KR102463090B1

KR102463090B1 - Floating Sleeve Hybrid Fluid Film Bearing

Info

Publication number: KR102463090B1
Application number: KR1020200153366A
Authority: KR
Inventors: 류근; 정현성
Original assignee: 한양대학교 에리카산학협력단
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-11-03
Also published as: KR20210060346A

Abstract

플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링이 제공된다. 상기 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링은, 회전축의 외경면에 링 결합되는 형태로 장착되는 베어링 하우징; 및 상기 회전축과 상기 베어링 하우징 사이에 장착되되, 상기 회전축과 상기 베어링 하우징 각각의 사이에 간극을 가지며, 상기 회전축의 회전 시 상기 베어링 하우징에 의해 회전이 구속되고, 원주 방향 일측이 반경 방향으로 개방되어 있는 플로팅 슬리브를 포함할 수 있다.A floating sleeve hybrid fluid bearing is provided. The floating sleeve hybrid fluid bearing may include a bearing housing mounted in a ring-coupled manner to the outer diameter surface of the rotating shaft; And it is mounted between the rotation shaft and the bearing housing, has a gap between the rotation shaft and each of the bearing housing, rotation is constrained by the bearing housing when the rotation shaft rotates, and one side in the circumferential direction is opened in the radial direction. It may include a floating sleeve with

Description

Floating Sleeve Hybrid Fluid Film Bearing

본 발명은 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링에 관련된 것으로 보다 구체적으로는, 고 하중, 고 진동, 고온, 극 저온, 베어링과 축 불정렬 등과 같은 극한의 작동 조건에서 베어링 시스템의 동적 안정성을 확보할 수 있는 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링에 관련된 것이다.The present invention relates to a floating sleeve hybrid fluid bearing, and more specifically, a floating bearing system capable of securing dynamic stability in extreme operating conditions such as high load, high vibration, high temperature, extremely low temperature, and misalignment of the bearing and shaft. It relates to sleeve hybrid fluid bearings.

최근 에너지 및 추진, 동력과 관련된 산업 분야에서 극한 작동 환경에서 운용될 수 있는 초고속 회전 기계에 대한 수요가 늘어나면서 고성능, 고효율 유체 베어링 기술이 크게 주목받고 있다. 이는, 고속 및 고효율 터빈, 압축기, 펌프 시스템을 개발하고 운용하는데 있어서 베어링이 차지하는 비중이 매우 크기 때문이다. 특히, 작동 유체를 윤활제로 사용하는 외부 가압 베어링과 포일 베어링은 현재 유체 베어링 기술 분야에서 매우 큰 관심을 받고 있으며, 이를 적용한 제품 개발에 많은 글로벌 기업들이 투자를 지속적으로 하고 있다.Recently, as the demand for high-speed rotating machines that can be operated in extreme operating environments in the energy, propulsion, and power-related industries increases, high-performance, high-efficiency fluid bearing technology is receiving great attention. This is because bearings occupy a very large proportion in the development and operation of high-speed and high-efficiency turbines, compressors, and pump systems. In particular, external pressure bearings and foil bearings that use working fluids as lubricants are currently receiving a lot of attention in the field of fluid bearing technology, and many global companies are continuously investing in the development of products using them.

외부 가압 유체 베어링은 외부에서 고압의 유체를 베어링의 윤활 표면으로 공급하여 높은 하중 지지력과 높은 강성을 확보하고, 상대 운동이 없는 상태에서도 축과 베어링의 마찰과 마모를 최소화할 수 있는 장점을 가지고 있다.External pressurized fluid bearings supply high-pressure fluid from the outside to the lubricating surface of the bearing to secure high load bearing capacity and high rigidity, and have the advantage of minimizing friction and wear between the shaft and the bearing even in the absence of relative motion. .

그러나 외부 가압 유체 베어링은 고 하중, 고 진동, 고온, 극저온, 베어링과 축 불정렬 등 극한의 작동 조건에서 베어링의 간극 확보가 어려워 쉽게 파손되는 한계를 가지고 있다.However, external pressurized fluid bearings have a limitation in that they are easily damaged because it is difficult to secure a gap between the bearings under extreme operating conditions such as high load, high vibration, high temperature, cryogenic temperature, and misalignment of the bearing and shaft.

한편, 포일 베어링은 베어링 슬리브 내부에 다수의 스프링-감쇠 요소(범프 포일 및 탑 포일)를 적용하여 일반적인 유체 동압 베어링 보다 향상된 강성과 감쇠 계수를 가지는 장점을 가지고 있어 소형 초고속 회전 기계에 최근 많이 적용되고 있다.On the other hand, foil bearings have the advantage of having improved rigidity and damping coefficient than general hydrodynamic bearings by applying a number of spring-damping elements (bump foils and top foils) inside the bearing sleeve. have.

그러나 포일 베어링은 회전축의 초기 구동 및 정지 시 적절한 하중 지지력을 가지지 못해 베어링 표면에 마모가 지속적으로 발생하며, 설계 및 제작, 조립 공정이 복잡한 단점을 가지고 있다.However, foil bearings do not have adequate load bearing capacity when the rotating shaft is initially driven and stopped, so wear on the bearing surface continues to occur, and the design, manufacturing, and assembly process are complicated.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 고 하중, 고 진동, 고온, 극 저온, 베어링과 축 불정렬 등과 같은 극한의 작동 조건에서 베어링 시스템의 동적 안정성을 확보할 수 있는 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링을 제공하는 데 있다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide a floating sleeve hybrid fluid bearing capable of securing the dynamic stability of the bearing system in extreme operating conditions such as high load, high vibration, high temperature, extremely low temperature, and misalignment of the bearing and shaft is to do

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 사용자의 요구에 맞는 베어링의 특성 구현 및 튜닝이 가능한 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a floating sleeve hybrid fluid bearing capable of realizing and tuning the characteristics of the bearing according to the needs of the user.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a floating sleeve hybrid fluid bearing.

일 실시 예에 따르면, 상기 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링은, 회전축의 외경면에 링 결합되는 형태로 장착되는 베어링 하우징; 및 상기 회전축과 상기 베어링 하우징 사이에 장착되되, 상기 회전축과 상기 베어링 하우징 각각의 사이에 간극을 가지며, 상기 회전축의 회전 시 상기 베어링 하우징에 의해 회전이 구속되고, 원주 방향 일측이 반경 방향으로 개방되어 있는 플로팅 슬리브를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the floating sleeve hybrid fluid bearing may include a bearing housing mounted in a ring-coupled form to an outer diameter surface of a rotation shaft; And it is mounted between the rotation shaft and the bearing housing, has a gap between the rotation shaft and each of the bearing housing, rotation is constrained by the bearing housing when the rotation shaft rotates, and one side in the circumferential direction is opened in the radial direction. It may include a floating sleeve with

일 실시 예에 따르면, 상기 베어링 하우징은, 상기 회전축의 삽입이 가능하도록 중심이 축 방향으로 개방되어 있는 하우징 본체; 및 상기 하우징 본체의 내경면에 적어도 하나 형성되되, 상기 하우징 본체의 내경면으로부터 깊이 방향으로 형성되며, 상기 회전축의 회전 방향에 따라 상기 플로팅 슬리브의 외측과 가변 접촉되는 가이드 홈을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the bearing housing may include: a housing body having a center open in an axial direction so that the rotation shaft can be inserted; and at least one guide groove formed on the inner diameter surface of the housing body, formed in a depth direction from the inner diameter surface of the housing body, and variably in contact with the outside of the floating sleeve according to the rotation direction of the rotation shaft.

일 실시 예에 따르면, 상기 플로팅 슬리브는, 상기 회전축의 삽입이 가능하도록 중심이 축 방향으로 개방되되, 상기 하우징 본체의 내경보다 작은 외경을 가지는 슬리브 본체; 상기 슬리브 본체의 원주 방향 일측에 구비되며, 상기 슬리브 본체의 반경 방향 내측과 외측을 연통시키는 형태로 형성되는 개구부; 및 상기 슬리브 본체의 외경면에 적어도 하나 형성되되, 상기 슬리브 본체의 외경면으로부터 반경 방향 외측으로 돌출 형성되며, 상기 가이드 홈에 수용되는 돌출부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the floating sleeve may include: a sleeve body having an outer diameter smaller than an inner diameter of the housing body, the center of which is open in the axial direction so that the rotation shaft can be inserted; an opening provided on one side of the sleeve body in the circumferential direction and formed in a shape to communicate the inside and outside of the sleeve body in a radial direction; and at least one protrusion formed on the outer diameter surface of the sleeve body, protruding radially outward from the outer diameter surface of the sleeve body, and accommodated in the guide groove.

일 실시 예에 따르면, 상기 가이드 홈에 상기 돌출부가 수용되는 경우, 상기 가이드 홈의 내면과 상기 돌출부의 외면은 유격을 가지며, 상기 돌출부는 상기 회전축의 회전 방향에 따라 상기 가이드 홈 내에서 상대적 위치가 변화될 수 있다.According to an embodiment, when the protrusion is accommodated in the guide groove, the inner surface of the guide groove and the outer surface of the protrusion have a clearance, and the protrusion has a relative position within the guide groove according to the rotation direction of the rotation shaft. can be changed

일 실시 예에 따르면, 상기 플로팅 슬리브는, 상기 슬리브 본체의 내경면 중 상기 돌출부와 대응되는 위치에서 깊이 방향으로 형성되는 포켓; 상기 돌출부의 축 방향 일측면에 구비되며, 외부의 유체 공급 장치와의 연결을 위한 피팅이 장착되는 피팅 장착구; 상기 슬리브 본체와 상기 돌출부의 내부에 이어져 형성되며, 상기 피팅 장착구와 상기 포켓을 연통시키는 유로; 및 상기 포켓 측에 위치하는 상기 유로의 단부에 형성되는 오리피스를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the floating sleeve may include: a pocket formed in a depth direction at a position corresponding to the protrusion among the inner diameter surfaces of the sleeve body; a fitting mounting hole provided on one side of the protrusion in the axial direction, to which a fitting for connection with an external fluid supply device is mounted; a flow path formed to be connected to the inside of the sleeve body and the protrusion and to communicate the fitting mounting hole and the pocket; and an orifice formed at an end of the flow path positioned on the pocket side.

일 실시 예에 따르면, 상기 오리피스는 상기 회전축에 대하여 수직 또는 경사지게 형성될 수 있다.According to an embodiment, the orifice may be formed to be perpendicular or inclined with respect to the rotation axis.

일 실시 예에 따르면, 스퀴즈 필름 댐퍼를 더 포함하며, 상기 스퀴즈 필름 댐퍼는 상기 베어링 하우징과 상기 플로팅 슬리브가 이루는 간극에 제공되되, 적어도 한 층 이상의 유체 윤활막으로 제공될 수 있다.According to an embodiment, it further includes a squeeze film damper, wherein the squeeze film damper is provided in a gap between the bearing housing and the floating sleeve, and may be provided as at least one or more fluid lubricating layers.

다른 실시 예에 따르면, 컴플라이언트 스프링 댐퍼를 더 포함하며, 상기 컴플라이언트 스프링 댐퍼는 상기 베어링 하우징과 상기 플로팅 슬리브가 이루는 간극에 제공되되, 적어도 한 겹 이상의 범프 포일로 제공될 수 있다.According to another embodiment, it further includes a compliant spring damper, wherein the compliant spring damper is provided in a gap between the bearing housing and the floating sleeve, and may be provided as at least one or more layers of bump foils.

다른 실시 예에 따르면, 상기 컴플라이언트 스프링 댐퍼는 상기 베어링 하우징과 상기 플로팅 슬리브가 이루는 간극의 폭 방향 양측에 상기 범프 포일의 길이 방향으로 제공되는 간극 조절 포일을 포함할 수 있다.According to another embodiment, the compliant spring damper may include gap control foils provided on both sides of a gap between the bearing housing and the floating sleeve in the width direction in the longitudinal direction of the bump foil.

다른 실시 예에 따르면, 상기 베어링 하우징은 상기 하우징 본체의 내경면에 적어도 하나 형성되되, 상기 하우징 본체의 내경면으로부터 깊이 방향으로 형성되며, 상기 범프 포일 또는 간극 조절 포일의 길이 방향 일측 단부가 삽입되는 슬롯을 더 포함할 수 있다.According to another embodiment, at least one bearing housing is formed on the inner diameter surface of the housing body, is formed in a depth direction from the inner diameter surface of the housing body, and one end in the longitudinal direction of the bump foil or the gap control foil is inserted. It may further include a slot.

본 발명의 실시 예에 따르면, 회전축의 외경면에 링 결합되는 형태로 장착되는 베어링 하우징; 및 상기 회전축과 상기 베어링 하우징 사이에 장착되되, 상기 회전축과 상기 베어링 하우징 각각의 사이에 간극을 가지며, 상기 회전축의 회전 시 상기 베어링 하우징에 의해 회전이 구속되고, 원주 방향 일측이 반경 방향으로 개방되어 있는 플로팅 슬리브를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the bearing housing is mounted in a ring-coupled form to the outer diameter surface of the rotation shaft; And it is mounted between the rotation shaft and the bearing housing, has a gap between the rotation shaft and each of the bearing housing, rotation is constrained by the bearing housing when the rotation shaft rotates, and one side in the circumferential direction is opened in the radial direction. It may include a floating sleeve with

이에 따라, 고 하중, 고 진동, 고온, 극 저온, 베어링과 축 불정렬 등과 같은 극한의 작동 조건에서 베어링의 간극이 능동적으로 변환됨으로써, 뉴매틱 햄머 불안정성(Pneumatic hammer instability)을 회피하거나 지연시켜 베어링 시스템의 안정성을 혁신적으로 향상시킬 수 있고, 그 운전 영역을 확장시킬 수 있는 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링이 제공될 수 있다.Accordingly, the clearance of the bearing is actively converted under extreme operating conditions such as high load, high vibration, high temperature, extremely low temperature, and misalignment of the bearing and shaft, thereby avoiding or delaying pneumatic hammer instability. A floating sleeve hybrid fluid bearing capable of innovatively improving the stability of the system and extending its operating range can be provided.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 매우 우수한 감쇠 능력을 가짐으로써, 고 하중, 고 진동, 고온, 극 저온, 베어링과 축 불정렬 등과 같은 극한의 작동 조건에서 베어링 시스템의 동적 안정성을 확보할 수 있는 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링이 제공될 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to secure the dynamic stability of the bearing system in extreme operating conditions such as high load, high vibration, high temperature, extremely low temperature, and misalignment of the bearing and shaft by having very good damping ability. A floating sleeve hybrid fluid bearing may be provided.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 간단한 구조를 가지면서도 양방향 회전이 가능한 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링이 제공될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a floating sleeve hybrid fluid bearing capable of bidirectional rotation while having a simple structure may be provided.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 회전 속도 및 작동 조건에 따라 유체 정압 베어링 또는 유체 동압 베어링으로 모두 사용 가능한 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링이 제공될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a floating sleeve hybrid fluid bearing that can be used as both a hydrostatic bearing and a hydrodynamic bearing according to rotational speed and operating conditions may be provided.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 베어링 하우징과 플로팅 슬리브의 간단한 결합 구조로 이루어짐으로써, 가공 및 조립이 쉽고 유지보수가 용이한 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링이 제공될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a floating sleeve hybrid fluid bearing that is easy to process and assemble and easy to maintain can be provided by having a simple coupling structure between the bearing housing and the floating sleeve.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 베어링 하우징과 플로팅 슬리브 사이에 삽입되어 고정되는 컴플라이언트 스프링 댐퍼의 강성과 감쇠를 조절함으로써, 사용자의 요구에 맞는 베어링 특성 구현 및 튜닝이 가능한 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링이 제공될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by adjusting the rigidity and damping of the compliant spring damper inserted and fixed between the bearing housing and the floating sleeve, the floating sleeve hybrid fluid bearing capable of realizing and tuning bearing characteristics that meet the user's needs This can be provided.

이러한 본 발명의 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링은 기존의 터빈/압축기/펌프 시스템의 베어링 대체용으로 활용될 수 있다.The floating sleeve hybrid fluid bearing according to an embodiment of the present invention may be utilized as a replacement for bearings in an existing turbine/compressor/pump system.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 절개 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링을 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링의 베어링 하우징을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링의 플로팅 슬리브를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링에서, 회전축이 정지 상태일 때 가이드 홈에 수용된 돌출부의 상대적 위치를 나타낸 모식도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링에서, 회전축의 회전 방향에 따른, 가이드 홈에 수용된 돌출부의 상대적 위치 변화를 나타낸 모식도들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링에서, 플로팅 슬리브의 유체 공급 경로를 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링을 나타낸 모식도이다.1 is a perspective view showing a floating sleeve hybrid fluid bearing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 .
FIG. 3 is a cutaway cross-sectional perspective view of FIG. 1 .
4 is a schematic diagram showing a floating sleeve hybrid fluid bearing according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a bearing housing of a floating sleeve hybrid fluid bearing according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view illustrating a floating sleeve of a floating sleeve hybrid fluid bearing according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic view showing the relative position of the protrusion accommodated in the guide groove when the rotating shaft is in a stationary state in the floating sleeve hybrid fluid bearing according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are schematic views showing the relative position change of the protrusion accommodated in the guide groove according to the rotational direction of the rotating shaft in the floating sleeve hybrid fluid bearing according to an embodiment of the present invention.
10 is a schematic diagram for explaining a fluid supply path of the floating sleeve in the floating sleeve hybrid fluid bearing according to an embodiment of the present invention.
11 is a schematic diagram showing a floating sleeve hybrid fluid bearing according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when a component is referred to as being on another component, it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the shape and size are exaggerated for effective description of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, third, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes a complementary embodiment thereof. In addition, in this specification, 'and/or' is used in the sense of including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.In the specification, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, element, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features, numbers, steps, or configurations It should not be construed as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. In addition, in this specification, "connection" is used in a sense including both indirectly connecting a plurality of components and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 1의 절개 단면 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링을 나타낸 모식도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링의 베어링 하우징을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링의 플로팅 슬리브를 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링에서, 회전축이 정지 상태일 때 가이드 홈에 수용된 돌출부의 상대적 위치를 나타낸 모식도이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링에서, 회전축의 회전 방향에 따른, 가이드 홈에 수용된 돌출부의 상대적 위치 변화를 나타낸 모식도들이며, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링에서, 플로팅 슬리브의 유체 공급 경로를 설명하기 위한 모식도이다.1 is a perspective view showing a floating sleeve hybrid fluid bearing according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 , FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of FIG. 1 , and FIG. 4 is an embodiment of the present invention 5 is a perspective view showing a bearing housing of a floating sleeve hybrid fluid bearing according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a floating sleeve hybrid according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view showing the floating sleeve of the fluid bearing, and FIG. 7 is a schematic view showing the relative position of the protrusion accommodated in the guide groove when the rotating shaft is in a stationary state in the floating sleeve hybrid fluid bearing according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 and 9 is a schematic view showing the relative position change of the protrusion accommodated in the guide groove according to the rotational direction of the rotating shaft in the floating sleeve hybrid fluid bearing according to an embodiment of the present invention, and FIG. In the floating sleeve hybrid fluid bearing, it is a schematic diagram for explaining the fluid supply path of the floating sleeve.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)은 회전 속도 및 작동 조건에 따라 유체 정압 베어링 또는 유체 동압 베어링으로 모두 사용 가능한 베어링이다.1 to 4 , the floating sleeve hybrid fluid bearing 100 according to an embodiment of the present invention is a bearing that can be used as either a hydrostatic bearing or a hydrodynamic bearing according to rotational speed and operating conditions.

이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)은 베어링 하우징(110) 및 플로팅 슬리브(floating sleeve)(120)를 포함하여 형성될 수 있다.The floating sleeve hybrid fluid bearing 100 according to an embodiment of the present invention may be formed to include a bearing housing 110 and a floating sleeve 120 .

베어링 하우징(110)은 회전축(S)의 외경면에 링 결합되는 형태로 장착될 수 있다. 이때, 베어링 하우징(110)은 플로팅 슬리브(120)를 매개로 회전축(S)의 외경면에 장착될 수 있다. 즉, 베어링 하우징(110)은 플로팅 슬리브(120)를 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 할 수 있다.The bearing housing 110 may be mounted in a ring-coupled form to the outer diameter surface of the rotation shaft S. In this case, the bearing housing 110 may be mounted on the outer diameter surface of the rotation shaft S via the floating sleeve 120 . That is, the bearing housing 110 may serve to protect the floating sleeve 120 from the external environment.

도 5를 참조하면, 베어링 하우징(110)은 하우징 본체(111) 및 가이드 홈(112)을 포함하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the bearing housing 110 may include a housing body 111 and a guide groove 112 .

하우징 본체(111)는 베어링 하우징(110)의 외관을 이룬다. 하우징 본체(111)는 회전축(S)의 삽입이 가능하도록 중심이 축 방향으로 개방되어 있을 수 있다. 예를 들어, 하우징 본체(111)는 속이 빈 원통형 또는 링 형상으로 구비될 수 있다.The housing body 111 forms the exterior of the bearing housing 110 . The housing body 111 may have an open center in the axial direction so that the rotation shaft S can be inserted. For example, the housing body 111 may be provided in a hollow cylindrical or ring shape.

가이드 홈(112)은 하우징 본체(111)의 내경면에 형성될 수 있다. 가이드 홈(112)은 하우징 본체(111)의 내경면으로부터 깊이 방향으로 형성될 수 있다. 이때, 가이드 홈(112)은 하우징 본체(111)의 내경면에 복수 개 형성될 수 있다. 복수 개의 가이드 홈(112)은 하우징 본체(111)의 내경면에 원주 방향으로 이격 형성될 수 있다.The guide groove 112 may be formed on the inner diameter surface of the housing body 111 . The guide groove 112 may be formed in a depth direction from the inner diameter surface of the housing body 111 . In this case, a plurality of guide grooves 112 may be formed on the inner diameter surface of the housing body 111 . The plurality of guide grooves 112 may be formed to be spaced apart from each other in the circumferential direction on the inner diameter surface of the housing body 111 .

가이드 홈(112)에는 후술되는 플로팅 슬리브(120)의 돌출부(123)가 수용될 수 있다. 이에 따라, 가이드 홈(112)은 플로팅 슬리브(120)의 돌출부(123)가 수용될 수 있도록, 이와 동일 또는 유사한 모양으로 형성될 수 있다.A protrusion 123 of the floating sleeve 120 to be described later may be accommodated in the guide groove 112 . Accordingly, the guide groove 112 may be formed in the same or similar shape to accommodate the protrusion 123 of the floating sleeve 120 .

본 발명의 일 실시 예에서, 가이드 홈(112)과 플로팅 슬리브(120)의 돌출부(123)는 매우 느슨하게 조립될 수 있다(도 7 참조). 즉, 가이드 홈(112)과 플로팅 슬리브(120)의 돌출부(123)는 유격을 가질 수 있다. 이는, 플로팅 슬리브(120)가 베어링 하우징(110)에 조립된 상태에서, 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)에 작용하는 동적, 정적 하중 조건 및 정렬, 조립 조건, 열적 평형 조건 등에 따라 자유롭게 플로팅 슬리브(120)의 위치가 결정되도록 할 뿐 아니라, 플로팅 슬리브(120)의 팽창 시, 플로팅 슬리브(120)가 베어링 하우징(110)에 구속되지 않도록 하기 위함이다.In an embodiment of the present invention, the guide groove 112 and the protrusion 123 of the floating sleeve 120 may be assembled very loosely (see FIG. 7 ). That is, the guide groove 112 and the protrusion 123 of the floating sleeve 120 may have a clearance. In this case, in a state in which the floating sleeve 120 is assembled to the bearing housing 110, the floating sleeve ( This is not only to determine the position of the 120 , but also to prevent the floating sleeve 120 from being constrained by the bearing housing 110 when the floating sleeve 120 is expanded.

가이드 홈(112)은 회전축(S)의 회전 방향에 따라 플로팅 슬리브(120)의 외측, 보다 상세하게는 플로팅 슬리브(120)의 돌출부(123)와 가변 접촉되고, 이에 따라, 플로팅 슬리브(120)의 회전이 구속될 수 있다.The guide groove 112 is in variable contact with the outer side of the floating sleeve 120 , more specifically, the protrusion 123 of the floating sleeve 120 according to the rotation direction of the rotation shaft S, and thus, the floating sleeve 120 . The rotation of may be constrained.

한편, 베어링 하우징(110)은 슬롯(slot)(113)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the bearing housing 110 may further include a slot 113 .

슬롯(113)은 하우징 본체(111)의 내경면에 형성될 수 있다. 슬롯(113)은 하우징 본체(111)의 내경면으로부터 깊이 방향으로 형성될 수 있다. 이때, 슬롯(113)은 하우징 본체(111)의 내경면에 복수 개 형성될 수 있다. 복수 개의 슬롯(113)은 하우징 본체(111)의 내경면에 원주 방향으로 이격 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 슬롯(113)은 쌍을 이루는 형태로 하우징 본체(111)의 내경면에 원주 방향으로 이격 형성될 수 있다. 또한, 복수 개의 슬롯(113)은 가이드 홈(112)의 원주 방향 일측 및 타측에 각각 형성될 수도 있다.The slot 113 may be formed on the inner diameter surface of the housing body 111 . The slot 113 may be formed in a depth direction from the inner diameter surface of the housing body 111 . In this case, a plurality of slots 113 may be formed on the inner diameter surface of the housing body 111 . The plurality of slots 113 may be formed to be spaced apart from each other in the circumferential direction on the inner diameter surface of the housing body 111 . For example, the plurality of slots 113 may be formed to be spaced apart from each other in the circumferential direction on the inner diameter surface of the housing body 111 in the form of a pair. In addition, the plurality of slots 113 may be respectively formed on one side and the other side in the circumferential direction of the guide groove 112 .

이러한 슬롯(113)은 컴플라이언트 스프링 댐퍼(도 11의 130)가 적용되는 경우, 이를 고정시키는 역할을 한다.This slot 113 serves to fix the compliant spring damper (130 in FIG. 11) when it is applied.

본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)은 스퀴즈 필름 댐퍼(squeeze film damper)를 더 포함할 수 있다. 스퀴즈 필름 댐퍼는 유체 윤활 상태의 유막에서 발생하는 스퀴즈막 작용(squeeze film damping effect)에 의해 베어링에 감쇠를 부가해서 진동을 저감시킨다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 스퀴즈 필름 댐퍼는 베어링 하우징(110)과 플로팅 슬리브(120)가 이루는 간극에 제공될 수 있다.The floating sleeve hybrid fluid bearing 100 according to an embodiment of the present invention may further include a squeeze film damper. The squeeze film damper reduces vibration by adding damping to the bearing by the squeeze film damping effect that occurs in the oil film under fluid lubrication. The squeeze film damper according to an embodiment of the present invention may be provided in a gap between the bearing housing 110 and the floating sleeve 120 .

이러한 스퀴즈 필름 댐퍼는 유체 윤활막(F)으로 제공될 수 있다. 이때, 유체 윤활막(F)은 단일막 또는 둘 이상의 막이 겹쳐진 다중막으로 구비될 수 있다.Such a squeeze film damper may be provided as a fluid lubricating film (F). At this time, the fluid lubricating film (F) may be provided as a single film or a multi-film in which two or more films are overlapped.

이와 같이, 베어링 하우징(110)과 플로팅 슬리브(120)가 이루는 간극에 유체 윤활막(F)으로 이루어진 스퀴즈 필름 댐퍼가 구비됨에 따라, 하우징 본체(111)의 내경면에 형성되는 슬롯(113)은 생략될 수 있다.As described above, as the squeeze film damper made of the fluid lubricating film F is provided in the gap between the bearing housing 110 and the floating sleeve 120 , the slot 113 formed on the inner diameter surface of the housing body 111 is omitted. can be

다시, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 플로팅 슬리브(120)는 회전축(S)과 베어링 하우징(110) 사이에 장착될 수 있다. 이때, 플로팅 슬리브(120)는 회전축(S)과의 사이에 간극을 가질 수 있다. 또한, 플로팅 슬리브(120)는 베어링 하우징(110)과의 사이에 간극을 가질 수 있다.Again, referring to FIGS. 1 to 4 , the floating sleeve 120 may be mounted between the rotating shaft S and the bearing housing 110 . At this time, the floating sleeve 120 may have a gap between it and the rotation shaft (S). Also, the floating sleeve 120 may have a gap between it and the bearing housing 110 .

즉, 플로팅 슬리브(120)는 회전축(S)과 베어링 하우징(110) 사이에서 플로팅(floating)될 수 있다. 이때, 플로팅 슬리브(120)는 회전축(S)과 이루는 간극 및 베어링 하우징(110)과 이루는 간극에 공급되어 스퀴즈 필름 댐퍼로 작용하는 유체 윤활막(F)에 의해 회전축(S)과 베어링 하우징(110) 사이에서 자유롭게 플로팅될 수 있다. 여기서, 유체는 오일, 공기, 가스, 극저온 유체 중 어느 하나를 포함할 수 있다.That is, the floating sleeve 120 may float between the rotation shaft S and the bearing housing 110 . At this time, the floating sleeve 120 is supplied to the gap between the rotary shaft S and the bearing housing 110 and is supplied to the rotary shaft S and the bearing housing 110 by the fluid lubricating film F acting as a squeeze film damper. It can float freely between Here, the fluid may include any one of oil, air, gas, and cryogenic fluid.

여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브(120)는 회전축(S)과 베어링 하우징(110) 사이에서 자유롭게 플로팅되는 가운데, 회전축(S)의 회전 시 베어링 하우징(110)에 의해 회전이 구속될 수 있다.Here, the floating sleeve 120 according to an embodiment of the present invention is freely floating between the rotating shaft S and the bearing housing 110, and rotation is restricted by the bearing housing 110 when the rotating shaft S rotates. can be

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브(120)는 고 하중, 고 진동, 고온, 베어링과 축의 불정렬 조건과 같은 극한의 작동 조건에서 유체 윤활막(F)이 최소 유막 두께에 근접할 경우, 능동적으로 벌어져 파손이 방지되도록, 완전히 닫혀지지 않고, 한쪽이 열려 있는 형태를 가질 수 있다. 즉, 플로팅 슬리브(120)는 소재의 탄성 범위 이내에서 자유로운 팽창이 가능한 구조를 가질 수 있다.In addition, in the case of the floating sleeve 120 according to an embodiment of the present invention, the fluid lubricating film F is close to the minimum oil film thickness under extreme operating conditions such as high load, high vibration, high temperature, and misalignment of the bearing and shaft. , may have a form in which one side is open rather than completely closed so that it is actively opened to prevent breakage. That is, the floating sleeve 120 may have a structure capable of freely expanding within the elastic range of the material.

구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브(120)는 원주 방향 일측이 반경 방향으로 개방되어 있을 수 있다.Specifically, one side of the floating sleeve 120 in the circumferential direction according to an embodiment of the present invention may be opened in the radial direction.

이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)은 고 하중, 고 진동, 고온, 극 저온, 베어링과 축 불정렬 등과 같은 극한의 작동 조건에서 회전축(S)과 플로팅 슬리브(120) 사이의 간극이 능동적으로 변환될 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)은 뉴매틱 햄머 불안정성(Pneumatic hammer instability)을 회피하거나 지연시켜 베어링 시스템의 안정성을 혁신적으로 향상시킬 수 있고, 그 운전 영역을 확장시킬 수 있다.Accordingly, the floating sleeve hybrid fluid bearing 100 according to an embodiment of the present invention has the rotating shaft S and the floating sleeve under extreme operating conditions such as high load, high vibration, high temperature, extremely low temperature, and misalignment of the bearing and shaft. The gap between 120 can be actively converted. Through this, the floating sleeve hybrid fluid bearing 100 according to an embodiment of the present invention can innovatively improve the stability of the bearing system by avoiding or delaying pneumatic hammer instability, and can be expanded

도 6을 참조하면, 이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브(120)는 슬리브 본체(121), 개구부(122) 및 돌출부(123)를 포함하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the floating sleeve 120 according to an embodiment of the present invention may include a sleeve body 121 , an opening 122 , and a protrusion 123 .

슬리브 본체(121)는 회전축(S)의 삽입이 가능하도록 중심이 축 방향으로 개방될 수 있다. 즉, 슬리브 본체(121)는 원통형 또는 링 형상으로 형성될 수 있다.The sleeve body 121 may have a center open in the axial direction so that the rotation shaft S can be inserted. That is, the sleeve body 121 may be formed in a cylindrical or ring shape.

이때, 슬리브 본체(121)는 하우징 본체(111)의 내경보다 작은 외경을 가질 수 있다. 이에 따라, 슬리브 본체(121)는 하우징 본체(111)의 내경면으로 삽입될 수 있다.In this case, the sleeve body 121 may have an outer diameter smaller than the inner diameter of the housing body 111 . Accordingly, the sleeve body 121 may be inserted into the inner diameter surface of the housing body 111 .

본 발명의 일 실시 예에서, 슬리브 본체(121)의 내경면은 완전한 원형을 가질 수 있다. 하지만, 이는 일례일 뿐, 슬리브 본체(121)의 내경면은 회전체의 동역학적 안정성을 향상시키기 위해 로브 형태나 오프셋 형태 또는 타원 형태로도 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the inner diameter surface of the sleeve body 121 may have a perfect circle. However, this is only an example, and the inner diameter surface of the sleeve body 121 may be formed in a lobe shape, an offset shape, or an oval shape in order to improve the dynamic stability of the rotating body.

개구부(122)는 슬리브 본체(121)의 원주 방향 일측에 구비될 수 있다. 개구부(122)는 슬리브 본체(121)의 반경 방향 내측과 외측을 연통시키는 형태로 형성될 수 있다. 이러한 개구부(122)를 통해, 플로팅 슬리브(120)는 완전히 닫혀지지 않고, 한쪽이 열려 있는 형태를 가질 수 있으며, 고 하중, 고 진동, 고온, 극 저온, 베어링과 축 불정렬 등과 같은 극한의 작동 조건에서, 파손이 방지되도록, 회전축(S)과의 간극이 능동적으로 변환될 수 있다.The opening 122 may be provided on one side of the sleeve body 121 in the circumferential direction. The opening 122 may be formed to communicate the radially inner and outer sides of the sleeve body 121 . Through this opening 122, the floating sleeve 120 is not completely closed, but may have an open shape on one side, and extreme operation such as high load, high vibration, high temperature, extremely low temperature, bearing and shaft misalignment, etc. In the condition, the gap with the rotating shaft S can be actively converted so that breakage is prevented.

돌출부(123)는 슬리브 본체(121)의 외경면에 적어도 하나 형성될 수 있다. 돌출부(123)는 슬리브 본체(121)의 외경면으로부터 반경 방향 외측으로 돌출 형성될 수 있다.At least one protrusion 123 may be formed on the outer diameter surface of the sleeve body 121 . The protrusion 123 may be formed to protrude radially outward from the outer diameter surface of the sleeve body 121 .

베어링 하우징(110)과 플로팅 슬리브(120)가 조립되는 경우, 돌출부(123)는 베어링 하우징(110)에 구비되는 가이드 홈(112)에 수용될 수 있다.When the bearing housing 110 and the floating sleeve 120 are assembled, the protrusion 123 may be accommodated in the guide groove 112 provided in the bearing housing 110 .

돌출부(123)가 가이드 홈(112)에 수용되는 경우, 회전축(S)이 회전하더라도 플로팅 슬리브(120)의 회전은 구속될 수 있다.When the protrusion 123 is accommodated in the guide groove 112 , the rotation of the floating sleeve 120 may be restricted even when the rotation shaft S rotates.

본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출부(123)는 단면이 사각형인 육면체 형태로 구비될 수 있다. 하지만, 이는 일례일 뿐, 돌출부(123)는 구 또는 반구 등 다양한 형태로 슬리브 본체(121)의 외경면에 돌출될 수 있다.The protrusion 123 according to an embodiment of the present invention may be provided in the form of a hexahedron having a quadrangular cross-section. However, this is only an example, and the protrusion 123 may protrude from the outer diameter surface of the sleeve body 121 in various shapes such as a sphere or a hemisphere.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에서, 베어링 하우징(110)과 플로팅 슬리브(120)가 조립되는 과정에서, 돌출부(123)가 베어링 하우징(110)에 구비되는 가이드 홈(112)에 수용되는 경우, 가이드 홈(112)의 내면과 돌출부(123)의 외면은 유격을 가질 수 있다.Referring to FIG. 7 , in an embodiment of the present invention, in the process of assembling the bearing housing 110 and the floating sleeve 120 , the protrusion 123 is in the guide groove 112 provided in the bearing housing 110 . When accommodated, the inner surface of the guide groove 112 and the outer surface of the protrusion 123 may have a clearance.

이에 따라, 돌출부(123)는 회전축(S)의 회전 방향에 따라 가이드 홈(112) 내에서 상대적 위치가 변화될 수 있다.Accordingly, the relative position of the protrusion 123 in the guide groove 112 may be changed according to the rotation direction of the rotation shaft S.

도 8을 참조하면, 회전축(S)이 오른쪽 방향(시계 방향)으로 회전하는 경우, 플로팅 슬리브(120)의 슬리브 본체(121)와 돌출부(123)도 동일한 방향으로 회전하게 된다. 이때, 돌출부(123)는 가이드 홈(112) 내에서 오른쪽으로 이동하다가, 고정되어 있는 가이드 홈(112)의 오른쪽 내벽면에 접촉하게 된다. 즉, 돌출부(123)는 최초 위치에서 오른쪽으로 이동하게 된다. 이때, 돌출부(123)는 가이드 홈(112)의 오른쪽 내벽면과 유격되었던 거리만큼 이동하게 된다.Referring to FIG. 8 , when the rotating shaft S rotates in the right direction (clockwise), the sleeve body 121 and the protrusion 123 of the floating sleeve 120 also rotate in the same direction. At this time, the protrusion 123 moves to the right in the guide groove 112 , and comes into contact with the inner wall surface of the right side of the guide groove 112 which is fixed. That is, the protrusion 123 moves to the right from the initial position. At this time, the protrusion 123 moves by a distance that was spaced apart from the right inner wall surface of the guide groove 112 .

이에 따라, 돌출부(123)의 더 이상의 이동은 차단된다. 이를 통해, 회전축(S)이 회전하더라도 플로팅 슬리브(120)는 회전하지 않고 고정된 상태로 유지될 수 있다.Accordingly, further movement of the protrusion 123 is blocked. Through this, even when the rotating shaft S rotates, the floating sleeve 120 may be maintained in a fixed state without rotating.

도 9를 참조하면, 마찬가지로, 회전축(S)이 왼쪽 방향(반 시계 방향)으로 회전하는 경우, 플로팅 슬리브(120)의 슬리브 본체(121)와 돌출부(123)도 동일한 방향으로 회전하게 된다. 이때, 돌출부(123)는 가이드 홈(112) 내에서 왼쪽으로 이동하다가, 고정되어 있는 가이드 홈(112)의 왼쪽 내벽면에 접촉하게 된다. 즉, 돌출부(123)는 최초 위치에서 왼쪽으로 이동하게 된다. 이때, 돌출부(123)는 가이드 홈(112)의 왼쪽 내벽면과 유격되었던 거리만큼 이동하게 된다.Referring to FIG. 9 , similarly, when the rotating shaft S rotates in the left direction (counterclockwise), the sleeve body 121 and the protrusion 123 of the floating sleeve 120 also rotate in the same direction. At this time, the protrusion 123 moves to the left in the guide groove 112 , and comes into contact with the left inner wall surface of the fixed guide groove 112 . That is, the protrusion 123 moves to the left from the initial position. At this time, the protrusion 123 moves by a distance that was spaced apart from the left inner wall surface of the guide groove 112 .

즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브(120)는 베어링 하우징(110)에 구비되는 가이드 홈(112)에 유격을 가지면서 수용되는 돌출부(123)를 통해, 회전축(S)이 시계 또는 반 시계 방향으로 회전하더라도 이에 연동되지 않고 고정된 상태로 유지될 수 있다.That is, in the floating sleeve 120 according to an embodiment of the present invention, the rotation shaft S is rotated through the projection 123 that is accommodated in the guide groove 112 provided in the bearing housing 110 while having a clearance therein. Even if it rotates counterclockwise, it may be maintained in a fixed state without interlocking with it.

도 6 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브(120)는 피팅 장착구(124), 유로(125), 포켓(126) 및 오리피스(127)을 더 포함하여 형성될 수 있다.6 and 10 , the floating sleeve 120 according to an embodiment of the present invention is to be formed to further include a fitting fitting 124 , a flow path 125 , a pocket 126 and an orifice 127 . can

피팅 장착구(124)는 돌출부(123)에 구비될 수 잇다. 구체적으로, 피팅 장장구(124)는 돌출부(123)의 축 방향 일측면에 구비될 수 있다. 이러한 피팅 장착구(124)에는 외부의 유체 공급 장치(미도시)와의 연결을 위한 피팅(fitting)(도 1의 10)이 장착될 수 있다.The fitting fitting 124 may be provided on the protrusion 123 . Specifically, the fitting fixture 124 may be provided on one side of the protrusion 123 in the axial direction. A fitting ( 10 in FIG. 1 ) for connection with an external fluid supply device (not shown) may be mounted on the fitting fitting 124 .

포켓(126)은 슬리브 본체(121)의 내경면에 구비될 수 있다. 포켓(126)은 슬리브 본체(121)의 내경면으로부터 깊이 방향으로 구비될 수 있다. 이때, 포켓(126)은 돌출부(123)와 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 이에 따라, 포켓(126)은 슬리브 본체(121)의 내경면에서 원주 방향으로 복수 개 구비될 수 있다. 그 결과, 플로팅 슬리브(120)와 회전축(S) 사이는 회전축(S)의 외경면 둘레 방향으로 공급되는 유체에 의해 원활하게 윤활될 수 있다.The pocket 126 may be provided on the inner diameter surface of the sleeve body 121 . The pocket 126 may be provided in a depth direction from the inner diameter surface of the sleeve body 121 . In this case, the pocket 126 may be provided at a position corresponding to the protrusion 123 . Accordingly, a plurality of pockets 126 may be provided in the circumferential direction from the inner diameter surface of the sleeve body 121 . As a result, between the floating sleeve 120 and the rotation shaft (S) can be smoothly lubricated by the fluid supplied in the circumferential direction of the outer diameter surface of the rotation shaft (S).

여기서, 포켓(126)은 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)의 하중 지지력 및 강성, 감쇠 계수를 향상시키기 위해, 사각형 형태로 이루어질 수 있다. 하지만, 이는 일례일 뿐, 포켓(126)은 나뭇잎(리프), 육각형 또는 타원 형태로 이루어질 수도 있다.Here, the pocket 126 may be formed in a rectangular shape in order to improve the load bearing capacity, rigidity, and damping coefficient of the floating sleeve hybrid fluid bearing 100 . However, this is only an example, and the pocket 126 may be formed in a leaf (leaf), hexagonal or oval shape.

한편, 슬리브 본체(121)의 내경면 중 포켓(126) 이외의 부분은 하중 지지력 향상을 위해, 헤링본 그루브 또는 스파이럴 그루브 형태로 이루어질 수 있다.Meanwhile, a portion of the inner diameter surface of the sleeve body 121 other than the pocket 126 may be formed in the form of a herringbone groove or a spiral groove in order to improve load bearing capacity.

도 10을 참조하면, 유로(125)는 슬리브 본체(121)와 돌출부(123)의 내부에 이어져 형성될 수 있다. 이러한 유로(125)는 외부로부터 주입되는 유체가 포켓(126)에 공급될 수 있도록, 피팅 장착구(124)와 포켓(126)을 연통시키는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시 예에서, 포켓(126)은 슬리브 본체(121)의 내경면에 깊이 방향으로 형성되고, 피팅 장착구(124)는 슬리브 본체(121)의 외경면에 구비되는 돌출부(123)의 축 방향 일측면에 형성됨에 따라, 유로(125)는 길이 방향 일측이 절곡되는 구조로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 10 , the flow path 125 may be formed to be connected to the inside of the sleeve body 121 and the protrusion 123 . The flow path 125 may be formed to communicate the fitting mounting hole 124 and the pocket 126 so that a fluid injected from the outside can be supplied to the pocket 126 . At this time, in an embodiment of the present invention, the pocket 126 is formed in the depth direction on the inner diameter surface of the sleeve body 121 , and the fitting fitting 124 has a protrusion ( ) provided on the outer diameter surface of the sleeve body 121 . As it is formed on one side in the axial direction of 123 , the flow path 125 may be formed in a structure in which one side in the longitudinal direction is bent.

오리피스(127)는 포켓(126) 측에 위치하는 유로(125)의 단부에 형성될 수 있다. 이에 따라, 피팅(10)을 통해 플로팅 슬리브(120)에 공급되는 유체는 유로(125) 및 오리피스(127)를 통해, 포켓(126)에 공급될 수 있다.The orifice 127 may be formed at an end of the flow path 125 positioned on the pocket 126 side. Accordingly, the fluid supplied to the floating sleeve 120 through the fitting 10 may be supplied to the pocket 126 through the flow path 125 and the orifice 127 .

본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)은 피팅(10), 유로(125) 및 오리피스(127)를 통해 포켓(126)에 유체를 지속적으로 강제 공급 받을 경우, 외부 가압 베어링, 즉, 유체 정압 베어링으로 작동하게 된다. 외부 가압 베어링은 초기 구동 및 정지 시 베어링 표면의 마찰과 마모를 발생하지 않도록 하여, 베어링의 수명 및 내구성을 증가시킬 수 있으며, 고 하중, 고 강성, 고 감쇠 등의 베어링 특성이 요구되는 작동 조건에서 사용될 수 있다.The floating sleeve hybrid fluid bearing 100 according to an embodiment of the present invention is an external pressure bearing when the fluid is continuously supplied to the pocket 126 through the fitting 10 , the flow path 125 and the orifice 127 . , that is, it operates as a hydrostatic bearing. External pressure bearings prevent friction and wear on the bearing surface during initial operation and stop, thereby increasing the life and durability of the bearing. can be used

그러나 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)은, 회전축(S)이 고속에서 안정적으로 회전하고 있을 경우, 즉, 외부 가압 베어링으로 작동될 필요가 없을 때에는 포켓(126)에 강제적으로 공급하는 유체의 양을 줄이거나 중단함으로써, 유체 동압 베어링으로도 작동될 수 있다.However, the floating sleeve hybrid fluid bearing 100 according to an embodiment of the present invention is located in the pocket 126 when the rotating shaft S is rotating stably at high speed, that is, when it does not need to be operated as an external pressure bearing. By reducing or stopping the forcibly supplying fluid, they can also be operated as hydrodynamic bearings.

한편, 돌출부(123)는 외부 유체 공급을 위해 연결하는 유로(125) 및 오리피스(127) 가공 시, 상대적으로 매우 얇은 원형의 슬리브를 가공하는 것보다 넓은 가공 활용 면적을 제공한다. 따라서, 돌출부(123)를 구비하면, 오리피스(127) 가공 비용을 줄일 수 있고, 가공 시간 또한 단축시킬 수 있다.On the other hand, the protrusion 123 provides a wider processing utilization area than processing a relatively very thin circular sleeve when processing the flow path 125 and the orifice 127 that are connected to supply an external fluid. Therefore, if the protrusion 123 is provided, the orifice 127 processing cost can be reduced, and the processing time can also be shortened.

본 발명의 일 실시 예에서, 오리피스(127)는 회전축(S) 또는 포켓(126)에 대하여 수직으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 일례일 뿐, 오리피스(127)는 회전체의 동역학적 안정성 향상을 위해, 소정 각도로 경사지게 형성될 수도 있다.In an embodiment of the present invention, the orifice 127 may be formed perpendicular to the rotation axis S or the pocket 126 . However, this is only an example, and the orifice 127 may be inclined at a predetermined angle to improve the dynamic stability of the rotating body.

이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링에 대하여, 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a floating sleeve hybrid fluid bearing according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11 .

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링을 나타낸 모식도이다.11 is a schematic diagram showing a floating sleeve hybrid fluid bearing according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)은 베어링 하우징(110), 플로팅 슬리브(120) 및 컴플라이언트 스프링 댐퍼(compliant spring damper)(130)를 포함하여 형성될 수 있다.11 , the floating sleeve hybrid fluid bearing 100 according to another embodiment of the present invention includes a bearing housing 110 , a floating sleeve 120 , and a compliant spring damper 130 . can be formed.

본 발명의 다른 실시 예는 본 발명의 일 실시 예와 비교하여, 컴플라이언트 스프링 댐퍼가 추가되는 것만 차이가 있을 뿐이므로, 나머지 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.In another embodiment of the present invention, as compared with an embodiment of the present invention, there is only a difference in that a compliant spring damper is added, so the same reference numerals are given to the remaining identical components, and detailed descriptions thereof is to be omitted.

컴플라이언트 스프링 댐퍼(130)는 스프링 특성과 마찰 감쇠 특성을 동시에 가진다. 컴플라이언트 스프링 댐퍼(130)은 회전축(S)의 고속 회전에 따른 고온 조건에서도 댐퍼의 특성을 유지하므로, 일정한 감쇠 능력이 지속적으로 유지될 수 있다.The compliant spring damper 130 has both a spring characteristic and a friction damping characteristic. Since the compliant spring damper 130 maintains the characteristics of the damper even under a high-temperature condition due to the high-speed rotation of the rotation shaft S, a constant damping ability can be continuously maintained.

이러한 컴플라이언트 스프링 댐퍼(130)는 베어링 하우징(110)과 플로팅 슬리브(120)가 이루는 간극에 제공될 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컴플라이언트 스프링 댐퍼(130)는 범프 포일(131)로 제공될 수 있다. 범프 포일(131)은 한 겹 혹은 한 층으로 이루어질 수 있다. 하지만, 이는 일례일 뿐, 범프 포일(131)은 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)에 요구되는 감쇠 특성, 내구성 필요 조건 등에 따라 두 겹으로 이루어진 이중 범프 포일(131) 또는 여러 겹으로 이루어진 다중 범프 포일(131)로도 구비될 수 있다.The compliant spring damper 130 may be provided in a gap between the bearing housing 110 and the floating sleeve 120 . In this case, the compliant spring damper 130 according to another embodiment of the present invention may be provided as a bump foil 131 . The bump foil 131 may be formed of one layer or one layer. However, this is only an example, and the bump foil 131 may be a double bump foil 131 made of two layers or a multiple bump foil made of multiple layers depending on damping characteristics and durability requirements required for the floating sleeve hybrid fluid bearing 100 . (131) may also be provided.

이러한 범프 포일(131)은 원주 방향으로 좌우 대칭을 이루도록, 베어링 하우징(110)과 플로팅 슬리브(120)가 이루는 간극에 제공될 수 있다. 이를 통해, 회전축(S)이 어느 방향으로 회전하더라도 동일한 강성 및 감쇠가 부여되도록 할 수 있다.The bump foil 131 may be provided in a gap between the bearing housing 110 and the floating sleeve 120 so as to form left-right symmetry in the circumferential direction. Through this, it is possible to provide the same rigidity and damping no matter which direction the rotation shaft S rotates.

범프 포일(131)은 베어링 하우징(110)과 플로팅 슬리브(120)가 이루는 간극에 원주 방향으로 복수 개 제공될 수 있다. 이때, 각 범프 포일(131)의 길이 방향 일측 단부는 베어링 하우징(110)에 마련되어 있는 슬롯(113)에 삽입되어 고정될 수 있다.A plurality of bump foils 131 may be provided in a circumferential direction in a gap between the bearing housing 110 and the floating sleeve 120 . At this time, one end of each bump foil 131 in the longitudinal direction may be inserted into the slot 113 provided in the bearing housing 110 to be fixed.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컴플라이언트 스프링 댐퍼(130)는 간극 조절 및 예하중(preload) 부여를 위해, 복수 개의 간극 조절 포일(132, 133, 134)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the compliant spring damper 130 according to another embodiment of the present invention may include a plurality of gap adjustment foils 132 , 133 , 134 for gap adjustment and preload application.

복수 개의 간극 조절 포일(132, 133, 134)은 베어링 하우징(110)과 플로팅 슬리브(120)가 이루는 간극의 폭 방향 양측에, 즉, 범프 포일(131)을 감싸는 형태로 이의 길이 방향으로 제공될 수 있다.The plurality of gap control foils 132 , 133 , 134 are provided on both sides of the gap between the bearing housing 110 and the floating sleeve 120 in the width direction, that is, in a form surrounding the bump foil 131 in the longitudinal direction thereof. can

구체적으로, 제1 간극 조절 포일(132)은 범프 포일(131)과 베어링 하우징(110) 사이에 범프 포일(131)의 길이 방향으로 제공될 수 있다. 또한, 제2 간극 조절 포일(133)은 범프 포일(131)과 플로팅 슬리브(120) 사이에 범프 포일(131)의 길이 방향으로 제공될 수 있다.Specifically, the first gap control foil 132 may be provided between the bump foil 131 and the bearing housing 110 in the longitudinal direction of the bump foil 131 . In addition, the second gap control foil 133 may be provided between the bump foil 131 and the floating sleeve 120 in the longitudinal direction of the bump foil 131 .

이때, 범프 포일(131)과 플로팅 슬리브(120) 사이에는 제3 간극 조절 포일(134)이 제2 간극 조절 포일(133)과 서로 반대 방향으로 고정되도록 제공될 수 있다. 이는, 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100) 작동 시, 제2 간극 조절 포일(133)과 제3 간극 조절 포일(134)이 서로 반대 방향으로 움직이게 함으로써, 마찰 운동을 크게 발생시켜, 감쇠력을 증대시킬 수 있다.In this case, a third gap adjusting foil 134 may be provided between the bump foil 131 and the floating sleeve 120 to be fixed in opposite directions to the second gap adjusting foil 133 . This causes the second gap adjusting foil 133 and the third gap adjusting foil 134 to move in opposite directions when the floating sleeve hybrid fluid bearing 100 is operated, thereby greatly generating a frictional motion, thereby increasing the damping force. have.

본 발명의 다른 실시 예에서, 제1 간극 조절 포일(132), 제2 간극 조절 포일(133) 및 제3 간극 조절 포일(134) 또한 그 길이 방향 일측 단부가 베어링 하우징(110)에 마련되어 있는 복수 개의 슬롯(113)에 각각 또는 하나 이상 삽입되어 고정될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the first gap adjusting foil 132 , the second gap adjusting foil 133 , and the third gap adjusting foil 134 also have a plurality of longitudinal ends provided in the bearing housing 110 . Each or one or more of the slots 113 may be inserted and fixed.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)은 컴플라이언트 스프링 댐퍼(130)를 통해 히스테리시스(hysteresis) 감쇠가 추가되어 베어링 시스템의 동적 안정성을 향상시킬 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링(100)은 컴플라이언트 스프링 댐퍼(130)의 강성과 감쇠 조절을 통해, 사용자의 요구에 맞는 베어링 특성을 구현할 수 있고, 특성의 튜닝 또한 가능하게 할 수 있다.In the floating sleeve hybrid fluid bearing 100 according to another embodiment of the present invention, hysteresis damping is added through the compliant spring damper 130 to improve the dynamic stability of the bearing system. At this time, the floating sleeve hybrid fluid bearing 100 according to another embodiment of the present invention can implement the bearing characteristics that meet the user's needs through the rigidity and damping adjustment of the compliant spring damper 130, and the tuning of the characteristics can make it possible

한편, 본 발명의 다른 실시 예에서는, 컴플라이언트 스프링 댐퍼(130)로, 범프 포일(131) 형태를 예시하였으나, 이는 일례일 뿐, 컴플라이언트 스프링 댐퍼(130)로는 점탄성 댐퍼, 탄성중합체 댐퍼, 웨이브 스프링, 마셀 익스팬더, 와이어 메쉬 댐퍼, 코일 스프링, 톨러런스 링, 외팔보 빔 포일, 윙 포일 등이 적용될 수 있다.Meanwhile, in another embodiment of the present invention, as the compliant spring damper 130, the bump foil 131 form is exemplified, but this is only an example, and the compliant spring damper 130 includes a viscoelastic damper, an elastomer damper, and a wave A spring, a Marcel expander, a wire mesh damper, a coil spring, a tolerance ring, a cantilever beam foil, a wing foil, etc. may be applied.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described in detail using preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments and should be construed according to the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

100; 플로팅 슬리브 하이브리드 유체 베어링
110; 베어링 하우징
111; 하우징 본체
112; 가이드 홈
113; 슬롯
120; 플로팅 슬리브
121; 슬리브 본체
122; 개구부
123; 돌출부
124; 피팅 장착구
125; 유로
126; 포켓
127; 오리피스
130; 컴플라이언트 스프링 댐퍼
131; 범프 포일
132, 133, 134; 간극 조절 포일
10; 피팅
S; 회전축
F; 유체 윤활막100; Floating Sleeve Hybrid Fluid Bearing
110; bearing housing
111; housing body
112; guide home
113; slot
120; floating sleeve
121; sleeve body
122; opening
123; projection part
124; fitting fixture
125; Euro
126; pocket
127; orifice
130; compliant spring damper
131; bump foil
132, 133, 134; Gap Control Foil
10; fitting
S; rotation shaft
F; fluid lubricating film

Claims

a bearing housing mounted in a ring-coupled form to the outer diameter surface of the rotating shaft; and
It is mounted between the rotating shaft and the bearing housing, has a gap between the rotating shaft and each of the bearing housings, rotation is constrained by the bearing housing when the rotating shaft rotates, and one side in the circumferential direction is open in the radial direction including a floating sleeve;
The bearing housing is
a housing body having a center open in the axial direction so that the rotation shaft can be inserted; and
and at least one guide groove formed on the inner diameter surface of the housing body, formed in a depth direction from the inner diameter surface of the housing body, and in variable contact with the outside of the floating sleeve according to the rotation direction of the rotation shaft;
The floating sleeve,
a sleeve body having an outer diameter smaller than an inner diameter of the housing body, the center of which is open in the axial direction so that the rotation shaft can be inserted;
an opening provided on one side of the sleeve body in the circumferential direction and formed in a shape to communicate the inside and outside of the sleeve body in a radial direction; and
At least one doedoe formed on the outer diameter surface of the sleeve body, the protrusion is formed to protrude outward in the radial direction from the outer diameter surface of the sleeve body, comprising a protrusion accommodated in the guide groove,
When the protrusion is accommodated in the guide groove, the inner surface of the guide groove and the outer surface of the protrusion have a clearance,
wherein the relative position of the protrusion is changed in the guide groove according to the rotational direction of the rotating shaft.

delete

a bearing housing mounted in a ring-coupled form to the outer diameter surface of the rotating shaft; and
It is mounted between the rotating shaft and the bearing housing, has a gap between the rotating shaft and each of the bearing housings, rotation is constrained by the bearing housing when the rotating shaft rotates, and one side in the circumferential direction is open in the radial direction including a floating sleeve;
The bearing housing is
a housing body having a center open in the axial direction so that the rotation shaft can be inserted; and
and at least one guide groove formed on the inner diameter surface of the housing body, formed in a depth direction from the inner diameter surface of the housing body, and in variable contact with the outside of the floating sleeve according to the rotation direction of the rotation shaft;
The floating sleeve,
a sleeve body having an outer diameter smaller than an inner diameter of the housing body, the center of which is open in the axial direction so that the rotation shaft can be inserted;
an opening provided on one side of the sleeve body in the circumferential direction and formed in a shape to communicate the inside and outside of the sleeve body in a radial direction; and
at least one protrusion formed on the outer diameter surface of the sleeve body, protruding radially outward from the outer diameter surface of the sleeve body, and accommodated in the guide groove;
a pocket formed in a depth direction at the same position and corresponding to the protrusion among the inner diameter surfaces of the sleeve body;
a fitting mounting hole provided on one side of the protrusion in the axial direction, to which a fitting for connection with an external fluid supply device is mounted;
a flow path formed to be connected to the inside of the sleeve body and the protrusion and to communicate the fitting mounting hole and the pocket; and
and an orifice formed at an end of the flow path positioned on the pocket side.

6. The method of claim 5,
wherein the orifice is formed perpendicular or inclined with respect to the axis of rotation.

6. The method of claim 1 or 5,
Further comprising a squeeze film damper,
The squeeze film damper is provided in a gap between the bearing housing and the floating sleeve, and is provided as at least one or more fluid lubricating layers.

6. The method of claim 1 or 5,
It further includes a compliant spring damper,
The compliant spring damper is provided in a gap between the bearing housing and the floating sleeve, and is provided as at least one or more bump foils, a floating sleeve hybrid fluid bearing.

9. The method of claim 8,
The compliant spring damper includes a gap control foil provided in the longitudinal direction of the bump foil on both sides of a gap between the bearing housing and the floating sleeve in the width direction, the floating sleeve hybrid fluid bearing.

10. The method of claim 9,
At least one bearing housing is formed on the inner diameter surface of the housing body, is formed in a depth direction from the inner diameter surface of the housing body, and further includes a slot into which one end of the bump foil and the gap control foil in the longitudinal direction is inserted. Floating sleeve hybrid fluid bearings.