(57)【要約】【課題】回転機械の回転軸の振動振幅によらず所望のダンパの減衰特性を発現することができる軸受ダンパを提供することにある。【解決手段】回転機械のロータ２を回転可能に支持する軸受パッド７と、軸受パッド７の外周側に配置される円環状の軸受ハウジング内輪４と、軸受ハウジング内輪４の外周側に装着され、軸受ハウジング内輪４に対しダンパ隙間１９を有して配置された軸受ハウジング外輪５とを具備し、ダンパ隙間１９に開口すると共に、軸受パッド７に対向する内周面に開口する油路１３が軸受ハウジング内輪４に設けられ、ダンパ隙間１９に開口すると共に、軸受パッド７に対向する内周面４ｂに開口する油路１６と、ダンパ隙間１９に開口すると共に、回転機械のロータ２に対向する内周面４ｃに開口する油路１７，１８が軸受ハウジング内輪４に設けられるようにした。【選択図】図１
2012122537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械の回転軸を回転可能に支持する軸受部と、
前記軸受部の外周側に配置される円環状の軸受ハウジング内輪と、
前記軸受ハウジング内輪の外周側に装着され、前記軸受ハウジング内輪に対し隙間を有して配置された軸受ハウジング外輪とを具備し、
前記隙間に開口する油供給路が前記軸受ハウジング外輪に設けられ、
前記隙間に開口すると共に、前記軸受部に対向する内周面に開口する第１の油排出路と、前記隙間に開口すると共に、前記回転機械の回転軸に対向する内周面に開口する第２の油排出路とが、前記軸受ハウジング内輪に設けられた
ことを特徴とする軸受ダンパ。
【請求項２】
請求項１に記載された軸受ダンパであって、
前記油供給路は、前記隙間における軸方向の一方の端部に連通し、
前記第１の油排出路は、前記隙間における軸方向の一方の端部に連通し、
前記第２の油排出路は、前記隙間における軸方向の他方の端部に連通する
ことを特徴とする軸受ダンパ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された軸受ダンパであって、
前記軸受ハウジング外輪に対向する前記軸受ハウジング内輪の外周面に、軸方向に沿って延在する溝部が周方向に亘って複数形成されている
ことを特徴とする軸受ダンパ。
【請求項４】
回転機械の回転軸を回転可能に支持する軸受部と、
前記軸受部の外周側に配置される円環状の軸受ハウジング内輪と、
前記軸受ハウジング内輪の外周側に装着され、前記軸受ハウジング内輪に対し隙間を有して配置された軸受ハウジング外輪とを具備し、
前記隙間における軸方向中央に開口する油供給路が前記軸受ハウジング外輪に設けられ、
前記隙間における軸方向の一方の端部に開口すると共に、前記軸受部に対向する内周面に開口する第１の油排出路と、前記隙間における軸方向の他方の端部に開口すると共に、前記軸受部に対向する内周面に開口する第２の油排出路とが、前記軸受ハウジング内輪に設けられた
ことを特徴とする軸受ダンパ。
【請求項５】
請求項４に記載された軸受ダンパであって、
前記軸受ハウジング外輪に対向する前記軸受ハウジング内輪の外周面に、軸方向に沿って延在する溝部が周方向に亘って複数形成されている
ことを特徴とする軸受ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受ダンパに関し、特にガスタービンなどの軸系が大きい回転機械、ポンプや水車など低粘度の流体を用いた回転機械などに用いて好適な軸受ダンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受ダンパとして、軸受背面にダンパを配置するスクイズフィルムダンパがある。この種の軸受ダンパの一例について、図８を用いて説明する。図８に示すように、軸受ダンパ１００は、ガスタービン、ポンプ、水車などの回転機械の軸受台１０１に取り付けられ、前記回転機械のロータ（回転軸）１０２を回転可能に支持する機器である。軸受ダンパ１００は、円環状の軸受ハウジング１０３と、軸受ハウジング１０３に内嵌される、４個の軸受パッド１０７とを備えている。軸受ハウジング１０３は、軸受ハウジング内輪１０４と、軸受ハウジング内輪１０４の外周に支持棒１０６により装着された円弧状の軸受ハウジング外輪１０５とで構成される。軸受パッド１０７は横断面にて円弧状に形成されている。
【０００３】
軸受台１０１には、軸方向へ延在する給油ライン１１１に連通する給油溝１１２が形成されている。軸受ハウジング外輪１０５には、軸受ハウジング内輪１０４に対向する内周面側における軸方向両端部側のそれぞれに位置して溝部１１５，１１６が形成されている。軸受ハウジング外輪１０５には、外周面側にて軸方向略中央に開口すると共に、内周面側にて溝部１１５，１１６のそれぞれに開口する油路１１３，１１４が形成されている。軸受ハウジング内輪１０４には、溝部１１５，１１６のそれぞれに開口すると共に、軸受パッド１０７に対向する内周面側に開口する油路１１７，１１８が形成されている。軸受ハウジング内輪１０４の外周面と軸受ハウジング１０５の内周面との間に、ダンパ隙間（環状隙間）１１９が形成されている。
【０００４】
よって、作動油を給油ライン１１１に供給すると、作動油が給油溝１１２、油路１１３，１１４、溝部１１５，１１６、油路１１７，１１８を介して、軸受パッド１０７の外周面側に流通する。そして、作動油が軸受パッド１０７の内周面側へ流通して、軸受パッド１０７と回転機械のロータ１０２との間の軸受隙間１０８に油膜が形成されるようになっている。また、作動油が溝部１１５，１１６を介してダンパ隙間１１９へも流通するようになっている。このダンパ隙間１１９では、作動油が軸方向前後から同一の圧力で供給されている。そのため、作動油がダンパ隙間１１９に満たされると、作動油がダンパ隙間１１９内にて淀んだ状態となっている。
【０００５】
上述した構成の軸受ダンパにおいては、回転機械のロータ１０２の回転により振動すると、軸受ハウジング内輪１０４とともに軸受ハウジング外輪１０５が半径方向に振動し、ダンパ隙間１１９の半径方向の間隔が相対的に変化することにより、ダンパ隙間１１９に存在する作動油などの流体の粘性による振動減衰効果によって軸系の振動エネルギを吸収し、軸系にダンピングを与える構造となっている。
【０００６】
なお、スクイズフィルムダンパが記載されている先行技術文献としては、例えば次のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１４１５４５号公報（例えば、［図１］など参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、軸受ダンパのダンパ特性はダンパ隙間を流れる作動油（液体）のレイノルズ数により影響を受けるが、レイノルズ数を特定するには作動油の速度を把握する必要がある。作動油の代表的な速度が軸（回転機械のロータ）の振動速度（振動振幅）であり、この速度によりレイノルズ数が変わり、このレイノルズ数に応じてダンパ特性も変わっている。従来の軸受ダンパでは軸系が小さくレイノルズ数が非常に小さいためダンパ特性には影響を与えていなかった。しかしながら、上述した特許文献１に記載のスクイズフィルムダンパや上述した構成の軸受ダンパ１００では、作動油がダンパ隙間に封入されているか、もしくはダンパ隙間１１９にて淀んでいる状態であり、軸の振動状態によって作動油の流動状態が大きく変化する場合には、レイノルズ数の予測が非常に難しくなることがあった。特に、軸系が大きくなったりダンパ隙間が広くなったりするとそれに応じてレイノルズ数が大きくなり、レイノルズ数が大きい領域では、軸の振動速度に応じて発生する減衰効果が流体慣性力のために増大し、逆にダンパ隙間が拘束され動きにくくなることで軸振動安定性が低下してしまう可能性があった。
【０００９】
以上のことから、本発明は、前述した課題を解決するために為されたもので、回転機械の回転軸の振動振幅によらず所望のダンパの減衰特性を発現することができる軸受ダンパを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決する第１の発明に係る軸受ダンパは、
回転機械の回転軸を回転可能に支持する軸受部と、
前記軸受部の外周側に配置される円環状の軸受ハウジング内輪と、
前記軸受ハウジング内輪の外周側に装着され、前記軸受ハウジング内輪に対し隙間を有して配置された軸受ハウジング外輪とを具備し、
前記隙間に開口する油供給路が前記軸受ハウジング外輪に設けられ、
前記隙間に開口すると共に、前記軸受部に対向する内周面に開口する第１の油排出路と、前記隙間に開口すると共に、前記回転機械の回転軸に対向する内周面に開口する第２の油排出路とが、前記軸受ハウジング内輪に設けられた
ことを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第２の発明に係る軸受ダンパは、
第１の発明に係る軸受ダンパであって、
前記油供給路が、前記隙間における軸方向の一方の端部に連通し、
前記第１の油排出路が、前記隙間における軸方向の一方の端部に連通し、
前記第２の油排出路が、前記隙間における軸方向の他方の端部に連通する
ことを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決する第３の発明に係る軸受ダンパは、
第１または第２の発明に係る軸受ダンパであって、
前記軸受ハウジング外輪に対向する前記軸受ハウジング内輪の外周面に、軸方向に沿って延在する溝部が周方向に亘って複数形成されている
ことを特徴とする。
【００１３】
上述した課題を解決する第４の発明に係る軸受ダンパは、
回転機械の回転軸を回転可能に支持する軸受部と、
前記軸受部の外周側に配置される円環状の軸受ハウジング内輪と、
前記軸受ハウジング内輪の外周側に装着され、前記軸受ハウジング内輪に対し隙間を有して配置された軸受ハウジング外輪とを具備し、
前記隙間における軸方向中央に開口する油供給路が前記軸受ハウジング外輪に設けられ、
前記隙間における軸方向の一方の端部に開口すると共に、前記軸受部に対向する内周面に開口する第１の油排出路と、前記隙間における軸方向の他方の端部に開口すると共に、前記軸受部に対向する内周面に開口する第２の油排出路とが、前記軸受ハウジング内輪に設けられた
ことを特徴とする。
【００１４】
上述した課題を解決する第５の発明に係る軸受ダンパは、
第４の発明に係る軸受ダンパであって、
前記軸受ハウジング外輪に対向する前記軸受ハウジング内輪の外周面に、軸方向に沿って延在する溝部が周方向に亘って複数形成されている
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る軸受ダンパによれば、隙間に作動油を一定の速度にて流通させることができ、回転機械の回転軸の振動による隙間における作動油の流速の変動に対して、隙間を流通する作動油の速度を大きくなるように設定することで、前記回転機械の回転軸の振動振幅によらず所望のダンパの減衰特性を発現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一番目の実施形態に係る軸受ダンパの断面図である。
【図２】軸受ダンパのダンパ隙間での作動油の流れを説明するための図である。
【図３】本発明の第二番目の実施形態に係る軸受ダンパの断面図である。
【図４】軸受ダンパのダンパ隙間での作動油の流れを説明するための図である。
【図５】本発明の第三番目の実施形態に係る軸受ダンパの側面図である。
【図６】軸受ダンパが具備する軸受ハウジング内輪の説明図である。
【図７】軸受ダンパのダンパ隙間での作動油の流れを説明するための図である。
【図８】従来の軸受ダンパの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る軸受ダンパについて、各実施形態にて具体的に説明する。
【００１８】
［第一番目の実施形態］
本発明の第一番目の実施形態に係る軸受ダンパについて、図１および図２を参照して説明する。
【００１９】
本実施形態に係る軸受ダンパ１０は、図１に示すように、ガスタービン、ポンプ、水車などの回転機械の軸受台１に取り付けられ、前記回転機械のロータ（回転軸）２を回転可能に支持する機器である。軸受ダンパ１０は、円環状の軸受ハウジング３と、軸受ハウジング３に内嵌される、４個の軸受パッド７とを備えている。軸受ハウジング３は、軸受ハウジング内輪４と、軸受ハウジング内輪４の外周に支持棒６により装着され、軸受ハウジング内輪４の軸方向略中央部の外周面４ａに対しダンパ隙間（環状隙間）１９を有して配置された円弧状の軸受ハウジング外輪５とで構成される。軸受パッド７は横断面にて円弧状に形成されている。
【００２０】
軸受台１には、軸方向へ延在する給油ライン１１に連通する給油溝１２が形成されている。軸受ハウジング外輪５には、軸受ハウジング内輪４に対向する内周面５ａ側における軸方向両端部側のそれぞれに位置して溝部１４，１５が形成されている。軸受ハウジング外輪５および軸受台１には、溝部１４に開口すると共に、給油溝１２に開口する油路１３が形成されている。軸受ハウジング内輪４には、外周面４ａ側にて溝部１４に開口すると共に、軸受パッド７に対向する内周面４ｂ側に開口する油路１６が形成されている。軸受ハウジング内輪４には、溝部１５に開口し軸方向に延在する油路１７と、油路１７に連通すると共に、径方向に延在し、回転機械のロータ２に対向する内周面４ｃに開口する油路１８とが形成されている。すなわち、油路１３がダンパ隙間１９に作動油を供給する油供給路として構成される。油路１６がダンパ隙間１９から軸受パッド７へ作動油を排出する第１の油排出路として構成される。油路１７と油路１８が、ダンパ隙間１９から回転機械の回転軸２に作動油を排出する第２の油排出路として構成される。
【００２１】
よって、作動油を給油ライン１１に供給すると、作動油が給油溝１２、油路１３、溝部１４、油路１６を介して、軸受パッド７の外周面側に流通する。そして、作動油が軸受パッド７の内周面側へ流通して、軸受パッド７と回転機械のロータ２との間の軸受隙間８に油膜が形成されるようになっている。また、作動油が溝部１４を介してダンパ隙間１９へも流通するようになっている。具体的には、図２に示すように、作動油が油路１３の流体入口１３ａから溝部１４に供給されると、作動油が溝部１４に沿って周方向へ流通すると共に、ダンパ隙間１９へ流通する。ダンパ隙間１９に流通した作動油が軸方向へ流通して溝部１５に流通する。溝部１５に流通した作動油が溝部１５に沿って周方向へ流通し、流体出口１７ａを通って、油路１７へ流通する。そして、作動油は、油路１８を通って系外へ排出される。このようにダンパ隙間１９にあっては、作動油が軸方向の一方の端部（溝部１４）側からのみ供給される構造となっており、ダンパ隙間１９の軸方向の両端部にて圧力差ができるため、作動油がダンパ隙間１９にて軸方向へ常に一定の速度にて流通することになる。
【００２２】
したがって、本実施形態に係る軸受ダンパ１０によれば、作動油がダンパ隙間１９にて一定の速度で流通することになり、回転機械のロータ２の振動によるダンパ隙間１９における作動油の流速の変動に対して、ダンパ隙間１９を流通する作動油の速度を大きくなるように設定することで、ダンパのレイノズル数が回転機械のロータ２の振動によらずに一定となり、振動振幅によらず所望のダンパの減衰特性を発現することができる。
【００２３】
［第二番目の実施形態］
本発明の第二番目の実施形態に係る軸受ダンパについて、図３および図４を参照して説明する。本実施形態では、上述した第一番目の実施形態に係る軸受ダンパが具備する軸受ハウジング外輪および軸受ハウジング内輪に設けられた油路を変更した構成であって、それ以外は同一の機器を具備する。本実施形態では、第一番目の実施形態に係る軸受ダンパと同じ機器には同一符号を付記しその説明を省略する。
【００２４】
本実施形態に係る軸受ダンパ２０は、図３に示すように、軸受ハウジング内輪４に対向する内周面５ａ側における軸方向中央に位置して溝部２２が形成された軸受ハウジング外輪５を具備する。軸受ハウジング外輪５および軸受台１には、溝部２２に開口すると共に、給油溝１２に開口する油路２１が形成されている。油路２１の流体入口２１ａは、図４に示すように、軸受ハウジング外輪５の内周面５ａにおける周方向にて複数設けられる。軸受ハウジング内輪４には、外周面４ａ側にて溝部１５に開口すると共に、軸受パッド７に対向する内周面４ｂ側に開口する油路２３が形成されている。軸受ハウジング外輪５は、軸受ハウジング内輪４の外周に支持棒６により装着され、軸受ハウジング内輪４の軸方向略中央部の外周面４ａに対しダンパ隙間（環状隙間）２４を有して配置されている。すなわち、油路２１がダンパ隙間２４に作動油を供給する油供給路として構成される。油路１６がダンパ隙間２４から軸受パッド７へ作動油を排出する第１の油排出路として構成される。油路２３がダンパ隙間２４から軸受パッド７へ作動油を排出する第２の油排出路として構成される。
【００２５】
よって、作動油を給油ライン１１に供給すると、作動油が給油溝１２、油路２１、溝部２２を介して、ダンパ隙間２４に流通する。具体的には、図４に示すように、作動油が油路２１の流体入口２１ａから溝部２２に供給されると、作動油が溝部２２から軸方向両端部側へ流通し、ダンパ隙間２４を通って溝部１４，１５に流通する。溝部１４，１５に流通した作動油が、油路１６，２３を通って軸受パット７の外周面側に流通する。そして、作動油が軸受パッド７の内周面側へ流通して、軸受パッド７と回転機械のロータ２との間の軸受隙間８に油膜が形成されるようになっている。このようにダンパ隙間２４にあっては、作動油が軸方向の中央部からのみ供給される構造となっており、ダンパ隙間２４における軸方向の中央部とその両端部にて圧力差ができるため、作動油がダンパ隙間２４にて軸方向中央部から両端部のそれぞれへ常に一定の速度にて流通することになる。
【００２６】
したがって、本実施形態に係る軸受ダンパ２０によれば、上述した第一番目の実施形態に係る軸受ダンパ１０と同様、作動油がダンパ隙間２４にて一定の速度で流通することになり、回転機械のロータ２の振動によるダンパ隙間２４における作動油の流速の変動に対して、ダンパ隙間２４を流通する作動油の速度を大きくなるように設定することで、ダンパのレイノズル数が回転機械のロータ２の振動によらずに一定となり、振動振幅によらず所望のダンパの減衰特性を発現することができる。また、ダンパ隙間２４に作動油を供給する油路２１の流体入口２１ａを周方向に亘って複数を設けたことにより、周方向にて作動油の速度分布の偏りが抑制される。
【００２７】
さらに、作動油がダンパ隙間２４を流通する距離は、ダンパ隙間１９の軸方向の一方の端部（溝部１４）側から他方の端部（溝部１５）側へ流れる第一番目の実施形態に係る軸受ダンパ１０と比べて短くなるため、作動油の流通抵抗が少なくなり、所望のダンパ特性をより安定して発現することができる。
【００２８】
［第三番目の実施形態］
本発明の第三番目の実施形態に係る軸受ダンパについて、図５、図６、および図７を参照して説明する。本実施形態では、上述した第一番目の実施形態に係る軸受ダンパが具備する軸受ハウジング内輪の一部を変更したものであって、それ以外は同一の機器を具備する。本実施形態では、第一番目の実施形態に係る軸受ダンパと同じ機器には同一符号を付記しその説明を省略する。
【００２９】
本実施形態に係る軸受ダンパ３０は、図５、図６、および図７に示すように、軸受ハウジング外輪５の内周面５ａに対向する外周面４ａに位置して、軸方向へ延在する溝部３１が周方向に亘って複数形成された軸受ハウジング内輪４を具備する。軸受ハウジング外輪５は、軸受ハウジング内輪４の外周に支持棒６により装着され、軸受ハウジング内輪４の軸方向略中央部の外周面４ａに対しダンパ隙間（環状隙間）３２を有して配置されている。すなわち、油路１６がダンパ隙間３２から軸受パッド７へ作動油を排出する第１の油排出路として構成される。油路１７と油路１８が、ダンパ隙間３２から回転機械の回転軸２に作動油を排出する第２の油排出路として構成される。
【００３０】
よって、作動油を給油ライン１１に供給すると、作動油が給油溝１２、油路１３、溝部１４、油路１６を介して、軸受パッド７の外周面側に流通する。そして、作動油が軸受パッド７の内周面側へ流通して、軸受パッド７と回転機械のロータ２との間の軸受隙間８に油膜が形成されるようになっている。また、作動油が溝部１４を介してダンパ隙間３２へも流通するようになっている。具体的には、図７に示すように、作動油が油路１３の流体入口１３ａから溝部１４に供給されると、作動油が溝部１４に沿って周方向へ流通すると共に、ダンパ隙間３２へ流通する。ダンパ隙間３２に流通した作動油が溝部３１に沿って軸方向へ流通して溝部１５に流通する。溝部１５に流通した作動油が溝部１５に沿って周方向へ流通し、流体出口１７ａを通って、油路１７へ流通する。そして、作動油は、油路１８を通って系外へ排出される。このようにダンパ隙間３２にあっては、作動油が軸方向の一方の端部（溝部１４）側からのみ供給される構造となっており、ダンパ隙間３２の軸方向の両端部にて圧力差ができるため、作動油がダンパ隙間３２にて軸方向へ常に一定の速度にて流通することになる。
【００３１】
したがって、本実施形態に係る軸受ダンパ３０によれば、上述した第一番目の実施形態に係る軸受ダンパ１０と同様、作動油がダンパ隙間３２にて一定の速度で流通することになり、回転機械のロータ２の振動によるダンパ隙間３２における作動油の流速の変動に対して、ダンパ隙間３２を流通する作動油の速度を大きくなるように設定することで、ダンパのレイノズル数が回転機械のロータ２の振動によらずに一定となり、振動振幅によらず所望のダンパの減衰特性を発現することができる。
【００３２】
さらに、軸受ハウジング内輪４の外周面４ａに位置して、軸方向に延在する溝部３１を周方向に亘って複数設けたことにより、ダンパ隙間３２にて作動油をより一層円滑に軸方向へ案内することができる。これにより、所望のダンパの減衰特性を安定して発現することができる。
【００３３】
なお、上述した第二番目の実施形態に係る軸受ダンパにて、軸受ハウジング外輪５の内周面５ａに対向する軸受ハウジング内輪４の外周面４ａに軸方向に延在する溝部を周方向に亘って複数設けることも可能である。このような軸受ダンパによれば、上述した第三番目の実施形態に係る軸受ダンパと同様な作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係る軸受ダンパによれば、ダンパ隙間に作動油を一定の速度にて流通させることができ、回転機械のロータの振動によるダンパ隙間における作動油の流速の変動に対して、ダンパ隙間を流通する作動油の速度を大きくなるように設定することで、回転機械のロータの振動振幅によらず所望のダンパの減衰特性を発現することができるため、ガスタービン、ポンプ、水車などを用いる産業などで有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１            軸受台
２            回転機械のロータ
３            軸受ハウジング
４            軸受ハウジング内輪
５            軸受ハウジング外輪
６            支持棒
７            軸受パッド（軸受部）
８            軸受隙間
１０          軸受ダンパ
１１          給油ライン
１２          給油溝
１３          油路（油供給路）
１３ａ        流体入口
１４，１５    溝部
１６          油路（第１の油排出路）
１７，１８    油路（第２の油排出路）
１７ａ        流体出口
１９          ダンパ隙間
２０          軸受ダンパ
２１          油路（油供給路）
２２          溝部
２３          油路（第２の油排出路）
２４          ダンパ隙間
３０          軸受ダンパ
３１          溝部
３２          ダンパ隙間
【図１】
2012122537.tif 000003
【図２】
2012122537.tif 000004
【図３】
2012122537.tif 000005
【図４】
2012122537.tif 000006
【図５】
2012122537.tif 000007
【図６】
2012122537.tif 000008
【図７】
2012122537.tif 000009
【図８】
2012122537.tif 000010