JP2010242842A

JP2010242842A - ティルティングパッド軸受

Info

Publication number: JP2010242842A
Application number: JP2009091412A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kato; 能規加藤; Toshihiro Taketomi; 敏礼武富
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: JP5169954B2

Abstract

【課題】簡単な構成で潤滑油のパッド面への所望供給量を確保し、もって所望の潤滑性能を確保する。
【解決手段】回転軸２の周りに傾斜自在に配置される複数の軸受パッド１５と、該軸受パッド１５を背面から保持するパッドハウジング１１と、回転軸２が各貫通孔１７，１７に挿通された状態で軸受パッド１５の両端に設けられる一対のサイドプレート１６Ａ、１６Ｂと、を備え、各サイドプレート１６Ａ、１６Ｂの少なくとも一方には軸受パッド１５の背面に相当する位置に潤滑油を外部に排出する排油孔が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ティルティングパッド軸受に関する。

高速回転体を安定支持する軸受としてティルティングパッド軸受が用いられている。このティルティングパッド軸受は、回転軸の周りに傾斜自在に複数配置されたパッドによって回転軸を支持するものである。また、このティルティングパッド軸受は、上記パッドを背面から保持するパッドハウジング、パッドの両端に設けられた一対のシールプレート及び回転軸によって形成される略閉塞空間に潤滑油を供給することにより、回転軸とパッドとの間に油膜を形成して潤滑性を確保する油浴型と回転軸とパッドの間に潤滑油を直接給油することで、回転軸とパッドとの間に油膜を形成して潤滑性を確保する直接潤滑型がある。油浴型の場合、構造がシンプルであり、一般的に広く使われている。一方、直接潤滑型は、油浴型に比べ冷却性能が高く、パッド面での焼付きが起きにくい利点があるが、パッド面への十分な給油量を確保するため、その給油方法が複雑なものとなる。
下記特許文献１、２には、直接潤滑型ティルティングパッド軸受の一例が開示されている。

特許第３６３７１８７号公報特開２００４−１９７８９０号公報

ところで、油浴型ティルティングパッド軸受では、パッドを背面から保持するパッドハウジングに給油路を構築し、パッド間に給油孔を設けるのが一般的である。油浴型と同一パッドハウジングを直接潤滑軸受型ティルティングパッド軸受へ転用する場合、給油孔が潤滑油で浸ることで油面抵抗が大きくなり、パッド面へ必要量給油することが困難となる。そのため、別途、直接パッド面へ給油する方法が必要とされた。

特許文献１で示されるパッド表面に給油孔を設ける形態や特許文献２で示されるパッドハウジング給油孔にノズルを設けてパッド面近傍で給油するなどの手法によりパッド面に潤滑油を直接給油する方法が挙げられる。しかしながら、これらの場合、各部品が小さく、給油装置を設けるスペースが無い小型機への適用が困難であり、また、部品数や加工工数が増加するという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で潤滑油のパッド面への所望供給量を確保し、もって所望の潤滑性能を確保することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、回転軸の周りに傾斜自在に配置される複数の軸受パッドと、該軸受パッドを背面から保持するパッドハウジングと、前記回転軸が貫通孔に挿通された状態で前記軸受パッドの両端に設けられる一対のサイドプレートと、を備え、サイドプレートの少なくとも一方には軸受パッドの背面に相当する位置に潤滑油を外部に排出する排油孔が設けられる、という手段を採用する。

第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、排油孔は貫通孔と一体化された状態で形成されている、という手段を採用する。

第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、軸受パッドに潤滑油を供給する給油路を複数備え、排油孔は各給油路に対応して設けられる、という手段を採用する。

本発明によれば、サイドプレートの軸受パッドの背面に相当する位置に潤滑油を外部に排出する排油孔が設けられるので、パッドハウジング給油孔に潤滑油の油溜まりが形成されない。したがって、本発明によれば、簡単な構成で潤滑油のパッド面への所望供給量を確保することが可能であり、よって所望の潤滑性能を確保することが可能である。

本発明の一実施形態に係るティルティングパッド軸受の一部を破断した正面図である。本発明の一実施形態に係るティルティングパッド軸受及び当該ティルティングパッド軸受が装着されたターボ圧縮機（回転機械）の要部断面図である。本発明の一実施形態に係るティルティングパッド軸受の変形例を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るティルティングパッド軸受１０は、ターボ圧縮機１（回転機械）の回転軸２を支持するものである。上記回転軸２には、ティルティングパッド軸受１０に加えてエアシール３及びオイルシール４が挿入状態で設けられており、また回転軸２の一端（図1の左側端）には増速ギア５が接続され、他端にはインペラ６が装着されている。すなわち、回転軸２には、後端側から順に増速ギア５、ティルティングパッド軸受１０、オイルシール４、エアシール３及びインペラ６の順で各々が装着されている。
なお、以下の説明では、周方向、径方向等の方向を示す用語は、回転軸２の軸線方向を基準とするものである。

ティルティングパッド軸受１０は、図２に示すように、２分割構造のパッドハウジング１１の中心部に、回転軸２の周りを取り囲むように、かつ、各々に傾斜自在に配置された５個の軸受パッド１５と、これら軸受パッド１５を背面から保持するパッドハウジング１１と、回転軸２が各貫通孔１７、１７に挿通された状態で軸受パッド１５の両端（回転軸２の軸線方向における両端）に設けられる一対のサイドプレート１６Ａ，１６Ｂから構成されている。

パッドハウジング１１の内部には、軸受パッド１５を外側から取り囲むように環状の油供給溝１８が設けられている。油供給溝１８には、パッドハウジング１１に設けられた軸受潤滑油入口１９により外側から潤滑油が供給されると共に、周方向に並んで複数個設けられた給油孔２０により、軸受パッド１５の周囲に潤滑油が供給される。給油孔２０は、隣接する軸受パッド１５の間に位置するように各々設けられ、潤滑油が軸受パッド１５の背面及び側面を経て軸受パッド１５のパッド面（回転軸２との摺動面）に供給される。

また、図２に示すように、油供給溝１８の側面は一方のサイドプレート１６Ｂによって覆われており、これによって潤滑油の流路が形成されている。さらに、図１に示すように、パッドハウジング１１とサイドプレート１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ回転軸２を挟んで２分割された構造であり、互いに分離しないようにボルト２１で結合されている。

軸受パッド１５は、リングを周方向に所定角度で分割したセグメント形状を有している。図２に示すように、軸受パッド１５の両側面には外側へ突出するピボット２５が設けられている。このピボット２５は、径方向中心側がサイドプレート１６Ａ，１６Ｂの着座部２６により支持されているので、軸受パッド１５は、ティルティング可能（傾斜自在）となっている。

また、図１に示すように、軸受パッド１５の外周側には穴２７が形成されている。この穴２７にパッドハウジング１１を通して径方向外側から内側へ挿入された位置決め固定ピン２８の先端が挿入されることにより、軸受パッド１５は、回転軸２の周方向に移動することが規制されている。

さらに、本ティルティングパッド軸受１０では、各サイドプレート１６Ａ，１６Ｂに設けられた各貫通孔１７、１７から径方向外側に向かって放射状の切り欠き３０が排油孔として複数設けられている。この切り欠き３０は、各サイドプレート１６Ａ，１６Ｂに対して給油孔２０と同じ数だけ設けられ、また給油孔２０と対向した位置に設けられている。切り欠き３０の先端、つまり径方向において最も外側の端部は、軸受パッド１５の背面よりも多少先に位置している。すなわち、この切り欠き３０は、各貫通孔１７、１７と一体化された状態で軸受パッド１５の背面に延在するように形成されている。

このように構成されたティルティングパッド軸受１０では、軸受潤滑油入口１９、油供給溝１８及び給油孔２０を経て軸受パッド１５の周囲に供給された潤滑油は、軸受パッド１５と回転軸２との間に供給されて軸受パッド１５を潤滑させる。

ここで、軸受パッド１５の背面、すなわち径方向外側に供給された余分な潤滑油は、図２に矢印で示すように、切り欠き３０（排油孔）を通じて軸受パッド１５の背面近傍から各サイドプレート１６Ａ，１６Ｂの外へ排出される。すなわち、本ティルティングパッド軸受１０によれば、切り欠き３０（排油孔）を介して軸受パッド１５の背面近傍から潤滑油が外部に排出されるので、極めて簡単な構成で軸受パッド１５の背面における潤滑油の油溜まりの発生を抑制することができる。

また、潤滑油を積極的に排出すると、軸受パッド周囲に対するかき混ぜ損失が低減する。したがって発熱が抑えられ、潤滑油の温度が低下するため、潤滑油の供給量を逆に減らすことができるという効果も得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上述した切り欠き３０に代えて、図３に示すような排油孔３２、３２を各サイドプレート１６Ａ，１６Ｂに設けても良い。すなわち、各排油孔３２、３２は、各貫通孔１７、１７に対して独立した丸穴であり、給油孔２０と同じ数、また各給油孔２０と対向した位置で給油孔２０に開口するように設けられている。排出孔３２の孔形状は、丸穴に限定されるものではなく他の形状であっても良く、全ての各排油孔３２、３２の形状が同じ形状である必要も無い。

（２）上記実施形態及び変形例において、各切り欠き３０、３０あるいは各排油孔３２、３２から排出された潤滑油が不要な部位（例えば隣接する増速ギアやオイルシール等）へ過度に流出するのを防止するため、排出された潤滑油を案内するガイド部材をサイドプレート１６Ａ，１６Ｂの外側に設けても良い。

（３）上記実施形態及び変形例では、各サイドプレート１６Ａ，１６Ｂの両方に対して同じように各切り欠き３０、３０あるいは各排油孔３２、３２を設けたが、各サイドプレート１６Ａ，１６Ｂに対して異なる配置（非対称に）に各切り欠き３０、３０あるいは各排油孔３２、３２を設けても良い。また、各サイドプレート１６Ａ，１６Ｂの一方にのみに各切り欠き３０、３０あるいは各排油孔３２、３２を設けても良い。

１…ターボ圧縮機、２…回転軸、５…増速ギア、１０…ティルティングパッド軸受、１１…パッドハウジング、１５…軸受パッド、１６Ａ…サイドプレート、１６Ｂ…サイドプレート、１７、１７…貫通孔、２０…給油路、３０、３０…切り欠き、３２、３２…排油孔

Claims

回転軸の周りに傾斜自在に配置される複数の軸受パッドと、
該軸受パッドを背面から保持するパッドハウジングと、
前記回転軸が貫通孔に挿通された状態で前記軸受パッドの両端に設けられる一対のサイドプレートと、を備え、
前記サイドプレートの少なくとも一方には、前記軸受パッドの背面に相当する位置に潤滑油を外部に排出する排油孔が設けられることを特徴とするティルティングパッド軸受。
前記排油孔は、前記貫通孔と一体化された状態で形成されることを特徴とする請求項１に記載のティルティングパッド軸受。
前記軸受パッドに潤滑油を供給する給油路を複数備え、前記排油孔は各給油路に対応して設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のティルティングパッド軸受。