JPH10510035A

JPH10510035A - 垂直軸受組立体潤滑

Info

Publication number: JPH10510035A
Application number: JP8517389A
Authority: JP
Inventors: ヘンリーニュー，ナイジェル
Original assignee: ザグレイシャーメタルカンパニーリミテッド
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 1998-09-29
Also published as: ATE189738T1; GB2295864B; DE69515065T2; WO1996018066A1; EP0796410B1; DE69515065D1; EP0796410A1; GB2295864A; GB9424592D0; US5863133A

Abstract

(57)【要約】軸受スラストパッド（２２）上で支え（第２図）、かつ、潤滑剤浴内で回りのステータ壁（３６）から離隔するカラーフランジ（１３）を装架するシャフト（５）を含む埋設型垂直軸受組立体（１０）は、ステータ壁（３６）に（３７）のような凹部を有し、この凹部は、シャフトが回転するときに、潤滑剤を浴から、熱交換器（４３）または軸受部用潤滑ギャラリー（６９）のような利用手段に吐出する粘性ポンプを形成する。フランジと同じ幅の比較的短い凹部は、シャフトの回転方向に関係なく、かつ、ロータ面とステータ面との間の間隙にも拘らず、作用して、十分な速度および／または圧力で潤滑剤を吐出し、外部ポンプまたは軸受組立体の大きな内部の再設計なしで追加装置を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】垂直軸受組立体潤滑本発明は、垂直方向に延びる回転可能なシャフトを支えかつそのためのスラストおよび／またはジャーナル軸受の支持を提供するために用いられる垂直軸受組立体、特に、そのための潤滑装置に関する。その長手方向軸線を中心としていずれの回転方向にも回転可能な垂直シャフトを支えるために用いられる公知の形態の垂直軸受組立体が、第１図に断面で示されている。長手方向軸線６を有するシャフト５が、全体が１０で示されている垂直軸受組立体により、その上端部７から垂下している。この軸受組立体は、シャフトの端部７を囲みかつロータ部としてシャフトと共に、回転可能なカラー１１を備え、このカラーは、軸方向に延びる部分１２と、半径方向に延びかつ軸方向に向いた面１４，１５を規定する半径方向に拡径したフランジ１３とを有している。また、軸受組立体は、カラー１１を囲みかつこの組立体の他のステータ部を内包するステータハウジング２０を備えている。軸受組立体は、ハウジング内に内包された種々の軸受部を備え、カラーフランジの面１４でシャフトを支えるためにシャフトの回りに配置されたステータで装架される軸受パッド２２のリングの形態の主スラスト軸受部２１と、フランジ面１５に係合する構造体で支えられた小軸受パッド２４のリングの形態のリバーススラスト軸受部２３と、ステータで装架されかつカラーの軸方向に延びる部分１２の回りに配置された複数の軸受パッド２６の形態のジャーナル軸受部２５とを備えているのが示されている。軸受部は、裏金上のホワイトメタルのような通常の軸受材料から形成され、かつ、最上部の軸受部の上側の高さ２７′までハウジングを潤滑剤２７で充填することにより形成される液体潤滑剤の介装膜で作用し、すなわち、軸受部は全体的に潤滑剤浴内に浸漬される。また、軸受パッドは、回転中の流体圧により潤滑剤膜がウエッジ状の厚さを形成し、かつ、シャフトとステータとの間の僅かな不整合を収容するのを許容するために、制限された範囲で傾斜するように装着される。支持面が潤滑剤内に全体的に浸漬されることにより、流体膜がプライミングなしで常に形成され、したがって、軸受組立体は、ハウジング内に完全に内包され、このために、垂直埋設型として参照されることがある。ハウジング部材が潤滑剤浴内に全体的に浸漬されるにも拘らず、潤滑剤とその本来的に低圧のヘッドと熱の不十分な除去とに依存することは、この軸受組立体のパワーエンベロープ(power envelope)が、制限されかつ潤滑剤の熱特性により相当な範囲まで定められることを意味する。特に、潤滑剤は、シャフトの回転と潤滑剤膜上での粘性ドラッグとにより、ある程度まで軸受部を流通するが、流速および／または流体圧が、シャフトの回転速度と軸受部の近部の潤滑剤温度とにより制限される。軸受部に発生した熱は、浴の潤滑剤および／またはステータおよびハウジング構造体により、軸受部から熱が除去されない場合、シャフトが回転可能な速度および／またはシャフトにより装架される荷重を制限する。ステータの構造は、潤滑剤内の環流が潤滑剤を浴に十分に分配するのを妨げる。潤滑剤浴内に熱交換パイプを設けることが知られており、このパイプに通して冷媒を流して、仮想線２８で示した潤滑剤浴から熱を除去する。その代わりに、ハウジングに外部フィン２９₁などを設け、かつ、ハウジング全体を、シャフトまたはカラーの端部に装架されたファン２９₂によりフィン上に強制的に流される空気のようなダクト内の冷却流体流内に配置すること、または、水ジャケットでハウジングを囲むことが知られている。しかし、潤滑剤の反応および作用に影響を及ぼすことにより、軸受組立体のパワーエンベロープに影響を及ぼすこの公知の装置は、浴の潤滑剤を介する熱移動に依存し、この浴の潤滑剤は、軸受部内の制限された範囲の流体の動きにも拘らず、本質的によどんでおり、不十分な導体を形成する。この組立体の軸受部は、長時間にわたって潤滑剤浴から効率的に熱を除去することは問題であるが、増加した潤滑剤供給圧での強制潤滑により、その性能に関して利益を受けることができる。同様に、外部ポンプで潤滑剤をハウジングから強制的に流して熱を除去することも可能であるが、双方の場合に、埋設型軸受の概念は、他の外部部材とインターフェースすることにより失われ、かつ、コストが高くなる。同様に、ハウジングおよび軸受組立体内にこの装置を設けることも考えられたが、これは、埋設の原理を侵害し、大幅な再設計とハウジング内での必要なスペースの増加を伴い、外部の変更より実施するのがよりコスト高で、許容できないハウジングの寸法の増加を生じる。第１図は、スラスト、リバーススラストおよびジャーナル軸受部を備える埋設型垂直軸受組立体の特定の形態を示しているが、この組立体は、より少ない数の部品を備え、および／または、シャフトに対して相対的に異なる位置につくことができることが分かるであろう。この明細書において、垂直軸受組立体は、垂直方向に整合した長手方向軸線を中心として回転可能なシャフトに対して配置された１または複数の軸受部を備える軸受組立体として形成され、この組立体は、シャフトにより装架されるロータ部とこのロータ部を囲みかつ軸受組立体の部材のための潤滑剤浴を内包するステータ部とを備えている。本発明の目的は、組立体の全体的なパワーエンベロープにおける改良を許容する簡単かつコンパクトな構造の潤滑装置をこの形成された垂直軸受組立体に対し設けることである。本発明によれば、（本明細書中で規定されているような）垂直軸受組立体用潤滑装置は、（ａ）組立体の軸受部を内包しかつ液体潤滑剤浴を提供するハウジングと、（ｂ）少なくとも１の粘性ポンプセットを備える粘性ポンプ手段とを備え、各ポンプセットが、（ｉ）潤滑剤内に浸漬された組立体のロータ面と、（ｉｉ）凹部の対向端部領域に配置された第１，第２ポート間のロータ軸線の回りの部分路に沿って延びる第１表面凹部を含む対向して浸漬されたステータ面とで形成された少なくとも第１粘性ポンプとを備え、これにより、ステータ面に対するロータの回転で潤滑剤を同伴し、第１，第２ポートのうちの先行するポートと、第１，第２ポートのうちの後行するポートとの間を上記回転方向に流し、さらに、（ｃ）上記粘性ポンプセットのそれぞれに、各ポンプの第１ポートと潤滑剤浴内に浸漬された開口との間に延びる第１ダクト手段と、各ポンプの第２ポートと潤滑剤使用手段との間に延びる第２ダクト手段とが設けられる。潤滑剤使用手段は、潤滑剤ポート手段と冷媒入口および出口手段とを有する熱変換手段を備えてもよい。この熱変換手段は、ハウジングなしで設けられるのが好ましい。この代わりにまたは追加的に、この潤滑剤使用手段は軸受組立体の強制潤滑軸受部を備えてもよい。この垂直軸受組立体で垂下されたシャフトがいずれの方向にでも回転することが一般的であるならば、少なくとも１の粘性ポンプセットは、上記浸漬されたロータ面と第２表面凹部を包含する上記対向して浸漬されたステータ面の一部とで形成された第２粘性ポンプを備えてもよく、この第２表面凹部は、この凹部の対向端部領域に配置された第１，第２ポートの間に延び、ステータ面に対するロータの回転で潤滑剤を同伴し、第１，第２ポートのうちの先行するポートと、第１，第２ポートのうちの後行するポートとの間で上記回転方向に流し、上記第１ダクト手段は、第２ポンプの第１ポートと潤滑剤内に浸漬された開口との間に延び、上記第２ダクト手段は、上記第２ポートと潤滑剤使用手段との間に延び、ポンプの凹部ポートは、ロータの特定の回転方向が、ポンプの先行ポートとして、一方のポンプの第１凹部ポートと他方のポンプの第２凹部ポートとを規定するように互いに配置される。潤滑剤使用手段の性質とダクト手段との連結とに応じて、セットの粘性ポンプは、シャフトの回転方向に関係なく、平行または直列に、個々にまたは一体的に作用することが可能であり、または、各ポンプは、シャフトの特定の回転方向に対してのみ有効であるように、１方向弁手段などで遮断することができる。粘性ポンプ手段は、各セットに、異なる形態の潤滑剤使用手段が設けられた２つのポンプ手段セットを備えることが可能であり、１の粘性ポンプセットに熱交換手段が設けられ、他方の粘性ポンプセットに組立体の軸受部の強制潤滑が設けられる。次に、添付図面を参照して例として本発明の実施の形態について説明する。第１図は、組立体ハウジング内に形成された潤滑剤浴の他に、潤滑剤浴から熱を除去するための異なる形態の熱交換手段を示す、その長手方向軸線を中心としていずれの方向にでも回転可能なシャフトのための公知の形態の埋設型垂直軸受組立体の断面図を示し、第２（ａ）図は、本発明に従い、粘性ポンプ手段とハウジングの外部の熱交換手段の形態の潤滑剤使用手段とを有する潤滑装置と、組立体のジャーナル軸受に対する強制潤滑とを備える、垂直軸受組立体の概略的形態の断面図であり、第２（ｂ）図および第２（ｃ）図は、関連する特徴を示すために簡略化された第２（ａ）図の領域ＢおよびＣのそれぞれの拡大図であり、第３図は、粘性ポンプ手段とこれを熱交換手段に連結するダクト手段とを示す、線Ｘ−Ｘに沿う第２図の組立体の一部の断面図であり、第４（ａ）図から第４（ｅ）図は、粘性ポンプ手段と熱交換手段または強制潤滑手段との間の可能な接続を有する上記の変形例の概略図であり、第５（ａ）図および第５（ｂ）図は、同じセット内のポンプおよび異なるセットのそれぞれのための粘性ポンプ室凹部の他の配置を示す概略的な断面図であり、第６図は、軸方向ではなく半径方向に延びるステータおよびロータ面での粘性ポンプの他の配置を示す概略的な断面図であり、第７（ａ）図は、ジャーナル軸受手段と組み合わされた粘性ポンプ装置の他の形態を示す概略的断面図であり、第７（ｂ）図は、ジャーナル軸受手段と組み合わされているがジャーナル軸受手段から周方向において分離された粘性ポンプ装置の他の形態を示す概略的断面図である。垂直軸受組立体とこれにより支えられるシャフトとを示す第２（ａ）図から第２（ｃ）図および第３図を参照すると、その部材および使用されている参照番号は、上述の第１図のものに対応する。本発明による潤滑装置３０がこの組立体内に組み込まれている。潤滑装置は、軸受部を潤滑剤面２７′の下側に浸漬するのに十分な所定量の一般的に、鉱物油である液体潤滑剤２７のリザーバを形成するハウジング２０を備えている。したがって、潤滑剤は、軸受部が浸漬される浴を形成する。ハウジングおよび潤滑剤浴とは別に、この装置は、この実施の形態において第１粘性ポンプセット３２と第２粘性ポンプセット３３とを有する全体が３１で示された粘性ポンプ手段も備えている。第１粘性ポンプセット３２は、リザーバ内に浸漬されたロータ面３５とロータ軸線６の回りの部分路に沿って延びる第１表面凸部３７を含む対向して浸漬されたステータ面３６とで、第１，第２ポート３８₁，３８₂ のそれぞれが配置されている凹部の端部領域３７₁，３７₂間に形成された少なくとも第１粘性ポンプ３４を備えている。ロータ面３５は、スラスト面１４，１５を形成し、かつ、カラー１１の半径方向で最外側の部分であるフランジ１３の軸方向に延びる周部を備え、このカラーは、シャフトの特定の角速度のときに、ステータ面３６とこれに対向する凹部３７とに対し最大の直線速度を有する。面３５，３６は、支持機能を有さず、したがって、その間の接触を防止するために、一般的に、１ｍｍのオーダーの間隙で分離されている。しかし、これらの面および凹部は、潤滑剤浴の面の間に浸漬され、かつ、凹部３７がポンプ室を形成するように潤滑剤で永続的にプライミングされ、ロータ面がステータ面に対して回転するときに、潤滑剤を同伴し、回転方向に沿う凹部に沿ってポートのうちの先行するポートと後行するポートとの間に、すなわち、第３図に示した反時計方向の場合、ポート３８₁，３８₂の間に流す。第１粘性ポンプ３２は、第１ポート３８₁と潤滑剤浴の表面の下側に浸漬された開口４１₁との間に延びるダクト４０₁を備える第１ダクト手段３９₁と、第２ポート３８₂と全体が４３で示されている潤滑剤使用手段との間に延びるダクト４２₁を備える第２ダクト手段３９₂とが設けられている。潤滑剤使用手段は、潤滑剤ポート手段４５，４６と冷媒入口および出口手段４７，４８とを備えている。図示した形態において、潤滑剤使用手段は、フィン付マルチチューブ構造または蛇行したチューブ構造のコア４９を備え、このコアを通って潤滑剤がポート手段４５，４６との間に循環し、この潤滑剤使用手段は、ハウジングなしであるがハウジングを囲むエアダクト５０内に配置され、このエアダクトを通って空気がカラー１１またはシャフト５に装着されたファン５１で強制的に送られ、コア４９のフィン付き面はその各側でクーラント入口および出口手段４７，４８を形成する。第１粘性ポンプセット３２は、ロータ面３５に対向する同じ垂直高さの凹部３７と共に、ロータ軸線の回りに直列に延びるステータ面３６内の第２凹部５７を備える第２粘性ポンプ５４も備えている。第２凹部５７は、端部領域５７₁，５７₂を有し、この端部領域で第１，第２ポート５８₁，５８₂をそれぞれ開口している。第１ダクト手段３９₁は、第１ポート５８から、開口４１₁と同様に潤滑剤浴の表面の下側に浸漬された開口４１₂に延びるダクト４０₂を有している。第２ダクト手段３９₂は、第２ポート５８₂から熱交換手段４４に延びるダクト４２₂を有している。セットの第２粘性ポンプは、時計方向のシャフトの回転が、第２ポート５８₂ を先行ポートとして、第１ポート５８₁を後行ポートとして規定する点で第１粘性ポンプと同じである。シャフトが反対の反時計方向に回転するときに、ポート３８₂，５８₁は先行ポートとなり、ポート３８₁，５８₂は後行ポートとなる。粘性ポンプ３４が典型的である各粘性ポンプは、端部領域３７₁，３７₂との間の中央部３７₃にほぼ均一な幅および深さのポンプ室凹部３７が形成され、すなわち、凹設基部３７₄が、ステータ面３６に平行に延び、かつ、この凹部の側壁はステータ面３６にほぼ直交する。その機能が、（シャフトの回転方向で規定されるように）流体を先行ポートと後行ポートとの間に配向し、この流体を、ステータ面３６を横切ってロータ面と共に流れるように拘束された流体から分離することである端部領域３７₁，３７₂は、それぞれ、円の弧を備えるのが有利であるが、明らかにより複雑で効率的な形状は、軸受組立体構造が以下の述べるようにそれらを支えるならば実施することができるであろう。上述のように、第１セットの粘性ポンプ３４，５４は、同じ垂直高さに配置され、ほぼ同じ速度で送出すように同じ寸法に形成される。凹部３７，５７は、ロータ軸線の回りに端部と端部とで直列に配置される。明らかになるであろう理由から、粘性ポンプセット３２は、回転軸線を回りの１８０°の角度範囲に制約され、したがって、各ポンプの凹部は、９０°未満の範囲を延びるが、７０°より大幅に小さくないことが好ましい。周方向における最小長さは約１００ｍｍと考えられる。したがって、粘性ポンプセットは、公知の軸受組立体の構造に僅かな修正のみを施すことにより形成され、他の機能を有していない面を使用する。特に、軸受潤滑剤を利用する粘性ポンプの場合、異例なことに、ステータ面３３が以下に述べるようにロータ面３５を支える支持面であるならば、望むならば、この粘性ポンプは図示した態様に形成可能であるが、流体支持圧を有する支持面には見出されず、ステータ凹部の配置と支持面の不存在との間の妥協がステータ凹部に見出される。軸受組立体の大きな再設計なしで公知の構造の軸受組立体内に装置を組み込み可能とする相対的簡略性に加えて、各粘性ポンプ手段は、その浸漬位置とその後に生ずる永続的にプライミングされた状態の浴からの潤滑剤供給の効率とを勘案すると、一目で採用された形態の使用に影響を与えると当初思われる他の領域における妥協された効率にも拘らず、寸法および表面形態はあまり厳しくなく簡単に形成することができる。潤滑剤は、ロータ面の近部に形成された乱流により、粘性ポンプのポンプ室凹部に沿って移動させられること、吐出圧は、（約１００ｍｍの最小値より小さいならば）ロータ速度および凹部長さの関数であり、一方、吐出速度は、最大深さが、凹部内の循環がポンプ作用を減殺する深さを越えない場合、ロータ速度および凹部の有効断面積の関数であることは周知である。したがって、有効断面積は、主としてその幅により定められる。したがって、周方向および軸方向の寸法が上述の軸受組立体構造において、ロータとステータとのインターフェースは固定され、シャフトは双方の方向に回転可能であり、潤滑剤の冷却は吐出圧に優先する流速で潤滑剤を熱交換手段４６に通過させることにより達成され、すなわち、各粘性ポンプは、周方向に比較的短いことを犠牲にして軸方向において最大凹部幅を有している。また、上記構造は他の観点において、効率を妥協する。粘性ポンプは本来的にロータ回転のいずれの方向に対しても機能するが、ロータおよびステータ面の間に大きな間隙があるときには、先行するポートを介してポンプ室凹部内に排出される潤滑剤に対する大きな抵抗がある場合、潤滑剤は、ロータ面に形成された乱流により、間隙から凹部内に排出される傾向を有し、好適な流速は大幅に減少する。したがって、双方向ロータ組立体において、可能ならば大きな吸引抵抗を防止し、かつ、双方の回転方向用のセットの双方のポンプを使用することにより双方向回転を達成しつつ、流速を最大にすることを試みることが好適である。このために、図示した実施の形態において、第２ダクト手段３９₂はその間に延び、熱交換器の双方の潤滑剤ポート手段を粘性ポンプセットに連結する。ダクト４２₁は、第１潤滑剤ポート手段４５に接続され、ダクト４２₂は、シャフトの回転方向にも拘らず、潤滑剤が、セットの一方の粘性ポンプの先行するポートにより浴から排出され、熱交換手段のコアに吐出され、この後、熱交換手段から排出され、対の他方のポンプの後行するポートにより浴に吐出される。装置３０において、潤滑剤利用手段４３は、熱交換手段４４に加えて、ジャーナル軸受部２５に対して示しかつ粘性ポンプ手段３１の第２粘性ポンプセット３３に設けられた強制潤滑装置６０を備えている。このセットを備える粘性ポンプ６４，６５は、第１，第２ポンプ３４，５４とほぼ同じであり、そのステータ凹部は、同じ長さであり、ステータ面３６と対向するロータ面３５とにおけるほぼ同じ垂直位置で直列に延びる。各粘性ポンプ６４，６５の第１ポートは、第１ダクト手段６６により連結され、潤滑剤浴内に開口する。各ポンプの第２ポートは、ダクト６８₁とダクト６８₂とを備える第２ダクト手段６７により、環状ギャラリー６９に連結され、この環状ギャラリーはジャーナル軸受パッドにアクセスするマニホルドを備えているが、シール７０により、浴との直接接触からシールされる。したがって、軸受部２５は、潤滑剤利用手段を備え、この潤滑剤利用手段のギャラリー６９は、供給ポート手段を備え、支持面と双方の排出ポート手段との間をインターフェースする。したがって、シャフト５の上述の例示的時計方向回転の場合、粘性ポンプ６４は潤滑剤を浴から排出し、高められた圧力で潤滑剤をギャラリー６９に吐出し、このギャラリー内で、潤滑剤は全ての軸受パッド２６に利用可能となり、その支持面上に強制潤滑され、潤滑剤はこの支持面から潤滑剤浴に直接戻る。したがって、強制潤滑は、ほとんど追加変更なしで簡単な内部粘性ポンプ手段でも行われる。シャフトの回転が逆転した場合、ポンプ６５は潤滑剤を浴から環状ギャラリー６９に供給する同じ作業を行う。ポンプ６４，６５は、シャフトの回転方向に関係なく機能するので、一方のポンプが、他方のポンプにより供給される潤滑剤をギャラリーから排出するのは望ましくないことが分かるであろう。このために、第２ダクト手段６７は、潤滑剤がいずれかのポンプにより環状ギャラリー６９から排出されるのを防止するために操作可能な１方向弁手段７２を含んでもよい。この１方向弁手段は、各ダクト６８₁，６８₂に対し、開口した弁座７４の上側でダクトの垂直方向に延びる部分内に内包されたボール７３を備え、このボールは、重力により弁座に向けて付勢されてダクトを封止し、ポンプとギャラリー６９との間の正の差圧に応じて弁座から上昇し、ダクト手段に沿って潤滑剤を流通可能とするのが有利である。したがって、シャフトの回転方向にも拘らず、一度には一方のポンプのみが潤滑剤をギャラリー６９に供給する。ほぼ同じポイントでギャラリーに連結された双方の供給ダクトまたは共通ダクトを有する軸受構造体が選定された場合、１方向弁手段は、最大の正圧に応じて他方のダクトを遮断するシャトルバルブにより形成することができる。したがって、第２粘性ポンプセット３３は、シャフト軸線の回りのステータ面の他方の部分を占め、かつ、軸線６の回りのステータ周面の他方の１８０°を占め、制限されたステータスペースが粘性ポンプ手段に対して利用可能である。この簡単な粘性ポンプ手段により潤滑剤をポンプ作用で冷却することにより達成される利点の１例として、第１図に示した形態の一般的な垂直軸受組立体の場合、パワーエンベロープは、１．７ＭＰａのスラスト荷重を支えつつ、８０℃の潤滑剤浴温度を維持するために、径が６０ｍｍと１４０ｍｍのシャフト用軸受組立体は２５００ｒｐｍと１８００ｒｐｍのそれぞれの支持された最大作動速度を許容することである。本発明による熱交換手段を含みかつ２〜３ｍｍの粘性ポンプ室凹部深さと約１５ｍｍの軸方向幅とを有する第２図および第３図に示した形態の潤滑装置を有する垂直軸受組立体は、同じ範囲のシャフト径に対し６５００ｒｐｍおよび３０００ｒｐｍの支持可能な速度を許容することが分かった。このシャフトが、５０Ｈｚ、または、ある径に対して、６０Ｈｚの局部的主周波数に同期したロータにより回転するのを許容するのでこれは特に実際上重要である。上述の実施の形態は本発明から逸脱することなく種々の点で変更可能であることが分かるであろう。潤滑装置は、１の潤滑剤利用手段のみ、すなわち、熱交換手段または強制潤滑軸受部の双方ではなくいずれかを備えてもよく、これにより、各粘性ポンプが、シャフトの回りを更に延びること、または、この複数のポンプを平行に作動することを可能とする。熱交換手段は、潤滑剤利用手段を備えている限り、強制潤滑軸受装置に関して説明したと同様な態様で第１粘性ポンプセットと潤滑剤浴とに接続することが可能であり、すなわち、その第１潤滑剤ポート手段は第２ダクト手段３９₂に接続され、その第２潤滑剤ポート手段は潤滑剤浴に直接接続される。第４（ａ）図を参照すると、この図は、熱交換手段４４が第１ポンプ３４と第２ポンプ５４との間に直列に接続されている第２図および第３図の装置３０を概略的に示している。第４（ｂ）図は、第２ダクト手段６７により双方のポンプ６４，６５に接続され、かつ、１方向弁手段７２により潤滑剤を浴に直接戻す潤滑された軸受部２５を示している。第４（ｃ）図は、第２潤滑剤ポート手段４６が（表面の上側または下側のいずれかで終止する）潤滑剤浴に直接接続され、第１潤滑剤ポート手段４５が第２ダクト手段３９₂に接続され、この第２ダクト手段が、一度には一方のポンプだけがシャフトの回転方向に応じて熱交換コアを通して潤滑剤を循環させるように、各ダクトに設けられた（シャトルバルブとして示されている）１方向弁手段７５を含んでいる熱交換手段４４を利用する構造を示している。第４（ｄ）図および第４（ｅ）図は、各熱交換手段４４が２つの別個のコア４９，４９₁を有し、それぞれのコアが潤滑剤を各ポンプ３４，５４から受容し、かつ、浴に直接戻すために接続されている他の形態を示している。第２ダクト手段が第４（ｄ）におけるように１方向弁手段７３を含む場合および／または各第２潤滑剤ポートが潤滑剤浴の表面２７′の上側で終止する場合、一度には一方の熱交換コアと一方の粘性ポンプのみが作動可能であり、この弁手段がなくかつ第２潤滑剤ポートが潤滑剤浴の表面２７′の下側で終止する場合、潤滑剤を熱交換コアを通して排出するポンプが低効率で作動するにも拘らず、第４（ｅ）図におけるように、双方のポンプと双方の熱交換コアはシャフトの双方の回転方向に対して作動する。シャフト５がその作動の全部または主要部に対して１方向においてのみ回転する場合、各粘性ポンプセットは、異なる回転方向に応答する２つの粘性ポンプを備えることは不必要な場合がある。この装置において、および、流速効率の上述の原理に従い、２つの最大幅を有する周方向に短いポンプ室凹部を有し、それぞれの第１ポートを第４（ｆ）図に示すように、先行するポートとして配置することも有利であり、この後、ポンプは平行に作動し、有効なチャンバ幅、したがって、流速を倍にする。好適であれば、すなわち、潤滑剤を各セットで関連する利用手段に送出すことにより、パワーエンベロープを必要な範囲を越えて延ばすことが可能であれば、連続的にかつシャフトの回転方向に関係なく潤滑剤を送出すことは不必要な場合がある。たとえば、シャフトが必要な周期および期間で反対方向に回転する場合、各粘性ポンプセットは一方の回転方向のみに応答し、反対方向に回転中にアイドリングすることまたは有効にアイドリングすることが可能である。上記の全ての実施の形態で説明しかつ示したように、粘性ポンプは、全て、潤滑剤浴と軸線の回りで直列の凹部とに対してほぼ同じ垂直位置でステータ面凹部で形成される。望むならば、および、軸方向スペースが許容するならば、セットの粘性ポンプの凹部は、第５（ａ）図で３７₁および５７₁で示すように、垂直方向に分離して形成することが可能であり、この各凹部は軸線６の回りを周方向に更に延びることを可能とする。ポンプ室手段の幅を各ポンプに対する必要な値に維持し、追加的周方向長さに依存して他のポンプまたは複数セットのポンプを配置することを容易とすることは可能であり、または各凹部は、吐出圧を増すために必要ならばより長くすることができる。より狭い凹部で生じる低吐出速度を犠牲にして、より高い供給圧から利益を受けることができる軸受部のようないくつかの潤滑手段の場合、ポンプ室凹部のこの装置は、上記で詳細に説明した垂直軸受組立体におけるように、ステータ領域が制限されるときに好適である場合がある。その代わりに、第５（ｂ）に示すように、いずれかのセットの粘性ポンプに設けられた表面凹部は、同じ垂直位置につき、３２₁，３３₁のような粘性ポンプセットのチャンバは垂直方向に分離可能であり、さらに、異なる幅とすることが可能である。粘性ポンプをロータフランジの外周に形成することは、直線状の最大ロータ速度を必要とするが、この溝は他のロータ面に対向するステータ内に形成可能である。第６図を参照すると、ロータ面８０が、カラーフランジの半径方向に延びる面１５で形成され、１または複数のポンプ室凹部８２が形成される対向するステータ面８１が、リバーススラスト軸受２４の代わりに形成される。ポンプセットまたは異なるセットの異なる凹部が異なる半径方向位置に形成することができる。潤滑剤浴の表面の下側に浸漬された粘性ポンプ手段の構造は、ロータとステータとが離隔し、または、使用されない箇所に粘性ポンプ手段を配置可能とするが、その粘性ポンプは、潤滑剤の介装膜を除く対向するロータ面に通常、接触する支持面に形成されたポンプ室凹部で形成することができる。この凹部は、たとえば、第７（ａ）図において、ジャーナル軸受２５のようなジャーナル軸受内の８５で、または、ロータフランジ１３の周部の回りの潤滑剤浴の下方に、または、スラスト軸受面の表面に形成されたジャーナル軸受２５′の８６で示すように形成することができる。この粘性ポンプ室凹部は、周方向に延びることが可能であり、さらに、支持面で軸方向に（または半径方向に）区画することが可能であり、および／または、制限された周方向長さに形成可能であり、第７（ｂ）図の平面図で示すように、支持面で周方向に分離することができる。この凹部８７₁，８７₂は支持面８８で周方向に分離されるならば、各凹部を内包するステータ表面領域はロータおよび非軸受から離隔可能であるか、または、ロータに近接可能であり、軸受を備える。上述のように、ポンプ室を形成する各チャンバの表面凹部は、単純に湾曲した端部領域であるので、機械加工が可能なように幅および深さがほぼ規則的である。各凹部は、ポートおよびダクト手段の形態および位置かもしれないが、効率を改善するためにより複雑な形状とすることができることが理解されるであろう。各凹部に対する第１，第２ポートは、ロータに対してほぼ切線方向に延びかつ凹部の基部に対してより均一に組み合わされるように配置することができる。隣接するポンプの２つの端部領域は近接して配置される場合、第３図から分かるように、隣接する凹部のポートは、より切線方向の線を保持しつつ、互いに交差するように、図面の平面に対し対向して傾斜させることができる。熱交換手段は、ハウジングなしでおよびハウジング内で他の形態をとることも分かるであろう。潤滑剤は、それほど限定されていない潤滑剤ポートを介してコアの表面上およびこれらの表面間に流れるが、望むならば、冷媒は、冷媒の入口および出口手段を形成する十分に限定されたポートを介して折畳まれたまたはマルチチューブ構造のコアに流通させることができることが理解されるであろう。この構造は、このチューブ構造体内に拘束する必要がある冷媒の使用を許容する。不明確に限定された潤滑剤ポートは、ハウジングなしで制限された実際性を有しているが、この構造はハウジング内で使用可能であり、熱交換コアは、潤滑剤浴と、このコアの隣接した一方の面から潤滑剤を除去し、コアを横切る潤滑剤流が生じるように他方の面の近部に潤滑剤を戻すために配置された第１，第２ダクト手段との内部または上側に配置される。冷却および／または強制潤滑は、供給されるであろう潤滑剤内に浸漬する必要がある軸受部を潤滑するために設けられた潤滑剤浴内で行われるが、第２図の２５のような軸受部が完全に浸漬されず、作動の際に送出される潤滑剤に依存するように、強制潤滑により、減少量の潤滑剤で作用することが可能であろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９６年１１月５日【補正内容】明細書垂直軸受組立体潤滑本発明は、垂直方向に延びる回転可能なシャフトを支えかつそのためのスラストおよび／またはジャーナル軸受の支持を提供するために用いられる垂直軸受組立体、特に、そのための潤滑装置に関する。その長手方向軸線を中心としていずれの回転方向にも回転可能な垂直シャフトを支えるために用いられる公知の形態の垂直軸受組立体が、第１図に断面で示されている。長手方向軸線６を有するシャフト５が、全体が１０で示されている垂直軸受組立体により、その上端部７から垂下している。この軸受組立体は、シャフトの端部７を囲みかつロータ部としてシャフトと共に、回転可能なカラー１１を備え、このカラーは、軸方向に延びる部分１２と、半径方向に延びかつ軸方向に向いた面１４，１５を規定する半径方向に拡径したフランジ１３とを有している。また、軸受組立体は、カラー１１を囲みかつこの組立体の他のステータ部を内包するステータハウジング２０を備えている。軸受組立体は、ハウジング内に内包された種々の軸受部を備え、カラーフランジの面１４でシャフトを支えるためにシャフトの回りに配置されたステータで装架される軸受パッド２２のリングの形態の主スラスト軸受部２１と、フランジ面１５に係合する構造体で支えられた小軸受パッド２４のリングの形態のリバーススラスト軸受部２３と、ステータで装架されかつカラーの軸方向に延びる部分１２の回りに配置された複数の軸受パッド２６の形態のジャーナル軸受部２５とを備えているのが示されている。軸受部は、裏金上のホワイトメタルのような通常の軸受材料から形成され、かつ、最上部の軸受部の上側の高さ２７′までハウジングを潤滑剤２７で充填することにより形成される液体潤滑剤の介装膜で作用し、すなわち、軸受部は全体的に潤滑剤浴内に浸漬される。また、軸受パッドは、回転中の流体圧により潤滑剤膜がウエッジ状の厚さを形成し、かつ、シャフトとステータとの間の僅かな不整合を収容するのを許容するために、制限された範囲で傾斜するように装着される。支持面が潤滑剤内に全体的に浸漬されることにより、流体膜がプライミングなしで常に形成され、したがって、軸受組立体は、ハウジング内に完全に内包され、このために、垂直埋設型として参照されることがある。ハウジング部材が潤滑剤浴内に全体的に浸漬されるにも拘らず、潤滑剤とその本来的に低圧のヘッドと熱の不十分な除去とに依存することは、この軸受組立体のパワーエンベロープ(power envelope)が、制限されかつ潤滑剤の熱特性により相当な範囲まで定められることを意味する。特に、潤滑剤は、シャフトの回転と潤滑剤膜上での粘性ドラッグとにより、ある程度まで軸受部を流通するが、流速および／または流体圧が、シャフトの回転速度と軸受部の近部の潤滑剤温度とにより制限される。軸受部に発生した熱は、浴の潤滑剤および／またはステータおよびハウジング構造体により、軸受部から熱が除去されない場合、シャフトが回転可能な速度および／またはシャフトにより装架される荷重を制限する。ステータの構造は、潤滑剤内の環流が潤滑剤を浴に十分に分配するのを妨げる。潤滑剤浴内に熱交換パイプを設けることが知られており、このパイプに通して冷媒を流して、仮想線２８で示した潤滑剤浴から熱を除去する。その代わりに、ハウジングに外部フィン２９₁などを設け、かつ、ハウジング全体を、シャフトまたはカラーの端部に装架されたファン２９₂によりフィン上に強制的に流される空気のようなダクト内の冷却流体流内に配置すること、または、水ジャケットでハウジングを囲むことが知られている。しかし、潤滑剤の反応および作用に影響を及ぼすことにより、軸受組立体のパワーエンベロープに影響を及ぼすこの公知の装置は、浴の潤滑剤を介する熱移動に依存し、この浴の潤滑剤は、軸受部内の制限された範囲の流体の動きにも拘らず、本質的によどんでおり、不十分な導体を形成する。この組立体の軸受部は、長時間にわたって潤滑剤浴から効率的に熱を除去することは問題であるが、増加した潤滑剤供給圧での強制潤滑により、その性能に関して利益を受けることができる。同様に、外部ポンプで潤滑剤をハウジングから強制的に流して熱を除去することも可能であるが、双方の場合に、埋設型軸受の概念は、他の外部部材とインターフェースすることにより失われ、かつ、コストが高くなる。第１図は、スラスト、リバーススラストおよびジャーナル軸受部を備える埋設型垂直軸受組立体の特定の形態を示しているが、この組立体は、より少ない数の部品を備え、および／または、シャフトに対して相対的に異なる位置につくことができることが分かるであろう。この明細書において、垂直軸受組立体は、垂直方向に整合した長手方向軸線を中心として回転可能なシャフトに対して配置された１または複数の軸受部を備える軸受組立体として形成され、この組立体は、シャフトにより装架されるロータ部とこのロータ部を囲みかつ軸受組立体の部材のための潤滑剤浴を内包するステータ部とを備えている。詳細部は異なるが垂直装着シャフトと一体の潤滑剤ポンプの使用を示す他の軸受組立体がある。米国特許第Ａ−１４６０３５３号明細書は、垂直方向に分離されたスラストおよびジャーナル軸受で支えられた垂直シャフトを有する装置を記載し、この軸受を通って潤滑油が重力で滴下し、ジャーナル軸受の下側の下部回収浴と上部浴とがあり、この上部浴内にスラスト軸受が着座する。下部浴内に、粘性ポンプ部材が、深さが変化するスロットを有するブロックで形成され、かつ、付勢されて、シャフトを囲むシュラウドに接触し、ポンプ部材は、空気が強制的に送られた装置内に配置された冷却コイルにより、油を下部浴から上部浴に揚げる。英国特許第Ａ−４３４０５４号明細書は、上部および下部軸受内で支えられた垂直配置のシャフトを有する装置を記載し、下部軸受は、潤滑油浴内に浸漬され、上部軸受は、大部分の周方向長さの上側の支持面に形成された均一の幅および深さの周方向溝で下部軸受内に形成された粘性ポンプで吐出された浴からの油で強制潤滑される。フランス国特許第Ａ−１１７７１８７号明細書は、垂直軸受潤滑システムを記載し、このシステム内に、対の粘性ポンプが、シャフトを囲みかつこれと共に回転するシュラウドと、変化する距離だけシュラウドから離隔した静止テーパ面との間に形成され、その間に双方向にテーパ状の間隙を形成し、この間隙を通って液体が排出され、シャフトの回転方向に関係なく、吐出圧を増す。本発明の目的は、組立体の全体的なパワーエンベロープにおける改良を許容する簡単かつコンパクトな構造の潤滑装置を垂直軸受組立体に対し設けることである。本発明によれば、（本明細書中で規定されているような）垂直軸受組立体用潤滑装置は、（ａ）組立体の軸受部を内包しかつ液体潤滑剤浴を提供するハウジングと、（ｂ）少なくとも１の粘性ポンプセットを備える粘性ポンプ手段とを備え、各ポンプセットが、（ｉ）潤滑剤内に浸漬された組立体のロータ面と、（ｉｉ）凹部の対向端部領域に配置された第１，第２ポート間のロータ軸線の回りの部分路に沿って延びる第１表面凹部を含む対向して浸漬されたステータ面とで形成された少なくとも第１粘性ポンプとを備え、これにより、ステータ面に対するロータの回転で潤滑剤を同伴し、第１，第２ポートのうちの先行するポートと、第１，第２ポートのうちの後行するポートとの間を上記回転方向に流し、さらに、（ｃ）上記粘性ポンプセットのそれぞれに、各ポンプの第１ポートと潤滑剤浴内に浸漬された開口との間に延びる第１ダクト手段と、各ポンプの第２ポートと潤滑剤使用手段との間に延びる第２ダクト手段とが設けられる潤滑装置であって、対向するロータ面とステータ面とは、潤滑剤の荷重支持流体膜の厚さよりも大きな距離にほぼ固定されることにより、離隔し、かつ、上記潤滑剤内に浸漬される非軸受面であることを特徴とする。潤滑剤使用手段は、潤滑剤ポート手段と冷媒入口および出口手段とを有する熱変換手段を備えてもよい。この熱変換手段は、ハウジングなしで設けられるのが好ましい。この代わりにまたは追加的に、この潤滑剤使用手段は軸受組立体の強制潤滑軸受部を備えてもよい。この垂直軸受組立体で垂下されたシャフトがいずれの方向にでも回転することが一般的であるならば、少なくとも１の粘性ポンプセットは、上記浸漬されたロータ面と第２表面凹部を包含する上記対向して浸漬されたステータ面の一部とで形成された第２粘性ポンプを備えてもよく、この第２表面凹部は、この凹部の対向端部領域に配置された第１，第２ポートの間に延び、ステータ面に対するロータの回転で潤滑剤を同伴し、第１，第２ポートのうちの先行するポートと、第１，第２ポートのうちの後行するポートとの間で上記回転方向に流し、上記第１ダクト手段は、第２ポンプの第１ポートと潤滑剤内に浸漬された開口との間に延び、上記第２ダクト手段は、上記第２ポートと潤滑剤使用手段との間に延び、ポンプの凹部ポートは、ロータの特定の回転方向が、ポンプの先行ポートとして、一方のポンプの第１凹部ポートと他方のポンプの第２凹部ポートとを規定するように互いに配置される。潤滑剤使用手段の性質とダクト手段との連結とに応じて、セットの粘性ポンプは、シャフトの回転方向に関係なく、平行または直列に、個々にまたは一体的に作用することが可能であり、または、各ポンプは、シャフトの特定の回転方向に対してのみ有効であるように、１方向弁手段などで遮断することができる。粘性ポンプ手段は、各セットに、異なる形態の潤滑剤使用手段が設けられた２つのポンプ手段セットを備えることが可能であり、１の粘性ポンプセットに熱交換手段が設けられ、他方の粘性ポンプセットに組立体の軸受部の強制潤滑が設けられる。次に、添付図面を参照して例として本発明の実施の形態について説明する。第１図は、組立体ハウジング内に形成された潤滑剤浴の他に、潤滑剤浴から熱を除去するための異なる形態の熱交換手段を示す、その長手方向軸線を中心としていずれの方向にでも回転可能なシャフトのための公知の形態の埋設型垂直軸受組立体の断面図を示し、第２（ａ）図は、本発明に従い、粘性ポンプ手段とハウジングの外部の熱交換手段の形態の潤滑剤使用手段とを有する潤滑装置と、組立体のジャーナル軸受に対する強制潤滑とを備える、垂直軸受組立体の概略的形態の断面図であり、第２（ｂ）図および第２（ｃ）図は、関連する特徴を示すために簡略化された第２（ａ）図の領域ＢおよびＣのそれぞれの拡大図であり、第３図は、粘性ポンプ手段とこれを熱交換手段に連結するダクト手段とを示す、線Ｘ−Ｘに沿う第２図の組立体の一部の断面図であり、第４（ａ）図から第４（ｅ）図は、粘性ポンプ手段と熱交換手段または強制潤滑手段との間の可能な接続を有する上記の変形例の概略図であり、第５（ａ）図および第５（ｂ）図は、同じセット内のポンプおよび異なるセットのそれぞれのための粘性ポンプポンプ室凹部の他の配置を示す概略的な断面図であり、第６図は、軸方向ではなく半径方向に延びるステータおよびロータ面での粘性ポンプの他の配置を示す概略的な断面図であり、垂直軸受組立体とこれにより支えられるシャフトとを示す第２（ａ）図から第２（ｃ）図および第３図を参照すると、その部材および使用されている参照番号は、上述の第１図のものに対応する。本発明による潤滑装置３０がこの組立体内に組み込まれている。潤滑装置は、軸受部を潤滑剤面２７′の下側に浸漬するのに十分な所定量の一般的に、鉱物油である液体潤滑剤２７のリザーバを形成するハウジング２０を備えている。したがって、潤滑剤は、軸受部が浸漬される浴を形成する。ハウジングおよび潤滑剤浴とは別に、この装置は、この実施の形態において第１粘性ポンプセット３２と第２粘性ポンプセット３３とを有する全体が３１で示された粘性ポンプ手段も備えている。第１粘性ポンプセット３２は、リザーバ内に浸漬されたロータ面３５とロータ軸線６の回りの部分路に沿って延びる第１表面凸部３７を含む対向して浸漬されたステータ面３６とで、第１，第２ポート３８₁，３８₂ のそれぞれが配置されている凹部の端部領域３７₁，３７₂間に形成された少なくとも第１粘性ポンプ３４を備えている。ロータ面３５は、スラスト面１４，１５を形成し、かつ、カラー１１の半径方向で最外側の部分であるフランジ１３の軸方向に延びる周部を備え、このカラーは、シャフトの特定の角速度のときに、ステータ面３６とこれに対向する凹部３７とに対し最大の直線速度を有する。面３５，３６は、支持機能を有さず、したがって、その間の接触を防止するために、一般的に、１ｍｍのオーダーの間隙で分離されている。しかし、これらの面および凹部は、潤滑剤浴の面の間に浸漬され、かつ、凹部３７がポンプ室を形成するように潤滑剤で永続的にプライミングされ、ロータ面がステータ面に対して回転するときに、潤滑剤を同伴し、回転方向に沿う凹部に沿ってポートのうちの先行するポートと後行するポートとの間に、すなわち、第３図に示した反時計方向の場合、ポート３８₁，３８₂の間に流す。第１粘性ポンプ３２は、第１ポート３８₁と潤滑剤浴の表面の下側に浸漬された開口４１₁との間に延びるダクト４０₁を備える第１ダクト手段３９₁と、第２ポート３８₂と全体が４３で示されている潤滑剤使用手段との間に延びるダクト４２₁を備える第２ダクト手段３９₂とが設けられている。潤滑剤使用手段は、潤滑剤ポート手段４５，４６と冷媒入口および出口手段４７，４８とを備えている。図示した形態において、潤滑剤使用手段は、フィン付マルチチューブ構造または蛇行したチューブ構造のコア４９を備え、このコアを通って潤滑剤がポート手段４５，４６との間に循環し、この潤滑剤使用手段は、ハウジングなしであるがハウジングを囲むエアダクト５０内に配置され、このエアダクトを通って空気がカラー１１またはシャフト５に装着されたファン５１で強制的に送られ、コア４９のフィン付き面はその各側でクーラント入口および出口手段４７，４８を形成する。第１粘性ポンプセット３２は、ロータ面３５に対向する同じ垂直高さの凹部３７と共に、ロータ軸線の回りに直列に延びるステータ面３６内の第２凹部５７を備える第２粘性ポンプ５４も備えている。第２凹部５７は、端部領域５７₁，５７₂を有し、この端部領域で第１，第２ポート５８₁，５８₂をそれぞれ開口している。第１ダクト手段３９₁は、第１ポート５８から、開口４１₁と同様にの原理に従い、２つの最大幅を有する周方向に短いポンプ室凹部を有し、それぞれの第１ポートを第４（ｆ）図に示すように、先行するポートとして配置することも有利であり、この後、ポンプは平行に作動し、有効なチャンバ幅、したがって、流速を倍にする。好適であれば、すなわち、潤滑剤を各セットで関連する利用手段に送出すことにより、パワーエンベロープを必要な範囲を越えて延ばすことが可能であれば、連続的にかつシャフトの回転方向に関係なく潤滑剤を送出すことは不必要な場合がある。たとえば、シャフトが必要な周期および期間で反対方向に回転する場合、各粘性ポンプセットは一方の回転方向のみに応答し、反対方向に回転中にアイドリングすることまたは有効にアイドリングすることが可能である。上記の全ての実施の形態で説明しかつ示したように、粘性ポンプは、全て、潤滑剤浴と軸線の回りで直列の凹部とに対してほぼ同じ垂直位置でステータ面凹部で形成される。望むならば、および、軸方向スペースが許容するならば、セットの粘性ポンプの凹部は、第５（ａ）図で３７₁および５７₁で示すように、垂直方向に分離して形成することが可能であり、この各凹部は軸線６の回りを周方向に更に延びることを可能とする。ポンプ室手段の幅を各ポンプに対する必要な値に維持し、追加的周方向長さに依存して他のポンプまたは複数セットのポンプを配置することを容易とすることは可能であり、または各凹部は、吐出圧を増すために必要ならばより長くすることができる。より狭い凹部で生じる低吐出速度を犠牲にして、より高い供給圧から利益を受けることができる軸受部のようないくつかの潤滑手段の場合、ポンプ室凹部のこの装置は、上記で詳細に説明した垂直軸受組立体におけるように、ステータ領域が制限されるときに好適である場合がある。その代わりに、第５（ｂ）に示すように、いずれかのセットの粘性ポンプに設けられた表面凹部は、同じ垂直位置につき、３２₁，３３₁のような粘性ポンプセットのチャンバは垂直方向に分離可能であり、さらに、異なる幅とすることが可能である。粘性ポンプをロータフランジの外周に形成することは、直線状の最大ロータ速度を必要とするが、この溝は他のロータ面に対向するステータ内に形成可能である。第６図を参照すると、ロータ面８０が、カラーフランジの半径方向に延びる面１５で形成され、１または複数のポンプ室凹部８２が形成される対向するステータ面８１が、リバーススラスト軸受２４の代わりに形成される。ポンプセットまたは異なるセットの異なる凹部が異なる半径方向位置に形成することができる。上述のように、ポンプ室を形成する各チャンバの表面凹部は、単純に湾曲した端部領域であるので、機械加工が可能なように幅および深さがほぼ規則的である。各凹部は、ポートおよびダクト手段の形態および位置かもしれないが、効率を改善するためにより複雑な形状とすることができることが理解されるであろう。各凹部に対する第１，第２ポートは、ロータに対してほぼ切線方向に延びかつ凹部の基部に対してより均一に組み合わされるように配置することができる。隣接するポンプの２つの端部領域は近接して配置される場合、第３図から分かるように、隣接する凹部のポートは、より切線方向の線を保持しつつ、互いに交差するように、図面の平面に対し対向して傾斜させることができる。熱交換手段は、ハウジングなしでおよびハウジング内で他の形態をとることも分かるであろう。潤滑剤は、それほど限定されていない潤滑剤ポートを介してコアの表面上およびこれらの表面間に流れるが、望むならば、冷媒は、冷媒の入口および出口手段を形成する十分に限定されたポートを介して折畳まれたまたはマルチチューブ構造のコアに流通させることができることが理解されるであろう。この構造は、このチューブ構造体内に拘束する必要がある冷媒の使用を許容する。不明確に限定された潤滑剤ポートは、ハウジングなしで制限された実際性を有しているが、この構造はハウジング内で使用可能であり、熱交換コアは、潤滑剤浴と、このコアの隣接した一方の面から潤滑剤を除去し、コアを横切る潤滑剤流が生じるように他方の面の近部に潤滑剤を戻すために配置された第１，第２ダクト手段との内部または上側に配置される。冷却および／または強制潤滑は、供給されるであろう潤滑剤内に浸漬する必要がある軸受部を潤滑するために設けられた潤滑剤浴内で行われるが、第２図の２５のような軸受部が完全に浸漬されず、作動の際に送出される潤滑剤に依存するように、強制潤滑により、減少量の潤滑剤で作用することが可能であろう。請求の範囲１．シャフトで装架されたロータ部（１１）と、このロータ部を囲むステータ部と、これらのロータ部とステータ部との間に形成された１または複数の軸受部（２１，２３，２５）と、軸受部用の潤滑剤浴（２７）とを内包するハウジング（２０）と、少なくとも１の粘性ポンプセット（３２，３３）を有する粘性ポンプ手段（３１）とを備え、各ポンプセットは、前記潤滑剤内に浸漬された組立体のロータ面（３５；８０）とロータ軸線の回りの部分路に沿って延びる第１表面凹部（３７；８２；）を含む対向して浸漬されたステータ面（３５；８１）とで凹部の両端部領域に配置された第１，第２ポート（３８₁，３８₂）間に形成された少なくとも第１粘性ポンプ（３４；６４）を備え、これにより、ステータ面に対するロータの回転で潤滑剤を同伴し、第１，第２ポートのうちの先行するポートと、第１，第２ポートのうちの後行するポートとの間で前記回転方向に流し、前記粘性ポンプセットのそれぞれに、各ポンプの前記第１ポートと潤滑剤浴内に浸漬された開口との間に延びる第１ダクト手段（３９₁；６６）と、各ポンプの第２ポートと潤滑剤使用手段（４３）との間に延びる第２ダクト手段（３９₂ ；６７）とが設けられたシャフト用垂直軸受組立体の潤滑装置（３０）であって、対向するロータ面とステータ面とは、潤滑剤の荷重支持流体膜の厚さよりも大きな距離にほぼ固定されることにより、離隔し、かつ、前記潤滑剤内に浸漬される非軸受面であることを特徴とする装置。２．粘性ポンプ手段は、少なくとも２つの粘性ポンプセット（３２，３３）を備え、第１セットは（３２）は、熱交換手段（４４）を備える潤滑剤使用手段を設けられ、第２セット（３３）は、軸受組立体（６０）の強制潤滑軸受部を有する潤滑剤使用手段を、独立して設けられることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。３．潤滑剤利用手段（４３）は、前記第１粘性ポンプの第２ダクト手段（３０₂）に接続された第１潤滑剤ポート手段（４５）と、ハウジング浴と冷媒入口および出口手段（４７，４８）に直接接続された第２潤滑剤ポート手段（４６）とを有する熱交換手段（４４）とを備えることを特徴とする請求の範囲第１項また第２項に記載の装置。４．少なくとも１のセット（３３，３４）の少なくとも１の粘性ポンプ（５４；６４，６５）は、ロータの回転方向が第２凹部ポートを先行ポートとして規定したときに、潤滑剤使用手段と潤滑剤ポンプとの間の流れを阻止するために作用可能な一方向弁手段（７２）を設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載の装置。５．各一方向弁手段は、第２ダクト手段（６７）内に含まれることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。６．前記一方向弁手段（７２）は、開口した弁座（７４）の垂直方向上側で前記ダクト手段（６７）内に収容可能な少なくとも１のボール（７３）を備え、ポンプと潤滑剤利用手段との間の正の差圧に応じて弁座から上昇し、ダクト手段に沿って潤滑剤の流れを可能とすることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の装置。７．少なくとも１の粘性ポンプセット（３２）は、前記浸漬されたロータ面（３５）と第２表面凹部（５７）を包含する前記対向して浸漬されたステータ面（３６）の一部とで形成された第２粘性ポンプ（５６）を備え、この第２表面凹部はこの凹部の対向端部領域に配置された第１，第２ポート（５８₁，５８₂）間に延び、これにより、ステータ面に対するロータの回転で潤滑剤を同伴し、第１，第２ポートのうちの先行するポートと、第１，第２ポートのうちの後行するポートとの間で前記回転方向に流し、前記第１ダクト手段（３９₁）は、前記第２ポンプの第１ポートと潤滑剤内に浸漬された開口との間に延び、前記第２ダクト手段（３９₂）は前記第２ポートと熱交換手段との間に延び、ポンプの凹部ポート（３８₁，３８₂；５８₁，５８₂）は、ロータの特定の回転方向が、ポンプの先行ポートとして、一方のポンプの第１凹部ポートと他方のポンプの第２凹部ポートとを規定するように互いに配置される請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載の装置であって、少なくとも一方の粘性ポンプセット（３２）に設けられた第２ダクト手段（３９₂）は、このセットの第１粘性ポンプ（３４）の第２ポート（３８₂）と熱交換手段（４４）の第１潤滑剤ポート手段（４５）との間に延び、このセットの第２粘性ポンプ（５４）の第２ポート（５８₂）と第２潤滑剤ポート手段（４６）との間に、この潤滑剤がこのセットの２つの粘性ポンプ（３４；５４）により前記熱交換手段に向けかつこれから流れるように、延びることを特徴とする装置。８．少なくとも１の粘性ポンプ（３４）に対して、ロータ面（３５）は、ロータの軸方向に延びる周部（１２）で形成されることを特徴とする請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項に記載の装置。９．前記ロータ面（８０）は、軸受組立体の半径方向に延びるスラスト軸受カラー（１５）上で、このカラーの周部あるいはその近部に形成されることを特徴とする請求の範囲第１項から第８項のいずれか１項に記載の装置。【図３】

Claims

【特許請求の範囲】１．シャフトで装架されたロータ部（１１）と、このロータ部を囲むステータ部と、これらのロータ部とステータ部との間に形成された１または複数の軸受部（２１，２３，２５）と、軸受部用の潤滑剤浴（２７）とを内包するハウジング（２０）を備えたシャフト用垂直軸受組立体（１０）用潤滑装置（３０）であって、粘性ポンプ手段（３１）が少なくとも１の粘性ポンプセット（３２，３３）を備え、各ポンプセットが前記潤滑剤内に浸漬された組立体のロータ面（３５；６５；８０）とロータ軸線の回りの部分路に沿って延びる第１表面凹部（３７；８２；８５）を含む対向して浸漬されたステータ面（３５；８１）とで凹部の対向端部領域に配置された第１，第２ポート（３８₁，３８₂）間に形成された少なくとも第１粘性ポンプ（３４；６４）を備え、これにより、ステータ面に対するロータの回転で潤滑剤を同伴し、第１，第２ポートのうちの先行するポートと、第１，第２ポートのうちの後行するポートとの間を前記回転方向に流し、さらに、前記粘性ポンプセットのそれぞれに、各ポンプの前記第１ポートと潤滑剤浴内に浸漬された開口との間に延びる第１ダクト手段（３９₁；６６）と、各ポンプの第２ポートと潤滑剤使用（utilisation）手段（４３）との間に延びる第２ダクト手段（３９₂；６７）とが設けられることを特徴とする装置。２．潤滑剤使用手段（４３）は、第１，第２の潤滑剤ポート手段（４５，４６）と冷媒の入口および出口手段（４７，４８）とを有する熱交換手段（４４）を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。３．潤滑剤使用手段（４３）は、軸受組立体（６０）の強制潤滑された軸受部を備えることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。４．粘性ポンプ手段は、少なくとも２つの粘性ポンプセット（３２，３３）を含み、第１セット（３２）は、熱交換手段（４４）を備える潤滑剤使用手段を設けられ、第２セット（３３）は、軸受組立体（６０）の強制潤滑された軸受部を備える潤滑剤使用手段を設けられることを特徴とする請求の範囲第２項に従属したときの請求の範囲第３項に記載の装置。５．少なくとも１の粘性ポンプセット（３２）は、前記浸漬されたロータ面（３５）と第２表面凹部（５７）を包含する前記対向して浸漬されたステータ面（３６）の一部とで形成された第２粘性ポンプ（５６）を備え、この第２表面凹部はこの凹部の対向端部領域に配置された第１，第２ポート（５８₁，５８₂）間に延び、ステータ面に対するロータの回転で潤滑剤を同伴し、第１，第２ポートのうちの先行するポートと、第１，第２ポートのうちの後行するポートとの間で前記回転方向に流し、前記第１ダクト手段（３９₁）は、前記第２ポンプの第１ポートと潤滑剤内に浸漬された開口との間に延び、前記第２ダクト手段（３９₂ ）は前記第２ポートと潤滑剤使用手段との間に延び、ポンプの凹部ポート（３８₁ ，３８₂；５８₁，５８₂）は、ロータの特定の回転方向が、ポンプの先行ポートとして、一方のポンプの第１凹部ポートと他方のポンプの第２凹部ポートとを規定するように互いに配置されることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のいずれか１項に記載の装置。６．潤滑剤利用手段（４３）は、第１粘性ポンプの第２ダクト手段（３０₂ ）に接続された第１潤滑剤ポート手段（４５）と、ハウジング浴に直接接続された第２潤滑剤ポート手段（４６）とを有することを特徴とする請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載の装置。７．少なくとも１のセット（３３，３４）の少なくとも１の粘性ポンプ（５４；６４，６５）は、ロータの回転方向が先行ポートとして第２凹部ポートを規定したときに、潤滑剤利用手段と粘性ポンプとの間の潤滑剤の流れを阻止するように作用可能な一方向弁手段（７２）を設けられていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。８．各一方向弁手段は、第２ダクト手段（６７）内に含まれることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の装置。９．前記一方向弁手段（７２）は、開口した弁座（７４）の垂直方向上側で前記ダクト手段（６７）内に収容可能な少なくとも１つのボール（７３）を備え、ポンプと潤滑剤利用手段との間の正の差圧に応じて弁座から上昇し、ダクト手段に沿って潤滑剤を流れを可能とすることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の装置。１０．少なくとも一方の粘性ポンプセット（３２）に設けられた第２ダクト手段（３９₂）は、このセットの第１粘性ポンプ（３４）の第２ポート（３８₂）と熱交換手段（４４）の第１潤滑剤ポート手段（４５）との間に延び、このセットの第２粘性ポンプ（５４）の第２ポート（５８₂）と第２潤滑剤ポート手段（４６）との間に、この潤滑剤がこのセットの２つの粘性ポンプ（３４；５４）により前記熱交換手段に向けかつこれから流れるように、延びることを特徴とする請求の範囲第２項に従属したときの請求の範囲第５項に記載の装置。１１．少なくとも１のセット（３２）の各粘性ポンプ（３４；５４）の表面凹部（３７，５７）は、潤滑剤に対してほぼ同じ垂直位置に配置され、ほぼ同じ長さであり、ロータの軸線の回りで直列に延びることを特徴とする請求の範囲第５項または請求の範囲第５項に従属したときの請求の範囲第６項から第１０項のいずれか１項に記載の装置。１２．各表面凹部（３７，５７）は、ロータ軸線の回りで、７０°から１７０°の範囲の角度を内包するように延びることを特徴とする請求の範囲第１項から第１１項のいずれか１項に記載の装置。１３．ポンプ室を形成する各表面凹部（３７，５７）は、その端部領域間で、幅と深さとがほぼ均一であることを特徴とする請求の範囲第１項から第１２項のいずれか１項に記載の装置。１４．凹部の壁部は、ステータの表面と凹部面とに対してほぼ垂直に延びることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の装置。１５．少なくとも１の粘性ポンプ（３４）に対して、ロータ面（３５）は、ロータの軸方向に延びる周部（１２）で形成されることを特徴とする請求の範囲第１項から第１４項のいずれか１項に記載の装置。１６．前記ロータ面（８０）は、軸受組立体の半径方向に延びるスラスト軸受カラー（１５）上で、このカラーの周部あるいはその近部に形成されることを特徴とする請求の範囲第１項から第１５項のいずれか１項に記載の装置。１７．ロータ面（３５；８０）は、粘性ポンプ凹部を含むステータ面から通常回転の間隙分を移動され、この間隙は流体軸受（hydrodynamic bearing）を形成しない潤滑剤（２７）を充填されることを特徴とする請求の範囲第１項から第１６項のいずれか１項に記載の装置。１８．ロータ面は、粘性ポンプ凹部（８６）を含む前記ステータ面に接触してこれと共に軸受（２５′）を形成可能で、この面は回転中に、潤滑剤の流体膜により分離されることを特徴とする請求の範囲第１項から第１６項のいずれか１項に記載の装置。１９．軸線の回りの各部分が粘性ポンプ凹部（８７₁，８７₂）を含むステータ面は、通常回転で間隙分を回転面から移動され、前記間隙は流体軸受を形成しない潤滑剤で充填され、それぞれの前記部分は、ロータ面と接触してこれと共に軸受を形成する部分（８８）で区画され、この面は回転中に、潤滑剤の流体膜により分離されることを特徴とする請求の範囲第１項から第１６項のいずれか１項に記載の装置。