JPS63140110A - 自給作用を有する流体力学的なラジアルすべり軸受 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油溜から潤滑油が流体力学的作用にＬつ°Ｃ
１軸すべり面と該軸すべ９面に平行な、少なくとも１つ
のポンプセグメント部の面との間の間隙内へ訪導給送さ
れる、軸のための自給作用金有する流体力学的なラジア
ルすべり軸受であって、給送される潤滑油のうち比較的
少量が潤滑油円環の形成に用いられ、残シの大部分の潤
滑油は加圧されて潤滑油循環路内へ押し出さｎろか、あ
るいは、直接前記油溜内に還流され、前記ポンプセグメ
ント部は、そｎぞｆ′Ｌ１つのポンプポケット、潤滑油
２該ポンプポケット内に吸引せしめる１つのポンプ間隙
給油路、並びに、該ポンプポケットから潤滑油を排出さ
せる１つの合流路を刊しておシ、更に、前記軸の軸心を
通過する垂＠線に対称的に軸受支持リング内に少なくと
も２つのラジアルすべ９軸受セグメントが配設さｎ″′
ｃ′ｃ訃シジアルすべり軸受セグメントは、前記軸を支
持するすべ夛軸受面を有している形式のラジアルすべり
軸受に関する。

この種のラジアルすべり軸受は、外部の油圧源から独立
したその潤滑機構に基づいて、比較的大きな垂直荷重を
受ける軸の支承に特に適している。このような垂直荷重
が作用する場合、圧力油が供給さｎなくなると短時間の
うちに軸受面及び軸頭が破壊してしまう。本発明の潤滑
作用を行う機構は、スタートから定常運転状態を経て停
止に至るまでの軸が回転している全期間にわたって、各
すべり面間での流体力学的に生成する潤滑油くさび状体
を形成させようとするものでちる。圧力油の供給の中断
が短時間であっても発生し得る軸受と軸のかじりは、こ
の機構によって実質的に防止される。

〔従来の技術〕

公仰のラジアルすべり軸受は、潤滑油溜から潤滑油全給
送するために、潤滑油くさび状体を形成させようとする
部位に、ゆるい潤滑リング又は軸に固定された潤滑リン
グ又は軸と一体の潤滑リングを有している。こｎらの潤
滑リングは、潤滑油溜の中に浸されており、該油溜のレ
ベルは、潤滑油の損失を防止するために、軸受ケーシン
グから軸への流出開口よシ低い位置にある。そして、潤
滑リングは、油を上方へ連行し、そこから潤滑油は軸受
間隙内に達する。

しかしながら、このような軸受構造の適用範囲は、油の
加熱がオイル冷却器が必要な程高くない場合或いは、一
般に冷却効果が十分とはいえないが油溜内のオイル冷却
器でも十分であるような場合に限らｎている。このこと
は、軸受部分に潤滑油を自己給送する前記の手段が、油
の過熱及び油の発泡が許容し得る範囲内となる軸の判定
の直径及び軸ジヤーナルの特定の周速度以下でのみ有効
であることを意味している。

これは、一般的に、軸の直径が６００１８以下でジャー
ナル周速度が最高２０ｍ／８までの場合に該当する。

比較的高い荷重を受ける水平のすべり軸受は、ケーシン
グ外部に設けらｎたオイルクーラーがなけｎば、許容し
得ないほどに加熱されるであろう。通常、このような軸
受は、該軸受及びオイルクーラーを通過して潤滑油を循
環させるポンプが装備されている。軸受の破損を防止す
るために、こｎらの要素、即ちポンプ及びクーラー全予
備配設、少なくとも２つずつは配設しなけｎばならない
。そｎゆえ、この工うな高荷重を受ける軸受を、外部エ
ネルギ源から離ｎて、独立に作動させることは不可能で
ある。

ここに提起された問題は、例えば水力発電機の軸方向に
高荷重を受けるスラストすべり軸受に３いても、１項な
意味を持つ。そこでは、潤滑油ポンプの不作動時の軸受
の過熱により、高額な修理費とならんで長時間にわたる
電力供給の中断が起り、そして、そｎによって、重大な
経済的損失が伴う。

このようなアキシャルすべり軸受に関しては、スイス特
許発明第６５１３６２号明細書に記載された自給作用す
る水力学的すべ９ｓ受に工・りて、前記の問題が解決さ
れている。そｎもスラストすべり軸受のガイド軸受に関
して解決されている。このガイド軸受は、ジャーナルに
作用する水平方向の力全吸収するとともに、スラスト軸
受自体と同様に、個別のセグメントから構成されている
。このガイド軸受の油送給饗素は、軸の周速度方向で見
た前記セグメントの導入領域のくぼみから成る。このく
ぼみは、その全長の一部分にわたって一定の半径方向深
さ全もつて延びるとともに、回転方向の最後端部分にお
いて段部の方はどくさび形に細くなっている。

七ｆＬＫよって、油は、その場所で潤滑間隙内に引き込
まれ、そして、軸受セグメントの軸受面の残りの部分に
おいて水力学的潤滑膜を形成する。粘性のために、くほ
みの始めの比較的深い部分において、潤滑膜の形成に必
要とされる以上の１の油が、軸によって油溜から引きず
シ出さｎ％そして、潤滑膜の間隙によシ吸引される可能
性がある。そのため、前記段部の前に、回転方向に対し
横向に延びる潤滑媒体排出路が設けらｎ″′ｃかシ、該
排出路を通って、残余の潤滑媒体流は、前記くさび形の
先細シ部分の前で生成された圧力を受けて油溜に流出す
るか、さもなけｎば、比較的多量の熱量を奪う必要があ
る時には、外部クーラーへ圧送さｎｌそして再び部内へ
還流される。潤滑媒体流のこの部分は、粘性に１って循
環される給送ｉを示す。非常にわずり１な残量が、潤滑
、摸の間隙にょシ圧搾さｎ。

該間隙を離ｎ１そして、軸受セグメントの端部において
加熱される。潤滑媒体の循環は、この原理によ扛ば、ど
のようなポンプ手段にも依存することはなく、油の供給
及び冷却の中断のおそｎを完全に人くすという冒頭の要
求を満足するものである。

しかしながら、前記形式のものでは、この原理は、軸が
水平状態のラジアルすべり働受には適合しない。そのた
めには、本発明の客体全構成する特定の改良が必要であ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の流体力学的なラジアルすべり軸受は、ポンプセ
グメント部がポンプブロック内に設けらｎておシ、該ポ
ンプブロックは、軸の下・側で該軸の軸心を通過する垂
直線の両側に配設された２つのラジアルすべり輪受セグ
メント間において、弾性変形しやすい支持部材上で支持
されていること全特徴としている。

このようなラジアルすべり軸受の有利な実施例において
は、ポンプブロックのための支持部材が設けらｎておフ
、該支持部材は、潤滑油圧に比例する力を発生させる潤
滑油圧によって駆動される液圧サーボモータによって、
該ポンプブロックを軸に対して押し付ける。

・〔実施例〕 次に一重部に示した本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図及び第２図から明らかなジェネレータ軸１は、軸
カラー２を有している。この軸カラーの円筒状の周面は
、軸すべり面３を構成し、牛角方向でラジアルすべり軸
受４に工って支承されるとともに、軸カラーの円形の側
面は、・２９の子ラストすべ）軸受５のすべり面として
利用される。このスラストすべ）軸受は、全周にセ尋っ
て一様に配分された複数のスラスト軸受セグメント６を
有しておシ、このスラスト軸受セグメントは、軸方向セ
グメント支持ビーム７上で公知の如く傾動自在に支持さ
れるとともに、軸１をその縦方向で位置固定している。

・ラジアルスベシ軸受４及び２つのスラストすべり軸受
５は、２つの軸受ケーシング半休によって取り囲まｎて
おり、かつジェネレータ軸１は、この軸受ケーシング半
休を通り抜ける箇所に遠心ディスク９を有している。こ
の遠心ディスクは、ラビリンスパツキン１０と共働して
軸受ケーシングから潤滑油が飛散すのを防止する。

前記スイス国特許第６５１！＋６２号明ａ書にシいて明
らかにさｔＬり自給作用全溝する流体力学的スラスト軸
受においては、軸受セグメント中のポンプ作用を発生さ
せる要素と潤滑膜全生成する要素がその軸受セグメント
自体に設けらｎているのに対して、本発明のすベク軸受
においては、軸受機能部分と潤滑油ポンプ機能部分とが
分離されている点が、公知のスラスト軸受とは異なって
いる。

後者の潤滑油ポンプ機能のためには、固有のポンプブロ
ック１１が用いらｎる。このポンプブロックは、軸受支
持リング１２の最深部に位置してシフ、該ポンプブロッ
クの両側１にはそｎぞれ１つのラジアルすべり軸受セグ
メント１３が設けらｎている。このラジアルすべり軸受
七グメントは、第２（２）では詳示されてはいないが、
軸受支持リング１２内において公卸の如く傾動自在に支
承されて訃り、その結果、第２図において回転方向矢印
によって示された方向に軸が回転する時、該ジェネレー
タ４１１１に工って油溜から連行された潤滑油に工って
、該ジエネｌ／　−タ軸のすべり面と該ラジアルすべり
軸受セグメント間に、流体学的に形成される支持力のち
る楔状潤滑膜が増成されることになる。

第２図には、２つのラジアルすべり軸受セグメント１３
が示されている。このラジアルすべり軸受セグメントは
、ジェネレーション軸に対して静定支持全達成する。持
ち上がり全防止するために、第１図に示すように、軸の
最高部位に別のラジアルすべり軸受セグメンＩ−１３’
ｒ設けることもできる。

抑圧機構１５は、その構成については以下で詳しく述べ
るが、ポンノブロック１１ｆＩ：ジェネレーション軸１
へ押し付けるものである。ポンプブロックのポンプ作用
は非常に強力で、潤滑油は、潤滑油冷却器１６、潤滑油
フィルタ１７及び分岐管１８を経て軸受支持リング１２
に圧送される。軸受支持リングでは、油は、分配路１９
を経て・油方向セグメント支持ビーム７に至シ、そして
更に図示されていない通路を経て個個のラジアル軸受セ
グメントへと達する。各ラジアル軸受セグメントは、孔
′ｊｔ、′；＠シてづり、この孔を通って油が潤滑間隙
の前にちる給油ポケット内に流入する。油レベル２０を
有する油溜内に位催するポンプブロック１１は、吸引管
２１を介して油をケーシング底部から吸引し、そＲｖｃ
工つ゛Ｃ鎮静化された、空気を含まない油だけが循環路
内に達する。ポンプブロックから循環路内に給送された
潤滑油は、合流路２２に集めらｎｌそこから、潤滑油管
路２３を経て潤滑油冷却器１６へ流ｎる。

ポンプブロック１１は、第３図に平面図で示されておシ
、第３図のＩＴ−ＩＴ國に沿ったその断面図が第４因に
示されている。

ポンプブロックは、６つのポンプセグメント部２４２有
してタブ、各ポンプセグメント部は、１つのポンプ間隙
給油路２５、そｎぞｎ３つの吸引路２６、この６つの吸
引路２６にわたって延びる深さ日の分配路２７．半径方
向深さｔのポンプポケット２８及び複数の排出路２９′
ｆ：同列に配設した合流溝２９”ｅ有している。この排
出路は、前記合流路２２内に開口しており、該合流路か
ら潤滑油は４Ａ滑油管Ｍ２３’！ｌｉ−経て（第１図参
照）、循環路内へ圧送される。ポンプポケット２８は、
横ウェブ３０とサイドウェブ３１とにニジ制限されて′
ｊ？９、該横ウェブ及びサイドウェブはポンプポケット
２８から潤滑油が漏出するのを防止する。ポンプ間隙給
油路２５は、流通矢印３２によって示した側面において
のみ開口してかり、油の流入方向で見て３番目の吸引路
２６の後方で、該ポンプ間隙給油路２５は閉じらｎてい
る。該給油路の横断面は因みに、流ｎにほぼ連続性金保
たせるために潤滑油の流入方向で見て、第１番目及び第
２番目の吸引路２６の後方でそｎぞｎ飛躍的に、つまり
段状に狭めらｎており、この点は、第６囚の階段状に延
びる破線にニジ表示されている。

ポンプブロック１１のポンプセグメンｉ・部の流入側に
おいて、油溜から前記吸引管２１を経てポンプ間隙給油
路２５内に流入する潤滑油は、吸引路２６及び分配路２
７を１軽てポンプポケット２８内に吸上げらｎ１更に、
軸受面によってポンプポケット２８の全長にわたって連
行される。ジェネレータ軸１と横ウェブ３０との間隙が
せばめらｎている結果、ごく少量の潤滑油がジェネレー
タ軸によって連行されるにすぎないのに対して、大部分
の潤滑油は、せき止めらｎることにより、合流溝２９′
を経て排出路２９に至り、更にそこから、第３１の破線
の流通矢印３３によって示したように、前記合流路２２
を経て潤滑油循環路内に圧送される。

第５図は、ポンプブロック用の抑圧機構１５の構造断面
図である。支持ディスク３４全介して、ポンプブロック
１１は支持ロッド３５に支えらｎている。第３１及び第
４図に示したポンシブロックにおいては、２つの支持部
が設けらｎておｉ）（第２図参照）、その支持部におい
て支持ディスク３４が皿穴３６内に嵌入している。

支持ロッド３５は、孔３７を通って液圧サーボモータ３
８内へと下方に延びており、該サーボ七−夕の上部に支
持ロッド３５が雄ねじ山３９をもって螺入している。こ
の液圧サーボモータ３８は、上板４０と下板４１１ｉし
、該上板と下板はベローズ４２によって互いにフレキシ
ブルに連結されており、こうして、圧油管路４３を経て
潤滑油循環路に連通ずる密閉された室を構成する。

下板４１に結合されたぎン４４の上端は、上板４０に結
合さ′！Ｌｋスリーブ４５内に嵌入し、そｎによって上
板４０と下板４１とを互いにセンタリングする。ビン４
４の下端は、センタリングビン４６が嵌入する縦孔を有
してｐす、該センタリングピンは、下板４１ｆｔ、案内
すると同時に、該下板のためのストッパとして用いらｎ
る。センタリングビンは、支持［４７に螺入さｎ５かつ
、ナンド４８によって固定されている。

支持板４７は、スペーサボルト４９に工って・軸受支持
リング１２に固定されるとともに、その中央部にコイル
ばね５０を受容している。該コイルばねは、支持板４７
と下板４１の間にプレロードをかけて張設されている。

スペーサボルト４９に螺合する２つのナツト５２．５３
によって、軸受支持リング１２に対する支持板４７の姿
勢及び間隔が調整可能であり、七）１にともなってコイ
ルばね５０のバイアスつマシプレローＦも調整可能であ
る。支持ロッド３５の２つのシールリング５１は油溜全
外部に対して電制している。

作動時には、油圧管路４３を経てサーボモータ３８内に
作用する潤滑油循環路のポンプ圧力は、ポンプブロック
１１をポンプ圧力に比例する力でジェネレータ軸１に押
圧する。

静止状態ではコイルばね５０は、そｎがぎン４４の上端
を上板４０に当接させ、ひいては支持ロッド３５をも持
ち上げることにより、ポンズブロック１１がジェネレー
ション軸１において保持されるように作用する。

【図面の簡単な説明】

畠１・′南は、本発明の管タービンのジェネレータ軸受
として構成さｎ２つのスラスト輪受と組み合わされたラ
ジアルすべり軸受の縦断面図、第２図は、第１因に示さ
れた切断線に沿ったラジアルすべり軸受の横断面囚、第
６０はすべり軸受遺素の平面図、第４１は第６１のＩＴ
−ＩＶ、１プ に沿った横断面□□□、第５因は、軸受のポンズブロッ
クのための抑圧機構を示す断面図である。 、１１・・・ジェネレータ軸、２・・・軸カラー、３・
・・軸すべり面、４・・・ラジアルすべり軸受、５・・
・スラネ・トすべり軸受、６・・・スラスト軸受セグメ
ント、７・・・軸方向セグメント支持げ−ム、８・・・
軸受ケーシング半体、９・・・遠心ディスク、１０・・
・う♂す・ン、スパツキン、１１・・・ポンプブロック
、１２・・・軸受支持リング、１３・・・ラジアルすべ
り軸受セグメント、１４・・・回転方向矢印、１５・・
・押圧機構、１６・・・潤滑油冷却器、１７・・・潤滑
油フィルタ、１８・・・分岐管、１９・・・分配路、２
０・・・油レベル、２１・・・吸引管、２２・・・合流
路、２３・・・潤滑油管路、２４・・・ポンプセグメン
ト部、２５・・・ポンプ間隙給油路、２６・・・吸引路
、２７・・・分配路、２８・・・ポンプポケット、２９
甲排出路、３０・・・横ウェブ、３１−・・サイＦウェ
ブ、３２゜３３・・・流通矢印、３４・・・支持ディス
ク、３５・・・支持ロッド、３６・・・皿穴、３７・・
・孔、３８・・・液圧サーボモータ、３９・・・雄ねじ
山、４０・・・上板、４１・・・下板、４２・・・ベロ
ーズ、４３・・・油圧管路、４４−・・ビン、４５・・
・スリーブ、４６・・・センタリングビン、４７・・・
支持板、４８．５２．５３・・・ナツト、４９・・・ス
ペーサボルト、５０・・・コイルはね、５１・・・シー
ルリング、θ・・・分配路２７の深さ、ｔ・・・ポンプ
ポケットの半径方向深さＪ　　　　　　　　　　　　　
　　　　１０口　　　　　　　　　　　　　　Ｏ ＬＬ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＬＬＦＩＧ
、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、油溜から潤滑油が流体力学的作用によつて、軸すべ
   り面（３）と該軸すべり面に平行な、少なくとも１つの
   ポンプセグメント部（２４）の面との間の間隙内へ誘導
   給送される、軸（１）のための自給作用を有する流体力
   学的なラジアルすべり軸受（４）であつて、給送される
   潤滑油のうち比較的少量が潤滑油円環の形成に用いられ
   、残りの大部分の潤滑油は加圧されて潤滑油循環路（２
   ３、１６、１７）内へ押し出されるか、あるいは、直接
   前記油溜内に還流され、前記ポンプセグメント部（２４
   ）は、それぞれ１つのポンプポケット（２８）、潤滑油
   を該ポンプポケット（２８）円に吸引せしめる１つのポ
   ンプ間隙給油路（２５）並びに、該ポンプポケット（２
   ８）から潤滑油を排出させる１つの合流路（２２）を有
   しており、更に、前記軸（１）の軸心を通過する垂直線
   に対称的に軸受支持リング（１２）内に少なくとも２つ
   のラジアルすべり軸受セグメント（１３）が配設されて
   おり、該ラジアルすべり軸受セグメントは前記軸（１）
   を支持するすべり軸受面を有している形式のものにおい
   て、前記ポンプセグメント部（２４）が、前記軸（１）
   の下側で該軸の軸心を通過する垂直線の両側に配設され
   た２つのラジアルすべり軸受セグメント（１３）間にお
   いて、弾性変形しやすい支持部材（３４〜５１）上に支
   持されたポンプブロック（１１）内に設けられているこ
   とを特徴とする、自給作用を有する流体力学的なラジア
   ルすべり軸受。 ２、前記ポンプブロック（１１）が、円環セクタの形状
   を有するとともに、３つのポンプセグメント部（２４）
   を備えており、該各ポンプセグメント部のポンプポケッ
   ト（２８）は、前記軸（１）の回転方向（１４）で見て
   該ポケットの先端が分配路（２７）に連通し、その後端
   が合流溝（２９′）に連通しており、前記ポンプポケッ
   トは、前記軸（１）に平行に延び、前記ポンプセグメン
   ト部（２４）が該軸（１）に平行な横ウェブ（３０）と
   前記ポンプブロック（１１）の湾曲縁上のサイドウェブ
   （３１）とによつて、隣接するポンプセグメント部及び
   前記油溜に対して境界づけられており、前記分配路（２
   ７）及び前記合流溝（２９′）の深さ（ｓ）が、前記ポ
   ンプポケット（２８）の半径方向深さ（ｔ）よりも大で
   あり、前記ポンプ間隙給油路（２５）は、吸引管（２１
   ）を経て前記油溜に連通しかつその流通方向に階段状を
   成す横断面部を有しており、該各横断面部は、吸引路（
   ２６）を経て前記分配路（２７）と連通し、前記合流溝
   （２９′）は、排出路（２９）を経て前記合流路（２２
   ）と連通している、特許請求の範囲第１項記載のラジア
   ルすべり軸受。 ３、前記ポンプブロック（１１）を支持する、周方向に
   互いに位置のずらされた２つの支持部材が設けられてお
   り、該支持部材は、それぞれ以下の構成要素を備え、即
   ち、 （イ）前記軸受支持リング（１２）の外側から該軸受支
   持リングの半径方向孔（３７）を通つて前記ポンプブロ
   ック（１１）の円筒外周面まで延びるとともに、中間に
   介在する支持ディスク（３４）を介して該ポンプブロッ
   ク（１１）の円形皿穴（３６）に嵌入する支持ロッド（
   ３５）と、 （ロ）上板（４０）、下板（４１）、及び、該上板と下
   板の周縁を互いに連結するベローズ（４２）、並びに該
   ベローズと前記上板及び下板によつて形成される閉じた
   室を備えている液圧サーボモータ（３８）と、 （ハ）前記潤滑油循環路（２３、１６、１７）を前記の
   上板（４０）及び下板（４１）と前記ベローズ（４２）
   によつて取り囲まれた前記室に連通させる油圧管（４３
   ）と、 （ニ）前記支持ロッド（３５）がねじ込まれる、前記上
   板（４０）の外面に固着された雌ねじ山付きスリーブと
   、 （ホ）前記上板（４０）の内面に固定結合されたスリー
   ブ（４５）と、 （ヘ）前記下板（４１）の中心を貫通し、かつ、該下板
   に固定結合させていて前記スリーブ（４５）によつて部
   分的にガイドさせているピン（４４）、しかも前記上板
   （４０）と下板（４１）及び前記ベローズ（４２）によ
   つて取り囲まれた室の内部に突入する部分と縦孔を有す
   る外向き突出部分とから成る前記ピン（４４）と、 （ト）前記軸受支持リング（１２）内にねじ込まれた２
   つのスペーサボルト（４９）に、前記軸受支持リング（
   １２）に対する相対位置を調節するそれぞれ２つのナッ
   ト（５２、５３）によつて固着されている支持板（４７
   ）、しかもコイルばね（５０）を受容する中央くぼみを
   有する前記支持板（４７）と、 （チ）前記軸受支持リング（１２）の前記孔（３７）を
   密封する前記支持ロッド（３５）上のシールリング（５
   １）とを備え、 かつ前記コイルばね（５０）が、前記中央くぼみの基部
   と前記下板（４１）の外側との間に張設されており、か
   つ前記支持板（４７）が、前記ピン（４４）の縦孔内に
   嵌入すると共にナット（４８）によつて該支持板（４７
   ）上に固定されたセンタリングピン（４６）を受容する
   中央ねじ孔を有している、特許請求の範囲第１項記載の
   ラジアルすべり軸受。