KR101318554B1 - 스러스트 베어링용 급유 노즐 - Google Patents

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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

패드의 추종성을 향상시킬 수 있는 동시에, 스러스트 베어링의 고면압화를 도모할 수 있는 스러스트 베어링용 급유 노즐을 제공한다. 로터축으로부터 반경 방향 외측을 향해 돌출하는 스러스트 칼라의 스러스트면과 대향하는 위치에 둘레 방향을 따라서 배치된 패드와 패드 사이에 각각 배치된 스러스트 베어링용 급유 노즐(12)에 있어서, 원통 형상의 축부와, 높이 방향에 있어서의 양측면의 중심부에, 상기 패드의 측면에 형성된 오목한 곳에 끼워지는, 평면에서 보아 반원판 형상을 나타내는 돌출부(34)가 마련되고, 상기 베어링부와 반대의 측에 위치하는 정상부에, 상기 축부의 저면으로부터 공급된 윤활유를 상기 스러스트 칼라와 상기 패드 사이에 분출하는 복수개의 노즐 구멍(38, 39)이 형성된 직방체 형상의 본체부(31)를 구비하고 있다.

Description

스러스트 베어링용 급유 노즐{THRUST BEARING LUBRICATION NOZZLE}
본 발명은 증기 터빈, 가스 터빈, 송풍기, 압축기 등의 회전 기계에 이용되는 스러스트 베어링에 적용되는 스러스트 베어링용 급유 노즐에 관한 것이다.
증기 터빈에 이용되는 스러스트 베어링용 급유 노즐로서는, 예를 들어, 특허 문헌 1에 개시된 것이 알려져 있다.
일본 공개 실용신안 제 1988-178622 호 공보
그렇지만, 이와 같은 종래의 스러스트 베어링용 급유 노즐은, 급유 노즐의 측면과 패드의 측면이 면과 면으로 접촉(면접촉)하고 있다. 그 때문에, 패드를 로터축(회전축)의 회전 축선과 평행한 축선 주위로 회전시킬 수 없어, 패드의 추종성[틸트(tilt)성]이 좋지 않다는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 패드의 추종성을 향상시킬 수 있는 동시에, 효율적인 윤활에 의해 스러스트 베어링의 고면압화를 도모할 수 있는 스러스트 베어링용 급유 노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 수단을 채용했다.
본 발명의 제 1 형태에 따른 스러스트 베어링용 급유 노즐은, 로터축으로부터 반경 방향 외측을 향해 돌출하는 스러스트 칼라의 스러스트면과 대향하는 위치에 둘레 방향을 따라서 배치된 패드와 패드 사이에 각각 배치된 스러스트 베어링용 급유 노즐에 있어서, 원통 형상의 축부와, 높이 방향에 있어서의 양측면의 중심부에, 상기 패드의 측면에 형성된 오목한 곳에 끼워지는, 평면에서 보아 반원판 형상을 나타내는 돌출부가 마련되고, 상기 축부와 반대의 측에 위치하는 정상부에, 상기 축부의 저면으로부터 공급된 윤활유를 상기 스러스트 칼라와 상기 패드 사이에 분출하는 복수개의 노즐 구멍이 형성된 직방체 형상의 본체부를 구비하고 있다.
본 발명의 제 1 형태에 따른 스러스트 베어링용 급유 노즐에 의하면, 패드의 측면이 스러스트 베어링용 급유 노즐의 돌출부에 의해서 점 지지(点支持)되게 되므로, 패드를 로터축의 회전 축선과 평행한 축선 주위로 회전시킬 수 있어, 패드의 추종성(틸트성)을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 형태에 따른 스러스트 베어링용 급유 노즐에 의하면, 본체부의 정상부에 형성된 노즐 구멍으로부터 패드의 측면을 향해 윤활유가 구석구석까지 공급되고(분사되어), 공급된 윤활유가 효율적으로 패드의 미끄럼 운동면에 공급되게 되므로, 베어링 면압이 높은 경우(예를 들어, 6MPa를 초과하는 경우)의 패드의 메탈 온도를 종래보다 저하시킬 수 있다.
상기 스러스트 베어링용 급유 노즐에 있어서, 상기 본체부의 정상부에는, 정상면을 향해 경사지는 2개의 측면이 형성되어 있고, 이들 측면에는, 상기 노즐 구멍이 형성되어 있으면 더욱 적합하다.
이와 같은 스러스트 베어링용 급유 노즐에 의하면, 저부로부터 공급된 윤활유가 인접하여 배치된 패드 등을 향해 효율적으로 공급되어(분사되어), 공급된 윤활유가 효율적으로 패드의 미끄럼 운동면에 공급되게 된다.
본 발명의 제 2 형태에 따른 스러스트 베어링은, 패드의 추종성이 좋고, 면압이 높은 경우(예를 들어, 6MPa를 초과하는 경우)에도 메탈 온도의 상승을 억제할 수 있는 스러스트 베어링용 급유 노즐을 구비하고 있다.
본 발명의 제 2 형태에 따른 스러스트 베어링에 의하면, 대형화 및 고면압화하는 회전 기계(증기 터빈, 가스 터빈, 송풍기, 압축기 등)에 대응시킬 수 있다.
본 발명에 따른 스러스트 베어링에 의하면, 패드의 추종성을 향상시킬 수 있는 동시에, 효율적인 윤활에 의해 스러스트 베어링의 고면압화를 도모할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 급유 노즐을 구비한 스러스트 베어링의 정면도로서, 도 3의 I-I 화살표에서 본 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 급유 노즐을 구비한 스러스트 베어링의 정면도로서, 도 3의 II-II 화살표에서 본 도면,
도 3은 도 1 및 도 2의 III-III 화살표에서 본 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 급유 노즐을 구비한 스러스트 베어링의 일부를 둘레 방향을 따라 절단한 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 급유 노즐의 측면도,
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 급유 노즐의 평면도,
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 급유 노즐의 저면도,
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 급유 노즐의 정면도,
도 9는 도 5의 IX-IX 화살표에서 본 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 급유 노즐을 구비한 스러스트 베어링을 운전시켜 얻어진 실험 결과를 나타내는 그래프,
도 11은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 급유 노즐의 평면도.
이하, 본 발명에 따른 스러스트 베어링용 급유 노즐(이하, "급유 노즐"이라 함)의 일 실시형태에 대해서, 도 1 내지 도 10을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 급유 노즐을 구비한 스러스트 베어링의 정면도로서, 도 3의 I-I 화살표에서 본 도면이며, 도 2는 본 실시형태에 따른 급유 노즐을 구비한 스러스트 베어링의 정면도로서, 도 3의 II-II 화살표에서 본 도면이며, 도 3은 도 1 및 도 2의 III-III 화살표에서 본 도면이며, 도 4는 본 실시형태에 따른 급유 노즐을 구비한 스러스트 베어링의 일부를 둘레 방향을 따라서 절단한 단면도이며, 도 5는 본 실시형태에 따른 급유 노즐의 측면도이며, 도 6은 본 실시형태에 따른 급유 노즐의 평면도이며, 도 7은 본 실시형태에 따른 급유 노즐의 저면도이며, 도 8은 본 실시형태에 따른 급유 노즐의 정면도이며, 도 9는 도 5의 IX-IX 화살표에서 본 도면이며, 도 10은 본 실시형태에 따른 급유 노즐을 구비한 스러스트 베어링을 운전시켜 얻어진 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 스러스트 베어링(10)은 둘레 방향을 따라서 배치된, 예를 들어, 8개의 패드(11)와, 패드(11)와 패드(11) 사이에 배치된, 예를 들어, 8개의 급유 노즐(12)이 주요 요소로서 구성된 것이다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 패드(11)는 로터축(회전축)(13)으로부터 반경 방향 외측을 향해 돌출하는 스러스트 칼라(14)의 스러스트면과 대향하는 위치에 배치되어 있고, 예를 들어, 주석 베이스의 합금 또는 PEEK(폴리에테르에테르케톤:polyetheretherketone) 수지로 제작되어 있다. 또한, 도 1, 도 2 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 패드(11)와 패드(11) 사이에는 소정의 간극이 형성되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 패드(11)의 배면측에는, 평면에서 보아 환형상을 나타내는 캐리어 링(15)이 배치되어 있다. 캐리어 링(15)에는, 판 두께 방향으로 관통되어 급유 노즐(12)의 축부(16)의 일단부(하단부)를 회동 가능하게 받아들이는 (제 1의) 관통 구멍(17)이 복수개 형성되어 있는 동시에, 판 두께 방향으로 관통되어 필러(pillar)(18)를 받아들이는 (제 2의) 관통 구멍(19)이 복수개 형성되어 있다.
필러(18)는, 그 외주면이 관통 구멍(19)의 내주면과 접하는 동시에, 그 표면 전체(또는 그 표면의 일부)가 캐리어 링(15)의 표면으로부터 돌출하도록 하여 관통 구멍(19) 내에 끼워 맞추어져 있다. 또한, 필러(18)의 배면에는 (제 1의) 레벨링 플레이트(20)를 요동 가능하게 지지하는 (제 1의) 피봇(21)이 마련되어 있다.
레벨링 플레이트(20)는 둘레 방향을 따라서 소정의 간격을 두고 배치되어 있고, 레벨링 플레이트(20)와 레벨링 플레이트(20) 사이에는 (제 2의) 레벨링 플레이트(22)가 배치되어 있다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 필러(18)는 로터축(13)의 축 회전 방향 후방측에 패드(11)의 폭 방향에 있어서의 65%의 위치에 마련되어 있다.
또한, 패드(11)의 배면측이란 스러스트 칼라(14)의 스러스트면과 대향하는 면과 반대측을, 필러(18)의 표면이란, 패드(11)의 배면과 대향하는 면을 말하며, 캐리어 링(15)의 표면이란, 패드(11)의 배면과 대향하는 면을 말한다.
레벨링 플레이트(20) 및 레벨링 플레이트(22)는 캐리어 링(15)과 캐리잉 케이스(이면 덮개)(carrying case)(23) 사이에 형성된 공간 내에 수용되어 있다. 캐리잉 케이스(23)의 표면에는, 레벨링 플레이트(22)를 요동 가능하게 지지하는 (제 2의) 피봇(24)이 마련되어 있다. 또한, 레벨링 플레이트(22)는, 그 저면에 형성된 평탄면의 일부가 급유 노즐(12)의 축부(16)의 저면에 형성된 평탄면의 일부와 접촉 가능한 위치에 마련되어 있다.
또한, 캐리잉 케이스(23)의 표면이란, 캐리어 링(15)의 피봇(21)이 돌출되어 있는 측의 면과 대향하는 면을 말한다.
그런데, 도 5 내지 도 9 중 어느 하나에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 급유 노즐(12)은 축부(16)와 본체부(31)를 구비하고 있다.
축부(16)는 대략 원통 형상의 부재이며, 그 중심부에는 저면측으로부터 공급된 윤활유를 본체부(31)로 인도하는 급유 구멍(32)이 축방향을 따라서 형성되어 있다.
본체부(31)는 직방체 형상의 부재이며, 그 높이 방향(도 5에 있어서 좌우 방향)에 있어서의 양측면의 중심부에는, 패드(11)의 측면에 형성된 단면에서 보아 직사각형 형상을 나타내는 오목한 곳(33)(도 4 참조)에 끼워지는, 평면에서 보아 반원판 형상을 나타내는 돌출부(칼라부)(34)가 마련되어 있다. 또한, 본체부(31)의 길이 방향(도 5에 있어서 상하 방향)에 있어서의 중심부에는, 높이 방향을 따라서 급유 구멍(32)이 형성되어 있다.
본체부(31)의 일단부(축부(16)와 반대의 측의 단부)에는, 그 폭방향(도 6에 있어서 좌우 방향)에 있어서의 중심부에 길이 방향을 따라 급유 구멍(32)이 형성되어 있다. 또한, 본체부(31)의 정상부(본체부(31)의 일단부에 있어서의 선단부)에는, 정상면을 향해 경사지는 2개의 측면(35), 1개의 전면(정면)(36) 및 이들 측면(35)과 전면(36) 사이에 위치하고, 이들 측면(35)과 전면(36)을 접속하는 2개의 중간면(37)이 형성되어 있다. 이들 측면(35), 전면(36) 및 중간면(37)은 정상면을 향해 서로 가까워지도록 경사진 경사면이며, 전면(36)과 반대의 측에 위치하는 후면(배면)은 정상부 이외의 본체부(31)의 후면과 동일한 평면을 형성하고 있다.
측면(35)에는 각각, 급유 구멍(32)을 거쳐서 인도된 윤활유를 인접하여 배치된 패드(11) 등을 향해 분출시키는 (제 1의) 노즐 구멍(38)이 복수개(본 실시형태에서는 3개) 형성되어 있다. 중간면(37)에는 각각, 급유 구멍(32)을 거쳐서 인도된 윤활유를 인접하여 배치된 패드(11) 등을 향해 분출시키는 (제 2의) 노즐 구멍(39)이 적어도 1개(본 실시형태에서는 1개) 형성되어 있다. 노즐 구멍(38)은 측면(35)의 법선 방향으로 개구하고 있다. 노즐 구멍(39)은 중간면(37)의 법선 방향으로 개구하고 있다.
또한, 도 5 내지 도 7 중 도면부호(40)는, 도시하지 않는 드릴에 의해서 본체부(31)의 일단부에 뚫린 급유 구멍(32)의 일단을 폐색하는 플러그이다.
본 실시형태에 따른 급유 노즐(12)에 의하면, 패드(11)의 배면이 필러(18)의 표면에 의해서 점 지지되는 동시에, 패드(11)의 측면이 급유 노즐(12)의 돌출부(34)에 의해서 점 지지되므로, 패드(11)를 로터축(13)의 회전 축선에 수직한 축선 방향 및 로터축(13)의 회전 축선과 평행한 축선 주위로 회전시킬 수 있어, 패드의 추종성(틸트성)을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 급유 노즐(12)에 의하면, 급유 노즐(12)의 노즐 구멍(38, 39)으로부터 패드(11)의 측면을 향해 윤활유가 구석구석까지 공급되어(분사되어), 공급된 윤활유가 효율적으로 패드(11)의 미끄럼 운동면에 공급되게 되므로, 면압이 높은 경우(예를 들어, 6MPa를 초과하는 경우)의 메탈 온도를 종래보다 저하시킬 수 있다.
본 발명에 따른 스러스트 베어링에 의하면, 패드(11)의 추종성이 좋고, 면압이 높은 경우(예를 들어, 6MPa를 초과하는 경우)라도 메탈 온도의 상승을 억제할 수 있는 스러스트 베어링용 급유 노즐(12)을 구비하고 있으므로, 대형화 및 고면압화하는 회전 기계(증기 터빈, 가스 터빈, 송풍기, 압축기 등)에 대응시킬 수 있다.
도 10은 본 실시형태에 따른 급유 노즐(12)을 구비한 스러스트 베어링(10)을 운전시켜 얻어진 실험 결과를 나타내는 그래프로서, 횡축은 면압[MPa], 종축은 메탈 온도[℃]를 나타내고 있다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 바형의 급유 노즐(12)을 구비한 스러스트 베어링(10)에서는, 면압이 높은 경우(예를 들어, 6MPa를 초과하는 경우)의 메탈 온도가 본 실시형태에 따른 급유 노즐(12)을 구비하고 있지 않은(즉, 원반형의 급유 노즐을 구비한) 스러스트 베어링보다 낮아져, 본 실시형태에 따른 급유 노즐(12)에 의한 상기 작용 효과를 뒷받침하는 것으로서 유효한 실험 결과이다.
또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경·변형이 가능하다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 측면(35)과 전면(36)이 중간면(37)을 거쳐서 접속된 것을 설명했지만, 측면(35)과 전면(36)을 중간면(37)을 거치지 않고 접속하는 구성으로 할 수도 있고, 도 11에 도시하는 바와 같이, 전면(36) 및 중간면(37)을 갖지 않는 구성으로 할 수도 있다. 이와 같이 구성했을 경우, 도 11에 도시하는 바와 같이, 노즐 구멍(39) 대신에, 측면(35)의 법선 방향으로 개구하는 노즐 구멍(38)을 측면(35)에 형성하게 된다.
또한, 필러(18)는 로터축(13)의 축 회전 방향 후방측에서, 패드(11)의 폭방향에 있어서의 50% 내지 65%의 위치이면, 어느 곳에도 마련할 수 있다.
10 : 스러스트 베어링 11 : 패드
12 : 급유 노즐(스러스트 베어링용 급유 노즐)
13 : 로터축 14 : 스러스트 칼라
16 : 축부 31 : 본체부
33 : 오목한 곳 34 : 돌출부
38 : 노즐 구멍
39 : 노즐 구멍

Claims (3)

  1. 로터축으로부터 반경 방향 외측을 향해 돌출하는 스러스트 칼라의 스러스트면과 대향하는 위치에 둘레 방향을 따라서 배치된 패드와 패드 사이에 각각 배치된 스러스트 베어링용 급유 노즐에 있어서,
    원통 형상의 축부와, 높이 방향에 있어서의 양측면의 중심부에, 상기 패드의 측면에 형성된 오목한 곳에 끼워지는, 평면에서 보아 반원판 형상을 나타내는 돌출부가 마련되고, 상기 축부와 반대의 측에 위치하는 정상부에, 상기 축부의 저면으로부터 공급된 윤활유를 상기 스러스트 칼라와 상기 패드 사이에 분출하는 복수개의 노즐 구멍이 형성된 직방체 형상의 본체부를 구비하고,
    상기 본체부의 정상부에는, 정상면을 향해 경사지는 2개의 측면, 1개의 전면, 및 상기 2개의 측면과 상기 1개의 전면 사이에 위치해서 상기 2개의 측면과 상기 1개의 전면을 접속하는 2개의 중간면이 형성되어 있고,
    이들 상기 2개의 측면에는 상기 복수의 노즐 구멍이 형성되고, 상기 2개의 중간면에는 각각 상기 노즐 구멍이 적어도 하나 형성되어 있는
    스러스트 베어링용 급유 노즐.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 기재된 스러스트 베어링용 급유 노즐을 구비하고 있는
    스러스트 베어링.
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