JPS609459Y2 - 傾斜パツド型ガス軸受 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は高速で用いられる傾斜パッド型ガス軸受に関す
る。

送風機、ガス循環機、ガス圧縮機、過給機及び膨張機等
のターボ機械の軸受には、傾斜パッド型ガス軸受が使用
されている。

従来の傾斜パッド型ガス軸受を第１図により説明すると
、軸ａの周囲に配置されたパッドＣは、ピボット座ｄを
介して、軸受ハウジングｂに固定された先端を球面形状
としたピボット座ｅにより支えられ、軸ａの回転により
パッドＣはピボットｅを中心にして軸回転方向へ傾き、
ガス膜の動圧効果によって負荷能力が発生する。

しかるに、ピボットｅとピボット座ｄの接触面は高面圧
を受けた状態で揺動するため、フレッティング防止の観
点から両者のとも硬度の高い材料が用いられ、球面と球
面座は高精度に加工したものでなければならなかった。

そのため、前記傾斜パッド型ガス軸受には次のような問
題点が存在していた。

■ パッドはピボット座をもつため厚肉となって重量が
増し、広い収納スペースを要する。

■ パッド重量が大であるためパッドの固有振動数を高
めることができず、高速域でパッドの振動が発生し、高
速化の障害となる。

■ 構造が複雑で高精度の加工を必要とするため製作費
が高くつく。

本考案は、高速域で安定であって、製作費が安価で、か
つ量産可能な傾斜パッド型ガス軸受を提供することを目
的としてなしたもので、所要の曲率を有する円弧状のパ
ッドの円周方向外周所要位置に、所要の曲率に湾曲させ
た支持用板ばねの両端を固着せしめ、該支持用板ばねと
該パッドとの間の空間部に所要の曲率に湾曲させた補助
用板ばねを配置し、該補助用板ばねの外周頂部を前記支
持用板ばね内周頂部に接触せしめると共に該補助用板ば
ねの両端を前記パッド外周の円周方向所要位置に接触せ
しめてパッドユニットを形威し、該パッドユニットを軸
受ハウジングを貫通する軸の周囲に所要の間隔で複数個
配設し、前記軸受ハウジングに、前記支持用板ばねが当
該ノ＼ウジングと接触する頂部を、前記パッドが軸回転
方向に揺動可能となるよう係せしめたことを特徴とする
傾斜パッド型ガス軸受にかかるものである。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

先ずパッドユニット６の構造を第２図により説明する。

所要の曲率を有した円弧状のパッド３の外周面には、湾
曲させて所要の曲率を持たせた薄板鋼板製の支持用板ば
ね４の両端を、例えばピボット溶接等により固着し、該
支持用板ばね４とパッド３との間に、湾曲させて所要の
曲率を持たせた薄板鋼板製の補助用板ばね５を配置し、
該補助用板ばね５の外周頂部を前記支持用板ばね４の内
周頂部に当接せしめると共に、該補助用板ばね５の両端
を該パッド３の背面の両端部外周所要位置に接触せしめ
、パッドユニット６を構成する。

パッド３に支持用板ばね４と補助用板ばね５を取り付け
ただけの自由状態では、第２図の如く、パッド３外周面
頂部から支持用板ばね４の外周頂部までの高さく以下、
これを湾曲部高さという。

）はち、支持用板ばね４の湾曲部の曲率半径はｒ。

であり、補助用板ばね５の両端の間隔すなわちスパンは
１゜である。

軸受ハウジング２に前記パッドユニット６を装着した状
態を第３図及び第４図により説明すると、軸受ハウジン
グ２の内周所要位置に、略等間隔で前記パッドユニット
を複数個（本実施例では第４図に示すごとく４個）配設
し、該パッドユニット６の支持用板ばね４と補助用板ば
ね５の接触部を前記軸受ハウジング２の内周面上に当接
せしめ、該当接部を廻り止めピン７により、パッドユニ
ット６が円周方向へ揺動し得るように係止する。

しかして、該パッドユニットを係止した軸受ハウジング
に軸１を貫通せしめ、該軸１の外周面を該パッド３の内
周面で囲むようにすると、該パッドユニット６の支持用
板ばね４に荷重が加わり、該支持用板ばね４の湾曲部高
さはｔ１曲率半径はｒとなり、補助用板ばね５のスパン
は１となる。

又、軸１の半径をＲ１パッド３の内周面の半径をｒｐと
するとｒｐ＞Ｒである。

第４図においては、本考案の傾斜パッド型ガス軸受にパ
ッドユニットを４個配設した場合について例示している
が、複数個なら何個でも良く、できるだけ３個以上のパ
ッドユニットを配設することが好ましい。

次に本考案の作動について説明する。

軸１が停止状態のときはパッド３内周の円弧中心付近は
軸１の外周に接しているが、回転を開始すると、第５図
に示す如く、パッド３は廻り止めピン７の支点８を中心
にして軸１の回転方向へ傾き、該軸１と該パッド３との
間には楔形状のすきまが形成され、回転速度の上昇とと
もにガス膜の動圧効果が発生して軸１はパッド３より浮
上する。

回転速度ωにおいてはパッド３は微小角θだけ傾き、軸
１とパッド３との間の最小すきま、すなわち最小ガラス
膜厚さはｈｍｉｎ、となる。

このとき支持用板ばね４は動圧効果によって発生したガ
ス膜の圧力による力を受け、その湾曲部の高さは静止時
のｔからｔｌに減少する。

また、補助用板ばね５のスパンは１から１□に増加し、
補助用板ばね５とパッド３との接触面には摩擦力が働き
、パッドの制振効果が発揮される。

なお、本考案は上述の実施例に限定されるものではなく
、起動時、軸とパッドとの接触による摺動面の過大な摩
耗及び損傷を避けるため軸の表面硬度を高めておくこと
、及びパッドの摺動面にテフロン等の薄膜を接着し、摩
擦係数が小さくなるようにしておくこと、等本考案の要
旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること
は勿論である。

本考案の傾斜パッド型ガス軸受は上述の如き構成を有す
るから、 ■ パッドの背面に湾曲した板ばねを取付けたことによ
り、ピボット支持機構を用いることなく、傾斜パッド型
軸受の機能を発揮させることがでる。

■ ピボット支持機構を必要としないため、構造が簡単
となりパッドを軽量化することができる。

そのため、パッドとガス膜とのばね特性からなる振動系
の固有振動数を高めるこができ、従来よりもさらにター
ボ機械の高速化を図ることができる。

■ ピボット支持機構を必要としないため、構造が簡単
となりパッドの摺動面以外の部分の高精度加工を必要と
しないので、大量生産も可能となり製作費を大幅に削減
することができる。

■ 支持用板ばねと補助用板ばねとの組合せにより軸受
の予荷重を容易に変えることができる。

■ 補助用板ばねによりパッドの制振効果が得られる。

等、種々の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の傾斜パッド型ガス軸受の平面図、第２図
は本考案の傾斜パッド型ガス軸受を構成するパッドユニ
ット６の構造説明図、第３図は第２図に示すパッドユニ
ット６を軸受ハウジングに装着した状態の説明図、第４
図は本考案の傾斜パッド型ガス軸受の全体図、及び第５
図は本考案の傾斜パッド型ガス軸受の作動状態を示す説
明図である。 １は軸、２は軸受ハウジング、３はパッド、４は支持用
板ばね、５は補助用板ばね、６はパッドユニット、７は
廻り止めピンを示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 所要の曲率を有する円弧状のパッドの円周方向外周所要
   位置に、所要の曲率に湾曲させた支持用板ばねの両端を
   固着せしめ、該支持用板ばねと該パッドとの間の空間部
   に所要の曲率に湾曲させた補助用板ばねを配置し、該補
   助用板ばねの外周頂部を前記支持用板ばね内周頂部に接
   触せしめると共に該補助用板ばねの両端を前記パッド外
   周の円周方向所要位置に接触せしめてパッドユニットを
   形威し、該パッドユニットを軸受ハウジングを貫通する
   軸の周囲に所要の間隔で複数個配設し、前記軸受ハウジ
   ングに前記支持用板ばねが当該ハウジングと接触する頂
   部を、前記パッドが軸回転方向に揺動可能となるよう係
   止せしめたことを特徴とする傾斜パッド型ガス軸受。