KR100602224B1 - Pump Shaft Bearing of Main Refrigerant Pump - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주 냉매펌프의 펌프축용 베어링 조립품에 관한 것으로, 베어링, 베어링 케이싱 및 지지링으로 이루어진다. 지지링은 열팽창율의 차이를 고려하여 중앙에서 적당히 부드러우며, 이 영역에서 몇몇의 종방향 슬롯을 가지는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a bearing assembly for a pump shaft of a main refrigerant pump, comprising a bearing, a bearing casing and a support ring. The support ring is moderately smooth in the center taking into account the difference in thermal expansion rate, and is characterized by having several longitudinal slots in this region.
Description
본 발명은 주 냉매 펌프(main coolant pump)의 펌프 샤프트용 베어링 조립체에 관한 것으로서, 상기 베어링 조립체는 베어링, 베어링 케이싱 및 지지링을 포함한다. The present invention relates to a bearing assembly for a pump shaft of a main coolant pump, said bearing assembly comprising a bearing, a bearing casing and a support ring.
주 냉매 펌프가 제대로 작동하기 위해서는, 가장 변동이 심한 작동 조건에서도 하부 안내 베어링의 중심 정렬이 거의 유지될 수 있어야 한다. 베어링을 통하여 흐르는 비교적 차가운 밀봉 매질 때문에, 통상적인 작동하에서도 온도의 심한 변화가 생긴다. 펌프 확산기가 심하게 열팽창되어 펌프 확산기와 베어링 케이싱 사이에 형성되는 반경 방향 간극을 메우기 위하여 센터링 부재(centering piece)가 사용된다. 이러한 센터링 부재는 매우 복잡한 수단에 의하여 베어링 케이싱과 펌프 확산기 내에 고정되어야 하며, 이러한 센터링 부재 대부분은 긴 수명을 확보하기 위하여 반응로(reactor)에서는 바람직하지 않은 코발트를 함유된 저마모성 코팅재를 구비한다.In order for the main refrigerant pump to operate properly, the center alignment of the lower guide bearing must be able to be maintained almost even under the most variable operating conditions. Due to the relatively cold sealing medium flowing through the bearings, severe changes in temperature occur under normal operation. Centering pieces are used to fill the radial gap formed between the pump diffuser and the bearing casing so that the pump diffuser is severely thermally expanded. Such centering members must be secured in bearing casings and pump diffusers by very complex means, most of which have low-wear coatings containing cobalt which are undesirable in reactors to ensure long life.
본 발명의 목적은, 구성품의 수를 감소시키고 코팅재를 전혀 사용하지 않는 펌프 샤프트용 베어링 조립체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a bearing assembly for a pump shaft which reduces the number of components and uses no coating at all.
본 발명에 의하면, 지지링은 열팽창의 차이를 흡수할 수 있게 그 중앙 영역을 연성으로 한 구성이 되는데, 상기 지지링이 중앙 영역에 수개의 슬롯들을 마련한 구성으로 할 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 열팽창의 차이가 방지되면서, 상하 플랜지에 의하여 샤프트의 중심 설정 상태가 유지된다.According to the present invention, the support ring has a configuration in which the center region is soft so as to absorb the difference in thermal expansion, and the support ring may have a configuration in which several slots are provided in the center region. According to this configuration, while the difference in thermal expansion is prevented, the centering state of the shaft is maintained by the upper and lower flanges.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 지지링의 상단부 및 하단부에 고리형 플랜지가 구비되는 것을 특징으로 한다. 이러한 고리형 플랜지에 의하면, 플랜지가 확산기와 베어링 각각의 열팽창을 따르게 되어, 베어링이 반경 방향 힘에 의해 각 방향으로 변위되지 못하게 하도록 보다 강하게 저항하기 때문에, 지지링과 확산기 및/또는 샤프트 베어링 사이의 정밀한 연결이 이루어지게 된다.According to another aspect of the invention, the upper and lower ends of the support ring is characterized in that the annular flange is provided. This annular flange allows the flange to follow the thermal expansion of each of the diffusers and bearings, thereby more strongly resisting the bearings from being displaced in each direction by radial forces, so that between the support ring and the diffuser and / or shaft bearings Precise connection is made.
본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 베어링 케이싱이 지지링의 하부 고리형 플랜지 내에 끼워 맞추어지는 것을 특징으로 한다. 이렁게 함으로써 베어링의 우수한 고정 및 부착이 보장된다.According to another preferred aspect of the invention, the bearing casing is fitted in the lower annular flange of the support ring. This ensures excellent fixation and attachment of the bearings.
본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 고리형 플랜지를 구비한 지지링이 확산기 내에 끼워 맞추어지는 것을 특징으로 한다. 이렇게 함으로써, 확산기와 베어링 사이의 안전한 연결이 이루어지게 되고, 추가적으로 플랜지가 확산기에 스크류로 체결될 수 있게 된다.According to another preferred aspect of the invention, the support ring with the annular flange is fitted in the diffuser. This ensures a secure connection between the diffuser and the bearing, and additionally allows the flange to be screwed into the diffuser.
이하에서는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 하부 안내 베어링(3)의 영역에서 주 냉매 펌프의 베어링 조립체와 펌프 샤프트(1)의 단면을 도시하고 있다. 샤프트 보호 슬리브(2)가 샤프트(1)에 장착된다. 샤프트 보호 슬리브(2)와 통상적으로 탄소 베어링인 베어링(3)에 의하여 베어링 간극이 형성된다. 베어링(3)은 베어링 케이싱(4) 내로 압입된다. 확산기(5) 외부의 온도가 약 290℃인데 반하여, 냉각 유체는 약 100℃ 온도로 베어링을 통하여 흐른다. 이러한 온도 차이로 인하여 각각의 구성품이 서로 달리 열팽창하게 된다. 확산기(5)의 열팽창률이 베어링 케이싱(4)보다 크기 때문에, 이들 두 부품 사이에는 큰 반경 방향 간극이 형성된다. 이러한 반경 방향 간극은 페더 키(feather key)처럼 형성된 센터링 부재(6)에 의하여 메워진다. 센터링 부재는 베어링 케이싱 (4)의 홈(7) 내에 삽입되고, 스크류(8)와 핀에 의하여 연결된다. 보통 8개의 센터링 부재가 베어링 케이싱(4)의 외주를 따라 구비되어, 지지링(9)의 축방향 홈 내에서 축방향 및 반경 방향으로 활주된다. 내마모성 코팅재로 코팅된 이러한 활주면을 통하여, 베어링에서 발생하는 반경 방향 힘이 고정 펌프 부품, 특히 지지링(9)으로 전달되고, 이어서 확산기(5)로 전달된다. 지지링(9)은 스크류(10)에 의하여 확산기 (5)에 고정된다. 센터링 부재(6)와 지지링(9) 사이의 초기 간극이 너무 크면 활주면이 너무 빨리 마모되므로, 센터링 부재(6)는 매우 정밀하게 끼워 맞추어져야 한다. 센터링 부재(6)에 사용되는 코팅재는 일반적으로 코발트를 함유하는데, 이는 반응로 주 회로(reactor primary circuit)에 바람직하지 않다.1 shows a cross section of the bearing assembly of the main refrigerant pump and the pump shaft 1 in the region of the lower guide bearing 3. A shaft protective sleeve 2 is mounted to the shaft 1. The bearing clearance is formed by the shaft protective sleeve 2 and the bearing 3 which is usually a carbon bearing. The bearing 3 is press fit into the bearing casing 4. While the temperature outside the diffuser 5 is about 290 ° C., the cooling fluid flows through the bearing at a temperature of about 100 ° C. This temperature difference causes each component to thermally expand differently. Since the thermal expansion coefficient of the diffuser 5 is larger than that of the bearing casing 4, a large radial gap is formed between these two parts. This radial gap is filled by a centering member 6 formed like a feather key. The centering member is inserted into the groove 7 of the bearing casing 4 and connected by a screw 8 and a pin. Usually eight centering members are provided along the outer circumference of the bearing casing 4 and slide in the axial and radial directions within the axial groove of the support ring 9. Through this sliding surface coated with a wear resistant coating, the radial forces generated in the bearings are transmitted to the stationary pump part, in particular the support ring 9, and then to the diffuser 5. The support ring 9 is fixed to the diffuser 5 by a screw 10. If the initial gap between the centering member 6 and the support ring 9 is too large, the sliding surface wears out too quickly, so the centering member 6 must be fitted very precisely. The coating used for the centering member 6 generally contains cobalt, which is undesirable for the reactor primary circuit.
도 2는 본 발명에 의한 베어링 조립체를 구비한 펌프 샤프트(1)의 단면도를 도시하고 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 펌프 샤프트(1)는 샤프트 보호 슬리브(2)를 구비하고, 이 샤프트 보호 슬리브 상에 베어링(3)이 배치된다. 또한, 베어링 (3)은 베어링 케이싱(4) 내로 압입된다. 베어링 케이싱(4)은 지지링(11)의 고리형 플랜지(13) 내에 끼워 맞추어진다. 전체 베어링 조립체가 지지링(11)의 상부 고리형 플랜지(14)에 의하여 확산기(5) 내에 위치되고, 스크류(15)에 의하여 고정된다. 지지링(11)은 그 외주를 따라 몇몇 위치에서 종방향 슬롯(12)을 구비할 수 있다. 두 플랜지(13, 14)는 서로 달리 열팽창하게 된다. 슬롯(12)으로 인해, 지지링(11)은 베어링(3)이 오정렬되게 하지 않으면서 간단히 확산기(5)의 열팽창율을 따를 수 있다. 또한, 지지링(11)은 항상 일정하게 신장됨으로써, 펌프 샤프트(1)가 항상 중심에 위치하도록 한다. 각 구성품 사이의 상대 이동과 마모가 더 이상 발생되지 않는다. 따라서, 더 이상 코발트를 사용할 필요가 없다. 종래 기술에 비하여 부품 수가 상당히 감소되고, 중심 설정 기능이 유지되면서 베어링 구조가 간단해진다.2 shows a sectional view of a pump shaft 1 with a bearing assembly according to the invention. As described above, the pump shaft 1 has a shaft protection sleeve 2, on which a bearing 3 is arranged. In addition, the bearing 3 is pressed into the bearing casing 4. The bearing casing 4 is fitted in the annular flange 13 of the support ring 11. The entire bearing assembly is located in the diffuser 5 by the upper annular flange 14 of the support ring 11 and fixed by a screw 15. The support ring 11 may have a longitudinal slot 12 at several positions along its periphery. The two flanges 13 and 14 are thermally expanded differently from each other. Due to the slot 12, the support ring 11 can simply follow the thermal expansion rate of the diffuser 5 without causing the bearing 3 to be misaligned. In addition, the support ring 11 is always stretched constantly so that the pump shaft 1 is always in the center. Relative movement and wear between each component no longer occurs. Therefore, it is no longer necessary to use cobalt. Compared with the prior art, the number of parts is considerably reduced and the bearing structure is simplified while maintaining the centering function.
도 3은 도 2의 높이 Ⅲ-Ⅲ에서 도시한 지지링(11)의 단면도이다. 4개의 종방향 슬롯(12)이 명확하게 도시되어 있다. 종방향 슬롯(12)의 수는 샤프트의 외주나 작동 조건에 맞게끔 적절하게 조절될 수 있다. 작동 조건에 따라서는 종방향 슬롯 (12)을 전혀 사용하지 않을 수도 있다.3 is a cross-sectional view of the support ring 11 shown in the height III-III of FIG. Four longitudinal slots 12 are clearly shown. The number of longitudinal slots 12 can be appropriately adjusted to the outer periphery of the shaft or the operating conditions. Depending on the operating conditions, the longitudinal slots 12 may not be used at all.
본 발명은 도면들과 그에 대한 설명에 개시되어 있는 실시예로 한정되지 않는다. 예를 들면, 확산기의 수력학적 자오선 윤곽(hydraulic meridian contour) 때문에, 지지링의 형태는 제시된 형태에서 다소간 변형될 수 있다. 또한 베어링 케이싱은 최상부 또는 중심에 고정될 수 있다.The invention is not limited to the embodiments disclosed in the drawings and the description thereof. For example, due to the hydraulic meridian contour of the diffuser, the shape of the support ring may vary somewhat from the shape shown. The bearing casing can also be fixed at the top or the center.
본 발명에 의한 펌프 샤프트 베어링 조립체에 의하면, 각 구성품 사이의 상대 이동 및 마모가 더 이상 발생되지 않는다. 따라서, 반응로에 바람직하지 않은 코발트를 더 이상 사용할 필요가 없게 되고, 종래 기술에 비하여 조립체의 부품 수가 상당히 감소하며, 중심설정 기능을 유지하면서 베어링 구조가 본질적으로 간단해진다.According to the pump shaft bearing assembly according to the invention, the relative movement and wear between each component no longer occurs. Thus, there is no need to use undesirable cobalt in the reactor anymore, the number of parts of the assembly is significantly reduced compared to the prior art, and the bearing structure is essentially simple while maintaining the centering function.
도 1은 종래 기술에 의한 주 냉매 펌프의 펌프 샤프트 베어링의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a pump shaft bearing of a main refrigerant pump according to the prior art.
도 2는 본 발명에 의한 베어링 조립체의 도면이다.2 is a view of a bearing assembly according to the invention.
도 3은 본 발명에 의한 지지링의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the support ring according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1: 펌프 샤프트 2: 샤프트 보호 슬리브1: pump shaft 2: shaft protection sleeve
3: 베어링 4: 베어링 케이싱3: bearing 4: bearing casing
5: 확산기 6: 센터링 부재5: diffuser 6: centering member
7: 홈 8, 10: 스크류7: groove 8, 10: screw
9, 11: 지지링 12: 슬롯9, 11: support ring 12: slot
13, 14: 플랜지13, 14: flange
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