JPH03501763A - 垂直軸受アセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 垂直軸受アセンブリ 技術分野 本発明は機械工学に関する。本発明は特に垂直軸受アセンブリに関するものであ り、垂直遠心機械、掘削装置及び発電機内の重量用高速垂直シャフト内で用いる ことができる。

発明の背景 従来の垂直軸受アセンブリにおいては、軸受はシャフト内に直列に設置され、剛 性スリーブにより分離されている。この結果、軸受上には不均等な荷重が加わる ことになり、か（してアセンブリの耐久性は低下する。

本発明に最も類似しているのは半径方向に間隔どりされた状態でケーシング内に 互いの上に載置されかつ各々内レースと外レースの間に位置づけられた回転本体 により形成されている転がり軸受ならびに、軸受の間の荷重の再分布用のシステ ムを含んで成る垂直軸受アセンブリである（ＳＵ、Ａ、　６８１２５０；５０９ ７３２）　。

荷重再分布用システムは、軸受の内レースと外レースの間に位置づけされている Ｂｅ１ｖｉｌｌｅその他のバネの形をした弾性部材により形成されており、該弾 性部材は互いに対し連結されていない。

この構成では、アセンブリが荷重を受けたとき、力は１つの軸受からもう１つの 軸受に順次伝達される。その結果、全ての軸受は、当初加えられた力の載荷を受 ける。従って、荷重は軸受間で均等に分布されない。かくしてアセンブリの耐久 性、特に高速での耐久性は低下する。

発明の要約 本発明は、荷重再分布システムが軸受間で荷重を均等に分布させてアセンブリの 耐久性及び信頼性を高めるような形で構成されているような垂直軸受アセンブリ を従供するという問題に基づくものである。

この問題は、外レースと内レースの間に位置づけされた回転本体を各々有し半径 方向に間隔をおいた形でケーシング内に載置された転がり軸受、及び全ての軸受 の内レース又は外レースの間に置かれた弾性部材をもつ転がり軸受間の荷重再分 布システムを含んで成る垂直軸受アセンブリにおいて、荷重再分布システムには 、近傍の軸受のそれぞれ外リング又は内リング間に具備された剛性スペーサスリ ーブ、弾性部材と接触する軸受のレースの間に位置づけされ間に軸方向間隙が構 成されているような分離用部材及び、互いにかみ合い分離用部材を介して弾性部 材ともかみ合っている連結用部材が含まれていることを特徴とする垂直軸受アセ ンブリによって解決される。

分離用部材と連結用部材を具備し軸受の同一レースの間に軸方向間隙を形成する ことにより、軸受間で荷重を再分布させるよう全ての軸受に荷重を加えることが 可能になる。ここで、１つの軸受に加えられる荷重は、軸受の数に正比例する。

連結用部材は好ましくは、分離用部材を構成する内部環状肩部を各々有する軸受 筒の形で作られ、該軸受筒はケーシングに沿って移動可能であり、弾性部材はア センブリの設計を単純にするべ（スペーサを含んでいる。

弾性部材及び分離用部材は、互いに連絡し合い圧縮ガスが充てんされている中空 チャンバの形をしていてもよく、分離用部材はケーシングにしっかりと固定され る。この構成により、アセンブリの基本振動数を低くしその減衰能力を高め、そ の結果として、アセンブリ内の荷重を低（しその耐久性を高めることが可能とな る。

垂直軸受アセンブリの一実施態様に従うと、圧力源、高圧及び低圧レシーバ及び フィードバックラインを含む、中空チャンバ作動制御ユニットが具備されている 。なお、該高圧及び低圧レシーバは、中空チャンバ、圧力源及びフィードバック ラインに連結されている。

この構成により、軸受アセンブリの速度に応じて、その基本周波数を瞬間的に変 え、加速及び制動条件の下でつまり共振モードで軸受アセンブリの振動の振幅を 著しく減少させることが可能となる。

図面の簡単な説明 本発明を次に、添付の図面に示されているその実施態様の詳細な記述を参考にし ながら説明する。

第１図は、本発明に基づく軸受アセンブリの全体的断面図、第２図は、軸受アセ ンブリのもう１つの実施態様、第３図は、軸受アセンブリの振幅−周波数特性を 示す図、第４図は、軸受アセンブリの応力特性図を示している。

発明を実施するための最良の形態 垂直軸受アセンブリは、内レース４と外レース５の間に位置づけされた回転本体 ３により各々構成され半径方向に間隔どりされた形２で載置された転がり軸受を 収納するケーシング１（第１図、第２図）、及び荷重再分布システムＡを含んで いる。間隙２の量は、−ｉ的な動きばめ又はすベリばめにより決定される。

荷重再分布用システムＡには、近傍の転がり軸受の同−内レース４間に具備され た剛性スペーサスリーブ６、外レース５と接触する弾性部材７、外レース５の間 に具備され軸方向間隙１０を構成する分離用部材９と連結用部材８が含まれてい る。連結用部材８は互いにかみ合い、分離用部材９を介して弾性部材７ともかみ 合っている。

軸受の内レース４及び剛性スペーサスリーブ６はシャフトｌｌ上に載置され、シ ャフト１１の肩部１２及び１３などによって軸方向の動きに対し保持されている 。

連結用部材８は、シャフト１１の速度、荷重のタイプ及び大きさによって左右さ れるさまざまな設計のものであってよい。

従って、第１図に示されているように、連結用部材（８）は各々、分離用部材９ を構成する内側肩部をもつ軸受筒１４の形をしている。該軸受筒１４は互いに支 持し合っており、荷重の作用下でケーシング１に沿って移動可能である。弾性部 材７は各々ゴム又はその他のあらゆる弾性材料でできたスペーサの形で作られ、 軸方向間隙１０を形成しながら分離用部材９と近傍の軸受の外レースの間に置か れる。

本発明に基づく軸受アセンブリは、以下のような要領で機能する。

軸荷重Ｑが、矢印Ｂの方向に軸受アセンブリに対し加えられる。シャフト１１の 回転の間、荷重Ｑは分離用部材９、軸受筒１４及び弾性部材７を通して同時に転 がり軸受の全ての外レース５に対し伝達される。かくして弾性部材７は圧縮され 、分離用部材９を伴う軸受筒１４は半径方向空間２内をケーシングに沿って移動 させられ、外リング５は軸方向間隙内を移動し、かくして転がり軸受の製造誤差 及びその弾性変形を補う。

弾性部材７は全て同一であり、その弾性変形の量は、軸受の製造誤差及び弾性変 形よりもはるかに大きいため、全ての軸受は、アセンブリ内の軸受数に等しい比 率で減少させられた同じ応力を同時に受ける。

本発明のもう１つの実施態様に従うと、弾性部材７及び連結用部材８は、互いに 連絡し合い圧縮ガスが充てんされた中空チャンバ１５　（第２図）の形をしてい る。中空チャンバ１５は、軸受アセンブリを通してらせんラインの形で延び第２ 図に示されているように位置づけされているエアホースの形をしていてもよい、 ここで、各々の軸受は、ケーシング１と外レース５の間の空間２内に位置づけさ れ連結用部材８を構成するエアホースの１巻きを有し、弾性部材７を構成するも う１つ０１巻きは外レース５と水平な分離用部材９の間に位置づけられている。

該実施態様においては、分離用部材９はケーシング１に内部的にしっかりと固定 されている。チャンバ１５の作動を制御するため、軸受アセンブリ内には制御ユ ニットが具備されている。制御ユニットは、当業者にとっては既知のものである 従来のコンポーネントで作られている、圧力源１６、それぞれ高圧及び低圧レシ ーバ１７及び１８、フィードバックライン１９ならびにシャフト１１速度の検出 器を含んで成る。それぞれ高圧及び低圧レシーバ１７及び１８の出口は中空チャ ンバ１５に連結され、圧力源１６の出口はレシーバ１７及び１８の入口に連結さ れ、フィードバックライン１９の入口は速度検出器２０に、その出口はレシーバ １７及び１８に連結されている。

該軸受アセンブリは、以下の要領で機能する。

まず最初に、レシーバ１日内の高圧の１０分の１乃至１５分の１の低圧をレシー バ１７内に維持する。シャフト１１が荷重Ｑの下で回転するとき、この荷重は同 時に中空チャンバ１５を通してアセンブリの全ての軸受に伝達される。

中空チャンバ１５は、互いに及び同一のレシーバに対し接続されているため、各 々のチャンバ内の圧力は均一であり、その結果、上述のように全ての軸受の間で の荷重の同時分布が得られる。

より小さい場合、チャンバ１５に接続される。（なお式中Ｗ０は、高圧レシーバ が中空チャンバに接続された場合のシステムの基本振動数であり、ｋは高圧レシ ーバ内の圧力に対するである場合、高圧レシーバはフィードバックラインを通し て遮断され、低圧レシーバが接続される。

軸受アセンブリ上の動荷重の減少は、振幅−振動数特性曲線（第３図）及び応力 特性曲線（第４図）において示されている。これらの図をみると、軸受の加速中 、遠心力Ｆ（第４図中の線２２）及び振幅Ａ（第３図中の線２３）は、速度Ｗの 増加と共に増加するということがわかる。この作動様式は、振幅−振動数特性曲 線の線２３の一部分○Ｃにより図示されてい中空チャンバ１５の内部空間は高圧 レシーバ１７から低圧レシーバ１８へと切り替えられる。シャフトの速度がさら に増大するにつれて、軸受アセンブリの振幅Ａは、線２３の一部分ＣＤにより示 されているように減少する。制動条件の下ですなわち速度Ｗが減少する状態で、 シャフトの振動の振幅Ａは、部分る低圧レシーバから高圧レシーバへの切替え時 点まで、部分ＤＣにより示されているように増大する。

従って、加速条件下と制動条件下にあるレシーバの切替えの結果として、軸受の 振動の振幅は振幅−振動数特性曲線の点Ｃにより制限される。

軸受の振動の振幅を制限することは、動荷重の減少に貢献し、ひいては軸受アセ ンブリの信頼性を高める。

産業上の利用可能性 軸受アセンブリは、垂直遠心機械、掘削装置及び発電機内の重量用高速垂直シャ フトに用いることができる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内レース（４）と外レース（５）の間に位置づけされた回転本体（３）を各 々有し半径方向間隙（２）置いて互いの上に載置されている転がり軸受を収納す るケーシング（１）、ならびに同じレース（５）の間に位置づけされた弾性部材 （７）を有し転がり軸受の間の荷重再分布のためのシステム（Ａ）を含む垂直軸 受アセンブリにおいて、荷重再分布システム（Ａ）には、近傍の転がり軸受（３ ）のその他の同一レース（４）の間に具備された剛性スペーサスリーブ（６）、 弾性部材と接触する軸受の同一レースの間に位置づけされ間に軸方向間隙（１０ ）が構成されているような分離用部材（９）及び、互いにかみ合い分離用部材（ ９）を介して弾性部材（７）ともかみ合っている連結用部材（８）が含まれてい ることを特徴とする垂直軸受アセンブリ。 ２．連結用部材（８）には、分離用部材（９）を構成する内部現状肩部を各々有 する軸受筒（１４）が含まれ、この軸受筒はケーシング（１）に沿って移動可能 であり、弾性部材（７）にはスペーサが含まれていることを特徴とする、請求の 範囲第１項に記載の軸受アセンブリ。 ３．弾性部材（７）及び連結部材（８）には、互いに連絡し圧縮ガスが充てんさ れた中空チャンバ（１５）が含まれており、分離用部材（９）はケーシング（１ ）にしっかりと固定されていることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の軸 受アセンブリ。 ４．圧力源（１６）、それぞれ高圧及び低圧レシーバ（１７及び１８）及びフィ ードバックラインを含む中空チャンバ（１５）作動制御用ユニットが含まれ、高 圧及び低圧レシーバ（１７及び１８）は、中空チャンバ（１５）、圧力源（１６ ）及びフィードバックライン（１９）に接続されていることを特徴とする、請求 の範囲第３項に記載の軸受アセンブリ。