JP5427799B2 - Tilting pad journal bearing device and turbomachine using the same - Google Patents

Tilting pad journal bearing device and turbomachine using the same Download PDF

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Description

本発明はティルティングパッドジャーナル軸受装置に関する。   The present invention relates to a tilting pad journal bearing device.

蒸気タービン等の高速回転機械の回転軸を支承する軸受装置としてティルティングパッドジャーナル軸受装置が用いられている。   A tilting pad journal bearing device is used as a bearing device for supporting a rotating shaft of a high-speed rotating machine such as a steam turbine.

特許文献１に記載されているように、一般にティルティングパッドジャーナル軸受装置は、回転機械の回転軸の周りに配置され、回転軸を支承する複数のパッドと、パッドの背面に配置されたピボットと、前記複数のパッドをピボットを介して支持し、収容する軸受ハウジングとを備えている。   As described in Patent Document 1, a tilting pad journal bearing device is generally arranged around a rotating shaft of a rotating machine, and a plurality of pads that support the rotating shaft, and a pivot disposed on the back surface of the pad. And a bearing housing that supports and accommodates the plurality of pads via a pivot.

楕円ジャーナル軸受装置では、蒸気タービン等の高荷重条件に適している反面、オイルホイップや、オイルホワールといった軸受に起因する不安定振動の問題がある。即ち、軸受荷重が減少して、軸の偏心量が低下することにより、軸・軸受系の安定性が損なわれるために自励振動が発生する可能性が高い。   The elliptical journal bearing device is suitable for high load conditions such as a steam turbine, but has a problem of unstable vibration caused by a bearing such as an oil whip or an oil whirl. That is, since the bearing load decreases and the eccentric amount of the shaft decreases, the stability of the shaft / bearing system is impaired, and thus there is a high possibility that self-excited vibration will occur.

一方、ティルティングパッドジャーナル軸受装置は、楕円ジャーナル軸受装置等と比較して高速回転機械におけるオイルホイップあるいはオイルホワールといった軸受に起因する不安定振動を生じにくいとされている。   On the other hand, the tilting pad journal bearing device is less likely to cause unstable vibration due to a bearing such as an oil whip or an oil whirl in a high-speed rotating machine than an elliptical journal bearing device or the like.

ところで、蒸気タービンなどのターボ機械では、作動流体力の上下・水平方向連成ばね特性に起因する自励振動（固有振動数成分が発散する不安定振動）が発生する可能性がある。蒸気タービンにおけるこの不安定振動はスチームホワールと呼ばれている。   By the way, in a turbo machine such as a steam turbine, there is a possibility that self-excited vibration (unstable vibration in which a natural frequency component diverges) is generated due to the vertical and horizontal coupled spring characteristics of the working fluid force. This unstable vibration in the steam turbine is called steam whirl.

特開２００４−３０１２５８号公報JP 2004-301258 A

上述したスチームホワールは、上下方向振動と水平方向振動が作動流体の連成ばね特性によって連成することにより発生する。すなわち上下方向の支持剛性に支配される上下方向固有振動数と水平方向の支持剛性に支配される水平方向固有振動数が近接しているほどスチームホワールは発生しやすいといえる。したがって、逆に上下方向と水平方向の支持剛性の異方性を大きくすることによりスチームホワールを防止することができる。   The steam whirl described above is generated by coupling the vertical vibration and the horizontal vibration by the coupled spring characteristics of the working fluid. That is, it can be said that steam whirl is more likely to occur as the vertical natural frequency governed by the vertical support stiffness and the horizontal natural frequency governed by the horizontal support stiffness are closer. Accordingly, steam whirl can be prevented by increasing the anisotropy of the support rigidity in the vertical and horizontal directions.

従来のティルティングパッドジャーナル軸受装置においては、例えば特許文献１の図１に開示されているように、パッドの表面に加工を施すことにより潤滑油膜を安定に形成する工夫が成されている場合がある。しかし本従来技術では上側パッドに加工を施しているため軸受の剛性への影響が小さく、軸受剛性の異方性を大きくすることによりスチームホワールを防止することについては考慮されていない。更に上記従来技術は、軸受荷重を左右４５゜方向から支持するロードビトウィーンパッドタイプであるため、軸受剛性の異方性は極めて小さいと考えられる。   In the conventional tilting pad journal bearing device, for example, as disclosed in FIG. 1 of Patent Document 1, there is a case where a device for stably forming a lubricating oil film is formed by processing the surface of the pad. is there. However, in this prior art, since the upper pad is processed, the influence on the rigidity of the bearing is small, and it is not considered to prevent the steam whirl by increasing the anisotropy of the bearing rigidity. Furthermore, since the above prior art is a load bit pad type that supports the bearing load from the 45 ° right and left directions, the anisotropy of the bearing rigidity is considered to be extremely small.

そこで本発明の目的は、軸受剛性の異方性を増加させることにより、簡単な構造でターボ機械の作動流体力に起因する不安定振動を抑制するティルティングパッドジャーナル軸受装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a tilting pad journal bearing device that suppresses unstable vibration caused by the working fluid force of a turbomachine with a simple structure by increasing the anisotropy of bearing rigidity. .

上記の目的を達成するために、本発明に係るティルティングパッドジャーナル軸受装置は、回転軸の周りに配置されて回転軸を支承する複数のパッドと、該複数のパッドを収容する軸受ハウジングとを備え、回転軸の荷重方向に位置する荷重方向パッドと、該荷重方向パッドの周方向両隣に隣設されたパッドとを有し、荷重方向パッドの周方向両隣に隣設されたパッドの回転軸を支承する受圧面に段差を設け、荷重方向パッドの回転軸を支承する受圧面の面積を、荷重方向パッドの周方向両隣に隣設されたパッドの前記受圧面の面積よりも大きくしたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a tilting pad journal bearing device according to the present invention includes a plurality of pads arranged around a rotating shaft and supporting the rotating shaft, and a bearing housing that accommodates the plurality of pads. A load direction pad located in the load direction of the rotation axis and a pad adjacent to both sides of the load direction pad in the circumferential direction, and a rotation axis of the pad adjacent to both sides of the load direction pad in the circumferential direction The pressure receiving surface that supports the pressure direction is provided with a step so that the area of the pressure receiving surface that supports the rotation axis of the load direction pad is larger than the area of the pressure receiving surface of the pad adjacent to both sides in the circumferential direction of the load direction pad. It is a feature.

本発明によれば、軸受剛性の異方性を増加させることにより、簡単な構造でターボ機械の作動流体力に起因する不安定振動を抑制するティルティングパッドジャーナル軸受装置を提供できるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to provide a tilting pad journal bearing device that suppresses unstable vibration caused by the working fluid force of a turbomachine with a simple structure by increasing the anisotropy of the bearing rigidity. .

本発明の第１の実施例に係るティルティングパッドジャーナル軸受装置の軸直角断面図である。1 is an axial cross-sectional view of a tilting pad journal bearing device according to a first embodiment of the present invention. 図１に示したＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing shown in FIG. 図１に示したＢ−Ｂ断面図である。It is BB sectional drawing shown in FIG. 本発明が適用される蒸気タービンの一例の一部断面図である。It is a partial sectional view of an example of a steam turbine to which the present invention is applied. 本発明の第２の実施例に係るティルティングパッドジャーナル軸受装置の軸直角断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of a tilting pad journal bearing device according to a second embodiment of the present invention.

以下に、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。   EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated using drawing.

本発明の第１の実施例について説明する。本発明のティルティングパッドジャーナル軸受装置１の軸直角断面図を図１に、図１に示したＡ−Ａ断面図を図２に、図１に示したＢ−Ｂ断面図を図３に示す。   A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the tilting pad journal bearing device 1 of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. .

図１に示すように、本実施例のティルティングパッドジャーナル軸受装置１は、回転軸２の周りに配置され、回転軸２を支承する複数のパッド３と、パッド３を内周面で支持して内部に収容する軸受ハウジング４とを備えている。回転軸２は、高速回転機械であるターボ機械の回転体であり、例えば蒸気タービンのロータである。回転軸２の荷重が作用する方向である荷重方向は、図の下方向である。   As shown in FIG. 1, the tilting pad journal bearing device 1 of the present embodiment is arranged around a rotating shaft 2 and supports a plurality of pads 3 that support the rotating shaft 2 and the pads 3 on the inner peripheral surface. And a bearing housing 4 accommodated therein. The rotating shaft 2 is a rotating body of a turbo machine that is a high-speed rotating machine, for example, a rotor of a steam turbine. The load direction, which is the direction in which the load of the rotary shaft 2 acts, is the downward direction in the figure.

軸受ハウジング４内には、周方向に複数のパッド３が設けられている。パッド３の内周側表面には、ホワイトメタル等がライニングされており、回転軸２を支承する受圧面５が形成されている。軸受ハウジング４内には図示しない給油孔から潤滑油が供給されており、パッド３の受圧面５上には供給された潤滑油が通油し油膜が形成される。回転軸２は、高速回転しつつ、潤滑油による油膜を介してパッド３の受圧面５に支承される。   A plurality of pads 3 are provided in the bearing housing 4 in the circumferential direction. White metal or the like is lined on the inner peripheral surface of the pad 3, and a pressure receiving surface 5 that supports the rotating shaft 2 is formed. Lubricating oil is supplied into the bearing housing 4 from an oil supply hole (not shown), and the supplied lubricating oil is passed through the pressure receiving surface 5 of the pad 3 to form an oil film. The rotating shaft 2 is supported on the pressure receiving surface 5 of the pad 3 through an oil film of lubricating oil while rotating at high speed.

なお、給油孔から供給された潤滑油は、パッド３の側面や背面を通過し、パッド３を冷却すると共に、パッド３間に均一に供給される。また軸受ハウジング４の軸方向端部には、図示しないシールが設けられており、潤滑油はシールによってハウジング内に保持されると共に、余分な潤滑油は、シール隙間より軸受外部に排出される。   Note that the lubricating oil supplied from the oil supply hole passes through the side surface and the back surface of the pad 3 to cool the pad 3 and to be supplied uniformly between the pads 3. A seal (not shown) is provided at the axial end of the bearing housing 4, and the lubricating oil is held in the housing by the seal, and excess lubricating oil is discharged outside the bearing through the seal gap.

パッド３の説明に戻る。本実施例のティルティングパッドジャーナル軸受装置１では、ティルティングパッドジャーナル軸受装置の下半部側に、回転軸２の荷重方向（図１においては下方向）に位置する荷重方向パッド３ａを有している。荷重方向パッド３ａは、軸受ハウジング４内に配置された複数のパッド３の中で、最も回転軸２の荷重を受けるパッドである。荷重方向パッド３ａの受圧面５は周方向に沿って溝や段差等の凹凸を有さず、平らに形成されている。   Returning to the description of the pad 3. The tilting pad journal bearing device 1 of the present embodiment has a load direction pad 3a located in the load direction of the rotating shaft 2 (downward in FIG. 1) on the lower half side of the tilting pad journal bearing device. ing. The load direction pad 3 a is a pad that receives the load of the rotary shaft 2 among the plurality of pads 3 arranged in the bearing housing 4. The pressure-receiving surface 5 of the load direction pad 3a has no irregularities such as grooves and steps along the circumferential direction, and is formed flat.

一方で、ティルティングパッドジャーナル軸受装置の下半部側の荷重方向パッド３ａの周方向両隣に隣設されたパッド３ｂ，３ｃの受圧面５には周方向に沿って段差６が設けられている。   On the other hand, a step 6 is provided along the circumferential direction on the pressure receiving surface 5 of the pads 3b and 3c adjacent to both sides in the circumferential direction of the load direction pad 3a on the lower half side of the tilting pad journal bearing device. .

図２に示すように、荷重方向パッド３ａの回転軸２の回転方向上流側に隣設されたパッド３ｂの受圧面５には、軸方向中央部に円周方向に沿って一様な断面を有する溝７が設けてある。溝７を受圧面５に設けることで、パッド３ｂの軸方向断面が凹形状となるように受圧面５に段差が形成されている。   As shown in FIG. 2, the pressure receiving surface 5 of the pad 3 b adjacent to the upstream side of the rotation axis 2 of the load direction pad 3 a has a uniform cross section along the circumferential direction at the center in the axial direction. A groove 7 is provided. By providing the groove 7 on the pressure receiving surface 5, a step is formed on the pressure receiving surface 5 so that the axial cross section of the pad 3b has a concave shape.

また、図３に示すように、荷重方向パッド３ａの回転軸の回転方向下流側に隣設されたパッド３ｃの受圧面５では、軸方向中央部を除いた軸方向両端部が円周方向に沿って一様に切除されており、パッド３ｃの軸方向断面が凸形状となるように受圧面５に段差が形成されている。   Further, as shown in FIG. 3, in the pressure receiving surface 5 of the pad 3c adjacent to the downstream side in the rotation direction of the rotation axis of the load direction pad 3a, both axial end portions excluding the central portion in the axial direction are arranged in the circumferential direction. A step is formed on the pressure receiving surface 5 so that the axial cross section of the pad 3c has a convex shape.

本実施例のティルティングパッドジャーナル軸受装置１では、パッド３ｂとパッド３ｃの受圧面に段差を設け、荷重方向パッド３ａの受圧面に段差を形成しないことで、荷重方向パッド３ａと、周方向両隣に隣設するパッド３ｂおよびパッド３ｃの受圧面の面積が異なるように構成されており、さらに荷重方向パッド３ａの受圧面の面積が、隣設するパッド３ｂおよびパッド３ｃの受圧面の面積より大きくなるように構成されている。   In the tilting pad journal bearing device 1 of this embodiment, a step is provided on the pressure receiving surfaces of the pad 3b and the pad 3c, and no step is formed on the pressure receiving surface of the load direction pad 3a. The area of the pressure receiving surface of the pad 3b adjacent to the pad 3c is different from the area of the pressure receiving surface of the pad 3c, and the area of the pressure receiving surface of the load direction pad 3a is larger than the area of the pressure receiving surface of the pad 3b adjacent to the pad 3c. It is comprised so that it may become.

次に本実施例の作用効果について説明する。   Next, the function and effect of this embodiment will be described.

ターボ機械を回転軸の質点と軸受のばね及び作動流体の連成ばねでモデル化すると、運動方程式は次式で表される。   When a turbomachine is modeled by the mass of a rotating shaft, a bearing spring and a working fluid coupled spring, the equation of motion is expressed by the following equation.

Figure 0005427799
Figure 0005427799

ここに、Ｘは上下方向変位、Ｙは水平方向変位、Ｍは回転軸の質量、Ｋｘは上下方向の軸受ばね定数、Ｋｙは水平方向の軸受ばね定数、Ｋは作動流体の連成ばね定数であり、‥は時間の二階微分を表す。このような振動系の安定条件は次式で表される。   Here, X is the vertical displacement, Y is the horizontal displacement, M is the mass of the rotating shaft, Kx is the vertical bearing spring constant, Ky is the horizontal bearing spring constant, and K is the coupled spring constant of the working fluid. Yes, ... represents the second derivative of time. Such a stability condition of the vibration system is expressed by the following equation.

Figure 0005427799
Figure 0005427799

すなわち軸受ばね定数の異方性｜Ｋｘ−Ｋｙ｜が大きいほど安定性が増加することがわかる。   That is, it is understood that the stability increases as the anisotropy | Kx−Ky | of the bearing spring constant increases.

本実施例では、ティルティングパッドジャーナル軸受装置１の下半部側に、回転軸２の荷重方向に位置する荷重方向パッド３ａと、荷重方向パッド３ａの周方向両隣に隣設するパッド３ｂ，３ｃとを有し、さらに前述したように荷重方向パッド３ａの周方向両隣に隣設するパッド３ｂ，３ｃの受圧面５に段差６を設けたことにより、このパッド３ｂ，３ｃの受圧面積を低減できるため、このパッド３ｂ，３ｃに起因する荷重直角方向のばね定数を低減できる。このため軸受ばね定数の異方性｜Ｋｘ−Ｋｙ｜を大きくでき、ターボ機械の作動流体力に起因する不安定振動を防止することができる。   In the present embodiment, on the lower half portion side of the tilting pad journal bearing device 1, a load direction pad 3a positioned in the load direction of the rotary shaft 2 and pads 3b and 3c adjacent to both sides in the circumferential direction of the load direction pad 3a are provided. Further, as described above, the step 6 is provided on the pressure receiving surfaces 5 of the pads 3b and 3c adjacent to both sides in the circumferential direction of the load direction pad 3a, whereby the pressure receiving area of the pads 3b and 3c can be reduced. Therefore, the spring constant in the direction perpendicular to the load due to the pads 3b and 3c can be reduced. For this reason, the anisotropy | Kx−Ky | of the bearing spring constant can be increased, and unstable vibration caused by the working fluid force of the turbomachine can be prevented.

更に、不安定振動の防止に加えて、荷重方向パッド３ａの回転軸回転方向上流側に隣設したパッド３ｂにパッド断面が凹状となるように溝７を形成したため、ハウジング上半側の冷えた潤滑油を荷重方向パッド３ａに効果的に供給することができる。   Furthermore, in addition to preventing unstable vibration, the groove 7 is formed in the pad 3b adjacent to the upstream side in the rotational direction of the rotation axis of the load direction pad 3a so that the pad cross-section is concave. Lubricating oil can be effectively supplied to the load direction pad 3a.

ハウジング上半側に供給された潤滑油は、回転軸２の回転に沿って、回転方向に流れハウジング下半側に流入する。本実施例では、荷重方向パッド３ａの回転軸回転方向上流側に隣設したパッド３ｂに、パッド断面が凹状となるように溝７を形成したため、軸受ハウジング４の上半側から回転軸回転方向に沿って下半側に流れる潤滑油の一部が溝７に集油され、集油された潤滑油は溝７を流下して荷重方向パッド３ａに流れ込むため、効果的に荷重方向パッド３ａを冷却することができる。   The lubricating oil supplied to the upper half of the housing flows in the rotational direction along the rotation of the rotary shaft 2 and flows into the lower half of the housing. In the present embodiment, since the groove 7 is formed in the pad 3b adjacent to the upstream side of the rotation direction of the rotation axis of the load direction pad 3a so that the pad cross-section is concave, the rotation axis rotation direction from the upper half side of the bearing housing 4 A portion of the lubricating oil that flows to the lower half along the groove is collected in the groove 7, and the collected lubricating oil flows down the groove 7 and flows into the load direction pad 3a. Can be cooled.

また、荷重方向パッド３ａを潤滑した潤滑油は、回転軸の回転方向に沿って、パッド３ｃに流れる。本実施例では、荷重方向パッド３ａに隣接する回転方向下流側のパッド３ｃを断面凸形状に形成したため、荷重方向パッド３ａの潤滑により発熱した潤滑油を、パッド３ｃで効果的に軸受外に排除することができる。   Moreover, the lubricating oil which lubricated the load direction pad 3a flows into the pad 3c along the rotation direction of a rotating shaft. In this embodiment, since the pad 3c on the downstream side in the rotational direction adjacent to the load direction pad 3a is formed in a convex cross section, the lubricating oil generated by the lubrication of the load direction pad 3a is effectively removed outside the bearing by the pad 3c. can do.

なお、荷重方向パッド３ａに隣設したパッド３ｂ，３ｃの軸方向断面形状を両方ともに円周方向に一様な凸形状もしくは凹形状に形成しても、このパッド３ｂ，３ｃの受圧面積を低減できるため、荷重方向パッド３ａの受圧面の面積を、隣設するパッド３ｂおよびパッド３ｃの受圧面の面積より大きくでき、このパッド３ｂ，３ｃに起因する荷重直角方向のばね定数を低減できる。このため軸受ばね定数の異方性｜Ｋｘ−Ｋｙ｜を大きくでき、ターボ機械の作動流体力に起因する不安定振動を防止することができる。   In addition, even if both the axial cross-sectional shapes of the pads 3b and 3c provided adjacent to the load direction pad 3a are formed in a circumferentially uniform convex shape or concave shape, the pressure receiving area of the pads 3b and 3c is reduced. Therefore, the area of the pressure receiving surface of the load direction pad 3a can be made larger than the areas of the pressure receiving surfaces of the adjacent pad 3b and pad 3c, and the spring constant in the direction perpendicular to the load caused by the pads 3b and 3c can be reduced. For this reason, the anisotropy | Kx−Ky | of the bearing spring constant can be increased, and unstable vibration caused by the working fluid force of the turbomachine can be prevented.

また、本実施例のティルティングパッド軸受装置では、隣設するパッド３ｂ，３ｃの受圧面の面積を小さくすることで、荷重方向パッド３ａの受圧面の面積は維持でき、軸受ばね定数の異方性｜Ｋｘ−Ｋｙ｜を大きくできるとともに、荷重方向の剛性を維持できる。   Further, in the tilting pad bearing device of the present embodiment, the area of the pressure receiving surface of the load direction pad 3a can be maintained by reducing the area of the pressure receiving surface of the adjacent pads 3b and 3c, and the bearing spring constant is anisotropic. The property | Kx−Ky | can be increased, and the rigidity in the load direction can be maintained.

また、本実施例は、パッドの受圧面に単に溝を設ければ良く、簡単な構造であり、製作性，コスト面でも優れる。   Further, in this embodiment, it is only necessary to provide a groove on the pressure receiving surface of the pad, the structure is simple, and the manufacturability and cost are excellent.

本発明のティルティングパッドジャーナル軸受装置１は、蒸気タービンや、ガスタービン，遠心圧縮機といったターボ機械に用いることができる。   The tilting pad journal bearing device 1 of the present invention can be used in a turbo machine such as a steam turbine, a gas turbine, or a centrifugal compressor.

図４は、一般的な蒸気タービンの一例の一部断面図である。蒸気タービン１３は、回転軸であるロータ８と、ロータ８を内包し、作動流体である蒸気の流路を形成するケーシング９と、ケーシング９の内部に固定される静翼１０と、ロータ８に固定される動翼１１と，ロータ８を支承する軸受装置１２とを備える。静翼１０は、ケーシング９内部にタービン周方向に複数枚固定されて、静翼列を形成している。また、動翼１１は、ロータ８に周方向に複数枚固定され動翼列を形成している。蒸気タービン１３は、静翼列と、静翼列の作動流体流方向下流側に対向して設けられた動翼列とで段落を形成し、ロータ８の軸方向に段落を複数段設けた多段落構造を有する。   FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an example of a general steam turbine. The steam turbine 13 includes a rotor 8 that is a rotating shaft, a casing 9 that includes the rotor 8 and forms a flow path of steam that is a working fluid, a stationary blade 10 that is fixed inside the casing 9, and a rotor 8. A fixed moving blade 11 and a bearing device 12 for supporting the rotor 8 are provided. A plurality of stationary blades 10 are fixed in the turbine circumferential direction inside the casing 9 to form a stationary blade row. In addition, a plurality of moving blades 11 are fixed to the rotor 8 in the circumferential direction to form a moving blade row. The steam turbine 13 forms a paragraph with a stationary blade row and a moving blade row provided facing the downstream side in the working fluid flow direction of the stationary blade row, and a plurality of stages in which a plurality of stages are provided in the axial direction of the rotor 8. It has a paragraph structure.

本発明のティルティングパッドジャーナル軸受装置１を、蒸気タービンの軸受装置１２に適用することで、蒸気タービンの作動流体力に起因する不安定振動、即ち、スチームホワールを抑制することができる。   By applying the tilting pad journal bearing device 1 of the present invention to the bearing device 12 of the steam turbine, unstable vibration caused by the working fluid force of the steam turbine, that is, steam whirl can be suppressed.

本発明の第２の実施例について説明する。図５に第２の実施例に係るティルティングパッドジャーナル軸受装置１の軸直角断面図を示す。第１の実施例と同様の構造部分については、同符号を付し説明を省略する。   A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the tilting pad journal bearing device 1 according to the second embodiment. The same structural parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施例では、荷重方向パッド３ａの周方向長さを、荷重方向パッド３ａの周方向両隣に隣設されたパッド３ｂ，３ｃよりも大きくしている。これにより、荷重方向パッド３ａの周方向両隣に隣設されたパッド３ｂ，３ｃの受圧面５の面積が、荷重方向パッド３ａの受圧面５の面積より小さくなっている。本構造では、荷重方向パッド３ａの周方向両隣に隣設されたパッド３ｂ，３ｃによる荷重直角方向の軸受油膜の力が減少するため、荷重直角方向の軸受剛性が低下し、軸受剛性の異方性が増加するので、ターボ機械の作動流体力に起因する不安定振動を防止できる。   In the present embodiment, the circumferential length of the load direction pad 3a is made larger than the pads 3b and 3c adjacent to both sides in the circumferential direction of the load direction pad 3a. Thereby, the area of the pressure receiving surface 5 of the pads 3b and 3c provided adjacent to both sides in the circumferential direction of the load direction pad 3a is smaller than the area of the pressure receiving surface 5 of the load direction pad 3a. In this structure, since the force of the bearing oil film in the direction perpendicular to the load by the pads 3b and 3c adjacent to both sides in the circumferential direction of the load direction pad 3a is reduced, the bearing rigidity in the direction perpendicular to the load is lowered, and the bearing rigidity is anisotropic. Therefore, unstable vibration caused by the working fluid force of the turbomachine can be prevented.

１ ティルティングパッドジャーナル軸受装置
２ 回転軸
３，３ｂ，３ｃ パッド
３ａ 荷重方向パッド
４ 軸受ハウジング
５ 受圧面
６ 段差
７ 溝
８ ロータ
９ ケーシング
１０ 静翼
１１ 動翼
１２ 軸受装置
１３ 蒸気タービン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tilting pad journal bearing apparatus 2 Rotating shaft 3, 3b, 3c Pad 3a Load direction pad 4 Bearing housing 5 Pressure receiving surface 6 Step 7 Groove 8 Rotor 9 Casing 10 Stator blade 11 Rotor blade 12 Bearing device 13 Steam turbine

Claims (6)

回転軸の周りに配置されて前記回転軸を支承する複数のパッドと、該複数のパッドを収A plurality of pads arranged around the rotation axis and supporting the rotation axis;
容する軸受ハウジングとを備えたティルティングパッドジャーナル軸受装置であって、A tilting pad journal bearing device with a bearing housing to accommodate
前記回転軸の荷重方向に位置する荷重方向パッドと、該荷重方向パッドの周方向両隣にA load direction pad located in the load direction of the rotating shaft, and adjacent to both sides of the load direction pad in the circumferential direction
隣設された前記パッドとを有し、And the pad provided next to,
前記荷重方向パッドの周方向両隣に隣設された前記パッドの前記回転軸を支承する受圧Pressure receiving for supporting the rotating shaft of the pad adjacent to both sides of the load direction pad in the circumferential direction
面に段差を設け、前記荷重方向パッドの前記受圧面の面積が、前記荷重方向パッドの周方A step is provided on the surface, and the area of the pressure receiving surface of the load direction pad is the circumference of the load direction pad.
向両隣に隣設された前記パッドの前記受圧面の面積より大きいことを特徴とするティルテTilte characterized in that it is larger than the area of the pressure-receiving surface of the pad adjacent to both sides.
ィングパッドジャーナル軸受装置。Ing pad journal bearing device. 請求項１記載のティルティングパッドジャーナル軸受装置であって、The tilting pad journal bearing device according to claim 1,
前記荷重方向パッドの回転軸回転方向上流側に隣設した前記パッドの軸方向断面形状を  An axial cross-sectional shape of the pad adjacent to the upstream side in the rotational direction of the rotation axis of the load direction pad.
凹形状に形成し、前記荷重方向パッドの回転軸回転方向下流側に隣設した前記パッドの軸Shaft of the pad formed in a concave shape and provided adjacent to the downstream side in the rotational direction of the rotational axis of the load direction pad
方向断面形状を凸形状に形成したことを特徴とするティルティングパッドジャーナル軸受Tilting pad journal bearing characterized in that the direction cross-sectional shape is formed in a convex shape
装置。apparatus. 請求項１記載のティルティングパッドジャーナル軸受装置であって、The tilting pad journal bearing device according to claim 1,
前記荷重方向パッドの周方向両隣に隣設した前記パッドの軸方向断面形状を円周方向にThe axial cross-sectional shape of the pad adjacent to both sides of the load direction pad in the circumferential direction is set in the circumferential direction.
一様な凸形状もしくは凹形状に形成したことを特徴とするティルティングパッドジャーナTilting pad journal characterized by having a uniform convex or concave shape
ル軸受装置。Le bearing device. 回転軸と、該回転軸を内包するケーシングと、該ケーシングに支持された静翼と、前記A rotating shaft, a casing containing the rotating shaft, a stationary blade supported by the casing,
回転軸に固定された動翼と、前記回転軸の周りに配置された複数のパッドと該複数のパッA rotor blade fixed to the rotating shaft, a plurality of pads arranged around the rotating shaft, and the plurality of pads;
ドを収容する軸受ハウジングとを有して前記回転軸を支承するティルティングパッドジャAnd a tilting pad jar for supporting the rotating shaft.
ーナル軸受装置と、を備えたターボ機械であって、A turbomachine comprising a null bearing device,
前記ティルティングパッドジャーナル軸受装置は、前記回転軸の荷重方向に位置する荷The tilting pad journal bearing device includes a load positioned in a load direction of the rotating shaft.
重方向パッドと、該荷重方向パッドの周方向両隣に隣設された前記パッドとを有し、A heavy direction pad, and the pad adjacent to both sides in the circumferential direction of the load direction pad,
前記荷重方向パッドの周方向両隣に隣設された前記パッドの前記回転軸を支承する受圧Pressure receiving for supporting the rotating shaft of the pad adjacent to both sides of the load direction pad in the circumferential direction
面に段差を設け、前記荷重方向パッドの前記受圧面の面積が、前記荷重方向パッドの周方A step is provided on the surface, and the area of the pressure receiving surface of the load direction pad is the circumference of the load direction pad.
向両隣に隣設された前記パッドの前記受圧面の面積より大きいことを特徴とするターボ機A turbomachine characterized in that it is larger than the area of the pressure receiving surface of the pad adjacent to both sides.
械。Machine. 請求項４記載のターボ機械であって、The turbomachine according to claim 4,
前記荷重方向パッドの回転軸回転方向上流側に隣設した前記パッドの軸方向断面形状をAn axial cross-sectional shape of the pad adjacent to the upstream side in the rotational direction of the rotation axis of the load direction pad.
凹形状に形成し、前記荷重方向パッドの回転軸回転方向下流側に隣設した前記パッドの軸Shaft of the pad formed in a concave shape and provided adjacent to the downstream side in the rotational direction of the rotational axis of the load direction pad
方向断面形状を凸形状に形成したことを特徴とするターボ機械。A turbomachine having a directional cross-sectional shape formed into a convex shape. 請求項４記載のターボ機械であって、The turbomachine according to claim 4,
前記荷重方向パッドの周方向両隣に隣設した前記パッドの軸方向断面形状を円周方向にThe axial cross-sectional shape of the pad adjacent to both sides of the load direction pad in the circumferential direction is set in the circumferential direction.
一様な凸形状もしくは凹形状に形成したことを特徴とするターボ機械。A turbomachine that is formed in a uniform convex or concave shape.
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