(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周面に設けられたスラストディスクを支持するスラスト軸受装置であって、
上記スラストディスクの両面に対向して配置された複数の軸受パッドと、
ピストン及びそのピストンを収納するシリンダからなり、前記複数の軸受パッドの各々を円周方向に傾斜可能なように各軸受パッドをその背面から支持する油圧式支持手段と、
前記ピストンとシリンダにより形成された各ピストン室に油圧を供給する給油孔にそれぞれ設けられ、対応するピストン室を所定の圧力に保持する複数の圧力調整弁からなり、複数の軸受パッドの内の特定の軸受パッドが上記所定の圧力以上の荷重を受けたとき、この特定の軸受パッドをスラストディスクから離れるように変位させる変位手段と、
を有することを特徴とするスラスト軸受装置。
【請求項２】
更に、上記複数の軸受パッドの各々の間に設けられた上記スラストディスクと軸受パッドとの間に潤滑油を供給する潤滑油供給手段を有する請求項１記載のスラスト軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラスト軸受装置に係わり、特に、蒸気タービン、ガスタービン、圧縮機、過給機、循環機、膨張機、舶用プロペラ軸等の回転機械に適用されるスラスト軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５乃至図７により、従来のスラスト軸受装置を説明する。図５は従来のスラスト軸受装置を図６のＥ−Ｅ線に沿って見た断面図であり、図６は図５のＣ−Ｃ線に沿って見た断面図及びＤ−Ｄ線に沿って見た断面図であり、図７は図６のＦ−Ｆ線に沿って見た拡大断面図である。
まず、図５に示すように、スラスト軸受装置１００が取り付けられる回転軸１０２には、その側面から半径方向外方に突出したスラストディスク１０４が設けられている。従来のスラスト軸受１００には、このスラストディスク１０４の両面に対向して複数の軸受パッド１０６が円周方向に設けられている。次に、図７に示すように、これらの軸受パッド１０６は凸部１０６ａを有し、この凸部１０６ａは上部レベリングプレート１０８の凹部１０８ａに当接している。この上部レベリングプレート１０８は、キャリングケース１１０にピン１１２で係止され、下部レベリングプレート１１４で支持されている。また、この下部レベリングプレート１１４は凹部１１４ａを有し、この凹部１１４ａがキャリングケース１１０に設けられたピボット１１６に当接することにより、下部レベリングプレート１１４がキャリングケース１１０内に円周方向に等間隔で取り付けられている。このように、キャリングケース１１０内に収容された複数の上部レベリングプレート１０８及び複数の下部レベリングプレート１１４は、互いに端部を当接させて、軸受パッド１０６のレベリング機構を構成している。また、これらの当接具合をピン１１２又はピボット１１６により変化させることができるので、軸受パッド１０６は、スラストディスクの傾きに追従できるようになっている。
更に、図５及び図６に示すように、スラストディスク１０４と軸受パッド１０６の間隙に潤滑油を供給し、油膜を形成させるために、給油片１１８が各軸受パッド４の間に設けられている。この給油片１１８には、給油ノズル１２０及び給油孔１２２が設けられており、これらの給油ノズル１２０及び給油孔１２２から各軸受パッド１０６の間に潤滑油が供給され、この潤滑油により、潤滑面に油膜が形成されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のスラスト軸受装置のレベリング機構では、軸受作動中に、各部の摩擦等によってレベリング機構が完全には働かない。このため、複数の軸受パッド１０６のうちの特定な軸受パッドが偏荷重を受けて、他のパットに比べて過大な面圧が生じ、特定の軸受パッドが損傷しやすいという問題がある。しかしながら、このようなレベリング機構を構成する各部材間の摩擦や、軸方向変位の拘束等による各軸受パッド１０６への負荷を完全に平準化することは困難であり、上記の問題は解決されるに至っていない。
【０００４】
そこで、本発明は、従来の技術の問題を解消するためになされたものであり、複数の各軸受パッドへの負荷の平準化を実現し、各軸受パッドどうしの負荷の偏りによる軸受パッドの損傷を防止することができるスラスト軸受装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、回転軸の外周面に設けられたスラストディスクを支持するスラスト軸受装置であって、スラストディスクの両面に対向して配置された複数の軸受パッドと、これらの複数の軸受パッドの各々が円周方向に傾斜可能なように各軸受パッドをその背面から所定の圧力により支持する油圧式支持手段と、複数の軸受パッドの内の特定の軸受パッドが所定の圧力以上の荷重を受けたとき、この特定の軸受パッドをスラストディスクから離れるように変位させる変位手段と、を有することを特徴としている。
このように構成された本発明のスラスト軸受装置においては、特定の軸受パッドに偏荷重が加わりその偏荷重が所定の圧力以上となると、その特定の軸受パッドは、変位手段により、スラストディスクから離れる方向へ変位する。このため、他の軸受パッドとスラストディスクとの間隙が小さくなり、他の軸受パッドに加わる負荷が大きくなり、変位した特定の軸受パッドは負荷が減少する。したがって、各軸受パッドに加わる負荷が完全に平準化されて、軸受パッドとスラストディスクとの接触による軸受パッドの損傷を回避することができる。
【０００６】
本発明において、好ましくは、油圧式支持手段は、ピストン及びそのピストンを収納するシリンダであり、変位手段は、このピストンとシリンダにより形成されたピストン室を所定の圧力に保持する圧力調整弁である。
本発明において、油圧式支持手段は、ピストン及びそのピストンを収納するシリンダであり、変位手段は、このピストンとシリンダにより形成されたピストン室の各々を連通させて各ピストン室を密封するようにしたピストン室連通密封手段である。
さらに、本発明は、好ましくは、更に、複数の軸受パッドの各々の間に設けられた上記スラストディスクと軸受パッドとの間に潤滑油を供給する潤滑油供給手段を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
まず、図１及び図２により本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態のスラスト軸受装置の一部分を示す回転軸に沿った縦断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿って見た断面図及びＢ−Ｂ線に沿って見た断面図である。
図１に示すように、符号１は、本実施形態に係るスラスト軸受装置を示す。スラスト軸受装置１が適用される回転軸２には、その外周面に半径方向外方に突出した円盤状のスラストディスク４が一体的に設けられている。スラスト軸受装置１は、このスラストディスク４の円周に沿って全体がベアリングハウジング６に覆われている。また、このベアリングハウジング６内に、スラストディスク４の両面に対向して複数の軸受パッド８が円周方向に設けられ、各軸受パッド８におけるスラストディスク４側と反対側の面（背面）には、球面座１０が設けられている。この球面座１０は、ピストン室１２に摺動可能に配置されたピストン１４及びシリンダ１６によって油圧で支持されている。この球面座１０が、ピストン１４により支持されることにより、軸受パッド８が、円周方向に傾斜可能となっている。さらに、このピストン室１２内の油圧に使用される油を供給するための給油孔１８が、ベアリングハウジング６内に設けられ、給油孔１８の一端がピストン室１２に接続されている。また、各ピストン室１２内の油圧を所定の圧力に調整するために、各給油孔１８の途中に油圧調整弁２２が設けられている。さらに、ピストン室１２には、油圧を受けたシリンダ１６の軸受パッド８への過剰な押し付けを制限するためのストッパ２０が設けられている。
【０００８】
次に、このように構成された実施形態の動作を説明する。軸受パッド８の背面の設定油圧を油圧調整弁２２により各軸受パッドの許容荷重に設定しておくと、軸受作動中に特定の軸受パッド８に偏荷重が加わり、この偏荷重が許容荷重に達すると、ピストン１４及びシリンダ１６がスラストディスク４から離れる方向へ変位する。このとき、偏荷重を受けた特定の軸受パッド８も、ピストン１４及びシリンダ１６とともにスラストディスクから離れる方向へ変位し、他の軸受パッドとスラストディスク４との間隙が小さくなる。このため、他の軸受パッドに加わる負荷が大きくなり、変位した軸受パッド８に加わる負荷は減少する。
このように、油圧を利用して偏荷重を受けた軸受パッドを移動可能にする機構（以下「油圧機構」と呼ぶ）により、各軸受パッド８に加わる負荷が完全に平準化されて、負荷の偏りによる特定の軸受パッドの損傷を回避することができる。その他、ピストン室１４に供給する油として潤滑油を使用すれば、仮にピストン室外で油漏れが発生しても問題は生じない。
【０００９】
つぎに、図３を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。
この第２実施形態の適用されるスラスト軸受装置３０は、上述した第１実施形態（図１及び図２参照）の構造における油圧機構の構成部分である油圧調整弁２２を設けないようにした構造となっている。各軸受パッド３８の背面に設けられたピストン４４及びシリンダ４６を有する各ピストン室（図示せず）が、連通孔５４で互いに結合され連通するようになっている。また、これらのピストン室と連通孔５４により、ピストン４４及びシリンダ４６を加圧するための加圧油を封じ込める油圧機構が形成されている。
【００１０】
つぎに、第２実施形態の動作を説明する。軸受の作動中に特定の軸受パッド３８に偏荷重が加わり、この偏荷重が軸受パッド３８の許容荷重に達すると、ピストン室と連通孔５４により形成された油圧機構により、この軸受パッド３８の背面にあるピストン４４が押し込まれ、即ち、スラストディスクから離れる方向に変位し、これにより、連通孔５４を通じて他の軸受パッドの背面の油圧機構に圧力が加わる。その結果、この圧力を受けた他の軸受パッドの背面のピストン４４が、軸受パッドをスラストディスク側へ押し返すように作動するため、特定の軸受パッド３８の損傷を回避することができる。このような油圧機構によって、特定の軸受パッド３８に加わる偏荷重を自動的に制御しながら回避することができるので、第１実施形態において設けられた各軸受パッドの油圧調整弁を設けないようにすることができる。
なお、第２実施形態においては、連通孔を設ける代わりに、各軸受パッドに設けられた油圧機構に共通の油圧調整弁を設けるようにしても良い。
【００１１】
つぎに、図４を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。
この第３実施形態が適用されるスラスト軸受装置６０は、上述した第１実施形態（図１及び図２参照）の構造に加えて、隣接した軸受パッド６８の間に潤滑油の給油片９０が設けられ、この給油片９０には、軸受パッド６８からスラストディスク（図示せず）に向けて潤滑油を供給する給油ノズル９２が設けられた構造となっている。
【００１２】
図４に示すように、スラストディスクと軸受パッド６８の間隙に油膜を形成させるための潤滑油を供給する給油片９０を隣接する軸受パッド６８の間に設けたことにより、軸受作動中に、スラストディスクと軸受パッド６８との間に十分な潤滑がなされ、両者の接触についても回避することができ、軸受の摩擦の影響を低減させることができる。軸受パッドの損傷もさらに生じにくくなる。
また、第２実施形態についても同様に、給油片９０を隣接する軸受パッドの間に設けてもよい。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のスラスト軸受装置によれば、軸受作動中のスラストディスクから軸受パッドへの負荷を平準化させて、負荷による軸受パッドの損傷を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のスラスト軸受装置を示す部分断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態のスラスト軸受装置を示す部分断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態のスラスト軸受装置を示す部分断面図である。
【図５】従来のスラスト軸受装置を示す部分断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図及びＤ−Ｄ断面図である。
【図７】図６の円周方向に沿って得られるＦ−Ｆ拡大断面図である。
【符号の説明】
１，３０，６０    スラスト軸受装置
２，３２，６２    回転軸
４    スラストディスク
６，３６，６６    ベアリングハウジング
８，３８，６８    軸受パッド
１０，４０，７０    球面座
１２    ピストン室
１４，４４，７４    ピストン
１６，４６，７６    シリンダ
１８    給油孔
２０    ストッパ
２２    油圧調整弁
５４    連通孔
９０    給油片
９２    給油ノズル
【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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【図６】
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【図７】
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