WO2017043445A1

WO2017043445A1 - Rolling bearing for extremely low temperature environments

Info

Publication number: WO2017043445A1
Application number: PCT/JP2016/076014
Authority: WO
Inventors: 石田　昌幸
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2017-03-16

Abstract

Provided is a rolling bearing for extremely low temperature environments that comprises a deep groove ball bearing (A) provided with a retainer (4) made from a fluororesin molded body, wherein the retainer (4) is obtained by a plurality of separator-type retainer pieces (5) that divide, in the circumferential direction, the retainer (4) having a ring-shaped main portion being integrally connected to an annular bearing-side plate (6) by anchoring with screws (7), and the retainer piece (5) is provided with a linear projection (5a), which projects toward a raceway face (2a) on the inner circumferential side of an outer ring (2) and extends along the circumferential direction of the retainer piece (5), at a height that allows contact with the raceway face. Because the projection (5a) provided on the retainer piece (5) can contact the raceway face (2a), the fluororesin efficiently lubricates the raceway face (2a) by being transferred via a ball (3).

Description

極低温環境用転がり軸受Rolling bearing for cryogenic environment

　この発明は、液化天然ガスなどの極低温状態の液化ガスを移送するサブマージドポンプ等の軸受等のように、極低温下で用いられる極低温環境用転がり軸受に関するものである。 The present invention relates to a rolling bearing for a cryogenic environment that is used at a cryogenic temperature, such as a bearing of a submerged pump that transports a liquefied gas in a cryogenic state such as liquefied natural gas.

　一般に、常温の環境で用いられる転がり軸受は、内輪と外輪の間に転動体を回転自在に保持し、潤滑油等による液体潤滑が必要であるが、例えば－１００℃以下または－２００℃以下のような極低温の液化ガス等が存在する環境や、これらを取り扱う環境下で用いられる転がり軸受には、通常の潤滑油等による液体潤滑を期待できない。また、極低温環境用転がり軸受には、部品の収縮変形に伴う強度や耐久性の低下などが起こりやすいこともあり、そのような厳しい使用条件に耐える特性が必要である。 In general, a rolling bearing used in a normal temperature environment requires a rolling element to be rotatably held between an inner ring and an outer ring and requires liquid lubrication with a lubricating oil or the like. In a rolling bearing used in an environment where such a cryogenic liquefied gas or the like exists, or in an environment where these gases are handled, liquid lubrication with a normal lubricating oil or the like cannot be expected. In addition, rolling bearings for cryogenic environments are liable to deteriorate in strength and durability due to shrinkage and deformation of parts, and are required to withstand such severe use conditions.

　因みに、極低温の液化ガスの代表例である液化天然ガス（ＬＮＧ）は、メタンを主成分とし、常圧下では－１６１．５℃（約－１６２℃）以下でなければ液化しない物性である。ＬＮＧの他にも、例えば冷媒、熱媒体、充填用ガスなどに液化された状態で利用される液化ガスとして、窒素、ヘリウムなどがある。 Incidentally, liquefied natural gas (LNG), which is a typical example of a cryogenic liquefied gas, has methane as a main component and has a physical property that does not liquefy unless it is −161.5 ° C. (about −162 ° C.) or lower under normal pressure. In addition to LNG, examples of liquefied gas used in a liquefied state such as a refrigerant, a heat medium, and a filling gas include nitrogen and helium.

　このような液化ガスを極低温で液体の状態を維持して移送したり保管したりする場合には、極低温下での専用ポンプを用いる必要があり、そのようなポンプの型式としてサブマージド型のポンプが知られている。
　この型式のポンプは、モータを含むポンプ装置の全体を液化ガス中に浸漬して用いるので、本体を外気から密封するためのメカニカルシールを必要とせず、気化ガスの散逸によるロスの少ない点でも優れたものである。 When transporting or storing such a liquefied gas while maintaining a liquid state at a cryogenic temperature, it is necessary to use a dedicated pump at a cryogenic temperature. As a type of such a pump, a submerged type is used. Pumps are known.
Since this type of pump is used by immersing the entire pump device including the motor in liquefied gas, it does not require a mechanical seal to seal the main body from the outside air, and is excellent in that there is little loss due to dissipation of the vaporized gas. It is a thing.

　しかしながら、このようなサブマージド型のポンプは、モータなども直接に液化ガスに触れる状態で用いられるので、モータ軸などを支持する転がり軸受についても極低温下で潤滑性に乏しいＬＮＧで潤滑されながら、長期にわたって安定して良好な回転状態であることが求められる。 However, since such a submerged pump is used in a state where the motor etc. is also in direct contact with the liquefied gas, the rolling bearing supporting the motor shaft etc. is also lubricated with LNG having poor lubricity at extremely low temperatures, It is required that the rotation state is stable and good over a long period of time.

　また、極低温環境の他の例としては、上記した液体ガスの存在する環境ばかりではなく、地表から遠く離れた成層圏以上の高高度の宇宙空間や、さらに離れた宇宙空間でも、環境温度は－５０～－２７０℃程度になることから、そのような人工衛星や宇宙船で用いられる極低温環境用転がり軸受にも同様な特性が求められる。 As another example of the cryogenic environment, the environmental temperature is not only in the above-mentioned environment where liquid gas exists, but also in a high altitude space beyond the stratosphere far from the surface of the earth, and in a far away space. Since the temperature is about 50 to −270 ° C., similar characteristics are required for rolling bearings for cryogenic environments used in such artificial satellites and spacecraft.

　このような極低温環境で用いられる転がり軸受の公知技術として、外輪および内輪がマルテンサイト系ステンレス鋼で形成され、かつ転動体がセラミックで形成され、保持器はフッ素樹脂で形成されたものが知られている（下記特許文献１）。 As a known technique of a rolling bearing used in such a cryogenic environment, an outer ring and an inner ring are made of martensitic stainless steel, a rolling element is made of ceramic, and a cage is made of a fluororesin. (Patent Document 1 below).

特開２０１４－２０４９０号公報JP 2014-20490 A

　しかし、上記した従来の極低温環境用転がり軸受は、極低温環境下で固体潤滑成分を転動体や内外輪の軌道面に充分に供給することが容易ではなく、フッ素樹脂製の保持器から経時的に充分な量の潤滑成分を軌道面に供給することは困難であった。 However, the conventional rolling bearing for the cryogenic environment described above is not easy to sufficiently supply the solid lubricating component to the rolling elements and the raceway surfaces of the inner and outer rings in the cryogenic environment, and it is not possible to pass the time from the fluororesin cage. Therefore, it has been difficult to supply a sufficient amount of lubricating components to the raceway surface.

　また、保持器から軌道面に固体潤滑剤が供給される量を多くするために、転動体と保持器との接触面積を広げて対応することが予想されるが、潤滑性に優れた極低温環境用転がり軸受は得られていない。 In addition, in order to increase the amount of solid lubricant supplied from the cage to the raceway surface, it is expected that the contact area between the rolling element and the cage will be expanded. Environmental rolling bearings have not been obtained.

　そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、極低温環境で使用される場合に、固体潤滑成分を転動体や内外輪の軌道面に充分に供給することができるものであり、特に軸方向に一定の荷重が作用する回転状態でも充分な量の潤滑成分を軌道面に供給することができる極低温環境用転がり軸受とすることである。 Therefore, the problem of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to sufficiently supply the solid lubricating component to the raceway surfaces of the rolling elements and the inner and outer rings when used in a cryogenic environment. In particular, a rolling bearing for a cryogenic environment capable of supplying a sufficient amount of a lubricating component to the raceway surface even in a rotating state in which a constant load acts in the axial direction.

　上記の課題を解決するために、この発明においては、内輪と外輪の間に、複数のボールを回転自在に保持するフッ素樹脂系成形体からなる保持器を設けた転がり軸受において、前記保持器は、リング状の保持器を周方向に分割した複数のセパレータ型の保持器片を軸受側板で一体に連結して設けたものからなり、前記保持器片には内輪もしくは外輪またはこれら両輪の軌道面に向かって接触可能な高さに突出する突部を設けた極低温環境用転がり軸受としたのである。 In order to solve the above problems, in the present invention, in the rolling bearing provided with a cage made of a fluororesin-based molded body that rotatably holds a plurality of balls between the inner ring and the outer ring, the cage is A plurality of separator-type cage pieces obtained by dividing a ring-like cage in the circumferential direction and integrally connected by a bearing side plate. The cage piece includes an inner ring or an outer ring, or a raceway surface of these two wheels. This is a rolling bearing for a cryogenic environment provided with a projecting portion projecting to a height at which it can be contacted.

　上記したように構成されるこの発明の極低温環境用転がり軸受は、フッ素樹脂系成形体からなる保持器片に設けた突部が、軌道面に向かって所定高さに突出して前記軌道面に接触可能であるから、保持器のフッ素樹脂がボールを経由して軌道面に移着するだけでなく、内輪もしくは外輪またはこれら両輪の軌道面に直接に移着して潤滑する。 In the rolling bearing for the cryogenic environment of the present invention configured as described above, the protrusion provided on the cage piece made of a fluororesin-based molded body protrudes at a predetermined height toward the raceway surface to the raceway surface. Since the contact is possible, the fluororesin of the cage not only moves to the raceway surface via the ball, but also moves directly to the raceway surface of the inner ring or the outer ring or both wheels and lubricates.

　そのため、転がり軸受の各部に潤滑成分が不足しがちな極低温環境においても、自己潤滑性が充分に発揮され、特に軸方向に一定の荷重が作用する軸受に対して、充分な量の潤滑成分を軌道面に供給することができる。 For this reason, self-lubricating properties are sufficiently exerted even in an extremely low temperature environment in which a lubricating component tends to be insufficient in each part of a rolling bearing, and a sufficient amount of lubricating component is particularly applied to a bearing in which a constant load acts in the axial direction. Can be supplied to the raceway surface.

　また、保持器片による上記のような極低温下で潤滑性に優れたフッ素樹脂の軌道面への直接供給は、上記突部が、内輪および外輪の受ける軸方向の荷重を、転走するボールに伝える前記内輪および外輪の軌道面と前記ボールとの接点について、この接点の前記転走に伴なう前記軌道面上の移動経路に向かって接触可能な高さに突出する突部であることにより、フッ素樹脂の供給を潤滑成分の不足しがちな軌道面の特定箇所に、効率よく行うようにするために好ましい。 In addition, the direct supply of the fluororesin excellent in lubricity at the cryogenic temperature as described above to the raceway surface by the cage piece is a ball that rolls the axial load received by the inner ring and the outer ring by the protrusion. The contact points between the raceway surfaces of the inner and outer rings and the ball transmitted to the ball are protrusions that project to a height that can be contacted toward the movement path on the raceway surface accompanying the rolling of the contact points. Therefore, it is preferable to supply the fluororesin efficiently to a specific portion of the raceway surface where the lubricating component tends to be insufficient.

　また、上記した突部が、セパレータ型保持器片の周方向に延びる１以上の線条形の突部であることにより、このような突部と軌道面との摺接面積を制限し、過剰な接触を避けて効率よくフッ素樹脂を軌道面に供給することを可能にする。 Further, the above-described protrusions are one or more line-shaped protrusions extending in the circumferential direction of the separator-type cage piece, thereby limiting the sliding contact area between such protrusions and the raceway surface, and excessively This makes it possible to efficiently supply fluororesin to the raceway surface while avoiding unnecessary contact.

　また、このような突部が、軌道面に整合する円曲面を頂上部に有する突部であることにより、突部の頂上部を可及的に広い面積で軌道面に接触させることができるので、それだけ多くのフッ素樹脂を軌道面に効率よく供給することができて好ましい。 Moreover, since such a protrusion is a protrusion having a circular curved surface that matches the raceway surface at the top, the top of the protrusion can be brought into contact with the raceway as much as possible. It is preferable that much fluororesin can be efficiently supplied to the raceway surface.

　この発明は、転がり軸受におけるセパレータ型の保持器片に内輪もしくは外輪またはこれら両輪の軌道面に向かって突出する突部を前記軌道面に接触可能な高さに設けたので、転がり軸受が回転するときに保持器のフッ素樹脂がボールを経由して軌道面に移着するだけでなく、内輪もしくは外輪またはこれら両輪の軌道面に直接に移着して潤滑することになり、極低温環境用において、フッ素樹脂を転動体や内外輪の軌道面に充分に供給できるものとなり、特に軸方向に一定の荷重が作用する軸受の回転状態でも充分な量の潤滑成分を軌道面に供給することができる極低温環境用転がり軸受となる利点がある。 According to the present invention, the separator-type cage piece in the rolling bearing is provided with a protrusion that protrudes toward the raceway surface of the inner ring or the outer ring or both the wheels, so that the rolling bearing rotates. Occasionally, the fluororesin of the cage not only moves to the raceway surface via the ball, but also moves directly to the raceway surface of the inner ring or outer ring or both of these wheels for lubrication. Fluorine resin can be sufficiently supplied to the raceway surfaces of the rolling elements and the inner and outer rings, and a sufficient amount of lubricating components can be supplied to the raceway surface even in the rotating state of the bearing in which a constant load acts in the axial direction. There is an advantage that it becomes a rolling bearing for a cryogenic environment.

実施形態を示す転がり軸受の部品分解斜視図Parts exploded perspective view of a rolling bearing showing an embodiment 実施形態の要部を拡大して示す軸方向断面図Axial sectional view showing an enlarged main part of the embodiment 実施形態の要部を拡大して示し、保持器片の形態例を説明する軸方向断面図An axial sectional view for explaining an example of the shape of a cage piece by enlarging and showing the main part of the embodiment 実施形態の要部を拡大して示し、保持器片の形態例を説明する軸方向断面図An axial sectional view for explaining an example of the shape of a cage piece by enlarging and showing the main part of the embodiment 実施形態の保持器片の形態例の説明図Explanatory drawing of the example of the form of the holder | retainer piece of embodiment 実施形態の使用状態を説明し、液化天然ガス用サブマージドポンプの概略構成を示す断面図Sectional drawing explaining the use condition of embodiment and showing schematic structure of the submerged pump for liquefied natural gas

　この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
　図１、２に示すように、第１実施形態は、内輪１と外輪２の間に、複数のボール３を回転自在に保持するフッ素樹脂系成形体からなる保持器４を設けた深溝玉軸受Ａからなる転がり軸受であり、保持器４は、本体部分がリング状の保持器４を周方向に分割した複数のセパレータ型の保持器片５を環状の軸受側板６にねじ７で固定して一体に連結したものであり、保持器片５には外輪２の内周側の軌道面２ａに向かって突出し、保持器片５の周方向に沿って延びる２列の線条形の突部５ａを軌道面２ａに接触可能な高さに設けた極低温環境用の転がり軸受である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the first embodiment is a deep groove ball bearing in which a cage 4 made of a fluororesin-based molded body that rotatably holds a plurality of balls 3 is provided between an inner ring 1 and an outer ring 2. The retainer 4 includes a plurality of separator-type retainer pieces 5 obtained by dividing the ring-shaped retainer 4 in the circumferential direction on a ring-shaped bearing side plate 6 with screws 7. The cage piece 5 protrudes toward the raceway surface 2a on the inner peripheral side of the outer ring 2 and extends in the circumferential direction of the cage piece 5 in two rows of linear protrusions 5a. Is a rolling bearing for a cryogenic environment provided at a height that allows contact with the raceway surface 2a.

　実施形態の玉軸受Ａは、極低温環境下での使用に耐える材質の素材からなり、例えば、内輪１および外輪２の基材は、マルテンサイト系ステンレス鋼または高速度工具鋼であり、これらは硬質で耐摩耗性に優れた鋼材である。マルテンサイト系ステンレス鋼の例としては、ＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４４０Ｃなどが挙げられる。また、高速度工具鋼としては、米国鉄鋼協会ＡＩＳＩ規格の高速度鋼のＭ５０、日本工業規格のＳＫＨ４等が挙げられる。 The ball bearing A of the embodiment is made of a material that can withstand use in a cryogenic environment. For example, the base material of the inner ring 1 and the outer ring 2 is martensitic stainless steel or high-speed tool steel. It is a hard steel material with excellent wear resistance. Examples of martensitic stainless steel include SUS403, SUS420, and SUS440C. Examples of the high-speed tool steel include M50, a high-speed steel according to the American Iron and Steel Institute AISI standard, and SKH4, a Japanese industrial standard.

　このような内輪１および外輪２の表面には、ビッカース硬度（Ｈｖ）１０００～４０００程度のダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣと略記する。）を主体とする硬質皮膜を設け、さらに硬質皮膜は、基材との密着性を高めるために中間層を介して設けることが好ましい。 A hard film mainly composed of diamond-like carbon (hereinafter abbreviated as DLC) having a Vickers hardness (Hv) of about 1000 to 4000 is provided on the surfaces of the inner ring 1 and the outer ring 2. In order to improve the adhesion to the material, it is preferable to provide it through an intermediate layer.

　ＤＬＣは、ダイヤモンドとグラファイトが混ざり合った中間構造のものであり、ダイヤモンドと同等の硬度に形成できるものである。ＤＬＣ皮膜の形成方法としては、スパッタリングやイオンプレーティングなどの物理的蒸着法、化学的蒸着法、アンバランスド・マグネトロン・スパッタリング（ＵＢＭＳ）法などの周知の皮膜形成法を採用することができる。 DLC has an intermediate structure in which diamond and graphite are mixed, and can be formed with the same hardness as diamond. As a method for forming the DLC film, a known film forming method such as a physical vapor deposition method such as sputtering or ion plating, a chemical vapor deposition method, or an unbalanced magnetron sputtering (UBMS) method can be employed.

　上記した中間層の形成については、先ず、基材との密着性を増すために、基材上に金属系材料を主体とする第１の中間層を形成し、その上に重ねて表面側に近づくほど炭素の組成比を増加させた組成傾斜性の第２の中間層で構成することが好ましい。ＤＬＣ傾斜層は、硬質皮膜を、ＵＢＭＳ法において黒鉛ターゲットを用いて、基材に対するバイアス電圧を連続的または段階的に上昇させながら成膜することで得られる。 Regarding the formation of the intermediate layer, first, in order to increase the adhesion with the base material, a first intermediate layer mainly composed of a metal-based material is formed on the base material, and the first intermediate layer is superimposed on the first intermediate layer. It is preferable that the second intermediate layer having a composition gradient in which the composition ratio of carbon is increased as it gets closer. The DLC gradient layer can be obtained by forming a hard film by using a graphite target in the UBMS method while increasing the bias voltage with respect to the substrate continuously or stepwise.

　このようにバイアス電圧を上昇させることにより、上記数値範囲内でＨＶ値を上げて前記した硬質皮膜の硬度調整することができ、より好ましい前記した硬質皮膜の硬度は、（Ｈｖ）１０００～３０００であり、低い摩擦係数である点でより好ましい硬質皮膜の硬度は、（Ｈｖ）１０００～１５００である。 By increasing the bias voltage in this way, the hardness of the hard coating can be adjusted by increasing the HV value within the above numerical range. The hardness of the hard coating is more preferably (Hv) 1000 to 3000. The hardness of the hard film is more preferably (Hv) 1000 to 1500 in view of the low coefficient of friction.

　ボール（球）３の素材は、耐摩耗性が良く、フッ素樹脂の移着性に優れている点でセラミックス製であることが好ましく、セラミックスの種類は、特に限定されないが、窒化ケイ素系、ジルコニア系、炭化ケイ素系、アルミナ系の各系のセラミックスを調製することができるが、例えば窒化ケイ素系セラミックス製の転動体は、特に硬質で耐摩耗性に優れているので好ましい。 The material of the ball (sphere) 3 is preferably made of ceramics in terms of good wear resistance and excellent transferability of fluororesin, and the type of ceramics is not particularly limited, but silicon nitride, zirconia Although a ceramic based, silicon carbide based or alumina based ceramic can be prepared, for example, a rolling element made of a silicon nitride based ceramic is preferable because it is particularly hard and excellent in wear resistance.

　この発明に用いる保持器４は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂を主成分とする素材からなる成形体を採用する。極低温でも転動体の表面に固体潤滑材を移着させて良好かつ安定した固体潤滑性を発揮させるために好ましいからである。 The cage 4 used in the present invention employs a molded body made of a material mainly composed of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE). This is because it is preferable for exhibiting good and stable solid lubricity by transferring a solid lubricant to the surface of the rolling element even at an extremely low temperature.

　保持器４は、適当な厚みの短円筒状、すなわち一般的なリング状の保持器本体を周方向に分割してボール３同士の隙間の幅で隙間の数だけ揃えた複数のセパレータ型の保持器片５からなり、これらを前記隙間の位置で固定するための孔６ａを形成した環状の軸受側板６に、ねじ７で締め付けて固定することにより一体に連結して構成されるものである。 The retainer 4 is a short cylindrical shape having an appropriate thickness, that is, a general ring-shaped retainer main body, which is divided into a plurality of separators in which the number of gaps is equal to the width of the gap between the balls 3 by dividing the main body in the circumferential direction. It is composed of a container piece 5 and is integrally connected by tightening and fixing to an annular bearing side plate 6 formed with a hole 6a for fixing them at the position of the gap.

　上記の連結のために、保持器片５の軸方向両端面には、ねじ穴５ｂを形成しており、軸受の組み立て工程において、各保持器片５を、ボール３と共に内輪１と外輪２の間に組み込んだ後、軸受側板６を介してねじ７で固定する。 For the above connection, screw holes 5b are formed on both axial end surfaces of the cage piece 5, and in the assembly process of the bearing, each cage piece 5 is connected to the inner ring 1 and the outer ring 2 together with the balls 3. After being assembled in between, it is fixed with screws 7 through the bearing side plate 6.

　図２、３に示すように、組み付けられる複数のセパレータ型の保持器片５の外径側（図２）または内径側（図３）には、それぞれ外輪２の軌道面２ａまたは内輪１の軌道面１ａに向かって直立状に突出し、保持器片５の周方向に沿って延びる２列の線条形の突部５ａを軌道面２ａに接触可能な高さに設けている。線条形の突部５ａの数は、図示した以外に１列であっても良く、また３列以上に設けることもできる。 As shown in FIGS. 2 and 3, on the outer diameter side (FIG. 2) or inner diameter side (FIG. 3) of the plurality of separator-type cage pieces 5 to be assembled, the raceway surface 2a of the outer ring 2 or the raceway of the inner ring 1 respectively. Two rows of line-shaped protrusions 5a projecting upright toward the surface 1a and extending along the circumferential direction of the cage piece 5 are provided at a height that allows contact with the track surface 2a. The number of the line-shaped protrusions 5a may be one row in addition to the illustration, and may be provided in three or more rows.

　このような保持器片５は、突部５ａを外径側または内径側のいずれかまたは両側に設けたものを１以上の所要数だけ用いればよく、突部５ａを有しない保持器片（図示せず。）と併用することができる。
　すなわち、図２に示す突部５ａを外径側に設けた保持器片５と、図３に示す突部５ａを内径側に設けた保持器片５´とを所定数ずつ作製しておき、転がり軸受の組み立て工程で保持器片５または保持器片５´を交互に組み込むか、または適当な間隔で適当な数ずつ組み込んで転がり軸受を製造できる。 For such a cage piece 5, it is only necessary to use a required number of one or more protrusions 5 a provided on either the outer diameter side or the inner diameter side or on both sides, and the cage piece without the projections 5 a (see FIG. Not shown)).
That is, a predetermined number of cage pieces 5 provided with the protrusions 5a shown in FIG. 2 on the outer diameter side and cage pieces 5 ′ provided with the projections 5a shown in FIG. Roller bearings can be manufactured by assembling the cage pieces 5 or the cage pieces 5 'alternately in the assembly process of the rolling bearing, or by incorporating an appropriate number of them at appropriate intervals.

　また、突部５ａを外径側および内径側の両側に有する保持器片（図示せず。）を作製しても良く、またこれを１以上用い、突部５ａを有しない保持器片（図示せず。）と併用して転がり軸受に組み込むこともできる。 Moreover, you may produce the holder | retainer piece (not shown) which has the protrusion 5a on both the outer diameter side and the inner diameter side, and also uses this one or more, and the holder | retainer piece which does not have the protrusion 5a (FIG. (Not shown) can be combined with a rolling bearing.

　このように構成された実施形態の玉軸受Ａでは、フッ素樹脂系成形体からなる保持器片５に設けた突部５ａが、軌道面１ａもしくは軌道面２ａまたは両方に向かって所定高さに突出して接触可能であるから、保持器５のフッ素樹脂がボール３を経由して軌道面１ａ，２ａに移着するだけでなく、内輪１もしくは外輪２またはこれら両輪の軌道面１ａ，２ａに直接に移着して潤滑する。そのため、玉軸受Ａの各部に潤滑成分が不足しがちな極低温環境においても、自己潤滑性が充分に発揮され、特に軸方向に一定の荷重が作用する軸受に対して、充分な量の潤滑成分を軌道面に供給する。 In the ball bearing A of the embodiment thus configured, the protrusion 5a provided on the cage piece 5 made of a fluororesin-based molded body protrudes at a predetermined height toward the raceway surface 1a or the raceway surface 2a or both. Therefore, the fluororesin of the cage 5 is not only transferred to the raceway surfaces 1a and 2a via the balls 3, but directly to the inner race 1 or the outer race 2 or the raceway surfaces 1a and 2a of these two wheels. Transfer and lubricate. Therefore, even in an extremely low temperature environment in which each component of the ball bearing A tends to lack a lubricating component, self-lubricating properties are sufficiently exerted, and particularly a sufficient amount of lubrication is applied to a bearing in which a constant load is applied in the axial direction. The component is supplied to the raceway surface.

　また、図４に示す突部５ｃの配置および形態の例は、内輪１および外輪２の受ける荷重（同図中に矢印で示す。）が軸方向に逆向きの負荷である場合に、転走するボール３に伝わる荷重は、内輪１および外輪２の軌道面からボール３の径方向に対向する対の接点（a₁,b₁またはa₂,b₂）を経由するが、これら２組の対向する接点対の前記ボール３の転走に伴なう軌道面１ａ上の移動経路に接触可能な高さに突出する突部５ｃを設けることが好ましい。なお、図４中の一点鎖線は、ボールの径方向に作用する荷重の作用線を示している。 Moreover, the example of arrangement | positioning and form of the protrusion 5c shown in FIG. 4 is rolling when the load (indicated by an arrow in the figure) received by the inner ring 1 and the outer ring 2 is a load opposite in the axial direction. The load transmitted to the ball 3 passes through a pair of contact points (a ₁ , b ₁ or a ₂ , b ₂ ) facing the radial direction of the ball 3 from the raceway surfaces of the inner ring 1 and the outer ring 2. It is preferable to provide a protrusion 5c that protrudes to a height that allows contact with a moving path on the raceway surface 1a that accompanies the rolling of the ball 3 of the opposing contact pair. In addition, the dashed-dotted line in FIG. 4 has shown the action line of the load which acts on the radial direction of a ball | bowl.

　このような態様が好ましい理由は、軌道面１ａとボール３との接点（a₁,b₁またはa₂,b₂）の軌道面１ａ上の移動経路には、重点的に荷重がかかるため、フッ素樹脂系の潤滑剤が不足しがちであるが、そのような部分に重点的に多くの潤滑剤を供給することにより、潤滑成分を効率よく軌道面に供給して極低温環境でも回転の安定した転がり軸受とすることができるからである。 Such embodiment is preferred because, in the moving path of the orbital plane 1a of the contact point between the raceway surface 1a and the ball 3 (a _{_1,} b ₁ or a _2, b _2), since the focus load is applied, Fluororesin-based lubricants tend to be in short supply, but by supplying a large amount of lubricants to such areas, it is possible to efficiently supply lubricating components to the raceway surface and stabilize the rotation even in a cryogenic environment. This is because it can be a rolling bearing.

　また、突部５ａ，５ｃの形状は、図１～４に示す保持器片５、５´の周方向に延びる１以上の線条形の突部に限られるものではなく、例えば図５に示すような軌道面の円溝状部分に整合する半円柱状の円曲面からなる突部５ｄまたはその他の周知形状の突部（図示せず）であっても良い。このような突部５ｄやその他の突部についても保持器片５の外径側または内径側のいずれかまたは両側に設けることができる。 Further, the shape of the

protrusions

5a and 5c is not limited to one or more linear protrusions extending in the circumferential direction of the

cage pieces

5 and 5 'shown in FIGS. 1 to 4, for example, as shown in FIG. The protrusion 5d may be a semi-cylindrical circular curved surface that matches the circular groove-like portion of the raceway surface, or other well-known protrusion (not shown). Such protrusions 5d and other protrusions can also be provided on either the outer diameter side or the inner diameter side of the cage piece 5 or on both sides.

　そして、この発明の極低温環境用転がり軸受は、その具体的な用途は、液化ガス用ポンプの転がり軸受であっても良く、また人工衛星アンテナの支持や駆動装置に用いる転がり軸受であっても良い。 The specific use of the rolling bearing for the cryogenic environment according to the present invention may be a rolling bearing of a pump for a liquefied gas, or a rolling bearing used for supporting or driving a satellite antenna. good.

　転がり軸受の用途が液化ガス用ポンプである場合は、液化天然ガス（ＬＮＧ）用サブマージドポンプであってもよいが、その場合には、転がり軸受が直接に極低温のＬＮＧに接触するため、この発明の内外輪と転動体が長期間の使用に耐えて耐摩耗性および潤滑性の低下しない耐久性に優れた極低温環境用転がり軸受となる効果が顕著に現れる。 When the application of the rolling bearing is a pump for liquefied gas, it may be a submerged pump for liquefied natural gas (LNG), but in that case, since the rolling bearing directly contacts the cryogenic LNG, The inner and outer rings and rolling elements of the present invention have a remarkable effect of becoming a rolling bearing for a cryogenic environment excellent in durability that withstands long-term use and does not deteriorate wear resistance and lubricity.

　図６に示すように、液化天然ガス（ＬＮＧ）用サブマージドポンプは、ポンプ全体を液中に浸漬することにより、ポット（圧力容器）８内で気密性を発揮するものであり、ポンプ軸９は、モータ軸１０は同軸上に一体に連結された構造である。 As shown in FIG. 6, the submerged pump for liquefied natural gas (LNG) exhibits airtightness in a pot (pressure vessel) 8 by immersing the entire pump in the liquid. Is a structure in which the motor shaft 10 is integrally connected on the same axis.

　ポット８は、ＬＮＧの吸込口１１を外側に向けて開口しており、また外部配管（図示せず。）に通じる吐出口１２を有している。ポット８内に装着されたモータ１３は、外部電源によって回転するモータ軸１０の上側と下側を、図１に示される実施形態の玉軸受Ａで支持しており、このモータ軸１０と一体に回転するポンプ軸９には、複数段の羽根車（インペラー）１４が取り付けられている。
　このような玉軸受Ａには、内輪にモータ軸１０から下向きの荷重が負荷されており、また外輪は周辺の基台に固定されているので、内輪と外輪には軸方向に逆向きの負荷がかかる状態で使用される。 The pot 8 is opened with the LNG suction port 11 facing outward, and has a discharge port 12 leading to an external pipe (not shown). The motor 13 mounted in the pot 8 supports the upper and lower sides of the motor shaft 10 rotated by an external power source with the ball bearing A of the embodiment shown in FIG. A plurality of stages of impellers 14 are attached to the rotating pump shaft 9.
In such a ball bearing A, a downward load is applied to the inner ring from the motor shaft 10, and the outer ring is fixed to a peripheral base, so that the inner ring and the outer ring are loaded in opposite directions in the axial direction. It is used in the state where it takes.

　このポンプの図示した装置内の流路は、駆動したモータ１３によるポンプ軸９と一体に回転する羽根車１４によって、ポット８内に吸込口１１から流入したＬＮＧが、ポット８の内側面に沿って下向きに流れ、多段の羽根車１４の最下段部分から吸い込まれて、羽根車１４の周囲に配置された筒状内壁１５の内側の配管１６から吐出口１２に流れるが、ＬＮＧの一部は筒状内壁１５の内側の他の配管１７からモータ１３内を潤滑液として流れて、玉軸受Ａを潤滑および冷却し、ポット８の内側面に沿って下向きの流れに合流して、再度、多段の羽根車１４の先端部分から吸い込まれる。 The flow path in the illustrated apparatus of the pump is such that the LNG flowing from the suction port 11 into the pot 8 along the inner surface of the pot 8 by the impeller 14 that rotates integrally with the pump shaft 9 by the driven motor 13. It flows downward and flows into the discharge port 12 from the pipe 16 inside the cylindrical inner wall 15 arranged around the impeller 14, and is sucked in from the lowermost portion of the multistage impeller 14. The other pipe 17 inside the cylindrical inner wall 15 flows in the motor 13 as a lubricating liquid, lubricates and cools the ball bearing A, joins the downward flow along the inner side surface of the pot 8, and again multistage. Is sucked from the tip of the impeller 14.

　このようにして使用される玉軸受Ａは、セラミック製の玉をＰＴＦＥ製保持器で保持し、内輪および外輪の基材表面には、所定硬度のダイヤモンドライクカーボンを主体とする硬質皮膜が設けられていることが好ましく、軌道面および転動体の摩耗が極めて少なく、ＬＮＧによって潤滑されかつ冷却され、また内輪や外輪が受ける荷重により軌道面の一部に潤滑不足が生じやすくなるにも拘わらず、極低温環境で長期間の使用に耐えて経時的に耐摩耗性および潤滑性の低下しない転がり軸受となる。 The ball bearing A used in this way holds ceramic balls with a PTFE cage, and a hard coating mainly composed of diamond-like carbon having a predetermined hardness is provided on the inner ring and outer ring base material surfaces. It is preferable that the raceway surface and the rolling element are extremely less worn, lubricated and cooled by LNG, and the load applied to the inner ring and the outer ring tends to cause insufficient lubrication in a part of the raceway surface. It is a rolling bearing that can withstand long-term use in a cryogenic environment and does not deteriorate in wear resistance and lubricity over time.

１　内輪
１ａ、２ａ　軌道面
２　外輪
３　ボール
４　保持器
５、５´　保持器片
５ａ，５ｃ，５ｄ　突部
５ｂ　ねじ孔
６　軸受側板
６ａ　孔
７　ねじ
８　ポット
９　ポンプ軸
１０　モータ軸
１１　吸込口
１２　吐出口
１３　モータ
１４　羽根車
１５　筒状内壁
１６、１７　配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1

Inner ring

1a, 2a Raceway surface 2 Outer ring 3 Ball 4

Cage

5, 5 '

Cage piece

5a, 5c, 5d Protrusion 5b Screw hole 6 Bearing side plate 6a Hole 7 Screw 8 Pot 9 Pump shaft 10 Motor shaft 11 Suction port 12 Discharge port 13 Motor 14 Impeller 15 Tubular

inner walls

16 and 17 Piping

Claims

　内輪（１）と外輪（２）の間に、複数のボール（３）を回転自在に保持するフッ素樹脂系成形体からなる保持器（４）を設けた転がり軸受において、
　前記保持器（４）は、リング状の保持器を周方向に分割した複数のセパレータ型保持器片（５）を軸受側板（６）で一体に連結したものからなり、前記保持器片（５）には内輪（１）もしくは外輪（２）またはこれら両輪（１、２）の軌道面に向かって接触可能な高さに突出する突部（５ａ）を設けたことを特徴とする極低温環境用転がり軸受。 In a rolling bearing provided with a cage (4) made of a fluororesin-based molded body that rotatably holds a plurality of balls (3) between an inner ring (1) and an outer ring (2),
The cage (4) is formed by integrally connecting a plurality of separator-type cage pieces (5) obtained by dividing a ring-shaped cage in the circumferential direction with a bearing side plate (6). ) Is provided with a protrusion (5a) projecting to a height that allows contact with the inner ring (1) or the outer ring (2) or the raceways of both the rings (1, 2). Rolling bearing for use.
　上記突部（５ａ）が、内輪（１）および外輪（２）の受ける軸方向の荷重を、転走するボール（３）に伝える前記内輪（１）および外輪（２）の軌道面（１ａ、２ａ）と前記ボール（３）との接点について、この接点の前記転走に伴なう前記軌道面（１ａ、２ａ）上の移動経路に向かって接触可能な高さに突出する突部である請求項１に記載の極低温環境用転がり軸受。 The protrusion (5a) transmits the axial load received by the inner ring (1) and the outer ring (2) to the rolling ball (3). The raceway surfaces (1a, 2a) and a contact point between the ball (3) and a protrusion projecting to a height at which contact can be made toward a moving path on the raceway surface (1a, 2a) accompanying the rolling of the contact point. The rolling bearing for cryogenic environments according to claim 1.
　上記突部（５ａ）が、セパレータ型保持器片（５）の周方向に延びる１以上の線条形の突部である請求項１または２に記載の極低温環境用転がり軸受。 The rolling bearing for a cryogenic environment according to claim 1 or 2, wherein the protrusion (5a) is one or more linear protrusions extending in a circumferential direction of the separator-type cage piece (5).
　上記突部（５ａ）が、軌道面に整合する円曲面を頂上部に有する突部である請求項１～３のいずれかに記載の極低温環境用転がり軸受。 The rolling bearing for a cryogenic environment according to any one of claims 1 to 3, wherein the protrusion (5a) is a protrusion having a circular curved surface matching the raceway surface at the top.