KR101868497B1 - Hydro/Hydraulic Power Application Cylindrical Turbine Guide Bearing for Low-Load/Low-Eccentricity Performance Improvements - Google Patents

Hydro/Hydraulic Power Application Cylindrical Turbine Guide Bearing for Low-Load/Low-Eccentricity Performance Improvements Download PDF

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Abstract

저부하/저편심 조건에서 부하 값에 관계없이 신뢰성 있는 일정한 큰 평균 직접강성을 얻을 수 있는 원통형 터빈 가이드 베어링이 개시된다.
본 발명의 일 양상에 따른 터빈 가이드 베어링은 수직형 수력 터빈발전기의 터빈 런너 주축 회전을 안내하는 원통형 터빈 가이드 베어링으로서, 터빈 가이드 베어링의 내주면에는 축방향을 따라 형성되어 내주면을 복수의 패드로 나누는 적어도 두 개 이상의 축방향 그루브와 원주방향을 따라 형성되어 내주면을 복수열로 분할하는 원주방향 그루브가 구비되고, 각 패드의 회전방향 선단에는 테이퍼가 구비된 것일 수 있다.Disclosed is a cylindrical turbine guide bearing capable of achieving reliable constant large average direct stiffness regardless of load values under low load / low load conditions.
A turbine guide bearing according to one aspect of the present invention is a cylindrical turbine guide bearing for guiding rotation of a turbine runner main shaft of a vertical type hydraulic turbine generator. The turbine guide bearing is formed on an inner circumferential surface of the turbine guide bearing, Two or more axial grooves and circumferential grooves formed along the circumferential direction and dividing the inner circumferential surface into a plurality of rows, and each pad may be provided with a taper at the tip in the rotational direction.

Description

저부하/저편심 성능향상 수력 원통형 터빈 가이드 베어링{Hydro/Hydraulic Power Application Cylindrical Turbine Guide Bearing for Low-Load/Low-Eccentricity Performance Improvements}Hydraulic Cylindrical Turbine Guide Bearings for Hydro / Hydraulic Power Applications Cylindrical Turbine Guide Bearings for Low-Load / Low-Eccentricity Performance Improvements

본 발명은 터빈 가이드 베어링에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 수력 발전기에서 터빈 런너 주축을 지지하는 저부하/저편심 성능향상 원심형 터빈 가이드 베어링에 관한 것이다.The present invention relates to a turbine guide bearing. More particularly, the present invention relates to a centrifugal turbine guide bearing with improved low load / low center of gravity performance supporting a turbine runner main shaft in a hydrodynamic generator.

수직형 수력 터빈발전기에는 터빈 런너 주축의 원활한 회전 안내 및 지지를 위해서, 전통적으로, 원통형(cylindrical) 터빈 가이드 베어링(turbine guide bearing, TGB)이 널리 사용되고 있다. 원통형 TGB는 설계 및 제작이 용이하고, 특히, 반경방향 설치 공간이 최소화되는 장점을 가지고 있다. Traditionally, cylindrical turbine guide bearings (TGB) have been widely used in vertical hydraulic turbine generators to guide and support the smooth rotation of turbine runner spindles. The cylindrical TGB is easy to design and manufacture, and has the advantage of minimizing the radial installation space.

원통형 TGB는 제작의 편의성 및 윤활제(lubricant)의 원활한 주입을 위해, 베어링의 직경에 따라, 여러 개의 복수 축방향 그루브를 갖는 분할된 축 대칭 패드로 설계된다. 또한, 터빈 가이드 베어링의 내주면에는 원주방향을 따라 형성되어 내주면을 복수열로 분할하는 원주방향 그루브들이 더 구비될 수 있다. 일반적으로 원통형 터빈 가이드 베어링은 L(축방향 길이)/D(지름) ≫ 1.5의 긴 원통형으로 설계되는데, 원주방향 그루브가 구비되는 경우 마찬가지로 제작이 편리해지고 윤활제가 원활하게 유입 교통될 수 있다.The cylindrical TGB is designed as a divided axisymmetric pad with several multi-axial grooves, depending on the diameter of the bearing, for ease of fabrication and smooth injection of the lubricant. The inner circumferential surface of the turbine guide bearing may further include circumferential grooves formed along the circumferential direction and dividing the inner circumferential surface into a plurality of rows. Generally, a cylindrical turbine guide bearing is designed to have a long cylindrical shape with an L (axial length) / D (diameter) of 1.5. When the circumferential groove is provided, the manufacturing is facilitated and the lubricant can flow smoothly.

그러나, 도 2에 보여진 것과 같은 단순 평편한 패드(simple-plane pad)를 갖는 기존 원통형 TGB는 언급된 장점들 및 다양한 축방향 및/또는 원주방향 패드 분할 설계에도 불구하고, 예외 없이, 노 부하(no load) 조건에서 제로 압력생성 및 제로 유막 강성은, 물론, 저편심/저부하 조건에서 유막 강성이 매우 낮은 단점을 갖고 있다. 또한, 기존 원통형 TGB는, 어느 정도의 유막 강성이 발생하는 편심/부하 구간에서도 실제 작용하는 부하를 정확히 예측하기 어렵기 때문에 강성값 자체에 대한 설계적 신뢰성이 부족하고 설계변수에 의한 체계적인 정량적 강성값 제어가 어려운 점 등 실용적인 회전체동역학 설계에 있어 한계를 보인다.However, existing cylindrical TGBs with simple-plane pads such as the one shown in FIG. 2, despite the mentioned advantages and various axial and / or circumferential pad segment designs, no load), the zero pressure generation and the zero oil film stiffness have a disadvantage that the oil film rigidity is extremely low at the low shear / low load conditions. In addition, since it is difficult to accurately predict the load acting on the eccentric / load section in which the oil film stiffness is generated, the conventional cylindrical TGB is insufficient in design reliability for the stiffness value itself and the systematic quantitative stiffness value Which is difficult to control and practical.

대한민국공개특허공보 제10-1999-0053670호(2000. 07. 25.)Korean Patent Publication No. 10-1999-0053670 (June 27, 2000)

본 발명의 과제는 저부하/저편심 조건에서 부하 값에 관계없이 신뢰성 있는 일정한 큰 평균 직접강성을 얻을 수 있는 원통형 수력 터빈 가이드 베어링을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cylindrical hydraulic turbine guide bearing capable of obtaining a reliable constant large average direct stiffness regardless of load values under low load /

본 발명의 일 양상에 따른 터빈 가이드 베어링은 수직형 수력 터빈발전기의 터빈 런너 주축 회전을 안내하는 원통형 터빈 가이드 베어링으로서, 터빈 가이드 베어링의 내주면에는, 축방향을 따라 형성되어 내주면을 복수의 패드로 나누는 적어도 두 개 이상의 축방향 그루브와 원주방향을 따라 형성되어 내주면을 복수열로 분할하는 원주방향 그루브가 구비되고, 각 패드의 회전방향 선단에는 테이퍼가 구비된 것일 수 있다.A turbine guide bearing according to one aspect of the present invention is a cylindrical turbine guide bearing for guiding the rotation of a turbine runner main shaft of a vertical hydraulic turbine generator. The inner circumferential surface of the turbine guide bearing is formed along the axial direction, At least two axial grooves and circumferential grooves formed along the circumferential direction and dividing the inner circumferential surface into a plurality of rows, and each pad may be provided with a taper at the tip in the rotational direction.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 축방향 그루브는 적어도 네 개 이상의 짝수 개일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the axial groove may be at least four or more even.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 테이퍼의 높이는 0.1㎜ 내지 1.5㎜일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the height of the taper may be 0.1 mm to 1.5 mm.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 테이퍼는 각 패드의 축방향 기준 일 부분에만 형성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the taper may be formed only at the axial reference portion of each pad.

본 발명에 따르면, 저부하/저편심 조건에서도 안정적인 편심률, 즉, 신뢰성 있는 부하용량을 가질 수 있다.According to the present invention, it is possible to have a stable eccentricity, that is, a reliable load capacity even under a low load / low shear condition.

특히, 본 발명에 따르면, 저부하/저편심 조건에서도 부하 값에 관계없이 신뢰성 있는 일정한 큰 평균 직접강성을 얻을 수 있다.Particularly, according to the present invention, a reliable constant large average direct stiffness can be obtained regardless of the load value even under the low load / low shear conditions.

또한, 본 발명에 따르면, 동력손실이 줄어들며, 저부하/저편심 조건에서 거의 일정한 크기의 상대적으로 매우 큰 최대발생압력을 가진다.Further, according to the present invention, the power loss is reduced, and a relatively large maximum generation pressure of almost constant size is obtained under low load / low shear conditions.

도 1은 일반적인 수직형 수력 터빈발전기의 개략도이다.
도 2는 종래의 수력 터빈 가이드 베어링의 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 수력 터빈 가이드 베어링의 부분 사시도이다.
도 4은 도 3에 도시된 수력 터빈 가이드 베어링의 일부분인 패드의 일부를 확대한 부분 확대도이다.
도 5는 테이퍼의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 터빈 가이드 베어링의 일부분을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 수력 터빈 가이드 베어링의 편심률 성능을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 수력 터빈 가이드 베어링의 평균 직접강성 성능을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 수력 터빈 가이드 베어링의 동력손실 성능을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 수력 터빈 가이드 베어링의 최대 발생압력 성능을 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 터빈 가이드 베어링의 일부분을 도시한 것이다.1 is a schematic diagram of a typical vertical hydraulic turbine generator.
2 is a partial perspective view of a conventional hydraulic turbine guide bearing.
3 is a partial perspective view of a hydro turbine guide bearing according to an embodiment of the present invention.
4 is a partially enlarged view of a part of a pad which is a part of the hydro turbine guide bearing shown in FIG.
5 is a schematic view for explaining the structure of the taper.
Figure 6 shows a portion of a turbine guide bearing according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph illustrating eccentricity performance of a hydraulic turbine guide bearing according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing an average direct stiffness performance of a hydraulic turbine guide bearing according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph illustrating power loss performance of a hydro turbine guide bearing according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the maximum generation pressure performance of a hydro turbine guide bearing according to an embodiment of the present invention.
11 shows a portion of a turbine guide bearing according to another embodiment of the present invention.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 후술하는 실시 예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 대응되는 구성 요소들은 동일한 번호로 참조된다. 또한, 구성요소들의 형상이나 크기 등은 실제보다 과장될 수 있다. 그리고 관련된 공지 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 생각되는 경우 그 공지 기술에 대한 설명은 생략한다.The foregoing and further aspects will become apparent through the following examples. In the present specification, corresponding elements in each figure are referred to by the same numerals. In addition, the shape and size of the components can be exaggerated. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

이하, 본 발명의 다양한 실시 예들을 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to various embodiments of the present invention.

도 1은 일반적인 수직형 수력 터빈발전기의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a typical vertical hydraulic turbine generator.

도 1에 도시된 바와 같이 수력 터빈 발전기는 주축(6), 제너레이터(2), 제너레이터(2) 상부에서 제너레이터 축의 회전을 지지, 안내하는 상부 제너레이터 가이드 베어링(1), 제너레이터(2) 하부에서 제너레이터 축의 회전을 지지, 안내하는 하부 제너레이터 가이드 베어링(3), 런너(5) 및 주축의 회전을 안내 및 지지하는 터빈 가이드 베어링(4)으로 이루어진다.1, the hydraulic turbine generator includes a main shaft 6, a generator 2, an upper generator guide bearing 1 for supporting and guiding the rotation of the generator shaft at the top of the generator 2, A lower generator guide bearing 3 for supporting and guiding the rotation of the shaft, a runner 5 and a turbine guide bearing 4 for guiding and supporting the rotation of the main shaft.

이러한 터빈 가이드 베어링(4)은 원통형으로 형성되어 100~1000rpm 이하의 저속으로 회전하는 런너 주축의 회전을 안내 및 지지하게 된다.The turbine guide bearing 4 is formed in a cylindrical shape to guide and support the rotation of the runner main shaft rotating at a low speed of 100 to 1000 rpm or less.

도 2에 도시된 것과 같이 단순한 평편한 패드를 갖는 종래의 수력 원통형 터빈 가이드 베어링(10)은, 복수의 축방향 그루브(12)와 원주방향 그루브(14)가 형성되어 여러 개의 패드(11)로 분할 설계됨에도 불구하고, 예외 없이 노 부하(no load) 조건에서 제로 압력생성 및 제로 유막강성은, 물론, 저속 운전에 따라 저편심/저부하 조건에서 유막 강성이 매우 낮은 단점을 갖고 있다. 또한 어느 정도의 유막 강성이 발생하는 편심/부하 구간에서도 실제 작용하는 부하를 정확히 예측하기 어렵다는 문제가 있다.A conventional hydraulic turbine guide bearing 10 having a simple flat pad as shown in FIG. 2 has a plurality of axial grooves 12 and circumferential grooves 14 formed therein, The zero pressure generation and the zero oil film stiffness in the no load condition have a disadvantage that the oil film stiffness is very low at the low and low load conditions according to the low speed operation. In addition, there is a problem in that it is difficult to precisely predict a load actually acting even in an eccentric / load section in which a certain degree of oil film stiffness occurs.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 수력 터빈 가이드 베어링의 부분 사시도이고, 도 4은 도 3에 도시된 수력 터빈 가이드 베어링의 일부분인 패드의 일부를 확대한 부분 확대도이다.FIG. 3 is a partial perspective view of a hydro turbine guide bearing according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged partial enlarged view of a part of a pad, which is a part of the hydro turbine guide bearing shown in FIG.

도 3 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 터빈 가이드 베어링(20) 내주면에는 축방향을 따라 형성되어 내주면을 복수의 패드(21)로 나누는 적어도 두 개 이상의 축방향 그루브(groove, 22)와 원주방향을 따라 형성되어 내주면을 복수열로 분할하는 원주방향 그루브(24)가 구비되고, 각 패드(21)의 회전방향 선단에는 테이퍼(23)가 구비된다. 축방향 및 원주방향을 따라 형성된 그루브(22, 24)는 윤활제의 원활한 유입 교통을 가능하게 한다. 여기서 '회전방향 선단'이라 함은 베어링에 의해 지지되는 저널(journal)의 회전방향을 기준으로 한 것으로서, 저널이 시계 방향으로 회전할 때는 패드(21)의 좌측 끝을, 저널이 반시계 방향으로 회전할 때는 패드(21) 우측 끝을 의미한다.3 to 4, the inner circumferential surface of the turbine guide bearing 20 includes at least two axial grooves 22 formed along the axial direction and dividing the inner circumferential surface of the turbine guide bearing 20 into a plurality of pads 21, And a taper 23 is provided at the tip of the pad 21 in the rotation direction. The taper 23 is formed in the circumferential groove 24 to divide the inner circumferential surface into a plurality of rows. The grooves 22, 24 formed along the axial direction and the circumferential direction enable a smooth inflow communication of the lubricant. Here, the term " rotation direction front end " refers to a direction of rotation of a journal supported by a bearing. When the journal rotates clockwise, the left end of the pad 21 is rotated counterclockwise When rotating, it means the right end of the pad (21).

도 5를 참조하여 보다 자세하게 설명하면, 패드의 선단, 즉, 그루브의 테이퍼의 시작 지점에서 테이퍼의 종료 지점까지 저널의 표면과 베어링 표면의 거리는 리니어(linear)하게 감소하게 된다(c+h→c). 즉, 베어링의 반경방향 틈새가 리니어하게 감소하게 된다. 테이퍼 시작 지점에서의 저널의 표면과 베어링 표면의 거리(c+h)와 테이퍼 종료 지점에서의 저널의 표면과 베어링 표면의 거리(c) 차가 테이퍼의 높이(h)가 된다. 이러한 테이퍼 형상은 기계 가공하여 형성될 수 있다. 도 5에는 이러한 테이퍼의 구조가 도시되어 있다.5, the distance between the surface of the journal and the surface of the bearing is linearly decreased from the tip of the pad, that is, the starting point of the taper of the groove to the end point of the taper (c + h? C ). That is, the radial clearance of the bearing is linearly reduced. The difference (c + h) between the surface of the journal at the taper start point and the bearing surface and the distance between the surface of the journal at the taper end point and the bearing surface (c) is the height of the taper (h). Such a tapered shape can be formed by machining. The structure of such a taper is shown in Fig.

도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 터빈 가이드 베어링의 일부분을 도시한 것이다.Figure 6 shows a portion of a turbine guide bearing according to another embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 터빈 가이드 베어링(30) 내주면에도 축방향을 따라 형성되어 내주면을 복수의 패드(31)로 나누는 축방향 그루브(groove, 32)가 형성되어 있고, 패드(31)의 회전방향 선단에는 테이퍼(33)가 구비되어 있다.An axial groove 32 is also formed in the inner circumferential surface of the turbine guide bearing 30 shown in Fig. 6 so as to divide the inner circumferential surface of the turbine guide bearing 30 into a plurality of pads 31, A tapered portion 33 is provided.

도 4에 도시된 터빈 가이드 베어링과 도 6에 도시된 터빈 가이드 베어링의 차이점은 테이퍼 비율, 즉 패드의 각(θ1) 대비 테이퍼의 각(θ2)이다. 테이퍼 비율은 도 4에 도시된 것과 같이 20%일 수도 있고, 도 6에 도시된 것과 같이 70%일 수 있다. 테이퍼 비율이 너무 높아지면, 유막 강성이 오히려 저하될 수 있다. 이러한 테이퍼 비율은 다른 설계 요소들을 고려하여 구체적인 설계에서는 다른 적합값을 가질 수 있다.The difference between the turbine guide bearing shown in Fig. 4 and the turbine guide bearing shown in Fig. 6 is the taper ratio, i.e., the angle of the taper with respect to the angle (? 1 ) of the pad (? 2 ). The taper ratio may be 20% as shown in Fig. 4, or 70% as shown in Fig. If the taper ratio is too high, the oil film rigidity may be lowered. These taper ratios can have different conformance values in specific designs in view of other design factors.

전술한 바와 같이 각 패드의 회전방향 선단에 테이퍼가 구비되는 경우, 저편심/저부하 조건에서 안정적인 편심률을 가질 수 있으며, 유막 강성이 증가하여 성능이 향상된다. 또한, 동력 손실이 감소하며, 저부하/저편심 조건에서 거의 일정한 크기의 상대적으로 매우 큰 최대발생압력을 가진다.As described above, when the taper is provided at the tip of the rotation direction of each pad, it is possible to have a stable eccentricity under the low-torsion / low-load condition, and the oil film rigidity is increased and the performance is improved. In addition, the power loss is reduced and has a relatively large maximum generation pressure of almost constant magnitude under low load / low shear conditions.

도 7에는 부하 대비 편심률 성능이 도시되어 있는데, 이로부터 테이퍼가 있는 것이 테이퍼가 없는 것보다 저부하 조건에서 안정적인 편심률을 가지며, 전체 부하 조건 모두에 대해 편심률이 보다 작아, 즉, 부하용량이 보다 우수하다는 것을 알 수 있다.FIG. 7 shows the eccentricity performance with respect to load. From this, it can be seen that the tapered member has a stable eccentricity at low load conditions and a smaller eccentricity at all load conditions than a tapered member, Which is higher than that of the first embodiment.

도 8에는 테이퍼 높이 0, 0.4, 0.8㎜에 대한 TGB의 부하 대비 평균 직접강성 성능이 도시되어 있다. 도 8로부터 테이퍼가 있는 것들은 3,000N 이하 전 저부하(또는 저편심) 구간에서 거의 일정한 크기의 상대적으로 매우 큰 평균 직접강성을 가짐을 알 수 있다. 또한, 테이퍼를 갖는 TGB가 낮은 편심 또는 거의 제로 편심에서도 1×108N/m 이상의 큰 평균 직접강성을 갖는 것을 알 수 있다.Figure 8 shows the TGB load-to-load average direct stiffness performance for taper heights 0, 0.4 and 0.8 mm. From FIG. 8, it can be seen that those with taper have a relatively large average direct stiffness of almost constant size in the entire low load (or low center of gravity) range of 3,000 N or less. It can also be seen that the TGB with taper has a large average direct stiffness of at least 1 x 10 8 N / m even at low eccentricity or almost zero eccentricity.

도 9에는 부하 대비 동력손실 성능이 도시되어 있는데, 이로부터 테이퍼가 있는 것이 테이퍼가 없는 것보다 작은 동력손실을 가지며, 부하가 증가하여 편심이 증가함에 따라 모두 동력손실이 감소한다는 것을 알 수 있다.Figure 9 shows the power loss performance versus load, from which it can be seen that having a taper has less power loss than without a taper, and that both the power loss is reduced as the load increases and as the eccentricity increases.

또한, 도 10에는 부하 대비 최대발생압력 성능이 도시되어 있다. 도 10으로부터 테이퍼가 있는 경우 3,000N 이하 전 저부하 구간에서 테이퍼가 없는 경우 대비 거의 일정한 크기의 상대적으로 매우 큰 최대발생압력을 가짐을 알 수 있다. Fig. 10 shows the maximum generated pressure performance with respect to the load. It can be seen from FIG. 10 that when the taper is present, the maximum generation pressure is relatively large, which is almost constant, compared with the case where there is no taper in the entire low load section of 3,000 N or less.

한편, 테이퍼의 높이는 0.1㎜ 내지 1.5㎜일 수 있다. 테이퍼의 높이는 중요한 설계 변수인데, 저속(100~1,000rpm)에서 운전되고 4개 이상의 축방향 그루브를 갖고 상대적으로 대형인 수력 원통형 TGB에서는 테이퍼의 높이가 0.1㎜ 내지 1.5㎜인 것이 바람직하다. On the other hand, the height of the taper may be 0.1 mm to 1.5 mm. The height of the taper is an important design variable. It is preferable that the height of the taper is 0.1 mm to 1.5 mm in the hydraulic cylinder type TGB which is operated at a low speed (100 to 1,000 rpm) and has four or more axial grooves and is relatively large.

이렇게 수력 원통형 TGB의 각 패드 선단에 도입된 테이퍼를 통해서 저부하/저편심 조건에서 부하 값에 관계없이 신뢰성 있는 일정한 큰 평균 직접강성의 획득이 가능하고, 테이퍼 높이를 설계변수로 하여 평균 직접강성을 조정할 수 있다. 이는 원통형 TGB가 적용되는 수직형 수력 터빈발전기 로터 베어링 시스템의 회전체동역학 특성을 보다 정확하게 설계 예측 및 제어하는 데 큰 효과가 있다. Through the taper introduced at the tip of each pad of the hydraulic cylinder type TGB, it is possible to obtain a reliable constant large average direct stiffness irrespective of the load value under the low load / low shear conditions, and the average direct stiffness Can be adjusted. This has a great effect in more accurately designing and predicting and controlling the rotor dynamics characteristics of the vertical hydraulic turbine generator rotor bearing system to which the cylindrical TGB is applied.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 터빈 가이드 베어링의 일부분을 도시한 것이다.11 shows a portion of a turbine guide bearing according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하여 설명하면, 테이퍼(43)는 각 패드(41)의 축방향 기준 일 부분에만 형성될 수 있다. 예를 들어, 패드의 축방향 길이(L)에 대해 테이퍼 길이(ℓ)의 비율은 0.8 내지 0.9일 수 있다. 이와 같이 테이퍼(43)가 각 패드의 축방향 기준 일 부분에만 형성되는 경우 테이퍼(43)가 패드(41)의 축방향 기준 전체에 형성되는 것보다 유막 강성이 향상되고, 저편심/저부하 조건에서 뛰어난 성능을 발휘할 수 있다.11, the taper 43 may be formed only on the axial reference portion of each pad 41. As shown in Fig. For example, the ratio of the taper length (l) to the axial length (L) of the pad may be 0.8 to 0.9. In the case where the taper 43 is formed only on the axial reference portion of each pad, the oil film rigidity is improved as compared with the case where the taper 43 is formed on the entire axial reference of the pad 41, Can achieve excellent performance.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. There will be. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

10, 20, 30, 40: 터빈 가이드 베어링
11, 21, 31, 41: 패드
12, 22, 32, 42: 축방향 그루브
14, 24: 원주방향 그루브
23, 33, 43: 테이퍼10, 20, 30, 40: Turbine guide bearing
11, 21, 31, 41: pads
12, 22, 32, 42: axial groove
14, 24: circumferential groove
23, 33, 43: taper

Claims (4)

수직형 수력 터빈발전기의 터빈 런너 주축 회전을 안내하는 원통형 터빈 가이드 베어링에 있어서,
상기 터빈 가이드 베어링의 내주면에는 축방향을 따라 형성되어 내주면을 복수의 패드로 나누는 적어도 두 개 이상의 축방향 그루브와 원주방향을 따라 형성되어 내주면을 복수열로 분할하는 원주방향 그루브가 구비되고,
상기 각 패드의 회전방향 선단에는 테이퍼가 구비되고,
상기 테이퍼의 높이는 0.1㎜ 내지 1.5㎜이며,
패드의 각(θ1) 대비 테이퍼의 각(θ2)은 20% 내지 70%이며,
상기 테이퍼는 각 패드의 축방향 기준 일 부분에만 형성되되 패드의 축방향 길이(L)에 대해 테이퍼 길이(ℓ)의 비율은 0.8 내지 0.9인 것을 특징으로 하는 터빈 가이드 베어링.
A cylindrical turbine guide bearing for guiding rotation of a turbine runner spindle of a vertical hydro turbine generator,
At least two axial grooves formed along the axial direction on the inner circumferential surface of the turbine guide bearing and dividing the inner circumferential surface into a plurality of pads and circumferential grooves formed along the circumferential direction and dividing the inner circumferential surface into a plurality of rows,
A taper is provided at the tip of the pad in the rotation direction,
The height of the taper is 0.1 mm to 1.5 mm,
The angle? 2 of the taper with respect to the angle? 1 of the pad is 20% to 70%
Wherein the taper is formed in only one axial reference portion of each pad, and the ratio of the taper length (l) to the axial length (L) of the pad is 0.8 to 0.9.
제1항에 있어서,
상기 축방향 그루브는 적어도 네 개 이상의 짝수 개인 것을 특징으로 하는 터빈 가이드 베어링.
The method according to claim 1,
Wherein the axial groove has at least four even numbers.
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Patent Citations (1)

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