立式轴承装置的制作方法

文档序号:14254344
立式轴承装置的制作方法

本发明涉及一种立式轴承装置。



背景技术:

已知有对大型发电机、电动机等旋转机的旋转轴部件进行支承的立式轴承装置。立式轴承装置对在重力方向上朝向上下延伸的旋转轴部件的轴向上的推力载荷、以及径向上的径向载荷两者进行支承。与该立式轴承装置的轴向和径向上的载荷对应的轴承部分由于旋转轴部件的旋转而随之产生发热,所以需要适当的冷却。在现有技术中,立式轴承装置主要使用通过送风来冷却整体的风冷器、或者在外部冷却润滑油的油冷器等。在使用风冷器的情况下,通过使用与旋转轴部件一起旋转的送风机,利用送风机产生的空气的气流来冷却轴承装置(专利文献1)。此外,在使用油冷器的情况下,例如通过使用用于使润滑油循环的泵装置等将润滑轴承部分的润滑油向外部喷出,使该润滑油在轴承装置和冷却器之间循环来冷却轴承装置(专利文献2)。

但是,随着应用立式轴承装置的旋转机的大型化和高旋转化,在轴承部分产生的热也有增大的倾向。因此,在立式轴承装置中需要进一步提高冷却能力。然而,在使用像专利文献1这样的风冷器的情况下,冷却能力取决于空气的气流和与其接触的散热片的接触面积。也就是说,为了提高冷却能力,必须扩大散热片的表面积。因此,为了提高冷却能力,存在散热片的扩大、即导致立式轴承装置自身的大型化的问题。

在使用油冷器的情况下,虽然避免了立式轴承装置的自身的大型化,但是需要从立式轴承装置到外部的油冷器的管道,会导致结构的复杂化、维护的繁杂化。此外,如果在油冷器的功能、管道中产生异常,则存在立式轴承装置其本身的冷却变得困难的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2003-293977号公报;

专利文献2:日本特开平5-106636号公报。



技术实现要素:

发明要解决的课题

因此,本发明的目的在于,提供一种不会导致大型化、结构的复杂化以及维护的繁杂化且冷却能力高的立式轴承装置。

用于解决课题的方案

在权利要求1所述的立式轴承装置中,容器状的壳体将与底板一起形成的油室在重力方向上划分为上方的上侧油室和下方的下侧油室。冷却部具有从上侧油室朝向下侧油室移动的润滑油通过的润滑油流道部。在上侧油室中贮存的润滑油经由冷却部的润滑油流道部而沿重力方向朝向下侧油室移动。冷却部从壳体朝向外侧露出。因此,流过冷却部的润滑油在露出于壳体外侧的冷却部中散热。以此方式,吸收了推力轴承部和轴颈轴承部的发热的润滑油在从上侧油室朝向下侧油室移动时,在冷却部被冷却。其结果是,发热的推力轴承部和轴颈轴承部通过循环的润滑油促进冷却。此外,该冷却部与壳体一体设置在壳体的径向外侧。因此,冷却部不需要长的管道。因此,不会导致结构的复杂化和维护的繁杂化且能够提高冷却能力。

附图说明

图1是示出第一实施方式的立式轴承装置的剖面的概要图。

图2是示出应用了基于第一实施方式的立式轴承装置的旋转机的示意图。

图3是从图1的箭头III方向观察到的向视图。

图4是对图1所示的立式轴承装置的圆环部的附近进行了放大的放大图。

图5是沿图4的V-V线将图4所示的圆环部截断的剖视图。

图6是对图4所示的立式轴承装置的连接孔的附近进行了放大的放大图。

图7是沿图4的VII-VII线将基于第一实施方式的立式轴承装置的壳体截断的剖视图。

图8是沿图7的VIII-VIII线将图7的连接孔的附近截断的剖视图。

图9是对图4所示的立式轴承装置的圆环部的附近进行了进一步放大的放大图。

图10是在与图7的VIII-VIII线对应的位置将第一实施方式的变形例的连接孔的附近截断了的剖视图。

图11是在与图7的VIII-VIII线对应的位置将第一实施方式的变形例的连接孔的附近截断了的剖视图。

图12是示出基于第二实施方式的立式轴承装置的壳体的一部分和冷却部的剖视图。

图13是示出基于第二实施方式的变形例的立式轴承装置的壳体的一部分和冷却部的剖视图。

图14是示出基于第二实施方式的变形例的立式轴承装置的壳体的一部分和冷却部的剖视图。

图15是示出基于第二实施方式的变形例的立式轴承装置的壳体的一部分和冷却部的剖视图。

图16是示出基于第三实施方式的立式轴承装置的剖面的概要图。

图17是示出基于第三实施方式的变形例的立式轴承装置的剖面的概要图。

图18是示出基于第四实施方式的立式轴承装置的剖面的概要图。

图19是示出基于第五实施方式的立式轴承装置的剖面的概要图。

图20是示出基于第六实施方式的立式轴承装置的壳体的一部分和冷却部的剖视图。

图21是示出基于其它的实施方式的立式轴承装置的壳体的一部分和冷却部的剖视图。

具体实施方式

以下,根据附图,对基于多个实施方式的立式轴承装置进行说明。另外,对在多个实施方式中实质相同的部位标记相同的符号,省略说明。

(第一实施方式)

图1、图2和图3所示的立式轴承装置10用于图2所示的旋转机11的轴承。旋转机11具有例如发电机、泵、电动机、涡轮机等以旋转轴部件12为中心旋转的旋转体13。旋转机11并不限于这些例子,只要是以旋转轴部件12为中心旋转的设备就能够适用。旋转机11具有作为旋转的中心的旋转轴部件12。该旋转轴部件12在重力方向上大致朝向上下延伸。立式轴承装置10在该旋转机11的上端即重力方向的上侧支承旋转机11的旋转轴部件12。立式轴承装置10固定在设备的基台14,并以将旋转机11悬吊的状态对其进行支承。另外,也可以采用旋转轴部件12朝向上方贯穿立式轴承装置10,并在该立式轴承装置10的上方设置驱动旋转轴部件12的驱动源的结构。

如图1所示,立式轴承装置10具有止推环21、底板22、推力轴承部23、壳体24、轴颈轴承部25以及冷却部26。止推环21形成为圆筒状,与旋转轴部件12设置为一体。由此,止推环21与旋转轴部件12一体地旋转。止推环21具有上表面部31、筒部32以及圆环部33。这些上表面部31、筒部32以及圆环部33构成为一体。上表面部31位于止推环21的上端,旋转轴部件12穿过其中心。筒部32从上表面部31向下方延伸,在旋转轴部件12的轴向的外侧设置为与旋转轴部件12同心的筒状。圆环部33设置在筒部32的下端即上表面部31的相反侧的端部。环状部33的外径大于筒部32的外径,外周侧的端部比筒部32更朝向径向外侧突出。在旋转轴部件12的径向上,圆环部33在内周侧具有内周面331,在外周侧具有外周面332。旋转轴部件12通过贯穿止推环21的上表面部31而与止推环21组装为一体。旋转轴部件12通过例如压入、焊接等而被固定在止推环21。

底板22具有主体34和油筒部35。底板22的主体34和油筒部35通过单独的部件或一个的部件构成为一体。在本实施方式的情况下,油筒部35与主体34分体构成并安装在主体34。主体34形成为在中心具有开口36的圆板状。旋转轴部件12贯穿该中心的开口36。油筒部35沿主体34的开口36的边缘设为筒状,从主体34朝向上方延伸。由此,油筒部35将旋转轴部件12的径向外侧呈筒状地包围。底板22固定在设备的基台14或固定在旋转机11的未图示的外壳等。

推力轴承部23设置在止推环21与底板22相向的部分。具体而言,推力轴承部23设置在止推环21与底板22在旋转轴部件12的轴向上相向的部分。在本实施方式的情况下,推力轴承部23在底板22的主体34中设置于与止推环21的圆环部33相向的位置。推力轴承部23与和旋转轴部件12一起旋转的止推环21的环状部33滑动。也就是说,推力轴承部23与圆环部33的主体34侧的滑动面333滑动。由此,推力轴承部23在轴向支承旋转轴部件12的旋转。

壳体24包围着旋转轴部件12的外周侧。壳体24具有壳体主体41、中间壁42、内壁43以及下壁44。壳体24在下端侧与底板22连接。壳体24与底板22一起形成上端开口的容器。该成为容器状的由壳体24与底板22形成的空间为贮存润滑油的油室45。也就是说,壳体24与底板22成为一体的容器状而形成油室45。润滑油充满该油室45。

壳体主体41形成为圆环状,构成壳体24的外壁。壳体主体41的下端与底板22相接。中间壁42在轴向上设置于壳体主体41的中间,并从壳体主体41朝向径向内侧突出。也就是说,中间壁42从壳体主体41的内壁朝向旋转轴部件12侧呈圆环状地突出。内壁43从中间壁42的径向上的内侧的端部的附近朝向上方延伸。内壁43在中间壁42的径向上的内侧的端部的附近设置为圆筒状。下壁44从中间壁42的径向上的中间朝向下方延伸。该下壁44与内壁43同样地在中间壁42的下方设置为圆筒状。

由此,壳体24的中间壁42将在与底板22之间形成的油室45划分为上侧油室46和下侧油室47。上侧油室46在中间壁42的上侧,在壳体主体41与内壁43之间形成为圆环状。另一方面,下侧油室47在中间壁42的下侧,在壳体主体41与下壁44之间形成为圆环状或筒状。以此方式,壳体24通过中间壁42将油室45在重力方向上划分成上方的上侧油室46和下方的下侧油室47。壳体24具有上板48。上板48覆盖着容器状的油室45的上端侧。

轴颈轴承部25设置在止推环21与壳体24相向的部分。具体而言,轴颈轴承部25设置于止推环21与壳体24在旋转轴部件12的径向上相向的部分。在本实施方式的情况下,轴颈轴承部25设置于在壳体24的内壁43中与止推环21的筒部32相向的位置。轴颈轴承部25与和旋转轴部件12一起旋转的止推环21的筒部32滑动。也就是说,轴颈轴承部25与筒部32的外周侧的面滑动。由此,轴颈轴承部25在径向支承旋转轴部件12的旋转。

冷却部26具有润滑油流道部51和散热部52。润滑油流道部51由润滑油能够流过的管状的部件构成,并在内侧形成有润滑油道。润滑油流道部51的一个端部与上侧油室46连接,另一个端部与下侧油室47连接。具体而言,润滑油流道部51的上侧的端部与上侧油室46连接,下侧的端部与下侧油室47连接。该润滑油流道部51直接安装于壳体主体41。也就是说,润滑油流道部51与壳体主体41构成为一体。与此同时,润滑油流道部51从壳体主体41沿径向朝向外侧突出。也就是说,润滑油流道部51从壳体主体41朝向外侧露出。散热部52设置在从壳体主体41露出的润滑油流道部51。散热部52为了确保用于热交换的表面积而具有未图示的散热片等。如图3所示,沿立式轴承装置10的周向设置有多个冷却部26。在本实施方式的情况下,立式轴承装置10沿周向等间隔地具有4个冷却部26。冷却部26的数量、配置不限于图3所示的例子而能够任意地设定。

在图1所示的上侧油室46中贮存的润滑油由于重力、随着自身的循环的抽吸效应经由润滑油流道部51流向下方的下侧油室47。此时,润滑油流过从壳体主体41露出的润滑油流道部51。由此,润滑油在设置于润滑油流道部51的中途的散热部52中散热。也就是说,润滑油在经由润滑油流道部51而从上侧油室46流向下侧油室47的期间内,在散热部52中被散热和冷却。以此方式,冷却部26将从上侧油室46流向下侧油室47的润滑油冷却。

立式轴承装置10除了上述以外还具有送风部53。送风部53具有与旋转轴部件12一起旋转的风扇部54。通过风扇部54与旋转轴部件12一起旋转,在壳体24的外侧形成从上朝向下的气流。该气流沿壳体24的上板48和壳体主体41流动,并流过冷却部26的散热部52。由此,由风扇部54的旋转形成的空气的气流将壳体24和冷却部26冷却。其结果是,贮存在油室45的润滑油和流过冷却部26的润滑油被促进散热。壳体24可以在由风扇部54的旋转而形成空气的气流的位置处具有片49。

壳体24将油室45不止划分为上侧油室46和下侧油室47,还划分出循环油室55。循环油室55形成于油室45中除了上侧油室46和下侧油室47之外的部分。在该循环油室55中收容有止推环21的筒部32的一部分和圆环部33。而且,推力轴承部23和轴颈轴承部25设置在该循环油室55。也就是说,与止推环21的圆环部33滑动的推力轴承部23位于循环油室55的下侧。此外,与止推环21的筒部32滑动的轴颈轴承部25位于循环油室55的上侧。

循环油室55包含内周侧流道56、外周侧流道57、推力室58以及轴颈室59。内周侧流道56在圆环部33的内周面331与底板22的油筒部35之间形成。外周侧流道57在圆环部33的外周面332与壳体24的中间壁42以及下壁44之间形成。这些内周侧流道56和外周侧流道57形成为沿旋转轴部件12的周向连续的环状。推力室58在圆环部33的下端与底板22之间形成。推力室58收容有推力轴承部23。轴颈室59在止推环21的筒部32与壳体24的内壁43之间形成。轴颈室59收容有轴颈轴承部25。

经由冷却部26从上侧油室46朝向下侧油室47移动的润滑油,经由形成于底板22的下部油道61而流入循环油室55。下部油道61在底板22的上侧即壳体24侧形成为朝向径向呈放射状地延伸的槽或者圆环状的凹部。下侧油室47的润滑油经由该下部油道61朝向循环油室55的内周侧流道56移动。

朝向循环油室55流入的润滑油利用循环油室55的内部的止推环21的旋转而返回上侧油室46。由此,在上侧油室46中贮存的润滑油经由冷却部26、下侧油室47、下部油道61以及循环油室55进行循环。润滑油循环的机构的细节在后面进行叙述。由于滑动而在推力轴承部23和轴颈轴承部25产生的热被循环的润滑油吸收。然后,吸收的热通过在润滑油的循环中流过冷却部26而在冷却部26被散热。其结果是,润滑油被冷却,从而促进冷却因摩擦而产生了热的推力轴承部23和轴颈轴承部25。

接着,对使润滑油从循环油室55朝向上侧油室46循环的机构详细地进行说明。

如图4所示,立式轴承装置10具有循环机构部70。循环机构部70具有循环孔71。循环孔71设置在止推环21的圆环部33,并沿径向从内周侧朝向外周侧贯穿该圆环部33。如图5所示,沿圆环部33的周向放射状地设置有多个循环孔71。在本实施方式的情况下,圆环部33具有12根沿周向放射状地延伸的循环孔71。该循环孔71的一个端部朝向圆环部33的外周面332开口,另一个端部朝向圆环部33的内周面331开口。此外,如图4所示,循环孔71在旋转轴部件12的径向上从内周面331到外周面332地朝向上方倾斜。也就是说,在旋转轴部件12的轴向上,循环孔71的外周面332侧的端部比内周面331侧的端部更靠上方。另外,循环孔71也可以相对圆环部33的径向倾斜。循环孔71可以分别或分组地制成粗细、朝向固定的装置或者制成不规则的装置。但是,从制造的观点出发,循环孔71优选均为粗细相同、朝向相同的装置。以此方式,循环孔71的粗细、朝向以能够根据立式轴承装置10所要求的性能来控制润滑油的移动的方式而能够任意地设定。

由于在圆环部33设置循环孔71,所以当止推环21与旋转轴部件12一起旋转时,在循环油室55中的圆环部33的内周侧存在的润滑油通过该循环孔71而被引导朝向圆环部33的外周侧。也就是说,通过止推环21相对于被固定的底板22的旋转,在圆环部33的内周侧存在的润滑油通过循环孔71朝向上侧油室46流动。由此,形成从循环油室55朝向上侧油室46的润滑油的流动。此时,由于循环孔71向上方倾斜,所以更顺畅地朝向上方的上侧油室46引导润滑油。由于循环油室55的润滑油经由循环孔71流向上侧油室46,下侧油室47的润滑油经由下部油道61被补充到循环油室55。下部油道61连接下侧油室47和循环油室55的内周侧流道56。也就是说,在下侧油室47中贮存的润滑油从下侧油室47经由下部油道61被补充到内周侧流道56。

如上所述,在止推环21的圆环部33的外周面332与壳体24的中间壁42及下壁44之间形成有外周侧流道57。该外周侧流道57的外周面332与壳体24之间的距离优选设定为,旋转轴部件12的轴向上的上方大于下方。为了具体地进行说明,将设置于圆环部33的循环孔71的下端延长,从而设定虚拟直线L。如图6所示,该虚拟直线L由于将循环孔71的下端延长而与壳体24交叉。由此,外周侧流道57被作为壳体24的内壁的表面571及表面572、以及构成圆环部33的外周面332的表面573及表面574包围而形成。该外周侧流道57设定为,在该虚拟直线L上方相向的表面572与表面574之间的距离大于在该虚拟直线L下方相向的表面571与表面573之间的距离。具体而言,被壳体24的中间壁42和下壁44、以及圆环部33包围的外周侧流道57在与虚拟直线L交叉的交叉位置P的上方朝向外周侧膨胀。由此,在外周侧流道57中,在虚拟直线L的上方相向的表面的距离扩大。此外,壳体24可以在从该交叉位置P朝向上方的壁面具有曲面部72。也就是说,壳体24的中间壁42和下壁44的内周侧的端部可以从交叉位置P朝向上方设置曲面状的曲面部72。另外,外周侧流道57可以设成以下形状,即在包含旋转轴部件12的中心轴的剖面,壳体24与外周面332之间的距离从下方侧朝向上方侧连续地扩大的形状。

壳体24在将循环油室55和上侧油室46划分开的中间壁42具有连接孔73。也就是说,连接孔73通过贯穿中间壁42而将循环油室55与上侧油室46连接在一起。连接孔73具有径向外侧的表面731和径向内侧的表面732。连接孔73具有下侧开口74和上侧开口75。下侧开口74为连接孔73的下方侧的端部,在循环油室55的外周侧流道57开口。上侧开口75为连接孔73的上方侧的端部,在上侧油室46开口。如图7和图8所示,该连接孔73优选下侧开口74的开口面积小于上侧开口75的开口面积。而且,连接孔73优选形成为从下侧开口74朝向上侧开口75剖面积连续地扩大的锥状。

沿壳体24的周向设置有多个连接孔73。在本实施方式的情况下,壳体24沿周向具有6个连接孔73。连接孔73的数量能够任意地设定。如图6和图7等所示,形成这些连接孔73的中间壁42的优选为,内周侧的表面732在旋转轴部件12的径向上与旋转轴部件12的轴平行地延伸。也就是说,在本实施方式的情况下,连接孔73的内周侧的表面732与旋转轴部件12的中心轴平行。另一方面,在形成连接孔73的中间壁42中,外周侧的表面731在旋转轴部件12的径向上相对于旋转轴部件12的中心轴倾斜。也就是说,连接孔73以外周侧的表面731越朝向上方越相对于旋转轴部件12远离的方式倾斜。由此,连接孔73形成为剖面积从循环油室55侧朝向上侧油室46连续地扩大的锥状。

如图4和图9所示,立式轴承装置10具有轴颈贯穿孔76。轴颈贯穿孔76沿径向贯穿止推环21的筒部32。轴颈贯穿孔76通过贯穿筒部32将循环油室55的内周侧流道56和轴颈室59连接。由此,在循环油室55的内周侧流道56中存在的润滑油经由轴颈贯穿孔76流向轴颈室59。流入轴颈室59的润滑油随着止推环21的旋转而从轴颈室59朝向上侧油室46循环。此时,流入轴颈室59的润滑油在润滑轴颈轴承部25的同时朝向上侧油室46流出。在此,轴颈贯穿孔76可以在旋转轴部件12的径向和轴向上从内周面侧朝向外周面侧倾斜,也可以不倾斜。此外,轴颈贯穿孔76可以分别或分组地制成粗细、朝向固定的装置或制成不规则的装置。但是,从制造的观点出发,轴颈贯穿孔76优选均为粗细相同、朝向相同的装置。以此方式,轴颈贯穿孔76的粗细、朝向以能够根据立式轴承装置10所要求的性能来控制润滑油的移动的方式而能够任意地设定。

立式轴承装置10具有密封部件77。密封部件77设置在止推环21的圆环部33的上端与壳体24的中间壁42的下端相向的位置。如上所述,循环油室55包含有收容推力轴承部23的推力室58、以及收容轴颈轴承部25的轴颈室59。从下侧油室47经由下部油道61被补充到循环油室55的润滑油在循环油室55中经由以下3个循环路径朝向上侧油室46循环。

路径(1):从内周侧流道56起润滑推力室58的推力轴承部23,经由外周侧流道57和连接孔73朝向上侧油室46的循环路径。

路径(2):从内周侧流道56起经由圆环部33的循环孔71、外周侧流道57以及连接孔73朝向上侧油室46的循环路径。

路径(3):从内周侧流道56起经由轴颈贯穿孔76润滑轴颈室59的轴颈轴承部25,朝向上侧油室46的循环路径。

以此方式,循环油室55的润滑油经由3个路径朝向上侧油室46移动。此时,在路径(3)中流入轴颈室59的润滑油有可能不润滑收容在轴颈室59的轴颈轴承部25而形成经由圆环部33的上端和中间壁42的下端之间朝向外周侧流道57的流动。因此,密封部件77设置在该圆环部33的上端和中间壁42的下端之间。由此,在路径(3)中从轴颈贯穿孔76朝向内周侧流道56的润滑油的流动被该密封部件77限制。此外,密封部件77相反地也限制经由路径(1)或路径(2)流过外周侧流道57的润滑油流入轴颈室59。在外周侧流道57中还流过经由路径(1)将推力室58的推力轴承部23冷却的润滑油。该经由路径(1)的润滑油由于冷却了推力轴承部23而温度上升。当该温度上升的润滑油流入轴颈室59时,收容在轴颈室59的轴颈轴承部25利用润滑油进行的冷却有可能不充分。因此,通过设置密封部件77,还能够限制润滑油从外周侧流道57朝向轴颈室59的流动。

该圆环部33的上端与中间壁42的下端也是固定的壳体24与旋转的止推环21在旋转轴部件12的轴向上相向的部分。因此,密封部件77也可以设为与推力轴承部23一起在轴向上支承止推环21的副推力轴承部。也就是说,密封部件77与推力轴承部23一起在轴向上支承旋转轴部件12。

如图4和图9所示,止推环21也可以具有导入部78和导入部79。导入部78设置在止推环21的圆环部33的内周面331。此外,导入部79设置在止推环21的筒部32的内周面。循环孔71和轴颈贯穿孔76的端部朝向该止推环21的内周侧的表面开口。导入部78以迎合循环孔71的内周侧的开口的方式设置。同样地,导入部79以迎合轴颈贯穿孔76的内周侧的开口的方式设置。导入部78设置成从内周面331朝向径向外侧凹陷。而且,导入部78形成为内径从内周面331到循环孔71的开口而逐渐变小。同样地,导入部79设置成从筒部32的内周面朝向径向外侧凹陷。该导入部79也形成为内径从筒部32的内周面到轴颈贯穿孔76的开口而逐渐变小。导入部78和导入部79分别对应设置于在止推环21的内周面开口的循环孔71或轴颈贯穿孔76。另外,导入部78和导入部79也可以形成为在止推环21的内周面沿周向连续的槽状。在该情况下,在导入部78和导入部79中,旋转轴部件12的轴向的内径朝向循环孔71或轴颈贯穿孔76的开口而逐渐变小。成为该导入部78和导入部79的槽状的部分不仅可以形成为沿止推环21的周向连续的环状,也可以在周向上不连续地形成。此外,成为导入部78和导入部79的槽状的部分能够根据位置而任意地改变周向的深度、轴向的宽度。导入部78将内周侧流道56的润滑油朝向循环孔71引导。同样地,导入部79将内周侧流道56的润滑油朝向轴颈贯穿孔76引导。由此,促进了内周侧流道56的润滑油流入循环孔71和轴颈贯穿孔76。另外,在实施方式中,示出了形成有导入部78和导入部79两者的例子。但是,导入部78和导入部79也可以设置成形成任意一个或形成两者的结构。

对基于上述结构的立式轴承装置10的润滑油的循环、以及利用润滑油进行的推力轴承部23和轴颈轴承部25的冷却进行说明。

止推环21与旋转轴部件12一起旋转。由此,止推环21在固定的底板22和壳体24的内侧旋转。在循环油室55中贮存的润滑油通过由止推环21的旋转产生的离心力、剪切力或者由于流速的不同引起的压力差等而形成从旋转轴部件12的内周侧朝向外周侧即从内周侧流道56朝向外周侧流道57的流动。通过该流动,内周侧流道56的润滑油像上述路径(1)那样经由推力室58、像上述路径(2)那样经由循环孔71、以及像上述路径(3)那样经由轴颈室59朝向上侧油室46循环。

在此,构成路径(2)的循环孔71贯穿了止推环21的圆环部33,在其中途润滑油受到的阻力比较小。另一方面,构成路径(1)的推力室58收容有推力轴承部23。因此,流过循环孔71的润滑油的流速大于流过推力室58的润滑油的流速。流过循环孔71的流速大的润滑油朝向外周侧流道57流出,并且流动方向平滑地沿形成于壳体24的曲面部72朝向上方。由此,从循环孔71朝向外周侧流道57流出的润滑油的流向变为沿曲面部72朝向上方,从而流入连接孔73。此时,从循环孔71朝向连接孔73的润滑油的流速大于从推力室58流入外周侧流道57的润滑油的流速。由于流过该不同路径的润滑油的流速的差,从推力室58流入外周侧流道57的润滑油被从循环孔71朝向连接孔73的润滑油抽吸。其结果是,经由阻力大的路径(1)的推力室58的润滑油由于经由路径(2)的循环孔71的润滑油的流动而经由连接孔73被汲取至上侧油室46。因此,在推力室58中将推力轴承部23冷却了的润滑油不滞留在推力室58和外周侧流道57而向上侧油室46循环。

此外,通过止推环21的旋转,内周侧流道56的润滑油的一部分经由构成路径(3)的轴颈贯穿孔76和轴颈室59朝向上侧油室46循环。在该情况下,内周侧流道56的润滑油也通过由止推环21的旋转产生的离心力、剪切力或者由于流速的不同引起的压力差等而经由轴颈贯穿孔76流入轴颈室59。流入该轴颈室59的润滑油通过继续利用止推环21的旋转向轴颈室59补充润滑油,由此从轴颈室59流入上侧油室46。因此,在轴颈室59中将轴颈轴承部25冷却了的润滑油不滞留在轴颈室59而朝向上侧油室46循环。

通过循环而返回了上侧油室46的润滑油由于重力、随着自身的循环的抽吸效应而流向下方的下侧油室47。此时,由于上侧油室46与冷却部26连接,所以上侧油室46的润滑油经由冷却部26流向下侧油室47。上侧油室46虽然经由连接孔73与循环油室55的外周侧流道57连接,但像上述那样经由路径(1)和路径(2)的润滑油经由连接孔73流入上侧油室46。因此,认为不会产生从上侧油室46经由连接孔73朝向循环油室55的润滑油的流动。

流入到冷却部26的润滑油通过经由散热部52来散热。也就是说,吸收了由于推力轴承部23和轴颈轴承部25的滑动产生的发热的润滑油通过流过冷却部26来散热。散热后的润滑油流入下侧油室47。当止推环21旋转时,循环油室55的润滑油像上述那样朝向上侧油室46流出。因此,当循环油室55的润滑油减少时,流入下侧油室47的润滑油经由下部油道61被补充到循环油室55的内周侧流道56。

以此方式,通过与旋转轴部件12一起旋转的止推环21而在上侧油室46与下侧油室47之间形成经由循环油室55的润滑油的流动、以及经由冷却部26的润滑油的流动。也就是说,形成在上侧油室46与下侧油室47之间循环的润滑油的流动。其结果是,润滑油重复进行推力轴承部23和轴颈轴承部25的冷却、以及冷却部26中的散热。由此,实现立式轴承装置10的推力轴承部23和轴颈轴承部25的润滑及冷却、以及通过冷却而吸收了热的润滑油的散热。

在上述的第一实施方式中,构成冷却部26的润滑油流道部51从壳体24朝向外侧露出。因此,流过润滑油流道部51的润滑油在露出于壳体24的外侧的润滑油流道部51的散热部52中散热。以此方式,吸收了推力轴承部23和轴颈轴承部25的发热的润滑油在从上侧油室46朝向下侧油室47移动时在冷却部26中被冷却。其结果是,利用循环的润滑油促进了发热的推力轴承部23和轴颈轴承部25的冷却。此外,该冷却部26的润滑油流道部51与壳体24一体设置在壳体24的径向外侧。因此,冷却部26不需要长的管道。因此,能够不会导致结构的复杂化和维护的繁杂化且提高冷却能力。

此外,在第一实施方式中,具有送风部53。送风部53通过与旋转轴部件12一起旋转的风扇部54形成朝向冷却部26的空气的气流。由此,通过由风扇部54形成的气流促进冷却部26冷却。因此,能够促进经由冷却部26进行循环的润滑油的散热,能够促进利用润滑油对推力轴承部23和轴颈轴承部25进行的冷却。

在第一实施方式中,在从下侧油室47朝向上侧油室46循环的润滑油流过的循环油室55设置有推力轴承部23和轴颈轴承部25。因此,由于支承旋转轴部件12的旋转而发热的推力轴承部23和轴颈轴承部25通过流过循环油室55的润滑油来冷却。因此,能够促进推力轴承部23和轴颈轴承部25的冷却,抑制烧焦。由此,能够提高立式轴承装置10的耐烧焦性。

此外,在第一实施方式中,具有循环机构部70。循环机构部70在止推环21的圆环部33具有多个循环孔71。当止推环21的圆环部33与旋转轴部件12一起旋转时,循环油室55的润滑油会产生离心力、剪切力或者由于流速的不同引起的压力差等。由此,循环油室55的润滑油经由贯穿圆环部33的循环孔71从圆环部33的内周侧被引导至外周侧。由该循环孔71引导的润滑油的流动形成为从下侧油室47经由循环油室55朝向上侧油室46的润滑油的流动。其结果是,贮存在下侧油室47的润滑油通过止推环21的旋转经由循环油室55朝向上侧油室46循环。因此,能够不使用泵装置等而促进润滑油的循环。而且,推力轴承部23和轴颈轴承部25通过该循环的润滑油的流动来润滑和冷却。因此,能够抑制推力轴承部23和轴颈轴承部25的烧焦。

在第一实施方式中,循环孔71从内周侧到外周侧地朝向上方倾斜。因此,经由循环孔71的润滑油的流动在从循环孔71流出时形成为朝向上方即上侧油室46的流动。由此,流过循环孔71的润滑油容易地被引导至上侧油室46。因此,能够促进润滑油经由循环孔71的的流动、以及基于该流动的润滑油的循环。此外,循环孔71贯穿止推环21的圆环部33。在圆环部33的下端设置有推力轴承部23。由于润滑油流过循环孔71,推力轴承部23也被流过循环孔71的润滑油冷。因此,也能够促进推力轴承部23和止推环21的冷却。

在第一实施方式中,外周侧流道57设定为在虚拟直线L上方的表面572与表面574之间的距离大于在该虚拟直线L的下方的表面571与表面573之间的距离。经由循环孔71的润滑油的流速大于经由推力轴承部23的润滑油的流速。因此,流过循环孔71朝向上侧油室46的润滑油的流动将流过推力轴承部23的润滑油汲取上来。其结果是,在虚拟直线L上方,除了流过循环孔71的润滑油以外,还流动有流过推力轴承部23的润滑油。因此,通过扩大虚拟直线L上方的距离,增大了流量的润滑油不会滞留而朝向上侧油室46流动。因此,能够促进润滑油的循环。

在第一实施方式中,壳体24在与虚拟直线L的交叉位置P的上方的壁面具有曲面部72。从循环孔71流出的润滑油通过曲面部72被平滑地引导至上方的上侧油室46。因此,能够减小润滑油在循环路径上的阻力,促进润滑油的循环。

在第一实施方式中,在壳体24的中间壁42设置的连接孔73将循环油室55和上侧油室46连接。连接孔73为剖面积从循环油室55的外周侧流道57侧朝向上侧油室46连续地扩大的锥状。由此,循环油室55侧的润滑油被剖面积扩大的连接孔73引导而朝向上侧油室46移动。因此,能够不会导致阻力增加且促进润滑油的循环。

在第一实施方式中,连接孔73的内周侧的表面732与旋转轴部件12的中心轴平行。由此,在流过连接孔73的润滑油中形成朝向上方的上侧油室46的流动,流动不容易产生紊乱。因此,能够抑制由于流动的紊乱引起的阻力的增大,促进润滑油的循环。

在第一实施方式中,具有密封部件77。密封部件77限制外周侧流道57与轴颈室59之间的润滑油的流动。当润滑油从轴颈室59流向外周侧流道57时,收容在轴颈室59的轴颈轴承部25的润滑有可能不充分。另一方面,当润滑油从外周侧流道57流向轴颈室59时,有可能导致冷却推力轴承部23而温度上升了的润滑油流入轴颈轴承部25而使轴颈轴承部25的温度上升。因此,通过具有密封部件77,切断了外周侧流道57与轴颈室59之间的润滑油的流动。因此,能够不妨碍轴颈轴承部25的润滑和冷却且促进润滑油的循环。

在第一实施方式中,密封部件77也可以作为副推力轴承部。由此,旋转轴部件12由推力轴承部23和作为副推力轴承部的密封部件77支承。因此,能够更稳定地支承旋转轴部件12而不增加部件数量,并且能够促进润滑油的循环。

在第一实施方式中,具有朝向循环孔71的入口的导入部78和朝向轴颈贯穿孔76的入口的导入部79。导入部78和导入部79设定为内径朝向循环孔71和轴颈贯穿孔76变小。由此,这些导入部78和导入部79将内周侧流道56中的润滑油朝向循环孔71和轴颈贯穿孔76引导。也就是说,内周侧流道56的润滑油被这些导入部78和导入部79引导而被导向循环孔71和轴颈贯穿孔76。由此,促进了从内周侧流道56向循环孔71和轴颈贯穿孔76的润滑油的流动。因此,能够进一步促进润滑油的循环。

(第一实施方式的变形例)

在上述第一实施方式中,如图7和图8所示,连接孔73以倾斜面相对于壳体24的周向相互对称的方式朝向相反方向倾斜。但是,如图10所示,连接孔73也可以设为在周向上朝向相同方向倾斜的结构。在旋转轴部件12在旋转方向为正方向或反方向两者旋转的情况下,连接孔73优选为如图7和图8所示的形状。此外,该壳体24的周向上的连接孔73的前方或后方的倾斜可以像图8和图10所示那样为相同的,也可以像图11所示那样为不同的。无论哪种情况,连接孔73的形状以能够根据立式轴承装置10所要求的性能来控制润滑油的移动的方式而能够任意地设定。

(第二实施方式)

图12示出基于第二实施方式的立式轴承装置。

图12是在轴向的中途将壳体24切断的剖视图,省略了中间壁42和内壁43等的图示。在第二实施方式的情况下,构成壳体24的外壁的壳体主体41具有在周向上平坦地延伸的平面部81。也就是说,壳体主体41具有在周向上平坦的平面部81、以及在周向上将平面部81连接的圆环部82。圆环部82形成为与旋转轴部件12同心的圆环状。也就是说,圆环部82形成为在如图12所示的剖面中成为圆弧状的曲面。在第二实施方式的情况下,壳体主体41具有2个平面部81与2个圆环部82。

在第二实施方式中,冷却部26设置在该壳体主体41的平面部81。也就是说,构成冷却部26的润滑油流道部51从壳体主体41中的平面部81朝向壳体主体41的外侧露出。与此同时,构成冷却部26的散热部52设置在与平面部81相向的位置。2个冷却部26像第二实施方式那样分别设置在壳体主体41的2个平面部81。

通过像第二实施方式那样在平面部81设置冷却部26,由风扇部54形成的空气的气流均匀地流入冷却部26与平面部81之间。当像上述第一实施方式那样与圆弧状的壳体主体41相向地设置平面状的冷却部26时,冷却部26与壳体主体41之间的距离在壳体主体41的周向上不同。也就是说,在圆弧状的壳体主体41与平面状的冷却部26相向时,在壳体主体41的周向上的两端侧,壳体主体41与冷却部26之间的距离变大。与此相对,在壳体主体41的周向上的中间部分处,壳体主体41与冷却部26之间的距离变小。以此方式,在圆弧状的壳体主体41与平面状的冷却部26相向时,由风扇部54形成的空气流过的剖面积在壳体主体41的周向上不同。对于此,在第二实施方式的情况下,冷却部26与平面部81大致平行地配置。因此,空气流过的空间的剖面积在壳体主体41的周向上大致均匀。由此,由风扇部54形成空气的气流均匀地流过冷却部26。其结果是,提高了冷却部26的冷却效率。

此外,在第二实施方式的情况下,冷却部26安装在壳体主体41的平面状的平面部81。因此,与冷却部26设置在曲面状的圆环部82的情况相比,简化了与定位以及固定相关的作业。其结果是,提高了将冷却部26组装到壳体主体41时的作业效率。

如上所述,在第二实施方式中,在壳体主体41形成平面部81,在该平面部81设置有冷却部26。因此,由风扇部54形成的用于冷却的空气的气流均匀地流过冷却部26。因此,能够提高冷却部26的冷却效率,并实现冷却部26的小型化。

此外,在第二实施方式中,通过在平坦的平面部81设置冷却部26,也能够提高将冷却部26安装到壳体主体41时的作业性。

(第二实施方式的变形例)

在图12所示的第二实施方式中,对在壳体主体41形成2个平面部81,并在这些2个平面部81分别设置冷却部26的例子进行了说明。

但是,如图13所示,壳体主体41也可以具有3个平面部81。而且,在图13所示的立式轴承装置10的情况下,也可以在3个平面部81分别设置冷却部26。此外,壳体主体41可以像图14所示那样具有4个平面部81,也可以像图15所示那样全部由平面部81构成。

以此方式,设置在壳体主体41的平面部81的数量能够任意地设定。而且,通过在所有平面部81或任意一个平面部81设置冷却部26,能够增加冷却部26的数量,进一步提高冷却效率。此外,像在第二实施方式中说明的那样,通过在平面部81设置冷却部26,容易将冷却部26安装到壳体主体41。因此,即使在为了提高冷却效率而使冷却部26的数量增加的情况下,也能够通过将冷却部26安装到平面部81,大幅降低作业的工作量。

(第三实施方式)

图16示出基于第三实施方式的立式轴承装置。

在第三实施方式的情况下,冷却部26的散热部52相对旋转轴部件12的轴向倾斜。也就是说,散热部52不与旋转轴部件12平行而是倾斜地设置。当将散热部52与旋转轴部件12平行地设置即像第一实施方式那样设置时,由风扇部54形成的空气的气流沿轴向流过散热部52和壳体主体41之间。然后,流过该散热部52和壳体主体41之间的用于冷却的空气的气流通过底板22朝向径向外侧弯折。因此,与散热部52的上侧相比,由风扇部54形成的气流更容易流过散热部52的下侧。由此,散热部52中的润滑油的散热主要在下侧,散热部52的散热面的没有被充分地有效利用。

因此,通过像第三实施方式那样设置散热部52,由风扇部54形成的气流容易遍布到整个散热部52。也就是说,与平行于轴的情况相比,由风扇部54形成的空气的气流流入到整个散热部52。由此,即使不扩大散热部52的面积,也促进润滑油的散热。因此,能够提高散热部52的冷却效率。

在此,如图17所示,散热部52也可以设置成相对于旋转轴部件12的轴向大致垂直。也就是说,散热部52与旋转轴部件12所成的角度为90°。以此方式,通过将散热部52相对于旋转轴部件12的轴垂直地配置,由风扇部54形成的空气的气流大致均匀地流过整个散热部52。由此,即使不扩大散热部52的面积,也促进润滑油的散热。因此,能够进一步提高散热部52的冷却效率。

(第四实施方式)

图18示出基于第四实施方式的立式轴承装置。

在第四实施方式的情况下,冷却部26具有整流板91。该整流板91设置在空气从风扇部54流入散热部52的入口侧。在第四实施方式的情况下,整流板91设置在与上侧油室46连接的润滑油流道部51。具体而言,整流板91设置在从上侧油室46延伸的润滑油流道部51与散热部52连接的部分。通过设置整流板91,在风扇部54形成的空气的气流在整流板91被调整。也就是说,整流板91对在风扇部54形成的气流中包含的紊乱进行调整,从而将稳定了的气流导向散热部52。由此,散热部52流过紊乱少的空气的气流。

在第四实施方式中,在风扇部54形成的空气的气流在整流板91被整流,并被导向散热部52。由此,流过散热部52的气流稳定。因此,能够提高冷却效率。

(第五实施方式)

图19示出基于第五实施方式的立式轴承装置。

第五实施方式的立式轴承装置10具有屏蔽板92。屏蔽板92设置在冷却部26和壳体24之间。屏蔽板92屏蔽从冷却部26朝向壳体24的热的传递。当像图16和图17所示的第三实施方式那样使散热部52相对于旋转轴部件12的轴倾斜时,会产生在散热部52与壳体24之间的距离变小的场所。以此方式,当散热部52与壳体24接近时,存在热从温度高的散热部52朝向壳体24传递的可能。因此,在散热部52和壳体24之间设置有屏蔽板92。由此,散热部52的热被屏蔽板92屏蔽,减少了朝向壳体24的传递。

在第五实施方式中,通过设置屏蔽板92,降低了从散热部52朝向壳体24的热的传递。因此,能够抑制由于随着倾斜的散热部52与壳体24接近而引起的冷却性能的降低。

(第六实施方式)

图20示出基于第六实施方式的立式轴承装置。

在第六实施方式中,冷却部26具有润滑油流道部51和多个散热部52。而且,润滑油流道部51从上侧油室46起朝向壳体主体41的外侧露出,并在朝向下侧油室47流动的期间内连续地流过多个散热部52。也就是说,润滑油流道部51连续地穿过串联配置的多个散热部52。由此,从上侧油室46流出至润滑油流道部51的润滑油通过流过连续的散热部52而被多阶段地冷却。然后,在多个散热部52被冷却的润滑油流入下侧油室47。

在第六实施方式中,通过连续地流过多个散热部52,促进了流过润滑油流道部51的润滑油的散热。而且,在第六实施方式中,即使在设置多个散热部52的情况下,为了使润滑油流过而形成在壳体主体41的孔也只需要入口和出口的两处即可。例如在与设置于壳体主体41的6个平面部81分别相向地配置散热部52的情况下,需要在壳体主体41连接6个润滑油流道部51。在该情况下,1根润滑油流道部51需要2个为了使润滑油通过而形成在壳体主体41的孔,共计12个。另一方面,在第六实施方式的情况下,即使在设置6个散热部52的情况下,由于使用2根润滑油流道部51,所以形成在壳体主体41的孔共计为4个。以此方式,在第六实施方式中,降低了形成在壳体主体41的用于使润滑油流过的孔的数量。由此,降低了壳体主体41的加工工作量和部件数量。因此,能够在维持冷却性能的同时进一步简化结构。

(其它的实施方式)

以上说明的本发明并不限定于上述实施方式,能够应用于在不脱离其主旨的范围内的各种实施方式。

在第三实施方式中,对以上侧在旋转轴部件12的轴向上变宽的方式而使散热部52倾斜的结构进行了说明。但是,相反地,也可以以下侧在旋转轴部件12的轴向上变宽的方式而使散热部52倾斜。在该情况下,第四实施方式的屏蔽板92优选设置在散热部52与壳体主体41接近的上侧。散热部52与润滑油流道部51的连接关系并不限于上述的例子。例如在图17所示的例子的情况下,润滑油流道部51从上侧油室46起与散热部52的径向上的外侧连接,并从散热部52的径向上的内侧朝向下侧油室47连接。与此相反,润滑油流道部51也可以构成为从上侧油室46起与散热部52的径向上的内侧连接,从散热部52的径向上的外侧朝向下侧油室47连接的结构。此外,润滑油的流动可以是以旋转轴部件12为中心顺时针旋转的,也可以是逆时针旋转的。以此方式,散热部52与润滑油流道部51的连接关系以及润滑油的流动方向能够根据适用的散热部52的使用方式而任意地改变。

此外,在上述的多个实施方式中,对经由润滑油流道部51流过散热部52的润滑油从上侧油室46流向下侧油室47的例子进行了说明。另一方面,也可以采用经由润滑油流道部51流过散热部52的润滑油从下侧油室47流向上侧油室46的结构。在该情况下,流过散热部52的润滑油通过利用了由止推环21的旋转而在润滑油中产生的离心力、剪切力的抽吸效应,从下侧油室47流向上侧油室46。以此方式,在润滑油流道部51中润滑油流过的路径和方向只要是流过散热部52的即能够任意地设定。

进而,在上述的多个实施方式中,对为了冷却部26的安装而在壳体主体41设置平面部81的例子进行了说明。但是,如图21所示,也可以在壳体主体41的平面部81不安装冷却部26。即,壳体主体41可以具有未安装冷却部26的平面部81。

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