KR101958457B1 - Airfoil Radial Bearing with Cooling Flow Path - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an airfoil radial bearing having a cooling flow path improved in structure so that uniform and quick cooling can be performed. The airfoil radial bearing having a cooling flow path according to the present invention for solving the above-mentioned problems includes a cylindrical housing having a through hole through which a rotating shaft is inserted; first and second top foils provided at predetermined distance from an inner surface of the through hole; first and second bump foils provided between the inner surface of the through hole and the first and second top foils and having a plurality of bumps having a predetermined radius; first and second shim foils disposed between the inner surface of the through hole and the first and second bump foils and closely attached to the inner surface of the through hole; and a cover assembled to cover one side of the housing. The housing includes a groove formed to have a predetermined depth along the middle part of an outer surface; and a plurality of air holes formed at predetermined distance along the groove so as to communicate with the through hole.

Description

냉각유로를 가지는 에어포일 레이디얼 베어링{Airfoil Radial Bearing with Cooling Flow Path}Technical Field [0001] The present invention relates to an airfoil radial bearing having a cooling channel,

본 발명은 냉각유로를 가지는 에어포일 레이디얼 베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기, 터보 모터, 터보 블로워(이하 '터보기기'로 통칭한다) 등의 고속 회전 장치의 내부에 설치되어 회전축에 설치된 상태에서 회전축의 축 직각 방향으로 작용하는 하중을 지지하는 에어포일 레이디얼 베어링에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an airfoil radial bearing having a cooling passage, and more particularly, to an airfoil radial bearing having an airfoil radial bearing having a cooling passage and installed in a high-speed rotating device such as a compressor, a turbo-motor and a turbo blower The present invention relates to an airfoil radial bearing which supports a load acting in a direction perpendicular to the axis of a rotary shaft.

일반적으로 터보기기에는 에어포일 방식의 베어링(airfoil bearing)이 설치되는데, 이러한 에어포일 베어링은 크게 축 방향 하중을 지지하는 에어포일 스러스트 베어링(airfoil thrust bearing)과, 축 직각 방향의 하중을 지지하는 에어포일 레이디얼 베어링(airfoil radial bearing)으로 구분된다.Generally, the turbo apparatus is provided with an airfoil bearing, which is mainly composed of an airfoil thrust bearing which supports an axial load, an airfoil thrust bearing which supports an axial load It is divided into an airfoil radial bearing.

이 중 에어포일 레이디얼 베어링에서는 회전축이 고속 회전 동작됨에 따라 포일과 회전축 사이에 동압이 형성되고, 이러한 공기의 동압에 의해 범프포일과 탑포일이 가압 변형되면서 회전축과 탑포일 사이에 이격된 공간이 형성되며, 이에 의해 회전축의 고속회전에 따른 마찰이 감소되게 된다.In the airfoil radial bearing, a dynamic pressure is formed between the foil and the rotary shaft as the rotary shaft is rotated at a high speed, and a space is formed between the rotary shaft and the top foil while the bump foil and the top foil are press- Whereby the friction due to the high-speed rotation of the rotary shaft is reduced.

상기와 같은 에어포일 레이디얼 베어링의 종래기술로는 등록특허공보 제1303071호의 냉각효율이 향상되는 공기 포일 베어링(이하 '특허문헌'이라 한다)이 개시되어 있다.[0002] An airfoil bearing (hereinafter referred to as 'Patent Document') has been disclosed in the prior art of the airfoil radial bearing as described above, in which the cooling efficiency of the registered patent publication No. 1303071 is improved.

상기 특허문헌에 개시된 에어포일 베어링은 회전축을 둘러싸도록 설치되는 베어링 하우징; 상기 회전축과 하우징 사이에 회전축을 둘러싸도록 회전축에 소정간격 이격되게 설치되는 탑포일; 및 상기 탑포일과 하우징 사이에 끼이도록 설치되며 탑포일에 눌려 탄성 변형이 가능하도록 설치되는 탄성포일을 포함하여 이루어지되, 상기 탑포일과 탄성포일의 끝단은 하우징의 내면에 고정되어 고정단을 이루고 그 반대편의 선단은 하우징의 내면을 따라 환형으로 연장되어 끝단과 소정 간격 이격되면서 자유단을 이루며, 하우징에는 고정단과 자유단 사이에 냉각용 공기가 공급될 수 있도록 냉각공기 주입구가 형성됨으로써 탑포일과 회전축 사이의 공간에서 고온 윤활공기가 냉각용 공기에 의해 베어링 하우징 외부로 밀려나가 제거되거나 냉각공기 주입구 부근에서 혼합작용을 통하여 고온 윤활공기가 냉각되도록 하되, 고온 윤활공기가 냉각공기 주입구 쪽으로 많이 유입되지 못하게 차단하도록 탑포일과 회전축 사이의 공간에 윤활공기 순환 브레이크가 설치되는 것으로 구성되어 있다.The airfoil bearing disclosed in the above patent document includes a bearing housing installed to surround a rotating shaft; A top foil provided between the rotating shaft and the housing so as to be spaced apart from the rotating shaft by a predetermined distance so as to surround the rotating shaft; And an elastic foil provided between the top foil and the housing to be elastically deformed by being pushed by the top foil. The ends of the top foil and the elastic foil are fixed to the inner surface of the housing to form a fixed end, And a cooling air inlet is formed in the housing so that the cooling air can be supplied between the fixing end and the free end, so that the distance between the top end and the rotation axis Hot lubrication air is pushed out of the bearing housing by the cooling air or the hot lubrication air is cooled by the mixing action near the cooling air injection port so that the high temperature lubrication air is prevented from flowing into the cooling air inlet Lubrication air circulation in the space between top and bottom rotary shaft And a brake is installed.

그러나 상기 특허문헌에 개시된 에어포일 레이디얼 베어링은 고압의 압축공기가 하우징의 탑포일과 회전축 사이의 공간으로 공급되어 압축공기로 인해 고온의 공기가 하우징의 외측으로 밀려 배출되도록 구성된 것이나, 이 경우 일측으로 공급된 고압의 압축공기로 인해 탑포일과 회전축 사이의 동심이 흐트러지게 되면서 고속 회전시 많은 소음과 진동이 발생하게 된다.However, in the airfoil radial bearing disclosed in the above patent document, the high-pressure compressed air is supplied to the space between the top and bottom rotary shafts of the housing and the high-temperature air is pushed out of the housing by the compressed air to be discharged. The high pressure compressed air supplied disturbs the concentricity between the top plate and the rotary shaft, resulting in a lot of noise and vibration during high-speed rotation.

또한, 냉각공기 주입구와 근접하여 위치되는 회전축과 탑포일 사이의 공간으로 압축공기가 유입된 다음 양측 또는 일측으로 흐르면서 하우징의 외부로 배출되게 되므로 상대적으로 냉각공기 주입구와 먼 위치의 회전축과 탑포일 사이의 냉각 효율이 떨어지게 되고, 그 결과 균일하게 냉각되지 못하는 문제가 있다.In addition, since the compressed air flows into the space between the rotating shaft and the top foil located near the cooling air inlet and then flows out to the outside of the housing as it flows to both sides or one side of the housing, The cooling efficiency of the cooling water is lowered. As a result, there is a problem that cooling can not be performed uniformly.

따라서 에어포일 레이디얼 베어링을 균일하면서도 빠르게 냉각시킬 수 있는 구조가 개선된 에어포일 레이디얼 베어링의 개발이 요구된다.Accordingly, it is required to develop an airfoil radial bearing having an improved structure capable of uniformly and rapidly cooling the airfoil radial bearing.

KR 10-1303071 B1 (2013. 08. 28.)KR 10-1303071 B1 (2013. 08. 28.) KR 10-0745502 B1 (2007. 07. 27.)KR 10-0745502 B1 (2007. 27. 2007) KR 10-1070887 B1 (2011. 09. 29.)KR 10-1070887 B1 (September 29, 2011) KR 10-0648637 B1 (2006. 11. 15.)KR 10-0648637 B1 (Nov. 15, 2006)

본 발명은 상기와 같은 종래의 에어포일 레이디얼 베어링이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 균일하면서도 빠르게 냉각시킬 수 있도록 구조가 개선된 냉각유로를 가지는 에어포일 레이디얼 베어링을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the conventional airfoil radial bearing as described above, and it is an object of the present invention to provide an airfoil-type airfoil having a cooling channel with an improved structure, To provide a free bearing.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 냉각유로를 가지는 에어포일 레이디얼 베어링은, 원통 모양을 가지면서 회전축이 관통 삽입되는 관통공이 형성되는 하우징; 상기 관통공의 내측면과 소정 간격 이격되어 설치되는 제1, 2 탑포일; 상기 관통공의 내측면과 상기 제1, 2 탑포일 사이에 설치되면서 소정 크기의 반지름을 가지는 복수 개의 범프가 형성되는 제1, 2 범프포일; 상기 관통공의 내측면과 상기 제1, 2 범프포일 사이에 설치되면서 상기 관통공의 내측면에 밀착 설치되는 제1, 2 심포일; 및 상기 하우징의 일측면을 커버하도록 조립되는 커버를 포함하고, 상기 하우징은, 외측면의 가운데 부분을 따라 소정 깊이를 가지도록 형성되는 홈부; 및 상기 관통공으로 연통되도록 상기 홈부를 따라 소정 간격을 두고 형성되는 복수 개의 통기공을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an airfoil radial bearing having a cooling passage, comprising: a housing having a cylindrical shape and having a through hole through which a rotation shaft is inserted; First and second top foils provided at predetermined intervals from an inner surface of the through hole; First and second bump foils provided between the inner surface of the through hole and the first and second top foils and having a plurality of bumps having a predetermined radius; A first and a second shim disposed between the inner side surface of the through hole and the first and second bump foils and closely attached to the inner side surface of the through hole; And a cover assembled to cover one side of the housing, the housing including: a groove formed to have a predetermined depth along a center portion of the outer side; And a plurality of air holes formed at predetermined intervals along the groove so as to communicate with the through holes.

그리고 본 발명의 상기 하우징에는 상기 관통공의 내측면 가운데 부분에 소정 폭 돌출 형성되는 스토퍼가 더 구비되고, 상기 제1, 2 탑포일, 상기 제1, 2 범프포일 및 제1, 2 심포일은, 상기 스토퍼를 기준으로 양측으로 소정 간격 이격되어 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the housing of the present invention may further include a stopper protruding from the central portion of the inner surface of the through-hole at a predetermined width, wherein the first and second top foil, the first and second bump foils, And is spaced apart from the stopper by a predetermined distance on both sides.

또한, 본 발명은 상기 홈부를 따라 소정 깊이를 가지는 안내홈이 더 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.The present invention is further characterized in that a guide groove having a predetermined depth is further formed along the groove.

이에 더해 본 발명은 상기 통기공이 상기 하우징의 외측면 쪽이 상기 관통공 쪽에 비해 상대적으로 지름이 크게 형성되도록 소정 각도로 테이퍼가 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the air hole is tapered at a predetermined angle so that the outer side surface of the housing has a relatively larger diameter than the through hole.

그리고 본 발명은 상기 제1, 2 범프포일과 상기 제1, 2 심포일 사이에 소정 크기의 반지름을 가지는 복수 개의 범프가 형성되는 제1, 2 보조범프포일이 더 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.According to still another aspect of the present invention, first and second auxiliary bump foils are further provided in which a plurality of bumps having a predetermined radius are formed between the first and second bump foils and the first and second bump foils .

본 발명에 따르면, 터보기기의 회전축에 설치되어 회전축과 직교하는 방향으로 작용하는 하중을 지지할 수 있고, 이에 더해 고속 회전시 터보기기의 내부로 유입되는 공기가 통기공을 통해 하우징의 내측으로 유입되어 마찰열로 인해 가열된 공기를 하우징의 밖으로 밀어냄으로써 마찰열로 인한 탑포일과 범프포일 등의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to support a load acting on a rotating shaft of a turbo device and acting in a direction orthogonal to the rotating shaft, and furthermore, the air introduced into the turbo device during high- So that it is possible to effectively prevent the deformation of the top foil and the bump foil due to frictional heat by pushing the heated air out of the housing due to the frictional heat.

또한, 하우징의 외측면을 따라 형성되는 홈부와 안내홈을 통해 공기가 통기공쪽으로 안내되므로 냉각용 공기가 통기공을 통해 하우징의 내부로 쉽게 유입될 수 있다.In addition, since the air is guided to the vent hole through the groove and the guide groove formed along the outer surface of the housing, the cooling air can easily flow into the housing through the vent hole.

이에 더해 하우징의 내부에 형성되는 스토퍼에 배출홈이 형성되므로 내부로 유입된 공기가 배출홈을 통해 회전축과 탑포일 사이 및 탑포일과 범프포일 사이로 동시에 공급될 수 있고, 이에 의해 에어포일 레이디얼 베어링의 냉각 성능이 더욱 향상될 수 있다.In addition, since the discharge groove is formed in the stopper formed inside the housing, the air introduced into the housing can be simultaneously supplied through the discharge groove between the rotary shaft and the top foil and between the top foil and the bump foil, The cooling performance can be further improved.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 냉각유로를 가지는 에어포일 레이디얼 베어링의 예를 보인 사시도.
도 3은 도 2의 분리 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 하우징의 예를 보인 도면.
도 5는 도 4의 A-A선 단면도.
도 6(a, b)은 본 발명에 따른 통기공과 홈부의 다른 실시예를 보인 도면.
도 7은 본 발명에 따른 스토퍼에 배출홈이 형성된 예를 보인 도면.
도 8은 본 발명에 따른 제1, 2 탑포일의 예를 보인 도면.
도 9는 본 발명에 따른 제1, 2 범프포일, 제1, 2 보조범프포일 및 제1, 2 탑포일의 예를 보인 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 제1, 2 범프포일, 제1, 2 보조범프포일 및 제1, 2 탑포일의 예를 보인 도면.
도 11은 본 발명에 따른 커버의 예를 보인 도면.1 and 2 are perspective views showing an example of an airfoil radial bearing having a cooling passage according to the present invention.
Figure 3 is an exploded perspective view of Figure 2;
4 is a view showing an example of a housing according to the present invention.
5 is a sectional view taken along the line AA in Fig.
6 (a) and 6 (b) are views showing another embodiment of a vent hole and a groove according to the present invention;
7 is a view showing an example in which a discharge groove is formed in a stopper according to the present invention.
8 is a view showing examples of first and second top foils according to the present invention;
9 is a perspective view showing examples of first and second bump foils, first and second auxiliary bump foils, and first and second top foils according to the present invention;
10 is a view showing examples of first and second bump foils, first and second auxiliary bump foils, and first and second top foils according to the present invention;
11 is a view showing an example of a cover according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 균일하면서도 빠르게 냉각시킬 수 있도록 구조가 개선된 냉각유로를 가지는 에어포일 레이디얼 베어링을 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 하우징(10), 제1, 2 탑포일(20A, 20B), 제1, 2 범프포일(30A, 30B), 제1, 2 심포일(40A, 40B) 및 커버(50)를 포함한다.The present invention is to provide an airfoil radial bearing having a cooling passage with an improved structure so as to be able to cool uniformly and rapidly. The present invention is characterized in that the housing 10, The first and second bubble foils 30A and 30B, the first and second shim foils 40A and 40B, and the cover 50. The first and second bubble foils 30A and 30B,

하우징(10)은 회전축(도시하지 않음)의 외측면을 감싸도록 설치되면서 회전축의 외측면과 하우징(10)의 내측면 사이에 후술되는 제1, 2 탑포일(20A, 20B), 제1, 2 범프포일(30A, 30B), 제1, 2 심포일(40A, 40B)이 내부에 설치되도록 하는 구성이다.The housing 10 is installed so as to enclose the outer surface of a rotating shaft (not shown), and is provided between the outer surface of the rotating shaft and the inner surface of the housing 10 in the first and second top cloths 20A and 20B, The two bump foils 30A and 30B and the first and second shim foils 40A and 40B are installed inside.

이러한 하우징(10)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 소정 지름을 가지면서 양측면을 관통하도록 관통공(11A)이 형성되는 원통 모양의 하우징본체(11)와, 상기 하우징본체(11)의 외측면을 따라 소정 폭 돌출 형성되는 돌출부(12)와, 상기 하우징본체(11)의 가운데 부분의 외측면을 따라 소정 폭과 깊이로 형성되는 홈부(13)와, 상기 홈부(13)를 따라 소정 간격을 두고 하우징본체(11)를 관통하여 관통공(11A)과 연통되도록 형성되는 복수 개의 통기공(14)을 포함한다.4 and 5, the housing 10 includes a cylindrical housing body 11 having a through-hole 11A formed therethrough with a predetermined diameter and passing through both sides of the housing body 11, A protrusion 12 formed to protrude a predetermined width along the outer surface of the housing main body 11; a groove 13 formed at a predetermined width and depth along the outer surface of the center portion of the housing main body 11; And a plurality of ventilation holes 14 formed to communicate with the through holes 11A through the housing main body 11 with an interval therebetween.

이때 하우징본체(11)의 관통공(11A)에는 후술되는 제1, 2 탑포일(20A, 20B)이 고정 설치되도록 하는 소정 깊이의 고정홈(11B)이 형성된다.At this time, a through hole 11A of the housing main body 11 is formed with a fixing groove 11B having a predetermined depth for fixing the first and second top foils 20A and 20B to be described later.

그리고 하우징본체(11)의 양측면에는 방사상으로 복수 개의 체결공(11C)이 형성되고, 이러한 체결공(11C)을 통해 후술되는 커버(50)가 볼트 등의 체결부재(B)를 이용하여 일측에 조립되며, 이때 커버(50)가 조립되는 하우징본체(11)의 일측면에는 소정 깊이의 홈(H)이 형성되어 커버(50)가 홈(H)에 소정 깊이 삽입 설치된다.A plurality of fastening holes 11C are radially formed on both side surfaces of the housing main body 11. A cover 50 to be described later is fastened to the one side of the housing body 11 by fastening members B such as bolts A groove H having a predetermined depth is formed on one side of the housing main body 11 in which the cover 50 is assembled and the cover 50 is inserted into the groove H to a predetermined depth.

그리고 또 다른 일측은 터보기기에 설치되는 백플레이트(도시하지 않음) 등의 구성에 볼트 등의 체결부재(도시하지 않음)를 이용하여 고정된다.And the other side is fixed using a fastening member (not shown) such as a bolt to a structure of a back plate (not shown) installed in the turbo device.

이때 백플레이트의 측면에 하우징본체(11)의 돌출부(12)가 밀착되도록 조립되면서 터보기기 내부의 공기가 하우징본체(11)의 외측면과 백플레이트 사이의 틈으로 누출되지 않으면서 상호간의 기밀이 담보되게 된다.At this time, the protrusion 12 of the housing main body 11 is closely attached to the side surface of the back plate so that the air inside the turbo device does not leak into the gap between the outer surface of the housing main body 11 and the back plate, It becomes secured.

또한, 통기공(14)은 도 6(a)에 도시된 바와 같이 하우징(10)의 외측면 쪽이 관통공(11A) 쪽에 비해 상대적으로 지름이 크게 형성되도록 소정 각도(A)로 테이퍼가 형성될 수 있는데, 이에 의해 냉각용 공기가 홈부(13)를 따라 흐르면서 통기공(14) 쪽으로 더욱 쉽게 유입될 수 있고, 이와 동시에 상대적으로 지름이 작은 통기공(14)의 하단 부분을 통해 관통공(11A) 내부로 냉각용 공기가 토출되는 과정에서 자연스럽게 유속(압력)이 상승되어 마찰열에 의해 가열된 공기를 하우징(10)의 외측으로 배출시키는 속도가 향상되게 되며, 그 결과 하우징(10)의 냉각 성능이 향상되게 된다.6A, the ventilation hole 14 is tapered at a predetermined angle A such that the outer side surface of the housing 10 is relatively larger in diameter than the side of the through hole 11A Whereby the cooling air can flow more easily toward the vent hole 14 as it flows along the groove portion 13 and at the same time the through hole 14 is formed through the lower end portion of the relatively small diameter vent hole 14 11A, the speed of the air heated by the frictional heat is increased to the outside of the housing 10, and as a result, the cooling of the housing 10 Performance is improved.

여기서 홈부(13)에는 도 6(b)에 도시된 바와 같이 통기공(14) 쪽으로 냉각용 공기가 더욱 쉽게 유입될 수 있도록 소정 깊이의 안내홈(13A)이 더 형성될 수 있다.Here, the groove 13 may be further formed with a guide groove 13A having a predetermined depth so that the cooling air can be more easily introduced into the vent hole 14 as shown in FIG. 6 (b).

그리고 관통공(11A)에는 도 5에 도시된 바와 같이 가운데 부분을 따라 소정 폭과 높이를 가지는 스토퍼(15)가 돌출 형성되고, 이에 의해 관통공(11A)의 내측면과 연통되는 통기공(14)은 스토퍼(15) 상에 위치되며, 이러한 스토퍼(15)에 의해 후술되는 제1, 2 탑포일(20A, 20B), 제1, 2 범프포일(30A, 30B) 및 제1, 2 심포일(40A, 40B)이 관통공(11A)의 내부에서 소정 간격 이격되도록 설치되어, 마찰열이 제1, 2 탑포일(20A, 20B), 제1, 2 범프포일(30A, 30B) 및 제1, 2 심포일(40A, 40B)을 따라 전체적으로 전달되는 것이 방지된다.As shown in FIG. 5, a stopper 15 having a predetermined width and height is protruded from the through hole 11A, so that the through hole 11A communicates with the inner surface of the through hole 11A Are positioned on the stopper 15 and are supported by the stoppers 15 such that the first and second top foils 20A and 20B and the first and second bump foils 30A and 30B and the first and second bubble foils 30A and 30B, The first and second top foils 20A and 20B and the first and second bump foils 30A and 30B and the first and second bump foils 30A and 30B are provided at predetermined intervals in the through hole 11A, 2 sympathies 40A and 40B.

이에 더해 스토퍼(15)에는 도 7에 도시된 바와 같이 통기공(14)이 형성된 위치에 맞추어 소정 깊이의 배출홈(15A)이 형성될 수 있는데, 이러한 배출홈(15A)에 의해 통기공(14)을 따라 유입되는 냉각용 공기가 회전축과 제1, 2 탑포일(20A, 20B) 사이의 공간 및 제1, 2 탑포일(20A, 20B)과 제1, 2 범프포일(30A, 30B) 사이의 공간으로 적절하게 분배되어 공급되면서 제1, 2 탑포일(20A, 20B)과 제1, 2 범프포일(30A, 30B)이 더욱 빠르게 냉각되게 된다.7, the stopper 15 may be formed with a discharge groove 15A having a predetermined depth in correspondence to the position where the air hole 14 is formed. The air hole 14A is formed by the discharge groove 15A, The cooling air flowing along the first and second baffle foils 30A and 30B flows between the rotary shaft and the first and second top foils 20A and 20B and between the first and second top foils 20A and 20B and the first and second bump foils 30A and 30B The first and second top foils 20A and 20B and the first and second bump foils 30A and 30B are cooled more quickly.

상기와 같은 하우징(10)의 구성에 의해 냉각용 공기가 복수 개의 통기공(14)을 통해 관통공(11A)의 내부로 균일하게 유입되게 되고, 또한 마찰열에 의해 가열된 공기가 하우징(10)의 외부로 빠르게 배출되면서 제1, 2 탑포일(20A, 20B)과 제1, 2 범프포일(30A, 30B)이 열에 의해 변형되거나 파손되는 것이 효과적으로 방지된다.The structure of the housing 10 as described above allows the cooling air to flow uniformly into the through holes 11A through the plurality of ventilation holes 14 and the air heated by the frictional heat flows into the housing 10, The first and second top foils 20A and 20B and the first and second bump foils 30A and 30B are effectively prevented from being deformed or damaged by heat.

제1, 2 탑포일(20A, 20B)은 관통공(11A)의 내부에 삽입되어 회전축의 외측면을 감싸도록 설치되는 구성이다.The first and second top foils 20A and 20B are inserted into the through holes 11A to surround the outer surface of the rotating shaft.

이러한 제1, 2 탑포일(20A, 20B)은 도 8에 도시된 바와 같이 소정 폭과 길이를 가지는 금속판을 회전축의 외측면을 감싸는 소정 지름을 가지도록 벤딩(bending)하여 형성되는 포일부(21)와, 상기 포일부(21)의 일단을 따라 소정 폭과 높이를 가지도록 돌출 형성되는 고정부(22)를 포함한다.As shown in FIG. 8, the first and second top foils 20A and 20B are formed by bending a metal plate having a predetermined width and a predetermined length to enclose the outer surface of the rotating shaft, And a fixing part 22 protruding from the one end of the cover part 21 so as to have a predetermined width and height.

이때 고정부(22)는 하우징본체(11)의 관통공(11A)에 형성되는 고정홈(11B)에 삽입되고, 이에 의해 제1, 2 탑포일(20A, 20B)이 회전축의 회전 동작에 연동되어 회전되지 않고 강건하게 위치 고정되게 된다.At this time, the fixing portion 22 is inserted into the fixing groove 11B formed in the through hole 11A of the housing main body 11, whereby the first and second top foils 20A and 20B are interlocked with the rotating operation of the rotating shaft So that the position is firmly fixed without being rotated.

상기와 같은 제1, 2 탑포일(20A, 20B)에 의해 회전축이 고속 회전되게 되면 제1, 2 탑포일(20A, 20B)과 회전축의 외측면 사이에 머무르는 공기의 압력으로 인해 회전축과 제1, 2 탑포일(20A, 20B) 사이에 소정 간격이 형성되게 되고, 이에 의해 회전축의 회전시 발생하는 마찰력이 감소되게 된다.When the rotary shaft is rotated at a high speed by the first and second top foils 20A and 20B as described above, due to the pressure of the air staying between the first and second top foils 20A and 20B and the outer surface of the rotary shaft, A predetermined gap is formed between the two top foils 20A and 20B, thereby reducing the frictional force generated when the rotary shaft rotates.

제1, 2 범프포일(30A, 30B)은 관통공(11A)의 내측면과 제1, 2 탑포일(20A, 20B) 사이에 설치되어 제1, 2 탑포일(20A, 20B)을 탄성 지지하는 구성이다.The first and second bump foils 30A and 30B are provided between the inner side surface of the through hole 11A and the first and second top foils 20A and 20B to support the first and second top foils 20A and 20B, .

이러한 제1, 2 범프포일(30A, 30B)은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 소정 크기의 반지름(R1)을 가지는 복수 개의 범프가 형성된 금속판으로 이루어지고, 이러한 금속판은 제1, 2 탑포일(20A, 20B)과 관통공(11A) 사이에 위치되도록 소정 크기의 지름을 가지는 호 형상으로 벤딩되어 형성된다.The first and second bump foils 30A and 30B are made of a metal plate having a plurality of bumps having a predetermined radius R1 as shown in Figs. 9 and 10, And is formed by bending into a shape having a predetermined diameter so as to be positioned between the work 20A, 20B and the through hole 11A.

상기와 같은 제1, 2 범프포일(30A, 30B)은 제1, 2 탑포일(20A, 20B)과 관통공(11A)의 내측면 사이에 소정 간격을 두고 방사상으로 복수 개가 설치되고, 이러한 제1, 2 범프포일(30A, 30B)에 의해 제1, 2 탑포일(20A, 20B)이 회전축의 하중이나 공기의 압력에 의해 가압되더라도 제1, 2 탑포일(20A, 20B)이 적절하게 탄성 지지되면서 충격이 흡수되고, 아울러 회전축(샤프트)의 하중이나 공기의 압력이 해제되면 제1, 2 범프포일(30A, 30B)의 탄성 복원력에 의해 제1, 2 탑포일(20A, 20B)이 당초의 모양으로 복귀되게 된다.A plurality of first and second bump foils 30A and 30B are provided radially at predetermined intervals between the inner surfaces of the first and second top foils 20A and 20B and the through holes 11A, Even if the first and second top foils 20A and 20B are pressed by the load of the rotary shaft or the air pressure by the first and second bump foils 30A and 30B, the first and second top foils 20A and 20B are appropriately elastic When the load of the rotary shaft (shaft) or the air pressure is released, the elastic force of the first and second bump foils 30A, 30B causes the first and second top foils 20A, As shown in FIG.

여기서, 본 발명에 따른 제1, 2 범프포일(30A, 30B)에는 제1, 2 탑포일(20A, 20B)에 상대적으로 고하중이 작용하더라도 쉽게 변형되지 않도록 제1, 2 보조범프포일(30A', 30B')이 더 설치될 수 있다.The first and second bump foils 30A and 30B according to the present invention are provided with first and second auxiliary bump foils 30A and 30B so as not to be easily deformed even when a relatively high load acts on the first and second top foils 20A and 20B. ', 30B' may be further installed.

이러한 제1, 2 보조범프포일(30A', 30B')은 도 10에 도시된 바와 같이 제1, 2 범프포일(30A, 30B)의 반지름(R1) 보다 상대적으로 작은 반지름(R2)을 가지는 범프가 복수 개 형성된 금속판으로 이루어져, 제1, 2 범프포일(30A, 30B)에 서로 중첩되도록 하여 설치되고, 이에 의해 제1, 2 범프포일(30A, 30B)의 탄성 지지력과 복원력이 향상되어 외력에 의한 변형이 더욱 방지되게 된다.As shown in FIG. 10, the first and second auxiliary bump foils 30A 'and 30B' are bumps having a radius R2 that is relatively smaller than the radius R1 of the first and second bump foils 30A and 30B. The first and second bump foils 30A and 30B are provided so as to overlap each other on the first and second bump foils 30A and 30B so that the elastic supporting force and the restoring force of the first and second bump foils 30A and 30B are improved, The deformation caused by the vibration is further prevented.

제1, 2 심포일(40A, 40B)은 관통공(11A)의 내측면에 밀착되도록 설치되어 관통공(11A)이 마모되는 것을 방지하는 구성이다.The first and second symposia days 40A and 40B are provided in close contact with the inner surface of the through hole 11A to prevent the through hole 11A from being worn.

이러한 제1, 2 심포일(40A, 40B)은 도 3 및 도 9에 도시된 바와 같이 소정 폭과 길이를 가지는 금속판을 관통공(11A)의 지름에 대응되도록 벤딩하여 형성되고, 이에 의해 제1, 2 탑포일(20A, 20B)의 외측면에 제1, 2 범프포일(30A, 30B)과 제1, 2 보조범프포일(30A', 30B')이 차례대로 감싸도록 설치된 다음, 제1, 2 보조범프포일(30A', 30B')의 외측면이 제1, 2 심포일(40A, 40B)에 의해 감싸지도록 하여 관통공(11A)의 양측에서 삽입 설치되게 된다.As shown in FIGS. 3 and 9, the first and second symbours 40A and 40B are formed by bending a metal plate having a predetermined width and length to correspond to the diameter of the through hole 11A, The first and second bump foils 30A and 30B and the first and second auxiliary bump foils 30A 'and 30B' are sequentially disposed on the outer surfaces of the two top foils 20A and 20B, The outer surfaces of the first and second auxiliary bump foils 30A 'and 30B' are wrapped by the first and second shim foils 40A and 40B so as to be inserted from both sides of the through hole 11A.

커버(50)는 하우징본체(11)의 일측면에 형성된 체결공(11C)에 조립되어 하우징본체(11)의 일측을 커버하는 구성이다.The cover 50 is configured to cover one side of the housing main body 11 by being assembled with a fastening hole 11C formed on one side surface of the housing main body 11. [

이러한 커버(50)는 도 11에 도시된 바와 같이 소정 지름을 가지면서 링 모양의 판재로 이루어지는 커버본체(51)와, 하우징본체(11)의 체결공(11C)과 대응되는 위치의 상기 커버본체(51)에 형성되는 복수 개의 체결공(52) 및 상기 커버본체(51)의 내측면을 따라 소정 간격을 두고 형성되는 소정 깊이의 공기배출홈(53)을 포함한다.11, the cover 50 has a cover body 51 having a predetermined diameter and formed of a ring-shaped plate member, and a cover body 51 having a position corresponding to the fastening hole 11C of the housing body 11, A plurality of fastening holes 52 formed in the cover body 51 and air discharge grooves 53 having a predetermined depth formed along the inner surface of the cover body 51 at predetermined intervals.

상기와 같이 구성되는 커버(50)의 경우, 하우징본체(11)의 일측을 커버하도록 볼트 등의 체결부재(B)를 통해 조립되면, 도 2에 도시된 바와 같이 하우징본체(11)의 관통공(11A)에 삽입 설치된 제1, 2 탑포일(20A, 20B), 제1, 2 범프포일(30A, 30B)의 측면이 부분적으로 노출되게 되고, 이에 의해 통기공(14)을 통해 하우징(10)의 내부로 유입되는 공기가 공기배출홈(53)을 통해 하우징(10)의 외측으로 쉽게 배출되게 된다.When the cover 50 is assembled through the fastening member B such as a bolt to cover one side of the housing main body 11, the cover 50 is inserted into the through hole of the housing main body 11, The side surfaces of the first and second top foils 20A and 20B and the first and second bump foils 30A and 30B inserted into the housing 11A are partially exposed, Is easily discharged to the outside of the housing 10 through the air discharge groove 53.

이하에서는 본 발명의 냉각유로를 가지는 에어포일 레이디얼 베어링이 조립 설치되는 예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an example in which an airfoil radial bearing having a cooling channel according to the present invention is assembled will be described.

먼저, 제1, 2 범프포일(30A, 30B)과 제1, 2 보조범프포일(30A', 30B')의 범프가 서로 중첩되도록 조립되고, 이렇게 조립된 제1, 2 범프포일(30A, 30B)과 제1, 2 보조범프포일(30A', 30B')이 제1, 2 탑포일(20A, 20B)의 외측면을 감싸도록 설치된 다음, 제1, 2 보조범프포일(30A', 30B')의 외측면을 감싸도록 제1, 2 심포일(40A, 40B)이 설치된다.The first and second bump foils 30A and 30B and the first and second bump foils 30A and 30B are assembled so that the bumps of the first and second bump foils 30A and 30B ' The first and second auxiliary bump foils 30A 'and 30B' are installed so as to surround the outer surfaces of the first and second top foils 20A and 20B and then the first and second auxiliary bump foils 30A 'and 30B' The first and second protrusions 40A and 40B are installed so as to surround the outer side surfaces of the first and second protrusions 40A and 40B.

이렇게 조립된 제1, 2 탑포일(20A, 20B), 제1, 2 범프포일(30A, 30B), 제1, 2 보조범프포일(30A', 30B') 및 제1, 2 심포일(40A, 40B0)은 하우징본체(11)의 양측에서 관통공(11A)의 내측으로 삽입 설치되고, 하우징본체(11)의 일측면에 커버(50)가 체결부재(B)를 통해 조립되며, 이에 의해 스토퍼(15)와 커버(50) 사이에 설치된 제2 탑포일(20B), 제2 범프포일(30B), 제2 보조범프포일(30B') 및 제2 심포일(40B)의 위치가 고정되게 된다.The first and second bump foils 30A and 30B and the first and second bump foils 30A and 30B and the first and second bump foils 30A and 30B, And 40B0 are inserted into the through hole 11A from both sides of the housing main body 11 and the cover 50 is assembled to the one side of the housing main body 11 through the fastening member B The positions of the second top foil 20B, the second bump foil 30B, the second auxiliary bump foil 30B 'and the second shim foil 40B provided between the stopper 15 and the cover 50 are fixed do.

또한, 커버(50)가 조립되지 않은 반대쪽 측면은 터보기기의 백플레이트(도시하지 않음)와 체결부재를 통해 조립되고, 이에 의해 백플레이트와 스토퍼(15) 사이에 설치된 제1 탑포일(20A), 제1 범프포일(30A), 제1 보조범프포일(30A') 및 제1 심포일(40A)의 위치가 고정되게 된다.The opposite side surface of the cover 50 not assembled is assembled through a back plate (not shown) of the turbo device and a fastening member, whereby the first top foil 20A installed between the back plate and the stopper 15, The positions of the first bump foil 30A, the first auxiliary bump foil 30A 'and the first symphony 40A are fixed.

이렇게 조립된 에어포일 레이디얼 베어링을 관통하도록 회전축(샤프트)이 삽입되고, 이에 의해 에어포일 레이디얼 베어링의 설치가 완료된다.A shaft (shaft) is inserted so as to penetrate the assembled airfoil radial bearing, whereby the installation of the airfoil radial bearing is completed.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 냉각유로를 가지는 에어포일 레이디얼 베어링은 터보기기의 회전축에 설치되어 회전축과 직교하는 방향으로 작용하는 하중이 지지되고, 이에 더해 고속 회전시 터보기기의 내부로 유입되는 공기가 통기공을 통해 하우징의 내측으로 유입되어 마찰열로 인해 가열된 공기가 하우징의 밖으로 배출되게 됨으로써 마찰열로 인한 탑포일과 범프포일 등의 변형이 방지된다.As described above, the airfoil radial bearing having the cooling passage according to the present invention is mounted on the rotating shaft of the turbo device and supports a load acting in a direction orthogonal to the rotating shaft, and further, The air is introduced into the housing through the ventilation holes, and the heated air is discharged to the outside of the housing due to the frictional heat, thereby preventing deformation of the top foil and the bump foil due to frictional heat.

또한, 하우징의 외측면을 따라 형성되는 홈부와 안내홈을 통해 공기가 통기공쪽으로 안내되므로 냉각용 공기가 통기공을 통해 하우징의 내부로 쉽게 유입되게 되고, 스토퍼에 형성된 배출홈을 통해 회전축과 탑포일 사이 및 탑포일과 범프포일 사이로 냉각용 공기가 동시에 공급되게 되므로 에어포일 레이디얼 베어링의 냉각 성능이 더욱 향상된다.In addition, since the air is guided to the vent hole through the groove and the guide groove formed along the outer surface of the housing, the cooling air easily flows into the housing through the vent hole, and through the vent groove formed in the stopper, Cooling air is simultaneously supplied to the air foil radial bearing between the work and the top foil and the bump foil, so that the cooling performance of the air foil radial bearing is further improved.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. It is to be understood that the scope of the present invention should not be construed as being limited only by the appended claims and should not be construed as limiting the scope of the present invention to those of ordinary skill in the art. It will be very self-evident.

10: 하우징 11: 하우징본체
11A: 관통공 11B: 고정홈
11C: 체결공 12: 돌출부
13: 홈부 13A: 안내홈
14: 통기공 15: 스토퍼
15A: 배출홈 20A: 제1 탑포일
20B: 제2 탑포일 21: 포일부
22: 고정부 30A: 제1 범프포일
30A': 제1 보조범프포일 30B: 제2 범프포일
30B': 제2 보조범프포일 40A: 제1 심포일
40B: 제2 심포일 50: 커버
51: 커버본체 52: 체결공
53: 공기배출홈 A: 각도
B: 체결부재 H: 홈
R1: 제1 범프포일의 반지름 R2: 제2 범프포일의 반지름10: housing 11: housing body
11A: Through hole 11B: Fixing groove
11C: fastening hole 12: protrusion
13: groove portion 13A: guide groove
14: vent hole 15: stopper
15A: discharge groove 20A: first topo
20B: 2nd Topo 21:
22: fixing part 30A: first bump foil
30A ': first auxiliary bump foil 30B: second bump foil
30B ': Second auxiliary bump foil 40A: First symposium
40B: 2nd symposium 50: cover
51: cover body 52: fastening hole
53: Air vent groove A: Angle
B: fastening member H: groove
R1: Radius of the first bump foil R2: Radius of the second bump foil

Claims (5)

원통 모양을 가지면서 회전축이 관통 삽입되는 관통공(11A)이 형성되는 하우징(10);
상기 관통공(11A)의 내측면과 소정 간격 이격되어 설치되는 제1, 2 탑포일(20A, 20B);
상기 관통공(11A)의 내측면과 상기 제1, 2 탑포일(20A, 20B) 사이에 설치되면서 소정 크기의 반지름(R1)을 가지는 복수 개의 범프가 형성되는 제1, 2 범프포일(30A, 30B);
상기 관통공(11A)의 내측면과 상기 제1, 2 범프포일(30A, 30B) 사이에 설치되면서 상기 관통공(11A)의 내측면에 밀착 설치되는 제1, 2 심포일(40A, 40B); 및
상기 하우징(10)의 일측면을 커버하도록 조립되는 커버(50);
를 포함하고,
상기 하우징(10)은,
외측면의 가운데 부분을 따라 소정 깊이를 가지도록 형성되는 홈부(13); 및
상기 관통공(11A)으로 연통되도록 상기 홈부(13)를 따라 소정 간격을 두고 형성되는 복수 개의 통기공(14);
을 포함하고,
상기 하우징(10)에는,
상기 관통공(11A)의 내측면 가운데 부분에 소정 폭 돌출 형성되는 스토퍼(15)가 구비되고,
상기 제1, 2 탑포일(20A, 20B), 상기 제1, 2 범프포일(30A, 30B) 및 제1, 2 심포일(40A, 40B)은,
상기 스토퍼(15)를 기준으로 양측으로 소정 간격 이격되어 설치되며,
상기 스토퍼(15)에는,
상기 통기공(14)이 형성된 위치에 맞추어 소정 깊이의 배출홈(15A)이 형성되어, 상기 통기공(14)을 따라 유입되는 냉각용 공기가 회전축과 상기 제1, 2 탑포일(20A, 20B) 사이의 공간 및 상기 제1, 2 탑포일(20A, 20B)과 상기 제1, 2 범프포일(30A, 30B) 사이의 공간으로 분배되어 공급되도록 구성되고,
상기 제1, 2 범프포일(30A, 30B)과 상기 제1, 2 심포일(40A, 40B) 사이에는,
소정 크기의 반지름(R2)을 가지는 복수 개의 범프가 형성되는 제1, 2 보조범프포일(30A', 30B')이 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각유로를 가지는 에어포일 레이디얼 베어링.
A housing (10) having a cylindrical shape and having a through hole (11A) through which a rotating shaft is inserted;
First and second top foils 20A and 20B spaced apart from the inner surface of the through hole 11A by a predetermined distance;
The first and second bump foils 30A and 30B are provided between the inner surface of the through hole 11A and the first and second top foils 20A and 20B and have a plurality of bumps having a predetermined radius R1. 30B);
The first and second protuberances 40A and 40B are provided closely to the inner surface of the through hole 11A and the inner surface of the through hole 11A while being disposed between the inner surface of the through hole 11A and the first and second bump foils 30A and 30B. ; And
A cover (50) assembled to cover one side of the housing (10);
Lt; / RTI >
The housing (10)
A groove portion 13 formed to have a predetermined depth along the center portion of the outer side surface; And
A plurality of ventilation holes (14) formed at predetermined intervals along the grooves (13) so as to communicate with the through holes (11A);
/ RTI >
In the housing 10,
A stopper 15 protruding from the center of the inner surface of the through hole 11A by a predetermined width,
The first and second top foils 20A and 20B, the first and second bump foils 30A and 30B, and the first and second shim foils 40A and 40B,
And is spaced apart from the stopper 15 by a predetermined distance,
In the stopper 15,
The cooling air flowing along the vent hole 14 is supplied to the rotating shaft and the first and second top foils 20A and 20B , And a space between the first and second top foils (20A, 20B) and the first and second bump foils (30A, 30B)
Between the first and second bump foils 30A and 30B and the first and second shim foils 40A and 40B,
Wherein first and second auxiliary bump foils (30A ', 30B') having a plurality of bumps having a predetermined radius (R2) are provided in the radial bearing.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 홈부(13)를 따라 소정 깊이를 가지는 안내홈(13A)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각유로를 가지는 에어포일 레이디얼 베어링.
The method according to claim 1,
Wherein a guide groove (13A) having a predetermined depth is further formed along the groove (13).
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 통기공(14)은,
상기 하우징(10)의 외측면 쪽이 상기 관통공(11A) 쪽에 비해 상대적으로 지름이 크게 형성되도록 소정 각도(A)로 테이퍼가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각유로를 가지는 에어포일 레이디얼 베어링.
The method according to claim 1 or 3,
The vent hole (14)
Wherein a taper is formed at a predetermined angle (A) so that an outer side surface of the housing (10) is formed to have a larger diameter than a side of the through hole (11A).
삭제delete
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