JP2016145590A - Journal bearing and rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ジャーナル軸受及び回転機械に関する。 The present disclosure relates to journal bearings and rotating machines.
蒸気タービン、ガスタービン、送風機、圧縮機等の回転機械に用いられるジャーナル軸受が広く知られている。
例えば、特許文献1には、キャリアリング、軸受パッド、及び給油ノズルを備えたジャーナル軸受が開示されている。給油ノズルは、供給された潤滑油をロータ軸の外周面と軸受パッドの内周面との間に供給するものである。
Journal bearings used in rotating machines such as steam turbines, gas turbines, blowers, and compressors are widely known.
For example,
本発明者らは、特許文献1が開示するジャーナル軸受では、軸受パッドに十分な厚さの油膜を形成することが難しい場合があり得ることを見出した。特に、軸受パッドに対するロータ軸の面圧が低かったり、ロータ軸が低回転領域で回転したりする場合において、軸受パッドの油膜厚を十分に確保することが難しいことが明らかになった。
The present inventors have found that in the journal bearing disclosed in
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、軸受パッドにおける油膜厚さを十分に確保可能であり、かつ、ロータ軸の撹拌抵抗の増大を抑制可能であるジャーナル軸受及び回転機械を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention provides a journal bearing and a rotary machine that can sufficiently secure the oil film thickness in the bearing pad and that can suppress an increase in stirring resistance of the rotor shaft. The purpose is to provide.
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係るジャーナル軸受は、
円環状に形成されたキャリアリングと、
前記キャリアリングの下半領域の内周側に設けられ、ロータ軸を下方から支持するように構成された第1軸受パッドと、
前記第1軸受パッドの上流側直前に設置された第1給油ユニットと、
前記キャリアリングの軸方向一端部と他端部とに前記ロータ軸の外周に沿って設置された一対のサイドプレートと、
を備え、
各々の前記サイドプレートは、
第1領域と、
前記第1領域よりも上側に位置し、前記サイドプレートの内周面と前記ロータ軸の外周面との間の間隙が前記第1領域に比べて狭い第2領域と、
を含む。
(1) A journal bearing according to at least one embodiment of the present invention includes:
A carrier ring formed in an annular shape;
A first bearing pad provided on the inner peripheral side of the lower half region of the carrier ring and configured to support the rotor shaft from below;
A first oiling unit installed immediately before the upstream side of the first bearing pad;
A pair of side plates installed along the outer periphery of the rotor shaft at one end and the other end in the axial direction of the carrier ring;
With
Each said side plate
A first region;
A second region that is located above the first region, and the gap between the inner peripheral surface of the side plate and the outer peripheral surface of the rotor shaft is narrower than the first region;
including.
本発明者らによる鋭意検討の結果、例えば特許文献1に記載された従来のジャーナル軸受における軸受パッドの油膜厚さ不足の問題の原因が、軸受パッドにキャリーオーバされる潤滑油の不足にあることを見出した。すなわち、ジャーナル軸受は、ヘッド差により潤滑油がキャリーオーバされにくいことに加えて、各々のサイドプレートの内周面とロータ軸の外周面との間に一対のサイドプレートによって囲まれた軸受内部空間と外部とを連通させるための隙間を有し、第1領域よりも上側に位置する第2領域で潤滑油が漏れやすい。このため、軸受パッドにキャリーオーバされる潤滑油が少なくなり、軸受パッドに供給される潤滑油の油量が不足する。特に、軸受パッドに対するロータ軸の面圧が低かったり、ロータ軸が低回転領域で回転したりする場合には、軸受パッドにキャリーオーバされる潤滑油が少ないため、軸受パッドにおける潤滑油不足が顕著である。軸受パッドに供給される潤滑油が不足すると、軸受パッドは入口から濡れないために油膜圧力の発生域が狭くなり、軸受パッドの油膜が薄くなる。これにより、軸受パッドに対するロータ軸の面圧が低かったり、ロータ軸が低回転領域で回転したりする場合には、ロータ軸の軸心軌跡が鉛直線上から逸れてジャーナル軸受の等方性が損なわれる虞がある。一方、軸受パッドにキャリーオーバされる潤滑油の油量が余剰になると、ロータ軸の撹拌抵抗が増大する虞がある。
As a result of intensive studies by the present inventors, for example, the cause of the problem of insufficient oil film thickness of the bearing pad in the conventional journal bearing described in
この点、上記(1)の構成によれば、第1領域よりも上側に位置する第2領域でロータ軸とサイドプレートとの間から潤滑油が漏れにくくなり、第1軸受パッドに十分な潤滑油がキャリーオーバ(供給)される。これにより、第1軸受パッドに対するロータ軸の面圧が低かったり、ロータ軸が低回転で回転したりする場合にも、第1軸受パッドにおける油膜厚さを十分に確保できる。一方、第2領域よりも間隙が広い第1領域でロータ軸とサイドプレートとの間から余剰な潤滑油が排出されるので、潤滑油が充満する事態が回避され、ロータ軸の撹拌抵抗の増大も抑制できる。 In this regard, according to the configuration of (1) above, the lubricating oil is less likely to leak from between the rotor shaft and the side plate in the second region located above the first region, and sufficient lubrication is provided for the first bearing pad. Oil is carried over. Thereby, even when the surface pressure of the rotor shaft with respect to the first bearing pad is low or the rotor shaft rotates at a low rotation, the oil film thickness at the first bearing pad can be sufficiently ensured. On the other hand, since excess lubricating oil is discharged from between the rotor shaft and the side plate in the first region where the gap is wider than the second region, a situation where the lubricating oil is filled is avoided, and the stirring resistance of the rotor shaft is increased. Can also be suppressed.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記キャリアリングの前記下半領域の内周側において前記第1軸受パッドよりも前記ロータ軸の回転方向下流側に設けられ、前記ロータ軸を下方から支持するように構成された第2軸受パッドをさらに備え、
前記サイドプレートの前記第1領域は、少なくとも、前記第1軸受パッドと前記第2軸受パッドとの間の位置範囲において周方向に延在している。
上記(2)の構成によれば、余剰な潤滑油が第1軸受パッドと第2軸受パッドとの間の位置範囲から排出される。これにより、第1軸受パッドと第2軸受パッドとの間に潤滑油が充満する事態が回避され、ロータ軸の撹拌損失の増大を抑制できる。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
A second bearing pad provided on the inner peripheral side of the lower half region of the carrier ring on the downstream side in the rotational direction of the rotor shaft from the first bearing pad and configured to support the rotor shaft from below; In addition,
The first region of the side plate extends in the circumferential direction at least in a position range between the first bearing pad and the second bearing pad.
According to the configuration of (2) above, surplus lubricating oil is discharged from the position range between the first bearing pad and the second bearing pad. As a result, a situation in which the lubricating oil is filled between the first bearing pad and the second bearing pad is avoided, and an increase in the stirring loss of the rotor shaft can be suppressed.
(3)幾つかの実施形態では、上記(2)の構成において、
前記第1軸受パッドと前記第2軸受パッドとの間の周方向位置に設置された第2給油ユニットと、をさらに備える。
上記(3)の構成によれば、第2給油ユニットからロータ軸と第2軸受パッドとの間に潤滑油が供給され、第1軸受パッドで使用された潤滑油と第2給油ユニットから供給された潤滑油とが交換される。これにより、第2軸受パッドは第2給油ユニットから新たに供給された潤滑油でロータ軸を潤滑できる。
(3) In some embodiments, in the configuration of (2) above,
And a second oil supply unit installed at a circumferential position between the first bearing pad and the second bearing pad.
According to the configuration of (3) above, the lubricating oil is supplied from the second oil supply unit between the rotor shaft and the second bearing pad, and is supplied from the lubricating oil used in the first bearing pad and the second oil supply unit. The lubricating oil is replaced. Thereby, the second bearing pad can lubricate the rotor shaft with the lubricating oil newly supplied from the second oil supply unit.
(4)幾つかの実施形態では、上記(2)又は(3)の構成において、
前記キャリアリングの上半領域の内周側に設けられ、前記ロータ軸の外周面のうち上側領域を覆うガイドメタルをさらに備え、
前記サイドプレートの前記第1領域は、前記第1軸受パッドと前記第2軸受パッドとの間の前記位置範囲に加えて、前記ガイドメタルと前記第1軸受パッドとの間の位置範囲、または、前記ガイドメタルと前記第2軸受パッドとの間の位置範囲の少なくとも一方において周方向に延在している。
上記(4)の構成によれば、余剰な潤滑油がガイドメタルと第1軸受パッドとの間の位置範囲、または、ガイドメタルと第2軸受パッドとの間の位置範囲から排出される。これにより、ガイドメタルと第1軸受パッドとの間、または、ガイドメタルと第2軸受パッドとの間に潤滑油が充満する事態が回避され、ロータ軸の撹拌損失の増大を抑制できる。
(4) In some embodiments, in the configuration of (2) or (3) above,
Provided on the inner peripheral side of the upper half region of the carrier ring, further comprising a guide metal covering the upper region of the outer peripheral surface of the rotor shaft;
The first region of the side plate has a position range between the guide metal and the first bearing pad in addition to the position range between the first bearing pad and the second bearing pad, or It extends in the circumferential direction in at least one of the position range between the guide metal and the second bearing pad.
According to the configuration of (4) above, surplus lubricating oil is discharged from the position range between the guide metal and the first bearing pad or from the position range between the guide metal and the second bearing pad. As a result, a situation in which the lubricating oil is filled between the guide metal and the first bearing pad or between the guide metal and the second bearing pad is avoided, and an increase in the stirring loss of the rotor shaft can be suppressed.
(5)幾つかの実施形態では、上記(2)乃至(4)の何れか一つの構成において、
前記第2軸受パッドの下流側に配置された第3給油ユニットをさらに備える。
上記(5)の構成によれば、第3給油ユニットからロータ軸に潤滑油が供給されるので、第1軸受パッドにキャリーオーバ(供給)される潤滑油が増加する。
(5) In some embodiments, in any one of the above configurations (2) to (4),
A third oil supply unit is further provided on the downstream side of the second bearing pad.
According to the configuration of (5) above, since the lubricating oil is supplied from the third oil supply unit to the rotor shaft, the lubricating oil carried over (supplied) to the first bearing pad increases.
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(5)の何れか一つの構成において、
前記キャリアリングの上半領域の内周側に設けられ、前記ロータ軸の外周面のうち上側領域を覆うガイドメタルをさらに備え、
前記サイドプレートの前記第2領域は、少なくとも前記ガイドメタルの延在範囲に亘って周方向に延在している。
上記(6)の構成によれば、ガイドメタルの延在範囲から潤滑油が漏れにくくなり、ヘッド差があるにも拘わらず潤滑油のキャリーオーバを効果的に促すことができる。
(6) In some embodiments, in any one of the above configurations (1) to (5),
Provided on the inner peripheral side of the upper half region of the carrier ring, further comprising a guide metal covering the upper region of the outer peripheral surface of the rotor shaft;
The second region of the side plate extends in the circumferential direction at least over the extending range of the guide metal.
According to the configuration of (6), it is difficult for the lubricating oil to leak from the extending range of the guide metal, and the carry over of the lubricating oil can be effectively promoted despite the head difference.
(7)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(6)の何れか一つの構成において、
前記一対のサイドプレートのうち少なくとも一方は、前記第1領域を含む下半部と、前記第2領域を含み前記下半部と接合される上半部と、を含む。
上記(7)の構成によれば、一対のサイドプレートのうち少なくとも一方は、分割構造となるので、ジャーナル軸受の組立性を向上できる。
(7) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (6) above,
At least one of the pair of side plates includes a lower half including the first region and an upper half including the second region and joined to the lower half.
According to the configuration of (7) above, at least one of the pair of side plates has a split structure, so that the assemblability of the journal bearing can be improved.
(8)幾つかの実施形態では、上記(7)の構成において、
前記下半部及び前記上半部は、前記ロータ軸を中心とする円弧状であり、
前記上半部の中心角は、前記下半部の中心角と同一又は大である。
上記(8)の構成によれば、下半部と同一又はそれよりも広い範囲で潤滑油が漏れにくくなり、ヘッド差があるにも拘わらず潤滑油のキャリーオーバを効果的に促すことができる。
(8) In some embodiments, in the configuration of (7) above,
The lower half and the upper half are arc-shaped around the rotor axis,
The central angle of the upper half is the same as or larger than the central angle of the lower half.
According to the configuration of (8), the lubricating oil is less likely to leak in the same or wider range as the lower half, and the carry over of the lubricating oil can be effectively promoted despite the head difference. .
(9)幾つかの実施形態では、上記(8)の構成において、
前記上半部の中心角は、180度であり、
前記第2領域は前記上半部の周方向範囲の全域に亘って延在しており、
前記第1領域は前記下半部の周方向範囲の全域に亘って延在している。
上記(9)の構成によれば、間隙の狭い上半部と間隙の広い下半部とをそれぞれ製作しておき、水平接合面で接合することで、周方向位置で間隙の大きさが異なるサイドプレートを容易に製造できる。
(9) In some embodiments, in the configuration of (8) above,
The central angle of the upper half is 180 degrees,
The second region extends over the entire circumferential range of the upper half,
The first region extends over the entire circumferential range of the lower half.
According to the configuration of (9) above, the size of the gap differs in the circumferential position by manufacturing the upper half part with a narrow gap and the lower half part with a wide gap and joining them at the horizontal joining surface. The side plate can be easily manufactured.
(10)幾つかの実施形態では、上記(8)の構成において、
前記上半部の中心角は、180度よりも大きく、
前記上半部は、2以上のセクションに分割可能に構成される。
上記(5)の構成によれば、上半部を2以上の分割構造にできる。
(10) In some embodiments, in the configuration of (8) above,
The central angle of the upper half is greater than 180 degrees,
The upper half is configured to be divided into two or more sections.
According to the configuration of (5) above, the upper half can be divided into two or more divided structures.
(11)本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
上記(1)1乃至(10)の何れか一つに記載のジャーナル軸受にロータ軸が支持される。
上記(11)の構成によれば、軸受パッドにおける油膜厚さを十分に確保でき、ロータ軸の撹拌抵抗の増大も抑制できる。
(11) A rotating machine according to at least one embodiment of the present invention includes:
The rotor shaft is supported by the journal bearing described in any one of (1) to (10) above.
According to the configuration of (11) above, it is possible to sufficiently secure the oil film thickness at the bearing pad and to suppress an increase in the stirring resistance of the rotor shaft.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、軸受パッドにおける油膜厚さを十分に確保でき、ロータ軸の撹拌抵抗の増大も抑制できる。 According to at least one embodiment of the present invention, a sufficient oil film thickness in the bearing pad can be secured, and an increase in the stirring resistance of the rotor shaft can also be suppressed.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
In addition, for example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes not only represent shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes in a strict geometric sense, but also within the range where the same effect can be obtained. A shape including a chamfered portion or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.
図1は、本発明の一実施形態に係るジャーナル軸受1の断面を概略的に示す図であって、ハウジングHに支持された状態を示す図である。図2は、図1に示したハウジングHに支持されたジャーナル軸受1のII−II線に沿う断面図であり、図3は、図1に示したハウジングHに支持されたジャーナル軸受1のIII−III線に沿う断面図である。また、図5乃至図8は、幾つかの実施形態に係るジャーナル軸受1を概略的に示す図である。
尚、図1は、図2に示したハウジングHに支持されたジャーナル軸受1のI−I線に沿う断面図でもある。
FIG. 1 is a view schematically showing a cross section of a journal bearing 1 according to an embodiment of the present invention, and is a view showing a state supported by a housing H. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the journal bearing 1 supported by the housing H shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the journal bearing 1 supported by the housing H shown in FIG. It is sectional drawing which follows the -III line. 5 to 8 are views schematically showing the journal bearing 1 according to some embodiments.
FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line II of the journal bearing 1 supported by the housing H shown in FIG.
幾つかの実施形態では、図1から図3に示すように、ジャーナル軸受1は、ロータ軸11を回転自在に支持するための機械要素であり、ハウジングHに支持され、蒸気タービン、ガスタービン、送風機、又は圧縮機等の回転機械に取り付けられる。図2及び図3に示すように、ハウジングHは、下半部を構成する台座部H1と上半部を構成するカバーH2とを有し、台座部H1とカバーH2との間に本発明の一実施形態に係るジャーナル軸受1を挟んだ状態で、台座部H1にカバーH2がボルトH3で締結される。これにより、ジャーナル軸受1はハウジングHに支持され、ジャーナル軸受1に回転自在に支持されたロータ軸11はハウジングHに対しても回転自在に支持される。
In some embodiments, as shown in FIG. 1 to FIG. 3, the journal bearing 1 is a mechanical element for rotatably supporting the
幾つかの実施形態では、図1から図3に示すように、ジャーナル軸受1は、キャリアリング2、第1軸受パッド31、第1給油ユニット4、及び一対のサイドプレート7,7を備えている。
In some embodiments, as shown in FIGS. 1 to 3, the journal bearing 1 includes a
図1及び図2に示すように、キャリアリング2は、ハウジングHの内部に配置され、円筒状の空間を有してロータ軸11の一部、すなわちジャーナル12を囲繞可能である。キャリアリング2は、例えば、断面矩形形状の円筒形状を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1軸受パッド31は、キャリアリング2の下半領域の内周側に設けられ、ロータ軸11を下方から支持するように構成されている。第1軸受パッド31は、キャリアリング2の軸線方向に沿って見たときに扇形の形状を有し、湾曲した内周面31a及び外周面31bを有している。第1軸受パッド31の内周面31aは、軸受合金、例えば、ホワイトメタルによって形成され、ロータ軸11の一部、すなわちジャーナル12の外周面12aと対向して配置される。
The
また、幾つかの実施形態では、第1軸受パッド31とキャリアリング2との間には、図示せぬ傾動ユニットが設けられ、第1軸受パッド31は傾動可能に支持される。
In some embodiments, a tilting unit (not shown) is provided between the
また、幾つかの実施形態では、さらに、第2軸受パッド32を備えている。
第2軸受パッド32は、キャリアリング2の下半領域の内周側において第1軸受パッド31よりもロータ軸11の回転方向下流側に設けられ、第1軸受パッド31と同様に、ロータ軸11を下方から支持するように構成されている。第2軸受パッド32は、第1軸受パッド31と同様に、キャリアリング2の軸線方向に沿って見たときに扇形の形状を有し、湾曲した内周面32a及び外周面32bを有している。第2軸受パッド32の内周面32aは、第1軸受パッド31と同様に、軸受合金、例えば、ホワイトメタルによって形成され、ジャーナル12の外周面12aと対向して配置される。
In some embodiments, a
The
また、幾つかの実施形態では、第2軸受パッド32とキャリアリング2との間には、第2軸受パッド32とキャリアリング2との間と同様に、図示せぬ傾動ユニットが設けられ、第2軸受パッド32は傾動可能に支持される。
In some embodiments, a tilting unit (not shown) is provided between the
また、幾つかの実施形態では、さらに、ガイドメタル33を備えている。
ガイドメタル33は、キャリアリング2の上半領域の内周側に設けられ、図示せぬボルト等によってキャリアリング2に対して固定されている。ガイドメタル33は、キャリアリング2の軸線方向に沿って見たときに扇形の形状を有し、ロータ軸11の外周面のうち上側領域を覆っている。ガイドメタル33は、キャリアリング2の径方向において内側に軸受面33aを有する。軸受面33aは、ジャーナル12の外周面12aの上側領域に沿うように湾曲し、ジャーナル12の外周面12aの上側領域と軸受隙間を有して対向する。
In some embodiments, a
The
図2に示すように、幾つかの実施形態では、ジャーナル軸受1は、ロータ軸11に向けて潤滑油を供給するための複数の給油ユニット(4,5,6)を備える。
これら複数の給油ユニット(4,5,6)は、周方向において相互に離間して配置され、それぞれ、ロータ軸11に向けて潤滑油を供給可能である。例えば、キャリアリング2にマニホールド24が形成され、マニホールド24を通じて複数の給油ユニット(4,5,6)に潤滑油が供給される。
As shown in FIG. 2, in some embodiments, the journal bearing 1 includes a plurality of oil supply units (4, 5, 6) for supplying lubricating oil toward the
The plurality of oil supply units (4, 5, 6) are spaced apart from each other in the circumferential direction, and can each supply lubricating oil toward the
第1給油ユニット4は、ロータ軸11の一部、すなわちジャーナル12に向けて潤滑油を供給するためのものであり、第1軸受パッド31のロータ軸11の回転方向上流側、第1軸受パッド31の直前に配置されている。第1給油ユニット4は、複数のノズル41,42、例えば、二つのノズル41,42を含む。第1給油ユニット4の複数のノズル41,42は、第1軸受パッド31の上流側直前に間隔を開けて固定されている。
The first oil supply unit 4 is for supplying lubricating oil toward a part of the
図4は、第1給油ユニット4を構成するノズル41,42を概略的に示す図である。
図4に示すように、第1給油ユニット4のノズル41,42は、それぞれ、基部43と枝部44とを有している。基部43は、先端が塞がれた円筒形状を有し、キャリアリング2の径方向に沿って配置され、マニホールド24に連通するように、キャリアリング2に固定される。枝部44は、基部43よりも細い先端が塞がれた円筒形状を有し、キャリアリング2の軸方向に沿って配置され、基部43の内部空間に連通するように、基部43の両側に固定されている。また、枝部44には、複数の油吐出孔45がキャリアリング2の軸心を向くように設けられている。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the
As shown in FIG. 4, the
また、幾つかの実施形態では、第2給油ユニット5を備えている。
図2に示すように、第2給油ユニット5は、第1給油ユニット4と同様、ロータ軸11の一部、すなわちジャーナル12に向けて潤滑油を供給するためのものであり、第1軸受パッド31と第2軸受パッド32との間の周方向位置に配置されている。第1給油ユニット4は、第1給油ユニット4と同様に、複数のノズル51,52、例えば、二つのノズル51,52を含む。第2給油ユニット5の複数のノズル51,52は、第1軸受パッド31と第2軸受パッド32との間の周方向位置に間隔を開けて配置されている。ノズル51,52は、第1給油ユニット4を構成するノズル41,42と同様の構成を有しているので、ここでは対応する基部53、枝部54及び油吐出孔55を図4に符号を付して説明を省略する。
In some embodiments, a second
As shown in FIG. 2, the second
この構成によれば、第2給油ユニット5からロータ軸11と第2軸受パッド32との間に潤滑油が供給され、第1軸受パッド31で使用された潤滑油と第2給油ユニット5から供給された潤滑油とが交換される。これにより、第2軸受パッド32は第2給油ユニット5から新たに供給された潤滑油でロータ軸11を潤滑できる。
According to this configuration, the lubricating oil is supplied from the second
また、幾つかの実施形態では、第3給油ユニット6を備えている。
第3給油ユニット6は、第1給油ユニット4及び第2給油ユニット5と同様、ロータ軸11、すなわちジャーナル12に向けて潤滑油を供給するためのものであり、第2軸受パッド32のロータ軸11の回転方向下流側、第2軸受パッド32の直後に配置されている。第3給油ユニット6は、複数のノズルを含んでいてもよいが、図2に示す例示的な実施形態では一つのノズル61で構成されている。ノズル61は、第1給油ユニット4を構成するノズル41と同様の構成を有しているので、ここでは対応する基部63、枝部64及び油吐出孔65を図4に符号を付して説明を省略する。
この構成によれば、第3給油ユニット6からロータ軸11に潤滑油が供給されるので、第1軸受パッド31にキャリーオーバ(供給)される潤滑油が増加する。
In some embodiments, a third
Similar to the first oil supply unit 4 and the second
According to this configuration, since the lubricating oil is supplied from the third
一対のサイドプレート7,7は、キャリアリング2の軸方向一端部と他端部とにロータ軸11の外周に沿って配置され、キャリアリング2の軸線方向においてジャーナル軸受1の内部空間の両端を規定している。一対のサイドプレート7,7は、それぞれ、キャリアリング2にボルト71によって固定されている。
The pair of
図1に示すように、幾つかの実施形態では、ジャーナル軸受1における潤滑油供給方式は、いわゆる直接潤滑方式である。すなわち、ジャーナル軸受1は、各々のサイドプレート7の内周面とロータ軸11の一部、すなわちジャーナル12の外周面12aとの間に一対のサイドプレート7,7によって囲まれた軸受内部空間と外部とを連通させるための間隙を有する。このため、ジャーナル軸受1の内部空間は完全に潤滑油で満たされているわけではなく、ジャーナル軸受1の内部空間の少なくとも一部は外部から侵入した空気によって占められている。そして、ジャーナル軸受1の内部に存在する潤滑油の圧力は大気圧と同等である。
この点において、上述した直接潤滑方式のジャーナル軸受1は、軸受内部空間を潤滑油で満たすようにした油浴潤滑方式のジャーナル軸受と相違する。油浴潤滑方式のジャーナル軸受では、サイドプレートとジャーナル外周面との間にシール部材を設けて、軸受内部空間からの潤滑油の外部への漏えいを防止し、軸受内部空間を潤滑油で満たすようになっている。このため、油浴潤滑方式のジャーナル軸受の内部空間に存在する潤滑油は、大気圧よりも高い圧力になっている。
As shown in FIG. 1, in some embodiments, the lubricating oil supply method in the journal bearing 1 is a so-called direct lubrication method. That is, the journal bearing 1 includes a bearing inner space surrounded by a pair of
In this respect, the above-described direct lubrication
ここで、直接潤滑方式のジャーナル軸受1では、ロータ軸11の回転方向上流側に位置する軸受パッド(第1軸受パッド31)における油膜厚さが不足する傾向がある。これは、第1軸受パッド31にキャリーオーバされる潤滑油の不足が原因だと考えられる。
すなわち、直接潤滑方式のジャーナル軸受1では、ヘッド差により潤滑油がキャリーオーバされにくいことに加えて、各々のサイドプレート7,7の内周面とロータ軸11の外周面との間に一対のサイドプレート7,7によって囲まれた軸受内部空間と外部とを連通させるための間隙を有し、第1領域よりも上側に位置する第2領域で潤滑油が漏れやすい。このため、第1軸受パッドにキャリーオーバされる潤滑油が少なくなり、第1軸受パッド31に供給される潤滑油が不足する。特に、第1軸受パッド31及び第2軸受パッド32に対するロータ軸11の面圧が低かったり、ロータ軸11が低回転領域で回転したりする場合には、第1軸受パッド31にキャリーオーバされる潤滑油が少ないため、第1軸受パッド31における潤滑油不足が顕著である。第1軸受パッド31に供給される潤滑油が不足すると、第1軸受パッド31は入口から濡れないために油膜圧力の発生域が狭くなり、第1軸受パッド31の油膜が薄くなる。これにより、第1軸受パッド31に対するロータ軸11の面圧が低かったり、ロータ軸11が低回転領域で回転したりする場合には、ロータ軸11の軸心軌跡が鉛直線上から逸れてジャーナル軸受1の等方性が損なわれる虞がある。一方、第1軸受パッド31にキャリーオーバされる潤滑油の油量が余剰になると、ロータ軸11の撹拌抵抗が増大する虞がある。
Here, in the journal bearing 1 of the direct lubrication system, there is a tendency that the oil film thickness in the bearing pad (first bearing pad 31) located on the upstream side in the rotation direction of the
That is, in the journal bearing 1 of the direct lubrication method, the lubricating oil is not easily carried over due to the head difference, and in addition, a pair of gaps are formed between the inner peripheral surface of each
そこで、幾つかの実施形態では、図5乃至図8に示すように、サイドプレート7は、第1領域A1と、第1領域A1よりも上側に位置し、サイドプレート7の内周面7aとロータ軸11、すなわち、ジャーナル12の外周面12aとの間の間隙C2が第1領域A1に比べて狭い第2領域A2とを含んでいる(C2<C1)。
Therefore, in some embodiments, as shown in FIGS. 5 to 8, the
この場合、第1領域A1よりも上側に位置する第2領域A2でロータ軸11とサイドプレート7との間から潤滑油が漏れにくくなり、第1軸受パッド31に十分な潤滑油がキャリーオーバ(供給)される。これにより、第1軸受パッド31に対するロータ軸11の面圧が低かったり、ロータ軸11が低回転で回転したりする場合にも、第1軸受パッド31における油膜厚さを十分に確保できる。一方、第2領域A2よりも間隙が広い第1領域A1でロータ軸11とサイドプレート7との間から余剰な潤滑油が排出されるので、潤滑油が充満する事態が回避され、ロータ軸11の撹拌抵抗の増大も抑制できる。
In this case, the lubricating oil hardly leaks from between the
図5乃至図8に示すように、幾つかの実施形態では、サイドプレート7の第1領域A1は、少なくとも、第1軸受パッド31と第2軸受パッド32との間の位置範囲において周方向に延在している。
As shown in FIGS. 5 to 8, in some embodiments, the first region A <b> 1 of the
この構成によれば、余剰な潤滑油が第1軸受パッド31と第2軸受パッド32との間の位置範囲から排出される。これにより、第1軸受パッド31と第2軸受パッド32との間に潤滑油が充満する事態が回避され、ロータ軸11の撹拌損失の増大を抑制できる。
According to this configuration, excess lubricating oil is discharged from the position range between the
図8に示すように、また、幾つかの実施形態では、サイドプレート7の第1領域A1は、第1軸受パッド31と第2軸受パッド32との間の位置範囲に加えて、ガイドメタル33と第1軸受パッド31との間の位置範囲、または、ガイドメタル33と第2軸受パッド32との間の位置範囲の少なくとも一方において周方向に延在している。
As shown in FIG. 8, and in some embodiments, the first region A <b> 1 of the
この構成によれば、余剰な潤滑油がガイドメタル33と第1軸受パッド31との間の位置範囲、または、ガイドメタル33と第2軸受パッド32との間の位置範囲から排出される。これにより、ガイドメタル33と第1軸受パッド31との間、または、ガイドメタル33と第2軸受パッド32との間に潤滑油が充満する事態が回避され、ロータ軸11の撹拌損失の増大を抑制できる。
According to this configuration, surplus lubricating oil is discharged from the position range between the
図5乃至図8に示すように、幾つかの実施形態では、サイドプレート7の第2領域A2は、少なくともガイドメタル33の延在範囲に亘って周方向に延在している。
この構成によれば、ガイドメタル33の延在範囲から潤滑油が漏れにくくなり、ヘッド差があるにも拘わらず潤滑油のキャリーオーバを効果的に促すことができる。
As shown in FIGS. 5 to 8, in some embodiments, the second region A <b> 2 of the
According to this configuration, the lubricating oil is less likely to leak from the extending range of the
図5乃至図8に示すように、幾つかの実施形態では、一対のサイドプレート7,7のうち少なくとも一方は、第1領域A1を含む下半部74と、第2領域A2を含み下半部74と接合される上半部75と、を含んでいる。
この構成によれば、一対のサイドプレート7,7のうち少なくとも一方は、分割構造となるので、ジャーナル軸受1の組立性を向上できる。
As shown in FIGS. 5 to 8, in some embodiments, at least one of the pair of
According to this configuration, at least one of the pair of
図5乃至図8に示すように、幾つかの実施形態では、下半部74及び上半部75は、ロータ軸11を中心とする円弧状であり、上半部75の中心角θ2は、下半部74の中心角θ1と同一又は大である(θ2≧θ1)。
この構成によれば、下半部74と同一又はそれよりも広い範囲で潤滑油が漏れにくくなり、ヘッド差があるにも拘わらず潤滑油のキャリーオーバを効果的に促すことができる。
As shown in FIGS. 5 to 8, in some embodiments, the
According to this configuration, the lubricating oil is less likely to leak in the same range as or wider than the
図5、図7及び図8に示すように、幾つかの実施形態では、上半部75の中心角は、180度であり、第2領域A2は上半部75の周方向範囲の全域に亘って延在しており、第1領域A1は下半部74の周方向範囲の全域に亘って延在している。
この構成によれば、間隙の狭い上半部75と間隙の広い下半部74とをそれぞれ製作しておき、水平接合面で接合することで、周方向位置で間隙の大きさが異なるサイドプレート7を容易に製造できる。
As shown in FIGS. 5, 7, and 8, in some embodiments, the central angle of the
According to this structure, the side plate in which the size of the gap is different at the circumferential position by manufacturing the
図6に示すように、幾つかの実施形態では、上半部75の中心角θ2は、180度よりも大きく、上半部75は、2以上のセクションに分割可能に構成される(θ2>θ1)。
この構成によれば、上半部75を2以上の分割構造にできる。
As shown in FIG. 6, in some embodiments, the central angle θ2 of the
According to this configuration, the
図7に示すように、幾つかの実施形態では、サイドプレート7の第1領域A1は、第1軸受パッド31と第2軸受パッドとの間の位置範囲のみに設けられている。
この構成によれば、余剰な潤滑油が第1軸受パッド31と第2軸受パッド32との間の位置範囲のみから排出される。これにより、第1軸受パッド31と第2軸受パッド32との間に潤滑油が充満する事態が回避され、ロータ軸11の撹拌損失の増大を抑制できる。
As shown in FIG. 7, in some embodiments, the first region A1 of the
According to this configuration, excess lubricating oil is discharged only from the position range between the
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes forms obtained by modifying the above-described embodiments and forms obtained by appropriately combining these forms.
1 ジャーナル軸受
11 ロータ軸
12 ジャーナル
12a 外周面
2 キャリアリング
24 マニホールド
31 第1軸受パッド
31a 内周面
31b 外周面
32 第2軸受パッド
32a 内周面
32b 外周面
33 ガイドメタル
33a 軸受面
4 第1給油ユニット
41,42 ノズル
43 基部
44 枝部
45 油吐出孔
5 第2給油ユニット
51,52 ノズル
53 基部
54 枝部
55 油吐出孔
6 第3給油ユニット
61 ノズル
63 基部
64 枝部
65 油吐出孔
7 サイドプレート
7a 内周面
71 ボルト
74 下半部
75 上半部
A1 第1領域
A2 第2領域
C1,C2 間隙
θ1,θ2 中心角
H ハウジング
H1 台座部
H2 カバー
H3 ボルト
1 journal bearing 11
Claims (11)
前記キャリアリングの下半領域の内周側に設けられ、ロータ軸を下方から支持するように構成された第1軸受パッドと、
前記第1軸受パッドの上流側直前に設置された第1給油ユニットと、
前記キャリアリングの軸方向一端部と他端部とに前記ロータ軸の外周に沿って設置された一対のサイドプレートと、
を備え、
各々の前記サイドプレートは、
第1領域と、
前記第1領域よりも上側に位置し、前記サイドプレートの内周面と前記ロータ軸の外周面との間の間隙が前記第1領域に比べて狭い第2領域と、
を含むことを特徴とするジャーナル軸受。 A carrier ring formed in an annular shape;
A first bearing pad provided on the inner peripheral side of the lower half region of the carrier ring and configured to support the rotor shaft from below;
A first oiling unit installed immediately before the upstream side of the first bearing pad;
A pair of side plates installed along the outer periphery of the rotor shaft at one end and the other end in the axial direction of the carrier ring;
With
Each said side plate
A first region;
A second region that is located above the first region, and the gap between the inner peripheral surface of the side plate and the outer peripheral surface of the rotor shaft is narrower than the first region;
A journal bearing characterized by comprising:
前記サイドプレートの前記第1領域は、少なくとも、前記第1軸受パッドと前記第2軸受パッドとの間の位置範囲において周方向に延在していることを特徴とする請求項1に記載のジャーナル軸受。 A second bearing pad provided on the inner peripheral side of the lower half region of the carrier ring on the downstream side in the rotational direction of the rotor shaft from the first bearing pad and configured to support the rotor shaft from below; In addition,
2. The journal according to claim 1, wherein the first region of the side plate extends in a circumferential direction at least in a position range between the first bearing pad and the second bearing pad. 3. bearing.
前記サイドプレートの前記第1領域は、前記第1軸受パッドと前記第2軸受パッドとの間の前記位置範囲に加えて、前記ガイドメタルと前記第1軸受パッドとの間の位置範囲、または、前記ガイドメタルと前記第2軸受パッドとの間の位置範囲の少なくとも一方において周方向に延在していることを特徴とする請求項2又は3に記載のジャーナル軸受。 Provided on the inner peripheral side of the upper half region of the carrier ring, further comprising a guide metal covering the upper region of the outer peripheral surface of the rotor shaft;
The first region of the side plate has a position range between the guide metal and the first bearing pad in addition to the position range between the first bearing pad and the second bearing pad, or The journal bearing according to claim 2, wherein the journal bearing extends in the circumferential direction in at least one of a position range between the guide metal and the second bearing pad.
前記サイドプレートの前記第2領域は、少なくとも前記ガイドメタルの延在範囲に亘って周方向に延在していることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のジャーナル軸受。 Provided on the inner peripheral side of the upper half region of the carrier ring, further comprising a guide metal covering the upper region of the outer peripheral surface of the rotor shaft;
The journal bearing according to any one of claims 1 to 5, wherein the second region of the side plate extends in a circumferential direction at least over an extending range of the guide metal.
前記上半部の中心角は、前記下半部の中心角と同一又は大であることを特徴とする請求項7に記載のジャーナル軸受。 The lower half and the upper half are arc-shaped around the rotor axis,
The journal bearing according to claim 7, wherein the central angle of the upper half is the same as or larger than the central angle of the lower half.
前記第2領域は前記上半部の周方向範囲の全域に亘って延在しており、
前記第1領域は前記下半部の周方向範囲の全域に亘って延在している
ことを特徴とする請求項8に記載のジャーナル軸受。 The central angle of the upper half is 180 degrees,
The second region extends over the entire circumferential range of the upper half,
The journal bearing according to claim 8, wherein the first region extends over the entire circumferential range of the lower half.
前記上半部は、2以上のセクションに分割可能に構成されることを特徴とする請求項8に記載のジャーナル軸受。 The central angle of the upper half is greater than 180 degrees,
The journal bearing according to claim 8, wherein the upper half is configured to be divided into two or more sections.
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