JP5000044B2 - スラスト軸受装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラスト軸受装置に係わり、特に、蒸気タービン、ガスタービン、圧縮機、過給機、循環機、膨張機、舶用プロペラ軸等の回転機械に適用されるスラスト軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5乃至図7により、従来のスラスト軸受装置を説明する。図5は従来のスラスト軸受装置を図6のE−E線に沿って見た断面図であり、図6は図5のC−C線に沿って見た断面図及びD−D線に沿って見た断面図であり、図7は図6のF−F線に沿って見た拡大断面図である。
まず、図5に示すように、スラスト軸受装置100が取り付けられる回転軸102には、その側面から半径方向外方に突出したスラストディスク104が設けられている。従来のスラスト軸受100には、このスラストディスク104の両面に対向して複数の軸受パッド106が円周方向に設けられている。次に、図7に示すように、これらの軸受パッド106は凸部106aを有し、この凸部106aは上部レベリングプレート108の凹部108aに当接している。この上部レベリングプレート108は、キャリングケース110にピン112で係止され、下部レベリングプレート114で支持されている。また、この下部レベリングプレート114は凹部114aを有し、この凹部114aがキャリングケース110に設けられたピボット116に当接することにより、下部レベリングプレート114がキャリングケース110内に円周方向に等間隔で取り付けられている。このように、キャリングケース110内に収容された複数の上部レベリングプレート108及び複数の下部レベリングプレート114は、互いに端部を当接させて、軸受パッド106のレベリング機構を構成している。また、これらの当接具合をピン112又はピボット116により変化させることができるので、軸受パッド106は、スラストディスクの傾きに追従できるようになっている。
更に、図5及び図6に示すように、スラストディスク104と軸受パッド106の間隙に潤滑油を供給し、油膜を形成させるために、給油片118が各軸受パッド4の間に設けられている。この給油片118には、給油ノズル120及び給油孔122が設けられており、これらの給油ノズル120及び給油孔122から各軸受パッド106の間に潤滑油が供給され、この潤滑油により、潤滑面に油膜が形成されるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のスラスト軸受装置のレベリング機構では、軸受作動中に、各部の摩擦等によってレベリング機構が完全には働かない。このため、複数の軸受パッド106のうちの特定な軸受パッドが偏荷重を受けて、他のパットに比べて過大な面圧が生じ、特定の軸受パッドが損傷しやすいという問題がある。しかしながら、このようなレベリング機構を構成する各部材間の摩擦や、軸方向変位の拘束等による各軸受パッド106への負荷を完全に平準化することは困難であり、上記の問題は解決されるに至っていない。
【0004】
そこで、本発明は、従来の技術の問題を解消するためになされたものであり、複数の各軸受パッドへの負荷の平準化を実現し、各軸受パッドどうしの負荷の偏りによる軸受パッドの損傷を防止することができるスラスト軸受装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、回転軸の外周面に設けられたスラストディスクを支持するスラスト軸受装置であって、スラストディスクの両面に対向して配置された複数の軸受パッドと、これらの複数の軸受パッドの各々が円周方向に傾斜可能なように各軸受パッドをその背面から所定の圧力により支持する油圧式支持手段と、複数の軸受パッドの内の特定の軸受パッドが所定の圧力以上の荷重を受けたとき、この特定の軸受パッドをスラストディスクから離れるように変位させる変位手段と、を有することを特徴としている。
このように構成された本発明のスラスト軸受装置においては、特定の軸受パッドに偏荷重が加わりその偏荷重が所定の圧力以上となると、その特定の軸受パッドは、変位手段により、スラストディスクから離れる方向へ変位する。このため、他の軸受パッドとスラストディスクとの間隙が小さくなり、他の軸受パッドに加わる負荷が大きくなり、変位した特定の軸受パッドは負荷が減少する。したがって、各軸受パッドに加わる負荷が完全に平準化されて、軸受パッドとスラストディスクとの接触による軸受パッドの損傷を回避することができる。
【0006】
本発明において、好ましくは、油圧式支持手段は、ピストン及びそのピストンを収納するシリンダであり、変位手段は、このピストンとシリンダにより形成されたピストン室を所定の圧力に保持する圧力調整弁である。
本発明において、油圧式支持手段は、ピストン及びそのピストンを収納するシリンダであり、変位手段は、このピストンとシリンダにより形成されたピストン室の各々を連通させて各ピストン室を密封するようにしたピストン室連通密封手段である。
さらに、本発明は、好ましくは、更に、複数の軸受パッドの各々の間に設けられた上記スラストディスクと軸受パッドとの間に潤滑油を供給する潤滑油供給手段を有する。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
まず、図1及び図2により本発明の第1実施形態を説明する。図1は、本発明の第1実施形態のスラスト軸受装置の一部分を示す回転軸に沿った縦断面図であり、図2は図1のA−A線に沿って見た断面図及びB−B線に沿って見た断面図である。
図1に示すように、符号1は、本実施形態に係るスラスト軸受装置を示す。スラスト軸受装置1が適用される回転軸2には、その外周面に半径方向外方に突出した円盤状のスラストディスク4が一体的に設けられている。スラスト軸受装置1は、このスラストディスク4の円周に沿って全体がベアリングハウジング6に覆われている。また、このベアリングハウジング6内に、スラストディスク4の両面に対向して複数の軸受パッド8が円周方向に設けられ、各軸受パッド8におけるスラストディスク4側と反対側の面(背面)には、球面座10が設けられている。この球面座10は、ピストン室12に摺動可能に配置されたピストン14及びシリンダ16によって油圧で支持されている。この球面座10が、ピストン14により支持されることにより、軸受パッド8が、円周方向に傾斜可能となっている。さらに、このピストン室12内の油圧に使用される油を供給するための給油孔18が、ベアリングハウジング6内に設けられ、給油孔18の一端がピストン室12に接続されている。また、各ピストン室12内の油圧を所定の圧力に調整するために、各給油孔18の途中に油圧調整弁22が設けられている。さらに、ピストン室12には、油圧を受けたシリンダ16の軸受パッド8への過剰な押し付けを制限するためのストッパ20が設けられている。
【0008】
次に、このように構成された実施形態の動作を説明する。軸受パッド8の背面の設定油圧を油圧調整弁22により各軸受パッドの許容荷重に設定しておくと、軸受作動中に特定の軸受パッド8に偏荷重が加わり、この偏荷重が許容荷重に達すると、ピストン14及びシリンダ16がスラストディスク4から離れる方向へ変位する。このとき、偏荷重を受けた特定の軸受パッド8も、ピストン14及びシリンダ16とともにスラストディスクから離れる方向へ変位し、他の軸受パッドとスラストディスク4との間隙が小さくなる。このため、他の軸受パッドに加わる負荷が大きくなり、変位した軸受パッド8に加わる負荷は減少する。
このように、油圧を利用して偏荷重を受けた軸受パッドを移動可能にする機構(以下「油圧機構」と呼ぶ)により、各軸受パッド8に加わる負荷が完全に平準化されて、負荷の偏りによる特定の軸受パッドの損傷を回避することができる。その他、ピストン室14に供給する油として潤滑油を使用すれば、仮にピストン室外で油漏れが発生しても問題は生じない。
【0009】
つぎに、図3を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。
この第2実施形態の適用されるスラスト軸受装置30は、上述した第1実施形態(図1及び図2参照)の構造における油圧機構の構成部分である油圧調整弁22を設けないようにした構造となっている。各軸受パッド38の背面に設けられたピストン44及びシリンダ46を有する各ピストン室(図示せず)が、連通孔54で互いに結合され連通するようになっている。また、これらのピストン室と連通孔54により、ピストン44及びシリンダ46を加圧するための加圧油を封じ込める油圧機構が形成されている。
【0010】
つぎに、第2実施形態の動作を説明する。軸受の作動中に特定の軸受パッド38に偏荷重が加わり、この偏荷重が軸受パッド38の許容荷重に達すると、ピストン室と連通孔54により形成された油圧機構により、この軸受パッド38の背面にあるピストン44が押し込まれ、即ち、スラストディスクから離れる方向に変位し、これにより、連通孔54を通じて他の軸受パッドの背面の油圧機構に圧力が加わる。その結果、この圧力を受けた他の軸受パッドの背面のピストン44が、軸受パッドをスラストディスク側へ押し返すように作動するため、特定の軸受パッド38の損傷を回避することができる。このような油圧機構によって、特定の軸受パッド38に加わる偏荷重を自動的に制御しながら回避することができるので、第1実施形態において設けられた各軸受パッドの油圧調整弁を設けないようにすることができる。
なお、第2実施形態においては、連通孔を設ける代わりに、各軸受パッドに設けられた油圧機構に共通の油圧調整弁を設けるようにしても良い。
【0011】
つぎに、図4を参照して、本発明の第3実施形態を説明する。
この第3実施形態が適用されるスラスト軸受装置60は、上述した第1実施形態(図1及び図2参照)の構造に加えて、隣接した軸受パッド68の間に潤滑油の給油片90が設けられ、この給油片90には、軸受パッド68からスラストディスク(図示せず)に向けて潤滑油を供給する給油ノズル92が設けられた構造となっている。
【0012】
図4に示すように、スラストディスクと軸受パッド68の間隙に油膜を形成させるための潤滑油を供給する給油片90を隣接する軸受パッド68の間に設けたことにより、軸受作動中に、スラストディスクと軸受パッド68との間に十分な潤滑がなされ、両者の接触についても回避することができ、軸受の摩擦の影響を低減させることができる。軸受パッドの損傷もさらに生じにくくなる。
また、第2実施形態についても同様に、給油片90を隣接する軸受パッドの間に設けてもよい。
【0013】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のスラスト軸受装置によれば、軸受作動中のスラストディスクから軸受パッドへの負荷を平準化させて、負荷による軸受パッドの損傷を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のスラスト軸受装置を示す部分断面図である。
【図2】図1のA−A断面図及びB−B断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態のスラスト軸受装置を示す部分断面図である。
【図4】本発明の第3実施形態のスラスト軸受装置を示す部分断面図である。
【図5】従来のスラスト軸受装置を示す部分断面図である。
【図6】図5のC−C断面図及びD−D断面図である。
【図7】図6の円周方向に沿って得られるF−F拡大断面図である。
【符号の説明】
1,30,60 スラスト軸受装置
2,32,62 回転軸
4 スラストディスク
6,36,66 ベアリングハウジング
8,38,68 軸受パッド
10,40,70 球面座
12 ピストン室
14,44,74 ピストン
16,46,76 シリンダ
18 給油孔
20 ストッパ
22 油圧調整弁
54 連通孔
90 給油片
92 給油ノズル
Claims (2)
- 回転軸の外周面に設けられたスラストディスクを支持するスラスト軸受装置であって、
上記スラストディスクの両面に対向して配置された複数の軸受パッドと、
ピストン及びそのピストンを収納するシリンダからなり、前記複数の軸受パッドの各々を円周方向に傾斜可能なように各軸受パッドをその背面から支持する油圧式支持手段と、
前記ピストンとシリンダにより形成された各ピストン室に油圧を供給する給油孔にそれぞれ設けられ、対応するピストン室を所定の圧力に保持する複数の圧力調整弁からなり、複数の軸受パッドの内の特定の軸受パッドが上記所定の圧力以上の荷重を受けたとき、この特定の軸受パッドをスラストディスクから離れるように変位させる変位手段と、
を有することを特徴とするスラスト軸受装置。 - 更に、上記複数の軸受パッドの各々の間に設けられた上記スラストディスクと軸受パッドとの間に潤滑油を供給する潤滑油供給手段を有する請求項1記載のスラスト軸受装置。
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