(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受部と、
前記軸受部の外周側に設けられ、前記軸受部を保持するように構成されたキャリアリングと、
前記キャリアリングの外周側に設けられる軸受ハウジングと、
前記キャリアリングの上半領域と前記軸受ハウジングとの間に位置するように、前記キャリアリングの前記上半領域に取り付けられる少なくとも一つの上側キーと、
前記キャリアリングの前記上半領域又は前記軸受ハウジングの何れか一方と前記上側キーとの間に位置するように、前記キャリアリングの前記上半領域に取り付けられる少なくとも一つの上側シムと、
を備えることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記キャリアリングの前記上半領域の外周面には、凹溝が形成されており、
前記上側シム又は前記上側キーは、前記上側シム又は前記上側キーの少なくとも一方が前記凹溝に嵌合した状態で、前記キャリアリングの前記上半領域に取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記上側シムは、前記キャリアリングの前記上半領域と前記上側キーによって挟み込まれるように前記凹溝に嵌合しており、
前記上側キーは、前記凹溝から一部が突出して前記軸受ハウジングに当接していることを特徴とする請求項２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記キャリアリングの下半領域と前記軸受ハウジングとの間に位置するように、前記キャリアリングの前記下半領域に取り付けられる少なくとも一つの下側キーと、
前記キャリアリングの前記下半領域又は前記軸受ハウジングの何れか一方と前記下側キーとの間に位置するように、前記キャリアリングの前記下半領域に取り付けられる少なくとも一つの下側シムと、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の軸受装置。
【請求項５】
前記軸受部は、
前記キャリアリングの下半領域によって保持され、ロータ軸を下方から支えるように構成された下側軸受部と、
前記キャリアリングの上半領域によって保持され、前記ロータ軸の跳ね上がりを上方から押さえ込むように構成された上側軸受部と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の軸受装置。
【請求項６】
前記上側軸受部は、前記キャリアリングの前記上半領域の内周側に設けられた半円環状軸受部を含むことを特徴とする請求項５に記載の軸受装置。
【請求項７】
前記上側キー又は前記上側シムの一方が前記キャリアリングの上半領域に接触し、前記上側キー又は前記上側シムの他方が前記軸受ハウジングに接触することで、前記キャリアリングの上半領域から前記軸受ハウジングに向けて、前記上側キー及び前記下側キーを介した荷重伝達経路が形成されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の軸受装置。
【請求項８】
軸受部と、前記軸受部の外周側に設けられて前記軸受部を保持するように構成されたキャリアリングと、前記キャリアリングの外周側に設けられる軸受ハウジングと、を備える軸受装置の据付方法であって、
前記キャリアリングの下半領域が下側キーを介して前記軸受ハウジングの内周側に位置し、且つ、前記キャリアリングの前記下半領域によって保持された下側軸受部にロータ軸の外周面の下側領域が対向するように、前記キャリアリングの前記下半領域および前記ロータ軸を配置するステップと、
前記キャリアリングの前記下半領域又は前記軸受ハウジングの何れか一方と前記下側キーとの間に位置する少なくとも一つの下側シムを用いて、前記キャリアリングの前記下半領域および前記下側軸受部の高さを調節するステップと、
前記高さを調節するステップの後、前記キャリアリングの上半領域がロータ軸の外周面の上側領域が対向するように、前記キャリアリングの前記上半領域を配置するステップと、
前記上半領域を配置するステップの後、前記キャリアリングの前記上半領域又は前記軸受ハウジングの何れか一方と前記上側キーとの間に位置する少なくとも一つの上側シムを用いて、前記上側キーおよび前記上側シムを介した前記キャリアリングの前記上半領域から前記軸受ハウジングへの荷重伝達経路が形成されるように、前記上側シムの厚さを調節するステップと、
を備えることを特徴とする軸受装置の据付方法。
【請求項９】
前記軸受部は、
前記キャリアリングの上半領域によって保持され、前記ロータ軸の跳ね上がりを上方から押さえ込むように構成された上側軸受部を含むことを特徴とする請求項８に記載の軸受装置の据付方法。
【請求項１０】
前記上側軸受部は、前記キャリアリングの前記上半領域の内周側に設けられた半円環状軸受部を含むことを特徴とする請求項９に記載の軸受装置の据付方法。
【請求項１１】
前記上側シムの厚さを調節するステップでは、前記上側キー又は前記上側シムの一方が前記キャリアリングの上半領域に接触し、前記上側キー又は前記上側シムの他方が前記軸受ハウジングに接触するように、前記上側シムの厚さを調節することを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一項に記載の軸受装置の据付方法。
【請求項１２】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の軸受装置と、
前記軸受装置によって支持される回転軸と、を備え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】
本開示は、ロータ軸を回転自在に支持するための軸受装置および軸受装置の据付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蒸気タービンやガスタービン等の回転機械は、ロータ軸を回転自在に支持するための軸受装置を備えている。この軸受装置として、軸受部を支持するためのキャリアリングを備えた構成が知られている。通常、キャリアリングは、軸受ハウジングに取り付けられている。また、キャリアリングには、軸受部を支持する機能の他に、ロータ軸を適正な位置に保持するために、軸受部の位置決めを行う機能を有するものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ジャーナル軸受として用いられる軸受装置が記載されている。この軸受装置では、ロータ軸を支持する下側軸受胴（下側キャリアリング）と軸受ハウジングとの間に、第２キー及びシムが配置されており、シムによって下側軸受胴の径方向の位置決めを行うようになっている。また、上側軸受と軸受ハウジングとの間には、ロータ軸の横方向の調節を補償するための第３キーが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１３３８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したような軸受装置においては、ロータ軸の回転時に、意図せずロータ軸が上方に跳ね上がって回転機械の部品を損傷する可能性がある。例えば、タービンにおいてロータ軸の跳ね上がりが発生した場合、タービンのブレードがケーシングに接触してブレードが損傷してしまうおそれがある。
【０００６】
この点、特許文献１では、ロータ軸が跳ね上がった時、ロータ軸は上側軸受に接触することにより上方への変位が阻止されるようになっている。しかしながら、下側軸受胴はロータ軸の調芯性を考慮して位置決めされるため、下側軸受胴の位置に応じて決定される上側軸受と軸受ハウジングとの距離が大きくなってしまう可能性がある。その場合、上側軸受がロータ軸から上方への荷重を受けたとき、上側軸受は上方に移動する余地があるため、危急時において上側軸受によってロータ軸を確実に押さえ込むことが難しくなる。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、危急時におけるロータ軸の跳ね上がりを確実に防止できる軸受装置および軸受装置の据付方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る軸受装置は、
軸受部と、
前記軸受部の外周側に設けられ、前記軸受部を保持するように構成されたキャリアリングと、
前記キャリアリングの外周側に設けられる軸受ハウジングと、
前記キャリアリングの上半領域と前記軸受ハウジングとの間に位置するように、前記キャリアリングの前記上半領域に取り付けられる少なくとも一つの上側キーと、
前記キャリアリングの前記上半領域又は前記軸受ハウジングの何れか一方と前記上側キーとの間に位置するように、前記キャリアリングの前記上半領域に取り付けられる少なくとも一つの上側シムと、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記（１）の軸受装置は、キャリアリングの上半領域又は軸受ハウジングの何れか一方と上側キーとの間に位置するように、キャリアリングの上半領域に取り付けられる少なくとも一つの上側シムを備えている。このため、上側シムの厚さ調節によって、キャリアリングの上半領域と軸受ハウジングとの間の隙間を上側キーおよび上側シムで埋めることができる。これにより、キャリアリングの上半領域から軸受ハウジングへ向けて、上側キーおよび上側シムを介した荷重伝達経路が形成される。そのため、軸受部でロータ軸から受けた荷重を、キャリアリングから上側キーおよび上側シムを介して確実に軸受ハウジングに伝達することができる。よって、危急時におけるロータ軸の跳ね上がりを上半領域の軸受部によって確実に押さえ込むことができる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記キャリアリングの前記上半領域の外周面には、凹溝が形成されており、
前記上側シム又は前記上側キーは、前記上側シム又は前記上側キーの少なくとも一方が前記凹溝に嵌合した状態で、前記キャリアリングの前記上半領域に取り付けられている。
上記（２）の構成によれば、キャリアリングへの上側シム及び上側キーの取付時に、上側シム又は上側キーの脱落を防止でき、作業効率の向上が図れる。
【００１１】
（３）一実施形態では、上記（２）の構成において、
前記上側シムは、前記キャリアリングの前記上半領域と前記上側キーによって挟み込まれるように前記凹溝に嵌合しており、
前記上側キーは、前記凹溝から一部が突出して前記軸受ハウジングに当接している。
上記（３）の構成によれば、キャリアリングへの上側シム及び上側キーの取付時に、上側シムの脱落を防止でき、作業効率の向上が図れる。
【００１２】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記キャリアリングの下半領域と前記軸受ハウジングとの間に位置するように、前記キャリアリングの前記下半領域に取り付けられる少なくとも一つの下側キーと、
前記キャリアリングの前記下半領域又は前記軸受ハウジングの何れか一方と前記下側キーとの間に位置するように、前記キャリアリングの前記下半領域に取り付けられる少なくとも一つの下側シムと、をさらに備える。
キャリアリングが下側シムにより軸受ハウジングに対して位置決めされる場合、キャリアリングの位置によって、キャリアリングの上半領域と軸受ハウジングとの距離が異なることがある。その場合、上側シムの厚さを調節すれば、キャリアリングの上半領域と軸受ハウジングとの間の荷重伝達経路を確実に形成することができる。
【００１３】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記軸受部は、
前記キャリアリングの下半領域によって保持され、ロータ軸を下方から支えるように構成された下側軸受部と、
前記キャリアリングの上半領域によって保持され、前記ロータ軸の跳ね上がりを上方から押さえ込むように構成された上側軸受部と、
を含む。
上記（５）の構成によれば、上側軸受部でロータ軸から受けた荷重は、キャリアリングから上側キーおよび上側シムを介して軸受ハウジングへ適切に伝達される。そのため、上側軸受部によってロータ軸の跳ね上がりを確実に押さえ込むことができる。
【００１４】
（６）一実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記上側軸受部は、前記キャリアリングの前記上半領域の内周側に設けられた半円環状軸受部を含む。
上記（６）の構成によれば、キャリアリングの上半領域の内周側に設けられた半円環状軸受部によって、キャリアリングの上半領域にスリーブ軸受のように機能する上側軸受部を形成することができる。これにより、上側軸受部によるロータ軸の跳ね上がり抑制効果を高めることができる。
【００１５】
（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る軸受装置の据付方法は、
軸受部と、前記軸受部の外周側に設けられて前記軸受部を保持するように構成されたキャリアリングと、前記キャリアリングの外周側に設けられる軸受ハウジングと、を備える軸受装置の据付方法であって、
前記キャリアリングの下半領域が下側キーを介して前記軸受ハウジングの内周側に位置し、且つ、前記キャリアリングの前記下半領域によって保持された下側軸受部にロータ軸の外周面の下側領域が対向するように、前記キャリアリングの前記下半領域および前記ロータ軸を配置するステップと、
前記キャリアリングの前記下半領域又は前記軸受ハウジングの何れか一方と前記下側キーとの間に位置する少なくとも一つの下側シムを用いて、前記キャリアリングの前記下半領域および前記下側軸受部の高さを調節するステップと、
前記高さを調節するステップの後、前記キャリアリングの上半領域がロータ軸の外周面の上側領域が対向するように、前記キャリアリングの前記上半領域を配置するステップと、
前記上半領域を配置するステップの後、前記キャリアリングの前記上半領域又は前記軸受ハウジングの何れか一方と前記上側キーとの間に位置する少なくとも一つの上側シムを用いて、前記上側キーおよび前記上側シムを介した前記キャリアリングの前記上半領域から前記軸受ハウジングへの荷重伝達経路が形成されるように、前記上側シムの厚さを調節するステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記（７）の軸受装置の据付方法では、少なくとも一つの下側シムを用いて、キャリアリングの下半領域および下側軸受部の高さを調節するようになっている。このように、キャリアリングが下側シムにより軸受ハウジングに対して位置決めされる場合、キャリアリングの位置によって、キャリアリングの上半領域と軸受ハウジングとの距離が異なることがある。そこで、キャリアリングの下半領域および下側軸受部の高さを調節した後、キャリアリングの上半領域を配置し、キャリアリングの上半領域又は軸受ハウジングの何れか一方と上側キーとの間に位置する少なくとも一つの上側シムを用いて、上側シムの厚さを調節するようになっている。これにより、キャリアリングの上半領域から軸受ハウジングへ向けて、上側キーおよび上側シムを介した荷重伝達経路が形成され、軸受部でロータ軸から受けた荷重を、キャリアリングから上側キーおよび上側シムを介して確実に軸受ハウジングに伝達することができる。よって、危急時におけるロータ軸の跳ね上がりを上半領域の軸受部によって確実に押さえ込むことができる。
【００１７】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の方法において、
前記軸受部は、
前記キャリアリングの上半領域によって保持され、前記ロータ軸の跳ね上がりを上方から押さえ込むように構成された上側軸受部を含む。
上記（８）の方法によれば、上側軸受部でロータ軸から受けた荷重は、キャリアリングから上側キーおよび上側シムを介して軸受ハウジングへ適切に伝達される。そのため、上側軸受部によってロータ軸の跳ね上がりを確実に押さえ込むことができる。
【００１８】
（９）一実施形態では、上記（８）の方法において、
前記上側軸受部は、前記キャリアリングの前記上半領域の内周側に設けられた半円環状軸受部を含む。
上記（９）の方法によれば、キャリアリングの上半領域の内周側に設けられた半円環状軸受部によって、上側軸受部の耐久性を向上させることができる。
【００１９】
（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
上記（１）乃至（６）の何れかに記載の軸受装置と、
前記軸受装置によって支持される回転軸と、を備えることを特徴とする
【発明の効果】
【００２０】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、キャリアリングの上半領域又は軸受ハウジングの何れか一方と上側キーとの間に位置するように、キャリアリングの上半領域に取り付けられる少なくとも一つの上側シムを備えているので、上側キーおよび上側シムを介して、軸受部でロータ軸から受けた荷重を確実に軸受ハウジングに伝達することができる。よって、危急時におけるロータ軸の跳ね上がりを上半領域の軸受部によって確実に押さえ込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態に係る軸受装置の軸方向に沿った断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】一実施形態に係る軸受装置の部分拡大図である。
【図４】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】一実施形態に係る軸受装置の部分拡大図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】一実施形態に係る軸受装置の据付方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２３】
最初に、図１及び図２を参照して、幾つかの実施形態に係る軸受装置１０に共通の全体構成について説明する。
図１は、一実施形態に係る軸受装置１０の軸方向に沿った断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図２は軸方向に直交する断面である。また、本実施形態において軸方向とは、軸受装置１０に支持されるロータ軸２の中心軸線Ｏの方向であり、径方向とはロータ軸２の半径方向であり、周方向とはロータ軸２の周方向である。
【００２４】
図１及び図２に示す軸受装置１０は、潤滑方式（給油方式）として直接潤滑方式を採用したティルティングパッド軸受（ジャーナル軸受）であり、下半領域に第１軸受パッド３０及び第２軸受パッド３２が配置された構成を有している。以下、図示される軸受装置１０について例示的に説明するが、本実施形態に係る軸受装置１０はこの構成に限定されるものではない。例えば、他の実施形態に係る軸受装置１０は、スラスト軸受であってもよいし、潤滑方式として、油浴方式や他の潤滑方式を採用してもよい。また、他の実施形態においては、上半領域にもさらに２個の軸受パッドが配置され、周方向に計４個の軸受パッドが取り付けられた構成であってもよいし、下半領域に３個以上の軸受パッドが取り付けられた構成であってもよい。
【００２５】
なお、本実施形態に係る軸受装置１０が適用される回転機械１としては、ガスタービンや蒸気タービン（例えば原子力プラントの蒸気タービン）や機械駆動用タービン等のタービン、風力発電装置等の風力機械、または過給機などが挙げられる。
ここで、回転機械１は、回転駆動されるロータ軸２と、ロータ軸２を収容する軸受ハウジング３と、ロータ軸２を支持するための軸受装置１０と、を備える。具体的には、軸受ハウジング３は、上半部軸受ハウジング４及び下半部軸受ハウジング５を含む。上半部軸受ハウジング４及び下半部軸受ハウジング５は、それぞれ、軸方向に直交する断面が半円弧状となるような内周面を有する。
【００２６】
幾つかの実施形態において、軸受装置１０は、軸受部としての軸受パッド３０，３２と、キャリアリング１１と、軸受ハウジング３と、上側キー４０と、上側シム４１と、を備えている。
【００２７】
以下、軸受装置１０の各部材の具体的な構成例について説明する。
キャリアリング１１は、上半部キャリアリング１２及び下半部キャリアリング１３を含む。上半部キャリアリング１２及び下半部キャリアリング１３は、それぞれ、軸方向に直交する断面が半円弧状となるような内周面１２ａ，１３ａ及び外周面１２ｂ，１３ｂを有している。なお、図示される例では、キャリアリング１１が上半部キャリアリング１２及び下半部キャリアリング１３に分割された構成を示しているが、キャリアリング１１は一体構造であってもよい。
【００２８】
キャリアリング１１の軸方向の両端側には、ロータ軸２の外周に沿って、一対のサイドプレート１７，１８が配置されている。サイドプレート１７，１８は、円板状に形成されており、中央にロータ軸２が貫通する穴１７ａ，１８ａが形成されている。これらのサイドプレート１７，１８によって、後述する給油ノズル２５〜２９から供給される潤滑油の外部への漏出を適度に抑制するようになっている。
【００２９】
上半部キャリアリング１２は、主としてロータ軸２の跳ね上がりを上方から押え込むために、内周面１２ａにガイドメタル（半円環軸受部）２０，２１が取り付けられている。例えば、上半部キャリアリング１２の軸方向の両端側で且つサイドプレート１７，１８よりも軸方向において内側に、一対のガイドメタル２０，２１が取り付けられている。ガイドメタル２０，２１は、半円形状に形成されている。なお、本実施形態において、軸受部とは、軸受パッド３０，３２又はガイドメタル２０，２１を含む。
【００３０】
上半部キャリアリング１２及び下半部キャリアリング１３には、少なくとも一本の給油ノズル２５〜２９が設けられている。
図２に示す例では、ロータ軸２が図中矢印Ｓに示すように時計回りに回転する場合、ロータ軸２の回転方向Ｓにおいて上流側から第１給油ノズル２５、第２給油ノズル２６、第３給油ノズル２７、第４給油ノズル２８、第５給油ノズル２９を含む計５本の給油ノズルが設けられている。第１給油ノズル２５及び第２給油ノズル２６は、上流側に位置する第１軸受パッド３０よりも上流側に、周方向に並んで配置されている。第２給油ノズル２６と軸受パッド３０の上流側端部との間には間隙が設けられていてもよい。第３給油ノズル２７及び第４給油ノズル２８は、第１軸受パッド３０と、該第１軸受パッド３０よりも下流側に位置する第２軸受パッド３２との間に、周方向に並んで配置されている。第１軸受パッド３０の下流側端部と第３給油ノズル２７との間には間隙が設けられていてもよい。第４給油ノズル２８と第２軸受パッド３２の上流側端部との間には間隙が設けられていてもよい。第５給油ノズル２９は、第２軸受パッド３２よりも下流側に配置されている。第５給油ノズル２９と第２軸受パッド３２との間には間隙が設けられていてもよい。
なお、図２に示す例では５本の給油ノズル２５〜２９が設けられた構成となっているが、給油ノズルの配置構成はこれに限定されるものではない。
【００３１】
キャリアリング１１の内部には、潤滑油供給路（不図示）が形成されている。潤滑油供給路に供給された潤滑油は各給油ノズル２５〜２９に送られて、各給油ノズル２５〜２９から軸受パッド３０，３２の近傍に噴出される。
【００３２】
上半部キャリアリング１２と上半部軸受ハウジング４との間には、少なくとも一つの上側キー４０及び少なくとも一枚の上側シム４１が配置されている。同様に、下半部キャリアリング１３と下半部軸受ハウジング５との間には、少なくとも一つの下側キー５０及び少なくとも一枚の下側シム５１が配置されている。図示されるように、キャリアリング１１が上半部キャリアリング１２及び下半部キャリアリング１３に２分割された構造ではなく一体構造である場合、あるいは３以上に分割された構造である場合、ガイドメタル２０，２１や上側キー４０及び上側シム４１は、キャリアリング１１の上半領域に設けられていればよい。またこの場合、下側キー５０及び下側シム５１は、キャリアリング１１の過半領域に設けられていればよい。なお、上側キー４０及び上側シム４１と、下側キー５０及び下側シム５１の具体的な構成については後述する。
【００３３】
下半部キャリアリング１３の外周面１３ｂには、径方向外側へ突出した周り止め用凸部１５が設けられている。周り止め用凸部１５は、ロータ軸２の回転方向Ｓにおいて下半部キャリアリング１３の上流側端部に位置する。一方、下半部軸受ハウジング５には、周り止め用凹部５ｂが形成されている。周り止め用凹部５ｂは、周り止め用凸部１５に対応するように、ロータ軸２の回転方向Ｓにおいて下半部軸受ハウジング５の上流側端部に位置する。下半部キャリアリング１３の周り止め用凸部１５は、下半部軸受ハウジング５の周り止め用凹部５ｂに係合することによって、ロータ軸２と共に下半部キャリアリング１３が回転してしまうことを防止できる。
【００３４】
軸受パッド３０，３２は、下半部キャリアリング１３の内周側に設けられ、ロータ軸２を下方から支えるように構成されている。一方の軸受パッド３０は、下半部キャリアリング１３の内周側においてロータ軸２の外周に沿って設けられている。他方の軸受パッド３２は、下半部キャリアリング１３の内周側において軸受パッド３０よりもロータ軸２の回転方向Ｓの下流側にロータ軸２の外周に沿って設けられている。
【００３５】
軸受パッド３０，３２は、ロータ軸２に対向する内周面と、下半部キャリアリング１３に対向する外周面と、を有する。内周面及び外周面は、それぞれ、周方向においては、ロータ軸２に対応した曲率を有するように湾曲した形状を有しており、軸方向においては、ロータ軸２の軸方向に沿って直線状に形成されている。
【００３６】
ここで、図３乃至図６を参照して、上側キー４０及び上側シム４１と、下側キー５０及び下側シム５１の具体的な構成例についてそれぞれ説明する。
【００３７】
図３及び図４は、上半部キャリアリング１２と上半部軸受ハウジング４との間に配置される上側キー４０及び上側シム４１を示している。なお、図３は、一実施形態に係る軸受装置の部分拡大図である。図４は、図３のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図３及び図５は、図２と同一の方向から視た軸受装置１０におけるキー構造を示している。
これらの図に示すように、上半部キャリアリング１２の外周面１２ｂには、凹溝１２ｃが形成されている。例えば、凹溝１２ｃは、上半部キャリアリング１２の外周面１２ｂを径方向外側から視たとき、円形状をなしている。また、軸方向に直交する断面（図３参照）及び軸方向を含む断面（図４参照）において、矩形状をなしている。
【００３８】
上側キー４０は、上半部キャリアリング１２と上半部軸受ハウジング４との間に位置するように、上半部キャリアリング１２に取り付けられる。図２に示される例では、上半部キャリアリング１２に対して周方向に並んで２つの上側キー４０が取り付けられている。但し、上側キー４０の配置及び設置数はこれに限定されるものではない。
上側シム４１は、上半部キャリアリング１２と上側キー４０との間に位置するように、上半部キャリアリング１２に取り付けられる。図示される例では、上側キー４０に対応して、上半部キャリアリング１２に対して周方向に並んで２つの上側シム４１が取り付けられている。但し、上側シム４１の配置及び設置数はこれに限定されるものではない。また、図示は省略するが他の実施形態では、上側シム４１は、上側キー４０と下半部軸受ハウジング５との間に位置するように、上半部キャリアリング１２に取り付けられる。
上側シム４１又は上側キー４０は、上側シム４１又は上側キー４０の少なくとも一方が凹溝１２ｃに嵌合した状態（図３及び図４に示す例では、上側シム４１および上側キー４０が嵌合した状態）で、上半部キャリアリング１２に取り付けられている。
【００３９】
この構成では、上半部キャリアリング１２と上半部軸受ハウジング４との間には、これらに対して径方向に互いに接触するように上側キー４０および上側シム４１が配置されている。これにより、上半部キャリアリング１２から下半部軸受ハウジング５へ向けて、上側キー４０および上側シム４１を介した荷重伝達経路４８が形成される。そのため、ガイドメタル２１でロータ軸２から受けた荷重を、上半部キャリアリング１２から上側キー４０及び上側シム４１を介して確実に上半部軸受ハウジング４に伝達することができる。よって、危急時におけるロータ軸２の跳ね上がりをガイドメタル２１によって確実に押さえ込むことができる。
また、上側シム４１又は上側キー４０は、上側シム４１又は上側キー４０の少なくとも一方が凹溝１２ｃに嵌合した状態で、上半部キャリアリング１２に取り付けられていることから、上半部キャリアリング１２への上側キー４０および上側シム４１の取付時に、上側キー４０および上側シム４１の脱落を防止でき、作業効率の向上が図れる。
【００４０】
さらに、上側シム４１は、上半部キャリアリング１２と上側キー４０によって挟み込まれるように凹溝１２ｃに嵌合しており、上側キー４０は、凹溝１２ｃから一部が突出して下半部軸受ハウジング５に当接していてもよい。
これにより、上半部キャリアリング１２への上側シム４１及び上側キー４０の取付時に、上側シム４１の脱落を防止でき、作業効率の向上が図れる。
【００４１】
上側キー４０は、軸方向に直交する面（図３参照）において下半部軸受ハウジング５に接触する面が湾曲していてもよい。また、上側キー４０は、軸方向を含む面（図４参照）において下半部軸受ハウジング５に接触する面が湾曲していてもよい。これにより、ロータ軸２のアライメント調節も可能となる。例えば、上側キー４０は、球面キーである。上側キー４０及び上側シム４１は、上半部キャリアリング１２に対してボルト（不図示）によって締結されてもよい。
【００４２】
図５及び図６は、下半部キャリアリング１３と下半部軸受ハウジング５との間に配置される下側キー５０及び下側シム５１を示している。
図５は、一実施形態に係る軸受装置１０の部分拡大図である。図６は、図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【００４３】
下側キー５０は、下半部キャリアリング１３と下半部軸受ハウジング５との間に位置するように、下半部キャリアリング１３に取り付けられる。図示される例では、下半部キャリアリング１３に対して周方向に並んで２つの下側キー５０が取り付けられている。但し、下側キー５０の配置及び設置数はこれに限定されるものではない。
下側シム５１は、下半部キャリアリング１３と下側キー５０との間に位置するように、下半部キャリアリング１３に取り付けられる。図示される例では、下側キー５０に対応して、下半部キャリアリング１３に対して周方向に並んで２つの下側シム５１が取り付けられている。但し、下側シム５１の配置及び設置数はこれに限定されるものではない。また、図示は省略するが他の実施形態では、下側シム５１は、下側キー５０と下半部軸受ハウジング５との間に位置するように、下半部キャリアリング１３に取り付けられる。
下側シム５１又は下側キー５０は、下側シム５１又は下側キー５０の少なくとも一方が凹溝１３ｃに嵌合した状態（図３及び図４に示す例では、下側シム５１および下側キー５０が嵌合した状態）で、下半部キャリアリング１３に取り付けられている。
【００４４】
この構成では、下半部キャリアリング１３と下半部軸受ハウジング５との間には、これらに対して径方向に互いに接触するように下側キー５０および下側シム５１が配置されている。これにより、下側シム５１の厚さを調節することによって、下半部軸受ハウジング５に対する下半部キャリアリング１３の位置決めをすることができる。すなわち、下半部キャリアリング１３が下側シム５１により下半部軸受ハウジング５に対して位置決めされる場合、下半部キャリアリング１３の位置によって、下半部キャリアリング１３の上半領域と下半部軸受ハウジング５との距離が異なることがある。その場合、上側シムの厚さを調節すれば、下半部キャリアリング１３と下半部軸受ハウジング５との間の荷重伝達経路を確実に形成することができる。
また、下側シム５１又は下側キー５０は、下側シム５１又は下側キー５０の少なくとも一方が凹溝１３ｃに嵌合した状態で、下半部キャリアリング１３に取り付けられていることから、下半部キャリアリング１３への下側キー５０および下側シム５１の取付時に、下側キー５０および下側シム５１の脱落を防止でき、作業効率の向上が図れる。
【００４５】
さらに、下側シム５１は、下半部キャリアリング１３と下側キー５０によって挟み込まれるように凹溝１２ｃに嵌合しており、下側キー５０は、凹溝１２ｃから一部が突出して下半部軸受ハウジング５に当接していてもよい。
これにより、下半部キャリアリング１３への下側シム５１及び下側キー５０の取付時に、下側シム５１の脱落を防止でき、作業効率の向上が図れる。
【００４６】
下側キー５０は、軸方向に直交する面（図５参照）において下半部軸受ハウジング５に接触する面が湾曲していてもよい。また、下側キー５０は、軸方向を含む面（図６参照）において下半部軸受ハウジング５に接触する面が湾曲していてもよい。これにより、ロータ軸２のアライメント調節が可能となる。例えば、下側キー５０は、球面キーである。下側キー５０及び下側シム５１は、下半部キャリアリング１３に対してボルト（不図示）によって締結されてもよい。
【００４７】
次に、図７を参照して、一実施形態に係る軸受装置の据付方法について説明する。なお、図７は、一実施形態に係る軸受装置の据付方法を示すフローチャートである。ここでは、適宜、図１乃至図６で説明した符号を用いて説明する。
【００４８】
最初に、ステップＳ１において、下半部軸受ハウジング５を配置する。
次いで、ステップＳ２において、下半部キャリアリング１３によって保持された下側軸受部（図１及び図２に示す例では軸受パッド３０，３２）にロータ軸２の外周面の下側領域が対向するように、下半部キャリアリング１３およびロータ軸２を配置する。このとき、下半部キャリアリング１３又は下半部軸受ハウジング５の何れか一方と下側キー５０との間に位置する少なくとも一つの下側シム５１を用いて、下半部キャリアリング１３および下側軸受部の高さを調節する。
ステップＳ３において、上半部キャリアリング１２がロータ軸２の外周面の上側領域が対向するように、上半部キャリアリング１２を配置する。
続いて、ステップＳ４において、上半部キャリアリング１２又は上半部軸受ハウジング４の何れか一方と上側キー４０との間に位置する少なくとも一つの上側シム４１を用いて、上側キー４０および上側シム４１を介した上半部キャリアリング１２から上半部軸受ハウジング４への荷重伝達経路４８が形成されるように、上側シム４１の厚さを調節する。
そして、ステップＳ４において、上半部軸受ハウジング４を配置する。
【００４９】
上記の軸受装置１０の据付方法では、下半部キャリアリング１３およびロータ軸２を配置した後、少なくとも一つの下側シム５１を用いて、下半部キャリアリング１３および下側軸受部の高さを調節するようになっている。このように、下半部キャリアリング１３が下側シム５１により下半部軸受ハウジング５に対して位置決めされる場合、下半部キャリアリング１３の位置によって、上半部キャリアリング１２と上半部軸受ハウジング４との距離が異なることがある。そこで、下半部キャリアリング１３および下側軸受部の高さを調節した後、上半部キャリアリング１２を配置し、上半部キャリアリング１２又は上半部軸受ハウジング４の何れか一方と上側キー４０との間に位置する少なくとも一つの上側シム４１を用いて、上側シム４１の厚さを調節するようになっている。これにより、上半部キャリアリング１２から上半部軸受ハウジング４へ向けて、上側キー４０および上側シム４１を介した荷重伝達経路４８が形成され、軸受部（軸受パッド３０，３２）でロータ軸２から受けた荷重を、上半部キャリアリング１２から上側キー４０および上側シム４１を介して確実に上半部軸受ハウジング４に伝達することができる。よって、危急時におけるロータ軸２の跳ね上がりを上半領域の軸受部によって確実に押さえ込むことができる。
【００５０】
上記した軸受装置１０の据付方法において、軸受部は、上半部キャリアリング１２によって保持され、ロータ軸２の跳ね上がりを上方から押さえ込むように構成された上側軸受部（ガイドメタル２０，２１）を含んでいてもよい。
これにより、上側軸受部でロータ軸から受けた荷重は、上半部キャリアリング１２から上側キー４０および上側シム４１を介して上半部軸受ハウジング４へ適切に伝達される。そのため、上側軸受部によってロータ軸２の跳ね上がりを確実に押さえ込むことができる。
【００５１】
また、上記した軸受装置１０の据付方法において、上側軸受部は上半部キャリアリング１２の内周側に設けられたガイドメタル（半円環状軸受部）２０，２１であり、ガイドメタル２０，２１の内周側に軸受合金の層が形成されていてもよい。あるいは、ガイドメタル２０，２１は全体が軸受合金によって構成されてもよい。
このように、上半部キャリアリング１２の内周側に設けられたガイドメタル２０，２１によって、上側軸受部の耐久性を向上させることができる。
【００５２】
上述したように、本発明の実施形態によれば、上半部キャリアリング１２又は上半部軸受ハウジング４の何れか一方と上側キー４０との間に位置するように、上半部キャリアリング１２に取り付けられる少なくとも一つの上側シム４１を備えているので、上側キー４０および上側シム４１を介して、軸受部（例えばガイドメタル２０，２１）でロータ軸２から受けた荷重を確実に上半部軸受ハウジング４に伝達することができる。よって、危急時におけるロータ軸２の跳ね上がりを上半領域の軸受部によって確実に押さえ込むことができる。
【００５３】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、本実施形態では、軸受装置１０としてティルティングパッド軸受を例示したが、軸受装置１０はこれに限定されるものではなく、スリーブ軸受等の他のタイプの軸受であってもよい。
また、本実施形態では、一つの凹溝１２ｃ，１３ｃに一つの上側キー４０又は下側キー４１が配置される場合について例示したが、一つの凹溝１２ｃ，１３ｃに、複数の上側キー４０又は複数の下側キー４１が配置されていてもよい。例えば、一つの凹溝１２ｃ，１３ｃ内に、軸方向に分割された２つ以上の上側キー４０又は下側キー４１が配置されてもよい。
【００５４】
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００５５】
１      回転機械
２      ロータ軸
３      軸受ハウジング
４      上半部軸受ハウジング
５      下半部軸受ハウジング
１０    軸受装置
１１    キャリアリング
１２    上半部キャリアリング
１３    下半部キャリアリング
１７，１８    サイドプレート
２０，２１    ガイドメタル（半円環状軸受部）
２５〜２９    給油ノズル
３０，３２    軸受パッド
４０    上側キー
４１    上側シム
５０    下側キー
５１    下側シム
【要約】
【課題】危急時におけるロータ軸の跳ね上がりを確実に防止できる軸受装置および軸受装置の据付方法を提供する。
【解決手段】軸受装置は、軸受部と、前記軸受部の外周側に設けられ、前記軸受部を保持するように構成されたキャリアリングと、前記キャリアリングの外周側に設けられる軸受ハウジングと、前記キャリアリングの上半領域と前記軸受ハウジングとの間に位置するように、前記キャリアリングの前記上半領域に取り付けられる少なくとも一つの上側キーと、前記キャリアリングの前記上半領域又は前記軸受ハウジングの何れか一方と前記上側キーとの間に位置するように、前記キャリアリングの前記上半領域に取り付けられる少なくとも一つの上側シムと、を備える。
【選択図】  図２【図１】
0005922808.tif 000002
【図２】
0005922808.tif 000003
【図３】
0005922808.tif 000004
【図４】
0005922808.tif 000005
【図５】
0005922808.tif 000006
【図６】
0005922808.tif 000007
【図７】
0005922808.tif 000008