JP2000266041A - セラミックス軸受 - Google Patents

セラミックス軸受

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JP2000266041A
JP2000266041A JP11071540A JP7154099A JP2000266041A JP 2000266041 A JP2000266041 A JP 2000266041A JP 11071540 A JP11071540 A JP 11071540A JP 7154099 A JP7154099 A JP 7154099A JP 2000266041 A JP2000266041 A JP 2000266041A
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JP
Japan
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shell
ceramic
bearing member
ceramic bearing
shaft
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JP11071540A
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English (en)
Inventor
Mikio Joko
美喜男 上甲
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無潤滑状態でのドライ運転の頻度が高くなっ
たり、ドライ運転時間が長時間継続されたとしても、緩
衝機能の低下または喪失によるセラミックス軸受部材の
破損を防止し、かつセラミックス軸受部材が回転軸また
は軸スリーブに抱き付き摺動性が悪化するのを避けて、
回転軸を安定支持することができるセラミックス軸受を
提供する。 【解決手段】 セラミックス製の環状軸受部材1を嵌合
して保持する金属製のシェル3と最外周の金属製のシェ
ル3の間に緩衝部材2を介設する。緩衝部材2は、ラジ
アル方向で放射状を呈し、かつ軸方向の間隔を隔ててシ
ェル3とハウジング4の間に介設されて、シェル3をラ
ジアル方向の内側に常時付勢する複数のコイルスプリン
グ6,6…によって構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、立軸ポンプ
や横軸斜流ポンプなどの主軸の支持に好適なセラミック
ス軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】立軸ポンプや横軸斜流ポンプ等の主軸の
軸支に使用されるラジアル軸受において、通常の揚水運
転時は自揚水によって潤滑および冷却され、自揚水によ
る潤滑および冷却が遮断された初期運転時等には短時間
のドライ運転が許容できる軸受として、従来より、図6
および図7に示すように、セグメント状に分割したセラ
ミックス軸受部材1,1……を、円周方向に等間隔を有
して硬質ゴムなどの弾性体によってなる緩衝部材2を介
してステンレス鋼などの金属製のシェル3により保持
し、この金属製のシエル3をステンレス鋼などの金属製
のハウジング4に嵌合して一体に結合したセラミックス
軸受が知られている。
【0003】このような構成のセラミックス軸受で、立
軸ポンプや横軸斜流ポンプなどの主軸5を軸支した場
合、揚水運転時には自揚水の一部により主軸5の外周面
または主軸5に外嵌されている軸スリーブ(図示省略)
の外周面とセラミックス軸受部材1,1……のすべり面
の潤滑および冷却を行うとともに、セラミックス軸受部
材1,1……、緩衝部材2、シエル3およびハウジング
4の冷却を行って主軸5を安定支持することができる。
また、自揚水による前述の潤滑および冷却を期待できな
い無潤滑状態でのドライ運転でも、短時間であればセラ
ミックス軸受部材1,1……の耐熱性により焼付けや焼
損を起こすことなく主軸5を安定支持することができ
る。
【0004】また、主軸5の傾きや曲げによってセラミ
ックス軸受部材1,1……にラジアル荷重が作用して、
セラミックス軸受部材1,1……がラジアル方向に変位
しても、この変位を緩衝部材2の弾性変形によって吸収
して、緩衝機能を発揮することにより、セラミックス軸
受部材1,1……の破損を防止することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、セラミックス
軸受部材1,1……と軸スリーブまたは主軸5の摩擦に
よって生じた摩擦熱で、セラミックス軸受部材1,1…
…が高温化すると、熱伝導率が低い硬質ゴムなどの弾性
体によって構成されている緩衝部材2は蓄熱して高温に
なる。このため、熱劣化が生じて緩衝機能を低下または
喪失させ、セラミックス軸受部材1,1……を破損させ
たり、緩衝部材2の熱膨脹によりセラミックス軸受部材
1,1……がラジアル方向内側に付勢されて、主軸5ま
たは軸スリーブに抱き付き摺動性を悪化させて、主軸5
の安定支持が妨げられるおそれを有している。したがっ
て、短時間のドライ運転が繰り返して行われる使用条件
や、先行待機運転ポンプのように、無潤滑状態での気中
運転(ドライ運転)が長時間継続される使用条件で主軸
5を安定支持することが期待できない。
【0006】そこで、本発明は、短時間のドライ運転頻
度が高い使用条件や、ドライ運転が長時間継続される使
用条件でも、緩衝機能の低下または喪失によるセラミッ
クス軸受部材の破損を防止することができるとともに、
セラミックス軸受部材がラジアル方向内側に付勢され
て、回転軸または軸スリーブに抱き付き摺動性が悪化す
るのを避けることで、回転軸を安定支持することができ
るセラミックス軸受を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係るセラミックス軸受は、回転軸5の外周
または該回転軸5に同時回転可能に取付けられている軸
スリーブ5Aの外周にすべり接触するセラミックス製の
環状軸受部材1と、このセラミックス製の環状軸受部材
1を嵌合して保持する金属製のシェル3と、この金属製
のシェル3の外周に配置される金属製のハウジング4
と、このハウジング4と前記シェル3との間に介設され
た緩衝部材2とを備え、この緩衝部材2がラジアル方向
で放射状を呈し、かつ軸方向の間隔を隔てて配置され、
前記シェル3をラジアル方向の内側に付勢する複数のス
プリング6,6…によって構成されていることを特徴と
している。
【0008】本発明によれば、回転軸の傾きや曲げによ
ってセラミックス製の環状軸受部材にラジアル荷重が作
用して、該環状軸受部材およびシェルがラジアル一方向
に変位すると、この変位に追従して前記一方向における
反軸心方向への変位側ではスプリングが圧縮されるとと
もに、前記一方向における軸心方向への変位側ではスプ
リングがのびることにより、セラミックス製の環状軸受
部材およびシェルのラジアル一方向への変位を吸収し
て、緩衝機能を発揮することで、セラミックス製の環状
軸受部材の破損を防止することができる。また、短時間
のドライ運転頻度が高くなったり、ドライ運転が長時間
継続されることで、セラミックス製の環状軸受部材が高
温化しても、緩衝部材は、従来の硬質ゴムなどの弾性体
によってなる緩衝部材と比較して、熱伝導率が高く耐熱
性に優れた複数のスプリングによって構成されているの
で、熱劣化により緩衝機能が低下または喪失することは
ない。さらに、セラミックス製の軸受部材は環状に形成
されているので、主軸または軸スリーブに抱き付くこと
はない。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図1は本発明の一実施の形態を
示す縦断側面図、図2は図1におけるA−A線断面図で
あり、前記図6および図7の従来例と同一もしくは相当
部分には、同一符号を付して説明する。図1および図2
において、セラミックス軸受は、立軸ポンプの主軸5に
外嵌して同時回転可能に取付けられている軸スリーブ5
Aの外周にすべり接触するセラミックス製の環状軸受部
材1と、このセラミックス製の環状軸受部材1を嵌合し
て保持する金属製のシェル3と、この金属製のシェル3
の外周に配置される緩衝部材2と、この緩衝部材2の外
周に配置される金属製のハウジング4とを備え、軸受台
8を介してたとえば立軸ポンプの揚水管(図示省略)な
どに固定されて、主軸5を回転自在に支持している。な
お、軸スリーブ5Aは、タングステンカーバイドなどの
超硬合金よって構成されている。
【0010】緩衝部材2は、ラジアル方向で放射状を呈
し、かつ軸方向の間隔を隔ててシェル3とハウジング4
の間に介設されて、シェル3をラジアル方向の内側に常
時付勢する複数のコイルスプリング6,6…によって構
成されている。これらコイルスプリング6,6…は、ハ
ウジング4に保持されている。すなわち、ハウジング4
には、図3、図4および図5に示すように、円周方向に
等間隔で軸方向の間隔を隔てた複数のスプリング保持孔
7,7…がジクザグ状を呈し、かつ中心Oに向けて貫通
形成され、各スプリング保持孔7,7…の外端開口部に
は雌ねじ7aを設けてある。また、ハウジング4にシェ
ル3を挿入した場合、各スプリング保持孔7,7…の内
端開口部が対応するシェル3の外周部に浅い凹部3A,
3A…を設けてある。したがって、ハウジング4にシェ
ル3を嵌合したのち、各スプリング保持孔7,7…のそ
れぞれに外端開口部側からコイルスプリング6,6…を
挿入し、これらコイルスプリング6,6…の先端部をハ
ウジング4の径内側に少し突出させ、この突出部を浅い
凹部3A,3A…に臨ませ、つぎに各スプリング保持孔
7,7…それぞれの雌ねじ7aに雄ねじ付きプラグ10
をねじ込んで、複数のコイルスプリング6,6…を、そ
の軸方向に圧縮することにより、シェル3をラジアル方
向の内側に常時付勢することができる。シェル3とハウ
ジング4は、セットボルト11により互いに結合され
て、円周方向および軸方向への相対移動を防止してい
る。なお、シェル3およびハウジング4は、ステンレス
鋼によって構成されている。図1において、9はキーを
示し、主軸5に軸スリーブ5Aを同時回転可能に結合し
ている。
【0011】このように構成されたセラミックス軸受に
よって、立軸ポンプや横軸斜流ポンプなどの主軸5を支
持すれば、ポンプの揚水運転時には、自揚水の一部によ
り主軸5に外嵌して同時回転可能に取付けられている軸
スリーブ5Aの外周面とセラミックス製の環状軸受部材
1のすべり面の潤滑および冷却を行うとともに、セラミ
ックス軸受全体の冷却を行って主軸5を安定支持する。
【0012】一方、自揚水によるすべり面の潤滑および
冷却とセラミックス軸受全体の冷却を期待できない初期
運転時などのドライ運転時でも、セラミックス製の環状
軸受部材1のすぐれた耐熱性により、焼付けや焼損を防
止して主軸5を安定支持することができる。
【0013】主軸5の傾きや曲げによってセラミックス
製の環状軸受部材1にラジアル荷重が作用して、該環状
軸受部材1およびシェル3が仮に図2の主軸5の軸心O
を通る矢印Xで示すラジアル方向に変位すると、この変
位に追従して矢印X方向における反軸心O方向への変位
側では、スプリング6,6が圧縮されるとともに、矢印
X方向における軸心O方向への変位側では、プリング
6,6がのびることにより、セラミックス製の環状軸受
部材1およびシェル3の矢印X方向への変位を吸収し
て、緩衝機能を発揮することで、セラミックス製の環状
軸受部材1の破損を防止して、主軸5を安定支持するこ
とができる。このような緩衝機能は、主軸5の軸心Oを
通る矢印Xで示すラジアル方向の変位のみに限らず、主
軸5の軸心Oを通る矢印X1〜X11で示すラジアル方
向の変位に対しても発揮されるので、主軸5の軸心Oを
通る全てのラジアル方向の変位を吸収して、緩衝機能を
発揮することにより、セラミックス製の環状軸受部材1
の破損を防止して、主軸5を安定支持することが可能で
あるといえる。
【0014】また、短時間のドライ運転頻度が高くなっ
たり、ドライ運転が長時間継続されることで、セラミッ
クス製の環状軸受部材1が高温化しても、緩衝部材2
は、従来の硬質ゴムなどの弾性体によってなる緩衝部材
2と比較して、熱伝導率が高く耐熱性に優れたスプリン
グ6,6…によって構成されているので、熱劣化により
緩衝機能が低下または喪失することはない。このため、
短時間のドライ運転が繰り返して行われる使用条件や、
先行待機運転ポンプのように、無潤滑状態でのドライ運
転が長時間継続される使用条件でも、セラミックス製の
環状軸受部材1を破損させることなく、主軸5を安定支
持することができる。さらに、セラミックス製の軸受部
材1は環状に形成されているので、軸スリーブ6Aに抱
き付くことはない。これにより、摺動性が悪化するのを
避けて、主軸5を安定支持することができる。
【0015】なお、前記実施の形態では、主軸5に外嵌
して同時回転可能に取付けられている軸スリーブ5Aの
外周にセラミックス製の環状軸受部材1をすべり接触さ
せる構成で説明しているが、軸スリーブ5Aの使用を省
略して主軸5の外周にセラミックス製の環状軸受部材1
をすべり接触させるように構成してもよい。、
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、短時間
のドライ運転頻度が高くなったり、ドライ運転が長時間
継続されることで、セラミックス製の環状軸受部材が高
温化しても、緩衝部材は、従来の硬質ゴムなどの弾性体
によってなる緩衝部材と比較して、熱伝導率が高く耐熱
性に優れたスプリングによって構成されているので、熱
劣化により緩衝機能が低下または喪失することはない。
このため、短時間のドライ運転が繰り返して行われる使
用条件や、先行待機運転ポンプのように、無潤滑状態で
のドライ運転が長時間継続される使用条件でも、セラミ
ックス製の環状軸受部材を破損させることなく、回転軸
を安定支持することができる。さらに、セラミックス製
の軸受部材は環状に形成されているので、回転軸または
回転軸に外嵌されている軸スリーブなどに抱き付くこと
はない。これにより、摺動性が悪化するのを避けて、回
転軸を安定支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す縦断側面図であ
る。
【図2】図1におけるA−A線断面図である。
【図3】ハウジングの一例を示す外形図である。
【図4】図3におけるB−B線断面図である。
【図5】シェルとハウジングおよびスプリングの関係を
一部拡大して示す断面図である。
【図6】従来例の縦断側面図である。
【図7】図6のC−C線断面図である。
【符号の説明】
1 セラミックス製の環状軸受部材 2 緩衝部材 3 金属製のシエル 4 金属製のハウジング 5 主軸(回転軸) 5A 軸スリーブ 6 コイルスプリング(スプリング)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸の外周または該回転軸に同時回転
    可能に取付けられている軸スリーブの外周にすべり接触
    するセラミックス製の環状軸受部材と、このセラミック
    ス製の環状軸受部材を嵌合して保持する金属製のシェル
    と、この金属製のシェルの外周に配置される金属製のハ
    ウジングと、このハウジングと前記シェルとの間に介設
    された緩衝部材とを備え、この緩衝部材がラジアル方向
    で放射状を呈し、かつ軸方向の間隔を隔てて配置され、
    前記シェルをラジアル方向の内側に付勢する複数のスプ
    リングによって構成されていることを特徴とするセラミ
    ックス軸受。
JP11071540A 1999-03-17 1999-03-17 セラミックス軸受 Pending JP2000266041A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104373371A (zh) * 2014-10-23 2015-02-25 上海电气凯士比核电泵阀有限公司 一种陶瓷轴承及配置有陶瓷轴承的核电泵
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