JPS63198796A - 竪型回転機械用スラスト軸受装置 - Google Patents

竪型回転機械用スラスト軸受装置

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JPS63198796A
JPS63198796A JP62030887A JP3088787A JPS63198796A JP S63198796 A JPS63198796 A JP S63198796A JP 62030887 A JP62030887 A JP 62030887A JP 3088787 A JP3088787 A JP 3088787A JP S63198796 A JPS63198796 A JP S63198796A
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JP
Japan
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thrust
magnetic
bearing
rotating shaft
bearings
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JP62030887A
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English (en)
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Noboru Matsumura
昇 松村
Masabumi Kuwabara
正文 桑原
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0442Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/10Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for axial load mainly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、竪型送風機(化学機械用送風機も含む)や竪
型圧縮機等の竪型回転機械のスラスト軸受装置〃に関し
、特に磁気式スラスト軸受と緊急時のための補助的なス
ラスト軸受とをそなえた竪型回転機械用スラスト軸受装
置に関する。
〔従来の技術〕
従来より、竪型回転機械用スラスト軸受装置の中で特に
高速回転の機械に適したものとして、第3図に示すよう
な磁気式スラスト軸受を用いたものがある。
第3図は磁気式スラスト軸受が竪型遠心送風機のスラス
ト軸受として用いられた例であり、遠心ファン1が、ケ
ーシング15内に鉛直方向へ向けて設けられた回転軸1
aの」1端に装着され、同回転軸1aの外周に設けられ
た内蔵モータ2によって駆動されるようになっている。
回転軸1aは内蔵モータ2の上下にそれぞれ配設された
磁気式ラジアル軸受3,4により横方向へ支持され、回
転軸1aの下部に形成された主スラストカラー8の上下
面に対向するように配設された磁気式スラスト軸受5a
、5bによって上下方向へ支持されている。
これらの磁気式の軸受3.ll、5a、5bは、磁力の
強さを調節しながら回転軸1aの外周または主スラスト
カラー8の」二下面との相対距離を調整できる能動型磁
気軸受である。
このうち磁気式スラスト軸受5a、51+には、同磁気
式スラス1〜軸受5a、5bと主スラストカラー8の旧
下面との距離を検出しうるセンサ6.7と、同センサ6
.7の信号を受けて磁気式スラスト軸受5a、5bへの
出力調整を行なう制御装置9とが設けられている。
なお、磁気式スラスト軸受5aと主スラストカラー8の
上面との間の隙間はC2、磁気式スラスト軸受5bと主
スラストカラー8の下面との間の隙間はC0と設定され
(第4図参照)、制御装置9ではセンサ6.7の信号を
受け、常に磁気式スラスト軸受5aと主スラストカラー
8の上面、m気式スラスト軸受5bと主スラストカラー
8の下面が設定値C2、C+になるように磁気式スラス
ト軸受5a、5bの磁力を調整するようになっている。
また、磁気式ラジアル軸受3の上方と磁気式ラジアル軸
受4の下方には、ボール式ラジアル軸受16.17が配
設され、これらのボール式ラジアル軸受16.1.7と
回転軸1a外周面との間の隙間は、磁気式ラジアル軸受
3,4と回転軸1a外周面との間の隙間よりも小さく設
定され、磁気式ラジアル軸受3,11の異常により回転
軸1aが振れ回った際には、回転軸1aが磁気式ラジア
ル軸受3,4に接触する前にボール式ラジアル軸受16
.17に接触して回転軸IIIを受けるようになってい
る。
ところで、磁気式スラスト軸受5a、5bに異常が発生
し、回転軸1aを上下方向に支持できなくなると極めて
危険であるため、これを回避する手段として、第4図に
示すように、磁気式スラスト軸受5a、5bの上方にア
ンギュラ−球軸受20をそなえ、回転軸1aに形成され
た段部21をこのアンギュラ−球軸受20により下方か
ら受は止めることができる補助スラスト軸受をそなえる
ようにしたものである。
この場合、段部2】とアンギュラ−球軸受20との間の
隙間C6は、磁気式スラスト軸受5bと主スラストカラ
ー8の下面との間の隙間CIより小さく設定されている
したがって、磁気式スラスト軸受5a、5bの異常発生
時には、回転軸1aが落下しても5段部21がアンギュ
ラ−球軸受20に当接して支持されるため、磁気式スラ
スト軸受5a、5bをはじめとした機械各所の損傷を防
止できる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、1述の従来の補助スラスト軸受では、高
速で回転する回転軸1aの段部21が、静1ヒ状態のア
ンギュラ−球軸受2oの内輪20aに落下する場合、衝
突接触となるなめ、衝撃度合が大きいと段部21とアン
ギュラ−球軸受2oとの接触により発火する恐れがある
本発明は、上述の問題点の解決をはかろうとするもので
、緊急時に回転軸が落下しても同回転軸の衝撃を吸収し
ながら受は止めて支持できるようにした、竪型回転機械
用スラスト軸受装置を提供することを目「均とする。
〔問題点を解決するための手段〕
このため、本発明の竪型回転機械用スラスト軸受装置は
、竪型回転機械の回転軸を支承すべく、同回転軸の外周
に突設された主スラストカラーと、同士スラスI・カラ
ーの下面に主隙間をあけて対向しながら同主スラストカ
ラーを磁力により支持しうる磁気式スラス1〜軸受とを
そなえ、上記回転軸の下端部に補助スラストカラーが設
けられるとともに、同補助スラストカラーの下面に上記
主隙間よりも小さい補助隙間をあけて対向しうる弾性緩
衝板と、同)JiifFr板を支持するボール式スラス
ト軸受とが設けられたことを特徴としている。
〔作  用〕
上述の本発明の竪型回転機械用スラスト軸受装置では、
磁気式スラストカラーに異常が生じ回転軸を支持できな
くなって同回転軸が落下すると、上記回転軸に形成され
た補助スラストカラーが弾性緩衝板により衝撃を吸収さ
れて受は止められた」二でボール式スラスト軸受に支持
される。
〔実施例〕
以下、図面により本発明の−・実施例としての竪型回転
機械用スラスト軸受装置について説明すると、第1図は
その縦断面図、第2図は本装置をそなえた回転機械の縦
断面図である。
第2図に示すように、本実施例の竪型回転機械用スラス
ト軸受装置も竪型遠心送風機に用いられており、遠心フ
ァン1が、ケーシング15内にj[1直方向へ向けて設
けられた回転軸1aの上端に装着され、同回転軸1aの
外周に設けられた内蔵モータ2によって駆動されるよう
になっている。回転軸1aは内蔵モータ2の上下にそれ
ぞれ配設された磁気式ラジアル軸受3.4により横方向
へ支持され、回転軸I11の下部に形成された主スラス
トカラー8の上F而に対向するように配設された磁気式
スラスト軸受5m、5bによって上下方向へ支持されて
いる。
これらの磁気式の軸受3.4.5a、5bは、磁力の強
さを調節しながら回転軸1aの外周または主スラストカ
ラー8の上下面との相対距離を調整できる能動型磁気軸
受である。
このうち磁気式スラスト軸受5a、5bには、同磁気式
スラスト軸受5a、5bと主スラストカラー8の上下面
との距離を検出しうるセンサ6.7と、同センサ6.7
の信号を受けて磁気式スラスト軸受5a、5bへの出力
調整を行なう制御装置9とが設けられている。
なお、磁気式スラスl〜軸受5Bと主スラストカラー8
の上面との間の隙間はC2、磁気式スラスト軸受らbと
主スラストカラー8の下面との間の隙間はC,と設定さ
れ(第1図参照)、制御装置9ではセンサ6.7の信号
を受け、常に磁気式スラスト軸受511と主スラストカ
ラー8の」二面、&i気式スラスト軸受5bと主スラス
トカラー8の下面が設定値C2,C,になるように磁気
式スラスト軸受5n、5bの磁力を調整するようになっ
ている。
また、磁気式ラジアル軸受3の」ニガと磁気式ラジアル
軸受4の下方には、ボール式ラジアル軸受16.17が
配設され、これらのボール式ラジアル軸受16.17と
回転軸1a外周面との間の隙間は、磁気式ラジアル軸受
3.4と回転軸Ln外周面との間の隙間よりも小さく設
定され、磁気式ラジアル軸受3.4の5“4常により回
転軸1aが振れ回った際には、回転軸1aが磁気式ラジ
アル軸受3.4に接触する前にボール式ラジアル軸受1
6.17に接触して回転軸1aを受けるようになってい
る。
そして、本実施例の竪型回転機械用スラスト軸受装置で
は、磁気式スラスト軸受5m、5bに異常が発生して、
磁気式スラスト軸受5a、5bが回転軸1aを上下方向
に支持できなくなった場合にそなえて、第114に示す
ように、回転軸1ムの下端部に補助スラストカラー10
か設けられるとともに、同補助スラスI・カラー10の
−り而・下面に対向してボール式スラスト軸受It、+
2が設けられる。
特に、ボール式スラスト軸受11.12の軸受面上には
弾性11i板13.14が補助スラストカラー10の−
に面 下面と対向するように固着されていて、各弾性緩
祈板13.14と補助スラスl〜カラー10の上面・下
面との間の隙間C4,C3は、C,〈C2、C3<C,
に設定されている。
なお、ボール式スラスト軸受11.12としては、カー
ボン含浸の硬質フッソゴム等の耐1や耗性、耐熱性、低
摩擦性の各特性をそなえた弾性材tit用いる。
また、これらボール式スラスト軸受11.12の弾性変
形量は、f菫かであるが、ボール式スラスト軸受11.
12が補助スラストカラー10を介して回転軸1aの荷
重を受けた際の変位数をC′として、上記C,,C2は
、この変形を考慮すると、C,l−C′<C2かつC*
 十C’ < C+に設定される。
本発明の一実施例としての竪型回転機械用スラスト軸受
装置は上述のように構成されているため、常時は磁気式
ラジアル軸受3,4.磁気式スラスト軸受5a、5bが
回転1+b 1 aと非接触のままラジアル方向および
スラスt・JT向に支持して、回転軸1aが設定された
各方向位置をitt持する。
そして、磁気式ラジアル軸受3.4および磁気式スラス
ト軸受5a、5bに異常が生じた場合には、回転l11
111aを、ラジアル方向にはボール式ラジアル軸受1
6.17で支持し、スラスト方向には弾性緩衝板1B、
14て芝持する6 特に、こび)31.D、時のスラスト方向l\の支持に
おいては、例えば磁気式スラスト軸受5u、5bか(1
:動しなくなると回転軸1aが落下するが、この場金主
スラストカラー8の下面が磁気式スラスト軸受5bと接
触する前に、補助スラス1〜カラー10の下面が弾性緩
衝板14と接触して、弾性MtR板14により落下衝撃
を吸収された上で、回転軸1aがボール式スラスト軸受
12に支持される。
したがって、補助スラストカラー10とボール式スラス
ト軸受12との衝突がないため発火の恐れもなく、ボー
ル式スラスト軸受12により確実に回転軸1aを支持で
き、緊急時には、瞬時にボール式スラス1〜軸受12が
磁気式スラスト軸受5m。
5bにとってかわり、磁気式スラスト軸受5a、5bを
はじめとした機械各部の損傷を防止できる。
なお、万一回転軸1aが上方へはね上がった場合には、
上述のボール式スラスト軸受121弾性榎街板14と同
様に、ボール式スラスト軸受111弾性緩衝板13が作
用する。
回転軸1aが上方へはね上がる恐れがない場合には、ボ
ール式スラスト軸受111弾性緩衝板13を省略しても
よい。
また、このように構成された本装置は、高温のHeガス
を用いる高温ガス循環機に用いても好適である。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明の竪型回転機械用スラスト
軸受装置によれば、竪型回転機械の回転軸を支承ずべく
、同回転軸の外周に突設された主スラストカラーと、同
上スラストカラーの下面に主隙間をあけて対向しながら
同主スラストカラーを磁力により支持しうる磁気式スラ
スト軸受とをそなえ、上記回転軸の下端部に補助スラス
トカラーが設けられるとともに、同補助スラストカラー
の下面に上記主隙間よりも小さい補助隙間をあけて対向
しうる弾性y1祈板と、同緩衝板を支持するボール式ス
ラスト軸受とが設けられるという簡素な構成により、緊
急時に弾性緩衝板により衝撃を吸収された上で回転軸が
ボール式スラスト軸受に支持されるため、発火等を招く
ことなく、回転軸のボール式スラスト軸受による支持l
\の移行が円滑かつ確実に行なえる。したがって、磁気
軸受の安全性が一層向上し、磁気軸受をより広い分野に
利用できるようになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1,2図は本発明の一実施例としての竪型回転機械用
スラスト軸受装置を示すもので、第1図はその縦断面図
、第2r:lJは本装置をそなえた回転機械の縦断面図
であり、第3図は従来の竪型回転機械用スラスト軸受装
置をそなえた回転機械の縦断面図であり、第4図はl&
来の補助的なスラスト軸受付きの竪型回転機械用スラス
ト軸受装置を示す縦断面図である。 】・・遠心ファン、■a・・回転軸、2・・内蔵モータ
、3,4・・磁気式ラジアル軸受、5n、5b・・磁気
式スラスト軸受、6.7・・センサ、8・・主スラスト
カラー、9・・制御装置、10・・補助スラストカラー
、11.12・ ボール式スラスl−軸受、i 3 、
 t 4・・弾性−緩衝板、15・ ケーシング、1.
6 、17・ ポール式ラジアル軸受。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 竪型回転機械の回転軸を支承すべく、同回転軸の外周に
    突設された主スラストカラーと、同主スラストカラーの
    下面に主隙間をあけて対向しながら同主スラストカラー
    を磁力により支持しうる磁気式スラスト軸受とをそなえ
    、上記回転軸の下端部に補助スラストカラーが設けられ
    るとともに、同補助スラストカラーの下面に上記主隙間
    よりも小さい補助隙間をあけて対向しうる弾性緩衝板と
    、同緩衝板を支持するボール式スラスト軸受とが設けら
    れたことを特徴とする、竪型回転機械用スラスト軸受装
    置。
JP62030887A 1987-02-13 1987-02-13 竪型回転機械用スラスト軸受装置 Pending JPS63198796A (ja)

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