KR102336591B1 - 방열기능이 구비된 스러스트 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스러스트 베어링에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 압축기, 터보 모터, 터보 블로워(이하, '터보기기'로 통칭한다.) 등의 고속 회전 장치의 내부에 설치되어 회전축 및 회전체의 추력에 의한 마찰을 감소시키기 위해 설치되고, 특히 회전축 및 회전체와의 마찰에 의해 발생되는 마찰열을 베이스판에 형성된 방열슬릿과 방열홈을 통해 방출될 수 있도록 하는 방열기능이 구비된 스러스트 베어링에 관한 기술분야가 개시된다.

Description

방열기능이 구비된 스러스트 베어링{Thrust bearing with heat dissipation function}

본 발명은 스러스트 베어링에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 압축기, 터보 모터, 터보 블로워(이하, '터보기기'로 통칭한다.) 등의 고속 회전 장치의 내부에 설치되어 회전축 및 회전체의 추력에 의한 마찰을 감소시키기 위해 설치되고, 특히 회전축 및 회전체와의 마찰에 의해 발생되는 마찰열을 베이스판에 형성된 방열슬릿과 방열홈 또는 방열홀을 통해 방출될 수 있도록 하는 방열기능이 구비된 스러스트 베어링에 관한 기술분야이다.

일반적으로, 압축기, 터보 모터, 터보 블로워 등의 회전기기 또는 장치 즉, 터보기기의 경우, 구동력으로 원심력을 발생시키기 위한 회전축을 포함하여 구성된다.

상기 터보기기는 앞서 설명된 회전축이 고속으로 회전하게 되면 미세한 질량 불균형에 따른 편심이 발생하거나, 회전축의 길이 방향을 따라 가해지는 하중이 발생하면서 변위가 발생할 수 있다.

회전축의 변위가 허용 범위를 초과할 경우, 기기 성능에 문제점이 발생할 수 있으므로, 회전축의 회전 운동에 따라 발생하는 하중을 지지하기 위한 방안으로써, 회전축을 감사며 설치되는 링 형상의 베어링과 회전축의회전 운동에 따른 마찰력을 줄이기 위한 윤활유로 오링 등이 사용되어 왔다.

그라나 오일을 이용한 윤활시스템이 불필요하거나, 사용이 불가한 친환경 터보기기의 경우 오일 대신 회전축과 베어링 사이의 공기압 또는 가스압을 이용하여 하중을 지지할 수 있는 에어 베어링이 사용될 수 있다.

특히, 회전축의 길이 방향을 따라 가해지는 하중을 지지하기 위한 스러스트 에어 베어링의 일종으로서, 압력 형성을 좀더 유리하게 하고 고속 회전에서의 동적 안정성을 높이기 위한 얇은 소재의 포일을 사용하는 스러스트 에어 포일 베어링(thrust air foil bearing)이 있다.

종래의 스러스트 에어 포일 베어링은 탑포일과 범프포일 및 베이스 플레이트를 포함하여 구성되고, 베이스 플레이트에 탑 포일 및 범프포일이 각각 용접되어 일체로 형성된다.

이러한 종래의 스러스트 에어 포일 베어링은 베이스 플레이트의 중심에 회전축이 관통되며 설치될 수 있는 원형 홀을 포함하여 구성되고, 베이스 플레이트의 원주를 따라 복수 개의 범프포일이 배치되며, 각 범프포일은 그 일측에 점 용접부를 형성하여 용접될 수 있다.

또한, 종래의 스러스트 에어 포일 베어링은 복수 개의 범프 포일 개수에 대응되어 구성되며, 대응되는 범프포일 각각을 덮으면서 탑포일이 용접되어 설치되고, 각 탑포일은 그 일측에 점 용접부를 형성하여 용접될 수 있다.

이러한 구조의 스러스트 에어 포일 베어링은 고속 회전에 의해 발생하는 마찰열로 인해 범프포일이 변형될 수 있고, 이렇게 범프포일이 변형되면 스러스트 에어 포일 베어링의 기능이 담보되지 못하게 되면서 터보기기가 외력에 의해 파손될 수 있으며, 따라서 근래에는 냉각구조를 가지는 스러스트 에어 포일 베어링의 개발이 이루어지고 있다.

상기와 같은 에어포일 스러스트 베어링의 종래 기술로는 등록특허공보 제1653358호의 쓰러스트 에어 베어링(이하 '특허문헌'이라 한다)이 개시되어 있다.

상기 특허문헌에 개시된 베어링은 일면에 제1 반경을 가지는 내부원의 외부와, 상기 내부원과 동심원으로 구비되며 제1 반경보다 큰 제2 반경을 가지는 외부원의 내부로 정의되는 설치면을 가지는 베어링 하우징; 상기 설치면 중 제1 반경보다 크고 제2 반경보다 작은 제3 반경을 가지는 중심원의 외부와 상기 외부원의 내부로 정의되는 외부영역에 원주방향으로 균등 분할되어 구비되며, 각각은 설치면의 반경방향과 평행한 일 측이 상기 베어링 하우징에 고정되는 복수 개의 외부 탑포일; 상기 설치면 중 중심원의 내부와 내부원의 외부로 정의되는 내부영역에 원주방향으로 균등 분할되어 구비되며, 외부 탑포일과 동일한 수로 구비되고, 각각은 설치면의 반경 방향과 평행한 일 측이 베어링 하우징에 고정되는 복수 개의 내부 탑 포일로서, 설치면에 대해 복수 개의 외부 탑포일보다 돌출되게 고정되는 복수 개의 내부 탑포일; 및 상기 복수 개의 내부 탑포일 및 복수 개의 외부 탑포일을 설치면에 대해 탄성 지지하도록 복수 개의 내부 탑포일 및 복수 개의 외부 탑포일과 설치면 사이에 삽입 설치되는 범프를 포함하며, 설치면의 반경 방향으로 내부 탑 포일과 상기 외부 탑 포일의 단면은 하향 계단 형상으로 구비되고, 범프는, 설치면 중 중심원의 내부와 내부 원의 외부로 정의되는 내부영역에 원주방향으로 복수 개의 내부 탑포일과 일대일 대응되도록 구비되는 외부 범프; 및 상기 설치면 중 중심원의 외부와 외부원의 내부로 정의되는 외부영역에 원주방향으로 복수 개의 외부 탑 포일과 일대일 대응하도록 구비되는 내부 범프로 구성된다.

상기 특허문헌에 개시된 에어포일 스러스트 베어링은 내, 외부 탑포일 사이에 중심원의 원주를 따라 소정 길이의 냉각유로가 소정 깊이의 홈으로 형성되고, 이러한 냉각유로를 통해 베어링에 전달되는 열의 방출이 용이하도록 한 것이나, 이 경우 가열된 공기가 외측 방향 또는 중앙원 쪽으로 배출되기 위해 내, 외측 탑포일을 통과해야 하므로 구조적으로 가열된 공기의 배출이 쉽지 않고, 또한 가열 공기가 배출되는 방향에 위치되는 탑포일과 범프는 가열된 공기의 열이 전달되어 변형될 수 있는 문제가 있다.

따라서 마찰에 의한 열을 빠르게 배출시킬 수 있도록 구조가 개선된 냉각유로를 가지는 에어포일 스러스트 베어링의 개발이 요구된다.

대한민국 등록특허 제10-1653358호(2016.08.26.)

본 발명은 상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 안출된 기술로서, 종래의 스러스트 에어 포일 베어링은 회전축 및 회전체와의 마찰에 의한 열을 용이하게 방출시키지 못하는 문제가 발생하여;

이에 대한 해결점으로 베이스판의 중앙에 형성된 관통홀로부터 방사상으로 형성되는 복수 개의 방열슬릿과, 상기 베이스판의 외주연에 형성된 복수 개의 방열홈 또는 복수 개의 방열홀을 통해 회전축 및 회전체와의 마찰에 의한 열을 용이하게 방출시킬 수 있는 방열기능이 구비된 스러스트 베어링을 통하여 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 회전축 및 회전체의 추력에 의한 진동 발생시 상기 회전축 및 회전체의 하중을 지지할 때, 범프포일의 구조를 개선하여 더욱 안정적으로 진동에 의한 충격 완충과 하중 지지를 할 수 있도록 하는 스러스트 베어링을 통하여 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자, 중앙에 관통홀이 형성되고, 외주연에 복수 개의 도치홈이 형성되는 한편, 외주연에 형성되되, 상기 복수 개의 도치홈의 사이에 각각 방열홈 또는 하나 이상의 방열홀이 형성되고, 상기 관통홀부터 방사상으로 복수 개의 방열슬릿이 형성되는 베이스판과 상기 베이스판의 전면에 방사상으로 결합되되, 상기 복수 개의 방열슬릿의 사이에 각각 설치되는 범프포일 및 상기 범프포일의 전면에 설치되는 탑포일을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방열기능이 구비된 스러스트 베어링을 제시한다.

또한, 본 발명의 상기 방열슬릿은 상기 방열홈방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 방열슬릿은 일측 또는 타측방향으로 연장형성되는 적어도 하나의 가지슬릿을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 범프포일은 소정 지름을 가지는 호 형상으로 형성되어 상기 베이스판에 설치되고, 소정의 지름을 가지는 복수 개의 범프가 형성된 복수 개의 제1범프포일과 소정의 지름을 가지는 호 형상으로 형성되어 상기 베이스판에 설치되고, 상기 제1범프포일의 범프보다 작은 지름을 가지는 복수 개의 범프가 형성되며, 상기 복수 개의 제1범프포일의 사이에 위치되도록 상기 베이스판에 설치되는 제2범프포일을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 범프포일은 상기 베이스판에 설치되고, 소정의 지름을 가지는 범프가 형성된 하부포일과 상기 하부포일의 전면에 설치되는 중앙포일 및 상기 중앙포일의 전면에 설치되고, 소정의 지름을 가지는 범프가 형성되며, 전면에 상기 탑포일이 설치되는 상부포일을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 상부포일은 상기 하부포일의 범프보다 큰 지름을 가지는 호 형상으로 형성되는 범프가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 탑포일은 관통형성되는 복수 개의 방열홀을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 방열기능이 구비된 스러스트 베어링은 터보기기 등의 고속 회전 장치의 내부에 설치되어 회전축 및 회전체와의 마찰에 의한 열을 베이스판의 중앙에 형성된 관통홀로부터 방사상으로 형성되는 복수 개의 방열슬릿과 상기 베이스판의 외주연에 형성된 복수 개의 방열홈 또는 복수 개의 방열홀을 통해 용이하게 방출시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 방열슬릿에 연장형성되되, 상기 베이스판의 원주를 따라 형성되는 가지슬릿을 통해 보다 용이하게 회전축 및 회전체와의 마찰에 의한 열을 방출시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 탑포일에 복수 개의 방열홀을 형성하여 회전축 및 회전체와 탑포일의 마찰에 의한 열이 보다 빠르게 가지슬릿 및 방열슬릿을 통해 방출되도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 범프포일의 구조를 개선하여 회전축 및 회전체의 추력에 의한 진동을 완충하고, 상기 회전축 및 회전체의 하중을 안정적으로 지지할 수 있도록 하여 범프포일의 변형을 최소화시킴으로써, 사용수명을 연장시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 방열홀이 형성된 스러스트 베어링을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 방열홈이 형성된 스러스트 베어링을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 방열홀이 형성된 스러스트 베어링과 베어링 하우징을 나타낸 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 방열홈이 형성된 스러스트 베어링과 베어링 하우징을 나타낸 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 스러스트 베어링을 나타낸 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 스러스트 베어링을 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 베이스판을 나타낸 정면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 베이스판을 나타낸 정면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 베이스판을 나타낸 정면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 탑포일을 나타낸 스러스트 베어링의 정면도.
도 11은 본 발명의 실시예1에 의한 범프포일의 제1범프포일과 제2범프포일을 나타낸 스러스트 베어링의 개략도.
도 12는 본 발명의 실시예2에 의한 탑포일 및 상부포일과 중앙포일 및 하부포일을 나타낸 스러스트 베어링의 개략도.
도 13은 본 발명의 실시예3에 의한 탑포일 및 상부포일과 중앙포일 및 하부포일을 나타낸 스러스트 베어링의 개략도.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 베이스판을 나타낸 정면도.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 스러스트 베어링을 나타낸 정면도.

본 발명은 스러스트 베어링에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 압축기, 터보 모터, 터보 블로워 등의 고속회전 장치 즉, 터보기기의 내부에 설치되어 회전축 및 회전체의 추력에 의한 마찰을 감소시키기 위해 설치되고, 특히 회전축 및 회전체와의 마찰에 의해 발생되는 마찰열을 베이스판(100)에 형성된 복수 개의 방열슬릿(140)과 방열홈(150)을 통해 용이하게 방출될 수 있도록 함으로써, 마찰열에 의한 변형을 최소화할 수 있는 방열기능이 구비된 스러스트 베어링에 관한 기술이다.

상기와 같은 본 발명을 달성하기 위한 구성은 중앙에 관통홀(110)이 형성되고, 외주연에 복수 개의 도치홈(120)이 형성되는 한편, 외주연에 형성되되, 상기 복수 개의 도치홈(120)의 사이에 각각 방열홈(130) 또는 하나 이상의 방열홀(131)이 형성되고, 상기 관통홀(110)부터 방사상으로 복수 개의 방열슬릿(140)이 형성되는 베이스판(100);과 상기 베이스판(100)의 전면에 방사상으로 결합되되, 상기 복수 개의 방열슬릿(140)의 사이에 각각 설치되는 범프포일(200); 및 상기 범프포일(200)의 전면에 설치되는 탑포일(300);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 방열슬릿(140)은 상기 방열홈(130)방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 방열슬릿(140)은 일측 또는 타측방향으로 연장형성되는 적어도 하나의 가지슬릿(142);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 범프포일(200)은 소정 지름을 가지는 호 형상으로 형성되어 상기 베이스판(100)에 설치되고, 소정의 지름을 가지는 복수 개의 범프가 형성된 복수 개의 제1범프포일(210);과 소정의 지름을 가지는 호 형상으로 형성되어 상기 베이스판(100)에 설치되고, 상기 제1범프포일(210)의 범프보다 작은 지름을 가지는 복수 개의 범프가 형성되며, 상기 복수 개의 제1범프포일(210)의 사이에 위치되도록 상기 베이스판(100)에 설치되는 제2범프포일(220);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 범프포일(200)은 상기 베이스판(100)에 설치되고, 소정의 지름을 가지는 범프가 형성된 하부포일(230);과 상기 하부포일(230)의 전면에 설치되는 중앙포일(240); 및 상기 중앙포일(240)의 전면에 설치되고, 소정의 지름을 가지는 범프가 형성되며, 전면에 상기 탑포일(300)이 설치되는 상부포일(250);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 상부포일(250)은 상기 하부포일(230)의 범프보다 큰 지름을 가지는 호 형상으로 형성되는 범프가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 탑포일(300)은 관통형성되는 복수 개의 방열홀(310);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 12를 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 달성하기 위한 주요 구성요소인 베이스판(100)은

전면에 후술되는 범프포일(200)과 탑포일(300)이 설치되도록 소정의 지름을 가지는 원판 모양으로 형성되고, 터보기기의 내부에 설치되는 베어링 하우징(10) 등에 고정설치되고, 상기 베어링 하우징(10)은 베어링 결합부로도 불리우며, 이후에 자세히 설명될 도치홈(120)과 대응되는 결합홀(미표시)이 형성되어 있어 스러스트 베어링이 견고하게 결합될 수 있도록 하며, 이후에 자세히 설명될 방열홈(130) 또는 방열홀(131)과 대응되는 냉각홀(미표시)이 복수 개가 형성되어 있다.

이때, 본 발명의 베이스판(100)은 상기 터보기기의 회전축이 관통될 수 있도록 중앙에 소정의 지름을 가지는 관통홀(110)이 형성되고, 상기 터보기기의 베어링 하우징에 고정설치되기 위해 외주연에 복수 개의 도치홈(120)이 일정간격으로 형성된다.

또한, 본 발명의 베이스판(100)은 외주연에 형성되되, 상기 복수 개의 도치홈(120)의 사이에 각각 소정의 폭을 가지는 방열홈(130)이 형성되는데, 상기 방열홈(130)은 마찰로 인한 열이 외측방향으로 원활하게 방출되어 베어링 하우징(10)의 냉각홀을 통해 방출될 수 있도록 한다.

이때, 상기 방열홈(130)은 어느 하나의 도치홈(120)과 상기 어느 하나의 도치홈(120)과 인접한 도치홈(120)의 사이에 하나 또는 복수 개가 형성될 수 있고, 복수 개가 형성되는 경우 상기 방열홈(130)의 폭은 모두 동일하게 형성되거나 상기 어느 하나의 도치홈(120)과 상기 어느 하나의 도치홈(120)과 인접한 도치홈(120)의 사이 거리를 고려하여 다양하게 형성될 수 있으며, 하나가 형성되는 경우 어느 하나의 도치홈(120)과 상기 어느 하나의 도치홈(120)과 인접한 도치홈(120)의 사이에 도치홈(120)을 제외한 부분 모두에 형성되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 도치홈(120)을 제외한 부분 모두에 방열홈(130)형성되면 베어링 하우징(10)에 추가로 냉각홀을 형성하거나 냉각홀의 직경을 넓히는 경우 원활하게 방열이 이루어질 수 있도록 할 수 있게 하기 위함이다.

또한, 본 발명의 베이스판(100)은 외주연에 형성되되, 상기 복수 개의 도치홈(!20)의 사이에 각각 소정의 지름을 가지는 방열홀(131)이 하나 이상 형성되는데, 상기 방열홀(131)이 형성되는 경우 방열홈(130)이 형성되지 않은 것은 자명할 것이고, 상기 방열홀(131)은 상기 방열홈(130)과 마찬가지로 마찰로 인한 열이 외측방향을 원활하게 방출되어 베어링 하우징(10)의 냉각홀을 통해 방출될 수 있도록 한다.

아울러, 상기 도치홈(120) 또한 종래의 스러스트 에어 포일 베어링의 베이스 플레이트에 관통형성되는 것과 다르게 베이스판(100)의 외주연에 홈의 형상으로 형성됨에 따라 상기 방열홈(130)과 마찬가지로 방열의 기능을 발휘할 수 있어 방열의 성능을 더욱 향상되도록 하는 효과를 실현케 한다.

상기와 연관하여, 본 발명의 베이스판(100)은 상기 관통홀(110)로부터 방사상으로 형성된느 복수 개의 방열슬릿(140)을 포함하여 구성되고, 상기 방열슬릿(140)을 따라 마찰로 인한 열이 베이스판(100)의 외측 또는 관통홀(110)로 이동되어 용이하게 방출되도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

이때, 상기 방열슬릿(140)은 후술되는 범프로일(200)과 탑포일(300)이 결합된 하나의 유닛과 인접한 유닛의 사이에 형성됨에 따라 마찰로 인한 열이 더욱더 원활하게 방출되도록 하는 효과를 실현케 한다.

부가하여, 상기 방열슬릿(140)은 연장선상에 상기 도치홈(120)이 위치되도록 도치홈(120)방향으로 형성되어도 상기 베이스판(100)의 외주연에 형성되는 도치홈(120)에 의해 마찰로 인한 열 즉, 마찰열이 상기 베이스판(100)의 외측방향으로 원활하게 방출될 수 있으나, 더욱더 효과적인 마찰열의 방출을 위해 연장선상에 상기 방열홈(130) 또는 방열홀(131)이 위치되도록 방열홈(130) 또는 방열홀(131) 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 도치홈(120)에는 베어링 하우징과 베이스판(100)의 결합을 위한 볼트가 체결되어 있으므로, 상기 방열슬릿(140)은 방출면적이 더욱 넓은 상기 방열홈(130)이 연장선상에 위치되도록 상기 방열홈(130) 또는 방열홀(131) 방향으로 형성됨으로써, 마찰열의 방출이 더욱더 용이한 효과를 얻을 수 있다.

이때, 상기 도치홈(120)은 안정적이고 원활한 베이스판(100)과 베어링 하우징의 결합을 위해 장공의 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 방열슬릿(140)은 일측 또는 타측방향으로 연장형성되는 적어도 하나의 가지슬릿(142)을 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 가지슬릿(142)은 탑포일(300)과 범프포일(200)의 하부에서 마찰로 인한 열이 상기 방열슬릿(140)을 통해 방출될 수 있도록 하는 효과를 실현케 한다.

이때, 상기 가지슬릿(142)은 베이스판(100)의 원주방향으로 형성되는 것이 바람직한데, 이는 상기 가지슬릿(142)에 의해 베이스판(100)의 내구성이 저하되는것을 최소화하고, 구조적으로 인접한 가지슬릿(142)이 겹쳐지지 않도록 형성되도록 함은 물론 상기 가지슬릿(142)을 따라 자연스럽게 마찰로 인한 열이 이동될 수 있도록 하기 위함이다.

아울러, 상기 가지슬릿(142)은 후술될 범프포일(200)의 하부에 적어도 하나가 형성될 수 있고, 상기 범프포일(200)의 기능과 베이스판(100)의 내구성을 저하시키지 않는 범위의 갯수로 형성되는 것이 바람직하다.

앞서 설명된 도치홈(120), 방열홈(130), 방열홀(131), 방열슬릿(140) 및 가지슬릿(142)은 베이스판(10)의 전면과 후면이 연통되도록 완전히 절개되어 형성된다.

상기와 연관하여, 본 발명의 방열슬릿(140)은 하부 즉, 관통홀(110)과 연통되도록 소정의 지름을 가지는 반원 형상으로 형성되는 제1확장홈(144)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1확장홈(144)은 마찰에 의한 열이 방열슬릿(140)을 따라 이동될 때 관통홀(110)의 부근에서 확산되도록 함으로써, 더욱더 원활하게 마찰에 의한 열이 방출되도록 하는 효과를 실현케 한다.

또한, 본 발명의 방열슬릿(140)은 상부 즉, 베이스판(100)의 외측방향 말단에 소정의 지름을 가지는 반원 형상으로 형성되는 제2확장홈(146)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제2확장홈(146)은 앞서 설명된 제1확장홈(146)과 마찬가지로 마찰에 의한 열이 방열슬릿(140)을 따라 베이스판(100)의 외측방향으로 이동될 때, 확산되도록 함으로써, 더욱더 원활하게 마찰에 의한 열이 방출되도록 하는 효과를 실현케 한다.

이때, 후술될 범프포일(200)과 탑포일(300)은 상기 제1확장홈(144)에 의해 하부 양측에 상기 제1확장홈(144)과 대응되는 내입홈(미표시)이 형성되고, 이에 따라 상기 제1확장홈(144)을 통해 더욱더 원활하게 마찰에 의한 열이 관통홀(110)로 방출되도록 한다.

아울러, 상기 제1확장홈(144)의 지름은 상기 제2확장홈(146)에 비해 크게 형성되는 것을 특징으로 하는데, 이는 제2확장홈(146)을 통해 마찰에 의한 열이 방출되는 것보다 제1혹장홈(144)을 통해 마찰에 의한 열이 더욱더 원활하게 방출되도록 하기 위함이다.

즉, 상기 제1확장홈(144)의 지름은 상기 제2확장홈(146)에 비해 크게 형성됨에 따라 후술될 범프포일(200)과 탑포일(300)에 형성된 내입홈과 함께 마찰에 의한 열이 베이스판(100)의 외측방향보다 내측방향 즉, 관통홀(110)로 방출되도록 함으로써, 더욱더 효율적으로 마찰에 의한 열이 방출되도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

부가하여 설명하면, 본 발명의 방열기능이 구비된 스러스트 베어링은 베어링 하우징에 고정설치됨에 따라 상기 베어링 하우징의 외측이 막힌 구조로 형성될 경우 베이스판(100)의 외측방향으로 마찰에 의한 열이 방출되는 것보다 베이스판(100)의 내측방향 즉, 관통홀(110)을 통해 마찰에 의한 열이 방출되는 것이 보다 효율적이므로, 상기와 같이 제1확장홈(144)의 지름이 상지 제2확장홈(146)에 비해 크게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명을 달성하기 위한 주요 구성요소인 범프포일(200)은

베이스판(100)의 전면에 위치되어 고속 회전에 의해 발생하는 축 방향의 하중 즉, 추력을 탄성지지하는 것으로서, 상기 베이스판(100)의 전면에 방사상으로 결합되되, 상기 복수 개의 방열슬릿(140)의 사이에 각각 설치되어 복수 개가 설치된다.

이러한 본 발명의 범프포일(200)은 소정의 지름을 가지는 호 형상으로 형성되어 상기 베이스판(100)의 관통홀(110)과 인접하여 배치되어 설치되고, 스폿용접을 통해 상기 베이스판(100)의 전면에 설치된다.

아울러, 본 발명의 범프포일(200)은 실시예1로서, 소정의 지름을 가지는 호 형상으로 형성되어 상기 베이스판(100)에 스폿용접을 통해 설치되고, 소정의 지름을 가지는 호 형상으로 복수 개의 범프가 형성된 복수 개의 제1범프포일(210)과 소정의 지름을 가지는 호 형상으로 형성되어 상기 베이스판(100)에 설치되고, 상기 제1범프포일(210)의 범프보다 작은 지름을 가지는 호 형상으로 복수 개의 범프가 형성되며, 상기 복수 개의 제1범프포일(210)의 사이에 위치되도록 상기 베이스판(100)에 스폿용접을 통해 설치되는 제2범프포일(220)을 포함하여 구성될 수 있다.

이는 다시말해, 본 발명의 범프포일(200)이 지름이 다른 호 형상의 범프(미표시)가 형성된 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220)에 의해 후술될 탑포일(200)이 설치되는 위치 즉, 상기 베이스판(100)으로부터 상기 탑포일(200)의 높이가 다르게 형성되도록 한다.

즉, 본 발명의 범프포일(200)은 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220)이 교대로 즉, 순차적으로 반복되어 베이스판(100)의 전면에 배치되어 설치됨으로써, 범프의 지름이 큰 제1범프포일(210)에 설치된 탑포일(200)이 회전축 및 회전체(이하, '로터'라 통칭한다.)와 먼저 접촉된 후 상기 제2범프포일(220)에 설치된 탑포일(200)에 로터가 접촉되도록 함으로써, 더욱더 안정적으로 로터의 추력을 탄성지지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

부가하여 설명하면, 상기 제1범프포일(210)은 상기 제2범프포일(220)보다 큰 지름을 갖는 범프가 형성됨에 따라 상기 제2범프포일(220)보다 상대적으로 완충력이 작아 먼저로터의 추력을 완충한 후 상기 제2범프포일(220)에 의해 로터의 추력이 완충되도록 함으로써, 급작스런 로터의 추력에 의한 충격을 보다 안정적으로 완충시켜 파손을 최소화한다.

이때, 본 발명의 범프포일(200)의 실시예1은 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220)의 재질을 다르게하여 완충력을 조절할 수 있으나, 제조비용 및 생산성을 고려하여 같은 재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 같은 재질에서 완충력을 조절하기 위해 범프의 지름을 조절하여 상기와 같은 효과를 얻는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명의 범프포일(200)은 실시예2로서, 소정의 지름을 가지는 호 형상으로 형성되어 상기 베이스판(100)에 스폿용접을 통해 설치되고, 소정의 지름을 가지는 호 형상의 복수 개의 범프가 형성된 하부포일(230)과, 소정의 지름을 가지는 호 형상으로 형성되어 상기 하부포일(230)의 전면에 후면이 스폿용접을 통해 설치되는 판 형상의 중앙포일(240) 및 소정의 지름을 가지는 호 형상으로 형성되어 상기 중앙포일(240)의 전면에 후면이 스폿용접을 통해 설치되고, 소정의 지름을 가지는 호 형상의 복수 개의 범프가 형성되며, 전면에 후술될 탑포일(300)이 스폿용접을 통해 설치되는 상부포일(250)을 포함여 구성될 수 있다.

이는 다시말해, 본 발명의 범프포일(200)이 하부포일(230)과 상부포일(250) 즉, 2중으로 로터의 추력을 완충시키도록 형성됨으로써, 로터의 추력 완충이 더욱더 안정적으로 이루어지도록 하고, 이에 따라 로터의 추력에 의한 파손을 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

부가하여, 상기 상부포일(250)은 상기 하부포일(230)의 범프보다 큰 지름을 가지는호 형상으로 형성되는 범프가 형성되고, 이에 따라 작은 완충력으로 로터의 추력을 먼저 완충시킨 다음, 상기 하부포일(230)을 이용하여 상대적으로 큰 완충력으로 로터의 추력을 완충시킴으로써, 보다 안정적으로 로터의 추력이 완충되도록 함과 동시에 범프포일(200)의 내구성이 유지될 수 있도록 하는 효과를 실현케 한다.

이러한 본 발명의 범프포일(200)은 실시예1과 실시예2를 동시에 구성하여도 무방한다.

이를 구체적으로 설명하면, 본 발명의 범프포일(200)은 먼저 실시예1의 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220)에 하부포일(230)과 중앙포일(240) 및 상부포일(250)로 구성되도록 하되, 제2범프포일(220)의 하부포일(230)과 상부포일(250)의 범프의 지름을 제1범프포일(210)의 하부포일(230)과 상부포일(250)의 범프의 지름보다 작게 형성하여 제1범프포일(210)이 제2범프포일(220)의 높이보다 높게 탑포일(300)이 설치되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 범프포일(200)은 실시예1의 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220)의 완충력을 조절하기 위해 상기 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220) 중 어느 하나 즉, 제1범프포일(210)만 하부포일(230)과 중앙포일(240) 및 상부포일(250)로 구성되도록하여 제1범프포일(210)이 제2범프포일(220)의 높이보다 높게 탑포일(300)이 설치되도록 할 수 있다.

즉, 본 발명의 범프포일(200)은 다른 실시예1로, 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220)로 이루어지되, 제1범프포일(210)에만 하부포일(230)과 중앙포일(240) 및 상부포일(250)로 구성되록 할 수 있고, 다른 실시예2로, 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220)로 이루어지되, 제1범프포일(210)에만 하부포일(230)과 중앙포일(240) 및 상부포일(250)로 구성되고, 상기 상부포일(250)의 범프가 상기 하부포일(230)의 범프보다 큰 지름을 가지는 호 형상으로 형성되는 범프가 형성되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 범프포일(200)은 다른 실시예3으로, 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220)로 이루어지고, 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220) 모두 하부포일(230)과 중앙포일(240) 및 상부포일(250)로 구성되되, 상기 제2범프포일(220)의 하부포일(230)과 상부포일(250)의 범프가 상기 제1범프포일(220)의 하부포일(230)과 상부포일(250)의 범프보다 지름이 작게 형성되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 범프포일(200)은 다른 실시예4로, 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220)로 이루어지고, 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220) 모두 하부포일(230)과 중앙포일(240) 및 상부포일(250)로 구성되되, 상기 제2범프포일(220)의 하부포일(230)과 상부포일(250)의 범프가 상기 제1범프포일(220)의 하부포일(230)과 상부포일(250)의 범프보다 지름이 작게 형성되는 한편, 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220)의 상부포일(250)의 범프가 제1범프포일(210)과 제2범프포일(220)의 하부포일(230)의 범프보다 지름이 크게 형성되도록 할 수 있다.

본 발명을 달성하기 위한 주요 구성요소인 탑포일(300)은

베이스판(100)에 설치된 복수 개의 범프포일(200)을 커버하도록 설치되어 로터와 면 접촉되는 것으로서, 호 형상의 판재로 이루어지고, 상기 범프포일(200)의 전면에 스폿용접을 통해 설치되며, 표면, 즉, 로터와 면 접촉되는 전면이 테프론으로 코팅되는 것을 특징으로 한다.

이때, 종래의 스러스트 에어 포일 베어링의 탑포일은 베이스 플레이트에 일측이 스폿용접되어 타측이 범프포일에 의한 완충작용이 발생되도록 하나, 본 발명의 탑포일(300)은 스폿용접을 통해 상기 범프포일(200)의 전면에 설치됨으로써, 보다 안정적으로 로터와 면접촉됨과 동시에 상기 범프포일(200)의 완충작용이 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 효과를 실현케 한다.

아울러, 본 발명의 탑포일(300)은 관통형성되는 복수 개의 방열홀(310)을 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 방열홀(310)은 미세홀로 형성되어 로터와의 마찰에 의한 열이 베이스판(100)의 전면으로 빠르게 이동되어 앞서 설명된 가지슬릿(142)을 거쳐 방열슬릿(140)으로 빠르게 방출될 수 있도록 하는 효과를 실현케 한다.

결과적으로, 본 발명의 방열기능이 구비된 스러스트 베어링은 방열슬릿(140)과 방열홈(130)과 가지슬릿(142) 및 방열홀(310)을 통해 마찰로 인한 열의 방출이 용이하여 안정적인 로터의 작동과 사용수명을 증대시킬 수 있고, 범프포일(200)의 구조를 개선하여 로터의 추력을 안정적으로 완충시킴으로써, 파손을 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

100 : 베이스판 110 : 관통홀
120 : 도치홈 130 : 방열홈
140 : 방열슬릿 142 : 가지슬릿
200 : 범프포일 210 : 제1범프포일
220 : 제2범프포일 230 : 하부포일
240 : 중앙포일 250 : 상부포일
300 : 탑포일 310 : 방열홀

Claims (10)

1. 중앙에 관통홀(110)이 형성되고, 외주연에 복수 개의 도치홈(120)이 형성되는 한편, 외주연에 형성되되, 상기 복수 개의 도치홈(120)의 사이에 각각 방열홈(130) 또는 하나 이상의 방열홀(131)이 형성되고, 상기 관통홀(110)부터 방사상으로 복수 개의 방열슬릿(140)이 형성되는 베이스판(100);과
   상기 베이스판(100)의 전면에 방사상으로 결합되되, 상기 복수 개의 방열슬릿(140)의 사이에 각각 설치되는 범프포일(200); 및
   상기 범프포일(200)의 전면에 설치되는 탑포일(300);을 포함하여 구성되고,
   상기 방열슬릿(140)은
   상기 방열홈(130) 또는 상기 방열홀(131) 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하며,
   상기 방열슬릿(140)은
   일측 또는 타측방향으로 연장형성되는 적어도 하나의 가지슬릿(142);과
   하부에 소정 지름을 가지는 반원의 형상으로 형성되는 제1확장홈(144); 및
   상부에 소정 지름을 가지는 반원의 형상으로 형성되는 제2확장홈(146);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방열기능이 구비된 스러스트 베어링.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 범프포일(200)은
   소정 지름을 가지는 호 형상으로 형성되어 상기 베이스판(100)에 설치되고, 소정의 지름을 가지는 복수 개의 범프가 형성된 복수 개의 제1범프포일(210);과
   소정의 지름을 가지는 호 형상으로 형성되어 상기 베이스판(100)에 설치되고, 상기 제1범프포일(210)의 범프보다 작은 지름을 가지는 복수 개의 범프가 형성되며, 상기 복수 개의 제1범프포일(210)의 사이에 위치되도록 상기 베이스판(100)에 설치되는 제2범프포일(220);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방열기능이 구비된 스러스트 베어링.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 범프포일(200)은
   상기 베이스판(100)에 설치되고, 소정의 지름을 가지는 범프가 형성된 하부포일(230);과
   상기 하부포일(230)의 전면에 설치되는 중앙포일(240); 및
   상기 중앙포일(240)의 전면에 설치되고, 소정의 지름을 가지는 범프가 형성되며, 전면에 상기 탑포일(300)이 설치되는 상부포일(250);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방열기능이 구비된 스러스트 베어링.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 상부포일(250)은
   상기 하부포일(230)의 범프보다 큰 지름을 가지는 호 형상으로 형성되는 범프가 형성되는 것을 특징으로 하는 방열기능이 구비된 스러스트 베어링.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 탑포일(300)은
   관통형성되는 복수 개의 방열홀(310);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방열기능이 구비된 스러스트 베어링.
   
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1확장홈(144)의 지름은
    상기 제2확장홈(146)에 비해 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 방열기능이 구비된 스러스트 베어링.
    

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