JP6899235B2 - ティルティングパッド軸受用の軸受パッド、ティルティングパッド軸受及び回転機械 - Google Patents
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Description
軸受面を有する第1部材と、
前記第1部材の背面側に設けられる第2部材と、を備え、
前記第1部材の背面、または、前記第1部材の前記背面に対向する前記第2部材の表面の少なくとも一方は、前記第1部材と前記第2部材との間に空洞を形成するための凹部を有することを特徴とする。
前記第2部材の背面側に設けられ、前記第1部材及び前記第2部材を傾動可能に支持する支持部材をさらに備え、
前記凹部は、前記軸受パッドの平面視において、前記支持部材の設置範囲の少なくとも一部にわたって形成される。
前記凹部は、前記軸受パッドの平面視において、前記支持部材の前記設置範囲の全体にわたって形成される。
前記空洞は、前記軸受パッドの外部空間に連通している。
前記ティルティングパッド軸受は、前記軸受面に潤滑油を供給するためのノズルを備えた直接潤滑方式の軸受を含む。
前記第1部材は、銅又は銅合金により形成され、
前記第2部材は、鋼により形成される。
上記(1)乃至(6)の何れか一項に記載の少なくとも一つの軸受パッドと、
前記少なくとも一つの軸受パッドの外周側に設けられ、前記少なくとも一つの軸受パッドを保持するように構成されたキャリアリングと、
を備えることを特徴とする。
少なくとも一つの軸受パッドと、
前記少なくとも一つの軸受パッドの外周側に設けられ、前記少なくとも一つの軸受パッドを保持するように構成されたキャリアリングと、を備え、
各々の前記軸受パッドは、
軸受面を有し、銅又は銅合金により形成される第1部材と、
前記第1部材の背面側に設けられ、鋼により形成される第2部材と、
を含み、
前記キャリアリングは、
前記軸受面に潤滑油を供給するための少なくとも一本の給油ノズルを含む
ことを特徴とする。
上記(7)又は(8)に記載のティルティングパッド軸受と、
前記ティルティングパッド軸受によって回転自在に支持されるロータ軸と、
を備えることを特徴とする。
図1は、一実施形態に係るティルティングパッド軸受10の軸方向に沿った断面図である。図2は、図1のA−A線断面であって、軸方向に直交する断面図である。また、本実施形態において軸方向とは、ティルティングパッド軸受10に支持されるロータ軸2の中心軸線Oの方向であり、径方向とはロータ軸2の半径方向であり、周方向とはロータ軸2の周方向である。
幾つかの実施形態に係る回転機械1としては、ガスタービンや蒸気タービン(例えば原子力プラントの蒸気タービン)や機械駆動用タービン等のタービン、風力発電装置等の風力機械、または過給機などが挙げられる。
一実施形態に係る回転機械1は、軸受装置としてのティルティングパッド軸受(ジャーナル軸受)10と、ティルティングパッド軸受10によって回転自在に支持されるロータ軸2と、ロータ軸2とティルティングパッド軸受10とを収容する軸受ハウジング3と、を備えていてもよい。軸受ハウジング3は、上半部軸受ハウジング4及び下半部軸受ハウジング5を含んでもよく、上半部軸受ハウジング4及び下半部軸受ハウジング5は、それぞれ、軸方向に直交する断面が半円弧状となるような内周面を有していてもよい(図2参照)。
図2に示す例では、ロータ軸2が図中矢印Sに示すように時計回りに回転する場合、ロータ軸2の回転方向Sにおいて上流側から第1給油ノズル25、第2給油ノズル26、第3給油ノズル27、第4給油ノズル28、第5給油ノズル29を含む計5本の給油ノズルが設けられている。なお、給油ノズルの配置構成はこれに限定されるものではない。
一実施形態に係るティルティングパッド軸受10用の軸受パッド30は、例えば、図3に示すように、軸受面30Aを有する第1部材32と、第1部材32の背面側に設けられる第2部材34と、を備えている。
幾つかの実施形態において、軸受パッド30は、キャリアリング11の内周側においてロータ軸2の回転方向Sの異なる位置に複数設けられ、ロータ軸2を下方から支えるように構成されてもよい。
このように凹部60を設ければ、第1部材32と第2部材34との間に空洞が形成されることにより、軸受面30Aに荷重が加わった際に、第1部材32のうち空洞に隣接する部分が第2部材34側に、すなわち、ロータ軸2から離れる方向に撓んで変形することができる。このため、軸受面30A上に周囲よりも局所面圧の高い部分が生じることを抑制することができる。また、仮に、第1部材32の軸受面30Aに局所面圧が高い部分が生じる場合でも、軸受面30Aに加わる局所面圧のピーク値を緩和することができる。したがって、特に、低速回転時において、ロータ軸2と第1部材32と摩擦による温度上昇を抑制できるための軸受面30Aに塑性流動が生じることを防止することができる。
幾つかの実施形態において、凸部74は、第2部材34と点接触するように構成されていてもよい。この場合、凸部74は、第2部材34に対向する面が球面とされた所謂球面ピボットであってもよい。他の実施形態において、凸部74は、例えば、第2部材34と線接触する形状であってもよいし、或いは、第2部材34と面接触する形状に構成されていてもよい。
幾つかの実施形態において、支持部材70は、凸部74と第2部材34との間に配置されるライナ72を含んでもよい。ライナ72は、例えば、略平板状に形成されていてもよい。幾つかの実施形態では、凹部34Aの底面に接するようにライナ72が配置され、このライナ72を介して第1部材32及び第2部材34を傾動可能に支持するようにして凸部74を配置してもよい。
具体的には、図6に示すように、凸部74が例えば球面ピボットの場合、凹部60は、軸受パッド30の平面視において、支持部材70(具体的には、凸部74)の設置範囲のうち、少なくとも一部を含む範囲に形成されてもよい。
他の実施形態では、凹部60は、ロータ軸2の軸方向及び径方向の何れにも直交する方向に軸受パッド30を貫通する溝状に形成されてもよい。
なお、軸受パッド30とその外部空間との連通部(開口部)は、軸振動等に対する減衰性能を考慮してその断面積が適切な大きさとなるように任意に設定することができる。
第1部材32は、銅又は銅合金により形成された銅系メタル層32Aと、この銅系メタル層32Aの内周面側(ロータ軸2の径方向における内側)に形成され、上述した軸受面30Aをなすホワイトメタル層32Bと、を含む(例えば、図3〜5参照)。第2部材34は軸受パッド30の鋼層を構成する。
このように構成すれば、凹部60により、軸受面30A上に周囲よりも局所面圧が高い部分が生じることを抑制できることに加え、銅又は銅合金で形成される第1部材32によって放熱性を向上させて軸受パッド30の熱変形を防止しつつ、鋼で形成される第2部材34によって軸受パッド30の圧力変形を抑制することができる。したがって、より確実に、軸受面30Aに周囲よりも局所面圧が高い部分が生ずることを防止したり、或いは、局所面圧が周囲よりも高い部分が生ずる場合にそのピーク値を緩和したりすることができるため、軸受面30Aの塑性流動を防止することができる。また、銅により放熱性が高まることで、高回転時において、同じ油膜厚さで負荷可能な軸受荷重が増加するため、ティルティングパッド軸受10の小型化が可能となる。
続いて、第2実施形態に係るティルティングパッド軸受110について説明する。なお、上述した幾つかの実施形態に係る回転機械1と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明については説明を省略する。
図9及び図10に示すように、第2実施形態において回転機械100に適用されるティルティングパッド軸受110は、凹部60が設けられていない点において上述した幾つかの実施形態と異なっている。また、第2実施形態に係るティルティングパッド軸受110は、潤滑方式として直接潤滑方式を採用したジャーナル軸受である。
第1部材132は、銅又は銅合金により形成された銅系メタル層132Aと、この銅系メタル層132Aの内周面側(ロータ軸2の径方向における内側)に形成され、上述した軸受面130Aをなすホワイトメタル層132Bと、を含む(図10参照)。第2部材134は軸受パッド130の鋼層を構成する。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
2 ロータ軸
3 軸受ハウジング
4 上半部軸受ハウジング
5 下半部軸受ハウジング
10,110 ティルティングパッド軸受
11 キャリアリング
12 上半部キャリアリング
13 下半部キャリアリング
17,18 サイドプレート
17A,18A 穴
20,21 ガイドメタル
25〜29 給油ノズル
30,130 軸受パッド
30A,130A 軸受面
32,132 第1部材
32A 銅系メタル層
32B ホワイトメタル層
34,134 第2部材
34A 凹部
40 上側キー
41 上側シム
50 下側キー
51 下側シム
60 凹部
70 支持部材
72 ライナ
74 凸部
Claims (8)
- ロータ軸を摺動可能に支持するティルティングパッド軸受用の軸受パッドであって、
前記ロータ軸に対向する軸受面が湾曲形状を有する第1部材と、
前記第1部材に対して前記ロータ軸とは反対側に設けられる第2部材と、
を備え、
前記第2部材に対向する前記第1部材の背面、または、前記第1部材の前記背面に対向する前記第2部材の表面の少なくとも一方は、前記第1部材と前記第2部材との間に空洞を形成するための凹部を有し、
前記第1部材は、銅又は銅合金により形成される放熱層を含み、
前記第2部材は、鋼により形成され、
前記第1部材及び前記第2部材は、それぞれ、前記凹部を除く領域において互いに当接する平面形状の当接面を有する
ことを特徴とするティルティングパッド軸受用の軸受パッド。 - 前記第2部材の背面側に設けられ、前記第1部材及び前記第2部材を傾動可能に支持する支持部材をさらに備え、
前記凹部は、前記軸受パッドの平面視において、前記支持部材の設置範囲の少なくとも一部にわたって形成されることを特徴とする請求項1に記載のティルティングパッド軸受用の軸受パッド。 - 前記凹部は、前記軸受パッドの平面視において、前記支持部材の前記設置範囲の全体にわたって形成されることを特徴とする請求項2に記載のティルティングパッド軸受用の軸受パッド。
- 前記空洞は、前記軸受パッドの外部空間に連通していることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のティルティングパッド軸受用の軸受パッド。
- 請求項1乃至4の何れか一項に記載の少なくとも一つの軸受パッドと、
前記少なくとも一つの軸受パッドの外周側に設けられ、前記少なくとも一つの軸受パッドを保持するように構成されたキャリアリングと、
を備えることを特徴とするティルティングパッド軸受。 - 前記軸受面に潤滑油を供給するためのノズルを備える請求項5に記載のティルティングパッド軸受。
- ロータ軸を摺動可能に支持するティルティングパッド軸受用の軸受パッドであって、
少なくとも一つの軸受パッドと、
前記少なくとも一つの軸受パッドの外周側に設けられ、前記少なくとも一つの軸受パッドを保持するように構成されたキャリアリングと、
を備え、
各々の前記軸受パッドは、
前記ロータ軸に対向する軸受面を有し、銅又は銅合金により形成される放熱層を有する第1部材と、
前記第1部材に対して前記ロータ軸とは反対側に設けられ、鋼により形成される第2部材と、
を含み、
前記第2部材に対向する前記第1部材の背面、または、前記第1部材の前記背面に対向する前記第2部材の表面の少なくとも一方は、前記第1部材と前記第2部材との間に空洞を形成するための凹部を有し、
前記凹部は、前記軸受パッドを軸方向に貫通する溝であり、前記空洞は、前記軸受パッドの軸方向端面における前記溝の開口を介して、前記軸受パッドの外部空間に連通し、
前記キャリアリングは、
前記軸受面に潤滑油を供給するための少なくとも一本の給油ノズルを含む
ことを特徴とするティルティングパッド軸受。 - 請求項5乃至7の何れか一項に記載のティルティングパッド軸受と、
前記ティルティングパッド軸受によって回転自在に支持されるロータ軸と、
を備えることを特徴とする回転機械。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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