JP2010116953A - ジャーナル軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
高荷重で用いられるすべり軸受においては、軸受温度上昇が大きいため軸受温度を低減し軸受焼損を防止することにある。
【解決手段】
上記課題を解決するために本発明では軸受２を半割り構造とし、かつ内周側の軸受ライナー３と外周側の軸受台金４に分割する。また、下半側の前記軸受ライナー３ａの外周側に周方向の冷却溝６を設け、前記冷却溝６に冷却された潤滑油を供給し、冷却溝６内で潤滑油の流れを乱すことにより、軸受摺動面の温度を低減すると共に、冷却により温度上昇した低粘度の潤滑油を軸受に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は回転体を支持する軸受の構造に関り、特に高荷重の回転体を支持し、かつ焼きつきを防止するジャーナル軸受に関り、軸受の背面に冷却された潤滑油を供給し、軸受温度を低減することを目的としたジャーナル軸受の潤滑供給構造に関するものである。

従来より、火力プラント等の多スパン軸の固有振動数が比較的低い大形回転体を支持する軸受には自励振動を防止する目的から楕円軸受が一般的に用いられている。

例えば、図１７に示した従来蒸気タービンのように、特に大容量機蒸気タービン用軸受では１次危険速度が低いために、下半軸受２ａの軸受幅方向中央部に周方向の油溝を設け耐荷重性を低下させ、偏心率を大きくし、安定性を確保している。一方、これらの大型軸受は軸周速が１００ｍ／ｓ程度あるため、軸受の潤滑状態は乱流となり見掛けの粘性が上がり軸受温度が上昇するため、上半軸受２ｂには冷却溝が設けられている。前記冷却溝は前記回転軸の冷却が目的であり、軸受の最高温度を低減することは困難である。

軸受を冷却する技術としては、特開平８−９３７６９号公報に開示されているように、軸受摺動面に周方向油溝とダムを設けダムの圧力を調整することにより焼きつきと振動を防止している。

特開平１０−２１３１３０号公報及び特開２００６−１３８３５３号公報に開示されているように裏金に溝を設け、前記溝に潤滑油を供給して冷却し、軸受の焼きつきを防止している。また、特開２００４−９２８７８号公報では静圧軸受において軸受本体の外周面に冷媒供給ポケットを形成して冷媒又は潤滑油を供給し、軸受を冷却する構造が開示されている。

特開平８−９３７６９号公報 特開平１０−２１３１３０号公報 特開２００６−１３８３５３号公報 特開２００４−９２８７８号公報

上記従来技術は、特開平８−９３７６９号公報のように圧力ダムの油圧を調整する方法はロータ自重が大きく軸受の平均面圧（軸受荷重／軸受径×軸受幅）が高い場合、油膜厚さが低下し軸受温度上昇を抑制することは困難である。また、本発明は以上の点に鑑み為されたもので、高荷重条件でも軸受に冷却された潤滑油を供給し焼損防止性能を向上できる軸受を提供することを目的としている。

特開平１０−２１３１３０号公報及び特開２００６−１３８３５３号公報に開示されているように裏金の一部に溝を設け冷却用の潤滑油を供給する方法では溝を設けたごく１部しか冷却できない。

また、特開２００４−９２８７８号公報のように軸受の外周面に冷媒又は潤滑油を冷却専用に供給経路を設け軸受を冷却する方法では、冷却剤を回転方向上流側から供給しているが、軸受温度はやはり上流側から下流側にいくに従って高くなるため、冷却剤との温度差が小さく冷却能力が低い。また、潤滑油と冷却剤を別々な経路から供給しているため冷却剤として潤滑油を用いた場合でも多量の潤滑油が必要であり、補機の大型化を招く。

本発明の目的は、負荷側の軸受外周に冷却油を供給して軸受を冷却した後に前記潤滑油を軸受摺動面に供給することにより、軸受の冷却と軸受損失の低減を図れるジャーナル軸受を提供することにある。

上記目的は、回転軸を支持するジャーナル軸受装置において、軸受部は、軸受台金と、該軸受台金の内周側に設けられる軸受ライナーとを備え、下側軸受ライナーに設けた冷却溝内に、潤滑油を流れ方向が前記ロータの回転方向と逆方向となるように供給し、前記冷却構内に潤滑油の流れを乱す乱流促進体を設け、該乱流促進体は、軸受温度最後部よりも潤滑油流れ方向上流側に設けることにより、具体的には特許請求の範囲の各請求項に記載した構成により達成される。

本発明によれば、軸受ライナーの外周側を冷却された潤滑油を回転方向と逆向きに供給し、冷却溝内に設けた乱流促進体により潤滑油の流れを積極的に乱すことにより、軸受最高温度部分を効果的に冷却できるため軸受の焼損を防止することができ、軸受の高面圧が達成できると共に、軸受損失，給油量を低減したジャーナル軸受を提供できる。

以下、本発明の一実施例を図にしたがって説明する。

図１は本発明の一実施例を備えた軸受の縦断面図である。
図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
図１，図２において、回転軸１を支持する軸受２は上下方向に２分割されている。この軸受２は内周側の軸受ライナー３と外周側の軸受台金４で構成されている。この軸受台金４は外周が球面形状となっており、前記軸受台金４の外周に球面座１５が設けられている。前記軸受ライナー３には内周側に軸受メタル５がライニングされており、２分割された負荷側の前記軸受ライナー３ａの外周側には周方向に冷却溝６が複数本設けられている。反負荷側の前記軸受ライナー３ｂには内周側の前記軸受メタルに冷却溝７が周方向に設けられている。

また、前記台金４も接線４ｃを境として４ａ，４ｂとに２分割されており、合せ目近傍には潤滑油の給油ポケット８ａ，８ｂが前記台金４ａ，４ｂに設けられている。前記給油ポケット８ａは前記冷却溝６及び前記冷却溝７に連通すると共に前記軸受２の合せ目に設けられた油ポケット９ａ，９ｂ及び前記台金４ａにも受けられた潤滑油ポケット１９を通り、外周側に配置された前記球面座１５に設けられた給油孔１０にも連通している。前記油ポケット９ａ，９ｂの他の潤滑油は前記冷却溝６に流れ込み摺動面１６を冷却することになる。

一方、反負荷側の前記冷却溝７は前記軸受２の内周面に回転方向に沿って設けられており、その終端は反負荷側に設けられたオイルポケット１１に連通している。このオイルポケット１１はこのオイルポケット１１に設けられた排油孔１２から前記軸受ライナー３ｂ及び前記台金４ｂに設けられた潤滑油排出孔１３に連通している。また、軸受が設置されている軸受ハウジング（図示せず）の開放端側（図２では右側）は潤滑油の漏洩を防止するために、軸受端面に潤滑油逃がし溝１４（図２に示す）を設け、潤滑油を下部に排出している。

次に、本実施例の作用効果について図３で説明する。
図３は本実施例の軸受における給油状態を説明する部分拡大断面図である。
図３において、冷却された潤滑油（図示せず）は前記給油孔１０より供給され前記台金４ａの前記潤滑油ポケット１９を通って前記油ポケット９ｂに導かれる。前記油ポケット９ｂの潤滑油の一部は前記冷却溝７を通り、前記回転軸１を冷却しながら前記オイルポケット１１へ導かれ、前記オイルポケット１１でせき止められ前記排油孔１２から前記台金４を通り前記潤滑油排出孔１３から外部に排出される。

従ってこの前記回転軸を冷却し温度上昇した潤滑油は下半軸受２ａの摺動面１６に流入することはない。また、前記油ポケット９の他の潤滑油は前記冷却溝６に流れ込み、前記冷却溝６を流れることにより前記摺動面１６を冷却しながら前記油ポケット９ｂの対向側の油ポケット９ａを通り前記摺動面１６に供給される。

次に、ジャーナル軸受における油膜の圧力分布と温度分布の関係を図４に示す。
図４は油膜圧力と温度分布を説明する図である。
図４において、破線は圧力分布で実線が温度分布である。油膜圧力は最小膜厚付近手前でピークを持ち、油膜温度は最小膜厚位置で最大となり、それ以降はなだらかに低下する。最小膜厚位置は通常真下から回転方向に３０〜４０゜付近で、この位置で軸受温度は最も高くなる。従って、冷却された潤滑油を前記回転軸１の回転方向と逆方向から供給することにより、軸受との温度差が最も大きい状態で冷却されるため冷却効果が高く、しかも軸受最高温度を効果的に下げることができる。

図５は本発明の他の実施例を備えた軸受の縦断面図である。
図５において、回転軸１を支持する軸受２は上下方向に２分割されており、かつ前記軸受２は内周側の軸受ライナー３と外周側の軸受台金４（後述するが４ａ，４ｂに２分割されている）で構成されている。前記軸受台金４は外周が球面形状となっており、前記軸受台金４の外周に球面座１５が設けられている。前記軸受ライナー３には内周側に軸受メタル５がライニングされており、２分割された負荷側の前記軸受ライナー３ａの外周側には周方向に冷却溝６が複数本設けられている。反負荷側の前記軸受ライナー３ｂには内周側の前記軸受メタルに冷却溝７が周方向に設けられている。

また、前記台金４も２分割されており、合せ目近傍には潤滑油の給油ポケット８ａ，８ｂが前記台金４ａ，４ｂに設けられている。前記給油ポケット８ａは前記冷却溝７に連通すると共に前記軸受２の合せ目に設けられた油ポケット９ｂ及び前記台金４ａに設けられた潤滑油ポケット１９を通り、外周側に配置された前記球面座１５に設けられた給油孔１０にも連通している。更に、前記給油孔１０は軸受ライナー３ａに設けられた前記冷却溝６に連通する給油穴１７が設けられている。

一方、反負荷側の前記冷却溝７は前記軸受２の内周面に回転方向に沿って設けられており、その終端は反負荷側に設けられたオイルポケット１１に連通し、前記オイルポケット１１は前記オイルポケット１１に設けられた排油孔１２から前記軸受ライナー３ｂ及び前記台金４ｂに設けられた潤滑油排出孔１３に連通している。

また、負荷側の前記軸受ライナー３ａは油膜圧力が発生しない範囲、すなわち真下から３０〜４０゜位置から上下半軸受の合せ目位置まで摺動面が削除され、空隙部１８が設けられている。

本実施例では潤滑油は前記給油孔１０から供給され、前記潤滑油ポケット１９から前記給油穴１７及び前記油ポケット９ｂに分流され、前記給油穴１７へ流入した潤滑油は前記冷却溝７を通り軸受摺動面よりの熱を冷却した後、前記油ポケット９ａを通り前記摺動面１６に供給される。一方、前記油ポケット９ｂに流入した潤滑油は冷却溝７を通り、前記回転軸１を冷却した後、前記オイルポケット１１へ導かれ、前記オイルポケット１１でせき止められ前記排油孔１２から前記台金４を通り前記潤滑油排出孔１３から外部に排出される。従ってこの前記回転軸１を冷却し温度上昇した潤滑油は下半軸受２ａの摺動面１６に流入することはない。

本実施例においては、油膜圧力の発生しない領域を削除することにより、この領域での潤滑油のせん断による損失を減らすことができる。また、潤滑油が最初に軸受最高温度部を冷却するため、冷却効果が最も高い。

図６は本発明の他の実施例を示す軸受の縦断面図である。
図７は図６の縦断面図である。
図６，図７において、回転軸１を支持する軸受２は上下方向に２分割されており、かつ前記軸受２は内周側の軸受ライナー３と外周側の軸受台金４（後述するが４ａ，４ｂに２分割されている）で構成されている。前記軸受台金４は外周が球面形状となっており、前記軸受台金４の外周に球面座１５が設けられている。前記軸受ライナー３には内周側に軸受メタル５がライニングされており、２分割された負荷側の前記軸受ライナー３ａの外周側には周方向に冷却溝６が複数本設けられている。

前記軸受ライナー３ａ，３ｂはいずれも１００゜程度の部分軸受となっている。また、前記軸受ライナー３ａ，３ｂには入り口部に給油ポケット８ａ，８ｂが設けられており、前記給油ポケット８ａは前記冷却溝６に連通し、前記冷却溝６は前記台金４ａに設けられた潤滑油ポケット１９に連通している。一方前記給油ポケット８ｂは前記台金４ｂに設けられた前記油ポケット９ｂに連通しており、前記給油ポケット８ｂ及び前記油ポケット９ｂは前記油ポケット１９で合流して前記油ポケット１９は給油孔１０に連通している。

なお、本実施例は反負荷側の軸受にも動圧が発生する楕円軸受において特に有効であるが、真円軸受にも適用できる。

以上のごとく本実施例では、潤滑油は前記給油孔１０から供給され前記潤滑油ポケット１９から前記給油穴１７及び前記油ポケット９ｂに分流され、前記給油穴１７へ流入した潤滑油は前記冷却溝７を通り軸受摺動面よりの熱を冷却した後、前記油ポケット９ａを通り前記摺動面１６に供給される。一方、前記油ポケット９ｂに流入した潤滑油は反負荷側の摺動面を潤滑した後、軸受両側面及び下流の切欠部１８ｂから外部に排出される。従ってこの反負荷側の摺動面を潤滑し温度上昇した潤滑油は下半軸受２ａの摺動面１６に流入することはない。

本発明の他の実施例に係る軸受について、図８から図１３で説明する。

図８は本実施例を示すジャーナル軸受装置の軸受部の縦断面図である。

図９，図１０は、下側軸受部１０２ａの斜視図である。

回転軸１０１を支持する軸受部１０２は、図８及び図９では特に図示していないが、軸受台金１０４と、前記軸受台金１０４の内周側に設置される軸受ライナー１０３とで構成されている。さらに前記軸受ライナー１０３の内周面には軸受メタル１０５がライニングされており（図示せず）、回転軸１０１と対向する摺動面１２７を構成する。

なお、前記軸受台金１０４の外周側には球面座１２８（図示せず）が設けられている。

図８に示したように、軸受部１０２は接線１３５を境にして上下方向に、上側軸受部１０２ｂと下側軸受部１０２ａとに２分割されている。即ち、軸受台金１０４は１３５を境にして上下方向に、上側台金１０４ｂと下側台金１０４ａとに二分割されている。また軸受ライナー１０３も上下方向に、上側軸受ライナー１０３ｂと下側軸受ライナー１０３ａとに二分割されている。

図１０に示すように、下側軸受部１０２ａは軸受台金１０４ａと、軸受台金１０４ａの内周側に設置される軸受ライナー１０３ａとからなり、軸受ライナー１０３ａの外周面には冷却溝１０６が１本または複数本、周方向に沿って設けられている。

下側軸受台金１０４ａは、上側軸受台金１０４ｂとの合わせ面１２９ａには給油路１０７が設けられており、給油路１０７は、球面座１２８に設けられた給油孔１３１（図示せず）及び軸受台金の内周面と連通しており、給油孔１３１は軸受部１０２外部に設けられた給油ポンプ（図示せず）と接続している。従って、給油ポンプから供給された潤滑油は、給油孔１３１を通過し、給油路１０７を軸受台金外周側から軸受台金内周側に流入する。

なお、給油路１０７は、溝が設けられた軸受台金１０４ａの合わせ面１２９ａに、合わせ面１０４ａと対面する上側軸受台金１０４ｂの合わせ面１２９ｃ（図示せず）を合わせて構成されている。

下側軸受ライナー１０３ａは、上側軸受ライナー１０３ｂとの合わせ面１３０ａに潤滑油導入路１０８ａが、また合わせ面１３０ｂに潤滑油導入路１０８ｂが設けられている。潤滑油導入路１０８ａ，１０８ｂはそれぞれ軸受ライナー内周側の摺動面１２７ａと連通している。

なお、潤滑油導入路１０８ａ，１０８ｂは、合わせ面１３０ａ，１３０ｂに、合わせ面１３０ａと対面する上側軸受ライナー１０３ｂの合わせ面１３０ｃを合わせることで構成されている。

また、潤滑油導入路１０８ｂは冷却溝１０６と連通しており、冷却溝１０６は潤滑油導入路１０８ａに連通している。また潤滑油導入路１０８ａは給油路１０７とも連通している。

よって、軸受部１０２外部から給油ポンプにより給油された潤滑油は、給油孔１３１および供給路１０７を通過して潤滑油導入路１０８ａに流れ込み、潤滑油の一部は潤滑油導入路１０８ａに連通する冷却溝１０６に流入し、下側軸受１０２ａの摺動面１２７ａ下方部を冷却した後、潤滑油導入路１０８ｂを通過して摺動面１２７上に流入する。

なお、給油路１０７は、合わせ面１２９ａ，１２９ｂのうち、潤滑油導入路１０８ａを介して冷却溝１０６内に給油した潤滑油の流れ方向が、回転軸１０１の回転方向と逆向きとなる側に設けられている。

なお、特に図示しないが、実施例１と同様、上側軸受ライナー１０３ｂの内周側の軸受メタル１０５には、周方向に沿って冷却溝１０９（図示せず）が設けられており、冷却溝１０９の一端は潤滑油導入路１０８ａと連通している。また冷却溝１０９の他の一端は上側軸受１０２ｂに設けられたオイルポケット１１０（図示せず）に連通している。オイルポケット１１０は、このオイルポケット１１０に設けられた排油孔１１１（図示せず）から前記軸受ライナー１０３ｂ及び前記台金１０４ｂに設けられた潤滑油排出孔１１２（図示せず）に連通している。また、軸受が設置されている軸受ハウジング（図示せず）の開放端側は潤滑油の漏洩を防止するために、軸受端面に潤滑油逃がし溝１１３（図示せず）を設け、潤滑油を下部に排出している。

次に、冷却溝１０６の構造を説明する。図８及び図９に示すように、冷却溝１０６には、溝内を流通する潤滑油の流れを乱す乱流促進構造１１４が一箇所または複数箇所設けられている。

図１１に乱流促進構造１１４の一例を示す。本例では冷却溝１０６を構成する摺動面側内壁１１５、及び側壁１１６のうち、摺動面側内壁１１５に、回転軸１０１の軸方向に平行に列設された、複数の突起形状の乱流促進体１１７ａを設けている。

さらに図１２に示した他の例では、冷却溝１０６の両側壁１１６間を繋ぐ円柱状の部材からなる乱流促進体１１７ｂを設けている。

次に乱流促進構造１１４の冷却溝１０６内における設置位置について説明する。

図１８に、摺動面１２７上の油膜の温度分布を示す。実施例１と同様、回転軸１０１が回転することによって、油膜温度は、下側軸受１０２ａの周方向において、破線で示したロータ軸心１３３を通る垂線から白抜き矢印で示したロータ回転方向に３０°〜４０°の付近で最も高くなり、軸受温度もこの付近で最高となる。

本実施例では、潤滑油は、冷却溝１０６内を回転軸１０１の回転方向と逆方向に流れており、潤滑油導入路１０８ａから冷却溝１０６に流れ込み、潤滑油導入路１０８ｂに流れ込む間で、軸受温度が最も高い部位を通過することになる。そこで、乱流促進構造１１４は、軸受温度最高部よりも、冷却溝１０６内を流れる潤滑油の流れ方向上流側に設けられている。または乱流促進構造１１４は、下側軸受１０２ａの周方向において、破線で示したロータ軸心１３３を通る垂線からロータ回転方向に３０°以上の位置に設けられている。

これにより潤滑油導入路１０８ａから冷却溝１０６に流れ込んだ潤滑油は、乱流促進構造１１４にて流れを乱された後、軸受温度最高部を通過しながら軸受を冷却し、その後、潤滑油導入路１０８ｂより摺動面１２７上に供給される。最高温度部よりも上流側で潤滑油の流れを乱すことで、潤滑油の熱伝達性が向上し、実施例１の軸受と比較しても、より高い冷却効果が得られる。

また、乱流促進構造１１７は、冷却溝内の最高温度部にも設置しても良い。乱流促進体１１７は設置箇所の表面積を大きくする効果もあることから、最高温度部にも乱流促進構造１１４を設置することで、さらに高い冷却効果が得られる。

次に、乱流促進体１１７の具体的な設置方法を図１０及び図１３に基づいて説明する。

図１０の下側軸受部１０２ａの斜視図に示すように、軸受部１０２ａを軸受ライナー１０３ａと軸受台金１０４ａとに分割し、ライナー１０３ａの外周面に沿って周方向に一箇所または複数箇所の冷却溝１０６が設けられている。この冷却溝１０６にはスリット状の取付け溝１１８が設けられている。この取付け溝１１８に、図１３に示した乱流促進体１１７を有する構造体１１９を挿入し、嵌設することにより、通油孔１０６に乱流促進体１１７を設置し、乱流促進構造１１４を構成する。

図１３に前記構造体１１９の具体的な例（ａ）および（ｂ）を示す。構造体１１９ａ，１１９ｂは共に、取付け溝１１８のうち、側壁１１６に設けられた部位に挿入される側壁挿入部位１２０と、取付け溝１１８のうち、摺動面側内壁１１５に設けられた部位に挿入される内壁挿入部位１２１とを有する。そして、構造体１１９ａでは内壁挿入部位１２１の冷却溝側に複数の突起からなる乱流促進体１１７ａを設けている。なお、突起の形状は、図示したものに限られず、円柱状等でも良い。また１１９ｂの例では側壁挿入部位１２０間に乱流促進体１１７ｂとして側壁挿入部位間を繋ぐ円柱状の部材を設けている。

なお、構造体１１９は、軸受ライナー１０３を構成する部材よりも熱伝達性の良い部材、例えばアルミニウム，銅、または銅の合金であるクロム銅等で構成されている。軸受ライナーを構成する部材よりも熱伝達性の良い部材で構成することで、冷却媒体でもある潤滑油と軸受ライナー間の熱伝達効率が向上し、冷却性能の向上に寄与する。

次に本実施例の作用効果について説明する。

図８の矢印は潤滑油の流れを示している。軸受外部から給油ポンプにより給油された潤滑油は給油孔１３１および給油路１０７を通過して潤滑油導入路１０８ａから摺動面１２７ａに供給される。また他の潤滑油は給油路１０７，潤滑油導入路１０８ａを通過して冷却溝１０６に流れ込み、乱流促進構造１１４で流れを乱される。

一般的に潤滑油は粘度が高く、熱伝達性が低い。このため通油孔での流れは層流になりやすく、より冷却効果を向上するためには流れを乱すのが効果的である。潤滑油が乱流促進構造１１４を通ることにより、乱流促進体１１７により流れが乱され、熱伝達性が向上する。また通油孔１０６を通り軸受温度最高部の冷却に使用された潤滑油は、自らは温度が上昇することで粘度が下がり、該潤滑油を、潤滑油導入路１０８ｂより摺動面１２７上に導入することで摩擦損失も低減できる。

乱流促進体１１７の作用効果について説明する。図３に示したように冷却溝１０６の摺動面側内壁１１５に突起形状の乱流促進体１１４ａを設けることで、冷却溝１０６の摺動面側表面付近の流れを乱し、熱伝達性を向上させる。また図４に示したように冷却溝１０６の摺動面側表面付近の側壁に円柱状の部材からなる乱流促進体１１４ｂを配置することで、潤滑油流れに渦が発生し、熱伝達性を向上させることができる。

油膜の最高温度位置は軸からの最大負荷のかかる位置の近辺であるが、本発明では、この負荷により冷却溝１０６上部の軸受表面を変形させることで、油溜まりを軸受表面に発生し、潤滑性能を向上する効果もある。

図１４は本実施例におけるジャーナル軸受の温度特性を示す。破線は従来の軸受の回転数における軸受摺動面最高温度を示しており、回転数が上がるにつれて軸受摺動面の温度は上昇する。実線は本実施例のジャーナル軸受の温度特性を示している。本実施例のジャーナル軸受は、下側軸受ライナー１０３ａに冷却溝１０６を設けることで、油膜温度が最も高い位置を潤滑油が流れるため、従来の軸受と比較し温度が上昇しにくい。そのため旧来軸受が焼損して使用できなかった回転数にも対応可能である。これにより、蒸気タービンや、ガスタービン，遠心圧縮機などの回転機械の高速化及び高荷重化が可能となる。

図１５は本発明の他の実施例を示す軸受の縦断面図である。

実施例４と同様の構成部分については説明を省略し、以下、実施例４と異なる構成箇所について説明する。

本実施例では、軸受台金１０４ａに設けられた給油路１０７の内周側は、冷却溝１０６とのみ連通している。

また、上側軸受ライナー１０３ｂは外周面に周方向にそって冷却溝１３２を有する。冷却溝１３２は、上側軸受部１０２ｂと下側軸受部１０２ａを締結部材で一体化した際には、下側軸受ライナー１０３ａの潤滑油導入路１０８ｂに連通するように設けられている。また下側軸受ライナーの合わせ面１３０ａと、対面する上側軸受ライナーの合わせ面１３０ｃ（図示せず）近傍には、軸受ライナー内周側の摺動面１２７ｂ及び冷却溝１３２と連通する潤滑油導入孔１３４が設けられている。

よって、軸受部１０２外部から給油ポンプにより給油された潤滑油は給油孔１３１，供給路１０７を通過して全量が冷却溝１０６に流入する。また冷却溝１０６に流入した潤滑油は下側軸受１０２ａを冷却した後、一部は潤滑油導入路１０８ｂを介して摺動面１２７ａ上に流入する。また残りの潤滑油は潤滑油導入路１０８ｂに連通する冷却溝１３２に流入し、冷却溝１３２に連通する潤滑油導入孔１３４より、上側軸受１０２ｂの摺動面１２７ｂに流入する。

なお、実施例４と同様に冷却溝１０６には乱流促進構造１１４が設けられている。乱流促進構造１１４は、軸受温度最高部よりも、冷却溝１０６内を流れる潤滑油の流れ方向上流側に設けられている。

または乱流促進構造１１４は、下側軸受１０２ａの周方向において、破線で示したロータ軸心１３３を通る垂線からロータ回転方向に３０°以上の位置に設けられている。

次に本実施例の作用効果を図１５に基づいて説明する。

図１５の矢印は潤滑油の流れを示している。潤滑油は、軸受外部から給油孔１３１を通過して給油路１０７に供給され、全量が冷却溝１０６を通り下側軸受１０２を冷却する。また、実施例４と同様に、冷却溝１０６には、乱流促進構造１１４が一箇所または複数箇所けられており、乱流促進体１１７により流れが乱され、潤滑油の熱伝達性が向上する。

本実施例では、給油路１０７から供給された潤滑油を全て冷却溝１０６に供給する構造とすることで、実施例４と比較すると潤滑油の流速が向上し、潤滑油が流れを乱す乱流促進構造１１４を通過するとき、より熱伝達の向上が期待できる。よって、従来の軸受と比較し温度が上昇しにくく、旧来軸受が焼損して使用できなかった回転数にも対応可能である。これにより、蒸気タービンや、ガスタービン，遠心圧縮機などの回転機械の高速化及び高荷重化が可能となる。

図１６は本発明のジャーナル軸受を適用した回転機械の具体例として蒸気タービンに適用した例を示す。

高圧タービン１２２及び低圧タービン１２３を有する一軸式の蒸気タービンにおいては、一般的に高圧タービンロータ１２４と低圧タービンロータ１２５が存在し、これらのロータと発電機１２６が一本の軸に連結されている。蒸気タービンにおいては効率の向上のため、ロータの翼の長翼化に伴う軸径の増大などにより重量が増してきており、このような蒸気タービンでは各ロータを二つの軸受で支える（ａ）のように軸受２５を配置することが多い。

しかしながら、本発明によるジャーナル軸受を使用することで従来よりも高荷重を支えることが可能となり、（ｂ）に示すようにロータ間の軸受数を１つにすることが可能となる。これにより、タービンの全長を短縮することが可能となり、タービン建屋の小型化、また軸受の個数を減らせることからメンテナンス性の向上といったメリットがある。

本発明の一実施例を示す縦断面図である。 図１の縦断面図である。 本発明の軸受の給油状態の説明図である。 油膜圧力と温度分布を説明する図である。 本発明の他の実施例を説明する図である。 本発明の他の実施例を説明する図である。 図６の縦断面図である。 本発明の一実施例を示す縦断面図である。 図８における下側軸受の斜視図である。 潤滑油の流れを乱す構造の設置例を説明する下側軸受の斜視図である。 潤滑油の流れを乱す乱流促進体の一例を示す図である。 潤滑油の流れを乱す乱流促進体の一例を示す図である。 本発明の軸受通油孔の流れを乱す構造体を示す図である。 回転機械高速化における本軸受採用のメリットを説明するグラフである。 本発明の一実施例を示す図である。 本発明の軸受を適用した回転機械を説明する図である。 従来の軸受構造を示す縦断面図である。 温度分布とその位置関係を説明する図である。

符号の説明

１ 軸
２ 軸受
２ａ 下半軸受
２ｂ 上半軸受
３ａ，３ｂ，１０３ａ，１０３ｂ 軸受ライナー
４ａ，４ｂ，１０４ａ，１０４ｂ 軸受台金
５，１０５ 軸受メタル
６，７，１０６，１０９，１３２ 冷却溝
８ａ，８ｂ 給油ポケット
９ 油ポケット
１０，１３１ 給油孔
１１，１１０ オイルポケット
１２，１１１ 排油孔
１３，１１２ 潤滑油排出孔
１４，１１３ 潤滑油逃がし溝
１５，１２８ 球面座
１６，１２７ａ，１２７ｂ 摺動面
１７ 給油穴
１８ 空隙部
１９ 潤滑油ポケット
１０１ 回転軸
１０２ａ 下側軸受
１０２ｂ 上側軸受
１０７ 給油路
１０８ａ，１０８ｂ 潤滑油導入路
１１４ 乱流促進構造
１１５ 摺動面側内壁
１１６ 側壁
１１７ａ，１１７ｂ 乱流促進体
１１８ 取付け溝
１１９ａ，１１９ｂ 構造体
１２０ 側壁挿入部位
１２１ 内壁挿入部位
１２２ 高圧タービン
１２３ 低圧タービン
１２４ 高圧タービンロータ
１２５ 低圧タービンロータ
１２６ 発電機
１２９ａ，１２９ｂ，１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ 合わせ面
１３３ ロータの軸心
１３４ 潤滑油導入孔
１３５ 接線

Claims (5)

1. 回転機械のロータを支持するジャーナル軸受装置において、
   前記ジャーナル軸受装置の軸受部は、軸受台金と、該軸受台金の内周側に設けられる軸受ライナーとを備え、
   前記軸受台金，前記軸受ライナーはそれぞれ上下方向に２分割されており、
   下側の前記軸受台金は、潤滑油が前記軸受台金外周側から内周側に向かって通油する給油路を有し、
   下側の前記軸受ライナーは、前記給油路及び前記軸受ライナーの内周側の摺動面に連通する第１の潤滑油導入路と、前記軸受ライナー外周面の周方向に沿って設けられ、前記第１の潤滑油導入路に連通し、前記給油路から給油された潤滑油の一部が通油する冷却溝と、該冷却溝及び前記軸受ライナーの内周側の摺動面に連通し、前記冷却溝を通過した潤滑油が通油する第２の潤滑油導入路とを有し、
   前記給油路は、前記第１の潤滑油導入路を介して前記冷却溝に給油した潤滑油の流れ方向が前記ロータの回転方向と逆向きとなる位置に設けられており、
   前記冷却溝は、溝内を通油する潤滑油の流れを乱す乱流促進体を有し、
   前記乱流促進体は、軸受温度最高部よりも潤滑油流れ方向上流側に設けられている
   ことを特徴とするジャーナル軸受装置。
2. 回転機械のロータを支持するジャーナル軸受装置において、
   前記ジャーナル軸受装置の軸受部は、軸受台金と、該軸受台金の内周側に設けられる軸受ライナーとを備え、
   前記軸受台金，前記軸受ライナーはそれぞれ上下方向に２分割されており、
   下側の前記軸受台金は、潤滑油が前記軸受台金外周側から内周側に向かって通油する給油路を有し、
   下側の前記軸受ライナーは、前記軸受ライナー外周面の周方向に沿って設けられ、前記給油路に連通し、前記給油路から給油された潤滑油が通油する第１の冷却溝と、該第１の冷却溝及び前記軸受ライナーの内周側の摺動面に連通し、前記第１の冷却溝を通過した潤滑油が通油する潤滑油導入路とを有し、
   上側の前記軸受ライナーは、前記軸受ライナー外周面の周方向に沿って設けられ、前記潤滑油導入路と連通し、前記第１の冷却溝を通過した潤滑油の一部が前記潤滑油導入路を介して通油する第２の冷却溝と、該第２の冷却溝及び前記軸受ライナー内周側の摺動面と連通し、前記第２の溝を通過した潤滑油が通油する潤滑油導入孔とを有し、
   前記給油路は、前記第１の溝に給油した潤滑油の流れ方向が前記ロータの回転方向と逆向きとなる位置に設けられており、
   前記冷却溝は、溝内を通油する潤滑油の流れを乱す乱流促進体を有し、
   前記乱流促進体は、軸受温度最高部よりも潤滑油流れ方向上流側に設けられている
   ことを特徴とするジャーナル軸受装置。
3. 回転機械のロータを支持するジャーナル軸受装置において、
   前記ジャーナル軸受装置の軸受部は、軸受台金と、該軸受台金の内周側に設けられる軸受ライナーとを備え、
   前記軸受台金，前記軸受ライナーはそれぞれ上下方向に２分割されており、
   下側の前記軸受台金は、潤滑油が前記軸受台金外周側から内周側に向かって通油する給油路を有し、
   下側の前記軸受ライナーは、前記給油路及び前記軸受ライナーの内周側の摺動面に連通する第１の潤滑油導入路と、前記軸受ライナー外周面の周方向に沿って設けられ、前記第１の潤滑油導入路に連通し、前記給油路から給油された潤滑油の一部が通油する冷却溝と、該冷却溝及び前記軸受ライナーの内周側の摺動面に連通し、前記冷却溝を通過した潤滑油が通油する第２の潤滑油導入路とを有し、
   前記給油路は、前記第１の潤滑油導入路を介して前記冷却溝に給油した潤滑油の流れ方向が前記ロータの回転方向と逆向きとなる位置に設けられており、
   前記冷却溝は、溝内を通油する潤滑油の流れを乱す乱流促進体を有し、
   前記乱流促進体は、前記下側軸受ライナーの周方向において、前記ロータの軸心を通る垂線から前記ロータの回転方向３０°以上の位置に設けられている
   ことを特徴とするジャーナル軸受装置。
4. 回転機械のロータを支持するジャーナル軸受装置において、
   前記ジャーナル軸受装置の軸受部は、軸受台金と、該軸受台金の内周側に設けられる軸受ライナーとを備え、
   前記軸受台金、前記軸受ライナーはそれぞれ上下方向に２分割されており、
   下側の前記軸受台金は、潤滑油が前記軸受台金外周側から内周側に向かって通油する給油路を有し、
   下側の前記軸受ライナーは、前記軸受ライナー外周面の周方向に沿って設けられ、前記給油路に連通し、前記給油路から給油された潤滑油が通油する第１の冷却溝と、該第１の冷却溝及び前記軸受ライナーの内周側の摺動面に連通し、前記第１の冷却溝を通過した潤滑油が通油する潤滑油導入路とを有し、
   上側の前記軸受ライナーは、前記軸受ライナー外周面の周方向に沿って設けられ、前記潤滑油導入路と連通し、前記第１の冷却溝を通過した潤滑油の一部が前記潤滑油導入路を介して通油する第２の冷却溝と、該第２の冷却溝及び前記軸受ライナー内周側の摺動面と連通し、前記第２の溝を通過した潤滑油が通油する潤滑油導入孔とを有し、
   前記給油路は、前記第１の溝に給油した潤滑油の流れ方向が前記ロータの回転方向と逆向きとなる位置に設けられており、
   前記冷却溝は、溝内を通油する潤滑油の流れを乱す乱流促進体を有し、
   前記乱流促進体は、前記下側軸受ライナーの周方向において、前記ロータの軸心を通る垂線から前記ロータの回転方向３０°以上の位置に設けられている
   ことを特徴とするジャーナル軸受装置。
5. 請求項１乃至４記載いずれかのジャーナル軸受装置において、
   前記乱流促進体は、前記軸受ライナーを構成する部材より熱伝導性のよい部材で構成されていることを特徴とするジャーナル軸受装置。

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