JPH09504356A - ジャーナル軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 改良されたジャーナル軸受にはジャーナル軸受の内面に形成されたジャーナルの回転方向に第１のみぞがある。第１のみぞは軸受の長さに沿って伸び対向する開放みぞ端を備えている。ジャーナルの回転方向に第２のみぞが軸方向にジャーナル軸受の内面に形成されている。第１のみぞは軸受の長さに沿って伸び対向する開放みぞ端を備えている。第２のみぞは軸受の長さに沿って伸び対向する閉じた端を備えている。潤滑剤をジャーナル軸受の内面に供給するオリフィスが設けられている。潤滑剤供給オリフィスは軸受の長さに沿ってほぼ中央にかつ第１のみぞと第２のみぞの中間に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】 ジャーナル軸受 発明の背景 本発明は、一般的にいえば、軸受に関し、さらに詳しくいえば回転機と共に用 いるジャーナル軸受に関する。 普通には、ジャーナル軸受は半径方向荷重を支えるため及び回転している軸又 はジャーナルに作用する励振力によって生ずる振動を抑制するのに用いられる。 これらのジャーナル軸受は、適当な潤滑剤を潤滑剤供給口を通すなどでジャーナ ル軸受内に導入することによって潤滑される。このようなジャーナル軸受の設計 において、ジャーナル軸受の内面にみぞを機械加工又は鋳造して軸受の動作中ジ ャーナル軸受の内部から潤滑剤を洩らすことができるようにすることが知られて いる。そのようなみぞは、潤滑剤供給口が従来個々のみぞの底部に配置されてい たように、普通は、潤滑剤供給口を取り巻いていた。そのようなジャーナル軸受 が米国特許第２，９０１，２９７号に記載されている。 これらの形式のジャーナル軸受は、さまざまな成功度で作動したかもしれない が、そのようなジャーナル軸受は高い軸受温度、軸受変色及び潤滑剤絶縁破壊を 経験しており、これらはすべていうまでもなく軸受の破損の一因となる。 前述のことは、現在のジャーナル軸受にあると知られている限界を例示してい る。したがって、上述の限界の一つ以上を解消することを目的とした代替品を提 供することが有益であることは明らかである。それゆえ、あとでさらに完全に開 示する特徴を備える適当な代替品を提供する。 発明の概要 本発明の一つの態様においては、改良されたジャーナル軸受がジャーナル軸受 内の高温潤滑剤とジャーナル軸受に新しく供給された潤滑剤の間の潤滑剤の混合 をよくして、軸受の温度を下げ、軸受の寿命を延ばす効果を与える。この改良さ れたジャーナル軸受は、軸又はジャーナルを回転軸の周りに回転自在に支持する 軸受部材を備えている。この軸受部材には、内面と所定の軸受長さの寸法を定め る対向する第１及び第２の端がある。軸の回転方向に、第１のみぞが軸受部材の 内面に形成されている。第１のみぞは、軸受の長さに沿って軸方向に伸びており 、対向する開放みぞ端を備えている。軸の回転方向に、第２のみぞが軸受部材の 内面に形成されている。第２のみぞは、軸受の長さに沿って軸方向に伸びており 、対向する閉じたみぞ端を備えている。少なくとも一つのオリフィスが潤滑剤を 軸受部材の内面に供給するために設けられている。前記少なくとも一つの潤滑剤 供給オリフィスは、軸受長さに沿ってほぼ中央にかつ第１のみぞと第２のみぞの 中間に配置されている。前記少なくとも一つの潤滑剤供給オリフィスは、潤滑剤 が軸受部材の内面に直接に供給されるように軸受の内面に形成されている。 前述及びその他の態様は、添付図面と併せて考えるとき発明の以下の詳細な説 明から明らかになる。 図面の簡単な説明 図１は、３葉ジャーナル軸受によって回転自在に支持された従来のジャーナル の図である。 図２Ａは、図１に例示された３葉ジャーナル軸受の端断面図である。 図２Ｂは、図１に例示された３葉ジャーナル軸受の側断面図である。 図３は、図１に例示された３葉ジャーナル軸受のジャーナル回転軸に沿って取 った断面図で、ジャーナルの回転中ジャーナルのいたるところの潤滑剤の流れを 示している。 図４Ａは、本発明の教示による改良形３葉ジャーナル軸受の側断面図である。 図４Ｂは、図４Ａの改良形３葉ジャーナル軸受の端断面図である。 図５Ａは、本発明の教示による改良形３葉ジャーナル軸受の代替実施例の側断 面図である。 図５Ｂは、図５Ａの改良形３葉ジャーナル軸受の側断面図である。 詳細な説明 次に、類似の参照文字が若干の図を通じて対応する部分を表わしている図面を 参照すると、図１は、遠心圧縮機などの回転機に用いられる軸受構造体１０を示 している。図１に示された軸受構造体１０は、軸受内面１３を有し、回転軸１５ の周りに回転自在な軸又はジャーナル１４を支持する３葉ジャーナル軸受部材１ ２を備えている。３葉ジャーナル軸受構造体が本明細書に例示されて説明されて いるが、本発明がどんな形式のジャーナル軸受とも一緒に使用できることが考え られている。軸受ケース（図示なし）を別個に又は軸受構造体１０の一体部分と して作ることができる。普通には、３葉ジャーナル軸受部材１２がバビット合金 などのライナーで裏打ちされる。前述の形式の軸受が半径方向の荷重を支持する ため及び軸又はジャーナル１４に作用する種々の励振力によって生ずるすべての 振動を抑制するのに必要な動特性を与えるために使用されていた。 図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、３葉ジャーナル軸受部材１２は、軸 方向のみぞ１６によって分離された複数の葉（ローブ）を備えている。軸方向み ぞ１６は、ジャーナル軸受部材１２の軸受内面１３に形成されている。軸方向み ぞ１６は、軸受の全長を横切って伸びてもよいし、又はみぞ１６の長さは、ジャ ーナル軸受部材１２の全長より短くてもよい。みぞ１６の幅に比べて幅の小さい ブリードみぞ１８が軸方向みぞ１６の端に設けられている。従来は、みぞ１６と ブリードみぞ１８の寸法は、潤滑剤の端流れを変え、それによって軸受の動作温 度をわずかに変えるように変更された。 適当な油などの潤滑剤が、従来軸方向みぞ１６の中に配置されていた複数の穴 、オリフィス又は口２０を通して軸受構造体１０に供給される。図２Ａ及び図２ Ｂを見て分るように、軸方向みぞ１６の中の潤滑剤供給口の位置のために、その ような供給口２０を通して供給される潤滑剤は、軸受内面１３の十分に下の位置 でジャーナル軸受部材１２に供給される。普通は、潤滑剤は、適度の圧力下にあ る外部ポンプ（図示なし）によって又は大気圧で当該技術で周知の適当な潤滑剤 移送装置を用いることによって軸受構造体１０に供給された。 図３は、図１、２Ａ及び２Ｂの従来の３葉ジャーナル軸受１０の断面図であり 、ジャーナルの回転中のジャーナル軸のいたるところの潤滑剤の流れを示してい る。当然分るように、軸１４の回転中、潤滑剤は、潤滑剤供給オリフィス２０を 通り、軸方向みぞ１６の中に供給される。次に、潤滑剤は、矢印１７によって示 されて いる軸の回転方向に回転する軸によって引きずられる。回転速度及び種々の潤滑 剤の粘度によって、流体力学的圧力が軸受内面１３とジャーナル１４の間に形成 されて、軸受内面１３と回転中の軸１４とが高温潤滑剤の回転層によって分離さ れる。高い流体力学的圧力は、軸方向みぞ１６によってさえぎられる。熱はまた 軸受構造体１０内にできる摩擦の結果としても発生される。ジャーナル１４が回 転し続けるとき、前のローブからの高温の潤滑剤の端流れ（θ_e）及び側方流れ （θ_s）が軸方向みぞ１６に入り、新しく供給された潤滑剤（θ_i）と混ざる。混 合潤滑剤（θ_m）は、次に軸方向みぞの開放端から洩れる小量の潤滑剤（θ_g）と 一緒に次のローブに入ることになる。普通は、ジャーナル１４を取り巻く高温潤 滑剤の回転層のほとんどが次の葉（ローブ）に持ち越されることになる。このよ うなジャーナル軸受の設計が潤滑剤を迅速に酸化させて潤滑剤の使用寿命を短く する高温潤滑剤を軸受構造体１０の中に作り出すことが発見された。また、その ような軸受の高温は、軸受の変色の一因となり、ついには、軸受の破損を早める 原因となる。 本発明の教示によって、改良形軸受構造体３０が詳細に後述され、図４Ａ、４ Ｂ、５Ａ及び５Ｂに例示されている。 図４Ａ及び４Ｂに例示されているように改良形軸受構造体３０の第１の実施例 によれば、多葉又は３葉ジャーナル軸受部材などのジャーナル軸受部材１２が回 転軸（図示なし）の周りに回転自在な軸又はジャーナル（図示なし）を支持する 。ジャーナル軸受部材には内面１３及び所定の軸受長さの寸法を定める対向する 第１の端３２と第２の端３４がある。ジャーナル軸受部材１２は予め定めた量の 潤滑剤を軸受の内部から漏らす手段を備えている。潤滑剤漏洩手段は、ジャーナ ル軸受部材１２の内面１３に形成されたみぞ３６を備えている。みぞ３６は対向 する開放端を有し、軸受の長さに沿って軸方向に伸びている。みぞ３６の両端は 面取りされていてもよいし、又は、みぞ３６は図４Ａに示されているようにジャ ーナル軸受部材１２の全長を切れ目なく横切って伸びていてもよい。 少なくとも一つの穴、オリフィス又は口２０がジャーナル軸受部材１２を通し て適当な油などの潤滑剤を前記ジャーナル軸受１２の内面１３に供給するために 設けられている。好ましい実施例においては、少なくとも一つの潤滑剤供給オリ フィス２０は、軸受長さに沿ってほぼ中央に、かつ図４Ｂの矢印４０によって示 された軸の回転方向にみぞ３６の後に配置されている。少なくとも一つの潤滑剤 オリフィス２０は、潤滑剤が軸受部材の内面１３に直接に供給されるように軸受 部材の内面に形成されている。 ジャーナル軸受部材１２には、所定量の潤滑剤を混合する手段もある。潤滑剤 混合手段にはジャーナル軸受部材１２の内面に形成されたみぞ３８がある。図４ Ｂを参照すると最もよく見られるように、みぞ３８は、軸回転の参照矢印４０に よって示されているジャーナルの回転方向に少なくとも一つの潤滑剤供給オリフ ィスの後の位置に配置されている。みぞ３８には、閉端と開放端があって、ジャ ーナル軸受部材１２の長さに沿って軸方向に伸びている。 当然分っている通り、好ましい実施例において多葉ジャーナル軸受の各葉（ロ ーブ）が第１のみぞ３６、少なくとも一つの潤滑剤供給オリフィス２０及び第２ のみぞ３８によって分離されている。 図５Ａ及び５Ｂを参照すると最もよく分るように、本発明の代替実施例が提供 されており、それでは、ある量の潤滑剤を混合する手段、例えばみぞ３８など、 がジャーナル軸受部材１２を貫通して配置されている少なくとも一つの潤滑剤供 給オリフィス２０をみぞ３８の底部に備えている。 図４Ａ及び４Ｂに例示された本発明の実施例の動作時には、潤滑剤が少なくと も一つの潤滑剤供給オリフィス２０を通して内面１３に直接に導入される。導入 された潤滑剤は、軸受構造体３０内の高温潤滑剤の回転層の温度よりかなり低い 温度になっている。低温の潤滑剤を軸受内面１３に直接に導入することは、導入 された潤滑剤が回転している軸の表面を囲む高温の潤滑剤層に割り込みできるよ うにして、上述のように高温の潤滑剤が一つの葉（ローブ）から次の葉（ローブ ）へ持ち越されるのを少なくする。さらに詳しくいえば、軸又はジャーナルが回 転している間、高温の潤滑剤のほとんどは、軸の回転方向に第１のみぞであるみ ぞ３６の作用によってジャーナル軸受部材１２から排除される。そのあとは、ジ ャーナル軸受部材１２の内面１３において、第１のみぞ３６を過ぎたばかりであ るが第２の潤滑剤混合みぞ３８の前の場所で「低温」の潤滑剤を導入することに よって生じたせき止め作用によってさらに高温の潤滑剤が軸受からみぞ３６を通 っ て漏洩する。潤滑剤供給オリフィスを過ぎて持ち越す高温の潤滑剤が第２のみぞ ３８の中で導入された低温の潤滑剤と混合される。前述のことから、本発明が軸 受構造体３０の作動潤滑剤温度を下げて、軸受の性能を改良して軸受の寿命を伸 ばすことができるのは明らかである。 本発明を好ましい実施例に従って例示して説明したが、変更形態及び変化形態 を以下の請求の範囲に述べられる発明からそれることなく作成できることが認め られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転する軸を支持する装置において、 内面と所定の軸受長さ寸法を定める対向する第１及び第２の端を備え、 軸を回転軸の周りに回転自在に支持する軸受部材と、 軸受部材の内面に形成され、軸受の長さに沿って軸方向に伸びており、 対向する開放みぞ端を備える軸の回転方向に第１のみぞと、 軸受部材の内面に形成され、軸受けの長さに沿って軸方向に伸びており 、対向する閉じたみぞ端を備える軸の回転方向に第２のみぞと、 軸受長さに沿ってほぼ中央にかつ第１のみぞと第２のみぞの中間に配置 されて、潤滑剤を前記軸受部材の内面に供給する少なくとも一つのオリフィスと を備え、 前記少なくとも一つの潤滑剤供給オリフィスは、潤滑剤が前記軸受部材 の内面に直接に供給されるように前記軸受部材の内面に形成されていること を特徴とする回転する軸を支持する装置。 ２．前記軸受部材が多葉ジャーナル軸受である請求項１に記載の装置。 ３．前記軸受部材が３葉ジャーナル軸受である請求項１に記載の装置。 ４．前記第１のみぞが連続的で前記軸受部材の前記第１の端から前記第２の 端まで伸びている請求項１に記載の装置。 ５．内面と予め定めた軸受長さ寸法を定める対向する第１及び第２の端によ って輪郭を定められた内部を有し、回転軸の周りに回転自在なジャーナルを支持 する形式の軸受において、 軸受部材の内面に形成され、対向する開放端を有し、前記軸受の長さに 沿って軸方向に伸びているみぞを備え、予め定めた量の潤滑剤を前記軸受の内部 から漏らす手段と、 前記軸受長さに沿ってほぼ中央にかつ軸の回転方向に前記潤滑剤漏洩手 段の後に配置され、前記軸受の前記内部に潤滑剤を供給する少なくとも一つのオ リフィスとを備え、前記少なくとも一つの潤滑剤供給オリフィスは潤滑剤が前記 軸受部材の内面に直接に供給されるように前記軸受部材の内面に形成されている ことを特徴とする軸受。 ６．ある量の潤滑剤を混合する手段をさらに備え、前記潤滑剤混合手段は前 記軸受部材の内面にジャーナルの回転方向に前記潤滑剤供給オリフィスの後の位 置に形成されたみぞを備え、前記みぞは対向する閉じた端を有し、前記軸受の長 さに沿って軸方向に伸びている請求項５に記載の軸受。 ７．内面と予め定めた軸受長さ寸法を定める対向する第１及び第２の端を有 し、回転軸の周りに回転自在なジャーナルを支持する形式の軸受において、 軸受部材の内面に形成され、前記軸受の長さに沿って軸方向に前記第１ の端から前記第２の端まで連続的に伸びているみぞを備えている予め定めた量の 潤滑剤を軸受の内部から漏らす手段と、 前記軸受部材の内面でジャーナルの回転方向に前記潤滑剤漏洩手段の後 の位置に形成され、かつ対向する閉じた端を有し、軸受の長さに沿って軸方向に 伸びているみぞを備えて、ある量の潤滑剤を混合する手段とを備え、 前記潤滑剤混合手段は中に潤滑剤を前記軸受の内部に供給する少なくと も一つのオリフィスを形成され、前記少なくとも一つの潤滑剤供給オリフィスは 前記潤滑剤混合手段の内部で前記軸受長さに沿ってほぼ中央に配置されているこ とを特徴とする軸受。 ８．少なくとも２葉を有し、内面と予め定めた長さ寸法とを有し、回転軸の 周りにジャーナルを支持する軸受部材において、 前記ジャーナル軸受の少なくとも２葉の各々を分離するためにジャーナ ル軸受部材の内面に形成されており、 軸受の長さに沿って連続的に軸方向に伸びている軸の回転方向に第１の 潤滑剤漏洩みぞと、 前記潤滑剤漏洩みぞの後の位置に配置され、前記軸受の長さに沿って軸 方向に伸び、対向する閉じた端を有する軸の回転方向に第２の潤滑剤混合みぞと 、 軸受長さに沿ってほぼ中央にかつ第１の潤滑剤漏洩みぞと第２の潤滑剤 混合みぞの中間に配置された潤滑剤をジャーナル軸受の内面に供給する少なくと も一つのオリフィスを備え 前記少なくとも一つの潤滑剤供給オリフィスは、潤滑剤が軸受部材の内 面に直接に供給されるように軸受の内面に形成されていること を特徴とするジャーナル軸受部材。