KR102598984B1

KR102598984B1 - Thrust Air Foil Bearing

Info

Publication number: KR102598984B1
Application number: KR1020180014391A
Authority: KR
Inventors: 최종원; 박홍기
Original assignee: 한화파워시스템 주식회사
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2023-11-03
Also published as: KR20190094806A

Abstract

본 발명은 스러스트 에어 포일 베어링에 관한 것으로서, 부품의 개수 및 용접 공정을 간소화하고, 베어링의 축하중 지지력을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 스러스트 에어 포일 베어링에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링은, 그 중심에 회전축이 결합되는 관통홀을 포함하는 환형의 베이스 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트의 외주와 나란한 방향으로 길이를 형성하는 복수의 하이브리드 패드를 포함하되, 상기 복수의 하이브리드 패드 각각은, 일측에 물결 형상의 범프 포일부와, 타측에 평평한 탑 포일부를 포함할 수 있다.The present invention relates to a thrust air foil bearing, which has a structure that simplifies the number of parts and the welding process and improves the axial load bearing capacity of the bearing.
A thrust air foil bearing according to an embodiment of the present invention includes an annular base plate including a through hole at the center of which a rotating shaft is coupled; and a plurality of hybrid pads forming a length in a direction parallel to the outer periphery of the base plate, wherein each of the plurality of hybrid pads may include a wave-shaped bump foil portion on one side and a flat top foil portion on the other side. there is.

Description

Thrust Air Foil Bearing

본 발명은 스러스트 에어 포일 베어링에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부품의 개수 및 용접 공정을 간소화하고, 베어링의 축하중 지지력을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 스러스트 에어 포일 베어링에 관한 것이다.The present invention relates to a thrust airfoil bearing, and more specifically, to a thrust airfoil bearing having a structure that simplifies the number of parts and the welding process and improves the axial load bearing capacity of the bearing.

일반적으로 원심 압축기, 펌프 등의 회전기기 또는 장치의 경우, 구동력으로 원심력을 발생시키기 위한 회전축을 포함하여 구성된다. In general, rotating machines or devices such as centrifugal compressors and pumps include a rotating shaft for generating centrifugal force as a driving force.

이러한 회전축이 고속으로 회전하게 되면 미세한 질량 불균형에 따른 편심이 발생하거나, 회전축의 길이 방향을 따라 가해지는 하중이 발생하면서 변위가 발생할 수 있다.When this rotating shaft rotates at high speed, eccentricity may occur due to a slight mass imbalance, or displacement may occur due to a load applied along the longitudinal direction of the rotating shaft.

회전축의 변위가 허용 범위를 초과할 경우, 기기 성능에 문제점이 발생할 수 있으므로, 회전축의 회전 운동에 따라 발생하는 하중을 지지하기 위한 방안으로써, 회전축을 감싸며 설치되는 링 형상의 베어링과, 회전축의 회전 운동에 따른 마찰력을 줄이기 위한 윤활유로 오일 등이 사용되어 왔다.If the displacement of the rotating shaft exceeds the allowable range, problems may occur in the performance of the device. As a way to support the load generated by the rotating movement of the rotating shaft, a ring-shaped bearing installed surrounding the rotating shaft and the rotation of the rotating shaft are used. Oil has been used as a lubricant to reduce friction due to movement.

그러나 오일을 이용한 윤활시스템이 불필요하거나, 사용이 불가한 친환경 압축기 및 회전기기의 경우, 오일 대신 회전축과 베어링 사이의 공기압 또는 가스압을 이용하여 하중을 지지할 수 있는 에어 베어링이 사용될 수 있다.However, in the case of eco-friendly compressors and rotating machines where a lubrication system using oil is unnecessary or cannot be used, air bearings that can support the load using air or gas pressure between the rotating shaft and bearing can be used instead of oil.

특히, 회전축의 길이 방향을 따라 가해지는 하중을 지지하기 위한 스러스트 에어 베어링의 일종으로서, 압력 형성을 좀 더 유리하게 하고 고속 회전에서의 동적 안정성을 높이기 위한 얇은 소재의 포일을 사용하는 스러스트 에어 포일 베어링(thrust air foil bearing)이 있다.In particular, it is a type of thrust air bearing to support the load applied along the longitudinal direction of the rotating shaft, and is a thrust air foil bearing that uses thin foil material to improve pressure formation and increase dynamic stability at high speed rotation. (thrust air foil bearing).

도 1은 종래의 스러스트 에어 포일 베어링(10)의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 베이스 플레이트(100)의 일 예를 도시한 평면도이며, 도 3은 베이스 플레이트(100)에 종래의 범프 포일(12)이 점 용접된 모습을 도시한 도면이고, 도 4는 종래의 탑 포일(11)의 평면도이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a conventional thrust air foil bearing 10, Figure 2 is a plan view showing an example of the base plate 100, and Figure 3 is a conventional bump foil on the base plate 100. (12) is a drawing showing the spot welded state, and Figure 4 is a plan view of the conventional top foil (11).

도 1을 참조하면, 종래의 스러스트 에어 포일 베어링(10)은 탑 포일(11)과, 범프 포일(12) 및 베이스 플레이트(100)를 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로 종래의 스러스트 에어 포일 베어링(10)은 베이스 플레이트(100)에 탑 포일(11) 및 범프 포일(12)이 각각 점 용접되어 일체로 형성될 수 있었다. Referring to FIG. 1, a conventional thrust air foil bearing 10 may be configured to include a top foil 11, a bump foil 12, and a base plate 100. Specifically, the conventional thrust air foil bearing 10 could be formed integrally by spot welding the top foil 11 and the bump foil 12 to the base plate 100, respectively.

도 2를 참조하면 베이스 플레이트(100)는 그 중심에 회전축이 관통되며 설치될 수 있는 원형 홀을 포함하여 구성된다. 먼저 베이스 플레이트(100)의 원주를 따라 복수의 범프 포일(12)이 배치되고, 도 3에 도시된 바와 같이 각 범프 포일(12)은 그 일측에 점 용접부(W)를 형성하며 용접될 수 있다.Referring to FIG. 2, the base plate 100 is configured to include a circular hole in the center through which a rotation axis can be installed. First, a plurality of bump foils 12 are arranged along the circumference of the base plate 100, and as shown in FIG. 3, each bump foil 12 can be welded to form a spot weld portion W on one side. .

다음으로 도 4에 도시된 탑 포일(11)은 복수의 범프 포일(12) 개수에 대응되어 구성되며, 대응되는 범프 포일(12) 각각을 덮으면서 용접될 수 있다. 이 때 각 탑 포일(11)은 도 1에 도시된 바와 같이 그 일측에 점 용접부(W)를 형성하며 용접된다.Next, the top foil 11 shown in FIG. 4 is configured to correspond to the number of bump foils 12, and can be welded while covering each of the corresponding bump foils 12. At this time, each top foil 11 is welded to form a spot weld portion W on one side as shown in FIG. 1.

이와 같이 종래의 스러스트 에어 포일 베어링(10)은, 탑 포일(11)과 이에 대응되는 범프 포일(12) 각각이 서로 위치가 다른 점 용접부를 가지는 용접 공정을 거치게 되고, 최종적으로 도 1에 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(100)에 탑 포일(11) 및 범프 포일(12)이 각각 점 용접된 채로 일체로 형성될 수 있는 것이다.In this way, the conventional thrust air foil bearing 10 undergoes a welding process in which the top foil 11 and the corresponding bump foil 12 each have point welds at different positions, and finally, as shown in FIG. 1 As shown, the top foil 11 and the bump foil 12 can be formed integrally with each other by being spot welded to the base plate 100.

이와 같이 종래의 스러스트 에어 포일 베어링(10)은 이를 구성하는 복수의 범프 포일(12)에 대응되는 개수에 해당하는 탑 포일(11)이 구성되어야 하고, 베이스 플레이트(100)에 범프 포일(12)과 탑 포일(11)을 각각 용접하여야 하므로, 복수의 용접 공정이 소요되어야 하는 문제점이 있었다.In this way, the conventional thrust air foil bearing 10 must be composed of a number of top foils 11 corresponding to the plurality of bump foils 12 constituting it, and the bump foils 12 are installed on the base plate 100. Since the and top foils 11 must be welded separately, there was a problem in that multiple welding processes were required.

따라서, 구성되는 부품을 개수를 절감하고, 용접 공정을 단순화 시키는 새로운 구조의 스러스트 에어 포일 베어링의 창안이 요구된다.Therefore, there is a need for the creation of a thrust air foil bearing with a new structure that reduces the number of components and simplifies the welding process.

일본 공개특허공보 2005-155802호 (2005.06.16.)Japanese Patent Publication No. 2005-155802 (June 16, 2005)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 부품의 개수 및 용접 공정을 간소화하고, 베어링의 축하중 지지력을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 스러스트 에어 포일 베어링를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a thrust air foil bearing with a structure that simplifies the number of parts and the welding process and improves the axial load bearing capacity of the bearing.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링은, 그 중심에 회전축이 결합되는 관통홀을 포함하는 환형의 베이스 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트의 외주와 나란한 방향으로 길이를 형성하는 복수의 하이브리드 패드를 포함하되, 상기 복수의 하이브리드 패드 각각은, 일측에 물결 형상의 범프 포일부와, 타측에 평평한 탑 포일부를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a thrust air foil bearing according to an embodiment of the present invention includes an annular base plate including a through hole at the center of which a rotating shaft is coupled; and a plurality of hybrid pads forming a length in a direction parallel to the outer periphery of the base plate, wherein each of the plurality of hybrid pads may include a wave-shaped bump foil portion on one side and a flat top foil portion on the other side. there is.

여기서, 상기 복수의 하이브리드 패드 각각은, 상기 범프 포일부와 상기 탑 포일부의 경계부분이 상기 베이스 플레이트 일면에 점 용접될 수 있다.Here, the boundary portion of the bump foil portion and the top foil portion of each of the plurality of hybrid pads may be spot welded to one surface of the base plate.

또한, 제1 하이브리드 패드의 탑 포일부는, 그와 인접하는 제2 하이브리드 패드의 범프 포일부를 덮으며 접촉될 수 있다.Additionally, the top foil portion of the first hybrid pad may be in contact with the bump foil portion of the second hybrid pad adjacent thereto.

여기서, 상기 탑 포일부와 상기 범프 포일부가 접촉되는 면적이 넓어지도록 상기 탑 포일부 중 상기 범프 포일부와 대향되는 영역과 대향되지 않는 영역의 경계부분이 절곡될 수 있다.Here, a boundary portion between a region of the top foil portion facing the bump foil portion and a region not facing the bump foil portion may be bent so that the contact area between the top foil portion and the bump foil portion is expanded.

한편, 상기 복수의 하이브리드 패드는 상기 베이스 플레이트의 원주를 따라 연속되어 간극 없이 배치될 수 있다.Meanwhile, the plurality of hybrid pads may be arranged continuously along the circumference of the base plate without gaps.

또한, 상기 범프 포일부는, 상기 베이스 플레이트의 외주와 나란한 방향으로 길게 연장되는 복수의 분기부; 및 상기 복수의 분기부 사이에 형성되는 복수의 슬릿을 포함하되, 상기 분기부는 상기 회전축의 회전 중심으로부터 멀어지게 위치될수록 그 길이가 길게 연장될 수 있다.Additionally, the bump foil portion may include a plurality of branch portions extending long in a direction parallel to the outer periphery of the base plate; and a plurality of slits formed between the plurality of branch parts, wherein the branch part may extend in length as it is located further away from the rotation center of the rotation shaft.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

상기한 바와 같은 본 발명의 스러스트 에어 포일 베어링에 따르면 부품의 개수 및 용접 공정을 간소화하고, 베어링의 축하중 지지력을 향상시킬 수 있다.According to the thrust air foil bearing of the present invention as described above, the number of parts and the welding process can be simplified, and the axial load bearing capacity of the bearing can be improved.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 종래의 스러스트 에어 포일 베어링의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 베이스 플레이트의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 3은 베이스 플레이트에 종래의 범프 포일이 점 용접된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 종래의 탑 포일의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링의 구성을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 패드의 평면도이다.
도 7은 도 5의 A-A' 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링의 일 적용예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 하이브리드 패드간 간극을 종래 기술과 비교 도시한 단면도 이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a conventional thrust air foil bearing.
Figure 2 is a plan view showing an example of a base plate.
Figure 3 is a diagram showing a conventional bump foil spot welded to a base plate.
Figure 4 is a plan view of a conventional top foil.
Figure 5 is a plan view showing the configuration of a thrust air foil bearing according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a top view of a hybrid pad according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a cross-sectional view taken along line AA' of Figure 5.
Figure 8 is a diagram showing an application example of a thrust air foil bearing according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a cross-sectional view showing the gap between a plurality of hybrid pads according to an embodiment of the present invention compared with the prior art.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely intended to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to provide common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링을 설명하기로 한다.Hereinafter, a thrust air foil bearing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)의 구성을 도시한 평면도이다.Figure 5 is a plan view showing the configuration of a thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)은 베이스 플레이트(100)와 복수의 하이브리드 패드(200)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 5, the thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention may be configured to include a base plate 100 and a plurality of hybrid pads 200.

베이스 플레이트(100)는 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)의 뼈대를 이루는 구성요소로서, 베이스 플레이트(100)의 평면도를 도시한 도 2를 참조하면 그 중심에 회전축(R)이 결합되는 원형의 관통홀을 포함하고, 전체적으로 고리 모양의 환 형상을 가진다.The base plate 100 is a component forming the framework of the thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 2, which shows a plan view of the base plate 100, there is a rotation axis (R) at the center thereof. It includes a circular through hole to which this is coupled, and has an overall ring-shaped shape.

본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)은 회전기기 등의 회전축(R)이 회전 운동을 할 때 회전축(R)의 길이 방향으로 발생하는 하중을 지지하는 역할을 하고, 이를 위해 상술한 베이스 플레이트(100)는 회전축(R)과 결합되기 위한 관통홀을 포함하는 것이다.The thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention serves to support the load generated in the longitudinal direction of the rotation axis (R) when the rotation axis (R) of a rotating machine, etc., rotates, and for this purpose, the above-described One base plate 100 includes a through hole for coupling to the rotation axis (R).

또한, 도 2 및 도 5를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 베이스 플레이트(100)는 그 외주를 따라 복수의 고정부(110)를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(100)의 외주를 따라 형성되는 복수의 고정부(110)는 회전기기 등의 하우징에 결합되거나, 후술하는 회전 디스크(D)를 사이에 두고 위치될 수 있는 복수의 스러스트 에어 포일 베어링(1)간 결합되어 그 위치를 고정시키는 역할을 할 수 있다.Additionally, referring to FIGS. 2 and 5 , the base plate 100 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of fixing parts 110 along its outer circumference. A plurality of fixing parts 110 formed along the outer periphery of the base plate 100 are coupled to a housing of a rotating machine, or a plurality of thrust air foil bearings ( 1) It can be combined with each other and play a role in fixing its position.

고정부(110)는 하우징 또는 다른 스러스트 에어 포일 베어링(1)과 결합되기 위한 홈이나 돌기 형상을 형성할 수 있으며, 그 위치를 고정시킬 수 있는 구성이라면 이에 제한되지 않는다.The fixing part 110 may form a groove or protrusion shape to be coupled to the housing or other thrust air foil bearing 1, and is not limited thereto as long as it is configured to fix its position.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 베이스 플레이트(100)의 일면에는 복수의 하이브리드 패드(200)가 점 용접되어 일체로 결합될 수 있다. Meanwhile, a plurality of hybrid pads 200 may be spot welded to one surface of the base plate 100 according to an embodiment of the present invention and integrally coupled to each other.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 패드(200)의 평면도이다.Figure 6 is a plan view of the hybrid pad 200 according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 패드(200)는 베이스 플레이트(100)의 외주와 나란한 방향으로 길이를 형성하고, 복수의 하이브리드 패드(200) 각각은 일측에 물결 형상의 범프 포일부(210)와, 타측에 평평한 탑 포일부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to Figures 5 and 6, the hybrid pad 200 according to an embodiment of the present invention has a length formed in a direction parallel to the outer circumference of the base plate 100, and each of the plurality of hybrid pads 200 has a wave on one side. It may be configured to include a shaped bump foil part 210 and a flat top foil part 230 on the other side.

도 1의 종래 기술은 탑 포일(11)과 범프 포일(12)이 분리 된 별개의 구성요소로 형성되었음에 반해, 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)은 탑 포일과 범프 포일 기능이 하나로 통합된 하이브리드 패드(200)로 구성되고, 결과적으로 전체 부품의 개수를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.In the prior art of FIG. 1, the top foil 11 and the bump foil 12 were formed as separate components, whereas the thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention includes the top foil and the bump foil. It consists of a hybrid pad 200 with integrated functions, which has the effect of reducing the total number of parts.

도 7은 도 5의 A-A' 단면도이다.Figure 7 is a cross-sectional view taken along line A-A' of Figure 5.

도 6 및 도 7애 도시된 점 용접부(W)를 참조하면, 복수의 하이브리드 패드(200) 각각은 범프 포일부(210)와 탑 포일부(230)의 경계부분이 베이스 플레이트(100)의 일면에 점 용접될 수 있다.Referring to the spot welding portion W shown in FIGS. 6 and 7, each of the plurality of hybrid pads 200 has a boundary between the bump foil portion 210 and the top foil portion 230 on one surface of the base plate 100. Can be spot welded to.

점 용접부(W)는 고정단을 형성하고, 점 용접부(W)로부터 양방향으로 연장되어 형성되는 범프 포일부(210)와 탑 포일부(230) 각각의 말단은 자유단을 형성한다.The spot weld portion W forms a fixed end, and each end of the bump foil portion 210 and the top foil portion 230 extending in both directions from the spot weld portion W forms a free end.

종래 기술은 탑 포일(11)과 범프 포일(12)이 별개의 구성요소로 분리되어 형성되므로, 각 구성요소를 베이스 플레이트(100)의 다른 위치에 용접하기 위한 별개의 공정이 수행되어야 했으며, 복수의 용접 공정에 따른 시간 및 비용이 추가적으로 소요되는 문제점이 있었다.In the prior art, since the top foil 11 and the bump foil 12 were formed separately as separate components, a separate process had to be performed to weld each component at a different location on the base plate 100, and a plurality of There was a problem that additional time and cost were required due to the welding process.

그러나 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)은 탑 포일과 범프 포일 기능이 하나로 통합된 하이브리드 패드(200)로 구성됨으로써, 용접 공정에 소요되는 시간 및 비용을 종래에 비해 절반으로 간소화할 수 있는 효과가 있다.However, the thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention is composed of a hybrid pad 200 in which the top foil and bump foil functions are integrated into one, thereby reducing the time and cost required for the welding process by half compared to the prior art. There is an effect that can be done.

구체적으로 도 6 및 도 7에 도시된 점 용접부(W)와 같이, 복수의 하이브리드 패드(200) 각각은 범프 포일부(210)와 탑 포일부(230)의 경계부분이 베이스 플레이트(100)의 일면에 점 용접될 수 있는 것이다.Specifically, like the spot welding portion W shown in FIGS. 6 and 7, each of the plurality of hybrid pads 200 has a boundary portion between the bump foil portion 210 and the top foil portion 230 of the base plate 100. It can be spot welded on one side.

또한 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 패드(200)의 탑 포일부(230)는 인접하는 다른 하이브리드 패드(200)의 범프 포일부(210)를 덮으며 접촉되도록 형성된다.Also, referring to FIG. 7, the top foil portion 230 of the hybrid pad 200 according to an embodiment of the present invention is formed to cover and contact the bump foil portion 210 of another adjacent hybrid pad 200.

도 6을 참조하여, 복수의 하이브리드 패드(200) 중 임의의 어느 하나를 제1 하이브리드 패드(201), 제1 하이브리드 패드(201)의 탑 포일부(230)와 인접하게 위치하는 하이브리드 패드(200)를 제2 하이브리드 패드(202)로 칭하기로 한다.Referring to FIG. 6, any one of the plurality of hybrid pads 200 is connected to the first hybrid pad 201 and the hybrid pad 200 located adjacent to the top foil portion 230 of the first hybrid pad 201. ) will be referred to as the second hybrid pad 202.

도 6에서 제1 하이브리드 패드(201)와 제2 하이브리드 패드(202)의 A-A' 단면도를 도시한 도 7을 참조하면, 제1 하이브리드 패드(201)의 탑 포일부(230)는 그와 인접하는 제2 하이브리드 패드(202)의 범프 포일부(210)를 덮으며 접촉되도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7 showing an AA' cross-sectional view of the first hybrid pad 201 and the second hybrid pad 202 in FIG. 6, the top foil portion 230 of the first hybrid pad 201 is adjacent to it. It may be formed to cover and contact the bump foil portion 210 of the second hybrid pad 202.

또한, 도 7의 단면도에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 패드(200)의 범프 포일부(210)는, 복수의 볼록부(211)와 오목부(212)를 포함함으로써 물결 형상을 형성할 수 있다.In addition, as shown in the cross-sectional view of FIG. 7, the bump foil portion 210 of the hybrid pad 200 according to an embodiment of the present invention has a wave shape by including a plurality of convex portions 211 and concave portions 212. can be formed.

구체적으로 물결 형상의 범프 포일부(210) 중 복수의 볼록부(211)는 탑 포일부(230)와 접촉되고, 복수의 오목부(212)는 베이스 플레이트(100)와 접촉된다. 여기서, 볼록부(211)와 오목부(212)는 범프 포일부(210)와 접촉되는 부분에 대한 상대적인 용어에 불과하며, 볼록부(211)는 베이스 플레이트(100)에 대해 오목부(212)가 될 수 있고 오목부(212) 역시 베이스 플레이트(100)에 대해 볼록부(211)가 될 수 있다.Specifically, among the wave-shaped bump foil parts 210, the plurality of convex parts 211 are in contact with the top foil part 230, and the plurality of concave parts 212 are in contact with the base plate 100. Here, the convex portion 211 and the concave portion 212 are merely relative terms for the portion in contact with the bump foil portion 210, and the convex portion 211 is a concave portion 212 with respect to the base plate 100. and the concave portion 212 may also become a convex portion 211 with respect to the base plate 100.

범프 포일부(210)가 복수의 오목부(212) 및 볼록부(211)의 조합으로 형성됨으로써 물결 형상을 형성하고, 이러한 물결 형상은 후술하는 회전 디스크(D)로부터 스러스트 에어 포일 베어링(1) 방향으로 작용하는 하중에 대해 탄성 작용을 하여 회전축(R)으로부터 발생하는 진동이나 충격을 완화시킬 수 있다.The bump foil portion 210 is formed by a combination of a plurality of concave portions 212 and convex portions 211 to form a wave shape, and this wave shape is formed by the thrust air foil bearing 1 from the rotating disk D, which will be described later. Vibration or shock occurring from the rotation axis (R) can be alleviated by acting elastically against the load acting in the direction.

또한, 범프 포일부(210) 및 탑 포일부(230)가 접촉되며 형성는 공간에 의한 공기압이 회전축(R)에 대한 축 방향 베어링 역할을 수행할 수 있는 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.In addition, the bump foil part 210 and the top foil part 230 are in contact with each other, and the air pressure generated by the space can serve as an axial bearing for the rotation axis (R). A detailed explanation of this will be provided later.

여기서, 탑 포일부(230)는 범프 포일부(210)의 볼록부(211)와 접촉되는 면적이 넓어지도록, 탑 포일부(230) 중 범프 포일부(210)와 대향되는 영역인 랜드 영역(B)과 대향되지 않는 영역인 테이퍼 영역(A)의 경계부분이 절곡되도록 형성될 수 있다.Here, the top foil portion 230 has a land area (a region opposed to the bump foil portion 210 of the top foil portion 230) so that the area in contact with the convex portion 211 of the bump foil portion 210 is expanded. The boundary portion of the tapered area (A), which is the area that does not face B), may be formed to be bent.

도 7의 B-B' 단면도를 참조하면, 탑 포일부(230)가 범프 포일부(210)를 덮는 랜드 영역(B)과 덮지 않는 테이퍼 영역(A) 경계부분에 절곡부(235)를 포함함으로써, 탑 포일부(230)가 범프 포일부(210)의 볼록부(211)와 접촉되는 부분이 서로 대략 나란하게 마주보며 접촉될 수 있고, 결과적으로 탑 포일부(230)와 범프 포일부(210)가 접촉되는 전체 면적이 넓어지게 된다.Referring to the B-B' cross-sectional view of FIG. 7, the top foil portion 230 includes a bent portion 235 at the boundary between the land region B that covers the bump foil portion 210 and the taper region A that does not cover the bump foil portion 210. The portion where the top foil portion 230 is in contact with the convex portion 211 of the bump foil portion 210 may be in contact with each other while facing approximately parallel to each other, and as a result, the top foil portion 230 and the bump foil portion 210 The total area in contact becomes wider.

한편, 도 6을 다시 참조하면 범프 포일부(210)는 베이스 플레이트의 외주와 나란한 방향으로 길게 연장되는 복수의 분기부(213)와, 복수의 분기부(213) 사이에 형성되는 복수의 슬릿(214)을 포함할 수 있다.Meanwhile, referring again to FIG. 6, the bump foil portion 210 has a plurality of branches 213 extending long in a direction parallel to the outer periphery of the base plate, and a plurality of slits formed between the plurality of branches 213 ( 214) may be included.

또한, 범프 포일부(210)의 복수의 분기부(213) 각각은 회전축(R)의 회전 중심으로부터 멀어지게 위치될수록 그 길이가 길게 연장되도록 형성될 수 있다.Additionally, each of the plurality of branch portions 213 of the bump foil portion 210 may be formed to extend in length as the distance from the rotation center of the rotation axis R increases.

회전기기 등의 회전축(R)이 회전 운동을 하면서, 회전 중심으로부터 멀어지며 회전 반경이 증가될수록 원심력이 증가하므로, 이에 따라 탄성 작용을 하는 범프 포일부(210)의 분기부(213) 길이가 조절될 수 있는 것이다.As the rotation axis (R) of the rotating machine rotates, the centrifugal force increases as it moves away from the center of rotation and the rotation radius increases, so the length of the branch portion 213 of the bump foil portion 210 that acts elastically is adjusted accordingly. It can be done.

즉, 회전 중심 방향으로 가까워질수록 분기부(213)의 길이가 상대적으로 짧게 형성되고, 회전 중심으로부터 멀어지게 위치하는 분기부(213)일수록 그 길이는 상대적으로 더 길게 형성될 수 있다.That is, the closer the branch 213 is to the center of rotation, the shorter the length of the branch 213 is. The farther away the branch 213 is from the center of rotation, the longer the branch 213 is.

또한 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1) 주변부는 회전 디스크(D) 등과 회전 운동에 따른 마찰에 의해 열이 발생할 수 있고, 스러스트 에어 포일 베어링(1)을 적절히 냉각시켜 주지 않는 경우 베어링 역할을 적절히 수행할 수 없거나, 회전기기 등의 운전 성능에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.In addition, heat may be generated in the surrounding area of the thrust air foil bearing (1) according to an embodiment of the present invention due to friction due to rotational movement of the rotating disk (D), etc., and if the thrust air foil bearing (1) is not properly cooled. The bearing may not be able to perform its role properly or may have a negative effect on the operating performance of rotating machines, etc.

이에 따라, 스러스트 에어 포일 베어링(1)의 온도를 낮추기 위한 냉각 유체를 공급해 줄 수 있고, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 패드(200)의 범프 포일부(210)가 상술한 바와 같이 복수의 분기부(213) 및 복수의 분기부(213) 사이에 형성되는 복수의 슬릿(214)을 포함하여 구성됨으로써, 복수의 슬릿(214) 사이로 공급되는 냉각 유체의 유동을 보다 원활하게 하여 의도하는 냉각효과를 증대시킬 수 있는 장점이 있다.Accordingly, cooling fluid for lowering the temperature of the thrust airfoil bearing 1 can be supplied, and the bump foil portion 210 of the hybrid pad 200 according to an embodiment of the present invention can provide a plurality of components as described above. By comprising a plurality of slits 214 formed between the base 213 and the plurality of branches 213, the intended cooling effect is achieved by making the flow of the cooling fluid supplied between the plurality of slits 214 more smooth. There is an advantage to increasing .

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)은 회전기기의 회전축(R)에 결합되어, 회전축(R)의 길이 방향으로 발생되는 축 하중을 지지하는 역할을 한다.As described above, the thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention is coupled to the rotation shaft (R) of the rotating machine and serves to support the axial load generated in the longitudinal direction of the rotation shaft (R).

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)의 일 적용예를 도시한 도면이다.Figure 8 is a diagram showing an application example of the thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 회전축(R)은 그 중심으로부터 회전 반경방향으로 연장되어 형성되는 원반형의 회전 디스크(D)를 포함하고, 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)은 회전 디스크(D)의 양 측면과 대향되도록 결합될 수 있다.Referring to FIG. 8, the rotation axis R includes a disk-shaped rotating disk D extending from its center in the rotation radial direction, and the thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention includes a rotating disk. It can be combined to face both sides of (D).

구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)의 구성 중 하이브리드 패드(200)와 회전 디스크(D)가 서로 대향되도록 설치될 수 있으며, 회전축(R)이 회전 운동함으로써 회전 디스크(D)도 함께 회전된다.Specifically, among the configurations of the thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention, the hybrid pad 200 and the rotating disk (D) may be installed to face each other, and the rotating shaft (R) rotates so that the rotating disk ( D) is also rotated.

회전축(R)이 회전 운동함에 따라 발생하는 축 방향 하중에 의해 회전 디스크(D)가 스러스트 에어 포일 베어링(1)을 바라보는 면이 스러스트 에어 포일 베어링(1)과 밀착되는 경우, 하이브리드 패드(200)의 형상에 의해 형성되는 공기압에 의해 축 방향 하중을 지지하는 기능을 수행하게 된다.When the surface of the rotating disk (D) facing the thrust air foil bearing (1) is in close contact with the thrust air foil bearing (1) due to the axial load generated as the rotating shaft (R) rotates, the hybrid pad (200) ) It performs the function of supporting the axial load by the air pressure formed by the shape of.

즉 종래 기술에 사용되었던 오일 대신 공기 또는 가스가 회전축(R)을 윤활시키는 역할을 수행하게 되는 것이다.That is, air or gas plays the role of lubricating the rotating shaft (R) instead of the oil used in the prior art.

구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)과 대향되는 회전 디스크(D)의 면이 밀착되는 경우, 형성되는 공기압은 전술한 하이브리드 패드(200)의 범프 포일부(210) 및 탑 포일부(230)와, 베이스 플레이트(100) 사이 형성되는 형상에 의해 발생될 수 있다.Specifically, when the surface of the rotating disk D facing the thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention is in close contact, the air pressure formed is the bump foil portion 210 of the hybrid pad 200 and It may be caused by the shape formed between the top foil portion 230 and the base plate 100.

도 7의 단면도를 다시 참조하면, 범프 포일부(210)가 탑 포일부(230)에 의해 덮이며 접촉되는 부분에 의해 베이스 플레이트(100)와 탑 포일부(230) 사이 공간이 형성되고, 회전축(R)이 회전하면서 이와 같이 형성된 공간에 의해 압축된 공기압이 형성될 수 있는 것이다.Referring again to the cross-sectional view of FIG. 7, a space is formed between the base plate 100 and the top foil portion 230 by the portion where the bump foil portion 210 is covered and contacted by the top foil portion 230, and the rotation axis As (R) rotates, compressed air pressure can be formed in the space formed in this way.

구체적으로, 하이브리드 패드(200)의 탑 포일부(230) 중 범프 포일부(210)와 대향되지 않는 영역(A)은 공간의 단면 높이가 점점 높어지는 테이퍼 형상을 가지고, 탑 포일부(230) 중 범프 포일부(210)와 대향되는 영역(B)은 범프 포일부(210)의 볼록부(211)와 접촉되도록 형성된다.Specifically, the area (A) of the top foil portion 230 of the hybrid pad 200 that does not face the bump foil portion 210 has a tapered shape in which the cross-sectional height of the space gradually increases, and the top foil portion 230 The area B opposite the middle bump foil portion 210 is formed to contact the convex portion 211 of the bump foil portion 210.

여기서, 전술한 바와 같이 탑 포일부(230)는 범프 포일부(210)의 볼록부(211)와 접촉되는 면적이 넓어지도록, 탑 포일부(230) 중 범프 포일부(210)와 대향되는 영역(B)과 대향되지 않는 영역(A)의 경계부분이 절곡되도록 형성될 수 있다.Here, as described above, the top foil portion 230 is formed in an area opposite the bump foil portion 210 of the top foil portion 230 so that the area in contact with the convex portion 211 of the bump foil portion 210 is expanded. The boundary portion of the area (A) that is not opposite to (B) may be formed to be bent.

탑 포일부(230)가 범프 포일부(210)를 덮는 경계부분에 절곡부(235)를 포함함으로써, 탑 포일부(230)가 범프 포일부(210)의 볼록부(211)와 접촉되는 부분이 서로 대략 나란하게 마주보며 접촉될 수 있고, 결과적으로 탑 포일부(230)와 범프 포일부(210)가 접촉되는 전체 면적이 넓어지게 된다.The top foil portion 230 includes a bent portion 235 at the boundary portion covering the bump foil portion 210, so that the top foil portion 230 is in contact with the convex portion 211 of the bump foil portion 210. They can be in contact with each other while facing each other approximately in parallel, and as a result, the total area where the top foil part 230 and the bump foil part 210 are in contact is expanded.

이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)은 회전 디스크(D)에 대해 보다 안정적으로 면압을 형성할 수 있는 형상을 형성할 수 있다.Accordingly, the thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention can form a shape that can more stably form a surface pressure with respect to the rotating disk D.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 하이브리드 패드(200)간 간극을 종래 기술과 비교 도시한 단면도 이다.Figure 9 is a cross-sectional view comparing the gap between a plurality of hybrid pads 200 according to an embodiment of the present invention with the prior art.

도 9의 (a)는 종래 기술의 탑 포일간 간극을 도시한 것이다. 도 9의 (a)를 도 1에 도시된 종래 기술과 함께 참조하면, 종래 기술의 스러스트 에어 포일 베어링(10)은 탑 포일과 범프 포일이 별개의 부품으로 구성되므로, 복수의 범프 포일 각각을 덮으며 마지막으로 용접되는 복수의 탑 포일 사이 간극(C)이 발생하게 된다.Figure 9(a) shows the gap between top foils in the prior art. Referring to (a) of FIG. 9 together with the prior art shown in FIG. 1, since the conventional thrust air foil bearing 10 consists of a top foil and a bump foil as separate parts, each of the plurality of bump foils is covered. And finally, a gap (C) occurs between the plurality of top foils that are welded.

상기 종래 기술의 복수의 탑 포일 사이 간극(C)이 필연적으로 발생함에 따라 용접 작업시 공차가 발생할 수 있는데, 전술한 바와 같이 종래 기술의 스러스트 에어 포일 베어링(10)은 탑 포일(11)과 범프 포일(12)이 별개의 부품으로 구성됨에 따른 복수의 용접 공정이 소요되게 된다.As the gap C between the plurality of top foils of the prior art inevitably occurs, a tolerance may occur during welding work. As described above, the thrust air foil bearing 10 of the prior art has a top foil 11 and a bump. As the foil 12 is composed of separate parts, multiple welding processes are required.

상기와 같은 부품 구성 및 공정 특성에 따라 발생하는 누적 공차는 스러스트 에어 포일 베어링(1) 전체 형상이 불균일하게 되는 영향을 미칠 수 있고, 각각 대응되는 탑 포일 및 범프 포일 사이 대향되지 않는 영역(A)에 형성되는 테이퍼 형상과 대향되는 영역(B) 사이 접촉되는 형상도 상이하게 형성될 수 있으며, 이에 따라 회전 디스크(D)와 스러스트 에어 포일 베어링(1) 사이 발생하는 압력장의 불균일을 야기할 수 있는 문제점이 있다.Cumulative tolerances that occur depending on the component configuration and process characteristics as described above may have the effect of making the overall shape of the thrust air foil bearing (1) non-uniform, and the non-opposed area (A) between the corresponding top foil and bump foil, respectively. The contact shape between the tapered shape formed in and the opposing area (B) may also be formed differently, which may cause unevenness in the pressure field that occurs between the rotating disk (D) and the thrust air foil bearing (1). There is a problem.

도 9의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 하이브리드 패드(200)가 연속되어 간극 없이 배치되는 단면도를 도시한 것이다.Figure 9(b) shows a cross-sectional view in which a plurality of hybrid pads 200 according to an embodiment of the present invention are arranged in succession without gaps.

도 9의 (b)와 도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)의 평면도를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 하이브리드 패드(200)는 베이스 플레이트(100)의 원주를 따라 연속되어 간극 없이 배치되게 된다.Referring to the top view of the thrust air foil bearing 1 according to the embodiment of the present invention shown in Figure 9 (b) and Figure 5, the plurality of hybrid pads 200 according to the embodiment of the present invention are formed on the base plate. It is arranged continuously along the circumference of (100) without gaps.

즉, 도 9의 (a)에 도시된 간극(C)이 0이 되고, 상기 간극(C)에 해당하는 길이가 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 패드(200)의 길이에 포함되게 된다.That is, the gap C shown in (a) of FIG. 9 becomes 0, and the length corresponding to the gap C is included in the length of the hybrid pad 200 according to the embodiment of the present invention.

이에 따라, 동일한 내경 또는 외경을 갖는 스러스트 에어 포일 베어링(1)에 있어서, 축 방향 하중을 지지할 수 있는 면적이 넓어지게 됨으로써 하중 지지능력을 향상시킬 수 있다.Accordingly, in the thrust air foil bearing 1 having the same inner diameter or outer diameter, the area that can support the axial load is expanded, thereby improving the load-bearing ability.

또한, 전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 에어 포일 베어링(1)은 용접 공정을 간소화하고, 하이브리드 패드(200)간 간극(C)을 삭제함으로써 제조 과정에서 발생할 수 있는 공차를 최소화할 수 있다. 따라서, 복수의 하이브리드 패드(200) 각각이 균일한 압력장을 형성함으로 인해 안정적으로 베어링 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.In addition, as described above, the thrust air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention simplifies the welding process and minimizes tolerances that may occur during the manufacturing process by eliminating the gap C between the hybrid pads 200. You can. Accordingly, each of the plurality of hybrid pads 200 forms a uniform pressure field, which has the effect of stably performing the bearing function.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described with reference to the above and the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features. You will understand that it exists. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

1: 스러스트 에어 포일 베어링
10: 종래의 스러스트 에어 포일 베어링
11: 종래의 탑 포일 12: 종래의 범프 포일
100: 베이스 플레이트 200: 하이브리드 패드
201: 제1 하이브리드 패드 202: 제2 하이브리드 패드
210: 범프 포일부 211: 볼록부
212: 오목부 213: 분기부
214: 슬릿 230: 탑 포일부
235: 절곡부 W: 점 용접부
R: 회전축 D: 회전 디스크
A: 테이퍼 영역 B: 랜드 영역
C: 간극1: Thrust airfoil bearing
10: Conventional thrust airfoil bearing
11: Conventional top foil 12: Conventional bump foil
100: base plate 200: hybrid pad
201: first hybrid pad 202: second hybrid pad
210: bump foil portion 211: convex portion
212: concave portion 213: bifurcation portion
214: Slit 230: Top foil part
235: Bend part W: Spot weld part
R: Rotating axis D: Rotating disk
A: Taper area B: Land area
C: gap

Claims

An annular base plate including a through hole in the center of which a rotation axis is coupled; and
a bump foil portion that has a length in a direction parallel to the outer periphery of the base plate, is formed in a wave shape including a plurality of convex portions and concave portions on one side of the pad boundary, and is at least partially in close contact with one surface of the base plate; A plurality of hybrid pads formed on the other side of the pad boundary and including a top foil portion having a flat shape,
The top foil portion of the first hybrid pad contacts the convex portion or concave portion of the bump foil portion of the second hybrid pad adjacent thereto and covers the bump foil portion of the second hybrid pad,
The top foil portion includes a bending portion in which a boundary portion of a land region, which is an area facing the bump foil portion, and a taper region, which is an area that is not opposed to the top foil portion, are bent so that an area in contact with the bump foil portion is expanded. ,
The bent portion of the first hybrid pad is positioned opposite to one end of the bump foil portion of the second hybrid pad,
Each of the plurality of hybrid pads is spot welded to one surface of the base plate where the pad boundary of the bump foil portion and the top foil portion is in close contact with the bump foil portion,
A thrust air foil bearing wherein a plurality of pad boundaries formed on the plurality of hybrid pads are formed along one surface of the base plate and exposed to the outside so that they can be observed simultaneously.

delete

According to clause 1,
A thrust air foil bearing wherein the plurality of hybrid pads are continuously disposed without a gap along the circumference of the base plate.

According to clause 1,
The bump foil part,
a plurality of branch parts extending long in a direction parallel to the outer periphery of the base plate; and
Includes a plurality of slits formed between the plurality of branches,
The branch portion is a thrust air foil bearing whose length extends as it is located further away from the rotation center of the rotation shaft.