JPS6044527B2 - 自動調心軸受 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転軸を有する大形ターボ機械用の軸受支
持体に関し、特に、自動調心式ジャーナル・スラスト軸
受と軸受支持体に関する。

多種の機械が、大きな軸方向推力を発生し得る回転軸
またはロータを有する。

通例、軸に取付けたカラーまたはランナが推力荷重を静
止スラスト軸受に伝達する。普通のスラスト軸受の一種
として、テーパ付きランドを有するスラスト軸受がある
。この軸受の軸受面は半径方向の給油溝によつて数個の
ランド（ｌａｎｄ）に分けられている。これらの溝はそ
れぞれの外端にダムを有し、そして圧力給油されて各ラ
ンドの入口縁に制御された確実な給油をなす。各ランド
は、固定された傾斜支承面を有するように作られ、運転
中高い推力荷重支承能力を発揮するに必要な流体力学的
な油膜くさびを形成する。周知のように、テーパ付きラ
ンドを有するスラスト軸受は適切に調心されている場合
は非常に高い荷重に耐えることができる。各ランドの後
縁に小さな平面部がスラストランナに平行に形成され、
始動時または低回転速度時に推力荷重を支承する。蒸気
タービンにおいては多くのスラスト軸受の故障が心外れ
と関係し、心外れはしばしば水誘導による高い推力荷重
によつて悪化する。

心外れが生じ得るのは、高い推力荷重が静止軸受台の変
形と傾斜をひき起こす時、あるいはロータを支持する両
端の軸受が軸受台と基礎における熱膨張差によつて相互
に半径方向に動く場合である。従つて、自動調心能力を
軸受構造体に与えることによつて静止スラスト軸受が運
転状態の下で回転中のスラストランナの向きと合致し得
るようにすることが望ましい。これによつて、スラスト
軸受の各ランドに均等または均等に近い荷重が常に維持
される。本発明の目的（よロータの角度的な心外れを許
容し得る軸受構造体を提供することである。

本発明の回転軸付き大形タービン機械への一適用例は蒸
気タービンへの適用である。

タービン回転軸またはロータには、回転中心線に垂直な
拡大されたスラストカラーまたは輪形部分が形成されて
おり、これはスラストランナと呼ばれる。本発明は、軸
方向移動またはその結果ロータの軸方向のいずれかの向
きに生ずる推力がスラスト軸受に伝えられるようなスラ
スト・ジャーナル軸受に適用されるものである。スラス
トランナ表面がスラスト軸受面と平行になるようにする
ことが望ましくかつ重要である。すなわち、スラストラ
ンナ表面はスラスト軸受面と合心関係になければならな
い。本発明は軸受ケーシングまたは軸受ハウジンングと
、環体または環状ヨークと、対をなして作用する軸方向
支柱部材と、垂直方向のたわみ横板とを構成要素とする
。

第１対の軸方向支柱部材は軸受ケーシングをヨークに連
結し、第２対の軸方向・支柱部材はヨークを軸受スタン
ダード（直立支持体）端壁に連結する。たわみ横板は軸
受スタンダードの床に固定され、その自由端は軸受ケー
シングに連結されている。軸方向支柱部材はそれぞれ断
面が長方形のたわみ部分を有し得る。第１対の軸方向支
柱は、たわみ部分の中心面力珀−タの中心線を含む垂直
面内に存するように方向づけられており、横方向の角度
不整合を許容する。第２対の軸方向支柱は、たわみ部分
の中心面がロータの中心線を含む水平面内に存するよう
に方向づけられており、垂直面内の角度不整合を許容す
る。たわみ横板はねじれおよび（または）曲げ変形が可
能であり、いかなる角度不整合をも許容する。従つて、
軸受ケーシングまたはハウジンングは垂直方向または水
平方向に傾くことができるので、水平面または垂直面内
のロータ角度不整合に、ある限度まで追従し得る。かく
て本軸受は自動的にロータとの心合せを行つて本発明の
目的を達成するものである。次に、添付の図面に示す本
発明の好適実施例について詳述する。

第１図と第２図は共に本発明による軸受台１１の構造を
示す。基板または床１３は軸受台の諸要素を支持する。
軸受は、第１図に一部分を示した軸受スタンダード１７
によつて部分的に囲まれている。軸受スタンダード１７
は軸受ケーシング２９によつて伝えられる推力荷重を支
える。本軸受は、一部分を図示したロータ２１を支持す
るために用いられ、このロータの半径方向荷重と、ロー
タによつて伝えられる軸方向のいずれかの向きの推力荷
重とを支持するように働く。

ロータ２１にはスラストカラーまたはランナ２５が回転
中心線に垂直に形成されて、軸方向のいずれかの向きの
推力荷重を軸受ケーシング２９に伝える。軸受ケーシン
グ２９はロータ２１を囲んでおり、組立てのために水平
継目３１に沿つて分割されている。軸受ケーシングの内
部には静止スラスト軸受板３３が設けられてロータの軸
方向位置を保つ。さらに、軸受ケーシング２９はジャー
ナル軸受３５を内蔵する。すなわち、図示の軸受ケーシ
ングはジャーナル●スラスト複合形軸受である。本実施
例では、両推力支承面が単一のスラストランナの両側に
あり、この軸受部分から離れた所に１個のジャーナル軸
受が存するが、ロータに２個のスラストランナを軸受ケ
ーシングの各端に１個ずつ設けそして両ランナの間に１
個のジャーナル軸受を設けるように軸受部品を再構成す
ることも本発明の範囲内て可能である。第２図に明示の
ごとく、軸受ケーシング２９には１対の突起４１を形成
し得る。

両突起は、軸方向に延在する第１対のたわみ支柱４５の
各々の一端に対して取付け面を提供する。たわみ支柱の
最小断面の１たわみョ部分は長方形の断面を有し得、従
つて、曲げ剛性は弱方向において比較的低い。第１対の
軸方向支柱はまた交差部材またはヨーク４７に連結され
ている。このヨークは軸受の一端に設置されており、第
１対の軸方向支柱を介してのみ軸受ケーシングに取付け
られている。静止時は、ヨークまたは環体４７の中心線
は軸受ケーシングの中心線とほぼ合致する。ヨークは環
状である必要はなく、また中心孔をもつことすら必要で
ない。中心孔は単にロータのヨーク貫通を可能にするだ
けのものであり、機能的にはヨークは中実板でもよい。
第２対の軸方向支柱４９が第１対の軸方向支柱からヨー
ク４７上のそれらの位置に対して約９０離れた所に設け
られている。

各軸方向支柱４９は一端がヨーク４７にそして他端が軸
受スタンダード１７に固定されている。従つて、第２対
の軸方向支柱４９は軸受荷重を軸受スタンダードに伝達
する。支柱４９も断面が長方形でよく、軸受の水平面か
らのたわみを許容するように方向づけられている。すな
わち、第１対の軸方向支柱４５は水平面内（横方向）の
曲げを許容するのに対し、第２対のたわみ支柱４９は垂
直面内（上下方向）の曲げを許容する。軸受ケーシング
２９はさらにたわみ横板５１によつて支持され、このた
わみ横板の基部は基板１３に取付けられている。

本発明の好適実施例では、たわみ支柱４５，４９のたわ
み部分の中心が垂直方向のたわみ横板５１の面内に存す
るので、組立体を傾けるのに必要なモーメントは最小で
ある。換言すると、たわみ横板の延長垂直面は軸方向支
柱のたわみ部分の幾何学的中心を切つている。かくして
、好適実施例では軸方向支柱のたわみ部分（断面形状が
縮小している部分）を位置づけるために、軸方向支柱を
二等分に切るようにたわみ横板を伸ばす。また、たわみ
横板５１は、ジャーナル軸受３５の長さのほぼ中央を切
る垂直面内に設けられて、半径方向荷重による傾きを最
小にする。第３図は第２図と同様の図であるが、軸受ケ
ーシング２９がＸ−Ｘ線すなわち水平中心線に対して傾
斜している場合を示す。

この場合のたわみは水平面外へ生するので、垂直面内の
軸方向支柱４５はたわまず真直のままであるのに対し、
軸方向支柱４９（１個だけ図示）は水平面Ｘ−Ｘ外へた
わむ。この場合、ヨーク４７は軸受ケーシングの動きに
追従し、たわみは軸方向支柱４９と垂直方向のたわみ横
板５１とに生する。垂直方向のたわみ横板５１は第３図
に示すよ゜うに垂直面Ｙ−Ｙから曲がる。第４図は本軸
受構造体の平面図で、Ｙ−Ｙは垂直面を示す。図示の例
では、ロータ２１と軸受ケーシング２９はロータの心外
れによつて垂直面Ｙ−Ｙからずれている。垂直面内の軸
方向支柱４５が曲げによつて垂直面からそれるのに対し
、軸受スタンダード１７に取付けられた軸方向支柱４９
はたわまず真直のままであることに注意されたい。これ
によつてヨーク４７は軸受スタンダード１７に対して固
定位置に保たれる。たわみ横板５１は図示のようにねじ
れによつてすれて軸受ケーシングの動きを許容する。第
３図と第４図に示した好適実施例では、軸方向支柱はそ
れらのたわみ中点がほぼ垂直支持板５１の面内にあるよ
うに配置されている。以上、本発明の好適実施例と考え
られるものを開示したが、幾多の改変が本発明の範囲内
で可能である。

例えば、推力軸受面を軸受ケーシングの両端に設けそし
て両推力軸受面間にジャーナル軸受を設けるように推力
およびジャーナル軸受面の位置を変えてもよい。またヨ
ークは実際には、ロータがヨークを貫通する必要がない
場合は環状構造体である必要はない。本発明の軸受構造
体はまた垂直軸を有する様々な機械にも適するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は軸受スタンダードと、軸受支持構造体と、軸受
ケーシングとタービンロータの一部分とを部分的に断面
で示しかつ部分的に切取つた斜視図、第２図は軸受ケー
シングと軸受支持体の立面ｊ図、第３図はロータの水平
面からのずれを示す軸受ケーシングと軸受支持体の立面
図、第４図はロータの垂直面からのずれを示す軸受ケー
シングと軸受支持体の平面図である。 １７・・・・・・軸受スタンダード、２１・・・・・・
ロータ、２９・・・・・・軸受ケーシング、３３・・・
・・・スラスト軸受板、３５・・・・ジャーナル軸受、
４５・・・・・・第１対の軸方向支柱、４７・・・・・
・ヨーク、４９・・・・・・第２対の軸方向支柱、５１
・・・・・・たわみ横板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸受ケーシングと、この軸受ケーシングの一端に設
   けられそしてロータ回転中心線と実質的に心合せされた
   ヨークと、それぞれが前記軸受ケーシングと前記ヨーク
   とをたわみ得るように連結するたわみ部分を有する第１
   対の軸方向支柱部材と、それぞれが前記ヨークと支持構
   造体とをたわみ得るように連結するたわみ部分を有する
   第２対の軸方向支柱部材とから成り、上記各軸方向支柱
   部材が長方形断面のたわみ部分を有し、前記第１対の軸
   方向支柱部材の前記断面が前記第２対の軸方向支柱部材
   の前記断面の中央面に垂直である中央面を有していて、
   前記第１対の軸方向支柱部材が垂直面外へたわみ得、ま
   た前記第２対の軸方向支柱部材が水平面外へたわみ得る
   、ロータ支持用軸受構造体。 ２ ロータの一部を囲む軸受ケーシングと、該軸受ケー
   シングの一端に設けられそしてロータ回転中心軸と実質
   的に心合せされたヨークと、それぞれが前記軸受ケーシ
   ングと前記ヨークとをたわみ得るように連結する断面が
   減少したわみ部分を有し、ロータ回転中心軸を通る垂直
   面外へたわみ得る第１対の軸方向支柱部材と、それぞれ
   が前記ヨークと支持構造体とを連結する断面が減少した
   たわみ部分を有しロータ回転中心軸を通る水平面外へた
   わみ得る第２対の軸方向支柱部材と、床基板と、該床基
   板によつて支持されたたわみ得るように接続されて軸受
   ケーシングを支持するたわみ横板とを有するロータ支持
   用自動調心軸受構造体。