JP2006112612A - 軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転軸の外周面に油膜以外の膜を形成することで、回転軸の摩耗を防ぐ軸受装置を提供することを目的とする。
【解決手段】添加剤が混入された潤滑油を給油ノズル34よりロータ100の外周面に吐出する。そして、ロータ100の回転により巻き込まれた潤滑油が圧力調整機構35に導かれると、圧力調整機構35によって加圧されるため、適度な摩擦が生じて、添加剤による潤滑反応膜がロータ100の外周面に形成される。
【選択図】図2
【解決手段】添加剤が混入された潤滑油を給油ノズル34よりロータ100の外周面に吐出する。そして、ロータ100の回転により巻き込まれた潤滑油が圧力調整機構35に導かれると、圧力調整機構35によって加圧されるため、適度な摩擦が生じて、添加剤による潤滑反応膜がロータ100の外周面に形成される。
【選択図】図2
Description
本発明は、蒸気タービン、ガスタービン、又は、発電機などの大型回転機の回転軸を支持する軸受装置に関する。
従来より、蒸気タービン、ガスタービン、又は、発電機などの大型回転機において、その回転軸をケーシング内で支持するために、その回転軸の複数位置に軸受装置が設けられる。この大型回転機に用いられる軸受装置として、回転軸の外周面を覆うような構成の軸受装置以外に(特許文献1参照)、回転軸の周方向に分割された複数のパッドを備えたパッド型軸受装置が使用されている(特許文献2参照)。これら大型回転機に用いられる軸受装置は、回転軸外周面と軸受装置内周面又はパッド内周面とが当接することを防ぐため、軸受装置内部に潤滑油が供給される。そして、この供給された潤滑油によって、回転軸外周面と軸受装置内周面又はパッド内周面とに油膜が形成されて、軸受装置及び回転軸それぞれの保護を行っている。
実開平6−35641号公報
特開平7−293554号公報
しかしながら、このような潤滑油による油膜を形成するだけでは、大型回転機の回転軸の回転動作に大きな振動が加わるなどしたとき、回転軸と軸受装置とが接触することがある。このように回転軸と軸受装置が接触すると、その接触の度合いによっては、回転軸が傷ついたり、又は、軸受装置が破損したりする恐れがある。
このような問題を鑑みて、本発明は、回転軸の外周面に油膜以外の膜を形成することで、回転軸の摩耗を防ぐ軸受装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の軸受装置は、回転軸の径方向又は軸方向の移動を抑制する軸受面と、前記回転軸を覆う支持環と、を備えた軸受装置において、卜ライボケミカル反応を発生する添加剤が混入された潤滑油を前記支持環内部に供給する給油部と、前記支持環内部に設置されるとともに、前記回転軸における前記軸受面と対向した相対摺動面に対して加圧する面圧を調整する圧力調整部と、を備えることを特徴とする。
このように構成されるとき、前記圧力調整部によって前記相対摺動面に適当な面圧が与えられることで、前記潤滑油内の前記添加剤がトライボケミカル反応を起こし、前記回転軸の外周面に固体の潤滑反応膜を形成する。
このような軸受装置において、前記給油部が、前記支持環内部に挿入されるとともに前記潤滑油を前記回転軸の前記相対摺動面に直接吐出するものとしても構わない。又、前記支持環に前記給油部となる給油孔が構成されるものとしても構わない。
又、前記圧力調整部が、前記相対摺動面に形成される前記潤滑油による油膜に一方の端面が接触して加圧する加圧部と、該加圧部の他方の端面に接続される弾性部と、該弾性部の伸縮を調整する調整部と、を備えるものとしても構わない。
このとき、前記支持環に前記調整部が挿入されるとともに、前記支持環内部へ前記調整部が挿入された長さによって、前記加圧部による前記相対摺動面への面圧を調整するものとしても構わない。
又、前記調整部の外周面にネジ溝を形成して雄ネジとするとともに、前記支持環の前記調整部が挿入される孔にネジ溝を形成して雌ネジとすることで、前記調整部を回動することで前記弾性部の伸縮を調整して、前記加圧部による面圧を調整するものとしても構わない。
又、前記調整部を、油圧シリンダによって構成するものとしても構わない。このとき、開口面側が前記支持環内部に挿入されるシリンダケースと、前記シリンダケースの開口面より前記シリンダケース内部に挿入されるピストンと、を備えるとともに、前記ピストンにおける前記シリンダケース外部に存在する一方の端面に前記弾性部を接続し、前記ピストンにおける前記シリンダケース内部に存在する他方の端面と前記シリンダケースの内側の端面との間の空間に供給される油量に応じて前記ピストンの位置が調整されて、前記弾性部の伸縮が調整される。
これらの軸受装置において、前記圧力調整部を前記回転軸の回転方向に対して該給油部の後方に設置するものとして、前記給油部によって供給された前記潤滑油が前記回転軸で巻き込まれることで、前記圧力調整部によって確実に加圧されるものとすることができる。
又、前記圧力調整部が、前記給油部の先端と接続される給油孔と、前記相対摺動面と対向する端面に設けられた凹部であるとともに、該給油孔を介して前記給油部より前記潤滑油が供給される油だまりと、を備え、前記給油部を介して供給される前記潤滑油が、前記圧力調整部の前記油だまりより前記相対摺動面に吐出されるものとしても構わない。
更に、前記圧力調整部が、発熱して前記潤滑油に熱を与えるヒータを備えるものとしても構わない。
又、前記給油部及び前記圧力調整部それぞれを複数備え、2対となる前記給油部それぞれが前記回転軸の軸心に対して点対称となる位置に設置されるとともに、2対となる前記圧力調整部それぞれが前記回転軸の軸心に対して点対称となる位置に設置されるものとしても構わない。
これらの軸受装置において、前記軸受面が前記回転軸の径方向の移動を抑制するものであるとともに、前記相対摺動面が前記回転軸の外周面であるものとし、ジャーナル軸受として働くものとしても構わない。このとき、前記圧力調整部の前記回転軸の外周面と対向する端面の前記回転軸の軸方向に対する幅が、前記軸受面の前記回転軸の軸方向に対する幅よりも長くなるようにして、前記軸受面の幅よりも長い幅をもつ潤滑反応膜が形成されるものとしても構わない。
又、リング状のスラストカラーが前記回転軸の外周に設置され、前記軸受面が前記回転軸の軸方向の移動を抑制するものであるとともに、前記相対摺動面が前記スラストカラーの端面であるものとし、スラスト軸受として働くものとしても構わない。
更に、上述の軸受装置において、前記回転軸を中心にして前記圧力調整部を回転させる回転駆動機構を備えるとともに、該回転駆動機構によって前記圧力調整部を回転させることで、前記相対摺動面における前記添加剤による潤滑反応膜の形成した後、前記回転軸の回転を開始するものとしても構わない。
このとき、前記回転駆動機構が、前記圧力調整部を支持する支持部と、該支持部と前記相対摺動面との間に設置されて前記相対摺動面に対する支持を行う軸受部と、前記支持部を回転させるとともに前記支持環に対する支持を行う回転駆動部と、を備えるものとしても構わない。又、前記回転駆動部がステータとなるとともに、前記支持部がロータとなるようなモータによって構成されるものとしても構わない。
又、上述の軸受装置において、前記圧力調整部によって前記相対摺動面に加圧する時間が制御されることで、前記相対摺動面における前記添加剤による潤滑反応膜の形成が行われるものとしても構わない。
又、上述の軸受装置において、前記軸受面が前記支持環の内周面であっても構わないし、分割環形状となるパッドを備えるとともに、当該パッドの内周面が前記軸受面として働くものとしても構わない。
更に、前記圧力調整部による面圧や前記ヒータの発熱量が、前記潤滑油の温度、前記回転軸の回転速度、及び、前記潤滑油にかかる面圧などによって制御されるものとしても構わない。
本発明によると、トライボケミカル反応を起こす添加剤が混入された潤滑油が回転軸の外周面に吐出されるため、回転軸と軸受面とが当接することを防ぐ保護膜として、この添加剤による潤滑反応膜を回転軸の外周面に形成することができる。よって、この潤滑反応膜によって、回転軸及び軸受装置が破損することを防ぐことができる。又、圧力調整部によって前記回転軸の外周面を加圧することで、潤滑反応膜を生成するのに十分な面圧を補償することができ、潤滑反応膜の生成を確実性のあるものとすることができる。
以下に、本発明における軸受装置について、蒸気タービンに使用される場合を例に挙げて説明する。図1は、蒸気タービンの一例を示す概略構成図である。尚、以下の各実施形態において、この蒸気タービンに使用される軸受装置を例に挙げて説明するが、この蒸気タービンに限られて使用されるものではなく、ガスタービンや水車などの他の大型回転機の軸受装置としても使用可能である。
図1に示す蒸気タービン1は、同軸となる高圧タービン10と低圧タービン20とを備える。そして、高圧タービン10が、高圧の蒸気が供給される蒸気入口11aを備えたケーシング11と、ケーシング11内部に設置されて回転動作を行うロータ(回転軸)12と、ロータ12を両端で支持する軸受装置13と、を備えるとともに、低圧タービン20が、高圧タービン10から排出された蒸気を含む低圧の蒸気が供給される蒸気入口21aを備えたケーシング21と、ケーシング21内部に設置されて回転動作を行うロータ(回転軸)22と、ロータ22を両端で支持する軸受装置23と、を備える。
又、高圧タービン10において、ケーシング11の内周面に複数段の静翼14が設置されるとともに、ロータ12の外周面に複数段の動翼15が設置される。そして、この静翼14と動翼15との位置関係がロータ12の軸方向に交互となるように設置されるとともに、ロータ12の周方向に複数枚設置されることで、この静翼14と動翼15を通過する蒸気によりロータ12が回転する。同様に、低圧タービン20において、ケーシング21の内周面に複数段の静翼24が設置されるとともに、ロータ22の外周面に複数段の動翼25が設置される。そして、静翼24と動翼25との位置関係がロータ22の軸方向に交互となるように設置されるとともに、ロータ22の周方向に複数枚設置されることで、この静翼24と動翼25を通過する蒸気によりロータ22が回転する。
更に、軸受装置13,23それぞれをジャーナル軸受装置としたとき、ロータ12,22がそれぞれ、軸受装置13,23それぞれによって、ロータ12,22の軸方向に対して垂直となる方向に支持される。このように軸受装置13,23によって自重のかかる方向に対して支持されることで、ケーシング11,21の内壁と動翼15,25とが、又は、静翼14,24とロータ12,22の外周面とがそれぞれ当接しない位置に、ロータ12,22を保持することができる。
このように蒸気タービン1が構成されるとき、この蒸気タービン1の高圧タービン10及び低圧タービン20それぞれに設置される軸受装置13,23が、以下で説明する各実施形態のようにして構成される。よって、以下の各実施形態では、この蒸気タービン1を含む各種大型回転機に使用される軸受装置について、説明する。
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。図2は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。
本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。図2は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。
本実施形態の軸受装置30(図1の軸受装置13,23に相当する)は、図2に示すように、ロータ100(図1のロータ12,22に相当する)の外周面に対向するようにロータ100の周方向に設置された2つのパッド31と、各パッド31を支持環33に支持する2つのピボット32と、パッド31の外周側を覆う支持環33と、支持環33に挿入されるとともに支持環33内部に潤滑油を給油する給油ノズル34と、給油ノズル34の近傍に設置されるとともにロータ100の外周面にかける圧力を調整する圧力調整機構35と、支持環33内の潤滑油を排油するように支持環33を貫通した排油孔36と、排油孔36より排油された潤滑油を受けるオイルパン37と、オイルパン37で添加剤が混入された潤滑油を給油ノズル34に供給するポンプ38と、を備える。
このとき、支持環33の形状は、ロータ100を挿入するための穴を両側の端面に設けた円柱形状であるとともに、その内部に潤滑油が蓄積されるように空洞化された構成とされる。又、圧力調整機構35は、ロータ100の回転方向に対して、給油ノズル34の後方に位置するように設置されるとともに、ロータ100の外周面を加圧する加圧部35aと、加圧部35aを押さえるバネ部35bと、バネ部35bの伸縮を調整して加圧部35aによる加圧される圧力を調整する調整部35cと、を備える。そして、この圧力調整機構35は、調整部35cが支持環33に挿入され、この調整部35cが支持環33内部に挿入された長さによってバネ部35bの伸縮が調整されて、加圧部35aによるロータ100の外周面に対する圧力が調整される。
この圧力調整機構35の更に詳細な構成例の1つとして、例えば、図3(a)のように、調整部35cの外周面と、支持環33の調整部35cが挿入される挿入部33aとにそれぞれ、ネジ溝が形成されるようにしても構わない。即ち、調整部35cが雄ネジとされるとともに、支持環33の挿入部33aが雌ネジとされる。このとき、調整部35c及び挿入部33aそれぞれのネジ溝が右ネジを形成する場合、調整部35cを右に回動することによって調整部35cが前進して、図3(b)のように支持環33内部に挿入されることとなる。よって、バネ部35bが縮むため、加圧部35aによるロータ100の外周面に対する圧力が大きくなる。又、このとき、逆に、調整部35cを左に回動すると、図3(a)のように調整部35cが後退して、バネ部35bが伸びるため、加圧部35aによるロータ100の外周面に対する圧力が小さくなる。尚、調整部35c及び挿入部33aそれぞれのネジ溝が左ネジを形成する場合、調整部35cを左に回動させることで前進させるとともに、調整部35cを右に回動させることで後退させることができる。
又、圧力調整機構35の別の構成例として、例えば、図4(a)のように、調整部35cを油圧シリンダで構成するものとしても構わない。即ち、調整部35cが、支持環33外部に設置されたシリンダケース351と、シリンダケース351の内周面に外周面が当接するとともにシリンダケース351の軸方向に移動するピストン352とによって構成される。このとき、シリンダケース351の開口部側にピストン352が挿入され、ピストン352の端面とシリンダケース351との内側端面との間に形成される空間に供給される油量によって、支持環33内に挿入されるピストン352の位置が調整される。
即ち、ピストン352の端面とシリンダケース351との内側端面との間に形成される空間に供給される油量が多くなると、図4(b)のように、支持環33内に挿入されるピストン352の長さが長くなる。よって、バネ部35bが縮むとともに、加圧部35aによるロータ100の外周面に対する圧力が大きくなる。逆に、ピストン352の端面とシリンダケース351との内側端面との間に形成される空間に供給される油量が少なくなると、図4(a)のように、支持環33内に挿入されるピストン352の長さが短くなり、バネ部35bが伸びるとともに、加圧部35aによるロータ100の外周面に対する圧力が小さくなる。
図3又は図4の構成例のように構成される圧力調整機構35と、給油ノズル34とは、ロータ100の上側に設置される。このとき、圧力調整機構35は、ロータ100の回転方向に対して、給油ノズル34の後方に位置するように設置される。又、パッド31は、円環を略1/4分割した形状であり、2つのパッド31がロータ100の下側に設置される。この2つのパッド31は、ロータ100の中心を通る鉛直方向の直線に対して、それぞれが対照となる位置に設置される。このように軸受装置30が構成されるとき、給油ノズル34より供給される潤滑油による油膜が、ロータ100の外周面とパッド31の内周面との間に形成される。よって、このパッド31の内周面に形成された潤滑油による油膜の効果により、ロータ100が自重によって鉛直下側に移動してロータ100の回転が偏心することが防がれる。
又、オイルパン37において、摩擦面によりトライボケミカル反応により重・縮合してフリクションポリマーなどの潤滑反応膜が形成される添加剤が、潤滑油に混入される。この添加剤の混入された潤滑油が、ポンプ38を介して給油ノズル34に与えられた後、給油ノズル34を介して支持環33内に供給される。このとき、給油ノズル34が支持環33内部に挿入されてロータ100の外周面に吐出されるため、給油ノズル34によってロータ100の外周面に潤滑油が直接供給される。
そして、ロータ100の外周面に供給された潤滑油が、このロータ100の回転に巻き込まれて圧力調整機構35に導かれる。このとき、圧力調整機構35によってロータ100の外周面に形成された潤滑油の油膜が加圧されるため、圧力調整機構35の加圧部35aによる面圧とロータ100の回転速度とによって生じる摩擦により、潤滑油に混入された添加剤がトライボケミカル反応を起こす。そして、このトライボケミカル反応を起こした添加剤によって、ロータ100の外周面に固体膜である潤滑反応膜が形成される。このようにして添加剤により形成された潤滑反応膜は、ロータ100の外周面の摩耗を防いで、ロータ100の外周面を保護する保護膜として働く。
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。図5は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。尚、図5の構成において、図2の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。図5は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。尚、図5の構成において、図2の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態の軸受装置30a(図1の軸受装置13,23に相当する)は、図5に示すように、図2に示す給油ノズル34及び圧力調整機構35の代わりに、潤滑油を供給するための給油ノズル40aを備えた圧力調整機構40が設置される。この圧力調整機構40は、給油ノズル40aと接続されて潤滑油を吐出する加圧部40bと、加圧部40bを押さえるバネ部35bと、バネ部の伸縮を調整する調整部35cと、を備える。このとき、給油ノズル40aが調整部35c内部及びバネ部35bの中心に挿入されて、加圧部40bに接続される。
この軸受装置30aにおける圧力調整機構40の構成を、図6の断面図を参照して説明する。図6の圧力調整機構40は、図3の圧力調整機構35と同様、調整部35cの外周面と、支持環33の調整部35cが挿入される挿入部33aとにそれぞれ、ネジ溝が形成される。そして、この調整部35cの内部に給油ノズル40aが挿入されるとともに、この給油ノズル40aがバネ部35bの中心に挿入される。
又、加圧部40bのロータ100の外周面に対向する端面に設けられた凹部によって油だまり40cが形成される。更に、この加圧部40bに、給油ノズル40aと油だまり40cとを接続するために、加圧部40bのバネ部35bと接続する端面と油だまり40cとの間を貫通する給油孔40dが設けられる。そして、給油ノズル40aが給油孔40dと連通することで、給油ノズル40a及び給油孔40dを介して、油だまり40cに潤滑油が供給される。
このように構成されることで、オイルパン37で添加剤が混入された潤滑油がポンプ38により圧力調整機構40の給油ノズル40aに供給される。そして、この添加剤が混入された潤滑油が、給油ノズル40a及び給油孔40dを介して油だまり40cに供給された後、この油だまり40cよりロータ100の外周面に吐出される。このとき、調整部35cが回動されることでバネ部35bの伸縮が調整される。よって、加圧部40bにおける油だまり40cよりロータ100の外周面に吐出された潤滑油が、加圧部40bにおけるロータ100の外周面に対向する端面によって加圧される。このように、添加剤が混入された潤滑油が、圧力調整機構40によってロータ100の外周面に吐出されるとともに加圧されることで、添加剤による潤滑反応膜がロータ100の外周面に形成される。
よって、本実施形態では、圧力調整機構40に給油ノズル40aを設けることで、圧力調整機構と給油機構とを一体化することで、第1の実施形態のように、圧力調整機構と別体となる給油ノズルを設置する必要がなくなる。
尚、本実施形態において、図6のように、調整部35cがネジによって形成されるものとしたが、第1の実施形態における図4の構成と同様、調整部35cを油圧シリンダによって形成されるものとしても構わない。このように油圧シリンダによって形成するとき、油圧シリンダの内部に潤滑油を供給するための給油ノズル40aが挿入される。
<第3の実施形態>
本発明の第3の実施形態について、図面を参照して説明する。図7は、本実施形態における軸受装置における圧力調整機構の周辺の構成を示す断面図である。尚、図7の構成において、図3の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本発明の第3の実施形態について、図面を参照して説明する。図7は、本実施形態における軸受装置における圧力調整機構の周辺の構成を示す断面図である。尚、図7の構成において、図3の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態の軸受装置30b(図1の軸受装置13,23に相当する)は、図7に示すように、図3に示す圧力調整機構35の代わりに、ヒータ45aを備えた圧力調整機構45が設置される。その他の構成については、第1の実施形態の軸受装置30(図2及び図3)と同様の構成となる。この軸受装置30bに設置された圧力調整機構45は、第1の実施形態における圧力調整機構35と異なり、加圧部35aの内部にヒータ45aが設置される。
この図7のように構成される圧力調整機構45を備える軸受装置30bは、第1の実施形態と同様、オイルパン37で添加剤が混入された潤滑油がポンプ38により給油ノズル34に供給されると、給油ノズル34よりロータ100の外周面に吐出される。このとき、調整部35cが回動されることでバネ部35bの伸縮が調整されるとともに、ヒータ45aに電力が供給される。よって、加圧部35aによりロータ100の外周面に吐出された潤滑油が加圧されるとともに加熱されて、潤滑油に混入された添加剤による潤滑反応膜がロータ100の外周面に形成される。このとき、ヒータ45aによって加熱して、添加剤が混入された潤滑油の温度を調整することができるため、この添加剤による潤滑反応膜の生成を促進することができる。
尚、本実施形態においても、図7のように、調整部35cにネジ溝を設けるものとしたが、第1の実施形態における図4の構成と同様、調整部35cを油圧シリンダによって形成されるものとしても構わない。又、第2の実施形態と同様、給油ノズルが圧力調整機構に挿入されて一体化されるとともに、この給油ノズルと一体化された圧力調整機構の加圧部にヒータが設けられるものとしても構わない。
<第4の実施形態>
本発明の第4の実施形態について、図面を参照して説明する。図8は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。尚、図8の構成において、図2の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本発明の第4の実施形態について、図面を参照して説明する。図8は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。尚、図8の構成において、図2の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態の軸受装置30c(図1の軸受装置13,23に相当する)は、図8に示すように、図2に示す給油ノズル34及び圧力調整機構35それぞれをロータ100の軸心に対して点対称となる位置に備える。即ち、図2の軸受装置30と同様、ロータ100に対して上側に設けられた給油ノズル34及び圧力調整機構35が設置されるとき、この給油ノズル34及び圧力調整機構35とロータ100の軸心に対して点対称となるロータ100に対して下側の位置に、別の給油ノズル34及び圧力調整機構35が設置される。よって、ロータ100と2つのパッド31との間の空間に、圧力調整機構35が給油ノズル34よりもロータ100の回転方向に対して後方となるように、別の給油ノズル34及び圧力調整機構35が設置される。
このように、本実施形態において、ロータ100の軸心に対して点対称となる複数位置に、給油ノズル34及び圧力調整機構35それぞれが設置されるため、点対称となる位置に設置される圧力調整機構35それぞれによって加圧される方向が逆方向となって、その加圧することで働く力を打ち消しあう。よって、圧力調整機構35それぞれによって加圧する際にロータ100にかかる負荷が解消されることとなり、ロータ100の位置を均衡に保持することができる。
尚、本実施形態において、略1/4分割された2つのパッド31をロータ100の下側に設置されるものとしたが、図9(a)のように、ロータ100の上側にも2つのパッド31が設置され、この4つのパッド31がロータ100の軸心に対して点対称となる位置に設置されるものとしても構わない。そして、このとき、4つの給油ノズル34がパッド31の間それぞれに設置されて、ロータ100の軸心に対して上下左右それぞれの位置に給油ノズル34が設置されるとともに、この4つの給油ノズル34に対して、ロータ100の軸心に基づいて角度θだけずれた位置に、4つの圧力調整機構35が設置されるものとしても構わない。このとき、パッド31には、圧力調整機構35が貫通するための穴が設けられる。
又、このように、略1/4分割された4つのパッド31をロータ100の外周に配設するとき、図9(b)のように、パッド31それぞれの間に、4つの給油ノズル34と4つの圧力調整機構35が設置されて、ロータ100の軸心に対して上下左右それぞれの位置に給油ノズル34及び圧力調整機構35が設置されるものとしても構わない。このとき、圧力調整機構35それぞれが、近接した給油ノズル34に対して、ロータ100の回転方向の後方に設置される。尚、この図9(a)、(b)のような構成を、第1〜第3の実施形態それぞれに適用するものとしても構わない。
又、本実施形態において、ロータ100の周方向の断面が第1の実施形態と同様の構成のものとしたが、第2の実施形態のように給油ノズルと一体化された圧力調整機構を複数備えるとともにロータ100の軸心に対して点対称となるように配置するものとしても構わないし、第3の実施形態のように、加圧部にヒータが設置された圧力調整機構を複数備えるとともにロータ100の軸心に対して点対称となるように配置するものとしても構わない。
<第5の実施形態>
本発明の第5の実施形態について、図面を参照して説明する。図10は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の軸方向に対する断面図である。尚、本実施形態における軸受装置は、その回転軸の周方向に対する断面が、第1の実施形態と同様、図2のような構成となるものとする。又、図10の回転軸の軸方向に対する断面図は、図2におけるA−A断面による断面図である。
本発明の第5の実施形態について、図面を参照して説明する。図10は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の軸方向に対する断面図である。尚、本実施形態における軸受装置は、その回転軸の周方向に対する断面が、第1の実施形態と同様、図2のような構成となるものとする。又、図10の回転軸の軸方向に対する断面図は、図2におけるA−A断面による断面図である。
本実施形態の軸受装置30d(図1の軸受装置13,23に相当する)は、図10に示すように、圧縮調整機構50における加圧部50aの軸方向の長さを、パッド31の軸方向の長さより長くする。このとき、圧縮調整機構50によって加圧される面圧を調整するために、加圧部50aの軸方向に対して複数のバネ部35bを構成するとともに、このバネ部35bの伸縮を調整する調整部35cをバネ部35bそれぞれに応じて設置する。
よって、調整部35cそれぞれに接続されたバネ部35bの伸縮を同様に調整することで、給油ノズル34より吐出されてロータ100の外周面に形成された油膜に対して、加圧部50aが軸方向に同一の面圧を与えることができる。よって、ロータ100の外周面において、その軸方向に対する広い範囲に、潤滑油に混入された添加剤による潤滑反応膜が形成される。即ち、パッド31によってロータ100が軸方向に覆われる範囲よりも広い範囲に潤滑反応膜が形成されるため、ロータ100の軸方向に対するズレが発生した場合においても、ロータ100とパッド31との接触を潤滑反応膜によって保護することができる。
尚、図10において、給油ノズル34を1つだけで構成するものとしたが、図11のように、給油ノズル34の代わりに、ロータ100の軸方向に複数の給油孔55aを備える給油機構55が設けられるものとしても構わない。この給油機構55は、ポンプ38から供給される潤滑油を支持環33内部に供給するためにポンプ38と接続されるとともに支持環33に挿入される給油管55bと、給油管55bを通じて潤滑油が供給されるとともにロータ100の軸方向に潤滑油を流す給油流路55cと、を更に備える。そして、給油流路55cにおけるロータ100の外周面に対向する部分に、軸方向に等間隔で複数の給油孔55aが設けられる。このように、ロータ100の軸方向に複数の給油孔55aが設けられることで、ロータ100の外周面を圧力調整機構50がロータ100の軸方向に覆う範囲に十分に潤滑油を吐出することができる。
又、本実施形態において、ロータ100の周方向の断面が第1の実施形態と同様の構成のものとしたが、ロータ100の軸方向の長さがパッド31よりも長い圧力調整機構として、第2の実施形態のように、給油ノズルと一体化された圧力調整機構としても構わないし、第3の実施形態のように、加圧部にヒータが設置された圧力調整機構としても構わないし、第4の実施形態のように、ロータ100の中心に対して点対称に複数の圧力調整機構を設置するものとしても構わない。
この第1〜第5の実施形態における軸受装置として、ロータの径方向の偏心を防ぐためのジャーナル軸受装置における構成について説明したが、この軸受装置については、ジャーナル軸受装置だけでなく、ロータの軸方向のズレを防ぐためのスラスト軸受装置にも適用することができる。以下の各実施形態では、図1の軸受装置13,23をスラスト軸受装置とするとともに、スラスト軸受装置に本発明の軸受装置を適用したものについて説明する。
<第6の実施形態>
本発明の第6の実施形態について、図面を参照して説明する。図12は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示すロータの軸方向に対する断面図である。
本発明の第6の実施形態について、図面を参照して説明する。図12は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示すロータの軸方向に対する断面図である。
本実施形態の軸受装置70(図1の軸受装置13,23に相当する)は、図12に示すように、ロータ100(図1のロータ12,22に相当する)の外周面に設置されたリング状のスラストカラー71と、スラストカラー71の両端面に対向するとともにロータ100の周方向に設置された複数のパッド72と、この複数のパッド72それぞれを支持環74に支持する複数のピボット73と、スラストカラー71及びパッド72を覆うように構成される支持環74と、ピボット73が先端に接続されるとともにピボット73を押圧する圧力を調整することでパッド72によってスラストカラー71の端面にかける圧力を調整する圧力調整機構75と、支持環74内に潤滑油を給油するように支持環74を貫通した給油孔76と、支持環74内の潤滑油を排油するように支持環74を貫通した排油孔77と、排油孔77より排油された潤滑油を受けるオイルパン37と、オイルパン37で添加剤が混入された潤滑油を給油孔76に供給するポンプ38と、を備える。
このとき、パッド73は、図13に示すように、ロータ100の外周面に対向するとともに、ロータ100の周方向に対して等間隔となるように設置される。尚、図13は、図12におけるX−X断面であり、回転軸の周方向に対する断面図である。又、支持環74の形状は、第1〜第5の実施形態における支持環33と同様、ロータ100を挿入するための穴を両側の端面に設けた円柱形状であるとともに、その内部に潤滑油が充填されるように空洞化された構成とされる。
このような支持環74の外側端面から圧力調整機構75が挿入されることで、ピボット73及び圧力調整機構75を介してパッド72が支持環74に支持される。この圧力調整機構75は、第1の実施形態における圧力調整機構35と同様、加圧部となるピボット73を押さえるバネ部75bと、バネ部75bの伸縮を調整してピボット73を通じてパッド72によって加圧される圧力を調整する調整部75cと、を備える。
そして、このような圧力調整機構75における調整部75cが、第1の実施形態における圧力調整機構35の調整部35cと同様、図3のように、ネジ溝が形成されるものとしても構わないし、図4のように、油圧シリンダで構成されるものとしても構わない。この圧力調整機構75が支持環74の両端部に設置されるとともに、調整部75cによる圧力調整を行うことで、ピボット73と接触するように設置されたパッド72がロータ100の軸方向に加圧される。その結果、パッド72によってスラストカラー71の端面に加圧される圧力が、圧力調整機構75によって調整される。
このように各部が構成されるとき、第1の実施形態と同様、オイルパン37において、摩擦面によりトライボケミカル反応により重・縮合してフリクションポリマーなどの潤滑反応膜が形成される添加剤が、潤滑油に混入される。この添加剤の混入された潤滑油が、ポンプ38を介して支持環74に設けられた給油孔76に与えられることで、支持環74内に供給され、支持環74の空洞が潤滑油に満たされた状態となる。又、支持環74の空洞に満たされた潤滑油は、支持環74に設けられた排油孔77からオイルパン37に排出される。
このように添加剤の混入された潤滑油が支持環74内部に供給されるとき、圧力調整機構75による圧力がピボット73を通じてパッド72に伝達されて、パッド72によりスラストカラー1の両端面に形成された潤滑油の油膜が加圧される。そのため、スラストカラー1におけるパッド72による面圧とロータ100の回転速度とによって生じる摩擦により、潤滑油に混入された添加剤がトライボケミカル反応を起こす。そして、このトライボケミカル反応を起こした添加剤によって、スラストカラー1の両端面に固体膜である潤滑反応膜が形成される。このようにして添加剤により形成された潤滑反応膜は、スラストカラー1の摩耗を防いで、スラストカラー1の両端面を保護する保護膜として働く。
尚、本実施形態において、図12に示すように、圧力調整機構75がパッド72それぞれに対して設置されるものとしても構わないし、一部のパッド72に対して設置されるものとしても構わない。又、一部のパッド72に設置される場合、給油孔76の設置位置よりもロータ100の回転方向において後方に設置されたパッド72に対して圧力調整機構75が設置されることが好ましい。更に、圧力調整機構75が設置されていない位置のピボット73は、パッド72と支持環74の内側端面との間に挟まれた状態で設置される。
<第7の実施形態>
本発明の第7の実施形態について、図面を参照して説明する。図14は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。尚、本実施形態の軸受装置の構成において、第6の実施形態の軸受装置の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本発明の第7の実施形態について、図面を参照して説明する。図14は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。尚、本実施形態の軸受装置の構成において、第6の実施形態の軸受装置の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態の軸受装置70a(図1の軸受装置13,23に相当する)は、ロータ100の周方向において隣接するパッド72の間に圧力調整機構80が設置された構成とされるとともに、全てのピボット(不図示)がパッド72と支持環74の内側端面との間に挟まれた状態で設置される。又、圧力調整機構80は、図15に示すように、スラストカラー71の端面を加圧する加圧部75aと、加圧部75aを押さえるバネ部75bと、バネ部75bの伸縮を調整して加圧部75aによる加圧される圧力を調整する調整部75cと、を備える。
このように構成される軸受装置70aにおいて、圧力調整機構80は、第6の実施形態の圧力調整機構75と同様、調整部75cが、図3のように、ネジ溝が形成されるものとしても構わないし、図4のように、油圧シリンダで構成されるものとしても構わない。この圧力調整機構80が支持環74の外側端面から挿入されて設置されるとともに、調整部75cによる圧力調整を行うことで、加圧部75aによってスラストカラー71の端面に加圧される圧力が調整される。
このように構成されるとき、第6の実施形態と同様、オイルパン37で添加剤が混入された潤滑油が給油孔76を介して支持環74内部に供給される。そして、圧力調整機構80による圧力が先端の加圧部75aに伝達するため、加圧部75aによりスラストカラー1の両端面に形成された潤滑油の油膜が加圧され、潤滑油に混入された添加剤がトライボケミカル反応を起こす。このトライボケミカル反応を起こした添加剤によって、スラストカラー1の両端面に固体膜である潤滑反応膜が形成される。このようにして添加剤により形成された潤滑反応膜は、スラストカラー1の両端面の摩耗を防いで、スラストカラー1の両端面を保護する保護膜として働く。
尚、本実施形態において、圧力調整機構80が、油孔76の設置位置よりもロータ100の回転方向において後方に設置されることが好ましい。又、本実施形態において、圧力調整機構80が、第3の実施形態のように、加圧部75aにヒータが設置された圧力調整機構とし、添加剤が混入された潤滑油の温度を調整することができるものとしても構わない。
更に、本実施形態において、給油孔77の代わりに、第1の実施形態と同様、例えば、スラストカラー71表面に添加剤が混入された潤滑油を給油する給油ノズルが圧力調整機構80の近傍に設けられるものとし、給油孔77が除去される構造としても構わない。このとき、この給油ノズルが、支持環74の外周端面よりスラストカラー71表面の近傍に挿入されるように設置される。又、スラストカラー71表面に潤滑油を直接供給する給油ノズルを給油孔77の代わりに設ける場合、第2の実施形態のように給油ノズルと一体化された圧力調整機構を設けるものとしても構わない。
又、上述の各実施形態において、圧力調整機構の調整部をネジ溝を備えた構造又は油圧シリンダとすることで、圧力調整機構によってロータ100の外周面又はスラストカラー71の端面に加圧される面圧を調整することができるものとしたが、バネ部において弾性力の異なる弾性体を交換することによって、圧力調整機構によってロータ100の外周面又はスラストカラー71に加圧される面圧を調整することができるものとしても構わない。更に、第1〜第5の各実施形態において、略1/4分割された形状のパッドが設置されるパッド型の軸受装置としたが、パッドの形状についてこの形状に限定されるものではなく、略1/n(nは自然数)分割されたものとしても構わない。又、軸受装置として、パッドを備えることのない、支持環の全内周面によってロータが覆われるような軸受装置としても構わない。
<軸受装置の制御方法の第1例>
上述の各実施形態の軸受装置における圧力調整機構の制御方法の第1例について、図面を参照して以下に説明する。図16は、本例に使用する軸受装置の構成を示す概略構成図である。尚、本例における軸受装置は、第1の実施形態と同様、図2に示す軸受装置30と同一の構成とされる。
上述の各実施形態の軸受装置における圧力調整機構の制御方法の第1例について、図面を参照して以下に説明する。図16は、本例に使用する軸受装置の構成を示す概略構成図である。尚、本例における軸受装置は、第1の実施形態と同様、図2に示す軸受装置30と同一の構成とされる。
図16に示す軸受装置30は、図2と同様、支持環33に挿入された圧力調整機構35が、ロータ100の回転方向に対して、同様に支持環33に挿入された給油ノズル34よりも後方に設置されている。そして、この圧力調整機構35の調整部35cとポンプ38とを駆動制御する制御回路61と、時間を計測するタイマ62と、が備えられる。
このように構成されるとき、制御回路61によってポンプ38が駆動されて、給油ノズル34に潤滑油が供給されると、ロータ100の回転速度が制御回路61で確認される。そして、ロータ100の回転速度が低いとき、圧力調整機構35によって加圧される面圧が高くなるように調整部35cが制御回路61によって駆動制御され、又、ロータ100の回転速度が高くなると、圧力調整機構35によって加圧される面圧が低くなるように調整部35cが制御回路61によって駆動制御される。
このように、圧力調整機構35cによって加圧される面圧とロータ100の回転速度によって、ロータ100の外周面に吐出された潤滑油と圧力調整機構35との間に摩擦が生じて、潤滑油に混入された添加剤がトライボケミカル反応を起こして、ロータ100の外周面に潤滑反応膜を形成する。そして、ロータ100が所定の回転速度となると、タイマ62が駆動されて時間が計測される。このタイマ62によって計測された時間により所定時間が経過したことが制御回路61で確認されると、圧力調整機構35による加圧動作を終了するように、調整部35cが駆動制御される。
尚、このようにして軸受装置内の圧力調整機構が駆動制御されるとき、給油ノズル34の先端に熱電対などの温度検出器を設置して、ロータ100の外周面に吐出された潤滑油の温度が測定されて、潤滑油の温度が低いとき、圧力調整機構35による面圧を高くするとともに、潤滑油の温度が高いとき、圧力調整機構35による面圧を低くするものとしても構わない。又、圧力調整機構の加圧部の先端に圧電素子などの圧力検出器を設置して、ロータ100の外周面にかかる面圧が測定されるものとしても構わない。
更に、第3の実施形態のように圧力調整機構がヒータを備えるとき、制御回路61によって、ロータ100の回転速度が低いとき、潤滑油の温度が低いとき、又は、ロータ100の外周面にかかる面圧が低いときはそれぞれ、ヒータによる温度を高くし、又、ロータ100の回転速度が高いとき、潤滑油の温度が高いとき、又は、ロータ100の外周面にかかる面圧が高いときはそれぞれ、ヒータによる温度を低くするように制御しても構わない。
<軸受装置の制御方法の第2例>
上述の各実施形態の軸受装置における圧力調整機構の制御方法の第2例について、図面を参照して以下に説明する。図17は、本例に使用する軸受装置の構成を示す概略構成図である。尚、本例における軸受装置は、第1の実施形態と同様、図2に示す軸受装置30と同一の構成とされる。
上述の各実施形態の軸受装置における圧力調整機構の制御方法の第2例について、図面を参照して以下に説明する。図17は、本例に使用する軸受装置の構成を示す概略構成図である。尚、本例における軸受装置は、第1の実施形態と同様、図2に示す軸受装置30と同一の構成とされる。
図17に示す軸受装置30は、制御方法と第1例と同様、支持環33に挿入された圧力調整機構35が、ロータ100の回転方向に対して、同様に支持環33に挿入された給油ノズル34よりも後方に設置されている。そして、オイルパン37に滞留している潤滑油の一部を抽出して潤滑油に含まれる摩耗粉の量及び大きさを測定するフェログラフィー分析装置91と、フェログラフィー分析装置91における測定結果に応じてオイルパン37に滞留している潤滑油における添加剤の含有量を調整する添加剤含有量調整機構92と、が備えられる。
このように構成されるとき、オイルパン37に滞留している潤滑油の一部がフェログラフィー分析装置91に抽出されると、フェログラフィー分析装置91において、抽出した潤滑油内の摩耗粉を磁力によって捕集し、捕集した摩耗粉を撮像して得られた画像を画像処理することで、潤滑油内の摩耗粉の量及び形態を確認する。このフェログラフィー分析装置91で確認された潤滑油内の摩耗粉の量及び形態が添加剤含有量調整機構92に与えられると、摩耗粉の量及び大きさが閾値を超えているか否かが確認される。
添加剤含有量調整機構92では、摩耗粉の量が閾値より多くなっている場合、又は、摩耗粉の大きさが閾値より大きくなっている場合、潤滑油における添加剤の含有量が十分でなく、ロータ100に形成される潤滑反応膜が十分に形成されていないものと判断する。そして、潤滑油における添加剤の含有量を十分なものとするために、オイルパン37に対して添加剤を更に添加する。
尚、本例の制御方法において、第1例における制御方法のように、ロータ100の回転数などに応じて圧力調整機構の加圧量や熱量を変化する制御方法を同時に行うものとしても構わない。又、上述の制御方法の第1例及び第2例において、軸受装置を第1の実施形態と同様、図2に示す軸受装置30と同一の構成としたが、第2〜第5の実施形態と同一の構成のジャーナル軸受としても構わないし、又、第6及び第7の実施形態と同様の構成のスラスト軸受としても構わない。
<第8の実施形態>
本発明の第8の実施形態について、図面を参照して説明する。図18は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の軸方向に対する断面図である。尚、本実施形態の軸受装置の構成において、第1の実施形態の軸受装置の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本発明の第8の実施形態について、図面を参照して説明する。図18は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の軸方向に対する断面図である。尚、本実施形態の軸受装置の構成において、第1の実施形態の軸受装置の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
図18に示す軸受装置130は、ロータ100の外周面に潤滑反応膜を形成するために加圧する圧力調整機構131と、圧力調整機構131をロータ100の外周側に支持するために圧力調整機構131とロータ100との間に設置される軸受部132と、圧力調整機構131を支持環33の内周側に支持するとともに圧力調整機構131をロータ100の外周を回転させるための回転駆動機構133と、を備える。尚、不図示であるが、軸受装置130において、第6及び第7の実施形態と同様、支持環33に、潤滑油が供給される給油孔と、潤滑油を排出する排出孔とが設けられるものとする。そして、オイルパンで添加剤が混入された潤滑油が給油孔より支持環33内部に供給されるとともに、排出孔よりオイルパンに排出されることで、添加剤が混入された潤滑油が循環される。
このように構成される軸受装置130は、圧力調整機構131が、ロータ100の外周面近傍に設けられるとともにロータ100の外周面を加圧する加圧部131aと、一端に加圧部131aが接続されるとともに加圧部131aを押さえるバネ部131bと、バネ部131bの他端が接続される支持部131cと、を備える。このとき、支持部131cの両端側における内周面とロータ100の外周面との間に軸受部132が設置されるとともに、支持部131cの外周面と支持環33の内周面との間に回転駆動機構133が設置される。
又、回転駆動機構133は、圧力調整機構131を支持環33に支持するための軸受としての役割を果たす。更に、圧力調整機構131の支持部131cにおいて周方向に複数の磁石を配置するとともに、回転駆動機構133において周方向に複数のコイルを配置することによって、圧力調整機構131がロータとなるとともに回転駆動機構133がステータとなるモータとして動作する。よって、回転駆動機構133におけるコイルに異なる位相の電流を流して圧力調整機構131を回転させることによって、圧力調整機構131がロータ100の外周を回転することとなる。
このような圧力調整機構131及び回転駆動機構133を備える軸受装置130は、ロータ100の回転を開始する前に、まず、添加剤が混入された潤滑油を支持環33内に供給する。この支持環33内部に潤滑油を充填した後、次に、回転駆動機構133を駆動することによって、圧力調整機構131を回転させ、ロータ100の外周面における潤滑油の油膜に適度な圧力と周速度を与える。このとき、圧力調整機構131は、ロータ100を回転させる方向と逆側に回転させる。
このようにすることで、ロータ100の外周面における潤滑油に含有される添加剤がトライボケミカル反応を起こして、ロータ100の外周面に固体膜である潤滑反応膜が形成される。その後、ロータ100の回転を開始するとともに、回転駆動機構133による圧力調整機構131の回転を停止させる。このとき、ロータ100の回転数の上昇に合わせて、圧力調整機構131の回転数が下降するように回転駆動機構133を駆動させる。よって、ロータ100が回転を開始するときには、既に、圧力調整機構131の回転により潤滑反応膜が形成されるため、ロータ100の回転開始時におけるロータ100の摩耗を抑制することができる。
尚、本実施形態において、第2の実施形態における軸受装置に設けられた圧力調整機構のように、給油ノズルが圧力調整機構に挿入されて一体化されたものとしても構わないし、第3の実施形態における軸受装置に設けられた圧力調整機構のように加圧部にヒータが設置されるものとしても構わない。
<第9の実施形態>
本発明の第9の実施形態について、図面を参照して説明する。図19は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。尚、本実施形態の軸受装置の構成において、第6の実施形態の軸受装置の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本発明の第9の実施形態について、図面を参照して説明する。図19は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。尚、本実施形態の軸受装置の構成において、第6の実施形態の軸受装置の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
図19に示す軸受装置150は、スラストカラー71の端面に潤滑反応膜を形成するために加圧する圧力調整機構151と、圧力調整機構151をスラストカラー71の端面に支持するために圧力調整機構151とスラストカラー71との間に設置される軸受部152と、圧力調整機構151を支持環74の内側端面に支持するとともに圧力調整機構151をロータ100の外周を回転させるための回転駆動機構153と、を備える。尚、不図示であるが、軸受装置150において、第6及び第7の実施形態と同様、支持環74に、潤滑油が供給される給油孔と、潤滑油を排出する排出孔とが設けられるものとする。そして、オイルパンで添加剤が混入された潤滑油が給油孔より支持環74内部に供給されるとともに、排出孔よりオイルパンに排出されることで、添加剤が混入された潤滑油が循環される。
このように構成される軸受装置150は、圧力調整機構151が、スラストカラー71の端面近傍に設けられるとともにスラストカラー71の端面を加圧する加圧部151aと、一端に加圧部151aが接続されるとともに加圧部151aを押さえるバネ部151bと、バネ部151bの他端が接続されるリング状の支持部151cと、を備える。このとき、支持部151cの内周側及び外周側それぞれの端面とスラストカラー71との間に軸受部152が設置されるとともに、支持部151cに対して、その周方向に等間隔となるように加圧部151a及びバネ部151bが支持部151cに設置される。又、支持部151cにおけるバネ部151bの設置側と逆側の端面と支持環74の内側端面との間に回転駆動機構153が設置される。
又、回転駆動機構153は、圧力調整機構151を支持環74に支持するための軸受としての役割を果たす。更に、圧力調整機構151の支持部151cにおいて周方向に複数の磁石を配置するとともに、回転駆動機構153において周方向に複数のコイルを配置することによって、圧力調整機構151がロータとなるとともに回転駆動機構153がステータとなるモータとして動作する。よって、回転駆動機構153におけるコイルに異なる位相の電流を流して圧力調整機構151を回転させることによって、圧力調整機構151がロータ100の外周を回転することとなる。そして、スラストカラー71の端面近傍を圧力調整機構151の端面が周方向に通過することとなる。
このような圧力調整機構151及び回転駆動機構153を備える軸受装置150は、ロータ100の回転を開始する前に、第8の実施形態の軸受装置130と同様、まず、添加剤が混入された潤滑油を支持環74内に供給する。この支持環74内部に潤滑油を充填した後、次に、回転駆動機構153を駆動することによって、圧力調整機構151を回転させ、スラストカラー71の端面における潤滑油の油膜に適度な圧力と周速度を与える。このとき、圧力調整機構151は、ロータ100を回転させる方向と逆側に回転させる。
このようにすることで、スラストカラー71の端面における潤滑油に含有される添加剤がトライボケミカル反応を起こして、スラストカラー71の端面に固体膜である潤滑反応膜が形成される。その後、ロータ100の回転を開始するとともに、回転駆動機構153による圧力調整機構151の回転を停止させる。このとき、ロータ100の回転数の上昇に合わせて、圧力調整機構151の回転数が下降するように回転駆動機構153を駆動させる。よって、ロータ100が回転を開始するときには、既に、圧力調整機構151の回転により潤滑反応膜が形成されるため、ロータ100の回転開始時におけるスラストカラー71の摩耗を抑制することができる。
尚、本実施形態において、第2の実施形態における軸受装置に設けられた圧力調整機構のように、給油ノズルが圧力調整機構に挿入されて一体化されたものとしても構わないし、第3の実施形態における軸受装置に設けられた圧力調整機構のように加圧部にヒータが設置されるものとしても構わない。又、圧力調整機構の一部として構成される加圧部の代わりに、第6の実施形態と同様、バネ部に接続されたピボットとピボットによって押圧されるパッドによって構成されるものとしても構わない。
更に、第8及び第9の実施形態における軸受装置の制御方法として、上述の制御方法の第2例と同様、フェログラフィー分析により、潤滑油内の摩耗分の量及び大きさを測定することによって、潤滑油に添加する添加剤の含有量を調整するものとしても構わない。
本発明の軸受装置は、蒸気タービン、ガスタービン、水車、発電機などの大型回転機の軸受装置として使用可能である。
1 タービン
10 高圧タービン
11,21 ケーシング
11a,21a 蒸気入口
12,22 ロータ
13,23 軸受装置
14,24 静翼
15,25 動翼
30,30a〜30d 軸受装置
31 パッド
32 ピボット
33 支持環
34 給油ノズル
35,40,45,50 圧力調整機構
36 排油孔
37 オイルパン
38 ポンプ
100 ロータ
10 高圧タービン
11,21 ケーシング
11a,21a 蒸気入口
12,22 ロータ
13,23 軸受装置
14,24 静翼
15,25 動翼
30,30a〜30d 軸受装置
31 パッド
32 ピボット
33 支持環
34 給油ノズル
35,40,45,50 圧力調整機構
36 排油孔
37 オイルパン
38 ポンプ
100 ロータ
Claims (15)
- 回転軸の径方向又は軸方向の移動を抑制する軸受面と、前記回転軸を覆う支持環と、を備えた軸受装置において、
卜ライボケミカル反応を発生する添加剤が混入された潤滑油を前記支持環内部に供給する給油部と、
前記支持環内部に設置されるとともに、前記回転軸における前記軸受面と対向した相対摺動面に対して加圧する面圧を調整する圧力調整部と、
を備えることを特徴とする軸受装置。 - 前記給油部が、前記支持環内部に挿入されるとともに前記潤滑油を前記回転軸の前記相対摺動面に直接吐出することを特徴とする請求項1に記載の軸受装置。
- 前記圧力調整部が、
前記相対摺動面に形成される前記潤滑油による油膜に一方の端面が接触して加圧する加圧部と、
該加圧部の他方の端面に接続される弾性部と、
該弾性部の伸縮を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の軸受装置。 - 前記支持環に前記調整部が挿入されるとともに、
前記支持環内部へ前記調整部が挿入された長さによって、前記加圧部による前記相対摺動面への面圧を調整することを特徴とする請求項3に記載の軸受装置。 - 前記調整部の外周面にネジ溝を形成して雄ネジとするとともに、前記支持環の前記調整部が挿入される孔にネジ溝を形成して雌ネジとすることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の軸受装置。
- 前記調整部が、油圧シリンダによって構成されることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の軸受装置。
- 前記圧力調整部が前記回転軸の回転方向に対して該給油部の後方に設置されることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の軸受装置。
- 前記圧力調整部が、
前記給油部の先端と接続される給油孔と、
前記相対摺動面と対向する端面に設けられた凹部であるとともに、該給油孔を介して前記給油部より前記潤滑油が供給される油だまりと、
を備え、
前記給油部を介して供給される前記潤滑油が、前記圧力調整部の前記油だまりより前記相対摺動面に吐出されることを特徴とする請求項1〜請求項6に記載の軸受装置。 - 前記圧力調整部が、発熱して前記潤滑油に熱を与えるヒータを備えることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の軸受装置。
- 前記給油部及び前記圧力調整部それぞれを複数備え、
2対となる前記給油部それぞれが前記回転軸の軸心に対して点対称となる位置に設置されるとともに、2対となる前記圧力調整部それぞれが前記回転軸の軸心に対して点対称となる位置に設置されることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の軸受装置。 - 前記軸受面が前記回転軸の径方向の移動を抑制するものであるとともに、前記相対摺動面が前記回転軸の外周面であることを特徴とする請求項1に記載の軸受装置。
- 前記圧力調整部の前記回転軸の外周面と対向する端面の前記回転軸の軸方向に対する幅が、前記軸受面の前記回転軸の軸方向に対する幅よりも長いことを特徴とする請求項11に記載の軸受装置。
- リング状のスラストカラーが前記回転軸の外周に設置され、前記軸受面が前記回転軸の軸方向の移動を抑制するものであるとともに、前記相対摺動面が前記スラストカラーの端面であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の軸受装置。
- 前記回転軸を中心にして前記圧力調整部を回転させる回転駆動機構を備えるとともに、該回転駆動機構によって前記圧力調整部を回転させることで、前記相対摺動面における前記添加剤による潤滑反応膜の形成した後、前記回転軸の回転を開始することを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれかに記載の軸受装置。
- 前記圧力調整部によって前記相対摺動面に加圧する時間が制御されることで、前記相対摺動面における前記添加剤による潤滑反応膜の形成が行われることを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれかに記載の軸受装置。
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Family Applications (1)
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JP2005028419A Withdrawn JP2006112612A (ja) | 2004-09-15 | 2005-02-04 | 軸受装置 |
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008028344A (ja) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磨耗状態検出方法、部品実装装置の摺動部、及び部品実装装置 |
WO2014038080A1 (ja) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | 株式会社日立製作所 | スラスト軸受装置及びそれを用いた回転機械 |
JP2014134270A (ja) * | 2013-01-11 | 2014-07-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 軸受装置、軸受装置における油量調整方法 |
JP2016161060A (ja) * | 2015-03-03 | 2016-09-05 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 滑り軸受給油装置および滑り軸受給油方法 |
CN106885123A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-06-23 | 武汉船用机械有限责任公司 | 一种适用于拖缆机的润滑装置 |
WO2018029836A1 (ja) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ジャーナル軸受及び回転機械 |
US10514058B2 (en) * | 2016-08-10 | 2019-12-24 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Bearing device and rotary machine |
CN111022895A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-04-17 | 张家港宏昌钢板有限公司 | 一种精轧主电机轴瓦油膜润滑保护装置 |
-
2005
- 2005-02-04 JP JP2005028419A patent/JP2006112612A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008028344A (ja) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磨耗状態検出方法、部品実装装置の摺動部、及び部品実装装置 |
JP4597923B2 (ja) * | 2006-07-25 | 2010-12-15 | パナソニック株式会社 | 磨耗状態検出方法及び部品実装装置 |
WO2014038080A1 (ja) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | 株式会社日立製作所 | スラスト軸受装置及びそれを用いた回転機械 |
JP2014134270A (ja) * | 2013-01-11 | 2014-07-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 軸受装置、軸受装置における油量調整方法 |
JP2016161060A (ja) * | 2015-03-03 | 2016-09-05 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 滑り軸受給油装置および滑り軸受給油方法 |
WO2018029836A1 (ja) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ジャーナル軸受及び回転機械 |
KR20180112049A (ko) * | 2016-08-10 | 2018-10-11 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 저널 베어링 및 회전 기계 |
CN109072973A (zh) * | 2016-08-10 | 2018-12-21 | 三菱日立电力***株式会社 | 轴颈轴承及旋转机械 |
US10514058B2 (en) * | 2016-08-10 | 2019-12-24 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Bearing device and rotary machine |
KR102115856B1 (ko) * | 2016-08-10 | 2020-05-27 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 저널 베어링 및 회전 기계 |
US10724573B2 (en) | 2016-08-10 | 2020-07-28 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Journal device and rotary machine |
CN109072973B (zh) * | 2016-08-10 | 2020-11-20 | 三菱日立电力***株式会社 | 轴颈轴承及旋转机械 |
CN106885123A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-06-23 | 武汉船用机械有限责任公司 | 一种适用于拖缆机的润滑装置 |
CN111022895A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-04-17 | 张家港宏昌钢板有限公司 | 一种精轧主电机轴瓦油膜润滑保护装置 |
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