和冷却部26冷却。其结果是，贮存在油室45的润滑油和流过冷却部26的润滑油促进散热。壳体24可以在通过风扇部54的旋转而形成气流的位置处具有片49。
壳体24将油室45不仅划分为上侧油室46和下侧油室47，还划分出循环油室55。循环油室55形成于油室45中除了上侧油室46和下侧油室47之外的部分。在该循环油室55中收容有止推环21的筒部32的一部分和圆环部33。而且，推力轴承部23和轴颈轴承部25设置在该循环油室55。也就是说，与止推环21的圆环部33进行滑动的推力轴承部23位于循环油室55的下侧。此外，与止推环21的筒部32进行滑动的轴颈轴承部25位于循环油室55的上侧。
循环油室55包含内周侧流道56、外周侧流道57、推力室58以及轴颈室59。内周侧流道56形成在圆环部33的内周面331与底板22的油筒部35之间。外周侧流道57形成在圆环部33的外周面332与壳体24的中间壁42及下壁44之间。这些内周侧流道56和外周侧流道57形成为沿旋转轴部件12的周向连续的环状。推力室58形成在圆环部33的下端与底板22之间。推力室58收容有推力轴承部23。轴颈室59形成在止推环21的筒部32与壳体24的内壁43之间。轴颈室59收容有轴颈轴承部25。
经由冷却部26从上侧油室46朝向下侧油室47移动的润滑油，经由形成于底板22的下部油道61而流入循环油室55。下部油道61在底板22的上侧即壳体24侧形成为朝向径向呈放射状延伸的槽或者圆环状的凹部。下侧油室47的润滑油经由该下部油道61朝向循环油室55的内周侧流道56移动。
朝向循环油室55流入的润滑油利用循环油室55的内部的止推环21的旋转而返回到上侧油室46。由此，在上侧油室46中贮存的润滑油经由冷却部26、下侧油室47、下部油道61以及循环油室55进行循环。润滑油进行循环的机构的细节在后面进行叙述。通过滑动而在推力轴承部23和轴颈轴承部25产生的热被循环的润滑油所吸收。然后，吸收了的热通过在润滑油的循环中经过冷却部26而在冷却部26被散热。其结果是，润滑油被冷却，从而促进因摩擦产生热的推力轴承部23和轴颈轴承部25的冷却。
接着，对使润滑油从循环油室55朝向上侧油室46循环的机构详细地进行说明。
如图4所示，立式轴承装置10具有循环机构部70。循环机构部70具有循环孔71。循环孔71设置在止推环21的圆环部33，并在径向上从内周侧朝向外周侧贯穿该圆环部33。如图5所示，沿圆环部33的周向设置有循环孔71。在本实施方式的情况下，圆环部33具有12根沿周向放射状地延伸的循环孔71。该循环孔71的一个端部朝向圆环部33的外周面332开口，另一个端部朝向圆环部33的内周面331开口。此外，如图4所示，循环孔71在旋转轴部件12的径向上从内周面331到外周面332朝向上方倾斜。也就是说，在旋转轴部件12的轴向上，循环孔71的外周面332侧的端部比内周面331侧的端部更靠上方。另外，循环孔71也可以相对圆环部33的径向倾斜。循环孔71可以按每一个或每个组使粗细、朝向固定，或者制成不规则。但是，从制造的观点出发，优选循环孔71均为粗细相同、朝向相同。像这样地，循环孔71的粗细、朝向以能够根据立式轴承装置10所要求的性能来控制润滑油的移动的方式而能够任意地设定。
通过在圆环部33设置循环孔71，从而当止推环21与旋转轴部件12一起旋转时，在循环油室55中存在于圆环部33的内周侧的润滑油通过该循环孔71而被引导到圆环部33的外周侧。也就是说，通过止推环21相对于被固定的底板22进行旋转，存在于圆环部33的内周侧的润滑油通过循环孔71朝向上侧油室46流动。由此，形成从循环油室55朝向上侧油室46的润滑油的流动。此时，由于循环孔71向上方倾斜，所以更顺畅地朝向上方的上侧油室46引导润滑油。通过循环油室55的润滑油经由循环孔71流向上侧油室46，从而下侧油室47的润滑油经由下部油道61被补充到循环油室55。下部油道61连接了下侧油室47和循环油室55的内周侧流道56。也就是说，在下侧油室47中贮存的润滑油从下侧油室47经由下部油道61被补充到内周侧流道56。
如上所述，在止推环21的圆环部33的外周面332与壳体24的中间壁42及下壁44之间形成有外周侧流道57。该外周侧流道57的外周面332与壳体24之间的距离优选设定为，在旋转轴部件12的轴向上上方大于下方。为了具体地进行说明，将设置于圆环部33的循环孔71的下端延长而设定虚拟直线L。如图6所示，该虚拟直线L由于将循环孔71的下端延长而与壳体24交叉。由此，外周侧流道57被作为壳体24的内壁的表面571及表面572、以及构成圆环部33的外周面332的表面573及表面574包围而形成。该外周侧流道57设定为，在该虚拟直线L的上方相向的表面572与表面574之间的距离大于在该虚拟直线L的下方相向的表面571与表面573之间的距离。具体而言，被壳体24的中间壁42和下壁44、以及圆环部33包围的外周侧流道57在与虚拟直线L交叉的交叉位置P的上方朝向外周侧膨胀。由此，在外周侧流道57中，在虚拟直线L的上方相向的表面的距离扩大。此外，壳体24可以在从该交叉位置P朝向上方的壁面具有曲面部72。也就是说，壳体24的中间壁42和下壁44的内周侧的端部可以从交叉位置P朝向上方设置曲面状的曲面部72。另外，外周侧流道57可以设成以下形状：在包含旋转轴部件12的中心轴的剖面，壳体24与外周面332之间的距离从下方侧朝向上方侧连续地扩大。
壳体24在将循环油室55和上侧油室46划分开的中间壁42具有连接孔73。也就是说，连接孔73通过贯穿中间壁42而将循环油室55与上侧油室46连接在一起。连接孔73具有径向外侧的表面731和径向内侧的表面732。连接孔73具有下侧开口74和上侧开口75。下侧开口74为连接孔73的下方侧的端部，在循环油室55的外周侧流道57开口。上侧开口75为连接孔73的上方侧的端部，在上侧油室46开口。如图7和图8所示，该连接孔73优选下侧开口74的开口面积小于上侧开口75的开口面积。而且，连接孔73优选形成为从下侧开口74朝向上侧开口75剖面面积连续地扩大的锥状。
沿壳体24的周向设置有多个连接孔73。在本实施方式的情况下，壳体24沿周向具有6个连接孔73。连接孔73的数量能够任意地设定。如图6和图7等所示，形成这些连接孔73的中间壁42优选为，在旋转轴部件12的径向上内周侧的表面732与旋转轴部件12的轴平行地延伸。也就是说，在本实施方式的情况下，连接孔73的内周侧的表面732变成与旋转轴部件12的中心轴平行。另一方面，在形成连接孔73的中间壁42中，在旋转轴部件12的径向上外周侧的表面731相对于旋转轴部件12的中心轴倾斜。也就是说，连接孔73以外周侧的表面731随着朝向上方行进而远离旋转轴部件12的方式倾斜。由此，连接孔73形成为剖面面积从循环油室55侧朝向上侧油室46连续地扩大的锥状。
如图4和图9所示，立式轴承装置10具有轴颈贯穿孔76。轴颈贯穿孔76沿径向贯穿止推环21的筒部32。轴颈贯穿孔76通过贯穿筒部32而将循环油室55的内周侧流道56和轴颈室59连接。由此，在循环油室55的内周侧流道56中存在的润滑油经由轴颈贯穿孔76流向轴颈室59。流入轴颈室59的润滑油随着止推环21的旋转而从轴颈室59向上侧油室46循环。此时，流入轴颈室59的润滑油在润滑轴颈轴承部25的同时向上侧油室46流出。在此，轴颈贯穿孔76可以在旋转轴部件12的径向和轴向上从内周面侧朝向外周面侧倾斜，也可以不倾斜。此外，轴颈贯穿孔76可以按每一个或每个组使粗细、朝向固定，或制成不规则。但是，从制造的观点出发，优选轴颈贯穿孔76均为粗细相同、朝向相同。像这样地，轴颈贯穿孔76的粗细、朝向以能够根据立式轴承装置10所要求的性能来控制润滑油的移动的方式而能够任意地设定。
立式轴承装置10具有密封部件77。密封部件77设置在止推环21的圆环部33的上端与壳体24的中间壁42的下端相向的位置。如上所述，循环油室55包含有收容推力轴承部23的推力室58、以及收容轴颈轴承部25的轴颈室59。从下侧油室47经由下部油道61补充到循环油室55的润滑油在循环油室55中经由以下3个循环路径向上侧油室46循环。
路径(1)：从内周侧流道56起润滑推力室58的推力轴承部23，经由外周侧流道57和连接孔73朝向上侧油室46的循环路径。
路径(2)：从内周侧流道56起经由圆环部33的循环孔71、外周侧流道57以及连接孔73朝向上侧油室46的循环路径。
路径(3)：从内周侧流道56起经由轴颈贯穿孔76润滑轴颈室59的轴颈轴承部25，朝向上侧油室46的循环路径。
像这样地，循环油室55的润滑油经由3个路径向上侧油室46移动。此时，在路径(3)中流入轴颈室59的润滑油有可能不润滑收容在轴颈室59的轴颈轴承部25而形成经由圆环部33的上端和中间壁42的下端之间朝向外周侧流道57的流动。因此，密封部件77设置在该圆环部33的上端和中间壁42的下端之间。由此，在路径(3)中从轴颈贯穿孔76朝向内周侧流道56的润滑油的流动受到该密封部件77的限制。此外，相反地，密封部件77也限制经由路径(1)或路径(2)流过外周侧流道57的润滑油流入轴颈室59。在外周侧流道57中还流过经由路径(1)将推力室58的推力轴承部23冷却了的润滑油。该经由路径(1)的润滑油由于冷却推力轴承部23而温度上升。当该温度上升的润滑油流入轴颈室59时，有可能收容在轴颈室59的轴颈轴承部25通过润滑油进行的冷却不够充分。因此，通过设置密封部件77，还能够限制润滑油从外周侧流道57向轴颈室59的流动。
该圆环部33的上端与中间壁42的下端也是固定的壳体24与旋转的止推环21在旋转轴部件12的轴向上相向的部分。因此，密封部件77也可以作为与推力轴承部23一起在轴向上支承止推环21的副推力轴承部。也就是说，密封部件77与推力轴承部23一起在轴向上支承旋转轴部件12。
如图4和图9所示，止推环21也可以具有导入部78和导入部79。导入部78设置在止推环21的圆环部33的内周面331。此外，导入部79设置在止推环21的筒部32的内周面。循环孔71和轴颈贯穿孔76的端部在该止推环21的内周侧的表面开口。导入部78与循环孔71的内周侧的开口对应地设置。同样地，导入部79与轴颈贯穿孔76的内周侧的开口对应地设置。导入部78设置成从内周面331向径向外侧凹陷。而且，导入部78形成为内径从内周面331到循环孔71的开口逐渐变小。同样地，导入部79设置成从筒部32的内周面向径向外侧凹陷。该导入部79也形成为内径从筒部32的内周面到轴颈贯穿孔76的开口逐渐变小。导入部78和导入部79分别设置于在止推环21的内周面开口的循环孔71或轴颈贯穿孔76。另外，导入部78和导入部79也可以形成为在止推环21的内周面沿周向连续的槽状。在该情况下，在导入部78和导入部79中，旋转轴部件12的轴向的内径朝向循环孔71或轴颈贯穿孔76的开口而逐渐变小。成为该导入部78和导入部79的槽状的部分不仅可以形成为沿止推环21的周向连续的环状，也可以在周向上不连续地形成。此外，成为导入部78和导入部79的槽状的部分能够根据位置而任意地改变周向的深度、轴向的宽度。导入部78将内周侧流道56的润滑油朝向循环孔71引导。同样地，导入部79将内周侧流道56的润滑油朝向轴颈贯穿孔76引导。由此，促进内周侧流道56的润滑油流入循环孔71和轴颈贯穿孔76。另外，在实施方式中，示出了形成有导入部78和导入部79两者的例子。但是，导入部78和导入部79也可以采用形成任意一方或两方的结构。
对基于上述结构进行的立式轴承装置10的润滑油的循环、以及利用润滑油进行的推力轴承部23和轴颈轴承部25的冷却进行说明。
止推环21与旋转轴部件12一起旋转。由此，止推环21在固定的底板22和壳体24的内侧旋转。在循环油室55中贮存的润滑油通过由止推环21的旋转而产生的离心力、剪切力或者由于流速的不同引起的压力差等而形成从旋转轴部件12的内周侧朝向外周侧即从内周侧流道56朝向外周侧流道57的流动。通过该流动，内周侧流道56的润滑油像上述路径(1)那样经由推力室58、像上述路径(2)那样经由循环孔71、以及像上述路径(3)那样经由轴颈室59向上侧油室46循环。
在此，构成路径(2)的循环孔71贯穿了止推环21的圆环部33，在其中途润滑油受到的阻力比较小。另一方面，构成路径(1)的推力室58收容有推力轴承部23。因此，流过循环孔71的润滑油的流速大于流过推力室58的润滑油的流速。流过循环孔71的流速大的润滑油向外周侧流道57流出，并且流动方向平滑地沿形成于壳体24的曲面部72朝向上方。由此，从循环孔71向外周侧流道57流出的润滑油的流向变为沿曲面部72朝向上方，并流入连接孔73。此时，从循环孔71朝向连接孔73的润滑油的流速大于从推力室58流入外周侧流道57的润滑油的流速。由于流过该不同路径的润滑油的流速的差，从推力室58流入外周侧流道57的润滑油被从循环孔71朝向连接孔73的润滑油抽吸。其结果是，经由阻力大的路径(1)的推力室58的润滑油通过经由路径(2)的循环孔71的润滑油的流动而经由连接孔73被汲取至上侧油室46。因此，在推力室58中将推力轴承部23冷却了的润滑油不滞留在推力室58和外周侧流道57而向上侧油室46循环。
此外，通过止推环21的旋转，内周侧流道56的润滑油的一部分经由构成路径(3)的轴颈贯穿孔76和轴颈室59朝向上侧油室46循环。在该情况下，内周侧流道56的润滑油也通过由止推环21的旋转而产生的离心力、剪切力或者由于流速的不同引起的压力差等而经由轴颈贯穿孔76流入轴颈室59。流入该轴颈室59的润滑油通过止推环21的旋转继续向轴颈室59补充润滑油，由此从轴颈室59流入上侧油室46。因此，在轴颈室59中将轴颈轴承部25冷却了的润滑油不滞留在轴颈室59而向上侧油室46循环。
通过循环返回到上侧油室46的润滑油通过重力、随着润滑油自身的循环而产生的抽吸作用而流向下方的下侧油室47。此时，由于上侧油室46与冷却部26连接，所以上侧油室46的润滑油经由冷却部26流向下侧油室47。虽然上侧油室46经由连接孔73与循环油室55的外周侧流道57连接，但像上述那样经由路径(1)和路径(2)的润滑油经由连接孔73流入上侧油室46。因此，可认为不会产生从上侧油室46经由连接孔73朝向循环油室55的润滑油的流动。
流入到冷却部26的润滑油通过经由散热部52来散热。也就是说，吸收了由于推力轴承部23和轴颈轴承部25的滑动产生的发热的润滑油通过流过冷却部26来散热。散热后的润滑油流入下侧油室47。当止推环21旋转时，循环油室55的润滑油像上述那样朝向上侧油室46流出。因此，当循环油室55的润滑油减少时，流入下侧油室47的润滑油经由下部油道61被补充到循环油室55的内周侧流道56。
像这样地，通过与旋转轴部件12一起旋转的止推环21而在上侧油室46与下侧油室47之间形成经由循环油室55的润滑油的流动、以及经由冷却部26的润滑油的流动。也就是说，形成在上侧油室46与下侧油室47之间循环的润滑油的流动。其结果是，润滑油反复进行推力轴承部23和轴颈轴承部25的冷却、以及冷却部26中的散热。由此，实现立式轴承装置10的推力轴承部23和轴颈轴承部25的润滑及冷却、以及通过冷却而吸收了热的润滑油的散热。
在上述的一个实施方式中，构成冷却部26的润滑油流道部51从壳体24向外侧露出。因此，流过润滑油流道部51的润滑油在露出于壳体24的外侧的润滑油流道部51的散热部52中散热。像这样地，吸收了推力轴承部23和轴颈轴承部25的发热的润滑油在从上侧油室46向下侧油室47移动时在冷却部26中被冷却。其结果是，利用循环的润滑油促进发热的推力轴承部23和轴颈轴承部25的冷却。此外，该冷却部26的润滑油流道部51与壳体24一体设置在壳体24的径向外侧。因此，冷却部26不需要长的管道。因此，能够不会导致结构的复杂化和维护的繁杂化而提高冷却能力。
此外，在一个实施方式中，具有送风部53。送风部53利用与旋转轴部件12一起旋转的风扇部54来形成朝向冷却部26的气流。由此，通过由风扇部54形成的气流来促进冷却部26的冷却。因此，能够促进经由冷却部26进行循环的润滑油的散热，能够促进利用润滑油进行的推力轴承部23和轴颈轴承部25的冷却。
在一个实施方式中，在从下侧油室47向上侧油室46循环的润滑油流过的循环油室55设置有推力轴承部23和轴颈轴承部25。因此，由于支承旋转轴部件12的旋转而发热的推力轴承部23和轴颈轴承部25通过流过循环油室55的润滑油来冷却。因此，能够促进推力轴承部23和轴颈轴承部25的冷却，抑制烧焦。由此，能够提高立式轴承装置10的耐烧焦性。
此外，在一个实施方式中，具有循环机构部70。循环机构部70在止推环21的圆环部33具有多个循环孔71。当止推环21的圆环部33与旋转轴部件12一起旋转时，循环油室55的润滑油会产生离心力、剪切力或者由于流速的不同引起的压力差等。由此，循环油室55的润滑油经由贯穿圆环部33的循环孔71从圆环部33的内周侧被引导至外周侧。由该循环孔71引导的润滑油的流动形成为从下侧油室47经由循环油室55朝向上侧油室46的润滑油的流动。其结果是，贮存在下侧油室47的润滑油通过止推环21的旋转经由循环油室55向上侧油室46循环。因此，能够不使用泵装置等而促进润滑油的循环。而且，推力轴承部23和轴颈轴承部25通过该循环的润滑油的流动来润滑和冷却。因此，能够抑制推力轴承部23和轴颈轴承部25的烧焦。
在一个实施方式中，循环孔71从内周侧到外周侧向上方倾斜。因此，经由循环孔71的润滑油的流动在从循环孔71流出时形成朝向上方即上侧油室46的流动。由此，流过循环孔71的润滑油容易地被引导至上侧油室46。因此，能够促进润滑油经由循环孔71的流动、以及由于该流动进行的润滑油的循环。此外，循环孔71贯穿止推环21的圆环部33。在圆环部33的下端设置有推力轴承部23。由于润滑油流过循环孔71，推力轴承部23也被流过循环孔71的润滑油冷却。因此，也能够促进推力轴承部23和止推环21的冷却。
在一个实施方式中，外周侧流道57设定为在虚拟直线L的上方的表面572与表面574之间的距离大于在该虚拟直线L的下方的表面571与表面573之间的距离。经由循环孔71的润滑油的流速大于经由推力轴承部23的润滑油的流速。因此，流过循环孔71朝向上侧油室46的润滑油的流动将流过推力轴承部23的润滑油汲取上来。其结果是，在虚拟直线L的上方，除了流过循环孔71的润滑油以外，还流动有流过推力轴承部23的润滑油。因此，通过扩大虚拟直线L上方的距离，流量增大的润滑油不会滞留而朝向上侧油室46流动。因此，能够促进润滑油的循环。
在一个实施方式中，壳体24在与虚拟直线L交叉的位置P的上方的壁面具有曲面部72。从循环孔71流出的润滑油通过曲面部72平滑地被引导至上方的上侧油室46。因此，能够减小润滑油在循环路径上的阻力，促进润滑油的循环。
在一个实施方式中，在壳体24的中间壁42设置的连接孔73将循环油室55和上侧油室46连接。连接孔73为剖面面积从循环油室55的外周侧流道57侧朝向上侧油室46连续地扩大的锥状。由此，循环油室55侧的润滑油被剖面面积扩大的连接孔73引导而向上侧油室46移动。因此，能够不会导致阻力增加而促进润滑油的循环。
在一个实施方式中，连接孔73的内周侧的表面732与旋转轴部件12的中心轴平行。由此，对于流过连接孔73的润滑油，形成朝向上方的上侧油室46的流动，难以产生流动的紊乱。因此，能够抑制由于流动的紊乱引起的阻力的增大，促进润滑油的循环。
在一个实施方式中，具有密封部件77。密封部件77限制外周侧流道57与轴颈室59之间的润滑油的流动。当润滑油从轴颈室59流向外周侧流道57时，有可能收容在轴颈室59的轴颈轴承部25的润滑变得不充分。另一方面，当润滑油从外周侧流道57流向轴颈室59时，有可能冷却推力轴承部23而温度上升了的润滑油流入轴颈轴承部25，导致轴颈轴承部25的温度上升。因此，通过具有密封部件77，阻断了外周侧流道57与轴颈室59之间的润滑油的流动。因此，能够不妨碍轴颈轴承部25的润滑和冷却而促进润滑油的循环。
在一个实施方式中，密封部件77也可以作为副推力轴承部。由此，旋转轴部件12由推力轴承部23和作为副推力轴承部的密封部件77支承。因此，能够更稳定地支承旋转轴部件12而不导致部件数量的增加，并且能够促进润滑油的循环。
在一个实施方式中，具有朝向循环孔71的入口的导入部78和朝向轴颈贯穿孔76的入口的导入部79。导入部78和导入部79设定为内径朝向循环孔71和轴颈贯穿孔76变小。由此，这些导入部78和导入部79将内周侧流道56中的润滑油朝向循环孔71和轴颈贯穿孔76引导。也就是说，内周侧流道56的润滑油被这些导入部78和导入部79引导而被导向循环孔71和轴颈贯穿孔76。由此，促进了润滑油从内周侧流道56向循环孔71和轴颈贯穿孔76的流动。因此，能够进一步促进润滑油的循环。
以上说明的本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够适用于各种实施方式。
在上述的一个实施方式中，如图7和图8所示，连接孔73以倾斜面相对于壳体24的周向相互对称的方式向相反方向倾斜。但是，如图10所示，连接孔73也可以设为在周向上朝向相同方向倾斜的结构。在旋转轴部件12的旋转方向向正方向或反方向这两者旋转的情况下，连接孔73优选为如图7和图8所示的形状。此外，该壳体24的周向上的连接孔73的前方或后方的倾斜可以像图8和图10所示那样为相同，也可以像图11所示那样为不同。无论哪种情况，连接孔73的形状都以能够根据立式轴承装置10所要求的性能来控制润滑油的移动的方式而能够任意地设定。

Claims (17)

1.一种立式轴承装置，具有：
圆筒状的止推环，其与朝向重力方向延伸的旋转轴部件一起旋转；
圆环部，其以圆环状设置在所述止推环的下端；
底板，其与所述圆环部相向；
推力轴承部，其设置在所述圆环部与所述底板在所述旋转轴部件的轴向上相向的部分，并在轴向上对所述旋转轴部件进行支承；
壳体，其包围所述旋转轴部件的外周侧，是与所述底板一体地形成贮存润滑油的油室的容器状，将所述油室划分为在重力方向上设置在上方的上侧油室、设置在下方的下侧油室以及设置在从所述下侧油室朝向所述上侧油室的所述润滑油的路径上的循环油室，所述循环油室对所述圆环部进行收容；
轴颈轴承部，其设置在所述壳体与所述止推环在所述旋转轴部件的径向上相向的部分，并在径向上对所述旋转轴部件进行支承；以及
循环机构部，其在所述圆环部具有在所述旋转轴部件的径向上从所述圆环部的内周侧向外周侧贯穿的循环孔，通过与所述旋转轴部件一起旋转的所述止推环的旋转，将所述循环油室的所述润滑油从所述圆环部的内周侧朝向所述外周侧引导，从而形成从所述下侧油室朝向所述上侧油室的所述润滑油的流动。
2.如权利要求1所述的立式轴承装置，其中，
所述循环孔在所述旋转轴部件的径向上从内周侧到外周侧朝向上方倾斜。
3.如权利要求1或2所述的立式轴承装置，其中，
在所述壳体与所述圆环部的外周面之间形成所述润滑油流动的外周侧流道，
彼此相向地形成所述外周侧流道的所述外周面与所述壳体之间的距离为，以将所述循环孔的下端朝向所述壳体延长至外周侧的虚拟的虚拟直线为边界，所述虚拟直线的上方的所述距离大于所述虚拟直线的下方的所述距离。
4.如权利要求3所述的立式轴承装置，其中，
所述壳体在与所述循环孔的外周侧的端部相向的一侧的、从与所述虚拟直线交叉的位置起朝向上方的壁面具有曲面部。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的立式轴承装置，其中，
所述壳体在划分所述循环油室和所述上侧油室的中间壁具有形成所述外周侧流道并将所述循环油室与所述上侧油室连接的连接孔，
所述连接孔形成为剖面面积从所述循环油室侧朝向所述上侧油室连续地扩大的锥状。
6.如权利要求5所述的立式轴承装置，其中，
在所述旋转轴部件的径向上，所述连接孔的内周侧与所述旋转轴部件的轴向平行。
7.如权利要求3至6中的任一项所述的立式轴承装置，其中，
所述循环油室具有收容所述推力轴承部的推力室和收容所述轴颈轴承部的轴颈室，
所述立式轴承装置还具有对经由所述止推环和所述壳体之间的所述外周侧流道、与所述轴颈室之间的所述润滑油的流动进行限制的密封部件。
8.如权利要求7所述的立式轴承装置，其中，
所述密封部件设置在所述圆环部的上端面与所述壳体的下端面之间，所述密封部件是与所述推力轴承部一起在轴向上对所述旋转轴部件进行支承的副推力轴承部。
9.如权利要求7或8所述的立式轴承装置，其中，
还具有：
轴颈贯穿孔，其在所述旋转轴部件的径向上从内周侧朝向所述轴颈室贯穿所述止推环；以及
导入部，其在所述止推环的内周侧的壁部，朝向所述循环孔和所述轴颈贯穿孔中的至少任一方内径变小，将所述止推环的内周侧的所述润滑油朝向所述循环孔和所述轴颈贯穿孔引导。
10.一种立式轴承装置，具有：
圆筒状的止推环，其与朝向重力方向延伸的旋转轴部件一起旋转；
圆环部，其以圆环状设置在所述止推环的下端；
底板，其与所述圆环部相向；
推力轴承部，其设置在所述圆环部与所述底板在所述旋转轴部件的轴向上相向的部分，并在轴向上对所述旋转轴部件进行支承；
壳体，其包围所述旋转轴部件的外周侧，是与所述底板一体地形成贮存润滑油的油室的容器状，将所述油室划分为在重力方向上设置在上方的上侧油室、设置在下方的下侧油室、以及设置在从所述下侧油室朝向所述上侧油室的所述润滑油的路径上的循环油室，所述循环油室对所述圆环部进行收容；以及
轴颈轴承部，其设置在所述壳体与所述止推环在所述旋转轴部件的径向上相向的部分，并在径向上对所述旋转轴部件进行支承，
在所述壳体与所述圆环部的外周面之间形成所述润滑油流动的外周侧流道，
彼此相向地形成所述外周侧流道的所述外周面与所述壳体之间的距离为，以将所述循环孔的下端朝向所述壳体延长至外周侧的虚拟的虚拟直线为边界，所述虚拟直线的上方的所述距离大于所述虚拟直线的下方的所述距离。
11.如权利要求10所述的立式轴承装置，其中，
所述壳体在与所述循环孔的外周侧的端部相向的一侧的、从与所述虚拟直线交叉的位置起朝向上方的壁面具有曲面部。
12.一种立式轴承装置，具有：
圆筒状的止推环，其与朝向重力方向延伸的旋转轴部件一起旋转；
圆环部，其以圆环状设置在所述止推环的下端；
底板，其与所述圆环部相向；
推力轴承部，其设置在所述圆环部与所述底板在所述旋转轴部件的轴向上相向的部分，并在轴向上对所述旋转轴部件进行支承；
壳体，其包围所述旋转轴部件的外周侧，是与所述底板一体地形成贮存润滑油的油室的容器状，将所述油室划分为在重力方向上设置在上方的上侧油室、设置在下方的下侧油室、以及设置在从所述下侧油室朝向所述上侧油室的所述润滑油的路径上的循环油室，所述循环油室对所述圆环部进行收容；以及
轴颈轴承部，其设置在所述壳体与所述止推环在所述旋转轴部件的径向上相向的部分，并在径向上对所述旋转轴部件进行支承，
所述壳体在划分所述循环油室和所述上侧油室的中间壁具有形成所述外周侧流道并将所述循环油室与所述上侧油室连接的连接孔，
所述连接孔形成为剖面面积从所述循环油室侧朝向所述上侧油室连续地扩大的锥状。
13.如权利要求12所述的立式轴承装置，其中，
在所述旋转轴部件的径向上，所述连接孔的内周侧与所述旋转轴部件的轴向平行。
14.一种立式轴承装置，具有：
圆筒状的止推环，其与朝向重力方向延伸的旋转轴部件一起旋转；
圆环部，其以圆环状设置在所述止推环的下端；
底板，其与所述圆环部相向；
推力轴承部，其设置在所述圆环部与所述底板在所述旋转轴部件的轴向上相向的部分，并在轴向上对所述旋转轴部件进行支承；
壳体，其是包围所述旋转轴部件的外周侧并与所述底板一体地形成贮存润滑油的油室的容器状，将所述油室划分为在重力方向上设置在上方的上侧油室、设置在下方的下侧油室、以及设置在从所述下侧油室朝向所述上侧油室的所述润滑油的路径的循环油室，所述循环油室对所述圆环部进行收容；以及
轴颈轴承部，其设置在所述壳体与所述止推环在所述旋转轴部件的径向上相向的部分，并在径向上对所述旋转轴部件进行支承，
所述循环油室具有收容所述推力轴承部的推力室和收容所述轴颈轴承部的轴颈室，
在所述壳体与所述圆环部的外周面之间形成所述润滑油流动的外周侧流道，
所述立式轴承装置还具有对所述外周侧流道与所述轴颈室之间的所述润滑油的流动进行限制的密封部件。
15.如权利要求14所述的立式轴承装置，其中，
所述密封部件设置在所述圆环部的上端面与所述壳体的下端面之间，所述密封部件是与所述推力轴承部一起在轴向上对所述旋转轴部件进行支承的副推力轴承部。
16.如权利要求1至15中的任一项所述的立式轴承装置，其中，
还具有冷却部，所述冷却部与所述壳体一体地设置在所述壳体的径向外侧，并具有从所述壳体露出的、从所述上侧油室朝向所述下侧油室移动的所述润滑油流过的润滑油流道部，通过所述壳体的外周侧的气流来冷却经由所述润滑油流道部从所述上侧油室朝向所述下侧油室移动的所述润滑油。
17.一种旋转机，其具有：
权利要求1至16中的任一项所述的立式轴承装置；以及
在所述旋转轴部件的轴向上至少一个端部被所述立式轴承装置支承的旋转体。
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