(57)【要約】【課題】潤滑油の撹拌による熱損失を抑制すると共に、排出された潤滑油が隣接する部材に悪影響を与えることを防止する。【解決手段】回転軸２の周りに傾斜自在に配置された複数の軸受パッド１５と、該軸受パッド１５を背面から保持するパッドハウジング１１と、回転軸が各貫通孔１７、１７に挿通された状態で軸受パッド１５の両端に設けられる一対のサイドプレート１６Ａ，１６Ｂと、パッドハウジング１１、各サイドプレート１６Ａ，１６Ｂ及び回転軸２によって形成される略閉塞空間に潤滑油を供給する給油路２０と、を備え、サイドプレート１６Ａ，１６Ｂのうちの少なくとも一方には、回転軸２近傍に潤滑油を外部に排出する排油孔３２が設けられる。【選択図】図３
2010242816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周りに傾斜自在に配置された複数の軸受パッドと、
該軸受パッドを背面から保持するパッドハウジングと、
前記回転軸が各貫通孔に挿通された状態で前記軸受パッドの両端に設けられる一対のサイドプレートと、
前記パッドハウジング、前記各サイドプレート及び前記回転軸によって形成される略閉塞空間に潤滑油を供給する給油路と、を備え、
前記サイドプレートのうちの少なくとも一方には、前記回転軸近傍に潤滑油を外部に排出する排油孔が設けられることを特徴とするティルティングパッド軸受。
【請求項２】
前記排油孔は、前記回転軸が挿通される貫通孔が拡径されたものであることを特徴とする請求項１に記載のティルティングパッド軸受。
【請求項３】
前記給油路は、前記軸受パッドのパッド面近傍に潤滑油を供給するノズルを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のティルティングパッド軸受。
【請求項４】
前記給油路を複数備え、前記排油孔は各給油路に対応して設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のティルティングパッド軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ティルティングパッド軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速回転体を安定支持する軸受としてティルティングパッド軸受が用いられている。このティルティングパッド軸受は、回転軸の周りに傾斜自在に複数配置されたパッド（ティルティングパッド）によって回転軸を支持するものである。また、このティルティングパッド軸受は、上記パッドを背面から保持するパッドハウジング、パッドの両端に設けられた一対のシールプレート及び回転軸によって形成される略閉塞空間に潤滑油を供給することにより、回転軸とパッドとの間に油膜を形成して潤滑性を確保する。このようなティルティングパッド軸受は、例えば大形の蒸気タービン発電機や高速圧縮機等に用いられている。
下記特許文献1には、このようなティルティングパッド軸受の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３６８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなティルティングパッド軸受では、給油孔から密閉空間に供給された潤滑油は、パッドの傾斜や回転軸の回転等に起因して閉塞空間内で攪拌されるため温度上昇し、これによって熱損失が増加するという問題がある。
また、各シールプレートと回転軸との隙間から潤滑油が外部に排出されるが、潤滑油の供給圧力及び上記隙間が微少であるために、潤滑油が浸み出すのではなくある程度の勢いをもって吹き出す。このため、隣接する部材に潤滑油が吹き付けられて悪影響を与えるという問題もある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、潤滑油の撹拌による熱損失増加を抑制すると共に、漏れ出した潤滑油が隣接する部材に悪影響を与えることを防止することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、回転軸の周りに傾斜自在に配置された複数の軸受パッドと、該軸受パッドを背面から保持するパッドハウジングと、回転軸が各貫通孔に挿通された状態で軸受パッドの両端に設けられる一対のサイドプレートと、パッドハウジング、各サイドプレート及び回転軸によって形成される略閉塞空間に潤滑油を供給する給油路と、を備え、サイドプレートのうちの少なくとも一方には、回転軸近傍に潤滑油を外部に排出する排油孔が設けられる、という手段を採用する。
【０００７】
第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、排油孔は、回転軸が挿通される貫通孔が拡径されたものである、という手段を採用する。
【０００８】
第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、給油路は、軸受パッドのパッド面近傍に潤滑油を供給するノズルを備える、という手段を採用する。
【０００９】
第４の解決手段として、上記第１〜第３いずれかの解決手段において、給油路を複数備え、排油孔は各給油路に対応して設けられる、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サイドプレートに排油孔から潤滑油が外部に積極的に排出されるので、略閉塞空間内で潤滑油が攪拌されることを抑制することが可能であり、よって潤滑油の撹拌による熱損失増加を抑制することができる。
また、本発明によれば、サイドプレートと回転軸との隙間から外部に漏れ出す潤滑油の勢いが低下するので、隣接する部材に潤滑油が吹き付けられて悪影響を与えることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るティルティングパッド軸受及び当該ティルティングパッド軸受が装着されたターボ圧縮機の要部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るティルティングパッド軸受の一部を破断した正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るティルティングパッド軸受の一部断面図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるサイドプレートの変形例を示す正面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るティルティングパッド軸受の熱損失を示す特性図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るティルティングパッド軸受の圧縮機入力動力を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、上記図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るティルティングパッド軸受１０は、ターボ圧縮機１の回転軸２を支持するものである。上記回転軸２には、ティルティングパッド軸受１０に加えてエアシール３及びオイルシール４が挿入状態で設けられており、また回転軸２の一端（図1の左側端）には増速ギア５が接続され、他端にはインペラ６が装着されている。すなわち、回転軸２には、後端側から順に増速ギア５、ティルティングパッド軸受１０、オイルシール４、エアシール３及びインペラ６の順で各々が装着されている。なお、以下の説明では、周方向、径方向等の方向を示す用語は、回転軸２の軸線方向を基準とするものである。
【００１３】
ティルティングパッド軸受１０は、図２に示すように、２分割構造のパッドハウジング１１の中心部に、回転軸２の周りを取り囲むように、かつ、各々に傾斜自在に配置された５個の軸受パッド１５と、これら軸受パッド１５を背面から保持するパッドハウジング１１と、回転軸２が各貫通孔１７、１７に挿通された状態で軸受パッド１５の両端（回転軸２の軸線方向における両端）に設けられる一対のサイドプレート１６Ａ，１６Ｂから構成されている。上記パッドハウジング１１、各サイドプレート１６Ａ，１６Ｂ及び回転軸２によって、軸受パッド１５を収納する略閉塞空間が形成されている。
【００１４】
各貫通孔１７、１７は円形の開口であり、その口径は、回転軸２を挿通させるだけではなく、潤滑油を積極的に排出するよう、また軸受パッド１５を軸方向の両側面から支持するのに十分な大きさに設定されている。すなわち、各貫通孔１７、１７は、回転軸２を回転自在に挿通させるに十分な大きさのものを拡径させることによって潤滑油を積極的に排出可能にしたものであり、本実施形態における排油孔に相当するものである。
【００１５】
パッドハウジング１１の内部には、軸受パッド１５群の全部を外側から取り囲むように環状の油供給溝１８が設けられている。油供給溝１８には、パッドハウジング１１に設けられた軸受潤滑油入口１９により外側から潤滑油が供給されるとともに、周方向に並んで複数個設けられた給油路２０により、軸受パッド１５周囲に潤滑油が供給される。給油路２０は、隣接する軸受パッド１５の間に位置して各々設けられ、給油路２０を介して軸受パッド１５のパッド面に潤滑油が供給される。
【００１６】
また、油供給溝１８の側面は、一方のサイドプレート１６Ｂによって覆われており、潤滑油の流路を形成している。図２に示すように、パッドハウジング１１とサイドプレート１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ回転軸２を挟んで２分割された構造であり、互いに分離しないようにボルト２１で結合されるようになっている。
【００１７】
軸受パッド１５は、リングを周方向に所定角度で分割したセグメント形状を有している。図３の拡大図に示すように、軸受パッド１５の両側面には外側へ突出するピボット２５が設けられている。このピボット２５は、径方向中心側がサイドプレート１６Ａ，１６Ｂの着座部２６により支持されていることで、軸受パッド１５をティルティング（傾斜）可能としている。
【００１８】
また、図２に示すように、軸受パッド１５の外周側には穴２７が形成されている。軸受パッド１５は、パッドハウジング１１を通して径方向外側から内側へ挿入された位置決め固定ピン２８の先端が穴２７に挿入されることによって、回転軸２の周方向へ移動することが規制されている。また、本ティルティングパッド軸受１０では、軸受パッド１５のパッド面への給油量を補うため、給油路にノズル２９を付け、パッド面近傍に給油する直接潤滑型となっている。
【００１９】
このようなティルティングパッド軸受１０では、軸受潤滑油入口１９、油供給溝１８及び給油路２０を経て軸受パッド１５の周囲に供給された潤滑油は、軸受パッド１５と回転軸２との間に供給されて軸受パッド１５を潤滑させ、さらに図３に矢印で示すように各貫通孔１７、１７の内周壁と回転軸２との隙間から排出される。
【００２０】
また、このようなティルティングパッド軸受１０では、各貫通孔１７、１７の内周壁と回転軸２との間に形成される隙間としての排出孔３２（その幅を図３に符号ｈ１で示した）は、十分に大きい設計となっているので、外部に排出される潤滑油の流速は十分遅く、潤滑油は隣接する増速ギア５に吹き付けられず、重力に従って落下する。
【００２１】
このように、軸受パッド１５の周囲の潤滑油の排出が促進され、潤滑油の撹拌損失が抑制され、もって発熱が抑えられる。
また、本実施形態によれば、各貫通孔１７、１７から漏れ出す潤滑油の勢いが弱いので、潤滑油が増速ギア５に吹き付けられることを防止することが可能であり、よって増速ギア５での仕事増加、増速ギア５の噛み合い面への排油流入による圧縮仕事増加を防止することができる。
【００２２】
例えば、図５に示すように、本ティルティングパッド軸受１０（新型軸受）の熱損失は、従来の現行軸受の熱損失よりも低下している。また、図６に示すように、増速ギアでの損失量も抑制される。
【００２３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、口径を全体的に拡径することにより各貫通孔１７、１７を排油孔の機能を兼ね備えるように構成したが、図４に示すように、回転軸２を貫通させるための貫通孔の口径を部分的に拡径した排油孔３２を設けても良い。すなわち、この排油孔３２は、回転軸２を貫通させるための貫通孔を径方向外側へ向けて拡張した切り欠き状に形成され、貫通孔に回転軸２が挿入された状態で、排油孔３２が潤滑油の流出流路となる。このような排油孔３２は、給油路２０に対応して、つまり給油路２０に対向した位置に深さｈ２の切り欠きとして設けられる。また、深さｈ２は、外部に排出される潤滑油の勢いが十分に遅くなるように設定される。
【００２４】
（２）上記実施形態及び変形例では、各サイドプレート１６Ａ，１６Ｂの両方に排油孔として機能する各貫通孔１７，１７あるいは排油孔３２，３２を設けたが、各サイドプレート１６Ａ，１６Ｂの一方にのみに排油孔として機能する各貫通孔１７，１７あるいは排油孔３２，３２を設けても良い。
【００２５】
（３）上記実施形態では、ティルティングパッド軸受１０をターボ圧縮機１に適用した場合について説明したが、適用機械はターボ圧縮機１に限定されない。本発明は、ターボ圧縮機１以外の各種の回転機械にも適用できる。
【符号の説明】
【００２６】
１…ターボ圧縮機、２…回転軸、５…増速ギア、１０…ティルティングパッド軸受、１１…パッドハウジング、１５…軸受パッド、１６Ａ…サイドプレート、１６Ｂ…サイドプレート、１７、１７…貫通孔（排油孔）、２０…給油路、３２、３２…排油孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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