KR101078969B1 - Airfoil bearing assembly of turbo machine - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An airfoil bearing assembly for a turbo machine is provided to minimize frictional heat by reducing the area of a shaft and a runner bearing which contacts a journal bearing and a thrust bearing. CONSTITUTION: An airfoil bearing assembly for a turbo machine comprises a shaft(10), a runner bearing installed on one end of the shaft, a bearing housing installed on the exterior of the shaft to face one side of the runner bearing, a journal bearing installed between the shaft and the bearing housing, a cover plate installed on the other side of the runner bearing, and thrust bearings which are respectively installed between the runner bearing and the bearing housing and between the runner bearing and the cover plate.

Description

터보머신용 에어 포일 베어링 조립체{AIRFOIL BEARING ASSEMBLY OF TURBO MACHINE}Airfoil bearing assembly for turbomachines {AIRFOIL BEARING ASSEMBLY OF TURBO MACHINE}

본 발명은 터보머신용 에어 포일 베어링 조립체에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 고속 회전되는 샤프트의 수평 및 수직 하중을 지지하는 데에 사용되는 에어포일 베어링 조립체에 관한 것이다.
The present invention relates to an airfoil bearing assembly for a turbomachine, and more particularly to an airfoil bearing assembly used to support horizontal and vertical loads of a shaft that rotates at high speed.

산업용 소형 터보기기, 공기 및 가스압축기, 터보쿨러(블로워), 터보발전기 등과 같은 터보머신은 평균 5 ~ 15만 RPM 가량의 고속회전을 하는 샤프트를 구비하는 장치로서, 이러한 샤프트는 수평 및 수직 하중이 동시에 지지 되어야 하며, 또한 고속회전에 의한 마찰열로 인해 쉽게 파손되지 않는 베어링이 설치되어야 한다.
Turbomachines such as small industrial turbomachines, air and gas compressors, turbocoolers (blowers), turbogenerators, etc., have a shaft that rotates at an average speed of about 50,000 to 150,000 RPM. At the same time, bearings are to be installed, which are not easily broken by frictional heat caused by high-speed rotation.

따라서 터보머신에는 베어링과 샤프트 사이에 고압의 공기층을 형성시키는 에어 포일 베어링이 사용되는데, 이 에어 포일 베어링은 샤프트의 수직 하중을 지지하는 저널베어링(journal bearing)과, 샤프트의 수평 하중을 지지하기 위해 상기 저널베어링 측면에 설치되는 스러스트베어링(thrust bearing)으로 구분된다.
Therefore, turbofoils use airfoil bearings that form a high-pressure layer of air between the bearings and the shaft, which are journal bearings that support the vertical loads on the shaft, and to support the horizontal loads on the shafts. It is divided into a thrust bearing (thrust bearing) installed on the side of the journal bearing.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이 터보머신의 샤프트(100)의 일단에 베어링하우징(110)이 설치되고, 샤프트(100)와 베어링하우징(110) 사이에 저널베어링(120)이 설치되며, 샤프트(100)의 일단에는 원반 형상의 러너베어링(130)이 설치되고, 러너베어링(130)과 베어링하우징(110) 사이에 스러스트베어링(140)이 설치되어 에어 포일 조립체를 이룬다.
In more detail, as illustrated in FIG. 1, a bearing housing 110 is installed at one end of the shaft 100 of the turbomachine, and the journal bearing 120 is disposed between the shaft 100 and the bearing housing 110. Is installed, one end of the shaft 100, a disc shaped runner bearing 130 is installed, the thrust bearing 140 is installed between the runner bearing 130 and the bearing housing 110 to form an air foil assembly.

위와 같은 에어 포일 베어링 조립체는 샤프트(100)가 고속회전하면서 저널베어링(120)과의 마찰이 발생하고, 이에 샤프트(100)가 마찰열로 인해 열팽창되어 상기 저널베어링(120)의 내측에 밀착된다.In the air foil bearing assembly as described above, as the shaft 100 rotates at a high speed, friction with the journal bearing 120 occurs, and the shaft 100 is thermally expanded due to frictional heat. It is in close contact with the inside of the journal bearing 120.

이 경우 샤프트(100)의 회전이 지속되면 저널베어링(120)이 파손될 우려가 있으며, 결과적으로는 터보머신의 가동을 중단해야 하므로 가동효율이 떨어지고, 파손된 저널베어링(120)을 교체하기 위해 터보머신을 분해/조립해야 하므로 많은 시간과 인력이 투여되는 문제가 있다.
In this case, if the rotation of the shaft 100 continues, the journal bearing 120 may be damaged, and as a result, since the operation of the turbo machine must be stopped, the operating efficiency decreases, and the turbo to replace the damaged journal bearing 120 is performed. Since the machine needs to be disassembled / assembled, there is a problem in that a lot of time and manpower is administered.

한편, 저널베어링(120)과 같이 스러스트베어링(140)도 동일한 문제가 발생되어 쉽게 파손될 우려가 있다.
On the other hand, the same as the journal bearing 120, the thrust bearing 140 may be the same problem is easily broken.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 터보머신의 샤프트가 고속회전되면서 열팽창되는 것을 방지하고, 이를 통해 저널베어링과 스러스트베어링의 파손을 방지할 수 있는 터보머신용 에어 포일 베어링 조립체를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, to prevent the thermal expansion of the shaft of the turbomachine while rotating at high speed, through which the airfoil for the turbomachine that can prevent damage to the journal bearing and thrust bearing Its purpose is to provide a bearing assembly.

상기와 같은 본 발명은 에어 포일 베어링 조립체가, 샤프트와; 상기 샤프트의 일단에 설치되는 러너베어링과; 상기 샤프트의 외주면에 설치되며, 상기 러너베어링의 일측면과 마주되게 설치되는 베어링하우징과; 상기 샤프트와 상기 베어링하우징 사이에 설치되는 저널베어링과; 상기 러너베어링의 타측면에 설치되며, 상기 러너베어링을 구속하는 커버플레이트와; 상기 러너베어링과 상기 베어링하우징 사이 및 상기 러너베어링과 상기 커버플레이트 사이에 각각 설치되는 한 쌍의 스러스트베어링을 포함하고; 상기 저널베어링과 대응되는 상기 샤프트의 외주면에는 제1에어홈이 형성되고, 상기 스러스트베어링과 대응되는 상기 러너베어링의 양면에는 제2에어홈이 형성되며, 상기 제1,2에어홈은 에어가 유입될 수 있도록 경사지게 형성되는 에어유입면과; 상기 에어유입면으로부터 절곡 형성되어 상기 에어유입면을 통해 유입된 에어를 상기 저널베어링과 상기 스러스트베어링 방향으로 안내하는 에어안내면을 포함하는 것에 의해 달성된다.
The present invention as described above is an air foil bearing assembly, the shaft; A runner bearing installed at one end of the shaft; A bearing housing installed on an outer circumferential surface of the shaft and installed to face one side of the runner bearing; A journal bearing installed between the shaft and the bearing housing; A cover plate installed on the other side of the runner bearing and restraining the runner bearing; A pair of thrust bearings respectively installed between the runner bearing and the bearing housing and between the runner bearing and the cover plate; A first air groove is formed on an outer circumferential surface of the shaft corresponding to the journal bearing, and second air grooves are formed on both sides of the runner bearing corresponding to the thrust bearing, and air flows into the first and second air grooves. An air inflow surface formed to be inclined so as to be inclined; It is achieved by including an air guide surface bent from the air inlet surface to guide the air introduced through the air inlet surface in the direction of the journal bearing and the thrust bearing.

상기 베어링하우징과 근접되도록 상기 샤프트의 외주면에 설치되며, 상기 베어링하우징과 상기 저널베어링 사이의 공기가 외부로 배출되는 것을 저감시키는 공기배출저감링을 더 포함하는 것으로 실시될 수도 있다.It is installed on the outer circumferential surface of the shaft so as to be close to the bearing housing, it may be implemented to further include an air discharge reducing ring to reduce the discharge of air between the bearing housing and the journal bearing to the outside.

또한 상기 샤프트와 상기 러너베어링의 외주면에는 각각 테프론 코팅층이 형성되는 것을 실시될 수도 있고, 상기 제1에어홈은 상기 샤프트의 원주방향을 따라 일정 간격으로 복수 개 형성되며, 상기 제2에어홈은 상기 러너베어링의 양면에 방사상으로 복수 개 형성되는 것으로 실시될 수도 있다.
In addition, the outer peripheral surface of the shaft and the runner bearing may be formed with a Teflon coating layer, respectively, a plurality of first air grooves are formed at a predetermined interval along the circumferential direction of the shaft, the second air groove is It may be implemented that a plurality of radially formed on both sides of the runner bearing.

한편, 상기 제2에어홈은 상기 에어유입면이 유선형으로 형성될 수도 있고, 상기 샤프트에는 상기 복수 개의 제1에어홈을 서로 연결시키는 제1연결홈이 구비되고, 상기 러너베어링에는 상기 복수 개의 제2어에홈을 서로 연결시키는 제2연결홈이 구비되는 것으로 실시될 수도 있다.
On the other hand, the second air groove may be formed in the air inlet surface is streamlined, the shaft is provided with a first connecting groove for connecting the plurality of first air grooves to each other, the runner bearing is a plurality of It may be implemented that the second connection groove is provided to connect the grooves to each other.

본 발명에 따르면, 샤프트와 러너베어링에 각각 형성되는 제1,2에어홈에 의해 고속회전시 고압의 공기를 각각 저널베어링의 내측 둘레와 스러스트베어링의 측면으로 송풍시키게 되므로 고압의 공기층을 형성하게 되고, 이에 의해 마찰로 인한 샤프트와 러너베어링의 열팽창이 방지된다.According to the present invention, the high pressure air is blown to the inner circumference of the journal bearing and the side of the thrust bearing at high speed by the first and second air grooves respectively formed on the shaft and the runner bearing, thereby forming a high pressure air layer. This prevents thermal expansion of the shaft and runner bearings due to friction.

더욱이 제1,2에어홈에 의해 샤프트와 러너베어링이 저널베어링과 스러스트베어링 간에 접촉되는 면적이 크게 줄어 마찰열이 최소화된다.
Furthermore, the area where the shaft and the runner bearing contact between the journal bearing and the thrust bearing is greatly reduced by the first and second air grooves, thereby minimizing frictional heat.

도 1은 종래의 터보머신용 에어 포일 베어링 조립체의 예를 보인 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 터보머신용 에어 포일 베어링 조립체의 예를 보인 단면도,
도 3a와 3b는 본 발명에 따른 샤프트의 예를 보인 사시도,
도 4a는 도 3a의 단면도,
도 4b는 본 발명에 따른 샤프트의 다른 실시예를 보인 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 샤프트와 베어링하우징 및 저널베어링이 결합된 결합 상태도,
도 6은 본 발명에 따른 러너베어링의 예를 보인 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 러너베어링의 다른 예를 보인 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 러너베어링의 설치 예를 보인 사시도,
도 9a는 본 발명에 따른 샤프트의 코팅층의 예를 보인 확대도,
도 9b는 본 발명에 따른 러너베어링의 코팅층의 예를 보인 확대도,
도 10은 본 발명에 따른 에어가이드링의 예를 보인 단면도,
도 11과 도 12는 본 발명에 따른 제1,2에어홈의 사용예를 보인 사용상태도,
도 13a와 도13b는 본 발명에 따른 연결홈의 실시예를 보인 사시도,
도 14a와 도 14b는 본 발명에 따른 연결홈의 다른 실시예를 보인 사시도이다.1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional air foil bearing assembly for a turbomachine,
2 is a cross-sectional view showing an example of an air foil bearing assembly for a turbomachine according to the present invention;
3a and 3b are perspective views showing an example of a shaft according to the present invention,
4A is a cross-sectional view of FIG. 3A,
4b is a cross-sectional view showing another embodiment of a shaft according to the present invention;
5 is a combined state of the shaft and the bearing housing and the journal bearing according to the present invention,
6 is a perspective view showing an example of a runner bearing according to the present invention;
7 is a perspective view showing another example of a runner bearing according to the present invention;
8 is a perspective view showing an installation example of a runner bearing according to the present invention;
9a is an enlarged view showing an example of a coating layer of a shaft according to the present invention;
Figure 9b is an enlarged view showing an example of the coating layer of the runner bearing according to the present invention,
10 is a cross-sectional view showing an example of an air guide ring according to the present invention;
11 and 12 is a state diagram showing a use example of the first and second air grooves according to the present invention,
13a and 13b is a perspective view showing an embodiment of a connecting groove according to the present invention,
14A and 14B are perspective views showing another embodiment of the connecting groove according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings showing an embodiment of the present invention will be described in more detail.

본 발명은 터보머신에 설치되는 에어 포일 베어링 조립체에 관한 것으로, 이는 도 2에 도시된 바와 같이 크게 샤프트(10), 러너베어링(20), 베어링하우징(30), 저널베어링(40), 커버플레이트(50), 스러스트베어링(60)을 포함한다.
The present invention relates to an air foil bearing assembly installed in a turbomachine, which is largely as shown in FIG. 2, a shaft 10, a runner bearing 20, a bearing housing 30, a journal bearing 40, and a cover plate. 50, a thrust bearing 60 is included.

샤프트(10)는 터보머신 내에 횡방향으로 길이를 가지게 설치되어 고속 회전되는 회전체로서, 도 3a에 도시된 바와 같이 후술하는 저널베어링(40)이 설치되는 그 양단에 각각 제1에어홈(11)이 형성된다.The shaft 10 is a rotating body which is installed to have a length in the transverse direction in the turbo machine and rotates at high speed, and each of the first air grooves 11 is disposed at both ends thereof, in which a journal bearing 40 to be described later is installed as shown in FIG. 3A. ) Is formed.

상기 제1에어홈(11)은 저널베어링(40)이 삽입되는 면에 걸쳐 하나의 장홈의 형상을 가지는 것으로 실시될 수도 있고, 이와 다르게는 도 3b에 도시된 바와 같이 저널베어링(40)에 대응되는 샤프트(10)의 외주면에 짧은 길이의 제1에어홈(11)을 상기 샤프트(10)의 길이방향으로 복수 개 구비한 것으로 실시될 수도 있다.The first air groove 11 may be implemented to have a shape of one long groove over a surface into which the journal bearing 40 is inserted. Alternatively, the first air groove 11 may correspond to the journal bearing 40 as shown in FIG. 3B. The first air groove 11 having a short length may be provided in the longitudinal direction of the shaft 10 on the outer circumferential surface of the shaft 10.

또한 상기 제1에어홈(11)은 도 4a에 도시된 바와 같이 에어가 유입될 수 있도록 경사지게 형성되는 에어유입면(11A)과, 상기 에어유입면(11A)으로부터 절곡 형성되어 상기 에어유입면(11A)을 통해 유입된 에어를 상기 저널베어링(40) 방향으로 안내하는 에어안내면(11B)을 포함한 것으로 실시된다.In addition, the first air groove 11 is formed in the air inlet 11A is formed to be inclined so that air can be introduced as shown in Figure 4a, and is bent from the air inlet surface 11A is the air inlet surface ( It is implemented to include an air guide surface (11B) for guiding the air introduced through 11A) in the direction of the journal bearing (40).

이때 상기 에어안내면(11B)은 상기 에어유입면(11A)으로부터 연장되는 수평의 면과, 이 수평의 면의 일단이 상기 샤프트(10)의 길이방향에 대하여 수직으로 형성되는 수직의 면을 포함한 형상으로 실시된다.At this time, the air guide surface (11B) is a shape including a horizontal surface extending from the air inlet surface (11A), and a vertical surface whose one end of the horizontal surface is formed perpendicular to the longitudinal direction of the shaft (10) Is carried out.

한편, 상기 제1에어홈(11)의 다른 실시예로는 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 샤프트(10)의 내측으로 만곡지게 경사진 에어유입면(11A')과, 그 일단이 상기 에어유입면(11A')과 연결되어 수직의 면을 갖는 에어안내면(11B')으로 실시될 수도 있다.On the other hand, in another embodiment of the first air groove 11, as shown in Figure 4b the air inlet surface 11A 'inclined to be curved inwardly of the shaft 10, one end of the air inlet It may be implemented as an air guide surface 11B 'having a vertical surface in connection with the surface 11A'.

또한 상기 샤프트(10)의 중심에는 관통홀(12)이 형성되는데 이 관통홀(12)에 후술하는 러너베어링(20)의 장착부(22)가 삽입 고정되며, 이에 의해 상기 샤프트(10)의 회전동작에 연동되어 함께 회전동작되도록 구성되고, 도 5에 도시된 바와 같이 후술하는 베어링하우징(30)의 관통홀(31) 내측에 상기 샤프트(10)가 삽입되어 상기 제1에어홈(11)이 상기 저널베어링(40) 내주면과 마주되게 설치된다.
In addition, a through hole 12 is formed at the center of the shaft 10, and the mounting portion 22 of the runner bearing 20 described later is inserted into and fixed to the through hole 12, thereby rotating the shaft 10. The shaft 10 is inserted into the through hole 31 of the bearing housing 30 to be described later, as shown in FIG. 5, and is rotatably coupled with the first air groove 11. The journal bearing 40 is installed to face the inner circumferential surface.

러너베어링(20)은 상기 샤프트(10)의 일측 관통홀(12)에 삽입 설치되어 샤프트(10)의 회전동작과 연동되어 회전동작되는 원반형상의 회전체로서, 고속회전되는 샤프트(10)가 길이 방향 즉, 좌우방향으로 유동되는 것을 구속할 목적으로 샤프트(10)의 일측에만 구비된다.The runner bearing 20 is a disk-shaped rotating body which is inserted into one side of the through hole 12 of the shaft 10 and rotates in association with the rotating operation of the shaft 10. The shaft 10 that is rotated at a high speed has a length. It is provided only on one side of the shaft 10 for the purpose of restraining the flow in the direction, ie the left and right directions.

한편, 상기 러너베어링(20)은 도 6에 도시된 바와 같이 그 양측면에 각각 제2에어홈(21)이 형성되어 러너베어링(20)의 회전력에 의해 양측 방향으로 공기력을 형성하는데, 상기 제2에어홈(21)은 에어가 유입되도록 경사지게 형성되는 에어유입면(21A)과, 상기 에어유입면(21A)으로부터 절곡 형성되어, 상기 에어유입면(21A)을 통해 유입된 에어를 상기 스러스트베어링(60) 방향으로 안내하는 에어안내면(21B)을 포함한다.Meanwhile, as shown in FIG. 6, the runner bearing 20 has second air grooves 21 formed at both sides thereof to form air force in both directions by the rotational force of the runner bearing 20. The air groove 21 is formed in the air inlet surface 21A which is formed to be inclined so that air is introduced, and bent from the air inlet surface 21A, the air introduced through the air inlet surface 21A to the thrust bearing ( And an air guide surface 21B for guiding the direction 60.

상기 제2에어홈(21)의 다른 예로는 도 7에 도시된 바와 같이 프로펠러팬(propeller fan)의 날개 형상과 같이 유선형으로 형성된 에어유입면(21A')으로 실시될 수도 있고, 이에 맞춰 유선형으로 에어안내면(21B')이 형성되는 것으로 실시될 수도 있다.
Another example of the second air groove 21 may be implemented as an air inlet surface (21A ') formed in a streamline, such as the blade shape of the propeller fan, as shown in FIG. It may be implemented that the air guide surface 21B 'is formed.

베어링하우징(30)은 도 8에 도시된 바와 같이 그 중심에 관통홀(31)이 형성되어, 이 관통홀(31)에 상기 샤프트(10)에 삽입 설치되며, 이에 의해 상기 샤프트(10)를 지지하는데, 이때 회전되는 샤프트(10)와 베어링하우징(30) 사이에 후술하는 저널베어링(40)이 설치되고, 일측면에는 스러스트베어링(60)이 설치된다.
As shown in FIG. 8, the bearing housing 30 has a through hole 31 formed in the center thereof, and is inserted into the shaft 10 in the through hole 31, thereby providing the shaft 10 with the shaft 10. In this case, a journal bearing 40 to be described later is installed between the shaft 10 and the bearing housing 30 which is rotated, and a thrust bearing 60 is installed at one side.

저널베어링(40)은 고속 회전되는 샤프트(10)의 축방향 하중을 지지할 때에 마찰로 인한 샤프트(10)의 파손을 방지하기 위한 것으로, 이는 당업자가 용이하게 실시하기 위해 얇은 판을 원통형으로 제작되어 그 일단이 상기 베어링하우징(30)의 관통홀(31)에 설치 고정되는 것으로 실시되거나, 이와 다르게는 복수 개의 판을 상기 베어링하우징(30)의 관통홀(31) 내주면에 각각 설치 고정되는 것으로 실시될 수도 있다.
The journal bearing 40 is intended to prevent breakage of the shaft 10 due to friction when supporting the axial load of the shaft 10 that is rotated at high speed. One end is fixed to the through hole 31 of the bearing housing 30, or alternatively, a plurality of plates are installed and fixed to the inner circumferential surface of the through hole 31 of the bearing housing 30, respectively. It may be practiced.

커버플레이트(50)는 상기 러너베어링(20)을 구속하기 위한 커버로서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 러너베어링(20) 일측에 설치되는 상기 베어링하우징(30)과 마주보게 설치되고, 그 사이에 러너베어링(20)이 설치된다.
The cover plate 50 is a cover for restraining the runner bearing 20, and is installed to face the bearing housing 30 installed at one side of the runner bearing 20, as shown in FIG. Runner bearing 20 is installed in the.

스러스트베어링(60)은 상기 러너베어링(20)의 양측면에 마주되도록 한 쌍으로 설치되는데, 상기 스러스트베어링(60)은 각각 상기 베어링하우징(30)과 상기 커버플레이트(50)의 측면에 설치 고정된다.Thrust bearing 60 is installed in a pair to face both sides of the runner bearing 20, the thrust bearing 60 is fixed to the side of the bearing housing 30 and the cover plate 50, respectively .

이러한 스러스트베어링(60)은 원반형상의 베이스플레이트(도면부호 없음)와, 상기 베이스플레이트에 설치되는 범프포일(도면부호 없음) 및 상기 범프포일을 덮는 탑포일(도면부호 없음)로 이루어지는데, 이때 범프포일과 탑포일의 배치형상과 구조는 당업자가 용이하게 실시하기 위해 다양한 형태로 변경하여 실시될 수 있다.
The thrust bearing 60 is composed of a disk-shaped base plate (no reference numeral), a bump foil (no reference numeral) installed on the base plate and a top foil (no reference numeral) covering the bump foil. The arrangement and structure of the foil and the top foil can be implemented in various forms for easy implementation by those skilled in the art.

한편, 본 발명에 있어서 상기 샤프트(10)와 러너베어링(20)의 표면에는 도 9a와 도 9b에 도시된 바와 같이 테프론 코팅층(10A, 20A)을 형성하여 마찰계수를 낮춤으로써 마찰열에 의한 열팽창을 최소화시키는 것이 바람직하다.
Meanwhile, in the present invention, as shown in FIGS. 9A and 9B, the surfaces of the shaft 10 and the runner bearing 20 are formed with Teflon coating layers 10A and 20A to lower the coefficient of friction to thermal expansion due to frictional heat. It is desirable to minimize it.

또한 본 발명은 상기 베어링하우징(30)과 근접되도록 샤프트(10)의 외주면에 설치되는 공기배출저감링(13)을 더 구비하는 것으로 실시될 수도 있다.In addition, the present invention may be practiced to further include an air discharge reducing ring 13 installed on the outer circumferential surface of the shaft 10 so as to be close to the bearing housing 30.

상기 공기배출저감링(13)은 상기 제1,2에어홈(11, 21)에 의해 발생되는 공기력이 쉽게 외부로 배출되어 상실되지 않도록 상기 저널베어링(40)의 일측 개방단으로 공기가 쉽게 배출되지 않도록 공기의 흐름을 저해하는 기능을 한다.The air discharge reducing ring 13 easily discharges air to one open end of the journal bearing 40 so that the air force generated by the first and second air grooves 11 and 21 is not easily discharged to the outside. It prevents air flow.

상기 공기배출저감링(13)은 도 10에 도시된 바와 같이 샤프트(10)의 외주면에 삽입되는 링체(13A)와, 상기 링체(13A)의 외주면에 돌출 형성되어 베어링하우징(30)과 근접되도록 자유단이 호형 만곡지게 형성되는 배출저감체(13B)를 포함한 것으로 실시된다.As shown in FIG. 10, the air discharge reducing ring 13 protrudes from the ring body 13A inserted into the outer circumferential surface of the shaft 10 and the outer circumferential surface of the ring body 13A so as to approach the bearing housing 30. The free end is embodied as including an exhaust reducing body 13B which is formed to be curved.

이에 의해 베어링하우징(30) 측면으로 배출되는 공기가 배출저감체(13B)의 만곡진 면을 따라 방향이 전환되어 다시 베어링하우징(30) 내측으로 흐르게 되고, 이에 배출되는 공기와 무수히 부딪치면서 배출 흐름을 저감시킨다.
As a result, the air discharged to the bearing housing 30 side is diverted along the curved surface of the discharge reducing body 13B to flow back into the bearing housing 30 again, and the discharge flows while hitting the discharged air innumerably. Reduce.

한편, 본 발명은 상기 제1,2에어홈(11, 21)에 의해 발생되는 공기 압력이 과도하게 상승되는 것을 방지하기 위해 적정양의 공기를 상기 제1,2에어홈(11, 21)과 무관하게 흐를 수 있도록 하는 제1,2연결홈(15, 25)이 더 구비된다.On the other hand, the present invention and the air amount generated by the first and second air grooves (11, 21) to prevent the excessive rise of an appropriate amount of air to the first and second air grooves (11, 21) and First and second connection grooves 15 and 25 are further provided to allow flow regardless.

이때 상기 제1연결홈(15)은 도 13a에 도시된 바와 같이 샤프트(10)의 외주면을 따라 링 형상으로 연결되며 상기 샤프트(10)의 길이방향으로 복수개가 형성되어 제1에어홈(11)을 서로 연결하고, 또한 도 13b에 도시된 바와 같이 제2연결홈(25)은 상기 러너베어링(20)에 양측면에 각각 형성되는 제2에어홈(21)을 서로 연결하는 것으로 실시된다.
In this case, the first connection groove 15 is connected in a ring shape along the outer circumferential surface of the shaft 10 as shown in FIG. 13A, and a plurality of first connection grooves 15 are formed in the longitudinal direction of the shaft 10 to form the first air groove 11. And the second connection grooves 25 are connected to each other by the second air grooves 21 formed on both sides of the runner bearing 20 as shown in FIG. 13B.

상기 제1,2연결홈(15, 25)의 다른 실시예로는 도 14a와 도 14b와 같이 좌우로 폭을 넓게 한 제1,2연결홈(15', 25')으로 실시될 수도 있는데, 이를 통해 저널베어링(40)과 스러스트베어링(60)에 각각 접촉되는 면을 최소할 수 있고, 결과적으로 샤프트(10)와 러너베어링(20)의 회전동작시 저널베어링(40)과 스러스트베어링(60) 간의 마찰을 줄여 열팽창이 최소화된다.
Another embodiment of the first and second connection grooves 15 and 25 may be implemented as the first and second connection grooves 15 ′ and 25 ′ widened from side to side, as shown in FIGS. 14A and 14B. Through this, the surface contacting each of the journal bearing 40 and the thrust bearing 60 can be minimized. As a result, the journal bearing 40 and the thrust bearing 60 during the rotation operation of the shaft 10 and the runner bearing 20. Thermal expansion is minimized by reducing friction between

이상과 같이 구성되는 본 발명의 터보머신용 에어 포일 베어링 조립체는 도 11과 도 12에 각각 도시된 바와 같이 샤프트(10)와 러너베어링(20)이 회전됨에 따라 각각의 제1,2에어홈(11, 21)을 통해 공기력이 발생되고, 이 공기력이 저널베어링(40)과 스러스트베어링(60)이 샤프트(10)와 러너베어링(20) 간의 접촉을 줄여주어 마찰열을 줄일 수 있다.The air foil bearing assembly for a turbomachine of the present invention configured as described above has the first and second air grooves as the shaft 10 and the runner bearing 20 are rotated as shown in FIGS. 11 and 12, respectively. 11, 21, the air force is generated, this air force can reduce the friction heat by reducing the contact between the journal bearing 40 and the thrust bearing 60 shaft 10 and the runner bearing 20.

또한 제1,2에어홈(11, 21)은 오목의 홈으로 실시되므로 상기 저널베어링(40)과 스러스트베어링(60)과 직접 면접하지 않고, 따라서 종래에 비해 상대적으로 저널베어링(40)과 스러스트베어링(60)과 접촉되는 샤프트(10)와 러너베어링(20)의 접촉 면적이 줄어들어 마찰열 발생이 지연 및 감소된다.In addition, since the first and second air grooves 11 and 21 are formed as concave grooves, the first and second air grooves 11 and 21 are not directly interviewed with the journal bearing 40 and the thrust bearing 60. Therefore, the journal bearing 40 and the thrust are relatively relatively compared to the conventional ones. Since the contact area between the shaft 10 and the runner bearing 20 in contact with the bearing 60 is reduced, the generation of frictional heat is delayed and reduced.

따라서 본 발명은 상기 제1,2에어홈(11, 21)에 의해 샤프트(10)와 러너베어링(20)의 마찰열을 감소시키고, 결과적으로 열변형을 최소화시킴으로써 상기 저널베어링(40)과 스러스트베어링(60)이 파손되는 것이 방지된다.
Therefore, the present invention reduces the frictional heat between the shaft 10 and the runner bearing 20 by the first and second air grooves 11 and 21, and consequently minimizes the thermal deformation, thereby minimizing thermal deformation and the thrust bearing. The breakage of the 60 is prevented.

10: 샤프트 11: 제1에어홈
11A, 11A': 에어유입면 11B, 11B': 에어안내면
12: 관통홀 13: 공기배출저감링
15, 15': 제1연결홈 20: 러너베어링
21: 제2에어홈 21A, 21A': 에어유입면
21B, 21B': 에어안내면 22: 장착부
25, 25': 제2연결홈 30: 베어링하우징
31: 관통홀 40: 저널베어링
50: 커버플레이트 60: 스러스트베어링10: shaft 11: first air groove
11A, 11A ': Air inlet 11B, 11B': Air guide
12: through hole 13: air exhaust reduction ring
15, 15 ': 1st connection groove 20: runner bearing
21: 2nd air groove 21A, 21A ': Air inflow surface
21B, 21B ': Air guide surface 22: Mounting part
25, 25 ': Second connecting groove 30: Bearing housing
31: through hole 40: journal bearing
50: cover plate 60: thrust bearing

Claims (7)

샤프트(10)와;
상기 샤프트(10)의 일단에 설치되는 러너베어링(20)과;
상기 샤프트(10)의 외주면에 설치되며, 상기 러너베어링(20)의 일측면과 마주되게 설치되는 베어링하우징(30)과;
상기 샤프트(10)와 상기 베어링하우징(30) 사이에 설치되는 저널베어링(40)과;
상기 러너베어링(20)의 타측면에 설치되며, 상기 러너베어링(20)을 구속하는 커버플레이트(50) 및;
상기 러너베어링(20)과 상기 베어링하우징(30) 사이 및 상기 러너베어링(20)과 상기 커버플레이트(50) 사이에 각각 설치되는 한 쌍의 스러스트베어링(60)을 포함하고;
상기 저널베어링(40)과 대응되는 상기 샤프트(10)의 외주면에는 제1에어홈(11)이 형성되고, 상기 스러스트베어링(60)과 대응되는 상기 러너베어링(20)의 양면에는 제2에어홈(21)이 형성되며,
상기 제1,2에어홈(11, 21)은 에어가 유입될 수 있도록 경사지게 형성되는 에어유입면(11A, 21A)과; 상기 에어유입면(11A, 21A)으로부터 절곡 형성되어 상기 에어유입면(11A, 21A)을 통해 유입된 에어를 상기 저널베어링(40)과 상기 스러스트베어링(60) 방향으로 안내하는 에어안내면(11B, 21B)을 포함하는 것을 특징으로 터보머신용 에어 포일 베어링 조립체.
A shaft 10;
A runner bearing 20 installed at one end of the shaft 10;
A bearing housing 30 installed on an outer circumferential surface of the shaft 10 and installed to face one side of the runner bearing 20;
A journal bearing (40) installed between the shaft (10) and the bearing housing (30);
A cover plate 50 installed on the other side of the runner bearing 20 and restraining the runner bearing 20;
A pair of thrust bearings (60) installed between the runner bearing (20) and the bearing housing (30) and between the runner bearing (20) and the cover plate (50), respectively;
A first air groove 11 is formed on an outer circumferential surface of the shaft 10 corresponding to the journal bearing 40, and a second air groove is formed on both surfaces of the runner bearing 20 corresponding to the thrust bearing 60. 21 is formed,
The first and second air grooves (11, 21) and the air inlet surface (11A, 21A) is formed to be inclined so that air can be introduced; Air guide surfaces 11B, which are bent from the air inflow surfaces 11A and 21A and guide air introduced through the air inflow surfaces 11A and 21A in the direction of the journal bearing 40 and the thrust bearing 60. Airfoil bearing assembly for a turbomachine.
청구항 1에 있어서,
상기 베어링하우징(30)과 근접되도록 상기 샤프트(10)의 외주면에 설치되며, 상기 베어링하우징(30)과 상기 저널베어링(40) 사이의 에어가 외부로 배출되는 것을 저감시키는 공기배출저감링(13)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터보머신용 에어 포일 베어링 조립체.
The method according to claim 1,
It is installed on the outer circumferential surface of the shaft 10 so as to be close to the bearing housing 30, the air discharge reducing ring 13 to reduce the discharge of air between the bearing housing 30 and the journal bearing 40 to the outside Air foil bearing assembly for a turbomachine further comprising a).
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 샤프트(10)와 상기 러너베어링(20)의 외주면에는 각각 테프론 코팅층(10A, 20A)이 형성되는 것을 특징으로 하는 터보머신용 에어 포일 베어링 조립체.
The method according to claim 1 or 2,
Teflon coating layer (10A, 20A) is formed on the outer circumferential surface of the shaft (10) and the runner bearing (20), respectively.
청구항 1에 있어서,
상기 제1에어홈(11)은 상기 샤프트(10)의 원주방향을 따라 일정 간격으로 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 터보머신용 에어 포일 베어링 조립체.
The method according to claim 1,
The first air groove 11 is a plurality of air foil bearing assembly for the turbomachine, characterized in that formed in a plurality at regular intervals along the circumferential direction of the shaft (10).
청구항 4에 있어서,
상기 제2에어홈(21)은 상기 러너베어링(20)의 양면에 방사상으로 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링 조립체.
The method of claim 4,
Air foil bearing assembly, characterized in that the plurality of second air groove (21) is formed radially on both sides of the runner bearing (20).
청구항 1에 있어서,
상기 제2에어홈(21)은 상기 에어유입면(21A)이 유선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 터보머신용 에어 포일 베어링 조립체.
The method according to claim 1,
The second air groove 21 is an air foil bearing assembly for a turbomachine, characterized in that the air inlet surface (21A) is formed in a streamlined form.
청구항 5에 있어서,
상기 샤프트(10)에는 상기 복수 개의 제1에어홈(11)을 서로 연결시키는 제1연결홈(15, 15')이 구비되고, 상기 러너베어링(20)에는 상기 복수 개의 제2어에홈(21)을 서로 연결시키는 제2연결홈(25, 25')이 구비되는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링 조립체.The method according to claim 5,
The shaft 10 is provided with first connecting grooves 15 and 15 'connecting the plurality of first air grooves 11 to each other, and the runner bearing 20 has the plurality of second air grooves ( 21 is provided with a second connecting groove (25, 25 ') for connecting to each other.
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