JP6145040B2 - 軸受装置、及び回転機械 - Google Patents
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Description
即ち、本発明の一の態様によれば、軸受装置は、軸線の方向に延びるステータと間隔をあけて配置されて、該ステータに対して前記軸線回りに回転可能にロータを支持する軸受装置であって、前記ステータに取り付けられて前記軸線を中心とした環状をなす第一リング、前記ロータに取り付けられて前記軸線を中心とした環状をなす第二リング、及びこれら第一リングと第二リングとを前記軸線回りに相対回転させる転動体を有する転がり軸受と、前記転がり軸受と前記ステータとの間、及び、前記転がり軸受と前記ロータとの間のうちの少なくとも一方の間に配置されたダンパリングと、を備え、前記ダンパリングには、前記軸線を中心とした環状をなして互いに反対側から凹むように延びるスリットが互いに間隔をあけて複数形成され、該スリッ内に液体が充填されている、ことを特徴とする。
さらに、スリットの深さ、即ち、薄肉部分の肉厚を調整することでダンパリングの剛性を容易に変化させることが可能である。また、スリットの深さを調整することで液体の充填量の調整も可能であり、振動に対する減衰力を容易に変化させることが可能である。
また、このようにスリットを形成することで、ダンパリングを例えば軸線方向の一方側から支持する支持部材をステータ又はロータに別途設けてダンパリングの剛性を調整したり、液体を充填する領域を形成したりする必要がない。このため、軸受装置全体が軸線方向にコンパクトに設計でき、ステータやロータの寸法に制約を受けることなく剛性や減衰力の調整が可能である。
そして、このように軸線方向にコンパクトな軸受装置とすることで、ステータ、ロータの軸線方向の長さ寸法を小さくできる。この結果、ロータの固有振動数を高くでき、運転回転数が大きい状態の運転であっても運転回転数に対してロータの固有振動数を離調することが可能となる。よって、より高回転での運転にも対応可能である。
ここで、軸受装置で得られる減衰力に対する不安定化力が大きくなると不安定振動が生じてロータが振れ回ることとなるが、軸受装置の剛性に異方性(異方剛性)を持たせることで、回転軸を意図的に楕円状に振れ回らせ、ロータの不安定振動を抑制可能となる。
以下、本発明の第一実施形態に係る軸受装置1について説明する。
具体的には、この遠心ポンプ100は、例えば給水ポンプ等の多段ポンプである。
この遠心ポンプ100は、軸線Oの方向に延びるケーシング102(ステータ)と、ケーシング102を貫通するように配された回転軸103(ロータ)と、回転軸103に固定されて複数段に設けられたインペラ104(ロータ)とを備えている。
なお、軸受装置1の設置位置及び設置数量は上述の場合に限定されない。また遠心ポンプ100以外の回転機械、例えば圧縮機等にも軸受装置1を適用可能である。
また支持柱27は、第一凸部31と第二凸部33との間に配されて軸線O方向に延び、これら第一凸部31と第二凸部33とを接続する棒状をなす接続棒状部35を有している。
ここで、ダンパリング11には第一スリット21、第二スリット22、及びスリット連通部23が形成され、支持柱27が形成されている。このため、支持柱27によってダンパリング11の第一部分25と第二部分26とが一体になっており、第一部分25と第二部分26との接続部分の位置、即ち、第一凸部31及び第二凸部33の位置では軸線O方向の肉厚寸法の小さくなった薄肉部分A1、A2(図2、図5、図6参照)が形成されている。
同様に第二部分26と支持柱27とが薄肉部分A2(第二凸部33)を支点にして相対回転するようにダンパリング11が変形することになる
そしてこのような変形が生じ易くなることで、ダンパリング11に伝達された振動の減衰効果をさらに向上することが可能となる。
さらに、本実施形態においては、第一スリット21及び第二スリット22は単純に軸線Oを中心とした環状に形成されていてもよい。
即ち、ダンパリング11にはスリット連通部23が形成されず、ダンパリング11が支持柱27を有さず、第一部分25と第二部分26とが軸線Oを中心とした環状をなす薄肉部分を介して接続されているような場合であっても構わない。
以下、本発明の第二実施形態に係る軸受装置51について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
図7に示すように、本実施形態の軸受装置51では、ダンパリング52のスリット連通部53の形成箇所が第一実施形態とは異なっている。
例えば、上述の実施形態では、軸受装置1の転がり軸受10はラジアル軸受として説明を行ったが、図8に示すようにスラスト軸受である場合にも適用可能である。即ち、軸受装置61は、回転軸103から径方向外側に延びるフランジ部103aに取り付けられた転がり軸受10と、転がり軸受10とケーシング102から径方向内側に延びるフランジ部102aとの間に配置されたダンパリング62とを備えている。
Claims (5)
- 軸線の方向に延びるステータと間隔をあけて配置されて、該ステータに対して前記軸線回りに回転可能にロータを支持する軸受装置であって、
前記ステータに取り付けられて前記軸線を中心とした環状をなす第一リング、前記ロータに取り付けられて前記軸線を中心とした環状をなす第二リング、及びこれら第一リングと第二リングとを前記軸線回りに相対回転させる転動体を有する転がり軸受と、
前記転がり軸受と前記ステータとの間、及び、前記転がり軸受と前記ロータとの間のうちの少なくとも一方の間に配置されたダンパリングと、
を備え、
前記ダンパリングには、前記軸線を中心とした環状をなして互いに反対側から凹むように延びるスリットが互いに間隔をあけて複数形成され、該スリット内に液体が充填されている、
ことを特徴とする軸受装置。 - 前記転がり軸受は、該転がり軸受に最も近接する位置に形成された前記スリットが開口する側に寄った位置で、前記ダンパリングに取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の軸受装置。
- 前記ダンパリングには、前記転がり軸受と近接離間する方向に隣接する前記スリット同士を連通するように、前記ダンパリングを前記スリットの延びる方向に貫通するスリット連通部が周方向に互いに間隔をあけて対をなして形成され、かつ、該対をなすスリット連通部同士で挟まれる前記軸線の周方向の領域で、前記スリットが前記転がり軸受と近接離間する方向に突出するように形成されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の軸受装置。 - 前記対をなして形成されたスリット連通部は、前記軸線の周方向に不等の間隔をあけて複数対形成されている、
ことを特徴とする請求項3に記載の軸受装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の軸受装置と、
軸線の方向に延びるとともに、前記軸受装置が取り付けられたステータと、
前記ステータと間隔をあけて配置されて、該ステータに対して前記軸線回りに回転可能に前記軸受装置によって支持されるロータと、
を備えることを特徴とする回転機械。
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