JPS585135Y2 - 流体滑り軸受 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 多段ポンプ等の回転機械において、その軸方向に流体圧
力差を有する部分に設け・られる滑り軸受の代表的なも
のとして、例えば第１図に図示されるものがあるが、こ
の種の軸受では、潤滑流体が例え、ば水め＼ような低粘
性のもの：である場合、軸受の負荷能力・および剛性が
・不足する傾向があり、軸と、軸受の接触が避けがたく
、□その結果軸受が著しく摩耗する欠点があった。

て”□゛゛・本案は前記したよう彦欠点を除去じた
流体滑り軸受の改良に係り、軸方向に流体圧力差を有す
′る部分に設けられる軸受において、高圧側に″向って
開口する軸方向断面コ字形状の切欠を設けた□外部軸受
と、該切欠の半径方向お・よび軸方向に指向する内壁面
とそれぞれ所定間隙を存して同切欠内に遊嵌された内部
軸受とを有し、：前記両軸受間の周面側の間隙は軸方向
での低圧側に向って狭く形成するとともに□、前記両軸
受間め内端面間隙に複数の鋼球を□設けて逐ることを特
徴とするもので、その目的とすル処は、多段系ンプ等の
□自転機械において、その軸方向に流体圧力差を有する
部分に設けられ高い軸受剛性と良好な減衰性能とを発揮
する流体滑り軸受を供する点にある。

本案は前記した如く軸方向に流体圧力差のある部分に設
□けｂ”ｈる軸受において、高圧側に向って開口する軸
方向断面コ堂形状の切欠を設けた外部軸受ど、□該切欠
の半標芳向゛訃よび軸方向に指向する内壁面とそれぞれ
所定向隙を存して同切欠内に遊嵌された内部軸受と”・
を有゛シ、′前記両軸受間の周面側の間隙□ば軸方向で
の＜ｍ′ＥＥ＊’ａｖ＝向って狭くなる段差を形成する
：′と：ともに゛、細社両輔受間の山端部間隙に複数の
鋼球を設け′□でなるため′Ｊ前記軸受の一側の高圧側
を他側め低圧側に比べて高圧に維持し、前記内部軸受と
軸どめ間隙およ□び前記外部軸受と前記内部軸受とめ間
隙に羊れ卆れ流体を介在させた状態において、前記軸を
回転させると、前記内部軸受と軸との間隙内の流体膜で
はミ従来の流体滑り軸受と同様寿作動原理が働き、前記
軸は所定の負Ｎｆ５”力の範鋤内で支持される。

渣た前記回転中の軸に半径方向め衝撃力が加わった場合
に、前記外部軸受と゛内部軸受□との間隙内す流体膜は
絞られそ圧カ力量増太し、そ′の１圧力王昇により前記
細撃力は減衰されて吸収″され゛る。

この時、前記両軸受間の軸方向に指向した間隙は軸受の
低圧側に向って狭く形成されてｈる゛ため、軸受丙ニお
ける高圧側寄りの流体膜圧力が着１′＜高くなり、−軸
方向に沿って均一の間隙の流体滑り軸受に比べて軸受剛
性は極めて高くなる。

さらに前記両軸受間の半径方向に指向した間隙に複数の
球を介装したため、前記内部軸受が殆んど半径方向には
拘束されず容易に移動でき、前記した流体絞り膜効果が
十分に発揮される。

以下本案を第２図ないし第３図に図示の実施例について
説明すると、１は回転軸で、該回転軸１に所定の間隙３
を介して内部軸受２が嵌合され、該内部軸受２の外形は
該軸受２の軸受中心と同心状の略短円筒状に形成されて
いる。

またハウジング６に着脱自在に取付けられる外部軸受７
には、高圧側に向って開口する軸方向断面コ字形状の切
欠８を設け、該切欠８の軸方向の内壁面には低圧側が狭
く（小半径）になる段部が形成され、前記内部軸受２の
外周面４と、前記切欠８の軸受方向の内壁面９間に比較
的に広巾の間隙１２および同内壁面１０間に狭巾の間隙
１３を設け、前記内部軸受２の内側端面５に対し切欠８
の底面１１は間隙１４を存するように設定されている。

さらに前記内部軸受２の内側端面５と前記外部軸受７の
切欠の底面１１とには、保持器１５にて周方向に沿い等
間隔に配置された複数個の鋼球１６が、嵌合しうる円周
方向溝１７が形成され、間隙１４内に鋼球１６が設けら
れている。

さらに１次前記内部軸受２の内側端面５の端部に切欠８
の底面１１に隣接した溝１８が形成され、該溝１８に対
応し切欠８の底面１１に設けられたピン１９が溝１８内
に挿入されている。

しかして、前記軸１と内部軸受２との間隙３は軸径の１
／ ２５０〜１ ／ １０００ Ｑ程度であり、ｌた
内部軸受２の外周面４と外部軸受７の、切欠８の軸方向
内壁面９′間の軸方向に指向した局面間隙１２はこれと
同程度あるいはこれよ・り小さくさらに、内部軸受２と
外部軸受７との内側端面５と底面１１間の半径方向に指
向した端面間隙１４はこれらに比べて極めて大きく設定
されている。

渣た、外周面４と内壁面１．０・間の軸方向に指向した
低圧側の周面間隙１３は、高圧側の前記周面間隙１２の
略半分に相当している。

第２図ないし第３図に図示の、実施例は前記したように
構成されているので、高圧側（左側）の圧力Ｐ１は低圧
側（右側）の圧力Ｐ２に比べて高１くなっており、前記
各間隙３，１２，１３．１４に流体が介在された状態で
軸１が回転すると、軸１と内部軸受２との間隙３内の流
体膜には、そ９滑り速度と軸の偏心に応じて流体動力学
的に圧力が発生し、その結果、負荷能力が生じ、前記流
体膜は剛性と減衰を保持する。

また内部軸受２と外部軸受７との軸方向に指向した局面
間隙１２．１３では、第４図に図示されるように、平行
面間で面に直角な方向の相対速度■があると、面内で第
５図に図示のような放物線状の圧力分布をした圧力が発
生する流体絞り膜効果による減衰が行なわれる。

さらに軸受内の左右側に軸方向の圧力差があり、前記軸
受の高圧側の周面間隙１２と前記軸受の低圧側の周面間
隙１３゛の境界部に段差があるため、第６図に図示され
るように、内部軸受２と外部軸受７とが同心状態の場合
には、軸方向に沿った圧力分布は第８図に図示される状
態となる。

この時、流体が高圧側（図示左）の軸受端面から周面間
隙１２内に加速される際に粘性抵抗により’Ｐｉ１ だ
け動圧が降下し、また高圧側の軸受端面から段差に至る
周面間隙１２の領域Ｘを通過する際に粘性抵抗により１
Ｐｔ１だけ圧力が降下する。

さらに周面間隙１２とそれより低圧側の周面間隙１３と
の境の段差にて加速され周面間隙１３に流入する際に動
圧がＪ Ｐ １２ だけ降下し−１さらにまた周面間隙
１３の領域Ｙを通過する際、に粘性抵抗によりＡＰｔ２
だけ圧力が降下し、かくして Ｐｉ −Ｐ２ ＝ＡＰｉ１＋Ａ Ｐも、＋Ｊ ＋Ｐｉ２
＋ Ｊ’ ＰＸ３なる関係が成立する。

しかして、内、部軸受２が軸１とともに半径方向に変位
して、第７図に図示されるように偏心した場合には、偏
心した側とその逆側とでは周面間隙１２．１３が異なる
ため、軸方向流速が両者で異なり、第９図に図示される
ように、偏心、側では一点鎖線、逆側では破線で示され
るような圧力分布となり、この両者の圧力差の積分に相
当する力が偏心方向と逆方向に生へ流体膜は大きな剛性
を持つこととなる。

。さらに内部軸受２の内側端面５と外部軸受７の切
欠８の底面１１とに、は鋼球１６が介装されているため
、軸受両側の圧力差Ｐ１−Ｐ２に、より内部軸受２に外
部軸受Ｉ側への大きなスラストが作用しても、両者の間
の半径方向摩擦力が小さいため、内部軸受２と外部軸受
、７との相対的半径方向移動は殆んど拘束されず、内部
軸受２は軽快に半径方向へ移動でき、前記した軸受剛性
作用は円滑に遂行される。

従って第２図ないし第３図に図示の実施例では、軸１の
振動が抑制されるとともに、軸１と内部軸受２との接触
が未然に防止される。

前記した実施例では、外部軸受７の切欠８の内壁面９，
１０に段差が付けられたが、内部軸受２の外周面４に段
差を付け、両者の周面間隙の低圧側が狭くなるようにし
てもよい。

また前記段差を全周に亘って設けずに、周方向に部分的
に一定間隔毎に設けてもよい。

さらに段差を付けず、内部軸受の外周面および外部軸受
の内壁面のいずれか一方または両方を、頂角の極めて小
さな円錐面に形成し、両者間の間隙を軸受の高圧側から
低圧側に向って漸次狭くしてもよい。

さらに捷た前記実施例では、内部軸受２の外形を同軸受
２の軸受中心と同心の短円筒状に形成したが、同軸受２
の軸受中心と中心が異った短円筒状に形成してもよく、
シかも内部軸受２の内側端面５を頂角が直角に近い円錐
面に形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流体滑り軸受の縦断側面図、第２図は本
案に係る流体滑り軸受の一実施例を図示した縦断側面図
、第３図は第２図の■−■矢視図、第４図は前記実施例
における流体絞り膜効果の原理を図示した斜面図、第５
図はその圧力分布を示した説明図、第６図および第７図
は周面間隙において段差を設けたことによる剛性向上を
図示した説明図、第８図および第９図はその圧力分布を
図示した説明図である。 １・・・・・・軸、２・・・・・・内部軸受、３・・・
・・・間隙、４・・・・・・外周面、５・・・・・・内
側端面、６・・−・・・ハウジング、７・・・・・・外
部軸受、８・・・・・・切欠、９・・・・・・高圧側の
内壁面、１０・・・・・・低圧側の内壁面、１１・・・
・・・底面、１２・・・・・・高圧側の周面間隙、１３
・・・・・・低圧側の周面間隙、１４・・・・・・間隙
、１５・・・・・・保持器、１６・・・・・・鋼球、１
７・・・・・・円周方向溝、１８・・・・・・溝、１９
・・・・・・ピン。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 軸方向に流体圧力差を有する□部分に設けられる軸受に
   おいてき高圧側に向って開口する軸方向断面コ字形状の
   切欠を設けた外部軸受と、該切欠の半径方向および軸方
   向に指向す、る内壁面とそれぞれ所定間辣を存して同切
   欠内に遊嵌された内部軸受とを有し、前記両軸受間の周
   面′側の間隙は軸方向の低圧側に向って狭く形成すると
   ともに、前記両軸受間の内端面間隙に複数の鋼球を設け
   てなるどとを特徴とする流体滑９り軸受。 ゛