JP4749462B2 - 回転軸の支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸の支持装置に関する。

本発明は、軸を包囲するハウジングと、ハウジングと軸の間に挿入され、各々軸の回転中に揺動可能で、かつ軸の周囲に連続して延びる複数のティルティングパッドと、隣接し各対をなすティルティングパッド間に挿入されて、軸の回転に起因する、ハウジング周りでのパッドの円周方向移動を阻止する保持手段とを含む回転軸の支持装置に関する。

本発明は、例えばタービン、コンプレッサ、ポンプ等の、ターボ機械装置に用いられるロータの支持に特定の用途がある。

図１は、回転軸支持用の公知の装置１０を示す。図の左側は部分的に組み立た装置１０を、右側は完全に組み立た装置１０を、図の下部は装置１０の単一ティルティングパッド１４を示している。従って、装置１０は、
（１）装置の使用時に、支持された軸（不図示）が延びる軸Ａ'に沿った管状ハウジング１２と、
（２）ハウジング１２により支持され、装置の使用時に、ハウジング１２と支持された軸の間に挿入される、各々、軸の振動に対応すべく軸の回転中、既知のように揺動することが可能な、軸の周囲に連続して延びる５つのティルティングパッド１４と、
（３）各対をなす隣接するティルティングパッド１４間に挿入されて、軸の回転に起因する、ハウジング１２周りにおけるパッドの円周方向移動を阻止するための円筒形保持ピン２０と
を含んでいる。図１の下部に示す単一ティルティングパッド１４には、パッドの軸Ａを表示している。既知のように、各ティルティングパッド１４の半径Ｒは、管状ハウジング１２の半径Ｒ'より若干小さい。図１の右側の部分的に組み立た装置を参照されたい。これによって、各ティルティングパッド１４は、支持された軸の振動に対応するため、ハウジング１２内で必要に応じて揺動可能となっている。

図２は、装置１０の使用時におけるティルティングパッド１４の揺動を例示する。支持された軸（不図示）は、矢印２２で示す如く、反時計廻り方向に回転する。軸とパッド１４との摩擦で、パッド１４が円筒形保持ピン２０に押し付けられる。パッド１４が揺動すると、パッド１４は、実線で示す位置から点線で示す位置に移動しようとする。しかし、こうした自由な揺動は、保持ピン２０との接触により阻止される。

図２を部分的に拡大して示す如く、パッド１４の実線部分において、パッドの右側は、円筒形保持ピン２０の左側に接し、それと平行に延びている。パッド１４が実線位置から点線位置に揺動すると、図示の如く、パッドは右側へ移動しようとする。この移動は、勿論保持ピン２０で阻止される。従って、揺動するため、パッド１４は、管状ハウジング１２の周りの円周方向において、時計廻りの向きに、即ち、支持された軸の回転とは逆の向きに、距離Ｄｆだけスリップする。距離Ｄｆは、パッド１４の右側における半径方向の外側エッジ２４の実線位置と点線位置との間の円周方向の距離である。最後に、パッド１４が、揺動してその実線位置に戻ると、パッド１４は、ハウジング１２の周りで円周方向に距離Ｄｆだけスリップするが、今回は、反時計廻りの向きになる。

ハウジング１２の周りでパッド１４がスリップして円周方向に行きつ戻りつすると、パッド１４の接触面とハウジング１２の間に摩擦が生じ、その結果、パッド及びハウジングの尚早な摩耗を生じることになる。本発明は、この摩耗を低減することを課題とする。

本発明は、軸を包囲するハウジングと、該ハウジングと軸の間に挿入され、各々、軸の回転中に揺動することが可能な、軸の周囲に連続して延びる複数のティルティングパッドと、隣接する各対をなすティルティングパッド間に挿入されて、軸の回転に起因する、ハウジング周りにおけるパッドの円周方向移動を阻止するための保持手段を含んでおり、少なくとも１つのティルティングパッドとその隣接する保持手段との物理的関係により、ハウジング周りにおけるパッドの円周方向のスリップを生じることなく、パッドの前記揺動が生じるようにした回転軸の支持装置を提供する。

軸が第１の向きに回転し、前記少なくとも１つのティルティングパッドがその隣接する保持手段の１つに押し付けられ、パッドとこの１つの保持手段との物理的関係によって、保持手段に接触しているパッドの端部が、パッドの前記揺動の間中、接触した状態のままであり、その結果、軸の回転に起因する、ハウジング周りにおけるパッドの第１の向きへの円周方向移動が阻止するのが望ましい。

前記１つの保持手段は、形状が細長く、前記少なくとも１つのティルティングパッドと保持手段の１つが接触する領域において、断面が円形であるとよい。

第１の装置の場合、前記保持手段は、円錐形の端部を備えた円筒形の保持ピンであり、パッドの前記揺動の間中、円錐形端部の傾斜面は、保持ピンに接触しているパッドの前記端部の半径方向における外側エッジが進む経路を辿る。

第２の装置の場合、前記保持手段の１つは、その全長にわたって円筒形の保持ピンであり、パッドの前記揺動の間中、保持ピンに接触しているパッドの前記端部は、保持ピンの端部の一部が進む経路を辿る。

次に、例証のため、添付の図面に関連して、本発明について述べる。

図３を参照するに、本発明による第１の装置の場合、使用する円筒形保持ピン２０は、円錐形の端部を備えている。パッドは、その実線位置と点線位置の間で自由に揺動するので、円錐形端部の傾斜面の正確な角度αは、ティルティングパッド１４の右側の半径方向の外側エッジ２４が進む経路によって決まる。角度αによって、パッド１４の揺動時、傾斜面がエッジ２４の進む経路を辿るようになると望ましい。

円筒形保持ピン２０の端部を上記の如く形成することで、エッジ２４は、その実線位置と点線位置との間で障害なく移動し、その結果、円周方向におけるパッド１４のスリップが不要になる。換言すれば、図２の場合、ピン２０の形態は、パッド１４の揺動時、エッジ２４の半径方向の移動だけを可能にし、円周方向の移動を不可能にして、パッド１４の円周方向のスリップが生じるが、図３の場合、ピン２０の形態は、エッジ２４の半径方向と円周方向の両方への移動を可能にして、円周方向のスリップを不要としている。

留意すべきは、図３の場合、移動の間中、エッジ２４が保持ピン２０の傾斜面と接触したままであり、その結果、支持された軸の回転に起因する、ハウジング１２周りでのパッド１４の反時計廻りの向きへの移動を、常にピン２０により阻止し得る点である。

図４に示す本発明の第２の装置では、用いる円筒形保持ピン２０は、図１及び２の既知装置と同様である。即ち、その全長にわたり円筒形であるが、ティルティングパッド１４の右側は、パッド１４がその実線位置と点線位置の間で自由に揺動する際、パッド１４に接触するピン２０の端部の一部３０が進む経路を辿るような形状になっている。

ティルティングパッド１４の右側をかかる形状にすることで、パッドは、その実線位置と点線位置の間を妨げられることなく移動することが可能になり、その結果、円周方向におけるパッドのスリップは不要になる。

留意すべきは、図４の場合、移動中、ティルティングパッド１４が円筒形保持ピン２０の一部３０と接触を保ち、その結果、支持された軸の回転に起因する、ハウジング１２周りでのパッド１４の反時計廻りの方向への移動が、常にピン２０で阻止される点である。

図３と４は、図２のティルティングパッド１４及び保持ピン２０に施される造形に関して、両極端を表わしている点に留意されたい。図３の場合、パッド１４には造形を施しておらず、全ての造形はピン２０のものである。図４の場合、ピン２０には造形を施しておらず、全ての造形はパッド１４のものである。これら両極端間で、パッドとピンの両方に造形を施し得る。その造形が満たすべき基準は、両極端の場合、次の通りである。
（１）パッドとピンとの物理的関係は、ハウジング周りでパッドが円周方向にスリップしなくても、パッドの揺動を生じさせ得るようになっていなければならない。
（２）揺動の間中、パッドは、支持される軸の回転に起因する、ハウジング周りでのパッドの反時計廻り方向への移動を阻止すべく、常にピンと接触状態にあらねばならない。

留意すべきは、図３と４の場合、ティルティングパッド１４が保持ピン２０と接触する領域で、ピン２０の断面が円形である点である。これには、使用時、ピン２０が長時間にわたって回転する場合でも、依然として、パッド１４とピン２０との物理的関係が適切なままであり、本発明の装置の働きがおかしくならないという利点がある。

回転軸の公知の支持装置を例示する図である。 図１の公知装置の使用時におけるティルティングパッドの揺動を例示する図である。 本発明による回転軸の第１の支持装置の一部を例示する図である。 本発明による回転軸の第２の支持装置の一部を例示する図である。

符号の説明

１０ 回転軸支持装置、１２ ハウジング、１４ ティルティングパッド、２０ 保持手段、２４ 外側エッジ、３０ 保持ピンの端部の一部

Claims (2)

1. 回転軸の支持装置（１０）であって、前記軸を包囲するハウジング（１２）と、前記ハウジング（１２）と前記軸の間に挿入されて、各々、前記軸の回転中に揺動することが可能な、前記軸の周囲に連続して延びる複数のティルティングパッド（１４）と、隣接する各対をなすティルティングパッド（１４）間に挿入されて、前記軸の回転に起因する、前記ハウジング（１２）周りにおける前記パッド（１４）の円周方向移動を阻止するための保持手段（２０）が含まれており、
   少なくとも１つのティルティングパッド（１４）とその隣接する保持手段（２０）との物理的関係によって、前記ハウジング（１２）周りにおける前記パッド（１４）の円周方向のスリップを生じることなく、前記パッド（１４）の前記揺動が生じることと、
   前記軸が第１の向き（２２）に回転して、前記少なくとも１つのティルティングパッド（１４）を隣接する保持手段（２０）の１つに押し付けることと、
   前記パッド（１４）と保持手段（２０）の１つとの物理的関係によって、前記保持手段（２０）に接触している前記パッド（１４）の端部が、パッドの前記揺動の間中、接触した状態のままであり、前記軸の回転に起因する、前記ハウジング（１２）周りにおける前記パッド（１４）の前記第１の向きへの円周方向移動が阻止されることと、
   前記保持手段（２０）の１つの形状が細長いことと、
   前記少なくとも１つのティルティングパッド（１４）と前記前記保持手段（２０）の１つが接触する領域において、前記保持手段（２０）の１つの断面が円形であることと、
   前記保持手段（２０）の１つが、円錐形端部を備えた円筒形保持ピン（２０）であることと、
   前記パッド（１４）の前記揺動の間中、前記円錐形端部の前記傾斜面が、前記保持ピン（２０）と接触している前記パッド（１４）の前記端部の半径方向における外側エッジ（２４）が進む経路を辿ることとを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置（１０）によって支持されたロータを含むことを特徴とするターボ機械装置。

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