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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zapfenlager und eine rotierende Maschine.
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Stand der Technik
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Ein herkömmliches Zapfenlager ist eine Lagereinrichtung zum Lagern einer Drehwelle einer rotierenden Maschine mittels einer Mehrzahl von Lagerpuffern, die mit einem Abstand bzw. Intervall dazwischen in der Rotationsrichtung der Drehwelle angeordnet sind, und es weist ein Öl-Abführungs-Einstellventil auf, das eine Abführungsöffnung öffnet/schließt, so dass die Lagermenge von Öl (Schmiermittel) in einem Lagerbereich eingestellt wird, wo die Puffer angeordnet sind. Beispielsweise offenbart Patentdokument 1, dass - während der Rotation mit hoher Drehzahl - eine Abführungsöffnung geöffnet wird, so dass die Öl-Lagermenge verringert wird. Dadurch werden die Getriebeverluste verringert, die durch ein Schwappen von Öl in einem Lagerbereich einhergehend mit der Rotation einer Drehwelle verursacht werden.
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Literaturverzeichnis
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Patentdokument
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Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
JP 2009- 185 875 A -
Zusammenfassung der Erfindung
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Mit der Erfindung zu lösende Probleme
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In einem herkömmlichen Zapfenlager und einer herkömmlichen rotierenden Maschine gilt Folgendes: Wenn die Öl-Lagermenge im Lagerbereich verringert wird, um die Getriebeverluste zu verringern, wird das Öl in einem Spalt zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle und der Innenumfangsfläche jedes Puffers unzureichend, so dass der Ölfilm-Druck, der im Spalt erzeugt wird, konstant oder vorübergehend abnimmt. Folglich wird das Problem verursacht, dass eine instabile Vibration des Puffers und der Drehwelle zunimmt.
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Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das obige Problem zu lösen, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zapfenlager und eine rotierende Maschine anzugeben, die eine instabile Vibration des Puffer und der Drehwelle unterdrücken.
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Lösung der Probleme
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Ein Zapfenlager gemäß der vorliegenden Erfindung lagert eine Drehwelle einer rotierenden Maschine und weist Folgendes auf: einen Trägerring, der an einer Außenumfangsseite der Drehwelle mit einem Abstand dazwischen angeordnet ist, wobei die Hälfte des Trägerrings, die auf der Lastrichtungsseite der Drehwelle positioniert ist, als ein Teil auf der unteren Hälfte definiert ist; einen stromaufwärtigen Puffer und einen stromabwärtigen Puffer, die sich an unterschiedlichen Positionen in der Umfangsrichtung befinden, und zwar zwischen der Innenumfangsfläche des Teils auf der unteren Hälfte des Trägerrings und der Außenumfangsfläche der Drehwelle, wobei der stromaufwärtige Puffer auf der hinteren Seite in Rotationsrichtung der Drehwelle positioniert ist, und wobei der stromabwärtige Puffer auf der vorderen Seite in der Rotationsrichtung der Drehwelle positioniert ist; einen stromaufwärtigen Drehzapfen, der schwenkbar den stromaufwärtigen Puffer an der Innenumfangsfläche des Trägerrings hält; einen stromabwärtigen Drehzapfen, der schwenkbar den stromabwärtigen Puffer an der Innenumfangsfläche des Trägerrings hält; und Seitenplatten, die jeweils beide Enden in Axialrichtung des stromaufwärtigen Puffer und des stromabwärtigen Puffers bedecken.
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Der Trägerring weist eine Mehrzahl von Öl-Auslässen auf, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind und von der Innenumfangsfläche zu der Außenumfangsfläche des Trägerrings hindurchgehen. Wenn im Querschnitt des Zapfenlagers entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung das obere Ende in Lastrichtung als 0° definiert ist, das untere Ende als 180° definiert ist, und das obere Ende weiter als 360° definiert ist, befinden sich entlang der Rotationsrichtung die Öl-Auslässe in - vom Trägerring - zumindest zwei von einem Bereich, der auf der vorderen Seite in Rotationsrichtung der Drehwelle vom stromaufwärtigen Drehzapfen und auf der hinteren Seite in Rotationsrichtung der Drehwelle vom stromabwärtigen Drehzapfen geht, einem Bereich, der von 180° bis 360° reicht und von der Position auf der vertikalen Höhe des stromabwärtigen Drehzapfens zu der Position auf der obersten vertikalen Höhe der Drehwelle geht, oder einem Bereich, der von 0° bis 180° reicht und von der Position auf der vertikalen Höhe des stromaufwärtigen Drehzapfens zu der Position auf der obersten vertikalen Höhe der Drehwelle reicht.
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Eine rotierende Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: ein derartiges Zapfenlager, wie oben angegeben; und eine Drehwelle, die von dem Zapfenlager gelagert wird.
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Wirkung der Erfindung
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Das Zapfenlager und die rotierende Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung können eine instabile Vibration des Puffers und der Drehwelle unterdrücken.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers gemäß Ausführungsform 1, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung.
- 2 ist eine Schnittansicht des Zapfenlagers, das in 1 gezeigt ist, entlang der Linie A-A.
- 3 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers gemäß Ausführungsform 2, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung.
- 4 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers gemäß Ausführungsform 3, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung.
- 5 ist eine Schnittansicht des Zapfenlagers, das in 4 gezeigt ist, entlang der Linie B-B.
- 6 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers gemäß Ausführungsform 4, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung.
- 7 ist eine Schnittansicht des Zapfenlagers, das in 6 gezeigt ist, entlang der Linie C-C.
- 8 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers gemäß Ausführungsform 5, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung.
- 9 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers gemäß Ausführungsform 6, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung.
- 10 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers gemäß Ausführungsform 7, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung.
- 11 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers gemäß Ausführungsform 8, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung.
- 12 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers gemäß Ausführungsform 9, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung.
- 13 ist eine Schnittansicht einer rotierenden Maschine, die ein Zapfenlager verwendet, gemäß Ausführungsform 10.
- 14 ist eine Schnittansicht einer rotierenden Maschine, die ein Zapfenlager verwendet, gemäß Ausführungsform 11.
- 15 ist eine Schnittansicht einer weiteren rotierenden Maschine, die ein Zapfenlager verwendet, gemäß Ausführungsform 11.
- 16 ist ein Blockdiagramm einer Steuerungseinheit des Zapfenlagers gemäß jeder Ausführungsform 9 bis 11.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ein Zapfenlager, das in jeder nachstehenden Ausführungsform beschrieben ist, bildet ein Gleitlager, das eine Drehwelle drehbar lagert. Das Zapfenlager ist bei verschiedenartigen rotierenden Maschinen, wie z. B. einer rotierenden elektrischen Maschine verwendbar.
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Ausführungsform 1
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1 ist eine Schnittansicht, die die Struktur eines Zapfenlagers 100 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. 1 zeigt einen Querschnitt des Zapfenlagers 100 und einer Drehwelle 101 einer rotierenden Maschine 1000 (die unten in anderen Ausführungsformen beschrieben ist; siehe 13), und zwar entlang einer Ebene senkrecht zur Achse Q der Drehwelle 101. Die Aufwärts-Abwärts-Richtung auf der Zeichenebene in 1 stellt die vertikale Aufwärts-Abwärts-Richtung dar. 2 ist eine Schnittansicht des Zapfenlagers 100, das in 1 gezeigt ist, entlang der Linie A-A.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, hat das Zapfenlager 100 in seiner Gesamtheit eine Ringform. In das Zapfenlager 100 ist die Drehwelle 101 eingeführt. Das Zapfenlager 100 ist so konfiguriert, dass es die Drehwelle 101 drehbar lagert. Die Achse Q der Drehwelle 101 verläuft in der horizontalen Richtung. In 1 ist die Rotationsrichtung H der Drehwelle 101 die Richtung gegen den Uhrzeigersinn. Die vordere Seite in der Rotationsrichtung H ist definiert als eine vordere Seite H1, und die hintere Seite in der Rotationsrichtung H ist definiert als eine hintere Seite H2. In der folgenden Beschreibung werden die vordere Seite H1 in Rotationsrichtung H und die hintere Seite H2 in Rotationsrichtung H relativ zu einem Zielteil beschrieben. Die vertikale Richtung der Drehwelle 101 ist mit G bezeichnet, und deren Abwärts- und Aufwärtsseiten sind mit G1 bzw. G2 bezeichnet. Auch in den übrigen untenstehenden Ausführungsformen gelten in den Zeichnungen, die auf die gleiche Weise gezeigt sind, diese Definitionen.
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Die Richtung parallel zur Achse Q der Drehwelle 101 ist definiert als die Axialrichtung Y, und die Umfangsrichtung um die Achse Q ist definiert als die Umfangsrichtung Z. Diese Richtungen sind die gleichen wie die Umfangsrichtung Z und die Axialrichtung Y der rotierenden Maschine 1000, und auch an den übrigen Teilen werden diese Richtungen zum Angeben der Richtungen Y und Z verwendet.
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Das Zapfenlager 100 weist einen Trägerring 1, einen stromaufwärtigen Puffer 21, einen stromabwärtigen Puffer 22 und Seitenplatten 4 auf. Der Trägerring 1 ist auf der Außenumfangsseite der Drehwelle 101 angebracht. Vom Trägerring 1 ist ein Teil, der sich auf der Abwärts-Seite G1, d. h. auf der Lastrichtungsseite, der Drehwelle 101 befindet, als ein Teil 11 auf der unteren Hälfte definiert, und ein Teil, der sich auf der Aufwärts-Seite G2, d. h. gegenüber der Lastrichtungsseite, befindet, ist als Teil 12 auf der oberen Hälfte definiert. Der stromaufwärtige Puffer 21 und der stromabwärtige Puffer 22 sind zwischen dem Teil 11 auf der unteren Hälfte und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 angebracht. Wie in 2 gezeigt, sind die Seitenplatten 4 jeweils so angebracht, dass sie beide Enden in der Axialrichtung Y eines Lagerbereichs T bedecken, wie später noch beschrieben. Dies ist bloß ein Beispiel, und die Seitenplatten 4 können auch so geformt sein, dass sie zumindest jeweils an beiden Enden in der Axialrichtung Y des stromaufwärtigen Puffers 21 und des stromabwärtigen Puffers 22 bedecken.
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Der stromaufwärtige Puffer 21 und der stromabwärtige Puffer 22 sind entlang der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 angebracht, und zwar an unterschiedlichen Positionen in der Umfangsrichtung Z. Der stromaufwärtige Puffer 21 befindet sich auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromabwärtigen Puffers 22, mit einem Abstand dazwischen in der Umfangsrichtung Z. An der Außenumfangsfläche des stromaufwärtigen Puffers 21 ist ein stromaufwärtiger Drehzapfen 31 angebracht, der schwenkbar den stromaufwärtigen Puffer 21 an der Innenumfangsfläche des Trägerrings 1 hält. An der Außenumfangsfläche des stromabwärtigen Puffers 22 ist ein stromabwärtiger Drehzapfen 32 angebracht, der schwenkbar den stromabwärtigen Puffer 22 an der Innenumfangsfläche des Trägerrings hält.
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Durch die Zapfen 31, 32 sind die Puffer 21, 22 jeweils so konfiguriert, dass sie relativ zur Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 frei kippen. Das Zapfenlager 100, das den stromaufwärtigen Puffer 21 und den stromabwärtigen Puffer 22 aufweist, wie oben beschrieben, wird allgemein als ein Kipp-Puffer-Zapfenlager bzw. Kippsegmentlager bezeichnet. Das Zapfenlager 100 weist ein Führungsmetall 13 auf, das zwischen dem Teil 12 auf der oberen Hälfte des Trägerrings 1 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 angeordnet ist. Das Führungsmetall 13 verhindert, dass die Drehwelle 101 zur Aufwärts-Seite G2 springt, und zwar infolge von Vibration oder dergleichen.
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Das Zapfenlager 100 weist einen Bereich auf (nachfolgend als Lagerbereich T bezeichnet), der zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und der Innenumfangsfläche des Trägerrings 1 vorhanden ist und in der Axialrichtung Y von den Seitenplatten 4 an beiden Enden in der Axialrichtung Y bedeckt ist. das Zapfenlager 100 weist eine Mehrzahl von Ölzuführungsdüsen 5 auf, die Öl (Schmiermittel) zum Lagerbereich T zuführen und vom Trägerring 1 aus nach innen verlaufen.
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Der Trägerring 1 weist eine Mehrzahl von Öl-Auslässen 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 auf, die in der Umfangsrichtung Z angeordnet sind. Wenn hier irgendeiner der Öl-Auslässe gemeint ist, wird der Öl-Auslass als Öl-Auslass 6 bezeichnet. der Öl-Auslass 6 ist beispielsweise ein Durchgangsloch, das von der Innenumfangsfläche zur Außenumfangsfläche des Trägerrings 1 hindurchgeht, und es ist ein Loch zum Auslassen von Öl im Lagerbereich T zur Außenseite des Trägerrings 1.
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Hier ist in 1 im Querschnitt entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung Y des Zapfenlagers 100, d. h der Axialrichtung Y der Drehwelle 101, ein oberes Ende Z 11 in Lastrichtung als 0° definiert, ein unteres Ende Z12 ist als 180° definiert, und das obere Ende Z11 ist weiter als 360° definiert, und zwar entlang der Rotationsrichtung H. Das gleiche gilt für die übrigen untenstehenden Ausführungsformen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen, wenn zweckmäßig.
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Wie in 1 sind die Öl-Auslässe 62, 63, 64 in einem Bereich ausgebildet, der sich auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H der Drehwelle 101 vom stromaufwärtigen Drehzapfen 31 aus und auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H der Drehwelle 101 vom stromabwärtigen Drehzapfen 32 aus befindet. Dieser Bereich ist ein Bereich in der Umfangsrichtung Z von einem Pfeil Z10 bis zu einem Pfeil Z20 in 1. Die Positionen des stromaufwärtigen Drehzapfens 31 und des stromabwärtigen Drehzapfens 32 beziehen sich auf Drehpunkt-Teile auf der Innenumfangsfläche des Trägerrings 1.
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Die Öl-Auslässe 65, 66, 67 sind in einem Bereich gebildet, der von 180° bis 360° reicht und von einer Position auf der vertikalen Höhe L1 des stromabwärtigen Drehzapfens 32 bis zu einer Position auf der obersten vertikalen Höhe L3 der Drehwelle 101 reicht. Hier ist der Bereich von 180° bis 360° ein rechter Halbbereich vom unteren Ende Z12 zum oberen Ende Z 11 auf der Zeichenebene in 1.
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Der Öl-Auslass 61 ist in einem Bereich gebildet, der von 0° bis 180° reicht und von einer Position auf der vertikalen Höhe L2 des stromaufwärtigen Drehzapfens 31 zu einer Position auf der obersten vertikalen Höhe L3 der Drehwelle 101 reicht. Hier ist der Bereich von 0° bis 180° ein linker Halbbereich vom oberen Ende Z11 zum unteren Ende Z12 auf der Zeichenebene in 1.
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Die drei Bereiche, wie oben beschrieben, sind Bereiche, die in der Umfangsrichtung Z dreigeteilt sind, und zwar an der Umfangsrichtung-Position Z1, der Umfangsrichtung-Position Z2 und der Umfangsrichtung-Position Z3. In Ausführungsform 1 sind die Öl-Auslässe 6 in sämtlichen drei Bereichen ausgebildet. Die Öl-Auslässe 6 können in auch in jeglichen zwei der drei Bereiche ausgebildet sein. In jedem von dem Bereich von der Umfangsrichtung-Position Z1 zur Umfangsrichtung-Position Z2 und dem Bereich von der Umfangsrichtung-Position Z1 zur Umfangsrichtung-Position Z3 sind jedoch keine Öl-Auslässe 6 auf der Aufwärts-Seite G2 von der vertikalen Höhe L3 aus ausgebildet, wie oben beschrieben.
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Die Ölströmung, die zwischen dem Zapfenlager 100 und der Drehwelle 101 in Ausführungsform 1 vorhanden ist, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird beschrieben. Der Großteil des Öls, das von der Ölzuführungsdüse 5 zum Lagerbereich T zugeführt wird, strömt in der gleichen Richtung wie die Rotationsrichtung H der Drehwelle 101, und zwar infolge der Scherkraft durch die Rotation der Drehwelle 101, und ein Teil des Öls strömt in einen Bereich zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und der Innenumfangsfläche jedes Puffers 21, 22. Wenn der Lagerbereich T mit dem Öl gefüllt ist, bildet sich ein Ölfilm in einem Spalt zwischen den Komponenten aus, und der Ölfilm wird durch die Rotation der Drehwelle 101 geschert, so dass ein Ölfilm-Druck zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und der Innenumfangsfläche jedes Puffers 21, 22 erzeugt wird.
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Wenn die Drehzahl der Drehwelle 101 hoch ist, werden die Drehwelle 101 und jeder Puffer 21, 22 ohne Kontakt dazwischen gehalten, und zwar vom Ölfilm-Druck. Ein Teil des Öls, das von den Ölzuführungsdüsen 5 zugeführt wird, oder das Öl, das vom Spalt zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und der Innenumfangsfläche jedes Puffers 21, 22 herausleckt, wird im anderen Lagerbereich T akkumuliert. Hinsichtlich der Schwappverluste (nachfolgend einfach als Getriebeverluste bezeichnet), die auftreten, wenn das Öl im Lagerbereich T, der im Zapfenlager 100 erzeugt wird, herausschwappt, treten die Getriebeverluste auf, wenn das Öl, das im Lagerbereich T akkumuliert ist, einhergehend mit der Rotation der Drehwelle 101 herausschwappt, und die Getriebeverluste nehmen proportional zur Kontaktfläche zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und dem Öl zu, das im Lagerbereich T akkumuliert ist.
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Einhergehend mit der Rotation der Drehwelle 101 wird ein Teil des Öls, das im Lagerbereich T akkumuliert ist, einem Bereich zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und der Innenumfangsfläche jedes Puffers 21, 22 erneut zugeführt und zirkuliert. Ein anderer Teil des Öls geht durch Spalte zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und den Seitenplatten 4 hindurch (z. B. die Teile S, die von den gepunkteten Linien in 2 umgeben sind) und wird zur Außenseite des Zapfenlagers 100 herausgelassen, und noch ein anderer Teil des Öls geht durch den jeweiligen Öl-Auslass 6 und wird zur Außenseite des Zapfenlagers 100 herausgelassen.
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Als Nächstes werden die Vorgänge der Öl-Auslässe 6 beschrieben. In einem allgemeinen Kipp-Puffer-Zapfenlager wird Öl akkumuliert, und zwar in der Reihenfolge von der Abwärts-Seite G1 im Lagerbereich T aus. Daher wird Öl für gewöhnlich auf der Abwärts-Seite G1 im Lagerbereich T akkumuliert, und Luft wird in einem oberen Teil auf der Aufwärts-Seite G2 im Lagerbereich T akkumuliert. Wenn die Drehwelle 101 rotiert, strömt auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromaufwärtigen Puffers 21 die Luft, die auf der Aufwärts-Seite G2 im Lagerbereich T akkumuliert ist, zur vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H, und zwar infolge einer Scherkraft durch die Rotation der Drehwelle 101, und auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H des stromabwärtigen Puffers 22 strömt Öl, das auf der Abwärts-Seite G1 im Lagerbereich T akkumuliert ist, zur vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H, und zwar infolge einer Scherkraft durch die Rotation der Drehwelle 101.
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Daher wird auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromaufwärtigen Puffers 21 die Höhe der Öl-Luft-Grenzfläche (nachfolgend als Öl-Oberfläche bezeichnet) ohne weiteres abgesenkt, und auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H des stromabwärtigen Puffers 22 wird die Öl-Oberfläche ohne weiteres angehoben. Auf der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 unterhalb der Höhe der Öl-Oberfläche treten Getriebeverluste auf. Die Getriebeverluste sind proportional zur Höhe der Öl-Oberfläche. Beispielsweise gilt im Zapfenlager vom Puffertyp, das Öl-Auslässe aufweist, im Patentdokument 1 Folgendes: Wenn die Öl-Oberflächen-Höhe durch die Öl-Auslässe abgesenkt wird, wird die Kontaktfläche zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle und dem Öl verringert, so dass die Getriebeverluste verringert werden können. Die Öl-Oberfläche im Lagerbereich zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle und der Innenumfangsfläche jedes Puffers wird jedoch abgesenkt, so dass das Öl in jedem Spalt unzureichend wird. Folglich wird der Ölfilm-Druck konstant oder vorübergehend verringert, so dass eine instabile Vibration des Puffer und der Drehwelle zunimmt.
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In Ausführungsform 1 indessen, die in 1 gezeigt ist, befinden sich die Öl-Auslässe 6 in zumindest zwei von dem Bereich, der sich auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H der Drehwelle 101 vom stromaufwärtigen Drehzapfen 31 aus und auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H der Drehwelle 101 vom stromabwärtigen Drehzapfen 32 aus befindet, dem Bereich, der von 180° bis 360° geht und von der Position auf der vertikalen Höhe L1 des stromabwärtigen Drehzapfens 32 zur Position auf der obersten vertikalen Höhe L3 der Drehwelle 101 reicht, oder dem Bereich, der von 0° bis 180° geht und von der Position auf der vertikalen Höhe L2 des stromaufwärtigen Drehzapfens 31 zu der Position auf der obersten vertikalen Höhe L3 der Drehwelle 101 reicht.
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Der stromaufwärtige Drehzapfen 31 verbindet den Trägerring 1 und den stromaufwärtigen Puffer 21, und der stromabwärtige Drehzapfen 32 verbindet den Trägerring 1 und den stromabwärtigen Puffer 22. Daher ist an der Position in der Umfangsrichtung Z des stromaufwärtigen Drehzapfens 31 oder des stromabwärtigen Drehzapfens 32 ein Strömungspfad für Öl nicht vorhanden oder sehr schmal, so dass das Bewegungsausmaß des Öls, das durch die Position in der Umfangsrichtung Z des stromaufwärtigen Drehzapfens 31 oder des stromabwärtigen Drehzapfens 32 geht, sehr klein ist. Infolge der Gravitation ist außerdem das Bewegungsausmaß des Öls, das die Position in der Umfangsrichtung Z auf der Aufwärts-Seite G2 der Drehwelle 101 passiert, ebenfalls klein.
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Demzufolge wird das Öl, das im Lagerbereich T akkumuliert ist, in der Umfangsrichtung Z an der Umfangsrichtung-Position Z2 des stromaufwärtigen Drehzapfens 31, der Umfangsrichtung-Position Z3 des stromabwärtigen Drehzapfens 32 und der Umfangsrichtung-Position Z1 auf der Aufwärts-Seite G2 in der vertikalen Richtung G der Drehwelle 101 dreigeteilt, und zwar um die Achse Q der Drehwelle 101 herum. Bei der vorliegenden Ausführungsform können von den drei geteilten Ölmengen die Ölmengen in zumindest zwei Bereichen durch die Öl-Auslässe 6 herausgelassen werden, und daher kann die Öl-Oberflächen-Verteilung durch die Bereich in der Umfangsrichtung Z eingestellt werden.
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Das heißt, in Ausführungsform 1 können die Öl-Oberflächen-Höhe J1 auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromaufwärtigen Puffers 21, die Öl-Oberflächen-Höhe J2 zwischen dem Ende des stromaufwärtigen Puffers 21 und dem Ende des stromabwärtigen Puffers 22, die einander in der Umfangsrichtung Z zugewandt sind, und die Öl-Oberflächen-Höhe J3 auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H des stromabwärtigen Puffer 22 individuell eingestellt werden. Beispiele der Öl-Oberflächen-Höhen J1, J2, J3 sind in 4 zur Referenz dargestellt.
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Beispielsweise können die Öl-Auslässe 62, 63, 64 an Positionen ausgebildet sein, die sich auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H der Drehwelle 101 vom stromaufwärtigen Drehzapfen 31 aus und auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H der Drehwelle 101 vom stromabwärtigen Drehzapfen 32 aus befinden, und die Öl-Auslässe 65, 66, 67 können in dem Bereich ausgebildet sein, der von 180° bis 360° geht und von der Position auf der vertikalen Höhe L1 des stromabwärtigen Drehzapfens 32 zu der Position auf der obersten vertikalen Höhe L3 der Drehwelle 101 reicht, so dass die Öl-Oberflächen-Höhe J2 zwischen dem stromaufwärtigen Puffer 21 und dem stromabwärtigen Puffer 22 und die Öl-Oberflächen-Höhe J3 auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H des stromabwärtigen Puffers 22 individuell eingestellt werden können.
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Während die Öl-Oberflächen-Höhe J3 auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H des stromabwärtigen Puffers 22, wo die Öl-Oberfläche ohne weiteres durch die Rotation der Drehwelle 101 angehoben wird, signifikant abgesenkt wird, können folglich die Öl-Oberflächen-Höhe J2 zwischen dem stromaufwärtigen Puffer 21 und dem stromabwärtigen Puffer 22 auf einem solchen Niveau gehalten werden, dass der Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des stromabwärtigen Puffers 22 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 mit Öl gefüllt ist.
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Außerdem können beispielsweise die Öl-Auslässe 62, 63, 64 an Positionen ausgebildet sein, die sich auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H der Drehwelle 101 vom stromaufwärtigen Drehzapfen 31 aus und auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H der Drehwelle 101 vom stromabwärtigen Drehzapfen 32 aus befinden, und der Öl-Auslass 61 kann in dem Bereich ausgebildet sein, der von 0° bis 180° geht und von der Position auf der vertikalen Höhe L2 des stromaufwärtigen Drehzapfens 31 zu der Position auf der obersten vertikalen Höhe L3 der Drehwelle 101 reicht, so dass die Öl-Oberflächen-Höhe J2 zwischen dem stromaufwärtigen Puffer 21 und dem stromabwärtigen Puffer 22 und die Öl-Oberflächen-Höhe J1 auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromaufwärtigen Puffers 21 individuell eingestellt werden können.
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Während die Öl-Oberflächen-Höhe J2 zwischen dem stromaufwärtigen Puffer 21 und dem stromabwärtigen Puffer 22 auf solch ein Niveau abgesenkt wird, dass der Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des stromabwärtigen Puffers 22 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 mit Öl gefüllt ist, kann die Öl-Oberflächen-Höhe J1 auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromaufwärtigen Puffers 21, wo die Öl-Oberfläche ohne weiteres durch die Rotation der Drehwelle 101 abgesenkt wird, auf einem solchen Niveau gehalten werden, dass der Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des stromaufwärtigen Puffers 21 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 mit Öl gefüllt ist.
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Außerdem können beispielsweise die Öl-Auslässe 65, 66, 67 in dem Bereich gebildet sein, der von 180° bis 360° geht und von der Position auf der vertikalen Höhe L1 des stromabwärtigen Drehzapfens 32 zu der Position auf der obersten vertikalen Höhe L3 der Drehwelle 101 reicht, und der Öl-Auslass 61 kann in dem Bereich gebildet sein, der von 0° bis 180° geht und von der Position auf der vertikalen Höhe L2 des stromaufwärtigen Drehzapfens 31 zu der Position auf der obersten vertikalen Höhe L3 der Drehwelle 101 geht, so dass die Öl-Oberflächen-Höhe J3 auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H des stromabwärtigen Puffers 22 und die Öl-Oberflächen-Höhe J1 auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromaufwärtigen Puffers 21 individuell eingestellt werden können.
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Während die Öl-Oberflächen-Höhe J3 auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H des stromabwärtigen Puffers 22, wo die Öl-Oberfläche durch die Rotation der Drehwelle 101 ohne weiteres erhöht wird, signifikant abgesenkt wird, kann folglich die Öl-Oberflächen-Höhe J1 auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromaufwärtigen Puffers 21, wo die Öl-Oberfläche durch die Rotation der Drehwelle 101 ohne weiteres abgesenkt wird, auf einem solchen Niveau gehalten werden, dass der Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des stromaufwärtigen Puffers 21 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 mit Öl gefüllt ist.
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Sämtliche Öl-Auslässe 6 befinden sich an Positionen, die niedriger sind als die oberste vertikale Höhe L3 der Drehwelle 101. Folglich kann die Kontaktfläche zwischen dem Öl, das in der Reihenfolge von der Abwärts-Seite G1 aus akkumuliert ist, und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 sicher verringert werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Öl-Oberflächen-Verteilung im Lagerbereich T durch die Bereiche in der Umfangsrichtung Z eingestellt. In den Spalten zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und der Innenumfangsflächen der Puffer 2 wird daher die Verringerung der Öl-Oberflächen-Höhe J1 auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H unterdrückt, und die übrigen Öl-Oberflächen-Höhen J2, J3 werden abgesenkt, so dass die Kontaktfläche zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und dem Öl, das im Lagerbereich T akkumuliert ist, verringert wird, so dass eine instabile Vibration der Drehwelle 101 und jedes Puffers 21, 22 unterdrückt wird und die Getriebeverluste maximal verringert werden.
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Das Zapfenlager gemäß Ausführungsform 1, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, lagert eine Drehwelle einer rotierenden Maschine und weist Folgendes auf: einen Trägerring, der an einer Außenumfangsseite der Drehwelle mit einem Abstand dazwischen angebracht ist, wobei die Hälfte des Trägerrings, die auf der Lastrichtungsseite der Drehwelle positioniert ist, als ein Teil auf der unteren Hälfte definiert ist; einen stromaufwärtigen Puffer und einen stromabwärtigen Puffer, die sich an unterschiedlichen Positionen in der Umfangsrichtung befinden, und zwar zwischen der Innenumfangsfläche des Teils auf der unteren Hälfte des Trägerrings und der Außenumfangsfläche der Drehwelle, wobei der stromaufwärtige Puffer auf der hinteren Seite in Rotationsrichtung der Drehwelle positioniert ist, und wobei der stromabwärtige Puffer auf der vorderen Seite in der Rotationsrichtung der Drehwelle positioniert ist; einen stromaufwärtigen Drehzapfen, der schwenkbar den stromaufwärtigen Puffer an der Innenumfangsfläche des Trägerrings hält; einen stromabwärtigen Drehzapfen, der schwenkbar den stromabwärtigen Puffer an der Innenumfangsfläche des Trägerrings hält; und Seitenplatten, die jeweils beide Enden in Axialrichtung des stromaufwärtigen Puffer und des stromabwärtigen Puffers bedecken.
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Der Trägerring weist eine Mehrzahl von Öl-Auslässen auf, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind und von der Innenumfangsfläche zu der Außenumfangsfläche des Trägerrings hindurchgehen. Wenn im Querschnitt des Zapfenlagers entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung das obere Ende in Lastrichtung als 0° definiert ist, das untere Ende als 180° definiert ist, und das obere Ende weiter als 360° definiert ist, befinden sich entlang der Rotationsrichtung die Öl-Auslässe in - vom Trägerring - zumindest zwei von einem Bereich, der auf der vorderen Seite in Rotationsrichtung der Drehwelle vom stromaufwärtigen Drehzapfen und auf der hinteren Seite in Rotationsrichtung der Drehwelle vom stromabwärtigen Drehzapfen geht, einem Bereich, der von 180° bis 360° reicht und von der Position auf der vertikalen Höhe des stromabwärtigen Drehzapfens zu der Position auf der obersten vertikalen Höhe der Drehwelle geht, oder einem Bereich, der von 0° bis 180° reicht und von der Position auf der vertikalen Höhe des stromaufwärtigen Drehzapfens zu der Position auf der obersten vertikalen Höhe der Drehwelle reicht.
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Dank der Wirkung der Öl-Auslässe kann folglich die Öl-Oberflächen-Verteilung im Lagerbereich durch die Bereiche in der Umfangsrichtung eingestellt werden, und in den Spalten zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle und der Innenumfangsflächen der Puffer kann eine Verringerung der Öl-Oberflächen-Höhe auf der hinteren Seite in der Rotationsrichtung des stromaufwärtigen Puffers unterdrückt werden und die übrigen Öl-Oberflächen-Höhen können verringert werden, so dass die Kontaktfläche zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle und dem Öl, das im Lagerbereich akkumilert ist, verringert werden kann, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers und der Drehwelle unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste maximal verringert werden können.
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Ausführungsform 2
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3 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers 100 gemäß Ausführungsform 2 entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung Y Die gleichen Teile wie in der obigen Ausführungsform 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen. Wie in 3 gezeigt, sind die Öl-Auslässe 6 so angeordnet, dass eine Mehrzahl von Öl-Auslässen 6A, 6B, 6C, 6D in der Axialrichtung Y an der gleichen Position in der Umfangsrichtung Z angeordnet sind.
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Gemäß Ausführungsform 2, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann das Öl, das im Lagerbereich T akkumuliert ist, herausgelassen werden, während es in der Axialrichtung Y verteilt wird, und zwar durch die Öl-Auslässe 6A, 6B, 6C, 6D. Folglich ist es möglich, ein solches Phänomen zu unterdrücken, dass die Öl-Oberfläche an einer Position in der Axialrichtung Y weit von der Mittelposition in der Axialrichtung Y des Öl-Auslasses 6 nicht abgesenkt wird und die Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und das Öl miteinander in Kontakt kommen, so dass Getriebeverluste auftreten. Außerdem kann mit dieser Konfiguration die Öl-Oberflächen-Verteilung durch die Ausbildung von Positionen der Öl-Auslässe 6A bis 6D in der Axialrichtung Y eingestellt werden.
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In einem Fall, in dem die Menge des Öls, das durch die Spalte zwischen der Innenumfangsfläche der Seitenplatten 4 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 (z. B. der Teile S, die von den gepunkteten Linien in 3 umgeben sind) herausgelassen wird, größer als die Öl-Abführungsmenge durch die Öl-Auslässe 6 ist, könnten die Öl-Oberflächen an beiden Enden in der Axialrichtung Y des Lagerbereichs T ohne weiteres abgesenkt werden, während die Öl-Oberfläche an der Mitte in der Axialrichtung Y weniger abgesenkt werden könnte. In diesem Fall können die Öl-Auslässe 6B, 6C auf der Mittelseite in der Axialrichtung Y so ausgebildet werden, dass sie größer als die Öl-Auslässe 6A, 6D an den Endseiten in der Axialrichtung Y sind, oder viele Öl-Auslässe 6 können um die Mitte in der Axialrichtung Y herum angeordnet werden, so dass die Öl-Oberflächen-Verteilung in der Axialrichtung Y gleichmäßig abgesenkt werden kann. Das heißt, mit dieser Konfiguration kann die Kontaktfläche zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und dem Öl maximal verringert werden, und die Getriebeverluste können weiter verringert werden.
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Die Ölströmung im Lagerbereich T ist die Strömung einhergehend mit der Rotation in der Rotationsrichtung H der Drehwelle 101, und daher ist die Strömungsrate in der Axialrichtung Y des Öls kleiner als die Strömungsrate in der Rotationsrichtung H. In der vorliegenden Ausführungsform gilt Folgendes: Selbst wenn das Öl nicht in der Axialrichtung Y fließt, kann das Öl wirksam durch die Mehrzahl von Öl-Auslässen 6A bis 6D in der Axialrichtung Y herausgelassen werden. Folglich können die Getriebeverluste verringert werden, die in einem Prozess auftreten, in dem das Öl in der Axialrichtung Y strömt.
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In dem Zapfenlager gemäß Ausführungsform 2, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, zeigen sich die gleichen Wirkungen wie in der obigen Ausführungsform 1 und zusätzlich weist zumindest einer der Öl-Auslässe eine Mehrzahl von Öl-Auslässen auf, die in der Axialrichtung an der gleichen Umfangsrichtung-Position angeordnet sind.
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Folglich kann das Öl wirksam herausgelassen werden, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers und der Drehwelle weiter unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste weiter verringert werden können.
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Ausführungsform 3
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4 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers 100 gemäß Ausführungsform 3, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung Y 5 ist eine Schnittansicht des Zapfenlagers 100, das in 4 gezeigt ist, entlang der Linie B-B. Die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen.
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Wie in 4 und 5 gezeigt, ist ein Öl-Auslass 68 an einer Position in der Umfangsrichtung Z angeordnet, wo der stromaufwärtige Puffer 21 ausgebildet ist und die sich auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H ausgehend vom stromaufwärtigen Drehzapfen 31 befindet.
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In Ausführungsform 3, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, gilt Folgendes:
- Wie in 4 gezeigt, kann die Öl-Oberflächen-Höhe J2 zwischen dem stromaufwärtigen Puffer 21 und dem stromabwärtigen Puffer 22 abgesenkt werden, und wie in 5 gezeigt, können die Ölmengen 900, die auf beiden Endseiten in der Axialrichtung Y des stromaufwärtigen Puffers 21 vorhanden sind und nicht zur Erzeugung des Ölfilm-Drucks beitragen, aktiv durch die Öl-Auslässe 68 herausgelassen werden, so dass die Öl-Oberflächen-Höhe J2 abgesenkt werden kann. Das heißt, nicht bloß die Getriebeverluste, die zwischen dem stromaufwärtigen Puffer 21 und dem stromabwärtigen Puffer 22 auftreten, sondern auch die Getriebeverluste, die auf beiden Endseiten in der Axialrichtung Y des stromaufwärtigen Puffers 21 auftreten, können verringert werden.
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Im Zapfenlager gemäß Ausführungsform 3, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, ergeben sich die gleichen Wirkungen wie in den obigen Ausführungsformen, und zusätzlich
befindet sich zumindest einer der Öl-Auslässe in der Umfangsrichtung, wo sich der stromaufwärtige Puffer befindet und der auf der vorderen Seite in der Rotationsrichtung der Drehwelle ausgehend vom stromaufwärtigen Drehzapfen liegt.
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Folglich können die Getriebeverluste weiter verringert werden, die auf beiden Endseiten in der Axialrichtung des stromaufwärtigen Puffers auftreten, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers und der Drehwelle weiter unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste weiter verringert werden können.
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Ausführungsform 4
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6 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers 100 gemäß Ausführungsform 4, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung Y 7 ist eine Schnittansicht des Zapfenlagers 100, das in 6 gezeigt ist, entlang der Linie C-C. Die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen.
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Wie in 6 und 7 gezeigt, ist ein Öl-Auslass 69 an einer Position in der Umfangsrichtung Z angeordnet, wo der stromabwärtige Puffer 22 ausgebildet ist und der sich auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H ausgehend vom stromabwärtigen Drehzapfen 32 befindet. Folglich ist ein Öl-Auslasspfad auf einem Querschnitt vorhanden, der die Achse Q der Drehwelle 101, den stromabwärtigen Puffer 22 und den Öl-Auslass 69 passiert. Die Position des Öls 900 ist in 6 und 7 gezeigt.
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In Ausführungsform 4, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, gilt Folgendes: Wie in 6 gezeigt, kann die Öl-Oberflächen-Höhe J2 (siehe 4) zwischen dem stromaufwärtigen Puffer 21 und dem stromabwärtigen Puffer 22 abgesenkt werden, und wie in 7 gezeigt, können die Ölmengen 900, die sich auf beiden Endseiten in der Axialrichtung Y des stromabwärtigen Puffers 22 befinden und nicht zur Erzeugung des Ölfilm-Drucks beitragen, aktiv durch die Öl-Auslässe 69 herausgelassen werden, so dass die Öl-Oberflächen-Höhe J2 abgesenkt werden kann. Das heißt, nicht bloß die Getriebeverluste, die zwischen dem stromaufwärtigen Puffer 21 und dem stromabwärtigen Puffer 22 auftreten, sondern auch die Getriebeverluste, die auf beiden Endseiten in der Axialrichtung Y des stromabwärtigen Puffers 22 auftreten, können verringert werden.
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In dem Zapfenlager gemäß Ausführungsform 4, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, zeigen sich die gleichen Wirkungen wie in den obigen Ausführungsformen, und zusätzlich befindet sich zumindest einer der Öl-Auslässe in der Umfangsrichtung, wo sich der stromabwärtige Puffer befindet und der auf der vorderen Seite in der Rotationsrichtung der Drehwelle ausgehend vom stromabwärtigen Drehzapfen liegt.
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Folglich können die Getriebeverluste weiter verringert werden, die auf beiden Endseiten in der Axialrichtung des stromabwärtigen Puffers auftreten, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers und der Drehwelle weiter unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste weiter verringert werden können.
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Ausführungsform 5
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8 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers 100 gemäß Ausführungsform 5, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung Y Die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen.
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Wie in 8 gezeigt, ist zumindest einer der Öl-Auslässe 6, in Ausführungsform 5 zwei Öl-Auslässe 6, die hier die Öl-Auslässe 62, 63 sind, mit Öffnungs-/Schließeinheiten 75, 76 zum Einstellen der Ölauslasswerte bzw. -mengen versehen. Die Öl-Auslässe 6, die mit den Öffnungs-/Schließeinheiten 75, 76 versehen sind, die in 8 gezeigt sind, sind bloß ein Beispiel, und die Öl-Auslässe 6 an anderen Positionen können auch mit den Öffnungs-/Schließeinheiten versehen sein. Indem die Öffnungs-/Schließwinkel der Öffnungs-/Schließeinheiten 75, 76 eingestellt werden, kann eine Mehrzahl von Öl-Auslassmustern erzeugt werden. Außerdem ist es durch Feineinstellung der Öffnungs-/Schließeinheiten 75, 76 möglich, die Öl-Abführungsmenge von 100% bis 0% bezogen auf den maximalen Wert des Öls fein einzustellen, der durch einen einzelnen Öl-Auslass 6 herausgelassen werden kann.
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Die Öffnungs-/Schließeinheiten 75, 76 können beispielsweise auf der Außenumfangsseite des Trägerrings 1 angeordnet sein, wie in 8 gezeigt. Sie können jedoch auch auf der Innenumfangsseite des Trägerrings 1 oder innerhalb des Trägerrings 1 angeordnet sein, und deren Positionen sind nicht beschränkt. Die Konfigurationen der Öffnungs-/Schließeinheiten sind die gleichen wie diejenigen der Öffnungs-/Schließeinheiten in den untenstehenden anderen Ausführungsformen, und daher wird deren erneute Beschreibung weggelassen, wenn zweckmäßig. Wenn irgendeine der Öffnungs-/Schließeinheiten gemeint ist, wird die Öffnungs-/Schließeinheit als Öffnungs-/Schließeinheit 7 bezeichnet.
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In Ausführungsform 5, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, werden beispielsweise die Öl-Auslässe 6 so eingestellt, dass sie gemäß der Betriebszeit der rotierenden Maschine 1000 oder dergleichen geöffnet/geschlossen werden, so dass die Öl-Auslassmuster optimiert werden können. Wenn die Betriebszeit der rotierenden Maschine 1000 zunimmt, können sich die Anordnung und die Verbindungszustände der Komponenten infolge einer Verschlechterung oder dergleichen geringfügig ändern, was zu einer Zunahme der Vibration der Drehwelle 101 führt. Wenn die Vibration der Drehwelle 101 zunimmt, ändert sich die Größe des Spalts zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und der Innenumfangsfläche jedes Puffer 21, 22 zeitweilig. Im Ergebnis wird die Höhe der Öl-Oberfläche abgesenkt, die beim anfänglichen Betrieb eingestellt wurde, so dass das Öl im Spalt unzureichend werden kann und eine instabile Vibration der Drehwelle 101 oder jedes Puffers 21, 22 zunehmen kann.
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In Ausführungsform 5 können gemäß der Betriebszeit der rotierenden Maschine 1000 die Öl-Auslässe 6 so eingestellt werden, dass sie von den Öffnungs-/Schließeinheiten 75, 76 geöffnet/geschlossen werden, so dass sie konstant die Öl-Oberflächen-Verteilung optimieren, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers 21, 22 und der Drehwelle 101 unterdrückt werden kann. Beispielsweise gilt Folgendes: Wenn die Betriebszeit der rotierenden Maschine 1000 zunimmt, kann der Öl-Auslass 6 parielle von der Öffnungs-/Schließeinheit 7 geschlossen werden, so dass die Öl-Oberfläche angehoben wird, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers 21, 22 und der Drehwelle 101 infolge unzureichenden Öls unterdrückt werden kann.
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In Abhängigkeit von der Installationsumgebung der rotierenden Maschine 1000 kann beispielsweise die Temperatur des Öls, das von der Ölzuführungsdüse 5 zugeführt wird, höher als eine vorgeschriebene Temperatur werden. In solchen Fällen kann angenommen werden, dass die Außenlufttemperatur extrem hoch ist oder das Öl-Kühlvermögen infolge einer Verschlechterung einer Kühleinrichtung verringert ist, oder dergleichen. Wenn die Viskosität des Öls infolge von dessen Temperaturanstieg verringert wird, nimmt der Ölfilm-Druck zum Halten der Last der Drehwelle 101 ab, so dass die Drehwelle 101 auf die Abwärts-Seite G1 in der vertikalen Richtung G herabsinkt, wo das Öl akkumuliert ist. Folglich steigt die Öl-Oberfläche von der normalen Position aus an, und infolge des Anstiegs der Öl-Oberfläche nehmen die Getriebeverluste zu.
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In dieser Hinsicht kann in Ausführungsform 5 gemäß der Installationsumgebung der rotierenden Maschine 1000 der Öl-Auslass 6 so eingestellt werden, dass er von der Öffnungs-/Schließeinheit 7 geöffnet/geschlossen wird, so dass die Öl-Oberflächen-Verteilung konstant optimiert wird, so dass eine instabile Vibration konstant unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste maximal verringert werden können. Beispielsweise in einem Fall, in dem die Außenlufttemperatur in der Umgebung der rotierenden Maschine 1000 hoch ist, kann der Öl-Auslass 6 partiell geöffnet werden, so dass die Öl-Oberfläche abgesenkt wird, so dass die Öl-Oberfläche, die von der normalen Position angestiegen ist, abgesenkt wird und folglich die Getriebeverluste, die verglichen mit dem normalen Fall zugenommen haben, maximal verringert werden können.
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In dem Zapfenlager gemäß Ausführungsform 5 das wie oben beschrieben konfiguriert ist, zeigen sich die gleichen Wirkungen wie in den obigen Ausführungsformen, und zusätzlich ist zumindest einer der Öl-Auslässe mit einer Öffnungs-/Schließeinheit zum Einstellen der Öl-Abführungsmenge des Öls in einem Lagerbereich versehen, der von der Außenumfangsfläche der Drehwelle, der Innenumfangsfläche des Trägerrings und den Seitenplatten umgeben ist.
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Folglich können die Getriebeverluste verringert werden, und zwar durch das Einstellen der Öffnungs-/Schließeinheit, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers und der Drehwelle weiter unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste weiter verringert werden können.
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Ausführungsform 6
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9 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers 100 gemäß Ausführungsform 6, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung Y Die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen.
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Wie in 9 gezeigt, sind die Öl-Auslässe 60, 62, 63, 64 jeweils mit Öffnungs-/Schließeinheiten 71, 72, 73, 74 zum Einstellen der Ölauslassmengen versehen. Außerdem ist Folgendes vorhanden: ein Sensor 81 zum Detektieren des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins von Öl, das sich in einem Bereich befindet, der von 0° bis 180° geht und der von der Position auf der vertikalen Höhe L2 des stromaufwärtigen Drehzapfens 31 zu der Position auf der obersten vertikalen Höhe L3 der Drehwelle 101 reicht, und eine Steuerungseinheit 9 zum Einstellen der Öffnungs-/Schließbetätigung zumindest einer der Öffnungs-/Schließeinheiten 71, 72, 73, 74 auf der Basis eines Messwerts des Sensors 81.
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Der Öl-Auslass 60 ist in einem Bereich gebildet, der von 0° bis 180° reicht und von der Position auf der vertikalen Höhe L2 des stromaufwärtigen Drehzapfens 31 zu der Position auf der obersten vertikalen Höhe L3 der Drehwelle 101 geht.
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Der Sensor 81 detektiert das Vorhandensein/Nichtvorhandensein von Öl. Der Sensor 81 kann beispielsweise Folgendes sein: ein Viskosimeter, ein Druckmesser, ein Thermometer, Infrarot-Thermographie, ein Radarmessgerät mit elektromagnetischen Wellen, ein Ultraschall-Dickensensor oder dergleichen. Es führt eine Detektion auf der Basis des Eigenschaftsunterschieds zwischen Öl und Luft durch. Öl im Lagerbereich T erzeugt Wärme infolge der Scherkraft durch die Rotation der Drehwelle 101, so dass die Temperatur des Öls höher als Luft wird. Demzufolge kann die Detektion auf der Basis der Temperaturdifferenz durchgeführt werden.
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In Ausführungsform 6, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, gilt Folgendes: Beispielsweise in einem Fall, in dem das Vorhandensein von Öl vom Sensor 81 detektiert wird, führt die Steuerungseinheit 9 die Steuerung der Öffnungs-/Schließbetätigung der Öffnungs-/Schließeinheit 71 oder der Öffnungs-/Schließeinheit 74 durch, so dass die Auslassmenge durch den Öl-Auslass 60 oder den Öl-Auslass 65 eingestellt wird. Folglich wird die Öl-Oberflächen-Höhe J1 auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromaufwärtigen Puffers 21 beibehalten, oder die Öl-Oberflächen-Höhe J3 auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H des stromabwärtigen Puffers 22 wird abgesenkt, so dass die Getriebeverluste sicher verringert werden, während der Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des stromaufwärtigen Puffers 21 und der Außen-umfangsfläche der Drehwelle 101 mit Öl gefüllt ist, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers 21, 22 und der Drehwelle 101 infolge unzureichenden Öls unterdrückt werden kann.
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Im Zapfenlager gemäß Ausführungsform 6, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, ergeben sich die gleichen Wirkungen wie in den obigen Ausführungsformen, und zusätzlich weist das Zapfenlager ferner Folgendes auf: einen Sensor zum Detektieren des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins von Öl in - vom Lagerbereich - einem Bereich, der von 0° bis 180° reicht und von der Position auf der vertikalen Höhe des stromaufwärtigen Drehzapfens zur Position auf der obersten vertikalen Höhe der Drehwelle geht; und eine Steuerungseinheit zum Steuern der Öffnungs-/Schließeinheit auf der Basis eines Messwerts des Sensors.
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Folglich können dank der Steuerung durch die Steuerungseinheit die Getriebeverluste weiter verringert werden, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers und der Drehwelle weiter unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste weiter verringert werden können.
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Ausführungsform 7
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10 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers 100 gemäß Ausführungsform 7 entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung. Die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen.
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Wie in 10 gezeigt, ist ein Sensor 82 zum Detektieren des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins von Öl vorhanden, das sich auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H der Drehwelle 101 vom stromaufwärtigen Drehzapfen 31 und auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H der Drehwelle 101 vom stromabwärtigen Drehzapfen 32 aus befindet. Die Steuerungseinheit 9 stellt die Öffnungs-/Schließbetätigung zumindest einer der Öffnungs-/Schließeinheiten 71, 72, 73, 74 auf der Basis eines Messwerts des Sensors 82 ein.
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In Ausführungsform 7, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, gilt Folgendes: Beispielsweise in einem Fall, in dem das Vorhandensein von Öl vom Sensor 82 detektiert wird, stellt die Steuerungseinheit 9 die Öffnungs-/Schließbetätigung der Öffnungs-/Schließeinheit 72, der Öffnungs-/Schließeinheit 73 oder der Öffnungs-/Schließeinheit 74 so ein, dass die Auslassmenge durch den Öl-Auslass 62, den Öl-Auslass 63 oder den Öl-Auslass 64 erhöht wird. Folglich wird die Öl-Oberflächen-Höhe J2 zwischen dem stromaufwärtigen Puffer 21 und dem stromabwärtigen Puffer 22 oder die Öl-Oberflächen-Höhe J3 auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H des stromabwärtigen Puffers 22 abgesenkt, so dass die Getriebeverluste sicher verringert werden, während der Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des stromabwärtigen Puffers 22 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 mit Öl gefüllt ist, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers 21, 22 und der Drehwelle 101 infolge unzureichenden Öls unterdrückt werden kann.
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Im Zapfenlager gemäß Ausführungsform 7, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, ergeben sich die gleichen Wirkungen wie in den obigen Ausführungsformen, und zusätzlich weist das Zapfenlager ferner Folgendes auf: einen Sensor zum Detektieren des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins von Öl in - vom Lagerbereich - einem Bereich, der auf der vorderen Seite in Rotationsrichtung der Drehwelle vom stromaufwärtigen Drehzapfen und auf der hinteren Seite in Rotationsrichtung der Drehwelle vom stromabwärtigen Drehzapfen geht; und eine Steuerungseinheit zum Steuern der Öffnungs-/Schließeinheit auf der Basis eines Messwerts des Sensors.
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Folglich können dank der Steuerung durch die Steuerungseinheit die Getriebeverluste weiter verringert werden, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers und der Drehwelle weiter unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste weiter verringert werden können.
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Ausführungsform 8
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11 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers 100 gemäß Ausführungsform 8, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung Y Die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen.
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Wie in 11 gezeigt, ist ein Sensor 83 zum Detektieren des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins von Öl vorhanden, das sich in einem Bereich befindet, der von 180° bis 360° geht und von der Position auf der vertikalen Höhe L1 des stromabwärtigen Drehzapfens 32 zur Position auf der obersten vertikalen Höhe L3 der Drehwelle 101 reicht. Die Steuerungseinheit 9 stellt die Öffnungs-/Schließbetätigung zumindest einer der Öffnungs-/Schließeinheiten 71, 72, 73, 74 auf der Basis eines Messwerts des Sensors 83 ein.
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In Ausführungsform 8, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, gilt Folgendes: Beispielsweise in einem Fall, in dem das Vorhandensein von Öl vom Sensor 83 detektiert wird, stellt die Steuerungseinheit 9 die Öffnungs-/Schließeinheit 74 so ein, dass der Auslasswert (die Auslassmenge) durch den Öl-Auslass 65 erhöht wird. Folglich wird die Öl-Oberflächen-Höhe J3 auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H des stromabwärtigen Puffers 22 abgesenkt, so dass die Getriebeverluste sicher verringert werden können.
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Im Zapfenlager gemäß Ausführungsform 8, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, ergeben sich die gleichen Wirkungen wie in den obigen Ausführungsformen, und zusätzlich weist das Zapfenlager ferner Folgendes auf: einen Sensor zum Detektieren des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins von Öl in - vom Lagerbereich - einem Bereich, der von 180° bis 360° geht und von der Position auf der vertikalen Höhe des stromabwärtigen Drehzapfens zur Position auf der obersten vertikalen Höhe der Drehwelle reicht; und eine Steuerungseinheit zum Steuern der Öffnungs-/Schließeinheit auf der Basis eines Messwerts des Sensors.
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Folglich können dank der Steuerung durch die Steuerungseinheit die Getriebeverluste weiter verringert werden, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers und der Drehwelle weiter unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste weiter verringert werden können.
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Ausführungsform 9
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12 ist eine Schnittansicht eines Zapfenlagers 100 gemäß Ausführungsform 9, entlang der Richtung senkrecht zur Axialrichtung Y Die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen.
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Wie in 12 gezeigt, ist ein Sensor 84 zum Detektieren des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins von Öl vorhanden, das sich in der Nähe der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 befindet. Der Sensor 84 kann das Vorhandensein/Nichtvorhandensein von Öl an sämtlichen Positionen in der Umfangsrichtung Z durch Rotation der Drehwelle 101 messen. Die Steuerungseinheit 9 stellt die Öffnungs-/Schließbetätigung zumindest einer der Öffnungs-/Schließeinheiten 71, 72, 73, 74 auf der Basis eines Messwerts des Sensors 84 ein.
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In Ausführungsform 9, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, gilt Folgendes: Beispielsweise in einem Fall, in dem die Position, wo das Vorhandensein von Öl vom Sensor 84 detektiert wird, in einem solchen Bereich liegt, dass bestimmt werden kann, dass die Öl-Oberfläche verglichen mit dem Spalt zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und der Innenumfangsfläche jedes Puffers 21, 22 niedriger ist, schließt die Steuerungseinheit 9 den Öl-Auslass 6 in der Nähe des Bereichs mittels der Öffnungs-/Schließeinheit, so dass nur die Öl-Oberfläche in der Nähe der Position angehoben wird, so dass eine instabile Vibration der Drehwelle 101 und jedes Puffers 21, 22 unterdrückt werden kann.
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Umgekehrt gilt für einen solchen Bereich, für den bestimmt werden kann, dass die Öl-Oberfläche verglichen mit dem Spalt zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und der Innenumfangsfläche jedes Puffers 21, 22 ist, übermäßig höher ist, und zwar auf der Basis der gemessenen Öl-Oberflächen-Verteilung, Folgendes: Die Steuerungseinheit 9 öffnet den Öl-Auslass 6 in der Nähe des Bereichs mittels der Öffnungs-/Schließeinheit, so dass nur die Öl-Oberfläche in der Nähe der Position abgesenkt wird, so dass die Getriebeverluste verringert werden können.
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Da der Sensor 84 in der Nähe der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 angeordnet ist, ist es auch möglich, das Vorhandensein/Nichtvorhandensein von Öl zu detektieren, das an der Fläche der Drehwelle 101 haftet, so dass die Öl-Oberflächen-Verteilung genauer gemessen werden kann. Da es wahrscheinlich ist, dass das Öl auf der Abwärts-Seite G1 des Zapfenlagers 100 akkumuliert ist, und zwar in einem Bereich, in dem es einen geringeren Wert der Luftschicht gibt, z. B. zwischen dem stromaufwärtigen Puffer 21 und dem stromabwärtigen Puffer 22, kann die Öl-Oberfläche, die die Öl-Luft-Grenzfläche ist, eine komplizierte Verteilung haben. In Ausführungsform 9 kann jedoch die Öl-Oberflächen-Verteilung in der Umfangsrichtung Z genau detektiert werden.
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Beispielsweise in einem Fall, in dem zwischen dem stromaufwärtigen Puffer 21 und dem stromabwärtigen Puffer 22 die Steuerungseinheit 9 kein Öl in der Nähe des stromaufwärtigen Puffers 21 detektiert, aber Öl in der Nähe des stromabwärtigen Puffers 22 detektiert, und zwar auf der Basis eines Messwerts des Sensors 84, kann bestimmt werden, dass die Zufuhr von Öl zum Spalt zwischen dem stromabwärtigen Puffer 22 und der Drehwelle 101 ausreichend gewährleistet werden kann. Durch Einstellen der Öffnungs-/Schließeinheit 72 zum Öffnen des Öl-Auslasses 62 wird daher die Zufuhr von Öl zum Spalt zwischen dem stromabwärtigen Puffer 22 und der Drehwelle 101 gewährleistet, so dass eine instabile Vibration unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste verringert werden können.
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In einem Fall wiederum, in dem zwischen dem stromaufwärtigen Puffer 21 und dem stromabwärtigen Puffer 22 die Steuerungseinheit 9 Öl in der Nähe des stromaufwärtigen Puffers 21 detektiert, aber kein Öl in der Nähe des stromabwärtigen Puffers 22 detektiert, und zwar auf der Basis eines Messwerts des Sensors 84, kann bestimmt werden, dass die Zufuhr von Öl zum Spalt zwischen dem stromabwärtigen Puffer 22 und der Drehwelle 101 kaum gewährleistet ist. In diesem Fall gilt Folgendes: Wenn die Öffnungs-/Schließeinheit 72 so eingestellt wird, dass sie den Öl-Auslass 62 öffnet, kann vorhergesagt werden, dass nicht bloß die Öl-Oberfläche in der Nähe des stromaufwärtigen Puffers 21, wo das Öl detektiert wird, sondern auch die Öl-Oberfläche in der Nähe des stromabwärtigen Puffers 22, wo kein Öl detektiert wird, abgesenkt ist, so dass eine instabile Vibration auftritt.
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Daher wird in diesem Fall die Öffnungs-/Schließeinheit 71 oder die Öffnungs-/Schließeinheit 74 so gesteuert, dass sie den Öl-Auslass 60 oder den Öl-Auslass 65 einstellt, der sich nicht an der Position auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H vom stromaufwärtigen Drehzapfen 31 aus und auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H vom stromabwärtigen Drehzapfen 32 aus befindet, so dass der Öl-Auslass 60 oder der Öl-Auslass 65 geöffnet wird. Folglich wird nur die Öl-Oberfläche auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H vom stromaufwärtigen Puffer 21 aus oder die Öl-Oberfläche auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H vom stromabwärtigen Puffer 22 aus abgesenkt, so dass eine instabile Vibration unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste verringert werden können.
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Wie oben beschrieben, wird jede der Öffnungs-/Schließeinheiten 71 bis 74 von der Steuerungseinheit 9 auf der Basis zumindest eines Teils der Öl-Oberflächen-Verteilung unter Verwendung eines Messwerts des Sensors 84 eingestellt, der an der Drehwelle 101 vorhanden ist, so dass eine instabile Vibration der Drehwelle 101 und jedes Puffers 21, 22 unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste verringert werden können.
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Im Zapfenlager gemäß Ausführungsform 9, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, ergeben sich die gleichen Wirkungen wie in den obigen Ausführungsformen, und zusätzlich weist in einem Fall, in dem die rotierende Maschine auf Seiten der Außenumfangsfläche der Drehwelle einen Sensor zum Detektieren des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins von Öl im Lagerbereich aufweist, das Zapfenlager ferner eine Steuerungseinheit zum Steuern der Öffnungs-/Schließeinheit auf der Basis eines Messwerts des Sensors auf.
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Folglich können dank der Steuerung durch die Steuerungseinheit die Getriebeverluste weiter verringert werden, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers und der Drehwelle weiter unterdrückt werden kann, während die Getriebeverluste weiter verringert werden können.
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Ausführungsform 10
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13 ist eine Schnittansicht, die die Struktur einer rotierenden Maschine 1000 gemäß Ausführungsform 10 zeigt, entlang der Axialrichtung Y. Die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen. Wie in 13 gezeigt, weist die rotierende Maschine 1000 Folgendes auf: eine Drehwelle 101, die horizontal angeordnet ist, ein Paar von Zapfenlageren 100, die drehbar beide Enden der Drehwelle 101 halten, und einen Stator 102, der auf der Außenumfangsseite der Drehwelle 101 angeordnet ist. Mindestens eines von dem Paar von Zapfenlagern 100 ist das Zapfenlager 100 gemäß einer der obigen Ausführungsformen. Die detaillierten Strukturen des Zapfenlagers 100 sind in der Zeichnung ggf. nicht dargestellt.
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Jedes der Zapfenlager 100 ist auf der Außenumfangsseite am Ende der Drehwelle 101 angeordnet. Jedes der Zapfenlager 100 lagert die Drehwelle 101. Ein Rotor 111 mit Magnetpolen ist an der Drehwelle 101 angebracht. In der vorliegenden Ausführungsform ist als die rotierende Maschine 1000 beispielsweise eine rotierende elektrische Maschine gezeigt, die Elektrizität erzeugt, indem sie eine AC-Spannung am Stator 102 induziert.
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In der vorliegenden Ausführungsform können die Lagerverluste verringert werden, die am Zapfenlager 100 bezogen auf die Energie der Drehwelle 101 erzeugt werden, so dass der Wirkungsgrad der Elektrizitätserzeugung der rotierenden elektrischen Maschine verbessert werden kann. Indem das Öl-Auslassmuster so eingestellt wird, dass es die Öl-Oberflächen-Verteilung geeignet steuert, kann die Menge des Öls, die dem Zapfenlager 100 zugeführt wird, auf den minimal möglichen Wert verringert werden, so dass die Ölzuführungsausrüstung,wie z. B. eine Ölzuführungspumpe 103 verkleinert werden kann.
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In der rotierende Maschine gemäß Ausführungsform 10, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, zeigen sich die gleichen Wirkungen wie in den obigen Ausführungsformen, und zusätzlich weist die rotierende Maschine Folgendes auf: ein Zapfenlager; und die Drehwelle, die vom Zapfenlager gehalten wird.
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Folglich kann eine instabile Vibration jedes Puffers und der Drehwelle in der rotierenden Maschine unterdrückt werden, während die Getriebeverluste verringert werden können.
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Ausführungsform 11
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14 und 15 sind Schnittansichten, die die Struktur einer rotierenden Maschine 1000 gemäß Ausführungsform 11 zeigen, entlang der Axialrichtung Y Die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen. Die detaillierten Strukturen des Zapfenlagers 100 sind in den Zeichnungen ggf. nicht dargestellt. Daher haben die Teile, deren Bezugszeichen in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, die gleichen Strukturen wie in den obigen Ausführungsformen.
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In 14 ist die rotierende Maschine 1000 mit einem Vibrationsmessgerät 10 zum Detektieren der Vibration oder der Verschiebung jedes Puffers 21, 22 versehen. In 15 ist die rotierende Maschine 1000 mit einem Vibrationsmessgerät 10 zum Detektieren einer Vibration oder einerr Verschiebung der Drehwelle 101 versehen. Folglich zeigen 14 und 15 unterschiedliche Platziertungs-Positionen des Vibrationsmessgeräts 10. Die Steuerungseinheit 9 stellt zumindest eine Öffnungs-/Schließeinheit 7 auf der Basis eines Messwerts des Vibrationsmessgeräts 10 ein.
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In Ausführungsform 11, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, gilt Folgendes: Wenn das Öl im Spalt zwischen der Innenumfangsfläche jedes Puffers 21, 22 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 unzureichend wird, nimmt der Ölfilm-Druck auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des Spalts konstant oder vorübergehend ab, so dass gemäß dem Momentengleichgewicht um den stromaufwärtigen Drehzapfen 31 der stromaufwärtige Puffer 21 verschoben wird oder vibriert, und zwar in der Richtung nahe der Drehwelle 101, auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H vom stromaufwärtigen Drehzapfen 31 aus, und verschoben wird oder vibriert, und zwar in der Richtung weg von der Drehwelle 101, auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H vom stromaufwärtigen Drehzapfen 31 aus. Zu dieser Zeit wird die Drehwelle 101 verschoben oder vibriert in der Richtung nahe dem stromaufwärtigen Drehzapfen 31.
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Außerdem gilt Folgendes: Wenn das Öl im Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des stromabwärtigen Puffers 22 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 unzureichend wird, nimmt der Ölfilm-Druck auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des Spalts konstant oder vorübergehend ab, so dass gemäß dem Momentengleichgewicht um den stromabwärtigen Drehzapfen 32 der stromabwärtige Puffer 22 verschoben wird oder vibriert, und zwar in der Richtung nahe der Drehwelle 101, auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H vom stromabwärtigen Drehzapfen 32 aus, und verschoben wird oder vibriert, und zwar in der Richtung weg von der Drehwelle 101, auf der vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H vom stromabwärtigen Drehzapfen 32 aus. Zu dieser Zeit wird die Drehwelle 101 verschoben oder vibriert, und zwar in der Richtung nahe dem stromabwärtigen Drehzapfen 32.
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Das heißt, in dem die Richtung der Verschiebung oder Vibration jedes Puffers 21, 22 und die Richtung der Verschiebung oder Vibration der Drehwelle 101 detektiert werden, findet man heraus, wo im Spalt das Öl unzureichend ist, so dass der Ölfilm-Druck konstant oder vorübergehend abgenommen hat. In Ausführungsform 11 kann der Ort, wo das Öl unzureichend im Spalt ist, unter Verwendung des Vibrationsmessgeräts 10 zum Detektieren der Vibration oder Verschiebung jedes Puffers 21, 22 oder der Drehwelle 101 spezifiziert werden. Indem die Öffnungs-/Schließeinheit 7 durch die Steuerungseinheit 9 eingestellt wird, wird dann die Öl-Abführungsmenge durch den Öl-Auslass 6 in der Nähe des Ortes, wo das Öl unzureichend ist, verringert, so dass die Öl-Oberfläche angehoben wird und der Mangel an Öl beseitigt wird, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers 21, 22 und der Drehwelle 101 unterdrückt werden kann.
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Das Vibrationsmessgerät 10 zum Detektieren einer Vibration oder Verschiebung des stromaufwärtigen Puffers 21 ist an einer Position angebracht, die so weit vom stromaufwärtigen Drehzapfen 31 weg ist, wie möglich, und das Vibrationsmessgerät 10 zum Detektieren einer Vibration oder Verschiebung des stromabwärtigen Puffers 22 ist an einer Position angebracht, die so weit vom stromabwärtigen Drehzapfen 32 weg ist, wie möglich. Demzufolge nimmt der Verschiebungswert oder der Vibrationswert zu, der detektiert wird. Daher wird bei einer Stufe, wenn geringfügig unzureichendes Öl aufgetreten ist, der Auslasswert des Öls durch den Öl-Auslass 6 in der Nähe des Ortes, wo das Öl unzureichend ist, verringert, so dass die Öl-Oberfläche angehoben wird und der Mangel an Öl beseitigt wird, so dass eine instabile Vibration jedes Puffers 21, 22 und der Drehwelle 101 weiter unterdrückt werden kann.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann der Ort, wo das Öl nicht unzureichend ist, gleichzeitig ebenfalls spezifiziert werden. Indem die Öffnungs-/Schließeinheit 7 mittels der Steuerungseinheit 9 eingestellt wird, kann daher die Auslassmenge des Öls durch den Öl-Auslass 6 in der Nähe des Ortes, wo das Öl nicht unzureichend ist, erhöht werden, so dass die Öl-Oberfläche abgesenkt wird, so dass die Getriebeverluste verringert werden können.
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In der rotierende Maschine gemäß Ausführungsform 10, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, zeigen sich die gleichen Wirkungen wie in den obigen Ausführungsformen, und zusätzlich weist die rotierende Maschine Folgendes auf: das Zapfenlager; die Drehwelle, die vom Zapfenlager gehalten wird; ein Vibrationsmessgerät zum Detektieren einer Vibration oder Verschiebung des stromaufwärtigen Puffers, des stromabwärtigen Puffers oder der Drehwelle; und eine Steuerungseinheit zum Steuern der Öffnungs-/Schließeinheit auf der Basis eines Messwerts des Vibrationsmessgeräts.
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Folglich kann eine instabile Vibration jedes Puffer und der Drehwelle in der rotierenden Maschine weiter unterdrückt werden, während die Getriebeverluste weiter verringert werden können.
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In den obigen Ausführungsformen beträgt die Anzahl von Ölzuführungsdüsen 5 als Beispiel fünf. Die Anzahl von Ölzuführungsdüsen 5 kann jedoch auch null bis vier oder mehr als fünf betragen. In einem Fall, in dem die Anzahl von Ölzuführungsdüsen 5 null ist, hat das Zapfenlager 100 eine weitere Ölzuführungseinheit. Die Anordnungs-Positionen der Puffer 21, 22 und der Ölzuführungsdüsen 5 ist nicht auf diejenigen beschränkt, die in den Zeichnungen gezeigt sind. Die Anordnungs-Positionen und die Formen der Öl-Auslässe 6 sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in den Zeichnungen gezeigt sind.
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Die Wirkung zur Unterdrückung der instabilen Vibration und die Wirkung zur Unterdrückung der Getriebeverluste für die Drehwelle 101 und die Puffer 21, 22 durch die Tätigkeiten der Öl-Auslässe 6 hängt nicht von den Formen der Puffer 21, 22 und der Ölzuführungsdüsen 5 ab. Daher sind die Formen der Puffer 21, 22 und der Ölzuführungsdüsen 5 nicht auf diejenigen beschränkt, die in den Zeichnungen gezeigt sind.
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Der stromaufwärtige Puffer 21 und der stromabwärtiger Puffer 22 können eine Einzelschicht-Struktur haben, die aus einem einzigen Material gebildet ist, oder eine Mehrschicht-Struktur, die aus einer Mehrzahl von Materialien gebildet ist.. Als das Material, das den stromaufwärtigen Puffer 21 und den stromabwärtigen Puffer 22 bildet, können verschiedenartige Materialien, wie z. B. Metall und Harz verwendet werden.
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Die Anzahl, die Anordnungs-Positionen und die Formen der Öl-Auslässe 6 sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in den Zeichnungen gezeigt sind.
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Die Anzahl und die Anordnungs-Positionen der Öffnungs-/Schließeinheiten 7 sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in den Zeichnungen gezeigt sind.
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Die Anzahl und die Anordnungs-Positionen der Steuerungseinheiten 9 sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in den Zeichnungen gezeigt sind.
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Für die rotierende Maschine 1000 kann das Öl-Auslassmuster von der Steuerungseinheit 9 optimiert werden, die die Öffnungs-/Schließeinheit 7 gemäß numerischen Daten einstellt, die den Betriebszustand der rotierenden Maschine 1000 darstellen, oder dergleichen. Auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromaufwärtigen Puffers 21 strömt die Luft, die auf der Aufwärts-Seite G2 im Lagerbereich T akkumuliert ist, zur vorderen Seite H1 in der Rotationsrichtung H, und zwar infolge der Scherkraft durch die Rotation der Drehwelle 101, so dass die Öl-Oberfläche ohne weiteres auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromaufwärtigen Puffers 21 abgesenkt wird.
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Hier hängt der Absenkungs-Wert von der Drehzahl ab. Wenn die Drehzahl niedrig ist, so ist die Scherkraft durch die Rotation der Drehwelle 101 klein, so dass der Absenkungs-Wert der Öl-Oberfläche auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromaufwärtigen Puffers 21 klein ist, und wenn die Drehzahl hoch ist, so ist die Scherkraft durch die Rotation der Drehwelle 101 groß, so dass der Absenkungs-Wert der Öl-Oberfläche auf der hinteren Seite H2 in der Rotationsrichtung H des stromaufwärtigen Puffers 21 groß ist.
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Beispielsweise wenn die Drehzahl niedrig ist, kann die Öffnungs-/Schließeinheit 7 durch die Steuerungseinheit 9 so eingestellt werden, dass der Öl-Auslass 6 in der Nähe des stromaufwärtigen Puffers 21 geöffnet wird, und wenn die Drehzahl hoch ist, kann die Öffnungs-/Schließeinheit 7 durch die Steuerungseinheit 9 so eingestellt werden, dass der Öl-Auslass 6 in der Nähe des stromaufwärtigen Puffers 21 geschlossen wird, so dass die Öl-Oberflächen-Höhe ungeachtet der Drehzahl konstant gehalten werden kann. Folglich tritt ein solches Phänomen, dass in Abhängigkeit von der Drehzahl eine instabile Vibration jedes Puffers 21, 22 und der Drehwelle 101 zunimmt und die Kontaktfläche zwischen der Drehwelle 101 und dem Öl zunimmt, so dass die Getriebeverluste zunehmen, nicht auf, und es ist möglich, eine instabile Vibration jedes Puffers 21, 22 und der Drehwelle 101 konstant zu unterdrücken, während das maximale Verringern der Getriebeverluste fortgesetzt wird.
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Durch Erkennung der Öl-Oberflächen-Verteilung durch den Sensor oder das Vibrationsmessgerät in einem solchen Bereich, in dem bestimmt werden kann, dass die Öl-Oberfläche niedriger ist als im Vergleich zu dem Spalt zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und der Innenumfangsfläche jedes Puffers 21, 22, kann die Öffnungs-/Schließeinheit 7 von der Steuerungseinheit 9 so eingestellt werden, dass der Öl-Auslass 6 in der Nähe des Bereichs geschlossen wird, so dass nur die Öl-Oberfläche in der Nähe des Bereichs angehoben wird, so dass eine instabile Vibration der Drehwelle 101 und jedes Puffers 21, 22 unterdrückt werden kann. In einem solchen Bereich, in dem bestimmt werden kann, dass die Öl-Oberfläche übermäßig höher im Vergleich zu dem Spalt zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 101 und der Innenumfangsfläche jedes Puffers 21, 22 ist, kann die Öffnungs-/Schließeinheit 7 von der Steuerungseinheit 9 so eingestellt werden, dass der Öl-Auslass 6 in der Nähe des Bereichs geöffnet wird, so dass nur die Öl-Oberfläche in der Nähe des Bereichs abgesenkt wird, so dass Getriebeverluste verringert werden können.
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In der rotierenden Maschine 1000 beträgt die Anzahl der Zapfenlager 100, die in 13 bis 15 gezeigt sind, zwei. Die Anzahl der Zapfenlager kann jedoch auch eins oder drei oder mehr betragen. Die Anordnungs-Positionen des Zapfenlagers 100 sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in 13 bis 15 gezeigt sind.
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Das Zapfenlager 100 kann einen Zustand haben, in dem Öl nicht dem Lagerbereich T des Zapfenlagers 100 zugeführt wird.
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Die Steuerungseinheit 9 ist aus einem Prozessor 200 und einer Speichereinrichtung 201 gebildet, wie in 15 gezeigt, die ein Beispiel für Hardware zeigt. Die Speichereinrichtung ist mit einer flüchtigen Speichereinrichtung, wie z. B. einem Speicher mit wahlweisem Zugriff und einer nichtflüchtigen Speichereinrichtung, wie z. B. einem Flash-Speicher versehen, obwohl nicht dargestellt. Anstelle des Flash-Speichers kann auch eine Hilfs-Speichereinrichtung mit einer Festplatte vorhanden sein. Der Prozessor 200 führt ein Programm aus, das von der Speichereinrichtung 201 eingegeben wird. In diesem Fall wird das Programm von der Hilfs-Speichereinrichtung an den Prozessor 200 über die flüchtige Speichereinrichtung eingegeben. Der Prozessor 200 kann Daten, wie z. B. ein Berechnungsergebnis an die flüchtige Speichereinrichtung der Speichereinrichtung 201 ausgeben, oder er kann solche Daten in der Hilfs-Speichereinrichtung über die flüchtige Speichereinrichtung speichern.
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Obwohl die Erfindung oben in Form von verschiedenartigen beispielhaften Ausführungsformen und Implementierungen beschrieben ist, versteht es sich, dass die verschiedenartigen Merkmale, Aspekte und Funktionalitäten, die in einer oder mehreren der einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, in deren Anwendbarkeit nicht auf die einzelne Ausführungsform beschränkt sind, mit der sie beschrieben sind, sondern stattdessen - allein oder in verschiedenen Kombinationen - bei einer oder mehreren der Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können.
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Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen verwendet werden können, die nicht beispielhaft beschrieben sind, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann zumindest eine der Komponenten modifiziert, hinzugefügt oder weggelassen werden. Zumindest eine der Komponenten, die in zumindest einer der bevorzugten Ausführungsformen erwähnt ist, kann ausgewählt und mit den Bestandteils-Komponenten kombiniert werden, die in einer anderen bevorzugten Ausführungsform erläutert sind.
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Beschreibung der Bezugszeichen
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- 1
- Trägerring
- 10
- Vibrationsmessgerät
- 100
- Zapfenlager
- 101
- Drehwelle
- 111
- Rotor
- 102
- Stator
- 103
- Ölzuführungspumpe
- 1000
- rotierende Maschine
- 11
- Teil auf der unteren Hälfte
- 12
- Teil auf der oberen Hälfte
- 13
- Führungsmetall
- 200
- Prozessor
- 201
- Speichereinrichtung
- 21
- stromaufwärtiger Puffer
- 22
- stromabwärtiger Puffer
- 31
- stromaufwärtiger Drehzapfen
- 32
- stromabwärtiger Drehzapfen
- 4
- Seitenplatte
- 5
- Ölzuführungsdüse
- 6
- Öl-Auslass
- 60
- Öl-Auslass
- 61
- Öl-Auslass
- 62
- Öl-Auslass
- 63
- Öl-Auslass
- 64
- Öl-Auslass
- 65
- Öl-Auslass
- 66
- Öl-Auslass
- 67
- Öl-Auslass
- 68
- Öl-Auslass
- 69
- Öl-Auslass
- 7
- Öffnungs-/Schließeinheit
- 71
- Öffnungs-/Schließeinheit
- 72
- Öffnungs-/Schließeinheit
- 73
- Öffnungs-/Schließeinheit
- 74
- Öffnungs-/Schließeinheit
- 75
- Öffnungs-/Schließeinheit
- 81
- Sensor
- 82
- Sensor
- 83
- Sensor
- 84
- Sensor
- 9
- Steuerungseinheit
- G
- vertikale Richtung
- G1
- Abwärts-Seite
- G2
- Aufwärts-Seite
- H
- Rotationsrichtung
- H1
- vordere Seite
- H2
- hintere Seite
- Q
- Achse
- S
- Teil
- J1
- Öl-Oberflächen-Höhe
- J2
- Öl-Oberflächen-Höhe
- J3
- Öl-Oberflächen-Höhe
- L1
- vertikale Höhe
- L2
- vertikale Höhe
- L3
- vertikale Höhe
- Y
- Axialrichtung
- Z
- Umfangsrichtung
- Z1
- Umfangsrichtung-Position
- Z10
- Pfeil
- Z11
- oberes Ende
- Z12
- unteres Ende
- Z2
- Umfangsrichtung-Position
- Z20
- Pfeil
- Z3
- Umfangsrichtung-Position
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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