[发明专利]推力箔片轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种推力箔片轴承，其由设于薄膜状的箔片的推力轴承面形成推力轴承间隙，并利用在该推力轴承间隙产生的流体膜将旋转构件支承于轴向方向。

背景技术

燃气轮机、增压机（涡轮增压机）的轴被驱动且以高速旋转。另外，安装于轴的涡轮叶片暴露在高温中。因此，对于支承上述轴的轴承，要求能够承受高温·高速旋转这样的严酷环境。作为此类用途的轴承，有时使用油润滑的滚动轴承、油动压轴承。然而，在难以由润滑油等液体来进行润滑的情况、从能量效率的观点出发而难以额外设置润滑油循环系统的辅助机构的情况、或者由液体的剪切产生的阻力成为问题的情况等的条件下，使用油的轴承的使用受到制约。因此，作为适用于上述那样的条件的轴承，着眼于空气动压轴承。

作为空气动压轴承，通常由刚体来构成旋转侧与固定侧这两者的轴承面。然而，对于此类空气动压轴承，当形成于旋转侧与固定侧的轴承面间的轴承间隙的管理不充分时，在超出稳定极限时容易产生被称作回转（whirl）的自激性的轴的振摆回转。因此，与使用的旋转速度对应的间隙管理变得重要。然而，像燃气轮机、增压机那样，由于在温度变化激烈的环境中受到热膨胀的影响而导致轴承间隙的宽度发生变动，因此高精度的间隙管理变得极为困难。

作为在温度变化大的环境下也能够容易地进行间隙管理的轴承而已知有箔片轴承。箔片轴承是由对于弯曲而刚性较低的具有挠性的薄膜（箔片）构成轴承面的轴承。对于箔片轴承，借助箔片的挠性而形成与轴的旋转速度或负载、周围温度等运转条件对应的适当的轴承间隙。因此，箔片轴承具有稳定性优异这样的特征，与通常的空气动压轴承相比较，能够在高速下使用。另外，对于通常的动压力轴承，由于需要始终确保数μm左右的轴承间隙，因此当考虑到制造时的公差、进而考虑到温度变化激烈的情况下的热膨胀时，精密的间隙管理是困难的。与此相对，在箔片轴承的情况下，若管理为数十μm左右的轴承间隙就足够了，具有其制造、间隙管理变得容易的优点。

另外，由于向燃气轮机、增压机的轴施加因涡轮的高速旋转而产生的轴向方向的反作用力，因此不仅需要在径向方向上对轴进行支承，还需要在轴向方向上对轴进行支承。例如，专利文献1～3中示出在径向方向上对旋转轴进行支承的箔片轴承。另外，专利文献4～6中示出叶片型的推力箔片轴承来作为在轴向方向上对旋转构件进行支承的推力箔片轴承的一种。该推力箔片轴承在固定构件的端面的圆周方向多处位置设有多个叶片，各叶片的圆周方向一端为自由端，各叶片的圆周方向另一端固定于固定构件的端面。当旋转构件进行旋转时，在各叶片的轴承面与同其对置的旋转构件的端面之间形成有推力轴承间隙，利用该推力轴承间隙的流体膜而使旋转构件在轴向方向上被非接触支承。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-364643号公报

专利文献2：日本特开2003-262222号公报

专利文献3：日本特开2009-299748号公报

专利文献4：日本特开昭61-36725号公报

专利文献5：日本实开昭61-38321号公报

专利文献6：日本特开昭63-195412号公报

发明内容

发明要解决的课题

[第一目的]

然而，在上述那样的叶片型的推力箔片轴承中，由于需要一个个地形成多个叶片，因此部件件数变多。另外，由于需要将叶片一个一个地组装于固定构件的端面，因此叶片的组装花费工时，从而导致成本升高。

本发明的第一目的在于，减少叶片型的推力箔片轴承的部件件数，并简化叶片的组装，从而实现低成本化。

[第二目的]

仅在上述那样的推力轴承间隙的流体膜中，在轴向方向上施加较大的负载的情况下，负载容量不足，可能导致旋转构件的稳定性降低、或导致旋转构件与固定构件之间的接触。尤其是在燃气轮机、增压机中使用的轴向轴承，通过转子（叶片）以高速进行旋转，由此向轴施加较大的轴向方向的负载，因此强烈要求提高轴向方向的负载容量。