JP4015388B2

JP4015388B2 - Foil gas bearing

Info

Publication number: JP4015388B2
Application number: JP2001248727A
Authority: JP
Inventors: 幸男秋月; 昭彦松井; 武郎牧野
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2021-08-20
Also published as: JP2003056561A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型ガスタービン、コンプレッサー等の軸受に用いられ、軸受ハウジングの内面側に円環状に張設された薄板製のバックスプリングを支持し、回転軸の円周方向に沿って複数設けられ該回転軸を軸支する薄板状の軸受材を前記バックスプリングの内側に支持してなるフォイルガス軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から小型ガスタービン、コンプレッサー等の気体軸受としてフォイルガス軸受が用いられている。図７は該フォイルガス軸受の１例（ＵＳＰ４１９５３９５号参照）を示す回転軸心に直角な断面図であり、図において２０は回転軸、０２は該回転軸２０を軸支する軸受体である。
該軸受体０２は外側に筒状の軸受ハウジング０３を備え該軸受ハウジング０３の内側に支持リング０４が嵌合されている。該支持リング０４の内周には円周方向に沿って複数個のスロット０５が設けられている。０６は板状のトップフォイルで、その基端が前記スロット０５に前記回転軸２０の回転方向に先端を指向させた状態で取り付けられている。０７はバックスプリングで、その基端が前記スロット０５に固定されて前記各トップフォイル０６を外側から支持している。
【０００３】
また、前記従来のフォイルガス軸受においては、該フォイルガス軸受が装備される機器の発停時には回転軸２０とトップフォイル（軸受材）０６とが接触するため、摩擦力が小さくて表面の損傷が無い摺動面を必要とすることから、回転軸２０の表面にはクロムメッキを施しトップフォイル０６の表面にはフッ素樹脂を主成分とする焼成膜を形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかるフォイルガス軸受においては、該フォイルガス軸受が装備される機器の発停時に回転軸２０とトップフォイル０６とが接触するため、該接触による摩擦力を抑制することを要する。
しかしながら、図７に示される従来のフォイルガス軸受にあっては、前記摩擦力を減衰させて抑制するためトップフォイル０６の長さを長くすると、これに伴い脚長の長いバックスプリング０７を用いることを要することとなり、該バックスプリング０７の剛性が低下し折損を引き起こし易い。
【０００５】
かかる問題点を解決可能なものとして、図３に示されるフォイルガス軸受（以下比較例という）が提案されている。
図３において、１は軸受ハウジング、２０は回転軸、２は前記回転軸２０の外周に沿って設けられたトップフォイル、３は該トップフォイル２と軸受ハウジング１との間に設けられて該トップフォイル２を支持するバックスプリングである。
【０００６】
前記バックスプリング３の円周方向に沿って複数個の凹部３ｃを形成して、該バックスプリング３を前記凹部３ｃ形成部間の部分が軸受ハウジング１の内周に対して隙間を有するように該軸受ハウジング１の溝５内に固定する。
前記トップフォイル２を円周方向に沿って複数個に分割し、各トップフォイル２の基部に凸部５３を形成して、該凸部５３を前記バックスプリング３の凹部３ｃに余裕を持って摺接しながら嵌合している。
【０００７】
しかしながら、かかる比較例においては、前記各トップフォイル２の基部に形成された凸部５３をバックスプリング３の凹部３ｃに嵌合したときの取付状態が不安定なため、各トップフォイル２とバックスプリング３との間の正確な寸法管理ができず、バックスプリング３のせり上がり等が発生し、各トップフォイル２と回転軸２０との間の軸受すきまを所要値に保持するのが困難となる。
また、各トップフォイル２とバックスプリング３との組立時において、前記凸部５３を凹部３ｃに嵌合することにより一義的に前記軸受すきまが設定されるため、該軸受すきまの変更を組立状態で行うことができない。
【０００８】
また、前記従来のフォイルガス軸受においては、機器の発停時に回転軸２０とトップフォイル０６とが接触する際の摩擦力を抑制するため、回転軸２０の表面にクロムメッキを施すとともに、トップフォイル０６の表面にはフッ素樹脂を主成分とする焼成膜を形成しているが、該フッ素樹脂の焼成膜は、最高使用温度が概ね２００℃と耐熱性が低いため、作動ガス温度が６００℃程度になるガスタービン等の高温部材には適用困難である。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、バックスプリングの剛性を高く保持して折損の発生を回避しつつ機器の発停時における回転軸と軸受材（トップフォイル）との接触による摩擦力を抑制し、またバックスプリングの軸受ハウジングへの装着を簡単かつ高精度でなし得て回転軸と軸受材との間の軸受すきまを正確に保持できるとともに該軸受すきまを軸受の組立状態にて調整可能とし、さらには軸受材の最高使用温度を上昇せしめて耐熱性を向上することによりガスタービン等の高温部材にも支障なく適用可能なフォイルガス軸受を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、軸受ハウジングの内面側に該内面の円周方向に沿って円環状に張設された薄板からなるバックスプリングを支持し、回転軸の円周方向に沿って複数設けられて該回転軸を軸支する薄板状の軸受材を前記バックスプリングの内側に支持してなるフォイルガス軸受において、前記バックスプリングはその両端部に形成された合せ部にて連接され、該合せ部は前記両端部に突設された外側合せ部及び内側合せ部を該バックスプリングに張力を付与した形態にて交差させるとともに該外側合せ部及び内側合せ部に形成された係止面により幅方向の相対移動を規制してなることを特徴とするフォイルガス軸受を提案する。
【００１１】
請求項１において好ましくは請求項２のように、前記バックスプリングの合せ部を前記軸受ハウジングの内面に凹設された溝内に配置するとともに、該溝と前記内面との間に前記合せ部と円環状部との接続部分の外周が当接可能にされたテーパ面を形成するのがよい。
【００１２】
請求項３記載の発明は請求項１に加えて、前記軸受ハウジング内に半径方向に設けられたスライド溝と該スライド溝内に半径方向に移動可能に嵌合され前記合せ部を含むバックスプリングの外周支持部を支承する調整片とを有するスプリング径調整機構を備え、該調整片を前記スライド溝内を移動させることにより前記外周支持部を介して前記バックスプリングの内径寸法を調整可能に構成したことを特徴とする。
請求項３において、好ましくは請求項４のように、前記スプリング径調整機構及び外周支持部を円周方向に沿って複数箇所に設けてなるのがよい。
【００１３】
請求項１ないし４記載の発明によれば、バックスプリングの両端部に突設された外側合せ部及び内側合せ部を張力を付与した形態にて交差させるとともに双方の合せ部に形成された係止面により幅方向の相対移動を規制するように構成したので、該外側及び内側合せ部の交差長さを変化させることによりバックスプリングの円周方向長さを自在に調整できる。
従って、該バックスプリングをせり上がり等の発生なくして軸受ハウジングの内側に安定した取付状態で以って設置でき、これにより該バックスプリングの内側に支持される軸受材と回転軸との間の軸受すきまを適正値に保持することができる。
【００１４】
また請求項２のように、バックスプリングの合せ部を前記軸受ハウジングの内面に凹設された溝内に設けて、軸受ハウジングの内面にテーパ面を形成したので、前記バックスプリングの合せ部への接続部を該テーパ面に当接させることによりバックスプリングの位置決めが正確にでき、前記軸受すきまの調整がさらに簡単化されるとともに調整精度も向上する。
【００１５】
また、請求項３ないし４のように構成すれば、軸受ハウジング内に半径方向に設けられたスライド溝と該スライド溝内を半径方向に移動可能な調整片とを有するスプリング径調整機構を設けたので、前記の調整片を半径方向に移動させることによりバックスプリングの内径寸法を調整可能となり、軸受すきまの変更、調整をフォイルガス軸受の組立状態で行うことができ、軸受すきまをさらに正確に設定できるとともに、フォイルガス軸受の組立、調整工数が低減される。
【００１６】
請求項５記載の発明は請求項１ないし４の何れかにおいて、前記軸受材の前記回転軸に対向する内面または前記回転軸の外周面の何れか一方または双方に、円周方向複数箇所に凹部を形成してなることを特徴とする。
かかる発明によれば、円周方向複数箇所に形成した前記凹部内に固体潤滑剤を保持できて該凹部内の潤滑剤を軸受面に供給できるため、起動時や低回転時のような回転軸と軸受材との接触時における軸受面の潤滑を安定的になすことができる。
【００１７】
（削除）
【００１８】
（削除）
【００１９】
（削除）
【００２０】
（削除）
【００２１】
（削除）
【００２２】
請求項６ないし９記載の発明は、請求項１ないし５の構成を有するフォイルガス軸受の材料の発明に係り、請求項６記載の発明は、前記回転軸の外周面に硬質カーボンをコーティングし、前記軸受材の表面にフッ素樹脂焼成膜を形成してなることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、前記軸受材に黒鉛あるいは二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）あるいは黒鉛及び二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）の何れか１つからなる膜をコーティングしてなることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、前記軸受材に２種類以上の金属を含む酸化物からなる膜をコーティングしてなることを特徴とする。
請求項９記載の発明は、前記軸受材に黒鉛及び２種類以上の金属を含む酸化物からなる膜をコーティングしてなることを特徴とする。
【００２３】
請求項６記載の発明によれば、硬質カーボン膜はクロムメッキやセラミック膜に比べて固体潤滑性を有する硬質膜であるので軸受面の表面コーティングに好適であり、これを回転軸の表面にコーティングし、表面にフッ素樹脂焼成膜を形成した軸受材と組み合わせることにより転移膜潤滑効果が発揮されて耐摩耗性が向上し、軸受寿命を延長できる。
請求項７ないし９記載の発明によれば、軸受材に黒鉛あるいは二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）あるいは黒鉛及び二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）の何れか１つからなる膜、２種類以上の金属を含む酸化物からなる膜、あるいは黒鉛及び２種類以上の金属を含む酸化物からなる膜を夫々コーティングすることにより、６００℃程度の高温まで摩擦係数及び摩耗量を常温時と同程度に低く保持することができる。
【００２４】
これにより、軸受材と回転軸との間の摩擦係数を常温時から６００℃程度の高温時までの広い温度範囲で低い摩擦係数に保持することができ、起動時や低回転時のような軸受材と回転軸との接触運転時においても、常温時から６００℃程度の高温時までの広い温度範囲において軸受材と回転軸との軸受面に摩耗量の増大を見ることが無く、軸受材の最高使用温度の上昇が可能となり、軸受の環境温度が高温になるガスタービン等の高温部材にも支障なく適用できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２６】
図１は本発明の第１実施例に係るフォイルガス軸受を示し、（Ａ）は回転軸心に直角方向に視たる正面図（回転軸を省略）（Ｂ）は合せ部の詳細を示す（Ａ）におけるＡ―Ａ矢視図である。図２は第２実施例を示す図１の（Ａ）対応図である。図3は比較例を示す回転軸心に直角方向に視たる正面図である。図４は第３実施例を示す凹部拡大図である。図５はフォイルガス軸受用材料の第１実施例を示す表である。図６はフォイルガス軸受用材料の第２実施例を示す表である。
【００２７】
フォイルガス軸受構造の第１実施例を示す図１において、１は円筒状に形成された軸受ハウジング、１００は図示を省略した回転軸２０（図３参照）の回転軸心、２は前記回転軸２０の外周に沿って複数個（この例では３個）設けられた薄板からなる軸受材を構成するトップフォイル、３は該トップフォイル２と軸受ハウジング１との間に設けられて該トップフォイル２を支持する薄板からなるバックスプリングである。
【００２８】
前記軸受ハウジング１の内周面には、円周方向に沿って複数個（この例では等間隔に3個）の溝５が刻設されている。前記バックスプリング３は前記軸受ハウジング１の内面１ａ側に該内面１ａの円周方向に沿って円環状に張設され、円周上の１箇所に端部を合わせる合せ部４を設けている。
該合せ部４は前記溝５の中の１つの内部に設置され、該バックスプリング３の両端部の一方側に突設された２つの外側合せ部４２の間に、前記両端部の他方側に突設された内側合せ部４１を該バックスプリング３に張力を付与した形態にて交差させる。そして該外側合せ部４２及び内側合せ部４１に形成された係止面４３を当接させることにより該合せ部４における幅方向の相対移動を規制している。
【００２９】
また前記各溝５の両側と前記軸受ハウジング１の内周面との間にテーパ面６を形成し、前記バックスプリング３の合せ部４と円環状部との間の接続部分の外周が該テーパ面６に当接されることにより該バックスプリング３の位置決めをなしている。また０６は前記バックスプリング３に部分的に突設された凸部で、前記合せ部４の設置部以外の溝５に対応する前記テーパ面６に当接可能となっている。
そして前記複数個（この例では３個）のトップフォイル２は夫々の基部を前記各テーパ面６に沿うように曲げられて前記バックスプリング３の内側に支持されている。
【００３０】
かかる構成からなるフォイルガス軸受において、回転軸２０とトップフォイル２との間の軸受すきまを調整する際には、前記合せ部４の外側合せ部４２と内側合せ部４１の交差長さを変化させ、バックスプリング３の円周方向長さを調整することによる。
即ちかかる実施例によれば、合せ部４における外側及び内側合せ部４２、４１の交差長さを変化させることによりバックスプリング３の円周方向長さを自在に調整できる。
従って、該バックスプリング３を軸受ハウジング１の内側に安定した取付状態で以って設置でき、これにより該バックスプリング３の内側に支持されるトップフォイル２と回転軸２０との間の軸受すきまを適正値に保持することが可能となる。
【００３１】
また、前記バックスプリング３の合せ部４及び凸部０６を軸受ハウジング１の内面に形成したテーパ面６に当接させて該バックスプリング３を組み付けるので、前記バックスプリング３の合せ部への接続部を該テーパ面６に当接させることによりバックスプリング３の位置決めが正確にでき、前記軸受すきまの調整がさらに簡単化されるとともに調整精度も向上する。
【００３２】
次に、図２に示されるフォイルガス軸受の第２実施例においては、前記軸受ハウジング１の円周方向において、前記バックスプリング３の合せ部４及び凸部０６が設置された位置に、内面から半径方向に凹設されたスライド溝１０と該スライド溝１０内に半径方向に移動可能に嵌合された調整片１１を備えている。１５は前記軸受ハウジング１の内周に固挿された内側リングで、該内側リング１５には前記軸受ハウジング１のスライド溝１０が延設されている。
そして、前記各調整片１１の一端側には、図１に示す第１実施例と同様な溝４が凹設されるとともに該溝４の両側にはテーパ面１４が形成されている。そして、該テーパ面１４に前記バックスプリング３の外面が当接するようになっており、該調整片１１の他端側には前記軸受ハウジング１のねじ孔０１ａに螺合された調整ねじ１２が設けられている。１３は前記調整ねじ１２ロック用のナットである。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００３３】
かかる第２実施例において、前記ナット１３を弛め調整ねじ１２を回転させて調整片１１を前記スライド溝１０内を移動させることにより前記テーパ面１４を半径方向に移動させると、前記合せ部４の交差位置の変化とともにバックスプリング３の内径寸法が変化する。これによりバックスプリング３の内径寸法及び該バックスプリング３に支持されているトップフォイル２の内径を変化させて該トップフォイル２と回転軸２０との間の軸受すきまを調整できる。
【００３４】
かかる第２実施例によれば、前記調整片１１をスライド溝１０に沿って半径方向に移動させることによりバックスプリング３の内径寸法を調整可能となり、トップフォイル２と回転軸２０との間の軸受すきまの変更、調整をフォイルガス軸受の組立状態で行うことができ、軸受すきまを正確に設定できる。
【００３５】
図４に示される第3実施例においては、前記トップフォイル２（軸受材）の前記回転軸２０に対向する内面の円周方向複数箇所に凹部（ディンプル）２ａを設けている。あるいは該凹部（ディンプル）２ａに代えて、前記回転軸２０の外周面の円周方向複数箇所に凹部２０ａを形成する。尚、トップフォイル２及び回転軸２０の双方に凹部２ａ及び２０ａを形成することも可能である。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
かかる第3実施例によれば、円周方向複数箇所に形成した前記凹部２ａあるいは２０ａ内に固体潤滑剤を保持できて、該凹部２ａあるいは２０ａ内の潤滑剤をトップフォイル２と回転軸２０との間の軸受面に供給できるため、起動時や低回転時のような回転軸２０とトップフォイル２との接触時における軸受面の潤滑が安定的になされる。
【００３６】
つぎに、本発明においては、図１ないし図３に示されるフォイルガス軸受を含む全てのフォイルガス軸受の材料を次のように構成する。
即ちフォイルガス軸受用材料の第１実施例においては、図５に示すように、前記回転軸２０の外周面に硬質カーボンをコーティングし、前記トップフォイル２（軸受材）の表面にフッ素樹脂焼成膜を形成する。
図５は第１実施例に係るフォイルガス軸受用材料の比較実験結果をあらわす表図であり、図において番号１は回転軸２０の外周面にクロムメッキをコーティングした従来材（比較材）番号２は回転軸２０の外周面に硬質カーボンをコーティングした本発明材で、いずれの場合もトップフォイル２（軸受材）の表面にフッ素樹脂焼成膜（ＰＴＦＥ焼成膜）を形成している。
【００３７】
図から明らかなように、本発明材（番号２）は常温（室温）、高温（２００℃）ともに、従来材（比較材、番号１）に比べて摩擦係数及び摩耗量が低減されている。
即ち、かかる実施例によれば、本発明材の硬質カーボン膜は従来材（比較材）クロムメッキやセラミック膜に比べて固体潤滑性を有する硬質膜であるので、これを回転軸２０の表面にコーティングし、表面にフッ素樹脂焼成膜を形成したトップフォイル２（軸受材）と組み合わせることにより転移膜潤滑効果が発揮されて耐摩耗性が向上する。
【００３８】
次に、フォイルガス軸受用材料の第２実施例においては、図６の表の番号４ないし番号１４に示すような材料をトップフォイル２（軸受材）の表面にコーティングしている。尚、回転軸２０には表面処理を施していない。
即ち、図６は第２実施例に係るフォイルガス軸受用材料の比較実験結果をあらわす表図であり、図において番号１ないし３及び１５はトップフォイル２（軸受材）の表面コーティングにおける従来材（比較材）、番号４ないし１４は本発明材である。
【００３９】
図６において、本発明材の第１の材料は、前記トップフォイル２に、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）からなる膜（本発明材、番号４）、あるいは黒鉛からなる膜（本発明材、番号５）、あるいは黒鉛及び二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）からなる膜（本発明材、番号６）をコーティングしている。
本発明材の第２の材料は、前記トップフォイル２に、タングステン化カリウム（Ｋ_２ＷＯ_４）からなる膜（本発明材、番号７）、あるいはタングステン化ナトリウム（Ｎａ_２ＷＯ_４）からなる膜（本発明材、番号８）、あるいはモリブデン化カリウム（Ｋ_２ＭｏＯ_４）からなる膜（本発明材、番号９）、あるいはモリブデン化ナトリウム（Ｎａ_２ＭｏＯ_４）からなる膜（本発明材、番号１０）をコーティングしている。
本発明材の第３の材料は、前記トップフォイル２に、黒鉛及びタングステン化カリウム（Ｋ_２ＷＯ_４）からなる膜（本発明材、番号１１）、あるいは黒鉛及びタングステン化ナトリウム（Ｎａ_２ＷＯ_４）からなる膜（本発明材、番号１２）、あるいは黒鉛及びモリブデン化カリウム（Ｋ_２ＭｏＯ_４）からなる膜（本発明材、番号１３）、あるいは黒鉛及びモリブデン化ナトリウム（Ｎａ_２ＭｏＯ_４）からなる膜（本発明材、番号１４）をコーティングしている。
【００４０】
図６から明らかなように、本発明材の第１ないし第３の材料（４ないし１４の材料）は常温（室温）、高温（２００℃、４００℃、６００℃）ともに、従来材（比較材）に比べて摩擦係数及び摩耗量が低減され、殊に６００℃の高温においても摩擦係数及び摩耗量が常温（室温）と殆ど変わらなく低い値を保持している。
【００４１】
かかる構成からなるフォイルガス軸受をそなえた機器の運転時において、該機器の起動時や停止前を含む低回転運転時には、回転軸２０とトップフォイル２とが接触した状態にて運転されるが、前記フォイルガス軸受用材料の第２実施例によれば、６００℃程度の高温まで摩擦係数及び摩耗量を常温時と同程度に低く保持することができることから、トップフォイル２（軸受材）と回転軸２０との間の摩擦係数及び摩耗量を常温時から６００℃程度の高温時までの広い温度範囲で低い値に保持することが可能となる。
これにより、前記低回転運転時のような軸受材と回転軸との接触運転時においても、常温時から６００℃程度の高温時までの広い温度範囲においてトップフォイル２と回転軸２０との軸受面に摩耗の増大を見ることが無く、トップフォイル２（軸受材）の最高使用温度の上昇が可能となり、軸受の環境温度が高温になるガスタービン等の高温部材にも支障なく適用可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上記載の如く請求項１ないし４記載の発明によれば、バックスプリングの両端部に突設された外側合せ部及び内側合せ部の交差長さを変化させることによりバックスプリングの円周方向長さを自在に調整できる。
従って、該バックスプリングを軸受ハウジングの内側に安定した取付状態で以って設置でき、これにより該バックスプリングの内側に支持される軸受材と回転軸との間の軸受すきまを適正値に保持することができる。
また請求項２のように構成すれば、バックスプリングの合せ部への接続部をテーパ面に当接させることによりバックスプリングの位置決めが正確にでき、前記軸受すきまの調整がさらに簡単化されるとともに調整精度も向上する。
【００４３】
また、請求項３ないし４記載のように構成すれば、スプリング径調整機構の調整片をスライド溝において半径方向に移動させることによりバックスプリングの内径寸法を調整可能となり、軸受すきまの変更、調整をフォイルガス軸受の組立状態で行うことができ、軸受すきまがさらに正確に設定できるとともに、フォイルガス軸受の組立、調整工数が低減される。
【００４４】
また請求項５記載のように構成すれば、円周方向複数箇所に形成した凹部内に固体潤滑剤を保持できて該凹部内の潤滑剤を軸受面に供給できるため、起動時や低回転時のような回転軸と軸受材との接触時における軸受面の潤滑を安定的になすことができ、軸受の摩耗や焼き付きの発生を防止できる。
【００４５】
また請求項６記載のように構成すれば、固体潤滑性を有して表面コーティングに好適な硬質カーボン膜を回転軸の表面にコーティングし、表面にフッ素樹脂焼成膜を形成した軸受材と組み合わせることにより転移膜潤滑効果が発揮されて耐摩耗性が向上し、軸受寿命を延長できる。
【００４６】
さらに請求項７ないし９記載の発明によれば、軸受材に黒鉛あるいは二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）あるいは黒鉛及び二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）の何れか１つからなる膜、２種類以上の金属を含む酸化物からなる膜、あるいは黒鉛及び２種類以上の金属を含む酸化物からなる膜を夫々コーティングすることにより、６００℃程度の高温まで摩擦係数及び摩耗量を常温時と同程度に低く保持することができる。
【００４７】
これにより、軸受材と回転軸との間の摩擦係数を常温時から６００℃程度の高温時までの広い温度範囲で低い摩擦係数及び摩耗量に保持することができ、起動時や低回転時のような軸受材と回転軸との接触運転時においても、常温時から６００℃程度の高温時までの広い温度範囲において軸受材と回転軸との軸受面に摩耗の増大を見ることが無く、軸受材の最高使用温度の上昇が可能となり、軸受の環境温度が高温になるガスタービン等の高温部材にも支障なく適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るフォイルガス軸受を示し、（Ａ）は回転軸心に直角方向に視たる正面図（回転軸を省略）（Ｂ）は合せ部の詳細を示す（Ａ）におけるＡ―Ａ矢視図である。
【図２】第２実施例を示す図１の（Ａ）対応図である。
【図３】比較例を示す回転軸心に直角方向に視たる正面図である。
【図４】第３実施例を示す凹部拡大図である。
【図５】フォイルガス軸受用材料の第１実施例を示す表である。
【図６】フォイルガス軸受用材料の第２実施例を示す表である。
【図７】従来技術を示す図３対応図である。
【符号の説明】
１軸受ハウジング
２トップフォイル
２ａ、２０ａ凹部
３バックスプリング
４合せ部
５溝
６、１４テーパ面
０６凸部
１０スライド溝
１１調整片
１２調整ねじ
１５内側リング
２０回転軸
４１内側合せ部
４２外側合せ部
４３係止面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used for bearings such as small gas turbines and compressors, and supports a thin plate-made back spring stretched annularly on the inner surface side of the bearing housing, and is provided in a plurality along the circumferential direction of the rotating shaft. The present invention relates to a foil gas bearing in which a thin plate bearing material that supports the rotating shaft is supported inside the back spring.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, foil gas bearings have been used as gas bearings for small gas turbines, compressors, and the like. FIG. 7 is a cross-sectional view perpendicular to the rotational axis showing an example of the foil gas bearing (see US Pat. No. 4,195,395). In the figure, 20 is a rotational shaft, and 02 is a bearing body that supports the rotational shaft 20.
The bearing body 02 includes a cylindrical bearing housing 03 on the outside, and a support ring 04 is fitted inside the bearing housing 03. A plurality of slots 05 are provided on the inner periphery of the support ring 04 along the circumferential direction. Reference numeral 06 denotes a plate-like top foil, which is attached to the slot 05 with its distal end directed in the rotational direction of the rotary shaft 20. Reference numeral 07 denotes a back spring, the base end of which is fixed to the slot 05 to support the top foils 06 from the outside.
[0003]
Further, in the conventional foil gas bearing, since the rotary shaft 20 and the top foil (bearing material) 06 come into contact with each other when the equipment equipped with the foil gas bearing is started and stopped, the frictional force is small and the surface is damaged. Since no sliding surface is required, the surface of the rotary shaft 20 is plated with chrome, and the top foil 06 is formed with a fired film mainly composed of a fluororesin.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such a foil gas bearing, since the rotary shaft 20 and the top foil 06 come into contact with each other when the device equipped with the foil gas bearing is started and stopped, it is necessary to suppress the frictional force due to the contact.
However, in the conventional foil gas bearing shown in FIG. 7, when the length of the top foil 06 is increased in order to attenuate and suppress the frictional force, the back spring 07 having a longer leg length is used accordingly. As a result, the rigidity of the back spring 07 is reduced and breakage is likely to occur.
[0005]
As a solution for such a problem, a foil gas bearing (hereinafter referred to as a comparative example) shown in FIG. 3 has been proposed.
In FIG. 3, 1 is a bearing housing, 20 is a rotating shaft, 2 is a top foil provided along the outer periphery of the rotating shaft 20, and 3 is provided between the top foil 2 and the bearing housing 1 and the top It is a back spring that supports the foil 2.
[0006]
A plurality of recesses 3 c are formed along the circumferential direction of the back spring 3, and the back spring 3 is formed such that a portion between the recess 3 c forming portions has a gap with respect to the inner periphery of the bearing housing 1. It is fixed in the groove 5 of the bearing housing 1.
The top foil 2 is divided into a plurality of pieces along the circumferential direction, a convex portion 53 is formed at the base of each top foil 2, and the convex portion 53 is slid with a margin into the concave portion 3 c of the back spring 3. Mating while touching.
[0007]
However, in this comparative example, since the mounting state when the convex portion 53 formed on the base portion of each top foil 2 is fitted into the concave portion 3c of the back spring 3 is unstable, each top foil 2 and the back spring Therefore, it is difficult to maintain the bearing clearance between the top foil 2 and the rotary shaft 20 at a required value.
Further, when the top foil 2 and the back spring 3 are assembled, the bearing clearance is uniquely set by fitting the convex portion 53 into the concave portion 3c. I can't do it.
[0008]
Further, in the conventional foil gas bearing, in order to suppress the frictional force when the rotating shaft 20 and the top foil 06 come into contact with each other when the equipment is started and stopped, the surface of the rotating shaft 20 is plated with chrome and the top foil A fired film mainly composed of a fluororesin is formed on the surface of 06, but the fired film of the fluororesin has a low heat resistance of about 200 ° C., so the working gas temperature is about 600 ° C. It is difficult to apply to a high temperature member such as a gas turbine.
[0009]
In view of the problems of the prior art, the present invention suppresses the frictional force caused by the contact between the rotating shaft and the bearing material (top foil) at the time of starting and stopping of the device while maintaining the rigidity of the back spring to avoid the occurrence of breakage. In addition, the back spring can be easily and accurately mounted on the bearing housing, so that the bearing clearance between the rotating shaft and the bearing material can be accurately maintained, and the bearing clearance can be adjusted in the assembled state of the bearing. Another object of the present invention is to provide a foil gas bearing that can be applied to a high temperature member such as a gas turbine without any problems by increasing the maximum use temperature of the bearing material to improve heat resistance.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the present invention provides a back spring comprising a thin plate stretched in an annular shape along the circumferential direction of the inner surface of the bearing housing on the inner surface side of the bearing housing. In a foil gas bearing provided with a plurality of thin bearing members provided along the circumferential direction of the shaft and supporting the rotating shaft inside the back spring, the back spring is formed at both ends thereof. The outer mating portion and the inner mating portion are crossed in a form in which tension is applied to the back spring. A foil gas bearing is proposed in which the relative movement in the width direction is restricted by a locking surface formed on the surface.
[0011]
Preferably, in the first aspect of the present invention, the mating portion of the back spring is disposed in a groove recessed in the inner surface of the bearing housing, and the mating portion is disposed between the groove and the inner surface. It is preferable to form a tapered surface in which the outer periphery of the connection portion with the annular portion can come into contact.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the present invention, there is provided a back spring including a slide groove provided in the bearing housing in a radial direction and a slide groove fitted in the slide groove so as to be movable in the radial direction. A spring diameter adjusting mechanism having an adjustment piece for supporting the outer peripheral support portion, and the inner diameter dimension of the back spring can be adjusted via the outer peripheral support portion by moving the adjustment piece in the slide groove. It is characterized by that.
In Claim 3, preferably, as in Claim 4, the spring diameter adjusting mechanism and the outer peripheral support portion are provided at a plurality of locations along the circumferential direction.
[0013]
According to the first to fourth aspects of the present invention, the outer mating portion and the inner mating portion projecting from both ends of the back spring intersect with each other in a tensioned form, and the latch formed on both mating portions. Since the relative movement in the width direction is regulated by the surface, the circumferential length of the back spring can be freely adjusted by changing the intersecting length of the outer and inner mating portions.
Therefore, the back spring can be installed in a stable mounting state on the inside of the bearing housing without causing a rise or the like, whereby a bearing between the bearing material supported on the inside of the back spring and the rotating shaft can be installed. Clearance can be maintained at an appropriate value.
[0014]
Further, as in claim 2, the back spring mating portion is provided in a groove recessed in the inner surface of the bearing housing, and a tapered surface is formed on the inner surface of the bearing housing. By bringing the connecting portion into contact with the tapered surface, the back spring can be accurately positioned, and the adjustment of the bearing clearance is further simplified and the adjustment accuracy is improved.
[0015]
According to another aspect of the present invention, a spring diameter adjusting mechanism having a slide groove provided radially in the bearing housing and an adjusting piece movable in the slide groove in the radial direction is provided. Therefore, by moving the adjustment piece in the radial direction, the inner diameter of the back spring can be adjusted, and the bearing clearance can be changed and adjusted in the assembled state of the foil gas bearing, setting the bearing clearance more accurately. In addition, the assembly and adjustment man-hours for the foil gas bearing are reduced.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the inner surface of the bearing member facing the rotation shaft and / or the outer peripheral surface of the rotation shaft are recessed at a plurality of circumferential positions. It is characterized by forming.
According to this invention, the solid lubricant can be held in the recesses formed at a plurality of locations in the circumferential direction, and the lubricant in the recesses can be supplied to the bearing surface. The bearing surface can be stably lubricated during contact with the bearing material.
[0017]
(Delete)
[0018]
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[0019]
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[0020]
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[0021]
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[0022]
The inventions of claims 6 to 9 relate to the invention of the material of the foil gas bearing having the structure of claims 1 to 5, and the invention of claim 6 coats the outer peripheral surface of the rotary shaft with hard carbon, A fluororesin fired film is formed on the surface of the bearing material.
The invention according to claim 7 is characterized in that the bearing material is coated with a film made of graphite, molybdenum disulfide (MoS ₂ ), or any one of graphite and molybdenum disulfide (MoS ₂ ).
The invention according to claim 8 is characterized in that the bearing material is coated with a film made of an oxide containing two or more kinds of metals.
The invention according to claim 9 is characterized in that the bearing material is coated with a film made of an oxide containing graphite and two or more kinds of metals.
[0023]
According to the invention described in claim 6, since the hard carbon film is a hard film having solid lubricity as compared with chrome plating or ceramic film, it is suitable for surface coating of the bearing surface, and this is coated on the surface of the rotating shaft. In combination with a bearing material having a fluororesin fired film formed on the surface, the transition film lubrication effect is exhibited, the wear resistance is improved, and the bearing life can be extended.
According to claims 7 to 9 the invention described, graphite or molybdenum disulfide (MoS ₂₎ or graphite and molybdenum disulfide (MoS ₂₎ any one from the film of the bearing member, comprising two or more metals By coating a film made of oxide or a film made of graphite and an oxide containing two or more kinds of metals, the friction coefficient and the wear amount are kept as low as at room temperature up to about 600 ° C. Can do.
[0024]
As a result, the friction coefficient between the bearing material and the rotating shaft can be maintained at a low friction coefficient in a wide temperature range from normal temperature to high temperature of about 600 ° C. Even during the contact operation between the material and the rotating shaft, there is no increase in the amount of wear on the bearing surface of the bearing material and the rotating shaft over a wide temperature range from room temperature to a high temperature of about 600 ° C. The maximum operating temperature can be increased, and it can be applied to high-temperature members such as a gas turbine where the environmental temperature of the bearing is high without any problem.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.
[0026]
1A and 1B show a foil gas bearing according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view as viewed in a direction perpendicular to a rotation axis (rotation axis is omitted) and FIG. It is an AA arrow line view in A). FIG. 2 is a diagram corresponding to FIG. 1A showing the second embodiment. FIG. 3 is a front view of a comparative example viewed in a direction perpendicular to the rotation axis. FIG. 4 is an enlarged view of a concave portion showing the third embodiment. FIG. 5 is a table showing a first embodiment of a foil gas bearing material. FIG. 6 is a table showing a second embodiment of the foil gas bearing material.
[0027]
In FIG. 1 showing a first embodiment of a foil gas bearing structure, 1 is a bearing housing formed in a cylindrical shape, 100 is a rotation axis of a rotary shaft 20 (see FIG. 3) not shown, and 2 is the rotary shaft. A top foil 3 constituting a bearing member made of a thin plate provided in plural (three in this example) along the outer periphery of 20 is provided between the top foil 2 and the bearing housing 1 and the top foil 2 A back spring made of a thin plate that supports
[0028]
On the inner peripheral surface of the bearing housing 1, a plurality of (three in this example) grooves 5 are engraved along the circumferential direction. The back spring 3 is provided in an annular shape along the circumferential direction of the inner surface 1a on the inner surface 1a side of the bearing housing 1, and is provided with a mating portion 4 for matching an end portion at one place on the circumference.
The mating portion 4 is installed inside one of the grooves 5, and between the two outer mating portions 42 projecting on one side of both end portions of the back spring 3, on the other side of the both end portions. The protruding inner mating portion 41 is crossed in a form in which tension is applied to the back spring 3. Then, the relative movement in the width direction of the mating portion 4 is restricted by bringing the locking surfaces 43 formed on the outer mating portion 42 and the inner mating portion 41 into contact with each other.
[0029]
A tapered surface 6 is formed between both sides of each groove 5 and the inner peripheral surface of the bearing housing 1, and the outer periphery of the connecting portion between the mating portion 4 and the annular portion of the back spring 3 is tapered. The back spring 3 is positioned by being brought into contact with the surface 6. Reference numeral 06 denotes a convex portion that partially protrudes from the back spring 3 and can contact the tapered surface 6 corresponding to the groove 5 other than the installation portion of the mating portion 4.
The plurality (three in this example) of the top foils 2 are supported on the inner side of the back spring 3 by bending their respective base portions along the respective tapered surfaces 6.
[0030]
In the foil gas bearing having such a configuration, when adjusting the bearing clearance between the rotary shaft 20 and the top foil 2, the crossing length of the outer mating portion 42 and the inner mating portion 41 of the mating portion 4 is changed. By adjusting the circumferential length of the back spring 3.
That is, according to this embodiment, the circumferential length of the back spring 3 can be freely adjusted by changing the intersecting length of the outer and inner mating portions 42 and 41 in the mating portion 4.
Therefore, the back spring 3 can be installed inside the bearing housing 1 in a stable mounting state, and thereby a bearing clearance between the top foil 2 supported on the inside of the back spring 3 and the rotary shaft 20 can be provided. It becomes possible to hold it at an appropriate value.
[0031]
Further, since the back spring 3 is assembled by bringing the mating portion 4 and the convex portion 06 of the back spring 3 into contact with the tapered surface 6 formed on the inner surface of the bearing housing 1, the connecting portion to the mating portion of the back spring 3 is assembled. Is brought into contact with the tapered surface 6 to accurately position the back spring 3, and the adjustment of the bearing clearance is further simplified and the adjustment accuracy is improved.
[0032]
Next, in the second embodiment of the foil gas bearing shown in FIG. 2, in the circumferential direction of the bearing housing 1, from the inner surface to the position where the mating portion 4 and the convex portion 06 of the back spring 3 are installed. A slide groove 10 provided in a radial direction and an adjustment piece 11 fitted in the slide groove 10 so as to be movable in the radial direction are provided. An inner ring 15 is fixedly inserted into the inner periphery of the bearing housing 1, and a slide groove 10 of the bearing housing 1 extends in the inner ring 15.
A groove 4 similar to that of the first embodiment shown in FIG. 1 is formed on one end side of each adjustment piece 11, and tapered surfaces 14 are formed on both sides of the groove 4. The outer surface of the back spring 3 is in contact with the tapered surface 14, and an adjustment screw 12 screwed into the screw hole 01 a of the bearing housing 1 is provided on the other end side of the adjustment piece 11. It has been. Reference numeral 13 denotes a nut for locking the adjusting screw 12.
Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals.
[0033]
In the second embodiment, when the nut 13 is loosened and the adjusting screw 12 is rotated to move the adjusting piece 11 in the slide groove 10 to move the tapered surface 14 in the radial direction, the mating portion 4 is moved. The inner diameter of the back spring 3 changes as the crossing position changes. Thus, the bearing clearance between the top foil 2 and the rotary shaft 20 can be adjusted by changing the inner diameter of the back spring 3 and the inner diameter of the top foil 2 supported by the back spring 3.
[0034]
According to the second embodiment, the inner diameter of the back spring 3 can be adjusted by moving the adjusting piece 11 along the slide groove 10 in the radial direction, and the bearing between the top foil 2 and the rotary shaft 20 can be adjusted. The clearance can be changed and adjusted in the assembled state of the foil gas bearing, and the bearing clearance can be set accurately.
[0035]
In the third embodiment shown in FIG. 4, recesses (dimples) 2a are provided at a plurality of locations in the circumferential direction on the inner surface of the top foil 2 (bearing material) facing the rotary shaft 20. Alternatively, in place of the recess (dimple) 2a, recesses 20a are formed at a plurality of locations in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the rotary shaft 20. It is also possible to form the recesses 2a and 20a in both the top foil 2 and the rotating shaft 20.
Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals.
According to the third embodiment, the solid lubricant can be held in the recesses 2a or 20a formed at a plurality of locations in the circumferential direction, and the lubricant in the recesses 2a or 20a Therefore, the bearing surface can be stably lubricated at the time of contact between the rotary shaft 20 and the top foil 2 at the time of starting or during low rotation.
[0036]
Next, in the present invention, the materials of all the foil gas bearings including the foil gas bearing shown in FIGS. 1 to 3 are configured as follows.
That is, in the first embodiment of the foil gas bearing material, as shown in FIG. 5, the outer peripheral surface of the rotary shaft 20 is coated with hard carbon, and the surface of the top foil 2 (bearing material) is coated with a fluororesin fired film. Form.
FIG. 5 is a table showing the results of a comparative experiment of the foil gas bearing material according to the first embodiment. In the figure, number 1 is a conventional material (comparative material) number 2 in which the outer peripheral surface of the rotating shaft 20 is coated with chrome plating. Is a material of the present invention in which the outer peripheral surface of the rotating shaft 20 is coated with hard carbon, and in any case, a fluororesin fired film (PTFE fired film) is formed on the surface of the top foil 2 (bearing material).
[0037]
As is apparent from the figure, the material of the present invention (No. 2) has a reduced friction coefficient and wear amount at both normal temperature (room temperature) and high temperature (200 ° C.) compared to the conventional material (comparative material, No. 1).
That is, according to such an embodiment, the hard carbon film of the present invention material is a hard film having solid lubricity compared to the conventional material (comparative material) chrome plating or ceramic film, and this is applied to the surface of the rotary shaft 20. By coating and combining with the top foil 2 (bearing material) having a fluororesin fired film formed on the surface, the transition film lubrication effect is exhibited and the wear resistance is improved.
[0038]
Next, in the second embodiment of the material for the foil gas bearing, the surface of the top foil 2 (bearing material) is coated with materials as shown in the numbers 4 to 14 in the table of FIG. The rotating shaft 20 is not subjected to surface treatment.
That is, FIG. 6 is a table showing the results of a comparative experiment of the foil gas bearing material according to the second embodiment. In the figure, reference numerals 1 to 3 and 15 denote conventional materials for surface coating of the top foil 2 (bearing material) ( Comparative materials), numbers 4 to 14 are the materials of the present invention.
[0039]
In FIG. 6, the first material of the present invention is a film made of molybdenum disulfide (MoS ₂ ) (this material, number 4) or a film made of graphite (this material, number) on the top foil 2. 5), or a film made of graphite and molybdenum disulfide (MoS ₂ ) (material of the present invention, number 6).
The second material of the present invention material is a film made of potassium tungstate (K ₂ WO ₄ ) (the present material, number 7) or a film made of sodium tungstate (Na ₂ WO ₄ ) on the top foil 2. (Invention material, number 8), or a film made of potassium molybdate (K ₂ MoO ₄ ) (invention material, number 9), or a film made of sodium molybdate (Na ₂ MoO ₄ ) (invention material, number) 10) is coated.
A third material of the present invention material is a film (present material, number 11) made of graphite and potassium tungstate (K ₂ WO ₄ ) or graphite and sodium tungstate (Na ₂ WO ₄ ) on the top foil 2. ) (A material of the present invention, number 12), or a film (a material of the present invention, number 13) composed of graphite and potassium molybdate (K ₂ MoO ₄ ), or from graphite and sodium molybdate (Na ₂ MoO ₄ ). The resulting film (the material of the present invention, number 14) is coated.
[0040]
As is clear from FIG. 6, the first to third materials (materials 4 to 14) of the material of the present invention are conventional materials (comparative materials) both at room temperature (room temperature) and at high temperatures (200 ° C., 400 ° C., 600 ° C.). The friction coefficient and the amount of wear are reduced as compared with the above), and especially at a high temperature of 600 ° C., the friction coefficient and the amount of wear remain almost the same as those at room temperature (room temperature).
[0041]
During operation of a device equipped with a foil gas bearing having such a configuration, during operation at low speed including when the device is started and before it is stopped, the rotating shaft 20 and the top foil 2 are operated in contact with each other. According to the second embodiment of the foil gas bearing material, the friction coefficient and the amount of wear can be kept as low as normal temperature up to a high temperature of about 600 ° C. It becomes possible to keep the coefficient of friction between the shaft 20 and the amount of wear at a low value in a wide temperature range from room temperature to a high temperature of about 600 ° C.
As a result, the bearing surface of the top foil 2 and the rotary shaft 20 in a wide temperature range from the normal temperature to a high temperature of about 600 ° C. even in the contact operation between the bearing material and the rotary shaft as in the low-speed operation. Therefore, the maximum operating temperature of the top foil 2 (bearing material) can be increased, and the present invention can be applied to a high temperature member such as a gas turbine where the environmental temperature of the bearing becomes high without any trouble.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to fourth aspects of the present invention, the circumferential length of the back spring is changed by changing the intersecting length of the outer mating portion and the inner mating portion protruding from both ends of the back spring. Can be adjusted freely.
Accordingly, the back spring can be installed in a stable mounting state inside the bearing housing, and thereby the bearing clearance between the bearing material supported on the inside of the back spring and the rotating shaft is maintained at an appropriate value. be able to.
According to the second aspect of the present invention, the back spring can be accurately positioned by bringing the connecting portion to the mating portion of the back spring into contact with the tapered surface, and the adjustment of the bearing clearance is further simplified. Adjustment accuracy is also improved.
[0043]
According to the third or fourth aspect of the present invention, the inner diameter dimension of the back spring can be adjusted by moving the adjustment piece of the spring diameter adjustment mechanism in the radial direction in the slide groove, and the bearing clearance can be changed and adjusted. This can be done in the assembled state of the foil gas bearing, the bearing clearance can be set more accurately, and the number of steps for assembling and adjusting the foil gas bearing can be reduced.
[0044]
According to the fifth aspect of the present invention, the solid lubricant can be held in the recesses formed at a plurality of locations in the circumferential direction and the lubricant in the recesses can be supplied to the bearing surface. Thus, the bearing surface can be stably lubricated at the time of contact between the rotating shaft and the bearing material, and bearing wear and seizure can be prevented.
[0045]
According to the sixth aspect of the present invention, it is combined with a bearing material in which a hard carbon film having solid lubricity and suitable for surface coating is coated on the surface of the rotary shaft and a fluororesin fired film is formed on the surface. As a result, the transition film lubrication effect is exhibited, the wear resistance is improved, and the bearing life can be extended.
[0046]
According to the seventh to ninth aspects of the present invention, the bearing material is made of graphite, molybdenum disulfide (MoS ₂ ), or a film made of any one of graphite and molybdenum disulfide (MoS ₂ ), and two or more kinds of metals. By coating a film made of an oxide containing, or a film made of an oxide containing graphite and two or more kinds of metals, the friction coefficient and the amount of wear are kept as low as at room temperature up to about 600 ° C. be able to.
[0047]
As a result, the friction coefficient between the bearing material and the rotating shaft can be maintained at a low friction coefficient and wear amount in a wide temperature range from normal temperature to a high temperature of about 600 ° C. Even during contact operation between the bearing material and the rotating shaft, there is no increase in wear on the bearing surface of the bearing material and the rotating shaft in a wide temperature range from normal temperature to a high temperature of about 600 ° C. It is possible to increase the maximum use temperature of the material, and it can be applied to high-temperature members such as a gas turbine where the environmental temperature of the bearing becomes high without any trouble.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a foil gas bearing according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view as viewed in a direction perpendicular to a rotation axis (rotation axis is omitted), and FIG. It is an AA arrow line view in (A).
FIG. 2 is a diagram corresponding to FIG. 1A showing a second embodiment.
FIG. 3 is a front view of a comparative example as viewed in a direction perpendicular to a rotation axis.
FIG. 4 is an enlarged view of a recess showing a third embodiment.
FIG. 5 is a table showing a first embodiment of a foil gas bearing material.
FIG. 6 is a table showing a second embodiment of a foil gas bearing material.
FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bearing housing 2 Top foil 2a, 20a Recess 3 Back spring 4 Matching part 5 Groove 6, 14 Tapered surface 06 Convex part 10 Slide groove 11 Adjustment piece 12 Adjustment screw 15 Inner ring 20 Rotating shaft 41 Inner fitting part 42 Outer fitting part 43 Locking surface

Claims

A back spring made of a thin plate stretched in an annular shape along the circumferential direction of the inner surface is supported on the inner surface side of the bearing housing, and a plurality of back springs are provided along the circumferential direction of the rotation shaft to support the rotation shaft. In a foil gas bearing in which a thin plate-shaped bearing material is supported on the inner side of the back spring, the back spring is connected to a mating portion formed at both end portions thereof, and the mating portion projects from the both end portions. The outer and inner mating portions are crossed in a form in which tension is applied to the back spring, and the relative movement in the width direction is restricted by a locking surface formed on the outer and inner mating portions. A foil gas bearing characterized by that.

The back spring mating portion is disposed in a groove recessed in the inner surface of the bearing housing, and the outer periphery of the connecting portion between the mating portion and the annular portion can be brought into contact between the groove and the inner surface. The foil gas bearing according to claim 1, wherein the tapered gas surface is formed.

Spring diameter adjustment having a slide groove provided in the bearing housing in the radial direction and an adjustment piece fitted in the slide groove so as to be movable in the radial direction and supporting the outer peripheral support portion of the back spring including the mating portion The foil gas bearing according to claim 1, further comprising a mechanism, wherein the inner diameter of the back spring can be adjusted via the outer peripheral support portion by moving the adjustment piece in the slide groove.

The foil gas bearing according to claim 3, wherein the spring diameter adjusting mechanism and the outer peripheral support portion are provided at a plurality of locations along the circumferential direction.

5. The concave portion is formed at a plurality of locations in the circumferential direction on one or both of the inner surface of the bearing member facing the rotating shaft and the outer peripheral surface of the rotating shaft. The foil gas bearing according to claim 1.

6. The foil gas bearing according to claim 1, wherein a hard carbon is coated on an outer peripheral surface of the rotating shaft, and a fluororesin fired film is formed on a surface of the bearing material .

6. The bearing material according to claim 1, wherein the bearing material is coated with a film made of graphite, molybdenum disulfide (MoS ₂ ), or one of graphite and molybdenum disulfide (MoS ₂ ). The foil gas bearing described .

6. The foil gas bearing according to claim 1, wherein the bearing material is formed by coating a film made of an oxide containing two or more kinds of metals .

6. The foil gas bearing according to claim 1, wherein the bearing material is coated with a film made of an oxide containing graphite and two or more kinds of metals .