JP2019086023A - ジャーナル軸受及び回転機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】軸受パッドの損傷を抑えて、ジャーナル軸受の信頼性を向上させる。【解決手段】ジャーナル軸受5は、回転軸1の外周面1fに摺接するパッド面52fを有し、周方向に間隔をあけて複数設けられた軸受パッド52と、軸受パッド52において径方向の外側を向くパッド背面52gの一部に設けられ、中心軸と平行な軸周りに湾曲する湾曲面53rを有して、回転軸1の中心軸方向に同一断面形状を有して延びるとともに、軸受パッド52のパッド背面52gを形成する材料よりも硬度の高い材料から形成されたキー部材53と、キー部材53の湾曲面53rの周方向の一部に接する支持面54fを有し、キー部材53および軸受パッド52を径方向の外側から揺動自在に支持する軸受ハウジング51と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、ジャーナル軸受及び回転機械に関する。
遠心圧縮機、蒸気タービン、ガスタービン、ポンプ、エンジン等の回転軸を有した回転機械においては、回転軸を回転可能に支持するために軸受装置が用いられている。このような軸受装置として、回転軸に摺接するパッド面を有する軸受パッドを備えたジャーナル軸受がある。
例えば、特許文献1には、回転軸の径方向の外側に設けた複数の軸受パッドにより、回転軸を回転自在に支持する構成が開示されている。この構成において、各軸受パッドは、略中央にピボットを備えている。このピボットを径方向の外側の当て金に突き当てることで、軸受パッドが揺動自在とされている。ここで、ピボットは、先端に球面状の突起を有している。この球面状の突起が当て金に突き当たることで、軸受パッドは当て金に対して点接触となり、回転軸の軸方向および周方向に揺動可能となっている。
特開昭63−303214号公報
ところで、軸受パッドの摺動面の温度が高くなる場合、軸受パッドの外周面を形成する裏金の材質を熱伝導率の高い材料にして、軸受パッドの温度を低下させる必要がある。熱伝導率の高い材料を用いた場合、材料の硬度が低くなり、裏金の強度も低下する。このような材料を用いて軸受パッドを形成した場合、ピボットが当て金に対して点接触することで生じる面圧によって裏金に損傷が生じる可能性がある。
また、ピボットを設けずに軸受パッドの外周面を、当て金のような支持部材に直接接触させる場合、支持部材との摩擦によって軸受パッドの外周面に損傷が生じる可能性がある。
いずれの場合にも、軸受パッドが損傷することで、軸受パッドの内周面と回転軸の外周面との隙間が拡がる。その結果、回転軸が回転する際の振動が増大してしまう可能性がある。そのため、軸受パッドの損傷を抑えて、ジャーナル軸受の信頼性を向上させることが望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軸受パッドの損傷を抑えて、ジャーナル軸受の信頼性を向上させることが可能な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。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係るジャーナル軸受は、回転軸の外周面に摺接するパッド面を有し、中心軸を中心とする周方向に間隔をあけて複数設けられた軸受パッドと、前記軸受パッドにおいて径方向の外側を向くパッド背面の一部に設けられ、前記中心軸と平行な軸周りに湾曲する湾曲面を有して、前記中心軸の延びる中心軸方向に同一断面形状を有して延びるとともに、前記軸受パッドの前記パッド背面を形成する材料よりも硬度の高い材料から形成されたキー部材と、前記キー部材の前記湾曲面の周方向の一部に接する支持面を有し、前記キー部材および前記軸受パッドを径方向の外側から揺動自在に支持するハウジングと、を備える。
このような構成とすることで、キー部材の湾曲面は、回転軸の中心軸方向に同一断面形状で延びているので、湾曲面は、ハウジングの支持面に対し、中心軸に平行な方向に沿って線接触する。これにより、ハウジングの支持面に対して点接触させる場合に比べて、キー部材の湾曲面の摩耗を抑えることができる。また、キー部材は、軸受パッドのパッド背面よりも硬度が高いので、湾曲面の摩耗を、さらに抑えることができる。
また、本発明の第二態様に係るジャーナル軸受では、第一態様において、前記軸受パッドは、前記径方向に直交するキー部材取付面を有し、前記キー部材は、前記キー部材取付面に対向し、前記径方向に直交する固定面を有していてもよい。
このような構成とすることで、キー部材の固定面は、軸受パッドのキー部材取付面に面接触する。したがって、キー部材と軸受パッドとの接触部分において、軸受パッドが摩耗することを抑えることができる。
また、本発明の第三態様に係るジャーナル軸受では、第一態様又は第二態様において、前記キー部材および前記軸受パッドが揺動した場合に、前記湾曲面のみが前記ハウジングの前記支持面に接触していてもよい。
このような構成とすることで、キー部材の湾曲面のみがハウジングの支持面に接触する。その結果、軸受パッドが揺動した場合に、軸受パッドのパッド背面は、ハウジングの支持面に当たらない。したがって、軸受パッドのパッド背面がハウジングの支持面に接触して摩耗したり温度上昇したりすることを回避することができる。
また、本発明の第四態様に係るジャーナル軸受では、第一態様から第三態様のいずれか一つにおいて、前記キー部材の前記湾曲面に形成され、前記湾曲面の前記周方向の中間位置で前記径方向の内側に窪む凹部と、前記支持面から前記径方向の内側に突出し、前記凹部に挿入された状態で前記キー部材に固定される位置決め部材と、を備えていてもよい。
このような構成とすることで、位置決め部材が凹部に挿入され、キー部材の周方向への移動を規制することができる。また、位置決め部材を備えていても、キー部材は、凹部以外の部分で、湾曲面をハウジングの支持面に線接触させることができる。これにより、キー部材の湾曲面の摩耗を有効に抑えることができる。
また、本発明の第五態様に係るジャーナル軸受では、第一態様から第四態様のいずれか一つにおいて、前記キー部材の前記湾曲面と前記軸受パッドの前記パッド背面とは、前記周方向の曲率半径が同一であってもよい。
このような構成とすることで、キー部材の湾曲面と軸受パッドのパッド背面との加工を容易に行うことができる。
また、本発明の第六態様に係るジャーナル軸受では、第一態様から第四態様のいずれか一つにおいて、前記キー部材の前記湾曲面は、前記軸受パッドの前記パッド背面よりも、前記周方向の曲率半径が小さくてもよい。
このような構成とすることで、キー部材の湾曲面におけるハウジングの支持面に線接触する領域が、周方向においてより狭くなる。これにより、軸受パッドが揺動する際の抵抗がより小さくなり、軸受パッドの追従性を高めることができる。キー部材の湾曲面が、ハウジングの支持面に線接触する領域が狭くなると、キー部材の湾曲面とハウジングの支持面との間に生じる圧力が高くなるが、キー部材の湾曲面は硬度の高い材料からなるので、このような場合にも、湾曲面の摩耗を有効に抑えることができる。
本発明の第七態様に係る回転機械は、回転軸と、前記回転軸を支持する、第一態様から第六態様のいずれか一つのジャーナル軸受と、を備える。
このような構成とすることで、キー部材の湾曲面の摩耗を抑えることができる。これにより、軸受パッドのパッド面と回転軸の外周面との隙間が広がることを抑えることができる。その結果、ジャーナル軸受の耐久性を高め、回転機械のメンテナンスの手間およびコストを抑えることが可能となる。
本発明によれば、軸受パッドの損傷を抑えて、ジャーナル軸受の信頼性を向上させることが可能となる。
本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の構成を示す模式図である。 本実施形態の遠心圧縮機に設けられたジャーナル軸受の中心軸に直交する断面図である。 ジャーナル軸受の中心軸に沿った方向の断面図である。 ジャーナル軸受の軸受パッドの構成を示す断面図である。 軸受パッドに設けられたキー部材を、径方向の外側から見た図である。 軸受パッドに位置決め部材が設けられた中心軸方向位置における、ジャーナル軸受の中心軸に直交する断面図である。 ジャーナル軸受の実施形態の変形例における、軸受パッドの構成を示す断面図である。
以下、添付図面を参照して、本発明によるジャーナル軸受、及び回転機械を実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではない。
図1は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の構成を示す模式図である。
図1に示すように、本実施形態の回転機械である遠心圧縮機(回転機械)10は、主として、ケーシング3と、ケーシング3内で中心軸O回りに回転自在に支持された回転軸1と、回転軸1に取り付けられて遠心力を利用してプロセスガス(作動流体)Gを圧縮するインペラ4と、を備えている。
ケーシング3は、中心軸Oに沿って延びる円筒状をなしている。このケーシング3には、縮径及び拡径を繰り返す内部空間が設けられている。ケーシング3は、内部空間に複数のインペラ4を収容することで、インペラ4を囲うように設けられる。ケーシング3には、インペラ4同士の間となる位置に、インペラ4を流通するプロセスガスGを上流側から下流側に流通させる流路2が形成されている。
ケーシング3の中心軸O方向(中心軸Oの延びる方向)の第一の側には、プロセスガスGを外部から流路2に流入させる吸込口7が設けられている。また、ケーシング3の中心軸O方向の第二の側には、流路2に連続して、プロセスガスGを外部に流出させる排出口8が設けられている。
回転軸1は、ケーシング3の中心軸O方向の両端部で、それぞれ、ジャーナル軸受5を介して中心軸O回りに回転自在に支持されている。回転軸1は、中心軸O方向の第一の側で、スラスト軸受6を介して中心軸O方向に回転自在に支持されている。
インペラ4は、中心軸O回りに回転可能に回転軸1に支持されている。複数のインペラ4は、回転軸1の中心軸O方向に間隔を空けて設けられている。なお、図1において、インペラ4が6つ設けられている場合の一例を示しているが、インペラ4は、少なくとも1つ以上設けられていればよい。各インペラ4は、中心軸O方向の第一の側から吸い込んだプロセスガスGを圧縮し、中心軸Oの径方向の外側に吐出する。
流路2は、中心軸O方向の第一の側に位置する上流側のインペラ4から吐出されるプロセスガスGを、中心軸O方向の第二の側に位置する下流側のインペラ4に導く。
このような遠心圧縮機10において、プロセスガスGは、吸込口7から流路2に導入される。プロセスガスGは、回転軸1とともに中心軸O回りに回転するインペラ4のそれぞれにおいて圧縮され、径方向の内側から径方向の外側に吐出される。プロセスガスGは、ケーシング3内に複数段に設けられたインペラ4と流路2とを経ることで圧縮され、排出口8から送り出される。
図2は、本実施形態の遠心圧縮機に設けられたジャーナル軸受の中心軸に直交する断面図である。図3は、上記ジャーナル軸受の中心軸に沿った方向の断面図である。図4は、上記ジャーナル軸受の軸受パッドの構成を示す断面図である。図5は、軸受パッドに設けられたキー部材を、径方向の外側から見た図である。図6は、軸受パッドに位置決め部材が設けられた中心軸方向位置における、ジャーナル軸受の中心軸に直交する断面図である。
図2、図3に示すように、ジャーナル軸受5は、軸受ハウジング(ハウジング)51と、軸受パッド52と、キー部材53と、を備える。
軸受ハウジング51は、円環状をなし、キー部材53および軸受パッド52を径方向の外側から揺動自在に支持する。図3に示すように、軸受ハウジング51は、その内周面51aから径方向の外側に窪み、中心軸Oを中心とする周方向に連続するパッド収容溝54を有している。パッド収容溝54は、径方向の外側の溝底部に、周方向に連続する支持面54fを有している。したがって、支持面54fは、径方向の内側を向いている。また、パッド収容溝54では、支持面54fの中心軸O方向の両側に径方向の内側に立ち上がる壁部54wが形成されている。壁部54wには、径方向の内側に、パッド収容溝54の内側に向かって突出する突起54kが形成されている。
軸受パッド52は、図2に示すように、軸受ハウジング51の支持面54fに対して径方向の内側に、周方向に間隔をあけて複数設けられている。本実施形態において、軸受パッド52は、周方向に等間隔で、5つ設けられている。軸受パッド52は、図3に示すように、軸受ハウジング51のパッド収容溝54内に収容されている。
図4に示すように、各軸受パッド52は、回転軸1の中心軸Oに直交する断面視において円弧状をなし、かつ、周方向に幅広な湾曲板形状をなしている。軸受パッド52は、径方向の内側を向くパッド面52fと、径方向の外側を向くパッド背面52gと、を有する。パッド面52fは、回転軸1の外周面1fに摺接可能とされている。
軸受パッド52は、図2に示すように、パッド面52fを形成するメタル部56と、メタル部56の径方向の外側でメタル部56を支持する支持部57と、を備える。メタル部56は、例えば錫鉛合金(いわゆるホワイトメタル)から形成される。メタル部56は、支持部57の内周面に、定められた膜厚で形成されている。支持部57は、例えば、銅合金等から形成される。支持部57の外周面が、パッド背面52gとされている。メタル部56と支持部57とは、一体に形成されている。
軸受パッド52のパッド背面52gには、図4に示すように、周方向の中間位置に、径方向の内側に窪む収容凹部55が形成されている。収容凹部55は、径方向に直交するキー部材取付面55hを有する。キー部材取付面55hは、パッド背面52gよりも径方向の内側に形成されている。
キー部材53は、軸受パッド52において径方向の外側を向くパッド背面52gの一部に設けられる。キー部材53は、径方向の外側を向く湾曲面53rと、径方向の内側を向く固定面53sと、を有する。
湾曲面53rは、径方向の外側に突出するよう、回転軸1の中心軸Oと平行な軸周りに凸状をなして湾曲している。湾曲面53rは、回転軸1の中心軸O方向に同一の曲率半径で連続して形成されている。これにより、キー部材53は、回転軸1の中心軸O方向に同一断面形状を有して延びている。
湾曲面53rの曲率半径R1は、軸受ハウジング51の支持面54fの曲率半径R0よりも小さい。これにより、キー部材53は、湾曲面53rの周方向の一部のみが支持面54fに接する。キー部材53の湾曲面53rは、中心軸O方向に同一形状で連続しているので、支持面54fに対し、中心軸Oに平行な方向に沿って線接触する。また、本実施形態において、湾曲面53rの曲率半径R1は、軸受パッド52のパッド背面52gの曲率半径R2と同一である。
固定面53sは、回転軸1の径方向に直交する平面からなる。キー部材53は、径方向に沿った厚みの一部が、収容凹部55内に収容される(嵌め込まれる)。キー部材53は、収容凹部55内で、固定面53sをキー部材取付面55hに対向させて面接触させている。図5に示すように、キー部材53は、その側面のパッド背面52gとの境界において複数の部位Pにおいて、ポンチングがなされることで、軸受パッド52のパッド背面52gに固定されている。
このようなキー部材53は、軸受パッド52のパッド背面52gを形成する材料、すなわち支持部57を形成する材料よりも硬度の高い材料、例えばS25C等の炭素鋼から形成される。
各軸受パッド52は、図2に示すように、キー部材53の湾曲面53rの周方向の一部が軸受ハウジング51の支持面54fに接触することで、キー部材53とともに、回転軸1の中心軸Oと平行な軸周りに揺動可能となっている。
このような軸受パッド52が揺動するとき、キー部材53の湾曲面53rのみが軸受ハウジング51の支持面54fに線接触した状態で揺動する。つまり、軸受パッド52のパッド背面52gは、軸受ハウジング51の支持面54fに当たらない。
また、図5に示すように、キー部材53の周方向および中心軸O方向の中央部には、湾曲面53rから径方向の内側に窪む凹部58が形成されている。図3、図6に示すように、軸受ハウジング51には、凹部58に径方向で対向する位置に、キー部材53および軸受パッド52の周方向への移動を規制する位置決め部材59が設けられている。本実施形態の位置決め部材59は、外周面に雄ネジ部を有したボルト本体59aと、ボルト本体59aの先端部に形成された球状部59bと、を有する。位置決め部材59は、軸受ハウジング51を径方向に貫通するボルト挿通孔51hにボルト本体59aがねじ込まれることで、軸受ハウジング51に固定される。位置決め部材59は、先端部の球状部59bが、支持面54fから径方向の内側に突出する。球状部59bは、キー部材53の凹部58内に挿入される。球状部59bと凹部58との間には、キー部材53および軸受パッド52の揺動を妨げないような所定のクリアランスが設けられている。キー部材53が周方向に変位したときには、球状部59bが凹部58の内周面に突き当たることで、それ以上の周方向への移動が規制されている。
図3に示すように、軸受パッド52は、中心軸O方向の両側に位置する壁部54wによって、中心軸O方向への移動が規制されている。また、軸受パッド52は、中心軸O方向の両側に突出する凸部52tを有している。凸部52tは、軸受パッド52がパッド収容溝54に収容された状態で、壁部54wの突起54kよりも径方向の外側に位置している。軸受パッド52は、凸部52tが壁部54wの突起54kに突き当たることで、径方向の内側への一定寸法以上の移動が規制されている。
図6に示すように、周方向において互いに隣り合う軸受パッド52の間には、回転軸1と軸受パッド52との間に潤滑油を供給する潤滑油供給ノズル70が設けられている。
図3、図6に示すように、ジャーナル軸受5には、メタル部56の温度を検出することで、回転軸1と軸受パッド52との間に形成される潤滑油の油膜温度を検出する温度センサ60が設けられている。
軸受パッド52のパッド背面52gには、径方向の内側に窪むセンサ挿入穴52hが形成されている。温度センサ60は、センサ挿入穴52hに挿入されている。温度センサ60のセンサ配線61は、軸受ハウジング51のパッド収容溝54の内周面と、軸受パッド52との間に形成された隙間を通して、周方向に延びるよう配置されている。センサ配線61は、軸受ハウジング51の所定位置に形成された配線孔51jを通して径方向の外側に導出されている。センサ配線61は、図示しないコントローラに接続され、検出した温度に応じた電気信号をコントローラに出力する。
上述したようなジャーナル軸受5及び遠心圧縮機10によれば、軸受パッド52のパッド背面52gの一部に、キー部材53が設けられている。キー部材53の湾曲面53rは、回転軸1の中心軸O方向に同一断面形状を有して延びているので、湾曲面53rは、軸受ハウジング51の支持面54fに対し、中心軸Oに平行な方向に沿って線接触する。これにより、ピボット等で軸受ハウジング51の支持面54fに点接触する場合に比較し、接触面積が増え、キー部材53の湾曲面53rの摩耗を抑えることができる。また、キー部材53は、軸受パッド52のパッド背面52gよりも硬度が高いので、軸受ハウジング51の支持面54fに接する湾曲面53rの摩耗をさらに抑えることができる。これにより、軸受パッド52のパッド背面52gの損傷を抑えて、ジャーナル軸受5の信頼性を向上させることができる。
その結果、軸受パッド52の損傷により生じ得る軸受パッド52のパッド面52fと回転軸1の外周面1fとの隙間が広がることを抑えることができる。その結果、軸受パッド52のパッド面52fの摩耗によって回転軸1の振動が増大することを抑えることができる。
また、キー部材53は、軸受パッド52のパッド背面52gの一部にのみ設けるので、コスト上昇を抑えることができる。さらに、ジャーナル軸受5の耐久性を高め、遠心圧縮機10のメンテナンスの手間およびコストを抑えることが可能となる。
また、キー部材53は、キー部材取付面55hに対向し、回転軸1の径方向に直交する固定面53sを有する。このような構成とすることで、キー部材53の固定面53sは、軸受パッド52のキー部材取付面55hに面接触する。したがって、キー部材53と軸受パッド52との接触部分において、接触面積を増やすことができ、軸受パッド52が摩耗することを抑えることができる。
また、キー部材53の湾曲面53rのみが軸受ハウジング51の支持面54fに接触するので、軸受パッド52が揺動した場合に、軸受パッド52のパッド背面52gは、軸受ハウジング51の支持面54fに当たらない。したがって、軸受パッド52のパッド背面52gが軸受ハウジング51の支持面54fに接触して摩耗したり温度上昇したりすることを回避することができる。
また、キー部材53の湾曲面53rに形成された凹部58に位置決め部材59が挿入されることで、キー部材53の周方向への移動を規制することができる。このような位置決め部材59を備える構成において、キー部材53は、湾曲面53rの凹部58以外の部分で、軸受ハウジング51の支持面54fに線接触する。これにより、キー部材53の湾曲面53rの摩耗を、有効に抑えることができる。
また、キー部材53の湾曲面53rと軸受パッド52のパッド背面52gは、回転軸1回りの周方向の曲率半径が同一である。このような構成とすることで、キー部材53の湾曲面53rと、軸受パッド52のパッド背面52gとの加工を容易に行うことができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、上記実施形態において、湾曲面53rの曲率半径R1を、軸受パッド52のパッド背面52gの曲率半径R2と同一としたが、これに限らない。例えば、図7に示すように、キー部材53の湾曲面53rの曲率半径R3を、軸受パッド52のパッド背面52gよりも、回転軸1回りの周方向の曲率半径R2よりも小さくすることもできる。
このような構成とすることで、キー部材53の湾曲面53rは、軸受ハウジング51の支持面54fに線接触する領域が、周方向において、より狭くなる。これにより、軸受パッド52が揺動する際の抵抗が、より小さくなり、軸受パッド52の追従性を高めることができる。キー部材53の湾曲面53rが、軸受ハウジング51の支持面54fに線接触する領域が狭くなると、キー部材53の湾曲面53rと軸受ハウジング51の支持面54fとの間に生じる圧力が高くなるが、キー部材53の湾曲面53rは硬度の高い材料からなるので、このような場合にも、湾曲面53rの摩耗を抑えることができる。
さらに、本発明は、遠心圧縮機に限らず、回転軸をジャーナル軸受で支持するのであれば、エンジン等の他の回転機械にも適用可能である。
1 回転軸
1f 外周面
2 流路
3 ケーシング
4 インペラ
5 ジャーナル軸受
6 スラスト軸受
7 吸込口
8 排出口
10 遠心圧縮機(回転機械)
51 軸受ハウジング(ハウジング)
51a 内周面
51h ボルト挿通孔
51j 配線孔
52 軸受パッド
52f パッド面
52g パッド背面
52h センサ挿入穴
52t 凸部
53 キー部材
53r 湾曲面
53s 固定面
54 パッド収容溝
54f 支持面
54k 突起
54w 壁部
55 収容凹部
55h キー部材取付面
56 メタル部
57 支持部
58 凹部
59 位置決め部材
59a ボルト本体
59b 球状部
60 温度センサ
61 センサ配線
70 潤滑油供給ノズル
90 キー挿入凹部
91 底面
G プロセスガス
O 中心軸
P 部位
R0 曲率半径
R1 曲率半径
R2 曲率半径
R3 曲率半径

Claims (7)

  1. 回転軸の外周面に摺接するパッド面を有し、中心軸を中心とする周方向に間隔をあけて複数設けられた軸受パッドと、
    前記軸受パッドにおいて径方向の外側を向くパッド背面の一部に設けられ、前記中心軸と平行な軸周りに湾曲する湾曲面を有して、前記中心軸の延びる中心軸方向に同一断面形状を有して延びるとともに、前記軸受パッドの前記パッド背面を形成する材料よりも硬度の高い材料から形成されたキー部材と、
    前記キー部材の前記湾曲面の周方向の一部に接する支持面を有し、前記キー部材および前記軸受パッドを径方向の外側から揺動自在に支持するハウジングと、を備えるジャーナル軸受。
  2. 前記軸受パッドは、前記径方向に直交するキー部材取付面を有し、
    前記キー部材は、前記キー部材取付面に対向し、前記径方向に直交する固定面を有する請求項1に記載のジャーナル軸受。
  3. 前記キー部材および前記軸受パッドが揺動した場合に、前記湾曲面のみが前記ハウジングの前記支持面に接触している請求項1または2に記載のジャーナル軸受。
  4. 前記キー部材の前記湾曲面に形成され、前記湾曲面の前記周方向の中間位置で前記径方向の内側に窪む凹部と、
    前記支持面から前記径方向の内側に突出し、前記凹部に挿入された状態で前記キー部材に固定される位置決め部材と、を備える請求項1から3のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
  5. 前記キー部材の前記湾曲面と前記軸受パッドの前記パッド背面とは、前記周方向の曲率半径が同一である請求項1から4のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
  6. 前記キー部材の前記湾曲面は、前記軸受パッドの前記パッド背面よりも、前記周方向の曲率半径が小さい請求項1から4のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
  7. 回転軸と、
    前記回転軸を支持する請求項1〜6のいずれか一項に記載のジャーナル軸受と、
    を備える回転機械。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016106005B4 (de) * 2016-04-01 2019-12-24 Zollern Bhw Gleitlager Gmbh & Co. Kg Kippsegmentlager
DE102021124856A1 (de) 2021-09-27 2023-03-30 Voith Patent Gmbh Kippsegmentradiallager und Wellenanordnung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57145815U (ja) * 1981-03-11 1982-09-13
JPS59116625U (ja) * 1983-01-28 1984-08-07 株式会社東芝 テイルテイングパツド軸受
JPH08145052A (ja) * 1994-11-24 1996-06-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 動圧軸受
JP2009257349A (ja) * 2008-04-11 2009-11-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 軸受装置及び回転機械
WO2012137509A1 (ja) * 2011-04-05 2012-10-11 株式会社 東芝 軸受装置、水力機械
JP2014152875A (ja) * 2013-02-08 2014-08-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ジャーナル軸受装置、これを備えている回転機械、及び回転機械の振動減衰方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3022123A (en) * 1959-09-21 1962-02-20 Waukesha Bearings Corp Tilting pad journal bearings
US3339990A (en) * 1964-07-13 1967-09-05 Worthington Corp Lubricated bearing shoe
US3610711A (en) * 1970-04-15 1971-10-05 Westinghouse Electric Corp Tilting pad bearing and seal
US4039228A (en) * 1976-05-07 1977-08-02 Delaval Turbine, Inc. Tilting pad bearing
JPH0678768B2 (ja) 1987-06-04 1994-10-05 三菱重工業株式会社 軸 受
GB2358892B (en) * 2000-02-05 2004-06-09 Federal Mogul Rpb Ltd Tilting pad bearing arrangement
JP2006118552A (ja) 2004-10-20 2006-05-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 軸受装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57145815U (ja) * 1981-03-11 1982-09-13
JPS59116625U (ja) * 1983-01-28 1984-08-07 株式会社東芝 テイルテイングパツド軸受
JPH08145052A (ja) * 1994-11-24 1996-06-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 動圧軸受
JP2009257349A (ja) * 2008-04-11 2009-11-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 軸受装置及び回転機械
WO2012137509A1 (ja) * 2011-04-05 2012-10-11 株式会社 東芝 軸受装置、水力機械
JP2014152875A (ja) * 2013-02-08 2014-08-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ジャーナル軸受装置、これを備えている回転機械、及び回転機械の振動減衰方法

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