JP2004011839A - フォイルガス軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】バックスプリングの変位とシャフトの振れ回りを抑えるフォイルガス軸受を提供すること。
【解決手段】シャフト２の周囲に配置された軸受ハウジング３と、軸受ハウジング３とシャフト２との間に配置されたトップフォイル４と、トップフォイル４と軸受ハウジング３との間に配置されたバックスプリング５とを備えるフォイルガス軸受１において、バックスプリング５に、シャフト２の長さ方向への変位を阻止する変位阻止手段としての押さえ板６を設けた。
【選択図】 図１
【解決手段】シャフト２の周囲に配置された軸受ハウジング３と、軸受ハウジング３とシャフト２との間に配置されたトップフォイル４と、トップフォイル４と軸受ハウジング３との間に配置されたバックスプリング５とを備えるフォイルガス軸受１において、バックスプリング５に、シャフト２の長さ方向への変位を阻止する変位阻止手段としての押さえ板６を設けた。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックスプリングの変位とシャフトの振れ回りを抑えるフォイルガス軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ガスタ−ビン、コンプレッサ、ターボ冷凍機等のシャフトを支持するための軸受としてフォイルガス軸受が用いられている。フォイルガス軸受には、大別してリーフフォイル型とバンプフォイル型がある。リーフフォイル型のフォイルガス軸受は、回転するシャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、該軸受ハウジングと前記シャフトの間に設けられたトップフォイルと、該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に設けられたバックスプリングによって構成されている。また、バンプフォイル型のフォイルガス軸受は、回転するシャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、波板状で軸受ハウジングに沿って配置されたバンプフォイルと、バンプフォイルとシャフトの間に配置されてシャフトを支持するトップフォイルから構成されている。以下では、リーフフォイル型のフォイルガス軸受について述べる。
【０００３】
軸受ハウジングには、周方向に離間して複数の凹部が設けられている。各凹部は、それぞれがシャフトの長さ方向に等しい軸受ハウジングの幅方向に沿って形成されている。バックスプリングには、軸受ハウジングに形成された凹部と同数の凸部が、同じく周方向に離間して形成されている。バックスプリングは軸受ハウジングの内側に、凹部と凸部とを合致させて嵌め合わされている。
【０００４】
また、トップフォイルは、軸受ハウジングの凹部と同数だけバックスプリングの内周部に設けられ、それぞれ一端があたかも「く」の字をなすように折り曲げられて突起部を形成し、該突起部とバックスプリングの傾斜部とが接合され固定されている。トップフォイルの固定された一端とは逆側の端は自由端で、固定された端から自由端へ向かうに従ってトップフォイルは徐々にバックスプリングから離れ、前記自由端において隣のトップフォイルの内周側に位置している。
【０００５】
このような構成を有する従来のフォイルガス軸受においては、シャフトが回転していない時には、トップフォイルの自由端がシャフトに接していて、シャフトのラジアル荷重をトップフォイルで支持する。シャフトが回転すると、トップフォイルとシャフトの間に介在する空気が粘性によって引きずられて、シャフト下部の楔状空間に正圧側と負圧側の領域が発生する。そして、圧力差により生じる空気力とシャフトの荷重とが釣り合う平衡位置において、トップフォイルとシャフトとの間に空気層が形成され、シャフトが非接触状態で支持される。
【０００６】
外力がシャフトに作用し、その影響でシャフトが平衡位置から半径方向外側に変位した場合、空気の層を介してトップフォイルがシャフトに押圧され、トップフォイルを介した荷重によってバックスプリングが半径方向外側の力を受ける。前記力によりバックスプリングは変形し、その後バックスプリングの復元力によりシャフトは元の平衡位置に戻される。このように、シャフトは平衡位置に安定して保持される。
【０００７】
機器の起動時や停止時といった低回転時においては、シャフトが巻き込む空気量が不足し、トップフォイルとシャフトとの間で圧力差により生じる空気力が弱まると、該空気力とシャフトの荷重との平衡が崩れ、シャフトがトップフォイルと接触する。この状態でシャフトに何らかの外力が作用し、その影響でシャフトが半径方向外側に変位すると、トップフォイルがシャフトに直に接して押圧され、さらにバックスプリングが半径方向外側の力を受けるが、このときもバックスプリングが復元力を発揮してシャフトが押し返される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフォイルガス軸受においては、シャフトの低回転時、トップフォイルとシャフトとの間で圧力差により生じる空気力が弱いため、ひとたびシャフトに外力が作用すると、上記のようなシャフトの半径方向外側への変位が連続して起こるいわゆる「シャフトの振れ回り」を生じることがある。この「シャフトの振れ回り」は不安定なピッチングを伴うため、シャフトがトップフォイルに接触しながら振れ回りを起こすと、トップフォイルがシャフトとの間に生じる摩擦力によってシャフトの長さ方向に押推され、トップフォイルを固定されたバックスプリングも同方向に押推され、軸受ハウジングとの間にずれを生じる可能性があった。バックスプリングが軸受ハウジングからずれるとバックスプリングとしての機能が低下するので、フォイルガス軸受が正しく作動しなくなる恐れがある。また、シャフトが強い振れ回りを起こすと、シャフトに設けられてシャフトとともに回転する機器が、該機器の周囲に配設された他の機器に接触し、それぞれの機器が損傷する可能性があった。
【０００９】
この発明は、上記のような事情を考慮してなされたもので、シャフトが振れ回りを起こしたときに生じる上記の問題を解決し、フォイルガス軸受の軸受としての機能を保持することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供している。
請求項１に記載の発明は、シャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、該軸受ハウジングと前記シャフトとの間に配置されたトップフォイルと、該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に配置されたバックスプリングとを備えるフォイルガス軸受において、前記バックスプリングに、前記シャフトの長さ方向への変位を阻止する変位阻止手段が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のフォイルガス軸受において、前記変位阻止手段が、前記軸受ハウジングの前記長さ方向の端面に固定されて前記バックスプリングを押さえる押さえ部材であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載のフォイルガス軸受において、前記変位阻止手段が、前記バックスプリングに設けられて前記軸受ハウジングに係止する係止部であることを特徴とするフォイルガス軸受。
【００１３】
この発明に係るフォイルガス軸受によれば、バックスプリングに、シャフトの長さ方向への変位を阻止する変位阻止手段を設けたことで、シャフトがトップフォイルに接触しながら振れ回りを起こしても、バックスプリングの変位が阻止され、軸受ハウジングに対するバックスプリングのずれが防止される。これにより、フォイルガス軸受の機能が安定して保持される。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、シャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、該軸受ハウジングと前記シャフトとの間に配置されたトップフォイルと、該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に配置されたバックスプリングとを備えるフォイルガス軸受において、前記軸受ハウジングに、前記シャフトの半径方向への振れを阻止する振れ阻止手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
この発明に係るフォイルガス軸受においては、軸受ハウジングに、シャフトの半径方向への振れを阻止する振れ阻止手段を設けたことで、シャフトが振れ回りを起こしても、シャフトが振れ阻止手段に接して振れ回りの振幅が抑えられ、シャフトに強い振れ回りが起こらなくなる。これにより、シャフトに設けられた機器やその周囲に設けられた機器が接触しなくなり、それぞれの機器の損傷が防止される。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載のフォイルガス軸受において、前記振れ阻止手段には、少なくとも前記シャフトに接する部分に、該シャフトとの摩擦を低減する摩擦低減部が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係るフォイルガス軸受においては、振れ阻止手段の少なくともシャフトに接する部分に摩擦低減部を設けたことで、シャフトが振れ阻止手段に接することで発生する摩擦熱が低く抑えられる。これにより、フォイルガス軸受やシャフトの焼き付きが防止される。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、シャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、該軸受ハウジングと前記シャフトとの間に配置されたトップフォイルと、該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に配置された第１のバックスプリングとを備えるフォイルガス軸受において、前記シャフトの長さ方向の前方または後方の少なくとも一方に、前記シャフトの振れ回りを防止する第２のバックスプリングが設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この発明に係るフォイルガス軸受においては、シャフトの長さ方向の前方または後方の少なくとも一方に、シャフトの振れ回りを防止する第２のバックスプリングを設けたことで、シャフトが強い振れ回りを起こして第１のバックスプリングを大きく変形させても、第２のバックスプリングがシャフトに当接して復元力を発揮し、第１、第２のバックスプリングが協働してより大きな力でシャフトが押し返される。これにより、シャフトの振幅が抑えられ、シャフトに強い振れ回りが起こらなくなる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、シャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、該軸受ハウジングと前記シャフトとの間に配置されたトップフォイルと、該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に配置されたバックスプリングとを備えるフォイルガス軸受において、前記シャフトが所定量以上の振れを生じたときに該シャフトを強制的に停止させるシャフト停止手段を設けたことを特徴とする。
【００２１】
この発明に係るフォイルガス軸受においては、シャフトを強制的に停止させるシャフト停止手段を設けたことで、強い振れ回りに伴ってシャフトに大きな振幅が生じたときには、シャフトを強制的に停止させることが可能となる。これにより、シャフトに設けられた機器やその周囲に設けられた機器の損傷が防止される。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項７記載のフォイルガス軸受において、前記シャフト停止手段が、前記シャフトに押圧されて摩擦力を発揮するブレーキ板と、該ブレーキ板を前記シャフトに押し付ける駆動力を発揮する電磁アクチュエータとを備えることを特徴とする。
【００２３】
この発明に係るフォイルガス軸受においては、ブレーキ板を、電磁アクチュエータによってシャフトに押し付け停止させるが、応答性に優れた電磁アクチュエータを採用したことで、シャフトを必要に応じて即座に停止させることが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】．
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１から図３は本発明の第１実施形態を示す。
フォイルガス軸受１は、回転するシャフト２の周囲に配置された軸受ハウジング３と、軸受ハウジング３とシャフト２の間に設けられたトップフォイル４と、トップフォイル４と軸受ハウジング３との間に設けられたバックスプリング５とを備えている。
【００２５】
軸受ハウジング３の内周面には、周方向に等間隔に離間して四つの凹部３Ａが設けられている。各凹部３Ａは、それぞれがシャフト２の長さ方向に等しい軸受ハウジング３の幅方向に全幅にわたって形成されている。バックスプリング５には、軸受ハウジング３に形成された凹部３Ａと同数の凸部５Ａが、同じく周方向に等間隔に離間して形成されている。バックスプリング５は、軸受ハウジング３の内側に、凹部３Ａと凸部５Ａとを合致させて嵌め合わされている。凹部３Ａの底面と凸部５Ａとの間には、バックスプリング５の周方向の変形を吸収するために、所定大きさの隙間が設けられている。また、凸部５Ａの周方向の両側には、凹部５Ａに対して傾斜した傾斜部５Ｂが形成されている。
【００２６】
トップフォイル４は、凹部３Ａと同数がバックスプリング５の内周部に設けられ、それぞれ一端があたかも「く」の字をなすように折り曲げられて突起部４Ａを形成し、突起部４Ａとバックスプリングの傾斜部５Ｂとが接合され固定されている。トップフォイル４の固定された一端とは逆側の端は自由端４Ｂで、固定された一端４Ａから自由端４Ｂへ向かうに従ってトップフォイル４は徐々にバックスプリング５から離れ、自由端４Ｂにおいて隣のトップフォイル４の内周側に位置している。
【００２７】
軸受ハウジング３には、シャフト２の長さ方向への変位を阻止する変位阻止手段として、押さえ板（押さえ部材）６が設けられている。押さえ板６は、軸受ハウジング３の長さ方向の両方の端面に、各凹部３Ａを覆うようにして、スポット溶接により固定されている。なお、押さえ板６とバックスプリング５との間には、図示しないが僅かに隙間が設けられている。この隙間は、バックスプリング５の変形が押さえ板６との摩擦によって阻害されることを防止するために設けられている。
【００２８】
上記のように構成されたフォイルガス軸受１においては、低回転時、シャフト２がトップフォイル４に接触しながら振れ回りを生じ、バックスプリング５が軸受ハウジング３に対しシャフト２の長さ方向にずれを起こしそうになっても、押さえ板６がバックスプリング５の一部である凸部５Ａを押さえるように存在しているので、バックスプリング５の変位が阻止され、軸受ハウジング３に対するバックスプリング５のずれが防止される。これにより、フォイルガス軸受１の機能が安定して保持される。
【００２９】
なお、本実施形態では凹部３Ａすべてに対応して押さえ板６を設けたが、例えばシャフト２を挟んで存在する２つの凹部３Ａにのみ押さえ板６を配設するようにしても構わない。
【００３０】
図４は本発明の第２実施形態を示す。なお、以下の実施形態においては、既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態においては、押さえ板６が、スポット溶接による固定ではなく、ボルト７によって軸受ハウジング３に締結されている。このように押さえ板６をボルト７によって締結して固定することで、押さえ板６がより強固に固定されることになり、変位阻止手段としての耐久性が向上する。
【００３１】
図５及び図６は本発明の第３実施形態を示す。本実施形態においては、変位阻止手段として、バックスプリング５に爪部（係止部）８が設けられている。爪部８は、凸部５Ａの底の部分をシャフト２の長さ方向の両方にそれぞれ延長し、これら延長した部分を外側に折り曲げることにより形成されている。この爪部８が、軸受ハウジング３の長さ方向の両方の端面に係止されている。軸受ハウジング３の端面には、爪部８が填り込む凹部９が形成されており、このため軸受ハウジング３の端面は爪部８を係止させても凹凸のない平滑な面となっている。
【００３２】
上記のように爪部８を軸受ハウジング３に係止させることで、バックスプリング５の変位が阻止され、軸受ハウジング３に対するバックスプリング５のずれが防止される。なお、爪部８と凹部９との間に僅かな隙間を設けて摩擦が起きないようにすることが望ましい。また、爪部８はバックスプリング５と一体に形成したが、別部品を固定して爪部としてもよい。
【００３３】
図７は本発明の第４実施形態を示す。本実施形態においては、変位阻止手段として同じく爪部１０が設けられている。本実施形態では、凸部５ＡがＶ字形に形成されているため、爪部１０はＶ字を形成する一方の面を延長し、先端を折曲することにより形成されている。本実施形態によっても、上記第３実施形態と同様の効果が得られる。
【００３４】
図８は本発明の第５実施形態を示す。本実施形態においては、軸受ハウジング３に、バックスプリング５の変位阻止手段としての役割を果たすとともに、シャフト２の半径方向への振れを阻止する振れ阻止手段としての役割をもつ押さえ板１１が設けられている。押さえ板１１は、軸受ハウジング３の内側に向く側縁１１Ａが、押さえ板６と比較してより内側に延長されており、軸受ハウジング３の内周面からさらに内側に突き出している。側縁１１Ａには、シャフト２に接する部分とその周辺を含めて摩擦低減部１１Ｂが設けられている。摩擦低減部１１Ｂは、側縁１１Ａに、ＭｏＳ２、Ｋ２ＷＯ４、Ｎａ２ＷＯ４、Ｋ２ＭｏＯ４、Ｎａ２ＭｏＯ４、黒鉛、黒鉛＋ＭｏＳ２、黒鉛＋Ｋ２ＷＯ４、黒鉛＋Ｎａ２ＷＯ４、黒鉛＋Ｋ２ＭｏＯ４、黒鉛＋Ｎａ２ＭｏＯ４といった表面処理剤を塗布して焼結することにより形成されている。また、側縁１１Ａには、シャフト２との接触面積を拡大させる意味で、シャフト２の側面形状に合わせて円弧状の凹部１１Ｃが形成されている。
【００３５】
上記のように、振れ阻止手段としての押さえ板１１を設けることで、シャフト２が振れ回りを起こしても、半径方向に変位したシャフト２が押さえ板１１の側縁１１Ａに接して振れ回りの振幅が抑えられ、シャフト２に強い振れ回りが起こらなくなる。これにより、シャフト２に設けられた機器（例えばタービンであれば動翼）やその周囲に設けられた機器（同じくタービンであれば静翼、ケーシング等）が接触しなくなり、それぞれの機器の損傷が防止される。
【００３６】
また、シャフト２が側縁１１Ａに接触することで摩擦による制動力が発揮されるので、シャフト２の回転数を低減させて振れ回りを抑制したり、シャフト２を完全に静止させたりして機器の安全が確保される。しかも、このとき、側縁１１Ａには摩擦低減部１１Ｃが設けられているから、摩擦による過剰な発熱が防止されて焼き付き等を起こすことはない。
【００３７】
なお、本実施形態においても、押さえ板１１とバックスプリング５との間に僅かな隙間を設けて摩擦が起きないようにすることが望ましい。また、押さえ板１１をボルト７ではなくスポット溶接で軸受ハウジング３に固定してもよいし、必要がなければ凹部１１Ｃを設けなくてもよい。さらに、本実施形態では変位阻止手段を兼ねる押さえ板１１を採用したが、それぞれ役割を分けて別個に設けることも可能である。
【００３８】
図９及び図１０は本発明の第６実施形態を示す。本実施形態においては、バックスプリング（第１のバックスプリング）５を挟んで、シャフト２の長さ方向の前方および後方のそれぞれに、シャフトの振れ回りを防止するバックスプリング（第２のバックスプリング）１２が設けられている。バックスプリング５と、前後のバックスプリング１２との間にはスペーサ１３が介装されており、すべてのバックスプリングは、軸受ハウジング３の両端面に固定された押さえ板６，６間に挟まれることで所定の位置に配置され、かつ変位が阻止されている。
【００３９】
バックスプリング１２は、シャフト２の長さ方向から平面視するとバックスプリング５とほぼ同形状をなしているが、その剛性はバックスプリング５よりも高められている。また、隣り合う凸部５Ａ，５Ａ間では、図１０に示すように、バックスプリング１２はバックスプリング５よりもシャフト２の半径方向外方に位置している。
【００４０】
上記のようにバックスプリング１２を設けたことで、シャフト２が強い振れ回りを起こしてバックスプリング５を大きく変形させても、バックスプリング１２がシャフト２に当接して復元力を発揮し、バックスプリング５，１２が協働してより大きな力でシャフト２が押し返される。これにより、シャフト２の振幅が抑えられ、シャフト２に強い振れ回りが起こらなくなる。これにより、軸支持を安定して継続することが可能である。また、シャフト２の不安定なピッチングに対して、バックスプリング１２が剛性を発揮し、シャフト２をフォイルガス軸受１の中心方向に押し戻すことによりピッチングを減少させるので、同様に安定した軸支持を継続することが可能である。
【００４１】
なお、本実施形態においてはバックスプリング１２の剛性をバックスプリング５よりも高めた構成としたが、シャフト２の変位を抑えるという点では、必ずしもバックスプリング１２の剛性をバックスプリング５よりも高める必要はない。また、バックスプリング１２をバックスプリング５の両側に配置したが、どちらか一方に配置するだけでも良い。
【００４２】
図１１は本発明の第７実施形態を示す。本実施形態においては、軸受ハウジング３に、シャフト２を強制的に停止させる制動機構（シャフト停止手段）１４が設けられている。この制動機構１４は、シャフト２に接して摩擦力を発揮するブレーキ板１５と、ブレーキ板１５をシャフト２に押し付ける駆動力を発揮する電磁アクチュエータ１６とを備え、電磁アクチュエータ１６の駆動力をロッド１７を介して伝達する仕組みとなっている。ブレーキ板１５には、上記のような摩擦低減部１１Ｂが設けられている。ブレーキ板１５と電磁アクチュエータ１６との間には、フェイルセーフの意味でブレーキ板１５をシャフト２から離間させる方向に付勢力を発揮する調整バネ１８が設置されている。また、フォイルガス軸受１には、シャフト２の振れ回りによって発生する振動を検知する振動計（図示略）が設けられている。
上記のような構造の制動機構１４は、軸受ハウジング３の周方向に等間隔に離間して複数設けられている。
【００４３】
上記のように制動機構１４を設けたことで、強い振れ回りに伴ってシャフト２に大きな振幅が生じ、その振幅が振動計によって危険と判断される大きさに達すると、電磁アクチュエータ１６が作動してブレーキ板１５をシャフト２に向けて押し付ける。押し付けられたブレーキ板１４は、バックスプリング５およびトップフォイル４を介してシャフト２に接触し、摩擦による強い制動力を発揮してシャフト２を強制的に停止させる。
【００４４】
このように、強い振れ回りが生じたときにシャフト２を強制的に停止させることで、シャフト２に設けられた機器やその周囲に設けられた機器の損傷が防止される。また、ブレーキ板に駆動力を与える際に、電磁アクチュエータ１６を用いたことで、シャフト２を必要に応じて即座に停止させることができ、機器が損傷する前に安全に運転を止めることができる。
【００４５】
なお、この実施の形態の例においては、軸受ハウジング３の内部にブレーキ板１５及び電磁アクチュエータ１６を設けているが、必ず軸受ハウジング３の内部に設けなくてはならないというわけではなく、フォイルガス軸受１の外部に独立して設置しても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１から３に係る発明によれば、バックスプリングに、シャフトの長さ方向への変位を阻止する変位阻止手段を設けたことで、シャフトがトップフォイルに接触しながら振れ回りを起こしても、バックスプリングの変位が阻止され、軸受ハウジングに対するバックスプリングのずれが防止されるので、バックスプリングのずれによるフォイルガス軸受の機能の低下を招くことなくシャフトが安定して保持される。つまり、軸受として安全な運転を継続することができる。
【００４７】
請求項４に係るフォイルガス軸受によれば、軸受ハウジングに、シャフトの半径方向への振れを阻止する振れ阻止手段を設けたことで、シャフトが振れ回りを起こしても、シャフトに強い振れ回りが起こらなくなるので、シャフトに設けられた機器とその周囲に設けられた機器とが接触しなくなり、それぞれの機器の損傷が防止されて、安全に運転を行なうことができる。
【００４８】
請求項５に係るフォイルガス軸受によれば、振れ阻止手段とシャフトとが接する部分に摩擦低減部を設けたことで、シャフトが振れ阻止手段に接することで発生する摩擦熱が低く抑えられるので、フォイルガス軸受やシャフトの焼き付きが防止され、フォイルガス軸受、及びシャフトが損傷することなく安全に運転を行なうことができる。
【００４９】
請求項６に係るフォイルガス軸受によれば、シャフトの長さ方向の前方または後方の少なくとも一方に、シャフトの振れ回りを防止する第２のバックスプリングを設けたことで、シャフトの振幅が抑えられ、シャフトに強い振れ回りが起こらなくなるので、シャフトに設けられた機器とその周囲に設けられた機器とが接触しなくなり、それぞれの機器の損傷が防止されて、安全に運転を行なうことができる。
【００５０】
請求項７に係るフォイルガス軸受によれば、シャフトを強制的に停止させるシャフト停止手段を設けたことで、強い振れ回りに伴って大きな振幅がシャフトに生じたときに、シャフトを強制的に停止させることが可能となり、シャフトに設けられた機器やその周囲に設けられた機器の損傷が防止され、安全に運転を行なうことができる。
【００５１】
請求項８に係るフォイルガス軸受によれば、シャフトに接して摩擦力を発揮するブレーキ板を、電磁アクチュエータによって押し付けることで、シャフトを必要に応じて即座に停止させることが可能となり、機器が損傷を起こす前に運転を止めることができるので、安全に運転を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるフォイルガス軸受の平面図である。
【図２】図１のフォイルガス軸受の要部を拡大した平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態におけるフォイルガス軸受の要部を拡大した平面図である。
【図５】本発明の第３実施形態におけるフォイルガス軸受の要部を拡大した平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態におけるフォイルガス軸受の要部を拡大した平面図である。
【図８】本発明の第５実施形態におけるフォイルガス軸受の要部を、シャフトの長さ方向に拡大した平面図である。
【図９】本発明の第６実施形態におけるフォイルガス軸受を、シャフトの長さ方向に断じた断面図である。
【図１０】フォイルガス軸受を、図９とは異なる位置でシャフトの長さ方向に断じた断面図である。
【図１１】本発明の第７実施形態におけるフォイルガス軸受の要部を拡大した平面図である。
【符号の説明】
１ フォイルガス軸受
２ シャフト
３ 軸受ハウジング
４ トップフォイル
５ バックスプリング
６ 押さえ板（押さえ部材）
７ ボルト
８ 爪部（係止部）
１１ 押さえ板
１１Ｂ 摩擦低減部
１２ バックスプリング（第２のバックスプリング）
１４ 制動機構（シャフト停止手段）
１５ ブレーキ板
１６ 電磁アクチュエータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックスプリングの変位とシャフトの振れ回りを抑えるフォイルガス軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ガスタ−ビン、コンプレッサ、ターボ冷凍機等のシャフトを支持するための軸受としてフォイルガス軸受が用いられている。フォイルガス軸受には、大別してリーフフォイル型とバンプフォイル型がある。リーフフォイル型のフォイルガス軸受は、回転するシャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、該軸受ハウジングと前記シャフトの間に設けられたトップフォイルと、該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に設けられたバックスプリングによって構成されている。また、バンプフォイル型のフォイルガス軸受は、回転するシャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、波板状で軸受ハウジングに沿って配置されたバンプフォイルと、バンプフォイルとシャフトの間に配置されてシャフトを支持するトップフォイルから構成されている。以下では、リーフフォイル型のフォイルガス軸受について述べる。
【０００３】
軸受ハウジングには、周方向に離間して複数の凹部が設けられている。各凹部は、それぞれがシャフトの長さ方向に等しい軸受ハウジングの幅方向に沿って形成されている。バックスプリングには、軸受ハウジングに形成された凹部と同数の凸部が、同じく周方向に離間して形成されている。バックスプリングは軸受ハウジングの内側に、凹部と凸部とを合致させて嵌め合わされている。
【０００４】
また、トップフォイルは、軸受ハウジングの凹部と同数だけバックスプリングの内周部に設けられ、それぞれ一端があたかも「く」の字をなすように折り曲げられて突起部を形成し、該突起部とバックスプリングの傾斜部とが接合され固定されている。トップフォイルの固定された一端とは逆側の端は自由端で、固定された端から自由端へ向かうに従ってトップフォイルは徐々にバックスプリングから離れ、前記自由端において隣のトップフォイルの内周側に位置している。
【０００５】
このような構成を有する従来のフォイルガス軸受においては、シャフトが回転していない時には、トップフォイルの自由端がシャフトに接していて、シャフトのラジアル荷重をトップフォイルで支持する。シャフトが回転すると、トップフォイルとシャフトの間に介在する空気が粘性によって引きずられて、シャフト下部の楔状空間に正圧側と負圧側の領域が発生する。そして、圧力差により生じる空気力とシャフトの荷重とが釣り合う平衡位置において、トップフォイルとシャフトとの間に空気層が形成され、シャフトが非接触状態で支持される。
【０００６】
外力がシャフトに作用し、その影響でシャフトが平衡位置から半径方向外側に変位した場合、空気の層を介してトップフォイルがシャフトに押圧され、トップフォイルを介した荷重によってバックスプリングが半径方向外側の力を受ける。前記力によりバックスプリングは変形し、その後バックスプリングの復元力によりシャフトは元の平衡位置に戻される。このように、シャフトは平衡位置に安定して保持される。
【０００７】
機器の起動時や停止時といった低回転時においては、シャフトが巻き込む空気量が不足し、トップフォイルとシャフトとの間で圧力差により生じる空気力が弱まると、該空気力とシャフトの荷重との平衡が崩れ、シャフトがトップフォイルと接触する。この状態でシャフトに何らかの外力が作用し、その影響でシャフトが半径方向外側に変位すると、トップフォイルがシャフトに直に接して押圧され、さらにバックスプリングが半径方向外側の力を受けるが、このときもバックスプリングが復元力を発揮してシャフトが押し返される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフォイルガス軸受においては、シャフトの低回転時、トップフォイルとシャフトとの間で圧力差により生じる空気力が弱いため、ひとたびシャフトに外力が作用すると、上記のようなシャフトの半径方向外側への変位が連続して起こるいわゆる「シャフトの振れ回り」を生じることがある。この「シャフトの振れ回り」は不安定なピッチングを伴うため、シャフトがトップフォイルに接触しながら振れ回りを起こすと、トップフォイルがシャフトとの間に生じる摩擦力によってシャフトの長さ方向に押推され、トップフォイルを固定されたバックスプリングも同方向に押推され、軸受ハウジングとの間にずれを生じる可能性があった。バックスプリングが軸受ハウジングからずれるとバックスプリングとしての機能が低下するので、フォイルガス軸受が正しく作動しなくなる恐れがある。また、シャフトが強い振れ回りを起こすと、シャフトに設けられてシャフトとともに回転する機器が、該機器の周囲に配設された他の機器に接触し、それぞれの機器が損傷する可能性があった。
【０００９】
この発明は、上記のような事情を考慮してなされたもので、シャフトが振れ回りを起こしたときに生じる上記の問題を解決し、フォイルガス軸受の軸受としての機能を保持することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供している。
請求項１に記載の発明は、シャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、該軸受ハウジングと前記シャフトとの間に配置されたトップフォイルと、該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に配置されたバックスプリングとを備えるフォイルガス軸受において、前記バックスプリングに、前記シャフトの長さ方向への変位を阻止する変位阻止手段が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のフォイルガス軸受において、前記変位阻止手段が、前記軸受ハウジングの前記長さ方向の端面に固定されて前記バックスプリングを押さえる押さえ部材であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載のフォイルガス軸受において、前記変位阻止手段が、前記バックスプリングに設けられて前記軸受ハウジングに係止する係止部であることを特徴とするフォイルガス軸受。
【００１３】
この発明に係るフォイルガス軸受によれば、バックスプリングに、シャフトの長さ方向への変位を阻止する変位阻止手段を設けたことで、シャフトがトップフォイルに接触しながら振れ回りを起こしても、バックスプリングの変位が阻止され、軸受ハウジングに対するバックスプリングのずれが防止される。これにより、フォイルガス軸受の機能が安定して保持される。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、シャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、該軸受ハウジングと前記シャフトとの間に配置されたトップフォイルと、該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に配置されたバックスプリングとを備えるフォイルガス軸受において、前記軸受ハウジングに、前記シャフトの半径方向への振れを阻止する振れ阻止手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
この発明に係るフォイルガス軸受においては、軸受ハウジングに、シャフトの半径方向への振れを阻止する振れ阻止手段を設けたことで、シャフトが振れ回りを起こしても、シャフトが振れ阻止手段に接して振れ回りの振幅が抑えられ、シャフトに強い振れ回りが起こらなくなる。これにより、シャフトに設けられた機器やその周囲に設けられた機器が接触しなくなり、それぞれの機器の損傷が防止される。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載のフォイルガス軸受において、前記振れ阻止手段には、少なくとも前記シャフトに接する部分に、該シャフトとの摩擦を低減する摩擦低減部が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係るフォイルガス軸受においては、振れ阻止手段の少なくともシャフトに接する部分に摩擦低減部を設けたことで、シャフトが振れ阻止手段に接することで発生する摩擦熱が低く抑えられる。これにより、フォイルガス軸受やシャフトの焼き付きが防止される。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、シャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、該軸受ハウジングと前記シャフトとの間に配置されたトップフォイルと、該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に配置された第１のバックスプリングとを備えるフォイルガス軸受において、前記シャフトの長さ方向の前方または後方の少なくとも一方に、前記シャフトの振れ回りを防止する第２のバックスプリングが設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この発明に係るフォイルガス軸受においては、シャフトの長さ方向の前方または後方の少なくとも一方に、シャフトの振れ回りを防止する第２のバックスプリングを設けたことで、シャフトが強い振れ回りを起こして第１のバックスプリングを大きく変形させても、第２のバックスプリングがシャフトに当接して復元力を発揮し、第１、第２のバックスプリングが協働してより大きな力でシャフトが押し返される。これにより、シャフトの振幅が抑えられ、シャフトに強い振れ回りが起こらなくなる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、シャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、該軸受ハウジングと前記シャフトとの間に配置されたトップフォイルと、該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に配置されたバックスプリングとを備えるフォイルガス軸受において、前記シャフトが所定量以上の振れを生じたときに該シャフトを強制的に停止させるシャフト停止手段を設けたことを特徴とする。
【００２１】
この発明に係るフォイルガス軸受においては、シャフトを強制的に停止させるシャフト停止手段を設けたことで、強い振れ回りに伴ってシャフトに大きな振幅が生じたときには、シャフトを強制的に停止させることが可能となる。これにより、シャフトに設けられた機器やその周囲に設けられた機器の損傷が防止される。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項７記載のフォイルガス軸受において、前記シャフト停止手段が、前記シャフトに押圧されて摩擦力を発揮するブレーキ板と、該ブレーキ板を前記シャフトに押し付ける駆動力を発揮する電磁アクチュエータとを備えることを特徴とする。
【００２３】
この発明に係るフォイルガス軸受においては、ブレーキ板を、電磁アクチュエータによってシャフトに押し付け停止させるが、応答性に優れた電磁アクチュエータを採用したことで、シャフトを必要に応じて即座に停止させることが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】．
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１から図３は本発明の第１実施形態を示す。
フォイルガス軸受１は、回転するシャフト２の周囲に配置された軸受ハウジング３と、軸受ハウジング３とシャフト２の間に設けられたトップフォイル４と、トップフォイル４と軸受ハウジング３との間に設けられたバックスプリング５とを備えている。
【００２５】
軸受ハウジング３の内周面には、周方向に等間隔に離間して四つの凹部３Ａが設けられている。各凹部３Ａは、それぞれがシャフト２の長さ方向に等しい軸受ハウジング３の幅方向に全幅にわたって形成されている。バックスプリング５には、軸受ハウジング３に形成された凹部３Ａと同数の凸部５Ａが、同じく周方向に等間隔に離間して形成されている。バックスプリング５は、軸受ハウジング３の内側に、凹部３Ａと凸部５Ａとを合致させて嵌め合わされている。凹部３Ａの底面と凸部５Ａとの間には、バックスプリング５の周方向の変形を吸収するために、所定大きさの隙間が設けられている。また、凸部５Ａの周方向の両側には、凹部５Ａに対して傾斜した傾斜部５Ｂが形成されている。
【００２６】
トップフォイル４は、凹部３Ａと同数がバックスプリング５の内周部に設けられ、それぞれ一端があたかも「く」の字をなすように折り曲げられて突起部４Ａを形成し、突起部４Ａとバックスプリングの傾斜部５Ｂとが接合され固定されている。トップフォイル４の固定された一端とは逆側の端は自由端４Ｂで、固定された一端４Ａから自由端４Ｂへ向かうに従ってトップフォイル４は徐々にバックスプリング５から離れ、自由端４Ｂにおいて隣のトップフォイル４の内周側に位置している。
【００２７】
軸受ハウジング３には、シャフト２の長さ方向への変位を阻止する変位阻止手段として、押さえ板（押さえ部材）６が設けられている。押さえ板６は、軸受ハウジング３の長さ方向の両方の端面に、各凹部３Ａを覆うようにして、スポット溶接により固定されている。なお、押さえ板６とバックスプリング５との間には、図示しないが僅かに隙間が設けられている。この隙間は、バックスプリング５の変形が押さえ板６との摩擦によって阻害されることを防止するために設けられている。
【００２８】
上記のように構成されたフォイルガス軸受１においては、低回転時、シャフト２がトップフォイル４に接触しながら振れ回りを生じ、バックスプリング５が軸受ハウジング３に対しシャフト２の長さ方向にずれを起こしそうになっても、押さえ板６がバックスプリング５の一部である凸部５Ａを押さえるように存在しているので、バックスプリング５の変位が阻止され、軸受ハウジング３に対するバックスプリング５のずれが防止される。これにより、フォイルガス軸受１の機能が安定して保持される。
【００２９】
なお、本実施形態では凹部３Ａすべてに対応して押さえ板６を設けたが、例えばシャフト２を挟んで存在する２つの凹部３Ａにのみ押さえ板６を配設するようにしても構わない。
【００３０】
図４は本発明の第２実施形態を示す。なお、以下の実施形態においては、既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態においては、押さえ板６が、スポット溶接による固定ではなく、ボルト７によって軸受ハウジング３に締結されている。このように押さえ板６をボルト７によって締結して固定することで、押さえ板６がより強固に固定されることになり、変位阻止手段としての耐久性が向上する。
【００３１】
図５及び図６は本発明の第３実施形態を示す。本実施形態においては、変位阻止手段として、バックスプリング５に爪部（係止部）８が設けられている。爪部８は、凸部５Ａの底の部分をシャフト２の長さ方向の両方にそれぞれ延長し、これら延長した部分を外側に折り曲げることにより形成されている。この爪部８が、軸受ハウジング３の長さ方向の両方の端面に係止されている。軸受ハウジング３の端面には、爪部８が填り込む凹部９が形成されており、このため軸受ハウジング３の端面は爪部８を係止させても凹凸のない平滑な面となっている。
【００３２】
上記のように爪部８を軸受ハウジング３に係止させることで、バックスプリング５の変位が阻止され、軸受ハウジング３に対するバックスプリング５のずれが防止される。なお、爪部８と凹部９との間に僅かな隙間を設けて摩擦が起きないようにすることが望ましい。また、爪部８はバックスプリング５と一体に形成したが、別部品を固定して爪部としてもよい。
【００３３】
図７は本発明の第４実施形態を示す。本実施形態においては、変位阻止手段として同じく爪部１０が設けられている。本実施形態では、凸部５ＡがＶ字形に形成されているため、爪部１０はＶ字を形成する一方の面を延長し、先端を折曲することにより形成されている。本実施形態によっても、上記第３実施形態と同様の効果が得られる。
【００３４】
図８は本発明の第５実施形態を示す。本実施形態においては、軸受ハウジング３に、バックスプリング５の変位阻止手段としての役割を果たすとともに、シャフト２の半径方向への振れを阻止する振れ阻止手段としての役割をもつ押さえ板１１が設けられている。押さえ板１１は、軸受ハウジング３の内側に向く側縁１１Ａが、押さえ板６と比較してより内側に延長されており、軸受ハウジング３の内周面からさらに内側に突き出している。側縁１１Ａには、シャフト２に接する部分とその周辺を含めて摩擦低減部１１Ｂが設けられている。摩擦低減部１１Ｂは、側縁１１Ａに、ＭｏＳ２、Ｋ２ＷＯ４、Ｎａ２ＷＯ４、Ｋ２ＭｏＯ４、Ｎａ２ＭｏＯ４、黒鉛、黒鉛＋ＭｏＳ２、黒鉛＋Ｋ２ＷＯ４、黒鉛＋Ｎａ２ＷＯ４、黒鉛＋Ｋ２ＭｏＯ４、黒鉛＋Ｎａ２ＭｏＯ４といった表面処理剤を塗布して焼結することにより形成されている。また、側縁１１Ａには、シャフト２との接触面積を拡大させる意味で、シャフト２の側面形状に合わせて円弧状の凹部１１Ｃが形成されている。
【００３５】
上記のように、振れ阻止手段としての押さえ板１１を設けることで、シャフト２が振れ回りを起こしても、半径方向に変位したシャフト２が押さえ板１１の側縁１１Ａに接して振れ回りの振幅が抑えられ、シャフト２に強い振れ回りが起こらなくなる。これにより、シャフト２に設けられた機器（例えばタービンであれば動翼）やその周囲に設けられた機器（同じくタービンであれば静翼、ケーシング等）が接触しなくなり、それぞれの機器の損傷が防止される。
【００３６】
また、シャフト２が側縁１１Ａに接触することで摩擦による制動力が発揮されるので、シャフト２の回転数を低減させて振れ回りを抑制したり、シャフト２を完全に静止させたりして機器の安全が確保される。しかも、このとき、側縁１１Ａには摩擦低減部１１Ｃが設けられているから、摩擦による過剰な発熱が防止されて焼き付き等を起こすことはない。
【００３７】
なお、本実施形態においても、押さえ板１１とバックスプリング５との間に僅かな隙間を設けて摩擦が起きないようにすることが望ましい。また、押さえ板１１をボルト７ではなくスポット溶接で軸受ハウジング３に固定してもよいし、必要がなければ凹部１１Ｃを設けなくてもよい。さらに、本実施形態では変位阻止手段を兼ねる押さえ板１１を採用したが、それぞれ役割を分けて別個に設けることも可能である。
【００３８】
図９及び図１０は本発明の第６実施形態を示す。本実施形態においては、バックスプリング（第１のバックスプリング）５を挟んで、シャフト２の長さ方向の前方および後方のそれぞれに、シャフトの振れ回りを防止するバックスプリング（第２のバックスプリング）１２が設けられている。バックスプリング５と、前後のバックスプリング１２との間にはスペーサ１３が介装されており、すべてのバックスプリングは、軸受ハウジング３の両端面に固定された押さえ板６，６間に挟まれることで所定の位置に配置され、かつ変位が阻止されている。
【００３９】
バックスプリング１２は、シャフト２の長さ方向から平面視するとバックスプリング５とほぼ同形状をなしているが、その剛性はバックスプリング５よりも高められている。また、隣り合う凸部５Ａ，５Ａ間では、図１０に示すように、バックスプリング１２はバックスプリング５よりもシャフト２の半径方向外方に位置している。
【００４０】
上記のようにバックスプリング１２を設けたことで、シャフト２が強い振れ回りを起こしてバックスプリング５を大きく変形させても、バックスプリング１２がシャフト２に当接して復元力を発揮し、バックスプリング５，１２が協働してより大きな力でシャフト２が押し返される。これにより、シャフト２の振幅が抑えられ、シャフト２に強い振れ回りが起こらなくなる。これにより、軸支持を安定して継続することが可能である。また、シャフト２の不安定なピッチングに対して、バックスプリング１２が剛性を発揮し、シャフト２をフォイルガス軸受１の中心方向に押し戻すことによりピッチングを減少させるので、同様に安定した軸支持を継続することが可能である。
【００４１】
なお、本実施形態においてはバックスプリング１２の剛性をバックスプリング５よりも高めた構成としたが、シャフト２の変位を抑えるという点では、必ずしもバックスプリング１２の剛性をバックスプリング５よりも高める必要はない。また、バックスプリング１２をバックスプリング５の両側に配置したが、どちらか一方に配置するだけでも良い。
【００４２】
図１１は本発明の第７実施形態を示す。本実施形態においては、軸受ハウジング３に、シャフト２を強制的に停止させる制動機構（シャフト停止手段）１４が設けられている。この制動機構１４は、シャフト２に接して摩擦力を発揮するブレーキ板１５と、ブレーキ板１５をシャフト２に押し付ける駆動力を発揮する電磁アクチュエータ１６とを備え、電磁アクチュエータ１６の駆動力をロッド１７を介して伝達する仕組みとなっている。ブレーキ板１５には、上記のような摩擦低減部１１Ｂが設けられている。ブレーキ板１５と電磁アクチュエータ１６との間には、フェイルセーフの意味でブレーキ板１５をシャフト２から離間させる方向に付勢力を発揮する調整バネ１８が設置されている。また、フォイルガス軸受１には、シャフト２の振れ回りによって発生する振動を検知する振動計（図示略）が設けられている。
上記のような構造の制動機構１４は、軸受ハウジング３の周方向に等間隔に離間して複数設けられている。
【００４３】
上記のように制動機構１４を設けたことで、強い振れ回りに伴ってシャフト２に大きな振幅が生じ、その振幅が振動計によって危険と判断される大きさに達すると、電磁アクチュエータ１６が作動してブレーキ板１５をシャフト２に向けて押し付ける。押し付けられたブレーキ板１４は、バックスプリング５およびトップフォイル４を介してシャフト２に接触し、摩擦による強い制動力を発揮してシャフト２を強制的に停止させる。
【００４４】
このように、強い振れ回りが生じたときにシャフト２を強制的に停止させることで、シャフト２に設けられた機器やその周囲に設けられた機器の損傷が防止される。また、ブレーキ板に駆動力を与える際に、電磁アクチュエータ１６を用いたことで、シャフト２を必要に応じて即座に停止させることができ、機器が損傷する前に安全に運転を止めることができる。
【００４５】
なお、この実施の形態の例においては、軸受ハウジング３の内部にブレーキ板１５及び電磁アクチュエータ１６を設けているが、必ず軸受ハウジング３の内部に設けなくてはならないというわけではなく、フォイルガス軸受１の外部に独立して設置しても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１から３に係る発明によれば、バックスプリングに、シャフトの長さ方向への変位を阻止する変位阻止手段を設けたことで、シャフトがトップフォイルに接触しながら振れ回りを起こしても、バックスプリングの変位が阻止され、軸受ハウジングに対するバックスプリングのずれが防止されるので、バックスプリングのずれによるフォイルガス軸受の機能の低下を招くことなくシャフトが安定して保持される。つまり、軸受として安全な運転を継続することができる。
【００４７】
請求項４に係るフォイルガス軸受によれば、軸受ハウジングに、シャフトの半径方向への振れを阻止する振れ阻止手段を設けたことで、シャフトが振れ回りを起こしても、シャフトに強い振れ回りが起こらなくなるので、シャフトに設けられた機器とその周囲に設けられた機器とが接触しなくなり、それぞれの機器の損傷が防止されて、安全に運転を行なうことができる。
【００４８】
請求項５に係るフォイルガス軸受によれば、振れ阻止手段とシャフトとが接する部分に摩擦低減部を設けたことで、シャフトが振れ阻止手段に接することで発生する摩擦熱が低く抑えられるので、フォイルガス軸受やシャフトの焼き付きが防止され、フォイルガス軸受、及びシャフトが損傷することなく安全に運転を行なうことができる。
【００４９】
請求項６に係るフォイルガス軸受によれば、シャフトの長さ方向の前方または後方の少なくとも一方に、シャフトの振れ回りを防止する第２のバックスプリングを設けたことで、シャフトの振幅が抑えられ、シャフトに強い振れ回りが起こらなくなるので、シャフトに設けられた機器とその周囲に設けられた機器とが接触しなくなり、それぞれの機器の損傷が防止されて、安全に運転を行なうことができる。
【００５０】
請求項７に係るフォイルガス軸受によれば、シャフトを強制的に停止させるシャフト停止手段を設けたことで、強い振れ回りに伴って大きな振幅がシャフトに生じたときに、シャフトを強制的に停止させることが可能となり、シャフトに設けられた機器やその周囲に設けられた機器の損傷が防止され、安全に運転を行なうことができる。
【００５１】
請求項８に係るフォイルガス軸受によれば、シャフトに接して摩擦力を発揮するブレーキ板を、電磁アクチュエータによって押し付けることで、シャフトを必要に応じて即座に停止させることが可能となり、機器が損傷を起こす前に運転を止めることができるので、安全に運転を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるフォイルガス軸受の平面図である。
【図２】図１のフォイルガス軸受の要部を拡大した平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態におけるフォイルガス軸受の要部を拡大した平面図である。
【図５】本発明の第３実施形態におけるフォイルガス軸受の要部を拡大した平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態におけるフォイルガス軸受の要部を拡大した平面図である。
【図８】本発明の第５実施形態におけるフォイルガス軸受の要部を、シャフトの長さ方向に拡大した平面図である。
【図９】本発明の第６実施形態におけるフォイルガス軸受を、シャフトの長さ方向に断じた断面図である。
【図１０】フォイルガス軸受を、図９とは異なる位置でシャフトの長さ方向に断じた断面図である。
【図１１】本発明の第７実施形態におけるフォイルガス軸受の要部を拡大した平面図である。
【符号の説明】
１ フォイルガス軸受
２ シャフト
３ 軸受ハウジング
４ トップフォイル
５ バックスプリング
６ 押さえ板（押さえ部材）
７ ボルト
８ 爪部（係止部）
１１ 押さえ板
１１Ｂ 摩擦低減部
１２ バックスプリング（第２のバックスプリング）
１４ 制動機構（シャフト停止手段）
１５ ブレーキ板
１６ 電磁アクチュエータ
Claims (8)
- シャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、
該軸受ハウジングと前記シャフトとの間に配置されたトップフォイルと、
該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に配置されたバックスプリングとを備えるフォイルガス軸受において、
前記バックスプリングに、前記シャフトの長さ方向への変位を阻止する変位阻止手段が設けられていることを特徴とするフォイルガス軸受。 - 請求項１記載のフォイルガス軸受において、
前記変位阻止手段が、前記軸受ハウジングの前記長さ方向の端面に固定されて前記バックスプリングを押さえる押さえ部材であることを特徴とするフォイルガス軸受。 - 請求項１記載のフォイルガス軸受において、
前記変位阻止手段が、前記バックスプリングに設けられて前記軸受ハウジングに係止する係止部であることを特徴とするフォイルガス軸受。 - シャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、
該軸受ハウジングと前記シャフトとの間に配置されたトップフォイルと、
該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に配置されたバックスプリングとを備えるフォイルガス軸受において、
前記軸受ハウジングに、前記シャフトの半径方向への振れを阻止する振れ阻止手段を設けたことを特徴とするフォイルガス軸受。 - 請求項４記載のフォイルガス軸受において、
前記振れ阻止手段には、少なくとも前記シャフトに接する部分に、該シャフトとの摩擦を低減する摩擦低減部が設けられていることを特徴とするフォイルガス軸受。 - シャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、
該軸受ハウジングと前記シャフトとの間に配置されたトップフォイルと、
該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に配置された第１のバックスプリングとを備えるフォイルガス軸受において、
前記シャフトの長さ方向の前方または後方の少なくとも一方に、前記シャフトの振れ回りを防止する第２のバックスプリングが設けられていることを特徴とするフォイルガス軸受。 - シャフトの周囲に配置された軸受ハウジングと、
該軸受ハウジングと前記シャフトとの間に配置されたトップフォイルと、
該トップフォイルと前記軸受ハウジングとの間に配置されたバックスプリングとを備えるフォイルガス軸受において、
前記シャフトが所定量以上の振れを生じたときに該シャフトを強制的に停止させるシャフト停止手段を設けたことを特徴とするフォイルガス軸受。 - 請求項７記載のフォイルガス軸受において、
前記シャフト停止手段が、前記シャフトに押圧されて摩擦力を発揮するブレーキ板と、該ブレーキ板を前記シャフトに押し付ける駆動力を発揮する電磁アクチュエータとを備えることを特徴とするフォイルガス軸受。
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