KR102010445B1 - 수직형 베어링 장치 - Google Patents

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광익 나
시게요시 모리
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다이도 메탈 고교 가부시키가이샤
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Abstract

냉각부(26)를 구성하는 윤활유 통로부(51)는, 케이싱(24)에서 외측으로 노출되어 있다. 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)에서의 발열을 흡수한 윤활유는, 중력을 이용한 순환 중에 상측 오일 챔버(46)에서 하측 오일 챔버(47)로 이동할 때에 냉각부(26)에서 냉각된다. 이에 의해, 발열하는 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)는, 순환하는 윤활유에 의해 냉각이 촉진된다. 또한, 이 냉각부(26)의 윤활유 통로부(51)는, 케이싱(24)의 지름 방향 외측에 케이싱(24)과 일체로 설치되어 있다. 그래서, 냉각부(26)는, 긴 배관을 필요로 하지 않는다.

Description

수직형 베어링 장치
본 발명은, 수직형 베어링 장치(vertical bearing device)에 관한 것이다.
대형의 발전기나 전동기 등의 회전기의 회전축 부재를 지지하는 수직형 베어링 장치가 공지되어 있다. 수직형 베어링 장치는, 중력 방향에서 상하로 연장되는 회전축 부재의 축 방향의 스러스트 하중, 및 지름 방향의 레이디얼 하중의 쌍방을 지지한다. 이 수직형 베어링 장치의 축 방향 및 지름 방향의 하중에 대한 베어링 부분은, 회전축 부재의 회전에 의해서 발열을 수반하기 때문에 적절한 냉각이 요구된다. 종래, 수직형 베어링 장치는, 주로 송풍에 의해 전체를 냉각하는 공기 냉각기, 또는 윤활유를 외부에서 냉각하는 오일 냉각기 등이 이용되고 있다. 공기 냉각기를 이용하는 경우, 회전축 부재와 함께 회전하는 송풍기를 이용함으로써, 송풍기에서 생성되는 공기의 흐름에 의해 베어링 장치를 냉각한다(특허문헌 1). 또한, 오일 냉각기를 이용하는 경우, 예를 들면 윤활유를 순환하기 위한 펌프장치 등을 이용하여 베어링 부분을 윤활하는 윤활유를 외부로 토출하고, 이 윤활유를 베어링 장치와 냉각기 사이에서 순환시킴으로써 베어링 장치를 냉각한다(특허문헌 2).
그러나, 수직형 베어링 장치를 적용하는 회전기의 대형화 및 고 회전화에 따라 베어링 부분에서 발생하는 열도 증대되는 추세이다. 그래서, 수직형 베어링 장치에서는 추가적인 냉각 능력의 향상이 요구되고 있다. 그런데, 특허문헌 1과 같은 공기 냉각기를 이용하는 경우, 냉각 능력은 공기의 흐름과 이것에 접하는 방열 핀과의 접촉 면적에 의존한다. 즉, 냉각 능력을 높이기 위해서는, 방열 핀의 표면적을 확대하는 것이 필수적이다. 그래서, 냉각 능력을 향상시키기 위해서는 방열 핀의 확대, 즉 수직형 베어링 장치 자체의 대형화를 초래한다는 문제가 있다.
오일 냉각기를 이용하는 경우, 수직형 베어링 장치 자체의 대형화는 회피할 수 있지만, 수직형 베어링 장치에서 외부의 오일 냉각기까지의 배관이 필요해지고, 구조의 복잡화와 유지의 번잡함을 초래한다. 또, 오일 냉각기의 기능이나 배관에 문제가 생기면 수직형 베어링 장치 자체의 냉각이 어려워지는 문제가 있다.
일본특허공개공보 제2003-293977호 일본특허공개공보 특개평5-106636호
따라서, 본 발명의 목적은, 대형화, 구조의 복잡화 및 유지의 번잡함을 초래하지 않고 냉각 능력이 높은 수직형 베어링 장치를 제공하는 데 있다.
청구항 1에 기재된 수직형 베어링 장치에서는, 용기 모양(容器狀)의 케이싱은, 베이스 플레이트와 함께 형성하는 오일 챔버(油室)를, 중력 방향에서 상방의 상측 오일 챔버와 하방의 하측 오일 챔버로 구획하고 있다. 냉각부는, 상측 오일 챔버에서 하측 오일 챔버로 이동하는 윤활유가 지나가는 윤활유 통로부를 가지고 있다. 상측 오일 챔버에 저장되어 있는 윤활유는, 냉각부의 윤활유 통로부를 경유해서 하측 오일 챔버로 중력방향으로 이동한다. 냉각부는, 케이싱에서 외측으로 노출되어 있다. 그래서, 냉각부를 흐르는 윤활유는, 케이싱의 외측에 노출되는 냉각부에서 방열한다. 이처럼, 스러스트 베어링부 및 저널 베어링부에서의 발열을 흡수한 윤활유는, 상측 오일 챔버에서 하측 오일 챔버로 이동할 때에 냉각부에서 냉각된다. 그 결과, 발열하는 스러스트 베어링부 및 저널 베어링부는, 순환하는 윤활유에 의해 냉각이 촉진된다. 또한, 이 냉각부는, 케이싱의 지름 방향 외측에 케이싱과 일체로 설치되어 있다. 그래서, 냉각부는 긴 배관을 필요로 하지 않는다. 따라서, 구조의 복잡화 및 유지의 번잡함을 초래하지 않고 냉각 능력을 높일 수 있다.
도 1은, 제1 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 2는, 제1 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치를 적용한 회전기를 나타내는 모식도이다.
도 3은, 도 1의 화살표 III 방향에서 본 도면이다.
도 4는, 도 1에 나타내는 수직형 베어링 장치의 원환부의 근방을 확대한 확대도이다.
도 5는, 도 4에 나타내는 원환부를, 도 4의 V-V선에서 절단한 단면도이다.
도 6은, 도 4에 나타내는 수직형 베어링 장치의 접속홀의 근방을 확대한 확대도이다.
도 7은, 제1 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치의 케이싱을 도 4의 VII-VII선에서 절단한 단면도이다.
도 8은, 도 7의 접속홀의 근방을 도 7의 VIII-VIII선에서 절단한 단면도이다.
도 9는, 도 4에 나타내는 수직형 베어링 장치의 원환부의 근방을 더 확대한 확대도이다.
도 10은, 제1 실시형태의 변형 예에 의한 접속홀의 근방을 도 7의 VIII-VIII선에 대응하는 위치에서 절단한 단면도이다.
도 11은, 제1 실시형태의 변형 예에 의한 접속홀의 근방을 도 7의 VIII-VIII선에 대응하는 위치에서 절단한 단면도이다.
도 12는, 제2 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치의 케이싱의 일부 및 냉각부를 나타내는 단면도이다.
도 13은, 제2 실시형태의 변형 예에 의한 수직형 베어링 장치의 케이싱의 일부 및 냉각부를 나타내는 단면도이다.
도 14는, 제2 실시형태의 변형 예에 의한 수직형 베어링 장치의 케이싱의 일부 및 냉각부를 나타내는 단면도이다.
도 15는, 제2 실시형태의 변형 예에 의한 수직형 베어링 장치의 케이싱의 일부 및 냉각부를 나타내는 단면도이다.
도 16은, 제3 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 17은, 제3 실시형태의 변형 예에 의한 수직형 베어링 장치의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 18은, 제4 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 19는 제5 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 20은, 제6 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치의 케이싱의 일부 및 냉각부를 나타내는 단면도이다.
도 21은, 그 밖의 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치의 케이싱의 일부 및 냉각부를 나타내는 단면도이다.
이하, 복수의 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치를 도면을 근거하여 설명한다. 또한, 복수의 실시형태에서 실질적으로 공통되는 부위에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
(제1 실시형태)
도 1, 도 2 및 도 3에 나타내는 수직형 베어링 장치(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같은 회전기(回轉機)(11)의 베어링으로서 사용된다. 회전기(11)는, 예를 들면 발전기, 펌프, 모터 및 터빈 등, 회전축 부재(12)를 중심으로 회전하는 회전체(13)를 구비하고 있다. 회전기(11)는, 이러한 예에 한정되지 않고, 회전축 부재(12)를 중심으로 회전하는 기기이면 적용할 수 있다. 회전기(11)는, 회전의 중심이 되는 회전축 부재(12)를 구비하고 있다. 이 회전축 부재(12)는, 중력 방향에서 거의 상하로 뻗어 있다. 수직형 베어링 장치(10)는, 이 회전기(11)의 상단 즉 중력 방향의 상측에서 회전기(11)의 회전축 부재(12)를 지지하고 있다. 수직형 베어링 장치(10)는 설비의 바닥(14)에 고정되어 회전기(11)를 매단 상태에서 지지하고 있다. 또, 회전축 부재(12)가 수직형 베어링 장치(10)를 상방으로 관통하고, 이 수직형 베어링 장치(10)의 상방에 회전축 부재(12)를 구동하는 구동원을 설치하는 구성으로도 좋다.
수직형 베어링 장치(10)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 스러스트 칼라(21), 베이스 플레이트(22), 스러스트 베어링부(23), 케이싱(24), 저널 베어링부(25) 및 냉각부(26)를 구비하고 있다. 스러스트 칼라(21)는, 원통 형상으로 형성되어 회전축 부재(21)와 일체로 설치되어 있다. 이로 인해, 스러스트 칼라(21)는, 회전축 부재(12)와 일체로 회전한다. 스러스트 칼라(21)는, 상면부(31), 통부(筒部)(32), 및 원환부(33)를 가지고 있다. 이들 상면부(31), 통부(32), 및 원환부(33)는 일체로 구성되어 있다. 상면부(31)는 스러스트 칼라(21)의 상단에 위치하고 있으며, 중심을 회전축 부재(12)가 관통하고 있다. 통부(32)는 상면부(31)에서 하방으로 뻗어, 회전축 부재(12)의 축방향의 외측에 회전축 부재(12)와 동심의 통형상으로 설치되어 있다. 원환부(33)는, 통부(32)의 하단 즉 상면부(31)와 반대측의 단부에 설치되어 있다. 원환부(33)는, 통부(32)보다 외경이 크고, 외주측의 단부가 통부(32)보다 지름방향 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 원환부(33)는, 회전축 부재(12)의 지름 방향에 있어서 내주측에 내주면(331), 및 외주측에 외주면(332)을 가지고 있다. 회전축 부재(12)는 스러스트 칼라(21)의 상면부(31)를 관통함으로써 스러스트 칼라(21)와 일체로 결합되어 있다. 회전축 부재(12)는, 예를 들면 압입이나 용접 등에 의해서 스러스트 칼라(21)에 고정되어 있다.
베이스 플레이트(22)는 본체(34) 및 오일 통부(35)를 가지고 있다. 베이스 플레이트(22)의 본체(34) 및 오일 통부(35)는, 개별의 부재 또는 하나의 부재에 의해 일체로 구성되어 있다. 본 실시형태의 경우, 오일 통부(35)는, 본체(34)와 별도로 구성되어 본체(34)에 장착되어 있다. 본체(34)는, 중심에 개구(36)를 가진 원판 형상으로 형성되어 있다. 회전축 부재(12)는, 이 중심의 개구(36)를 관통하고 있다. 오일 통부(35)는, 본체(34)의 개구(36)의 테두리를 따라서 통 형상으로 설치되어, 본체(34)에서 위쪽으로 뻗어 있다. 이로써, 오일 통부(35)는 회전축 부재(12)의 지름방향 외측을 통 형상으로 포위하고 있다. 베이스 플레이트(22)는 설비의 바닥(14)에 고정, 또는 회전기(11)의 하우징(미도시) 등에 고정된다.
스러스트 베어링부(23)는, 스러스트 칼라(21)와 베이스 플레이트(22)가 대향하는 부분에 설치되어 있다. 구체적으로는, 스러스트 베어링부(23)는, 회전축 부재(12)의 축 방향에 있어서, 스러스트 칼라(21)와 베이스 플레이트(22)가 대향하는 부분에 설치되어 있다. 본 실시형태의 경우, 스러스트 베어링부(23)는 베이스 플레이트(22)의 본체(34)에 있어서, 스러스트 칼라(21)의 원환부(33)와 대향하는 위치에 설치되어 있다. 스러스트 베어링부(23)는, 회전축 부재(12)와 함께 회전하는 스러스트 칼라(21)의 원환부(33)와 슬라이딩 이동(摺動)한다. 즉, 스러스트 베어링부 (23)는, 원환부(33)의 본체(34) 측의 슬라이딩 면(333)과 슬라이딩 이동한다. 이에 의해 스러스트 베어링부(23)는 회전축 부재(12)의 회전을 축 방향으로 지지한다.
케이싱(24)은, 회전축 부재(12)의 외주측을 포위하고 있다. 케이싱(24)은, 케이싱 본체(41), 중간벽(42), 내벽(43) 및 하벽(下壁)(44)을 구비하고 있다. 케이싱(24)은, 하단 쪽에서 베이스 플레이트(22)에 접속되어 있다. 케이싱(24)은, 베이스 플레이트(22)와 함께, 상단이 개구된 용기(容器)를 형성한다. 이 용기 모양으로 구성된 케이싱(24)과 베이스 플레이트(22)가 형성하는 공간은, 윤활유를 저장하는 오일 챔버(45)이다. 즉, 케이싱(24)은, 베이스 플레이트(22)와 일체의 용기 모양이 되어 오일 챔버를 형성한다. 윤활유는 이 오일 챔버(45)에 채워져 있다.
케이싱 본체(41)는, 원환 형상(圓環狀)으로 형성되어 케이싱(24)의 외벽을 구성하고 있다. 케이싱 본체(41)는, 하단이 베이스 플레이트(22)에 접해 있다. 중간벽(42)은 축 방향에 있어서 케이싱 본체(41)의 중간에 설치되고, 케이싱 본체(41)에서 지름방향 내측으로 돌출되어 있다. 즉, 중간벽(42)은, 케이싱 본체(41)의 내벽에서 원환 형상으로 회전축 부재(12) 쪽으로 돌출되어 있다. 내벽(43)은, 중간벽(42)의 지름 방향에서 내측의 단부의 근방에서 위쪽으로 뻗어 있다. 내벽(43)은, 중간벽(42)의 지름 방향에서 내측의 단부의 근방에 원통 형상으로 설치되어 있다. 하벽(44)은, 중간벽(42)의 지름 방향에 있어서 중간에서 아래쪽으로 뻗어 있다. 이 하벽(44)은, 내벽(43)과 마찬가지로 중간벽(42)의 하방에 있어서 원통 형상으로 설치되어 있다.
이로써 케이싱(24)의 중간벽(42)은, 베이스 플레이트(22)와의 사이에 형성되는 오일 챔버(45)를, 상측 오일 챔버(46)와 하측 오일 챔버(47)로 구획한다. 상측 오일 챔버(46)는, 중간벽(42)의 상측에 있어서, 케이싱 본체(41)와 내벽(43) 사이에 원환 형상으로 형성된다. 한편, 하측 오일 챔버(47)는, 중간벽(42)의 하측에 있어 케이싱 본체(41)와 하벽(44) 사이에 원환 형상 또는 통 형상으로 형성된다. 이와 같이, 케이싱(24)은, 중간벽(42)에 의해 오일 챔버(45)를 중력 방향에 있어서 상방의 상측 오일 챔버(46)와, 하방의 하측 오일 챔버(47)로 구획한다. 케이싱(24)은, 상판(48)을 가지고 있다. 상판(48)은, 용기 형상의 오일 챔버(45)의 상단 쪽을 덮고 있다.
저널 베어링부(25)는, 스러스트 칼라(21)와 케이싱(24)이 대향하는 부분에 설치되어 있다. 구체적으로는, 저널 베어링부(25)는 회전축 부재(12)의 지름 방향에 있어서 스러스트 칼라(21)와 케이싱(24)이 대향하는 부분에 설치되어 있다. 본 실시형태의 경우, 저널 베어링부(25)는, 케이싱(24)의 내벽(43)에 있어서, 스러스트 칼라(21)의 통부(32)와 대향하는 위치에 설치되어 있다. 저널 베어링부(25)는, 회전축 부재(12)와 함께 회전하는 스러스트 칼라(21)의 통부(32)와 슬라이딩 이동한다. 즉, 저널 베어링부(25)는, 통부(32)의 외주측의 면과 슬라이딩 이동한다. 이로써, 저널 베어링부(25)는, 회전축 부재(12)의 회전을 지름 방향으로 지지한다.
냉각부(26)는, 윤활유 통로부(51) 및 방열부(52)를 가지고 있다. 윤활유 통로부(51)는 윤활유가 통과할 수 있는 관상(管狀)의 부재로 구성되고, 내측에 윤활 유로가 형성되어 있다. 윤활유 통로부(51)는, 한쪽의 단부가 상측 오일 챔버(46)에 접속되고, 다른 쪽의 단부가 하측 오일 챔버(47)에 접속되어 있다. 구체적으로는, 윤활유 통로부(51)는, 상측의 단부가 상측 오일 챔버(46)에 접속되고, 하측의 단부가 하측 오일 챔버(47)에 접속되어 있다. 이 윤활유 통로부(51)는, 케이싱 본체(41)에 직접 장착되어 있다. 즉, 윤활유 통로부(51)는, 케이싱 본체(41)와 일체로 구성되어 있다. 이와 함께, 윤활유 통로부(51)는, 케이싱 본체(41)에서 지름 방향으로 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 즉, 윤활유 통로부(51)는, 케이싱 본체(41)에서 외측에 노출되어 있다. 방열부(52)는, 케이싱 본체(41)에서 노출되는 윤활유 통로부(51)에 설치되어 있다. 방열부(52)는, 열 교환을 위한 표면적을 확보하기 위해서 방열 핀(미도시) 등을 가지고 있다. 냉각부(26)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 수직형 베어링 장치(10)의 둘레방향으로 복수 설치되어 있다. 본 실시형태의 경우, 수직형 베어링 장치(10)는 둘레방향으로 등 간격으로 4개의 냉각부(26)를 구비하고 있다. 냉각부(26)의 수나 배치는, 도 3에 나타내는 예에 한정되지 않고 임의로 설정할 수 있다.
도 1에 나타내는 상측 오일 챔버(46)에 저장되어 있는 윤활유는, 중력이나 자신의 순환에 수반되는 펌핑 작용에 의해서 윤활유 통로부(51)를 경유해서 아래의 하측 오일 챔버(47)로 흐른다. 이때, 윤활유는 케이싱 본체(41)에서 노출되는 윤활유 통로부(51)를 통과한다. 이로써, 윤활유는 윤활유 통로부(51)의 도중에 마련되어 있는 방열부(52)에서 방열한다. 즉, 윤활유는 윤활유 통로부(51)를 경유해서 상측 오일 챔버(46)에서 하측 오일 챔버(47)으로 흐르는 동안에 방열부(52)에서 방열하여 냉각된다. 이처럼, 냉각부(26)는, 상측 오일 챔버(46)에서 하측 오일 챔버(47)로 흐르는 윤활유를 냉각한다.
수직형 베어링 장치(10)는, 상기에 부가하여 송풍부(53)를 구비하고 있다. 송풍부(53)는, 회전축 부재(12)와 함께 회전하는 팬(fan)부(54)를 가지고 있다. 회전축 부재(12)와 함께 팬부(54)가 회전함으로써 케이싱(24)의 외측에는 위에서부터 아래로 향하는 공기의 흐름이 형성된다. 이 공기의 흐름은, 케이싱(24)의 상판(48) 및 케이싱 본체(41)를 따라 흘러서, 냉각부(26)의 방열부(52)를 통과한다. 이로써 팬부(54)의 회전에 의해 형성된 공기의 흐름은, 케이싱(24) 및 냉각부(26)를 냉각한다. 그 결과, 오일 챔버(45)에 저장되어 있는 윤활유 및 냉각부(26)를 통과하는 윤활유는 방열이 촉진된다. 케이싱(24)은, 팬부(54)의 회전에 의해서 공기의 흐름이 형성되는 위치에, 핀(49)을 가지고 있어도 좋다.
케이싱(24)은, 오일 챔버(45)를, 상측 오일 챔버(46) 및 하측 오일 챔버(47)뿐만 아니라 순환 오일 챔버(55)로도 구획하고 있다. 순환 오일 챔버(55)는, 오일 챔버(45) 중, 상측 오일 챔버(46) 및 하측 오일 챔버(47)를 제외한 부분에 형성되어 있다. 이 순환 오일 챔버(55)에는 스러스트 칼라(21)의 통부(32)의 일부, 및 원환부(33)가 수용되어 있다. 그리고, 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)는, 이 순환 오일 챔버(55)에 마련되어 있다. 즉, 스러스트 칼라(21)의 원환부(33)와 슬라이딩 이동하는 스러스트 베어링부(23)는, 순환 오일 챔버(55)의 아래쪽에 위치한다. 또, 스러스트 칼라(21)의 통부(32)와 슬라이딩 이동하는 저널 베어링부(25)는, 순환 오일 챔버(55)의 상측에 위치한다.
순환 오일 챔버(55)는, 내주측 통로(56), 외주측 통로(57), 스러스트실(58) 및 저널실(59)을 포함하고 있다. 내주측 통로(56)는, 원환부(33)의 내주면(331)과 베이스 플레이트(22)의 오일 통부(35) 사이에 형성되어 있다. 외주측 통로(57)는, 원환부(33)의 외주면(332)과 케이싱(24)의 중간벽(42) 및 하벽(44) 사이에 형성되어 있다. 이들 내주측 통로(56) 및 외주측 통로(57)는, 회전축 부재(12)의 둘레방향으로 연속하는 고리 형상으로 형성되어 있다. 스러스트실(58)은, 원환부(33)의 하단과 베이스 플레이트(22) 사이에 형성되어 있다. 스러스트실(58)은, 스러스트 베어링부(23)를 수용하고 있다. 저널실(59)은, 스러스트 칼라(21)의 통부(32)와 케이싱(24)의 내벽(43) 사이에 형성되어 있다. 저널실(59)은, 저널 베어링부(25)를 수용하고 있다.
냉각부(26)를 경유해서 상측 오일 챔버(46)에서 하측 오일 챔버(47)로 이동한 윤활유는 베이스 플레이트(22)에 형성되어 있는 하부 유로(61)를 경유해서 순환 오일 챔버(55)로 유입한다. 하부 유로(61)는, 베이스 플레이트(22)의 상측 즉 케이싱(24) 측에 지름 방향으로 방사상으로 연장되는 홈, 또는 원형상의 오목부로서 형성되어 있다. 하측 오일 챔버(47)의 윤활유는, 이 하부 유로(61)를 경유해서 순환 오일 챔버(55)의 내주측 통로(56)로 이동한다.
순환 오일 챔버(55)로 유입된 윤활유는, 순환 오일 챔버(55)의 내부에서의 스러스트 칼라(21)의 회전을 이용해서 상측 오일 챔버(46)로 리턴된다. 이것으로 상측 오일 챔버(46)에 저장되어 있는 윤활유는, 냉각부(26), 하측 오일 챔버(47), 하부 유로(61) 및 순환 오일 챔버(55)를 경유해서 순환한다. 윤활유가 순환하는 기구의 세부 사항에 대해서는 후술한다. 슬라이딩 이동에 의해 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)에서 발생하는 열은, 순환하는 윤활유에 의해 흡수된다. 그리고, 흡수된 열은, 윤활유의 순환에 있어서 냉각부(26)를 통과함으로써 냉각부(26)에서 방열된다. 그 결과, 윤활유는 냉각되어, 마찰에 의한 열이 발생하는 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)의 냉각이 촉진된다
이어서, 순환 오일 챔버(55)에서 상측 오일 챔버(46)로 윤활유를 순환시키는 기구에 대하여 자세히 설명한다.
수직형 베어링 장치(10)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 순환 기구부(70)를 구비하고 있다. 순환 기구부(70)는, 순환홀(71)을 가지고 있다. 순환홀(71)은, 스러스트 칼라(21)의 원환부(33)에 설치되어 있으며, 이 원환부(33)를 지름 방향으로 내주측에서부터 외주측으로 관통하고 있다. 순환홀(71)은, 도 5에 나타내는 바와 같이 원환부(33)의 둘레 방향으로 방사상으로 복수 설치되어 있다. 본 실시형태의 경우, 원환부(33)는 둘레 방향으로 방사상으로 12개의 순환홀(71)을 가지고 있다. 이 순환홀(71)의 한쪽 단부는 원환부(33)의 외주면(332)에 개구하고, 다른 쪽 단부는 원환부(33)의 내주면(331)에 개구되어 있다. 또한, 순환홀(71)은 도 4에 나타내는 바와 같이, 회전축 부재(12)의 지름 방향에 있어서 내주면(331)에서 외주면(332)에 걸쳐서 상방으로 경사져 있다. 즉, 순환홀(71)은, 회전축 부재(12)의 축 방향에 있어서 내주면(331) 측의 단부보다도 외주면(332) 측의 단부 쪽이 상방에 위치되어 있다. 또, 순환홀(71)은, 원환부(33)의 지름 방향에 대해서 경사져 있어도 좋다. 순환홀(71)은, 각각 또는 그룹별로 굵기나 방향을 일정하게 하거나, 불규칙하게 해도 좋다. 다만, 제조적인 면에서는, 순환홀(71)은 모두 동일한 굵기나 방향인 것이 바람직하다. 이처럼 순환홀(71)의 굵기나 방향은, 수직형 베어링 장치(10)에 요구되는 성능에 따라서 윤활유의 이동을 제어할 수 있도록 임의로 설정할 수 있다.
원환부(33)에 순환홀(71)을 설치함으로써, 회전축 부재(12)와 함께 스러스트 칼라(21)가 회전하면 순환 오일 챔버(55)에 있어서 원환부(33)의 내주측에 존재하는 윤활유는 이 순환홀(71)에 의해서 원환부(33)의 외주측으로 안내된다. 즉, 고정되어 있는 베이스 플레이트(22)에 대해서 스러스트 칼라(21)가 회전함으로써 원환부(33)의 내주측에 존재하는 윤활유는 순환홀(71)을 통해서 상측 오일 챔버(46)를 향해서 흐른다. 이로써 순환 오일 챔버(55)에서 상측 오일 챔버(46)를 향하는 윤활유의 흐름이 형성된다. 이때, 순환홀(71)은 상방으로 경사져 있어서, 윤활유를 상방의 상측 오일 챔버(46)를 향해서 더 원활하게 안내한다. 순환 오일 챔버(55)의 윤활유가 순환홀(71)을 경유해서 상측 오일 챔버(46)로 흐름으로써, 하측 오일 챔버(47)의 윤활유는 하부 유로(61)를 경유해서 순환 오일 챔버(55)로 보급된다. 하부 유로(61)는, 하측 오일 챔버(47)와 순환 오일 챔버(55)의 내주측 통로(56)를 접속하고 있다. 즉, 하측 오일 챔버(47)에 저장되어 있는 윤활유는, 하측 오일 챔버(47)에서 하부 유로(61)를 경유해서 내주측 통로(56)로 보급된다.
상술한 바와 같이, 스러스트 칼라(21)의 원환부(33)의 외주면(332)과 케이싱(24)의 중간벽(42) 및 하벽(44) 사이에는, 외주측 통로(57)가 형성되어 있다. 이 외주측 통로(57)에서의 외주면(332)과 케이싱(24) 사이의 거리는, 회전축 부재(12)의 축 방향에 있어서 상방이 하방보다 크게 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로 설명하기 위해서, 원환부(33)에 마련되어 있는 순환홀(71)의 하단을 연장해서 가상 직선(L)을 설정한다. 이 가상 직선(L)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 순환홀(71)의 하단을 연장함으로써 케이싱(24)과 교차한다. 이로써 외주측 통로(57)는 케이싱(24)의 내벽인 면(571) 및 면(572)과, 원환부(33)의 외주면(332)을 구성하는 면(573) 및 면(574)에 둘러싸여서 형성된다. 이 외주측 통로(57)는, 이 가상 직선(L)보다 상방에 있어서 대향하는 면(572)과 면(574)의 거리가, 그 하방에 있어서 대향하는 면(571)과 면(573)의 거리보다 크게 설정되어 있다. 자세하게는 케이싱(24)의 중간벽(42) 및 하벽(44), 그리고 원환부(33)에 둘러싸인 외주측 통로(57)는, 이 가상 직선(L)과 교차하는 교차 위치(P)보다 위쪽에서 외주측으로 부풀어 있다. 이로써 외주측 통로(57)는, 가상 직선(L)보다 상방에서 대향하는 면의 거리가 확대된다. 또, 케이싱(24)은 이 교차 위치(P)에서 상방을 향하는 벽면에 곡면부(72)를 가지고 있어도 좋다. 즉, 케이싱(24)의 중간벽(42) 및 하벽(44)의 내주측의 단부는, 교차 위치(P)에서 상방에 걸쳐서 곡면 형상의 곡면부(72)를 설치해도 좋다. 또 외주측 통로(57)는, 회전축 부재(12)의 중심축을 포함한 단면(斷面))에 있어서, 케이싱(24)과 외주면(332) 사이의 거리가 하방 측에서 상방 측을 향해서 연속적으로 확대될 수 있는 형상이어도 좋다.
케이싱(24)은, 순환 오일 챔버(55)와 상측 오일 챔버(46)를 구획하는 중간 벽(42)에 접속홀(73)을 가지고 있다. 즉, 접속홀(73)은, 중간 벽(42)을 관통함으로써 순환 오일 챔버(55)와 상측 오일 챔버(46)를 접속하고 있다. 접속홀(73)은, 지름 방향 외측의 면(731) 및 지름 방향 내측의 면(732)을 가지고 있다. 접속홀(73)은, 하측 개구(74) 및 상측 개구(75)를 가지고 있다. 하측 개구(74)는, 접속홀(73)의 하방측의 단부이며, 순환 오일 챔버(55)의 외주측 통로(57)에 개구되어 있다. 상측 개구(75)는, 접속홀(73)의 상방 측의 단부이며, 상측 오일 챔버(46)에 개구되어 있다. 이 접속홀(73)은, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이 하측 개구(74)의 개구 면적이 상측 개구(75)의 개구 면적보다 작은 것이 바람직하다. 그리고, 접속 홀(73)은, 하측 개구(74)에서 상측 개구(75)를 향해서 단면적이 연속적으로 확대되는 테이퍼 형태로 형성하는 것이 바람직하다.
접속홀(73)은, 케이싱(24)의 둘레 방향으로 복수 설치되어 있다. 본 실시형태의 경우, 케이싱(24)은 둘레 방향으로 6개의 접속홀(73)을 가지고 있다. 접속홀(73)의 수는 임의로 설정할 수 있다. 이들 접속홀(73)을 형성하는 중간벽(42)은 도 6 및 도 7 등에 나타내는 바와 같이 회전축 부재(12)의 지름 방향에 있어서 내주측의 면(732)이 회전축 부재(12)의 축과 평행하게 뻗어 있는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시형태의 경우, 접속홀(73)은 내주측의 면(732)이 회전축 부재(12)의 중심축과 평행하게 이루어져 있다. 한편, 접속홀(73)을 형성하는 중간 벽(42)은, 회전축 부재(12)의 지름 방향에 있어서 외주측의 면(731)이 회전축 부재(12)의 중심축에 대해서 경사져 있다. 즉, 접속홀(73)은, 상방으로 갈수록 외주측의 면(73)이 회전축 부재(12)에 대해서 멀어지게 경사져 있다. 이로써 접속홀(73)은, 순환 오일 챔버(55) 측에서 상측 오일 챔버(46)를 향해서 단면적이 연속적으로 확대되는 테이퍼 형태로 형성된다.
수직형 베어링 장치(10)는, 도 4 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 저널 관통 홀(76)을 구비하고 있다. 저널 관통홀(76)은, 스러스트 칼라(21)의 통부(32)를 지름 방향으로 관통하고 있다. 저널 관통홀(76)은, 통부(32)를 관통함으로써 순환 오일 챔버(55)의 내주측 통로(56)와 저널실(59)을 접속하고 있다. 이로써 순환 오일 챔버(55)의 내주측 통로(56)에 존재하는 윤활유는, 저널 관통홀(76)을 경유해서 저널실(59)로 흐른다. 저널실(59)로 유입된 윤활유는, 스러스트 칼라(21)의 회전에 따라 저널실(59)에서 상측 오일 챔버(46)로 순환한다. 이때, 저널실(59)로 유입된 윤활유는, 저널 베어링부(25)를 윤활하면서 상측 오일 챔버(46)로 유출한다. 여기에서, 저널 관통홀(76)은, 회전축 부재(12)의 지름 방향 및 축 방향에 있어서, 내주면 측에서 외주면 측에 걸쳐서 경사져 있어도 되고, 경사져 있지 않아도 된다. 또한, 저널 관통홀(76)은, 각각 또는 그룹별로 굵기나 방향을 일정하게 하거나 불규칙하게 해도 좋다. 단, 제조적인 면에서는 저널 관통홀(76)은, 모두 동일한 굵기나 방향인 것이 좋다. 이처럼 저널 관통홀(76)의 굵기나 방향은, 수직형 베어링 장치(10)에 요구되는 성능에 따라서 윤활유의 이동을 제어할 수 있도록 임의로 설정할 수 있다.
수직형 베어링 장치(10)는, 실링 부재(77)를 구비하고 있다. 실링 부재(77)는, 스러스트 칼라(21)의 원환부(33)의 상단과 케이싱(24)의 중간벽(42)의 하단이 대향하는 위치에 설치되어 있다. 상술한 바와 같이, 순환 오일 챔버(55)는 스러스트 베어링부(23)를 수용하는 스러스트실(58) 및 저널 베어링부(25)를 수용하는 저널실(59)을 포함하고 있다. 하측 오일챔버(47)에서 하부 유로(61)를 경유해서 순환 오일 챔버(55)로 보급된 윤활유는, 순환 오일 챔버(55)에서 다음 세 가지의 순환 경로를 경유해서 상측 오일 챔버(46)로 순환한다.
경로(1): 내주측 통로(56)에서 스러스트실(58)의 스러스트 베어링부(23)를 윤활하고, 외주측 통로(57) 및 접속홀(73)을 경유해서 상측 오일 챔버(46)로 향하는 순환 경로
경로(2): 내주측 통로(56)에서 원환부(33)의 순환홀(71), 외주측 통로(57) 및 접속홀(73)을 경유해서 상측 오일 챔버(46)로 향하는 순환 경로
경로(3): 내주측 통로(56)에서 저널 관통홀(76)을 경유하여 저널실(59)의 저널 베어링부(25)를 윤활하여 상측 오일 챔버(46)로 향하는 순환 경로
이처럼, 순환 오일 챔버(55)의 윤활유는, 세 가지 경로를 경유해서 상측 오일 챔버(46)로 이동한다. 이때, 경로(3)에서 저널실(59)로 유입된 윤활유는, 저널 실(59)에 수용되어 있는 저널 베어링부(25)를 윤활하지 하지 않고, 원환부(33)의 상단과 중간벽(42)의 하단 사이를 경유해서 외주측 통로(57)로의 흐름을 형성할 우려가 있다. 이때 실링 부재(77)는, 이 원환부(33)의 상단과 중간벽(42)의 하단과의 사이에 마련되어 있다. 이것으로 경로(3)에 있어서 저널 관통홀(76)에서 내주측 통로(56)로 향하는 윤활유의 흐름은, 이 실링 부재(77)에 의해서 제한된다. 또한, 실링 부재(77)는, 반대로 경로(1) 또는 경로(2)를 경유해서 외주측 통로(57)를 흐르는 윤활유가 저널실(59)에 유입되는 것도 제한한다. 외주측 통로(57)는, 경로(1)를 경유해서 스러스트실(58)의 스러스트 베어링부(23)를 냉각한 윤활유도 흐른다. 이 경로(1)를 경유한 윤활유는, 스러스트 베어링부(23)를 냉각함으로써 온도가 상승한다. 이 온도가 상승한 윤활유가 저널실(59)로 유입하면, 저널실(59)에 수용되어 있는 저널 베어링부(25)의 윤활유에 의한 냉각은 미흡하게 될 우려가 있다. 따라서, 실링 부재(77)를 마련함으로써 외주측 통로(57)에서 저널실(59)로의 윤활유의 흐름도 제한된다.
이 원환부(33)의 상단과 중간벽(42)의 하단은, 고정되어 있는 케이싱(24)과 회전하는 스러스트 칼라(21)가 회전축 부재(12)의 축 방향에서 대향하는 부분이기도 하다. 이때 실링 부재(77)는 스러스트 베어링부(23)와 함께 스러스트 칼라(21)를 축 방향으로 지지하는 부(副) 스러스트 베어링부로서도 좋다. 즉, 실링 부재 (77)는, 스러스트 베어링부(23)와 함께 회전축 부재(12)를 축 방향으로 지지한다.
스러스트 칼라(21)는, 도 4 및 도 9에 나타내는 바와 같이 도입부(78) 및 도입부(79)를 가지고 있어도 좋다. 도입부(78)는, 스러스트 칼라(21)의 원환부(33)의 내주면(331)에 마련되어 있다. 또, 도입부(79)는, 스러스트 칼라(21)의 통부(32)의 내주면에 마련되어 있다. 이 스러스트 칼라(21)의 내주측의 면에는 순환홀(71) 및 저널 관통홀(76)의 단부가 개구되어 있다. 도입부(78)는, 순환홀(71)의 내주측의 개구에 맞춰서 설치되어 있다. 마찬가지로, 도입부(79)는 저널 관통홀(76)의 내주측의 개구에 맞춰서 설치되어 있다. 도입부(78)는, 내주면(331)에서 지름 방향 외측으로 움푹 패어서 설치되어 있다. 그리고, 도입부(78)는 내주면(331)에서 순환홀(71)의 개구에 걸쳐서 서서히 내경이 작아지도록 형성되어 있다. 마찬가지로, 도입부(79)는 통부(32)의 내주면에서 지름 방향 외측으로 움푹 패어 설치되어 있다. 이 도입부(79)도, 통부(32)의 내주면에서 저널 관통홀(76)의 개구에 걸쳐서 점차 내경이 작아지게 형성되어 있다. 도입부(78) 및 도입부(79)는, 스러스트 칼라(21)의 내주면에 개구되는 순환홀(71) 또는 저널 관통홀(76)의 각각에 설치되어 있다. 또, 도입부(78) 및 도입부(79)는, 스러스트 칼라(21)의 내주면에 있어서, 둘레 방향으로 연속하는 홈 형태로 형성되어도 좋다. 이 경우, 도입부(78) 및 도입부(79)는, 회전축 부재(12)의 축방향의 내경이 순환홀(71) 또는 저널 관통홀(76)의 개구에 걸쳐서 작아진다. 이 도입부(78) 및 도입부(79)가 되는 홈 형상의 부분은, 스러스트 칼라(21)의 둘레 방향으로 연속하는 고리모양으로 형성할 뿐만 아니라, 둘레 방향에서 불연속으로 형성해도 좋다. 또한, 도입부(78) 및 도입부(79)가 되는 홈 형상의 부분은, 위치에 따라서 둘레방향의 깊이나 축 방향의 폭을 임의로 변경할 수 있다. 도입부(78)는, 내주측 통로(56)에서의 윤활유를 순환홀(71)로 안내한다. 마찬가지로 도입부(79)는 내주측 통로(56)에서의 윤활유를 저널 관통홀(76)로 안내한다. 이로써, 내주측 통로(56)의 윤활유는, 순환홀(71) 및 저널 관통홀(76)의 유입이 촉진된다. 또한, 실시형태에서는, 도입부(78) 및 도입부(79)의 쌍방을 형성한 예를 나타낸다. 그러나, 도입부(78) 및 도입부(79)는, 어느 한쪽 또는 쌍방을 형성하는 구성으로서도 좋다.
상기의 구성에 의한 수직형 베어링 장치(10)의 윤활유의 순환 및 윤활유에 의한 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)의 냉각에 대해서 설명한다.
스러스트 칼라(21)는, 회전축 부재(12)와 함께 회전한다. 이로써 스러스트 칼라(21)는, 고정되어 있는 베이스 플레이트(22) 및 케이싱(24)의 내측에서 회전한다. 순환 오일 챔버(55)에 저장되어 있는 윤활유는, 스러스트 칼라(21)의 회전에 의해서 생기는 원심력이나 전단력, 혹은 유속의 차이에 의한 압력차 등으로 회전축 부재(12)의 내주측에서 외주측, 즉 내주측 통로(56)에서 외주측 통로(57)로 향한 흐름을 형성한다. 이 흐름에 의해서 내주측 통로(56)의 윤활유는, 상술한 경로(1)과 같이 스러스트실(58), 경로(2)와 같이 순환홀(71), 및 경로(3)과 같이 저널실(59)을 경유해서 상측 오일 챔버(46)로 순환한다.
여기에서, 경로(2)를 구성하는 순환홀(71)은 스러스트 칼라(21)의 원환부 (33)를 관통하고 있으며, 그 도중에 있어서 윤활유가 받는 저항은 비교적 작다. 한편, 경로(1)을 구성하는 스러스트실(58)은 스러스트 베어링부(23)를 수용하고 있다. 그래서 순환홀(71)을 통과하는 윤활유는, 스러스트실(58)을 통과하는 윤활유보다도 유속이 커진다. 순환홀(71)을 통과한 유속이 큰 윤활유는, 외주측 통로(57)로 유출하면서 동시에 케이싱(24)에 형성된 곡면부(72)를 따라서 흐름 방향이 매끄럽게 상방으로 향한다. 이로써 순환홀(71)에서 외주측 통로(57)로 유출된 윤활유는, 흐름의 방향을 곡면부(72)를 따라서 상방으로 바꿔 접속홀(73)로 유입한다. 이때, 순환홀(71)에서 접속홀(73)로 향하는 윤활유의 유속은, 스러스트실(58)에서 외주측 통로(57)로 유입하는 윤활유의 유속보다 크다. 이 다른 경로를 흐르는 윤활유의 유속의 차이에 의해서, 스러스트실(58)에서 외주측 통로(57)로 유입되는 윤활유는 순환홀(71)에서 접속홀(73)로 향하는 윤활유에 흡인된다. 그 결과, 저항이 큰 경로(1)의 스러스트실(58)을 경유하는 윤활유는, 경로(2)의 순환홀(71)을 경유하는 윤활유의 흐름에 의해서 접속홀(73)을 경유하여 상측 오일 챔버(46)로 퍼올려진다. 따라서, 스러스트실(58)에 있어서 스러스트 베어링부(23)를 냉각한 윤활유는, 스러스트실(58) 및 외주측 통로(57)에 체류하지 않고 상측 오일 챔버(46)로 순환한다.
또한, 스러스트 칼라(21)의 회전에 의해 내주측 통로(56)의 윤활유의 일부는, 경로(3)을 구성하는 저널 관통홀(76) 및 저널실(59)을 경유해서 상측 오일 챔버(46)로 순환한다. 이 경우도, 내주측 통로(56)의 윤활유는, 스러스트 칼라(21)의 회전에 의해서 생기는 원심력과 전단력, 혹은 유속의 차이에 의한 압력차 등에 의해서 저널 관통홀(76)을 경유하여 저널실(59)로 유입한다. 이 저널실(59)로 유입한 윤활유는 스러스트 칼라(21)의 회전에 의해서 저널실(59)로의 윤활유의 보급이 계속됨으로써 저널실(59)에서 상측 오일 챔버(46)로 유입된다. 따라서, 저널실(59)에 있어서 저널 베어링부(25)를 냉각한 윤활유는, 저널실(59)에 체류하지 않고 상측 오일 챔버(46)로 순환한다.
순환에 의해서 상측 오일 챔버(46)로 리턴된 윤활유는, 중력이나 윤활유 자신의 순환에 따른 펌핑 작용에 의해 하방의 하측 오일 챔버(47)로 흐른다. 이때, 상측 오일 챔버(46)는 냉각부(26)에 접속되어 있어서, 상측 오일 챔버(46)의 윤활유는 냉각부(26)를 경유해서 하측 오일 챔버(47)로 흐른다. 상측 오일 챔버(46)는, 접속홀(73)을 경유해서 순환 오일 챔버(55)의 외주측 통로(57)에 접속되어 있지만, 상기와 같이 경로(1) 및 경로(2)를 경유하는 윤활유가 접속홀(73)을 경유하여 상측 오일 챔버(46)로 유입한다. 그래서, 상측 오일 챔버(46)에서 접속홀(73)을 경유하여 순환 오일 챔버(55)를 향하는 윤활유의 흐름은 발생하지 않을 것으로 생각된다.
냉각부(26)에 유입된 윤활유는, 방열부(52)를 경유함으로써 방열한다. 즉, 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)에서의 슬라이딩 이동에 의한 발열을 흡수한 윤활유는, 냉각부(26)를 통과함에 따라 방열한다. 방열된 윤활유는, 하측 오일 챔버(47)로 유입한다. 스러스트 칼라(21)가 회전하면, 상술한 바와 같이 순환 오일 챔버(55)의 윤활유는 상측 오일 챔버(46)를 향해서 유출된다. 그래서, 순환 오일 챔버(55)의 윤활유가 감소하면, 하측 오일 챔버(47)로 유입한 윤활유는 하부 유로(61)를 경유하여 순환 오일 챔버(55)의 내주측 통로(56)로 보급된다.
이처럼 상측 오일 챔버(46)와 하측 오일 챔버(47) 사이에는, 회전축 부재(12)와 함께 회전하는 스러스트 칼라(21)에 의해서 순환 오일 챔버(55)를 경유하는 윤활유의 흐름, 및 냉각부(26)를 경유하는 윤활유의 흐름이 형성된다. 즉, 상측 오일 챔버(46)와 하측 오일 챔버(47) 사이를 순환하는 윤활유의 흐름이 형성된다. 그 결과, 윤활유는, 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)의 냉각과, 냉각부(26)에서의 방열을 반복한다. 이로써, 수직형 베어링 장치(10)의 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)의 윤활 및 냉각과, 냉각에 의해서 열을 흡수한 윤활유의 방열이 달성된다.
상술한 제1 실시형태에서는, 냉각부(26)를 구성하는 윤활유 통로부(51)는, 케이싱(24)에서 외측으로 노출되어 있다. 그래서, 윤활유 통로부(51)를 흐르는 윤활유는, 케이싱(24) 외측에 노출하는 윤활유 통로부(51)의 방열부(52)에서 방열한다. 이처럼 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)에서의 발열을 흡수한 윤활유는, 상측 오일 챔버(46)에서 하측 오일 챔버(47)로 이동할 때에 냉각부(26)에서 냉각된다. 그 결과, 발열하는 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)는, 순환하는 윤활유에 의해 냉각이 촉진된다. 또한, 이 냉각부(26)의 윤활유 통로부(51)는, 케이싱(24)의 지름 방향 외측에 케이싱(24)과 일체로 설치되어 있다. 그래서 냉각부(26)는, 긴 배관을 필요로 하지 않는다. 따라서 구조의 복잡화 및 유지의 번잡스러움을 초래하지 않고, 냉각 능력을 높일 수 있다.
또, 제1 실시형태에서는 송풍부(53)를 구비하고 있다. 송풍부(53)는, 회전축 부재(12)와 함께 회전하는 팬부(54)에 의해서 냉각부(26)를 향한 공기의 흐름을 형성한다. 이로써, 냉각부(26)는, 팬부(54)에 의해서 형성된 공기의 흐름에 의해서 냉각이 촉진된다. 그래서, 냉각부(26)를 경유해서 순환하는 윤활유의 방열을 촉진할 수 있고, 윤활유에 의한 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)의 냉각을 촉진할 수 있다.
제1 실시형태에서는, 하측 오일 챔버(47)에서 상측 오일 챔버(46)로 순환하는 윤활유가 흐르는 순환 오일 챔버(55)에 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)가 설치되어 있다. 그래서, 회전축 부재(12)의 회전을 지지함으로써 발열하는 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)는, 순환 오일 챔버(55)를 흐르는 윤활유에 의해 냉각된다. 따라서, 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)의 냉각을 촉진하여 눌어붙음(燒付)을 억제할 수 있다. 따라서 수직형 베어링 장치(10)의 내(耐)소부성(燒付性)을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 실시형태에서는, 순환 기구부(70)를 구비한다. 순환 기구부(70)는, 스러스트 칼라(21)의 원환부(33)에 복수의 순환홀(71)을 가지고 있다. 회전축 부재(12)와 함께 스러스트 칼라(21)의 원환부(33)가 회전하면, 순환 오일 챔버(55)의 윤활유에는 원심력과 전단력, 혹은 유속의 차이에 의한 압력차 등이 생긴다. 이로써, 순환 오일 챔버(55)의 윤활유는 원환부(33)를 관통하는 순환홀(71)을 경유해서 원환부(33)의 내주측에서 외주측으로 안내된다. 이 순환홀(71)에 의해 안내되는 윤활유의 흐름은, 하측 오일 챔버(47)에서 순환 오일 챔버(55)를 경유해서 상측 오일 챔버(46)로 향하는 윤활유의 흐름을 형성한다. 그 결과, 하측 오일 챔버(47)에 저장되어 있는 윤활유는, 스러스트 칼라(21)의 회전에 의해서 순환 오일 챔버(55)를 경유해서 상측 오일 챔버(46)로 순환한다. 따라서, 펌프 장치 등을 사용하지 않고 윤활유의 순환을 촉진할 수 있다. 그리고, 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)는, 이 순환하는 윤활유의 흐름에 의해서 윤활 및 냉각된다. 따라서, 스러스트 베어링부(23) 및 저널 베어링부(25)에서의 눌어붙음을 억제할 수 있다.
제1 실시형태에서는, 순환홀(71)은 내주측에서 외주측을 걸쳐서 위쪽으로 경사져 있다. 그래서 순환홀(71)을 경유하는 윤활유의 흐름은, 순환홀(71)에서 유출될 때, 상방 즉 상측 오일 챔버(46)로 향한 흐름을 형성한다. 이로써 순환홀(71)을 통과한 윤활유는, 상측 오일 챔버(46)로 쉽게 안내된다. 따라서, 순환홀(71)을 경유한 윤활유의 흐름, 및 이에 따른 윤활유의 순환을 촉진할 수 있다. 또한, 순환 홀(71)은, 스러스트 칼라(21)의 원환부(33)를 관통하고 있다. 원환부(33)의 하단에는 스러스트 베어링부(23)가 설치되어 있다. 순환홀(71)을 윤활유가 흐름으로써, 스러스트 베어링부(23)는 순환홀(71)을 흐르는 윤활유에 의해서도 냉각된다. 따라서, 스러스트 베어링부(23) 및 스러스트 칼라(21)의 냉각도 촉진할 수 있다.
제1 실시형태에서는, 외주측 통로(57)는, 가상 직선(L)보다도 상방에서의 면 (572)과 면(574)의 거리가, 이 가상직선(L)의 하방에서의 면(571)과 면(573)의 거리보다 크게 설정되어 있다. 순환홀(71)을 경유하는 윤활유의 유속은, 스러스트 베어링부(23)를 경유하는 윤활유의 유속보다 크다. 그래서, 순환홀(71)을 통과해서 상측 오일 챔버(46)로 향하는 윤활유의 흐름은, 스러스트 베어링부(23)를 통과하는 윤활유를 퍼올린다. 그 결과, 가상 직선(L)보다 더 위쪽에서는 순환홀(71)을 통과한 윤활유에 더하여 스러스트 베어링부(23)를 통과한 윤활유도 흐른다. 이때 가상 직선(L)보다 더 상방에서 거리를 크게 함으로써 유량이 증대한 윤활유는 체류하지 않고 상측 오일 챔버(46)로 향하여 흐른다. 따라서, 윤활유의 순환을 촉진할 수 있다.
제1 실시형태에서는, 케이싱(24)은, 가상직선(L)과의 교차 위치(P)보다도 상방의 벽면에 곡면부(72)를 가진다. 순환홀(71)에서 유출된 윤활유는, 곡면부(72)에 의해서 매끄럽게 상방의 상측 오일 챔버(46)로 안내된다. 따라서, 윤활유의 순환 경로에서의 저항이 저감되고, 윤활유의 순환을 촉진할 수 있다.
제1 실시형태에서는, 케이싱(24)의 중간벽(42)에 마련되어 있는 접속홀(73)은, 순환 오일 챔버(55)와 상측 오일 챔버(46)를 접속하고 있다. 접속홀(73)은 순환 오일 챔버(55)의 외주측 통로(57) 측에서 상측 오일 챔버(46)로 향해서 단면적이 연속적으로 확대되는 테이퍼 형태이다. 이로써 순환 오일 챔버(55) 측의 윤활유는, 단면적이 확대되는 접속홀(73)로 안내되어서 상측 오일 챔버(46)로 이동한다. 따라서, 저항의 증가를 초래하지 않고 윤활유의 순환을 촉진할 수 있다.
제1 실시형태에서는, 접속홀(73)은, 내주측의 면(732)이 회전축 부재(12)의 중심축과 평행이다. 이로써 접속홀(73)을 통과하는 윤활유에는, 상방의 상측 오일 챔버(46)로 향하는 흐름이 형성되어, 흐름의 무질서가 생기기 어렵다. 따라서, 흐름의 무질서에 의한 저항의 증대가 억제되어 윤활유의 순환을 촉진할 수 있다.
제1 실시형태에서는, 실링 부재(77)를 구비하고 있다. 실링 부재(77)는, 외주측 통로(57)와 저널실(59) 사이의 윤활유의 흐름을 제한한다. 저널실(59)에서 외주측 통로(57)로 윤활유가 흐르면, 저널실(59)에 수용되는 저널 베어링부(25)의 윤활이 미흡해질 우려가 있다. 한편, 외주측 통로(57)에서 저널실(59)로 윤활유가 흐르면, 스러스트 베어링부(23)를 냉각하여 온도가 상승한 윤활유가 저널 베어링부 (25)로 유입하여, 저널 베어링부(25)의 온도 상승을 초래할 우려가 있다. 이때, 실링 부재(77)를 구비함으로써 외주측 통로(57)와 저널실(59) 사이의 윤활유의 흐름이 차단된다. 따라서, 저널 베어링부(25)의 윤활 및 냉각을 방해하지 않고 윤활유의 순환을 촉진할 수 있다.
제1 실시형태에서는, 실링 부재(77)는, 부(副) 스러스트 베어링부로서도 좋다. 이로써 회전축 부재(12)는 스러스트 베어링부(23) 및 부 스러스트 베어링부인 실링 부재(77)에서 지지된다. 따라서, 부품 수의 증가를 초래하지 않고, 회전축 부재(12)를 더 안정적으로 지지할 수 있으면서 윤활유의 순환을 촉진할 수 있다.
제1 실시형태에서는, 순환홀(71)의 입구로의 도입부(78) 및 저널 관통홀(76)의 입구로의 도입부(79)를 구비하고 있다. 도입부(78) 및 도입부(79)는, 순환홀(71) 및 저널 관통홀(76)을 향해서 내경이 작아지도록 설정되어 있다. 이로써 이들 도입부(78) 및 도입부(79)는, 내주측 통로(56)에서의 윤활유를 순환홀(71) 및 저널 관통홀(76)로 이끈다. 즉, 내주측 통로(56)의 윤활유는, 이들 도입부(78) 및 도입부(79)로 안내되어서 순환홀(71) 및 저널 관통홀(76)로 이끌어진다. 그래서, 내주측 통로(56)에서 순환홀(71) 및 저널 관통홀(76)로의 윤활유의 흐름이 촉진된다. 따라서, 윤활유의 순환을 더 촉진할 수 있다.
(제1 실시형태의 변형 예)
상기의 제1 실시형태에서는, 접속홀(73)은, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이 케이싱(24)의 둘레방향에 대해서 경사면이 서로 대상이 되게 반대 방향으로 경사져 있다. 그러나, 접속홀(73)은 도 10에 나타내는 바와 같이 둘레 방향에 있어서 동일한 방향으로 경사하는 구성으로도 좋다. 회전축 부재(12)의 회전 방향이 정방향 또는 역방향의 쌍방으로 회전하는 경우, 접속홀(73)은 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같은 형상인 것이 바람직하다. 또한, 이 케이싱(24)의 둘레 방향에서의 접속홀(73)의 전방 또는 후방의 경사는, 도 8 및 도 10에 나타내는 바와 같이 동일해도 좋고, 도 11에 나타내는 바와 같이 달라도 좋다. 어쨌든, 접속홀(73)의 형상은 수직형 베어링 장치(10)에 요구되는 성능에 따라서 윤활유의 이동을 제어할 수 있도록 임의로 설정할 수 있다.
(제2 실시형태)
제2 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치를 도 12에 나타낸다.
도 12는, 케이싱(24)을 축 방향의 도중에서 절단한 단면도이며, 중간벽(42) 및 내벽(43) 등의 도시를 생략하고 있다. 제2 실시형태의 경우, 케이싱(24)의 외벽을 구성하는 케이싱 본체(41)는, 둘레 방향에 있어서 평탄하게 연장되는 평면부(81)를 가지고 있다. 즉, 케이싱 본체(41)는 둘레 방향에 있어서 평탄한 평면부(81)와, 둘레 방향에 있어서 평면부(81)를 접속하는 원환부(82)를 가지고 있다. 원환부(82)는, 회전축 부재(12)와 동심의 원환 형상으로 형성되어 있다. 즉, 원환부(82)는, 도 12에 나타내는 바와 같은 단면에 있어서 원호(圓弧) 형상이 되는 곡면으로 형성되어 있다. 제2 실시형태의 경우, 케이싱 본체(41)는, 두 개의 평면부(81)와 두 개의 원환부(82)를 가지고 있다.
제2 실시형태에서는, 냉각부(26)는, 이 케이싱 본체(41)의 평면부(81)에 설치되어 있다. 즉, 냉각부(26)를 구성하는 윤활유 통로부(51)는, 케이싱 본체(41)에 있어서 평면부(81)에서 케이싱 본체(41)의 외측으로 노출되어 있다. 이와 함께, 냉각부(26)을 구성하는 방열부(52)는, 평면부(81)와 대향하는 위치에 설치되어 있다. 제2 실시형태와 같이 두 개의 냉각부(26)는, 케이싱 본체(41)의 두 개의 평면부(81)에 각각 설치되어 있다.
제2 실시형태와 같이 냉각부(26)를 평면부(81)에 설치함으로써 팬부(54)에 의해서 형성된 공기의 흐름은 냉각부(26)와 평면부(81) 사이에 균등하게 유입된다. 상술한 제1 실시형태와 같이 원호 형상의 케이싱 본체(41)에 대향해서 평면 형상의 냉각부(26)을 마련하면, 냉각부(26)와 케이싱 본체(41) 사이의 거리는 케이싱 본체 (41)의 둘레 방향에서 다르다. 즉, 원호상의 케이싱 본체(41)와 평면상의 냉각부 (26)가 대향하고 있을 때, 케이싱 본체(41)의 둘레 방향에 있어서 양단 측에서는 케이싱 본체(41)와 냉각부(26) 사이의 거리가 커진다. 이에 대해, 케이싱 본체(41)의 둘레 방향에 있어서 중간 부분에서는 케이싱 본체(41)와 냉각부(26) 사이의 거리가 작아진다. 이처럼 원호 형상의 케이싱 본체(41)와 평면상의 냉각부(26)가 대향하고 있을 때, 팬부(54)에 의해서 형성된 공기가 통과하는 단면적은 케이싱 본체(41)의 둘레 방향에서 다르다. 이에 대해 제2 실시형태의 경우, 냉각부(26)과 평면부(81)가 거의 평행하게 배치된다. 그래서, 공기가 통과하는 공간의 단면적은 케이싱 본체(41)의 둘레 방향에서 거의 균등해진다. 이로써 팬부(54)에 의해서 형성된 공기의 흐름은 냉각부(26)를 균등하게 통과한다. 그 결과, 냉각부(26)에서의 냉각 효율은 향상한다.
또한, 제2 실시형태의 경우, 냉각부(26)는 케이싱 본체(41)에 있어서 평면 형상의 평면부(81)에 설치된다. 그래서, 냉각부(26)는, 곡면 형상의 원환부(82)에 설치한 경우와 비교해서, 위치 결정, 및 고정에 관한 작업이 간략화된다. 그 결과, 냉각부(26)를 케이싱 본체(41)에 결합할 때의 작업 효율이 향상된다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시형태에서는 케이싱 본체(41)에 평면부(81)를 형성하고, 이 평면부(81)에 냉각부(26)를 설치한다. 그래서, 팬부(54)에 의해서 형성된 냉각을 위한 공기의 흐름은 냉각부(26)를 균등하게 통과한다. 따라서, 냉각부(26)에서의 냉각 효율이 향상되고 냉각부(26)의 소형화를 꾀할 수 있다.
또한, 제2 실시형태에서는, 평탄한 평면부(81)에 냉각부(26)를 설치함으로써 케이싱 본체(41)에 냉각부(26)를 설치할 때의 작업성도 높일 수 있다.
(제2 실시형태의 변형 예)
도 12에 나타내는 제2 실시형태에서는, 케이싱 본체(41)에 두 개의 평면부(81)를 형성하고, 이들 두 개의 평면부(81)에 각각 냉각부(26)를 설치하는 예에 관해서 설명하였다.
그러나, 케이싱 본체(41)는, 도 13에 나타내는 바와 같이 세 개의 평면부(81)를 가지고 있어도 좋다. 그리고, 도 13에 나타내는 수직형 베어링 장치(10)의 경우, 세 개의 평면부(81)에 각각 냉각부(26)를 설치해도 좋다. 또, 케이싱 본체(41)는, 도 14에 나타내는 바와 같이 네 개의 평면부(81)를 가지고 있어도 좋고, 도 15에 나타내는 바와 같이 평면부(81)만으로 구성해도 좋다.
이처럼, 케이싱 본체(41)에 설치되는 평면부(81)의 수는, 임의로 설정할 수 있다. 그리고, 평면부(81)의 모든 또는 평면부(81) 중 어느 것에 냉각부(26)를 설치함으로써 냉각부(26) 수가 증가하고 한층 더한 냉각 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 제2 실시형태에서도 설명한 바와 같이, 평면부(81)에 냉각부(26)를 설치함으로써 케이싱 본체(41)에 대한 냉각부(26)의 설치는 쉬워진다. 그래서, 냉각 효율의 향상 때문에 냉각부(26)의 수가 증가하는 경우에도 평면부(81)에 냉각부(26)를 설치함으로써 작업 공정수의 대폭적인 저감을 도모할 수 있다.
(제3 실시형태)
제3 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치를 도 16에 나타낸다.
제3 실시형태의 경우, 냉각부(26)의 방열부(52)는, 회전축 부재(12)의 축 방향에 대해서 기울어져 있다. 즉, 방열부(52)는 회전축 부재(12)와 평행이 아니라 비스듬히 설치되어 있다. 방열부(52)를 회전축 부재(12)와 평행, 즉 제1 실시형태와 같이 설치하면, 팬부(54)에 의해서 형성된 공기의 흐름은, 방열부(52)와 케이싱 본체(41) 사이를 축 방향으로 통과한다. 그리고, 이 방열부(52)와 케이싱 본체(41) 사이를 통과한 냉각을 위한 공기의 흐름은, 베이스 플레이트(22)에 의해 지름 방향 외측으로 구부러진다. 그래서, 팬부(54)에 의해서 형성된 공기의 흐름은 방열부(52)의 상측보다 더 아래쪽을 흐르기 쉬워진다. 이에 의해, 방열부(52)에서의 윤활유의 방열은 하측이 주가 되고, 방열부(52)의 방열면의 활용이 불충분해지는 경향이 있다.
따라서, 제3 실시형태처럼 방열부(52)를 기울임으로써 팬부(54)에 의해서 형성된 공기의 흐름은, 방열부(52)의 전체로 널리 퍼지게 된다. 즉, 팬부(54)에 의해서 형성된 공기의 흐름은 축에 평행한 경우와 비교해서 방열부(52)의 전체에 유입한다. 이로써, 방열부(52)의 면적을 확대하지 않아도 윤활유의 방열이 촉진된다. 따라서, 방열부(52)의 냉각 효율의 향상을 도모할 수 있다.
여기에서, 방열부(52)는, 도 17에 나타내는 바와 같이 회전축 부재(12)의 축 방향에 대해서 거의 수직으로 설치해도 좋다. 즉, 방열부(52)는 회전축 부재(12)와 이루는 각도가 90°가 된다. 이처럼, 방열부(52)를 회전축 부재(12)의 축에 대해서 수직으로 배치함으로써 팬부(54)에 의해서 형성된 공기의 흐름은 방열부(52)의 전체를 거의 균등하게 통과한다. 이로써, 방열부(52)의 면적을 확대하지 않아도 윤활유의 방열이 촉진된다. 따라서, 방열부(52)의 냉각 효율의 한층 더한 향상을 도모할 수 있다.
(제4 실시형태)
제4 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치를 도 18에 나타낸다.
제4 실시형태의 경우, 냉각부(26)는 정류판(91)을 가지고 있다. 이 정류판(91)은 팬부(54)에서 방열부(52)로 공기가 유입되는 입구 쪽에 설치되어 있다. 제4 실시형태의 경우, 정류판(91)은, 상측 오일 챔버(46)에 접속하고 있는 윤활유 통로부(51)에 설치되어 있다. 구체적으로는, 정류판(91)은 상측 오일 챔버(46)에서 연장되는 윤활유 통로부(51)가 방열부(52)와 접속하는 부분에 설치되어 있다. 정류판(91)을 설치함으로써, 팬부(54)에서 형성된 공기의 흐름은 정류판(91)에서 흐름이 정돈된다. 즉, 정류판(91)은 팬부(54)에서 형성된 공기의 흐름에 포함된 흐트러짐을 정돈하고, 안정된 공기의 흐름으로서 방열부(52)로 이끈다. 이로써 방열부(52)는 흐트러짐이 적은 공기의 흐름이 통과한다.
제4 실시형태에서는 팬부(54)에서 형성된 공기의 흐름은, 정류판(91)에서 정류되어 방열부(52)로 인도된다. 이것으로 방열부(52)를 통과하는 공기의 흐름이 안정된다. 따라서, 냉각 효율의 향상을 도모할 수 있다.
(제5 실시형태)
제5 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치를 도 19에 나타낸다.
제5 실시형태의 수직형 베어링 장치(10)는 차폐판(92)을 구비하고 있다. 차폐판(92)은, 냉각부(26)와 케이싱(24) 사이에 설치되어 있다. 차폐판(92)은, 냉각부(26)에서 케이싱(24)으로의 열의 전달을 차폐하다. 도 16 및 도 17에 나타내는 제3 실시형태와 같이 방열부(52)를 회전축 부재(12)의 축에 대해서 경사지게 하면, 방열부(52)와 케이싱(24) 사이의 거리가 작아지는 곳이 생긴다. 이처럼, 방열부(52)와 케이싱(24)이 접근하면, 온도가 높은 방열부(52)에서 케이싱(24)으로 열이 전달될 우려가 있다. 이때, 방열부(52)와 케이싱(24) 사이에는 차폐판(92)이 설치되어 있다. 이것으로 방열부(52)의 열은, 차폐판(92)에 의해 차폐되어 케이싱(24)에 대한 전달이 감소된다.
제5 실시형태에서는 차폐판(92)을 마련함으로써 방열부(52)에서 케이싱(24)으로의 열의 전달을 저감하고 있다. 따라서, 경사에 수반되는 방열부(52)와 케이싱(24)의 접근에 의한 냉각 성능의 저하를 억제할 수 있다.
(제6 실시형태)
제6 실시형태에 따른 수직형 베어링 장치를 도 20에 나타낸다.
제6 실시형태에서는, 냉각부(26)는, 윤활유 통로부(51), 및 복수의 방열부(52)를 가지고 있다. 그리고, 윤활유 통로부(51)는, 상측 오일 챔버(46)에서 케이싱 본체(41)의 외측에 노출하고, 하측 오일 챔버(47)로 흐르는 사이에 복수의 방열부(52)를 연속해서 통과한다. 즉, 윤활유 통로부(51)는, 직렬로 배치된 복수의 방열부(52)를 연속해서 통과한다. 이로써, 상측 오일 챔버(46)에서 윤활유 통로부 (51)에 유출한 윤활유는, 연속하는 방열부(52)를 통과함으로써 다단계로 냉각된다. 그리고 복수의 방열부(52)에서 냉각되는 윤활유는, 하측 오일 챔버(47)로 유입한다.
제6 실시형태에서는, 복수의 방열부(52)를 연속해서 통과함으로써 윤활유 통로부(51)를 흐르는 윤활유의 방열이 촉진된다. 그리고, 제6 실시형태에서는, 복수의 방열부(52)를 설치하는 경우에도 윤활유가 통과하기 위해 케이싱 본체(41)에 형성되는 구멍(穴)은, 입구와 출구의 2개소로 좋다. 예를 들면, 케이싱 본체(41)에 설치한 6개의 평면부(81)에 각각 대향해서 방열부(52)를 배치할 경우, 케이싱 본체 (41)에는 6개의 윤활유 통로부(51)를 접속할 필요가 있다. 이 경우, 윤활유가 통과하기 위해 케이싱 본체(41)에 형성되는 구멍은, 하나의 윤활유 통로부(51)에 두 개가 필요하여 합계 12개가 된다. 한편, 제6 실시형태의 경우, 6개의 방열부(52)를 설치하는 경우에도 2개의 윤활유 통로부(51)가 이용되기 때문에 케이싱 본체(41)에 형성되는 구멍은 합계 4개이다. 이처럼, 제6 실시형태에서는 케이싱 본체(41)에 형성되는 윤활유가 통과하기 위한 구멍의 수는 감소된다. 이로써, 케이싱 본체(41)의 가공 공수, 및 부품 수는 저감된다. 따라서, 냉각 성능을 유지하면서 구조를 보다 간략화할 수 있다.
(그 밖의 실시형태)
이상, 설명한 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 실시 형태에 적용 가능하다.
제3 실시형태에서는, 회전축 부재(12)의 축 방향에 있어서 위쪽이 퍼지게 방열부 (52)를 기울이는 구성에 대해서 설명했다. 그러나, 역으로 회전축 부재(12)의 축 방향에서 하부가 퍼지게 방열부(52)를 기울여도 좋다. 이 경우, 제4 실시형태의 차폐판(92)은, 방열부(52)의 케이싱 본체(41)에 접근하는 위쪽에 설치하는 것이 바람직하다. 또 방열부(52)와 윤활유 통로부(51)와의 접속 관계는 상기 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 17에 나타내는 예의 경우, 윤활유 통로부(51)는 상측 오일 챔버(46)에서 지름 방향에 있어서 방열부(52)의 외측에 접속하고, 지름 방향에 있어서 방열부(52)의 내측에서 하측 오일 챔버(47)에 접속하고 있다. 이와 반대로, 윤활유 통로부(51)는 상측 오일 챔버(46)에서 지름 방향에 있어서 방열부(52)의 내측에 접속하고, 지름 방향에 있어서 방열부(52)의 외측에서 하측 오일 챔버로 접속하는 구성으로도 좋다. 또한, 윤활유의 흐름도, 회전축 부재(12)를 중심으로 시계방향이라도, 반(反) 시계 방향이라도 좋다. 이처럼 방열부(52)와 윤활유 통로부(51)와의 접속 관계, 및 윤활유의 흐름 방향은, 적용하는 방열부(52)의 사용에 따라서 임의로 변경할 수 있다.
또한, 상기의 복수의 실시형태에서는, 윤활유 통로부(51)를 경유해서 방열부(52)를 통과하는 윤활유는 상측 오일 챔버(46)에서 하측 오일 챔버(47)로 흐르는 예에 대해서 설명했다. 한편, 윤활유 통로부(51)를 경유하여 방열부(52)를 통과하는 윤활유는, 하측 오일 챔버(47)에서 상측 오일 챔버(46)로 흐르는 구성으로서도 좋다. 이 경우, 방열부(52)를 통과하는 윤활유는 스러스트 칼라(21)의 회전에 의해 윤활유에 생긴 원심력이나 전단력을 이용한 펌핑 작용에 의해서 하측 오일 챔버(47)에서 상측 오일 챔버(46)로 흐른다. 이렇게 윤활유 통로부(51)에서 윤활유가 흐르는 경로 및 방향은, 방열부(52)를 통과한다면 임의로 설정할 수 있다.
그리고 또한, 상기의 복수의 실시형태에서는, 냉각부(26)의 장착을 위해 케이싱 본체(41)에 평면부(81)를 설치하는 예에 대해서 설명했다. 그러나, 도 21에 나타내는 바와 같이 케이싱 본체(41)의 평면부(81)에는, 냉각부(26)를 설치하지 않아도 된다. 즉, 케이싱 본체(41)는, 냉각부(26)에 설치되지 않은 평면부(81)를 가지고 있어도 좋다.

Claims (9)

  1. 중력 방향으로 연장되는 회전축 부재와 함께 회전하는 원통 형상의 스러스트 칼라와,
    상기 스러스트 칼라의 하단과 대향하는 베이스 플레이트와,
    상기 스러스트 칼라와 상기 베이스 플레이트가 상기 회전축 부재의 축 방향에서 대향하는 부분에 설치되고, 상기 회전축 부재를 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링부와,
    상기 회전축 부재의 외주측을 포위하고, 상기 베이스 플레이트와 일체로 윤활유를 저장하는 오일 챔버(油室)를 형성하는 용기 모양(容器狀)이며, 상기 오일 챔버를 중력 방향에 있어서 상방에 마련되어 있는 상측 오일 챔버와 하방에 마련되어 있는 하측 오일 챔버로 구획하는 케이싱과,
    상기 케이싱과 상기 스러스트 칼라가 상기 회전축 부재의 지름 방향에서 대향하는 부분에 설치되고, 상기 회전축 부재를 지름 방향으로 지지하는 저널 베어링부와,
    상기 케이싱의 지름 방향 외측에 상기 케이싱과 일체로 설치되고, 상기 케이싱에서 노출해서 상기 상측 오일 챔버에서 상기 하측 오일 챔버로 이동하는 상기 윤활유가 지나가는 윤활유 통로부를 가지고, 상기 윤활유 통로부를 경유해서 상기 상측 오일 챔버에서 상기 하측 오일 챔버로 이동하는 상기 윤활유를 상기 케이싱의 외주측에서의 공기에 의해 냉각하는 냉각부와,
    상기 냉각부와 상기 케이싱 사이에 설치되고, 상기 냉각부에서 상기 케이싱으로의 열의 전달을 차단하는 차폐판을 구비하는 수직형 베어링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 부재와 일체로 회전하고, 상기 냉각부를 향해 공기의 흐름을 형성하는 송풍부를 더 구비하는 수직형 베어링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱은, 상기 오일 챔버를, 상기 상측 오일 챔버 및 상기 하측 오일 챔버에 부가하여, 상기 회전축 부재와 함께 회전하는 스러스트 칼라의 회전에 의해 상기 하측 오일 챔버에서 상기 상측 오일 챔버로 순환하는 상기 윤활유가 흐르는 순환 오일 챔버로 구획하고,
    상기 스러스트 베어링부 및 상기 저널 베어링부는, 상기 순환 오일 챔버에 설치되어 있는 수직형 베어링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱은, 외벽을 구성하는 케이싱 본체를 가지고 있으며,
    상기 케이싱 본체는, 둘레 방향에 있어서 평탄한 평면부를 가지고,
    상기 냉각부는 상기 평면부에 설치되어 있는 수직형 베어링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부는, 상기 회전축 부재의 축 방향에 대해서 경사져 있는 수직형 베어링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부는, 유입되는 공기의 흐름을 정돈하는 정류판(整流板)을 가지는 수직형 베어링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부는, 상기 윤활유 통로부를 흐르는 윤활유가 방열(放熱)하는 복수의 방열부를 가지고,
    상기 윤활유 통로부는, 복수의 상기 방열부를 연속해서 통과하는 수직형 베어링 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 수직형 베어링 장치와,
    상기 회전축 부재의 축 방향에 있어서 적어도 한쪽 단부가 상기 수직형 베어링 장치에 의해 지지되는 회전체를,
    구비하는 회전기.
  9. 삭제
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