[發明專利]箔片軸承

有效

• 申請號: 201280046195.2
• 申請日: 2012-09-20
• 公開（公告）號: CN103827524B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 吉野真人;藤原宏樹
• 申請（專利權）人: NTN株式會社
• 主分類號: F16C27/02
• 分類號: F16C27/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

技術領域

本發明涉及一種使薄膜狀的箔片構件介于外側構件的內周面與軸的外周面之間的箔片軸承。

背景技術

渦輪機(例如燃氣輪機、渦輪增壓機)的主軸被驅動且以高速旋轉。另外，安裝于主軸的渦輪葉片暴露在高溫中。因此，對于支承上述主軸的軸承，要求能夠承受高溫·高速旋轉這樣的嚴酷環境。作為此類用途的軸承，有時使用油潤滑的滾動軸承、油動壓軸承，但是在難以由潤滑油等液體來進行潤滑的情況、從能量效率的觀點出發難以額外設置潤滑油循環系統的輔助機構的情況下、或者因液體的剪切產生的阻力成為問題的情況等條件下，使用上述軸承受到制約。因此，作為適用于上述那樣的條件的軸承，著眼于空氣動壓軸承。

作為空氣動壓軸承，通常由剛體來構成旋轉側與固定側這兩者的軸承面。然而，對于此類空氣動壓軸承，當形成于旋轉側與固定側的軸承面間的徑向軸承間隙的管理不充分時，在超出穩定極限時容易產生被稱作回轉(whirl)的自激性的主軸的擺動。因此，與使用的旋轉速度對應的間隙管理變得重要。尤其是，像燃氣輪機、渦輪增壓機那樣，由于在溫度變化激烈的環境中受到熱膨脹的影響而導致徑向軸承間隙的寬度發生變動，因此高精度的間隙管理變得極為困難。

作為不易產生回轉、并且在溫度變化大的環境下也能夠容易地進行間隙管理的軸承而已知有箔片軸承。箔片軸承由對于彎曲而言剛性低的具有撓性的薄膜(箔片)構成軸承面，通過允許軸承面的撓曲而支承負載。通常，由被稱作頂箔片的薄板來構成軸承的內周面，在其外徑側配置被稱作背箔片的彈簧狀的構件而使頂箔片所承受的負載由背箔片彈性地支承。在這種情況下，在軸旋轉時，在軸的外周面與頂箔片的內周面之間形成空氣膜，對軸進行非接觸支承。

在箔片軸承中，借助箔片的撓性而形成與軸的旋轉速度或負載、周圍的溫度等運轉條件對應的適當的徑向軸承間隙，因此，箔片軸承具有穩定性優異這樣的特征，與通常的空氣動壓軸承相比較，能夠在高速下使用。另外，通常的動壓軸承的徑向軸承間隙需要以軸直徑的1／1000的比例進行管理，例如在直徑數mm左右的軸中需要始終確保數μm左右的徑向軸承間隙。因而當考慮制造時的公差、進而考慮到溫度變化激烈的情況下的熱膨脹時，精確的間隙管理是困難的。與此相對，在箔片軸承的情況下，若管理為數十μm左右的徑向軸承間隙就足夠了，具有其制造、間隙管理變得容易的優點。

作為箔片軸承，公知有利用在背箔片上設置的豎立部來彈性地支承頂箔片的結構(專利文獻1)、利用線材編織成網狀的彈性體來彈性地支承軸承箔片的結構(專利文獻2)、以及在背箔片上設有與外圈內表面接觸且沒有沿周向移動的支承部和利用來自頂箔片的面壓而彈性地撓曲的彈性部的結構(專利文獻3)等。

作為箔片軸承的一種，存在被稱作葉片型的箔片軸承，其沒有設置背箔片，且將頂箔片在周向上分割而形成葉片箔片，使葉片箔片的一部分重疊并且在周向的多個部位設置，在葉片箔片的重疊部分處獲得彈性。作為該葉片型的箔片軸承，公知有將固定軸承環在周向上分割為多個圓弧狀環構件，在各圓弧狀環構件的接合端部上焊接箔片的一端，并且在箔片上彎曲形成有瑞利臺階的結構(專利文獻4)、由壓電雙晶片來形成葉片的結構(專利文獻5)、利用由線膨脹率不同的兩種金屬構成的雙金屬材料來形成葉片箔片的結構(專利文獻6)等。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2002-364643公報

專利文獻2：日本特開2003-262222號公報

專利文獻3：日本特開2009-299748號公報

專利文獻4：日本特公平2-20851號公報

專利文獻5：日本特開平4-54309號公報

專利文獻6：日本特開2002-295467號公報

發明內容

發明要解決的課題

在現有葉片型的箔片軸承中，在葉片上形成的軸承面與軸的外周面之間的徑向軸承間隙朝向葉片的前端側而逐漸縮小。因此，軸承間隙處的流體壓力在葉片前端側較高，在葉片后端側變得較低。因此，在圓周方向上，高壓部與低壓部交替地出現，該情況有可能對軸的旋轉精度造成負面影響。

因此，本發明的目的在于，提供一種獲得較高的旋轉精度、也能夠與進一步的高速旋轉化對應的葉片型箔片軸承。

用于解決課題的手段