JPS63172012A - スラスト軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、自動調芯機構を備えたスラスト軸受に関す
る。

（従来の技術） 蒸気タービンにおいて、比較的小容量の蒸気タービンは
、第４図に示すように主として単流型であり、単純な構
造となっている。ボイラ（図示せず）等にて発生した蒸
気は蒸気室１へ流入し、蒸気加減弁３にて蒸気流面が調
整され、９０°方向変換された後、ノズル５および羽根
７へ向う。

このノズル５および羽根７において、蒸気の有する熱エ
ネルギが回転力に変換される。その後、蒸気は排気管９
から排出される。

蒸気がノズル５および羽根７を通過する際に体積膨張す
ることから、羽根７の入口側と出口側とに圧力差が生じ
、この圧力差による力ずなわちスラストがロータ１１に
作用する。このスラストは、蒸気がノズル５および羽根
７を通過する方向と同じ方向に作用する。このスラスト
を支持し、かつロータ１１の位置を固定するために、ロ
ータ１１にスラスト軸受１３が取り付けられる。

スラスト軸受１３は、第５図に示すように、〇−タ１１
に設けられた正スラストカラー１５および負スラストカ
ラー１７の間に取り付けられる。

正スラストカラー１５または負スラストカラー１７から
のスラストは、正スラスト軸受プレート１９または負ス
ラスト軸受プレート２１を介してスラスト軸受本体２３
へ伝達され、このスラスト軸受本体２３から軸受台２５
へ伝達されて支持される。

スラスト軸受本体２３と軸受台２５との接触部は球面嵌
合構造に構成され、自動調芯機構とされる。球面は、ス
ラスト軸受１３の軸方向（ロータ１１の軸方向）に対す
る垂直線を法線とする形状である。さらに、第６図に示
すように、この球面嵌合構造の間隙２６は、スラスト軸
受本体２３の凸球面２７と、軸受台２５の凹球面２９と
の間で、両法面２７．２９の半径方向に約０．０２〜０
゜０４履に設定される。なお、符号３０はパッド型ジャ
ーナル軸受である。

（発明が解決しようとする問題点） このようなスラスト軸受１３では、スラスト軸受本体２
３と軸受台２５との接触部分を、スラスト方向に対する
垂直面に投影した面積が、スラスト保持の受圧面積とな
る。そのため、スラスト保持の受圧面積が小さく、スラ
スト負荷能力が比較的低い。したがって、従来のスラス
ト軸受では、最近の小容聞蒸気タービンにおける出力増
加の傾向、つまりスラスト増加の傾向に対応できないお
それがある。

また、スラスト軸受本体２３の凸球面２７と軸受台２５
の凹球面２９との間には、半径方向に約０．０２〜０．
０４ｇ＋＋の間隙２６が存在することから、スラスト軸
受本体２３は軸受台２５に対しスラスト方向（スラスト
軸受１３の軸方向）に移動可能となる。この最大移動量
は、約０．１〜０゜２履にもなる。一方、羽根７とノズ
ル５との間にはロータ１１の軸方向（スラスト軸受１３
の軸方向）に間隙が存在するが、上記スラスト軸受本体
２３の移動を許容するために、羽根７とノズル５との間
隙を大きくしなければならない。その結果、タービンの
性能が低下するおそれがある。

さらに、軸受台２５は比較的大型の構造物である。その
ため、この軸受台２５に球面加工を施すには、大型工作
機械を用いなければならない。したがって、軸受台２５
の凹球面２９の加工が困難となる。その結果、この凹球
面２９の加工粘度を上げるためには、加工に多大な時間
が必要となる。

この発明は上記事実を考慮してなされたものであり、ス
ラスト負荷能力を向上させ、かつ軸方向への移動量が少
ない高精度なスラスト軸受を提供することを目的とする
。

〔発明の構成〕

（問題点を解決する−ための手段） この発明は、スラスト軸受本体にスラスト軸受プレート
が当接して設けられ、このスラスト軸受プレートに作用
するスラストを上記スラスト軸受本体を介して軸受台に
て支持するスラスト軸受において、上記スラスト軸受本
体と上記スラスト軸受プレートとの接触部が球面嵌合構
造とされたものである。

（作用） したがって、この発明に係るスラスト軸受によれば、ス
ラスト保持の受圧面積が増大して、スラスト負荷能力が
向上する。また、スラスト軸受プレートがスラスト軸受
本体に対しスラスト軸受の軸方向に移動し１！７る移ａ
量が球面嵌合構造の隙間と同程度となり、この移動ｍを
低減できる。さらに、スラスト軸受プレートは小型構成
部材であることから、スラスト軸受プレートへの球面加
工が容易となる。

〈実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係るスラスト軸受の第１実施例を
示す断面図である。

タービンのロータ３１には、正スラストカラー３３およ
び負スラストカラー３５が相対峙して設けられる。これ
らの正Ｊ３よび負スラストカラー３３．３５間にスラス
トｌ軸受３７が取り付けられる。

スラスト軸受３７は、タービンケーシング（図示せず）
に一体または一体的に結合された軸受台３９と、この軸
受台３９に嵌合されたスラスト軸受本体４１と、このス
ラスト軸受本体４１の両側面に当接して設けられた正ス
ラスト軸受プレート４５および負スラスト軸受プレート
４７とを有して構成される。これら正および負スラスト
軸受プレート４５．４７は、それぞれ正および負スラス
トカラー３３．３５に対向して設けられる。

正および負スラスト軸受プレート４５．４７は、それぞ
れ正および負スラストカラー３３．３５と対向する面に
ホワイトメタルが盛り付けられ、その裏金として銅板が
使用される。さらに、正および負スラスト軸受プレート
４５．４７のそれぞれ正および負スラストカラー３３．
３５と対向する面にテーパランド部４８が形成される。

したがって、このテーバランド部４８に圧油が供給され
ると、テーバランド部４８の横効果によって、テーパラ
ンド部４８と正および負スラストカラー３３゜３５との
間に油膜が形成され、金属接触が回避される。

正および負スラスト軸受プレート／１５，４７どスラス
ト軸受本体４１とは、球面嵌合構造に構成される。この
球面は、その軸線が、スラスト軸受３７の軸線と一致す
るように設けられる。正および負スラスト軸受プレート
４５．４７側に凸球面４９が、スラスト軸受本体４１側
に凹球面５１がそれぞれ形成される。

正スラスト軸受プレート４５の凸球面４９とこれに対応
するスラスト軸受本体４１の凹球面５１との半径Ｒ１ま
たは負スラスト軸受プレート４７の凸球面４９とこれに
対応するスラスト軸受本体４１の凹球面５１との半径Ｒ
２は、それぞれ同じ値であってもよく、異なった値であ
ってもよい。

これらＲおよびＲ２は、ロータ３１の重量や撓み量から
適宜決定される。また、正および負スラスト軸受プレー
ト４５．４７の凸球面４つと、スラスト軸受本体４１の
凹球面５１との間に、約０゜０２〜０．０４ｍの間隙５
３が形成される。

このような正および負スラスト軸受プレート４５．４７
とスラスト軸受本体４１との球面嵌合構造は、自動調芯
機構を構成するものである。つまり、ロータ３１は弾性
体であるため撓みが生ずる。

したがって、正および負スラストカラー３３，３５は、
このロータ３１の撓みによってロータ３１の軸方向（ス
ラスト軸受３７の軸方向）に対しはぼ垂直方向に移動す
る。正および負スラスト軸受プレート４５．４７は、そ
れぞれ正および負スラストカラー３３．３５の移動に追
随して移動する。

この正および負スラスト軸受プレート４５．４７の移動
は、スラスト軸受本体４１に対し凸および凹球面４９．
５１に沿う移動となる。これにより、正および負スラス
トカラー３３．３５と正および負スラスト軸受プレート の接触部において、片当り現象の発生が防止される。

このような自動調芯機構を備えたスラスト軸受３７は、
ロータ３１に生ずるスラストを正および負スラスト軸受
プレート４５．４７を介してスラスト軸受本体４１で支
持し、ざらにこのスラスト軸受本体４１を介して軸受台
３９にて支持する。

なお、ロータ３１に生ずるスラストは、通常運転時には
、蒸気がノズルから羽根へ向う方向、つまり第１図の矢
印に示す方向に作用するが、過渡時には上記矢印と反対
方向に作用することがある。

この反対方向のスラストを支持するために、負スラス］
・カラー３５Ｊ５よび負スラスト軸受プレート４７が設
けられる。

また、スラスト軸受本体４１とロータ３１との間にジャ
ーナル軸受５５が配設される。このジャーナル軸受５５
はパッド型ジャーナル軸受であるため、ロータ３１に撓
みが生じても充分追随性があり、問題にならない。

上記実施例によれば、自動調芯ｔａ構を構成する球面嵌
合構造の凸および凹球面４９．５１は、その法線がスラ
スト軸受３７の軸方向に一致するように設けられること
から、スラスト保持の受圧面積が増大する。ここにスラ
スト保持の受圧面積とは、スラスト軸受プレート４５と
スラスト軸受本体４１との接触部分を、スラスト方向に
対する垂直面に投影した面積である。

このように、スラスト保持の受圧面積が増大したことか
ら、スラスト負荷能力を向上させることができる。した
がって、最近の小型蒸気タービンにおける出力増加の傾
向にも充分対応できる。

また、正および負スラスト軸受プレート４５゜４７とス
ラスト軸受本体４１との球面嵌合構造では、凸および凹
球面４９．５１の法線がスラスト軸受３７の軸方向と一
致するように設けられ、これら凸および凹球面４９．５
１の間隙５３が約０゜０２〜０．０４ｔｔａに形成され
る。したがって、ロータ３１におけるスラスト軸受３７
軸方向の移動量は、この間隙５３とほぼ同程度となる。

その結果、ロータ３１の移動を許容するためにノズルと
羽根との間に過大な隙間を設ける必要がなく、タービン
の性能を向上させることができる。

さらに、球面嵌合構造は正および負スラスト軸受プレー
ト４５．４７とスラスト軸受本体４１との間に形成され
る。これらの正および負スラスト軸受プレート４５．４
７は軸受台３９に比べ小型構成部材であることから、正
および負スラスト軸受プレート４５．４７への凸球面４
９の加工が容易となり、加工精度を向上させることがで
きる。

第２図および第３図は、この発明に係るスラスト軸受の
それぞれ第２実施例および第３実施例を示す断面図であ
る。

第２実施例が前記第１実施例と異なるのは、正および負
スラスト軸受プレート４５．４７に凹球面５５が形成さ
れ、スラスト軸受本体４１に凸球面５７が形成された点
である。また、第３実施例が前記第１実施例と異なるの
は、正スラスト軸受プレート４５に凹球面５９が形成さ
れ、スラスト軸受本体４１の正スラスト軸受プレート４
５側に凹球面５９に対応する凸球面６１が形成され、さ
らに、負スラスト軸受プレート４７に凸球面６３が形成
され、スラスト軸受本体４１の負スラスト軸受プレート
４７側に凸球面６３に対応する凹球面６５が形成された
点である。これらの第２および第３実施例においても、
第１実施例と同様な効果を奏する。

さらに、第３実施例とは逆に正スラスト軸受プレート４
５に凸球面を形成し、負スラスト軸受プレート４７に凹
球面を形成し、スラスト軸受本体４１の正スラスト軸受
プレート４５側に凹球面、負スラスト軸受プレート４７
側に凸球面を形成するものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るスラスト軸受によれば、
スラスト軸受本体とスラスト軸受プレートとの接触部が
球面嵌合構造に構成されたことから、スラスト保持の受
圧面積が増大してスラスト負荷能力を向上させることが
できるともに、軸方向の移１ｌｉｌｌｆｆｉが少なく、
かつ精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るスラスト軸受の第１実施例を示
す断面図、第２図および第３図はこの発明に係るスラス
ト軸受の第２および第３実施例をそれぞれ示す断面図、
第４図は従来のスラスト軸受が取り付けられた蒸気ター
ビンを示す部分断面図、第５図は第４図のスラスト軸受
を拡大して示す断面図、第６図は第５図の部分断面図で
ある。 ３７・・・スラス！・軸受、３９・・・軸受台、４１・
・・スラスト軸受本体、４５・・・正スラスト軸受プレ
ート、４７・・・負スラスト軸受プレート、４９・・・
凸球面、５１・・・凹球面。 代理人弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　　　　三　　俣　　弘　　文３７　　　　
　　　　　　　　３デ ＄　ｌ　図 ２プ 第　６　ノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スラスト軸受本体にスラスト軸受プレートが当接し
   て設けられ、このスラスト軸受プレートに作用するスラ
   ストを上記スラスト軸受本体を介して軸受台にて支持す
   るスラスト軸受において、上記スラスト軸受本体と上記
   スラスト軸受プレートとの接触部が球面嵌合構造とされ
   たことを特徴とするスラスト軸受。 ２、スラスト軸受本体の球面嵌合形状が凹球面形状に、
   スラスト軸受プレートの球面嵌合形状が凸球面形状にそ
   れぞれ形成された特許請求の範囲第１項記載のスラスト
   軸受。 ３、スラスト軸受本体の球面嵌合形状が凸球面形状に、
   スラスト軸受プレートの球面嵌合形状が凹球面形状にそ
   れぞれ形成された特許請求の範囲第１項記載のスラスト
   軸受。 ４、スラスト軸受プレートはスラスト軸受本体を挟むよ
   うにして一対設けられた特許請求の範囲第１項〜第３項
   にいずれか記載のスラスト軸受。 ５、スラスト軸受プレートはスラスト軸受本体を挟むよ
   うにして一対設けられ、この一対のスラスト軸受のいず
   れか一方が凹球面形状に、他方が凸球面形状に形成され
   、スラスト軸受本体の球面嵌合形状が上記両スラスト軸
   受プレートの球面嵌合形状と反対の形状に形成された特
   許請求の範囲第１項記載のスラスト軸受。