KR102058810B1 - 베어링 장치 및 회전 기계 - Google Patents

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다카시 나카노
다네히로 시노하라
다카아키 가이코기
유이치로 와키
유타카 오자와
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

베어링 장치는, 캐리어 링과, 상기 캐리어 링의 내주측에 있어서 로터축의 외주를 따라 설치된 제1 베어링부와, 상기 캐리어 링의 내주측에 있어서 상기 제1 베어링부보다도 상기 로터축의 회전 방향 하류측에 상기 로터축의 외주를 따라 설치된 제2 베어링부와, 상기 캐리어 링의 축 방향에 있어서의 양측에 있어서, 상기 로터축의 외주를 따라 설치된 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하고, 각각의 상기 사이드 플레이트의 내주면 중 상기 캐리어 링측의 영역에는, 상기 제1 베어링부의 연장 설치 범위의 적어도 일부에 있어서 상기 제1 베어링부의 측면을 따라 둘레 방향으로 연장되는 홈이 형성되어 있고, 상기 제1 베어링부의 내주면과 상기 로터축의 외주면 사이의 간극으로부터 상기 홈으로 유입된 오일을 안내하고, 상기 제1 베어링부의 하류측 단부와 상기 제2 베어링부의 상류측 단부 사이로 상기 오일을 복귀시키도록 구성된 오일 안내부를 더 구비한다.

Description

베어링 장치 및 회전 기계
본 개시는 회전축을 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링 장치 및 회전 기계에 관한 것이다.
일반적으로, 증기 터빈이나 가스 터빈 등의 회전 기계는, 로터축(회전축)을 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링 장치를 구비하고 있다. 통상, 로터축의 외주면과, 해당 로터축을 지지하는 베어링부의 베어링면 사이에는, 이것들 사이의 윤활성을 확보하기 위해 윤활유가 개재되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는 회전축의 둘레 방향으로 배치된 복수의 베어링 패드에 의해 로터축을 지지하도록 구성된 틸팅 패드 베어링이 기재되어 있다. 이틸팅 패드 베어링에 있어서는, 베어링 패드의 상류측 및 하류측에 설치된 복수의 급유 노즐로부터, 로터축의 외주면과 베어링 패드의 베어링면 사이에 윤활유가 공급되도록 되어 있다. 또한, 하반부 캐리어 링의 양 단부면에는 사이드 플레이트가 배치되어 있고, 급유 노즐로부터 공급된 윤활유의 외부로의 누출을 억제하도록 되어 있다.
국제 공개 제2010/097990호 일본 특허 공개 제2016-011698호 공보 일본 특허 공개 제2009-063015호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재되는 틸팅 패드 베어링에 있어서는, 로터축의 회전에 수반하여 베어링 패드의 베어링면과 로터축의 외주면 사이를 상류측으로부터 하류측을 향해 흐르는 오일은 베어링 패드의 베어링면 또는 로터축의 외주면과의 마찰에 의해 승온한다. 그 때문에, 하류측의 베어링 패드일수록 마찰열이 축적되어 고온화한 오일이 흐르므로, 온도 상승이 현저해진다. 베어링 패드의 과도한 온도 상승은 베어링 장치의 동작 불량을 일으키는 요인의 하나가 될 가능성이 있기 때문에, 베어링 패드의 온도 상승을 억제하는 기술이 요구되고 있다.
이 점에서, 특허문헌 1에는 베어링 패드의 온도 상승을 억제하기 위한 구체적인 대책에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않다.
상술한 사정을 감안하여 본 발명의 적어도 일 실시 형태는, 베어링부의 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있는 베어링 장치 및 회전 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명의 적어도 일 실시 형태에 관한 베어링 장치는,
캐리어 링과,
상기 캐리어 링의 내주측에 있어서 로터축의 외주를 따라 설치된 제1 베어링부와,
상기 캐리어 링의 내주측에 있어서 상기 제1 베어링부보다도 상기 로터축의 회전 방향 하류측에 상기 로터축의 외주를 따라 설치된 제2 베어링부와,
상기 캐리어 링의 축 방향에 있어서의 양측에 있어서, 상기 로터축의 외주를 따라 설치된 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하고,
각각의 상기 사이드 플레이트의 내주면 중 상기 캐리어 링측의 영역에는, 상기 제1 베어링부의 연장 설치 범위의 적어도 일부에 있어서 상기 제1 베어링부의 측면을 따라 둘레 방향으로 연장되는 홈이 형성되어 있고,
상기 제1 베어링부의 내주면과 상기 로터축의 외주면 사이의 간극으로부터 상기 홈으로 유입된 오일을 안내하고, 상기 제1 베어링부의 하류측 단부와 상기 제2 베어링부의 상류측 단부 사이로 상기 오일을 복귀시키도록 구성된 오일 안내부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 (1)의 베어링 장치에 의하면, 제1 베어링부의 측면을 따라 둘레 방향으로 연장되는 홈을 흐르는 비교적 저온의 오일이, 오일 안내부에 의해 제1 베어링부의 하류측 단부와 제2 베어링부의 상류측 단부 사이로 복귀되도록 되어 있다. 그 때문에, 제2 베어링부의 내주면과 로터축의 외주면 사이로 비교적 저온의 오일을 공급할 수 있고, 제2 베어링부의 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다.
(2) 일 실시 형태에서는, 상기 (1)의 구성에 있어서,
상기 오일 안내부는, 상기 홈 내에 있어서 상기 캐리어 링측으로 밀어내도록 각각의 상기 사이드 플레이트에 설치된 정류벽을 포함하고,
상기 정류벽은, 상기 로터축의 회전 방향 하류측을 향함에 따라 상기 캐리어 링에 근접하도록, 상기 로터축의 축 방향에 직교하는 방향에 대하여 경사져 있다.
상기 (2)의 구성에 의하면, 오일 안내부가, 홈 내에 있어서 캐리어 링측으로 밀어내도록 각각의 사이드 플레이트에 설치된 정류벽을 포함하므로, 정류벽에 의해, 홈을 흐르는 오일의 흐름 방향을 제2 베어링부의 폭 방향 중앙측을 향하도록 변화시킬 수 있다. 또한, 정류벽은 로터축의 회전 방향 하류측을 향함에 따라 캐리어 링에 근접하도록, 로터축의 축 방향에 직교하는 방향에 대하여 경사져 있으므로, 홈 내에 있어서의 오일의 흐름(사이드 플로우)을 저해하지 않고 원활하게 흐름 방향을 변화시킬 수 있다.
(3) 다른 실시 형태에서는, 상기 (1) 또는 (2)의 구성에 있어서,
상기 오일 안내부는, 상기 홈에 각각 개구하는 오일 입구 구멍 및 오일 출구 구멍 사이를 연통하도록 상기 사이드 플레이트의 내부에 설치된 내부 유로를 포함하고,
상기 오일 입구 구멍은 상기 제1 베어링부의 측방에 위치하도록 마련되고,
상기 오일 출구 구멍은 상기 제1 베어링부의 하류측 단부와 상기 제2 베어링부의 상류측 단부 사이의 둘레 방향 위치에 마련되어 있다.
상기 (3)의 구성에 의하면, 홈 내에 있어서의 오일의 흐름(사이드 플로우)은 제1 베어링부의 측방의 오일 입구 구멍으로부터 내부 유로를 통해, 제1 베어링부의 하류측 단부와 제2 베어링부의 상류측 단부 사이에 마련된 오일 출구 구멍으로부터 홈 내로 복귀되도록 되어 있다. 그 때문에, 제1 베어링부와 제2 베어링부 사이의 사이드 플로우의 유로를 상기 내부 유로에 제한하고, 제1 베어링부로부터 제2 베어링부측으로 확실하게 사이드 플로우를 유도할 수 있다.
(4) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (3)의 어느 구성에 있어서,
상기 홈은 상기 제1 베어링부 및 상기 제2 베어링부의 연장 설치 범위를 포함하는 둘레 방향 범위에 있어서, 상기 로터축의 외주를 따라 연장되어 있다.
상기 (4)의 구성에 의하면, 제1 베어링부 및 제2 베어링부의 연장 설치 범위를 포함하는 둘레 방향 범위에 있어서 사이드 플레이트에 마련된 홈을 통해, 제1 베어링부의 측방으로 누출된 비교적 저온의 오일을 제2 베어링부의 상류측 단부를 향해 하류측으로 유도할 수 있다.
(5) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (4)의 어느 구성에 있어서,
각각의 상기 사이드 플레이트의 축 방향에 있어서의 전체 폭을 W라고 하고, 상기 홈의 축 방향 폭을 Wg라고 했을 때, 0.15W≤Wg를 만족시킨다.
이에 의해, 홈의 유로 단면적을 충분히 확보할 수 있고, 제1 베어링부의 내주면과 로터축의 외주면 사이의 간극으로부터 측방으로 누출된 비교적 저온의 오일을 오일 안내부를 향해 하류측으로 효과적으로 유도할 수 있다.
(6) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (5)의 어느 구성에 있어서,
각각의 상기 사이드 플레이트의 내주면에 설치되고, 상기 제1 베어링부의 하류측 단부를 사이에 두고 상기 로터축의 회전 방향에 있어서의 양측에 있어서 상기 로터축의 외주를 따라 연장되는 핀을 더 구비하고,
상기 홈은, 상기 핀과 해당 핀보다도 상기 캐리어 링측의 상기 사이드 플레이트의 내주면으로 획정되는 오목부에 의해 형성된다.
상기 (6)의 구성에 의하면, 로터축의 외주를 따라 사이드 플레이트의 내주면에 핀을 설치함으로써, 간소한 구성으로 홈(오목부)을 형성할 수 있다. 또한, 사이드 플레이트의 외주면 중 핀 이외의 부위가 홈으로서 기능하기 때문에, 제1 베어링부의 내주면과 로터축의 외주면 사이의 간극으로부터 측방으로 누출된 비교적 저온의 오일을 유도하기 위한 홈의 유로 단면적을 충분히 확보할 수 있다.
(7) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (6)의 어느 구성에 있어서,
각각의 상기 사이드 플레이트의 내주면과 상기 로터축의 외주면 사이의 간극은 상기 제1 베어링부의 연장 설치 범위의 적어도 일부의 둘레 방향 영역의 쪽이, 상기 제1 베어링부의 상류측 단부보다도 상류측이고, 또한 상기 제2 베어링부의 하류측 단부보다도 하류측의 둘레 방향 범위의 적어도 일부에 비해 좁다.
상기 (7)과 같이, 제1 베어링부의 연장 설치 범위의 적어도 일부의 둘레 방향 영역에 있어서의 사이드 플레이트 내주면과 로터축 외주면 사이의 간극을 비교적 작게 함으로써, 홈 내에 있어서의 비교적 저온의 오일이 상기 간극을 통해 외부로 배출되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 오일 안내부에 의해 제2 베어링부를 향해 유도되는 비교적 저온의 오일(홈 내를 흐르는 오일)의 유량을 충분히 확보할 수 있다.
(8) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (7)의 어느 구성에 있어서,
상기 홈의 저면은, 상기 제1 베어링부의 외주면에 비해, 상기 캐리어 링의 반경 방향에 있어서의 내측에 위치한다.
상기 (8)의 구성에 의하면, 홈이 제1 베어링부의 외주면보다도 캐리어 링의 반경 방향 내측에 위치하므로, 사이드 플레이트의 홈의 저면 및 측면과 제1 베어링부의 측면으로 둘러싸이는 공간에 제1 베어링부로부터 측방으로 누출된 비교적 저온의 오일을 수용할 수 있다.
(9) 몇 가지의 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (8)의 어느 구성에 있어서,
상기 캐리어 링의 상반 영역의 내주측에 설치되고, 상기 로터축의 튀어오름을 상방으로부터 누르도록 구성된 반원 환 베어링부를 더 구비하고,
상기 제1 베어링부 및 상기 제2 베어링부는 각각, 상기 캐리어 링의 하반 영역의 내주측에 설치되고, 상기 로터축을 하방으로부터 지지하도록 구성된 한 쌍의 베어링 패드이다.
상기 (9)의 구성에 의하면, 캐리어 링의 상반 영역의 내주측에 반원 환 베어링부가 설치되어 있으므로, 반원 환 베어링부에 의해 로터축의 튀어오름을 누를 수 있고, 로터축의 튀어오름에 의한 회전 기계 각 부의 파손 등을 방지할 수 있다. 또한, 캐리어 링의 하반 영역에 제1 베어링부 및 제2 베어링부(한 쌍의 베어링 패드)가 설치되어 있으므로, 한 쌍의 베어링 패드에 의해 로터축을 적절하게 지지할 수 있다.
(10) 본 발명의 적어도 일 실시 형태에 관한 회전 기계는,
상기 (1) 내지 (9)의 어느 하나에 기재된 베어링 장치와,
상기 베어링 장치에 의해 지지되는 회전축을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 (10)의 회전 기계에 의하면, 베어링 장치의 제2 베어링부의 온도 상승을 억제 가능하기 때문에, 회전 기계의 원활한 운전이 가능해진다.
본 발명의 적어도 일 실시 형태에 의하면, 제1 베어링부의 측면을 따라 둘레 방향으로 연장되는 홈을 흐르는 비교적 저온의 오일을, 제1 베어링부의 하류측 단부와 제2 베어링부의 상류측 단부 사이로 복귀시키도록 했으므로, 제2 베어링부의 내주면과 로터축의 외주면 사이에 비교적 저온의 오일을 공급할 수 있고, 제2 베어링부의 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 베어링 장치의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 일 실시 형태에 관한 베어링 장치의 하반 영역을 부분적으로 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 베어링 장치의 하반 영역을 C 방향에서 본 전개도이다.
도 5는 도 3에 도시한 베어링 장치의 하반 영역의 D-D선 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시한 베어링 장치의 하반 영역의 E-E선 단면도이다.
도 7은 다른 실시 형태에 관한 베어링 장치의 하반 영역을 부분적으로 도시하는 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시한 베어링 장치의 하반 영역을 F 방향에서 본 전개도이다.
도 9는 도 7에 도시한 베어링 장치의 하반 영역의 G-G선 단면도이다.
도 10은 도 7에 도시한 베어링 장치의 하반 영역의 H 방향 화살표도이다.
도 11은 다른 실시 형태에 있어서의 사이드 플레이트의 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 12는 다른 실시 형태에 있어서의 베어링 장치의 하반 영역을 부분적으로 도시하는 단면도(도 4에 대응)이다.
도 13은 또 다른 실시 형태에 있어서의 베어링 장치의 하반 영역을 부분적으로 도시하는 단면도(도 8에 대응)이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지의 실시 형태에 대하여 설명한다. 단, 실시 형태로서 기재되어 있거나, 또는 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「상반부」, 「상반 영역」 등의 용어 중의 「상반」이란, 연직 방향(중력 방향)에 있어서의 상측의 부위를 가리킨다. 마찬가지로, 본 명세서에 있어서, 「하반부」, 「하반 영역」 등의 용어 중의 「하반」이란, 연직 방향(중력 방향)에 있어서의 하측의 부위를 가리킨다.
최초에, 도 1 및 도 2를 참조하여, 몇 가지의 실시 형태에 관한 베어링 장치(10)에 공통의 전체 구성에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 베어링 장치(10)의 축 방향을 따른 단면도이다. 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다. 또한, 도 2는 축 방향에 직교하는 단면이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 축 방향이란, 베어링 장치(10)에 지지되는 로터축(2)의 중심 축선 O의 방향이고, 직경 방향이란 로터축(2)의 반경 방향이고, 둘레 방향이란 로터축(2)의 둘레 방향이다.
도 1 및 도 2에 도시하는 베어링 장치(10)는 윤활 방식(급유 방식)으로서 직접 윤활 방식을 채용한 틸팅 패드 베어링(저널 베어링)이고, 하반 영역에 제1 베어링부[제1 베어링 패드(30)] 및 제2 베어링부[제2 베어링 패드(32)]가 배치된 구성을 갖고 있다. 이하, 도시되는 베어링 장치(10)에 대하여 예시적으로 설명하지만, 본 실시 형태에 관한 베어링 장치(10)는 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 다른 실시 형태에 관한 베어링 장치(10)는 스러스트 베어링이어도 되고, 윤활 방식으로서, 유욕 방식이나 다른 윤활 방식을 채용해도 된다. 또한, 다른 실시 형태에 있어서는, 상반 영역에도 2개의 베어링 패드가 더 배치되고, 둘레 방향으로 총 4개의 베어링 패드가 설치된 구성이어도 되고, 하반 영역에 3개 이상의 베어링 패드가 설치된 구성이어도 된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 베어링 장치(10)가 적용되는 회전 기계(1)로서는, 가스 터빈이나 증기 터빈(예를 들어, 원자력 플랜트의 증기 터빈)이나 기계 구동용 터빈 등의 터빈, 풍력 발전 장치 등의 풍력 기계, 또는 과급기 등을 들 수 있다.
여기서, 회전 기계(1)는 회전 구동되는 로터축(2)과, 로터축(2)을 수용하는 베어링 하우징(도시하지 않음)과, 로터축(2)을 지지하기 위한 베어링 장치(10)를 구비한다.
일 실시 형태에 있어서, 베어링 장치(10)는 회전 기계(1)의 베어링 하우징(도시하지 않음)에 설치된 캐리어 링(11)과, 캐리어 링(11)의 축 방향에 있어서의 양측에 배치된 한 쌍의 사이드 플레이트(17, 18)와, 캐리어 링(11)의 내주측에 배치된 제1 베어링 패드(30) 및 제2 베어링 패드(32)를 구비한다.
또한, 베어링 장치(10)는 제2 베어링 패드(32)의 온도 상승을 억제하기 위한 구성으로서, 오일 안내부(40, 50)(도 3 및 도 7 참조)를 더 구비한다. 또한, 오일 안내부(40, 50)를 포함하는 구성에 대해서는 후술한다.
이하, 베어링 장치(10)의 각 부재의 구체적인 구성예에 대하여 설명한다.
캐리어 링(11)은 상반부 캐리어 링(12) 및 하반부 캐리어 링(13)을 포함한다. 상반부 캐리어 링(12) 및 하반부 캐리어 링(13)은 각각, 축 방향에 직교하는 단면이 반원호 형상이 되는 내주면(12a, 13a) 및 외주면(12b, 13b)을 갖고 있다. 또한, 도시되는 예에서는, 캐리어 링(11)이 상반부 캐리어 링(12) 및 하반부 캐리어 링(13)으로 분할된 구성을 나타내고 있지만, 캐리어 링(11)은 일체 구조여도 된다.
캐리어 링(11)의 축 방향의 양단측에는 로터축(2)의 외주를 따라, 한 쌍의 사이드 플레이트(17, 18)가 배치되어 있다. 사이드 플레이트(17, 18)는 원판상으로 형성되어 있고, 중앙에 로터축(2)이 관통하는 구멍이 형성되어 있다. 이것들의 사이드 플레이트(17, 18)에 의해, 후술하는 급유 노즐(25 내지 29)로부터 공급되는 윤활유의 외부로의 누출을 적절하게 억제하도록 되어 있다.
상반부 캐리어 링(12)은 주로 로터축(2)의 튀어오름을 상방으로부터 누르기 위해, 내주면(12a)에 가이드 메탈(반원 환 베어링부)(20, 21)이 설치되어 있다. 예를 들어, 상반부 캐리어 링(12)의 축 방향의 양단측이고 또한 사이드 플레이트(17, 18)보다도 축 방향에 있어서 내측에, 한 쌍의 가이드 메탈(20, 21)이 설치되어 있다. 가이드 메탈(20, 21)은 반원 형상으로 형성되어 있다.
이와 같이, 상반부 캐리어 링(12)의 내주측에 가이드 메탈(20, 21)이 설치되어 있으므로, 가이드 메탈(20, 21)에 의해 로터축(2)의 튀어오름을 누를 수 있고, 로터축(2)의 튀어오름에 의한 부품의 파손 등을 방지할 수 있다. 또한, 캐리어 링(11)이, 상반부 캐리어 링(12) 및 하반부 캐리어 링(13)으로 분할된 구조가 아니라 일체 구조인 경우, 혹은 3 이상으로 분할된 구조인 경우, 가이드 메탈(20, 21)은 캐리어 링(11)의 상반 영역에 설치되어 있으면 된다.
상반부 캐리어 링(12) 및 하반부 캐리어 링(13)에는 적어도 1개의 급유 노즐(25 내지 29)이 설치되어 있다.
도 2에 도시하는 예에서는, 로터축(2)이 도면 중 화살표 S로 나타낸 바와 같이 시계 방향으로 회전하는 경우, 로터축(2)의 회전 방향 S에 있어서 상류측으로부터 제1 급유 노즐(25), 제2 급유 노즐(26), 제3 급유 노즐(27), 제4 급유 노즐(28), 제5 급유 노즐(29)을 포함하는 총 5개의 급유 노즐이 설치되어 있다. 제1 급유 노즐(25) 및 제2 급유 노즐(26)은 상류측에 위치하는 제1 베어링 패드(30)보다도 상류측에, 둘레 방향으로 나란히 배치되어 있다. 제2 급유 노즐(26)과 베어링 패드(30)의 상류측 단부 사이에는 간극이 마련되어 있어도 된다. 제3 급유 노즐(27) 및 제4 급유 노즐(28)은 제1 베어링 패드(30)와, 해당 제1 베어링 패드(30)보다도 하류측에 위치하는 제2 베어링 패드(32) 사이에, 둘레 방향으로 나란히 배치되어 있다. 제1 베어링 패드(30)의 하류측 단부와 제3 급유 노즐(27) 사이에는 간극이 마련되어 있어도 된다. 제4 급유 노즐(28)과 제2 베어링 패드(32)의 상류측 단부 사이에는 간극이 마련되어 있어도 된다. 제5 급유 노즐(29)은 제2 베어링 패드(32)보다도 하류측에 배치되어 있다. 제5 급유 노즐(29)과 제2 베어링 패드(32) 사이에는 간극이 마련되어 있어도 된다.
캐리어 링(11)의 내부에는 윤활유 공급로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 윤활유 공급로에 공급된 윤활유는 각 급유 노즐(25 내지 29)로 보내져, 각 급유 노즐(25 내지 29)로부터 베어링 패드(30, 32)의 근방에 분출된다.
제1 베어링 패드(30) 및 제2 베어링 패드(32)는 하반부 캐리어 링(13)의 내주측에 설치되고, 로터축(2)을 하방으로부터 지지하도록 구성되어 있다.
제1 베어링 패드(30)는 하반부 캐리어 링(13)의 내주측에 있어서 로터축(2)의 외주를 따라 설치되어 있다.
제2 베어링 패드(32)는 하반부 캐리어 링(13)의 내주측에 있어서 제1 베어링 패드(30)보다도 로터축(2)의 회전 방향 S의 하류측에 로터축(2)의 외주를 따라 설치되어 있다.
이와 같이, 하반부 캐리어 링(13)에 제1 베어링 패드(30) 및 제2 베어링 패드(32)가 설치되어 있으므로, 제1 베어링 패드(30) 및 제2 베어링 패드(32)에 의해 로터축(2)을 적절하게 지지할 수 있다.
또한, 캐리어 링(11)이, 상반부 캐리어 링(12) 및 하반부 캐리어 링(13)으로 분할된 구조가 아니라 일체 구조인 경우, 혹은 3 이상으로 분할된 구조인 경우, 제1 베어링 패드(30) 및 제2 베어링 패드(32)는 캐리어 링(11)의 하반 영역에 설치되어 있으면 된다.
또한, 제1 베어링 패드(30) 및 제2 베어링 패드(32)는 둘레 방향으로 인접하는 2개의 베어링 패드를 가리키는 것이며, 특정한 베어링 패드를 가리키는 것은 아니다. 예를 들어, 회전 방향 S의 상류측으로부터 차례로 3개의 베어링 패드가 설치된 구성에 있어서, 최상류의 베어링 패드 및 중간의 베어링 패드에 착안한 경우, 최상류의 베어링 패드가 제1 베어링 패드(30)가 되고, 중간의 베어링 패드가 제2 베어링 패드(32)가 된다. 혹은, 중간의 베어링 패드 및 최하류의 베어링 패드에 착안한 경우, 중간의 베어링 패드가 제1 베어링 패드(30)가 되고, 최하류의 베어링 패드가 제2 베어링 패드(32)가 된다.
이어서, 도 3 내지 도 13을 참조하여, 오일 안내부(40, 50)와 그 주변 구조에 대하여 구체적으로 설명한다.
몇 가지의 실시 형태에 관한 베어링 장치(10)에 있어서, 오일 안내부(40, 50)는 각각의 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면 중 하반부 캐리어 링(13)측의 영역에, 제1 베어링 패드(30)의 연장 설치 범위의 적어도 일부에 있어서 제1 베어링 패드(30)의 측면을 따라 둘레 방향으로 연장되는 홈(17b, 18b)이 형성되어 있다. 예를 들어, 홈(17b, 18b)은 각각의 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면에 설치된 돌출부(17a, 18a)와, 해당 돌출부(17a, 18a)보다도 하반부 캐리어 링(13)측의 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면으로 획정되는 오목부에 의해 형성된다. 돌출부(17a, 18a)는 제1 베어링 패드(30)의 하류측 단부를 사이에 두고 로터축(2)의 회전 방향 S에 있어서의 양측에 있어서 로터축(2)의 외주를 따라 연장되어 있다. 이와 같이, 로터축(2)의 외주를 따라 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면에 돌출부(17a, 18a)를 설치함으로써, 간소한 구성으로 홈(오목부)(17b, 18b)을 형성할 수 있다.
홈(17b, 18b)은 제1 베어링 패드(30) 및 제2 베어링 패드(32)의 연장 설치 범위를 포함하는 둘레 방향 범위에 있어서, 로터축(2)의 외주를 따라 연장되어 있어도 된다.
이에 의해, 제1 베어링 패드(30) 및 제2 베어링 패드(32)의 연장 설치 범위를 포함하는 둘레 방향 범위에 있어서 사이드 플레이트(17, 18)에 형성된 홈(17b, 18b)을 통해, 제1 베어링 패드(30)의 측방으로 누출된 비교적 저온의 오일을 제2 베어링 패드(32)의 상류측 단부를 향해 하류측으로 유도할 수 있다.
홈(17b, 18b)의 저면[로터축(2)의 외주면에 대향하는 면]은 제1 베어링 패드(30)의 외주면(30b)에 비해, 하반부 캐리어 링(13)의 반경 방향에 있어서의 내측에 위치한다.
이 구성에 의하면, 홈(17b, 18b)이 제1 베어링 패드(30)의 외주면(30b)보다도 직경 방향 내측에 위치하므로, 홈(17b, 18b)을 흐르는 오일이 제1 베어링 패드(30)의 외주면(30b)으로 유입되는 것을 막을 수 있다.
또한, 홈(17b, 18b)의 저면은 제2 베어링 패드(32)의 외주면(32b)에 비해, 하반부 캐리어 링(13)의 반경 방향에 있어서의 내측에 위치하도록 해도 된다.
또한, 도 4 및 도 8에 도시한 바와 같이, 각각의 사이드 플레이트(17, 18)의 축 방향에 있어서의 전체 폭을 W라고 하고, 홈(17b, 18b)의 축 방향 폭을 Wg라고 했을 때, 0.15W≤Wg를 만족시키도록 해도 된다.
이에 의해, 홈(17b, 18b)의 유로 단면적을 충분히 확보할 수 있고, 제1 베어링 패드(30)의 내주면(30a)과 로터축(2)의 외주면 사이의 간극으로부터 측방으로 누출된 비교적 저온의 오일을 오일 안내부(40, 50)를 향해 하류측으로 효과적으로 유도할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서의 베어링 장치(10)는 각각의 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면 중 하반부 캐리어 링(13)측의 영역에, 제1 베어링 패드(30)의 연장 설치 범위의 적어도 일부에 있어서 제1 베어링 패드(30)의 측면을 따라 둘레 방향으로 연장되는 홈(17b, 18b)이 형성되어 있다. 예를 들어, 홈(17b, 18b)은 각각의 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면에 설치된 돌출부(17a, 18a)와, 해당 돌출부(17a, 18a)보다도 하반부 캐리어 링(13)측의 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면으로 획정되는 오목부에 의해 형성된다. 돌출부(17a, 18a)는 제1 베어링 패드(30)의 하류측 단부를 사이에 두고 로터축(2)의 회전 방향 S에 있어서의 양측에 있어서 로터축(2)의 외주를 따라 연장되어 있다. 이와 같이, 로터축(2)의 외주를 따라 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면에 돌출부(17a, 18a)를 설치함으로써, 간소한 구성으로 홈(오목부)(17b, 18b)을 형성할 수 있다.
홈(17b, 18b)은 제1 베어링 패드(30) 및 제2 베어링 패드(32)의 연장 설치 범위를 포함하는 둘레 방향 범위에 있어서, 로터축(2)의 외주를 따라 연장되어 있어도 된다.
이에 의해, 제1 베어링 패드(30) 및 제2 베어링 패드(32)의 연장 설치 범위를 포함하는 둘레 방향 범위에 있어서 사이드 플레이트(17, 18)에 마련된 홈(17b, 18b)을 통해, 제1 베어링 패드(30)의 측방으로 누출된 비교적 저온의 오일을 제2 베어링 패드(32)의 상류측 단부를 향해 하류측으로 유도할 수 있다.
홈(17b, 18b)의 저면[로터축(2)의 외주면에 대향하는 면]은 제1 베어링 패드(30)의 외주면(30b)에 비해, 하반부 캐리어 링(13)의 반경 방향에 있어서의 내측에 위치한다.
이 구성에 의하면, 홈(17b, 18b)이 제1 베어링 패드(30)의 외주면(30b)보다도 직경 방향 내측에 위치하므로, 홈(17b, 18b)을 흐르는 오일이 제1 베어링 패드(30)의 외주면(30b)에 유입되는 것을 막을 수 있다.
또한, 홈(17b, 18b)의 저면은 제2 베어링 패드(32)의 외주면(32b)에 비해, 하반부 캐리어 링(13)의 반경 방향에 있어서의 내측에 위치하도록 해도 된다.
또한, 도 4 및 도 8에 도시한 바와 같이, 각각의 사이드 플레이트(17, 18)의 축 방향에 있어서의 전체 폭을 W라고 하고, 홈(17b, 18b)의 축 방향 폭을 Wg라고 했을 때, 0.15W≤Wg를 만족시키도록 해도 된다.
이에 의해, 홈(17b, 18b)의 유로 단면적을 충분히 확보할 수 있고, 제1 베어링 패드(30)의 내주면(30a)과 로터축(2)의 외주면 사이의 간극으로부터 측방으로 누출된 비교적 저온의 오일을 오일 안내부(40, 50)를 향해 하류측으로 효과적으로 유도할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 각각의 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면과 로터축(2)의 외주면 사이의 간극은 제1 베어링 패드(30)의 연장 설치 범위의 적어도 일부의 둘레 방향 영역의 쪽이, 제1 베어링 패드(30)의 상류측 단부보다도 상류측이고, 또한 제2 베어링 패드(32)의 하류측 단부보다도 하류측의 둘레 방향 범위의 적어도 일부에 비해 좁다.
이에 의해, 제1 베어링부의 연장 설치 범위의 적어도 일부의 둘레 방향 영역에 있어서의 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면과 로터축(2)의 외주면 사이의 간극을 비교적 작게 함으로써, 홈(17b, 18b) 내에 있어서의 비교적 저온의 오일이 상기 간극을 통해 외부로 배출되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 오일 안내부(40, 50)에 의해 제2 베어링 패드(32)를 향해 유도되는 비교적 저온의 오일(홈 내를 흐르는 오일)의 유량을 충분히 확보할 수 있다.
도 3 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 몇 가지의 실시 형태에서는 베어링 장치(10)는 상기 구성에 더하여, 오일 안내부(40, 50)를 더 구비한다.
오일 안내부(40, 50)는 제1 베어링 패드(30)의 내주면(30a)과 로터축(2)의 외주면 사이의 간극으로부터 홈(17b, 18b)으로 유입된 오일을 안내하고, 제1 베어링 패드(30)의 하류측 단부와 제2 베어링 패드(32)의 상류측 단부 사이로 오일을 복귀시키도록 구성되어 있다.
상기 구성에 의하면, 제1 베어링 패드(30)의 측면을 따라 둘레 방향으로 연장되는 홈(17b, 18b)을 흐르는 비교적 저온의 오일이, 오일 안내부(40, 50)에 의해 제1 베어링 패드(30)의 하류측 단부와 제2 베어링 패드(32)의 상류측 단부 사이로 복귀되도록 되어 있다. 그 때문에, 제2 베어링 패드(32)의 내주면과 로터축(2)의 외주면 사이에 비교적 저온의 오일을 공급할 수 있고, 제2 베어링 패드(32)의 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 제1 베어링 패드(30)의 하류측 단부와 제2 베어링 패드(32)의 상류측 단부 사이에는, 상술한 급유 노즐[제3 급유 노즐(27) 및 제4 급유 노즐(28)]이 설치되어 있다. 급유 노즐(27, 28)의 오일 분출 구멍(27b, 28b)으로부터 분출된 오일은 제2 베어링 패드(32)의 내주면(32a)과 로터축(2)의 외주면 사이에 공급되도록 되어 있다. 그 때문에, 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면과 로터축(2)의 외주면 사이의 간극으로부터 외부로 오일이 누출되는 경우라도, 제2 베어링 패드(32)의 내주면(32a)과 로터축(2)의 외주면 사이에, 양호한 윤활성을 확보할 수 있는 충분한 양의 오일을 공급할 수 있다.
계속해서, 각 실시 형태에 관한 베어링 장치(10)에 대하여, 각각 상세하게 설명한다.
도 3은 일 실시 형태에 관한 베어링 장치(10)의 하반 영역을 부분적으로 도시하는 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시한 베어링 장치(10)의 하반 영역을 C 방향에서 본 전개도이다. 도 5는 도 3에 도시한 베어링 장치(10)의 하반 영역의 D-D선 단면도이다. 도 6은 도 3에 도시한 베어링 장치(10)의 하반 영역의 E-E선 단면도이다.
일 실시 형태에 관한 베어링 장치(10)에 있어서, 오일 안내부(40)는 홈(17b, 18b) 내에 있어서 하반부 캐리어 링(13)측으로 밀어내도록 각각의 사이드 플레이트(17, 18)에 설치된 정류벽(41)을 포함한다.
정류벽(41)은 로터축(2)의 회전 방향 S의 하류측을 향함에 따라 하반부 캐리어 링(13)에 근접하도록, 로터축(2)의 축 방향에 직교하는 방향에 대하여 경사진 경사면(41a)을 갖고 있다. 도시되는 예에서는, 정류벽(41)은 평면에서 볼 때(도 3의 C 방향 화살표 방향에서 볼 때)에 있어서, 한 변이 경사면(41a)인 삼각 형상을 갖고 있다. 혹은, 도시하지 않지만 정류벽(41)은 경사면(41a)을 갖는 판상으로 형성되어도 된다. 또한, 도시되는 예에서는, 경사면(41a)은 평면 형상으로 되어 있다. 혹은, 도시하지 않지만 경사면(41a)은 평면에서 볼 때 회전 방향 S의 하류측으로 볼록한 만곡면 형상이어도 된다. 또한, 정류벽(41)은 회전 방향 S에 있어서, 제2 베어링 패드(32)보다도 상류측에 위치해도 된다. 혹은, 정류벽(41)은 회전 방향 S에 있어서, 제2 베어링 패드(32)보다도 상류측이고, 또한 제1 베어링 패드(30)보다도 하류측에 위치해도 된다.
상기 구성에 의하면, 오일 안내부(40)가, 홈(17b, 18b) 내에 있어서 하반부 캐리어 링(13)측으로 밀어내도록 각각의 사이드 플레이트(17, 18)에 설치된 정류벽(41)을 포함하므로, 정류벽(41)에 의해, 홈(17b, 18b)을 흐르는 오일의 흐름 방향을 제2 베어링 패드(32)의 폭 방향 중앙측을 향하도록 변화시킬 수 있다. 또한, 정류벽(41)은 로터축(2)의 회전 방향 S의 하류측을 향함에 따라 하반부 캐리어 링(13)에 근접하도록, 로터축(2)의 축 방향에 직교하는 방향에 대하여 경사진 경사면(41a)을 갖고 있으므로, 홈(17b, 18b)의 내부에 있어서의 오일의 흐름을 저해하지 않고 원활하게 흐름 방향을 변화시킬 수 있다.
도 7은 다른 실시 형태에 관한 베어링 장치(10)의 하반 영역을 부분적으로 도시하는 사시도이다. 도 8은 도 7에 도시한 베어링 장치(10)의 하반 영역을 F 방향에서 본 전개도이다. 도 9는 도 7에 도시한 베어링 장치(10)의 하반 영역의 G-G선 단면도이다. 도 10은 도 7에 도시한 베어링 장치(10)의 하반 영역의 H-H선 단면도이다. 도 11은 도 7에 도시한 베어링 장치(10)의 변형예를 도시하는 단면도(도 4에 대응)이다. 도 12는 도 7에 도시한 베어링 장치(10)의 다른 변형예를 도시하는 단면도(도 8에 대응)이다.
다른 실시 형태에 관한 베어링 장치(10)에 있어서, 오일 안내부(50)는 홈(17b, 18b)에 각각 개구하는 오일 입구 구멍(51) 및 오일 출구 구멍(52) 사이를 연통하도록 사이드 플레이트(17, 18)의 내부에 설치된 내부 유로(53)를 포함한다. 오일 입구 구멍(51)은 제1 베어링 패드(30)의 측방에 위치하도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 오일 입구 구멍(51)은 홈(17b, 18b)의 저면[로터축(2)에 대향하는 면]에 개구하고 있고, 적어도 하나 이상 마련되어 있다. 오일 출구 구멍(52)은 제1 베어링 패드(30)의 하류측 단부와 제2 베어링 패드(32)의 상류측 단부 사이의 둘레 방향 위치에 마련되어 있다. 구체적으로는, 오일 출구 구멍(52)은 홈(17b, 18b)의 저면[로터축(2)에 대향하는 면]에 개구하고 있고, 적어도 하나 이상 형성되어 있다. 도시되는 예에서는, 내부 유로(53)는 복수의 오일 입구 구멍(51)으로부터 직경 방향 외측으로 각각 연장되는 복수의 제1 직경 방향 유로(53a)와, 복수의 오일 출구 구멍(52)으로부터 직경 방향 외측으로 각각 연장되는 복수의 제2 직경 방향 유로(53b)와, 복수의 제1 직경 방향 유로(53a) 및 복수의 제2 직경 방향 유로(53b)에 연통하고, 둘레 방향으로 연장된 1개의 둘레 방향 유로(53c)를 포함하고 있다.
이 실시 형태에 있어서는, 홈(17b, 18b) 내에 있어서의 오일의 흐름(사이드 플로우)은 제1 베어링 패드(30)의 측방의 오일 입구 구멍(51)으로부터 내부 유로(53)를 통해, 제1 베어링 패드(30)의 하류측 단부와 제2 베어링 패드(32)의 상류측 단부 사이에 형성된 오일 출구 구멍(52)으로부터 홈(17b, 18b) 내로 복귀되도록 되어 있다. 그 때문에, 제1 베어링 패드(30)와 제2 베어링 패드(32) 사이의 사이드 플로우의 유로를 상기 내부 유로(53)에 제한하고, 제1 베어링 패드(30)로부터 제2 베어링 패드(32)측으로 확실하게 사이드 플로우를 유도할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에 있어서, 사이드 플레이트(17, 18)에는 오일 출구 구멍(52)보다도 하류측에 있어서 홈(17b, 18b)을 횡단하도록, 돌출부(17a, 18a)로부터 축 방향 내측으로 돌출된 플랜지부(17e, 18e)가 설치되어 있다. 즉, 플랜지부(17e, 18e)는 오일 출구 구멍(52)으로부터 홈(17b, 18b) 내로 복귀된 오일이, 회전 방향 S를 흐르는 것을 저지하도록 구성되어 있다. 이로 인해, 오일 출구 구멍(52)으로부터 홈(17b, 18b) 내로 복귀된 오일은, 제2 베어링 패드(32)의 상류측 단부를 향해 축 방향을 따라 흐른다. 이에 의해, 홈(17b, 18b) 내를 흐르는 저온의 오일을, 제2 베어링 패드(32)의 상류측으로 원활하게 유도할 수 있다.
다른 실시 형태에서는, 오일 출구 구멍(52)이, 축 방향에 있어서의 베어링 장치(10)의 중심측을 향하도록 경사져서 형성되어 있어도 된다. 이에 의해, 오일 출구 구멍(52)으로부터 홈(17b, 18b) 내로 복귀된 저온의 오일은, 오일 출구 구멍(52)에 의해 흐름 방향이 전환되고, 제2 베어링 패드(32)의 상류측으로 원활하게 유도되게 된다.
상기 구성에 있어서, 각 사이드 플레이트(17, 18)에는 제1 베어링 패드(30)의 하류측이고, 또한 제2 베어링 패드(32)의 상류측에 개구부(54a)가 형성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 사이드 플레이트(17, 18)에 형성된 돌출부(17a, 18a)는 제1 베어링 패드(30)의 하류측이고, 또한 제2 베어링 패드(32)의 상류측에 있어서 도중에 끊어져 있고, 돌출부(17a, 18a)가 도중에 끊어진 단부로부터 축 방향 내측을 향해 돌출된 볼록부(17c, 18c) 및 볼록부(17d, 18d)가 설치되어 있다. 볼록부(17c) 및 볼록부(17d)는 둘레 방향으로 이격하여 배치되어 있고, 볼록부(17c) 및 볼록부(17d)의 각 벽면과 사이드 플레이트(17)의 내주면에 의해 개구부(54a)가 형성되어 있다. 마찬가지로, 볼록부(18c) 및 볼록부(18d)는 둘레 방향으로 이격하여 배치되어 있고, 볼록부(18c) 및 볼록부(18d)의 각 벽면과 사이드 플레이트(18)의 내주면에 의해 개구부(54a)가 형성되어 있다. 즉, 개구부(54a)는 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면측의 테두리부가 직경 방향으로 오목한 오목부로 형성되어 있다. 그리고, 개구부(54a)를 통해, 제1 베어링 패드(30)의 하류측 단부와 제2 베어링 패드(32)의 상류측 단부 사이의 공간과, 베어링 장치(10)의 외부 공간이, 축 방향에 있어서 연통하고 있다. 이 개구부(54a)에 의하면, 제1 베어링 패드(30)의 내주면(30a)과 로터축(2)의 외주면 사이에 있어서 로터축(2)의 둘레 방향을 향해 유입되는 고온의 오일의 일부가, 제2 베어링 패드(32)의 내주면(32a)과 로터축(2)의 외주면 사이로 유입되기 전에, 사이드 플레이트(17, 18)에 형성된 개구부(54a)를 통해 배출되고, 제2 베어링 패드(32)의 온도 상승의 억제에 기여한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 제1 베어링 패드(30)의 측면을 따라 둘레 방향으로 연장되는 홈(17b, 18b)을 흐르는 비교적 저온의 오일을, 제1 베어링 패드(30)의 하류측 단부와 제2 베어링 패드(32)의 상류측 단부 사이로 복귀시키도록 했으므로, 제2 베어링 패드(32)의 내주면(32a)과 로터축(2)의 외주면 사이에 비교적 저온의 오일을 공급할 수 있고, 제2 베어링 패드(32)의 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 상술한 실시 형태에 변형을 더한 형태나, 이것들의 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.
예를 들어, 도 3 내지 도 10에 도시하는 실시 형태에서는, 사이드 플레이트(17, 18)에 설치된 돌출부(17a, 18a)에 의해 홈(17b, 18b)이 형성되어 있지만, 도 11에 도시한 바와 같이 사이드 플레이트(17)에 설치된 핀(17a')에 의해 홈(17b)이 형성되어도 된다. 여기서, 도 11은 다른 실시 형태에 있어서의 사이드 플레이트(17)의 축 방향을 따른 단면도이다. 상술한 도 3 및 도 7, 그리고 도 13을 참조하여, 핀(17a')은 사이드 플레이트(17)의 내주면에 설치되고, 제1 베어링 패드(30)의 하류측 단부를 사이에 두고 로터축(2)의 회전 방향에 있어서의 양측에 있어서 로터축(2)의 외주를 따라 연장된다. 그리고, 홈(17b)은 핀(17a')과 해당 핀(17a')보다도 하반부 캐리어 링(13)측의 사이드 플레이트(17)의 내주면으로 획정되는 오목부에 의해 형성된다. 또한, 상기 도면에 있어서 사이드 플레이트(18)는 생략하고 있지만, 사이드 플레이트(18)에 있어서도 핀에 의해 홈(18b)이 형성된다. 이 구성에 의하면, 로터축(2)의 외주를 따라 사이드 플레이트(17, 18)의 내주면에 핀(17a')을 설치함으로써, 간소한 구성으로 홈(오목부)을 형성할 수 있다. 또한, 사이드 플레이트(17, 18)의 외주면 중 핀(17a') 이외의 부위가 홈(17b, 18b)으로서 기능하기 때문에, 제1 베어링 패드(30)의 내주면(30a)과 로터축(2)의 외주면 사이의 간극으로부터 측방으로 누출된 비교적 저온의 오일을 유도하기 위한 홈(17b, 18b)의 유로 단면적을 충분히 확보할 수 있다.
또한, 도 3 내지 도 10에 도시하는 실시 형태에서는, 오일 안내부(40, 50)에 의해, 제1 베어링 패드(30)의 하류측 단부와 제2 베어링 패드(32)의 상류측 단부 사이에 사이드 플로우를 복귀시키는 구성으로 되어 있지만, 사이드 플로우의 복귀 위치는, 인접하는 임의의 베어링부(20, 21, 30, 32) 사이여도 된다.
예를 들어, 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 반원 환 베어링부[가이드 메탈(20, 21)] 및 베어링 패드(30, 32)를 포함하는 복수의 베어링부 중, 둘레 방향으로 인접하는 2개의 베어링부 사이에 사이드 플로우를 복귀시키도록 해도 된다. 도 12에 도시하는 예시적인 실시 형태에서는, 반원 환 베어링부[가이드 메탈(20, 21)]와 제1 베어링 패드(30) 사이, 제1 베어링 패드(30)와 제2 베어링 패드(32) 사이 및 제2 베어링 패드(32)와 반원 환 베어링부[가이드 메탈(20, 21)] 사이에 정류벽(41)이 설치되어 있다. 또한, 도 13에 도시하는 예시적인 실시 형태에서는, 내부 유로(53)를 통과한 오일이, 반원 환 베어링부[가이드 메탈(20, 21)]와 제1 베어링 패드(30) 사이, 제1 베어링 패드(30)와 제2 베어링 패드(32) 사이 및 제2 베어링 패드(32)와 반원 환 베어링부[가이드 메탈(20, 21)] 사이로, 각각 복귀되도록 되어 있다.
예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그와 같은 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어질 정도의 각도나 거리를 갖고 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들어, 「동일」, 「동등하다」 및 「균질」 등의 사물이 동등한 상태인 것을 나타내는 표현은 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어질 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.
한편, 하나의 구성 요소를 「구비한다」, 「포함한다」, 또는 「갖는다」라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현이 아니다.
1 : 회전 기계
2 : 로터축
10 : 베어링 장치
11 : 캐리어 링
12 : 상반부 캐리어 링
13 : 하반부 캐리어 링
17, 18 : 사이드 플레이트
17a, 18a : 돌출부
17a' : 핀
17b, 18b : 홈
20, 21 : 가이드 메탈(반원 환 베어링부)
25 내지 29 : 급유 노즐
30 : 제1 베어링 패드
32 : 제2 베어링 패드
40 : 오일 안내부
41 : 정류벽
41a : 경사면
42a : 개구부
43 : 내부 유로
50 : 오일 안내부
51 : 오일 입구 구멍
52 : 오일 출구 구멍
53 : 내부 유로
53a : 제1 직경 방향 유로
53b : 제2 직경 방향 유로
53c : 둘레 방향 유로

Claims (10)

  1. 캐리어 링과,
    상기 캐리어 링의 내주측에 있어서 로터축의 외주를 따라 설치된 제1 베어링부와,
    상기 캐리어 링의 내주측에 있어서 상기 제1 베어링부보다도 상기 로터축의 회전 방향 하류측에 상기 로터축의 외주를 따라 설치된 제2 베어링부와,
    상기 캐리어 링의 축 방향에 있어서의 양측에 있어서, 상기 로터축의 외주를 따라 설치된 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하고,
    각각의 상기 사이드 플레이트의 내주면 중 상기 캐리어 링측의 영역에는, 상기 제1 베어링부의 연장 설치 범위의 적어도 일부에 있어서 상기 제1 베어링부의 측면을 따라 둘레 방향으로 연장되는 홈이 형성되어 있고,
    상기 제1 베어링부의 내주면과 상기 로터축의 외주면 사이의 간극으로부터 상기 홈으로 유입된 오일을 안내하고, 상기 제1 베어링부의 하류측 단부와 상기 제2 베어링부의 상류측 단부 사이로 상기 오일을 복귀시키도록 구성된 오일 안내부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오일 안내부는, 상기 홈 내에 있어서 상기 캐리어 링측으로 밀어내도록 각각의 상기 사이드 플레이트에 설치된 정류벽을 포함하고,
    상기 정류벽은, 상기 로터축의 회전 방향 하류측을 향함에 따라 상기 캐리어 링에 근접하도록, 상기 로터축의 축 방향에 직교하는 방향에 대하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오일 안내부는, 상기 홈에 각각 개구하는 오일 입구 구멍 및 오일 출구 구멍 사이를 연통하도록 상기 사이드 플레이트의 내부에 설치된 내부 유로를 포함하고,
    상기 오일 입구 구멍은 상기 제1 베어링부의 측방에 위치하도록 마련되고,
    상기 오일 출구 구멍은 상기 제1 베어링부의 하류측 단부와 상기 제2 베어링부의 상류측 단부 사이의 둘레 방향 위치에 마련된 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 홈은 상기 제1 베어링부 및 상기 제2 베어링부의 연장 설치 범위를 포함하는 둘레 방향 범위에 있어서, 상기 로터축의 외주를 따라 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  5. 제1항에 있어서, 각각의 상기 사이드 플레이트의 축 방향에 있어서의 전체 폭을 W라고 하고, 상기 홈의 축 방향 폭을 Wg라고 했을 때, 0.15W≤Wg를 만족시키는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  6. 제1항에 있어서, 각각의 상기 사이드 플레이트의 내주면에 설치되고, 상기 제1 베어링부의 하류측 단부를 사이에 두고 상기 로터축의 회전 방향에 있어서의 양측에 있어서 상기 로터축의 외주를 따라 연장되는 핀을 더 구비하고,
    상기 홈은, 상기 핀과 해당 핀보다도 상기 캐리어 링측의 상기 사이드 플레이트의 내주면으로 획정되는 오목부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  7. 제1항에 있어서, 각각의 상기 사이드 플레이트의 내주면과 상기 로터축의 외주면 사이의 간극은 상기 제1 베어링부의 연장 설치 범위의 적어도 일부의 둘레 방향 영역의 쪽이, 상기 제1 베어링부의 상류측 단부보다도 상류측이고, 또한 상기 제2 베어링부의 하류측 단부보다도 하류측의 둘레 방향 범위의 적어도 일부에 비해 좁은 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 홈의 저면은, 상기 제1 베어링부의 외주면에 비해, 상기 캐리어 링의 반경 방향에 있어서의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 링의 상반 영역의 내주측에 설치되고, 상기 로터축의 튀어오름을 상방으로부터 누르도록 구성된 반원 환 베어링부를 더 구비하고,
    상기 제1 베어링부 및 상기 제2 베어링부는 각각, 상기 캐리어 링의 하반 영역의 내주측에 설치되고, 상기 로터축을 하방으로부터 지지하도록 구성된 한 쌍의 베어링 패드인 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 베어링 장치와,
    상기 베어링 장치에 의해 지지되는 회전축을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 기계.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018029834A1 (ja) * 2016-08-10 2018-02-15 三菱日立パワーシステムズ株式会社 軸受装置および回転機械
CN114483780A (zh) * 2021-12-23 2022-05-13 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种径向可倾瓦轴承的热油隔离导流结构

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3617289A1 (de) * 1986-05-23 1987-11-26 Braunschweiger Huettenwerk Hydrodynamisches radialgleitlager
US5738447A (en) * 1997-04-01 1998-04-14 Rotating Machinery Technology, Inc. Pad bearing assembly with fluid spray and blocker bar
JP2001132737A (ja) 1999-11-01 2001-05-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 軸受装置、及び、タービン
US6485182B2 (en) * 2001-03-28 2002-11-26 Rotating Machinery Technology, Inc. Sleeve bearing with bypass cooling
JP2006112612A (ja) * 2004-09-15 2006-04-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 軸受装置
JP4930290B2 (ja) 2007-09-04 2012-05-16 株式会社日立プラントテクノロジー ティルティングパッド型ジャーナル軸受
JP4764486B2 (ja) 2009-02-27 2011-09-07 三菱重工業株式会社 ジャーナル軸受
JP2012011698A (ja) 2010-07-01 2012-01-19 Canon Inc 印刷装置、予約された印刷のスケジューリング方法及びプログラム
DE102012002713A1 (de) * 2012-02-14 2013-08-14 Voith Patent Gmbh Radiallager
JP6037916B2 (ja) 2013-03-29 2016-12-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 回転軸支持構造及び回転機械
JP6101135B2 (ja) 2013-04-03 2017-03-22 三菱重工業株式会社 軸受装置及び回転機械
JP6325915B2 (ja) * 2014-06-27 2018-05-16 株式会社日立製作所 ティルティングパッド型ジャーナル軸受
FR3025577B1 (fr) * 2014-09-05 2016-12-23 Snecma Mecanisme d'entrainement d'organes de reglage de l'orientation des pales
JP2016142311A (ja) * 2015-01-30 2016-08-08 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービン

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