JP6174863B2 - 軸受パッド、及び、それを用いた軸受装置並びに回転機械 - Google Patents
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Description
本発明の軸受パッドは、軸線回りに回転する回転軸の外周面との間の隙間に潤滑油を介在させて、前記回転軸を外周側からパッド面によって支持するパッド本体を備え、該パッド本体の内部に、前記パッド面上の回転方向前方側における後縁部近傍に開口する出口部から前記潤滑油を前記隙間に供給する潤滑油供給路が形成され、前記潤滑油供給路は、前記パッド本体の裏面または側面に開口する入口部を有し、前記潤滑油供給路は、その内壁面に、該潤滑油供給路の内径が該潤滑油供給路の延在方向に向かって凹凸状に順次変動する凹凸部を有することを特徴とする。
また、パッド面で作用して高温となった潤滑油に低温の潤滑油が混合されるので、潤滑油の温度を低下させて、冷却作用の低下及び潤滑油量の増大を防止することができる。
さらに、前記軸受パッドにおいて、前記潤滑油供給路は、前記パッド本体の裏面または側面に開口する入口部を有している。これにより、パッド面側の高温となった潤滑油ではなく、裏面側または側面側の低温の潤滑油を導入することができるので、パッド本体をより効果的に冷却することができる。
また、凹凸部における伝熱面積が大きくなるとともに、凹凸部によって潤滑油の流れが乱流となって熱伝達率が高くなるので、潤滑油供給路内を流れる低温の潤滑油との熱交換により、パッド本体をより効果的に冷却することができる。
これにより、裏面側よりも比較的高温となるパッド面側により近い位置に、低温の潤滑油が流れる潤滑油供給路が形成されるので、パッド本体をより効果的に冷却することができる。
これにより、蛇行部における伝熱面積が大きくなるので、潤滑油供給路内を流れる低温の潤滑油との熱交換により、パッド本体をより効果的に冷却することができる。
これにより、潤滑油供給路の出口部から供給された低温の潤滑油がこの堰の内部にも導入されるので、高温となるパッド本体の回転方向前方側における側面を効果的に冷却するとともに、より効果的にキャリーオーバー油を防止することができる。
これにより、パッド本体をより広範囲に亘って冷却することができる。
また、前記軸受パッドにおいて、前記凹凸部は、前記パッド本体内部の回転方向前方側領域のみに設けられてもよい。
これらにより、比較的高温となるパッド本体内部の回転方向前方側領域における伝熱面積を大きくできるので、潤滑油供給路内を流れる低温の潤滑油との熱交換により、パッド本体の高温部を優先的に冷却することができる。よって、パッド本体の温度を均一化させて、パッド本体に生じる熱応力及び熱変形をより効果的に緩和することができる。
これにより、パッド本体の回転方向前方側側面における伝熱面積が大きくなるので、堰の内部に導入された低温の潤滑油との熱交換により、高温となるパッド本体の回転方向前方側をより効果的に冷却することができる。
これにより、パッド本体の幅方向における両端部よりも比較的高温となる中央部をより優先的に冷却することができる。
まず、本発明の第一実施形態に係る蒸気タービン20について、図1を参照して説明する。ここで、蒸気タービンとは、蒸気のエネルギーを回転動力として取り出す外燃機関であって、発電所における発電機等に連結して用いられるものである。
これら複数の静翼60からなる環状静翼群は、軸方向に間隔をあけて六つ形成されており、蒸気Sの圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して、下流側に隣接する動翼70側に案内するようになっている。
これら環状静翼群と環状動翼群とは、一組一段とされている。即ち、蒸気タービン20は、六段に構成されている。
また、潤滑油供給路8は、幅方向潤滑油供給路8cから分岐して回転方向前方側(潤滑油流れ方向下流側)に向かって直線状に延びた後、出口部8bの直前で出口部8b側に向けて略垂直に屈曲することでL字状に形成された回転方向潤滑油供給路8dを複数(本実施形態では7つ)備えている。これら回転方向潤滑油供給路8dは、幅方向潤滑油供給路8cに連通するとともに、それぞれ出口部8bを介して隙間Fと連通している。
また、パッド面5bで作用して高温となった潤滑油に、出口部8bから噴出した低温の潤滑油が混合されるので、隙間F内を流れる潤滑油の温度を低下させて、冷却作用の低下及び潤滑油量の増大を防止することができる。
なお、潤滑油供給路8の断面形状は、円形や角形に限られず、例えば断面形状が複数の曲線を組み合わせてなる花びら形状としてもよい。これによって、潤滑油供給路8の内壁面の面積を増加させることができるため、より冷却効果を向上させることができる。
なお、本発明の回転方向前方側側面5c1上における後縁部5e近傍とは、具体的に言えば、軸線Oの径方向における、パッド面5bの位置を0%rd、裏面5aの位置を100%rdとした場合、図8(b)に示すように、回転方向前方側側面5c1上において、0%rd〜50%rdの範囲内とすることが好ましく、パッド面5bである0%rdに近い位置ほどより好ましい。
次に、本発明の蒸気タービンの軸受装置に適用される軸受パッドに係る第二実施形態について、図9〜10を参照して説明する。
例えば、上記実施形態では、蒸気タービン20は、環状静翼群と環状動翼群を一組一段とした場合、六段で構成されていると説明したが、必ずしもこの限りである必要はなく、六段以外の段数で構成されても構わない。
また、上記実施形態では、各給油ノズル4の給油口4bを7つずつ設けていると説明したが、必ずしもこの限りである必要はなく、7つ以外の個数としてもよい。
あるいは、入口部8a、出口部8b、幅方向潤滑油供給路8c及び回転方向潤滑油供給路8dの全てが1つの潤滑油供給路8として接続される必要はなく、1つのパッド本体5内に独立した潤滑油供給路8を複数設けてもよい。
また、第二実施形態では、堰本体部90aを断面視略L字状として説明したが、必ずしもこの限りである必要はなく、例えば断面視略J字状など他の断面形状でも構わない。
また、第二実施形態では、堰側板部90bを略矩形状として説明したが、必ずしもこの限りである必要はなく、回転方向前方側側面5c1及び堰本体部90aの断面形状に対応して、キャビティ90cを形成できる形状であれば他の形状でも構わない。
1A 軸受装置
2 ハウジング
2a 外周面
2b 内周面
2c 側板
3 支持環
3a 外周面
3b 内周面
3d 側面(幅方向側面)
4 給油ノズル(潤滑油供給部)
4a 導入口
4b 給油口
4c 側面(回転方向側面)
4d 側面(幅方向側面)
5 パッド本体
5a 外周面(裏面)
5b 内周面(パッド面)
5c 側面(回転方向側面)
5c1 側面(回転方向前方側側面)
5c2 側面(回転方向後方側側面)
5d 側面(幅方向側面)
5e 後縁部
5f 前縁部
5g 面取り部
5h 回転方向前方側領域
6 軸受パッド
6A 軸受パッド
7 ピボット
8 潤滑油供給路
8a 入口部
8b 出口部
8c 幅方向潤滑油供給路
8d 回転方向潤滑油供給路
8e 蛇行部
8f 凹凸部
8g 助走部
10 回転軸
10a 外周面
20 蒸気タービン
90 堰
90a 堰本体部
90b 堰側板部
90c キャビティ
C 隙間
D 隙間
E 隙間
F 隙間
G 隙間
H 領域(高温領域)
O 軸線
P ピッチ
P1 ピッチ
P2 ピッチ
P3 ピッチ
Claims (11)
- 軸線回りに回転する回転軸の外周面との間の隙間に潤滑油を介在させて、前記回転軸を外周側からパッド面によって支持するパッド本体を備え、
該パッド本体の内部に、前記パッド面上の回転方向前方側における後縁部近傍に開口する出口部から前記潤滑油を前記隙間に供給する潤滑油供給路が形成され、
前記潤滑油供給路は、前記パッド本体の裏面または側面に開口する入口部を有し、
前記潤滑油供給路は、その内壁面に、該潤滑油供給路の内径が該潤滑油供給路の延在方向に向かって凹凸状に順次変動する凹凸部を有することを特徴とする軸受パッド。 - 前記潤滑油供給路は、前記パッド本体の内部における前記パッド面の近傍を通過するように形成されていることを特徴とする請求項1記載の軸受パッド。
- 前記潤滑油供給路は、前記パッド本体の内部において蛇行する蛇行部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の軸受パッド。
- 前記パッド本体の回転方向前方側側面に堰を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の軸受パッド。
- 前記潤滑油供給路は、複数設けられることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の軸受パッド。
- 前記蛇行部は、前記パッド本体内部の回転方向前方側領域のみに設けられることを特徴とする請求項3に記載の軸受パッド。
- 前記凹凸部は、前記パッド本体内部の回転方向前方側領域のみに設けられることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の軸受パッド。
- 前記回転方向前方側側面が凹凸面状に形成されることを特徴とする請求項4に記載の軸受パッド。
- 前記潤滑油供給路の前記パッド本体の幅方向におけるピッチは、中央部の方が両端部よりも小さいことを特徴とする請求項5に記載の軸受パッド。
- ハウジングと、
該ハウジング内に揺動自在に支持され、前記回転軸の周方向に複数配置される請求項1から9のいずれか一項に記載の軸受パッドと、
互いに隣り合う前記軸受パッドの間から前記隙間に前記潤滑油を供給する潤滑油供給部と、
を備えていることを特徴とする軸受装置。 - 前記回転軸と、
該回転軸を回転自在に支持する請求項10に記載の軸受装置と、
を備えていることを特徴とする回転機械。
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