JP2010249200A - ティルティングパッド軸受及び回転機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部に漏れ出た潤滑油が隣接部材に与える悪影響を軽減あるいは防止する。
【解決手段】回転軸2の周りに傾斜自在に配置される複数の軸受パッド15と、該軸受パッド15を背面から保持するパッドハウジングと、回転軸2が貫通孔17A、17Bに挿通された状態で軸受パッド15の両端に設けられる一対のサイドプレート16A、16Bと、パッドハウジング、各サイドプレート16A、16B及び回転軸2によって形成される略閉塞空間に潤滑油を供給する給油路と、を備え、一方のサイドプレート16Bの貫通孔17Bは、他方のサイドプレート16Aの貫通孔17Aよりも開口面積が大きい。
【選択図】図3
【解決手段】回転軸2の周りに傾斜自在に配置される複数の軸受パッド15と、該軸受パッド15を背面から保持するパッドハウジングと、回転軸2が貫通孔17A、17Bに挿通された状態で軸受パッド15の両端に設けられる一対のサイドプレート16A、16Bと、パッドハウジング、各サイドプレート16A、16B及び回転軸2によって形成される略閉塞空間に潤滑油を供給する給油路と、を備え、一方のサイドプレート16Bの貫通孔17Bは、他方のサイドプレート16Aの貫通孔17Aよりも開口面積が大きい。
【選択図】図3
Description
本発明は、ティルティングパッド軸受及び回転機械に関する。
高速回転体を安定支持する軸受としてティルティングパッド軸受が用いられている。このティルティングパッド軸受は、回転軸の周りに傾斜自在に複数配置されたパッド(ティルティングパッド)によって回転軸を支持するものである。また、このティルティングパッド軸受は、上記パッドを背面から保持するパッドハウジング、パッドの両端に設けられた一対のシールプレート及び回転軸によって形成される略閉塞空間に潤滑油を供給することにより、回転軸とパッドとの間に油膜を形成して潤滑性を確保する。このようなティルティングパッド軸受は、例えば大形の蒸気タービン発電機や高速圧縮機等の回転機械に用いられている。
下記特許文献1には、このようなティルティングパッド軸受の一例が開示されている。
下記特許文献1には、このようなティルティングパッド軸受の一例が開示されている。
ところで、各シールプレートと回転軸との隙間から潤滑油が外部に排出されるが、潤滑油の供給圧力及び上記隙間が微少であるために、潤滑油が浸み出すのではなくある程度の勢いをもって吹き出す。このため、隣接する部材(オイルシール等)に潤滑油が吹き付けられて悪影響を与えるという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、外部に漏れ出た潤滑油が隣接部材に与える悪影響を軽減あるいは防止することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明では、ティルティングパッド軸受に係る第1の解決手段として、回転軸の周りに傾斜自在に配置される複数の軸受パッドと、該軸受パッドを背面から保持するパッドハウジングと、回転軸が貫通孔に挿通された状態で軸受パッドの両端に設けられる一対のサイドプレートと、パッドハウジング、各サイドプレート及び回転軸によって形成される略閉塞空間に潤滑油を供給する給油路と、を備え、一方のサイドプレートの貫通孔は、他方のサイドプレートの貫通孔よりも開口面積が大きい、という手段を採用する。
ティルティングパッド軸受に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、一方のサイドプレートの貫通孔の開口面積は、給油路の断面積と比較して4倍以上の面積差を持つ、という手段を採用する。
また、本発明では、回転機械に係る第1の解決手段として、上記第1あるいは第2の解決手段に係るティルティングパッド軸受で回転軸が支持され、かつ該回転軸にティルティングパッド軸受に隣接して所定の部材を設ける回転機械であって、回転軸において、開口面積が小さい貫通孔を有する他方のサイドプレートが部材側に位置する、という手段を採用する。
回転機械に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、オイルシールを部材として備えるターボ圧縮機である、という手段を採用する。
本発明によれば、多くの潤滑油は開口面積が大きい貫通孔から外部に漏れ出るので、開口面積が小さい貫通孔から外部に漏れ出る潤滑油を大幅に削減することが可能であり、よって開口面積が小さい貫通孔を備えたサイドプレート側に隣接する部材に潤滑油が吹き付けられることを防止することが可能である。したがって、本発明によれば、外部に漏れ出た潤滑油が隣接する部材に悪影響を与えることを抑制あるいは防止することができる。
例えば、上記部材がオイルシールの場合、該オイルシールに潤滑油が吹き付けられることによってシール性能が劣化することを防止あるいは抑制することができる。
に
例えば、上記部材がオイルシールの場合、該オイルシールに潤滑油が吹き付けられることによってシール性能が劣化することを防止あるいは抑制することができる。
に
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るティルティングパッド軸受10は、ターボ圧縮機1(回転機械)の回転軸2を支持するものである。上記回転軸2には、ティルティングパッド軸受10に加えてエアシール3及びオイルシール4が挿入状態で設けられており、また回転軸2の後端(図1の左側端)には増速ギア5が接続され、先端にはインペラ6が装着されている。すなわち、回転軸2には、後端側から順に増速ギア5、ティルティングパッド軸受10、オイルシール4、エアシール3及びインペラ6の順で各々が装着されている。
本実施形態に係るティルティングパッド軸受10は、ターボ圧縮機1(回転機械)の回転軸2を支持するものである。上記回転軸2には、ティルティングパッド軸受10に加えてエアシール3及びオイルシール4が挿入状態で設けられており、また回転軸2の後端(図1の左側端)には増速ギア5が接続され、先端にはインペラ6が装着されている。すなわち、回転軸2には、後端側から順に増速ギア5、ティルティングパッド軸受10、オイルシール4、エアシール3及びインペラ6の順で各々が装着されている。
ここで、これらターボ圧縮機1を構成する各部材のうち、インペラ6は、空気等の圧縮対象流体が挿通される圧縮室に位置している。エアシール3は、この圧縮室の機密性を確保するために、オイルシール4は圧縮室側へギアケーシング内オイルミストの放出を防ぐために、インペラ6とティルティングパッド軸受10との間に挿入されている。
なお、以下の説明では、周方向、径方向等の方向を示す用語は、回転軸2の軸線方向を基準とするものである。
なお、以下の説明では、周方向、径方向等の方向を示す用語は、回転軸2の軸線方向を基準とするものである。
ティルティングパッド軸受10は、図2に示すように、2分割構造のパッドハウジング11の中心部に、回転軸2の周りを取り囲むように、かつ、各々に傾斜自在に配置された5個の軸受パッド15と、これら軸受パッド15を背面から保持するパッドハウジング11と、回転軸2が貫通孔17A,17Bに挿通された状態で軸受パッド15の両端(回転軸2の軸線方向における両端)に設けられる一対のサイドプレート16A,16Bから構成されている。上記パッドハウジング11、各サイドプレート16A,16B及び回転軸2によって、軸受パッド15を収納する略閉塞空間が形成されている。
パッドハウジング11の内部には、各軸受パッド15を外側から取り囲むように環状の油供給溝18が設けられている。油供給溝18には、パッドハウジング11に設けられた軸受潤滑油入口19により外側から潤滑油が供給されるとともに、周方向に並んで複数個設けられた給油路20により、軸受パッド15の周囲に潤滑油が供給される。給油路20は、隣接する軸受パッド15の間に位置して各々設けられ、潤滑油は、このような給油路20を介して軸受パッド15のパッド面(回転軸2との対向面)に供給される。
また、図1に示すように、油供給溝18の側面は、一方のサイドプレート16Bによって覆われている。このような油供給溝18と一方のサイドプレート16Bとによって、潤滑油の流路が形成されている。また、図2に示すように、パッドハウジング11及び一対のサイドプレート16A、16Bは、各々に回転軸2を挟んで2分割された構造であり、互いに分離しないようにボルト21で締結されている。
軸受パッド15は、リングを周方向に所定角度で分割したセグメント形状を有している。図3に示すように、軸受パッド15の両側面には外側へ突出するピボット25が設けられている。このピボット25は、径方向下側が各サイドプレート16A,16Bの着座部26により支持されており、これによって軸受パッド15は、ティルティング自在(傾斜自在)となっている。
また、軸受パッド15の外周側には穴27が形成されている。この穴27にパッドハウジング11を通して径方向外側から内側へ挿入された位置決め固定ピン28の先端が挿入されることによって、軸受パッド15が周方向へ移動することが規制されている。また、軸受パッド15のパッド面への給油量を補うため、給油路20にはノズル29が設けられており、これによって本ティルティングパッド軸受10は、パッド面近傍に給油する直接潤滑型となっている。
各貫通孔17A,17Bは円形の開口である。図1、図3に示すように、一方のサイドプレート16Bに設けられた貫通孔17Bの口径は、他方のサイドプレート16Aに設けられた貫通孔17Aの口径よりも大きく設定されている。また、一方の前記サイドプレート16Bの貫通孔17Bの開口面積は、複数個設けられた給油路20の総断面積(各給油路20の断面積の総和)と比較して、例えば4倍以上の面積差を持つ。すなわち、サイドプレート16A,16Bは、異なる口径の貫通孔17A,17Bをそれぞれ有している。貫通孔17Aの口径は、回転軸2が回転自在となるために十分な大きさに設定されている。これに対して、貫通孔17Bの口径は、回転軸2が回転自在となるために十分な大きさに加え、潤滑油を積極的に外部に排出できる程度に貫通孔17Aの口径よりも大きく設定されている。
例えば、回転軸2が挿入された状態における一方の貫通孔17Bの内周壁と回転軸2との間に隙間として形成される排油孔32の面積は、他方の貫通孔17Aの内周壁と回転軸2との間に形成される隙間と比較して十分に大きい。なお、図3には、他方の貫通孔17Aの内周壁と回転軸2との間に形成される隙間の幅を符号h0、排油孔32の幅を符号h1で示している。
すなわち、本ティルティングパッド軸受10では、他方のサイドプレート16Aはシール機能を有するが、一方のサイドプレート16Bは、シール機能を有さず、軸受パッド15を側方から支持すると共に潤滑油を積極的に外部に排出するものである。軸受潤滑油入口19、油供給溝18及び給油路20を経て軸受パッド15の周囲に供給された潤滑油は、軸受パッド15と回転軸2との間に供給されて軸受パッド15のパッド面を潤滑させ、さらに一方の貫通孔17Bの内壁と回転軸2との間の隙間である排油孔32から外部に排出される。
このように、本ティルティングパッド軸受10では、一方のサイドプレート16Bに設けられた貫通孔17Bが、他方のサイドプレート16Aに設けられた貫通孔17Aよりも十分に大きい。したがって、貫通孔17Bの内壁と回転軸2との間に形成される隙間としての排油孔32を通じて、潤滑油が外部に排出される。他方のサイドプレート16A側へ流出する量は、従来と比較すると大幅に減少する。
より具体的には、h0=0.125mm、h1=2.0mmに設定した場合、他方のサイドプレート16Aから流出する潤滑油量は、一方のサイドプレート16Bに排油孔32が設けられていない場合、つまり各貫通孔17A,17Bが全く同一の口径の場合に比較して16.8%となる。
このように、本ティルティングパッド軸受10では、オイルシール4とは反対側に位置する一方のサイドプレート16Bの排油孔32を通じて潤滑油が主として排出されるため、他方のサイドプレート16Aの貫通孔17Aから排出される潤滑油の流量及び勢いは小さくなる。したがって、他方のサイドプレート16Aの貫通孔17Aから排出される潤滑油がオイルシール4に吹き付けられてオイルシール4のシール性能を低下させることを抑制あるいは防止することができる。
また、一方のサイドプレート16Bの排油孔32から排出される潤滑油は、排油孔32が十分な大きさに設定されているので、排出時の勢いが弱く、よって隣接する増速ギア5に潤滑油が吹き付けられることが防止される。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)本発明は、潤滑油がティルティングパッド軸受から漏れ出すことによって悪影響を与える部材が配置されている方とは逆側に配置されたサイドプレートに潤滑油を積極的に排出する排油孔を設けることにより、潤滑油によって悪影響を受ける部材側への潤滑油の排出量を抑制して悪影響を抑制あるいは防止することを要旨とするものである。したがって、この要旨を逸脱しない範囲であれば、細部の構成は上記実施形態に限定されない。
(1)本発明は、潤滑油がティルティングパッド軸受から漏れ出すことによって悪影響を与える部材が配置されている方とは逆側に配置されたサイドプレートに潤滑油を積極的に排出する排油孔を設けることにより、潤滑油によって悪影響を受ける部材側への潤滑油の排出量を抑制して悪影響を抑制あるいは防止することを要旨とするものである。したがって、この要旨を逸脱しない範囲であれば、細部の構成は上記実施形態に限定されない。
(2)上記実施形態では、本願発明をターボ圧縮機1に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、ターボ圧縮機1以外の種々の回転機械にも適用可能である。
1…ターボ圧縮機(回転機械)、2…回転軸、3…エアシール、4…オイルシール、5…増速ギア、6…インペラ、10…ティルティングパッド軸受、11…パッドハウジング、15…軸受パッド、16A、16B…サイドプレート、17A、17B…貫通孔、20…給油路、32…排油孔
Claims (4)
- 回転軸の周りに傾斜自在に配置される複数の軸受パッドと、
該軸受パッドを背面から保持するパッドハウジングと、
前記回転軸が貫通孔に挿通された状態で前記軸受パッドの両端に設けられる一対のサイドプレートと、
前記パッドハウジング、前記各サイドプレート及び前記回転軸によって形成される略閉塞空間に潤滑油を供給する給油路と、を備え、
一方の前記サイドプレートの前記貫通孔は、他方の前記サイドプレートの前記貫通孔よりも開口面積が大きいことを特徴とするティルティングパッド軸受。 - 一方の前記サイドプレートの前記貫通孔の開口面積は、前記給油路の断面積と比較して4倍以上の面積差を持つことを特徴とする請求項1記載のティルティングパッド軸受。
- 請求項1または2記載のティルティングパッド軸受で回転軸が支持され、かつ該回転軸にティルティングパッド軸受に隣接して所定の部材を設ける回転機械であって、
前記回転軸において、開口面積が小さい貫通孔を有する他方の前記サイドプレートが前記部材側に位置することを特徴とする回転機械。 - オイルシールを前記部材として備えるターボ圧縮機であることを特徴とする請求項3記載の回転機械。
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- 2009-04-14 JP JP2009098022A patent/JP2010249200A/ja active Pending
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