(57)【要約】【課題】起動時のシャフトの振動でジャーナル軸受外側部が摩耗しても、通常運転時の発生振動を小さく抑え、ジャーナル軸受の交換頻度をより少なくする。【解決手段】回転するシャフト７を支持するジャーナル軸受２と、ジャーナル軸受２の内周面４の複数箇所に設けると共に、ジャーナル軸受２の幅方向８０に少なくとも２個以上を左右対称に設けたガス吐出孔１０と、ジャーナル軸受２の内周面４とシャフト７の外周面との間に吐出孔１０からガス５を供給するガス供給手段とを備え、吐出孔１０のジャーナル軸受幅方向８０における設置位置を、シャフト７の振動によりシャフト７とジャーナル軸受２が接触してできたジャーナル軸受２の外側の接触摩耗域９よりも内側にすると共に、ガス５の圧力を、ジャーナル軸受２の幅方向の外側に吐出孔１０を設ける場合より大きくする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するシャフトを支持するジャーナル軸受と、
該ジャーナル軸受の内周面の複数箇所に、ジャーナル軸受の幅方向に左右対称に少なくとも２個以上を設けたガス吐出孔と、
前記ジャーナル軸受の内周面とシャフトの外周面との間に前記ガス吐出孔からガスを供給するガス供給手段とを備え、
前記ガス吐出孔のジャーナル軸受幅方向における設置位置を、シャフトの振動によりシャフトとジャーナル軸受が接触してできたジャーナル軸受の幅方向外側の接触摩耗域よりも内側にした静圧軸受。
【請求項２】
回転するシャフトを支持するジャーナル軸受と、
該ジャーナル軸受の内周面の複数箇所に、ジャーナル軸受の幅方向に左右対称に少なくとも２個以上を設けたガス吐出孔と、
前記ジャーナル軸受の内周面とシャフトの外周面との間に前記吐出孔からガスを供給するガス供給手段と、
前記ジャーナル軸受の内周面における幅方向の両端部に、前記シャフトのほぼ全周に亘って接触するように設け、前記ガスをシールするラビリンスフィンと、
該ラビリンスフィンをシャフトの外周面に押し当てる付勢手段と
を備えた静圧軸受。
【請求項３】
回転するシャフトを支持するジャーナル軸受と、
該ジャーナル軸受の幅方向の両外側部分を外側から挟むように保持する軸受ハウジングと、
該ジャーナル軸受の内周面の複数箇所に、ジャーナル軸受の幅方向に左右対称に少なくとも２個以上を設けたガス吐出孔と、
前記ジャーナル軸受の内周面とシャフトの外周面との間に前記吐出孔からガスを供給するガス供給手段と、
前記軸受ハウジングの幅方向の両端部であって、シャフトの外周面と対向する面の周方向に設けたスリット孔であって、シャフトの外周面に向けてシールガスを噴出するためのスリット孔とを備えた静圧軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転するシャフトをガスの圧力により浮かせて支持する静圧軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に、従来の静圧軸受の概要図を示す。静圧軸受５１は、ジャーナル軸受５２と、ジャーナル軸受５２を外側から保持する軸受ハウジング５３を含んで構成される。ジャーナル軸受５２には、その内周面５４に複数個のガス吐出孔６０が設けられると共に、吐出孔６０はジャーナル軸受幅方向８０に２個以上が左右対称に設置されている。吐出孔６０から吐出されるガス５５は、ジャーナル軸受内周面５４とシャフト５７の外周面のすき間５６に供給され、ガス５５の圧力によりシャフト５７をジャーナル軸受内周面５４から浮かせて支持する。ガス５５は、軸受ハウジング５３の外部から供給され、管５８を通って吐出孔６０へ供給される。
一方、吐出孔６０のジャーナル軸受幅方向８０の設置位置は、シャフト５７をより安定して支持できるように、幅方向外側部に設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の静圧軸受５１では、特に起動時や停止時において、ガス５５の圧力とシャフト５７の荷重のバランスが不安定な状態となり、回転振動が発生する。この振動により、ジャーナル軸受５２の内周面の幅方向外側部とシャフト５７が接触してしまい、ジャーナル軸受５２が徐々に摩耗する。この摩耗部分である接触摩耗域５９が吐出孔６０まで伸展すると、吐出孔６０とシャフト５７のすき間５６が大きくなり吐出圧力が低下する。そのために、シャフト５７の支持力が低下し、シャフト５７は通常運転時にも振動が発生してしまう。この振動を抑えるためには、その都度にジャーナル軸受５２を交換する必要があり、本軸受を使用する装置の安定性、耐久性に問題が生じていた。
【０００４】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、起動、停止時に発生するシャフトの振動によってジャーナル軸受幅方向外側部に摩耗が生じても、通常運転時に発生するシャフトの振動を小さく抑えて、ジャーナル軸受の交換頻度をより少なくすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転するシャフトを支持するジャーナル軸受と、該ジャーナル軸受の内周面の複数箇所に、ジャーナル軸受の幅方向に左右対称に少なくとも２個以上を設けたガス吐出孔と、前記ジャーナル軸受の内周面とシャフトの外周面との間に前記ガス吐出孔からガスを供給するガス供給手段とを備え、前記ガス吐出孔のジャーナル軸受幅方向における設置位置を、シャフトの振動によりシャフトとジャーナル軸受が接触してできたジャーナル軸受の幅方向外側の接触摩耗域よりも内側にして、通常運転時のシャフトの振動を抑える。
【０００６】
また、回転するシャフトを支持するジャーナル軸受と、該ジャーナル軸受の内周面の複数箇所に、ジャーナル軸受の幅方向に左右対称に少なくとも２個以上を設けたガス吐出孔と、前記ジャーナル軸受の内周面とシャフトの外周面との間に前記吐出孔からガスを供給するガス供給手段と、前記ジャーナル軸受の内周面における幅方向の両端部に、前記シャフトのほぼ全周に亘って接触するように設け、前記ガスをシールするラビリンスフィンと、該ラビリンスフィンをシャフトの外周面に押し当てる付勢手段とを備え、ガス圧力の低下を防止する。
【０００７】
さらにまた、回転するシャフトを支持するジャーナル軸受と、該ジャーナル軸受の幅方向の両外側部分を外側から挟むように保持する軸受ハウジングと、該ジャーナル軸受の内周面の複数箇所に、ジャーナル軸受の幅方向に左右対称に少なくとも２個以上を設けたガス吐出孔と、前記ジャーナル軸受の内周面とシャフトの外周面との間に前記吐出孔からガスを供給するガス供給手段と、前記軸受ハウジングの幅方向の両端部であって、シャフトの外周面と対向する面の周方向に設けたスリット孔であって、シャフトの外周面に向けてシールガスを噴出するためのスリット孔とを備え、ガス圧力の低下を防止する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態に係る静圧軸受について、図面を用いて説明する。
【０００９】
（１）第１実施例
図１に、本発明の第１実施例における静圧軸受の断面概要図を示す。
静圧軸受１は、ジャーナル軸受２と、ジャーナル軸受２を外側から保持する軸受ハウジング３を含んで構成される。ジャーナル軸受２には、その内周面４に複数個の吐出孔１０が設けられると共に、吐出孔１０はジャーナル軸受幅方向８０（図１の紙面左右方向をいう）に２個以上が左右対称に設置されている（図１では吐出孔１０が２個の場合を示す）。吐出孔１０から吐出されるガス５は、ジャーナル軸受内周面４とシャフトの外周面のすき間６に供給され、ガス５の供給圧力によりシャフト７をジャーナル軸受内周面４から浮かせて支持している。
一方、シャフト７の起動、停止時に起きる振動により、ジャーナル軸受２の内周面の幅方向の外側には、シャフト７の外周面とジャーナル軸受内周面４が接触して接触摩耗域９が生じる。本明細書においては、このような接触摩耗域９をジャーナル軸受２の内周面の外側といい、両端の接触摩耗域９に挟まれた部分を内側という。
【００１０】
ガス５は、軸受ハウジング３の外部から図示しないガス供給装置によって供給され、ジャーナル軸受２の内部に設けられた管８を通って吐出孔１０から吐出される。管８は、ジャーナル軸受２の幅方向８０のほぼ中間の上部から分岐して、各吐出孔１０に通じている。
吐出孔１０のジャーナル軸受幅方向８０における位置は、接触摩耗域９よりも内側になるように設けてある。また、ガス５の圧力を、ジャーナル軸受２の幅方向外側部に吐出孔１０が設けられる場合より大きくなるように、図示しない電磁弁等の公知手段を用いて調整できるようにしている。
上記ガス供給手段は、ポンプやコンプレッサ等を使用して、公知技術を用いてガス５を供給している。
【００１１】
さらに、図２（ａ），（ｂ）を用いて、第１実施例による静圧軸受１のガス圧力の設定値について一例を説明する。
シャフトの回転軸自体を回転させる方向に働く回転モーメントを一定とするならば、吐出孔１０をジャーナル軸受内周面のできるだけ外側部分に設けた方が、より小さな吐出圧力で支えることができる。
【００１２】
図２（ａ）の支持力Ａは、ジャーナル軸受幅方向外側部分に吐出孔１０を設けた場合にシャフト７の外周面が受ける圧力を示す。例えば、軸受幅２０ｍｍで吐出孔１０を両端から内側に５ｍｍの位置に設けた場合、左右の吐出孔１０の間のシャフト７の外周面には、１０ｋｇ／ｃｍ２の吐出圧力が作用しており、平均圧力は、７．５ｋｇ／ｃｍ２［（１０＋２０）×１０／２／２０］である。
支持力Ｂは、接触摩耗域９が伸展し、吐出孔１０の部分が摩耗した場合にシャフト７の外周面が受ける圧力を示す。この場合、すき間６が大きくなり、吐出圧力が６ｋｇ／ｃｍ２まで低下してしまい、平均圧力は４．５ｋｇ／ｃｍ２［（１０＋２０）×６／２／２０］となる。
【００１３】
経験値から、上記平均圧力は５．０ｋｇ／ｃｍ２以上なければ、通常運転時に振動が発生する。図２（ｂ）の支持力Ｃは、吐出孔１０をさらに２ｍｍ内側に寄せて設けても、上記平均圧力が５．０ｋｇ／ｃｍ２以上となるように、吐出孔１０からの吐出圧力を１４ｋｇ／ｃｍ２（支持力Ｃの平均圧力は９．１ｋｇ／ｃｍ２）に設定している。
なお、上記のような吐出圧力の設定値は、静圧軸受の種類や容量により最適な値を経験値または設計値により算出して設定される。
【００１４】
（２）第２実施例
図３に、本発明の第２実施例における静圧軸受の断面概要図を示す。
静圧軸受１の基本構造は第１実施例と似ているが、第２実施例では、吐出孔１０のさらに外側に、ラビリンスフィン１１を設けている。吐出孔１０は、ジャーナル軸受内周面の本発明でいう外側にあっても、内側にあってもよい。
ラビリンスフィン１１は、円周方向に複数のパーツに分割して構成され（例えば、ここでは４分割にして構成され）、分割されたパーツ毎にバネ（付勢手段）１２を設けている。この分割されたパーツは、ジャーナル軸受２に組み込まれている。ラビリンスフィン１１は、バネ１２によりシャフトの外周面に押圧力がほぼ均等になるように押し当てられている。なお、ラビリンスフィン１１は、シャフト７よりも軟らかい材質を使用しており、シャフト７を摩耗させないようになっている。
なお、図３（ｂ）に示すラビリンスフィン１１の４分割されたパーツ同士の接合部は緩く係合しており、ラビリンスフィン１１が削れて前記パーツがシャフト７の軸心と直交する方向へ移動する分のずれを補えるようにしてある。
【００１５】
このようなラビリンスフィン１１により、ジャーナル軸受２の左右両端のラビリンスフィン１１の間の空間をシールすることができる。このため、シャフト７とジャーナル軸受２の内周面４の間のすき間が増大しても、ガス５が逃げて実効圧力が低下するのを防止できる。
【００１６】
（３）第３実施例
図４に、本発明の第３実施例における静圧軸受の断面概要図を示す。
静圧軸受１の基本構造は第１実施例と同様であるが、第３実施例では、ジャーナル軸受２の幅方向の両外側部分を外側から挟むように全周に亘って保持する軸受ハウジング３に、軸受ハウジング３の幅方向の両外部であって、シャフト７の外周面と対向する面にスリット孔１３を周方向に複数個設ける。スリット孔１３は、シャフト７の外周面に向けてシールガス１４を噴出している。なお、第２実施例と同様に、吐出孔１０は、ジャーナル軸受内周面の本発明でいう外側にあっても、内側にあってもよい。
シールガス１４は、導管８を共通にしてガス５と同じものを使用することができ、また、別の気体（圧縮空気など）を使用することもできる。シールガス１４に別の気体を使用する場合には、軸受ハウジング３の外部にコンプレッサ等を用いたシールガス供給装置を設けてスリット孔１３に供給する。
【００１７】
本発明の実施形態に係る静圧軸受では、ガス吐出孔１０のジャーナル軸受幅方向８０における設置位置を、シャフト７の振動によりシャフト７とジャーナル軸受２が接触してできたジャーナル軸受２の外側の接触摩耗域９よりも内側にすると共に、ガス５の圧力を、ジャーナル軸受２の幅方向８０の外側に吐出孔１０を設ける場合より大きくしているので、吐出孔１０の部分のすき間６を一定に保つことができ、シャフト７の支持力を低下させることがない。
【００１８】
また、ジャーナル軸受２の内周面４における幅方向８０の両外部に、シャフト７のほぼ全周に亘って接触するように設けたラビリンスフィン１１と、ラビリンスフィン１１をシャフト７の外周面に押し当てるバネ１２とを備え、ラビリンスフィン１１を用いてすき間６に供給したガス５をシールしているので、シャフト７とジャーナル軸受２の内周面４の間のすき間が増大しても、ガス５が逃げて実効圧力が低下するのを防止できる。
【００１９】
さらにまた、軸受ハウジング２の幅方向８０の両外部であって、シャフト７の外周面と対向する面の周方向に複数箇所に設けたスリット孔１３とを備え、
スリット孔１３からシャフト７の外周面に向けて噴出するシールガス１４を用いてすき間６に供給したガス５をシールしているので、シャフト７の振動等によりジャーナル軸受幅方向８０の内周面４の両外部が摩耗してすき間６が増大しても、シールガス１４によりすき間６内の実効圧力を一定に保つことができ、シャフト７の支持力を低下させることがない。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、起動、停止時に発生するシャフトの振動によってジャーナル軸受幅方向外側部に摩耗が生じても、通常運転時にシャフトに生じる振動を小さく抑えて、ジャーナル軸受の交換頻度をより少なくすることができる。これにより、本ジャーナル軸受を使用する装置の信頼性や安定性を向上させると共に、ランニングコストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の形態に係る静圧軸受の断面概要図である。
【図２】本発明の第１実施例の形態に係る静圧軸受のガス圧力の説明図であり、（ａ）は従来のガス圧力、（ｂ）は本発明に用いられるガス圧である。
【図３】本発明の第２実施例の形態に係る静圧軸受であり、（ａ）は本発明の断面概要図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第３実施例の形態に係る静圧軸受の断面概要図である。
【図５】従来の静圧軸受の断面概要図である。
【符号の説明】
１　静圧軸受
２　ジャーナル軸受
３　軸受ハウジング
４　ジャーナル軸受内周面
５　ガス
６　すき間
７　シャフト
８　管
９　接触摩耗域
１０　ガス吐出孔
１１　ラビリンスフィン
１２　バネ（付勢手段）
１３　スリット孔
１４　シールガス
８０　ジャーナル軸受幅方向
【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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