JP2017172697A - Radial bearing device and rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示はラジアル軸受装置及び回転機械に関する。 The present disclosure relates to a radial bearing device and a rotating machine.
例えば蒸気タービンやガスタービン等の回転機械は、回転軸を回転可能に支持するラジアル軸受装置を有している。この種のラジアル軸受装置としては、オイルホイップを防止可能である、ティルティングパッド軸受が知られている。 For example, a rotary machine such as a steam turbine or a gas turbine has a radial bearing device that rotatably supports a rotary shaft. As this type of radial bearing device, a tilting pad bearing capable of preventing oil whip is known.
例えば、特許文献１が開示するジャーナル軸受は、回転軸のジャーナルを囲む軸受ハウジングを有する。ジャーナルの外周面と軸受ハウジングの内周面との間には、軸受ハウジングの周方向に４つのパッドが配列され、各パッドは、ジャーナルを回転可能に支持している。各パッドは傾動可能であり、パッドが傾動することにより、オイルホイップを防止可能である。これは、パッドが傾動可能であることにより、オイルホイップの原因となる軸受定数クロス項が発生しないからである。また、軸受定数クロス項が発生しないため、回転軸の不安定振動も抑制することができる。 For example, a journal bearing disclosed in Patent Document 1 includes a bearing housing that surrounds a journal of a rotating shaft. Four pads are arranged in the circumferential direction of the bearing housing between the outer peripheral surface of the journal and the inner peripheral surface of the bearing housing, and each pad rotatably supports the journal. Each pad can be tilted, and oil whip can be prevented by tilting the pad. This is because the bearing constant cross term that causes oil whip does not occur because the pad can tilt. Further, since no bearing constant cross term is generated, unstable vibration of the rotating shaft can also be suppressed.
一方、振動の減衰力が大きい軸受として、スクイーズフィルムダンパ軸受が知られている。例えば特許文献２が開示するスクイーズフィルムダンパ軸受では、転がり軸受の外輪の径方向外側に作動油空間が設けられている。作動油空間には作動油が供給され、作動油空間の作動油によって減衰力が得られる。 On the other hand, a squeeze film damper bearing is known as a bearing having a large vibration damping force. For example, in the squeeze film damper bearing disclosed in Patent Document 2, a hydraulic oil space is provided on the radially outer side of the outer ring of the rolling bearing. The hydraulic oil is supplied to the hydraulic oil space, and a damping force is obtained by the hydraulic oil in the hydraulic oil space.
特許文献１が開示するジャーナル軸受にあっては、ジャーナル軸受自身では、軸受定数クロス項が発生しないため、回転軸の不安定振動を励起する励振力が発生しない。しかしながら、例えば、回転軸のジャーナル以外の部分に作用する流体励振力がジャーナル軸受の減衰作用を上回ったときに、回転軸の不安定振動が引き起こされる。このような不安定振動を防止するには、ジャーナル軸受の減衰作用を増大させる必要がある。
そのために、特許文献２が開示するスクイーズフィルムダンパ軸受を採用することが考えられる。しかしながら、特許文献２が開示するスクイーズフィルムダンパ軸受では、転がり軸受の外輪の径方向外側に作動油空間が設けられており、全体として構造が大きくなるという問題がある。
In the journal bearing disclosed in Patent Document 1, the journal bearing itself does not generate a bearing constant cross term, and therefore does not generate an excitation force that excites unstable vibration of the rotating shaft. However, for example, when the fluid excitation force acting on the part other than the journal of the rotating shaft exceeds the damping action of the journal bearing, unstable vibration of the rotating shaft is caused. In order to prevent such unstable vibration, it is necessary to increase the damping action of the journal bearing.
Therefore, it is conceivable to employ the squeeze film damper bearing disclosed in Patent Document 2. However, the squeeze film damper bearing disclosed in Patent Document 2 has a problem that the hydraulic oil space is provided on the outer side in the radial direction of the outer ring of the rolling bearing, and the structure becomes large as a whole.
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、簡単な構成にて、高い減衰性能を有するラジアル軸受装置、及び、該ラジアル軸受装置を備える回転機械を提供することにある。 In view of the circumstances described above, an object of at least one embodiment of the present invention is to provide a radial bearing device having a high damping performance with a simple configuration, and a rotating machine including the radial bearing device.
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るラジアル軸受装置は、
筒形状の空間を存して水平方向に延在する回転軸を囲繞可能なキャリアリングと、
前記空間にそれぞれ配置され、前記キャリアリングの周方向に配列された複数の軸受パッドと、を備え、
前記複数の軸受パッドは、少なくとも１つのダンパ軸受パッドを含み、
前記少なくとも１つのダンパ軸受パッドと前記キャリアリングとの間にダンパ隙間が形成され、
前記ダンパ隙間を満たす流体がスクイーズフィルムダンパを構成可能である。
(1) A radial bearing device according to at least one embodiment of the present invention includes:
A carrier ring capable of surrounding a rotating shaft extending in the horizontal direction with a cylindrical space;
A plurality of bearing pads arranged in the space and arranged in the circumferential direction of the carrier ring,
The plurality of bearing pads include at least one damper bearing pad;
A damper gap is formed between the at least one damper bearing pad and the carrier ring;
The fluid filling the damper gap can constitute a squeeze film damper.
上記構成（１）のラジアル軸受装置では、少なくとも１つのダンパ軸受パッドとキャリアリングとの間に、スクイーズフィルムダンパを構成可能なダンパ隙間が設けられている。つまり、キャリアリングの径方向内側にダンパ隙間が設けられている。このため、上記構成（１）によれば、ラジアル軸受装置の大型化を招くことなく、スクイーズフィルムダンパによって大きな減衰力が得られる。 In the radial bearing device having the above configuration (1), a damper gap capable of forming a squeeze film damper is provided between at least one damper bearing pad and the carrier ring. That is, a damper gap is provided on the radially inner side of the carrier ring. For this reason, according to the said structure (1), a big damping force is obtained with a squeeze film damper, without causing the enlargement of a radial bearing apparatus.
（２）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記少なくとも１つのダンパ軸受パッドは、前記空間の上半領域に配置された少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドを含む。
水平方向に延在する回転軸からの荷重については、通常、空間の下半領域に配置された軸受パッドが支持しており、空間の上半領域に配置された軸受パッドは実質的には支持していない。しかしながら、回転軸が振動したときには、回転軸からの荷重が空間の上半領域に配置された軸受パッドにも作用する。
そこで、上記構成（２）のラジアル軸受装置では、空間の上半領域に配置された上側ダンパ軸受パッドによって、回転軸が振動したときの荷重を支持することで、回転軸の振動を効率的に減衰させることができる。
(2) In some embodiments, in the configuration (1),
The at least one damper bearing pad includes at least one upper damper bearing pad disposed in an upper half region of the space.
For the load from the rotating shaft that extends in the horizontal direction, the bearing pad arranged in the lower half area of the space is normally supported, and the bearing pad arranged in the upper half area of the space is substantially supported. Not done. However, when the rotating shaft vibrates, the load from the rotating shaft also acts on the bearing pad disposed in the upper half area of the space.
Therefore, in the radial bearing device having the above configuration (2), the upper damper bearing pad disposed in the upper half region of the space supports the load when the rotating shaft vibrates, thereby efficiently vibrating the rotating shaft. Can be attenuated.
（３）幾つかの実施形態では、上記構成（２）において、
前記キャリアリングの径方向での前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドの変位を案内可能なガイド部を更に備える。
(3) In some embodiments, in the configuration (2),
A guide portion capable of guiding the displacement of the at least one upper damper bearing pad in the radial direction of the carrier ring is further provided.
上記構成（３）では、キャリアリングの径方向での上側ダンパ軸受パッドの変位がガイド部によって案内されるので、回転軸が振動したときに、上側ダンパ軸受パッドがキャリアリングに向かって径方向に確実に移動可能である。これにより、ダンパ隙間の大きさ、即ち、ダンパ隙間における流体の厚さをキャリアリングの周方向及び軸線方向にて均一に保ちながら、ダンパ隙間の大きさを変化させることができ、大きな減衰力を確実に得ることができる。 In the configuration (3), since the displacement of the upper damper bearing pad in the radial direction of the carrier ring is guided by the guide portion, when the rotary shaft vibrates, the upper damper bearing pad moves in the radial direction toward the carrier ring. It can move reliably. As a result, the size of the damper gap, i.e., the thickness of the fluid in the damper gap can be kept uniform in the circumferential direction and the axial direction of the carrier ring, and the size of the damper gap can be changed, resulting in a large damping force. You can definitely get it.
（４）幾つかの実施形態では、上記構成（３）において、
前記ガイド部は、前記キャリアリングと前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドとの間を前記キャリアリングの径方向に延びるピンを含む。
(4) In some embodiments, in the configuration (3),
The guide portion includes a pin extending in a radial direction of the carrier ring between the carrier ring and the at least one upper damper bearing pad.
上記構成（４）では、ピンによって、キャリアリングの径方向での上側ダンパ軸受パッドの変位を簡単な構成にて案内可能である。 In the configuration (4), the displacement of the upper damper bearing pad in the radial direction of the carrier ring can be guided with a simple configuration by the pin.
（５）幾つかの実施形態では、上記構成（２）乃至（４）の何れか１つにおいて、
前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドは、
前記回転軸の回転方向にて前方側に位置する前方側端部と、
前記回転軸の回転方向にて後方側に位置する後方側端部とを含み、
前記前方側端部と前記回転軸との間の隙間は、前記後方側端部と前記回転軸との間の隙間よりも小さい。
(5) In some embodiments, in any one of the configurations (2) to (4),
The at least one upper damper bearing pad comprises:
A front end located on the front side in the rotation direction of the rotating shaft;
A rear side end located on the rear side in the rotational direction of the rotary shaft,
A gap between the front side end and the rotating shaft is smaller than a gap between the rear side end and the rotating shaft.
上記構成（５）では、前方側端部と回転軸との間の隙間は、後方側端部と回転軸との間の隙間よりも小さく、回転軸の回転方向にて、前方側端部よりも手前で、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の油膜の圧力が高くなる。これにより、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の油膜の剛性が高くなる。回転軸の振動は、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の油膜を介して上側ダンパ軸受パッドに伝達されるので、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の油膜の剛性が高くなることで、上側ダンパ軸受パッドは、高い追従性をもって、回転軸の振動に対応して変位する。このため、回転軸の振動を、上側ダンパ軸受パッドを介し、スクイーズフィルムダンパによって効率的に減衰させることができる。 In the configuration (5), the gap between the front end and the rotating shaft is smaller than the gap between the rear end and the rotating shaft, and in the rotational direction of the rotating shaft, from the front end. However, the pressure of the oil film between the upper damper bearing pad and the rotating shaft increases. Thereby, the rigidity of the oil film between the upper damper bearing pad and the rotating shaft is increased. Since the vibration of the rotating shaft is transmitted to the upper damper bearing pad via the oil film between the upper damper bearing pad and the rotating shaft, the rigidity of the oil film between the upper damper bearing pad and the rotating shaft is increased. The upper damper bearing pad is displaced corresponding to the vibration of the rotating shaft with high followability. For this reason, the vibration of the rotating shaft can be efficiently damped by the squeeze film damper via the upper damper bearing pad.
（６）幾つかの実施形態では、上記構成（４）において、
前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドは、
前記回転軸の回転方向にて前方側に位置する前方側端部と、
前記回転軸の回転方向にて後方側に位置する後方側端部とを含み、
前記前方側端部と前記回転軸との間の隙間は、前記後方側端部と前記回転軸との間の隙間よりも小さく、
前記ピンは、前記回転軸の回転方向にて、前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドの中央よりも前方側に位置している。
(6) In some embodiments, in the configuration (4),
The at least one upper damper bearing pad comprises:
A front end located on the front side in the rotation direction of the rotating shaft;
A rear side end located on the rear side in the rotational direction of the rotary shaft,
The gap between the front end and the rotating shaft is smaller than the gap between the rear end and the rotating shaft,
The pin is positioned in front of the center of the at least one upper damper bearing pad in the rotation direction of the rotating shaft.
上記構成（６）では、前方側端部と回転軸との間の隙間は、後方側端部と回転軸との間の隙間よりも小さく、回転軸の回転方向にて、前方側端部よりも手前で、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の油膜の圧力が高くなる。これにより、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の油膜の剛性が高くなる。回転軸の振動は、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の油膜を介して上側ダンパ軸受パッドに伝達されるので、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の油膜の剛性が高くなることで、上側ダンパ軸受パッドは、高い追従性をもって、回転軸の振動に対応して変位する。このため、回転軸の振動を、上側ダンパ軸受パッドを介し、スクイーズフィルムダンパによって効率的に減衰させることができる。
一方、回転軸の回転方向にて、上側ダンパ軸受パッドの中央よりも前方側で、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の油膜の圧力が高くなるのに対応して、上記構成（６）では、ピンが、回転軸の回転方向にて、上側ダンパ軸受パッドの中央よりも前方側に位置している。これにより、ピンに作用する曲げモーメントが低減され、ピンの耐久性を確保することができる。
In the configuration (6), the gap between the front end and the rotating shaft is smaller than the gap between the rear end and the rotating shaft, and in the rotational direction of the rotating shaft, from the front end. However, the pressure of the oil film between the upper damper bearing pad and the rotating shaft increases. Thereby, the rigidity of the oil film between the upper damper bearing pad and the rotating shaft is increased. Since the vibration of the rotating shaft is transmitted to the upper damper bearing pad via the oil film between the upper damper bearing pad and the rotating shaft, the rigidity of the oil film between the upper damper bearing pad and the rotating shaft is increased. The upper damper bearing pad is displaced corresponding to the vibration of the rotating shaft with high followability. For this reason, the vibration of the rotating shaft can be efficiently damped by the squeeze film damper via the upper damper bearing pad.
On the other hand, in the rotational direction of the rotating shaft, the above configuration (6) corresponds to the fact that the pressure of the oil film between the upper damper bearing pad and the rotating shaft becomes higher in front of the center of the upper damper bearing pad. Then, the pin is located in front of the center of the upper damper bearing pad in the rotation direction of the rotary shaft. Thereby, the bending moment which acts on a pin is reduced and the durability of a pin can be ensured.
（７）幾つかの実施形態では、上記構成（５）又は（６）において、
前記前方側端部は、段差面を存して、前記後方側端部よりも前記回転軸に向かって突出している。
(7) In some embodiments, in the configuration (5) or (6),
The front side end portion has a stepped surface and protrudes toward the rotating shaft from the rear side end portion.
上記構成（７）では、前方側端部は、段差面を存して、後方側端部よりも回転軸に向かって突出しているので、簡単な構成にて、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の油膜の剛性を高くすることができる。 In the configuration (7), the front side end portion has a stepped surface and protrudes toward the rotation axis from the rear side end portion, so that the upper damper bearing pad and the rotation shaft can be configured with a simple configuration. The rigidity of the oil film can be increased.
（８）幾つかの実施形態では、上記構成（７）において、
前記回転軸と直交する断面でみて、前記後方側端部の端面と前記段差面との間の中心角は、前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドの中心角の５０％以上８０％以下である。
(8) In some embodiments, in the configuration (7),
A central angle between the end surface of the rear end and the step surface is 50% or more and 80% or less of the central angle of the at least one upper damper bearing pad when viewed in a cross section orthogonal to the rotation axis.
上記構成（８）では、後方側端部の端面と段差面との間の中心角が、上側ダンパ軸受パッドの中心角の５０％以上８０％以下であることで、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の油膜の剛性を確実に高くすることができる。 In the configuration (8), the center angle between the end surface of the rear side end and the step surface is 50% or more and 80% or less of the center angle of the upper damper bearing pad, so that the upper damper bearing pad and the rotary shaft The rigidity of the oil film can be reliably increased.
（９）幾つかの実施形態では、上記構成（５）又は（６）において、
前記前方側端部は、湾曲面を存して、前記後方側端部よりも前記回転軸に向かって突出している。
(9) In some embodiments, in the above configuration (5) or (6),
The front side end portion has a curved surface and protrudes toward the rotating shaft from the rear side end portion.
上記構成（９）では、前方側端部は、湾曲面を存して、後方側端部よりも回転軸に向かって突出しているので、簡単な構成にて、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の油膜の剛性を高くすることができる。 In the configuration (9), since the front side end portion has a curved surface and protrudes toward the rotation axis rather than the rear side end portion, the upper damper bearing pad and the rotation shaft can be configured with a simple configuration. The rigidity of the oil film can be increased.
（１０）幾つかの実施形態では、上記構成（２）乃至（９）の何れか１つにおいて、
前記空間の上半領域に、前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドが１つのみ配置されている。
(10) In some embodiments, in any one of the configurations (2) to (9),
In the upper half area of the space, only one at least one upper damper bearing pad is disposed.
上記構成（１０）では、空間の上半領域に、１つの上側ダンパ軸受パッドしか配置されていないので、上側ダンパ軸受パッドと回転軸との間の対向面積（ぬれ面積）を減らすことができ、損失が低減される。 In the configuration (10), since only one upper damper bearing pad is disposed in the upper half region of the space, the facing area (wetting area) between the upper damper bearing pad and the rotating shaft can be reduced, Loss is reduced.
（１１）幾つかの実施形態では、上記構成（２）乃至（１０）の何れか１つにおいて、
前記キャリアリングの周方向又は軸線方向での前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドの移動を規制する位置決め部を更に有する。
(11) In some embodiments, in any one of the above configurations (2) to (10),
It further has a positioning portion for restricting movement of the at least one upper damper bearing pad in the circumferential direction or the axial direction of the carrier ring.
上記構成（１１）では、位置決め部によって、回転軸の回転に伴って上側ダンパ軸受パッドの位置が変位することを規制することができる。 In the configuration (11), the positioning portion can restrict the displacement of the upper damper bearing pad with the rotation of the rotating shaft.
（１２）幾つかの実施形態では、上記構成（１１）において、
前記位置決め部は、前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドと前記キャリアリングとの間に配置された少なくとも１つの弾性部材を含む。
(12) In some embodiments, in the configuration (11),
The positioning portion includes at least one elastic member disposed between the at least one upper damper bearing pad and the carrier ring.
上記構成（１２）では、上側ダンパ軸受パッドとキャリアリングとの間に配置された弾性部材によって、上側ダンパ軸受パッドの位置が周方向や軸線方向に変位することを規制することにより、上側ダンパ軸受パッドと弾性部材との間の摩擦による、上側ダンパ軸受パッドや弾性部材の損傷が防止される。この結果として、上記構成（１２）によれば、位置決め部の耐久性を確保することができる。 In the configuration (12), the upper damper bearing is regulated by restricting the position of the upper damper bearing pad from being displaced in the circumferential direction or the axial direction by the elastic member disposed between the upper damper bearing pad and the carrier ring. The upper damper bearing pad and the elastic member are prevented from being damaged by the friction between the pad and the elastic member. As a result, according to the said structure (12), durability of a positioning part is securable.
（１３）幾つかの実施形態では、上記構成（１１）又は（１２）において、
前記位置決め部は、
前記キャリアリングにそれぞれ取り付けられた１組のサイドプレートであって、前記キャリアリングの軸線方向にて前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドの両側に配置される１組のサイドプレートと、
前記キャリアリングの軸線方向にて前記１組のサイドプレートの各々と前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドとの間を延び、前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドを弾性的に支持可能な複数の梁と、
を含む。
(13) In some embodiments, in the configuration (11) or (12),
The positioning part is
A set of side plates respectively attached to the carrier ring, the set of side plates disposed on both sides of the at least one upper damper bearing pad in the axial direction of the carrier ring;
A plurality of beams extending between each of the pair of side plates and the at least one upper damper bearing pad in the axial direction of the carrier ring, and capable of elastically supporting the at least one upper damper bearing pad; ,
including.
上記構成（１３）では、キャリアリングの軸線方向に延びる梁が上側ダンパ軸受パッドを弾性的に支持することによって、上側ダンパ軸受パッドの位置がキャリアリングの周方向や軸線方向に変位することを規制することにより、梁と上側ダンパ軸受パッドとの間の摩擦による上側ダンパ軸受パッドや梁の損傷が防止される。この結果として、上記構成（１３）によれば、位置決め部の耐久性を確保することができる。 In the configuration (13), the beam extending in the axial direction of the carrier ring elastically supports the upper damper bearing pad, thereby restricting the position of the upper damper bearing pad from being displaced in the circumferential direction or the axial direction of the carrier ring. This prevents damage to the upper damper bearing pad and the beam due to friction between the beam and the upper damper bearing pad. As a result, according to the configuration (13), the durability of the positioning portion can be ensured.
（１４）幾つかの実施形態では、上記構成（２）乃至（１３）の何れか１において、
前記複数の軸受パッドは、前記空間の下半領域に傾動可能に配置された少なくとも１つの下側ティルティング軸受パッドを含む。
(14) In some embodiments, in any one of the configurations (2) to (13),
The plurality of bearing pads include at least one lower tilting bearing pad that is tiltably disposed in a lower half region of the space.
上記構成（１４）では、空間の下半領域に配置された下側ティルティング軸受パッドが傾動可能であり、ラジアル軸受自身では、回転軸に対して励振力が発生することがない。このため、回転軸を安定に支持することができる。
一方、ラジアル軸受の外部にて回転軸に励振力が作用したとしても、上側ダンパ軸受パッドとキャリアリングとの間に設けられたスクイーズフィルムダンパによって回転軸の振動が減衰させられる。
In the above configuration (14), the lower tilting bearing pad disposed in the lower half area of the space can tilt, and the radial bearing itself does not generate an excitation force with respect to the rotating shaft. For this reason, a rotating shaft can be supported stably.
On the other hand, even if an excitation force acts on the rotating shaft outside the radial bearing, the vibration of the rotating shaft is attenuated by the squeeze film damper provided between the upper damper bearing pad and the carrier ring.
（１５）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
上記構成（１）乃至（１４）の何れか１つに記載のラジアル軸受装置を備える。
(15) A rotating machine according to at least one embodiment of the present invention includes:
A radial bearing device according to any one of the above configurations (1) to (14) is provided.
上記構成（１５）の回転機械に用いられているラジアル軸受装置では、少なくとも１つのダンパ軸受パッドとキャリアリングとの間に、スクイーズフィルムダンパを構成可能なダンパ隙間が設けられている。つまり、キャリアリングの径方向内側にダンパ隙間が設けられている。このため、ラジアル軸受装置の大型化を招くことなく、スクイーズフィルムダンパによって大きな減衰力が得られる。
この結果として、上記構成（１５）の回転機械では、全体として、大型化を招くことなく、振動が抑制され、信頼性が向上する。
In the radial bearing device used in the rotating machine having the configuration (15), a damper gap capable of forming a squeeze film damper is provided between at least one damper bearing pad and the carrier ring. That is, a damper gap is provided on the radially inner side of the carrier ring. Therefore, a large damping force can be obtained by the squeeze film damper without increasing the size of the radial bearing device.
As a result, in the rotating machine having the above configuration (15), vibration is suppressed and reliability is improved without increasing the size as a whole.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、簡単な構成にて、高い減衰性能を有するラジアル軸受装置、及び、該ラジアル軸受装置を備える回転機械が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, a radial bearing device having high damping performance with a simple configuration, and a rotating machine including the radial bearing device are provided.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.
図１は、本発明の一実施形態に係るタービン１の概略的な構成を示す断面図である。
タービン１は、例えばコンバインドサイクル発電に適用可能な蒸気タービンであり、発電機３に接続されている。タービン１は、蒸気を利用してトルクを発生させ、発電機３はタービン１が出力したトルクを利用して発電する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a turbine 1 according to an embodiment of the present invention.
The turbine 1 is a steam turbine applicable to, for example, combined cycle power generation, and is connected to the generator 3. The turbine 1 generates torque using steam, and the generator 3 generates power using the torque output from the turbine 1.
タービン１は、ハウジング（車室）５と、回転軸７と、ハウジング５に固定された複数の静翼列と、回転軸７に固定された複数の動翼列とを有する。回転軸７は、ラジアル軸受装置９，１０及びスラスト軸受装置１１によって、水平軸の回りで回転可能に支持され、回転軸７の少なくとも一部は、ハウジング５内を延びている。回転軸７の一端側に、発電機３が接続されている。
The turbine 1 includes a housing (cabinet) 5, a
ハウジング５と回転軸７との間には筒状の内部流路１２が形成され、内部流路１２に静翼列及び動翼列が配置される。各静翼列は、回転軸７の周方向に配列された複数の静翼１４からなり、各静翼１４はハウジング５に対して固定されている。各動翼列は、回転軸７の周方向に配列された複数の動翼１５からなり、各動翼１５は、回転軸７に対して固定されている。各静翼列では、蒸気の流れが加速され、各動翼列では、蒸気のエネルギが回転軸７の回転エネルギに変換される。
A cylindrical
つまり、タービン１は、大別すると、静止アセンブリ１７と、静止アセンブリ１７に対し相対回転可能な回転アセンブリ１９とを有しており、ハウジング５及び静翼１４は静止アセンブリ１７の一部を構成し、回転軸７及び動翼１５は回転アセンブリ１９の一部を構成している。
That is, the turbine 1 roughly includes a
以下、図２〜図１７を参照して、本発明の幾つかの実施形態に係るラジアル軸受装置１０について説明する。
図２は、一実施形態に係るラジアル軸受装置１０（１０ａ）の横断面を概略的に示す図であり、図３中のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略的な断面図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う概略的な断面図である。図４は、他の一実施形態に係るラジアル軸受装置１０（１０ｂ）の横断面を概略的に示す図であり、図５中のＩＶ−ＩＶ線に沿う概略的な断面図である。図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿う概略的な断面図である。図６は、他の一実施形態に係るラジアル軸受装置１０（１０ｃ）の横断面を概略的に示す図である。図７は、他の一実施形態に係るラジアル軸受装置１０（１０ｄ）の横断面を概略的に示す図である。図８は、他の一実施形態に係るラジアル軸受装置１０（１０ｅ）の横断面を概略的に示す図である。図９は、他の一実施形態に係るラジアル軸受装置１０（１０ｆ）の横断面を概略的に示す図であり、図１０中のＩＸ−ＩＸ線に沿う概略的な断面図である。図１０は、図９中のＸ−Ｘ線に沿う概略的な断面図である。図１１は、他の一実施形態に係るラジアル軸受装置１０（１０ｇ）の横断面を概略的に示す図である。図１２は、他の一実施形態に係るラジアル軸受装置１０（１０ｈ）の横断面を概略的に示す図であり、図１３中のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う概略的な断面図である。図１３は、図１２中のＸＩＩＩ−ＩＸＩＩＩ線に沿う概略的な断面図である。図１４は、図１２及び図１３のラジアル軸受装置１０（１０ｈ）に用いられている１つの上側ダンパ軸受パッドを、サイドプレート及び梁とともに展開して概略的に示す図である。図１５は、他の一実施形態に係るラジアル軸受装置１０（１０ｉ）の横断面を概略的に示す図である。図１６は、他の一実施形態に係るラジアル軸受装置１０（１０ｊ）の横断面を概略的に示す図であり、図１７中のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う概略的な断面図である。図１７は、図１６中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う概略的な断面図である。
なお、以下の説明では、ラジアル軸受装置１０ａ〜１０ｊを一括してラジアル軸受装置１０とも称する。
Hereinafter, with reference to FIGS. 2-17, the
FIG. 2 is a diagram schematically showing a transverse section of the radial bearing device 10 (10a) according to the embodiment, and is a schematic sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 4 is a diagram schematically showing a transverse section of a radial bearing device 10 (10b) according to another embodiment, and is a schematic sectional view taken along line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line VV in FIG. FIG. 6 is a view schematically showing a transverse section of a radial bearing device 10 (10c) according to another embodiment. FIG. 7 is a view schematically showing a transverse section of a radial bearing device 10 (10d) according to another embodiment. FIG. 8 is a view schematically showing a transverse section of a radial bearing device 10 (10e) according to another embodiment. FIG. 9 is a diagram schematically showing a transverse section of a radial bearing device 10 (10f) according to another embodiment, and is a schematic sectional view taken along line IX-IX in FIG. 10 is a schematic cross-sectional view taken along line XX in FIG. FIG. 11 is a view schematically showing a transverse cross section of a radial bearing device 10 (10 g) according to another embodiment. FIG. 12 is a diagram schematically showing a transverse section of a radial bearing device 10 (10h) according to another embodiment, and is a schematic sectional view taken along line XII-XII in FIG. 13 is a schematic cross-sectional view taken along line XIII-IXIII in FIG. FIG. 14 is a diagram schematically showing one upper damper bearing pad used in the radial bearing device 10 (10h) of FIGS. FIG. 15 is a diagram schematically showing a transverse section of a radial bearing device 10 (10i) according to another embodiment. FIG. 16 is a diagram schematically showing a transverse section of a radial bearing device 10 (10j) according to another embodiment, and is a schematic sectional view taken along line XVI-XVI in FIG. FIG. 17 is a schematic cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG.
In the following description, the
ラジアル軸受装置１０は、図２〜図１３及び図１５〜図１７に示したように、キャリアリング２０と、複数の軸受パッド２２とを備えている。
キャリアリング２０は、水平方向に延在する回転軸７を、筒形状、例えば円筒形状の空間２４を存して囲繞可能である。キャリアリング２０は、例えば、円筒形状を有し、２つの半円筒形状の部材２６，２８を結合して構成される。キャリアリング２０、例えば図示しない軸受台によって支持される。
As shown in FIGS. 2 to 13 and FIGS. 15 to 17, the
The
複数の軸受パッド２２は、空間２４にそれぞれ配置され、キャリアリング２０の周方向に相互に隙間を存して配列されている。
複数の軸受パッド２２は、少なくとも１つのダンパ軸受パッド３０を含む。ダンパ軸受パッド３０とキャリアリング２０との間にはダンパ隙間３２が形成され、ダンパ隙間３２は流体、例えば潤滑油、によって満たされる。ダンパ隙間３２は、キャリアリング２０の周方向及び軸線方向に広がり、ダンパ隙間３２を満たす流体はスクイーズフィルムダンパを構成する。
The plurality of bearing
The plurality of bearing
上記構成のラジアル軸受装置１０では、少なくとも１つのダンパ軸受パッド３０とキャリアリング２０との間に、スクイーズフィルムダンパを構成可能なダンパ隙間３２が設けられている。つまり、キャリアリング２０の径方向内側にダンパ隙間３２が設けられている。このため、上記構成によれば、ラジアル軸受装置１０の大型化を招くことなく、スクイーズフィルムダンパによって大きな減衰力が得られる。
この結果として、上記構成のラジアル軸受装置１０を有する回転機械としてのタービン１では、全体として、大型化を招くことなく、振動が抑制され、信頼性が向上する。
In the
As a result, in the turbine 1 as a rotating machine having the
幾つかの実施形態では、図２〜図１３及び図１５〜図１７に示したように、少なくとも１つのダンパ軸受パッド３０は、空間２４の上半領域に配置された少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッド３４を含む。
In some embodiments, as shown in FIGS. 2 to 13 and 15 to 17, the at least one
水平方向に延在する回転軸７からの荷重については、通常、空間２４の下半領域に配置された軸受パッド２２が支持しており、空間２４の上半領域に配置された軸受パッド２２は実質的には支持していない。しかしながら、回転軸７が振動したときには、回転軸７からの荷重が空間２４の上半領域に配置された軸受パッド２２にも作用する。
そこで、上記構成のラジアル軸受装置１０では、空間２４の上半領域に配置された上側ダンパ軸受パッド３４によって、回転軸７が振動したときの荷重を支持することで、回転軸７の振動を効率的に減衰させることができる。
The load from the
Therefore, in the
幾つかの実施形態では、図２〜図８及び図１５〜図１８に示しように、ラジアル軸受装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｉ，１０ｊは、キャリアリング２０の径方向での上側ダンパ軸受パッド３４の変位を案内可能なガイド部３６を更に有している。
In some embodiments, as shown in FIGS. 2 to 8 and 15 to 18, the
上記構成では、キャリアリング２０の径方向での上側ダンパ軸受パッド３４の変位がガイド部３６によって案内されるので、回転軸７が振動したときに、上側ダンパ軸受パッド３４がキャリアリング２０に向かって径方向に確実に移動可能である。これにより、ダンパ隙間３２の大きさ、即ち、ダンパ隙間３２における流体の厚さをキャリアリング２０の周方向及び軸線方向にて均一に保ちながら、ダンパ隙間３２の大きさを変化させることができ、大きな減衰力を確実に得ることができる。
In the above configuration, since the displacement of the upper
幾つかの実施形態では、図２〜図８及び図１５〜図１８に示しように、ガイド部３６は、キャリアリング２０と上側ダンパ軸受パッド３４との間をキャリアリング２０の径方向に延びるピン３８を含む。例えば、ピン３８は、円柱形状を有し、キャリアリング２０及び上側ダンパ軸受パッド３４には、キャリアリング２０の径方向に延びる孔がそれぞれ形成されている。ピン３８の一端側は、一方の孔に対し固定され、ピン３８の他端側は、他方の孔に摺動自在に挿入される。
上記構成では、ピン３８によって、キャリアリング２０の径方向での上側ダンパ軸受パッド３４の変位を簡単な構成にて案内可能である。
In some embodiments, as shown in FIGS. 2 to 8 and 15 to 18, the
In the above configuration, the displacement of the upper
幾つかの実施形態では、図４、図６〜図９、図１１、図１２、図１５及び図１６に示したように、上側ダンパ軸受パッド３４は、回転軸７の回転方向にて前方側に位置する前方側端部４０と、回転軸７の回転方向にて後方側に位置する後方側端部４２とを含む。そして、キャリアリング２０の径方向にて、前方側端部４０と回転軸７との間の隙間は、後方側端部４２と回転軸７との間の隙間よりも小さい。
In some embodiments, as shown in FIGS. 4, 6 to 9, 11, 12, 15, and 16, the upper
上記構成では、前方側端部４０と回転軸７との間の隙間は、後方側端部４２と回転軸７との間の隙間よりも小さく、回転軸７の回転方向にて、前方側端部４０よりも手前で、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の油膜の圧力が高くなる。これにより、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の油膜の剛性が高くなる。回転軸７の振動は、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の油膜を介して上側ダンパ軸受パッド３４に伝達されるので、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の油膜の剛性が高くなることで、上側ダンパ軸受パッド３４は、高い追従性をもって、回転軸７の振動に対応して変位する。このため、回転軸７の振動を、上側ダンパ軸受パッド３４を介し、スクイーズフィルムダンパを構成するダンパ隙間３２の流体によって効率的に減衰させることができる。
In the above configuration, the gap between the front
幾つかの実施形態では、図４、図６〜図９、図１１、図１２、図１５及び図１６に示したように、キャリアリング２０の径方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４の前方側端部４０は、後方側端部４２よりも、回転軸７に向かって突出している。そして、キャリアリング２０の径方向にて、後方側端部４２に対する前方側端部４０の突出量は、前方側端部４０と回転軸７との間の軸受隙間の大きさの１倍以上３倍以下である。
幾つかの実施形態では、キャリアリング２０の径方向にて、後方側端部４２に対する前方側端部４０の突出量は、前方側端部４０と回転軸７との間の軸受隙間の大きさの１倍以上２倍以下である。
In some embodiments, as shown in FIGS. 4, 6 to 9, 11, 12, 15 and 16, the front side of the upper
In some embodiments, the amount of protrusion of the
幾つかの実施形態では、図６、図７、図１５及び図１６に示したように、上側ダンパ軸受パッド３４は、回転軸７の回転方向にて前方側に位置する前方側端部４０と、回転軸７の回転方向にて後方側に位置する後方側端部４２とを含み、前方側端部４０と回転軸７との間の隙間は、後方側端部４２と回転軸７との間の隙間よりも小さい。そして、ガイド部３６を構成するピン３８は、回転軸７の回転方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４の中央よりも前方側に位置している。
In some embodiments, as shown in FIGS. 6, 7, 15, and 16, the upper
上記構成では、前方側端部４０と回転軸７との間の隙間は、後方側端部４２と回転軸７との間の隙間よりも小さく、回転軸７の回転方向にて、前方側端部４０よりも手前で、上側ダンパ軸受パッドと回転軸７との間の油膜の圧力が高くなる。これにより、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の油膜の剛性が高くなる。回転軸７の振動は、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の油膜を介して上側ダンパ軸受パッド３４に伝達されるので、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の油膜の剛性が高くなることで、上側ダンパ軸受パッド３４は、高い追従性をもって、回転軸７の振動に対応して変位する。このため、回転軸７の振動を、上側ダンパ軸受パッド３４を介し、スクイーズフィルムダンパによって効率的に減衰させることができる。
一方、回転軸７の回転方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４の中央よりも前方側で、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の油膜の圧力が高くなるのに対応して、上記構成では、ピン３８が、回転軸７の回転方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４の中央よりも前方側に位置している。これにより、ピン３８に作用する曲げモーメントが低減され、ピン３８の耐久性を確保することができる。
幾つかの実施形態では、図２及び図４に示したように、ガイド部３６を構成するピン３８は、回転軸７の回転方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４の中央に位置している。
幾つかの実施形態では、図３、図５及び図１７に示したように、ガイド部３６を構成するピン３８は、キャリアリング２０の軸線方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４の中央に位置している。
In the above configuration, the gap between the front
On the other hand, in the rotational direction of the
In some embodiments, as shown in FIGS. 2 and 4, the
In some embodiments, as shown in FIGS. 3, 5, and 17, the
幾つかの実施形態では、図４、図６、図８、図９、図１１、図１２、図１５及び図１６に示したように、キャリアリング２０の径方向にて、前方側端部４０は、段差面４４を存して、後方側端部４２よりも回転軸７に向かって突出している。例えば、キャリアリング２０の周方向にて、段差面４４よりも前方側端部４０側は一定の曲率半径の内面を有し、段差面４４よりも後方側端部４２側は、前方側端部４０側よりも大きな曲率半径の内面を有する。
上記構成では、前方側端部４０は、段差面４４を存して、後方側端部４２よりも回転軸７に向かって突出しているので、簡単な構成にて、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の油膜の剛性を高くすることができる。
In some embodiments, as shown in FIGS. 4, 6, 8, 9, 11, 12, 15 and 16, the
In the above configuration, the front
幾つかの実施形態では、図４、図６、図８、図９、図１１、図１２、図１５及び図１６に示したように、キャリアリング２０の径方向にて、段差面４４の高さは、前方側端部４０と回転軸７との間の軸受隙間の大きさの１倍以上３倍以下である。
幾つかの実施形態では、キャリアリング２０の径方向にて、段差面４４の高さは、前方側端部４０と回転軸７との間の軸受隙間の大きさの１倍以上２倍以下である。
In some embodiments, as shown in FIGS. 4, 6, 8, 9, 11, 12, 15, and 16, the height of the
In some embodiments, in the radial direction of the
幾つかの実施形態では、図４、図６、図８、図９、図１１、図１２、図１５及び図１６に示したように、回転軸７と直交する断面でみて、後方側端部４２の端面と段差面４４との間の中心角（張り角）θは、上側ダンパ軸受パッド３４の中心角θｗの５０％以上８０％以下である。
上記構成では、後方側端部４２の端面と段差面４４との間の中心角θが、上側ダンパ軸受パッド３４の中心角θｗの５０％以上８０％以下であることで、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の油膜の剛性を確実に高くすることができる。
In some embodiments, as shown in FIG. 4, FIG. 6, FIG. 8, FIG. 9, FIG. 11, FIG. The central angle (tension angle) θ between the
In the above configuration, the center angle θ between the end surface of the rear
幾つかの実施形態では、キャリアリング２０の径方向にて、前方側端部４０は、湾曲面４６を存して、後方側端部４２よりも回転軸７に向かって突出している。湾曲面４６は、回転軸７と対向しており、回転軸７の回転方向とは逆方向にて、前方側端部４０から後方側端部４２に向かって、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の間隔が徐々に拡大するように湾曲している。
上記構成では、前方側端部４０は、湾曲面４６を存して、後方側端部４２よりも回転軸７に向かって突出しているので、簡単な構成にて、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の油膜の剛性を高くすることができる。
In some embodiments, in the radial direction of the
In the above configuration, the front
幾つかの実施形態では、図８に示したように、空間２４の上半領域に、１つの上側ダンパ軸受パッド３４のみ配置されている。
上記構成では、空間２４の上半領域に、１つの上側ダンパ軸受パッド３４しか配置されていないので、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の対向面積（ぬれ面積）を減らすことができ、損失が低減される。
In some embodiments, as shown in FIG. 8, only one upper
In the above configuration, since only one upper
幾つかの実施形態では、図９〜図１５に示したように、ラジアル軸受装置１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，１０ｉは、キャリアリング２０の周方向又は軸線方向での上側ダンパ軸受パッド３４の移動を規制する位置決め部４８を更に有する。
上記構成では、位置決め部４８によって、回転軸７の回転に伴って上側ダンパ軸受パッド３４の位置が、キャリアリング２０の周方向又は軸線方向に変位することを規制することができる。
なお、ガイド部３６としてのピン３８も、位置決め部４８としての機能を有するが、ピン３８とは別に位置決め部４８を設けた場合、ピン３８の耐久性も確保することができる。
In some embodiments, as shown in FIGS. 9 to 15, the
In the above configuration, the positioning
The
幾つかの実施形態では、図９〜図１１及び図１５に示したように、位置決め部４８は、少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッド３４とキャリアリング２０との間に配置された少なくとも１つの弾性部材５０を含む。
上記構成では、上側ダンパ軸受パッド３４とキャリアリング２０との間に配置された弾性部材５０によって、上側ダンパ軸受パッド３４の位置が周方向や軸線方向に変位することを規制することにより、上側ダンパ軸受パッド３４と弾性部材５０との間の摩擦による、上側ダンパ軸受パッド３４や弾性部材５０の損傷が防止される。この結果として、上記構成によれば、位置決め部４８の耐久性を確保することができる。
In some embodiments, as shown in FIGS. 9-11 and 15, the positioning
In the above configuration, the upper
幾つかの実施形態では、図９〜図１１及び図１５に示したように、弾性部材５０は、キャリアリング２０の径方向に伸縮可能に配置された圧縮コイルばね５２によって構成される。キャリアリング２０及び上側ダンパ軸受パッド３４には、圧縮コイルばね５２の端部を受け入れる凹部がそれぞれ形成されている。
In some embodiments, as shown in FIGS. 9 to 11 and 15, the
幾つかの実施形態では、図９〜図１１に示したように、１つの上側ダンパ軸受パッド３４に対応して、複数の圧縮コイルばね５２が設けられる。例えば、４つの圧縮コイルばね５２が、キャリアリング２０の周方向及び軸線方向に相互に離間して、上側ダンパ軸受パッド３４とキャリアリング２０との間に設けられる。
幾つかの実施形態では、図９〜図１１及び図１５に示したように、回転軸７の回転方向にて、複数の圧縮コイルばね５２の重心は、上側ダンパ軸受パッド３４の中央よりも前方側に位置している。
上記構成では、回転軸７の回転方向にて、複数の圧縮コイルばね５２の重心が、上側ダンパ軸受パッド３４の中央よりも前方側に位置している。これにより、キャリアリング２０の径方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４の前方側端部４０が後方側端部４２よりも回転軸７に向かって突出していても、複数の圧縮コイルばね５２に作用する曲げモーメントが低減され、複数の圧縮コイルばね５２の耐久性を確保することができる。
In some embodiments, as shown in FIGS. 9 to 11, a plurality of compression coil springs 52 are provided corresponding to one upper
In some embodiments, as shown in FIGS. 9 to 11 and 15, the center of gravity of the plurality of compression coil springs 52 is more forward than the center of the upper
In the above configuration, the center of gravity of the plurality of compression coil springs 52 is located on the front side of the center of the upper
幾つかの実施形態では、図１２〜図１４に示したように、位置決め部４８は、１組のサイドプレート５４と、複数の梁５６とを含む。
１組のサイドプレート５４は、キャリアリング２０にそれぞれ取り付けられ、キャリアリング２０の軸線方向にて上側ダンパ軸受パッド３４の両側に配置される。
複数の梁５６は、それぞれ、キャリアリング２０の軸線方向にて１組のサイドプレート５４の各々と上側ダンパ軸受パッド３４との間を延び、上側ダンパ軸受パッド３４を片持ち状態で弾性的に支持可能である。
In some embodiments, as shown in FIGS. 12 to 14, the positioning
The pair of
Each of the plurality of
上記構成では、キャリアリング２０の軸線方向に延びる梁５６が上側ダンパ軸受パッド３４を弾性的に支持することによって、上側ダンパ軸受パッド３４の位置がキャリアリング２０の周方向や軸線方向に変位することを規制することにより、梁５６と上側ダンパ軸受パッド３４との間の摩擦による上側ダンパ軸受パッド３４や梁５６の損傷が防止される。この結果として、上記構成によれば、位置決め部４８の耐久性を確保することができる。
In the above configuration, the
幾つかの実施形態では、図１２〜図１４に示したように、上側ダンパ軸受パッド３４には、キャリアリングの２０の軸線方向に延びる複数のねじ孔５８が形成されている。そして、梁５６の一端部に設けられたねじ部６０がねじ孔５８に螺合させられることにより、上側ダンパ軸受パッド３４と梁５６が相互に結合されている。そして、梁５６の他端部は、例えばナットによって、サイドプレート５４に固定されている。
In some embodiments, as shown in FIGS. 12 to 14, the upper
幾つかの実施形態では、図１２〜図１４に示したように、複数の梁５６が、キャリアリング２０の周方向に間隔を存して配列されている。そして、複数の梁５６は、上側ダンパ軸受パッド３４に結合される一端部及びサイドプレート５４に固定される他端部が、キャリアリング２０の周方向にて交互に入れ替わるよう、配置されている。換言すれば、図１４に示したように、上側ダンパ軸受パッド３４、サイドプレート５４及び梁５６を展開してみたとき、１つのサイドプレート５４と、該サイドプレート５４に固定された複数の梁５６は櫛歯形状を有し、櫛歯が噛み合うように、１組のサイドプレート５４と、これらサイドプレート５４に固定された複数の梁５６が配置されている。
上記構成によれば、上側ダンパ軸受パッド３４が、複数の梁５６によって、キャリアリング２０の軸線方向にて両側から弾性的に均等に支持され、上側ダンパ軸受パッド３４の不所望の変位が防止される。
In some embodiments, as shown in FIGS. 12 to 14, the plurality of
According to the above configuration, the upper
幾つかの実施形態では、キャリアリング２０の軸線方向にて、梁５６の一端部に設けられたねじ部６０は、当該梁５６の他端部が固定されたサイドプレート５４とは反対側の上側ダンパ軸受パッド３４の端部に位置している。つまり梁５６は、キャリアリング２０の軸線方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４の内部を全域に渡って延びている。梁５６の中間部は、ねじ孔５８よりも小径であり、上側ダンパ軸受パッド３４に対し直接接触していない。このため、梁５６の中間部は弾性変形可能であり、これにより、上側ダンパ軸受パッド３４は、キャリアリング２０の周方向及び軸線方向での位置を規制されながら、キャリアリング２０の径方向に変位可能である。
In some embodiments, in the axial direction of the
幾つかの実施形態では、図示しないけれども、図１５に示した圧縮コイルばね５２の場合と同様に、回転軸７の回転方向にて、複数の梁５６の重心が、上側ダンパ軸受パッド３４の中央よりも前方側に位置している。
In some embodiments, although not shown, the center of gravity of the plurality of
幾つかの実施形態では、図１６及び図１７に示したように、ラジアル軸受装置１０ｊは、キャリアリング２０と上側ダンパ軸受パッド３４との間に、２つのシール部材６２を更に有している。２つのシール部材６２は、キャリアリング２０の周方向にそれぞれ延在し、キャリアリング２０の軸線方向に相互に離間している。例えば、シール部材６２は、円形の断面形状を有する弾性変形可能なゴム等のエラストマによって構成されている。キャリアリング２０及び上側ダンパ軸受パッド３４のうち少なくとも一方には、シール部材６２を部分的に受け入れる溝が形成されている。なお、シール部材６２は、ダンパ隙間３２の縮小を阻害しないように、軟質なエラストマで構成されている。
In some embodiments, as shown in FIGS. 16 and 17, the
上記した構成によれば、シール部材６２によって、上側ダンパ軸受パッド３４とキャリアリング２０との間のダンパ隙間３２に、スクイーズフィルムダンパを構成する流体、例えば潤滑油、を確実に保持することができる。
なお、図１７に示したように、キャリアリング２０及び上側ダンパ軸受パッド３４の両方に、シール部材６２を部分的に受け入れる溝が形成されている場合、シール部材６２は、溝とともに、上側ダンパ軸受パッド３４の軸線方向位置を決定する位置決め部４８を構成可能である。
According to the above configuration, the fluid constituting the squeeze film damper, such as lubricating oil, can be reliably held in the
In addition, as shown in FIG. 17, when the groove | channel which receives the
幾つかの実施形態では、図２〜図１３及び図１５〜図１７に示したように、複数の軸受パッド２２は、空間２４の下半領域に傾動可能に配置された少なくとも１つの下側ティルティング軸受パッド６４を含む。
上記構成では、空間２４の下半領域に配置された下側ティルティング軸受パッド６４が傾動可能であり、ラジアル軸受装置１０自身では、回転軸７に対して励振力が発生することがない。このため、回転軸７を安定に支持することができる。
一方、ラジアル軸受装置１０の外部にて回転軸７に励振力が作用したとしても、上側ダンパ軸受パッド３４とキャリアリング２０との間に設けられたスクイーズフィルムダンパによって回転軸７の振動が減衰させられる。
In some embodiments, as shown in FIGS. 2 to 13 and 15 to 17, the plurality of bearing
In the above configuration, the lower
On the other hand, even if an excitation force acts on the
幾つかの実施形態では、図２及び図３に示したように、複数の軸受パッド２２は、空間２４の上半領域に、キャリアリング２０の径方向に変位可能に配置された少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッド３４と、空間２４の下半領域に傾動可能に配置された少なくとも１つの下側ティルティング軸受パッド６４を含む。
そして、図２及び図３に示したように、キャリアリング２０の径方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の軸受隙間の大きさは、下側ティルティング軸受パッド６４と回転軸７との間の軸受隙間の大きさに等しい。換言すれば、上側ダンパ軸受パッド３４の内面の曲率半径は、下側ティルティング軸受パッド６４の内面の曲率半径に等しい。
その上、キャリアリング２０の径方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４とキャリアリング２０との間のダンパ隙間３２の大きさは、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の軸受隙間の大きさの１倍以上３倍以下である。
In some embodiments, as shown in FIGS. 2 and 3, the plurality of bearing
As shown in FIGS. 2 and 3, the size of the bearing gap between the upper
In addition, in the radial direction of the
幾つかの実施形態では、キャリアリング２０の径方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４とキャリアリング２０との間のダンパ隙間３２の大きさは、上側ダンパ軸受パッド３４と回転軸７との間の軸受隙間の大きさの１倍以上２倍以下である。
In some embodiments, in the radial direction of the
幾つかの実施形態では、図４〜図１３及び図１５〜図１７に示したように、複数の軸受パッド２２は、空間２４の上半領域に、キャリアリング２０の径方向に変位可能に配置された少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッド３４と、空間２４の下半領域に傾動可能に配置された少なくとも１つの下側ティルティング軸受パッド６４を含む。
そして、図４〜図１３及び図１５〜図１７に示したように、キャリアリング２０の径方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４の前方側端部４０と回転軸７との間の軸受隙間の大きさは、下側ティルティング軸受パッド６４と回転軸７との間の軸受隙間の大きさに等しい。換言すれば、上側ダンパ軸受パッド３４の前方側端部４０の内面の曲率半径は、下側ティルティング軸受パッド６４の内面の曲率半径に等しい。
その上、キャリアリング２０の径方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４とキャリアリング２０との間のダンパ隙間３２の大きさは、上側ダンパ軸受パッド３４の前方側端部４０と回転軸７との間の軸受隙間の大きさの１倍以上３倍以下である。
In some embodiments, as shown in FIGS. 4 to 13 and 15 to 17, the plurality of bearing
As shown in FIGS. 4 to 13 and FIGS. 15 to 17, the bearing gap between the
In addition, in the radial direction of the
幾つかの実施形態では、キャリアリング２０の径方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４とキャリアリング２０との間のダンパ隙間３２の大きさは、上側ダンパ軸受パッド３４の前方側端部４０と回転軸７との間の軸受隙間の大きさの１倍以上２倍以下である。
In some embodiments, the size of the
幾つかの実施形態では、図２〜図１３及び図１５〜図１７に示したようにキャリアリング２０の径方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４とキャリアリング２０との間のダンパ隙間３２の大きさは、下側ティルティング軸受パッド６４とキャリアリング２０との間の隙間の大きさよりも小さい。換言すれば、上側ダンパ軸受パッド３４の外面の曲率半径と、上側ダンパ軸受パッド３４の外面と対向するキャリアリング２０の内面の曲率半径との差は、下側ティルティング軸受パッド６４の外面の曲率半径と、下側ティルティング軸受パッド６４の外面と対向するキャリアリング２０の内面の曲率半径との差よりも小さい。
In some embodiments, the size of the
幾つかの実施形態では、図示しないけれども、ラジアル軸受装置１０は、空間２４に潤滑油を供給するための潤滑油供給装置を有する。
幾つかの実施形態では、図３、図５、図１０、図１３及び図１７に示したように、ラジアル軸受装置１０は、キャリアリング２０に固定された１組のサイドプレート５４を有する。１組のサイドプレート５４は、キャリアリング２０の軸線方向にて軸受パッド２２の両側に位置している。１組のサイドプレート５４は、キャリアリング２０の軸線方向でみて、それぞれ環形状を有し、サイドプレート５４の内周縁は、シール隙間を存して、回転軸７を囲んでいる。１組のサイドプレート５４は、空間２４からの潤滑油の漏れを制限可能である。
In some embodiments, although not shown, the
In some embodiments, as shown in FIGS. 3, 5, 10, 13, and 17, the
幾つかの実施形態では、潤滑油供給装置は、空間２４全体が、軸受パッド２２等の部品が配置されている部分を除き、潤滑油で満たされるように構成されている。この場合、ラジアル軸受装置１０は、油浴式のラジアル軸受装置である。
In some embodiments, the lubricating oil supply device is configured such that the
幾つかの実施形態では、潤滑油供給装置は、少なくとも、軸受パッド２２と回転軸７との間の軸受隙間と、ダンパ軸受パッド３０とキャリアリング２０との間のダンパ隙間３２とが潤滑油で満たされるように、潤滑油を供給するように構成されている。この場合、ラジアル軸受装置１０は、必要な部位にのみ潤滑油を供給する直潤式のラジアル軸受装置である。
In some embodiments, the lubricant supply device includes at least a bearing gap between the bearing
幾つかの実施形態では、ダンパ隙間３２を満たす流体、例えば潤滑油は、キャリアリング２０及びダンパ軸受パッド３０が回転しないので、回転軸７の回転方向での周速を有していない。このため、ダンパ隙間３２を満たす流体によって、不安定振動が引き起こされることはない。
In some embodiments, the fluid that fills the
幾つかの実施形態では、図２〜図１３及び図１５〜図１７に示したように、下側ティルティング軸受パッド６４は、下側ティルティング軸受パッド６４とキャリアリング２０との間に設けられたピボット６６によって、傾動可能に支持されている。
In some embodiments, as shown in FIGS. 2 to 13 and 15 to 17, the lower
幾つかの実施形態では、図２〜図１３及び図１５〜図１７に示したように、キャリアリング２０の径方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４の厚さは、下側ティルティング軸受パッド６４の厚さよりも薄い。そして、キャリアリング２０の下半分（部材２８）の内径は、上半分（部材２６）の内径よりも大きい。
上記した構成によれば、キャリアリング２０の径方向にて、上側ダンパ軸受パッド３４の厚さが下側ティルティング軸受パッド６４の厚さよりも薄いので、上側ダンパ軸受パッド３４の軽量化を図ることができる。このため、回転軸７の振動に対する上側ダンパ軸受パッド３４の追従性が向上し、スクイーズフィルムダンパによって振動を的確に減衰させることができる。また、上側ダンパ軸受パッド３４の厚さが下側ティルティング軸受パッド６４の厚さよりも薄いので、上側ダンパ軸受パッド３４の低価格化を図ることができる。
In some embodiments, as shown in FIGS. 2 to 13 and 15 to 17, in the radial direction of the
According to the configuration described above, since the thickness of the upper
幾つかの実施形態では、図２〜図１３及び図１５〜図１７に示したように、各軸受パッド２２、すなわち、上側ダンパ軸受パッド３４及び下側ティルティング軸受パッド６４は、キャリアリング２０の周方向に沿って円弧状に延び、且つ、キャリアリング２０の軸線方向に延在している。
In some embodiments, as shown in FIGS. 2 to 13 and 15 to 17, each bearing
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した実施形態では、下側ティルティング軸受パッド６４が、ピボット６６によって傾動可能に支持されていたが、下側ティルティング軸受パッド６４の外面の曲率半径と、キャリアリング２０の内面の曲率半径との差を十分に大きくすれば、ピボット６６を設けずに、下側ティルティング軸受パッド６４を傾動可能に配置することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes forms obtained by changing the above-described embodiments and forms obtained by combining these forms.
For example, in the above-described embodiment, the lower
例えば、タービン１は、蒸気タービンに限定されることはなく、ガスタービンであってもよい。また、ラジアル軸受装置１０は、タービン１以外の回転機械、例えば送風機、圧縮機、ターボチャージャ、発電機等にも適用可能である。
For example, the turbine 1 is not limited to a steam turbine, and may be a gas turbine. The
１ タービン
３ 発電機
５ ハウジング（車室）
７ 回転軸
７ａ ジャーナル
９ ラジアル軸受装置
１０ ラジアル軸受装置
１１ スラスト軸受装置
１２ 内部流路
１４ 静翼
１５ 動翼
１７ 静止アセンブリ
１９ 回転アセンブリ
２０ キャリアリング
２２ 軸受パッド
２４ 空間
２６ 部材
２８ 部材
３０ ダンパ軸受パッド
３２ ダンパ隙間
３４ 上側ダンパ軸受パッド
３６ ガイド部
３８ ピン
４０ 前方側端部
４２ 後方側端部
４４ 段差面
４６ 湾曲面
４８ 位置決め部
５０ 弾性部材
５２ 圧縮コイルばね
５４ サイドプレート
５６ 梁
５８ ねじ孔
６０ ねじ部
６２ シール部材
６４ 下側ティルティング軸受パッド
６６ ピボット
1 Turbine 3
7 Rotating
Claims (15)
前記空間にそれぞれ配置され、前記キャリアリングの周方向に配列された複数の軸受パッドと、を備え、
前記複数の軸受パッドは、少なくとも１つのダンパ軸受パッドを含み、
前記少なくとも１つのダンパ軸受パッドと前記キャリアリングとの間にダンパ隙間が形成され、
前記ダンパ隙間を満たす流体がスクイーズフィルムダンパを構成可能である
ことを特徴とするラジアル軸受装置。 A carrier ring capable of surrounding a rotating shaft extending in the horizontal direction with a cylindrical space;
A plurality of bearing pads arranged in the space and arranged in the circumferential direction of the carrier ring,
The plurality of bearing pads include at least one damper bearing pad;
A damper gap is formed between the at least one damper bearing pad and the carrier ring;
A radial bearing device characterized in that a fluid satisfying the damper gap can constitute a squeeze film damper.
ことを特徴とする請求項１に記載のラジアル軸受装置。 The radial bearing device according to claim 1, wherein the at least one damper bearing pad includes at least one upper damper bearing pad disposed in an upper half region of the space.
ことを特徴とする請求項２に記載のラジアル軸受装置。 The radial bearing device according to claim 2, further comprising a guide portion capable of guiding a displacement of the at least one upper damper bearing pad in a radial direction of the carrier ring.
ことを特徴とする請求項３に記載のラジアル軸受装置。 The radial bearing device according to claim 3, wherein the guide portion includes a pin extending between the carrier ring and the at least one upper damper bearing pad in a radial direction of the carrier ring.
前記回転軸の回転方向にて前方側に位置する前方側端部と、
前記回転軸の回転方向にて後方側に位置する後方側端部とを含み、
前記前方側端部と前記回転軸との間の隙間は、前記後方側端部と前記回転軸との間の隙間よりも小さい
ことを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載のラジアル軸受装置。 The at least one upper damper bearing pad comprises:
A front end located on the front side in the rotation direction of the rotating shaft;
A rear side end located on the rear side in the rotational direction of the rotary shaft,
The clearance gap between the said front side edge part and the said rotating shaft is smaller than the clearance gap between the said back side edge part and the said rotating shaft, The any one of Claim 2 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. Radial bearing device.
前記回転軸の回転方向にて前方側に位置する前方側端部と、
前記回転軸の回転方向にて後方側に位置する後方側端部とを含み、
前記前方側端部と前記回転軸との間の隙間は、前記後方側端部と前記回転軸との間の隙間よりも小さく、
前記ピンは、前記回転軸の回転方向にて、前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドの中央よりも前方側に位置している
ことを特徴とする請求項４に記載のラジアル軸受装置。 The at least one upper damper bearing pad comprises:
A front end located on the front side in the rotation direction of the rotating shaft;
A rear side end located on the rear side in the rotational direction of the rotary shaft,
The gap between the front end and the rotating shaft is smaller than the gap between the rear end and the rotating shaft,
5. The radial bearing device according to claim 4, wherein the pin is located in front of a center of the at least one upper damper bearing pad in a rotation direction of the rotating shaft.
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のラジアル軸受装置。 7. The radial bearing device according to claim 5, wherein the front side end portion has a stepped surface and protrudes toward the rotating shaft from the rear side end portion. 8.
ことを特徴とする請求項７に記載のラジアル軸受装置。 The central angle between the end surface of the rear side end portion and the step surface is 50% or more and 80% or less of the central angle of the at least one upper damper bearing pad when viewed in a cross section orthogonal to the rotation axis. The radial bearing device according to claim 7.
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のラジアル軸受装置。 The radial bearing device according to claim 5, wherein the front side end portion has a curved surface and protrudes toward the rotating shaft from the rear side end portion.
ことを特徴とする請求項２乃至９の何れか１項に記載のラジアル軸受装置。 10. The radial bearing device according to claim 2, wherein only one of the at least one upper damper bearing pad is disposed in an upper half region of the space.
ことを特徴とする請求項２乃至１０の何れか１項に記載のラジアル軸受装置。 11. The radial bearing device according to claim 2, further comprising a positioning portion that restricts movement of the at least one upper damper bearing pad in a circumferential direction or an axial direction of the carrier ring. .
ことを特徴とする請求項１１に記載のラジアル軸受装置。 The radial bearing device according to claim 11, wherein the positioning portion includes at least one elastic member disposed between the at least one upper damper bearing pad and the carrier ring.
前記キャリアリングにそれぞれ取り付けられた１組のサイドプレートであって、前記キャリアリングの軸線方向にて前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドの両側に配置される１組のサイドプレートと、
前記キャリアリングの軸線方向にて前記１組のサイドプレートの各々と前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドとの間を延び、前記少なくとも１つの上側ダンパ軸受パッドを弾性的に支持可能な複数の梁と、
を含む
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のラジアル軸受装置。 The positioning part is
A set of side plates respectively attached to the carrier ring, the set of side plates disposed on both sides of the at least one upper damper bearing pad in the axial direction of the carrier ring;
A plurality of beams extending between each of the pair of side plates and the at least one upper damper bearing pad in the axial direction of the carrier ring, and capable of elastically supporting the at least one upper damper bearing pad; ,
The radial bearing device according to claim 11 or 12, characterized by comprising:
ことを特徴とする請求項２乃至１３の何れか１項に記載のラジアル軸受装置。 14. The radial according to claim 2, wherein the plurality of bearing pads include at least one lower tilting bearing pad disposed to be tiltable in a lower half region of the space. Bearing device.
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