CN108368879A - 箔片轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种箔片轴承(10)，其具备：顶部箔片部(Tf)、以及在顶部箔片部(Tf)的背后弹性地支承顶部箔片部(Tf)的背部箔片部(Bf)，其中，在背部箔片部(Bf)具备：平坦的中间部(23)、向中间部(23)的表侧突出的第一突出部(21)以及向中间部(23)的背侧突出的第二突出部(22)。
Description
技术领域
本发明涉及箔片轴承。
背景技术
作为不易产生回转且即使在温度变化大的环境下也能够容易地进行轴承间隙的间隙宽度管理的轴承，已知有箔片轴承。箔片轴承是由对于弯曲刚性低而具有挠性的金属薄板(箔片)构成轴承面且通过允许该轴承面的挠曲而支承载荷的构件，具有将轴承间隙自动调整为与运转条件等相应的适当的宽度的特征。例如在下述的专利文献1中，作为支承径向载荷的径向箔片轴承的一例，公开了被称作凸出型的箔片轴承。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-87789号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1所记载的箔片轴承具有：圆筒状的顶部箔片、弹性地支承顶部箔片的背部箔片(凸出箔片)、以及供顶部箔片以及背部箔片安装的轴承保持器。在该凸出型箔片轴承中，在顶部箔片受到载荷时背部箔片发生弹性变形，因此允许顶部箔片的挠曲。
然而，如图23所示，凸出型箔片轴承的背部箔片具有沿周向配置有在轴向(箭头方向)上延伸的凸部200的波板状的方式。在背部箔片弹性变形时，以将各凸部200压展的方式变形，此时的变形阻力大，背部箔片整体为高刚性，因此存在顶部箔片的柔软性不足的倾向。若顶部箔片的柔软性不足，则破坏轴承间隙的自动调整功能，导致轴容易与顶部箔片接触等不良情况。
因此，本发明的目的在于提供提高顶部箔片部的柔软性的箔片轴承。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题，在本发明中，箔片轴承具备：具有与需要支承的轴对置的轴承面的顶部箔片部；以及在顶部箔片部的背后弹性地支承顶部箔片部的背部箔片部，通过在轴与轴承面之间的轴承间隙中产生的流体膜以非接触的方式支承相对旋转的轴，其特征在于，在所述背部箔片部设置有平坦的中间部、向中间部的表侧突出的第一突出部以及向中间部的背侧突出的第二突出部。
在该结构中，由于在轴承运转过程中的轴承间隙中产生的流体压力，在背部箔片部上经由顶部箔片部而作用有流体压力的作用方向(在径向轴承中为径向，在推力轴承中为轴向)的压缩力。中间部成为在背部箔片部中对于压缩力的刚性低的部分，因此在背部箔片部上负载有压缩力时，首先中间部发生变形而吸收压缩力。因此，与不具有这种平坦部分的现有的凸出型箔片轴承的背部箔片部相比，能够减小背部箔片部整体的刚性，提高轴承面的柔软性。
优选为，至少在所述轴的相对旋转方向以及沿着所述轴承面且与所述相对旋转方向正交的方向上间歇地配置有第一突出部以及第二突出部。由此，在背部箔片部发生变形时，在所述两个方向上相邻的同种突出部之间也能够允许两者的相对移动。因此，能够进一步提高轴承面的柔软性。
通过在背部箔片部中设置有：第一突出部以及第二突出部的分布密集的高密度区域；以及第一突出部以及第二突出部的分布稀疏的低密度区域，能够控制背部箔片部的各部分的刚性，进而控制轴承面的各部分的刚性。
通过由从中间部突出的突出量大的大突出部和从中间部突出的突出量小的小突出部形成第一突出部以及第二突出部中的任一方或者双方，从而背部箔片部的弹簧特性具有非线形性。因此，能够使背部箔片部的弹簧特性多样化。
通过在中间部设置开口部，中间部变得更加柔软，因此能够进一步降低背部箔片部的刚性。
通过使所述轴承间隙中的、与最大压力的产生部对应的位置处背部箔片部的刚性最大，从而在最大压力的产生部处轴承面的刚性也最大。因此，能够防止因轴承面的变形而导致的流体的散逸，能够稳定地维持轴的浮起力。
发明效果
这样根据本发明，能够提高顶部箔片部的柔软性。由此，良好地发挥轴承间隙的自动调整功能，因此能够可靠地防止轴与顶部箔片部的接触。
附图说明
图1是示出微型燃气轮机的概要结构的图。
图2是示出微型燃气轮机的转子支承构造的概要结构的图。
图3是本发明所涉及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的两个箔片时的俯视图。
图6是示出将三个箔片临时组合的状态的立体图。
图7是示出将箔片的临时组合体安装于箔片保持器的情形的立体图。
图8是将箔片轴承的箔片重叠部放大示出的剖视图。
图9是凹凸箔片部的立体图。
图10是凹凸箔片部的剖视图。
图11是将图3所示的箔片轴承的放大剖面展开示出的图。
图12是具有凹凸箔片部的箔片的俯视图。
图13是凹凸箔片部的俯视图。
图14是具有凹凸箔片部的箔片的俯视图。
图15是将图3所示的箔片轴承的剖面展开示出的图。
图16是图14中的B-B线剖视图。
图17是示出凹凸箔片件的另一实施方式的剖视图。
图18是示出凹凸箔片件的另一实施方式的立体图。
图19是示出薄片型的径向箔片轴承的剖视图。
图20是示出凸出型的径向箔片轴承的剖视图。
图21是示出薄片型的推力箔片轴承的立体图。
图22是图21的D-D线剖视图。
图23是示出凸出型箔片轴承的背部箔片的立体图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
在图1中示意性显示作为涡轮机的一个例子的、被称作微型燃气轮机的燃气轮机装置的结构。该燃气轮机装置的主要结构具备：形成有叶片列的涡轮1、压缩机2、发电机3、燃烧器4以及再生器5。涡轮1以及压缩机2安装于沿水平方向延伸的轴6，并与轴6一起构成旋转侧的转子。轴6的轴向一端与发电机3连结。当该微型燃气涡轮运转时，从吸气口7吸入空气，被吸入的空气在被压缩机2压缩并且由再生器5加热之后被送入燃烧器4。燃烧器4通过向压缩、加热后的空气混合燃料并使其燃烧而产生高温、高压的气体，利用该气体而使涡轮1旋转。当涡轮1旋转时，其旋转力经由轴6向发电机3传递，驱动发电机3而使其旋转。通过驱动发电机3使其旋转而产生的电力经由逆变器8输出。由于使涡轮1旋转后的气体温度较高，因此通过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量进行再利用。在再生器5中完成热交换的气体在通过废热回收装置9之后作为废气而排出。
在图2中示意性地示出图1所示的微型燃气涡轮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。通过上述径向轴承10以及推力轴承30，将轴6支承为在径向方向以及两推力方向上旋转自如。在该支承构造中，涡轮1与压缩机2之间的区域由于与通过高温、高压的气体而旋转的涡轮1邻接而成为高温氛围。需要说明的是，轴6以几万rpm以上的旋转速度旋转。因此，作为在该支承构造中使用的轴承10、30，空气动压轴承、尤其是箔片轴承较为适合。
作为适于上述的微型燃气轮机用的径向轴承10的箔片轴承的一例，使用被称作多圆弧型的箔片轴承。以下，根据图3～图8对该多圆弧型箔片轴承的基本结构进行说明。
[多圆弧型箔片轴承的基本结构]
如图3所示，多圆弧型的径向箔片轴承10具有：具有圆筒面状的内周面11a的箔片保持器11、以及在箔片保持器11的内周面11a上配置于轴6的旋转方向上的多个位置的箔片12。图示例的箔片轴承10例示了在内周面11a的三处配置有箔片12的情况。在各箔片12的内径侧插入有轴6。
箔片保持器11能够由例如烧结金属、熔炼材料等金属(例如钢材)形成。在箔片保持器11的内周面11a中的、在旋转方向R上分离的多个位置(与箔片数量相同的数量)形成有成为各箔片12的安装部的轴向槽11b。
构成各箔片12的箔片件通过利用冲压加工等将由富有弹性且加工性优异的金属例如钢材料、铜合金构成的厚度20μm～200μm左右的带状箔片加工为规定形状而形成。作为钢材料、铜合金的代表例，能够列举碳素钢、黄铜，但在为一般的碳素钢的情况下，在氛围中不存在润滑油无法期待由油带来的防锈效果，因此容易发生因锈导致的腐蚀。另外，在为黄铜的情况下，有时产生因加工变形导致的自生裂纹(黄铜中的Zn的含量越多则该倾向越强)。因此，作为带状箔片而优选使用不锈钢或青铜制的材料。
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、以及旋转方向相反侧的第二区域12b。
第一区域12a具有：顶部箔片部Tf，其形成轴承面X；以及凸部12a2，其沿着顶部箔片部Tf的表面形成在与旋转方向R正交的方向N(以下，简称作“正交方向N”)的多个位置，并且分别在向旋转方向R侧突出的方向上延伸。在本实施方式中，例示了在所述正交方向的三处形成有凸部12a2的情况。在各凸部12a2的基端部设置有从箔片缘部向与旋转方向相反的方向延伸的微小的切口12a3。
在第二区域12b的后端12d(旋转方向相反侧的端部)形成有在所述正交方向N上分离且朝向旋转方向R凹陷的两个缺口部12b2。各缺口部12b2的所述正交方向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，例示了将缺口部12b2整体形成为圆弧状的情况，但各缺口部12b2也可以形成为将顶部设为尖端状的大致V字状。在各缺口部12b2的所述正交方向N的两侧分别形成有向与旋转方向相反的方向突出的突出部12b1。
在第一区域12a与第二区域12b的边界部的、所述正交方向N上的多个位置(数量与凸部12a2相同)设置有供邻接的箔片12的凸部12a2插入的狭缝状的插入口12c1。其中，两端的插入口12c1分别沿所述正交方向N呈直线状地延伸，且在箔片12的两端部开口。中央的插入口12c1包括沿着所述正交方向N延伸的直线状的缺口部分；以及从该缺口部分向旋转方向相反侧延伸且将其前端设为圆弧状的宽幅的缺口部分。
如图5所示，通过将一方的箔片12的各凸部12a2分别插入邻接的箔片12的插入口12c1，能够将两个箔片12连结。在该图中，对组合后的两个箔片12中的一方的箔片12标注了灰色。
而且，如图6所示，通过利用与图5相同的结合手法将三个箔片12连结成周状，能够将各箔片12设为临时组合的状态。如图7所示，通过该临时组合体形成为筒状而向箭头B2的方向插入箔片保持器11的内周，从而组装出箔片轴承10。具体而言，将三个箔片12的临时组合体插入箔片保持器11的内周，并且将各箔片12的凸部12a2从轴向一方侧插入箔片保持器11的在一方的端面开口的轴向槽11b(参照图7)。由此，三个箔片12以沿旋转方向R排列的状态安装于箔片保持器11的内周面11a。
如图8所示，在将各箔片12安装于箔片保持器11的状态下，邻接的两个箔片12彼此处于交叉的状态。在比该交叉部分靠旋转方向R侧，一方的箔片12的凸部12a2经由另一方的箔片12的插入口12c1而绕至另一方的箔片12的背后，并插入箔片保持器11的轴向槽11b。另外，另一方的箔片12的顶部箔片部Tf构成轴承面x。在比交叉部分靠旋转方向相反侧，一方的箔片12的顶部箔片部Tf构成轴承面x，另一方的箔片的第二区域12b绕至一方的箔片12的背后而构成背部箔片部Bf。该背部箔片部Bf的旋转方向相反侧的端部为自由端，该端部的位置与背部箔片部Bf的弹性变形相应地在周向(旋转方向以及与旋转方向相反的方向)上变动。背部箔片部Bf的旋转方向R侧的端部在所述交叉部分处于与另一箔片12(所述一方的箔片)在周向上卡合的状态。
在顶部箔片部Tf与背部箔片部Bf重合的部分，箔片彼此重叠而构成箔片重叠部W。该箔片重叠部W形成在旋转方向R的多个位置(数量与箔片12相同，在本实施方式中为三处)。
在该箔片轴承10中，处于各箔片12的旋转方向R侧的一端(凸部12a2)安装于箔片保持器11，并且旋转方向相反侧的区域与另一箔片12在周向上卡合的状态。由此，邻接的箔片12彼此处于在周向上相互抵靠的状态，因此各箔片12的顶部箔片部Tf向箔片保持器11侧伸出，弯曲成沿着箔片保持器11的内周面11a的形状。各箔片12向旋转方向R侧的移动因各箔片12的凸部12a2与轴向槽11b抵接而被限制，但各箔片12向旋转方向相反侧的移动未被限制，在各箔片12中，包括背部箔片部Bf的自由端在内能够向与旋转方向相反的方向移动。
如图8所示，轴向槽11b设置为相对于箔片保持器11的内周面的切线方向略微倾斜角度θ1，因此在插入轴向槽11的凸部12a2的附近，顶部箔片部Tf想要向与箔片12整体的弯曲方向(箔片保持器11的内周面11a的弯曲方向)相反的方向弯曲。另外，顶部箔片部Tf上行于背部箔片部Bf，以向远离箔片保持器11的内周面11a的方向倾斜的状态立起。因此，在顶部箔片部Tf的轴承面X与轴6的外周面之间形成楔状空间。另外，顶部箔片部Tf处于弹性地支承于能够弹性变形的背部箔片部Bf的状态。
在轴6向一方向旋转的过程中，在楔状空间中产生的空气膜处于高压，因此轴6受到浮起力。因此，在各箔片12的轴承面x与轴6之间形成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。通过顶部箔片部Tf的弹性变形，径向轴承间隙C的间隙宽度自动地调整为与运转条件等相应的适当宽度，因此稳定地支承轴6的旋转。需要说明的是，在图3中为了便于理解而夸大地绘出了径向轴承间隙C的间隙宽度(在图9、图15、图19、图20、图22中也是同样的)。
在轴6的旋转过程中，由于流体压力，顶部箔片部Tf被向背部箔片部Bf按压而弹性变形，在上行于背部箔片部Bf的顶部箔片部Tf形成轴承间隙C的宽度方向的台阶。如图5所示，在各箔片12的第二区域12b的后端12d设置有缺口部12b2的情况下，该台阶形成为与缺口部12b2的形状对应的人字形状。沿着顶部箔片部Tf流动的流体沿着上述的台阶流动(参照箭头)，因此在轴承间隙C中的、所述正交方向N的两处形成流体的压力产生部。由此，能够提高轴6的浮起效果并且支承力矩载荷。在本实施方式中，如图4所示，在顶部箔片部Tf形成有微小的切口12a3从而降低顶部箔片部Tf的刚性，因此在顶部箔片部Tf沿着缺口部12b2变形时，也能够顺畅地进行该变形。
[本发明的特征结构]
在以上说明的箔片轴承10中，各箔片12的背部箔片部Bf由图9以及图10所示的凹凸箔片20形成。凹凸箔片20一体地具有：向背部箔片部Bf的表侧(例如轴承面x侧)突出的多个第一突出部21、向背侧(例如与轴承面x相反的一侧)突出的多个第二突出部22、以及将各突出部21、22结合的平坦的中间部23。第一突出部21从中间部23朝向其表侧突出，第二突出部22从中间部23朝向其背侧突出。
在图11中将凹凸箔片20的剖面放大示出。如图11所示，第一突出部21、第二突出部22以及中间部23具有均匀的壁厚。第一突出部21以及第二突出部22均形成为大致半球状。第一突出部21以及第二突出部22的内侧呈中空状，因此在从表背的一方侧例如表侧观察箔片12的情况下，存在有第二突出部22的区域成为凹部。
该凹凸箔片20通过对箔片材料进行冲压加工而形成。例如，如图4所示，在各箔片12形成顶部箔片部Tf以及背部箔片部Bf的情况下，如图12所示，通过仅对背部箔片部Bf的区域实施冲压加工而形成第一突出部21(用空心圆表示)、第二突出部22(用带阴影线的圆表示)、以及中间部23，从而得到一体地具有凹凸箔片20和不具有这种凹凸的平滑的顶部箔片部Tf的箔片12(在图12的箔片12中，省略了图4所示的缺口部12b2)。需要说明的是，图12所示的第一突出部21以及第二突出部22的配置模式仅为例示，能够根据需要而采用与图12不同的任意的配置模式。
通过按照与图5～图7相同的步骤将该箔片12安装于箔片保持器11，从而如图3所示，完成由凹凸箔片20形成各背部箔片部Bf(用散点图案表示)的径向箔片轴承10。如图11所示，在该状态下，背部箔片部Bf的第一突出部21与顶部箔片部Tf接触，背部箔片部Bf的第二突出部22与箔片保持器11的内周面11a接触。
在轴6的旋转过程中，由于在轴承间隙C中产生的空气压而使顶部箔片部Tf受到压力P，因此在背部箔片部Bf上经由顶部箔片部Tf而作用有压力P方向的压缩力。中间部23呈在与压力P方向正交的方向上延伸的薄板状，因此成为在背部箔片部Bf中对于所述压缩力的刚性低的部分。因此，当在背部箔片部Bf负载有压缩力时，如图11的双点划线所示，首先，中间部23发生变形而吸收压缩力。因此，与不具有这种平坦部分的现有的凸出型箔片轴承的背部箔片部(参照图23)相比，能够减小背部箔片部Bf整体的刚性。由此，轴承面x的柔软性提高，因此相对于轴6的位移等，轴承面X容易进行追随变形，能够可靠地防止轴6与顶部箔片部Tf的接触。
另外，由图12可知，各突出部21、22分散地配置于背部箔片部Bf整体。具体而言，各突出部21、22与顶部箔片部Tf以及箔片保持器11的接触部并不形成为在恒定方向上连续的带状，而形成为点状。即，该接触部在沿着轴承面x的至少正交的二个方向(例如旋转方向R以及所述正交方向N)上、更优选为在沿着轴承面x的任意方向上间歇地形成。因此，在背部箔片部Bf发生变形时，即使在相邻的同种突出部(从中间部23突出的突出方向相同的突出部)之间也能够允许相对移动，从而能够进一步降低背部箔片部Bf的刚性。另外，在现有的凸出型箔片轴承的背部箔片部中，凸部沿轴向(所述正交方向N)延伸，因此在凸部的轴向各部分间，无法允许这种相对移动。
然而，轴承面x所需的刚性的最佳值在轴承面x的各部分不同。因此，在仅使轴承面X整体柔软的情况下，存在根据部位的不同而轴承面X的刚性不足，反而导致轴承性能降低的可能性。
相对于此，若使用上述凹凸箔片20，通过改变第一突出部21以及第二突出部22的分布密度，能够局部地控制轴承面x的刚性。例如若在背部箔片部Bf设置密集地分布有第一突出部21以及第二突出部22的区域，则相邻的突出部21、22间的支承跨度S(参照图11)变小，因此能够提高该区域的刚性。与之相反，若设置将两突出部21、22的分布设为稀疏的区域，则能够降低该区域的刚性。因此，如图13所示，若在背部箔片部Bf中设置有密集地配置第一突出部21以及第二突出部22的区域、以及稀疏地配置第一突出部21以及第二突出部22的区域，则能够控制背部箔片部Bf的各部分的刚性，进而控制轴承面X的各部分的刚性。
以下，根据图14对控制轴承面X的刚性的具体例进行说明。
在图14中，在箔片12的背部箔片部Bf呈带状且椭圆状地形成有密集地分布第一突出部21以及第二突出部22的高密度区域H(用交叉阴影线表示)。此时，越朝向高密度区域H的旋转方向R侧则越密集地分布突出部21、22，并且越从所述正交方向N的两端朝向中央侧越密集地分布突出部21、22。在第二区域12b以外的区域，形成有与高密度区域H相比稀疏地分布突出部21、22的低密度区域L(用阴影线表示)。
在轴6的旋转过程中，如图15所示，在箔片重叠部W的顶部箔片部Tf与轴6之间形成有楔状空间。此时，通过在背部箔片部Bf以图13所示的密度模式形成突出部21、22，从而在顶部箔片部Tf的形成楔状空间的区域承受背部箔片部Bf的刚性差，如图16所示，形成所述正交方向N的中央部凹陷的凹部24。在该凹部24的所述正交方向N的两侧，顶部箔片部Tf为高刚性而不易变形，因此楔状空间的空气不易向所述正交方向N散逸。另外，在楔状空间中越趋向旋转方向R侧越为高压，但由于背部箔片部Bf的刚性差，在楔状空间的最高压力部附近顶部箔片部Tf的刚性最大，因此即使在最高压力部空气也不易散逸。因此，通过在背部箔片部Bf以图14所示的密度模式形成突出部21、22，能够提高楔状空间中的空气膜的形成效率，从而能够可靠地防止轴6与箔片12的接触。
以往，如图4所示，通过在成为背部箔片部Bf的第二区域12b的后端12b设置缺口部12b1，从而在楔状空间形成相当于所述凹部的部分，但若如上述那样在背部箔片部Bf中设置刚性差，则即使不在第二区域12b的后端12d形成这种缺口部12b1，也能够形成该形态的凹部24。当然，也可以在箔片12的后端12d设置缺口部12b1的基础上，在第二区域12b设置上述的突出部21、22的密度差。
另外，在以上所述的实施方式中，将背部箔片部Bf的第一突出部21以及第二突出部22全部设为相同的大小，但也可以在背部箔片部Bf的表侧以及背侧的任一方或者双方形成与其它大小不同的突出部。图17是示出该一例的图，作为表侧的第一突出部21设置有大突出部21a以及小突出部21b，作为背侧的第二突出部22设置有大突出部22a以及小突出部22b。对于大突出部21a、22a和小突出部21b、22b，从中间部23突出的突出量不同。
在图17所示的背部箔片部Bf中，当逐渐增加对其施加的压缩力(轴承间隙C的宽度方向的压缩载荷)时，首先中间部23发生变形，然后大突出部21a、22a发生变形，最后小突出部21b、22b发生变形。因此，在压缩载荷小时，背部箔片部Bf的变形量相对于载荷的增加量较大，在压缩载荷大时，背部箔片部Bf的变形量相对于载荷的增加量较小。即，能够对背部箔片部Bf的弹簧特性赋予非线形性。
在像这样背部箔片部Bf的弹簧特性具有非线形性的情况下，在压缩载荷低时顶部箔片部Tf容易变形，因此即使在空气膜的压力低的状态(轴6刚开始旋转后、即将停止之前)也容易形成楔状空间。另一方面，在压缩载荷高时，顶部箔片部Tf不易变形，因此即使在空气膜的压力高的状态(轴6的稳定旋转状态)下也能够抑制顶部箔片部Bf的变形而防止空气自楔状空间泄漏。因此，无论是低速旋转还是高速旋转，均能够稳定地支承轴6。
在图18中，通过在图9所示的背部箔片部Bf的中间部23设置多个开口部26从而降低中间部23的刚性。由此，中间部23变得更加柔软，因此能够进一步降低背部箔片部Bf的刚性。在图18所示的实施方式中，从各突出部21、22呈放射状地延伸有中间部23从而将各中间部23与邻接的突出部21、22结合。在该情况下，通过调整开口部26的面积、数量而变更开口部26的分布状态，从而能够在各部分控制中间部23的刚性，进而控制背部箔片部Bf的刚性。
通过选择以上所述的变更背部箔片部Bf的弹簧特性的手段、即突出部21、22的分布密度的变更(图13)、突出部21、22的大小的变更(图17)、以及开口部26的分布状态的变更(图18)中的任一个手段、或者适当组合两个以上的手段，能够使背部箔片部Bf的各部分的弹簧特性最佳化。由此，能够在轴承功能方面将轴承面X的各部分设定为最佳的刚性，从而轴承设计的自由度显著提高。作为突出部21、22，例示了半球状(剖面圆弧状)，但突出部21、22的方式是任意的，例如也可以将剖面设为多边形状。通过像这样改变突出部21、22的形状(剖面形状)，能够改变背部箔片部Bf的刚性、弹簧特性。
在以上的说明中，作为箔片轴承10，例示了所谓的多圆弧型的径向箔片轴承，但能够应用本发明的箔片轴承的形态不限于此。例如，在图19所示的所谓的薄片型的径向箔片轴承10中也可以应用本发明。在薄片型箔片轴承中，沿轴6的旋转方向R配置有将旋转方向R侧的一端设为自由端并将旋转方向相反侧的另一端设为固定端的多个箔片12(薄片)，各箔片12的旋转方向R侧的区域作为顶部箔片部Tf而发挥功能，旋转方向相反侧的区域作为背部箔片部Bf而发挥功能。在该薄片型的径向箔片轴承中，通过由凹凸箔片20形成各薄片12的背部箔片部Bf(用散点图案表示)，从而能够得到与上述相同的效果。
另外，在图20所示的所谓的凸出型的径向箔片轴承10中也能够应用本发明。在凸出型的箔片轴承10中，通过由凹凸箔片20形成背部箔片部Bf整体，从而能够得到与上述相同的效果。在图20中，使背部箔片部Bf遍及箔片保持器11的内周面11a的整周而连续，但也可以在周向的一个或多个位置将背部箔片部Bf分割。在该情况下，由凹凸箔片20形成分割出的各个要素。
并且，在图21所示的推力箔片轴承30中也能够应用本发明。在图21中，作为推力箔片轴承30的一例，示出薄片型的推力箔片轴承。在该推力箔片轴承中，如图22所示，通过由凹凸箔片20形成各薄片12的背部箔片部Bf(用散点图案表示)，从而能够得到与上述相同的效果。
需要说明的是，在以上的说明中，例示了将轴6作为旋转侧构件而将箔片保持器11作为固定侧构件的情况，但在与之相反将轴6作为固定侧构件而将箔片保持器11作为旋转侧构件的情况下，也能够应用本发明。但是，在这种情况下箔片12成为旋转侧构件，因此需要考虑因离心力造成的箔片12整体的变形而进行箔片12的设计。
另外，本发明所涉及的箔片轴承不限于上述的燃气轮机，例如也可以作为支承以增压器为代表的涡轮机械的转子的箔片轴承而使用。不限于以上的例示，本发明所涉及的箔片轴承能够作为机动车等车辆用轴承以及工业设备用的轴承而广泛使用。另外，本实施方式的各箔片轴承是使用空气作为压力产生流体的空气动压轴承，但不限于此，作为压力产生流体，也可以使用其它的气体，或者可以使用水、油等液体。
附图标记说明
6 轴；
10 箔片轴承；
11 箔片保持器；
11a 内周面；
11b 轴向槽(安装部)；
12 箔片；
20 凹凸箔片；
21 第一突出部；
21a 大突出部；
21b 小突出部；
22 第二突出部；
22a 大突出部；
22b 小突出部；
23 中间部；
C 轴承间隙；
R 旋转方向；
N 与旋转方向正交的方向；
X 轴承面。
Claims (6)
1.一种箔片轴承，其具备：具有与需要支承的轴对置的轴承面的顶部箔片部；以及在顶部箔片部的背后弹性地支承顶部箔片部的背部箔片部，通过在轴与轴承面之间的轴承间隙中产生的流体膜以非接触的方式支承相对旋转的轴，其特征在于，
在所述背部箔片部上设置有平坦的中间部、向中间部的表侧突出的第一突出部以及向中间部的背侧突出的第二突出部。
2.根据权利要求1所述的箔片轴承，其中，
至少在所述轴的相对旋转方向以及沿着所述轴承面且与所述相对旋转方向正交的方向上间歇地配置有第一突出部以及第二突出部。
3.根据权利要求1或2所述的箔片轴承，其中，
在背部箔片部上设置有：第一突出部和第二突出部的分布密集的高密度区域；以及第一突出部和第二突出部的分布稀疏的低密度区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的箔片轴承，其中，
由从中间部突出的突出量大的大突出部和从中间部突出的突出量小的小突出部形成第一突出部和第二突出部中的任一方或者双方。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的箔片轴承，其中，
在中间部设置有开口部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的箔片轴承，其中，
在所述轴承间隙中的、与最大压力的产生部对应的位置处背部箔片部的刚性最大。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20200915 |