JP2015145688A - thrust bearing and turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転軸の軸方向(スラスト方向)における荷重を支持するスラスト軸受及びタービンに関するものである。 The present invention relates to a thrust bearing and a turbine for supporting a load in an axial direction (thrust direction) of a rotating shaft.
従来、回転軸に固定されたスラストディスク(スラストカラー)と、静止部材側の軸受パッドとの間に潤滑膜を形成して荷重を支持するスラスト軸受装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このスラスト軸受装置は、スラストディスクと軸受パッドとの間へ向けて潤滑流体を直接噴出する、直接潤滑方式となっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a thrust bearing device that supports a load by forming a lubricating film between a thrust disk (thrust collar) fixed to a rotating shaft and a bearing pad on a stationary member side is known (for example, Patent Document 1). reference). This thrust bearing device is a direct lubrication system in which a lubricating fluid is directly ejected between a thrust disk and a bearing pad.
ここで、特許文献1のような直接潤滑方式のスラスト軸受では、スラストカラーと軸受パッドとの間へ向けて、潤滑流体としての潤滑油を直接噴射することから、軸受パッドの表面は、潤滑油と空気とを含む気液二相状態となる場合がある。ここで、軸受パッドは、径方向外側の周長が径方向内側の周長よりも長くなっており、これにより、径方向外側における周速が径方向内側における周速に比して速くなることから、径方向外側において特に気液二相状態が発生し易い。 Here, in the direct lubrication type thrust bearing as in Patent Document 1, since the lubricating oil as the lubricating fluid is directly injected between the thrust collar and the bearing pad, the surface of the bearing pad is the lubricating oil. And a gas-liquid two-phase state containing air. Here, in the bearing pad, the circumferential length on the radially outer side is longer than the circumferential length on the radially inner side, so that the circumferential speed on the radially outer side is faster than the circumferential speed on the radially inner side. Therefore, a gas-liquid two-phase state is particularly likely to occur on the radially outer side.
一方で、直接潤滑方式のスラスト軸受ではなく、油浴方式のスラスト軸受がある。油浴方式のスラスト軸受は、直接潤滑方式とは異なり、軸受パッドの表面に空気が介在せず、常に潤滑油が満たされた状態となるように、潤滑油が密封されている。このため、軸受パッドの表面は、周速にかかわらず、径方向に亘って潤滑油が満たされた状態となる。 On the other hand, there is an oil bath type thrust bearing instead of a direct lubrication type thrust bearing. Unlike the direct lubrication system, the oil bath type thrust bearing is sealed so that air does not intervene on the surface of the bearing pad and is always filled with the lubrication oil. For this reason, the surface of the bearing pad is in a state where the lubricating oil is filled in the radial direction regardless of the peripheral speed.
このように、油浴方式のスラスト軸受とは異なり、直接潤滑方式のスラスト軸受において、軸受パッドの表面が気液二相状態となってしまうと、スラストカラーと軸受パッドとが摺動の熱によって、径方向外側が径方向内側よりも温度上昇し易いものとなってしまい、特に、回転軸の大型化に伴って、この傾向が顕著となる。 Thus, unlike the oil bath type thrust bearing, in the direct lubrication type thrust bearing, if the surface of the bearing pad is in a gas-liquid two-phase state, the thrust collar and the bearing pad are moved by the heat of sliding. The temperature increases more easily on the radially outer side than on the radially inner side, and this tendency becomes particularly noticeable as the rotating shaft becomes larger.
そこで、本発明は、スラストカラー及び軸受パッドの間に径方向に亘って適切に潤滑流体を供給し、スラストカラー及び軸受パッドの温度上昇を抑制することができるスラスト軸受及びタービンを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a thrust bearing and a turbine capable of appropriately supplying a lubricating fluid between the thrust collar and the bearing pad in the radial direction and suppressing the temperature rise of the thrust collar and the bearing pad. Let it be an issue.
本発明のスラスト軸受は、回転軸の径方向外側に突出し、前記回転軸の周方向に亘って設けられるスラストカラーに、前記回転軸の軸方向において対向するスラスト軸受であって、前記軸方向において前記スラストカラーと対向し、前記周方向に沿って所定の隙間を空けて設けられる複数の軸受パッドと、前記周方向に隣り合う前記軸受パッド同士の前記隙間に設けられ、前記スラストカラーと前記軸受パッドとの間に潤滑流体を供給する複数の潤滑流体供給孔が形成される潤滑流体供給ノズルと、前記スラストカラー、前記軸受パッド及び前記潤滑流体供給ノズルを収容する軸受ケーシングと、を備え、前記軸受ケーシングの内部が大気解放され、前記潤滑流体供給ノズルが前記スラストカラーと前記各軸受パッドとの間に前記潤滑流体を直接噴射する直接潤滑型となっており、前記潤滑流体供給ノズルは、前記径方向外側へ向けて供給する前記潤滑流体の供給量を、前記径方向内側に向けて供給する前記潤滑流体の供給量に比して多くなるように形成されていることを特徴とする。 A thrust bearing according to the present invention is a thrust bearing that protrudes radially outward of a rotating shaft and faces a thrust collar provided along the circumferential direction of the rotating shaft in the axial direction of the rotating shaft, A plurality of bearing pads facing the thrust collar and provided with a predetermined gap along the circumferential direction, and provided in the gap between the bearing pads adjacent in the circumferential direction, the thrust collar and the bearing A lubricating fluid supply nozzle in which a plurality of lubricating fluid supply holes for supplying a lubricating fluid to the pad are formed; and a bearing casing that houses the thrust collar, the bearing pad, and the lubricating fluid supply nozzle, The interior of the bearing casing is released to the atmosphere, and the lubricating fluid supply nozzle passes the lubricating fluid between the thrust collar and each bearing pad. The lubrication fluid supply nozzle is a direct lubrication type that injects into contact, and the lubrication fluid supply nozzle supplies the supply amount of the lubrication fluid supplied outward in the radial direction, the supply amount of the lubrication fluid supplied inward in the radial direction It is characterized by being formed so as to be larger than that.
この構成によれば、直接潤滑型のものにおいて、径方向外側に供給される潤滑流体の供給量を、径方向内側に供給される潤滑流体の供給量に比して多くすることができる。このため、気液二相状態となり易い径方向外側に向けて、潤滑流体を多く供給することで、スラストカラーと軸受パッドとの間の径方向外側において、気液二相状態を形成し難いものとし、径方向に亘って潤滑流体を適切に供給することができる。よって、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇を抑制することができ、特に、径方向内側に比して径方向外側の温度が上昇することを抑制することができる。 According to this configuration, in the direct lubrication type, the supply amount of the lubricating fluid supplied to the radially outer side can be increased compared to the supply amount of the lubricating fluid supplied to the radially inner side. For this reason, it is difficult to form a gas-liquid two-phase state on the radially outer side between the thrust collar and the bearing pad by supplying a large amount of lubricating fluid toward the radially outer side where the gas-liquid two-phase state is likely to occur. The lubricating fluid can be appropriately supplied over the radial direction. Therefore, the temperature rise between the thrust collar and the bearing pad can be suppressed, and in particular, the temperature on the radially outer side can be suppressed from rising compared to the radially inner side.
また、前記潤滑流体供給ノズルは、前記径方向に所定の間隔を空けて並べて形成される複数の前記潤滑流体供給孔を有し、複数の前記潤滑流体供給孔は、前記径方向に隣り合う前記潤滑流体供給孔同士の間の間隔が、前記径方向の外側に向かうにつれて狭くなることが好ましい。 Further, the lubricating fluid supply nozzle has a plurality of the lubricating fluid supply holes formed side by side with a predetermined interval in the radial direction, and the plurality of lubricating fluid supply holes are adjacent to each other in the radial direction. It is preferable that the interval between the lubricating fluid supply holes becomes narrower toward the outside in the radial direction.
この構成によれば、径方向に隣り合う潤滑流体供給孔同士の間の間隔を調整することで、径方向における潤滑流体の供給量を調整することができる。 According to this configuration, the supply amount of the lubricating fluid in the radial direction can be adjusted by adjusting the interval between the lubricating fluid supply holes adjacent in the radial direction.
また、前記潤滑流体供給ノズルは、前記径方向に所定の間隔を空けて並べて形成される複数の前記潤滑流体供給孔を有し、複数の前記潤滑流体供給孔の開口直径は、前記径方向の外側に向かうにつれて大きくなることが好ましい。 The lubricating fluid supply nozzle has a plurality of lubricating fluid supply holes formed at predetermined intervals in the radial direction, and the plurality of lubricating fluid supply holes have an opening diameter in the radial direction. It is preferable that it becomes large as it goes outside.
この構成によれば、潤滑流体供給孔の開口直径を調整することで、径方向における潤滑流体の供給量を調整することができる。 According to this configuration, the supply amount of the lubricating fluid in the radial direction can be adjusted by adjusting the opening diameter of the lubricating fluid supply hole.
また、複数の前記潤滑流体供給孔は、前記径方向に所定の間隔を空けて並べて一列に設けられたものが、前記周方向に複数列に並べて設けられており、複数列の前記潤滑流体供給孔のうち、一列の前記各潤滑流体供給孔は、他の一列の隣り合う前記潤滑流体供給孔同士の間に位置するように、前記径方向に位置ずれして設けられていることが好ましい。 The plurality of lubricating fluid supply holes are arranged in a row at predetermined intervals in the radial direction, and are arranged in a plurality of rows in the circumferential direction. Among the holes, it is preferable that each of the lubricating fluid supply holes in one row is shifted in the radial direction so as to be positioned between the adjacent lubricating fluid supply holes in another row.
この構成によれば、複数列の潤滑流体供給孔の径方向における間隔を、各列の潤滑流体供給孔の径方向における間隔に比して短いものとすることができる。このため、径方向に亘ってまんべんなく潤滑流体を供給することができることから、スラストカラーと軸受パッドとの間に潤滑流体を不足なく供給することができ、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇をより好適に抑制することができる。 According to this configuration, the radial intervals of the plurality of rows of lubricating fluid supply holes can be made shorter than the radial intervals of the lubricating fluid supply holes of each row. For this reason, since the lubricating fluid can be supplied evenly in the radial direction, the lubricating fluid can be supplied between the thrust collar and the bearing pad without a shortage, and the temperature rise between the thrust collar and the bearing pad. Can be more suitably suppressed.
また、前記軸受パッドに対する前記回転軸の相対的な回転方向において、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数は、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数と比べて多いことが好ましい。 Further, in the relative rotation direction of the rotary shaft with respect to the bearing pad, the number of the lubrication fluid supply holes located in the upstream in the rotation direction is equal to the number of the lubrication fluid supply holes located in the downstream in the rotation direction. The number is preferably larger than the number of fluid supply holes.
この構成によれば、上流側に位置する一列の潤滑流体供給孔の数を、下流側に位置する一列の潤滑流体供給孔の数よりも多くすることができる。このとき、上流側に位置する一列の潤滑流体供給孔から供給された潤滑流体は、スラストカラーと軸受パッドとの間に流入し易い。一方で、下流側に位置する一列の潤滑流体供給孔から供給された潤滑流体は、軸受パッドの周囲に流入し易い。このため、スラストカラーと軸受パッドとの間へ供給する潤滑流体の流量を多くすることができるため、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇を、より好適に抑制することができる。 According to this configuration, the number of the lubricating fluid supply holes in one row located on the upstream side can be made larger than the number of the lubricating fluid supply holes in one row located on the downstream side. At this time, the lubricating fluid supplied from the one row of lubricating fluid supply holes located on the upstream side easily flows between the thrust collar and the bearing pad. On the other hand, the lubricating fluid supplied from the one row of lubricating fluid supply holes located on the downstream side easily flows around the bearing pad. For this reason, since the flow volume of the lubricating fluid supplied between a thrust collar and a bearing pad can be increased, the temperature rise between a thrust collar and a bearing pad can be suppressed more suitably.
また、前記軸受パッドに対する前記回転軸の相対的な回転方向において、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数は、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数と比べて多いことが好ましい。 In addition, in the relative rotation direction of the rotation shaft with respect to the bearing pad, the number of the lubricating fluid supply holes positioned in the downstream in the rotation direction is equal to the number of the lubrication fluid supply holes positioned in the upstream in the rotation direction. The number is preferably larger than the number of fluid supply holes.
この構成によれば、下流側に位置する一列の潤滑流体供給孔の数を、上流側に位置する一列の潤滑流体供給孔の数よりも多くすることができる。このとき、上流側に位置する一列の潤滑流体供給孔から供給された潤滑流体は、スラストカラーと軸受パッドとの間に流入し易い。一方で、下流側に位置する一列の潤滑流体供給孔から供給された潤滑流体は、軸受パッドの周囲に流入し易い。このため、軸受パッドの周囲に供給する潤滑流体の流量を多くすることができるため、軸受パッドの周囲の温度上昇を抑制することができる。 According to this configuration, the number of the lubricating fluid supply holes in one row located on the downstream side can be made larger than the number of the lubricating fluid supply holes in a row located on the upstream side. At this time, the lubricating fluid supplied from the one row of lubricating fluid supply holes located on the upstream side easily flows between the thrust collar and the bearing pad. On the other hand, the lubricating fluid supplied from the one row of lubricating fluid supply holes located on the downstream side easily flows around the bearing pad. For this reason, since the flow volume of the lubricating fluid supplied to the circumference | surroundings of a bearing pad can be increased, the temperature rise around a bearing pad can be suppressed.
また、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の噴射方向と、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の噴射方向とは、異なる方向となっていることが好ましい。 Further, the injection direction of the one row of the lubricating fluid supply holes located on the downstream side in the rotation direction is different from the injection direction of the one row of the lubricating fluid supply holes located on the upstream side in the rotation direction. Preferably it is.
この構成によれば、回転方向の上流側及び下流側の位置に適した噴射方向とすることができるため、スラストカラーと軸受パッドとの間へ向けて潤滑流体を適切に供給することができ、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇を好適に抑制することができる。 According to this configuration, since it is possible to set the injection direction suitable for the upstream and downstream positions in the rotation direction, it is possible to appropriately supply the lubricating fluid between the thrust collar and the bearing pad, A temperature rise between the thrust collar and the bearing pad can be suitably suppressed.
本発明のタービンは、上記のスラスト軸受を備えることを特徴とする。 A turbine according to the present invention includes the thrust bearing described above.
この構成によれば、スラスト軸受により回転軸の軸方向の荷重を好適に支持しつつ、回転軸を好適に回転させることができる。 According to this configuration, it is possible to suitably rotate the rotating shaft while suitably supporting the axial load of the rotating shaft by the thrust bearing.
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.
図1は、実施例1のスラスト軸受周りの概略構成を示す断面図である。図2は、実施例1のスラスト軸受の概略構成を示す正面図である。図3は、実施例1のスラスト軸受の一部を示す斜視図である。図4は、実施例1のスラスト軸受の軸受パッドにおける潤滑油の径方向における分布を示す説明図である。図5は、実施例1のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration around a thrust bearing of the first embodiment. FIG. 2 is a front view illustrating a schematic configuration of the thrust bearing of the first embodiment. FIG. 3 is a perspective view illustrating a part of the thrust bearing of the first embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a distribution in the radial direction of the lubricating oil in the bearing pad of the thrust bearing of the first embodiment. FIG. 5 is a front view showing a lubricating oil supply nozzle of the thrust bearing of the first embodiment.
図1に示すように、実施例1に係るスラスト軸受40は、例えば、ガスタービンまたは蒸気タービン等のタービン6に設けられている。スラスト軸受40は、タービン6の回転軸であるタービンロータ20の軸方向における荷重を支持するものである。
As shown in FIG. 1, the thrust bearing 40 according to the first embodiment is provided in a
タービンロータ20は、その軸方向が水平方向となるように配置される。このタービンロータ20は、径方向外側に突出して設けられるスラストカラー50を含んで構成されている。スラストカラー50は、タービンロータ20の外周に周方向に亘って円環状に形成されている。
The
スラストカラー50の軸方向の両側には、スラスト軸受40が一対設けられており、スラストカラー50、一対のスラスト軸受40及び後述する潤滑油供給ノズル76は、軸受ケーシング24に収容されている。スラストカラー50及び一対のスラスト軸受40は、軸受ケーシング24によって軸方向に固定されている。この軸受ケーシング24は、その内部が大気解放されている。つまり、軸受ケーシング24は、密封容器とはなっておらず、その内部に空気が流通することで、大気圧となっている。
A pair of
一対のスラスト軸受40は、スラストカラー50を挟んで、軸方向の一方側及び他方側にそれぞれ配置されている。このスラスト軸受40は、軸受パッド(ティルティングパッド)70を用いた、いわゆるティルティングパッド軸受であり、また、スラストカラー50と軸受パッド70との間に潤滑油(潤滑流体)を直接噴射する直接潤滑型のものとなっている。
The pair of
次に、図1及び図2を参照して、スラスト軸受40について説明する。なお、軸方向の一方側のスラスト軸受40と、軸方向の他方側のスラスト軸受40とは、配置が異なるが、同様の構成となっているため、一方のスラスト軸受40について説明する。
Next, the
図1及び図2に示すように、スラスト軸受40は、スラストカラー50からの荷重を支持する複数の軸受パッド70と、各軸受パッド70を支持するベース74と、軸受パッド70とベース74との間に設けられるレベリング機構72と、潤滑油を供給する複数の潤滑油供給ノズル(潤滑流体供給ノズル)76と、を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
複数の軸受パッド70は、スラストカラー50と軸方向に対向して設けられ、タービンロータ20の周方向に沿って所定の間隔を空けて並べて配置されている。また、各軸受パッド70は、扇状に形成されており、スラストカラー50と対向する面において、径方向外側における周長が長く、径方向内側における周長が短くなっている。スラストカラー50と各軸受パッド70との間には、潤滑油供給ノズル76から潤滑油が供給されることで潤滑油膜が形成され、この潤滑油膜によって、タービンロータ20の回転時に、スラストカラー50と各軸受パッド70との間で生じる摩擦等を低減している。各軸受パッド70は、図示しないピボットにより、レベリング機構72に対して傾斜自在に支持される。
The plurality of bearing
ベース74は、スラストカラー50から軸受パッド70を介してレベリング機構72に伝達された荷重を受け止める支持部材である。ベース74は、円環状に形成され、軸受ケーシング24に固定される。
The
レベリング機構72は、複数の軸受パッド70の位置を調整し、タービンロータ20の周方向において、複数の軸受パッド70の負担荷重を均等化させるものである。
The
図2に示すように、複数の潤滑油供給ノズル76は、周方向に隣り合う軸受パッド70同士の間にそれぞれ設けられている。複数の潤滑油供給ノズル76には、図示しない潤滑油供給装置から潤滑油が供給される。複数の潤滑油供給ノズル76は、スラストカラー50と軸受パッド70との間へ向けて潤滑油を供給する。複数の潤滑油供給ノズル76から供給された潤滑油は、タービンロータ20が所定の回転方向に回転することから、スラストカラー50と各軸受パッド70との間の潤滑油は、回転方向の上流側から下流側へ向かって流通する。このため、軸受パッド70の回転方向の上流側が、潤滑油が流入する入口側となり、軸受パッド70の回転方向の下流側が、潤滑油が流出する出口側となる。
As shown in FIG. 2, the plurality of lubricating
ここで、図4に示すように、タービンロータ20が所定の回転方向に回転すると、スラストカラー50と軸受パッド70との間において、径方向外側の周長は、径方向内側の周長よりも長くなっていることから、径方向外側の周速が径方向内側の周速よりも速くなるために、図4の実線で示すように、径方向外側の潤滑油が、径方向内側よりも不足し易いものとなる。このため、スラストカラー50と軸受パッド70との間には、径方向内側に比して径方向外側に気液二相状態が発生し易い。一方で、図4の仮想線(二点鎖線)で示すように、スラストカラー50と軸受パッド70との間に形成される潤滑油膜は、径方向内側から径方向外側に向かって均一に形成されることが好ましい。
Here, as shown in FIG. 4, when the
このとき、図2に示すように、軸受パッド70の内径をRiとし、軸受パッド70の外径をRoとする。また、軸受パッド70の内径Riにおける周速をViとし、軸受パッド70の外径Roにおける周速をVoとし、回転数をNとする。さらに、図4に示すように、潤滑油膜の膜厚をhとする。この場合、軸受パッド70の外径Roにおける周速Voは、「Vo=2πNRo」で表される。また、軸受パッド70の外径Roにおいて必要となる供給油量をqoとすると、「qo=πNRoh」で表される。同様に、軸受パッド70の内径Riにおける周速Viは、「Vi=2πNRi」で表される。また、軸受パッド70の内径Riにおいて必要となる供給油量をqiとすると、「qi=πNRih」で表される。
At this time, as shown in FIG. 2, the inner diameter of the
ここで、上記したように、潤滑油膜の膜厚hを、径方向に亘って均一にする場合(膜厚hが同じである場合)、供給油量qoと供給油量qiとは、「qo/qi=Ri/Ro」で表される。つまり、供給油量qo及び供給油量qiは、外径側の供給油量qoが、内径側の供給油量qiに比して多くなるように、内外径比に応じた供給油量となっている。 Here, as described above, (if the same film thickness h is) the thickness h of the lubricant film, to uniformly over radially, the oil supply amount q o and the supply oil amount q i, It is represented by “q o / q i = R i / R o ”. In other words, supply oil amount q o and supply oil amount q i, the supply oil supply amount q o of the outer diameter side, so that more than the oil supply amount q i on the inner diameter side, in accordance with the diameter ratio The amount of oil.
上記した供給油量qoと供給油量qiとの関係を満たすために、実施例1では、潤滑油供給ノズル76を、図3及び図5に示すように形成している。図3及び図5に示すように、各潤滑油供給ノズル76は、正面視方形状に形成されており、径方向に延在して設けられている。各潤滑油供給ノズル76には、複数の潤滑油供給孔(潤滑流体供給孔)81が形成されている。複数の潤滑油供給孔81は、同一形状となる円形開口の孔である。
In order to satisfy the relationship between the supply oil amount q o and the supply oil amount q i described above, in the first embodiment, the lubricating
複数の潤滑油供給孔81は、径方向に沿って並べた一列となる潤滑油供給孔群82となっており、一列の潤滑油供給孔群82は、周方向に二列に並べて設けられている。二列の潤滑油供給孔群82のうち、一方の一列の潤滑油供給孔群82aが、潤滑油供給ノズル76に隣接する一方の軸受パッド70の出口側に設けられ、他方の一列の潤滑油供給孔群82bが、潤滑油供給ノズル76に隣接する他方の軸受パッド70の入口側に設けられる。換言すれば、一方の一列の潤滑油供給孔群82aが、回転方向の上流側に設けられ、他方の一列の潤滑油供給孔群82bが、回転方向の下流側に設けられる。
The plurality of lubricating oil supply holes 81 form a lubricating oil
この二列の潤滑油供給孔群82a、82bの潤滑油供給孔81は、それぞれ径方向に不等の間隔となっている。具体的に、上流側(出口側)の潤滑油供給孔群82aにおける複数の潤滑油供給孔81は、径方向に隣り合う潤滑油供給孔81同士の間の間隔が、径方向の外側に向かって狭くなっている。同様に、下流側(入口側)の潤滑油供給孔群82bにおける複数の潤滑油供給孔81は、径方向に隣り合う潤滑油供給孔81同士の間の間隔が、径方向の外側に向かって狭くなっている。つまり、所定の潤滑油供給孔81の径方向外側に隣り合う潤滑油供給孔81との間の間隔は狭くなっており、所定の潤滑油供給孔81の径方向内側に隣り合う潤滑油供給孔81との間の間隔は広くなっている。このため、二列の各潤滑油供給孔群82a、82bの潤滑油供給孔81は、スラストカラー50と軸受パッド70との間において、径方向外側に供給する潤滑油の供給油量が、径方向内側に供給する潤滑油の供給油量よりも多くなるように供給する。このとき、「qo/qi=Ri/Ro」の関係式を満足するように、潤滑油供給孔81同士の間隔が適宜調整される。
The lubricating oil supply holes 81 of the two rows of lubricating oil
また、潤滑油供給ノズル76に形成される複数の潤滑油供給孔81は、径方向に沿って互い違いとなる千鳥状に配置されている。具体的に、径方向において、上流側(出口側)の潤滑油供給孔群82aにおける潤滑油供給孔81は、下流側(入口側)の潤滑油供給孔群82bにおける潤滑油供給孔81同士の間に位置するように、径方向に位置ずれして設けられている。このため、潤滑油供給孔群82a及び潤滑油供給孔群82bを含む複数の潤滑油供給孔81は、径方向に隣接する潤滑油供給孔81同士の間の間隔が、各潤滑油供給孔群82a、82bの径方向に隣接する潤滑油供給孔81同士の間の間隔に比して短いものとなる。
In addition, the plurality of lubricating oil supply holes 81 formed in the lubricating
また、下流側(入口側)の潤滑油供給孔群82bにおける潤滑油供給孔81の数は、上流側(出口側)の潤滑油供給孔群82aにおける潤滑油供給孔81の数に比して多く形成されている。このため、下流側の潤滑油供給孔群82bは、径方向における内側及び外側の潤滑油供給孔81が、最も内側及び最も外側の位置に形成される。
Further, the number of lubricating oil supply holes 81 in the downstream (inlet side) lubricating oil
各潤滑油供給ノズル76には、複数の潤滑油供給孔81が形成される面側において、周方向の上流側に形成される上流側テーパ面85aと、周方向の下流側に形成される下流側テーパ面85bと、が設けられている。
Each lubricating
上流側テーパ面85aは、径方向に亘って形成され、下流側から上流側へ向かって下り斜面となっており、軸受パッド70の出口側を向いた面となっている。この上流側テーパ面85aには、上記した上流側の潤滑油供給孔群82aが設けられている。このため、上流側の潤滑油供給孔群82aは、軸受パッド70の出口側へ向かって潤滑油を直接噴射する。
The
下流側テーパ面85bは、径方向に亘って形成され、上流側から下流側へ向かって下り斜面となっており、軸受パッド70の入口側を向いた面となっている。この下流側テーパ面85bには、上記した下流側の潤滑油供給孔群82bが設けられている。このため、下流側の潤滑油供給孔群82bは、軸受パッド70の入口側へ向かって潤滑油を直接噴射する。
The
上記の潤滑油供給ノズル76において、複数の潤滑油供給孔81からスラストカラー50及び軸受パッド70の間へ向かって潤滑油が噴射されると、噴射された潤滑油は、タービンロータ20が回転していることから、スラストカラー50の周方向への移動に伴って、回転方向の上流側から下流側へ向かって流通する。このとき、上流側の潤滑油供給孔群82aから軸受パッド70の出口側へ向かって噴射された潤滑油は、スラストカラー50と軸受パッド70の間に流通し易くなっている。また、下流側の潤滑油供給孔群82bから軸受パッド70の入口側へ向かって噴射された潤滑油は、軸受パッド70の周囲に流通し易くなっている。そして、二列の各潤滑油供給孔群82a、82bから噴射された潤滑油は、径方向外側の供給油量が多くなり、径方向内側の供給油量が少なくなることで、図4の仮想線に示すような、径方向に亘って均一な流量にて潤滑油を供給することが可能である。
In the lubricating
以上のように、実施例1によれば、直接噴射型のスラスト軸受40において、径方向外側に供給される潤滑油の供給油量を、径方向内側に供給される潤滑油の供給油量に比して多くすることができる。このため、気液二相状態となり易い径方向外側に向けて、潤滑油を多く供給することで、スラストカラー50と軸受パッド70との間の径方向外側において、気液二相状態を形成し難いものとし、径方向に亘って潤滑油を適切に供給することができる。よって、スラストカラー50と軸受パッド70との間の温度上昇を抑制することができ、特に、径方向内側に比して径方向外側の温度が上昇することを抑制することができる。
As described above, according to the first embodiment, in the direct injection
また、実施例1によれば、潤滑油供給ノズル76に形成される複数の潤滑油供給孔81を、二列の潤滑油供給孔群82とし、一方の一列の潤滑油供給孔群82aと他方の一列の潤滑油供給孔群82bとを径方向に位置ずれさせて千鳥状とすることができる。このため、潤滑油供給ノズル76に形成される複数の潤滑油供給孔81の径方向の間隔を、各潤滑油供給孔群82a、82bにおける径方向の間隔に比して短いものとすることができる。このため、径方向に亘ってまんべんなく潤滑油を供給することができることから、スラストカラー50と軸受パッド70との間に潤滑油を不足なく供給することができ、スラストカラー50と軸受パッド70との間の温度上昇を、簡易な構成で抑制することができる。
Further, according to the first embodiment, the plurality of lubricating oil supply holes 81 formed in the lubricating
また、実施例1によれば、下流側(入口側)に位置する一列の潤滑油供給孔群82bの数を、上流側(出口側)に位置する一列の潤滑油供給孔群82aの数よりも多くすることができる。このとき、上流側に位置する一列の潤滑油供給孔群82aから供給された潤滑油は、スラストカラー50と軸受パッド70との間に流入し易い。一方で、下流側に位置する一列の潤滑油供給孔群82bから供給された潤滑油は、軸受パッド70の周囲に流入し易い。このため、軸受パッド70の周囲に供給する潤滑油の供給油量を多くすることができるため、軸受パッド70の周囲の温度上昇を抑制することができる。
Further, according to the first embodiment, the number of one row of lubricating oil
また、実施例1によれば、上流側(出口側)に位置する一列の潤滑油供給孔群82aの噴射方向を、軸受パッド70の出口側へ向かう方向とすることができ、下流側(入口側)に位置する一列の潤滑油供給孔群82bの噴射方向を、軸受パッド70の入口側へ向かう方向とすることができる。このように、上流側の潤滑油供給孔群82aの噴射方向と、下流側の潤滑油供給孔群82bの噴射方向とを異なる方向とすることで、潤滑油供給孔群82a及び潤滑油供給孔群82bが形成される位置に適した噴射方向とすることができる。このため、スラストカラー50と軸受パッド70との間へ向けて潤滑油を適切に供給することができ、スラストカラー50と軸受パッド70との間の温度上昇を好適に抑制することができる。
Further, according to the first embodiment, the injection direction of the row of lubricating
また、実施例1によれば、温度上昇の抑制を図ることが可能なスラスト軸受40を、タービン6に適用することができるため、タービンロータ20の回転負荷による耐性を向上させつつ、タービンロータ20を好適に回転させることができる。
Further, according to the first embodiment, the thrust bearing 40 capable of suppressing the temperature rise can be applied to the
なお、実施例1では、潤滑油供給ノズル76に形成される複数の潤滑油供給孔81を、二列の潤滑油供給孔群82a、82bとしたが、この構成に限定されず、単列であってもよいし、3列以上であってもよい。
In the first embodiment, the plurality of lubricating oil supply holes 81 formed in the lubricating
また、実施例1では、下流側の潤滑油供給孔群82bの数を、上流側の潤滑油供給孔群82aの数よりも多くしたが、上流側の潤滑油供給孔群82aの数を、下流側の潤滑油供給孔群82bの数よりも多くしてもよい。この構成によれば、スラストカラー50と軸受パッド70との間へ供給する潤滑油の供給油量を多くすることができるため、スラストカラー50と軸受パッド70との間の温度上昇を、より好適に抑制することができる。
Further, in Example 1, the number of the lubricating oil
次に、図6を参照して、実施例2に係るスラスト軸受100について説明する。図6は、実施例2のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。なお、実施例2では、重複した記載を避けるべく、実施例1と異なる部分について説明すると共に、実施例1と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例1では、潤滑油供給孔群82a及び潤滑油供給孔群82bを千鳥状に配置したが、実施例2では、潤滑油供給孔群82a及び潤滑油供給孔群82bを格子状に配置している。
Next, a
図6に示すように、実施例2に係るスラスト軸受100において、二列の潤滑油供給孔群82a、82bの潤滑油供給孔81は、径方向に隣り合う潤滑油供給孔81同士の間の間隔が、径方向の外側に向かって狭くなっている。また、上流側の潤滑油供給孔群82aにおける潤滑油供給孔81と、下流側の潤滑油供給孔群82bにおける潤滑油供給孔81とは、径方向において同じ位置となっている。つまり、上流側の潤滑油供給孔群82aにおける潤滑油供給孔81と、下流側の潤滑油供給孔群82bにおける潤滑油供給孔81とは、回転方向において重複する。
As shown in FIG. 6, in the
以上のように、実施例2であっても、直接噴射型のスラスト軸受100において、径方向外側に供給される潤滑油の供給油量を、径方向内側に供給される潤滑油の供給油量に比して多くすることができる。このため、気液二相状態となり易い径方向外側に向けて、潤滑油を多く供給することで、スラストカラー50と軸受パッド70との間の径方向外側において、気液二相状態を形成し難いものとし、径方向に亘って潤滑油を適切に供給することができる。よって、スラストカラー50と軸受パッド70との間の温度上昇を抑制することができる。
As described above, even in the second embodiment, in the direct injection
次に、図7を参照して、実施例3に係るスラスト軸受110について説明する。図7は、実施例3のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。なお、実施例3でも、重複した記載を避けるべく、実施例1及び2と異なる部分について説明すると共に、実施例1及び2と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例1では、径方向に隣り合う潤滑油供給孔81同士の間の間隔を、径方向の外側に向かって狭くしたが、実施例3では、複数の潤滑油供給孔81の開口の形状が径方向において異なる形状となっている。
Next, a
図7に示すように、実施例3に係るスラスト軸受110において、二列の潤滑油供給孔群82a、82bの潤滑油供給孔81は、格子状に配置されている。また、二列の各潤滑油供給孔群82a、82bの潤滑油供給孔81の開口面積は、径方向の外側に向かうにつれて大きくなっている。具体的に、各潤滑油供給孔81は、円形開口の孔となっていることから、上流側(出口側)の潤滑油供給孔群82aにおける複数の潤滑油供給孔81は、径方向の外側に向かうにつれて、開口直径が大きくなっている。同様に、下流側(入口側)の潤滑油供給孔群82bにおける複数の潤滑油供給孔81は、径方向の外側に向かうにつれて、開口直径が大きくなっている。つまり、所定の潤滑油供給孔81の開口直径は、径方向外側に隣り合う潤滑油供給孔81の開口直径に比して小さくなる一方で、径方向内側に隣り合う潤滑油供給孔81の開口直径に比して大きくなる。このとき、「qo/qi=Ri/Ro」の関係式を満足するように、潤滑油供給孔81の開口直径の大きさが適宜調整される。
As shown in FIG. 7, in the
以上のように、実施例3においても、直接噴射型のスラスト軸受110において、径方向外側に供給される潤滑油の供給油量を、径方向内側に供給される潤滑油の供給油量に比して多くすることができる。このため、気液二相状態となり易い径方向外側に向けて、潤滑油を多く供給することで、スラストカラー50と軸受パッド70との間の径方向外側において、気液二相状態を形成し難いものとし、径方向に亘って潤滑油を適切に供給することができる。よって、スラストカラー50と軸受パッド70との間の温度上昇を抑制することができる。
As described above, also in the third embodiment, in the direct injection
次に、図8を参照して、実施例4に係るスラスト軸受120について説明する。図8は、実施例4のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。なお、実施例4でも、重複した記載を避けるべく、実施例1から3と異なる部分について説明すると共に、実施例1から3と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例3では、潤滑油供給孔群82a及び潤滑油供給孔群82bを格子状に配置したが、実施例4では、潤滑油供給孔群82a及び潤滑油供給孔群82bを千鳥状に配置している。
Next, a
図8に示すように、実施例4に係るスラスト軸受120において、二列の各潤滑油供給孔群82a、82bの潤滑油供給孔81の開口直径は、径方向の外側に向かうにつれて大きくなっている。また、上流側の潤滑油供給孔群82aにおける潤滑油供給孔81は、下流側の潤滑油供給孔群82bにおける潤滑油供給孔81同士の間に位置するように、径方向に位置ずれして設けられている。このため、潤滑油供給孔群82a及び潤滑油供給孔群82bを含む複数の潤滑油供給孔81は、径方向に隣接する潤滑油供給孔81同士の間の間隔が、各潤滑油供給孔群82a、82bの径方向に隣接する潤滑油供給孔81同士の間の間隔に比して短いものとなる。
As shown in FIG. 8, in the
以上のように、実施例4によれば、直接噴射型のスラスト軸受120において、二列の潤滑油供給孔群82a、82bにおける複数の潤滑油供給孔81を千鳥状に配置することができる。このため、潤滑油供給ノズル76に形成される複数の潤滑油供給孔81の径方向の間隔を、各潤滑油供給孔群82a、82bにおける径方向の間隔に比して短いものとすることができる。このため、径方向に亘ってまんべんなく潤滑油を供給することができることから、スラストカラー50と軸受パッド70との間に潤滑油を不足なく供給することができ、スラストカラー50と軸受パッド70との間の温度上昇を、簡易な構成で抑制することができる。
As described above, according to the fourth embodiment, in the direct injection
なお、実施例1から実施例4は、適宜組み合わせが可能である。例えば、実施例1における、径方向に隣り合う潤滑油供給孔81同士の間の間隔が、径方向の外側に向かって狭くなる構成に、実施例3における、潤滑油供給孔81の開口直径が、径方向の外側に向かうにつれて大きくなる構成を組み合わせてもよい。
In addition, Example 1 to Example 4 can be appropriately combined. For example, in the configuration in which the interval between the lubricating oil supply holes 81 adjacent in the radial direction in the first embodiment becomes narrower toward the outside in the radial direction, the opening diameter of the lubricating
6 タービン
20 タービンロータ
24 軸受ケーシング
40 スラスト軸受
50 スラストカラー
70 軸受パッド
72 レベリング機構
74 ベース
76 潤滑油供給ノズル
81 潤滑油供給孔
82 潤滑油供給孔群
82a 上流側の潤滑油供給孔群
82b 下流側の潤滑油供給孔群
85a 上流側テーパ面
85b 下流側テーパ面
100 スラスト軸受(実施例2)
110 スラスト軸受(実施例3)
120 スラスト軸受(実施例4)
6
110 Thrust bearing (Example 3)
120 Thrust bearing (Example 4)
Claims (8)
前記軸方向において前記スラストカラーと対向し、前記周方向に沿って所定の隙間を空けて設けられる複数の軸受パッドと、
前記周方向に隣り合う前記軸受パッド同士の前記隙間に設けられ、前記スラストカラーと前記軸受パッドとの間に潤滑流体を供給する複数の潤滑流体供給孔が形成される潤滑流体供給ノズルと、
前記スラストカラー、前記軸受パッド及び前記潤滑流体供給ノズルを収容する軸受ケーシングと、を備え、
前記軸受ケーシングの内部が大気解放され、前記潤滑流体供給ノズルが前記スラストカラーと前記各軸受パッドとの間に前記潤滑流体を直接噴射する直接潤滑型となっており、
前記潤滑流体供給ノズルは、前記径方向外側へ向けて供給する前記潤滑流体の供給量を、前記径方向内側に向けて供給する前記潤滑流体の供給量に比して多くなるように形成されていることを特徴とするスラスト軸受。 A thrust bearing that protrudes radially outward of the rotating shaft and faces a thrust collar provided across the circumferential direction of the rotating shaft in the axial direction of the rotating shaft;
A plurality of bearing pads facing the thrust collar in the axial direction and provided with a predetermined gap along the circumferential direction;
A lubricating fluid supply nozzle provided in the gap between the bearing pads adjacent in the circumferential direction and having a plurality of lubricating fluid supply holes for supplying a lubricating fluid between the thrust collar and the bearing pad;
A bearing casing that houses the thrust collar, the bearing pad, and the lubricating fluid supply nozzle;
The inside of the bearing casing is released to the atmosphere, and the lubricating fluid supply nozzle is a direct lubricating type in which the lubricating fluid is directly injected between the thrust collar and each bearing pad,
The lubricating fluid supply nozzle is formed so that a supply amount of the lubricating fluid supplied toward the radially outer side is larger than a supply amount of the lubricating fluid supplied toward the radially inner side. Thrust bearings characterized by that.
複数の前記潤滑流体供給孔は、前記径方向に隣り合う前記潤滑流体供給孔同士の間の間隔が、前記径方向の外側に向かうにつれて狭くなることを特徴とする請求項1に記載のスラスト軸受。 The lubricating fluid supply nozzle has a plurality of the lubricating fluid supply holes formed side by side with a predetermined interval in the radial direction,
2. The thrust bearing according to claim 1, wherein a plurality of the lubricating fluid supply holes have an interval between the lubricating fluid supply holes adjacent in the radial direction becoming narrower toward the outside in the radial direction. .
複数の前記潤滑流体供給孔の開口直径は、前記径方向の外側に向かうにつれて大きくなることを特徴とする請求項1に記載のスラスト軸受。 The lubricating fluid supply nozzle has a plurality of the lubricating fluid supply holes formed side by side with a predetermined interval in the radial direction,
2. The thrust bearing according to claim 1, wherein an opening diameter of the plurality of lubricating fluid supply holes increases toward the outer side in the radial direction.
複数列の前記潤滑流体供給孔のうち、一列の前記各潤滑流体供給孔は、他の一列の隣り合う前記潤滑流体供給孔同士の間に位置するように、前記径方向に位置ずれして設けられていることを特徴とする請求項2または3に記載のスラスト軸受。 The plurality of lubricating fluid supply holes are arranged in a row with a predetermined interval in the radial direction, provided in a plurality of rows in the circumferential direction,
Of the plurality of rows of the lubricating fluid supply holes, each row of the lubricating fluid supply holes is provided so as to be displaced in the radial direction so as to be positioned between the other one row of the adjacent lubricating fluid supply holes. The thrust bearing according to claim 2, wherein the thrust bearing is provided.
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