JP2000227117A - 静圧軸受装置 - Google Patents
静圧軸受装置Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/72—Sealings
- F16C33/74—Sealings of sliding-contact bearings
- F16C33/741—Sealings of sliding-contact bearings by means of a fluid
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 静圧軸受の性能を低減させることなく、静圧
軸受の潤滑流体の流量を大幅に低減することができる静
圧軸受装置を提供する。 【解決手段】 回転体１１を、回転体の外周に隙間を介
して配置された静圧軸受１３から供給される潤滑流体に
よって浮上支持する静圧軸受装置において、静圧軸受は
潤滑流体を供給する圧力室１４に連通したリセス部１６
と、リセス部１６に隣接して配置された潤滑流体の流体
圧により回転体を軸受隙間を介して支持するランド部１
７と、ランド部１７の下流側に配置されたフローティン
グリングシール１８とを備えた。
軸受の潤滑流体の流量を大幅に低減することができる静
圧軸受装置を提供する。 【解決手段】 回転体１１を、回転体の外周に隙間を介
して配置された静圧軸受１３から供給される潤滑流体に
よって浮上支持する静圧軸受装置において、静圧軸受は
潤滑流体を供給する圧力室１４に連通したリセス部１６
と、リセス部１６に隣接して配置された潤滑流体の流体
圧により回転体を軸受隙間を介して支持するランド部１
７と、ランド部１７の下流側に配置されたフローティン
グリングシール１８とを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は静圧軸受に係り、特
にポンプの回転軸等の回転体を潤滑流体の流体圧力によ
って浮上させて支持する静圧軸受装置の構造に関する。
にポンプの回転軸等の回転体を潤滑流体の流体圧力によ
って浮上させて支持する静圧軸受装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】静圧軸受は、潤滑流体の流体圧力で回転
軸を支持する軸受で、回転軸が軸受から非接触となり、
軸受の摩耗を生ぜず、又潤滑油を必要としないので、メ
ンテナンスフリーの軸受としてポンプ等の回転軸の支持
に用いられている。又、ポンプ等の吐出側から吐出され
る水の一部を静圧軸受の潤滑流体として用いることによ
り、オイルセパレータ及びオイル供給装置等が不要とな
り、その構造をコンパクト化することができる。静圧軸
受で回転軸を支持した機械においては、軸振動の関係等
から構造上比較的広い軸受隙間を要求される場合があ
る。潤滑流体としてポンプの自液である水を用いる場合
には、水はオイルと比べて粘性が低いため、静圧軸受に
供給すべき潤滑流体の流量が大きくなる欠点があった。
軸を支持する軸受で、回転軸が軸受から非接触となり、
軸受の摩耗を生ぜず、又潤滑油を必要としないので、メ
ンテナンスフリーの軸受としてポンプ等の回転軸の支持
に用いられている。又、ポンプ等の吐出側から吐出され
る水の一部を静圧軸受の潤滑流体として用いることによ
り、オイルセパレータ及びオイル供給装置等が不要とな
り、その構造をコンパクト化することができる。静圧軸
受で回転軸を支持した機械においては、軸振動の関係等
から構造上比較的広い軸受隙間を要求される場合があ
る。潤滑流体としてポンプの自液である水を用いる場合
には、水はオイルと比べて粘性が低いため、静圧軸受に
供給すべき潤滑流体の流量が大きくなる欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の事情
に鑑みてなされたもので、静圧軸受の性能を低減させる
ことなく、静圧軸受の潤滑流体の流量を大幅に低減する
ことができる静圧軸受装置を提供することを目的とす
る。
に鑑みてなされたもので、静圧軸受の性能を低減させる
ことなく、静圧軸受の潤滑流体の流量を大幅に低減する
ことができる静圧軸受装置を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の静圧軸受装置
は、回転体を、該回転体の外周に隙間を介して配置され
た静圧軸受から供給される潤滑流体によって浮上支持す
る静圧軸受装置において、該静圧軸受は潤滑流体を供給
する圧力室に連通したリセス部と、該リセス部に隣接し
て配置された潤滑流体の流体圧により前記回転体を軸受
隙間を介して支持するランド部と、該ランド部の下流側
に配置されたフローティングリングシールとを備えたこ
とを特徴とする。
は、回転体を、該回転体の外周に隙間を介して配置され
た静圧軸受から供給される潤滑流体によって浮上支持す
る静圧軸受装置において、該静圧軸受は潤滑流体を供給
する圧力室に連通したリセス部と、該リセス部に隣接し
て配置された潤滑流体の流体圧により前記回転体を軸受
隙間を介して支持するランド部と、該ランド部の下流側
に配置されたフローティングリングシールとを備えたこ
とを特徴とする。
【０００５】上記本発明によれば、加圧された潤滑流体
は、ケーシングと軸受の間に設けられた圧力室より、絞
り部、リセス部、ランド部を通り、回転軸を支持しつつ
外部へと流れる。この時、ランド部の下流側にフローテ
ィングリングシールを配置することで、潤滑流体の流量
を軸受性能を維持しつつ低減することができる。これに
より、ポンプの効率化に寄与することができる。
は、ケーシングと軸受の間に設けられた圧力室より、絞
り部、リセス部、ランド部を通り、回転軸を支持しつつ
外部へと流れる。この時、ランド部の下流側にフローテ
ィングリングシールを配置することで、潤滑流体の流量
を軸受性能を維持しつつ低減することができる。これに
より、ポンプの効率化に寄与することができる。
【０００６】又、前記フローティングリングシールは、
前記軸受隙間と同等以上の隙間を有し、該フローティン
グリングシールを前記リセス部の両側に配置したランド
部の更に両側に配置することが好ましい。これにより、
フローティングリングシールは、軸受隙間と同等以上の
隙間を有するので、軸受の性能を低減させることなく、
その流量を低減することができる。仮に、フローティン
グリングシールの隙間が、軸受隙間よりも小であると、
流量の低減効果は大きいが、軸受剛性等の性能を著しく
損ねることになる。又、フローティングリングシール
を、リセス部の両側に配置したランド部の更に両側に配
置することにより、潤滑流体が圧力室から均等に二等分
され、両側のランド部で静圧軸受の負荷能力をバランス
よく取ることができる。また、潤滑流体の流量をその軸
受の両側において低減することができる。
前記軸受隙間と同等以上の隙間を有し、該フローティン
グリングシールを前記リセス部の両側に配置したランド
部の更に両側に配置することが好ましい。これにより、
フローティングリングシールは、軸受隙間と同等以上の
隙間を有するので、軸受の性能を低減させることなく、
その流量を低減することができる。仮に、フローティン
グリングシールの隙間が、軸受隙間よりも小であると、
流量の低減効果は大きいが、軸受剛性等の性能を著しく
損ねることになる。又、フローティングリングシール
を、リセス部の両側に配置したランド部の更に両側に配
置することにより、潤滑流体が圧力室から均等に二等分
され、両側のランド部で静圧軸受の負荷能力をバランス
よく取ることができる。また、潤滑流体の流量をその軸
受の両側において低減することができる。
【０００７】又、前記静圧軸受は、ポンプの回転軸の支
持に用いられ、潤滑流体としてポンプの吐出液の一部を
用いたものであることが好ましい。これにより、自液潤
滑型のポンプの効率を向上させることができる。
持に用いられ、潤滑流体としてポンプの吐出液の一部を
用いたものであることが好ましい。これにより、自液潤
滑型のポンプの効率を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照しながら説明する。
て添付図面を参照しながら説明する。
【０００９】図１は、本発明の実施の形態の静圧軸受装
置の要部を示す図である。ケーシング１２には、軸受部
材１３が配置され、回転軸１１を潤滑流体の流体圧力に
より支持する。ケーシング１２と軸受部材１３との間に
設けられた圧力室１４より、加圧された潤滑流体が絞り
部１５及びリセス部１６を通りランド部１７と回転軸１
１との間の隙間に供給される。この実施の形態において
は、ランド部１７，１７はリセス部１６の両側に配置さ
れ、圧力室１４より供給される加圧された流体は、略二
分して両側に流れ、その隙間において潤滑流体の流体圧
力により回転軸１１を略中心位置に浮上支持する。尚、
圧力室１４は、図示しないポンプの吐出側に連通し、ポ
ンプで加圧された自液が圧力室１４に供給される。そし
て、この図では上下方向に軸受部材１３，１３が示され
ているが、紙面に垂直な方向にも同様な軸受部材が配置
され、この図示は省略されているが、回転軸１１のまわ
りに合計６個の軸受部材が配置されている。尚、６個に
限らず、４個又は８個としてもよい。
置の要部を示す図である。ケーシング１２には、軸受部
材１３が配置され、回転軸１１を潤滑流体の流体圧力に
より支持する。ケーシング１２と軸受部材１３との間に
設けられた圧力室１４より、加圧された潤滑流体が絞り
部１５及びリセス部１６を通りランド部１７と回転軸１
１との間の隙間に供給される。この実施の形態において
は、ランド部１７，１７はリセス部１６の両側に配置さ
れ、圧力室１４より供給される加圧された流体は、略二
分して両側に流れ、その隙間において潤滑流体の流体圧
力により回転軸１１を略中心位置に浮上支持する。尚、
圧力室１４は、図示しないポンプの吐出側に連通し、ポ
ンプで加圧された自液が圧力室１４に供給される。そし
て、この図では上下方向に軸受部材１３，１３が示され
ているが、紙面に垂直な方向にも同様な軸受部材が配置
され、この図示は省略されているが、回転軸１１のまわ
りに合計６個の軸受部材が配置されている。尚、６個に
限らず、４個又は８個としてもよい。
【００１０】この静圧軸受装置においては、軸受部材１
３の両側にフローティングリングシール１８を備えてい
る。フローティングリングシール１８は、例えばカーボ
ンからなる軽量の遊動環であり、軸受部材１３とその外
側端部の板状体１９との間で軸方向及び半径方向に自由
に移動可能である。この時、軸受構造により、回転軸１
１とランド部１７との間隔である軸受隙間Ｃが広く、潤
滑流体が水等の低粘性流体であるときには上述したよう
に潤滑流体の流量が大きくなるという問題があった。通
常では、ランド部１７の軸方向長さを長くすることによ
り、又はリセス部１６の軸方向長さを小さくすることに
より、潤滑流体の流量の低減を図ることができる。しか
しながら、その場合には軸振動等が発生した場合には回
転軸１１がランド部１７に接触する可能性があり好まし
くない。そこでこの実施の形態では、上述のフローティ
ングリングシール１８をランド部１７の両外側に遊嵌し
ている。
３の両側にフローティングリングシール１８を備えてい
る。フローティングリングシール１８は、例えばカーボ
ンからなる軽量の遊動環であり、軸受部材１３とその外
側端部の板状体１９との間で軸方向及び半径方向に自由
に移動可能である。この時、軸受構造により、回転軸１
１とランド部１７との間隔である軸受隙間Ｃが広く、潤
滑流体が水等の低粘性流体であるときには上述したよう
に潤滑流体の流量が大きくなるという問題があった。通
常では、ランド部１７の軸方向長さを長くすることによ
り、又はリセス部１６の軸方向長さを小さくすることに
より、潤滑流体の流量の低減を図ることができる。しか
しながら、その場合には軸振動等が発生した場合には回
転軸１１がランド部１７に接触する可能性があり好まし
くない。そこでこの実施の形態では、上述のフローティ
ングリングシール１８をランド部１７の両外側に遊嵌し
ている。
【００１１】このフローティングリングシール１８は、
ランド部間と回転軸１１との間の隙間Ｃと同等或いはそ
れ以上の隙間Crを有することで、外部へ流れる潤滑流体
に対して、堰き止める作用を有し、これにより潤滑流体
の流量を低減することができる。そして、フローティン
グリングシールの隙間Crがランド部１７の隙間Ｃに対し
て同等か又はそれ以上に大きいため、回転軸１１の位置
が偏った場合に、狭い隙間側では大きな反力が作用し、
広い隙間側では小さな反力が作用し、回転軸１１を略中
心位置に戻す流体静圧が作用する。従って、この流体静
圧により軸受の剛性等の性能を余り低減させない。そし
て一般にフローティングリングシールは、軽量であり軸
振動に対して追従性が良好であるため、回転軸１１又は
軸受部材１３に接触する可能性が低く、又、耐摩耗性が
高いため損傷する可能性が低い。
ランド部間と回転軸１１との間の隙間Ｃと同等或いはそ
れ以上の隙間Crを有することで、外部へ流れる潤滑流体
に対して、堰き止める作用を有し、これにより潤滑流体
の流量を低減することができる。そして、フローティン
グリングシールの隙間Crがランド部１７の隙間Ｃに対し
て同等か又はそれ以上に大きいため、回転軸１１の位置
が偏った場合に、狭い隙間側では大きな反力が作用し、
広い隙間側では小さな反力が作用し、回転軸１１を略中
心位置に戻す流体静圧が作用する。従って、この流体静
圧により軸受の剛性等の性能を余り低減させない。そし
て一般にフローティングリングシールは、軽量であり軸
振動に対して追従性が良好であるため、回転軸１１又は
軸受部材１３に接触する可能性が低く、又、耐摩耗性が
高いため損傷する可能性が低い。
【００１２】図２は、フローティングリングシールがあ
る場合とない場合との負荷能力を示す図である。この横
軸は偏芯率であり、０が回転軸が軸受中心に位置する場
合であり、１が偏芯して回転軸がランド部に接触してい
る状態を示す。又、縦軸は負荷能力（Newton）である。
そして、実線はフローティングリングシールなしの場合
を示し、一点鎖線がフローティングリングシールあり
で、フローティングリングシール内周面と回転軸との隙
間（Cr＝１５０μm）の場合である。又、二点鎖線がシ
ールありで、シール内周面と回転軸との隙間（Cr＝１０
０μm）の場合である。ここで、静圧軸受の寸法は、回
転軸径Ｄが１００mmφ、長さＬが１００mmであり、軸受
隙間Ｃが１００μmであり、ポケット数Nｒが６であり、
その長さLrが８０mmであり、オリフィス径Drが３．０mm
である。そして、フローティングリングシールは、軸方
向長さLfが１０mmであり、上述したように回転軸との隙
間Crは１００μmと、１５０μmとの二通りで実験してあ
る。
る場合とない場合との負荷能力を示す図である。この横
軸は偏芯率であり、０が回転軸が軸受中心に位置する場
合であり、１が偏芯して回転軸がランド部に接触してい
る状態を示す。又、縦軸は負荷能力（Newton）である。
そして、実線はフローティングリングシールなしの場合
を示し、一点鎖線がフローティングリングシールあり
で、フローティングリングシール内周面と回転軸との隙
間（Cr＝１５０μm）の場合である。又、二点鎖線がシ
ールありで、シール内周面と回転軸との隙間（Cr＝１０
０μm）の場合である。ここで、静圧軸受の寸法は、回
転軸径Ｄが１００mmφ、長さＬが１００mmであり、軸受
隙間Ｃが１００μmであり、ポケット数Nｒが６であり、
その長さLrが８０mmであり、オリフィス径Drが３．０mm
である。そして、フローティングリングシールは、軸方
向長さLfが１０mmであり、上述したように回転軸との隙
間Crは１００μmと、１５０μmとの二通りで実験してあ
る。
【００１３】図３は、フローティングリングシールがあ
る場合とない場合との流量を示す図である。この横軸は
偏芯率であり、０が回転軸が軸受中心に位置する場合で
あり、１が偏芯して回転軸がランド部に接触している状
態を示す。又、縦軸は流量（L/min）である。そして、
実線はフローティングリングシールなしの場合を示し、
一点鎖線がフローティングリングシールありで、フロー
ティングリングシール内周面と回転軸との隙間（Cr＝１
５０μm）の場合である。又、二点鎖線がフローティン
グリングシールありで、フローティングリングシール内
周面と回転軸との隙間（Cr＝１００μm）の場合であ
る。
る場合とない場合との流量を示す図である。この横軸は
偏芯率であり、０が回転軸が軸受中心に位置する場合で
あり、１が偏芯して回転軸がランド部に接触している状
態を示す。又、縦軸は流量（L/min）である。そして、
実線はフローティングリングシールなしの場合を示し、
一点鎖線がフローティングリングシールありで、フロー
ティングリングシール内周面と回転軸との隙間（Cr＝１
５０μm）の場合である。又、二点鎖線がフローティン
グリングシールありで、フローティングリングシール内
周面と回転軸との隙間（Cr＝１００μm）の場合であ
る。
【００１４】これらの図から判るように、フローティン
グリングシールを設けることにより、その隙間が１５０
μmである場合には、負荷能力が少し低下すると共に、
その流量も少し低下する。これに対してフローティング
リングシールをその隙間が１００μmとした場合には、
負荷能力が大幅に低下するが、その流量も大幅に低減す
ることができる。これによりフローティングリングシー
ルの径をランド部の隙間Ｃと同等又はそれ以上の隙間Cr
となるように調整することで、負荷能力及び流量の大幅
な調整が可能となり、静圧軸受装置を装着する機器の特
性に合わせて適宜選択することが可能となる。
グリングシールを設けることにより、その隙間が１５０
μmである場合には、負荷能力が少し低下すると共に、
その流量も少し低下する。これに対してフローティング
リングシールをその隙間が１００μmとした場合には、
負荷能力が大幅に低下するが、その流量も大幅に低減す
ることができる。これによりフローティングリングシー
ルの径をランド部の隙間Ｃと同等又はそれ以上の隙間Cr
となるように調整することで、負荷能力及び流量の大幅
な調整が可能となり、静圧軸受装置を装着する機器の特
性に合わせて適宜選択することが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
静圧軸受にその回転軸を支持するランド部の下流側にフ
ローティングリングシールを備えることで、軸受として
の性能を低下させることなく、潤滑流体の流量を大幅に
低減することが可能となる。これにより、ポンプ等の回
転機械に静圧軸受を採用した場合に、その構造を大幅に
簡素化できると共に、潤滑流体として自液を用いること
が可能となり、又その効率を向上させることができる。
静圧軸受にその回転軸を支持するランド部の下流側にフ
ローティングリングシールを備えることで、軸受として
の性能を低下させることなく、潤滑流体の流量を大幅に
低減することが可能となる。これにより、ポンプ等の回
転機械に静圧軸受を採用した場合に、その構造を大幅に
簡素化できると共に、潤滑流体として自液を用いること
が可能となり、又その効率を向上させることができる。
【図１】本発明の実施の形態の静圧軸受装置の要部を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図２】フローティングリングシールによる負荷能力の
変化を示す図である。
変化を示す図である。
【図３】フローティングリングシールによる潤滑流体の
流量の変化を示す図である。
流量の変化を示す図である。
１１ 回転軸 １２ ケーシング １３ 軸受部材 １４ 圧力室 １５ 絞り部 １６ リセス部（ポケット部） １７ ランド部 １８ フローティングリングシール １９ 板状体
Claims (3)
- 【請求項１】 回転体を、該回転体の外周に隙間を介し
て配置された静圧軸受から供給される潤滑流体によって
浮上支持する静圧軸受装置において、該静圧軸受は潤滑
流体を供給する圧力室に連通したリセス部と、該リセス
部に隣接して配置された潤滑流体の流体圧により前記回
転体を軸受隙間を介して支持するランド部と、該ランド
部の下流側に配置されたフローティングリングシールと
を備えたことを特徴とする静圧軸受装置。 - 【請求項２】 前記フローティングリングシールは、前
記軸受隙間と同等以上の隙間を有し、該フローティング
リングシールを前記リセス部の両側に配置したランド部
の更に両側に配置したことを特徴とする請求項１に記載
の静圧軸受装置。 - 【請求項３】 前記静圧軸受は、ポンプの回転軸の支持
に用いられ、潤滑流体としてポンプの吐出液の一部を用
いたものであることを特徴とする請求項１に記載の静圧
軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029162A JP2000227117A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 静圧軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029162A JP2000227117A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 静圧軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000227117A true JP2000227117A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12268562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11029162A Pending JP2000227117A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 静圧軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000227117A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7785082B2 (en) | 2004-09-15 | 2010-08-31 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd | Sealless pump |
| KR101177525B1 (ko) | 2009-04-30 | 2012-08-30 | 주식회사 에스비비테크 | 누설방지기능이 강화된 진공 유체씰링 구조 |
| CN110285219A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-27 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种高效双重零泄漏浮环密封装置 |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP11029162A patent/JP2000227117A/ja active Pending
Cited By (3)
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