JPH0814256A - ロータ用の静圧型軸受けサポート - Google Patents
ロータ用の静圧型軸受けサポートInfo
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- JPH0814256A JPH0814256A JP7051655A JP5165595A JPH0814256A JP H0814256 A JPH0814256 A JP H0814256A JP 7051655 A JP7051655 A JP 7051655A JP 5165595 A JP5165595 A JP 5165595A JP H0814256 A JPH0814256 A JP H0814256A
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
- F01D25/162—Bearing supports
- F01D25/164—Flexible supports; Vibration damping means associated with the bearing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
- F16C32/0614—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
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- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2380/00—Electrical apparatus
- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い静剛性と低い動剛性とを同時に与えるこ
とのできるロータ用の静圧型軸受けサポートを提供す
る。 【構成】 ロータ２６用の静圧型軸受けサポートは、軸
受け２２と、軸受け２２との間にクリアランス空間２３
を画定している軸受け用の装着具２０とを備えている。
静圧的供給ポケット２４が、装着具２０によって担持さ
れており、加圧流体を受け取ると共に加圧流体をクリア
ランス空間２３に供給して、軸受け２２と装着具２０と
の間に流体膜を形成している。ポンプ３６が、加圧流体
を流体供給ラインを通してポケット２４に供給する。圧
力変動ダンパ４０が、ポンプ３６とポケット２４との間
で流体供給ラインに配設されている。圧力変動ダンパ４
０は、流体が、ロータ振動を減衰させる低い動剛性と、
軸受けを装着具に対して定置する高い静剛性とを同時に
呈する軸受けサポートを構成できるように作用する。
とのできるロータ用の静圧型軸受けサポートを提供す
る。 【構成】 ロータ２６用の静圧型軸受けサポートは、軸
受け２２と、軸受け２２との間にクリアランス空間２３
を画定している軸受け用の装着具２０とを備えている。
静圧的供給ポケット２４が、装着具２０によって担持さ
れており、加圧流体を受け取ると共に加圧流体をクリア
ランス空間２３に供給して、軸受け２２と装着具２０と
の間に流体膜を形成している。ポンプ３６が、加圧流体
を流体供給ラインを通してポケット２４に供給する。圧
力変動ダンパ４０が、ポンプ３６とポケット２４との間
で流体供給ラインに配設されている。圧力変動ダンパ４
０は、流体が、ロータ振動を減衰させる低い動剛性と、
軸受けを装着具に対して定置する高い静剛性とを同時に
呈する軸受けサポートを構成できるように作用する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ターボ機械のロータを
支持する装着具内のジャーナル軸受け用の静圧型（hydr
ostatic）軸受けサポートに関し、特に、軸受けを装着
具内で精密に定置する高い静剛性を与えるのと同時に、
ロータ振動を適切に減衰させる低い動剛性を与える静圧
型軸受けサポートに関する。
支持する装着具内のジャーナル軸受け用の静圧型（hydr
ostatic）軸受けサポートに関し、特に、軸受けを装着
具内で精密に定置する高い静剛性を与えるのと同時に、
ロータ振動を適切に減衰させる低い動剛性を与える静圧
型軸受けサポートに関する。
【０００２】
【技術の技術】ターボ機械においては、効率追求の結果
として、しばしば、極めて「フレキシブル」なロータ設
計、即ち、ロータが細いロータ設計若しくはロータを支
える軸受けの間のスパンが比較的長いロータ設計、又は
ロータが細く且つロータを支える軸受けの間のスパンが
比較的長いロータ設計が採用されている。これらのフレ
キシブル・ロータは、固有振動数を有する傾向があり、
固有振動数の減衰は緩やかで、その結果、ロータが危険
速度近くで作動するときに振動振幅が過大になる。又、
フレキシブル・ロータは、支承油膜の力又は空気力学的
力のいずれかにより誘引される渦旋回不安定性の影響を
一層受け易い。
として、しばしば、極めて「フレキシブル」なロータ設
計、即ち、ロータが細いロータ設計若しくはロータを支
える軸受けの間のスパンが比較的長いロータ設計、又は
ロータが細く且つロータを支える軸受けの間のスパンが
比較的長いロータ設計が採用されている。これらのフレ
キシブル・ロータは、固有振動数を有する傾向があり、
固有振動数の減衰は緩やかで、その結果、ロータが危険
速度近くで作動するときに振動振幅が過大になる。又、
フレキシブル・ロータは、支承油膜の力又は空気力学的
力のいずれかにより誘引される渦旋回不安定性の影響を
一層受け易い。
【０００３】フレキシブル・シャフト（撓み軸）におい
て、シャフト・サポートに高い減衰係数を維持したま
ま、シャフトを支持する要素の動剛性（スチフネス）を
低くすることができれば、フレキシブル・シャフトの固
有振動数と関連した減衰率を著しく上げることができ
る。ターボ機械のジャーナル軸受けにソフト・サポート
を提供することは、ロータ振動に対する減衰を増加させ
る極めて有効な手段であり、又、支承膜の力又は空気力
学的力により誘引される自励旋回に対して、ロータを安
定化させる極めて有効な手段でもある。軸受け用のソフ
ト・サポートは、ロータ振動からロータ支持ベースに伝
えられる「騒音」を大幅に減少させることもできる。し
かしながら、通常、シャフトをシャフト・シール内に正
確に位置決めし、又、エンクロジャ内のタービン・ブレ
ードの位置を正確に制御するためには、シャフト支持要
素に高い静剛性を保持することが必要である。その結
果、静剛性は高いが、動剛性は低いロータ用の支持シス
テムを開発することが必要とされている。即ち、支持シ
ステムは、シャフトの定常状態変位に対しての抵抗が大
きく、シャフトの動的振動に対しての抵抗が小さいこと
が必要である。代表的な軸受けは、流体膜型でも、ころ
がり要素型でも、その剛性（スチフネス）値が静的運動
及び動的運動について同じであるので、上述の形式の支
持を行わない。高い静剛性と低い動剛性とを組み合わせ
たシャフト支持システムは、本発明者が知る限りでは、
磁気軸受けを用いたもののみである。しかしながら、磁
気軸受けには欠点が多い。磁気軸受けは比較的高価であ
ると共に、複雑な制御系を必要とし、又、パワー喪失時
に備えて余分なバックアップ軸受けを必要とする。
て、シャフト・サポートに高い減衰係数を維持したま
ま、シャフトを支持する要素の動剛性（スチフネス）を
低くすることができれば、フレキシブル・シャフトの固
有振動数と関連した減衰率を著しく上げることができ
る。ターボ機械のジャーナル軸受けにソフト・サポート
を提供することは、ロータ振動に対する減衰を増加させ
る極めて有効な手段であり、又、支承膜の力又は空気力
学的力により誘引される自励旋回に対して、ロータを安
定化させる極めて有効な手段でもある。軸受け用のソフ
ト・サポートは、ロータ振動からロータ支持ベースに伝
えられる「騒音」を大幅に減少させることもできる。し
かしながら、通常、シャフトをシャフト・シール内に正
確に位置決めし、又、エンクロジャ内のタービン・ブレ
ードの位置を正確に制御するためには、シャフト支持要
素に高い静剛性を保持することが必要である。その結
果、静剛性は高いが、動剛性は低いロータ用の支持シス
テムを開発することが必要とされている。即ち、支持シ
ステムは、シャフトの定常状態変位に対しての抵抗が大
きく、シャフトの動的振動に対しての抵抗が小さいこと
が必要である。代表的な軸受けは、流体膜型でも、ころ
がり要素型でも、その剛性（スチフネス）値が静的運動
及び動的運動について同じであるので、上述の形式の支
持を行わない。高い静剛性と低い動剛性とを組み合わせ
たシャフト支持システムは、本発明者が知る限りでは、
磁気軸受けを用いたもののみである。しかしながら、磁
気軸受けには欠点が多い。磁気軸受けは比較的高価であ
ると共に、複雑な制御系を必要とし、又、パワー喪失時
に備えて余分なバックアップ軸受けを必要とする。
【０００４】
【発明の概要】本発明によれば、高い静剛性（低減衰ハ
ード・サポート）と同時に極めて低い動剛性（高減衰ソ
フト・サポート）を与える静圧型軸受けサポートが提供
される。この目的を達成するために、軸受けサポートは
好ましくは、装着リングに収容されている軸受けを含ん
でいる。この軸受けは、その軸受けと装着リングとの間
にクリアランス空間を画定しており、装着リングは、好
ましくは６時の位置に設けられている静圧的供給ポケッ
トを有している。好ましくは、低流量の一定容積式ポン
プによって、高圧流体、例えばオイルを静圧的供給ポケ
ットに与え、軸受けと装着リングとの間のクリアランス
空間に流入させ、その後、ドレンまで流す。本発明によ
れば、ポンプと静圧的供給ポケットとの間に圧力変動ダ
ンパ（減衰装置）が設けられており、これにより、静圧
型軸受けサポートが、軸受けを定置するための高い静剛
性（低減衰ハード・サポート）と、低い動剛性（高減衰
ソフト・サポート）とを同時に発揮することを可能にす
る。圧力変動ダンパは、ロータが装着リングに加える静
的力の変化に応答するのに遅れを有しており、これによ
り、装着リングと軸受けとの間の支持流体膜によるロー
タへの静剛性を与えると共に保持し、又、同時に、静圧
型支持システムが軸受け振動に応答するのを防止し、従
って、低い動剛性を与える。
ード・サポート）と同時に極めて低い動剛性（高減衰ソ
フト・サポート）を与える静圧型軸受けサポートが提供
される。この目的を達成するために、軸受けサポートは
好ましくは、装着リングに収容されている軸受けを含ん
でいる。この軸受けは、その軸受けと装着リングとの間
にクリアランス空間を画定しており、装着リングは、好
ましくは６時の位置に設けられている静圧的供給ポケッ
トを有している。好ましくは、低流量の一定容積式ポン
プによって、高圧流体、例えばオイルを静圧的供給ポケ
ットに与え、軸受けと装着リングとの間のクリアランス
空間に流入させ、その後、ドレンまで流す。本発明によ
れば、ポンプと静圧的供給ポケットとの間に圧力変動ダ
ンパ（減衰装置）が設けられており、これにより、静圧
型軸受けサポートが、軸受けを定置するための高い静剛
性（低減衰ハード・サポート）と、低い動剛性（高減衰
ソフト・サポート）とを同時に発揮することを可能にす
る。圧力変動ダンパは、ロータが装着リングに加える静
的力の変化に応答するのに遅れを有しており、これによ
り、装着リングと軸受けとの間の支持流体膜によるロー
タへの静剛性を与えると共に保持し、又、同時に、静圧
型支持システムが軸受け振動に応答するのを防止し、従
って、低い動剛性を与える。
【０００５】本発明の好適な実施例では、ロータ用の静
圧型軸受けサポートが提供される。静圧型軸受けサポー
トは、軸受けと、当該装着具と軸受けとの間にクリアラ
ンス空間を画定している軸受け用の装着具と、装着具に
よって担持されており、加圧流体を受け取ると共に加圧
流体をクリアランス空間に供給して、軸受けと装着具と
の間に流体膜を形成する静圧的供給ポケットと、加圧流
体を流体供給ラインを通してポケットに供給するポンプ
と、ポンプとポケットとの間で流体供給ラインに配設さ
れている圧力変動ダンパであって、ロータ振動を減衰さ
せる低い動剛性と、軸受けを装着具に対して定置する高
い静剛性とを同時に有している軸受けサポートを流体が
形成することができるように作用する圧力変動ダンパと
を備えている。
圧型軸受けサポートが提供される。静圧型軸受けサポー
トは、軸受けと、当該装着具と軸受けとの間にクリアラ
ンス空間を画定している軸受け用の装着具と、装着具に
よって担持されており、加圧流体を受け取ると共に加圧
流体をクリアランス空間に供給して、軸受けと装着具と
の間に流体膜を形成する静圧的供給ポケットと、加圧流
体を流体供給ラインを通してポケットに供給するポンプ
と、ポンプとポケットとの間で流体供給ラインに配設さ
れている圧力変動ダンパであって、ロータ振動を減衰さ
せる低い動剛性と、軸受けを装着具に対して定置する高
い静剛性とを同時に有している軸受けサポートを流体が
形成することができるように作用する圧力変動ダンパと
を備えている。
【０００６】本発明の他の好適な実施例では、ロータ用
の静圧型軸受けサポートが提供される。静圧型軸受けサ
ポートは、軸受けと、当該装着具と軸受けとの間にクリ
アランス空間を画定している軸受け用の装着具と、装着
具と軸受けとの間に配設されており、加圧流体を受け取
ると共に加圧流体をクリアランス空間に供給して、軸受
けと装着具との間に流体膜を形成する静圧的供給ポケッ
トと、加圧流体を流体供給ラインを通してポケットに供
給するポンプと、ポンプとポケットとの間で流体供給ラ
インに配設されており、ロータ振動を減衰させる低い動
剛性と、軸受けを装着具に対して定置する高い静剛性と
を同時に軸受けサポートに与える手段とを備えている。
の静圧型軸受けサポートが提供される。静圧型軸受けサ
ポートは、軸受けと、当該装着具と軸受けとの間にクリ
アランス空間を画定している軸受け用の装着具と、装着
具と軸受けとの間に配設されており、加圧流体を受け取
ると共に加圧流体をクリアランス空間に供給して、軸受
けと装着具との間に流体膜を形成する静圧的供給ポケッ
トと、加圧流体を流体供給ラインを通してポケットに供
給するポンプと、ポンプとポケットとの間で流体供給ラ
インに配設されており、ロータ振動を減衰させる低い動
剛性と、軸受けを装着具に対して定置する高い静剛性と
を同時に軸受けサポートに与える手段とを備えている。
【０００７】従って、本発明の目的は、高い静剛性と低
い動剛性とを同時に与えるロータ用の静圧型軸受けサポ
ートを、簡単に且つ確実に、しかも現存する回転機械の
ハードウェアの変更をごくわずかしか必要としない態様
で提供することにある。
い動剛性とを同時に与えるロータ用の静圧型軸受けサポ
ートを、簡単に且つ確実に、しかも現存する回転機械の
ハードウェアの変更をごくわずかしか必要としない態様
で提供することにある。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の静圧型軸受けサポート・シス
テムを使用することのできる回転ターボ機械の概略図で
ある。図示した発電機Ｇは、その両端で軸受け（ベアリ
ング）Ｂに装着されているロータを有している。タービ
ン又はタービンに取り付けられている発電機のようなこ
の種のあらゆる回転可能な機械において、ロータ振動が
多数の異なる原因から生じることが明らかである。本発
明の静圧型軸受けサポートは、ターボ機械におけるター
ビン及び発電機の両方の軸受けに適用することができる
のみでなく、振動が問題となる回転部品を有している他
の機械の軸受けにも適用することができる。
テムを使用することのできる回転ターボ機械の概略図で
ある。図示した発電機Ｇは、その両端で軸受け（ベアリ
ング）Ｂに装着されているロータを有している。タービ
ン又はタービンに取り付けられている発電機のようなこ
の種のあらゆる回転可能な機械において、ロータ振動が
多数の異なる原因から生じることが明らかである。本発
明の静圧型軸受けサポートは、ターボ機械におけるター
ビン及び発電機の両方の軸受けに適用することができる
のみでなく、振動が問題となる回転部品を有している他
の機械の軸受けにも適用することができる。
【０００９】図２は本発明の静圧型軸受けサポートを具
体的に示す軸受け及び装着リングの線図的断面図であ
り、図３はその３−３線方向に見た断面図である。図２
及び図３に、軸受け２２用の装着具２０の具体例として
装着リングを示す。当然ながら、軸受け２２と装着リン
グ２０との間には、例えば０．００３インチ〜０．００
４インチ程度のクリアランス空間２３がある。更に、装
着リング２０は静圧的供給ポケット２４を有しており、
供給ポケット２４は、加圧流体を受け取って、軸受け２
２内に配設されているロータ２６に静的揚力を与えると
共に、加圧流体を軸受け２２と装着リング２０との間の
クリアランス空間２３に循環させ、軸受けサポートに大
きな減衰と低い動剛性（スチフネス）とを与える。これ
については後述する。図２には更に、流体、好ましくは
オイルを軸受け表面の内部に供給してロータ・ジャーナ
ルを潤滑する流体供給ライン２８が示されている。潤滑
油を供給ライン３２、次いで軸受け２２内の通路を通し
て供給する。軸受け２２及び装着リング２０には、潤滑
油を軸受けから排出するための潤滑油ドレン３４も設け
られている。
体的に示す軸受け及び装着リングの線図的断面図であ
り、図３はその３−３線方向に見た断面図である。図２
及び図３に、軸受け２２用の装着具２０の具体例として
装着リングを示す。当然ながら、軸受け２２と装着リン
グ２０との間には、例えば０．００３インチ〜０．００
４インチ程度のクリアランス空間２３がある。更に、装
着リング２０は静圧的供給ポケット２４を有しており、
供給ポケット２４は、加圧流体を受け取って、軸受け２
２内に配設されているロータ２６に静的揚力を与えると
共に、加圧流体を軸受け２２と装着リング２０との間の
クリアランス空間２３に循環させ、軸受けサポートに大
きな減衰と低い動剛性（スチフネス）とを与える。これ
については後述する。図２には更に、流体、好ましくは
オイルを軸受け表面の内部に供給してロータ・ジャーナ
ルを潤滑する流体供給ライン２８が示されている。潤滑
油を供給ライン３２、次いで軸受け２２内の通路を通し
て供給する。軸受け２２及び装着リング２０には、潤滑
油を軸受けから排出するための潤滑油ドレン３４も設け
られている。
【００１０】流体供給ライン２８には、供給ライン３２
より下流の位置で、加圧流体を流体ライン３８を通して
静圧的供給ポケット２４に、そして軸受け２２と装着リ
ング２０との間のクリアランス２３に供給するための低
流量の一定容積式ポンプ３６、例えばねじポンプが設け
られている。ポンプ３６と静圧的供給ポケット２４との
間には、圧力変動ダンパ（減衰装置）４０が配設されて
いる。従って、ポンプ３６によって流体を静圧的供給ポ
ケット２４及びクリアランス空間２３に供給し、射出さ
れる高圧の流体が装着リング内の軸受けに静圧的支持揚
力（リフト）を付与できるようにする。ポケット２４及
びクリアランス２３に供給された流体は、軸受けからド
レン・ラインに戻すか、又は図３に示すように装着リン
グの両側に軸線方向に絞り出す（しみ出させる）ことが
できる。装着リング２０の玉座の側面は通常の手段、例
えばピストン・リングでシールして、システムを通して
の流体の流量を低減することができる。
より下流の位置で、加圧流体を流体ライン３８を通して
静圧的供給ポケット２４に、そして軸受け２２と装着リ
ング２０との間のクリアランス２３に供給するための低
流量の一定容積式ポンプ３６、例えばねじポンプが設け
られている。ポンプ３６と静圧的供給ポケット２４との
間には、圧力変動ダンパ（減衰装置）４０が配設されて
いる。従って、ポンプ３６によって流体を静圧的供給ポ
ケット２４及びクリアランス空間２３に供給し、射出さ
れる高圧の流体が装着リング内の軸受けに静圧的支持揚
力（リフト）を付与できるようにする。ポケット２４及
びクリアランス２３に供給された流体は、軸受けからド
レン・ラインに戻すか、又は図３に示すように装着リン
グの両側に軸線方向に絞り出す（しみ出させる）ことが
できる。装着リング２０の玉座の側面は通常の手段、例
えばピストン・リングでシールして、システムを通して
の流体の流量を低減することができる。
【００１１】本発明によれば、圧力変動ダンパ４０によ
って、静圧的支持流体膜の静剛性（スチフネス）が保持
されていると共に、極めて低い動剛性を付与する。図４
を参照すると、ポケット２４への流体供給ライン３８に
配設されている圧力変動ダンパ４０は、入口４４と、出
口４６と、ピストン５０を摺動自在に収容している内部
室４８とを有しているハウジング４２を備えている。ピ
ストン５０の端面５２は、入口４４から出口４６に流れ
る流体と連通している。又、ピストン５０はばね５４に
よって、入口４４と出口４６との間の流体流れに向かっ
て移動するようにばねバイアスされている。ハウジング
４２の頂部には、ドレンに連結されているベント４７が
貫通している。
って、静圧的支持流体膜の静剛性（スチフネス）が保持
されていると共に、極めて低い動剛性を付与する。図４
を参照すると、ポケット２４への流体供給ライン３８に
配設されている圧力変動ダンパ４０は、入口４４と、出
口４６と、ピストン５０を摺動自在に収容している内部
室４８とを有しているハウジング４２を備えている。ピ
ストン５０の端面５２は、入口４４から出口４６に流れ
る流体と連通している。又、ピストン５０はばね５４に
よって、入口４４と出口４６との間の流体流れに向かっ
て移動するようにばねバイアスされている。ハウジング
４２の頂部には、ドレンに連結されているベント４７が
貫通している。
【００１２】図５に示す圧力変動ダンパの第２の実施例
では、流体入口４４ａと、流体出口４６ａと、内部室４
８ａとを有しているハウジング４２ａが設けられてい
る。内部室４８ａは、第１の実施例のようにベントが設
けられているのではなく、上端が閉じられており、室４
８ａ内の空気が室４８ａ内の流体に対するばねとして作
用する。
では、流体入口４４ａと、流体出口４６ａと、内部室４
８ａとを有しているハウジング４２ａが設けられてい
る。内部室４８ａは、第１の実施例のようにベントが設
けられているのではなく、上端が閉じられており、室４
８ａ内の空気が室４８ａ内の流体に対するばねとして作
用する。
【００１３】流体供給ラインに圧力変動ダンパを設けな
いと、静荷重の変化により軸受けの下向き変位が増加す
ると、その結果として供給ポケット２４内の圧力がほと
んど瞬時に増加して、軸受けと装着リングとの間の膜を
通して同じ流れを維持する。例えば、ロータ、従って軸
受けがポケット２４に向かって下方に変位すると、クリ
アランス２３内の静圧的膜の厚さが薄くなり、流体流れ
に対する抵抗が大きく増加する。この膜への流れは定容
積ポンプによって供給されているので、ポケット２４で
は圧力が瞬時に増加し、従って、支持膜の剛性が増加す
る。こうして、ポケット圧力は軸受け振動に直ちに応答
して、静圧的膜の動剛性が静剛性と同じになる。
いと、静荷重の変化により軸受けの下向き変位が増加す
ると、その結果として供給ポケット２４内の圧力がほと
んど瞬時に増加して、軸受けと装着リングとの間の膜を
通して同じ流れを維持する。例えば、ロータ、従って軸
受けがポケット２４に向かって下方に変位すると、クリ
アランス２３内の静圧的膜の厚さが薄くなり、流体流れ
に対する抵抗が大きく増加する。この膜への流れは定容
積ポンプによって供給されているので、ポケット２４で
は圧力が瞬時に増加し、従って、支持膜の剛性が増加す
る。こうして、ポケット圧力は軸受け振動に直ちに応答
して、静圧的膜の動剛性が静剛性と同じになる。
【００１４】しかしながら、圧力変動ダンパが定流量ポ
ンプと静圧的供給ポケットとの間の流体供給ラインにあ
ると、供給ポケット内の圧力はダンパ内の圧力に実質的
に等しい。尚、ダンパ圧力は、ダンパ内のばねバイアス
されたピストンが発揮する圧力によって制御されてい
る。この圧力を変化させるためには、例えば、図４に示
すように、ピストンを上向きに押し上げ、ピストンを装
着したばねを更に圧縮する必要がある。しかしながら、
ダンパに流入する流れがダンパから出て行く流れよりも
多いときには、ピストンを押し上げることができるだけ
である。流れがピストンを移動させるためにはある時間
が必要なので、流れの減少に対するダンパからの圧力応
答は遅れる。
ンプと静圧的供給ポケットとの間の流体供給ラインにあ
ると、供給ポケット内の圧力はダンパ内の圧力に実質的
に等しい。尚、ダンパ圧力は、ダンパ内のばねバイアス
されたピストンが発揮する圧力によって制御されてい
る。この圧力を変化させるためには、例えば、図４に示
すように、ピストンを上向きに押し上げ、ピストンを装
着したばねを更に圧縮する必要がある。しかしながら、
ダンパに流入する流れがダンパから出て行く流れよりも
多いときには、ピストンを押し上げることができるだけ
である。流れがピストンを移動させるためにはある時間
が必要なので、流れの減少に対するダンパからの圧力応
答は遅れる。
【００１５】ダンパ膜における軸受けの振動が比較的速
い場合、ダンパ内の圧力、従って静圧的供給ポケット内
の圧力は軸受け振動に応答しない。その結果、静圧型サ
ポート・システムは高い静剛性を保持しながら、低い動
剛性を呈する。動剛性のレベルは、圧力変動ダンパのピ
ストン面積及びばね剛性を変えることにより、簡単に調
節することができる。
い場合、ダンパ内の圧力、従って静圧的供給ポケット内
の圧力は軸受け振動に応答しない。その結果、静圧型サ
ポート・システムは高い静剛性を保持しながら、低い動
剛性を呈する。動剛性のレベルは、圧力変動ダンパのピ
ストン面積及びばね剛性を変えることにより、簡単に調
節することができる。
【００１６】図５に示すダンパの実施例では、室４８ａ
内の気体の体積が、圧力に相互作用するばねとして作用
する。図５の実施例の動作は、図４の実施例の場合と類
似しており、図４でのばねバイアスされたピストンに対
して、ばねとして作用する空気体積がその代わりにな
る。この現象は、２つの異なる圧力源が軸受けに作用す
る結果である。静圧的供給ポケット２４、及び軸受けと
装着リングとの間のクリアランス空間２３に圧力が存在
する。この圧力は、ポケット内でピークに達し、クリア
ランス膜を通してポケットから、軸受けと装着リングと
の界面の軸線方向反対端に位置している膜の境界に向け
て減少する。この圧力は、軸受けがゆっくり変位してい
るときには、軸受けの変位と同相である。その結果、こ
れは、軸受けの変位に比例するばね剛性圧力を構成し、
従って、システムに静剛性を与える。
内の気体の体積が、圧力に相互作用するばねとして作用
する。図５の実施例の動作は、図４の実施例の場合と類
似しており、図４でのばねバイアスされたピストンに対
して、ばねとして作用する空気体積がその代わりにな
る。この現象は、２つの異なる圧力源が軸受けに作用す
る結果である。静圧的供給ポケット２４、及び軸受けと
装着リングとの間のクリアランス空間２３に圧力が存在
する。この圧力は、ポケット内でピークに達し、クリア
ランス膜を通してポケットから、軸受けと装着リングと
の界面の軸線方向反対端に位置している膜の境界に向け
て減少する。この圧力は、軸受けがゆっくり変位してい
るときには、軸受けの変位と同相である。その結果、こ
れは、軸受けの変位に比例するばね剛性圧力を構成し、
従って、システムに静剛性を与える。
【００１７】第２の圧力は、オイルがクリアランス空間
２３で圧搾される結果として生じるものである。この圧
力は、変位に比例する代わりに、圧搾作用の速度に比例
し、変位と位相がずれている。例えば、ロータの下向き
変位の終点に向けて、変位があるが、速度がないか又は
ほとんどない場合、この圧搾膜圧力はゼロに近付く。最
小変位と最大変位との中間に最高速度があり、従って、
最大圧搾膜圧力を与える。軸受けが急速に振動している
ときには、流体はクリアランス空間で比較的高い頻度で
交互に圧搾及び解放を受ける。しかしながら、圧搾膜圧
力が速度に比例して変化するにもかかわらず、静圧的供
給ポケットの静圧力は変わらない。前述したように、振
動中の各変位の終わりでは、圧搾膜圧力がゼロに近付
き、供給ポケットの圧力は増加しない。従って、振動の
振幅のいずれの終点でも動的な意味での剛性（スチフネ
ス）の増加はない。その結果、圧搾膜圧力は速度のみに
応答する減衰圧力であり、一方、剛性圧力は変位に応答
する。即ち、クリアランス空間の流体膜は、軸受けの移
動の速度に応答して圧搾圧力を発揮するが、変位に基づ
く剛性圧力を発揮しない。なぜなら、急速な振動では、
圧力変動ダンパが静圧的供給ポケット２４内の圧力の変
化を防止するからである。振動が急速なため、供給ポケ
ット２４内の圧力が速度ストロークが反転する時点まで
に上昇せず、圧搾膜圧力が減少し、その結果、低い動剛
性を有している軸受けサポート（高減衰ソフト・サポー
ト）となる。反対に、軸受けが変位する速度が比較的遅
いと、圧力変動ダンパの静的ばね作用により供給ポケッ
トに静圧力が確立されて、高い静剛性となる（低減衰ハ
ード・サポート）。
２３で圧搾される結果として生じるものである。この圧
力は、変位に比例する代わりに、圧搾作用の速度に比例
し、変位と位相がずれている。例えば、ロータの下向き
変位の終点に向けて、変位があるが、速度がないか又は
ほとんどない場合、この圧搾膜圧力はゼロに近付く。最
小変位と最大変位との中間に最高速度があり、従って、
最大圧搾膜圧力を与える。軸受けが急速に振動している
ときには、流体はクリアランス空間で比較的高い頻度で
交互に圧搾及び解放を受ける。しかしながら、圧搾膜圧
力が速度に比例して変化するにもかかわらず、静圧的供
給ポケットの静圧力は変わらない。前述したように、振
動中の各変位の終わりでは、圧搾膜圧力がゼロに近付
き、供給ポケットの圧力は増加しない。従って、振動の
振幅のいずれの終点でも動的な意味での剛性（スチフネ
ス）の増加はない。その結果、圧搾膜圧力は速度のみに
応答する減衰圧力であり、一方、剛性圧力は変位に応答
する。即ち、クリアランス空間の流体膜は、軸受けの移
動の速度に応答して圧搾圧力を発揮するが、変位に基づ
く剛性圧力を発揮しない。なぜなら、急速な振動では、
圧力変動ダンパが静圧的供給ポケット２４内の圧力の変
化を防止するからである。振動が急速なため、供給ポケ
ット２４内の圧力が速度ストロークが反転する時点まで
に上昇せず、圧搾膜圧力が減少し、その結果、低い動剛
性を有している軸受けサポート（高減衰ソフト・サポー
ト）となる。反対に、軸受けが変位する速度が比較的遅
いと、圧力変動ダンパの静的ばね作用により供給ポケッ
トに静圧力が確立されて、高い静剛性となる（低減衰ハ
ード・サポート）。
【００１８】図６は本発明の静圧型軸受けサポートを静
圧的に支持されている標準的な傾斜軸受けパッドに適用
した例を示し、図７はその７−７線方向に見た断面図で
ある。ここでは、傾斜（ティルチング）パッド軸受けの
荷重支承パッド６０を直接支持するために、静圧型軸受
けサポートが用いられている。加圧流体は、個別の流体
供給ライン３８ｂ、低流量の一定容積式ポンプ３６ｂ及
び圧力変動ダンパ４０ｂを介して、各傾斜軸受けパッド
６０の供給ポケット２４ｂに供給されている。従って、
標準的な上方傾斜パッド６２と、供給ポケット２４ｂ及
びクリアランス空間２３ｂがそれぞれ設けられている静
圧的に支持された下方傾斜パッド６０とが、マウントに
保持されている。図２及び図３に示す実施例における前
述した静圧型軸受けサポートが有する高い静剛性及び低
い動剛性という特徴は、図６及び図７の傾斜パッドにも
成り立つ。
圧的に支持されている標準的な傾斜軸受けパッドに適用
した例を示し、図７はその７−７線方向に見た断面図で
ある。ここでは、傾斜（ティルチング）パッド軸受けの
荷重支承パッド６０を直接支持するために、静圧型軸受
けサポートが用いられている。加圧流体は、個別の流体
供給ライン３８ｂ、低流量の一定容積式ポンプ３６ｂ及
び圧力変動ダンパ４０ｂを介して、各傾斜軸受けパッド
６０の供給ポケット２４ｂに供給されている。従って、
標準的な上方傾斜パッド６２と、供給ポケット２４ｂ及
びクリアランス空間２３ｂがそれぞれ設けられている静
圧的に支持された下方傾斜パッド６０とが、マウントに
保持されている。図２及び図３に示す実施例における前
述した静圧型軸受けサポートが有する高い静剛性及び低
い動剛性という特徴は、図６及び図７の傾斜パッドにも
成り立つ。
【００１９】以上、本発明を現在最も実用的且つ好適と
考えられる実施例について説明したが、本発明は、例示
した実施例に限定されず、本発明の要旨の範囲に含まれ
る種々の変更例及び均等な配置を包含する。
考えられる実施例について説明したが、本発明は、例示
した実施例に限定されず、本発明の要旨の範囲に含まれ
る種々の変更例及び均等な配置を包含する。
【図１】本発明の静圧型軸受けサポート・システムを使
用することのできる回転ターボ機械の概略図である。
用することのできる回転ターボ機械の概略図である。
【図２】本発明の静圧型軸受けサポートを具体的に示す
軸受け及び装着リングの線図的断面図である。
軸受け及び装着リングの線図的断面図である。
【図３】図２の３−３線方向に見た断面図である。
【図４】本発明による圧力変動ダンパの第１の実施例を
示す拡大断面図である。
示す拡大断面図である。
【図５】本発明による圧力変動ダンパの第２の実施例を
示す拡大断面図である。
示す拡大断面図である。
【図６】図２と同様の図であって、本発明の静圧型軸受
けサポートを静圧的に支持されている標準的な傾斜軸受
けパッドに適用した例を示す図である。
けサポートを静圧的に支持されている標準的な傾斜軸受
けパッドに適用した例を示す図である。
【図７】図６の７−７線方向に見た断面図である。
２０ 装着リング ２２ 軸受け ２３ クリアランス空間 ２４ 静圧的供給ポケット ２６ ロータ ３６ ポンプ ４０ 圧力変動ダンパ
Claims (6)
- 【請求項１】 軸受けと、 該軸受けとの間にクリアランス空間を画定している軸受
け用の装着具と、 該装着具により担持されており、加圧流体を受け取ると
共に加圧流体を前記クリアランス空間に供給して前記軸
受けと前記装着具との間に流体膜を形成する静圧的供給
ポケットと、 加圧流体を流体供給ラインを介して前記ポケットに供給
するポンプと、 前記ポンプと前記ポケットとの間で前記流体供給ライン
に設けられている圧力変動ダンパであって、ロータ振動
を減衰させる低い動剛性と、前記軸受けを前記装着具に
対して定置する高い静剛性とを同時に有している軸受け
サポートを流体が形成できるように作用している圧力変
動ダンパとを備えたロータ用の静圧型軸受けサポート。 - 【請求項２】 前記圧力変動ダンパは、ハウジングを含
んでおり、 該ハウジングは、 前記ポンプから加圧流体を受け取る流体入口と、 該入口から受け取った加圧流体を前記ポケットに供給す
る出口と、 前記ハウジングにより担持されており、前記供給ポケッ
ト内の静圧力の変化に応答して、前記軸受けサポートに
静剛性を与えるために前記供給ポケットの流体圧力と前
記ダンパ内の流体圧力とを時間にわたって均等化する手
段とを有している請求項１に記載の軸受けサポート。 - 【請求項３】 前記ダンパは、前記ハウジング内に設け
られているピストンと、該ピストンを前記ハウジング内
の加圧流体に圧力を加える方向にバイアスするばねとを
含んでいる請求項２に記載の軸受けサポート。 - 【請求項４】 前記ダンパは、前記ハウジング内に閉じ
た室を含んでおり、該室は、前記ハウジング内の流体の
圧力の変化に応答して前記加圧流体に等しいが反対向き
の空気圧力を加えるように、前記ハウジング内の圧力流
体と連通した空気容積を画定している請求項２に記載の
軸受けサポート。 - 【請求項５】 前記軸受けは、静圧的に支持されている
傾斜パッドを含んでいる請求項１に記載の軸受けサポー
ト。 - 【請求項６】 軸受けと、 該軸受けとの間にクリアランス空間を画定している軸受
け用の装着具と、 前記装着具と前記軸受けとの間に設けられており、加圧
流体を受け取ると共に加圧流体をクリアランス空間に供
給して前記軸受けと前記装着具との間に流体膜を形成す
る静圧的供給ポケットと、 加圧流体を流体供給ラインを介して前記ポケットに供給
するポンプと、 前記ポンプと前記ポケットとの間で前記流体供給ライン
に設けられており、ロータ振動を減衰させる低い動剛性
と、前記軸受けを前記装着具に対して定置する高い静剛
性とを同時に軸受けサポートに与える手段とを備えたロ
ータ用の静圧型軸受けサポート。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US213785 | 1994-03-15 | ||
| US08/213,785 US5374129A (en) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | Hydrostatic bearing support affording high static and low dynamic stiffness to a rotor in turbomachinery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0814256A true JPH0814256A (ja) | 1996-01-16 |
Family
ID=22796501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7051655A Withdrawn JPH0814256A (ja) | 1994-03-15 | 1995-03-13 | ロータ用の静圧型軸受けサポート |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5374129A (ja) |
| JP (1) | JPH0814256A (ja) |
| KR (1) | KR950033142A (ja) |
| DE (1) | DE19508386A1 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5769545A (en) * | 1996-12-04 | 1998-06-23 | Bently Nevada Corporation | Hydrostatic bearing for supporting rotating equipment, a fluid handling system associated therewith, a control system therefore, method and apparatus |
| US6142672A (en) * | 1998-06-22 | 2000-11-07 | Bently Nevada Corporation | Fluid flow and control system for a hydrostatic bearing supporting rotating equipment: method and apparatus |
| EP1223359A1 (de) | 2001-01-10 | 2002-07-17 | Dipl.Ing. Hitzinger Gesellschaft m.b.H. | Dichtungsbüchse für das Lager eines Unterwassergenerators |
| US6846158B2 (en) * | 2002-09-06 | 2005-01-25 | General Electric Company | Method and apparatus for varying the critical speed of a shaft |
| US6920794B2 (en) * | 2002-10-07 | 2005-07-26 | General Electric Company | Method and apparatus for rotary machine vibration control |
| JP2006510857A (ja) * | 2002-12-18 | 2006-03-30 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 気体軸受装置 |
| CN100357630C (zh) * | 2004-07-01 | 2007-12-26 | 天津大学 | 主动控制弯扭耦振电液式周向加载执行器 |
| US8182153B2 (en) * | 2009-02-27 | 2012-05-22 | General Electric Company | Bearing damper with spring seal |
| US8684606B2 (en) | 2010-09-09 | 2014-04-01 | Orion Corporation | Hydrodynamic bearing with adaptive displacement control |
| US9377027B2 (en) | 2011-08-11 | 2016-06-28 | Itt Manufacturing Enterprises Llc. | Vertical double-suction pump having beneficial axial thrust |
| US8770037B2 (en) | 2011-10-14 | 2014-07-08 | Chrysler Group Llc | System and method for structure stiffness determination |
| US9279289B2 (en) | 2013-10-03 | 2016-03-08 | Renegade Manufacturing, LLC | Combination mud motor flow diverter and tiled bearing, and bearing assemblies including same |
| ITMI20132181A1 (it) * | 2013-12-20 | 2015-06-21 | Ansaldo Energia Spa | Apparecchiatura di supporto di un albero di macchina rotante e metodo per riparare una macchina rotante facendo uso di tale apparecchiatura |
| US9951811B2 (en) | 2016-04-18 | 2018-04-24 | General Electric Company | Bearing |
| US10036279B2 (en) | 2016-04-18 | 2018-07-31 | General Electric Company | Thrust bearing |
| US9746029B1 (en) | 2016-04-18 | 2017-08-29 | General Electric Company | Bearing |
| US10066505B2 (en) | 2016-04-18 | 2018-09-04 | General Electric Company | Fluid-filled damper for gas bearing assembly |
| US10001166B2 (en) | 2016-04-18 | 2018-06-19 | General Electric Company | Gas distribution labyrinth for bearing pad |
| US11193385B2 (en) | 2016-04-18 | 2021-12-07 | General Electric Company | Gas bearing seal |
| US10914195B2 (en) | 2016-04-18 | 2021-02-09 | General Electric Company | Rotary machine with gas bearings |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2198194B (en) * | 1986-12-03 | 1990-05-30 | Nat Res Dev | Improvements in or relating to hydrodynamic journal bearings |
| US4983051A (en) * | 1988-05-12 | 1991-01-08 | United Technologies Corporation | Apparatus for supporting a rotating shaft in a rotary machine |
| SE465177B (sv) * | 1989-12-15 | 1991-08-05 | Abb Stal Ab | Hydrostatiskt lagrad squeezefilmdaempare |
-
1994
- 1994-03-15 US US08/213,785 patent/US5374129A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-03-09 DE DE19508386A patent/DE19508386A1/de not_active Withdrawn
- 1995-03-13 JP JP7051655A patent/JPH0814256A/ja not_active Withdrawn
- 1995-03-14 KR KR1019950005235A patent/KR950033142A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19508386A1 (de) | 1995-09-21 |
| US5374129A (en) | 1994-12-20 |
| KR950033142A (ko) | 1995-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |