JP3062835B2 - 静圧軸受試験装置 - Google Patents
静圧軸受試験装置Info
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- JP3062835B2 JP3062835B2 JP3124794A JP12479491A JP3062835B2 JP 3062835 B2 JP3062835 B2 JP 3062835B2 JP 3124794 A JP3124794 A JP 3124794A JP 12479491 A JP12479491 A JP 12479491A JP 3062835 B2 JP3062835 B2 JP 3062835B2
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- bearing
- hydrostatic
- casing
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静圧軸受試験装置に関す
るものである。
るものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、スペースシャトルのメインエンジ
ン等にはポンプ式液体ロケットエンジンが用いられてい
るが、該ポンプ式液体ロケットエンジンの長寿命化を妨
げている大きな要因の１つとしてターボポンプ軸受の摩
耗の問題がある。
ン等にはポンプ式液体ロケットエンジンが用いられてい
るが、該ポンプ式液体ロケットエンジンの長寿命化を妨
げている大きな要因の１つとしてターボポンプ軸受の摩
耗の問題がある。
【０００３】そこで、この問題を解決する方法として、
軸受を従来のボール軸受から非接触式の静圧軸受に変更
することが考えられている。
軸受を従来のボール軸受から非接触式の静圧軸受に変更
することが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】斯かるポンプ式液体ロ
ケットエンジンのターボポンプ用の静圧軸受を設計する
為には、該静圧軸受の基礎データを得る必要があるが、
従来、静圧軸受だけの特性を精度良く把握し得る試験装
置はなかった。
ケットエンジンのターボポンプ用の静圧軸受を設計する
為には、該静圧軸受の基礎データを得る必要があるが、
従来、静圧軸受だけの特性を精度良く把握し得る試験装
置はなかった。
【０００５】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、静圧軸受だけの特性を精度良く把握し得る静圧軸受
試験装置を提供することを目的としている。
で、静圧軸受だけの特性を精度良く把握し得る静圧軸受
試験装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は一端にタービン
の羽根車が接続されてケーシング内に収容されたシャフ
トと、該シャフトの軸心方向複数箇所を流体圧によって
回転自在に軸支する静圧軸受と、前記シャフトの所要位
置に形成したスラストつばの軸心方向両端面を流体圧に
よって保持するスラスト軸受と、前記静圧軸受間のシャ
フトに半径方向から流体圧を付与することにより静圧軸
受の負荷荷重量を調整するラジアルローダとを備えたこ
とを特徴とする静圧軸受試験装置にかかるものである。
の羽根車が接続されてケーシング内に収容されたシャフ
トと、該シャフトの軸心方向複数箇所を流体圧によって
回転自在に軸支する静圧軸受と、前記シャフトの所要位
置に形成したスラストつばの軸心方向両端面を流体圧に
よって保持するスラスト軸受と、前記静圧軸受間のシャ
フトに半径方向から流体圧を付与することにより静圧軸
受の負荷荷重量を調整するラジアルローダとを備えたこ
とを特徴とする静圧軸受試験装置にかかるものである。
【０００７】
【作用】従って本発明では、シャフトがケーシング側に
対し固体接触することなく軸支されるので、静圧軸受だ
けの特性を精度良く試験することが可能となる。
対し固体接触することなく軸支されるので、静圧軸受だ
けの特性を精度良く試験することが可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。
明する。
【０００９】図１〜図４は本発明の一実施例であり、以
下に述べる静圧軸受試験装置は、ロケット用極低温推薬
である液体水素を軸受用の流体として使用した例であ
る。
下に述べる静圧軸受試験装置は、ロケット用極低温推薬
である液体水素を軸受用の流体として使用した例であ
る。
【００１０】図中１はケーシング２に固定されたタービ
ンを示し、該タービン１の羽根車３は、前記ケーシング
２内に収容されたシャフト４の一端に一体的に形成され
ている。
ンを示し、該タービン１の羽根車３は、前記ケーシング
２内に収容されたシャフト４の一端に一体的に形成され
ている。
【００１１】前記シャフト４の軸心方向複数箇所（図示
する例では二箇所）には、凸状断面の被支持部５，６が
シャフト４の周方向全周にわたって形成されており、各
被支持部５，６はケーシング２側に設けられた供試軸受
である静圧軸受７，８によって回転自在に軸支されてい
る。
する例では二箇所）には、凸状断面の被支持部５，６が
シャフト４の周方向全周にわたって形成されており、各
被支持部５，６はケーシング２側に設けられた供試軸受
である静圧軸受７，８によって回転自在に軸支されてい
る。
【００１２】即ち、前記静圧軸受７，８は、前記被支持
部５，６外周部に所要のクリアランスを有して外嵌して
おり、ケーシング２内の所要位置に形成された液体水素
導入室９，１０から導入流路１１，１２を介してクリア
ランスに導かれる液体水素１３の流体圧によって、前記
シャフト４の被支持部５，６を非接触状態で軸支するよ
うになっている。
部５，６外周部に所要のクリアランスを有して外嵌して
おり、ケーシング２内の所要位置に形成された液体水素
導入室９，１０から導入流路１１，１２を介してクリア
ランスに導かれる液体水素１３の流体圧によって、前記
シャフト４の被支持部５，６を非接触状態で軸支するよ
うになっている。
【００１３】又、前記各静圧軸受７，８とシャフト４の
被支持部５，６との間の流体圧は、ケーシング２側に穿
設した検圧用流路１４，１５を介してケーシング２外部
に備えた圧力計１６，１７で検出されるようになってい
る。
被支持部５，６との間の流体圧は、ケーシング２側に穿
設した検圧用流路１４，１５を介してケーシング２外部
に備えた圧力計１６，１７で検出されるようになってい
る。
【００１４】更に、前記シャフト４の他端側には、図３
及び図４に拡大して示す如く外周部を略Ｔ字状断面とし
たスラストつば１８がシャフト４の周方向全周にわたっ
て形成されており、このスラストつば１８と、その周囲
に形成された保持室１９とにより前記シャフト４に生じ
るスラスト荷重を支える為のスラスト軸受２０が構成さ
れている。
及び図４に拡大して示す如く外周部を略Ｔ字状断面とし
たスラストつば１８がシャフト４の周方向全周にわたっ
て形成されており、このスラストつば１８と、その周囲
に形成された保持室１９とにより前記シャフト４に生じ
るスラスト荷重を支える為のスラスト軸受２０が構成さ
れている。
【００１５】即ち、前記スラスト軸受２０は、ケーシン
グ２内の所要位置に形成された液体水素導入室２１から
導入流路２２，２３を介して保持室１９に導かれる液体
水素１３の流体圧によって、前記スラストつば１８の端
面１８ａ，１８ｂを非接触状態で保持し得るようにして
ある。
グ２内の所要位置に形成された液体水素導入室２１から
導入流路２２，２３を介して保持室１９に導かれる液体
水素１３の流体圧によって、前記スラストつば１８の端
面１８ａ，１８ｂを非接触状態で保持し得るようにして
ある。
【００１６】又、前記シャフト４の他端近傍位置には、
該シャフト４の他端に対向させた非接触式の変位計２４
が配設されており、シャフト４の軸心方向の変位を監視
し得るようにしてある。
該シャフト４の他端に対向させた非接触式の変位計２４
が配設されており、シャフト４の軸心方向の変位を監視
し得るようにしてある。
【００１７】更に、前記ケーシング２の所要位置には、
前記静圧軸受７，８間のシャフト４に、該シャフト４の
半径方向から液体水素１３の流体圧を付与することによ
って前記静圧軸受７，８の負荷荷重量を調整し得るよう
にしたラジアルローダ２５が設けてある。
前記静圧軸受７，８間のシャフト４に、該シャフト４の
半径方向から液体水素１３の流体圧を付与することによ
って前記静圧軸受７，８の負荷荷重量を調整し得るよう
にしたラジアルローダ２５が設けてある。
【００１８】即ち、前記ラジアルローダ２５は、押さえ
部材２６を介して圧縮ばね２７によりシャフト４に向け
付勢された中空ロッド２８と、前記押さえ部材２６に穿
設された連通孔２９を介して前記中空ロッド２８の中空
部３０に連通する液体水素導入室３１と、前記中空ロッ
ド２８の下端部に形成された圧力室３２とからなり、前
記液体水素導入室３１から連通孔２９及び中空部３０を
介して圧力室３２に導かれる液体水素１３の流体圧をシ
ャフト４に付与し得るようにしてある。
部材２６を介して圧縮ばね２７によりシャフト４に向け
付勢された中空ロッド２８と、前記押さえ部材２６に穿
設された連通孔２９を介して前記中空ロッド２８の中空
部３０に連通する液体水素導入室３１と、前記中空ロッ
ド２８の下端部に形成された圧力室３２とからなり、前
記液体水素導入室３１から連通孔２９及び中空部３０を
介して圧力室３２に導かれる液体水素１３の流体圧をシ
ャフト４に付与し得るようにしてある。
【００１９】前記中空ロッド２８の上方位置、シャフト
４の側方位置、シャフト４の下方位置には、夫々シャフ
ト４の軸心に向けた非接触式の変位計３３，３４，３５
が配設されており、該各変位計３３，３４，３５によっ
て検出される各方向の変位量に基づいてシャフト４の振
動特性、剛性、安定性等を調べ得るようになっている。
４の側方位置、シャフト４の下方位置には、夫々シャフ
ト４の軸心に向けた非接触式の変位計３３，３４，３５
が配設されており、該各変位計３３，３４，３５によっ
て検出される各方向の変位量に基づいてシャフト４の振
動特性、剛性、安定性等を調べ得るようになっている。
【００２０】又、図示しない別に設けた回転計にて、シ
ャフト４の回転数も計測可能となっている。
ャフト４の回転数も計測可能となっている。
【００２１】更に、前述した各液体水素導入室９，１
０，２１，３１には、図示しない外部設備から液体水素
導入ライン３６，３７，３８，３９を介して液体水素１
３が供給されるようになっており、又、静圧軸受７，８
・ラジアルローダ２５・スラスト軸受２０にて使用され
た液体水素１３は、所要位置に形成された液体水素排出
室４０，４１，４２，４３，４４，４５から夫々液体水
素排出ライン４６，４７，４８，４９，５０，５１，５
５を介して随時ケーシング２外に排出されるようになっ
ている。
０，２１，３１には、図示しない外部設備から液体水素
導入ライン３６，３７，３８，３９を介して液体水素１
３が供給されるようになっており、又、静圧軸受７，８
・ラジアルローダ２５・スラスト軸受２０にて使用され
た液体水素１３は、所要位置に形成された液体水素排出
室４０，４１，４２，４３，４４，４５から夫々液体水
素排出ライン４６，４７，４８，４９，５０，５１，５
５を介して随時ケーシング２外に排出されるようになっ
ている。
【００２２】尚、図中５２はバルブ、５３はオリフィ
ス、５４はラビンスシールを示す。
ス、５４はラビンスシールを示す。
【００２３】以下、作動を説明する。
【００２４】液体水素導入ライン３６，３８により静圧
軸受７，８の液体水素導入室９及び１０に液体水素１３
を供給すると、該液体水素１３は導入流路１１，１２を
介して静圧軸受７，８とシャフト４の被支持部５，６と
の間に圧送され、該被支持部５，６を流体圧により静圧
軸受７，８側から浮かせた状態で軸支し、順次供給され
てくる新たな液体水素１３により液体水素排出室４０，
４１及び４３，４４に流れ込んで液体水素排出ライン４
６，４７及び４９，５０からケーシング２外へ排出され
る。
軸受７，８の液体水素導入室９及び１０に液体水素１３
を供給すると、該液体水素１３は導入流路１１，１２を
介して静圧軸受７，８とシャフト４の被支持部５，６と
の間に圧送され、該被支持部５，６を流体圧により静圧
軸受７，８側から浮かせた状態で軸支し、順次供給され
てくる新たな液体水素１３により液体水素排出室４０，
４１及び４３，４４に流れ込んで液体水素排出ライン４
６，４７及び４９，５０からケーシング２外へ排出され
る。
【００２５】又、液体水素導入ライン３９によりスラス
ト軸受２０の液体水素導入室２１に液体水素１３を供給
すると、該液体水素１３は導入流路２２及び２３を介し
てケーシング２とスラストつば１８の軸心方向両端面１
８ａ，１８ｂとの間に夫々圧送され、該スラストつば１
８の両端面１８ａ，１８ｂをケーシング２側から浮かせ
た状態で保持し、順次供給されてくる新たな液体水素１
３により液体水素排出室４５に流れ込んで液体水素排出
ライン５１からケーシング２外へ排出される。
ト軸受２０の液体水素導入室２１に液体水素１３を供給
すると、該液体水素１３は導入流路２２及び２３を介し
てケーシング２とスラストつば１８の軸心方向両端面１
８ａ，１８ｂとの間に夫々圧送され、該スラストつば１
８の両端面１８ａ，１８ｂをケーシング２側から浮かせ
た状態で保持し、順次供給されてくる新たな液体水素１
３により液体水素排出室４５に流れ込んで液体水素排出
ライン５１からケーシング２外へ排出される。
【００２６】この時、前述した静圧軸受７，８に使用さ
れる液体水素１３のシャフト４軸心方向における圧力分
布の不釣合等により前記シャフト４にスラスト荷重が生
じていて、該シャフト４が例えば図３に示すようにター
ビン１側（図中左側）に移動していたとしても、タービ
ン１側の導入流路２２から液体水素排出室４５へ向う液
体水素１３の流れがスラストつば１８外周部の略Ｔ字状
断面形状により阻害されるので、前記スラストつば１８
のタービン１側の端面１８ａに作用する流体圧が高まっ
て前記シャフト４をスラスト荷重に対し反対方向に押し
戻す力が生じ、スラストつば１８はケーシング２側に対
して非接触状態となる位置に押し戻されて保持される。
れる液体水素１３のシャフト４軸心方向における圧力分
布の不釣合等により前記シャフト４にスラスト荷重が生
じていて、該シャフト４が例えば図３に示すようにター
ビン１側（図中左側）に移動していたとしても、タービ
ン１側の導入流路２２から液体水素排出室４５へ向う液
体水素１３の流れがスラストつば１８外周部の略Ｔ字状
断面形状により阻害されるので、前記スラストつば１８
のタービン１側の端面１８ａに作用する流体圧が高まっ
て前記シャフト４をスラスト荷重に対し反対方向に押し
戻す力が生じ、スラストつば１８はケーシング２側に対
して非接触状態となる位置に押し戻されて保持される。
【００２７】尚、このスラスト軸受２０のスラスト荷重
に対するバランス機能は、図４に示すようにタービン１
と反対側（図中右側）に向けてスラスト荷重が生じてい
る場合にも同様に作用し、又、後述するタービン１駆動
時に生じるスラスト荷重に対しても同様に作用するの
で、スラストつば１８は常に非接触状態で保持されるこ
とになる。
に対するバランス機能は、図４に示すようにタービン１
と反対側（図中右側）に向けてスラスト荷重が生じてい
る場合にも同様に作用し、又、後述するタービン１駆動
時に生じるスラスト荷重に対しても同様に作用するの
で、スラストつば１８は常に非接触状態で保持されるこ
とになる。
【００２８】更に、液体水素導入ライン３７によりラジ
アルロ−ダ２５の液体水素導入室３１に液体水素１３を
供給すると、該液体水素１３は連通孔２９及び中空ロッ
ド２８の中空部３０を通されて圧力室３２に至り、該圧
力室３２内の流体圧がシャフト４に付与されて前記静圧
軸受７，８に負荷荷重がかけられる。
アルロ−ダ２５の液体水素導入室３１に液体水素１３を
供給すると、該液体水素１３は連通孔２９及び中空ロッ
ド２８の中空部３０を通されて圧力室３２に至り、該圧
力室３２内の流体圧がシャフト４に付与されて前記静圧
軸受７，８に負荷荷重がかけられる。
【００２９】このとき、前記圧力室３２内の液体水素１
３は順次供給されてくる新たな液体水素１３によりシャ
フト４との境界部から漏出するので、中空ロッド２８の
下端はシャフト４に対して僅かに浮き上がり非接触状態
となる。
３は順次供給されてくる新たな液体水素１３によりシャ
フト４との境界部から漏出するので、中空ロッド２８の
下端はシャフト４に対して僅かに浮き上がり非接触状態
となる。
【００３０】圧力室３２から漏出した液体水素１３は液
体水素排出室４２に流れ込んで液体水素排出ライン４８
からケーシング２外へ排出される。
体水素排出室４２に流れ込んで液体水素排出ライン４８
からケーシング２外へ排出される。
【００３１】次いで、タービン１に水素ガス等の駆動ガ
スを供給して羽根車３を回転駆動することによってシャ
フト４を回転させ、前記ラジアルローダ２５による負荷
荷重量の調整やタービン１の回転数調整、液体水素１３
の供給圧力の調整等を行いつつ静圧軸受７，８の特性を
試験する。
スを供給して羽根車３を回転駆動することによってシャ
フト４を回転させ、前記ラジアルローダ２５による負荷
荷重量の調整やタービン１の回転数調整、液体水素１３
の供給圧力の調整等を行いつつ静圧軸受７，８の特性を
試験する。
【００３２】従って上記実施例によれば、シャフト４を
ケーシング２側に対し固体接触させないで軸支すること
ができるので、供試軸受である静圧軸受７，８だけの特
性を精度良く把握することができる。
ケーシング２側に対し固体接触させないで軸支すること
ができるので、供試軸受である静圧軸受７，８だけの特
性を精度良く把握することができる。
【００３３】尚、本発明の静圧軸受試験装置は、上述の
実施例にのみ限定されるものではなく、静圧軸受・ラジ
アルローダ・スラスト軸受に使用される流体は液体水素
以外に液体酸素、液化メタン等の流体を選択しても良い
こと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々変更を加え得ることは勿論である。
実施例にのみ限定されるものではなく、静圧軸受・ラジ
アルローダ・スラスト軸受に使用される流体は液体水素
以外に液体酸素、液化メタン等の流体を選択しても良い
こと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の静圧軸受
試験装置によれば、シャフトをケーシング側に対し固体
接触させないで軸支することができるので、静圧軸受だ
けの特性を精度良く把握することができる。
試験装置によれば、シャフトをケーシング側に対し固体
接触させないで軸支することができるので、静圧軸受だ
けの特性を精度良く把握することができる。
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向の矢視図である。
【図３】図１のスラスト軸受の拡大図である。
【図４】図１のスラスト軸受の拡大図である。
１ タービン ２ ケーシング ３ 羽根車 ４ シャフト ７ 静圧軸受 ８ 静圧軸受 １８ スラストつば ２０ スラスト軸受 ２５ ラジアルローダ
フロントページの続き (72)発明者 多田 稔 兵庫県相生市相生5292番地 石川島播磨 重工業株式会社 相生工場内 (56)参考文献 実開 昭55−109218（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−120947（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−174254（ＪＰ，Ｕ) 金敬雄、金錦模，”非円形静圧空気ジ ャーナル軸受の安定特性に関する研 究”、日本機械学会論文集、日本機械学 会、昭和63年３月、第54巻、第499号、 ｐ．656−660 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 32/00 - 32/06 G01M 13/04 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 一端にタービンの羽根車が接続されてケ
ーシング内に収容されたシャフトと、該シャフトの軸心
方向複数箇所を流体圧によって回転自在に軸支する静圧
軸受と、前記シャフトの所要位置に形成したスラストつ
ばの軸心方向両端面を流体圧によって保持するスラスト
軸受と、前記静圧軸受間のシャフトに半径方向から流体
圧を付与することにより静圧軸受の負荷荷重量を調整す
るラジアルローダとを備えたことを特徴とする静圧軸受
試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3124794A JP3062835B2 (ja) | 1991-04-27 | 1991-04-27 | 静圧軸受試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3124794A JP3062835B2 (ja) | 1991-04-27 | 1991-04-27 | 静圧軸受試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04327022A JPH04327022A (ja) | 1992-11-16 |
| JP3062835B2 true JP3062835B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=14894290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3124794A Expired - Fee Related JP3062835B2 (ja) | 1991-04-27 | 1991-04-27 | 静圧軸受試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3062835B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4553215B2 (ja) * | 1999-07-01 | 2010-09-29 | 株式会社Ｉｈｉエアロスペース | ハイドロスタティック軸受付きターボポンプ |
| WO2005057156A1 (ja) * | 2003-12-10 | 2005-06-23 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | 回転体のバランス修正用支承装置 |
-
1991
- 1991-04-27 JP JP3124794A patent/JP3062835B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 金敬雄、金錦模，"非円形静圧空気ジャーナル軸受の安定特性に関する研究"、日本機械学会論文集、日本機械学会、昭和６３年３月、第５４巻、第４９９号、ｐ．６５６−６６０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04327022A (ja) | 1992-11-16 |
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