KR20000052393A

KR20000052393A - 대형 비틀림 진동 완충기

Info

Publication number: KR20000052393A
Application number: KR1019990053709A
Authority: KR
Inventors: 산디크외르크; 야너루츠; 헤르만엔스; 콘소이어요하힘
Original assignee: 하쎄 앤드 브레데 게엠베하
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2000-08-25
Also published as: JP2000199544A; DE19855420A1; GB2344398B; KR100688134B1; GB9928445D0; DE19855420C2; GB2344398A

Abstract

공지의 대형 비틀림 진동 완충기에서는 하우징이 환형 채널을 형성하는 벽부를 구비한다. 전 측면에서 에워싸이는 회전 원형 링과 채널의 벽부와의 사이에는 환형 베어링이 마련된다. 고장을 일으키지 않는 신규의 대형 비틀림 진동 완충기를 형성하고자 한다. 그를 위해, 베어링 장치(12)에 의해 하우징(2) 속에 지지되는 회전 원형 링(10)을 구비하고, 베어링 장치(12)가 서로 결합되는 하나 이상의 금속 층(15, 16 또는 15, 17)으로 이루어지는 대형 비틀림 진동 완충기(1)를 제공한다. 그에 의해, 대형 비틀림 진동 완충기를 60 000 시간을 넘는 가행 기간 동안 고장을 일으킴이 없이 작동되도록 설계할 수 있다. 또한, 선택되는 재료를 특히 회전 원형 링의 질량 및 사용되는 완충 매체에 따라 다르게 선택하는 것이 가능하다.

Description

대형 비틀림 진동 완충기{HEAVY TORSIONAL VIBRATION DAMPER}

본 발명은 베어링 장치에 의해 하우징 속에 지지되는 회전 원형 링(rotary circular ring)을 구비한, 특히 저속으로 운전되는 선박 주 엔진용의 대형 비틀림 진동 완충기에 관한 것이다.

통상, 비틀림 진동 완충기는 완충시키려는 크랭크 축의 동력 단의 반대 쪽에 플랜지 결합되는 환형의 밀폐된 하우징으로 이루어진다. 하우징 속에는 회전 원형 링이 틈새를 둔 채로 끼워 넣어진다. 회전 원형 링과 하우징과의 사이에 남겨지는 틈새 공간은 완충 매체, 특히 고 점성 실리콘 오일로 충전된다. 비틀림 진동이 발생되면, 회전 원형 링과 그 회전 원형 링을 에워싸고 있는 하우징과의 사이에서 완충 매체를 주기적으로 번갈아 전단시키는 상대 회전이 일어난다. 그러한 교호적인 전단 변형에 의해 탄성 작용 및 완충 작용이 실현된다.

그러한 상대 회전을 일으키기 위해서는 회전 원형 링이 하우징 속에 회전이 가능하게 지지되어야 한다. 그를 위해, DE-PS 951 965에서는 그 원통형 외면이 그에 대응하는 회전 원형 링의 내면에 밀접하게 접촉된 채로 결합되는 청동제 베어링 링이 마련된다.

EP 0 787 925 A2로부터 벽부가 마련된 하우징을 구비하는 비틀림 진동 완충기가 공지되어 있는데, 그 벽부는 회전 원형 링을 회전이 가능하게 수납하는 환형 채널을 형성하고, 회전 원형 링의 중심 구멍 속에는 환형 베어링이, 그리고 환형 베어링과 채널의 내벽과의 사이에는 마모가 없는 재료로 이루어진 베어링 받침대가 각각 마련된다. 마모가 없는 재료는 경질 금속이다.

그러나, 전술된 문헌에 개시된 대형 비틀림 진동 완충기는 실제로는 고장을 일으키기가 매우 쉬운 것으로 밝혀졌다. 그러한 대형 비틀림 진동 완충기의 베어링 요소는 고장을 일으킴이 없이 작동되도록 요구되는 약 60 000 시간의 가행 기간이 경과하기도 전에 불리하게도 보수되거나 교환되어야 한다. 그러한 보수 작업은 선박의 기계실에서의 한정된 공간 상황을 고려할 때에 이동시켜야 할 질량이 매우 큼에도 불구하고 그에 알맞는 성능을 발휘할 수 있는 리프트의 사용이 불가능하기 때문에 매우 어렵다.

EP 0 009 981 B1로부터 그 회전 원형 링이 반경 방향으로 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluorethylen; PTFE)으로 이루어진 슬리브 상에 지지되고, 그 슬리브가 하우징의 허브 플랜지에 맞대어 접하는 비틀림 진동 완충기가 공지되어 있다. 그러나, 그러한 문헌에 개시된 바와 같이 회전 원형 링을 PTFE 슬리브에 의해 지지하는 것은 대형 비틀림 진동 완충기의 경우에는 PTFE 슬리브의 지지력의 한계를 넘어서게 되기 때문에 부적합하다.

따라서, 본 발명의 목적은 고장을 일으키지 않도록 대형 비틀림 진동 완충기를 형성하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 대형 비틀림 진동 완충기의 제1 실시예의 일부분의 부분 단면 사시도,

도 2는 도 1에 마련된 베어링 장치의 일부분의 확대도,

도 3은 본 발명에 따른 대형 비틀림 진동 완충기의 다른 실시예의 일부분의 부분 단면 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 대형 비틀림 진동 완충기의 또 다른 실시예의 일부분의 부분 단면 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 대형 비틀림 진동 완충기

2 : 하우징

3 : 배후 벽

4 : 외벽

5 : 베어링 시트

6 : 고정 플랜지

7 : 덮개

8 : 나사

9 : 밀봉 요소

10 : 회전 원형 링

11 : 전단 틈새

12 : 베어링 장치

13, 13', 13" : 베어링 링

14 : 슬라이딩 콕

15, 16, 17 : 재료 층

18 : 저장 공간

그러한 목적은 청구항 1의 주제에 의해 달성된다.

베어링 장치를 서로 결합되는 2개 이상의 재료 층으로 형성함으로써 바람직하게도 본 발명에 따른 대형 비틀림 진동 완충기가 60 000 시간을 넘는 가행 기간 동안 고장을 일으킴이 없이 작동되도록 설계될 수 있다. 또한, 해당 재료를 특히 회전 원형 링의 질량 및 사용되는 완충 매체에 따라 다르게 선택하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 대형 비틀림 진동 완충기에 마련되는 베어링 장치는 기능 조건에 알맞게 회전 원형 링을 지지하고 안내해야 한다. 따라서, 서로 결합되는 재료 층은 마찰이 없는 재료 및/또는 마모가 없는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 마련되는 재료 층 중의 하나 이상의 층이 금속제 재료로 이루어지면, 베어링 장치의 지지력이 특히 양호해진다. 각별히 마찰이 없는 베어링 장치는 하나 이상의 재료 층이 플라스틱, 특히 폴리플루오르카본(polyfluorcarbon)으로 이루어지는 경우이다. 그러한 폴리플루오르카본은 특히 PTFE, 폴리클로르트리플루오르에틸렌(polychlortrifluorethylen; PCTFE) 또는 폴리테트라플루오르에틸렌퍼플루오르프로필렌(polytetrafluorethylenperfluorpropylen; PFEP)이다. 본 발명에 따른 대형 비틀림 진동 완충기의 베어링 장치는 플라스틱의 사용에 의해 바람직하게도 큰 힘을 수용할 수 있을 뿐만 아니라 비틀림 진동 완충기의 작동 중에 발생되는 고온에서도 진동 운동을 견뎌 낼 수 있다. 플라스틱, 특히 폴리플루오르카본에는 내마모성을 향상시키는 융제, 특히 청동 입자, 유리 섬유, 흑연, 석탄 또는 방향족 폴리에스터가 첨가되어 혼합될 수 있다.

특히 바람직한 비틀림 진동 완충기는 금속제 재료로 이루어진 재료 층이 마련되고 그 재료 층의 상측 및 하측에 플라스틱, 특히 폴리플루오르카본으로 이루어진 재료 층이 각각 배치되는 베어링 장치를 구비한다. 그 경우, 금속제 재료로 이루어진 재료 층은 대형 비틀림 진동 완충기의 회전 원형 링과 하우징과의 사이에 슬라이딩 층으로서 마련된 베어링 장치를 위한 지지 층으로서의 역할을 한다. 플라스틱으로 이루어진 재료 층의 층 두께는 각각 수 1/10 ㎜인 것이 특히 바람직하다.

서로 결합되는 2개 이상의 재료 층으로 이루어진 베어링 장치는 대형 비틀림 진동 완충기의 회전 원형 링과 하우징의 적어도 일부분과의 사이에 배치되는 베어링 링으로서 형성될 수 있다. 그에 해당하는 하우징 부분으로서 대형 비틀림 진동 완충기의 베어링 시트가 사용될 경우에는 바람직하게도 회전 원형 링을 반경 방향으로 안내하는 것이 실현된다. 반면에, 그에 해당하는 하우징 부분이 비틀림 진동 완충기의 배후 벽 또는 덮개인 경우에는 대형 비틀림 진동 완충기에서 회전 원형 링을 축방향으로 안내하는 것이 실현된다.

베어링 링으로부터 하나 이상의 베어링 면이 돌출될 경우에는 바람직하게도 회전 원형 링을 반경 방향 및 축방향으로 조합되게 안내하는 것이 실현된다. 특히, 그것은 베어링 링과 그로부터 돌출된 베어링 면이 대략 L형 횡단면의 베어링 부시를 형성하는 경우에 해당한다.

베어링 장치는 회전 원형 링과 하우징과의 사이에 부동(浮動)적으로 배치되는 것이 바람직한 것으로 입증되었다.

본 발명의 또 다른 특징 및 장점은 첨부 도면에 의거한 이후의 설명으로부터 명확하게 파악될 수 있을 것이다.

대형 비틀림 진동 완충기란 특히 그 외경이 1.5 내지 3.0 m에 달하는 그러한 전단 틈새 보상기를 의미할 수 있다. 그 총 질량은 3 내지 20 톤에 달한다. 그러한 크기의 완충기는 통상적으로 사이클이 5 내지 13이고 피스톤 직경이 350 내지 900 ㎜인 저속으로 운전되는 2행정 크로스 헤드 엔진의 크랭크 축에 플랜지 결합된다. 그러한 엔진은 대부분의 용도에서 직접적으로, 즉 탄성 클러치 또는 트랜스미션의 중간 접속이 없이 원양 운항선의 프로펠러를 구동시킨다. 그러나, 본 발명에 따른 대형 비틀림 진동 완충기는 다른 치수 및 질량으로도 형성될 수 있고 다른 용도에도 제공될 수 있음을 이해해야 할 것이다.

도 1에는 대형 비틀림 진동 완충기(1)의 일부분이 예시적으로 도시되어 있다. 그러한 대형 비틀림 진동 완충기(1)는 하우징(2) 및 배후 벽(3)을 구비하는데, 그 배후 벽(3)으로부터 하우징 외벽(4) 및 베어링 시트(5)가 돌출된다. 베어링 시트(5)에는 고정 플랜지(6)가 배치되고, 그 고정 플랜지(6)에 의해 대형 비틀림 진동 완충기가 선박 주 엔진 또는 저속 로터 휠로서 형성된 고정형 내연 엔진의 도시를 생략한 엔진 크랭크 축에 고정될 수 있다. 하우징(2)은 상징적으로 도시된 나사(8)를 사용하여 덮개(7)에 의해 폐쇄되는데, 그러한 나사(8)는 덮개(7)의 내측 및 외측의 전 둘레를 따라 분포된다. 하우징 외벽(4) 및 베어링 시트(5)의 단부 면에는 각각 밀봉 요소(9)가 장착되어 하우징(2)을 밀봉시킨다. 밀봉 요소(9)는 도시된 본 실시예에서는 O 링이지만, 다른 밀봉 요소가 마련될 수도 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 하우징 외벽(4)과 덮개(7)와의 접촉 면 및 베어링 시트(5)와 덮개(7)와의 접촉 면 상에 도포되는 액체 패킹에 의해 밀봉이 이루어질 수 있다.

하우징(2) 속에는 회전 원형 링(10)이 배치된다. 회전 원형 링(10)과 배후 벽(3)과 하우징 외벽(4)과 덮개(7)와의 사이에는 전단 틈새(11)가 마련되고, 그 전단 틈새(11) 속에는 완충 매체, 예컨대 고 점성 실리콘 오일이 배치된다. 도 1에 도시된 회전 원형 링(10)의 내측 연부는 반경 방향으로 베어링 시트(5) 상에 놓여진 베어링 장치(12)에 지지된다. 도시된 본 실시예의 경우, 베어링 장치(12)는 축방향으로 배후 벽(3)으로부터 덮개(7)까지 연장되어 부동(浮動)적으로 배치된 밴드형 베어링 링(13)으로서 형성된다.

회전 원형 링(10)은 배후 벽(3) 및 덮개(7)와 대면된 측면에서 버섯형 또는 원판형으로 형성된 공지의 슬라이딩 콕(14)에 고정되어 축방향으로 안내된다.

도 1에 도시된 단면 부분 "A"는 도 2에 확대도로 도시되어 있다. 베어링 링(13)은 선택된 본 실시예에서는 3개의 재료 층(15, 16, 17)으로 제작된다. 도 2에 도시된 중심 재료 층(15)은 금속으로 이루어지고, 그 재료 층(15)의 상측 및 하측 또는 반경 방향의 내측 및 외측에 배치된 재료 층(16, 17)을 위한 지지 층으로서의 역할을 한다. 재료 층(16, 17)은 각각 적절한 플라스틱, 특히 폴리플루오르카본, 예컨대 PTFE로 형성된다. 재료 층(16, 17)은 압축 강도가 높고 마찰이 없으며, 그에 따라 그 내측 구멍에 의해 재료 층(17)에 맞대어 접하는 회전 원형 링(10)은 재료 층(16)이 맞대어 접하는 하우징(2)의 베어링 시트(5) 상에서 양호하게 슬라이딩될 수 있다. 동시에, 예컨대 폴리플루오르카본으로 이루어진 재료 층(16, 17)은 회전 원형 링(10) 및 베어링 시트(5)에 대한 베어링 장치의 접촉 층으로서의 역할을 한다. 플라스틱으로 이루어진 재료 층(16, 17)의 내마모성을 향상시키기 위해, 예컨대 청동 입자, 유리 섬유, 흑연, 석탄 또는 방향족 폴리에스터와 같은 융제가 그 재료 층(16, 17)에 첨가되어 혼합될 수 있다.

도시된 본 실시예에서는 금속으로 이루어진 재료 층(15)이 플라스틱으로 이루어진 재료 층(16, 17)보다 더 두껍게 형성되는데, 그 경우에 재료 층(16, 17)의 두께는 각각 수 1/10 ㎜이다. 특히, 금속으로 이루어진 재료 층(15)의 두께는 약 0.5 ㎜일 수 있고, 그 재료 층(15)의 양쪽에 부착된 슬라이딩 층의 두께는 각각 0.3 ㎜일 수 있다. 그러나, 그것은 필수적인 것이 아니고, 오히려 사용 목적에 따라 개개의 재료 층(15, 16, 17)의 두께가 임의로 부여될 수 있다.

도 3에는 도 1과는 다르게 수정된 대형 비틀림 진동 완충기의 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 회전 원형 링(10)을 축방향으로 지지하는 것이 슬라이딩 콕에 의해서가 아니라, 베어링 링(10)과 배후 벽(3)과의 사이 또는 회전 원형 링(10)과 하우징(2)의 덮개(7)와의 사이에 배치되어 회전 원형 링(10)의 전 둘레에 걸쳐 연장되는 2개의 베어링 링(13' 또는 13")에 의해 이루어진다. 베어링 링(13', 13")도 역시 베어링 링(10)과 마찬가지로 예컨대 금속으로 이루어진 재료 층(15)과 폴리플루오르카본과 같은 플라스틱으로 이루어져 그 재료 층(15)을 에워싸는 2개의 재료 층(16, 17)으로 제작되는데, 베어링 링(13')의 경우에는 재료 층(16, 17)이 배후 벽(3)과 회전 원형 링(10)에 접하도록, 그리고 베어링 링(13")의 경우에는 재료 층(16, 17)이 덮개(7)와 회전 원형 링(10)에 각각 접하도록 구성된다.

도 3에 도시된 실시예에서는 베어링 링(13', 13")이 베어링 링(10)에 결합되지 않는다. 반면에, 도 4에 도시된 실시예에서는 회전 원형 링(10)을 반경 방향으로 지지하는 2개의 베어링 링(13)이 마련되고, 그 각각에는 회전 원형 링(10)을 축방향으로 안내하는 베어링 링(13', 13")이 일체로 통합되어 장착된다. 즉, 회전 원형 링(10)이 대략 L형의 2개의 유니온 부시에 의해 축방향 및 반경 방향으로 지지된다. 그에 의해, 바람직하게도 완충시키려는 비틀림 진동뿐만 아니라 반경 방향 및 축방향의 가속력이 수용될 수 있다.

베어링 링(13', 13")은 회전 원형 링(10)을 최대한으로 마모가 없이 축방향으로 지지하는 것뿐만 아니라, 완충 매체로서의 역할을 하는 고 점성 실리콘 오일로 충전된 전단 틈새(11)를 측방으로 유지시키는 것을 보장해 준다. 도 4에 도시된 바와 같이 서로 이격된 채로 회전 원형 링(10)을 반경 방향으로 지지하는 2개의 베어링 링(13)을 마련할 경우, 저장 공간(18) 속에 있는 완충 매체가 용이하게 통과되어 전단 틈새(11)에 도달될 수 있기 때문에 고 점성 실리콘 오일을 전단 틈새(11) 속에 공급하는 것이 매우 효과적으로 이루어진다.

베어링 장치의 조립을 용이하게 하기 위해, 베어링 링(13, 13' 및/또는 13")에 하나 이상의 슬릿을 마련할 수 있다.

본 발명에 따른 대형 비틀림 진동 완충기에 의하면, 베어링 장치를 서로 결합되는 2개 이상의 재료 층으로 형성함으로써 바람직하게도 대형 비틀림 진동 완충기가 60 000 시간을 넘는 가행 기간 동안 고장을 일으킴이 없이 작동되도록 설계될 수 있다. 또한, 해당 재료를 특히 회전 원형 링의 질량 및 사용되는 완충 매체에 따라 다르게 선택하는 것이 가능하다. 특히, 서로 결합되는 재료 층을 마찰이 없는 재료 및/또는 마모가 없는 재료로 형성함으로써 베어링 장치가 회전 원형 링을 양호하게 안내하고 지지할 수 있고, 재료 층 중의 하나 이상의 층을 금속제 재료로 형성함으로써 베어링 장치의 지지력이 특히 양호해진다.

Claims

저속으로 운전되는 선박 주 엔진에 사용되는 것과 같은, 베어링 장치(12)에 의해 하우징(2) 속에 지지되는 회전 원형 링(10)을 구비한 대형 비틀림 진동 완충기(1)에 있어서,

상기 베어링 장치(12)는 서로 결합되는 2개 이상의 재료 층(15, 16 또는 15, 17)을 구비하는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제1항에 있어서, 상기 재료 층(15, 16, 17)은 마찰이 없는 재료 및 마모가 없는 재료 및 압축 강도가 높은 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 재료 층(15, 16, 17)은 금속제 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 재료 층(15, 16, 17)은 폴리플루오르카본과 같은 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제4항에 있어서, 상기 플라스틱으로 이루어진 재료 층(15, 16, 17)에는 내마모성을 향상시키는 융제가 첨가되어 혼합되는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제4항에 있어서, 상기 플라스틱으로 이루어진 재료 층(15, 16, 17)은 회전 원형 링(10) 및 하우징(2)에 맞대어 접하는 접촉 층으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 베어링 장치(12)는 지지 층으로서 금속제 재료로 형성된 재료 층(15)을 구비하고, 그 재료 층(15)의 상측 및 하측에는 폴리플루오르카본과 같은 플라스틱으로 이루어진 재료 층(16, 17)이 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 베어링 장치(12)는 회전 원형 링(10)과 하우징(2)의 하나 이상의 부분과의 사이에 배치되는 하나 이상의 베어링 링(13, 13', 13")을 구비하는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제8항에 있어서, 상기 베어링 링(13, 13', 13")은 밴드형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제8항에 있어서, 상기 베어링 링(13)으로부터 역시 베어링 장치(12)의 구성 부품인 추가의 베어링 링(13', 13")이 돌출되는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제10항에 있어서, 상기 베어링 링(13) 및 그로부터 돌출된 베어링 링(13', 13")은 대략 L형 횡단면의 베어링 부시를 형성하고, 그 베어링 부시에서는 베어링 링(13)이 회전 원형 링(10)을 반경 방향으로 지지하고 그로부터 돌출된 베어링 링(13', 13")이 회전 원형 링(10)을 축방향으로 지지하는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 베어링 장치(12)는 회전 원형 링(10)과 하우징(2)과의 사이에 부동적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 회전 원형 링(10) 및 하우징(2)에는 회전 원형 링(10)을 축방향으로 지지하는 역할을 하는 슬라이딩 콕(14)이 마련되는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제1항에 있어서, 상기 재료 층(15, 16, 17)은 마찰이 없는 재료 또는 마모가 없는 재료 또는 압축 강도가 높은 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제4항에 있어서, 상기 플라스틱으로 이루어진 재료 층(15, 16, 17)은 회전 원형 링(10) 또는 하우징(2)에 맞대어 접하는 접촉 층으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전 원형 링(10) 또는 하우징(2)에는 회전 원형 링(10)을 축방향으로 지지하는 역할을 하는 슬라이딩 콕(14)이 마련되는 것을 특징으로 하는 대형 비틀림 진동 완충기(1).