KR101534639B1 - 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링 - Google Patents

복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링 Download PDF

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박철훈
최상규
이성휘
홍두의
윤태광
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링에 관한 것으로, 래디얼 메탈메쉬댐퍼와 쓰러스트 메탈메쉬댐퍼의 강성을 서로 다르게 제작하고 래디얼 메탈메쉬댐퍼에 쓰러스트 메탈메쉬댐퍼를 결합하고 커버로 쓰러스트 메탈메쉬댐퍼를 눌러 래디얼 메탈메쉬댐퍼에 밀착 고정되도록 커버를 래디얼 메탈메쉬댐퍼에 결합하여 고정하여, 래디얼 메탈메쉬댐퍼와 쓰러스트 메탈메쉬댐퍼를 하나로 조립할 수 있도록 함으로써, 회전체 시스템에서 래디얼 방향과 쓰러스트 방향의 강성이 다르게 요구되는 경우 회전 안정성을 갖도록 한 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링에 관한 것이다.

Description

복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링 {Radial-thrust combo metal mesh foil bearing}
본 발명은 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링에 관한 것으로, 래디얼 메탈메쉬댐퍼와 쓰러스트 메탈메쉬댐퍼의 강성을 서로 다르게 제작하고 래디얼 메탈메쉬댐퍼와 쓰러스트 메탈메쉬댐퍼를 하나로 조립할 수 있도록 함으로써, 회전체 시스템에서 래디얼 방향과 쓰러스트 방향의 강성이 다르게 요구되는 경우 회전 안정성을 갖도록 한 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링에 관한 것이다.
일반적으로 발전기나 터빈 등과 같은 다양한 회전축이 구비되는 장치에서는 반경 방향의 진동 저감을 위해 사용되는 래디얼 베어링과 함께 축 방향 진동 저감을 위해 사용되는 쓰러스트 베어링이 구비된다.
특히, 고속으로 회전하는 회전체의 경우, 진동을 저감하는 효과와 함께 고온에서 사용 가능해야 하며, 축 방향 하중에 의한 베어링 파손이 없도록 높은 내구성이 필요하다. 이러한 조건 때문에 대부분 쓰러스트 베어링으로서 유체 베어링이 사용되거나 윤활제 역할을 하는 유체가 급유되도록 하는 형태의 베어링이 널리 사용되어 왔다.
그러나 마이크로 가스 터빈 등과 같은 소형 장치의 경우, 원하는 출력을 얻기 위해서는 고속으로 회전해야 하지만 부피 문제 등으로 인하여 윤활제를 급유하는 장치를 연결하기에 부적당하다.
이러한 고속 회전체의 경우, 고속 회전으로 발생되는 진동의 댐핑 효과가 있어야 하며, 이러한 진동의 댐핑 효과가 있는 베어링으로는 메탈 메쉬 포일 베어링(MMFB, Metal Mesh Foil Bearing)이 있다. 여기에서 메탈 메쉬 포일 베어링은 다공성 금속 구조체로서, 금속 와이어를 엮어 만든 직물을 성형틀을 이용해 압착시켜 댐핑 효과를 갖는 블록 형태의 메탈메쉬댐퍼로 만든 베어링이다.
그런데 기존의 메탈 메쉬 포일 베어링은 래디얼 메탈메쉬댐퍼와 쓰러스트 메탈메쉬댐퍼가 하나의 메탈 메쉬 재료를 이용해 동일한 밀도로 압착되어 제작되기 때문에, 래디얼 베어링과 쓰러스트 베어링이 동일한 강성을 갖도록 제작된다.
그런데 회전체 시스템의 종류에 따라 래디얼 베어링과 쓰러스트 베어링의 강성이 다르게 요구되는 경우가 존재한다. 회전체 안정성을 향상시키기 위해서는 래디얼 베어링과 쓰러스트 베어링 중 한 부분만의 강성을 더 크거나 작게 변화시킬 필요가 있는데, 이 경우 동일한 강성을 갖도록 제작된 래디얼 쓰러스트 일체형 베어링을 사용할 수 없는 문제점이 있으며, 이에 따라 기존의 래디얼 쓰러스트 일체형 베어링의 콤팩트한 구조의 장점은 유지하면서 래디얼 베어링과 쓰러스트 베어링이 서로 다른 강성을 가질 수 있는 구조의 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링이 요구된다.
이와 관련된 종래 기술로는 한국등록특허(10-1279252) "선박 엔진용 터보차저의 회전축 베어링"이 개시되어 있다.
KR 10-1279252 B1 (2013.06.20.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 래디얼 메탈메쉬댐퍼와 쓰러스트 메탈메쉬댐퍼의 강성을 서로 다르게 제작하고 래디얼 메탈메쉬댐퍼와 쓰러스트 메탈메쉬댐퍼를 하나로 조립할 수 있도록 한 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링은, 링 형태로 형성되되 둘 이상으로 분할되어 형성되는 래디얼 몸체; 상기 래디얼 몸체의 내주면에 접촉되도록 구비되어 상기 래디얼 몸체에 결합되는 래디얼 포일; 상기 분할된 래디얼 몸체 각각의 일면 또는 양면에 밀착되며, 상기 래디얼 몸체와 강성이 다르게 형성되는 쓰러스트 패드; 상기 쓰러스트 패드를 래디얼 몸체에 밀착 고정시키며 상기 래디얼 몸체의 일면 또는 양면에 결합되는 커버; 및 상기 커버에 결합되어 상기 쓰러스트 패드에 접촉되도록 구비되는 쓰러스트 포일; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 래디얼 몸체 및 쓰러스트 패드는 서로 다른 재질의 메탈 메쉬(metal mesh)를 압축하여 강성이 다르게 형성되거나 같은 재질의 메탈 메쉬를 서로 다른 밀도로 압축하여 강성이 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 래디얼 몸체의 일면 또는 양면에는 안치홈이 형성되고, 상기 쓰러스트 패드의 일측이 상기 안치홈에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 쓰러스트 패드는 둘레에 단차부가 형성되고, 상기 커버는 상기 단차부를 눌러 상기 쓰러스트 패드가 래디얼 몸체에 밀착 고정되도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커버는, 상기 분할된 각각의 래디얼 몸체의 양면에 밀착되어 상기 쓰러스트 패드를 상기 래디얼 몸체에 눌러 고정시키는 한 쌍의 사이드 플레이트; 상기 한 쌍의 사이드 플레이트를 연결하며, 상기 래디얼 몸체의 외측에 배치되는 외측 연결 서포트; 및 상기 한 쌍의 사이드 플레이트를 연결하며, 상기 래디얼 몸체의 단부에 배치되는 단부 연결 서포트; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 래디얼 몸체는 외주면의 일부가 절단된 형태의 평면부가 형성되고, 상기 커버의 외측 연결 서포트는 상기 평면부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링은, 링 형태로 형성되는 래디얼 몸체; 상기 래디얼 몸체의 내주면에 접촉되도록 구비되어 상기 래디얼 몸체에 결합되는 래디얼 포일; 상기 래디얼 몸체의 일면 또는 양면에 밀착되며, 상기 래디얼 몸체와 강성이 다르게 형성되는 쓰러스트 패드; 상기 쓰러스트 패드를 래디얼 몸체에 밀착 고정시키며 상기 래디얼 몸체의 일면 또는 양면에 결합되는 커버; 및 상기 커버에 결합되어 상기 쓰러스트 패드에 접촉되도록 구비되는 쓰러스트 포일; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 쓰러스트 패드는 링 형태로 형성되는 쓰러스트 몸체의 일면에 돌출 형성되어, 상기 커버는 쓰러스트 몸체를 눌러 래디얼 몸체에 밀착 고정되도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 래디얼 몸체의 일면 또는 양면에는 안치홈이 형성되고, 상기 쓰러스트 몸체가 상기 안치홈에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커버는, 상기 래디얼 몸체의 일면 또는 양면에 밀착되어 상기 쓰러스트 몸체를 상기 래디얼 몸체에 눌러 고정시키는 사이드 플레이트를 포함하며, 상기 사이드 플레이트는 반경방향 내측으로 연장탭이 형성되고 상기 연장탭은 상기 쓰러스트 패드들 사이에 배치되어 상기 연장탭에 의해 상기 쓰러스트 몸체가 래디얼 몸체에 밀착 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커버는, 상기 래디얼 몸체의 양면에 밀착되어 상기 쓰러스트 몸체를 상기 래디얼 몸체에 눌러 고정시키는 한 쌍의 사이드 플레이트; 및 상기 한 쌍의 사이드 플레이트를 연결하며, 상기 래디얼 몸체의 외측에 배치되는 외측 연결 서포트; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링은, 래디얼 메탈메쉬댐퍼와 쓰러스트 메탈메쉬댐퍼의 강성을 서로 다르게 제작하고 래디얼 메탈메쉬댐퍼와 쓰러스트 메탈메쉬댐퍼를 하나로 조립할 수 있도록 함으로써, 회전체 시스템에서 래디얼 방향과 쓰러스트 방향의 강성이 다르게 요구되는 경우 회전 안정성을 갖는 장점이 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 나타낸 분해사시도, 부분 조립사시도 및 전체 조립사시도.
도 4는 본 발명에 따른 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 나타낸 정면도 및 정면 단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 나타낸 우측면도 및 측면 단면도.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링의 적용예를 나타낸 단면 개략도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 10은 본 발명에 따른 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 나타낸 정면도 및 정면 단면도.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 나타낸 우측면도 및 측면 단면도.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링의 적용예를 나타낸 단면 개략도.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 나타낸 분해사시도, 부분 조립사시도 및 전체 조립사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 나타낸 정면도 및 정면 단면도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 나타낸 우측면도 및 측면 단면도이다.
도시된 바와 같이 제1실시예에 따른 본 발명의 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링(1000)은, 링 형태로 형성되되 둘 이상으로 분할되어 형성되는 래디얼 몸체(110); 상기 래디얼 몸체(110)의 내주면에 접촉되도록 구비되어 상기 래디얼 몸체(110)에 결합되는 래디얼 포일(140); 상기 분할된 래디얼 몸체(110) 각각의 일면 또는 양면에 밀착되며, 상기 래디얼 몸체(110)와 강성이 다르게 형성되는 쓰러스트 패드(210); 상기 쓰러스트 패드(210)를 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정시키며 상기 래디얼 몸체(110)의 일면 또는 양면에 결합되는 커버(300); 및 상기 커버(300)에 결합되어 상기 쓰러스트 패드(210)에 접촉되도록 구비되는 쓰러스트 포일(250); 을 포함하여 이루어질 수 있다.
우선, 본 발명의 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링(1000)은, 크게 래디얼 베어링(100), 쓰러스트 베어링(200) 및 커버(300)로 구성된다. 여기에서 래디얼 베어링(100)은 분할형으로 형성되는 래디얼 몸체(110)와 래디얼 몸체(110)의 내측에 구비되는 래디얼 포일(140)을 포함하고, 쓰러스트 베어링(200)은 분할된 래디얼 몸체(110) 각각에 밀착되는 분할된 형태의 복수개의 쓰러스트 패드(210) 및 쓰러스트 패드에 접촉되도록 구비되는 쓰러스트 포일(250)를 포함하며, 커버(300)는 쓰러스트 패드(210)를 눌러 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정되도록 하며 커버(300)에 쓰러스트 포일(250)이 결합된다.
보다 상세하게는, 래디얼 몸체(110)는 링 형태 또는 도너츠 형태로 형성되되 둘 이상으로 분할된 형태로 형성될 수 있다. 즉, 둘 이상으로 분할된 각각의 래디얼 몸체(110)의 단부가 마주보도록 연결하면 링 형태의 래디얼 몸체(110)가 형성될 수 있다. 이때, 래디얼 몸체(110)는 연결된 전체 형상이 링 형태이며, 외주면과 내주면이 평면으로 형성되고 중심축 방향의 양면이 평면으로 형성되어 일반적인 래디얼 베어링의 외형과 같이 형성될 수 있다.
래디얼 포일(140)은 하나의 박판이 절곡되어 접촉부(141)가 회전축의 외주면을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있으며, 래디얼 포일(140)은 래디얼 몸체(110)의 내주면과 회전축의 외주면 사이에 접촉부(141)가 개재되도록 구비된다. 이때, 래디얼 포일(140)은 단면이 원형을 이루도록 폐곡선을 이룬 형태가 아니라 일단이 개방된 원형으로 이루어질 수 있다. 그리고 분할된 래디얼 몸체(110)의 단부가 만나는 부분에 래디얼 포일(140)의 결합부(142)가 삽입되어 결합될 수 있다. 또한, 래디얼 포일(140)의 결합부(142)는 고정자(150)에 끼워진 후 분할된 래디얼 몸체(110)의 단부가 만나는 부분에 삽입되어 결합될 수도 있다.
여기에서 래디얼 포일(140)은 내주면이 회전축을 받치는 접촉면이 되는데, 래디얼 포일(140)의 내주면은 표면이 코팅되어 마찰계수를 낮추고, 공기압이 형성되도록 하여 비접촉 회전을 구현할 수 있다. 그리고 래디얼 포일에서의 공기압 형성으로 인한 비접촉 회전 구현의 원리는 에어 포일 래디얼 베어링의 원리와 유사하므로 여기에서는 설명을 생략한다.
쓰러스트 패드(210)는 분할된 래디얼 몸체(110) 각각의 일면 또는 양면에 밀착된다. 일례로 도시된 바와 같이 래디얼 몸체(110)가 두 개로 분할되어 형성되는 경우 분할될 하나의 래디얼 몸체(110) 일면에 두 개의 쓰러스트 패드(210)가 밀착될 수 있으며 타면에도 두 개의 쓰러스트 패드(210)가 밀착되도록 구성될 수 있다. 마찬가지로 분할된 나머지 하나의 래디얼 몸체(110)에도 동일하게 쓰러스트 패드(210)가 구성될 수 있다. 이때, 도시되지는 않았으나 두 개의 쓰러스트 패드(210)가 연결된 형태로 일체형으로 형성되어 하나의 래디얼 몸체(110) 일면에 밀착될 수도 있다.
여기에서 쓰러스트 패드(210)는 래디얼 몸체(110)와 강성이 다르게 형성된다. 즉, 래디얼 몸체(110)와 쓰러스트 패드(210)는 서로 다른 재질의 메탈 메쉬(metal mesh)를 압축하거나 같은 재질의 메탈 메쉬를 서로 다른 밀도로 압축하여, 회전체 시스템에서 회전축의 반경방향 하중과 축방향 하중이 다른 경우(래디얼 방향의 강성과 쓰러스트 방향의 강성이 다르게 요구되는 경우) 각각에 해당하는 강성을 갖도록 래디얼 몸체(110)와 쓰러스트 패드(210)가 형성되어 회전에 대한 안정성을 갖도록 형성되는 것이다.
커버(300)는 쓰러스트 패드(210)를 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정시키는 역할을 하며, 커버(300)는 래디얼 몸체(110)에 결합된다. 이때, 쓰러스트 패드(210)가 래디얼 몸체(110)의 일면에 배치되는 경우 커버(300)는 래디얼 몸체(110)의 일면에만 결합될 수 있으며, 쓰러스트 패드(210)가 래디얼 몸체(110)의 양면에 배치되는 경우 커버(300)는 래디얼 몸체(110)의 양면에 결합될 수 있다. 그리고 커버(300)는 분할형으로 형성되는 각각의 래디얼 몸체(110)에 결합될 수 있도록 분할형으로 형성될 수 있다. 즉, 하나의 래디얼 몸체(110)에 쓰러스트 패드(210)를 고정할 수 있도록 하나의 커버(300)가 결합되고, 다른 하나의 래디얼 몸체(110)에도 쓰러스트 패드(210)를 고정할 수 있도록 다른 하나의 커버(300)가 결합되도록 구성될 수 있다.
그리고 쓰러스트 포일(250)은 박판이 절곡되어 결합부(252)가 커버(300)에 점용접 등에 의해 결합되고 접촉부(251)는 쓰러스트 패드(210)의 중심축 방향의 면에 접촉되도록 구비된다. 즉, 쓰러스트 포일(250)은 쓰러스트 패드(210)와 접촉되는 면의 반대면이 회전체와 접촉되는 쓰러스트 접촉면이 되며, 접촉되는 표면에는 래디얼 포일과 마찬가지로 코팅이 이루어져 마찰계수를 낮추고 에어 포일 베어링과 같이 공기압이 형성되도록 하여 비접촉 회전을 구현할 수 있다.
그리하여 래디얼 몸체와 쓰러스트 패드를 서로 강성이 다르게 제작하고, 이들을 커버를 이용해 결합하여 조립할 수 있도록 함으로써, 회전체 시스템에서 래디얼 방향과 쓰러스트 방향의 강성이 다르게 요구되는 경우 회전 안정성을 갖는 장점이 있다.
또한, 상기 래디얼 몸체(110) 및 쓰러스트 패드(210)는 서로 다른 재질의 메탈 메쉬(metal mesh)를 압축하여 강성이 다르게 형성되거나 같은 재질의 메탈 메쉬를 서로 다른 밀도로 압축하여 강성이 다르게 형성될 수 있다.
여기에서 메탈 메쉬는 금속선이 그물 형태로 얽혀 있는 구조물로서, 탄성을 가지고 내구성이 높은 장점을 가진다. 그리고 메탈 메쉬는 프레스로 찍는 공정을 통해 형상 가공도 용이할 뿐만 아니라 제작이 용이하고 부품 수 및 조립공정 수가 줄어들어 종래의 베어링에 비해 소형화 및 경량화 할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 상기 래디얼 몸체(110)의 일면 또는 양면에는 안치홈(120)이 형성되고, 상기 쓰러스트 패드(210)의 일측이 상기 안치홈(120)에 삽입되어 결합될 수 있다.
이는 래디얼 몸체(110)에 쓰러스트 패드(210)를 결합하기 용이하도록 한 것으로, 래디얼 몸체(110)의 중심축 방향(쓰러스트 방향) 일면 또는 양면에 오목하게 안치홈(120)을 형성하고, 안치홈(120)에 쓰러스트 패드(210)의 일측이 삽입되어 결합되어, 쓰러스트 패드(210)의 타측이 래디얼 몸체(110)에서 돌출된 형태로 결합될 수 있다.
이때, 상기 쓰러스트 패드(210)는 둘레에 단차부(220)가 형성되고, 상기 커버(300)는 상기 단차부(220)를 눌러 상기 쓰러스트 패드(210)가 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정되도록 결합될 수 있다. 도시된 바와 같이 쓰러스트 패드(210)의 반경방향 외측에 단차부(220)가 형성되어 커버(300)에 의해 단차부(220)가 눌려 쓰러스트 패드(210)가 래디얼 몸체(110)에 밀착되어 고정되도록 할 수 있다. 그리고 단차부(220)의 두께를 안치홈(120)의 깊이와 동일하게 형성하여, 커버(300)가 래디얼 몸체(110)의 면에 밀착되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 커버(300)는, 상기 분할된 각각의 래디얼 몸체(110)의 양면에 밀착되어 상기 쓰러스트 패드(210)를 상기 래디얼 몸체(110)에 눌러 고정시키는 한 쌍의 사이드 플레이트(310); 상기 사이드 플레이트(310)를 연결하며, 상기 래디얼 몸체(110)의 외측에 배치되는 외측 연결 서포트(320); 및 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(310)를 연결하며, 상기 래디얼 몸체(110)의 단부에 배치되는 단부 연결 서포트(330); 를 포함하여 이루어질 수 있다.
이는 커버(300)가 분할된 각각의 래디얼 몸체(110)를 감싸도록 결합되어, 커버(300)에 의해 각각의 분할된 래디얼 몸체(110)를 연결하여 조립할 수 있도록 한것이다. 즉, 커버(300)는 분할된 하나의 래디얼 몸체(110)의 중심축 방향 양면에 밀착되도록 반원 형태의 한 쌍의 사이드 플레이트(310)를 형성하고, 한 쌍의 사이드 플레이트(310)를 연결하도록 판형의 외측 연결 서포트(320) 및 단부 연결 서포트(330)가 결합되는 것이다. 이때, 외측 연결 서포트(320)는 사이드 플레이트(310)들의 중앙부분 바깥쪽을 연결하도록 래디얼 몸체(110)의 반경방향 바깥쪽인 외측에 배치되며, 단부 연결 서포트(330)는 각각의 분할된 래디얼 몸체(110)가 만나는 부분인 래디얼 몸체(110)의 단부에 배치된다. 그리하여 한 쌍의 사이드 플레이트(310)가 하나의 외측 연결 서포트(320)와 두 개의 단부 연결 서포트(330)에 의해 래디얼 몸체(110) 결합되어 고정될 수 있다.
여기에서 사이드 플레이트(310)는 쓰러스트 패드(210)가 배치된 반경방향 바깥쪽에 배치되도록 도너츠 형태의 판을 반으로 자른 형태로 형성될 수 있으며, 사이드 플레이트(310)의 안쪽 부분에 의해 쓰러스트 패드(210)의 단차부(220)가 눌려 쓰러스트 패드(210)가 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정될 수 있다. 또한, 사이드 플레이트(310)는 반경방향 내측으로 연장탭(311)이 연장 형성될 수 있으며, 연장탭(311)은 쓰러스트 패드(210)들의 사이에 각각 배치되도록 사이드 플레이트(310)의 중앙부 내측 및 단부 내측으로 연장 형성될 수 있다. 그리하여 사이드 플레이트(310)의 연장탭(311)에 쓰러스트 포일(250)의 결합부(252)가 점용접 등으로 결합되도록 할 수 있다.
그리고 래디얼 몸체(110)의 단부에 배치된 커버(300)의 단부 연결 서포트(330)에 의해 분할된 래디얼 몸체(110)가 만나는 단부 사이의 간격이 정확하지 않을 수 있으므로, 래디얼 몸체(110)들이 마주보는 단부 사이에 두께가 정밀하게 제작된 지지대(160)를 개재하여 두 개의 래디얼 몸체(110)의 단부가 밀착되도록 함으로써 베어링의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 고정자(150) 역시 두께를 정밀하게 제작하여 래디얼 포일(140)의 단부가 삽입된 상태에서 래디얼 몸체(110)들의 단부 사이의 거리가 정확하게 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 커버(300)는 하나의 사이드 플레이트(310)에 외측 연결 서포트(320) 및 단부 연결 서포트(330)가 결합된 상태로 형성한 후 다른 하나의 사이드 플레이트(310)가 결합되도록 할 수 있으며, 두 개의 사이드 플레이트(310)가 외측 연결 서포트(320)와 단부 연결 서포트(330)에 의해 연결되도록 평판 형태로 형성한 후, 절곡하여 커버(300)가 쓰러스트 패드(210)를 누르고 래디얼 몸체(110)를 감싸도록 조립한 상태에서 커버(300)의 결합되지 않고 맞닿은 부분을 용접 또는 결합될 수 있는 후크 형태와 같은 체결구조 등을 이용해 결합되도록 할 수도 있다.
이와 같이 분할된 각각의 래디얼 몸체(110)에 커버(300)를 이용해 쓰러스트 패드(210)가 밀착 고정되도록 한 두 개의 조립체를 단부가 맞닿도록 조립하면서 래디얼 포일(140) 등을 함께 조립하여 래디얼 및 쓰러스트 콤보 베어링으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 래디얼 몸체(110)는 외주면의 일부가 절단된 형태의 평면부(130)가 형성되고, 상기 커버(300)의 외측 연결 서포트(320)는 상기 평면부(130)에 배치되도록 구성될 수 있다.
즉, 래디얼 몸체(110)와 쓰러스트 패드(210) 및 커버(300) 등이 결합되어 콤보 베어링이 완성된 상태에서, 베어링을 회전축에 조립한 후 베어링이 고정되도록 원형의 홈이 형성된 하우징에 베어링을 삽입해야 하므로, 래디얼 몸체(110)를 형성하는 원형의 외주면 바깥쪽으로 커버(300)의 외측 연결 서포트(320)가 돌출되지 않도록 하는 것이다. 그리하여 회전체 시스템의 하우징에 베어링을 용이하게 삽입하여 고정되도록 할 수 있는 장점이 있다. 또한, 래디얼 몸체(110)의 평면부(130)에 의해 외측 연결 서포트(320)를 평판 형으로 형성하면 되므로 역시 제작 및 조립이 용이할 수 있다.
그리하여 이와 같이 래디얼 몸체(110)가 분할된 형태로 형성된 베어링(1000)은, 도 7과 같이 회전축(10)에 임펠러(20,30)가 일체형으로 형성되어 결합된 형태와 같이 회전축(10)을 베어링에 삽입하여 결합하기 어려운 부분에 적용되어 분할된 형태의 베어링을 회전축의 양측에서 결합되도록 함으로써 회전축에 베어링을 용이하게 결합할 수 있다. 즉, 베어링 시스템을 단위모듈의 분할구조로 제작하여 상기 단위모듈끼리 조립하여 모듈 조립체의 베어링을 구성할 수 있게 함으로써, 설치가 불가능하거나 어려운 압축기 또는 터빈 등의 소형 회전체에도 설치가 가능한 장점이 있다.
[실시예 2]
그리고 도 8 및 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이고, 도 10은 본 발명에 따른 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 나타낸 정면도 및 정면 단면도이며, 도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링을 나타낸 우측면도 및 측면 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링(1000)은, 링 형태로 형성되는 래디얼 몸체(110); 상기 래디얼 몸체(110)의 내주면에 접촉되도록 구비되어 상기 래디얼 몸체(110)에 결합되는 래디얼 포일(140); 상기 래디얼 몸체(110)의 일면 또는 양면에 밀착되며, 상기 래디얼 몸체(110)와 강성이 다르게 형성되는 쓰러스트 패드(240); 상기 쓰러스트 패드(240)를 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정시키며 상기 래디얼 몸체(110)의 일면 또는 양면에 결합되는 커버(300); 및 상기 커버(300)에 결합되어 상기 쓰러스트 패드(240)에 접촉되도록 구비되는 쓰러스트 포일(250); 을 포함하여 이루어질 수 있다.
이는, 래디얼 몸체(110)를 하나의 링 형태 또는 도너츠 형태로 형성하고 래디얼 몸체(110)와 강성이 다르게 형성된 쓰러스트 패드(240)를 결합한 후 커버(300)를 이용해 래디얼 몸체(110)에 쓰러스트 패드(240)가 밀착 고정되도록 한 구성이다. 이때에도 역시 래디얼 몸체(110)는 전체가 연결된 링 형태이며, 외주면과 내주면이 평면으로 형성되고 중심축 방향의 양면이 평면으로 형성되어 일반적인 래디얼 베어링의 외형과 같이 형성될 수 있다.
이때, 래디얼 포일(140)은 래디얼 몸체(110)의 내주면에 오목하게 홈을 형성한 후 래디얼 포일(140)의 결합부(142)가 홈에 삽입되어 고정되도록 할 수 있으며, "ㄷ"자 형태의 홈이 형성된 고정자(150)의 홈에 결합부(142)를 삽입하여 결합한 후 고정자(150)가 래디얼 몸체(110)의 홈에 삽입되어 고정되도록 할 수도 있다. 그리고 커버(300)가 래디얼 몸체(110)에 결합된 후 커버(300)에 쓰러스트 포일(250)이 결합될 수 있다.
또한, 상기 쓰러스트 패드(240)는 링 형태로 형성되는 쓰러스트 몸체(230)의 일면에 돌출 형성되어, 상기 커버(300)는 쓰러스트 몸체(230)를 눌러 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정되도록 결합될 수 있다.
즉, 쓰러스트 패드(240)는 복수개로 형성되어 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정될 수도 있으나, 도시된 바와 같이 링 형태로 형성되는 하나의 쓰러스트 몸체(230)의 일면으로 다수개의 쓰러스트 패드(240)가 돌출되도록 일체형으로 형성하고, 이를 래디얼 몸체(110)에 밀착시킨 후 커버(300)를 이용해 쓰러스트 몸체(230)가 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정되도록 할 수 있다.
그리하여 래디얼 몸체(110)와 쓰러스트 패드(240)를 분리형으로 서로 다른 재질의 메탈 메쉬(metal mesh)를 압축하거나 같은 재질의 메탈 메쉬를 서로 다른 밀도로 압축하여 강성이 다르게 제작한 후 커버(300)를 이용해 결합하여 고정되도록 할 수 있다.
또한, 상기 래디얼 몸체(110)의 일면 또는 양면에는 안치홈(120)이 형성되고, 상기 쓰러스트 몸체(230)가 상기 안치홈(120)에 삽입되어 결합될 수 있다. 즉, 래디얼 몸체(110)의 안치홈(120)에 쓰러스트 몸체(230)가 삽입되어 결합될 수 있으며, 이때 쓰러스트 몸체(230)의 바깥쪽이 쓰러스트 패드(240)보다 외측으로 돌출되도록 형성되어 쓰러스트 몸체(230)의 바깥쪽 단부가 커버(300)에 의해 눌려 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정되도록 할 수 있다.
또한, 상기 커버(300)는, 상기 래디얼 몸체(110)의 일면 또는 양면에 밀착되어 상기 쓰러스트 몸체(230)를 상기 래디얼 몸체(110)에 눌러 고정시키는 사이드 플레이트(310)를 포함하며, 상기 사이드 플레이트(310)는 반경방향 내측으로 연장탭(311)이 형성되고 상기 연장탭(311)은 상기 쓰러스트 패드(240)들 사이에 배치되어 상기 연장탭(311)에 의해 상기 쓰러스트 몸체(230)가 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정될 수 있다.
즉, 쓰러스트 몸체(230)의 바깥쪽 단부가 커버(300)의 사이드 플레이트(310)에 의해 눌려 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정될 수도 있으나, 쓰러스트 패드(240)들 사이에 배치되는 사이드 플레이트(310)의 연장탭(311)에 의해 쓰러스트 몸체(230)가 눌려 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정되도록 할 수 있으며, 연장탭(311)에 쓰러트스 포일(250)의 결합부(252)가 결합될 수 있다.
또한, 상기 커버(300)는, 상기 래디얼 몸체(110)의 양면에 밀착되어 상기 쓰러스트 몸체(230)를 상기 래디얼 몸체(110)에 눌러 고정시키는 한 쌍의 사이드 플레이트(310); 및 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(310)를 연결하며, 상기 래디얼 몸체(110)의 외측에 배치되는 외측 연결 서포트(320); 를 포함하여 이루어질 수 있다.
이는 쓰러스트 몸체(230)에 쓰러스트 패드(240)가 돌출 형성된 조립체 두 개를 형성한 후, 래디얼 몸체(110)의 중심축 방향 양면에 배치되도록 하고, 커버(300)는 양측에서 쓰러스트 몸체(230)를 눌러 래디얼 몸체(110)에 밀착 고정되도록 한 쌍의 사이드 플레이트(310)를 외측 연결 서포트(320)에 의해 연결되도록 결합하는 것이다. 이때에도 역시 커버(300)는 두 개의 사이드 플레이트(310) 및 두 개의 외측 연결 서포트(320)를 각각 조립한 후 용접 등에 의해 결합할 수 있고, 하나의 사이드 플레이트(310)에 두 개의 외측 연결 서포트(320)가 결합된 상태로 제작하여 나머지 하나의 사이드 플레이트(310)가 외측 연결 서포트(320)에 결합되도록 할 수 있으며, 두 개의 사이드 플레이트(310)에 두 개의 외측 연결 서포트(320)가 직렬로 연결된 상태의 판형으로 제작한 후 절곡하여 래디얼 몸체(110)에 결합한 후 연결되지 않은 부분을 용접 등으로 결합하여 커버(300)가 래디얼 몸체(110)에 결합될 수도 있다.
그리하여 이와 같이 래디얼 몸체(110)가 하나로 형성된 베어링은, 도 13과 같이 회전축(10)과 임펠러(20,30)가 분리형으로 형성되는 경우, 회전축(10)에 임펠러(20, 30) 및 베어링(1000)을 조립하여 결합할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링
100 : 래디얼 베어링
110 : 래디얼 몸체 120 : 안치홈
130 : 평면부 140 : 래디얼 포일
141 : 접촉부 142 : 결합부
150 : 고정자 160 : 지지대
200 : 쓰러스트 베어링
210 : 쓰러스트 패드 220 : 단차부
230 : 쓰러스트 몸체 240 : 쓰러스트 패드
250 : 쓰러스트 포일
251 : 접촉부 252 : 결합부
300 : 커버
310 : 사이드 플레이트 311 : 연장탭
320 : 외측 연결 서포트 330 : 단부 연결 서포트

Claims (11)

  1. 링 형태로 형성되되 둘 이상으로 분할되어 형성되는 래디얼 몸체;
    상기 래디얼 몸체의 내주면에 접촉되도록 구비되어 상기 래디얼 몸체에 결합되는 래디얼 포일;
    상기 분할된 래디얼 몸체 각각의 일면 또는 양면에 밀착되며, 상기 래디얼 몸체와 강성이 다르게 형성되는 쓰러스트 패드;
    상기 쓰러스트 패드를 래디얼 몸체에 밀착 고정시키며 상기 래디얼 몸체의 일면 또는 양면에 결합되는 커버; 및
    상기 커버에 결합되어 상기 쓰러스트 패드에 접촉되도록 구비되는 쓰러스트 포일; 을 포함하여 이루어지며,
    상기 래디얼 몸체의 일면 또는 양면에는 안치홈이 형성되고, 상기 쓰러스트 패드의 일측이 상기 안치홈에 삽입되어 결합되며,
    상기 쓰러스트 패드는 둘레에 단차부가 형성되고, 상기 커버는 상기 단차부를 눌러 상기 쓰러스트 패드가 래디얼 몸체에 밀착 고정되도록 결합되며,
    상기 커버는,
    상기 분할된 각각의 래디얼 몸체의 양면에 밀착되어 상기 쓰러스트 패드를 상기 래디얼 몸체에 눌러 고정시키는 한 쌍의 사이드 플레이트;
    상기 한 쌍의 사이드 플레이트를 연결하며, 상기 래디얼 몸체의 외측에 배치되는 외측 연결 서포트; 및
    상기 한 쌍의 사이드 플레이트를 연결하며, 상기 래디얼 몸체의 단부에 배치되는 단부 연결 서포트; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 래디얼 몸체 및 쓰러스트 패드는 서로 다른 재질의 메탈 메쉬(metal mesh)를 압축하여 강성이 다르게 형성되거나 같은 재질의 메탈 메쉬를 서로 다른 밀도로 압축하여 강성이 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 래디얼 몸체는 외주면의 일부가 절단된 형태의 평면부가 형성되고, 상기 커버의 외측 연결 서포트는 상기 평면부에 배치되는 것을 특징으로 하는 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링.
  7. 링 형태로 형성되는 래디얼 몸체;
    상기 래디얼 몸체의 내주면에 접촉되도록 구비되어 상기 래디얼 몸체에 결합되는 래디얼 포일;
    상기 래디얼 몸체의 일면 또는 양면에 밀착되며, 상기 래디얼 몸체와 강성이 다르게 형성되는 쓰러스트 패드;
    상기 쓰러스트 패드를 래디얼 몸체에 밀착 고정시키며 상기 래디얼 몸체의 일면 또는 양면에 결합되는 커버; 및
    상기 커버에 결합되어 상기 쓰러스트 패드에 접촉되도록 구비되는 쓰러스트 포일; 을 포함하여 이루어지며,
    상기 쓰러스트 패드는 링 형태로 형성되는 쓰러스트 몸체의 일면에 돌출 형성되어, 상기 커버는 쓰러스트 몸체를 눌러 래디얼 몸체에 밀착 고정되도록 결합되되,
    상기 커버는,
    상기 래디얼 몸체의 양면에 밀착되어 상기 쓰러스트 몸체를 상기 래디얼 몸체에 눌러 고정시키는 한 쌍의 사이드 플레이트; 및
    상기 한 쌍의 사이드 플레이트를 연결하며, 상기 래디얼 몸체의 외측에 배치되는 외측 연결 서포트; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 래디얼 몸체의 일면 또는 양면에는 안치홈이 형성되고, 상기 쓰러스트 몸체가 상기 안치홈에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 커버는, 상기 래디얼 몸체의 일면 또는 양면에 밀착되어 상기 쓰러스트 몸체를 상기 래디얼 몸체에 눌러 고정시키는 사이드 플레이트를 포함하며,
    상기 사이드 플레이트는 반경방향 내측으로 연장탭이 형성되고 상기 연장탭은 상기 쓰러스트 패드들 사이에 배치되어 상기 연장탭에 의해 상기 쓰러스트 몸체가 래디얼 몸체에 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 복합 강성 구조의 메탈 메쉬 포일 래디얼 쓰러스트 콤보 베어링.
  11. 삭제
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