JP2018189165A - Bearing device and turbo machine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、軸受装置及びターボ機械に関する。 The present disclosure relates to a bearing device and a turbomachine.
従来、遠心圧縮機において高速回転する軸を支持する軸受として、スクイーズフィルムダンパー軸受が知られている。 Conventionally, a squeeze film damper bearing is known as a bearing that supports a shaft that rotates at high speed in a centrifugal compressor.
例えば、特許文献1には、図6に示す通り、スクイーズフィルムダンパー軸受300が記載されている。スクイーズフィルムダンパー軸受300は、回転軸301、軸受メタル302、軸受ハウジング303、及びOリング310により構成されている。軸受メタル302は、回転軸301を支持する。軸受ハウジング303は、軸受メタル302の外側で軸受設置部304と接している。Oリング310は、軸受メタル302の外周面と軸受ハウジング303の内周面とで作られる隙間を密閉するための絶縁性の材料で作られている。この密閉空間には、スクイーズ膜をなす液体309が密閉されている。液体309は電圧により粘性が変化する液体である。回転軸301と軸受メタル302との隙間に潤滑油を供給する給油路307が設けられている。
For example, Patent Document 1 describes a squeeze film damper bearing 300 as shown in FIG. The squeeze film damper bearing 300 includes a rotating
液体309に電圧をかけるために、電圧供給用の電気回路が形成されている。この電気回路において、直流電源305とスイッチ308とが直列に結合しており、一方の端がアース306に接続され、もう一方の端が軸受ハウジング303に接続されている。さらに、軸受メタル302がアース306で接地されている。
In order to apply a voltage to the
電気回路のスイッチ308を入れることにより、液体309に電圧がかかり、液体309の粘性が変化する。液体309に電圧がかかると液体309の粘性が上昇する。スクイーズ膜の油膜切れが発生するほどに振動周波数が大きくなる場合、スイッチ308を入れて、スクイーズ膜を形成する密閉空間内の液体309に電圧をかけ、その粘性を上げて、スクイーズ膜の減衰性能を向上させる。これにより、スクイーズ膜内の油膜切れを防止し、回転軸301の振れ回りを抑制し、スクイーズフィルムダンパー軸受300の信頼性が確保される。
By turning on the
特許文献1に記載の技術において、軸受における摩擦熱及びモータの発熱がスクイーズ膜に伝わることによって液体309の温度が上昇することは考慮されていない。このため、液体309の温度が上昇した場合に、液体309に電圧をかけることによって減衰性能を十分に向上させることができるのか定かでない。また、特許文献1に記載の技術によれば、液体309の粘性を上げるために液体309に電圧をかける必要がある。
In the technique described in Patent Document 1, it is not considered that the temperature of the
そこで、本開示は、スクイーズフィルムダンパーにおいてスクイーズフィルムをなす液体に電圧をかけることなく、高い減衰性能を発揮できる軸受装置を提供する。 Therefore, the present disclosure provides a bearing device that can exhibit high damping performance without applying voltage to the liquid forming the squeeze film in the squeeze film damper.
本開示は、
回転軸を回転可能に支持するための軸受と、
前記軸受の軸線周りに前記軸受を取り囲む軸受箱と、
前記軸受の軸線に垂直な方向における前記軸受の外面と前記軸受箱の内面との間で前記軸受の軸線方向に離れて配置された複数の弾性シール部材と、前記軸受の前記外面、前記軸受箱の前記内面、及び前記複数の弾性シール部材によって囲まれた空間を満たす液体とを有するスクイーズフィルムダンパーと、
前記軸受の軸線方向において前記軸受又は前記軸受箱を貫通している流路と、を備えた、
軸受装置を提供する。
This disclosure
A bearing for rotatably supporting the rotating shaft;
A bearing box surrounding the bearing around an axis of the bearing;
A plurality of elastic seal members arranged in the axial direction of the bearing between the outer surface of the bearing and the inner surface of the bearing box in a direction perpendicular to the axis of the bearing; the outer surface of the bearing; and the bearing box A squeeze film damper having a liquid filling the space surrounded by the inner surface and the plurality of elastic seal members;
A flow path penetrating the bearing or the bearing housing in the axial direction of the bearing,
A bearing device is provided.
上記の軸受装置は、スクイーズフィルムダンパーの液体に電圧をかけることなく、高い減衰性能を発揮できる。 The above bearing device can exhibit high damping performance without applying a voltage to the liquid of the squeeze film damper.
<本発明者らの検討に基づく知見>
スクイーズフィルムダンパーを有する軸受装置において、モータなどの軸受装置の近くの機器において発生した熱及び軸受における摩擦熱がスクイーズフィルムをなす液体に伝わる可能性がある。この場合、液体の温度が上昇して粘性が低下し、軸受装置の減衰性能が低下する可能性がある。このため、スクイーズフィルムダンパーに接する部品を適切に冷却して、スクイーズフィルムをなす液体を所望の温度に保つことで高い減衰性能を発揮できると考えられる。特許文献1に記載に技術によれば、潤滑油が、給油路307を通って、回転軸301と軸受メタル302との隙間に供給されている。給油路307は、回転軸301と軸受メタル302との隙間につながっており、この隙間の大きさは流体潤滑のために通常は非常に狭く定められていると考えられる。このため、給油路307における潤滑油の流量を大きくすることは難しく、スクイーズフィルムをなす液体を所望の温度に保つ観点から給油路307により軸受メタル302が効率的に冷却されるとは考え難い。
<Knowledge based on studies by the present inventors>
In a bearing device having a squeeze film damper, heat generated in equipment near the bearing device such as a motor and frictional heat in the bearing may be transferred to the liquid forming the squeeze film. In this case, the temperature of the liquid rises and the viscosity is lowered, and the damping performance of the bearing device may be lowered. For this reason, it is considered that a high damping performance can be exhibited by appropriately cooling the parts in contact with the squeeze film damper and maintaining the liquid forming the squeeze film at a desired temperature. According to the technique described in Patent Document 1, the lubricating oil is supplied to the gap between the rotating
そこで、本発明者らは、スクイーズフィルムダンパーに接する部品を適切に冷却して、高い減衰性能を発揮できる軸受装置について日夜検討を重ねた。その結果、本発明者らは、軸受装置が軸受又は軸受箱を貫通している流路を有することにより、軸受又は軸受箱を効率的に冷却でき、軸受装置が高い減衰性能を発揮できることを新たに見出した。本発明者らは、このような新たな知見に基づいて本開示の軸受装置を案出した。なお、上記の知見は本発明者らの検討に基づく知見であり、先行技術として自認するものではない。 Therefore, the present inventors have conducted day and night studies on a bearing device that can appropriately cool a part in contact with the squeeze film damper and exhibit high damping performance. As a result, the present inventors have newly found that the bearing device can have a flow path penetrating the bearing or the bearing housing, thereby efficiently cooling the bearing or the bearing housing and exhibiting high damping performance. I found it. The present inventors have devised the bearing device of the present disclosure based on such new knowledge. In addition, said knowledge is knowledge based on examination of the present inventors, and does not admit as prior art.
本開示の第1態様は、
回転軸を回転可能に支持するための軸受と、
前記軸受の軸線周りに前記軸受を取り囲む軸受箱と、
前記軸受の軸線に垂直な方向における前記軸受の外面と前記軸受箱の内面との間で前記軸受の軸線方向に離れて配置された複数の弾性シール部材と、前記軸受の前記外面、前記軸受箱の前記内面、及び前記複数の弾性シール部材によって囲まれた空間を満たす液体とを有するスクイーズフィルムダンパーと、
前記軸受の軸線方向において前記軸受又は前記軸受箱を貫通している流路と、を備えた、
軸受装置を提供する。
The first aspect of the present disclosure is:
A bearing for rotatably supporting the rotating shaft;
A bearing box surrounding the bearing around an axis of the bearing;
A plurality of elastic seal members arranged in the axial direction of the bearing between the outer surface of the bearing and the inner surface of the bearing box in a direction perpendicular to the axis of the bearing; the outer surface of the bearing; and the bearing box A squeeze film damper having a liquid filling the space surrounded by the inner surface and the plurality of elastic seal members;
A flow path penetrating the bearing or the bearing housing in the axial direction of the bearing,
A bearing device is provided.
第1態様によれば、流路が軸受又は軸受箱を貫通しているので、流路に冷却液が流れるときに流路における冷却液の流量が大きくなりやすい。このため、軸受又は軸受箱を効率的に冷却でき、スクイーズフィルムダンパーの液体の温度上昇を防止できる。これにより、スクイーズフィルムダンパーの液体の粘性が低下することを防止でき、第1態様に係る軸受装置は、スクイーズフィルムダンパーの液体に電圧をかけることなく、高い減衰性能を発揮できる。 According to the first aspect, since the flow path penetrates the bearing or the bearing box, the flow rate of the cooling liquid in the flow path tends to increase when the cooling liquid flows in the flow path. For this reason, a bearing or a bearing box can be cooled efficiently, and the temperature rise of the liquid of a squeeze film damper can be prevented. Thereby, it can prevent that the viscosity of the liquid of a squeeze film damper falls, and the bearing apparatus which concerns on a 1st aspect can exhibit high damping performance, without applying a voltage to the liquid of a squeeze film damper.
本開示の第2態様は、第1態様に加えて、前記流路は、前記軸受を貫通している、軸受装置を提供する。モータによって回転軸が駆動される場合、モータによって発生した熱が、回転軸を通って軸受に伝わる。このため、軸受の温度は軸受箱の温度に比べて上昇しやすい。第2態様によれば、流路が軸受を貫通していることにより、温度上昇しやすい軸受を効率的に冷却できる。その結果、第2態様に係る軸受装置は、高い減衰性能を発揮できる。 According to a second aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the flow path provides a bearing device that passes through the bearing. When the rotating shaft is driven by the motor, the heat generated by the motor is transmitted to the bearing through the rotating shaft. For this reason, the temperature of a bearing tends to rise compared with the temperature of a bearing box. According to the 2nd aspect, since the flow path has penetrated the bearing, the bearing which is easy to rise in temperature can be cooled efficiently. As a result, the bearing device according to the second aspect can exhibit high damping performance.
本開示の第3態様は、第1態様に加えて、前記流路は、前記軸受箱を貫通している、軸受装置を提供する。第3態様によれば、軸受箱は、軸受の軸線周りに軸受を取り囲んでいるので、軸受の軸線に垂直な、流路の断面積を大きくしやすい。このため、流路における冷却液の流量を大きくしやすい。これにより、第3態様に係る軸受装置は、軸受箱を効率的に冷却でき、高い減衰性能を発揮できる。 According to a third aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the flow path provides a bearing device that penetrates the bearing box. According to the third aspect, since the bearing box surrounds the bearing around the axis of the bearing, it is easy to increase the cross-sectional area of the flow path perpendicular to the axis of the bearing. For this reason, it is easy to increase the flow rate of the coolant in the flow path. Thereby, the bearing apparatus which concerns on a 3rd aspect can cool a bearing housing efficiently, and can exhibit high damping performance.
本開示の第4態様は、第1態様〜第3態様に加えて、前記流路は、前記軸受を貫通している内側流路と、前記軸受箱を貫通している外側流路とを有する、軸受装置を提供する。第4態様によれば、軸受及び軸受箱を効率的に冷却できる。その結果、第4態様に係る軸受装置は、より確実に高い減衰性能を発揮できる。 According to a fourth aspect of the present disclosure, in addition to the first to third aspects, the flow path includes an inner flow path that penetrates the bearing and an outer flow path that penetrates the bearing box. A bearing device is provided. According to the 4th aspect, a bearing and a bearing housing can be cooled efficiently. As a result, the bearing device according to the fourth aspect can exhibit high damping performance more reliably.
本開示の第5態様は、第1態様〜第4態様のいずれか1つの態様に加えて、前記流路は、前記軸受の軸線周りに並んだ複数の貫通穴を有する、軸受装置を提供する。第5態様によれば、複数の貫通穴を冷却流路が流れるので、軸受又は軸受箱をより効率的に冷却できる。その結果、第5態様に係る軸受装置は、より確実に高い減衰性能を発揮できる。 A fifth aspect of the present disclosure provides the bearing device, in addition to any one of the first to fourth aspects, the flow path has a plurality of through holes arranged around the axis of the bearing. . According to the fifth aspect, since the cooling flow path flows through the plurality of through holes, the bearing or the bearing box can be cooled more efficiently. As a result, the bearing device according to the fifth aspect can exhibit high damping performance more reliably.
本開示の第6態様は、第3態様に加えて、前記軸受箱は、前記軸受の軸線に垂直な方向において内側に突出しているとともに前記液体に接触している第一突出部を有し、前記流路は、前記第一突出部を貫通している、軸受装置を提供する。第6態様によれば、流路が、液体に接触している第一突出部を貫通しているので、軸受の軸線方向における流路の長さを短くでき、軸受箱に流路を形成する加工に要する期間を短くできる。加えて、第一突出部は液体に接触しているので、スクイーズフィルムダンパーの液体の近くに流路が位置する。このため、スクイーズフィルムダンパーの液体の温度上昇をより確実に防止できる。 In a sixth aspect of the present disclosure, in addition to the third aspect, the bearing box has a first protrusion that protrudes inward in a direction perpendicular to the axis of the bearing and is in contact with the liquid. The flow path provides a bearing device that penetrates the first protrusion. According to the sixth aspect, since the flow path passes through the first protrusion that is in contact with the liquid, the length of the flow path in the axial direction of the bearing can be shortened, and the flow path is formed in the bearing box. The time required for processing can be shortened. In addition, since the first protrusion is in contact with the liquid, the flow path is located near the liquid of the squeeze film damper. For this reason, the temperature rise of the liquid of a squeeze film damper can be prevented more reliably.
本開示の第7態様は、第6態様に加えて、前記軸受は、前記軸受の軸線方向において前記第一突出部に隣接しているとともに前記軸受の軸線に垂直な方向において前記第一突出部を貫通している前記流路よりも内側で外側に突出している第二突出部を有する、軸受装置を提供する。第7態様によれば、第一突出部及び第二突出部によって、軸受の軸線方向において軸受及び軸受箱を位置合わせできる。加えて、第二突出部と軸受箱の内面との間の空間を、第一突出部を貫通している流路に冷却液を導くために利用できる。 According to a seventh aspect of the present disclosure, in addition to the sixth aspect, the bearing is adjacent to the first protrusion in the axial direction of the bearing and the first protrusion in a direction perpendicular to the axis of the bearing. There is provided a bearing device having a second projecting portion that projects outward and inward of the flow path penetrating the shaft. According to the seventh aspect, the bearing and the bearing box can be aligned in the axial direction of the bearing by the first protrusion and the second protrusion. In addition, the space between the second protrusion and the inner surface of the bearing box can be used to guide the coolant to the flow path penetrating the first protrusion.
本開示の第8態様は、
回転軸と、
前記回転軸に取り付けられた羽根車と、
前記回転軸の軸線周りに配置された、第1態様〜第7態様のいずれか1つの態様に記載の軸受装置と、を備えた、
ターボ機械を提供する。
The eighth aspect of the present disclosure is:
A rotation axis;
An impeller attached to the rotating shaft;
The bearing device according to any one of the first to seventh aspects, which is disposed around the axis of the rotating shaft,
Provide turbomachinery.
第8態様によれば、軸受装置が高い減衰性能を発揮できるので、ターボ機械が高い信頼性を有する。 According to the eighth aspect, since the bearing device can exhibit high damping performance, the turbo machine has high reliability.
以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は例示に過ぎず、これらによって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In addition, the following embodiment is only an illustration and this invention is not limited by these.
<軸受装置>
図1に示す通り、軸受装置10は、軸受11と、軸受箱12と、スクイーズフィルムダンパー15と、流路16とを備えている。軸受11は、回転軸35を回転可能に支持する。軸受箱12は、軸受11の軸線周りに軸受11を取り囲んでいる。スクイーズフィルムダンパー15は、複数の弾性シール部材13と、液体14とを有する。複数の弾性シール部材13は、軸受11の軸線に垂直な方向における軸受の外面11aと軸受箱12の内面12aとの間で軸受11の軸線方向に離れて配置されている。液体14は、複数の弾性シール部材13、軸受11の外面11a、及び軸受箱12の内面12aによって囲まれた空間を満たしている。流路16は、軸受11の軸線方向において軸受11又は軸受箱12を貫通している。
<Bearing device>
As shown in FIG. 1, the bearing
軸受11は、典型的にはすべり軸受である。軸受装置10の使用時に軸受11と回転軸35との間に円筒状の空間である潤滑空間65が存在し、潤滑空間65に軸受装置10の外部から潤滑液が供給される。回転軸35の半径方向におけるこの隙間の寸法は、流体潤滑できるように例えば数十μmに定められている。
The
弾性シール部材13は、例えばOリングである。
The
スクイーズフィルムダンパー15において液体14が満たしている空間は、典型的には円筒状の空間である。軸受11の軸線に垂直な方向におけるスクイーズフィルムダンパー15の寸法は、例えば10μm〜200μmである。スクイーズフィルムダンパー15の液体14の粘性により、回転軸35のアンバランスによる振動及び自励振動を抑制できる。このため、スクイーズフィルムダンパー15の液体14が所望の粘性を有していることが望ましい。
The space filled with the liquid 14 in the
所定の冷却液が流路16を流れることにより、軸受11又は軸受箱12が冷却される。流路16は軸受11又は軸受箱12を貫通しているので、流路16における冷却液の流量が大きくなりやすく、軸受11又は軸受箱12が効率的に冷却される。これにより、スクイーズフィルムダンパー15の液体14の温度上昇が防止される。その結果、スクイーズフィルムダンパー15において液体14が所望の粘性を有しやすく、軸受装置10は高い減衰性能を発揮できる。
As the predetermined coolant flows through the
図1に示す通り、流路16は、例えば軸受11を貫通している。例えば、回転軸35がモータによって駆動される場合、モータで発生する熱が回転軸35を通って軸受11に伝わる可能性がある。このため、軸受11の温度が軸受箱12の温度に比べて上昇しやすいことがある。流路16が軸受11を貫通していれば、軸受11が温度上昇しやすい場合でも、軸受11を効率的に冷却できる。その結果、軸受装置10は高い減衰性能を発揮できる。
As shown in FIG. 1, the
図1に示す通り、流路16は、例えば軸受箱12を貫通している。軸受箱12は、軸受11の軸線周りに軸受11を取り囲んでいるので、軸受12の軸線に垂直な、流路16の断面積を大きくしやすい。このことは、流路16における冷却液の流量を大きくする観点から有利である。軸受装置10によれば、軸受箱12を効率的に冷却でき、高い減衰性能を発揮できる。
As shown in FIG. 1, the
図1に示す通り、流路16は、例えば、内側流路16aと、外側流路16bとを有する。内側流路16aは軸受11を貫通している。外側流路16bは軸受箱12を貫通している。この場合、軸受11及び軸受箱12を効率的に冷却でき、軸受装置10がより確実に高い減衰性能を発揮できる。
As shown in FIG. 1, the
図2に示す通り、流路16は、例えば、軸受11の軸線周りに並んだ複数の貫通穴を有する。この場合、流路16を流れる冷却液の量が多くなり、軸受11又は軸受箱12をより効率的に冷却できる。
As shown in FIG. 2, the
流路16は、軸受11又は軸受箱12を貫通している限り、軸受11の軸線に対して平行に伸びていてもよいし、軸受11の軸線に対して傾いて延びていてもよい。流路16は、例えば、スクイーズフィルムダンパー15につながることなく延びている。
As long as the
図1に示す通り、軸受箱12は、例えば、第一突出部12pを有する。第一突出部12pは、軸受11の軸線に垂直な方向において内側に突出しているとともに液体14に接触している。流路16は、例えば、第一突出部12pを貫通している。この場合、軸受11の軸線方向における流路16の長さを短くでき、軸受箱12に流路16を形成する加工に要する期間を短くできる。加えて、第一突出部12pは液体14に接触しているので、スクイーズフィルムダンパー15の液体14の近くに流路16が位置する。このため、スクイーズフィルムダンパー15の液体14の温度上昇をより確実に防止できる。
As shown in FIG. 1, the
図1に示す通り、軸受11は、例えば、第二突出部11pを有する。第二突出部11pは、軸受11の軸線方向において第一突出部12pに隣接している。加えて、第二突出部11pは、軸受11の軸線に垂直な方向において第一突出部12pを貫通している流路16よりも内側で外側に突出している。この場合、第一突出部12p及び第二突出部11pによって、軸受11の軸線方向において軸受11及び軸受箱12を位置合わせできる。また、第二突出部11pと軸受箱12の内面12aとの間に筒状の空間が存在し、この空間を、第一突出部12pを貫通している流路16に冷却液を導くために利用できる。
As illustrated in FIG. 1, the
例えば、軸受11の軸線方向において、軸受11の一方の端面と軸受箱12の一方の端面とが揃っている。軸受11の軸線方向において、軸受箱12は、軸受11よりも長い寸法を有する。軸受箱12は、例えば、軸受11の軸線方向においてスクイーズフィルムダンパー15から離れた位置に隔壁12wを有する。隔壁12wは、回転軸35の直径よりもわずかに大きい内径を有する貫通孔を有し、この貫通孔に回転軸35が配置されている。軸受装置10が回転軸35を支持している場合、軸受11の軸線方向においてスクイーズフィルムダンパー15と隔壁12wとの間には、軸受箱12の内面及び回転軸35の外面によって環状の空間が定められる。
For example, in the axial direction of the
<ターボ機械>
次に、軸受装置10の用途の一例について説明する。図3に示す通り、ターボ機械30は、回転軸35と、羽根車38と、軸受装置10とを備えている。羽根車38は、回転軸35に取り付けられている。軸受装置10は、回転軸35の軸線周りに配置されている。上記の通り、軸受装置10は高い減衰性能を発揮できるので、ターボ機械30は高い信頼性を有する。
<Turbo machine>
Next, an example of the use of the bearing
羽根車38は、例えば、焼き嵌めによって回転軸35に固定されている。軸受装置10の軸受11は、例えば、羽根車38の前方において、回転軸35の軸線方向における一方の端部を支持している。軸受箱12は、例えば、回転軸35の軸線方向において羽根車38の前端と隣接している。
The
図3に示す通り、ターボ機械30は、例えば、軸受装置10b、ケーシング31a、ケーシング31b、モータ32、軸受押え39a、及び軸受押え39bをさらに備えている。
As shown in FIG. 3, the
軸受装置10bは、例えば軸受装置10と同様に構成されており、回転軸35の軸線方向における他方の端部を支持している。
The bearing
ケーシング31aの内部には羽根車38が配置されている。ターボ機械30は、例えば遠心圧縮機として動作する。ケーシング31aの内部には、圧縮空間61が存在する。圧縮空間61は、羽根車38の半径方向外側において羽根車38に接している空間である。羽根車38の前端に圧縮空間入口62が形成されている。ケーシング31aの内面は、羽根車38の半径方向外側において渦形室63を定めており、圧縮空間出口64が渦形室63に接している。
An
ターボ機械30の運転期間中にモータ32が作動すると、回転軸35とともに羽根車38が回転する。これにより、圧縮性流体が圧縮空間61に吸い込まれ圧縮される。圧縮された流体は、圧縮空間出口64からターボ機械30の外部に吐出される。
When the
ケーシング31bは、回転軸35の軸線方向にケーシング31aと隣り合って配置されており、ケーシング31bはケーシング31aに固定されている。モータ32は、ケーシング31bの内部に配置されている。モータ32は、固定子33及び回転子34を備えている。固定子33は焼き嵌めによってケーシング31bに固定されており、回転子34は焼き嵌めによって回転軸35に固定されている。固定子33の内面と回転子34の外面との間には所定のサイズの隙間が形成されている。回転軸35は、回転軸35の軸線方向における回転子34の端面から軸線方向外側に延びている。
The
軸受押え39aは、回転軸35の軸線方向において軸受装置10と隣り合って配置されている。軸受押え39aの内部には潤滑液を貯留するための貯留空間71aが存在する。軸受押え39aには配管が接続されており、この配管は潤滑液供給路71の一部を定めている。潤滑液供給路71は、貯留空間71aにつながっている。貯留空間71aは回転軸35よりも軸線方向の外側に位置し、回転軸35の端面が貯留空間71aに面している。図1に示す通り、回転軸35は、入口及び出口を含む連通路73をその内部に有する。連通路73の入口は、回転軸35の端面に位置する。連通路73の出口は、回転軸35の軸線方向に延びる外面に位置し、軸受11と回転軸35との間の潤滑空間65に面している。これにより、貯留空間71aが潤滑空間65に連通している。連通路73の一部は回転軸35の半径方向に延びている。
The bearing
軸受11の軸線方向においてスクイーズフィルムダンパー15と隔壁12wとの間には、軸受箱12の内面及び回転軸35の外面によって環状の空間である排出空間72aが定められている。軸受箱12には配管が接続されており、この配管は潤滑液排出路72の一部を定めている。潤滑液排出路72は、排出空間72aにつながっている。排出空間72aは、潤滑空間65と連通している。
A
潤滑液供給路71を通って潤滑液が貯留空間71aに貯留される。貯留空間71aに貯留された潤滑液が連通路73を通って潤滑空間65に供給される。連通路73の回転軸35の半径方向に延びている部位における潤滑液には回転軸35の回転に伴う遠心力が作用し、潤滑液が軸受空間65に向かって圧送される。その後、潤滑液は、排出空間72aに導かれ、潤滑液排出路72を通ってターボ機械30の外部に排出される。
The lubricating liquid is stored in the
流路16は、貯留空間71a及び排出空間72aに連通している。このため、潤滑液供給路71を通って貯留空間71aに貯留された潤滑液の一部は、冷却液として、流路16に供給される。その後、冷却液は、排出空間72aに導かれる。このように、ターボ機械30においては、回転軸35と軸受11との潤滑のための潤滑液の一部が、流路16に供給されるべき冷却液として利用される。なお、流路16に供給されるべき冷却液は、潤滑液とは異なる種類の液体であってもよく、回転軸35と軸受11との潤滑のための潤滑液とは別に軸受装置10の外部から供給されてもよい。
The
軸受押え39bは、回転軸35の軸線方向において軸受装置10bと隣り合って配置されている。軸受押え39bは、軸受押え39aと同様に構成されている。
The bearing
<冷凍サイクル装置>
ターボ機械30は、例えば冷凍サイクル装置1aに組み込まれている。図4に示す通り、冷凍サイクル装置1aは、例えば、主回路21と、第一循環回路22と、第二循環回路23と、ターボ機械30とを備えている。冷凍サイクル装置1aは、例えば冷房専用の空気調和装置として機能する。冷凍サイクル装置1aに使用される冷媒は、例えば、常温(日本工業規格:20℃±15℃ JIS Z 8703)において大気圧より低い飽和蒸気圧を有する物質を主成分として含有している。冷媒の主成分は、常温において大気圧より低い飽和蒸気圧を有する物質である限り特に制限されないが、例えば、水、アルコール、又はエーテルである。本明細書において「主成分」とは、質量基準で最も多く含まれる成分を意味する。
<Refrigeration cycle equipment>
The
冷凍サイクル装置1aにおいて、ターボ機械30は圧縮機として機能する。主回路21は、第一貯留槽24、ターボ機械30、及び第二貯留槽25がこの順で接続された回路である。主回路21において、第一貯留槽24の内部空間と、ターボ機械30の羽根車38が配置されている空間とが流路21aによって連通している。主回路21において、ターボ機械30の渦形室63と第二貯留槽25の内部空間とが流路21cによって連通している。主回路21において、第一貯留槽24の内部空間と第二貯留槽25の内部空間とが流路21dによって連通している。
In the
第一循環回路22は、第一ポンプ26及び第一熱交換器27を有する。第一貯留槽24には、液冷媒が貯留されている。第一循環回路22は、第一貯留槽24に貯留された液冷媒が第一ポンプ26によって第一熱交換器27に供給され、第一熱交換器27で吸熱した冷媒が第一貯留槽24に戻るように構成されている。第一循環回路22において、第一貯留槽24と第一ポンプ26の入口とが流路22aによって接続されている。第一ポンプ26の出口と第一熱交換器27の入口とが流路22bによって接続されている。第一熱交換器27の出口と第一貯留槽24とが流路22cによって接続されている。
The
第二循環回路23は、第二ポンプ28及び第二熱交換器29を有する。第二貯留槽25には、液冷媒が貯留されている。第二循環回路23は、第二貯留槽25に貯留された液冷媒が第二ポンプ28によって第二熱交換器29に供給され、第二熱交換器29で放熱した冷媒が第二貯留槽25に戻るように構成されている。第二循環回路23において、第二貯留槽25と第二ポンプ28の入口とが流路23aによって接続されている。第二ポンプ28の出口と第二熱交換器29の入口とが流路23bによって接続されている。第二熱交換器29の出口と第二貯留槽25とが流路23cによって接続されている。
The
主回路21において、第二貯留槽25には、冷凍サイクルにおける低温高圧の冷媒が貯留されている。低温高圧の作動流体は、流路21dを通って第一貯留槽24に送られ、第一貯留槽24において膨張又は蒸発して低温低圧の冷媒になる。第一貯留槽24における低温低圧の冷媒は、流路21aを通ってターボ機械30に送られ、ターボ機械30によって圧縮されて高温高圧の冷媒になる。高温高圧の冷媒は、ターボ機械30から流路21cに吐出され、第二貯留槽25に供給される。第二貯留槽25に流入した高温高圧の冷媒は第二貯留槽25において冷却され低温高圧の冷媒になる。
In the
第一貯留槽24の内部において低温高圧の冷媒は、第一循環回路22に充填された熱輸送のための流体を冷却することにより低温低圧の冷媒になる。熱輸送のための流体は第一ポンプ26によって流路22a及び流路22bを通って第一熱交換器27に送られ、例えば第一熱交換器27において室内の空気を冷却した後、第一貯留槽24に戻る。
The low-temperature and high-pressure refrigerant in the
第二貯留槽25に流入した高温高圧の冷媒は、第二循環回路23に充填された熱輸送のための流体に放熱して低温高圧の作動流体になる。熱輸送のための流体は、第二ポンプ28によって流路23a及び流路23bを通って第二熱交換器29に送られ、室外の空気に放熱した後、第二貯留槽25に戻る。このようにして、冷凍サイクル装置1aは、冷房専用の空気調和機として機能する。
The high-temperature and high-pressure refrigerant flowing into the
例えば、第一貯留槽24に貯留された液冷媒が、潤滑液として潤滑空間65に供給される。第一貯留槽24は、潤滑液供給路71によって貯留空間71aに連通している。また、排出空間72aは、潤滑液排出路72によって第一貯留槽24に連通している。潤滑液供給路71には、例えば、ポンプ76aが配置されており、ポンプ76aの働きにより第一貯留槽24に貯留された液冷媒が潤滑空間65に供給される。その後、液冷媒は、排出空間72a及び潤滑液排出路72を通って第一貯留槽24に戻される。この場合、例えば、液冷媒が流路16を冷却液として流れる。
For example, the liquid refrigerant stored in the
第一貯留槽24に貯留された液冷媒は、ポンプ76bの働きにより軸受装置10bの内部に供給され、その後第一貯留槽24に戻される。
The liquid refrigerant stored in the
(変形例)
冷凍サイクル装置1aは、様々な観点から変更可能である。例えば、潤滑空間65には、冷凍サイクルの冷媒とは異なる種類の潤滑液が供給されてもよく、例えば、オイルが潤滑空間65に潤滑液として供給されてもよい。この場合、例えば、水などのオイルとは非相溶の液体が冷却液として流路16に供給されてもよい。この場合、液冷媒が冷却液として流路16に供給されてもよいし、液冷媒以外の液体が冷却液として流路16に供給されてもよい。
(Modification)
The
冷凍サイクル装置1aは、図5に示す冷凍サイクル装置1bのように変更されてもよい。冷凍サイクル装置1bは、特に説明する場合を除き、冷凍サイクル装置1aと同様に構成されている。冷凍サイクル装置1aの構成要素と同一又は対応する冷凍サイクル装置1bの構成要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。冷凍サイクル装置1aに関する説明は技術的に矛盾しない限り、冷凍サイクル1bにも当てはまる。
The
冷凍サイクル装置1bは、第一貯留槽24に代えて第一熱交換器24aを備え、第二貯留槽25に代えて第二熱交換器25aを備えている。第一熱交換器24aは、例えば、シェルアンドチューブ式熱交換器である。第一循環回路22に充填された熱輸送のための流体は、冷凍サイクルの冷媒と第一熱交換器24aにおいて間接的に熱交換する。また、第二熱交換器25aは、例えば、シェルアンドチューブ式熱交換器である。第二循環回路23に充填された熱輸送のための流体は、冷凍サイクルの冷媒と第二熱交換器25aにおいて間接的に熱交換する。
The
本開示の軸受装置は、家庭用又は業務用の空気調和装置、チラー、給湯用ヒートポンプに特に有用である。本開示の軸受装置は、水を主成分として含有している冷媒を用いるヒートポンプに特に有用である。本開示の軸受装置は、産業用製氷装置又は冷凍冷蔵装置等の大型の冷凍サイクル装置、プラント等で使用される空圧機器の動力源、クリーンルーム等で使用される圧縮空気を利用した清浄装置における圧縮空気の供給源、火力発電、水力発電、風力発電、潮汐力発電、及び原子力発電などの各種発電のためのタービン及びポンプ、並びに航空機のジェットエンジンにも適用できる。 The bearing device of the present disclosure is particularly useful for home or business use air conditioners, chillers, and hot water supply heat pumps. The bearing device of the present disclosure is particularly useful for a heat pump using a refrigerant containing water as a main component. The bearing device of the present disclosure is a large refrigeration cycle device such as an industrial ice making device or a freezing / refrigeration device, a power source for pneumatic equipment used in a plant, a cleaning device using compressed air used in a clean room, etc. The present invention is also applicable to compressed air supply sources, thermal power generation, hydroelectric power generation, wind power generation, tidal power generation, turbines and pumps for various types of power generation such as nuclear power generation, and aircraft jet engines.
10 軸受装置
11 軸受
11a 外面
11p 第二突出部
12 軸受箱
12a 内面
12p 第一突出部
13 弾性シール部材
15 スクイーズフィルムダンパー
16 流路
16a 内側流路
16b 外側流路
30 ターボ機械
35 回転軸
38 羽根車
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記軸受の軸線周りに前記軸受を取り囲む軸受箱と、
前記軸受の軸線に垂直な方向における前記軸受の外面と前記軸受箱の内面との間で前記軸受の軸線方向に離れて配置された複数の弾性シール部材と、前記軸受の前記外面、前記軸受箱の前記内面、及び前記複数の弾性シール部材によって囲まれた空間を満たす液体とを有するスクイーズフィルムダンパーと、
前記軸受の軸線方向において前記軸受又は前記軸受箱を貫通している流路と、を備えた、
軸受装置。 A bearing for rotatably supporting the rotating shaft;
A bearing box surrounding the bearing around an axis of the bearing;
A plurality of elastic seal members arranged in the axial direction of the bearing between the outer surface of the bearing and the inner surface of the bearing box in a direction perpendicular to the axis of the bearing; the outer surface of the bearing; and the bearing box A squeeze film damper having a liquid filling the space surrounded by the inner surface and the plurality of elastic seal members;
A flow path penetrating the bearing or the bearing housing in the axial direction of the bearing,
Bearing device.
前記流路は、前記第一突出部を貫通している、請求項3に記載の軸受装置。 The bearing housing has a first protrusion that protrudes inward in a direction perpendicular to the axis of the bearing and is in contact with the liquid;
The bearing device according to claim 3, wherein the flow path passes through the first protrusion.
前記回転軸に取り付けられた羽根車と、
前記回転軸の軸線周りに配置された請求項1〜7のいずれか1項に記載の軸受装置と、を備えた、
ターボ機械。 A rotation axis;
An impeller attached to the rotating shaft;
The bearing device according to any one of claims 1 to 7, which is disposed around an axis of the rotating shaft.
Turbo machine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017092387A JP2018189165A (en) | 2017-05-08 | 2017-05-08 | Bearing device and turbo machine |
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2017
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