(57)【要約】  ティルティングパッド（５，５′）を有するティルティングパッド軸受（１）であって、前記ティルティングパッド（５，５′）が、該ティルティングパッド（５，５′）と回転体（２）との間に先細りした軸受ギャップ（１４）を生ぜしめるために、ハウジング体（４）に対して相対的に傾倒可能であり、前記ティルティングパッド（５，５′）がプリロード装置（１５）によって予圧をかけられている形式のものに関する。ティルティングパッド軸受をその機能および／または耐用年数に関連して改善するために、前記プリロード装置（１５）が磁石装置（１０）を有している。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティルティングパッド（５，５′）を有するティルティングパッド軸受（１）であって、前記ティルティングパッド（５，５′）が、該ティルティングパッド（５，５′）と回転体（２）との間に先細りした軸受ギャップ（１４）を生ぜしめるために、ハウジング体（４）に対して相対的に傾倒可能であり、前記ティルティングパッド（５，５′）がプリロード装置（１５）によって予圧をかけられている形式のものにおいて、
前記プリロード装置（１５）が磁石装置（１０；２０；３０；４０）を有してい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】
前記磁石装置（１０；２０；３０；４０）が少なくとも１つの永久磁石（１１；２１；３２；３３；４１）を有していることを特徴とする、請求項１記載のティルティングパッド軸受。
【請求項３】
前記磁石装置（１０；２０；３０；４０）が少なくとも１つの電磁石を有していることを特徴とする、請求項１または２記載のティルティングパッド軸受。
【請求項４】
前記磁石装置（１０；４０）が前記ハウジング体（４）内に組み込まれていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のティルティングパッド軸受。
【請求項５】
複数または単数の追加的な磁石装置（２０；３１）が前記ティルティングパッド（５，５′）の少なくとも１つの中に組み込まれていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のティルティングパッド軸受。
【請求項６】
前記磁石装置（３０）が前記ハウジング体（４）内に永久磁石（３２）を有しており、前記永久磁石（３２）が、前記ティルティングパッド（５，５′）のうちの１つ内の永久磁石（３３）と協働することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のティルティングパッド軸受。
【請求項７】
前記磁石装置（４０）がばね装置（４２）と組み合わされていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のティルティングパッド軸受。
【請求項８】
前記磁石装置（１０；２０；３０；３１；４０）によって生ぜしめられたプリロードが調節可能であることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のティルティングパッド軸受。
【請求項９】
前記磁石装置（１０；２０；３０；３１；４０）が円周方向で所属のティルティングパッド（５，５′）の傾倒箇所（６）から間隔を保っていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のティルティングパッド軸受。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載のティルティングパッド軸受（１）のための、ティルティングパッド（５，５′）、ハウジング体（４）、回転体（２）、プリロード装置（１５）、特に永久磁石（１１；２１；３２；３３；４１）若しくは電磁石等の磁石装置（１０；２０；３０；３１；４０）、および／またはばね装置（４２）。
【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を有するティルティングパッド軸受であって、ティルティングパッドが、このティルティングパッドと回転体との間に先細りした軸受ギャップを生ぜしめるために、ハウジング体に対して相対的に傾倒可能であり、ティルティングパッドがプリロード装置によって予圧をかけられている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１によれば、１つの軸受スリーブおよび複数のティルティングパッドを備えたティルティングパッド軸受が公知であり、この場合、内側と軸受スリーブとそれぞれのティルティングパッドの裏側との間に、それぞれ１つの弾性的および／またはばね弾性的なエレメントが配置されている。特許文献２によれば、ピンエレメントを有するティルティングパッドを備えたティルティングパッド軸受が公知であり、この場合、スリーブは、円周方向に切欠を備えた少なくとも１つのピンエレメント受け入れ部を有しており、この場合、ピンエレメントは切欠内で受け入れ可能であり、ティルティングパッドの少なくとも１つのギャップを調節するために、切欠に沿って円周方向で移動可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１０２０１６２０２１６７号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許公開第１０２０１６２１１２３６号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００６０５７２４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、ティルティングパッドと回転体との間に先細りした軸受ギャップを生ぜしめるために、ハウジング体に対して相対的に傾倒可能であり、かつプリロード装置によって予圧をかけられているティルティングパッドを備えたティルティングパッド軸受を、ティルティングパッド軸受の機能および／または耐用年数に関して改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、ティルティングパッドと回転体との間に先細りした軸受ギャップを生ぜしめるために、ハウジング体に対して相対的に傾倒可能であり、かつプリロード装置によって予圧をかけられているティルティングパッドを備えたティルティングパッド軸受において、プリロード装置が磁石装置を有していることによって解決された。ハウジング体は例えば環状体として構成されている。このティルティングパッド軸受は、ティルティングパッドを備えた特別なラジアル滑り軸受である。ティルティングパッドは、磁石装置の構成に応じて、好適には磁化可能な材料より形成されている。ティルティングパッド軸受は、好適には少なくとも２つ、好適な形式で少なくとも３つのティルティングパッドを有している。各ティルティングパッドは、好適には１つの傾倒箇所をハウジング体に有している。ハウジング体の傾倒箇所は、例えばハウジング体から半径方向内方に延在するウエブによって実現されている。回転体は、例えば軸または軸区分である。プリロード装置は、例えば特許文献１により公知である従来のティルティングパッド軸受におけるように、ばね弾性的なエレメントを有している。使用された磁石装置によって、好適にはそれぞれのティルティングパッド内への無接触の力導入が可能である。これは、摩擦の影響なしにティルティングパッド内にプリロードを発生させることができる、という利点を提供する。さらに、磁石装置を用いて、プリロード装置のための比較的フラットなばね特性曲線を実現することができる。さらに、磁石装置は、プリロード装置のプリロードの良好な調節可能性を可能にする。磁石装置の構成に応じて、特に電磁石を使用した場合、プリロードの変化または遮断さえも可能である。用いられたティルティングパッド軸受のための好適な用途は、タービン、特にガスタービン若しくは蒸気タービン、圧縮機またはターボチャージャ等の流体機械である。特に好適には、磁石装置を備えたティルティングパッド軸受は、ＷＨＲシステム、特にＷＨＲシステムの圧縮機またはタービンに組み込まれていてよい。この場合、大文字ＷＨＲは、英語のＷａｓｔｅ  Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ「廃熱回収」を指している。このような、内燃機関の排気ガスからエネルギを回収するためのシステムは、例えば特許文献３に記載されている。
【０００６】
ティルティングパッド軸受の好適な実施例は、磁石装置が少なくとも１つの永久磁石を有していることを特徴としている。永久磁石は、例えば円形磁石または棒状磁石として構成されている。永久磁石によって、簡単な方法および形式で引張力をティルティングパッドに作用させることができる。永久磁石が例えばハウジング体内に配置されていれば、ティルティングパッドは、磁石装置によって所望のプリロードを発生させるために、単に磁化可能な材料から形成するだけでよい。
【０００７】
ティルティングパッド軸受のその他の好適な実施例は、磁石装置が少なくとも１つの電磁石を有していることを特徴とする。電磁石は従来の方法および形式で、例えば鉄心およびコイルから形成されている。電磁石は好適にはハウジング体内に配属されている。
【０００８】
ティルティングパッド軸受の別の好適な実施例は、磁石装置がハウジング体内に組み込まれていることを特徴とする。これによって、ティルティングパッド軸受内における磁石装置の配属が簡略化される。磁石装置が永久磁石を有していれば、ハウジング体内に相応の切欠を設けるだけで十分である。この場合、永久磁石はハウジング体の切欠内に簡単に組み込まれる。特にティルティングパッドが磁化可能な材料より形成されていれば、ティルティングパッドに変更を施す必要はない。
【０００９】
ティルティングパッド軸受の別の好適な実施例は、複数または単数の追加的な磁石装置がティルティングパッドの少なくとも１つの中に組み込まれていることを特徴とする。このために、ティルティングパッドは、好適には磁石装置、特に永久磁石のための相応の切欠を有している。ハウジング体が磁化可能な材料から形成されていれば、好適にはハウジング体にそれ以上の変更を施す必要はない。
【００１０】
ティルティングパッド軸受の別の好適な実施例は、磁石装置がハウジング体内に永久磁石を有しており、この永久磁石が、ティルティングパッドのうちの１つ内の永久磁石と協働することを特徴とする。これにより、好適には、ティルティングパッドとハウジング体との間の反発作用も実現可能である。さらに、このような構成によって、ハウジング体のためにもまたティルティングパッドのためにも、磁化可能でない材料を使用することができる。
【００１１】
ティルティングパッド軸受の別の好適な実施例は、磁石装置がばね装置と組み合わされていることを特徴とする。このような組み合わせによって、ティルティングパッドのためのプリロードをどのように特別に効果的に発生させることができるかまたは変えることができるかの多くの追加的な可能性が得られる。
【００１２】
ティルティングパッド軸受の別の好適な実施例は、磁石装置によって生ぜしめられたプリロードが調節可能であることを特徴とする。プリロードの調節は、例えば磁石装置内に電磁石を使用することによって可能である。しかしながら、プリロードの調節は、磁石装置とばね装置との前記のように用いられた組み合わせによっても実現され得る。
【００１３】
ティルティングパッド軸受の別の好適な実施例は、磁石装置が円周方向で所属のティルティングパッドの傾倒箇所から間隔を保っていることを特徴とする。傾倒箇所は例えば円周方向でティルティングパッドの中央に配置されている。これにより、磁石装置は好適にはティルティングパッドの一端部に配置されている。てこの作用によって、比較的弱い磁石装置で十分なプリロードがティルティングパッドに生ぜしめられる。もちろん、ティルティングパッドに複数の磁石装置が対応配設されていてもよい。
【００１４】
本発明はさらに、前記ティルティングパッド軸受のための、ティルティングパッド、ハウジング体、回転体、プリロード装置、特に永久磁石若しくは電磁石等の磁石装置および／またはばね装置に関する。前記部分は別個に操作可能である。
【００１５】
本発明はさらに、前記ティルティングパッド軸受を製造するための方法に関する。
【００１６】
本発明は、場合によっては、前記ティルティングパッド軸受を運転するための方法にも関する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ハウジング体内に配置された永久磁石を含む磁石装置を備えた、回転体とティルティングパッドとハウジング体とを有する、第１実施例によるティルティングパッド軸受の断面で示した概略図である。
【図２】ティルティングパッド内に配置された永久磁石を含む磁石装置を備えた、図１と同様のティルティングパッド軸受を示す図である。
【図３】第１の永久磁石がハウジング体内に配置され、第２の永久磁石がティルティングパッド内に配置されている２つの永久磁石を備えた、図１および図２と同様のティルティングパッド軸受を示す図である。
【図４】ばね装置と組み合わされた磁石装置を有する、図１と同様のティルティングパッド軸受を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明のその他の利点、特徴および詳細は、図面を用いて様々な実施例が個別に記載されている以下の説明から得られる。
【００１９】
図１乃至図４には、４つの異なる実施例による回転体２を備えたティルティングパッド軸受１の断面図が示されている。回転体２は、ハウジング体４内で回転軸線３を中心にして回転可能である。ハウジング体４は、図示されたものとは異なって、例えば閉じた環状体として構成されていて、ティルティングパッド軸受１の、半径方向外側で閉じられたハウジング９を成している。
【００２０】
回転体２は、ロータ８の一部である。ロータ８は、例えば、回転軸線３を中心にして回転可能な軸である。従って、回転体２は例えば軸の１つの軸区分である。
【００２１】
ティルティングパッド軸受１は、複数のティルティングパッドを有しており、これらのティルティングパッドのうち、図１乃至図４には１つのティルティングパッド５若しくはティルティングパッド５′だけが示されている。符号５で、プリロードをかけられていない状態にあるティルティングパッドが示されている。符号５′で、プリロードかけられている状態にあるティルティングパッドが示されている。プリロードをかけられた状態で、回転体２とティルティングパッド５′との間に先細りした軸受ギャップ１４が得られる。
【００２２】
ティルティングパッド５，５′は、傾倒箇所６で傾倒可能または旋回可能にハウジング体４に配置されているかまたは軸受けされている。傾倒箇所６を示すために、ハウジング体４は、半径方向内側に突き出したウエブ７を有している。傾倒箇所６は、ティルティングパッド５，５′に関連して概ね中央に配置されている。ウエブ７の、ティルティングパッド５，５′に向けられた自由端部は、好適な形式で丸みを有している。
【００２３】
ティルティングパッド５，５′を傾倒させるためのプリロードは、プリロード装置１５を用いて生ぜしめられる。プリロード装置１５を用いて、先細りした軸受ギャップ１４を生ぜしめるために、ティルティングパッド５はそのプリロードをかけられていない状態５からそのプリロードかけられている状態５′へ傾倒させられる。
【００２４】
図１に示されたティルティングパッド軸受１の実施例において、プリロード装置１５は、永久磁石１１を備えた磁石装置１０を有している。永久磁石１１は、例えば円形磁石として構成されていて、ハウジング体４の対応する切欠内に受け入れられている。永久磁石１１は、例えばハウジング体４の切欠内に押し込まれている。
【００２５】
永久磁石１１は、棒状磁石として構成されていてもよい。大文字ＳおよびＮによって、永久磁石１１の南極および北極を示す。矢印１２によって、図１ではプリロード力を示し、このプリロード力によってティルティングパッド５はそのプリロードをかけられている状態５′に予圧をかけられる。
【００２６】
ティルティングパッド５，５′は、磁化可能な材料より形成されていて、図１に矢印１２で示されているように、ハウジング体４内の永久磁石１１によって引き寄せられる。その結果、所望の先細りした軸受ギャップ１４が得られ、この軸受ギャップ１４内で、回転体２が回転軸線３を中心にしてハウジング体４およびティルティングパッド５，５′に対して相対的に、図１で矢印１３により示されているように回転すると、ティルティングパッド軸受１の運転中に潤滑油膜が形成される。
【００２７】
プリロードを生ぜしめるために、選択的にまたは追加的に電磁石も使用される。（図示していない）電磁石は、例えばハウジング体４および／またはティルティングパッド５，５′内に組み込まれている。これにより、ティルティングパッド５，５′は電磁石によって所定の箇所で所定の力によって引き寄せられるかまたは反発される。
【００２８】
電磁石は永久磁石と組み合わされていてもよい。従って、例えば電磁石はハウジング体４内に配置され、永久磁石はティルティングパッド５，５′内に配置されていてよい。
【００２９】
図２に示した実施例において、プリロード装置１５は、永久磁石２１を備えた磁石装置２０を有している。永久磁石２１は図１のものとは異なり、ティルティングパッド５，５′内ではなく、ハウジング体４内に配置されている。永久磁石２１の南極Ｓは、半径方向で内方に回転体２に向けられている。永久磁石２１の北極Ｎは、ティルティングパッド５，５′に向けられている。
【００３０】
回転体２内での永久磁石２１の配向に応じて、図２に矢印２２で示されているように、反発する力または引き寄せる力がティルティングパッド５，５′に生ぜしめられる。矢印２３によって、回転体２の回転方向が示されている。
【００３１】
図３に示された実施例において、プリロード装置１５は、磁石装置３０および追加的な磁石装置３１を有している。磁石装置３０は、ハウジング体４内に配置された永久磁石３２を有している。追加的な磁石装置３１は、ティルティングパッド５，５′内に配置された永久磁石３３を有している。
【００３２】
永久磁石３２および３３の２つの北極Ｎは互いに向き合っているので、図３に二重矢印３４で示されているように、ティルティングパッド５，５′と回転体２との間に反発力が生ぜしめられる。
【００３３】
図３で矢印３５によって、ティルティングパッド軸受１の運転中の回転体２の回転方向が示されている。反発作用３４によって、ティルティングパッドは、図３でそのプリロードをかけられていない状態５からそのプリロードをかけられている状態５′に予圧をかけられる。
【００３４】
図４に示したティルティングパッド軸受１の実施例において、プリロード装置１５は、ばね装置４２と組み合わされた磁石装置４０を有している。磁石装置４０は、図１に示した実施例におけるのと同様にハウジング体４内に配置された永久磁石４１を有している。
【００３５】
図４に矢印４４で示されているように、永久磁石４１によって引き寄せ力がティルティングパッド５，５′に作用する。ばね装置４２はばね４３を有しており、このばね４３は、永久磁石４１が円形磁石として構成されている場合、例えば圧縮コイルばねまたは引張コイルばねとして構成されている。
【００３６】
ばね４３によって、永久磁石４１の作用に対して選択的にまたは追加的に、圧縮力または引張力がティルティングパッド５，５′に作用せしめられる。ばね４３は、永久磁石４１とは無関係に別の箇所に配置されてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  ティルティングパッド軸受
２  回転体
３  回転軸線
４  ハウジング体
５  ティルティングパッド、プリロードをかけられていない状態
５′  ティルティングパッド、プリロードをかけられている状態
６  傾倒箇所
７  ウエブ
９  ハウジング
１０  磁石装置
１１  永久磁石
１２  矢印
１４  軸受ギャップ
１５  プリロード装置
２０  磁石装置
２１  永久磁石
２２，２３  矢印
３０，３１  磁石装置
３２，３３  永久磁石
３４  反発力、反発作用
４０  磁石装置
４１  永久磁石
４２  ばね装置
４３  ばね
４４  矢印
【図１】
2021514048.tif 000003
【図２】
2021514048.tif 000004
【図３】
2021514048.tif 000005
【図４】
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【国際調査報告】
2021514048.tif 000007
2021514048.tif 000008
2021514048.tif 000009
2021514048.tif 000010
2021514048.tif 000011
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