JPS646403Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ 本考案はガス軸受に係り、特に軸受機能の高速
安定性に優れると共に、軸受面側に侵入した塵等
の異物を効果的に除去できるガス軸受に関する。

［考案の技術的背景とその問題点］ ガス軸受は回転軸と軸受面との間に高圧なガス
膜を形成してこのガス膜圧力により回転軸を支持
する方式の軸受であり、摩擦損失が少なくまた高
負荷に耐え得る能力（高負荷能力）を有する特長
があり、ターボ圧縮機、ターボ膨脹機、ターボチ
ヤージヤ、ターボ冷凍機等の高速回転軸の軸受と
して極めて有効なものである。

第１図には従来のガス軸受の一例としてスラス
トガス軸受が示されている。この一例について簡
単に説明すると、このガス軸受はスラストを受け
る環状の軸受面ａに適当な深さで外周側から内周
側に向けてスパイラル状のグルーブｂ…を多数形
成したものである。グルーブｂ…は外周側で軸受
外方へ開放されると共に、その内周側は第２図に
示すように軸受面ａによつて区画閉成されてい
る。軸受面ａには第３図に示すように、回転軸ｃ
に固定されて一体的に回転するカラ等の平面円板
ｄが相対向させて設けられる。そしてこの平面円
板ｄが矢印Ｃ方向（第１図）に高速回転されるこ
とにより、グルーブｂ…内にガスが巻き込まれ減
速されて軸受面ａに高圧なガス膜が生成される。

ところで一般にガス膜圧力は回転軸ｃの回転速
度に支配的であり、回転上昇に伴つて昇圧され膜
厚も増加する。従つて回転軸ｃが相当の高速域に
達するとガス膜圧力が過剰となり、ガスの圧縮性
に起因する膜厚方向の自励振動を誘起しその結果
回転軸ｃに悪影響を及ぼす場合があり、その改善
が望まれていた。

また他方、グルーブｂ…に沿つて巻き込まれた
ガス中に含まれる塵等の異物がグルーブエンド
（グルーブの内周側端部）ｅに溜り易く、軸受機
能を低下させたり損傷させる虞れもあつた。

［考案の目的］ 本考案は上述したような問題点に鑑みて創案さ
れたものであり、その目的は軸受機能の高速安定
性、負荷能力に優れると共に、軸受面側のグルー
ブエンドに侵入する塵等の異物を効果的に除去で
きるガス軸受を提供するにある。

［考案の概要］ 上記目的は、本考案によれば次のような構成に
より達成される。

即ち、軸受面に形成され、一端が開放されると
共に他端が区画閉成され、導入されるガスを昇圧
させて回転軸を支えさせるためのガス膜を生成す
るガス膜生成グルーブと、該ガス膜生成グルーブ
に一端が連結され、他端が低圧側に開放された絞
り通路とを備えて成るものである。

［考案の実施例］ 以下に本考案の好適一実施例を添付図面に従つ
て詳述する。

本実施例にあつては、上述したスラストガス軸
受を例示して説明する。

第４図〜第６図に示すように、スラストガス軸
受の軸受面１には、導入されるガスを減速して昇
圧し軸受面１に高圧なガス膜を生成するためのガ
ス膜生成グルーブ２…が複数形成される。これら
グルーブ２…は軸受面１から所定の深さＤで形成
され（第５図），軸受面１の外周側から内周側に
向つて平面円板３の回転方向Ｃに沿つてスパイラ
ル状に形成される。またこれらグルーブ２…の外
周側端部２ａ…は、軸受面１の略接線方向外方へ
臨ませて開放されると共に、軸心側へ向う内周側
端部２ｂ…は軸受面１に区画閉成される。この閉
成端たる内周側端部２ｂ…は、平面円板３の回転
によつて外周側端部２ａ…からグルーブ２…内に
巻き込まれたガス流の最終減速端であつて、グル
ーブ２…内で最高圧力を発生する部分である。

そして本実施例にあつては、第６図に示すよう
にこの最大圧力を発生するグルーブ２…の内周側
端部２ｂ…と低圧側６たる軸受の回転軸側内周面
外方との間に、グルーブ２…に連続させたスパイ
ラル状に且つ段違いに絞られた絞り通路４…が形
成される。即ち、この絞り通路４…は、一端がガ
ス膜生成グルーブ２…に連結され、他端が低圧側
６に開放され、適当な流路抵抗を有し、軸受面１
に囲まれたグルーブ２…内に生成されるガス膜圧
力の余剰圧力を解放してガス膜圧力の過剰なる上
昇を抑制するように構成される。

絞り通路４…の加工は、グルーブ２…の加工と
共にフオトエツチングで行うのが簡便であり、ま
た加工上は絞り通路４…の深さＤは、グルーブ２
…の深さＤと同一とするのが有利である。また絞
り通路４の幅Ｅは深さＤとの関係上重要である
が、設計される機器の回転軸５の回転速度との関
係から夫々に応じて設定されるものである。ま
た、グルーブ２…の内周側端部２ｂ…の径Ｒも、
軸受面１の内径Riと外径Roとの関係から各機器
により設定される。

以上の構成の作用について述べる。

第４図〜第６図に示すように、平面円板３が高
速回転すると、軸受外方のガスはグルーブ２…内
に巻き込まれていく。巻き込まれたガスは、順次
スパイラル状のグルーブ２内で減速され順次圧力
が高められていく。そしてグルーブ２…の内周側
端部２ｂ…で最大圧力を発生し一種の粘性ポンプ
作用でガス膜を形成していく。そしてこのガス膜
圧力がスラスト荷重と平衡して所定のガス膜厚
（浮上すきま）で支持する。ところで、回転軸５
が更に高速回転すると導入ガス量が増大し、ガス
膜圧力、膜厚が増加して自励振動を生ずるに至
る。

これに対し本考案にあつては、グルーブ２…と
低圧側６とを結ぶ絞り通路４…を形成したことに
より、所定のガス膜圧力を維持させつつ余剰な圧
力を効果的に排出させることができる。従つてガ
ス膜圧力の過剰な上昇に起因する自励振動を防止
でき、軸受機能の高速安定化と負荷能力の向上を
図ることができる。

また絞り通路４…を形成したことによりグルー
ブ２…の内周側端部２ｂ…に溜り易かつた塵等を
も適切に排出させることができ、信頼性を向上で
きる。

更に、絞り通路４は、減圧機能を有するので冷
却効果を発揮し、可及的に軸受の熱変形を抑制で
きる。

更にまたフオトエツチングで単一工程でグルー
ブ２…と共に絞り通路４…を形成でき、低コスト
で提供することができる。

［変形実施例］ 第７図〜第１０図には変形実施例が示されてい
る。

第７図に示すものは、上記実施例がスパイラル
状のグルーブを備えていたのに対し、本変形例で
はグルーブ２…を軸受面１の径方向外方へラジア
ルに形成したもので、所謂ポケツト型グルーブで
ある。本変形例にあつてもグルーブ２…の内周側
端部２ｂ…と低圧側６との間に絞り通路４…を形
成すれば同様の効果を奏する。

また上記実施例及び本変形例にあつては剛体軸
受を例示したが、フオイル軸受であつても同様に
採用できるものである。

また第８図及び第９図に示すものは板厚ｔのフ
オイルで成型したラジアルガス軸受である。回転
軸５をその周方向から囲繞するように設けられる
ラジアル軸の軸受面１には、回転方向に沿つて側
部から中央部に向けてヘリングボーン状のグルー
ブ２…が形成される。そして特に軸受面１中央部
には、軸受裏面の低圧側６へ開口されて排気孔７
…が多数設けられ、これら排気孔７…とグルーブ
２…との間には絞り通路４…が形成される。

そして回転軸５の回転により軸受面１に同様に
してガス膜が生成される。ガス膜は回転軸５の上
昇と共に回転軸５と軸荷重を受ける側の軸受面１
との間隙が増加し、予め偏心させて設けられる軸
受面１と回転軸５との偏心量を減少させるように
ガス膜圧力が発生する。このようなラジアルガス
軸受にあつても、ガス膜圧力が過剰になると自励
振動を起すが、余剰圧力は絞り通路４…、排気孔
７…を介して低圧側６へ解放され、上記実施例と
同様な効果を奏する。

第１０図はヘリングボーン状のグルーブ２…の
変形例であり、排気孔７…が形成される軸受面１
の中央部に各絞り通路４…を一連に連結する連結
溝８を形成したものである。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば次のような優れた
効果を発揮する。

(1) ガス膜圧力を発生させるグルーブに、低圧側
に解放させた絞り通路を連結したことにより、
所定のガス膜圧力を損うことなく余剰圧力を解
放でき、自励振動の発生を抑止して軸受機能の
高速安定性、負荷能力の向上を達成できる。

(2) またグルーブ内に巻き込まれるガスに含まれ
る塵等の異物を絞り通路を介して軸受面から除
去でき、軸受機能の信頼性を向上できる。

(3) フオトエツチングにより単一工程でグルーブ
と共に絞り通路を形成でき、安価に製作でき
る。

(4) 絞り通路が減圧機能による冷却効果を有する
ので、軸受の熱変形を可及的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来を示す平面図、第２図は第１図に
おけるＡ部拡大図、第３図は第２図における−
線矢視断面図、第４図は本考案の好適一実施例
を示す平面図、第５図は第４図における−線
矢視断面図、第６図は第４図におけるＢ部拡大
図、第７図は変形実施例を示す要部拡大斜視図、
第８図は他の変形実施例を示すフオイル状のラジ
アルガス軸受の展開斜視図、第９図はその取付け
状態を示す斜視図、第１０図は更に他の変形実施
例を示すフオイル状のラジアルガス軸受の要部展
開斜視図である。 図中、１は軸受面、２はガス膜生成グルーブ、
２ａはその一端、２ｂはその閉成端たる他端、４
は絞り通路、５は回転軸、６は低圧側である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 軸受面に形成され、一端が開放されると共に他
   端が区画閉成され、導入されるガスをこれら端部
   間で昇圧させて回転軸を支えさせるガス膜を生成
   するガス膜生成グルーブと、該ガス膜生成グルー
   ブの閉成端に一端が連結され、他端が低圧側に開
   放された絞り通路とを備えたことを特徴とするガ
   ス軸受。