JPWO2010098003A1 - スラスト軸受用給油ノズル - Google Patents

Abstract

パッドの追従性を向上させることができるとともに、スラスト軸受の高面圧化を図ることができるスラスト軸受用給油ノズルを提供する。ロータ軸から半径方向外側に向かって突出するスラストカラーのスラスト面と対向する位置に周方向に沿って配置されたパッドとパッドとの間にそれぞれ配置されたスラスト軸受用給油ノズル（１２）であって、円筒状の軸部と、高さ方向における両側面の中心部に、前記パッドの側面に形成された凹所に嵌り込む、平面視半円板形状を呈する突出部（３４）が設けられ、前記軸部と反対の側に位置する頂部に、前記軸部の底面から供給された潤滑油を、前記スラストカラーと前記パッドとの間に噴出する複数個のノズル孔（３８，３９）が形成された直方体状の本体部（３１）とを備えている。

Description

本発明は、蒸気タービン、ガスタービン、送風機、圧縮機等の回転機械に用いられるスラスト軸受に適用されるスラスト軸受用給油ノズルに関するものである。

蒸気タービンに用いられるスラスト軸受用給油ノズルとしては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

実開昭６３−１７８６２２号公報

しかしながら、このような従来のスラスト軸受用給油ノズルは、給油ノズルの側面とパッドの側面とが、面と面とで接触（面接触）している。そのため、パッドをロータ軸（回転軸）の回転軸線と平行な軸線回りに回転させることができず、パッドの追従性（ティルト性）がよくないといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、パッドの追従性を向上させることができるとともに、効率的な潤滑によりスラスト軸受の高面圧化を図ることができるスラスト軸受用給油ノズルを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の第１の態様に係るスラスト軸受用給油ノズルは、ロータ軸から半径方向外側に向かって突出するスラストカラーのスラスト面と対向する位置に周方向に沿って配置されたパッドとパッドとの間にそれぞれ配置されたスラスト軸受用給油ノズルであって、円筒状の軸部と、高さ方向における両側面の中心部に、前記パッドの側面に形成された凹所に嵌り込む、平面視半円板形状を呈する突出部が設けられ、前記軸部と反対の側に位置する頂部に、前記軸部の底面から供給された潤滑油を、前記スラストカラーと前記パッドとの間に噴出する複数個のノズル孔が形成された直方体状の本体部とを備えている。

本発明の第１の態様に係るスラスト軸受用給油ノズルによれば、パッドの側面がスラスト軸受用給油ノズルの突出部によって点支持されることとなるので、パッドをロータ軸の回転軸線と平行な軸線回りに回転させることができて、パッドの追従性（ティルト性）を向上させることができる。
また、本発明の第１の態様に係るスラスト軸受用給油ノズルによれば、本体部の頂部に形成されたノズル孔からパッドの側面に向かって潤滑油が満遍なく供給され（噴射され）、供給された潤滑油が効率よくパッドの摺動面に供給されることとなるので、軸受面圧が高い場合（例えば、６ＭＰａを超える場合）のパッドのメタル温度を従来よりも低下させることができる。

上記スラスト軸受用給油ノズルにおいて、前記本体部の頂部には、頂面に向かって傾斜する２つの側面が形成されており、これら側面には、前記ノズル孔が形成されているとさらに好適である。

このようなスラスト軸受用給油ノズルによれば、底部から供給された潤滑油が、隣接して配置されたパッド等に向かって効率よく供給され（噴射され）、供給された潤滑油が効率よくパッドの摺動面に供給されることになる。

本発明の第２の態様に係るスラスト軸受は、パッドの追従性が良く、面圧が高い場合（例えば、６ＭＰａを超える場合）でもメタル温度の上昇を抑制することのできるスラスト軸受用給油ノズルを具備している。

本発明の第２の態様に係るスラスト軸受によれば、大型化および高面圧化する回転機械（蒸気タービン、ガスタービン、送風機、圧縮機等）に対応させることができる。

本発明に係るスラスト軸受によれば、パッドの追従性を向上させることができるとともに、効率的な潤滑によりスラスト軸受の高面圧化を図ることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る給油ノズルを具備したスラスト軸受の正面図であって、図３のＩ−Ｉ矢視断面図である。 本発明の一実施形態に係る給油ノズルを具備したスラスト軸受の正面図であって、図３のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。 図１および図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。 本発明の一実施形態に係る給油ノズルを具備したスラスト軸受の一部を周方向に沿って切った断面図である。 本発明の一実施形態に係る給油ノズルの側面図である。 本発明の一実施形態に係る給油ノズルの平面図である。 本発明の一実施形態に係る給油ノズルの底面図である。 本発明の一実施形態に係る給油ノズルの正面図である。 図５のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。 本発明の一実施形態に係る給油ノズルを具備したスラスト軸受を運転させて得られた実験結果を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る給油ノズルの平面図である。

以下、本発明に係るスラスト軸受用給油ノズル（以下、「給油ノズル」という。）の一実施形態について、図１から図１０を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る給油ノズルを具備したスラスト軸受の正面図であって、図３のＩ−Ｉ矢視断面図、図２は本実施形態に係る給油ノズルを具備したスラスト軸受の正面図であって、図３のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３は図１および図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図、図４は本実施形態に係る給油ノズルを具備したスラスト軸受の一部を周方向に沿って切った断面図、図５は本実施形態に係る給油ノズルの側面図、図６は本実施形態に係る給油ノズルの平面図、図７は本実施形態に係る給油ノズルの底面図、図８は本実施形態に係る給油ノズルの正面図、図９は図５のＩＸ−ＩＸ矢視断面図、図１０は本実施形態に係る給油ノズルを具備したスラスト軸受を運転させて得られた実験結果を示すグラフである。

図１および図２に示すように、スラスト軸受１０は、周方向に沿って配置された、例えば、８個のパッド１１と、パッド１１とパッド１１との間に配置された、例えば、８個の給油ノズル１２とを主たる要素として構成されたものである。
図３に示すように、パッド１１は、ロータ軸（回転軸）１３から半径方向外側に向かって突出するスラストカラー１４のスラスト面と対向する位置に配置されており、例えば、すずベースの合金またはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン：ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）樹脂で作られている。また、図１、図２、および図４に示すように、パッド１１とパッド１１との間には、所定の隙間が形成されている。

図４に示すように、パッド１１の背面側には、平面視環形状を呈するキャリアリング１５が配置されている。キャリアリング１５には、板厚方向に貫通されて給油ノズル１２の軸部１６の一端部（下端部）を回動自在に受け入れる（第１の）貫通穴１７が複数個形成されているとともに、板厚方向に貫通されてピラー１８を受け入れる（第２の）貫通穴１９が複数個形成されている。
ピラー１８は、その外周面が貫通穴１９の内周面と接するとともに、その表面全体（またはその表面の一部）が、キャリアリング１５の表面から突出するようにして貫通穴１９内に嵌合されている。また、ピラー１８の背面には、（第１の）レベリングプレート２０を揺動可能に支持する（第１の）ピボット２１が設けられている。
レベリングプレート２０は、周方向に沿って所定の間隔をあけて配置されており、レベリングプレート２０とレベリングプレート２０との間には、（第２の）レベリングプレート２２が配置されている。
なお、図１に示すように、ピラー１８は、ロータ軸１３の軸回転方向後側で、パッド１１の幅方向における６５％の位置に設けられている。
また、パッド１１の背面側とは、スラストカラー１４のスラスト面と対向する面と反対側のことを、ピラー１８の表面とは、パッド１１の背面と対向する面のことを、キャリアリング１５の表面とは、パッド１１の背面と対向する面のことをいう。

レベリングプレート２０およびレベリングプレート２２は、キャリアリング１５とキャリングケース（裏蓋）２３との間に形成された空間内に収容されている。キャリングケース２３の表面には、レベリングプレート２２を揺動可能に支持する（第２の）ピボット２４が設けられている。また、レベリングプレート２２は、その底面に形成された平坦面の一部が、給油ノズル１２の軸部１６の底面に形成された平坦面の一部と接触可能な位置に設けられている。
なお、キャリングケース２３の表面とは、キャリアリング１５のピボット２１が突出している側の面と対向する面のことをいう。

さて、図５から図９のいずれかに示すように、本実施形態に係る給油ノズル１２は、軸部１６と本体部３１とを備えている。
軸部１６は、略円筒状の部材であり、その中心部には、底面の側から供給された潤滑油を本体部３１に導く給油孔３２が軸方向に沿って形成されている。

本体部３１は、直方体状の部材であり、その高さ方向（図５において左右方向）における両側面の中心部には、パッド１１の側面に形成された断面視矩形状を呈する凹所３３（図４参照）に嵌り込む、平面視半円板形状を呈する突出部（鍔部）３４が設けられている。また、本体部３１の長さ方向（図５において上下方向）における中心部には、高さ方向に沿って給油孔３２が形成されている。

本体部３１の一端部（軸部１６と反対の側の端部）には、その幅方向（図６において左右方向）における中心部に、長さ方向に沿って給油孔３２が形成されている。また、本体部３１の頂部（本体部３１の一端部における先端部）には、頂面に向かって傾斜する、２つの側面３５、１つの前面（正面）３６、およびこれら側面３５と前面３６との間に位置してこれら側面３５と前面３６とを接続する２つの中間面３７が形成されている。これら側面３５、前面３６、および中間面３７は、頂面に向かって互いに近づくように傾斜させられた傾斜面であって、前面３６と反対の側に位置する後面（背面）は、頂部以外の本体部３１の後面と同一の平面を形成している。

側面３５にはそれぞれ、給油孔３２を介して導かれた潤滑油を隣接して配置されたパッド１１等に向かって噴出させる（第１の）ノズル孔３８が複数個（本実施形態では３個）形成されている。中間面３７にはそれぞれ、給油孔３２を介して導かれた潤滑油を隣接して配置されたパッド１１等に向かって噴出させる（第２の）ノズル孔３９が少なくとも１個（本実施形態では１個）形成されている。ノズル孔３８は、側面３５の法線方向に開口している。ノズル孔３９は、中間面３７の法線方向に開口している。
なお、図５から図７中の符号４０は、図示しないドリルによって本体部３１の一端部にあけられた給油孔３２の一端を閉塞するプラグである。

本実施形態に係る給油ノズル１２によれば、パッド１１の背面がピラー１８の表面によって点支持されるとともに、パッド１１の側面が給油ノズル１２の突出部３４によって点支持されることとなるので、パッド１１をロータ軸１３の回転軸線に垂直な軸線回り、およびロータ軸１３の回転軸線と平行な軸線回りに回転させることができて、パッドの追従性（ティルト性）を向上させることができる。

また、本実施形態に係る給油ノズル１２によれば、給油ノズル１２のノズル孔３８，３９からパッド１１の側面に向かって潤滑油が満遍なく供給され（噴射され）、供給された潤滑油が効率よくパッド１１の摺動面に供給されることとなるので、面圧が高い場合（例えば、６ＭＰａを超える場合）のメタル温度を従来よりも低下させることができる。

本発明に係るスラスト軸受によれば、パッド１１の追従性が良く、面圧が高い場合（例えば、６ＭＰａを超える場合）でもメタル温度の上昇を抑制することのできるスラスト軸受用給油ノズル１２を具備しているので、大型化および高面圧化する回転機械（蒸気タービン、ガスタービン、送風機、圧縮機等）に対応させることができる。

図１０は、本実施形態に係る給油ノズル１２を具備したスラスト軸受１０を運転させて得られた実験結果を示すグラフであり、横軸は面圧［ＭＰａ］、縦軸はメタル温度［℃］を示している。
図１０に示すように、本実施形態に係るバー型の給油ノズル１２を具備したスラスト軸受１０では、面圧が高い場合（例えば、６ＭＰａを超える場合）のメタル温度が、本実施形態に係る給油ノズル１２を具備していない（すなわち、円盤形の給油ノズルを具備した）スラスト軸受よりも低くなっており、本実施形態に係る給油ノズル１２による上記作用効果を裏付けるものとして有効な実験結果である。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。
また、上述した実施形態では、側面３５と前面３６とが中間面３７を介して接続されたものを説明したが、側面３５と前面３６とを中間面３７を介さずに接続する構成とすることもできるし、図１１に示すように、前面３６および中間面３７を有しない構成とすることもできる。このように構成した場合、図１１に示すように、ノズル孔３９の代わりに、側面３５の法線方向に開口するノズル孔３８を側面３５に形成することになる。

さらに、ピラー１８は、ロータ軸１３の軸回転方向後側で、パッド１１の幅方向における５０％〜６５％の位置であれば、どこにでも設けることができる。

１０ スラスト軸受
１１ パッド
１２ 給油ノズル（スラスト軸受用給油ノズル）
１３ ロータ軸
１４ スラストカラー
１６ 軸部
３１ 本体部
３３ 凹所
３４ 突出部
３８ ノズル孔
３９ ノズル孔

Claims (3)

1. ロータ軸から半径方向外側に向かって突出するスラストカラーのスラスト面と対向する位置に周方向に沿って配置されたパッドとパッドとの間にそれぞれ配置されたスラスト軸受用給油ノズルであって、
   円筒状の軸部と、高さ方向における両側面の中心部に、前記パッドの側面に形成された凹所に嵌り込む、平面視半円板形状を呈する突出部が設けられ、前記軸部と反対の側に位置する頂部に、前記軸部の底面から供給された潤滑油を、前記スラストカラーと前記パッドとの間に噴出する複数個のノズル孔が形成された直方体状の本体部とを備えているスラスト軸受用給油ノズル。
2. 前記本体部の頂部には、頂面に向かって傾斜する２つの側面が形成されており、これら側面には、前記ノズル孔が形成されている請求項１に記載のスラスト軸受用給油ノズル。
3. 請求項１または２に記載のスラスト軸受用給油ノズルを備えているスラスト軸受。

Images