KR100760629B1 - Tilting-foil journal bearing - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 틸팅-포일 저널 베어링의 다른 일예를 도시한 사시도,1 is a perspective view showing another example of a tilting-foil journal bearing according to the present invention;
도 2는 도 1에 도시한 틸팅-포일 저널 베어링의 단면도, FIG. 2 is a cross sectional view of the tilting-foil journal bearing shown in FIG.
도 3은 발명에 따른 틸팅-포일 저널 베어링의 또 다른 일예의 단면도, 3 is a cross-sectional view of another example of a tilting-foil journal bearing according to the invention,
도 4는 본 발명에 따른 틸팅-포일 저널 베어링에 구비된 포일판과 범퍼의 일예의 사시도, 4 is a perspective view of an example of a foil plate and a bumper provided in a tilting-foil journal bearing according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 틸팅-포일 저널 베어링에 구비된 포일판과 범퍼의 다른 일예의 사시도, 5 is a perspective view of another example of a foil plate and a bumper provided in the tilting-foil journal bearing according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 틸팅-포일 저널베어링에 구비된 범퍼의 다른 일예로, 6 is another example of the bumper provided in the tilting-foil journal bearing according to the present invention;
도 6a는 부하가 작을 경우의 범퍼의 상태, 6A shows the state of the bumper when the load is small;
도 6b는 부하가 클 경우의 범퍼의 상태, 6B shows the state of the bumper when the load is large,
도 7은 발명에 따른 틸팅-포일 저널 베어링의 또 다른 일예의 단면도, 7 is a cross-sectional view of another example of a tilting-foil journal bearing according to the invention,
도 8은 본 발명에 따른 틸팅-포일 저널 베어링에서 회전축이 일측으로 기울어진 상태를 도시한 단면도, 8 is a cross-sectional view showing a state in which the rotating shaft is tilted to one side in the tilting-foil journal bearing according to the present invention;
도 9은 종래의 포일 베어링의 일예의 단면도,9 is a sectional view of an example of a conventional foil bearing,
도 10은 종래의 틸팅 베어링의 일예의 단면도.10 is a sectional view of an example of a conventional tilting bearing.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 베어링 하우징1: bearing housing
11 : 피벗홈 11: Pivot Groove
2 : 틸팅 패드2: tilting pad
21 : 피벗축 21: pivot axis
22 : 경사면 22: slope
3 : 펌프 포일3: pump foil
31 : 포일판 31: foil plate
311 : 고정공 311: fixing hole
32 : 범퍼 32: bumper
321 : 고정공 321: fixing hole
322 : 주름 322 folds
본 발명은 베어링에 관한 것으로 특히, 회전축으로 수평으로 회전 가능하게 지지하는 저널베어링에 관한 것이다. The present invention relates to a bearing, and more particularly, to a journal bearing for supporting rotatably horizontally with a rotating shaft.
특히, 회전축을 수평으로 지지하되, 틸팅 패드와 에어 포일을 구비하여 이중으로 댐핑 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 하중지지 능력 및 미스얼라인먼트에 대한 적응력이 향상되어 회전축을 보다 안정적으로 지지하면서 떨림 현상이나 진동 발생 등을 효과적으로 저감함으로서 회전 안정성을 향상시킨 틸팅 포일 저널 베어링에 관한 것이다. In particular, while supporting the rotating shaft horizontally, the tilting pad and the air foil is provided to provide a double damping effect, and the load supporting ability and the adaptation to the misalignment is improved, thereby supporting the rotating shaft more stably, The present invention relates to a tilting foil journal bearing having improved rotational stability by effectively reducing vibration and the like.
일반적으로 베어링은 회전 운동하는 축 및 왕복 운동하는 축을 지지하여 운동이 원활하게 유지되게 하는 수단이다. 이러한 베어링의 종류에는 축과 베어링의 접촉 종류에 따라 슬라이딩 베어링과 롤링 베어링으로 분류할 수 있으며, 축의 하중 방향에 의하여 저널 베어링과 스러스트 베어링으로 분류된다.In general, the bearing is a means for supporting the axis of rotational movement and the axis of reciprocating movement to keep the movement smoothly. These types of bearings can be classified into sliding bearings and rolling bearings according to the contact types of the shafts and bearings, and are classified into journal bearings and thrust bearings according to the load direction of the shafts.
상기 슬라이딩 베어링은 축과 베어링 메탈(bearing metal) 사이에 엷은 유막(油膜) 또는 압력 기체가 개재되어 상대적 미끄럼 운동을 하는 미끄럼 마찰의 베어링이며, 롤링 베어링은 볼이나 롤러의 회전체에 의한 굴림 마찰의 베어링이다.The sliding bearing is a sliding friction bearing in which a thin oil film or a pressure gas is interposed between the shaft and the bearing metal to perform relative sliding movements. Bearing.
이와 같은 저널 베어링은 중앙에는 축공이 형성되고, 베어링 하우징에 압입되어 장착된다. 상기 베어링 하우징에 장착된 저널 베어링에는 종방향으로 형성된 축공에 축이 삽입되어 장착되며, 이때 축공의 내면과 축의 외면 사이에는 적당한 틈이 유지되고, 상기 축공과 축 사이의 틈에는 베어링 하우징에 형성된 관통 구멍을 통해 공급된 오일이 저널 베어링의 내주면에 도포되어 유막이 형성되고, 이 유막의 형성에 의해 축공과 축이 직접 접촉함이 없이 회전이 지지된다. 그러나 산업기계의 고효율 및 경량화를 위해 산업기계의 회전속도는 점차 고속으로 발전하고 있으며 이로 인해 기존의 저널 베어링은 고속에서 미스얼라인먼트나 감쇄가 향상된 베어링을 요구하고 있으며, 이러한 요구에 맞추어 에어 포일 베어링(air foil bearing)(이하, '포일 베어링'이라 약칭한다.)이 개발되어 사용되고 있다. Such a journal bearing has a shaft hole formed in the center thereof, and is pressed and mounted in the bearing housing. In the journal bearing mounted on the bearing housing, a shaft is inserted into and mounted in a shaft hole formed in a longitudinal direction, wherein a proper gap is maintained between an inner surface of the shaft hole and an outer surface of the shaft, and a through hole formed in the bearing housing is formed in the gap between the shaft hole and the shaft. The oil supplied through the hole is applied to the inner circumferential surface of the journal bearing to form an oil film, and the formation of the oil film supports rotation without directly contacting the shaft hole and the shaft. However, for the high efficiency and light weight of industrial machinery, the rotational speed of industrial machinery is gradually developing at high speed. As a result, conventional journal bearings require bearings with improved misalignment or attenuation at high speed. Air foil bearings (hereinafter, abbreviated as 'foil bearings') have been developed and used.
이러한 에어 포일 베어링은 도 9에 도시한 바와 같이, 회전축(110)이 수용되 어 회전할 수 있도록 내부에 중공부(120a)를 갖는 슬리브(120)(sleeve)와, 상기 슬리브(120)와 회전축(110) 사이의 중공부(120a) 내에 배치된 다수의 에어 포일(130)(airfoil)들이 구비되어 있다.As shown in FIG. 9, the air foil bearing has a
상기 에어 포일(130)들은 각각 호 형상으로 형성되고 탄성력을 가지며, 상기 슬리브(120)의 원주 방향을 따라 배열되어 있다. 즉, 상기 에어 포일(130)의 일측 단부는 슬리브(120)의 내면에 고정되어 있고, 타측 단부는 인접한 에어 포일(130)과 겹쳐지거나 일정한 거리로 이격된 상태로 설치되어 있다. 이때, 상기 슬리브(120)와 에어 포일(130) 사이의 고정은 상기 에어 포일(130)의 일단부가 슬리브(120)의 내측면에 형성된 슬롯에 끼워 고정된다. The
상기와 같이 구성된 포일 베어링은 슬리브(120)의 중공부에서 회전축(110)이 서서히 회전하게 되면, 상기 회전축(110)과 에어 포일(130) 사이에 고압의 공기층이 형성되고, 이러한 공기의 압력에 의해 회전축(110)이 부상(浮上)하여 회전축(110)이 에어 포일(130)과 일정한 간격을 유지한 상태로 회전하며, 이때 상기 에어 포일(130)들이 회전축(110)을 지지하는 범퍼의 역할을 한다.In the foil bearing configured as described above, when the rotating
그러나 이와 같이 구성된 종래의 포일 베어링은 미스얼라인먼트 허용 능력이나 강성 조절, 감쇠 기능은 우수하나 고속 회전시 안정성을 얻기가 어렵다는 문제점이 있다.However, the conventional foil bearing configured as described above has a problem in that misalignment permitting ability, rigidity control, and damping function are excellent, but stability at high speed is difficult to obtain.
또한 위와 같은 종래의 저널 베어링의 단점을 보완하여 개발된 것으로 틸팅 패드 베어링(Tilting Pad Bearing)이 개발되어 사용되고 있다.In addition, a tilting pad bearing (Tilting Pad Bearing) has been developed and used to supplement the disadvantages of the conventional journal bearing as described above.
도 10에 도시한 바와 같이, 틸팅 패드형 베어링(이하, '틸팅 베어링'이라칭 함)은 베어링 하우징(210)의 내부를 관통하여 형성된 축공(220)에 원주 방향으로 내부에는 다수개의 틸팅 패드(230)가 구비되어 있다. 이 틸팅 패드(230)는 베어링 하우징(210)과 동일한 곡률로 이루어져 베어링 하우징(210)의 내주면을 형성하고 있으며, 상기 베어링 하우징(210)에는 틸팅 패드(230)까지 연장된 다수의 오일 공급홀(210a)이 형성되어 있어 틸팅 패드(230)의 회전축과의 접촉면에 오일이 공급되고, 상기 틸팅 패드(230)는 원심 방향으로 유동되어 회전축의 회전을 원활히 할 수 있도록 서로 다른 것과 소정 거리로 유격되게 설치되어 있다. As shown in FIG. 10, the tilting pad bearing (hereinafter, referred to as a 'tilting bearing') has a plurality of tilting pads therein in the circumferential direction in the shaft hole 220 formed through the inside of the bearing
또한, 상기 틸팅 패드(230)는 일측 단부가 베어링 하우징(210)의 내면에서 닿거나 일정 범위 이상으로 요동되지 않도록 틸팅 패드(230)의 외주 중앙부가 피봇(230a)으로 지지되도록 설치되어 있다. In addition, the
그러나 상술한 틸팅 베어링은 고속 회전시 안정성은 우수하나 미스얼라인먼트 또는 열팽창 등에 취약한 문제가 있었다. However, the above-mentioned tilting bearing has excellent stability at high speed but has a problem of weak alignment or thermal expansion.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 안정적으로 회전축을 지지할 수 있을 뿐만 아니라 댐핑 성능, 하중지지 능력 및 미스얼라인먼트에 대한 적응력이 향상되어 회전축을 보다 안정적으로 지지하면서 떨림 현상이나 진동발생 등을 효과적으로 저감함으로서 회전 안정성을 향상시킨 틸팅 포일 저널 베어링을 제공함을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, not only can support the rotating shaft more stably, but also the damping performance, load bearing capacity and the ability to adapt to the misalignment is improved to support the rotating shaft more stably while shaking or vibration An object of the present invention is to provide a tilting foil journal bearing having improved rotational stability by effectively reducing the back.
특히, 에어 포일과 틸팅 패드를 구비하여 에어 포일과 틸팅 패드의 효과를 모두 얻을 수 있는 틸팅 포일 저널 베어링을 제공함을 목적으로 한다.In particular, an object of the present invention is to provide a tilting foil journal bearing having an air foil and a tilting pad, which can obtain both the effects of the air foil and the tilting pad.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부를 관통하여 형성된 축공의 내벽에 하나 이상의 피벗홈이 형성된 베어링 하우징과 ; 상기 베어링 하우징의 내부에 형성된 피벗홈에 회동 가능하게 설치된 하나 이상의 틸팅 패드와 ; 상기 각 틸팅 패드의 내면에 일측 단부가 고정 설치되고 내측에 회전축이 삽입 설치된 포일을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object is a bearing housing formed with at least one pivot groove in the inner wall of the shaft hole formed through the inside; At least one tilting pad rotatably installed in a pivot groove formed in the bearing housing; One end portion is fixedly installed on the inner surface of each of the tilting pads, and a rotation shaft is inserted into the inner side.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce.
도 1은 본 발명에 따른 틸팅-포일 저널 베어링의 일예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 틸팅-포일 저널 베어링의 단면도이다. 1 is a perspective view showing an example of a tilting-foil journal bearing according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the tilting-foil journal bearing shown in FIG.
도시한 바와 같이 본 발명에 따른 틸팅-포일 저널 베어링은 베어링 하우징(1)의 내부에 틸팅 배드(2)와, 포일(3)을 모두 구비하고 있다. As shown, the tilting-foil journal bearing according to the present invention is provided with both a tilting
상기 베어링 하우징(1)은 도 1에 도시한 바와 같이 원형 링의 형상으로 중단 부분에 하기의 부속이 설치되는 홈이 내주면을 따라 고리 형상으로 형성되어 있고, 이 홈의 중앙 부분에는 다수의 피벗홈(11)이 형성되어 있다. As shown in FIG. 1, the bearing
상기 베어링 하우징(1)에 형성된 피벗홈(11)에는 상기 틸팅 패드(2)가 회동 가능하게 설치되어 있다. The
상기 틸팅 패드(2)는 도시한 바와 같이 상기 베어링 하우징(1)의 내부 곡률과 같은 곡률로 굽혀진 호형상의 판으로서 상기 베어링 하우징(1)과 대향되는 외주면에는 피벗축(21)이 형성되어 있어 상기 피벗홈(11)에 결합되어 원주 방향으로 회 동된다. The
상기 틸팅 패드(2)는 도시한 바와 같이 다수가 설치될 수 있으며, 서로 다른 것과는 소정 거리 이격되게 설치되어 회동될 때 서로 부딪히지 않게 구성되어 있다. 또한 상기 틸팅 패드(2)는 도 3에 도시한 바와 같이 바깥쪽을 향한 양 단부를 절삭하여 다른 부분 보다 얇게 경사면(22)을 형성하여 틸팅 패드(2)가 회동될 수 있는 범위가 커지게 하였다. The
또한 상기 틸팅 패드(2)의 피벗축(21)은 피벗홈(11)의 내경보다 작은 외경을 갖게 형성됨으로서 피벗축(21)이 피벗홈(11)의 내부에서 유동될 수 있어 펌핑 효과를 얻을 수 있다. In addition, since the
상기와 같이 베어링 하우징(1)의 내주면에 회동 가능하게 고정된 틸팅 패드(2) 각각의 내측을 향한 면에는 포일(3)이 설치되어 있다. As described above, the
상기 포일(3)은 회전축(110)을 탄성적으로 지지하여 회전축(110)에 가해지는 하중을 흡수할 뿐만 아니라 회전축(110)의 원활한 회전을 가능하게 하는 역할을 하는 것으로서, 일측 단부가 상기 틸팅 패드(2)의 단부에 리벳 또는 나사 등의 고정 수단으로 고정되고 타측 단부는 자유롭게 방지되어 있어 상기 고정부를 중심으로 탄성적으로 회전축(110)을 지지한다. The
상기 포일(3)은 도시한 바와 같이 포일판(31)과 범퍼(32)를 결합하여 구성될 수 있다. The
상기 포일(3)은 포일판(31)의 일측에 범퍼(32)를 설치하여 댐핑 효과를 상승시킨 것이다. The
상기 범퍼(32)는 포일판(31)의 탄성력을 보강하여 댐핑 효과를 높이기 위한 수단으로 단순하게 포일판(31)의 일부를 지지할 수 있는 구조를 갖으면 되나 도시한 바와 같이 다수의 주름(322)이 원주면을 따라 형성된 것을 사용함으로서 포일판(31)을 고르게 지지할 수 있게 하였다. The
상기 범퍼(32)는 그 일측 단부가 상기 포일판(31)의 고정부와 함께 틸팅 패드(2)의 일측 단부에 고정되고 고정 수단은 상기한 바와 같다. 상기 범퍼(32)가 설치되는 위치는 도시한 바와 같이 포일판(31)과 틸팅 패드(2) 사이이고, 고정되지 않은 단부는 자유롭게 방치되어 포일판(31)이 회전축(110)에 의한 부하에 의해 밀리면 주름(322)부가 신축되어 포일판(31)에 지워지는 부하를 완충시킨다. One end of the
상기 범퍼(32) 역시 포일판(31)과 같이 다수의 주름(322)을 갖는 원형 고리를 2등분 또는 4등분하거나 그 이상 또는 이하로 분할하여 구성될 수 있으며, 길이는 상기 포일판(31)이 회전축(110)에 의한 부하에 의해 밀림으로서 주름(322)이 늘어날 경우 자유롭게 방치된 단부가 다른 범퍼(32)에 닿지 않을 정도의 길이로 제작되어야 한다. The
상기 범퍼(32)에 형성된 주름(322)은 도 4이나 도 5에 도시한 바와 같이 원주 방향으로 형성되거나 회전축의 길이 방향(도시하지 않음)으로 형성할 수 있다. 또한, 이 주름(322)은 다수의 열을 갖으며, 서로 다른 열의 주름(322)은 서로 엇갈리게 형성할 수 있다. The
이와 같이 포일(3)을 여러 개로 분할할 경우 상기 틸팅 패드(2) 또한 동일하게 분할하여 구성하여야 하여야 하며, 도시한 바와 같이 2등분 또는 4등분으로 등 분하여 구성할 수 있다. As described above, when the
또한 상기 포일(3)은 도 7에 도시한 바와 같이 3등분하여 구성할 수도 있으며, 이때 틸팅 패드(2) 또한 3등분 하여 구성된다. In addition, the
도 6은 발명에 따른 틸팅-포일 저널 베어링에 구비된 포일(3)을 구성하는 범퍼(32)의 다른 일예로서 두 개의 주름판을 겹쳐 구성한 것이다. 이와 같이 이중으로 주름판을 겹쳐 구성함으로서 강성 조절 및 감쇠 기능이 향상된다.Figure 6 is another example of the
즉, 도 6 a에 도시한 바와 같이 부하가 작을 경우에는 내부의 범퍼(32a)만에 의해 강성이 감쇠되고, 부하가 클 경우에는 도 6b에 도시한 바와 같이 외부 범퍼(32b)에도 부하가 영향을 미쳐 이중으로 댐핑 효과가 발생된다. That is, as shown in Fig. 6A, when the load is small, the rigidity is attenuated by only the
이하, 상기와 같이 구성된 틸팅-포일 저널베어링의 작동을 약술한다. Hereinafter, the operation of the tilting-foil journal bearing configured as described above is outlined.
도 8에는 회전축의 일측으로 편심되는 부하가 걸렸을 때의 일예를 도시하였다. 8 illustrates an example when a load eccentrically is applied to one side of the rotating shaft.
도시한 바와 같이 회전축(110)이 외력에 의해 일측으로 편심될 경우 회전축(110)은 편심되는 방향의 포일판(31)의 단부와 대향되어 포일판(31)의 단부에 힘을 가하고, 이때 포일판(31)과 틸팅 패드(2) 사이에 설치된 범퍼(32)가 수축하여 부하를 흡수함과 동시에 틸팅 패드(2)가 피벗축(21)을 중심으로 회동되어 도 8에 도시한 바와 같이 회전축(110)과 만나는 부분은 하우징(1)측으로 밀리고, 반대측은 중앙으로 당겨진다. As shown in the figure, when the
이렇게 됨으로서 회전축(110)의 부하가 흡수되어 회전축(110)은 안정적인 회전을 이룰 수 있게 된다. By doing so, the load of the
또한 이러한 과정에서 회전축(110)의 편심이 일어날 때나 또는 회전축의 진동이 발생할 경우 진동하는 회전축이 포일판(31)에 부딛힘과 동시에 틸팅 패드(2)가 회동하여 회전축의 방향으로 포일판(31), 범퍼(32) 및 틸팅 패드(2)가 회동함으로서 진동하는 회전축에 의해 이들이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다. In addition, when the eccentricity of the
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었지만, 후술하는 청구범위에 의해 제시되는 본 발명의 범주와 기술적 사상을 벗어남이 없이 많은 수정 및 변형이 가능하다. While the invention has been described with reference to the preferred embodiments, many modifications and variations are possible without departing from the scope and spirit of the invention as set forth by the claims below.
이상에서 상세히 기술한 바와 같이, 본 발명은 틸팅 패드와 포일을 겹쳐 설치함으로서 댐핑 효과를 높일 수 있고, 하중지지 능력 및 미스얼라인먼트에 대한 적응력이 향상되어 회전축을 보다 안정적으로 지지하면서 떨림 현상이나 진동발생 등을 효과적으로 저감할 수 있는 효과가 있다. As described in detail above, the present invention can increase the damping effect by overlapping the tilting pad and the foil, the load bearing capacity and the ability to adapt to misalignment is improved to support the rotating shaft more stably while generating a vibration phenomenon or vibration There is an effect that can effectively reduce the back.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 문언에 의해서만 제한 해석될 수 있다. While the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many various obvious modifications are possible without departing from the scope of the invention from this description. Accordingly, the invention can only be construed limited by the words of the appended claims.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060040065A KR100760629B1 (en) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Tilting-foil journal bearing |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020060040065A KR100760629B1 (en) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Tilting-foil journal bearing |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140321779A1 (en) * | 2013-04-30 | 2014-10-30 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Split combo bearing |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6191623U (en) | 1984-11-21 | 1986-06-13 | ||
US5911511A (en) * | 1997-09-26 | 1999-06-15 | Alliedsignal Inc. | Tilting pad foil thrust and journal bearings |
-
2006
- 2006-05-03 KR KR1020060040065A patent/KR100760629B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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