KR102605704B1 - Gas foil bearing - Google Patents

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/024—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with flexible leaves to create hydrodynamic wedge, e.g. radial foil bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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    • F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/166—Sliding contact bearing

Abstract

본 발명은 가스 포일 베어링에 관한 것이다. 본 발명은, 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 일면에 복수 개로 배치되는 범프 포일(Bump foil), 및 상기 범프 포일을 각각 커버하도록 배치되는 복수개의 랜드 플레이트를 포함하고, 상기 범프 포일 및 상기 랜드 플레이트 중 적어도 하나는 외면에서 돌출되는 돌기 또는 외면에서 함몰되는 딤플을 가진다.The present invention relates to gas foil bearings. The present invention includes a base plate, a plurality of bump foils arranged on one surface of the base plate, and a plurality of land plates arranged to cover each of the bump foils, the bump foil and the land plate At least one of them has a protrusion protruding from the outer surface or a dimple that is depressed from the outer surface.

Description

가스 포일 베어링{Gas foil bearing}Gas foil bearing

본 발명은 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스 포일 베어링에 관한 것이다. The present invention relates to devices, and more particularly to gas foil bearings.

통상적으로 회전체를 축 방향 또는 반경 방향으로 지지하기 위해서 가스 포일 베어링이 적용될 수 있다. 이러한 가스 포일 베어링은 기존의 볼 베어링이나 저널 베어링과 같이 유막을 이용하여 축을 지지하는 방식이 아니고, 가스 포일과 축 사이에 고압의 공기층을 형성하여 축을 지지하는 베어링이다.Typically, gas foil bearings can be applied to support the rotating body in the axial or radial direction. These gas foil bearings do not support the shaft using an oil film like existing ball bearings or journal bearings, but rather support the shaft by forming a high-pressure air layer between the gas foil and the shaft.

가스 포일 베어링은 특히 고속으로 회전하는 회전체를 지지하는데 효과적이다. 예를 들면, 가스 포일 베어링은 가스 터빈 엔진의 터보 압축기 등에 적용될 수 있다. 가스 터빈 엔진에서는 연료의 연소를 위해서 압축공기를 필요로 하므로, 공기를 압축시키기 위한 터보 압축기가 구비된다. 터보 압축기에서 압축된 공기는 연료의 연소를 위해서 주로 사용되지만 일부 압축공기를 이용하여 가스 포일 베어링에 공급할 수 있으므로, 터보 압축기의 임펠러 축이나 가스 터빈 엔진의 회전축을 가스 포일 베어링으로 지지할 수 있다.Gas foil bearings are particularly effective in supporting rotors rotating at high speeds. For example, gas foil bearings can be applied to turbo compressors of gas turbine engines, etc. Since a gas turbine engine requires compressed air for fuel combustion, a turbo compressor is provided to compress the air. Air compressed in a turbo compressor is mainly used for fuel combustion, but some compressed air can be used to supply gas foil bearings, so the impeller shaft of the turbo compressor or the rotating shaft of the gas turbine engine can be supported by the gas foil bearing.

한국 등록 특허 제10-0365806호에는 강성을 향상시킨 가스 포일 베어링을 개시하고 있다. Korean Patent No. 10-0365806 discloses a gas foil bearing with improved rigidity.

한국 등록 특허 제10-0365806호Korea Registered Patent No. 10-0365806

본 발명의 실시예들은 냉각성능이 향상된 가스 포일 베어링을 제공하고자 한다. Embodiments of the present invention seek to provide a gas foil bearing with improved cooling performance.

본 발명의 일 측면은 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 일면에 복수 개로 배치되는 범프 포일(Bump foil), 및 상기 범프 포일을 각각 커버하도록 배치되는 복수개의 랜드 플레이트를 포함하고, 상기 베이스 플레이트 및 상기 범프 포일은 외면에서 돌출되는 돌기 또는 외면에서 함몰되는 딤플을 가지는 가스 포일 베어링을 제공한다.One aspect of the present invention includes a base plate, a plurality of bump foils disposed on one surface of the base plate, and a plurality of land plates disposed to cover each of the bump foils, wherein the base plate and the The bump foil provides a gas foil bearing with protrusions protruding from the outer surface or dimples recessed from the outer surface.

또한, 상기 돌기 또는 상기 딤플은 상기 베이스 플레이트와 상기 범프 포일이 형성하는 제1 터널의 내측면에 배치될 수 있다.Additionally, the protrusion or the dimple may be disposed on an inner surface of the first tunnel formed by the base plate and the bump foil.

또한, 상기 돌기 또는 상기 딤플은 상기 범프 포일과 상기 랜드 플레이트가 형성하는 제2 터널의 내측면에 배치될 수 있다.Additionally, the protrusion or the dimple may be disposed on an inner surface of the second tunnel formed by the bump foil and the land plate.

또한, 상기 랜드 플레이트에는 상기 돌기 또는 상기 딤플이 배치되지 않는다.Additionally, the protrusion or the dimple is not disposed on the land plate.

또한, 상기 돌기 또는 상기 딤플은 상기 범프 포일과 상기 베이스 플레이트가 접촉하지 않는 영역에 배치된다.Additionally, the protrusion or the dimple is disposed in an area where the bump foil and the base plate do not contact.

본 발명의 실시예들은 구동시에 발생하는 가스 포일 베어링의 열을 신속하고 효과적으로 제거할 수 있어 내구성을 증가시킬 수 있다. Embodiments of the present invention can quickly and effectively remove heat from a gas foil bearing generated during operation, thereby increasing durability.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포일 베어링의 평면도이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대하여 도시한 부분 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 가스 포일 베어링의 구동 상태를 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 1의 가스 포일 베어링이 설치된 유체 기계를 도시하는 단면도이다.
도 6은 도 5의 A 영역의 확대도이다.1 is a plan view of a gas foil bearing according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a partial perspective view showing an enlarged portion of Figure 1.
3 and 4 are cross-sectional views showing the driving state of the gas foil bearing of FIG. 1.
Figure 5 is a cross-sectional view showing a fluid machine equipped with the gas foil bearing of Figure 1;
Figure 6 is an enlarged view of area A of Figure 5.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The present invention 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 will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. 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. Meanwhile, the terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used herein, “comprises” and/or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or does not rule out addition. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. Terms are used only to distinguish one component from another.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포일 베어링(100)의 평면도이고, 도 2는 도 1의 일부를 확대하여 도시한 부분 사시도이고, 도 3 및 도 4는 도 1의 가스 포일 베어링의 구동 상태를 도시하는 단면도이다.Figure 1 is a plan view of a gas foil bearing 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a partial perspective view showing an enlarged portion of Figure 1, and Figures 3 and 4 are diagrams of the gas foil bearing of Figure 1. This is a cross-sectional view showing the driving state.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 가스 포일 베어링(100)은 베이스 플레이트(110), 범프 포일(120) 및 랜드 플레이트(130)를 구비할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 4 , the gas foil bearing 100 may include a base plate 110, a bump foil 120, and a land plate 130.

베이스 플레이트(110)는 중앙에는 로터가 삽입되는 개구를 가지며, 환형의 플레이트 형상을 가질 수 있다. 베이스 플레이트(110)의 외측에는 복수개의 결합홈(111)에 조인트부(미도시)가 설치되어, 베이스 플레이트(110)는 유체 기계의 하우징과 같은 외부 구조물에 고정될 수 있다.The base plate 110 has an opening in the center into which the rotor is inserted, and may have an annular plate shape. Joint portions (not shown) are installed in a plurality of coupling grooves 111 on the outside of the base plate 110, so that the base plate 110 can be fixed to an external structure such as a housing of a fluid machine.

범프 포일(bump foil, 120)은 베이스 플레이트(110)의 일면에 복수개로 배치된다. 범프 포일(120)은 기 설정된 간격을 유지하면서 방사형으로 배치될 수 있다. 범프 포일(120)은 베이스 플레이트(110)와 랜드 플레이트(130) 사이에 배치된다. 범프 포일(120)은 베이스 플레이트(110)에 고정되는 커넥터(121), 커넥터(121)에서 연장되며 만곡되게 형성되는 복수개의 범프를 구비할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해서 3개의 범프(bump)가 반경 방향으로 나란하게 배치된 경우를 중심으로 설명하기로 한다.A plurality of bump foils 120 are disposed on one surface of the base plate 110. The bump foil 120 may be arranged radially while maintaining a preset spacing. The bump foil 120 is disposed between the base plate 110 and the land plate 130. The bump foil 120 may include a connector 121 fixed to the base plate 110 and a plurality of bumps extending from the connector 121 and curved. Hereinafter, for convenience of explanation, the description will focus on the case where three bumps are arranged side by side in the radial direction.

제1 범프(122)는 베이스 플레이트(110)의 내측에 배치되고, 랜드 플레이트(130)와 접촉하도록 볼록한 제1 볼록부(122a)와, 베이스 플레이트(110)의 일면과 접촉하는 제1 오목부(122b)와, 이를 연결하는 제1 경사부(122c)를 구비할 수 있다. 제2 범프(123)는 제1 범프(122)에서 이웃하게 배치되고, 랜드 플레이트(130)와 접촉하도록 볼록한 제2 볼록부(123a)와, 베이스 플레이트(110)의 일면과 접촉하는 제2 오목부(123b)와, 이를 연결하는 제2 경사부(123c)를 구비할 수 있다. 또한, 제3 범프(124)는 제2 범프(123)에서 이웃하게 배치되고, 랜드 플레이트(130)와 접촉하도록 볼록한 제3 볼록부(124a)와, 베이스 플레이트(110)의 일면과 접촉하는 제3 오목부(124b)와, 이를 연결하는 제3 경사부(124c)를 구비할 수 있다. The first bump 122 is disposed on the inside of the base plate 110 and includes a first convex portion 122a that is convex to contact the land plate 130, and a first concave portion that contacts one surface of the base plate 110. It may be provided with (122b) and a first inclined portion (122c) connecting it. The second bump 123 is disposed adjacent to the first bump 122, and includes a second convex portion 123a that is convex to contact the land plate 130, and a second concave portion that is in contact with one surface of the base plate 110. It may include a portion 123b and a second inclined portion 123c connecting it. In addition, the third bump 124 is disposed adjacent to the second bump 123, and has a third convex portion 124a that is convex to contact the land plate 130, and a third convex portion 124a that is in contact with one surface of the base plate 110. 3 It may be provided with a concave part 124b and a third inclined part 124c connecting it.

이웃하는 범프 사이에는 슬롯(125)이 배치된다. 구체적으로, 제1 범프(122)와 제2 범프(123) 사이에는 제1 슬롯(125a)이 배치되고, 제2 범프(123)와 제3 범프(124) 사이에는 제2 슬롯(125b)이 배치되어 각각의 범프에 독립적인 탄성력이 형성될 수 있다.Slots 125 are disposed between neighboring bumps. Specifically, a first slot 125a is disposed between the first bump 122 and the second bump 123, and a second slot 125b is disposed between the second bump 123 and the third bump 124. By being disposed, an independent elastic force can be formed in each bump.

범프 포일(120)에서 반경방향의 외측에 배치된 제3 범프(124)가 가장 길고, 반경방향의 내측에 배치된 제1 범프(122)가 가장 짧은 길이를 가질 수 있다. 예컨대. 제1 범프(122), 제2 범프(123) 및 제3 범프(124)의 순서대로 길이가 증가할 수 있다. 도 2에서 제1 범프(122)는 하나의 제1 볼록부(122a)를 가지고, 제2 범프(123)는 두개의 제2 볼록부(123a)를 가지며, 제3 범프(124)는 세개의 제3 볼록부(124a)를 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 범프 포일(120)의 설치 위치에 따라서 제1 범프(122), 제2 범프(123) 및 제3 범프(124)가 다양한 설정된 길이를 가질 수 있다.In the bump foil 120, the third bump 124 disposed on the radial outer side may have the longest length, and the first bump 122 disposed on the radial inner side may have the shortest length. for example. The lengths of the first bump 122, the second bump 123, and the third bump 124 may increase in that order. In FIG. 2, the first bump 122 has one first convex portion 122a, the second bump 123 has two second convex portions 123a, and the third bump 124 has three. It may have a third convex portion 124a. However, it is not limited to this, and the first bump 122, second bump 123, and third bump 124 may have various set lengths depending on the installation location of the bump foil 120.

도2 에서 보면, 제1 범프(122), 제2 범프(123) 및 제3 범프(124)는 단차 지도록 형성되나 본 발명의 가스 포일 베어링(100)은 이에 한정되지 않으며, 부채꼴 형태를 가질 수 있다.2, the first bump 122, the second bump 123, and the third bump 124 are formed to be stepped, but the gas foil bearing 100 of the present invention is not limited to this and may have a fan-shaped shape. there is.

랜드 플레이트(130)는 범프 포일(120)을 각각 커버하도록 배치된다. 랜드 플레이트(130)는 각각의 범프 포일에 대응하게 배치된다. 랜드 플레이트(130)의 일측은 베이스 플레이트(110)에 고정되는 고정부(131)를 가질 수 있고, 고정부(131)에서 연장되는 랜딩부(132)를 가질 수 있다. 고정부(131)는 용접 등의 방법으로 베이스 플레이트(110)에 고정된다. 랜드 플레이트(130)의 타측은 범프 포일(120)의 커넥터(121)를 향하여 연장된다. 랜드 플레이트(130)의 타측은 커넥터(121)의 상단에 배치되고, 범프 포일(120)과 접촉 가능하도록 배치된다.The land plate 130 is arranged to cover each bump foil 120. The land plate 130 is disposed to correspond to each bump foil. One side of the land plate 130 may have a fixing part 131 fixed to the base plate 110 and a landing part 132 extending from the fixing part 131. The fixing part 131 is fixed to the base plate 110 by a method such as welding. The other side of the land plate 130 extends toward the connector 121 of the bump foil 120. The other side of the land plate 130 is disposed on the top of the connector 121 and is disposed to be in contact with the bump foil 120.

랜드 플레이트(130)는 일측이 베이스 플레이트(110)에 일면에 고정되어 타측으로 연장되고, 범프 포일(120)은 랜드 플레이트(130)의 타측에 대응하는 상기 베이스 플레이트(110)의 일면 고정되어 랜드 플레이트(130)의 일측으로 연장된다. 다른 실시예로, 범프 포일(120)은 랜드 플레이트(130)의 일측(130a)에 대응하는 상기 베이스 플레이트(110)의 일면에 고정되어 랜드 플레이트(130)의 타측(130a)로 연장될 수 있다.One side of the land plate 130 is fixed to the base plate 110 and extends to the other side, and the bump foil 120 is fixed to one side of the base plate 110 corresponding to the other side of the land plate 130 and extends to the other side. It extends to one side of the plate 130. In another embodiment, the bump foil 120 may be fixed to one surface of the base plate 110 corresponding to one side 130a of the land plate 130 and extend to the other side 130a of the land plate 130. .

베이스 플레이트(110) 및 범프 포일(120) 중 적어도 하나는 외면에서 돌출되는 돌기(P) 또는 외면에서 함몰되는 딤플(D)을 구비할 수 있다. At least one of the base plate 110 and the bump foil 120 may have a protrusion (P) protruding from the outer surface or a dimple (D) recessed from the outer surface.

돌기(P) 및/또는 딤플(D)의 배치는 가스 포일 베어링(100)의 동작에 영향을 미치므로, 돌기(P) 및/또는 딤플(D)은 아래와 같이 베이스 플레이트(110)와 범프 포일(120)의 특정 영역에 형성될 수 있다.Since the arrangement of the protrusions (P) and/or dimples (D) affects the operation of the gas foil bearing 100, the protrusions (P) and/or dimples (D) are positioned on the base plate 110 and the bump foil as shown below. It may be formed in a specific area of (120).

범프 포일(120)의 오목부와 볼록부에 의해서, 가스 포일 베어링(100)은 베이스 플레이트(110)와 범프 포일(120)에 의해서 정의되는 제1 터널(T1)을 구비한다. 또한, 가스 포일 베어링(100)은 범프 포일(120)과 랜드 플레이트(130)에 의해서 정의되는 제2 터널(T2)을 구비한다. (도 3 및 4를 참조) Due to the concave and convex portions of the bump foil 120 , the gas foil bearing 100 has a first tunnel T1 defined by the base plate 110 and the bump foil 120 . Additionally, the gas foil bearing 100 includes a second tunnel T2 defined by the bump foil 120 and the land plate 130. (See Figures 3 and 4)

범프 포일(120)의 제1 오목부(122b) 내지 제3 오목부(124b)는 베이스 플레이트(110)와 접촉한다. 돌기(P) 및/또는 딤플(D)은 제1 터널(T1)의 내측면에 배치될 수 있다.The first to third recesses 122b to 124b of the bump foil 120 contact the base plate 110 . The protrusion (P) and/or dimple (D) may be disposed on the inner surface of the first tunnel (T1).

가스 포일 베어링(100)이 미구동시에는 범프 포일(120)의 제1 오목부(122b) 내지 제3 오목부(124b)는 베이스 플레이트(110)의 C1영역에 접촉한다. 가스 포일 베어링(100)이 구동하면, 범프 포일(120)의 변형에 의해서 제1 오목부(122b) 내지 제3 오목부(124b)의 접촉 영역은 C2 영역으로 변화한다.When the gas foil bearing 100 is not driven, the first to third recesses 122b to 124b of the bump foil 120 contact the C1 region of the base plate 110. When the gas foil bearing 100 is driven, the contact area of the first concave portion 122b to the third concave portion 124b changes to the C2 region due to deformation of the bump foil 120.

베이스 플레이트(110)에서는 범프 포일(120)의 변형에 의해서, 범프 포일(120)이 베이스 플레이트(110)와 접촉하지 않는 영역(J1, J2, J3)에 돌기(P) 및/또는 딤플(D)이 배치될 수 있다. In the base plate 110, due to deformation of the bump foil 120, protrusions (P) and/or dimples (D) are formed in the areas (J1, J2, J3) where the bump foil 120 is not in contact with the base plate 110. ) can be placed.

베이스 플레이트(110)에서는 범프 포일(120)의 오목부가 접촉하지 않는 영역에 돌기(P)나 딤플(D)이 배치되므로, 범프 포일(120)이 변형시에 범프 포일(120)의 접촉면은 간섭 없이 베이스 플레이트(110)를 따라 이동할 수 있다.In the base plate 110, protrusions (P) or dimples (D) are disposed in areas that do not contact the concave portion of the bump foil 120, so when the bump foil 120 is deformed, the contact surface of the bump foil 120 interferes. It can move along the base plate 110 without.

범프 포일(120)은 베이스 플레이트(110)와 접촉하지 않는 면이나, 랜드 플레이트(130)와 접촉하지 않는 면에 돌기(P)나 딤플(D)이 형성될 수 있다.The bump foil 120 may have protrusions (P) or dimples (D) formed on a surface that is not in contact with the base plate 110 or a surface that is not in contact with the land plate 130.

범프 포일(120)의 제1 볼록부(122a) 내지 제3 볼록부(124a)는 랜드 플레이트(130)와 접촉한다. 돌기(P) 및/또는 딤플(D)은 제2 터널(T2)의 내측면에 배치될 수 있다.The first to third convex portions 122a to 124a of the bump foil 120 contact the land plate 130. The protrusion (P) and/or dimple (D) may be disposed on the inner surface of the second tunnel (T2).

베이스 플레이트(110)와 마주보는 볼록부의 하면과 경사부의 하면에는 돌기(P) 및/또는 딤플(D)이 배치될 수 있다. 또한, 랜드 플레이트(130)와 마주보는 오목부의 상면과 경사부의 상면에는 돌기(P) 및/또는 딤플(D)이 배치될 수 있다. 특히, 랜드 플레이트(130)와 접촉하는 영역(C3)에는 돌기(P)나 딤플(D)이 배치되지 않으므로, 변형 시에 범프 포일(120)은 돌기(P)나 딤플(D)의 간섭 없이 랜드 플레이트(130)를 따라 이동할 수 있다.Protrusions (P) and/or dimples (D) may be disposed on the lower surface of the convex portion and the lower surface of the inclined portion facing the base plate 110. Additionally, protrusions (P) and/or dimples (D) may be disposed on the upper surface of the concave portion and the upper surface of the inclined portion facing the land plate 130. In particular, since no protrusions (P) or dimples (D) are disposed in the area (C3) in contact with the land plate 130, the bump foil 120 is deformed without interference from the protrusions (P) or dimples (D). It can move along the land plate 130.

다른 실시예로써, 범프 포일(120)의 커넥터(121)의 상부에는 돌기(P)나 딤플(D)이 배치되지 않는다. 커넥터(121)의 상부에는 랜드 플레이트(130)의 단부가 배치되어 끝단은 지지되지 않는다. 랜드 플레이트(130)의 단부는 유체의 정체 없이 빠르게 배출되므로, 랜딩부(132)의 진동이나 손상을 줄일 수 있다.In another embodiment, no protrusions (P) or dimples (D) are disposed on the top of the connector 121 of the bump foil 120. The end of the land plate 130 is disposed on the top of the connector 121, so the end is not supported. Since the end of the land plate 130 is discharged quickly without fluid stagnation, vibration or damage to the landing portion 132 can be reduced.

랜드 플레이트(130)에는 돌기(P) 또는 딤플(D)이 배치되지 않을 수 있다. 가스 포일 베어링(100)이 구동시에 외부 유체는 랜드 플레이트(130)와 접촉하므로, 랜드 플레이트(130)의 편평하게 유지하는 것이 중요하다. 돌기(P) 또는 딤플(D)에 의해서 랜드 플레이트(130)가 울퉁불퉁하게 형성될 수 있으며, 구동시에 절곡되거나 구겨질 수 있으므로, 랜드 플레이트(130)에는 돌기(P) 또는 딤플(D)이 배치되지 않는다.Protrusions (P) or dimples (D) may not be disposed on the land plate 130. When the gas foil bearing 100 is driven, external fluid comes into contact with the land plate 130, so it is important to keep the land plate 130 flat. The land plate 130 may be formed unevenly by the projections (P) or dimples (D) and may be bent or wrinkled during driving, so the land plate 130 is not disposed with projections (P) or dimples (D). No.

돌기(P) 및/또는 딤플(D)은 제1 터널(T1) 또는 제2 터널(T2)과 같이 반경방향의 터널에 형성되므로, 이를 통과하는 유체의 유동을 변화시킬 수 있다. 가스 포일 베어링(100)이 구동되면, 유체는 랜드 플레이트(130)를 따라 이동하는 제1 유동뿐만 아니라, 베이스 플레이트(110)와 랜드 플레이트(130) 사이의 제2 유동에 의해서 이동한다. 즉, 유체는 베이스 플레이트(110)와 범프 포일(120)이 형성하는 제1 터널(T1)과, 범프 포일(120)과 랜드 플레이트(130)가 형성하는 제2 터널(T2)을 통과한다.Since the protrusions (P) and/or dimples (D) are formed in a radial tunnel such as the first tunnel (T1) or the second tunnel (T2), they can change the flow of fluid passing through them. When the gas foil bearing 100 is driven, the fluid moves not only by the first flow moving along the land plate 130 but also by the second flow between the base plate 110 and the land plate 130. That is, the fluid passes through the first tunnel T1 formed by the base plate 110 and the bump foil 120 and the second tunnel T2 formed by the bump foil 120 and the land plate 130.

제1 터널(T1) 또는 제2 터널(T2)을 통과하는 유체는, 즉 반경방향의 제2 유동은 가스 포일 베어링(100)에서 발생하는 열을 외부로 배출할 수 있다. 돌기(P) 및/또는 딤플(D)은 터널 형상의 스페이스에서 유체가 접촉하는 표면적을 증가하여, 열이 교환되는 면적을 증가시킨다. 또한, 돌기(P) 및/또는 딤플(D)은 유체의 유동을 난류(亂流)로 변경시켜서 열이 효과적으로 전달 될 수 있다.The fluid passing through the first tunnel T1 or the second tunnel T2, that is, the second flow in the radial direction, may discharge heat generated in the gas foil bearing 100 to the outside. The protrusions (P) and/or dimples (D) increase the surface area where fluid contacts in the tunnel-shaped space, thereby increasing the area where heat is exchanged. Additionally, the protrusions (P) and/or dimples (D) change the flow of fluid into turbulence so that heat can be transferred effectively.

도 5는 도 1의 가스 포일 베어링(100)이 설치된 유체 기계(1)를 도시하는 단면도이고, 도 6은 도 5의 A 영역의 확대도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view showing the fluid machine 1 installed with the gas foil bearing 100 of FIG. 1, and FIG. 6 is an enlarged view of area A of FIG. 5.

도 5 및 도 6을 참조하면, 유체 기계(1)는 로터(10), 임펠러 조립체(20), 하우징(30) 및 가스 포일 베어링(100)을 구비할 수 있다.5 and 6, fluid machine 1 may include a rotor 10, an impeller assembly 20, a housing 30, and a gas foil bearing 100.

로터(10)는 길이방향을 회전축으로 회전할 수 있으며, 로터(10)의 단부에는 임펠러 조립체(20)가 설치될 수 있다. 로터(10)는 외주면에서 반경방향으로 연장되고, 로터(10)의 길이 방향으로 임펠러 조립체(20)와 이격된 디스크(15)를 구비할 수 있다. 로터(10)가 회전하면, 임펠러 조립체(20) 및 디스크(15)도 회전한다.The rotor 10 may rotate in the longitudinal direction as a rotation axis, and an impeller assembly 20 may be installed at an end of the rotor 10. The rotor 10 extends radially from the outer peripheral surface and may include a disk 15 spaced apart from the impeller assembly 20 in the longitudinal direction of the rotor 10. As the rotor 10 rotates, the impeller assembly 20 and disk 15 also rotate.

임펠러 조립체(20)는 로터(10)에 결합되는 블레이드(21)와, 블레이드(21)를 감싸는 쉬라우드(22)를 구비할 수 있다. 임펠러 조립체(20)는 외부에서 유입된 유체를 가압시킬 수 있다. 블레이드(21)에서 토출된 일부는 디스크(15) 및 가스 포일 베어링(100)을 따라 이동할 수 있다.The impeller assembly 20 may include blades 21 coupled to the rotor 10 and a shroud 22 surrounding the blades 21. The impeller assembly 20 can pressurize fluid introduced from the outside. A portion discharged from the blade 21 may move along the disk 15 and the gas foil bearing 100.

하우징(30)은 로터(10)의 외측을 감싸도록 배치된다. 하우징(30)은 디스크(15)와 기 설정된 간격(G)을 가지면서, 디스크(15)를 감싸도록 배치된다. 하우징(30)은 쉬라우드(22)에 고정되며, 임펠러 조립체(20)와 디스크(15) 사이의 상기 간격(G)에 십입되는 서포터(35)를 구비할 수 있다. 서포터(35)는 하우징(30)과 일체로 형성될 수 있다.The housing 30 is arranged to surround the outside of the rotor 10. The housing 30 is arranged to surround the disk 15 while having a preset gap G from the disk 15. The housing 30 is fixed to the shroud 22 and may be provided with a supporter 35 inserted into the gap G between the impeller assembly 20 and the disk 15. The supporter 35 may be formed integrally with the housing 30.

서포터(35)의 제1 부분(35a)은 임펠러 조립체(20)와 하우징(30)을 연결하도록 플랫하고, 제2 부분(35b)은 상기 간격(G)에 삽입되며 유체의 유동을 안내하는 경사면을 가질 수 있다.The first part 35a of the supporter 35 is flat to connect the impeller assembly 20 and the housing 30, and the second part 35b is inserted into the gap G and has an inclined surface that guides the flow of fluid. You can have

가스 포일 베어링(100)은 디스크(15)와 하우징(30)의 간격(G)에 개재된다. 한 쌍의 가스 포일 베어링(100)은 디스크(15)의 양면에 배치되어, 디스크(15)와 하우징(30)을 연결하거나, 디스크(15)가 회전하도록 간극(g)을 형성할 수 있다.The gas foil bearing 100 is interposed in the gap G between the disk 15 and the housing 30. A pair of gas foil bearings 100 may be disposed on both sides of the disk 15 to connect the disk 15 and the housing 30 or form a gap g so that the disk 15 rotates.

도 5 내지 도 6을 참조하면, 유체 기계가 구동시에 임펠러 조립체(20)로 유입된 유체는 고압의 유체로 변환되어 쉬라우드(22)를 통해서 배출된다. 블레이드(21)를 통과한 고압 유체 중 일부는 서포터(35)의 제1 부분(35a)과 임펠러 조립체(20)에 의해 형성된 제1 유로(P1)에 유입되고, 서포터(35)의 제2 부분(35b)을 따라 이동한다. 유체는 제2 부분(35b)의 경사면을 따라 로터(10)를 향하도록 이동할 수 있다. Referring to Figures 5 and 6, when the fluid machine is driven, the fluid flowing into the impeller assembly 20 is converted into high-pressure fluid and discharged through the shroud 22. Some of the high-pressure fluid passing through the blade 21 flows into the first flow path P1 formed by the first part 35a of the supporter 35 and the impeller assembly 20, and the second part of the supporter 35 Move along (35b). The fluid may move toward the rotor 10 along the inclined surface of the second portion 35b.

유체는 제3 유로(P3)를 따라 반경 방향으로 이동하면서 가스 포일 베어링(100)을 통과하고, 제4 유로(P4)에서 디스크(15)를 따라 유동 방향이 전환되고, 제5 유로(P5)를 따라 다른 가스 포일 베어링을 통과하여 배출된다.The fluid passes the gas foil bearing 100 while moving radially along the third flow path (P3), the flow direction is changed along the disk 15 in the fourth flow path (P4), and the fluid flows through the fifth flow path (P5). It passes through another gas foil bearing and is discharged.

가스 포일 베어링(100)은 디스크(15)와 하우징(30) 또는 디스크(15)와 서포터(35)의 상대적인 회전을 허용한다. 디스크(15)가 회전하면 유체는 랜드 플레이트(130)의 상면을 따라 이동하는 제1 유동(AF1)을 형성한다. 통과하는 유체는 랜드 플레이트(130)를 아래 방향으로도 가력하므로, 범프 포일(120)은 변형된다. The gas foil bearing 100 allows relative rotation of the disk 15 and the housing 30 or the disk 15 and the supporter 35. When the disk 15 rotates, the fluid forms a first flow AF1 that moves along the upper surface of the land plate 130. Since the passing fluid forces the land plate 130 in a downward direction, the bump foil 120 is deformed.

동시에, 베이스 플레이트(110)와 랜드 플레이트(130) 사이에 형성된 제1 터널(T1)과 제2 터널(T2)을 통과하는 제2 유동(AF2)이 형성된다. 제2 유동(AF2)은 반경방향으로 유동이 형성되므로, 유체 기계(1)가 구동시에 가스 포일 베어링(100)에서 발생하는 열을 효과적으로 제거할 수 있다. At the same time, a second flow AF2 passing through the first tunnel T1 and the second tunnel T2 formed between the base plate 110 and the land plate 130 is formed. Since the second flow AF2 flows in the radial direction, heat generated in the gas foil bearing 100 can be effectively removed when the fluid machine 1 is driven.

통상적으로 가스 포일 베어링의 구동시에 발생하는 열은 랜드 플레이트 위를 통과하는 제1 유동에 의해서 외부로 배출된다. 랜드 플레이트(130)의 아래에 배치된 범프 포일(120)과 베이스 플레이트(110) 사이의 공간에는 제1 유동(AF1)보다 상대적으로 많은 양의 제2 유동(AF2)이 이동한다. 제1 유동(AF1)은 발열 부분과 직접 접촉방식으로 열교환하나, 제2 유동(AF2)는 발열 부분과 간접 접촉방식으로 열교환한다. 제2 유동(AF2)은 유동량은 많으나, 간접 접촉 방식이여서 열을 신속하게 제거하는데 한계가 있다. Typically, heat generated when a gas foil bearing is driven is discharged to the outside by the first flow passing over the land plate. A relatively larger amount of the second flow AF2 moves than the first flow AF1 in the space between the bump foil 120 and the base plate 110 disposed below the land plate 130. The first flow (AF1) exchanges heat with the heating part through direct contact, but the second flow (AF2) exchanges heat with the heating part through indirect contact. The second flow (AF2) has a large flow volume, but is limited in quickly removing heat because it is an indirect contact method.

그러나, 본원 발명의 가스 포일 베어링(100) 및 이를 적용한 유체 기계(1)는 베이스 플레이트(110), 범프 포일(120)에 돌기(P) 및/또는 딤플(D)이 형성되어 있으므로, 열 교환 면적을 증가시킨다. 열 교환 면적이 증가되면, 베이스 플레이트(110)나 범프 포일(120)에서 생성된 열을 효과적으로 배출할 수 있다.However, the gas foil bearing 100 of the present invention and the fluid machine 1 to which it is applied have protrusions (P) and/or dimples (D) formed on the base plate 110 and the bump foil 120, thereby facilitating heat exchange. Increase the area. When the heat exchange area is increased, heat generated in the base plate 110 or bump foil 120 can be effectively discharged.

또한, 베이스 플레이트(110)와 범프 포일(120) 사이에 배치된 돌기(P) 및/또는 딤플(D)은 제2 유동(AF2)의 속도를 감소시킨다. 돌기(P) 및/또는 딤플(D)이 유체의 흐름을 방해하므로, 제2 유동(AF2)은 천천히 흐르게 되고, 충분한 열교환을 할 수 있다.Additionally, the protrusions (P) and/or dimples (D) disposed between the base plate 110 and the bump foil 120 reduce the speed of the second flow (AF2). Since the protrusions (P) and/or dimples (D) impede the flow of fluid, the second flow (AF2) flows slowly and sufficient heat exchange can occur.

본원 발명의 가스 포일 베어링(100) 및 이를 적용한 유체 기계(1)는 범프 포일(120)의 구동을 고려하여 유효 적절한 위치에 돌기(P) 및/또는 딤플(D)이 배치된다. 가스 포일 베어링(100)이 구동되더라도, 돌기(P) 및/또는 딤플(D)은 범프 포일(120)의 이동을 방해하지 않고 신속하게 구동될 수 있다.The gas foil bearing 100 of the present invention and the fluid machine 1 to which it is applied have protrusions P and/or dimples D disposed at effective and appropriate positions in consideration of the driving of the bump foil 120. Even if the gas foil bearing 100 is driven, the protrusion (P) and/or dimple (D) can be driven quickly without interfering with the movement of the bump foil 120.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the appended patent claims will include such modifications or variations as long as they fall within the gist of the present invention.

1: 유체 기계
100: 가스 포일 베어링
110: 베이스 플레이트
120: 범프 포일
130: 랜드 플레이트1: fluid machine
100: gas foil bearing
110: base plate
120: bump foil
130: land plate

Claims (5)

베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 일면에 복수 개로 배치되는 범프 포일(Bump foil); 및
상기 범프 포일을 각각 커버하도록 배치되는 복수개의 랜드 플레이트를 포함하고,
상기 범프 포일은 상기 베이스 플레이트의 일면과 접촉하는 오목부와 상기 랜드 플레이트와 접촉하는 볼록부를 포함하며,
상기 베이스 플레이트의 일면 및 상기 범프 포일은, 외면에서 돌출되는 돌기 또는 외면에서 함몰되는 딤플을 가지며,
상기 돌기 또는 상기 딤플은, 상기 범프 포일과 상기 베이스 플레이트가 접촉하지 않는 영역에 배치되는, 가스 포일 베어링.base plate;
A plurality of bump foils are disposed on one surface of the base plate; and
It includes a plurality of land plates arranged to each cover the bump foil,
The bump foil includes a concave portion in contact with one surface of the base plate and a convex portion in contact with the land plate,
One surface of the base plate and the bump foil have protrusions protruding from the outer surface or dimples recessed from the outer surface,
The protrusion or the dimple is disposed in an area where the bump foil and the base plate do not contact. 제1 항에 있어서,
상기 돌기 또는 상기 딤플은, 상기 베이스 플레이트와 상기 범프 포일이 형성하는 제1 터널의 내측면에 배치되는, 가스 포일 베어링.According to claim 1,
The protrusion or the dimple is disposed on an inner surface of a first tunnel formed by the base plate and the bump foil. 제1 항에 있어서,
상기 돌기 또는 상기 딤플은, 상기 범프 포일과 상기 랜드 플레이트가 형성하는 제2 터널의 내측면에 형성되는, 가스 포일 베어링.According to claim 1,
The protrusion or the dimple is formed on an inner surface of a second tunnel formed by the bump foil and the land plate. 삭제delete 삭제delete
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