組合せ軸受装置
【課題】ラジアル軸受とスラスト軸受とが一体となって構成されている組合せ軸受装置であって、スラスト軸受の温度上昇を抑制して焼損を防止でき、火力プラントにも適用可能な信頼性の高い組合せ軸受装置を提供する。
【解決手段】回転軸１を支持するラジアル軸受部２と、ラジアル軸受の軸方向側面に設けられたスラスト軸受部３とを備える組合せ軸受装置１００において、ラジアル軸受の摺動面７の軸方向端部かつ少なくとも下半部に設けられた周方向に延伸する油逃がし溝１４内に、周方向に第１の堰１５および第２の堰１６を設け、ラジアル軸受下半部２ｂ側の第１の堰と第２の堰との間に、油逃がし溝１４とラジアル軸受外部とに連通する排油溝１７を備えた。
【解決手段】回転軸１を支持するラジアル軸受部２と、ラジアル軸受の軸方向側面に設けられたスラスト軸受部３とを備える組合せ軸受装置１００において、ラジアル軸受の摺動面７の軸方向端部かつ少なくとも下半部に設けられた周方向に延伸する油逃がし溝１４内に、周方向に第１の堰１５および第２の堰１６を設け、ラジアル軸受下半部２ｂ側の第１の堰と第２の堰との間に、油逃がし溝１４とラジアル軸受外部とに連通する排油溝１７を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体を支持する軸受装置に係り、特にラジアル軸受とスラスト軸受が一体となって構成されている組合せ軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機械の回転体を支承する軸受装置として、ラジアル軸受の軸方向端部にスラスト軸受を設けて一体で構成した組合せ軸受装置がある。一般的に、そのような組合せ軸受装置では、ラジアル軸受で用いた潤滑油をスラスト軸受に潤滑油として供給している。
【０００３】
例えば特許文献１には、ラジアル軸受の軸方向端部にスラスト軸受を設け、ラジアル軸受の摺動面に開口する油入口溝を介して潤滑油をラジアル軸受摺動面に供給するとともに、摺動面上を軸方向に送油してスラスト軸受に供給する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３５５１９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、蒸気タービン等の火力プラントに用いられる軸受装置は、高周速，高荷重の条件下で使用されるため、軸受の潤滑油温度が高温になりやすい。そのため、従来の組合せ軸受装置を火力プラントに用いた場合、ラジアル軸受の潤滑油が高温となり、高温となったラジアル軸受の潤滑油をスラスト軸受に給油すると、スラスト軸受の軸受温度が高温となり、軸受焼損の可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ラジアル軸受とスラスト軸受とが一体となって構成されている組合せ軸受装置であって、スラスト軸受の温度上昇を抑制して焼損を防止でき、火力プラントにも適用可能な信頼性の高い組合せ軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、回転体を支持するラジアル軸受と、ラジアル軸受の軸方向側面に設けられたスラスト軸受とを備える組合せ軸受装置において、ラジアル軸受下半部の摺動面の軸方向端部に軸受周方向に延伸する溝を設け、溝内に、軸受周方向に第１および第２の堰を設け、ラジアル軸受下半部の第１の堰と第２の堰との間に、溝とラジアル軸受外部とに連通する排油溝を設けた。
【０００８】
また、第１の堰は、ラジアル軸受下半部の軸受最下部位置より回転体の回転方向上流側に設け、第２の堰は、ラジアル軸受下半部の潤滑油最小膜厚さ位置より回転体の回転方向下流側に設けた。
【発明の効果】
【０００９】
ラジアル軸受に供給された潤滑油は、前記ラジアル軸受内周のラジアル軸受摺動面を潤滑したのち、油膜に発生した圧力により前記ラジアル軸受両端面に排出される。このとき潤滑油は剪断力により温度上昇し、給油温度より高温になる。上下２分割された軸受は合わせ目より潤滑油を供給し、荷重方向は前記合わせ目と直角方向とするのが一般的である。潤滑油は前記合わせ目位置から荷重方向に向かって温度上昇し最少膜厚位置（荷重方向より回転方向に３０゜〜４０゜位置）で最大となる。
【００１０】
しかしながら、本発明によれば、荷重方向位置の高温の潤滑油を、その他の比較的温度の低い潤滑油から隔離して前記排油溝で外部に排出し、その他の比較的温度の低い潤滑油を前記スラスト軸受に供給することにより、ラジアル軸受とスラスト軸受とが一体となって構成されている組合せ軸受装置であって、スラスト軸受の温度上昇を抑制して焼損を防止でき、火力プラントにも適用可能な信頼性の高い組合せ軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例に係る軸受装置の縦部分断面図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】図２のＢＢ断面図である。
【図４】図１のＣＤＥＦで囲まれた領域の軸受軸方向中央位置の縦部分断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係る軸受装置のスラスト軸受部の正面図である。
【図６】図１のＧＧ断面図である。
【図７】周方向の油量分布説明図である。
【図８】周方向の潤滑油温度分布説明図である。
【図９】周方向の最小膜位置説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施例に係る軸受装置の縦部分断面図である。
【図１１】図１０のＡ′Ａ′断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施例に係る軸受装置の縦部分断面図である。
【図１３】図１２のＡ″Ａ″断面図である。
【図１４】図１３のＢ″Ｂ″縦断面図である。
【図１５】図１２のＣ″Ｃ″断面図である。
【図１６】一般的な軸受構造の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。なお、各図面を通し、同等の構成要素には同一の符号を付してある。
【実施例１】
【００１３】
本発明の第１の実施例について説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係る軸受装置の縦部分断面図である。図２は、図１のＡＡ断面図である。図３は、図２のＢＢ断面図である。図４は、図１のＣＤＥＦで囲まれた領域の軸受軸方向中央位置の縦部分断面図である。図５は、本発明の第１の実施例に係る軸受装置のスラスト軸受部の正面図である。
図６は、図１のＧＧ断面図である。
【００１４】
本実施例の軸受装置１００を図１に示す。図１において、実線ＨＣを境界線として左下部分はラジアル軸受部２の部分断面を表し、右上部分はスラスト軸受部３を表している。
本実施例の軸受装置１００は、回転軸１に垂直な荷重を支えるラジアル軸受部２と、ラジアル軸受部２の軸方向両側面に設けられ、回転軸１の軸方向の移動を支えるスラスト軸受部３とを備えた組合せ軸受である。
【００１５】
最初にラジアル軸受部２の構造について説明する。ラジアル軸受部２は、上下方向に２分割され、ラジアル軸受上半部２ａとラジアル軸受下半部２ｂとで構成された楕円軸受である。なお、ラジアル軸受部２は、回転軸１の荷重方向が、ラジアル軸受上半部２ａとラジアル軸受過半部２ｂとの合わせ目２４ａ，ｂに対して直角方向となるように構成されている。
【００１６】
図２に図示したように、ラジアル軸受部２の外周面４は球面となっており、外周面４の軸受半径方向外周側にラジアル軸受部２を支承する球面座５が配置されている。ラジアル軸受部２の外周面４には、潤滑油が通油する給油溝６が軸受周方向全周、または部分的に設けられている。一方、ラジアル軸受部２の内周面は、回転軸１（破線にて図示）を油膜（図示せず）を介して支承する摺動面７となっており、摺動面７の表面には、ホワイトメタル等の摺動材８がライニングされている。
【００１７】
ラジアル軸受上半部２ａとラジアル軸受下半部２ｂとの合わせ目２４ａ，２４ｂ近傍の摺動面７には潤滑油導入溝１２が設けられている。この潤滑油導入溝１２から軸受周方向上方に向かって延伸する冷却用の上射溝１３が、ラジアル軸受上半部２ａの摺動面７に２列設けられている。潤滑油導入溝１２から摺動面７に供給された潤滑油の一部は、前記上射溝１３に沿って、ラジアル軸受上半部２ａに流入し、ラジアル軸受部２を冷却する。
【００１８】
摺動面７の軸方向両端部には、軸受周方向に油逃がし溝１４が設けられている。図３に、図２のＢＢ断面図、即ち、軸受軸方向から見た油逃がし溝１４の断面図を示す。本実施例では、図３に示したように、ラジアル軸受下半部２ｂの油逃がし溝１４内に、軸受周方向に第１の堰１５と、第２の堰１６とを設けている。また、ラジアル軸受下半部２ｂには、油逃がし溝１４の第１の堰１５と第２の堰１６との間に開口し、半径方向に向かって延伸し、ラジアル軸受下半部２ｂの外部に連通する排油溝１７が設けられている。
【００１９】
次に、図４に示すように、球面座５には、球面座５の外部と給油溝６とに連通する給油孔９が設けられている。給油孔９は、外部から給油溝６に潤滑油を導入するためのものである。
【００２０】
また、ラジアル軸受下半部２ｂの合わせ目２４には、前記潤滑油導入溝１２に連通する油留め溝１１が設けられている。また、ラジアル軸受下半部２ｂの内部には、油留め溝１１と給油溝６とに連通し、給油溝６内を流れる潤滑油を油留め溝１１に導くラジアル軸受供給孔１０が設けられている。
【００２１】
次に、スラスト軸受部３の構造について説明する。図５に軸受軸方向から見たスラスト軸受部３を示す。スラスト軸受部３は、上下方向に２分割され、スラスト軸受上半部３ａと、スラスト軸受下半部３ｂとで構成されている。スラスト軸受上半部３ａおよびスラスト軸受下半部３ｂは、それぞれラジアル軸受部２の軸方向側面に取付けられ、ボルト（図示せず）により固定されている。なお、本実施例では、スラスト軸受として１０セグメントからなるテーパランド軸受の例を示す。
【００２２】
各セグメントは、スラスト給油溝１８と、スラスト給油溝１８に接し、回転ランナ２１に対して回転軸１の回転方向（矢示方向）に油膜が薄くなるテーパ部１９と、回転ランナ２１に平行な油膜を形成するランド部２０とを備えている。また、各セグメントの内周側には、スラスト円周溝２２が設けられ、スラスト給油溝１８と連通している。このスラスト円周溝２２内には、軸方向に穿ったスラスト軸受給油孔２３が周方向に４箇所設けられている。
【００２３】
図６に図１のＧＧ断面を示す。前記スラスト軸受給油孔２３は、スラスト軸受のセグメント内部を軸受軸方向に向かって延伸しており、ラジアル軸受部２の内部に穿ったラジアル軸受側給油孔２５に接続している。ラジアル軸受側給油孔２５は、ラジアル軸受部２の内部を給油溝６に向かって延伸しており、給油溝６に接続している。本実施例では、テーパランド軸受を示したが、ティルティングパッド軸受でも同様である。
【００２４】
次に、本実施例における潤滑油の流れについて説明する。外部給油装置（図示せず）より供給される潤滑油は、球面座５に設けられた給油孔９を通り、ラジアル軸受部２の外周面４に設けられた給油溝６に流入する。給油溝６に流入した潤滑油は、ラジアル軸受供給孔１０を通って、油留め溝１１に流入し、潤滑油導入溝１２より摺動面７上へ流入する。
摺動面７へ流入した潤滑油は、回転軸１の回転に伴って上射溝１３へ流入し、回転軸１や軸受側を冷却したのち、ラジアル軸受下半部２ｂに流入する。
【００２５】
ラジアル軸受下半部２ｂの摺動面７を潤滑した潤滑油は、くさび膜作用による油膜圧力により、ラジアル軸受部２の軸受軸方向両端部へ流れ、軸方向両端面よりスラスト軸受部３へ流出する。また、本実施例のように、楕円軸受では、ラジアル軸受上半部２ａにも油膜圧力が発生するため、ラジアル軸受上半部２ａの軸方向端面からも潤滑油が流出する。
【００２６】
図７は、ラジアル軸受部２の軸方向端部より流出する潤滑油量の軸受周方向各位置での割合の１例を示したものである。横軸は、軸受の周方向位置を表したものであり、軸受中心を通る水平面（合わせ目２４）を０°および１８０°位置、荷重方向である軸受最下部を９０°、軸受最上部を２７０°位置とし、水平面から回転軸１の回転方向に沿って角度が増加するように採っている。縦軸は、流出する潤滑油の油量を流出量全体における割合（％）で表している。
【００２７】
図７からわかるように、潤滑油の大半（約７０％）は、ラジアル軸受下半部２ｂの回転方向上流側合わせ目２４ａの近傍（０〜６０°位置）から流出している。また、潤滑油の約１５％は、ラジアル軸受上半部２ａ側（１８０°〜３６０°位置）から流出している。
【００２８】
図８は、ラジアル軸受下半部２ｂにおける周方向各位置での潤滑油の温度分布の１例を示したものである。横軸は、図７と同様である。縦軸は、給油温度からの温度上昇値である。図８から分かるように、ラジアル軸受下半部２ｂの回転方向上流側の合わせ目２４ａから回転方向側に行くに従い、潤滑油温度は上昇する。回転方向上流側合わせ目２４ａの近傍である５０°位置では、給油温度に対し約２℃程度の温度上昇でしかないが、荷重方向である軸受最下部位置（９０°位置）より回転方向に３０°〜５０°行った潤滑油最小膜厚付近（１２０°〜１４０°位置）では４０℃以上上昇し、最大温度となる。
【００２９】
図７及び８から、軸受最下部位置（９０°位置）近傍の潤滑油は、流出量自体は少ないが、高温となっていることが分かる。この軸受最下部位置近傍の潤滑油がスラスト軸受部３に流入すると、スラスト軸受部３への給油温度が高くなってしまい、スラスト軸受部３の温度上昇を招いてしまう。
【００３０】
そこで本実施例では、ラジアル軸受下半部２ｂの油逃がし溝１４内に、周方向に第１の堰１５と、第２の堰１６とを設けた。
【００３１】
より具体的には、第１の堰１５は、ラジアル軸受下半部２ｂの軸受最下部位置（９０°位置）より回転方向上流側位置（０°〜９０°未満）に設け、第２の堰１６は、ラジアル軸受下半部２ｂであって、潤滑油の最小膜位置（１２０°〜１４０°位置）より回転方向下流側に設ける。
【００３２】
また、本実施例では、第１の堰１５と第２の堰１６との間に、半径方向に延伸し、油逃がし溝１４とラジアル軸受下半部２ｂの外部とに連通する排油溝１７を設ける。
【００３３】
上記構成によれば、ラジアル軸受部２の軸方向端部から流出する潤滑油は油逃がし溝１４に流入するが、そのうちラジアル軸受下半部２ｂの最下部位置近傍から流出する高温の潤滑油は、前記第１の堰１５と第２の堰１６とによってその他の潤滑油と分けられて油逃がし溝１４に流入する。そして、堰によってその他の潤滑油と隔離された高温の潤滑油は、第１の堰１５と第２の堰１６との間に設けられた排油溝１７を通って、スラスト軸受部３に流入することなく、ラジアル軸受部２の外部に直接排出される。また、堰を設けることによって、その他の部分の比較的低温の潤滑油は、排油溝１７から外部に流出することなく、スラスト軸受部３に供給される。
【００３４】
なお、スラスト軸受部３へ供給する潤滑油量のうち、排油溝１７より排出したため不足した分は、給油溝６より、ラジアル軸受側給油孔２５，スラスト軸受給油孔２３を介してスラスト円周溝２２へ供給することで補える。
【００３５】
また、一般的に、スラスト軸受はラジアル軸受に比べ直径が大きく必要油量が多くなる。そのため、不足した分は給油溝６よりラジアル軸受側給油孔２５，スラスト軸受給油孔２３を介して前記スラスト円周溝２２へ給油する。
【００３６】
本実施例の構成によれば、ラジアル軸受部２で高温となった潤滑油を隔離しつつ、必要最小限の油量でかつ比較的低温の潤滑油を前記スラスト軸受部３に供給できるため、スラスト軸受部３の温度上昇を抑制でき、軸受焼損の心配がない信頼性の高い組合せ軸受を提供できる。
【００３７】
なお、第１の堰１５と、第２の堰１６の設置位置は、望ましくは、第１の堰１５を４０°位置に、第２の堰を１４０°位置とすれば、ラジアル軸受部２に給油された潤滑油のうち約７０％相当で比較的低温の潤滑油を前記スラスト軸受部３へ給油できる。
【００３８】
また、ラジアル軸受部２における潤滑油の温度上昇があまり高くない場合には、前記第１の堰１５を７０°位置に、前記第２の堰１６を１４０゜位置に設置すれば、ラジアル軸受部２へ給油される潤滑油の約８０％をスラスト軸受部３へ供給できる。
【００３９】
ところで、従来より、火力プラントの軸受は高周速，高荷重で運転されるため、ラジアル軸受の排油温度が高温となり、ラジアル軸受の排油をスラスト軸受に給油するとスラスト軸受の軸受温度が高温となり軸受焼損の恐れがある。従って、図１６に示したように、ラジアル軸受とスラスト軸受とは別々に配置する必要があった。そのため、火力プラント等の多スパン軸は８〜１２個の軸受で支持され、各々の軸受に冷却された潤滑油を供給する必要がある。
【００４０】
また、火力プラントでは、ラジアル軸受は、自励振動を防止する目的から楕円軸受が一般的に用いられている。一方、スラスト軸受はテーパランド軸受かティルティングパッド軸受が採用されている。これらの軸受においては１つの軸受に対し４００〜５００ｌ／min程度の油量が供給されるため、全体としては５０００〜６０００ｌ／minもの油量が必要となる。
【００４１】
従って、従来の火力プラントでは、高周速，高荷重で運転されるため軸受は、ラジアル軸受とスラスト軸受とに別々に設置され、それぞれに潤滑油を供給するために必要油量が増加するとともに設置スペースも増大していた。
【００４２】
しかしながら、本実施例の組合せ軸受け装置であれば、ラジアル軸受部２で高温となった潤滑油を隔離しつつ、必要最小限の油量でかつ比較的低温の潤滑油を前記スラスト軸受部３に供給できるため、スラスト軸受の温度上昇を抑制でき、軸受焼損の心配がない信頼性の高い軸受装置として火力プラントにも適用できる。
【００４３】
また、ラジアル軸受とスラスト軸受とを組合せたまま、火力プラントに適用できるため、軸受け数を減らして必要油量および設置スペースを低減できる。
【実施例２】
【００４４】
本発明の第２の実施例について説明する。図１０は、第２実施例に係る軸受装置２００の縦断面図である。図１１は、図１０のＡ′Ａ′断面図である。なお、第１の実施例と同等の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４５】
本実施例の軸受装置２００が第１の実施例と異なる点は、スラスト軸受部３の内周面２６の内径が、ラジアル軸受部２の第１の堰１５と第２の堰の設置位置に合わせて、部分的に異なるように構成されていることである。
【００４６】
図１０および１１に示したように、スラスト軸受部３の内周面２６のうち、前記第１の堰１５と前記第２の堰との間であってかつ軸受下側の内周面２６ａは、ラジアル軸受部２の摺動面７と略同一径となるように構成されている。一方、それ以外の部分、即ち、前記第１の堰１５と前記第２の堰１６との間であって、かつ軸受上側の内周面２６ｂは、ラジアル軸受部２の油逃がし溝１４の底面と略同一径となるよう構成されている。
【００４７】
摺動面７に供給された潤滑油は、ラジアル軸受下半部２ｂを潤滑し、くさび膜作用による油膜圧力により軸方向へ流れる。このとき、ラジアル軸受下半部２ｂの最下部位置近傍から流出する高温の潤滑油は、前記第１の堰１５と第２の堰１６とによってその他の潤滑油と分けられて油逃がし溝１４に流入し、前記第１の堰１５と第２の堰１６との間に設けられた排油溝１７から軸受外部に排出される。また、潤滑油が油逃がし溝１４に流入する際、スラスト軸受部３の下側内周面２６ａが堰となるため、潤滑油が、排油溝１７に流入せずスラスト軸受部３へ流入してしまうことを防止できる。
【００４８】
一方、内周部２６ｂは、ラジアル軸受部２の油逃がし溝１４の底部と略同一径となっているため、最下部位置近傍から流出する高温の潤滑油と区分けされた、その他の部分の潤滑油は、そのまま軸受軸方向に流れてスラスト軸受部３に流入しやすく、油逃がし溝１４を伝って排油溝１７に流出しにくくなっている。
【００４９】
よって、本実施例は、実施例１と比較して、低温の潤滑油が無駄に排油溝１７から流出する量をより低減することができ、不足分を補うために給油溝６より、ラジアル軸受側給油孔２５，スラスト軸受給油孔２３を介してスラスト円周溝２２へ供給する潤滑油量を削減できる。
【００５０】
よって、本実施例によれば、実施例１と同様の効果を奏するとともに、さらに実施例１と比較してより必要最小限の油量でかつ比較的低温の潤滑油をスラスト軸受部３に供給できる。
【実施例３】
【００５１】
本発明の第３の実施例について図１２〜図１５を用いて説明する。図１２は本発明の第３の実施例に係る軸受装置３００の縦断面図である。図１３は、図１２のＡ″Ａ″断面図である。図１４は、図１３のＢ″Ｂ″縦断面図であり、図１５は図１２のＣ″Ｃ″断面図である。なお、第１の実施例と同等の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５２】
本実施例の軸受装置３００は、回転軸１に垂直な荷重を支えるラジアル軸受部２と、ラジアル軸受部２の軸方向両側面に設けられ、回転軸１の軸方向の移動を支えるスラスト軸受部３とを備えた組合せ軸受である。
【００５３】
最初にラジアル軸受部２の構造について説明する。本実施例のラジアル軸受部２は、ティルティングパッド軸受で構成されている。図１４に示したように、本実施例では、ティルティングパッド軸受は６パッドで構成されており、荷重方向にパッドが配置されるＬＯＰ（Load On Pad）の場合で説明する。
【００５４】
ラジアル軸受ケース２７は上下に分割されており、前記ラジアル軸受ケース２７内には６枚のパッド２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ，２８ｆが配置されている。パッド２８間にはそれぞれのパッドに潤滑油を給油するための給油ノズル２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆが設置されている。
【００５５】
また、前記ラジアル軸受ケース２７の外周面には、給油溝３０が周方向に設けられている。前記給油ノズル２９の内周には複数のノズル給油孔３１が設けられており、前記ノズル給油孔３１は前記給油ノズル２９内でダクト３２に連通しており、前記ダクト３２は前記ラジアル軸受ケース２７に設けられた給油孔３３に連通している。給油孔３３は前記給油溝３０に連通している。
【００５６】
また、図１３に示したように前記パッド２８の落下防止と前記ラジアル軸受ケース２７内に潤滑油を保持するためのシール部材３４が前記ラジアル軸受ケース２７の軸方向両側面にボルト（図示せず）等により固定されている。
【００５７】
図１５に示したように、前記給油ノズル２９のうち、最下部に配置された給油ノズル２９ｂ及び給油ノズル２９ｃは前記ラジアル軸受ケース２７と軸方向に同一の長さとなっており、図１３に示したように、その他の前記給油ノズル２９ａ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆは前記パッド２８より短くなっている。
【００５８】
図１３および１５に図示したように、前記シール部材３４には真下部の給油ノズル２９ｂ及び２９ｃと周方向においてほぼ同位置に第１の堰１５と第２の堰１６が設けられ、前記第１の堰１５と前記第２の堰１６との間には、半径方向に向かって延伸し軸受ケース外部と連通する排油溝１７が設けられている。
【００５９】
次にスラスト軸受部３の構造について説明する。本実施例のスラスト軸受部３は、前記シール部材３４の側面にボルト（図示せず）等により固定されている他は、基本的に第２の実施例のスラスト軸受部３と同じ構造である。
【００６０】
本実施例では、図１２に示すように第２の実施例と同様、スラスト軸受部３の内周面２６の内径が、前記第１の堰１５と前記第２の堰とを境にして部分的に異なるように構成されている。
【００６１】
スラスト軸受の内周面２６のうち、前記第１の堰１５と前記第２の堰との間であってかつ下側の内周面２６ａは、ラジアル軸受部２の摺動面７と略同一径である。一方、それ以外の部分、即ち、前記第１の堰１５と前記第２の堰との間であって、かつ上側の内周面２６ｂはラジアル軸受部２のシール部材３４の内径と略同一径となっている。
【００６２】
次に本発明における潤滑油の流れについて説明する。外部給油装置（図示せず）より供給される潤滑油は球面座５に設けられた給油孔９を通り、ラジアル軸受ケース２７の外周面４に設けられた前記給油溝３０より前記給油孔３３を通り、前記給油ノズル２９内の前記ダクト３２から前記ノズル給油孔３１より、前記パッド２８に供給される。
【００６３】
ティルティングパッド軸受の場合、潤滑油は前記ラジアル軸受ケース２７の内周に設けられた前記給油ノズル２９から供給されるが、前記ラジアル軸受ケース２７内に前記シール部材３４により保持された潤滑油が前記給油ノズルから供給される潤滑油と混合された状態で前記パッドに供給されるため、前記パッド２８を潤滑した油は混合されて平均排油温度とほぼ同等の温度となってしまう。
【００６４】
従って、本発明においては最も負荷荷重が大きい真下のパッド２８ｂの周方向両側に隣接する給油ノズル２９ｂ，２９ｃは前記ラジアル軸受ケース２７と軸方向に同一の長さとすることにより前記パッド２６ｂで排出される高温の排油は前記給油ノズル２９ｂ，２９ｃにより堰止められ、前記排油溝１７からラジアル軸受部２の外部に排出される。また、前記パッド２８ｂ以外のパッド２８ａ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ，２８ｆから排出される比較的低温の排油は第１の堰１５及び第２の堰１６により堰き止められ、前記排油溝１７より流出することなく、スラスト軸受部３に供給される。これにより、ラジアル軸受がティルティングパッド軸受の場合においても必要最小限の油量でかつ比較的低温の潤滑油を前記スラスト軸受部３に供給できるため、スラスト軸受の温度上昇を抑制して軸受焼損の心配がない組合せ軸受を提供できる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 回転軸
２ ラジアル軸受部
２ａ，２ｂ ラジアル軸受上半部，下半部
３ スラスト軸受部
３ａ，３ｂ スラスト軸受上半部，下半部
４ 外周面
５ 球面座
６ 給油溝
７ 摺動面
８ 摺動材
９，３３ 給油孔
１０ ラジアル軸受供給孔
１１ 油留め溝
１２ 潤滑油導入溝
１３ 上射溝
１４ 油逃がし溝
１５ 第１の堰
１６ 第２の堰
１７ 排油溝
１８ スラスト給油溝
１９ テーパ部
２０ ランド部
２１ 回転ランナ
２２ スラスト円周溝
２３ スラスト軸受給油孔
２４ 合わせ面
２５ ラジアル軸受側給油孔
２６ スラスト軸受の内周面
２７ ラジアル軸受ケース
２８ パッド
２９ 給油ノズル
３０ 給油溝
３１ ノズル給油孔
３２ ダクト
３４ シール部材
１００，２００，３００ 軸受装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体を支持する軸受装置に係り、特にラジアル軸受とスラスト軸受が一体となって構成されている組合せ軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機械の回転体を支承する軸受装置として、ラジアル軸受の軸方向端部にスラスト軸受を設けて一体で構成した組合せ軸受装置がある。一般的に、そのような組合せ軸受装置では、ラジアル軸受で用いた潤滑油をスラスト軸受に潤滑油として供給している。
【０００３】
例えば特許文献１には、ラジアル軸受の軸方向端部にスラスト軸受を設け、ラジアル軸受の摺動面に開口する油入口溝を介して潤滑油をラジアル軸受摺動面に供給するとともに、摺動面上を軸方向に送油してスラスト軸受に供給する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３５５１９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、蒸気タービン等の火力プラントに用いられる軸受装置は、高周速，高荷重の条件下で使用されるため、軸受の潤滑油温度が高温になりやすい。そのため、従来の組合せ軸受装置を火力プラントに用いた場合、ラジアル軸受の潤滑油が高温となり、高温となったラジアル軸受の潤滑油をスラスト軸受に給油すると、スラスト軸受の軸受温度が高温となり、軸受焼損の可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ラジアル軸受とスラスト軸受とが一体となって構成されている組合せ軸受装置であって、スラスト軸受の温度上昇を抑制して焼損を防止でき、火力プラントにも適用可能な信頼性の高い組合せ軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、回転体を支持するラジアル軸受と、ラジアル軸受の軸方向側面に設けられたスラスト軸受とを備える組合せ軸受装置において、ラジアル軸受下半部の摺動面の軸方向端部に軸受周方向に延伸する溝を設け、溝内に、軸受周方向に第１および第２の堰を設け、ラジアル軸受下半部の第１の堰と第２の堰との間に、溝とラジアル軸受外部とに連通する排油溝を設けた。
【０００８】
また、第１の堰は、ラジアル軸受下半部の軸受最下部位置より回転体の回転方向上流側に設け、第２の堰は、ラジアル軸受下半部の潤滑油最小膜厚さ位置より回転体の回転方向下流側に設けた。
【発明の効果】
【０００９】
ラジアル軸受に供給された潤滑油は、前記ラジアル軸受内周のラジアル軸受摺動面を潤滑したのち、油膜に発生した圧力により前記ラジアル軸受両端面に排出される。このとき潤滑油は剪断力により温度上昇し、給油温度より高温になる。上下２分割された軸受は合わせ目より潤滑油を供給し、荷重方向は前記合わせ目と直角方向とするのが一般的である。潤滑油は前記合わせ目位置から荷重方向に向かって温度上昇し最少膜厚位置（荷重方向より回転方向に３０゜〜４０゜位置）で最大となる。
【００１０】
しかしながら、本発明によれば、荷重方向位置の高温の潤滑油を、その他の比較的温度の低い潤滑油から隔離して前記排油溝で外部に排出し、その他の比較的温度の低い潤滑油を前記スラスト軸受に供給することにより、ラジアル軸受とスラスト軸受とが一体となって構成されている組合せ軸受装置であって、スラスト軸受の温度上昇を抑制して焼損を防止でき、火力プラントにも適用可能な信頼性の高い組合せ軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例に係る軸受装置の縦部分断面図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】図２のＢＢ断面図である。
【図４】図１のＣＤＥＦで囲まれた領域の軸受軸方向中央位置の縦部分断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係る軸受装置のスラスト軸受部の正面図である。
【図６】図１のＧＧ断面図である。
【図７】周方向の油量分布説明図である。
【図８】周方向の潤滑油温度分布説明図である。
【図９】周方向の最小膜位置説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施例に係る軸受装置の縦部分断面図である。
【図１１】図１０のＡ′Ａ′断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施例に係る軸受装置の縦部分断面図である。
【図１３】図１２のＡ″Ａ″断面図である。
【図１４】図１３のＢ″Ｂ″縦断面図である。
【図１５】図１２のＣ″Ｃ″断面図である。
【図１６】一般的な軸受構造の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。なお、各図面を通し、同等の構成要素には同一の符号を付してある。
【実施例１】
【００１３】
本発明の第１の実施例について説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係る軸受装置の縦部分断面図である。図２は、図１のＡＡ断面図である。図３は、図２のＢＢ断面図である。図４は、図１のＣＤＥＦで囲まれた領域の軸受軸方向中央位置の縦部分断面図である。図５は、本発明の第１の実施例に係る軸受装置のスラスト軸受部の正面図である。
図６は、図１のＧＧ断面図である。
【００１４】
本実施例の軸受装置１００を図１に示す。図１において、実線ＨＣを境界線として左下部分はラジアル軸受部２の部分断面を表し、右上部分はスラスト軸受部３を表している。
本実施例の軸受装置１００は、回転軸１に垂直な荷重を支えるラジアル軸受部２と、ラジアル軸受部２の軸方向両側面に設けられ、回転軸１の軸方向の移動を支えるスラスト軸受部３とを備えた組合せ軸受である。
【００１５】
最初にラジアル軸受部２の構造について説明する。ラジアル軸受部２は、上下方向に２分割され、ラジアル軸受上半部２ａとラジアル軸受下半部２ｂとで構成された楕円軸受である。なお、ラジアル軸受部２は、回転軸１の荷重方向が、ラジアル軸受上半部２ａとラジアル軸受過半部２ｂとの合わせ目２４ａ，ｂに対して直角方向となるように構成されている。
【００１６】
図２に図示したように、ラジアル軸受部２の外周面４は球面となっており、外周面４の軸受半径方向外周側にラジアル軸受部２を支承する球面座５が配置されている。ラジアル軸受部２の外周面４には、潤滑油が通油する給油溝６が軸受周方向全周、または部分的に設けられている。一方、ラジアル軸受部２の内周面は、回転軸１（破線にて図示）を油膜（図示せず）を介して支承する摺動面７となっており、摺動面７の表面には、ホワイトメタル等の摺動材８がライニングされている。
【００１７】
ラジアル軸受上半部２ａとラジアル軸受下半部２ｂとの合わせ目２４ａ，２４ｂ近傍の摺動面７には潤滑油導入溝１２が設けられている。この潤滑油導入溝１２から軸受周方向上方に向かって延伸する冷却用の上射溝１３が、ラジアル軸受上半部２ａの摺動面７に２列設けられている。潤滑油導入溝１２から摺動面７に供給された潤滑油の一部は、前記上射溝１３に沿って、ラジアル軸受上半部２ａに流入し、ラジアル軸受部２を冷却する。
【００１８】
摺動面７の軸方向両端部には、軸受周方向に油逃がし溝１４が設けられている。図３に、図２のＢＢ断面図、即ち、軸受軸方向から見た油逃がし溝１４の断面図を示す。本実施例では、図３に示したように、ラジアル軸受下半部２ｂの油逃がし溝１４内に、軸受周方向に第１の堰１５と、第２の堰１６とを設けている。また、ラジアル軸受下半部２ｂには、油逃がし溝１４の第１の堰１５と第２の堰１６との間に開口し、半径方向に向かって延伸し、ラジアル軸受下半部２ｂの外部に連通する排油溝１７が設けられている。
【００１９】
次に、図４に示すように、球面座５には、球面座５の外部と給油溝６とに連通する給油孔９が設けられている。給油孔９は、外部から給油溝６に潤滑油を導入するためのものである。
【００２０】
また、ラジアル軸受下半部２ｂの合わせ目２４には、前記潤滑油導入溝１２に連通する油留め溝１１が設けられている。また、ラジアル軸受下半部２ｂの内部には、油留め溝１１と給油溝６とに連通し、給油溝６内を流れる潤滑油を油留め溝１１に導くラジアル軸受供給孔１０が設けられている。
【００２１】
次に、スラスト軸受部３の構造について説明する。図５に軸受軸方向から見たスラスト軸受部３を示す。スラスト軸受部３は、上下方向に２分割され、スラスト軸受上半部３ａと、スラスト軸受下半部３ｂとで構成されている。スラスト軸受上半部３ａおよびスラスト軸受下半部３ｂは、それぞれラジアル軸受部２の軸方向側面に取付けられ、ボルト（図示せず）により固定されている。なお、本実施例では、スラスト軸受として１０セグメントからなるテーパランド軸受の例を示す。
【００２２】
各セグメントは、スラスト給油溝１８と、スラスト給油溝１８に接し、回転ランナ２１に対して回転軸１の回転方向（矢示方向）に油膜が薄くなるテーパ部１９と、回転ランナ２１に平行な油膜を形成するランド部２０とを備えている。また、各セグメントの内周側には、スラスト円周溝２２が設けられ、スラスト給油溝１８と連通している。このスラスト円周溝２２内には、軸方向に穿ったスラスト軸受給油孔２３が周方向に４箇所設けられている。
【００２３】
図６に図１のＧＧ断面を示す。前記スラスト軸受給油孔２３は、スラスト軸受のセグメント内部を軸受軸方向に向かって延伸しており、ラジアル軸受部２の内部に穿ったラジアル軸受側給油孔２５に接続している。ラジアル軸受側給油孔２５は、ラジアル軸受部２の内部を給油溝６に向かって延伸しており、給油溝６に接続している。本実施例では、テーパランド軸受を示したが、ティルティングパッド軸受でも同様である。
【００２４】
次に、本実施例における潤滑油の流れについて説明する。外部給油装置（図示せず）より供給される潤滑油は、球面座５に設けられた給油孔９を通り、ラジアル軸受部２の外周面４に設けられた給油溝６に流入する。給油溝６に流入した潤滑油は、ラジアル軸受供給孔１０を通って、油留め溝１１に流入し、潤滑油導入溝１２より摺動面７上へ流入する。
摺動面７へ流入した潤滑油は、回転軸１の回転に伴って上射溝１３へ流入し、回転軸１や軸受側を冷却したのち、ラジアル軸受下半部２ｂに流入する。
【００２５】
ラジアル軸受下半部２ｂの摺動面７を潤滑した潤滑油は、くさび膜作用による油膜圧力により、ラジアル軸受部２の軸受軸方向両端部へ流れ、軸方向両端面よりスラスト軸受部３へ流出する。また、本実施例のように、楕円軸受では、ラジアル軸受上半部２ａにも油膜圧力が発生するため、ラジアル軸受上半部２ａの軸方向端面からも潤滑油が流出する。
【００２６】
図７は、ラジアル軸受部２の軸方向端部より流出する潤滑油量の軸受周方向各位置での割合の１例を示したものである。横軸は、軸受の周方向位置を表したものであり、軸受中心を通る水平面（合わせ目２４）を０°および１８０°位置、荷重方向である軸受最下部を９０°、軸受最上部を２７０°位置とし、水平面から回転軸１の回転方向に沿って角度が増加するように採っている。縦軸は、流出する潤滑油の油量を流出量全体における割合（％）で表している。
【００２７】
図７からわかるように、潤滑油の大半（約７０％）は、ラジアル軸受下半部２ｂの回転方向上流側合わせ目２４ａの近傍（０〜６０°位置）から流出している。また、潤滑油の約１５％は、ラジアル軸受上半部２ａ側（１８０°〜３６０°位置）から流出している。
【００２８】
図８は、ラジアル軸受下半部２ｂにおける周方向各位置での潤滑油の温度分布の１例を示したものである。横軸は、図７と同様である。縦軸は、給油温度からの温度上昇値である。図８から分かるように、ラジアル軸受下半部２ｂの回転方向上流側の合わせ目２４ａから回転方向側に行くに従い、潤滑油温度は上昇する。回転方向上流側合わせ目２４ａの近傍である５０°位置では、給油温度に対し約２℃程度の温度上昇でしかないが、荷重方向である軸受最下部位置（９０°位置）より回転方向に３０°〜５０°行った潤滑油最小膜厚付近（１２０°〜１４０°位置）では４０℃以上上昇し、最大温度となる。
【００２９】
図７及び８から、軸受最下部位置（９０°位置）近傍の潤滑油は、流出量自体は少ないが、高温となっていることが分かる。この軸受最下部位置近傍の潤滑油がスラスト軸受部３に流入すると、スラスト軸受部３への給油温度が高くなってしまい、スラスト軸受部３の温度上昇を招いてしまう。
【００３０】
そこで本実施例では、ラジアル軸受下半部２ｂの油逃がし溝１４内に、周方向に第１の堰１５と、第２の堰１６とを設けた。
【００３１】
より具体的には、第１の堰１５は、ラジアル軸受下半部２ｂの軸受最下部位置（９０°位置）より回転方向上流側位置（０°〜９０°未満）に設け、第２の堰１６は、ラジアル軸受下半部２ｂであって、潤滑油の最小膜位置（１２０°〜１４０°位置）より回転方向下流側に設ける。
【００３２】
また、本実施例では、第１の堰１５と第２の堰１６との間に、半径方向に延伸し、油逃がし溝１４とラジアル軸受下半部２ｂの外部とに連通する排油溝１７を設ける。
【００３３】
上記構成によれば、ラジアル軸受部２の軸方向端部から流出する潤滑油は油逃がし溝１４に流入するが、そのうちラジアル軸受下半部２ｂの最下部位置近傍から流出する高温の潤滑油は、前記第１の堰１５と第２の堰１６とによってその他の潤滑油と分けられて油逃がし溝１４に流入する。そして、堰によってその他の潤滑油と隔離された高温の潤滑油は、第１の堰１５と第２の堰１６との間に設けられた排油溝１７を通って、スラスト軸受部３に流入することなく、ラジアル軸受部２の外部に直接排出される。また、堰を設けることによって、その他の部分の比較的低温の潤滑油は、排油溝１７から外部に流出することなく、スラスト軸受部３に供給される。
【００３４】
なお、スラスト軸受部３へ供給する潤滑油量のうち、排油溝１７より排出したため不足した分は、給油溝６より、ラジアル軸受側給油孔２５，スラスト軸受給油孔２３を介してスラスト円周溝２２へ供給することで補える。
【００３５】
また、一般的に、スラスト軸受はラジアル軸受に比べ直径が大きく必要油量が多くなる。そのため、不足した分は給油溝６よりラジアル軸受側給油孔２５，スラスト軸受給油孔２３を介して前記スラスト円周溝２２へ給油する。
【００３６】
本実施例の構成によれば、ラジアル軸受部２で高温となった潤滑油を隔離しつつ、必要最小限の油量でかつ比較的低温の潤滑油を前記スラスト軸受部３に供給できるため、スラスト軸受部３の温度上昇を抑制でき、軸受焼損の心配がない信頼性の高い組合せ軸受を提供できる。
【００３７】
なお、第１の堰１５と、第２の堰１６の設置位置は、望ましくは、第１の堰１５を４０°位置に、第２の堰を１４０°位置とすれば、ラジアル軸受部２に給油された潤滑油のうち約７０％相当で比較的低温の潤滑油を前記スラスト軸受部３へ給油できる。
【００３８】
また、ラジアル軸受部２における潤滑油の温度上昇があまり高くない場合には、前記第１の堰１５を７０°位置に、前記第２の堰１６を１４０゜位置に設置すれば、ラジアル軸受部２へ給油される潤滑油の約８０％をスラスト軸受部３へ供給できる。
【００３９】
ところで、従来より、火力プラントの軸受は高周速，高荷重で運転されるため、ラジアル軸受の排油温度が高温となり、ラジアル軸受の排油をスラスト軸受に給油するとスラスト軸受の軸受温度が高温となり軸受焼損の恐れがある。従って、図１６に示したように、ラジアル軸受とスラスト軸受とは別々に配置する必要があった。そのため、火力プラント等の多スパン軸は８〜１２個の軸受で支持され、各々の軸受に冷却された潤滑油を供給する必要がある。
【００４０】
また、火力プラントでは、ラジアル軸受は、自励振動を防止する目的から楕円軸受が一般的に用いられている。一方、スラスト軸受はテーパランド軸受かティルティングパッド軸受が採用されている。これらの軸受においては１つの軸受に対し４００〜５００ｌ／min程度の油量が供給されるため、全体としては５０００〜６０００ｌ／minもの油量が必要となる。
【００４１】
従って、従来の火力プラントでは、高周速，高荷重で運転されるため軸受は、ラジアル軸受とスラスト軸受とに別々に設置され、それぞれに潤滑油を供給するために必要油量が増加するとともに設置スペースも増大していた。
【００４２】
しかしながら、本実施例の組合せ軸受け装置であれば、ラジアル軸受部２で高温となった潤滑油を隔離しつつ、必要最小限の油量でかつ比較的低温の潤滑油を前記スラスト軸受部３に供給できるため、スラスト軸受の温度上昇を抑制でき、軸受焼損の心配がない信頼性の高い軸受装置として火力プラントにも適用できる。
【００４３】
また、ラジアル軸受とスラスト軸受とを組合せたまま、火力プラントに適用できるため、軸受け数を減らして必要油量および設置スペースを低減できる。
【実施例２】
【００４４】
本発明の第２の実施例について説明する。図１０は、第２実施例に係る軸受装置２００の縦断面図である。図１１は、図１０のＡ′Ａ′断面図である。なお、第１の実施例と同等の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４５】
本実施例の軸受装置２００が第１の実施例と異なる点は、スラスト軸受部３の内周面２６の内径が、ラジアル軸受部２の第１の堰１５と第２の堰の設置位置に合わせて、部分的に異なるように構成されていることである。
【００４６】
図１０および１１に示したように、スラスト軸受部３の内周面２６のうち、前記第１の堰１５と前記第２の堰との間であってかつ軸受下側の内周面２６ａは、ラジアル軸受部２の摺動面７と略同一径となるように構成されている。一方、それ以外の部分、即ち、前記第１の堰１５と前記第２の堰１６との間であって、かつ軸受上側の内周面２６ｂは、ラジアル軸受部２の油逃がし溝１４の底面と略同一径となるよう構成されている。
【００４７】
摺動面７に供給された潤滑油は、ラジアル軸受下半部２ｂを潤滑し、くさび膜作用による油膜圧力により軸方向へ流れる。このとき、ラジアル軸受下半部２ｂの最下部位置近傍から流出する高温の潤滑油は、前記第１の堰１５と第２の堰１６とによってその他の潤滑油と分けられて油逃がし溝１４に流入し、前記第１の堰１５と第２の堰１６との間に設けられた排油溝１７から軸受外部に排出される。また、潤滑油が油逃がし溝１４に流入する際、スラスト軸受部３の下側内周面２６ａが堰となるため、潤滑油が、排油溝１７に流入せずスラスト軸受部３へ流入してしまうことを防止できる。
【００４８】
一方、内周部２６ｂは、ラジアル軸受部２の油逃がし溝１４の底部と略同一径となっているため、最下部位置近傍から流出する高温の潤滑油と区分けされた、その他の部分の潤滑油は、そのまま軸受軸方向に流れてスラスト軸受部３に流入しやすく、油逃がし溝１４を伝って排油溝１７に流出しにくくなっている。
【００４９】
よって、本実施例は、実施例１と比較して、低温の潤滑油が無駄に排油溝１７から流出する量をより低減することができ、不足分を補うために給油溝６より、ラジアル軸受側給油孔２５，スラスト軸受給油孔２３を介してスラスト円周溝２２へ供給する潤滑油量を削減できる。
【００５０】
よって、本実施例によれば、実施例１と同様の効果を奏するとともに、さらに実施例１と比較してより必要最小限の油量でかつ比較的低温の潤滑油をスラスト軸受部３に供給できる。
【実施例３】
【００５１】
本発明の第３の実施例について図１２〜図１５を用いて説明する。図１２は本発明の第３の実施例に係る軸受装置３００の縦断面図である。図１３は、図１２のＡ″Ａ″断面図である。図１４は、図１３のＢ″Ｂ″縦断面図であり、図１５は図１２のＣ″Ｃ″断面図である。なお、第１の実施例と同等の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５２】
本実施例の軸受装置３００は、回転軸１に垂直な荷重を支えるラジアル軸受部２と、ラジアル軸受部２の軸方向両側面に設けられ、回転軸１の軸方向の移動を支えるスラスト軸受部３とを備えた組合せ軸受である。
【００５３】
最初にラジアル軸受部２の構造について説明する。本実施例のラジアル軸受部２は、ティルティングパッド軸受で構成されている。図１４に示したように、本実施例では、ティルティングパッド軸受は６パッドで構成されており、荷重方向にパッドが配置されるＬＯＰ（Load On Pad）の場合で説明する。
【００５４】
ラジアル軸受ケース２７は上下に分割されており、前記ラジアル軸受ケース２７内には６枚のパッド２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ，２８ｆが配置されている。パッド２８間にはそれぞれのパッドに潤滑油を給油するための給油ノズル２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆが設置されている。
【００５５】
また、前記ラジアル軸受ケース２７の外周面には、給油溝３０が周方向に設けられている。前記給油ノズル２９の内周には複数のノズル給油孔３１が設けられており、前記ノズル給油孔３１は前記給油ノズル２９内でダクト３２に連通しており、前記ダクト３２は前記ラジアル軸受ケース２７に設けられた給油孔３３に連通している。給油孔３３は前記給油溝３０に連通している。
【００５６】
また、図１３に示したように前記パッド２８の落下防止と前記ラジアル軸受ケース２７内に潤滑油を保持するためのシール部材３４が前記ラジアル軸受ケース２７の軸方向両側面にボルト（図示せず）等により固定されている。
【００５７】
図１５に示したように、前記給油ノズル２９のうち、最下部に配置された給油ノズル２９ｂ及び給油ノズル２９ｃは前記ラジアル軸受ケース２７と軸方向に同一の長さとなっており、図１３に示したように、その他の前記給油ノズル２９ａ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆは前記パッド２８より短くなっている。
【００５８】
図１３および１５に図示したように、前記シール部材３４には真下部の給油ノズル２９ｂ及び２９ｃと周方向においてほぼ同位置に第１の堰１５と第２の堰１６が設けられ、前記第１の堰１５と前記第２の堰１６との間には、半径方向に向かって延伸し軸受ケース外部と連通する排油溝１７が設けられている。
【００５９】
次にスラスト軸受部３の構造について説明する。本実施例のスラスト軸受部３は、前記シール部材３４の側面にボルト（図示せず）等により固定されている他は、基本的に第２の実施例のスラスト軸受部３と同じ構造である。
【００６０】
本実施例では、図１２に示すように第２の実施例と同様、スラスト軸受部３の内周面２６の内径が、前記第１の堰１５と前記第２の堰とを境にして部分的に異なるように構成されている。
【００６１】
スラスト軸受の内周面２６のうち、前記第１の堰１５と前記第２の堰との間であってかつ下側の内周面２６ａは、ラジアル軸受部２の摺動面７と略同一径である。一方、それ以外の部分、即ち、前記第１の堰１５と前記第２の堰との間であって、かつ上側の内周面２６ｂはラジアル軸受部２のシール部材３４の内径と略同一径となっている。
【００６２】
次に本発明における潤滑油の流れについて説明する。外部給油装置（図示せず）より供給される潤滑油は球面座５に設けられた給油孔９を通り、ラジアル軸受ケース２７の外周面４に設けられた前記給油溝３０より前記給油孔３３を通り、前記給油ノズル２９内の前記ダクト３２から前記ノズル給油孔３１より、前記パッド２８に供給される。
【００６３】
ティルティングパッド軸受の場合、潤滑油は前記ラジアル軸受ケース２７の内周に設けられた前記給油ノズル２９から供給されるが、前記ラジアル軸受ケース２７内に前記シール部材３４により保持された潤滑油が前記給油ノズルから供給される潤滑油と混合された状態で前記パッドに供給されるため、前記パッド２８を潤滑した油は混合されて平均排油温度とほぼ同等の温度となってしまう。
【００６４】
従って、本発明においては最も負荷荷重が大きい真下のパッド２８ｂの周方向両側に隣接する給油ノズル２９ｂ，２９ｃは前記ラジアル軸受ケース２７と軸方向に同一の長さとすることにより前記パッド２６ｂで排出される高温の排油は前記給油ノズル２９ｂ，２９ｃにより堰止められ、前記排油溝１７からラジアル軸受部２の外部に排出される。また、前記パッド２８ｂ以外のパッド２８ａ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ，２８ｆから排出される比較的低温の排油は第１の堰１５及び第２の堰１６により堰き止められ、前記排油溝１７より流出することなく、スラスト軸受部３に供給される。これにより、ラジアル軸受がティルティングパッド軸受の場合においても必要最小限の油量でかつ比較的低温の潤滑油を前記スラスト軸受部３に供給できるため、スラスト軸受の温度上昇を抑制して軸受焼損の心配がない組合せ軸受を提供できる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 回転軸
２ ラジアル軸受部
２ａ，２ｂ ラジアル軸受上半部，下半部
３ スラスト軸受部
３ａ，３ｂ スラスト軸受上半部，下半部
４ 外周面
５ 球面座
６ 給油溝
７ 摺動面
８ 摺動材
９，３３ 給油孔
１０ ラジアル軸受供給孔
１１ 油留め溝
１２ 潤滑油導入溝
１３ 上射溝
１４ 油逃がし溝
１５ 第１の堰
１６ 第２の堰
１７ 排油溝
１８ スラスト給油溝
１９ テーパ部
２０ ランド部
２１ 回転ランナ
２２ スラスト円周溝
２３ スラスト軸受給油孔
２４ 合わせ面
２５ ラジアル軸受側給油孔
２６ スラスト軸受の内周面
２７ ラジアル軸受ケース
２８ パッド
２９ 給油ノズル
３０ 給油溝
３１ ノズル給油孔
３２ ダクト
３４ シール部材
１００，２００，３００ 軸受装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体を支持するラジアル軸受と、該ラジアル軸受の軸方向端部に設けられたスラスト軸受とを備える組合せ軸受装置であって、
摺動面の軸方向端部に軸受周方向に形成された溝を有する前記ラジアル軸受下半部と、 前記ラジアル軸受下半部の前記溝内に設けられた第１の堰および第２の堰と、
前記ラジアル軸受下半部、かつ前記第１の堰と前記第２の堰との間に設けられ、前記溝と前記ラジアル軸受外部とに連通する排油溝とを備え、
前記第１の堰は、前記ラジアル軸受下半部の軸受最下部位置より前記回転体の回転方向上流側に設けられ、
前記第２の堰は、前記ラジアル軸受下半部の潤滑油最小膜厚さ位置より前記回転体の回転方向下流側に設けられていることを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項２】
請求項１記載の組合せ軸受装置であって、
前記スラスト軸受内周面の内径が、前記第１の堰と第２の堰とを境界にして上側と下側で異なるように構成されており、
下側の前記内周面内径は、前記ラジアル軸受部の摺動面と略同一径であり、上側の内周面内径はラジアル軸受部の前記溝の底面と略同一径となっていることを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の組合せ軸受装置であって、
前記第１の堰は、前記軸受最下部位置から前記回転体の回転方向反対側４０°以内に設けられ、前記第２の堰は、前記溝の周方向真下から前記回転体回転方向６０°以内に設けられていることを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の組合せ軸受装置であって、
前記第１の堰は、前記軸受真下部位置から前記回転体の回転方向反対側３０°以内に設けられ、前記第２の堰は、前記溝の周方向真下から前記回転体回転方向６０°以内に設けられていることを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項５】
請求項１記載の組合せ軸受装置であって、
前記潤滑油の最小膜位置は、前記軸受最下部から３０°〜１５０°位置であることを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項６】
回転体を支持するティルティングパッド式のラジアル軸受と、該ラジアル軸受の軸方向端部に設けられたスラスト軸受とを備える組合せ軸受装置であって、
前記ラジアル軸受は、
ラジアル軸受ケースと、
前記ラジアル軸受ケース内周に周方向に複数設けられたパッドと、
前記パッド間に設けられ、パッドに潤滑油を給油する給油ノズルと、
前記ラジアル軸受ケースの軸方向両端に設けられ、前記ラジアル軸受ケース内に潤滑油を保持するシール部材とを備え、
前記複数の給油ノズルのうち、最も下部に配置された二つの給油ノズルは前記ラジアル軸受ケースと軸方向に同一長を有し、
前記シール部材は、前記最も下部に配置された二つの給油ノズルと軸受周方向ほぼ同位置に第１の堰と第２の堰とを有し、さらに下側の前記第１の堰と前記第２の堰との間に、半径方向に向かって延伸し軸受ケース外部と連通する排油溝を有することを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項７】
請求項６記載の組合せ軸受装置であって、
前記スラスト軸受の内周面の内径が、前記第１の堰と前記第２の堰とを境にして上側と下側で異なるように構成されており、
前記スラスト軸受の内周面のうち、前記第１の堰と前記第２の堰との間であってかつ下側の内周面は、前記ラジアル軸受のパッド摺動面と略同一径であり、前記第１の堰と前記第２の堰との間であって、かつ上側の内周面は前記シール部材の内径と略同一径となっていることを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項１】
回転体を支持するラジアル軸受と、該ラジアル軸受の軸方向端部に設けられたスラスト軸受とを備える組合せ軸受装置であって、
摺動面の軸方向端部に軸受周方向に形成された溝を有する前記ラジアル軸受下半部と、 前記ラジアル軸受下半部の前記溝内に設けられた第１の堰および第２の堰と、
前記ラジアル軸受下半部、かつ前記第１の堰と前記第２の堰との間に設けられ、前記溝と前記ラジアル軸受外部とに連通する排油溝とを備え、
前記第１の堰は、前記ラジアル軸受下半部の軸受最下部位置より前記回転体の回転方向上流側に設けられ、
前記第２の堰は、前記ラジアル軸受下半部の潤滑油最小膜厚さ位置より前記回転体の回転方向下流側に設けられていることを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項２】
請求項１記載の組合せ軸受装置であって、
前記スラスト軸受内周面の内径が、前記第１の堰と第２の堰とを境界にして上側と下側で異なるように構成されており、
下側の前記内周面内径は、前記ラジアル軸受部の摺動面と略同一径であり、上側の内周面内径はラジアル軸受部の前記溝の底面と略同一径となっていることを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の組合せ軸受装置であって、
前記第１の堰は、前記軸受最下部位置から前記回転体の回転方向反対側４０°以内に設けられ、前記第２の堰は、前記溝の周方向真下から前記回転体回転方向６０°以内に設けられていることを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の組合せ軸受装置であって、
前記第１の堰は、前記軸受真下部位置から前記回転体の回転方向反対側３０°以内に設けられ、前記第２の堰は、前記溝の周方向真下から前記回転体回転方向６０°以内に設けられていることを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項５】
請求項１記載の組合せ軸受装置であって、
前記潤滑油の最小膜位置は、前記軸受最下部から３０°〜１５０°位置であることを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項６】
回転体を支持するティルティングパッド式のラジアル軸受と、該ラジアル軸受の軸方向端部に設けられたスラスト軸受とを備える組合せ軸受装置であって、
前記ラジアル軸受は、
ラジアル軸受ケースと、
前記ラジアル軸受ケース内周に周方向に複数設けられたパッドと、
前記パッド間に設けられ、パッドに潤滑油を給油する給油ノズルと、
前記ラジアル軸受ケースの軸方向両端に設けられ、前記ラジアル軸受ケース内に潤滑油を保持するシール部材とを備え、
前記複数の給油ノズルのうち、最も下部に配置された二つの給油ノズルは前記ラジアル軸受ケースと軸方向に同一長を有し、
前記シール部材は、前記最も下部に配置された二つの給油ノズルと軸受周方向ほぼ同位置に第１の堰と第２の堰とを有し、さらに下側の前記第１の堰と前記第２の堰との間に、半径方向に向かって延伸し軸受ケース外部と連通する排油溝を有することを特徴とする組合せ軸受装置。
【請求項７】
請求項６記載の組合せ軸受装置であって、
前記スラスト軸受の内周面の内径が、前記第１の堰と前記第２の堰とを境にして上側と下側で異なるように構成されており、
前記スラスト軸受の内周面のうち、前記第１の堰と前記第２の堰との間であってかつ下側の内周面は、前記ラジアル軸受のパッド摺動面と略同一径であり、前記第１の堰と前記第２の堰との間であって、かつ上側の内周面は前記シール部材の内径と略同一径となっていることを特徴とする組合せ軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１６９３５５（Ｐ２０１１−１６９３５５Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３１９３５（Ｐ２０１０−３１９３５）
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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