(57)【要約】  下半軸受しゅう動部に中央溝が設けられたすべり軸受において、中央溝を延長した軸方向位置において、上半軸受のしゅう動面に損傷が生じることがある。本発明の目的は、中央溝が設けられた軸受での損傷を低減させることを目的とする。そのため、上半軸受と下半軸受を有し、横軸回転機械のロータを支持する上下２分割構造のジャーナル軸受装置において、上半軸受と下半軸受の接合部において摺動面上に開口する給油口と、下半軸受の摺動面の軸方向中央部に設けられ、給油口が設けられた接合部まで周方向に延伸する中央溝と、給油口と接続し、軸受外部から供給された潤滑油を摺動面上に導く給油路とを有し、給油路から給油口へ流入する潤滑油の流入方向と、接合部における中央溝とのなす角度が鋭角であることを特徴とする。
2014054088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上半軸受と下半軸受を有し、横軸回転機械のロータを支持する上下２分割構造のジャーナル軸受装置であって、
前記上半軸受と前記下半軸受の接合部においてしゅう動面上に開口する給油口と、
下半軸受のしゅう動面の軸方向中央部に設けられ、前記給油口が設けられた前記接合部まで周方向に延伸する中央溝と、
前記給油口と接続し、軸受外部から供給された潤滑油をしゅう動面上に導く給油路とを有し、
前記給油路から前記給油口へ流入する潤滑油の流入方向と、前記接合部における前記中央溝とのなす角度が鋭角であることを特徴とするジャーナル軸受装置。
【請求項２】
請求項1記載のジャーナル軸受装置において、
前記給油口は、前記中央溝に対して軸方向に離間して設けられていることを特徴とするジャーナル軸受装置。
【請求項３】
上半軸受と下半軸受を有し、横軸回転機械のロータを支持する上下２分割構造のジャーナル軸受装置であって、
前記上半軸受と前記下半軸受の接合部においてしゅう動面上に開口する給油口と、
下半軸受のしゅう動面の軸方向中央部に設けられ、前記給油口が設けられた前記接合部まで周方向に延伸する中央溝と、
前記給油口と接続し、軸受外部から供給された潤滑油をしゅう動面上に導く給油路とを有し、
前記給油路から前記給油口へ流入する潤滑油の流入方向と、回転軸表面の運動方向とのなす角度が鋭角であることを特徴とするジャーナル軸受装置。
【請求項４】
請求項３記載のジャーナル軸受装置において、
前記給油口は、前記中央溝に対して軸方向に離間して設けられていることを特徴とするジャーナル軸受装置。
【請求項５】
ロータと、該ロータを支持するジャーナル軸受装置とを備え、
前記ジャーナル軸受装置は、上半軸受と下半軸受を有する上下２分割構造のジャーナル軸受装置である回転機械であって、
前記ジャーナル軸受装置は、
前記上半軸受と前記下半軸受の接合部においてしゅう動面上に開口する給油口と、
下半軸受のしゅう動面の軸方向中央部に設けられ、前記給油口が設けられた前記接合部まで周方向に延伸する中央溝と、
前記給油口と接続し、軸受外部から供給された潤滑油をしゅう動面上に導く給油路とを有し、
前記給油路から前記給油口へ流入する潤滑油の流入方向と、前記接合部における前記中央溝とのなす角度が鋭角であることを特徴とする回転機械。
【請求項６】
請求項５記載の回転機械において、
前記ジャーナル軸受装置の前記給油口は、前記中央溝に対して軸方向に離間して設けられていることを特徴とする回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャーナル軸受装置、およびそれを用いた回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンやタービン発電機等の大型回転機械では、上半軸受と下半軸受により構成されるすべり軸受が使用されている。この軸受では、下半軸受の接合部に設けられた給油口から供給された潤滑油は、回転軸の回転に伴い上半軸受と回転軸とのすきまを流れたのち、下半軸受と回転軸とのすきまに流れ込む。（非特許文献１）。【０００３】
下半軸受のしゅう動面には、特許文献１のように軸振動の安定化を目的として、軸方向中央に溝が設けられることがある。【０００４】
また、回転軸の周速が高い機械においては、上半軸受のしゅう動面に損傷が生じることがあり、この対策として特許文献２のような損傷発生位置の材料強度を増加させる構造などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０４−０６４７１４号公報
【特許文献２】特開昭６２−０６７３２５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】（社）日本トライボロジー学会編  「すべり軸受資料集」  養賢堂  ７６頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
下半軸受しゅう動部に中央溝が設けられたすべり軸受において、中央溝を含む軸直角断面内において、上半軸受のしゅう動面に損傷が生じることがある。本発明の目的は、中央溝が設けられたジャーナル軸受装置におけるしゅう動面損傷を低減させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、上半軸受と下半軸受を有し、横軸回転機械のロータを支持する上下２分割構造のジャーナル軸受装置において、上半軸受と下半軸受の接合部においてしゅう動面上に開口する給油口と、下半軸受のしゅう動面の軸方向中央部に設けられ、前記給油口が設けられた接合部まで周方向に延伸する中央溝と、給油口と接続し、軸受外部から供給された潤滑油をしゅう動面上に導く給油路とを備え、給油路から給油口へ流入する潤滑油の流入方向と、接合部における中央溝とのなす角度を鋭角としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、中央溝が設けられたジャーナル軸受装置におけるしゅう動面損傷を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係るジャーナル軸受装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るジャーナル軸受装置の内周側表面の展開図である。
【図３】本発明の実施例１に係るジャーナル軸受装置の給油口部分の外観図である。
【図４】本発明の実施例２に係るジャーナル軸受装置を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係るジャーナル軸受装置の内周側表面の展開図である。
【図６】本発明の実施例２に係るジャーナル軸受装置の給油口部分の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。なお、各図面を通し、同等の構成要素には同一の符号を付してある。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例１を、以下図１ないし図３を用いて説明する。図１は本発明の実施例１に係るジャーナル軸受装置の例を示す断面図である。図２は本発明の実施例１に係るジャーナル軸受装置の内周側表面の展開図である。図３は本発明の実施例１に係るジャーナル軸受装置の給油口部分の外観図である。【００１３】
図１に示すように、本発明のジャーナル軸受装置１は上下二分割構造のジャーナル軸受装置であり、上半軸受２および下半軸受３を組み合わせて構成されている。ジャーナル軸受装置１は、上半軸受２と下半軸受３とで横軸回転機械の回転軸８を挟み込み、回転可能に支持している。【００１４】
上半軸受２は、上半軸受２と下半軸受３との接合部のうち、回転軸８の回転方向上流側の接合部近傍のしゅう動面に開口する給油口６を有する。また、上半軸受２と下半軸受３にはそれぞれ、軸受外部から供給された潤滑油を給油口６まで導くための給油路７が設けられている。給油路７は、上半軸受２と下半軸受３とを接合することによって一本の流路として組み立てられ給油口６と接続する。
なお，本実施例では給油口６を上半軸受２側に設けた例を示しているが、給油口６は下半軸受３に設けてもよい。この場合、給油口６は、下半軸受３の上半軸受２と下半軸受３との接合部のうち、回転軸８の回転方向下流側の接合部近傍のしゅう動面に開口する。また下半軸受３に給油路７を設けて給油口６に接続させれば良い。【００１５】
図示していない外部のポンプから吐出される潤滑油は、給油路７を通り、給油口６から上半軸受２のしゅう動面上に供給され、ロータ８の回転に随伴して軸受間隙５に供給される。回転軸８の回転に伴い発生する油膜の圧力により、回転軸８は上半軸受２や下半軸受３とは非接触で支持される。【００１６】
下半軸受３の回転軸方向中央部には中央溝４が設けられている。この中央溝は、しゅう動面積を低減し、油膜圧力の発生を妨げることにより、油膜圧力を原因とする軸振動現象を安定化させる目的で設けられている。図２に示すように給油口６は中央溝４の回転方向側端部に設けられており、給油口６の軸方向の幅は、通常、中央溝４の軸方向幅よりも長くなっている。なお、図１中のＡおよびＢの位置と、図２中のＡおよびＢの位置は同じである。【００１７】
本実施例では、上半軸受２と下半軸受３との接合部のうち給油口６を有する側の接合部まで、下半軸受３に設けられた中央溝４が周方向に延伸している。また給油口６に接続する給油路７は、外周側の給油路入口から内周側の給油口６への流路の延伸方向と回転軸表面の運動方向とのなす角度が給油口６において鋭角であるように設けられている。これにより給油路７内を外周側の給油路入口から給油口６へ向かって流れ、給油口６からしゅう動面上へ流入する潤滑油の流入方向と、接合部における中央溝４とのなす角度が鋭角になる。【００１８】
中央溝４内を流れる潤滑油は回転軸１の表面の運動に伴い加速され、図３に示すように速度の周方向流れ成分は矢印１０１となる。一方、給油路７をとおり給油口６から供給される潤滑油の速度も周方向成分が与えられており、潤滑油の速度の周方向成分は矢印１０２ａおよび１０２ｂとなる。給油路内の潤滑油が流れる方向と、回転軸表面の運動方向とのなす角度が鋭角となるように構成されているため、給油口６から供給される潤滑油は、このように周方向の速度成分を持つ。中央溝４の流れと給油口６からの流れが共に周方向成分１０１と１０２を持つことにより、これらの流れの間のせん断は小さくなる。これにより、せん断による渦の形成が抑制されるため、渦の発生に伴い生じやすくなるキャビテーションも発生しなくなる。キャビテーションが生じると、崩壊時の圧力波により軸受の表面が損傷する恐れがあるが、本発明により、これを回避することが可能となる。よって、本実施例によれば、中央溝が設けられたジャーナル軸受装置におけるしゅう動面損傷を低減させることができる。
【実施例２】
【００１９】
本発明の実施例２を、以下図４ないし図６を用いて説明する。図４は本発明の実施例２に係るジャーナル軸受装置の例を示す断面図である。図５は本発明の実施例２に係るジャーナル軸受装置の内周側表面の展開図である。図６は本発明の実施例２に係るジャーナル軸受装置の給油口部分の外観図である。【００２０】
図４に示すように、給油路７内の潤滑油が流れる方向と、回転軸表面の運動方向とのなす角度が鋭角であるように給油路７を設ける点は実施例１と同じである。また、中央溝４を下半軸受に設け、中央溝４が上半軸受２と下半軸受３との接合部のうち給油口６を有する側の接合部まで周方向に延伸している点も同じである。一方、本実施例では、図５に示すように、給油口を給油口６ａおよび６ｂの二つに分割し、給油口６ａおよび６ｂを下半軸受３の中央溝４の回転方向端部の軸方向両側に設けている。また給油路７は下半軸受に設け、上半軸受２を経由せず直接給油口６ａおよび６ｂに接続する。給油口６ａおよび６ｂは、中央溝４から離間して設けており、給油路７を流れる潤滑油が、給油路内で分流し、それぞれ給油口６ａおよび６ｂからしゅう動面上に流入する。なお、図４中のＡおよびＢの位置と、図５中のＡおよびＢの位置は同じである。【００２１】
中央溝４内を流れる潤滑油は回転軸１の表面の運動に伴い加速され、図６に示すように速度の周方向流れ成分は矢印１０１となる。一方、給油路７を流れ給油口６ａおよび６ｂから供給される潤滑油の速度の周方向成分は矢印１０２ａおよび１０２ｂとなる。給油路内の給油が流れる方向と、回転軸表面の運動方向とのなす角度が鋭角となるように構成されているため、給油口６から供給される潤滑油は、このように周方向の速度成分を持つ。中央溝の流れと給油口からの流れが共に周方向成分１０１と１０２を持つことにより、これらの流れの間のせん断は小さくなり、キャビテーションによる損傷も回避することが可能となる。【００２２】
また実施例２では、給油口６ａおよび６ｂを中央溝４から軸方向に離間して配置しており、給油口６ａおよび６ｂと中央溝４との間のしゅう動面において、回転軸１の運動に伴い流れがさらに加速し、周方向成分は矢印１０３ａおよび１０３ｂのように大きくなることから、実施例１よりも中央溝における流れの周方向成分１０１とその周囲の流体の速度差が小さくなることにより、せん断による渦の発生、ひいてはキャビテーションの発生はさらに抑制することが可能となる。【００２３】
以上説明した本発明によれば、中央溝が設けられたジャーナル軸受装置におけるしゅう動面損傷を低減させることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  ジャーナル軸受装置
２  上半軸受
３  下半軸受
４  中央溝
５  軸受間隙
６  給油口
７  給油路
８  回転軸
１０１  中央溝端部での流れの速度の周方向成分を示す矢印
１０２  給油口での流れの速度の周方向成分を示す矢印
１０２  給油口と中央溝との間での流れの速度の周方向成分を示す矢印
【図１】
2014054088.tif 000003
【図２】
2014054088.tif 000004
【図３】
2014054088.tif 000005
【図４】
2014054088.tif 000006
【図５】
2014054088.tif 000007
【図６】
2014054088.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月27日(2016.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上半軸受と下半軸受を有し、横軸回転機械のロータを支持する上下２分割構造のジャーナル軸受装置であって、
前記上半軸受と前記下半軸受の接合部においてしゅう動面上に開口する給油口と、
下半軸受のしゅう動面の軸方向中央部に設けられ、前記給油口が設けられた前記接合部まで周方向に延伸する中央溝と、
前記給油口と接続し、軸受外部から供給された潤滑油をしゅう動面上に導く給油路とを有し、
前記給油路から前記給油口へ流入する潤滑油の流入方向と、前記接合部における前記中央溝とのなす角度が鋭角であり、
前記給油口は、前記中央溝に対して軸方向に離間して設けられていることを特徴とするジャーナル軸受装置。
【請求項２】
上半軸受と下半軸受を有し、横軸回転機械のロータを支持する上下２分割構造のジャーナル軸受装置であって、
前記上半軸受と前記下半軸受の接合部においてしゅう動面上に開口する給油口と、
下半軸受のしゅう動面の軸方向中央部に設けられ、前記給油口が設けられた前記接合部まで周方向に延伸する中央溝と、
前記給油口と接続し、軸受外部から供給された潤滑油をしゅう動面上に導く給油路とを有し、
前記給油路から前記給油口へ流入する潤滑油の流入方向と、回転軸表面の運動方向とのなす角度が鋭角であり、
前記給油口は、前記中央溝に対して軸方向に離間して設けられていることを特徴とするジャーナル軸受装置。
【請求項３】
ロータと、該ロータを支持するジャーナル軸受装置とを備え、
前記ジャーナル軸受装置は、上半軸受と下半軸受を有する上下２分割構造のジャーナル軸受装置である回転機械であって、
前記ジャーナル軸受装置は、
前記上半軸受と前記下半軸受の接合部においてしゅう動面上に開口する給油口と、
下半軸受のしゅう動面の軸方向中央部に設けられ、前記給油口が設けられた前記接合部まで周方向に延伸する中央溝と、
前記給油口と接続し、軸受外部から供給された潤滑油をしゅう動面上に導く給油路とを有し、
前記給油路から前記給油口へ流入する潤滑油の流入方向と、前記接合部における前記中央溝とのなす角度が鋭角であり、
前記給油口は、前記中央溝に対して軸方向に離間して設けられていることを特徴とする回転機械。
【国際調査報告】
2014054088.tif 000009
2014054088.tif 000010
2014054088.tif 000011
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