CN108138843A - 箔片轴承 - Google Patents

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Abstract

箔片轴承的轴承间隙被提供有颗粒(23)。在上箔片部(12a1)上设置台阶(24)，产生从沿着上箔片部(12a1)的表面的方向中的与轴(6)的旋转方向(R)垂直的方向(N)的两端部(121、122)朝向该两端部之间的区域的空气流。

Description

箔片轴承
技术领域
本发明涉及箔片轴承。
背景技术
涡轮机(例如燃气轮机或涡轮增压器)的主轴在高温环境下高速旋转。并且，关于涡轮机，除了存在从能量效率的观点来看很难另外设置油循环用的辅助设备的情况之外，还存在润滑油的剪切阻力成为妨碍主轴的高速旋转化的主要原因的情况。因此，作为涡轮机的主轴的支承用轴承，多数情况下不采用使用了润滑油的滚动轴承或动压轴承，而是采用使用空气作为产生压力流体的空气动压轴承。
作为空气动压轴承，一般情况下使用刚体来构成旋转侧的轴承面和静止侧的轴承面双方。然而，关于这种空气动压轴承，如果形成在两轴承面之间的轴承间隙的间隙宽度管理不充分，则在超过了稳定临界时容易产生被称作涡动的自励式的轴的摆动。因此，在普通的空气动压轴承中，为了稳定地发挥轴承性能，需要高精度地管理轴承间隙的间隙宽度。然而，在像涡轮机那样温度变化大的环境下，由于热膨胀的影响，轴承间隙的间隙宽度容易发生变动，因此很难稳定地发挥轴承性能。
作为不容易产生涡动并且在温度变化大的环境下也能够容易进行轴承间隙的间隙宽度管理的轴承，公知有箔片轴承。在箔片轴承中，由针对弯曲而言刚性低并且具有挠性的金属薄板(箔片)构成轴承面，通过允许该轴承面的挠曲而支承载荷，该箔片轴承具有如下的特征：轴承间隙被自动调节成与运转条件等相应的适当的宽度。例如在下述的专利文献1中公开了支承径向载荷的径向箔片轴承的一例。
另外，在箔片轴承中，尤其在轴低速旋转时，在轴承间隙中形成的空气膜的刚性(压力)不充分高，因此两轴承面反复地滑动接触。为了抑制伴随着这样的滑动接触的轴承面的磨耗和旋转扭矩的上升，在专利文献1中，公开了如下内容：在与轴之间形成轴承间隙的各箔片的表面上形成DLC膜、氮铝化钛膜、或二硫化钼膜等覆膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-92967号公报
发明内容
发明要解决的课题
在轴停止的过程中，如图22所示，处于轴6的外周面与形成在箔片12的表面上的覆膜21大范围接触的状态。在该状态下，存在如下的问题：即使轴6开始旋转，空气也不会被顺畅地引入到密合状态下的轴6的外周面与覆膜21之间，因此在楔形空间内没有产生充分的压力，轴6的上浮延迟。轴的上浮延迟会导致能量损失等各种不良情况。
因此，本发明的目的在于，提供能够在起动时使轴迅速地上浮的箔片轴承。并且，目的在于，提供能够长期维持该效果的箔片轴承。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明是一种箔片轴承，其具有：上箔片部，其具有在与要支承的轴之间形成轴承间隙的轴承面；以及支承部，其配置于上箔片部的背后，弹性地支承所述上箔片部，该箔片轴承借助在所述轴承间隙中产生的流体压力而以非接触状态支承轴的相对旋转，该箔片轴承的特征在于，所述轴承间隙被提供有颗粒，并且在上箔片部上设置有流体控制部，该流体控制部产生从沿着该上箔片部的表面的方向中的与所述相对旋转方向垂直的方向的两端部朝向该两端部之间的区域的流体流。
这样，通过轴承间隙内被提供有颗粒，在旋转侧部件(例如轴)停止的过程中，夹在隔着轴承间隙而对置的两个面之间的颗粒作为间隔件发挥功能，因此在该两个面之间形成了微小间隙。在该情况下，容易在轴刚开始旋转之后将空气引入到该微小间隙内，因此能够在楔形空间内迅速地产生流体动压以使轴尽早上浮。
并且，通过流体控制部，在轴承间隙内产生从上箔片部的两端部朝向该两端部之间的区域的流体流，因此能够防止颗粒向轴承间隙外泄漏。因此，即使长期使用箔片轴承，轴承间隙内的颗粒也不会枯竭，能够长期取得颗粒实现的上述效果。
流体控制部能够由所述轴承间隙的宽度方向的台阶形成。该台阶能够通过使上箔片部模仿支承部的形状进行弹性变形而形成。在该情况下，能够通过调节支承部的各部分的支承反作用力而任意变更流体控制部(台阶)的形状，从而控制流体的流动方向。
例如，能够在所述相对旋转方向上的多处配置箔片，在各箔片上设置有所述上箔片部和从背后支承相邻的上箔片部的下箔片部，由下箔片部构成了所述支承部。
如果在下箔片部的后端设置向所述相对旋转方向凹陷的切口部，则上箔片部模仿切口部的形状进行弹性变形，因此仅通过变更切口部的形状就能够控制流体控制部(台阶部)的形状。
并且，本发明是一种箔片轴承，其具有：上箔片部，其具有在与要支承的轴之间形成轴承间隙的轴承面；以及支承部，其配置于上箔片部的背后，弹性地支承所述上箔片部，该箔片轴承借助在所述轴承间隙内产生的流体压力而以非接触状态支承轴的相对旋转，该箔片轴承的特征在于，所述轴承间隙被提供有颗粒，并且在所述上箔片部的表面上设置有颗粒捕集部，该颗粒捕集部在旋转时和旋转停止时的双方具有截面凹状的形态。
这样，通过轴承间隙被提供有颗粒，在旋转侧部件(例如轴)停止的过程中，夹在隔着轴承间隙而对置的两个面之间的颗粒作为间隔件发挥功能，因此在该两个面之间形成了微小间隙。在该情况下，容易在轴刚开始旋转后将空气引入到该微小间隙内，因此能够在楔形空间内迅速地产生流体动压以使轴尽早上浮。
在轴旋转的过程中，在截面凹状的颗粒捕集部内捕集有颗粒。由此，在轴承间隙内流动的颗粒的总数减少，因此能够防止由于颗粒的咬入等而引起的轴的不稳定行为、或减少颗粒向轴承间隙外泄漏。当使轴停止旋转时，在该轴马上停止之前偏心的轴与堆积于颗粒捕集部的颗粒接触。因此，在轴完全停止时，能够使大量的颗粒附着在轴的外周面上。由此，能够可靠地使颗粒夹在完全停止后的上箔片部与轴的接触部。
这样，根据本发明，能够在轴停止时可靠地使颗粒夹在形成轴承间隙的两个面之间而形成微小间隙。因此，能够在楔形空间内迅速地产生流体动压以使轴尽早上浮，能够使旋转侧的部件迅速地转移到稳定旋转状态。
颗粒捕集部优选设置在上箔片部的最大压力产生部的附近的比该最大压力产生部靠反旋转方向侧的位置。上箔片部的最大压力产生部是轴承间隙狭窄的区域，因此通过采用该结构，容易在轴停止时使轴与堆积于颗粒捕集部的颗粒接触。
以上所述的颗粒捕集部能够通过将上箔片部局部设为薄壁而形成。
通过在颗粒捕集部的所述旋转方向侧的端部设置凹凸，能够增大颗粒捕集部的颗粒的堆积量。
在该箔片轴承中，能够在相对旋转方向上的多处配置箔片，在各箔片上设置所述上箔片部和从背后支承相邻的上箔片部的下箔片部，由下箔片部构成所述支承部。
在以上所述的箔片轴承中，通过使颗粒的粒径小于轴承间隙的最小宽度，颗粒在轴旋转的过程中不容易被轴承间隙的最小宽度部咬入。因此，能够抑制轴的不稳定行为。
并且，在以上所述的箔片轴承中，如果在所述相对旋转方向上的多处配置上箔片部，在相邻的上箔片部的边界部设置有使所述轴承间隙的宽度比所述轴承间隙的最小宽度大的宽幅部，在比所述宽幅部靠反旋转方向侧的上箔片部上设置贯通该上箔片部的正反面并且向所述宽幅部开口的流通孔，则能够利用从流通孔喷出流体的流动而将堆积于上箔片部上的颗粒吹飞。因此，能够使该颗粒在轴承间隙内流动而进行再利用。
发明效果
通过在上箔片部上设置产生从沿着该上箔片部的表面的方向中的与所述相对旋转方向垂直的方向的两端部朝向该两端部之间的区域的流体流的流体控制部，能够在楔形空间内迅速地产生流体动压以使轴尽早上浮。因此，能够使旋转侧的部件迅速地转移到稳定旋转状态。并且，能够防止颗粒向轴承间隙外泄露，因此能够长期稳定地取得上述效果。
附图说明
图1是示出微型燃气轮机的概略结构的图。
图2是示出微型燃气轮机的转子支承构造的概略结构的图。
图3是本发明的箔片轴承的剖视图。
图4是箔片的俯视图。
图5是从背面侧观察连结起来的两片箔片的俯视图。
图6是示出将三片箔片临时组装起来的状态的立体图。
图7是示出将箔片的临时组装体安装于箔片保持架的样子的立体图。
图8是放大示出箔片重复部的剖视图。
图9是放大示出上箔片部的剖视图(轴的稳定旋转状态)。
图10是放大示出上箔片部的剖视图(轴刚开始旋转后)。
图11是从表面侧观察连结起来的两片箔片的俯视图。
图12是放大示出沿图11中的X-X线的截面的图。
图13是沿图12中的Y-Y线的剖视图。
图14是从表面侧观察连结起来的两片箔片的俯视图。
图15是从表面侧观察连结起来的两片箔片的俯视图。
图16是从表面侧观察连结起来的两片箔片的俯视图。
图17是放大示出箔片轴承的轴承间隙的剖视图。
图18是从表面侧观察连结起来的两片箔片的俯视图。
图19是放大了颗粒捕集部的旋转方向侧的端部的剖视图。
图20是展开径向箔片轴承而示出的剖视图。
图21是示出径向箔片轴承的其他实施方式的剖视图。
图22是放大示出现有的箔片轴承的上箔片部的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
在图1中概念性地示出被称作微型燃气轮机的燃气轮机装置的结构作为涡轮机的一例。该燃气轮机装置具有压缩机2、发电机3、燃烧器4、再生器5以及形成有叶片列的涡轮1作为主要的结构。涡轮1和压缩机2安装于沿水平方向延伸的轴6，与轴6一同构成旋转侧的转子。轴6的轴向一端与发电机3连结。当该微型燃气轮机运转时，从进气口7吸入空气，所吸入的空气在被压缩机2压缩并且被再生器5加热的基础上被送入燃烧器4。燃烧器4将燃料与压缩和加热后的空气混合并使其燃烧，从而产生高温、高压的气体，借助该气体而使涡轮1旋转。当涡轮1旋转时，其旋转力经由轴6而传递给发电机3，发电机3被旋转驱动。通过发电机3被旋转驱动而产生的电力经由逆变器8而输出。由于使涡轮1旋转后的气体的温度比较高，因此将该气体送入再生器5，与燃烧前的压缩空气之间进行热交换，从而对燃烧后的气体的热进行再利用。在再生器5中结束了热交换的气体在通过废热回收装置9之后作为废气被排出。
在图2中概念性地示出图1所示的微型燃气轮机中的转子的支承构造的一例。在该支承构造中，在轴6的周围配置有径向轴承10，在设置于轴6的凸缘部6b的轴向两侧分别配置有推力轴承30。利用该径向轴承10和推力轴承30将轴6支承为在径向方向和推力方向两方向上旋转自如。在该支承构造中，涡轮1与压缩机2之间的区域由于与借助高温、高压的气体而旋转的涡轮1相邻的关系而成为高温气氛。此外，轴6以几万rpm以上的旋转速度进行旋转。因此，作为在该支承构造中使用的轴承10、30，空气动压轴承、尤其是箔片轴承适合。
以下，基于附图对作为本发明的实施方式的、适合上述微型燃气轮机用的径向轴承10的箔片轴承进行说明。
例如，如图3所示，径向箔片轴承10具有：箔片保持架11，其具有圆筒面状的内周面11a；以及箔片12，其在箔片保持架11的内周面11a上配置于轴6的旋转方向上的多处。图示例的箔片轴承10是在内周面11a上沿周向排列配置有三片箔片12的、所谓的多圆弧型的箔片轴承。轴6插入于箔片12的内径侧。
箔片保持架11例如能够由烧结金属或熔炼材料等金属(例如钢材)形成。在箔片保持架11的内周面11a中的、沿旋转方向R隔开了的多处(数量与箔片数相同)形成有作为各箔片12的安装部的轴向槽11b。
箔片12是通过利用冲压加工等将由富有弹性并且加工性好的金属、例如钢材料或铜合金构成的厚度为20μm～200μm左右的带状箔片加工成规定的形状而形成的。作为钢材料或铜合金的代表例，能够列举碳钢或黄铜，但如果是普通的碳钢的话，在气氛中不存在润滑油，无法期待基于油的防锈效果，容易产生由锈引起的腐蚀。并且，如果是黄铜的话，有时会产生由加工应变引起的季裂(黄铜中的Zn的含量越多，该趋势越大)。因此，作为带状箔片，优选使用不锈钢或青铜制的带状箔片。
如图4所示，箔片12具有轴6的旋转方向R侧的第一区域12a和反旋转方向侧的第二区域12b。
第一区域12a具有：上箔片部12a1，其形成轴承面X；以及凸部12a2，其沿着上箔片部12a1的表面，并且设置于与旋转方向R垂直的方向N(以下，简称作“垂直方向N”)的两端和中央，并且分别向旋转方向R突出。在凸部12a2的基端部设置有从箔片缘部向反旋转方向延伸的微小的切割口12a3。
在第二区域12b的后端12d(反旋转方向侧的端部)形成有沿所述垂直方向N隔开并且朝向旋转方向R凹陷的两个切口部12b2。各切口部12b2的所述垂直方向N上的宽度尺寸朝向旋转方向R而逐渐缩小。在本实施方式中，例示了将切口部12b2整体形成为圆弧状的情况，但各切口部12b2也可以形成为顶部呈尖端状的大致V字状。在各切口部12b2的所述垂直方向两侧分别形成有向反旋转方向突出的突出部12b1。
在第一区域12a与第二区域12b的边界的、所述垂直方向N上的两端和中央设置有供相邻的箔片12的凸部12a2插入的插入口12c1、12c2、12c1。其中，两端的插入口12c1沿所述垂直方向N呈直线状延伸并且在箔片12的两端部分别开口。中央的插入口12c2由沿所述垂直方向N延伸的直线状的切口部分和从该切口部分向反旋转方向侧延伸并且其前端呈圆弧状的宽幅的切口部分构成。成为了第一区域12a和第二区域12b通过各插入口12c1、12c2、12c1之间的区域12c3而连结起来的状态。
如图5所示，通过将一片箔片12的各凸部12a2、12a2、12a2分别插入于相邻的箔片12的插入口12c1、12c2、12c1中，能够将两片箔片12连结起来。在该图中，以灰色对组合后的两片箔片12中的一片箔片12着色。
然后，如图6所示，采用与图5相同的结合方法将三片箔片12呈周状连结起来，由此能够将各箔片12设为临时组装的状态。如图7所示，将该临时组装体设为筒状而沿箭头B2的方向插入于箔片保持架11的内周，由此将箔片轴承10组装起来。具体而言，在将三片箔片12的临时组装体向箔片保持架11的内周插入的同时将各箔片12的凸部12a2从轴向一侧插入于在箔片保持架11的一个端面上开口的轴向槽11b(参照图7)中。通过以上方法，三片箔片12以沿旋转方向R排列的状态安装在箔片保持架11的内周面11a上。
在该状态下，如图8所示，形成于各箔片12的旋转方向R的端部的凸部12a2在相邻的箔片12的背后被箔片保持架11保持。具体而言，各箔片12的凸部12a2经由相邻的箔片12的插入口12c1(12c2)而嵌合于箔片保持架11的轴向槽11b中。另一方面，位于各箔片12的反旋转方向侧的第二区域12b配置于相邻的箔片12的上箔片部12a1与箔片保持架11的内周面11a之间而构成下箔片部。下箔片部12b作为从背后弹性地支承相邻的箔片12的上箔片部12a1的支承部发挥功能。上箔片部12a1与下箔片部12b重合的部分构成箔片重复部W。该箔片重复部W形成于旋转方向R上的多处(在本实施方式中为三处)。
在该箔片轴承10中，如图3所示，处于各箔片12的旋转方向R侧的一端(凸部12a2)安装于箔片保持架11并且反旋转方向侧的区域与其他箔片12卡合的状态。由此，相邻的箔片12彼此成为在旋转方向R上彼此相互撑住的状态，因此各箔片12的上箔片部12a1向箔片保持架11侧突出，以沿着箔片保持架11的内周面11a的形状弯曲。各箔片12向旋转方向R侧的移动由于各箔片12的凸部12a2与轴向槽11b抵靠而被限制，但各箔片12向反旋转方向侧的移动不被限制，各箔片12处于能够向反旋转方向移动的状态。
如图8所示，轴向槽11b设置成相对于箔片保持架11的内周面的切线方向倾斜角度θ1，因此在插入于轴向槽11中的凸部12a2的附近，上箔片部12a1向与箔片12整体的弯曲方向(箔片保持架11的内周面11a的弯曲方向)相反的方向弯曲。并且，上箔片部12a1通过搭在下箔片部12b上而以向远离箔片保持架11的内周面11a的方向倾斜的状态立起。通过它们的作用，上箔片部12a1成为被箔片保持架11弹性地支承的状态，因此上箔片部12a1能够追随着轴6的移位和热膨胀等而变形。
如图3所示，在轴6向一个方向旋转的过程中，在上箔片部12a1的轴承面X与轴6的外周面之间形成有楔形空间。由于在该楔形空间中产生的空气膜的压力，轴6受到上浮力，因此在各箔片12的轴承面X与轴6之间形成有环状的径向轴承间隙C，轴6以与箔片12非接触的状态被支承为旋转自如。通过上箔片部12a1的弹性变形，径向轴承间隙C的间隙宽度被自动调节为与运转条件等相应的适当宽度，因此轴6的旋转被稳定地支承。另外，在图3中，为了易于理解，夸张地描绘了径向轴承间隙C的间隙宽度(图9、图10、图12、图17、图20～图22也相同)。
如上所述，在箔片轴承10中，在轴6刚开始旋转后和轴6马上停止前，上箔片部12a1与轴6的外周面接触。为了实现该接触部的耐磨耗性和润滑性的提高，如图9所示，在隔着轴承间隙C而对置的轴6的外周面和上箔片部12a1的表面(与轴对置的面)中的任意一方或双方上形成有覆膜21(在图9中例示了在上箔片部12a1的表面上形成有覆膜21的情况)。作为该覆膜21，例如能够使用DLC膜、氮铝化钛膜、二硫化钨膜、二硫化钼膜、或树脂膜等。另外，覆膜21至少形成在上箔片部12a1的表面上，但有时也在这之外的箔片12的面(例如，也包含箔片12的背面在内的整个面)上形成覆膜21。并且，有时也在箔片保持架11的内周面11a上形成覆膜21。
在本发明的箔片轴承10中，在该组装完成时刻，向径向轴承间隙C内提供大量的颗粒23。如图9所示，在轴6旋转的过程中，该颗粒23在径向轴承间隙C内浮游、流动。
如图10所示，在轴6停止的过程中，颗粒23介于隔着径向轴承间隙C而对置的两个面(在本实施方式中为轴6的外周面和覆膜21的表面)之间而作为间隔件发挥功能，因此在该两个面之间形成了微小的间隙Cs。不会像图19所示的现有构造那样出现两个面彼此密合的情况。因此，容易在轴6刚开始旋转后向该微小的间隙Cs内引入空气(使用图中的黑色实心箭头来表示空气的流动)，能够在楔形空间中迅速地产生充分的空气压(动压)而使轴6上浮。因此，能够使轴6迅速地转移成稳定旋转。
在轴6旋转的过程中，即使在形成轴承间隙C的两个面之间咬住了颗粒23的情况下，由于伴随着轴6的旋转，颗粒23滚动，因此也能够减小在箔片12与轴6之间的摩擦力。因此，即使在覆膜21的磨耗加剧的情况下，也不会出现上箔片部12a1的表面和轴6的外周面急剧地磨耗的情况。这样，两个面轻度磨耗，因此上箔片部12a1和轴6不会立即受到致命的损害(粘着或烧灼等)。覆膜21的磨耗粉末和由于该轻度磨耗而产生的磨耗粉末实现与上述颗粒23相同的功能，在轴6停止时形成微小间隙Cs，因此在由于某种主要原因而轴承间隙C内的颗粒23数减少了的情况下也能够使轴6迅速地转移成稳定旋转。另外，在轴6和箔片12都由钢材料形成的情况下，由于这些部件磨耗而产生的磨耗粉末立即被氧化而形成氧化铁。
在颗粒23的硬度大于上箔片部12a1的表面和轴6的外周面的硬度的情况下，颗粒23作为磨粒发挥功能，促进了母材的磨耗粉末(也包含通过该磨耗粉末发生氧化而形成的氧化物粉末)的生成。如上所述，该磨耗粉末有助于在起动时形成间隙Cs，因此促进磨耗粉末的生成本身没有什么特别的问题。另一方面，在颗粒23的硬度与上箔片部12a1的表面和轴6的表面为相同程度或者在它们以下的情况下，不容易在上箔片部12a1的表面与轴6的表面之间咬住颗粒23，因此能够抑制轴6的不稳定行为(旋转扭矩的变动等)。因此，颗粒23的材质没有特别的限制，例如能够广泛地使用氧化铁(Fe2O3)或氧化铝(Al2O3)等金属氧化物的粉末、二硫化钼(MoS2)或二硫化钨(WS2)等硫化物的粉末、铜(Cu)、银(Ag)、锡(Sn)、锌(Zn)等软质金属的粉末、以石墨粉为代表的碳系粉末等作为颗粒23。可以仅使用一种以上所例示的粉末，也可以混合使用多种以上所例示的粉末。
尤其是，在使用了钢材料作为箔片12和轴6的原材料的情况下，通过使用氧化铁作为所述颗粒23，颗粒的主要元素(Fe)与包含于箔片12和轴6的原材料中的主要元素相同。在该情况下，从箔片12或轴部件6产生的磨耗粉末(氧化后的磨耗粉末)成为与颗粒23相同的组分，并且实现与该颗粒23同等的功能，因此微小间隙Cs的管理变得更容易，能够使轴6稳定地转移成稳定旋转状态。并且，在使用了润滑性优异的颗粒例如铜粉作为所述颗粒23的情况下，轴6与上箔片部12a1的滑动接触部的摩擦力减小，因此能够抑制轴的不稳定行为。
这样，考虑到所看重的效果等，颗粒23能够由与箔片12和轴6中的任意一方或双方的原材料同种的材料(主要元素相同的材料)形成、或者由与箔片12和轴6中的任意原材料都不同的异种材料(主要元素彼此不同的材料)形成。
颗粒23的粒径优选小于轴承间隙C的最小宽度Cmin。具体而言，以使在使用激光衍射和散射法进行测定时的颗粒23的平均粒径小于轴承间隙C的最小宽度Cmin的方式选定颗粒23。由此，在轴6稳定旋转时，颗粒23顺畅地通过轴承间隙C的最小宽度部分，因此能够减少轴6的不稳定行为。并且，优选以使颗粒23的平均粒径为轴6和上箔片部12a1的表面粗糙度(按照JIS B 0601规定的算术平均粗糙度)以上的方式选定颗粒23。
另外，在这样使颗粒23在轴承间隙C内流动、浮游的情况下，需要使用某种手段来防止颗粒23从轴承间隙C泄漏。作为泄漏防止构造，当使用在滚动轴承等密封装置中使用的接触式的密封时，扭矩损失增大，并且在涡轮的附近那样的高温环境下，密封部件有可能过早劣化而密封功能受损。另一方面，在使用了迷宫式间隙等的非接触密封中，由于与在高温环境下使用时的热膨胀的关系，间隙宽度的管理变难，很难得到稳定的密封功能。
鉴于该情况，在本发明中，通过积极地控制空气在轴承间隙C内的流动来防止颗粒23从轴承间隙C泄漏。
图11是示出了该想法的具体例的图，是示出从与图5相反的表面侧观察图5所示的两片箔片12的连结体的状态的俯视图。如图11所示，在本发明中，在上箔片部12a1上设置有产生从所述垂直方向的两端部121、122朝向该两端部之间的区域的空气流的流体控制部24。
图12放大示出了沿图11中的X-X线的截面。如图12所示，流体控制部24例如能够由设置在上箔片部12a1的表面上的锥状的台阶部形成。该台阶部24在轴承间隙C的宽度方向具有台阶S。如上所述，箔片重复部W为上箔片部12a1搭在下箔片部12b上的形状，因此在上箔片部12a1中的与下箔片部12b的后端12d重叠的区域附近形成了台阶S。在轴6旋转的过程中，上箔片部12a1被流体压力向下箔片部12b按压，因此上箔片部12a1以模仿设置于下箔片部12b的后端12d的切口部12b2(参照图2)的形状的方式进行弹性变形。由于在上箔片部12a1上形成有切割口12a3，上箔片部12a1的刚性由于该切割口12a3而降低，因此上箔片部12a1能够顺畅地进行弹性变形。
此时，由于切口部12b2为向旋转方向R侧凹陷的形状，因此当在观察所述垂直方向N的截面(沿图12的Y-Y线的截面)上观察时，如图13所示，上箔片部12a1变形为以通过切口部12b2的顶部的中心线为底的凹形状。图11中的单点划线示出了具有以上的形态的台阶部24的等高线的一例。
通过在上箔片部12a1上形成这样的形态的台阶部24，在轴6旋转的过程中，如图11所示，在面向台阶部24的轴承间隙C中产生从上箔片部12a1的两端121、122朝向它们之间的区域的、相对于所述垂直方向N倾斜的方向上的空气流(使用箭头来表示)。由于轴承间隙C内的颗粒23乘着该空气流而在轴承间隙C内流动，因此能够防止颗粒23向轴承间隙C外泄漏。在轴6停止的过程中，颗粒23由于范德华力等而附着在轴6的外周面或上箔片部12a1的表面上，因此抑制了颗粒23从轴承间隙C泄漏。根据以上的作用，即使长期使用箔片轴承10，轴承间隙C内的颗粒22也不会枯竭，能够长期取得颗粒23实现的上述效果。
与此相对，如图14所示，当不在下箔片部12b上设置切口部12b2而使下箔片部12b的后端12d为与所述垂直方向N平行的直线状的情况下，不产生图11所示的倾斜状的空气流，因此无法取得上述效果。
在本实施方式的箔片轴承中，如图12所示，在箔片重复部W中的、台阶部24的旋转方向R侧的端部附近，轴承间隙C为最小宽度Cmin。该最小宽度Cmin的部分中的、与各切口部12b2的顶部的延长线交叉的区域为轴承间隙C的最大压力产生部。在本实施方式中，该最大压力产生部形成于所述垂直方向N上的两处，因此能够通过一个箔片轴承10来支承力矩载荷。
在图11所示的实施方式中，下箔片部12b中的、与两端部121、122相邻的后端12d形成为与所述垂直方向N平行的直线状，但也可以如图15所示，该后端12d采用与凹状的切口部12b2平滑地连接的倾斜形状，与切口部12b2形成为一体。由此，箔片两端部121、122附近的空气流的倾斜角度与图11所示的实施方式相比进一步增大，因此能够更可靠地防止颗粒23向轴承间隙外泄漏。
并且，在图11所示的实施方式中例示了在所述垂直方向N上形成有两个切口部12b2的情况，但切口部12b2的数量是任意的。作为一例，在将图16中例示了切口部12b2的数量设为一个的情况。在该情况下，在所述垂直方向N上，仅在一处形成有径向轴承间隙C的最大压力产生部。
另外，在以上的说明中，例示了通过使切口部12b1的形状不同来对形成在上箔片部12a1上的台阶部24的形状进行控制的情况，但台阶部24的形状是能够通过这之外的任意方法进行控制的。例如，考虑有以下等方法：在下箔片部12b上形成沿轴承间隙C的宽度方向突出的大量的突出部，通过变更突出部的配置图案来控制台阶部24的形状，或者在箔片保持架11的内周面11a上埋设相对于该内周面11a立起的大量的纤维体，通过变更纤维体的密度图案来控制台阶部24的形状。在任意方法中都是突出部或纤维体构成弹性地支承上箔片部12a1的支承部。
接下来，对本发明的其他实施方式进行说明。如上所述，当使颗粒23在轴承间隙C内流动、浮游的情况下，需要在轴6停止时使颗粒23可靠地夹在形成轴承间隙C的两个面之间以形成微小间隙Cs。
鉴于该课题，在本发明中，通过使颗粒23堆积于上箔片部12a1的表面上的一部分区域而使马上停止前的轴6容易与颗粒23接触。在图17和图18中示出该想法的具体例。其中，图17是展开轴承间隙而示出的放大剖视图，图18是示出从与图5相反的表面侧观察图5所示的两片箔片12的连结体的状态的俯视图。
如图17和图18所示，在各上箔片部12a1上形成有其表面侧(轴承间隙C侧)被局部削薄而成的薄壁部124和不具备这样的削薄部分的厚壁部125。通过这样将各上箔片部12a1局部形成为薄壁而在上箔片部12a1的表面上形成了截面凹状的颗粒捕集部27。
颗粒捕集部27的旋转方向R侧的端部27a接近上箔片部12a1中的、形成轴承间隙C的最小宽度Cmin的部分、即最大压力产生部123，设置在比该最大压力产生部123靠反旋转方向侧的位置。另外，如图18所示，最大压力产生部123对应于切口部12b1形成为多列人字形状(参照图4)而形成于所述垂直方向N上的两处。颗粒捕集部27的反旋转方向侧的端部27b的位置没有特别限制，但考虑到颗粒23的捕集效率的话，优选为，以至少使搭在背部箔片部12d的后端12d上而变形的部分包含于颗粒捕集部27内的方式决定该端部27b的位置。如图18所示，颗粒捕集部27的所述垂直方向N上的宽度尺寸优选以如下的方式决定：在将颗粒捕集部27的所述垂直方向N两端的轮廓线分别沿旋转方向R延长时，使得在该延长线之间包含有两个最大压力产生部123。在颗粒捕集部27的旋转方向R侧、反旋转方向侧以及所述垂直方向N的两侧分别形成有厚壁部125。
以上所述的颗粒捕集部27例如能够通过使用适当的方法(蚀刻、研磨等)来去除箔片12的表面的一部分而形成。此外，一方面使上箔片部12a1的金属部分的厚度均匀，另一方面调节形成在上箔片部12a1的表面上的覆膜21(参照图9)的厚度，由此也能够形成颗粒捕集部27。具体而言，考虑有使颗粒捕集部27的覆膜21的厚度比其他部分薄、或者省略在颗粒捕集部27形成覆膜21的方法。
在轴6旋转的过程中，颗粒23乘着空气流而在轴承间隙C内流动、浮游。此时，由于空气流在颗粒捕集部27内停滞，因此如图19所示，颗粒23被捕集到颗粒捕集部27内并堆积。颗粒23尤其容易在旋转方向R侧的端部27a附近堆积。因此，在颗粒捕集部27的端部27a附近，颗粒23以超过轴承面X而隆起的状态堆积。在轴6旋转的过程中，由于颗粒23被捕集到颗粒捕集部27内，因此在轴承间隙C内流动的颗粒23的总数减少。因此，能够防止由于咬入颗粒23等而引起的轴6的不稳定行为、或者减少颗粒23向轴承间隙C外泄漏。
另一方面，在使轴6停止旋转时，在其马上停止前受到重力等的影响而偏心的轴6与堆积于颗粒捕集部27的颗粒23(尤其是堆积于旋转方向R的端部27a附近的颗粒23)接触。尤其是，颗粒捕集部27的旋转方向R侧的端部27a是轴承间隙C的宽度狭窄的部分，因此偏心的轴6容易与颗粒捕集部27内的端部27a附近的颗粒23接触。而且，由于颗粒23在该端部27a以隆起的状态堆积，因此能够使轴6更容易与颗粒23接触。因此，能够在轴6完全停止时使大量的颗粒23附着在轴6的外周面上。由此，如图10所示，能够在轴6完全停止后使颗粒23可靠地夹在形成轴承间隙C的两个面之间而形成微小间隙Cs。
尤其是，如果像图18所示那样将颗粒捕集部27的旋转方向R侧的端部27a形成为凹凸状(锯齿状)，则与将该端部27a形成为直线状的情况相比，能够增大堆积于端部27a的颗粒23的量。因此，能够更可靠地取得上述效果。
如上所述，在轴6旋转的过程中，上箔片部12a1由于空气膜的压力而模仿下箔片部12b的切口部12b1的形状进行弹性变形，因此考虑到在上箔片部12a1的表面上形成具有台阶的凹状部分，在该凹状部分内捕集颗粒23。然而，当使轴6停止时，由于该轴6马上停止前的压力降低，上箔片部12a1弹性恢复为自然状态，上述凹状部分消失，因此在该凹状部分内所捕集的颗粒23被释放到轴承间隙C中。因此，无法充分地使颗粒23附着在轴6的外周面上。与此相对，本发明的颗粒捕集部27不仅在轴6旋转时、在轴6减速至停止的期间也保持着凹状的形态。即，颗粒捕集部27处于常设的状态。该点是本发明的颗粒捕集部27与上述凹状部分在结构上和功能上的不同点。
另外，当像上述箔片轴承10那样使颗粒23在轴承间隙C内流动的情况下，除了颗粒捕集部27之外，在上箔片部12a1的表面的特定部位也产生颗粒23容易堆积的区域。例如，在多圆弧型的径向箔片轴承10中，如图20所示，在相邻的两片箔片12的边界部25附近的轴承间隙C处形成有比该轴承间隙C的最小宽度Cmin宽幅的宽幅部C1，但该宽幅部C1是空气流滞留(停滞)的区域，因此颗粒23容易在宽幅部C1中的、尤其是比边界部25靠旋转方向侧的位置的上箔片部12a1的表面上堆积。当这样颗粒23在特定部位堆积时，相应地，在轴承间隙C内流动的颗粒23的数量减少，因此颗粒23实现的上述效果被削弱。另外，在图20中，为了易于理解，示出了各部件展开为平面状的状态。
为了解决以上的问题，优选为，如图20所示，在宽幅部C1中的、比边界部25靠反旋转方向侧的位置的顶部箔片12a1上形成贯通该顶部箔片12a1的正反面并且向宽幅部C1开口的流通孔26。通过这样形成流通孔26，在轴6开始旋转时，以引入到轴承间隙C内的空气的流动中的形式，空气从上箔片部12a1的背后的空间被引入到流通孔26中，空气流朝向宽幅部C1喷出。堆积的颗粒23被该空气流吹飞，因此能够使颗粒23再次在轴承间隙C内流动。因此，能够再利用颗粒23，实现其有效使用。
在以上的说明中，作为箔片轴承，例示了所谓的多圆弧型的径向箔片轴承，但箔片轴承的形态不限于此，能够将本发明用于任意形态的箔片轴承。例如，也可以如图21所示，将本发明用于将沿旋转方向R配置的各箔片12中的、旋转方向R侧的端部(前端)分别设为自由端的、所谓的叶型的箔片轴承。在叶型的箔片轴承中，安装于箔片保持架11的各叶12中的、旋转方向R侧的区域形成上箔片部12a1，反旋转侧的区域在上箔片部12a1的背后构成支承上箔片部12a1的下箔片部12b(支承部)。通过上箔片部12a1搭在下箔片部12b上而对上箔片部12a1赋予弹性。通过在下箔片部12b的后端12d设置切口部等来变更该后端12d的形状，由此能够控制台阶部24的形状。并且，通过在上箔片部12a1的表面上形成颗粒捕集部27，能够在轴6停止时可靠地使颗粒23夹在形成轴承间隙C的两个面之间。虽然省略了图示，但也能够将本发明应用于在轴6与上箔片部之间形成推力轴承间隙的推力箔片轴承(参照图2的标号30)。
并且，在以上的说明中，例示了将轴6设为旋转侧部件并且将箔片保持架11设为固定侧部件的情况，但也能够将本发明应用于与该情况相反的、将轴6设为固定侧部件并且将箔片保持架11设为旋转侧部件的情况。但是，在该情况下，由于箔片12为旋转侧部件，因此需要考虑由远心力引起的箔片12整体的变形来设计箔片12。
而且，本发明的箔片轴承不限于上述燃气轮机，也能够作为例如支承增压器的转子的箔片轴承而使用。不限于以上的例示，本发明的箔片轴承能够广泛地作为汽车等车辆用轴承、进而作为工业设备用的轴承而使用。并且，本实施方式的各箔片轴承是使用了空气作为产生压力流体的空气动压轴承，但不限于此，也能够使用其他气体作为产生压力流体，或者也能够使用水或油等液体。
标号说明
6：轴；10：箔片轴承；11：箔片保持架；11a：内周面；11b：轴向槽(安装部)；12：箔片；12a：第一区域；12a1：上箔片部；12b：第二区域(下箔片部)；12b1：突出部；12b2：切口部；12d：后端；21：覆膜；23：颗粒；25：边界部；26：流通孔；27：颗粒捕集部；121、122：两端部；123：最大压力产生部；124：薄壁部；125：厚壁部；C：轴承间隙；C1：宽幅部；R：旋转方向；N：沿着上箔片部的表面并且与旋转方向垂直的方向；X：轴承面。

Claims (12)

1.一种箔片轴承，其具有：上箔片部，其具有在与要支承的轴之间形成轴承间隙的轴承面；以及支承部，其配置于上箔片部的背后，弹性地支承所述上箔片部，该箔片轴承借助在所述轴承间隙中产生的流体压力而以非接触状态支承轴的相对旋转，该箔片轴承的特征在于，
所述轴承间隙被提供有颗粒，并且在上箔片部上设置有流体控制部，该流体控制部产生从沿着该上箔片部的表面的方向中的与所述相对旋转方向垂直的方向的两端部朝向该两端部之间的区域的流体流。
2.根据权利要求1所述的箔片轴承，其中，
所述流体控制部是由所述轴承间隙的宽度方向上的台阶形成的。
3.根据权利要求2所述的箔片轴承，其中，
所述台阶是通过使上箔片部模仿所述支承部的形状进行弹性变形而形成的。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的箔片轴承，其中，
在所述相对旋转方向上的多处配置箔片，在各箔片上设置所述上箔片部和从背后支承相邻的上箔片部的下箔片部，由下箔片部构成了所述支承部。
5.根据权利要求4所述的箔片轴承，其中，
在下箔片部的后端设置有向所述相对旋转方向凹陷的切口部。
6.一种箔片轴承，其具有：上箔片部，其具有在与要支承的轴之间形成轴承间隙的轴承面；以及支承部，其配置于上箔片部的背后，弹性地支承所述上箔片部，该箔片轴承借助在所述轴承间隙内产生的流体压力而以非接触状态支承轴的相对旋转，该箔片轴承的特征在于，
所述轴承间隙被提供有颗粒，并且在所述上箔片部的表面上设置有颗粒捕集部，该颗粒捕集部在旋转时和旋转停止时的双方具有截面凹状的形态。
7.根据权利要求6所述的箔片轴承，其中，
所述颗粒捕集部设置于上箔片部的最大压力产生部的附近的比该最大压力产生部靠反旋转方向侧的位置。
8.根据权利要求6或7所述的箔片轴承，其中，
所述颗粒捕集部是通过将上箔片部局部设为薄壁而形成的。
9.根据权利要求8所述的箔片轴承，其中，
在所述颗粒捕集部的所述旋转方向侧的端部设置有凹凸。
10.根据权利要求6至9中的任意一项所述的箔片轴承，其中，
在所述相对旋转方向上的多处配置箔片，在各箔片上设置所述上箔片部和从背后支承相邻的上箔片部的下箔片部，由下箔片部构成了所述支承部。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的箔片轴承，其中，
所述颗粒的粒径小于所述轴承间隙的最小宽度。
12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的箔片轴承，其中，
在所述相对旋转方向上的多处配置上箔片部，在相邻的上箔片部的边界部设置有使所述轴承间隙的宽度比所述轴承间隙的最小宽度大的宽幅部，在比所述宽幅部靠反旋转方向侧的上箔片部上设置有贯通该上箔片部的正反面并且向所述宽幅部开口的流通孔。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113631397A (zh) * 2019-04-05 2021-11-09 鲍勃斯脱梅克斯股份有限公司 烫金机
CN114364890A (zh) * 2019-08-28 2022-04-15 罗伯特·博世有限公司 箔轴承

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109763985B (zh) * 2019-03-19 2024-04-19 上海优社动力科技有限公司 一种动静压气体混合轴承支承的高速离心压缩机
CN111120503A (zh) * 2019-12-16 2020-05-08 北京动力机械研究所 一种弹性支撑结构的推力动压气体轴承
US11852153B1 (en) 2023-01-31 2023-12-26 Copeland Lp Foil bearing assembly including perforated inner foil assembly and compressor including same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014098005A1 (ja) * 2012-12-19 2014-06-26 Ntn株式会社 フォイル軸受
CN104520598A (zh) * 2012-08-14 2015-04-15 株式会社Ihi 径向箔轴承
CN104632871A (zh) * 2015-03-17 2015-05-20 湖南大学 一种微型箔片气体动压轴承
JP2015113926A (ja) * 2013-12-12 2015-06-22 Ntn株式会社 フォイル軸受と、これを有するフォイル軸受ユニット及びターボ機械
WO2015141806A1 (ja) * 2014-03-19 2015-09-24 Ntn株式会社 フォイル軸受

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4178046A (en) * 1976-05-24 1979-12-11 The Garrett Corporation Foil bearing
US4133585A (en) * 1977-08-04 1979-01-09 United Technologies Corporation Resilient foil journal bearing
FR2527715B1 (fr) * 1982-05-27 1985-10-11 Abg Semca Procede de realisation de paliers hydrodynamiques, paliers realises et ensembles accessoires pour la realisation desdits paliers
DE3331503C2 (de) * 1983-09-01 1985-11-21 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Aerodynamisches Radiallager
JPH0211616Y2 (zh) * 1986-11-14 1990-03-27
SE462233B (sv) * 1989-06-05 1990-05-21 Skf Nova Ab Glidlager av magnetiserbart material med magnetiskt smoerjmedel
US5529398A (en) * 1994-12-23 1996-06-25 Bosley; Robert W. Compliant foil hydrodynamic fluid film thrust bearing
JP2004138194A (ja) * 2002-10-18 2004-05-13 Ntn Corp 気体軸受及びその製造方法
JP2006183786A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 流体スラスト軸受
JP2007239962A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Daido Metal Co Ltd 多円弧フォイル気体軸受
US8137747B2 (en) * 2008-07-30 2012-03-20 Honeywell International Inc. Components, turbochargers, and methods of forming the components
US8371799B2 (en) * 2010-01-13 2013-02-12 Honeywell International Inc. Turbo compressor/journal foil bearings with axial retainers
JP5781402B2 (ja) 2010-09-28 2015-09-24 Ntn株式会社 フォイル軸受
USRE48269E1 (en) 2011-08-01 2020-10-20 Ntn Corporation Thrust foil bearing
JP6113444B2 (ja) * 2011-09-22 2017-04-12 Ntn株式会社 フォイル軸受
CN105992880B (zh) 2013-12-12 2018-10-23 Ntn株式会社 推力箔片轴承、径向箔片轴承及它们的制造方法
WO2015087675A1 (ja) 2013-12-12 2015-06-18 Ntn株式会社 フォイル軸受と、これを有するフォイル軸受ユニット及びターボ機械
DE102014201563A1 (de) * 2014-01-29 2015-07-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Aerodynamisches Luftlager und Verfahren zu dessen Herstellung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104520598A (zh) * 2012-08-14 2015-04-15 株式会社Ihi 径向箔轴承
WO2014098005A1 (ja) * 2012-12-19 2014-06-26 Ntn株式会社 フォイル軸受
CN104884825A (zh) * 2012-12-19 2015-09-02 Ntn株式会社 薄衬垫轴承
JP2015113926A (ja) * 2013-12-12 2015-06-22 Ntn株式会社 フォイル軸受と、これを有するフォイル軸受ユニット及びターボ機械
WO2015141806A1 (ja) * 2014-03-19 2015-09-24 Ntn株式会社 フォイル軸受
CN104632871A (zh) * 2015-03-17 2015-05-20 湖南大学 一种微型箔片气体动压轴承

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113631397A (zh) * 2019-04-05 2021-11-09 鲍勃斯脱梅克斯股份有限公司 烫金机
CN114364890A (zh) * 2019-08-28 2022-04-15 罗伯特·博世有限公司 箔轴承

Also Published As

Publication number Publication date
EP3364059A4 (en) 2019-06-12
US10480568B2 (en) 2019-11-19
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EP3364059B1 (en) 2022-04-20
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