JP2017026089A - Tilting pad journal bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠心圧縮機等の高速回転機械に用いるティルティングパッドジャーナル軸受に関する。 The present invention relates to a tilting pad journal bearing used in a high-speed rotating machine such as a centrifugal compressor.
遠心圧縮機等の高速回転機械においては、例えば、非特許文献1に示されるようなティルティングパッドジャーナル軸受が使用される。このティルティングパッドジャーナル軸受は、回転軸の外周側に配置され揺動可能に設けられた複数のパッドを有している。そして、複数パッドの内周面との間(以降、摺動部と称す)に油膜を形成することにより、回転軸とパッドとの接触を防止しつつ、回転軸の径方向荷重を負担するようになっている。
In a high-speed rotating machine such as a centrifugal compressor, for example, a tilting pad journal bearing as shown in Non-Patent
ティルティングパッドジャーナル軸受は、給油方式によって、2つに大別することができる。一方は、油浴方式と呼ばれており、ハウジングのパッド収納空間内に潤滑油を満たし、摺動部を浸漬する方式である。他方は、直接潤滑方式と呼ばれており、ハウジングのパッド収納空間内に潤滑油を満たさず、複数のパッドの間に配置された複数のノズルにより、摺動部に潤滑油を直接供給する方式である(例えば、特許文献1参照)。この直接潤滑方式は、油浴方式と比べ、摺動部に比較的低温な油を供給することができ、摺動部の温度を下げやすいため油の供給量も比較的少なくすることができる、等のメリットがある。 Tilting pad journal bearings can be roughly divided into two types depending on the lubrication method. One is called an oil bath method, in which the pad storage space of the housing is filled with lubricating oil and the sliding portion is immersed. The other is called a direct lubrication system, which does not fill the pad storage space of the housing with lubricating oil, and directly supplies the lubricating oil to the sliding part by a plurality of nozzles arranged between the pads. (For example, see Patent Document 1). Compared with the oil bath method, this direct lubrication method can supply relatively low temperature oil to the sliding portion, and since the temperature of the sliding portion can be easily lowered, the amount of oil supply can also be relatively reduced. There are merits such as.
直接潤滑式ティルティングパッド軸受においては、給油手段から給油された潤滑油のすべてが油膜まで導かれることが理想であるが、実際には油膜に流入する潤滑油は一部であり、残りの部分は、油膜に入らずに排出されてしまうという問題があった。 In direct lubrication type tilting pad bearings, it is ideal that all the lubricating oil supplied from the oil supply means is guided to the oil film, but in reality, the lubricating oil flowing into the oil film is a part, and the remaining part Had a problem of being discharged without entering the oil film.
本発明の目的は、給油手段から給油された潤滑油のうち、油膜に入らずに排出される量を低減させることにより、給油効率を向上させ、少ない給油量でも油膜温度が高くならない、信頼性の高いティルティングパッドジャーナル軸受を提供することにある。 The object of the present invention is to improve the oil supply efficiency by reducing the amount of lubricating oil supplied from the oil supply means that is discharged without entering the oil film, and the oil film temperature does not increase even with a small oil supply amount. It is to provide a high tilting pad journal bearing.
ティルティングパッドジャーナル軸受は、回転軸の外周側に配置され、揺動可能に設けられた複数のパッドと、前記複数のパッドの間に設けられ、前記回転軸の外周面と前記パッドの内周面との間に油を直接供給する複数の給油手段とを備えたティルティングパッドジャーナル軸受において、前記パッドのしゅう動面前縁の周方向位置が、軸方向の中央から軸端部に向かうにつれて後退する部分を有することを特徴とする。 The tilting pad journal bearing is disposed on the outer peripheral side of the rotating shaft and is provided between the plurality of pads provided so as to be able to swing, and the outer peripheral surface of the rotating shaft and the inner periphery of the pad. In a tilting pad journal bearing having a plurality of oil supply means for directly supplying oil to the surface, the circumferential position of the leading edge of the sliding surface of the pad recedes from the axial center to the shaft end. It has the part to do.
本発明によれば、ノズルからの油供給量を増大させなくとも、摺動面温度を低減することができる。 According to the present invention, the sliding surface temperature can be reduced without increasing the amount of oil supplied from the nozzle.
以下、本発明を説明する。
(1)本発明は、回転軸の外周側に配置され、揺動可能に設けられた複数のパッドと、前記複数のパッドの間に設けられ、前記回転軸の外周面と前記パッドの内周面との間に油を直接供給する複数の給油手段とを備えたティルティングパッドジャーナル軸受において、前記パッドのしゅう動面前縁の周方向位置が、軸方向の中央から軸端部に向かうにつれて後退する部分を有している。
The present invention will be described below.
(1) The present invention provides a plurality of pads disposed on the outer peripheral side of the rotary shaft and provided so as to be swingable, and provided between the plurality of pads. The outer peripheral surface of the rotary shaft and the inner periphery of the pad In a tilting pad journal bearing having a plurality of oil supply means for directly supplying oil to the surface, the circumferential position of the leading edge of the sliding surface of the pad recedes from the axial center to the shaft end. It has a part to do.
このように本発明においては、給油手段より供給された潤滑油の一部は、同じ軸方向位置において油膜へ供給される。給油手段と同じ軸方向位置において油膜に入りきらなかった潤滑油には、軸方向端部に向かうにつれて後退しているしゅう動面前縁に沿って軸方向へ流れたのちに、油膜へ供給される。これにより、給油手段より供給された低温の潤滑油を、外部へ流出させずに軸方向の広い範囲の油膜へ導入することができ、摺動面温度を低減することが可能となる。 As described above, in the present invention, a part of the lubricating oil supplied from the oil supply means is supplied to the oil film at the same axial position. The lubricating oil that has not fully entered the oil film at the same axial position as the oil supply means flows to the oil film after flowing in the axial direction along the leading edge of the sliding surface that retreats toward the end in the axial direction. . As a result, the low-temperature lubricating oil supplied from the oil supply means can be introduced into a wide oil film in the axial direction without flowing out, and the sliding surface temperature can be reduced.
以上のように、本発明においては、ノズルからの油供給量を増大させなくとも、摺動面温度を低減することができる。 As described above, in the present invention, the sliding surface temperature can be reduced without increasing the amount of oil supplied from the nozzle.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記パッドの摺動面前縁の上流側に入口溝を設けており、前記入口溝は上流側および軸方向側に開放されている。 (2) In the above (1), preferably, an inlet groove is provided on the upstream side of the leading edge of the sliding surface of the pad, and the inlet groove is opened on the upstream side and the axial direction side.
(3)上記(2)において、好ましくは、前記入口溝は、前記パッドの摺動面前縁の最も上流となる部分よりも上流側にも設けられている。 (3) In the above (2), preferably, the inlet groove is provided on the upstream side of the most upstream portion of the leading edge of the sliding surface of the pad.
(4)上記(1)ないし(3)のいずれかにおいて、好ましくは、前記パッドの摺動面前縁の最も上流となる部分が部分的に軸方向に直線状になっている。 (4) In any one of the above (1) to (3), preferably, the most upstream portion of the leading edge of the sliding surface of the pad is partially linear in the axial direction.
(5)上記(2)ないし(4)のいずれかにおいて、好ましくは、前記入口溝の深さが、下流に向かうにつれて浅くなっている。 (5) In any one of the above (2) to (4), the depth of the inlet groove is preferably shallower toward the downstream.
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態を、図1〜図3により説明する。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本実施形態におけるティルティングパッドジャーナル軸受の構造を表す断面図である。図2は、本実施形態におけるパッドの構造を、給油手段とともに表す斜視図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a tilting pad journal bearing in the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view illustrating the structure of the pad according to the present embodiment together with the oil supply means.
これら図1と図2において、ティルティングパッドジャーナル軸受は、回転軸1の外周側に配置され、ピボッド4を介し揺動可能に支持された例えば5つのパッド2a〜2e(以降、適宜、代表して「パッド2」と称す)と、これらパッド2a〜2eの間に設けられた5つの給油手段3a〜3e(以降、適宜、代表して「給油手段3」と称す)と、パッド2a〜2e及びノズル3a〜3e等を収納するケーシング5とを備えている。なお、本実施形態では、回転軸1が水平方向に延在しており、パッド2a,2eが回転軸1の上側に位置するようになっている。また、回転軸1は、図1の矢印Rで示す回転方向に回転している。
1 and 2, the tilting pad journal bearing is arranged on the outer peripheral side of the rotating
ハウジング5のパッド収納空間内には潤滑油が満たされておらず、ハウジング5の外周側に形成された環状の給油流路(図示せず)を介し給油手段3a〜3eに潤滑油が供給される。そして、給油手段3aの先端の給油口からの油が回転軸1の外周面とパッド2aの内周面との間に直接供給され、給油手段3bの先端の給油口からの油が回転軸1の外周面とパッド2bの内周面との間に直接供給され、給油手段3cの先端の給油口からの油が回転軸1の外周面とパッド2cの内周面との間に直接供給され、給油手段3dの先端の給油口からの油が回転軸1の外周面とパッド2dの内周面との間に直接供給され、給油手段3eの先端の給油口からの油が回転軸1の外周面とパッド2eの内周面との間に直接供給されるようになっている。これにより、回転軸1の外周面とパッド2の内周面との間に比較的低温な油を供給することができ、油の供給量も比較的少なくすることが可能になっている。
Lubricating oil is not filled in the pad storage space of the housing 5, and the lubricating oil is supplied to the oil supplying means 3 a to 3 e through an annular oil supply passage (not shown) formed on the outer peripheral side of the housing 5. The The oil from the oil supply port at the tip of the oil supply means 3a is directly supplied between the outer peripheral surface of the
そして、回転軸1が回転すると、回転軸1の外周面とパッド2の内周面との間に油が巻き込まれて油膜が形成される。回転軸1は、この油膜中に発生する圧力によって持ち上げられ、パッド2a〜2eと直接接触することなく支持されるようになっている。
When the
ここで本実施形態の大きな特徴として、しゅう動面の入口側(回転軸1の回転方向とは反対側)の入口側縁8は、給油手段3が設けられている軸方向位置(図2中のA)よりも、パッドの軸方向端部(図2中のBとB')に向かうにつれて周方向位置が回転軸1の回転方向に後退している。また、本実施形態では、各パッド2には、例えば切削加工又は成形により、入口溝6が形成されている。この入口溝6は、パッド2のしゅう動面7上に、回転軸1の入口側の端部に設けられている。
Here, as a major feature of the present embodiment, the inlet side edge 8 on the inlet side of the sliding surface (opposite to the rotating direction of the rotating shaft 1) is an axial position (in FIG. 2) where the oil supply means 3 is provided. The position in the circumferential direction is retreated in the rotational direction of the
次に、本実施形態の作用効果を、図3を用いて説明する。図3は、本発明の第1の実施形態における油の流れを、パッドの構造と給油手段とともに表す斜視図である。図3で示すように、給油手段3より供給された潤滑油は同じ軸方向位置においてXで示すように油膜へ供給される。給油手段3と同じ軸方向位置において油膜に入りきらなかった潤滑油については、図3のYとY'に示すように、しゅう動面前縁8に沿って軸方向へ流れたのちに、油膜へ供給される。本実施形態においては、しゅう動面前縁8は軸方向端部に向かうにつれて後退しているため、回転軸1に連れて流れる潤滑油に軸方向の流れが生じるため、YやY'のような流れとなる。これにより、給油手段3より供給された低温の潤滑油を、外部への流出させずに軸方向の広い範囲の油膜へ導入することができ、摺動面温度を低減することが可能となる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 3 is a perspective view illustrating the flow of oil in the first embodiment of the present invention together with the structure of the pad and the oil supply means. As shown in FIG. 3, the lubricating oil supplied from the oil supply means 3 is supplied to the oil film as indicated by X at the same axial position. The lubricating oil that has not fully entered the oil film at the same axial position as the oil supply means 3 flows to the oil film after flowing in the axial direction along the sliding surface leading edge 8, as indicated by Y and Y 'in FIG. Supplied. In the present embodiment, the sliding surface leading edge 8 recedes toward the end in the axial direction, so that an axial flow is generated in the lubricating oil flowing along with the rotating
なお、軸方向の広い範囲で低温の給油を供給する方法として、給油手段3を軸方向に複数設けるという方法も考えられるが、この場合、給油手段から流出する潤滑油の速度は遅くなってしまう。ところで、給油手段からの潤滑油の流出速度が速いほうが、上流側のパッド(たとえば、パッド2bに対するパッド2a)から流出し回転軸1の表面に付着したまま油膜へ流出する高温の潤滑油(ホットオイルキャリーオーバーと呼ばれる)を排除することができることを考慮すると、給油手段3の数は少ない方が好ましい。また、油膜の圧力は軸方向中央で高くなるため、損傷を回避するには軸方向中央での油膜温度を低減することに効果がある。したがって、本実施例のような構成とするほうが、軸方向に複数の給油手段を設けるよりも、軸受の信頼性を高める効果は大きい。軸方向に複数の給油手段を設ける場合でも、軸方向中央の給油手段と比較し、それ以外の給油手段は補助的なものでよい。
As a method of supplying low temperature oil supply in a wide range in the axial direction, a method of providing a plurality of oil supply means 3 in the axial direction is also conceivable, but in this case, the speed of the lubricating oil flowing out from the oil supply means becomes slow. . By the way, the higher the outflow speed of the lubricating oil from the oil supply means, the higher the temperature of the lubricating oil that flows out from the upstream pad (for example, the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態を、図4により説明する。なお、本実施形態において、上記第1の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that in this embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
図4は、本実施形態におけるパッド2の構造を、給油手段3とともに表す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing the structure of the
本実施形態においても、上記第1の実施形態と同様、給油手段3より供給された低温の潤滑油を、外部へ流出させずに軸方向の広い範囲の油膜へ導入することができ、摺動面温度を低減することが可能となる。本実施形態では、パッド2のしゅう動面前縁8よりも上流側(回転軸1の回転方向とは反対側)にも開放溝6が設けられている。このように構成することにより、給油手段から供給された潤滑油は入口溝にて集められてから油膜へと導かれることになり、油膜外へと流出する潤滑油の量をさらに低減することが可能となる。
Also in this embodiment, as in the first embodiment, the low-temperature lubricating oil supplied from the oil supply means 3 can be introduced into an oil film in a wide range in the axial direction without flowing out to the outside. It is possible to reduce the surface temperature. In the present embodiment, the
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態を、図5により説明する。なお、本実施形態において、上記第2の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
図5は、本実施形態におけるパッド2の構造を、給油手段3とともに表す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing the structure of the
本実施形態では、しゅう動面前縁8の最も上流となる部分が部分的に軸方向に直線状になっている。また、入口溝6の深さが下流に向かうにつれて浅くなっている。
In the present embodiment, the most upstream portion of the sliding surface leading edge 8 is partially linear in the axial direction. Moreover, the depth of the
このような本実施形態においても、上記第1の実施形態と同様、給油手段3より供給された低温の潤滑油を、外部へ流出させずに軸方向の広い範囲の油膜へ導入することができ、摺動面温度を低減することが可能となる。本実施形態では、しゅう動面前縁8の最も上流となる部分が部分的に軸方向に直線状になっている。これにより、直線状になっている位置において、給油手段3より供給された潤滑油は軸方向の流れが誘起されにくくなるため、確実にその下流の油膜へと導入されるようになる。また、本実施形態では入口溝6の深さが下流に向かうにつれて浅くなっている。このように構成することにより、入口溝から油膜への潤滑油が流入しやすくなるため、給油手段3より供給された潤滑油を効率よく油膜へ導入することが可能となる。
Also in this embodiment, as in the first embodiment, the low-temperature lubricating oil supplied from the oil supply means 3 can be introduced into an oil film in a wide range in the axial direction without flowing out to the outside. The sliding surface temperature can be reduced. In the present embodiment, the most upstream portion of the sliding surface leading edge 8 is partially linear in the axial direction. As a result, the lubricating oil supplied from the oil supply means 3 is less likely to be induced in the axial direction at the linear position, so that it is surely introduced into the downstream oil film. Moreover, in this embodiment, the depth of the entrance groove |
1 回転軸
2,2a〜2e パッド
3,3a〜3e 給油手段
4 ピボット
5 ハウジング
6 入口溝
7 しゅう動面
8 しゅう動面前縁
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数のパッドの間に設けられ、前記回転軸の外周面と前記パッドの内周面との間に油を直接供給する複数の給油手段とを備えたティルティングパッドジャーナル軸受において、
前記パッドのしゅう動面前縁の周方向位置が、軸方向の中央から軸端部に向かうにつれて後退する部分を有することを特徴とするティルティングパッドジャーナル軸受。 A plurality of pads disposed on the outer peripheral side of the rotating shaft and provided so as to be swingable;
In a tilting pad journal bearing provided between the plurality of pads and provided with a plurality of oil supply means for directly supplying oil between the outer peripheral surface of the rotating shaft and the inner peripheral surface of the pad,
A tilting pad journal bearing characterized in that a circumferential position of the leading edge of the sliding surface of the pad has a portion that recedes from the axial center toward the axial end.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2017026089A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2015
- 2015-07-27 JP JP2015147323A patent/JP2017026089A/en active Pending
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