KR20010010872A

KR20010010872A - Axial gas sealing structure for foil bearing

Info

Publication number: KR20010010872A
Application number: KR1019990029987A
Authority: KR
Inventors: 박진성
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-02-15
Also published as: KR100360232B1

Abstract

PURPOSE: A structure for preventing gas leakage of a foil bearing is provided to prevent gas from being leaked through voids of foil segments supporting a shaft. CONSTITUTION: A gas leakage preventing structure of a foil bearing includes a plurality of foil mounting grooves(1a) formed in the inner peripheral surface of a cylindrical foil housing(1) at regular gaps, foil segments(2) supporting a shaft with a bending force that are inserted into each foil mounting groove of the foil housing, and ductile blocking members(10) each having a predetermined thickness are interposed between the foil segments, so that the voids(C) between the foil segments are blocked for preventing gas leakage.

Description

AXIAL GAS SEALING STRUCTURE FOR FOIL BEARING}

본 발명은 포일 베어링에 관한 것으로, 특히 각 포일편 사이로 압축가스가 누설되는 것을 방지하는데 적합한 포일 베어링의 축방향 가스누설 방지구조에 관한 것이다.The present invention relates to a foil bearing, and more particularly to an axial gas leakage prevention structure of a foil bearing suitable for preventing leakage of compressed gas between each piece of foil.

일반적으로 베어링은 회전하고 있거나 또는 왕복운동을 하고 있는 축을 지지하여 그 축에 작용하는 하중을 받는 역할을 하는 것으로, 상기 베어링이 축과 접촉되는 형태에 따라 미끄럼 베어링 및 구름 베어링으로 대별되며, 하중의 방향에 따라서는 레이디얼 베어링 및 스러스트 베어링으로 구분된다.In general, the bearing supports a shaft that is rotating or reciprocating and receives a load acting on the shaft. The bearing is roughly divided into a sliding bearing and a rolling bearing according to the form in which the bearing contacts the shaft. Depending on the direction, it is divided into radial bearing and thrust bearing.

상기 미끄럼 베어링은 축과 베어링의 접촉이 미끄럼 마찰인데 비하여 구름 베어링은 회전체의 구름마찰이므로 마찰손실은 구름 베어링쪽이 훨씬 작다. 그러므로 상기 미끄럼 베어링에서는 축과 베어링 사이에 적당한 틈새를 주어 여기에 가스와 같은 윤활제를 공급하여 금속과 금속이 직접 닿지 않고 유체마찰로 축을 지지하도록 하고 있는 실정이나, 이러한 가스 베어링은 특히 축을 레이디얼 방향으로 지지하는 경우에 있어서 그 축과 베어링과의 틈새가 미세하여 축과 베어링이 부딪힐 우려가 있었다. 이에 축과 베어링과의 허용공극이 큰 포일 베어링(Foiling Bearing)이나 틸팅 베어링(Tilting Bearing)이 제안되고 있다.In the sliding bearing, the contact between the shaft and the bearing is sliding friction, whereas the rolling bearing is rolling friction of the rotating body, so the friction loss is much smaller in the rolling bearing. Therefore, in the sliding bearings, a gap is provided between the shaft and the bearing to supply a lubricant, such as gas, to support the shaft by fluid friction without direct contact between the metal and the metal. In the case of support by the roller, the clearance between the shaft and the bearing was minute and the shaft and the bearing might collide. Accordingly, a foil bearing or a tilting bearing having a large allowable gap between the shaft and the bearing has been proposed.

도 1은 종래 포일 베어링 중에서 굽힘형(Spirall Type) 포일 베어링의 일례를 보인 종단면도이다.1 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of a spiral-type foil bearing among conventional foil bearings.

이에 도시된 바와 같이 종래의 굽힘형 포일 베어링(이하, 포일 베어링으로 통칭함)은 원통형으로 된 포일 하우징(Foil Housing)(1)의 내주면에 다수개의 포일 장착홈(1a)이 등간격으로 형성되고, 그 포일 하우징(1)의 각 포일 장착홈(1a)에는 굽힘력으로 축(3)을 지지하는 포일 세그먼트(Foil Segment)(2)가 낱개로 삽입되어 이루어진다.As shown in the related art, a conventional bent foil bearing (hereinafter referred to as a foil bearing) has a plurality of foil mounting grooves 1a formed at equal intervals on an inner circumferential surface of a cylindrical foil housing 1. Each foil mounting groove 1a of the foil housing 1 is individually inserted with a foil segment 2 supporting the shaft 3 by a bending force.

상기 포일 세그먼트(2)는 도 2a 및 도 2b에서와 같이, 전체가 동일한 두께로 성형되는 것으로, 그 양단중에서 포일 하우징(1)의 포일 장착홈(1a)에 끼워지는 삽입단(2a)은 상기한 포일 장착홈(1a)에 걸려 탄성력을 갖도록 수회 절곡 형성되고, 그 타단인 지지단(2b)은 부하면(이하, 축이 접촉되는 면을 부하면이라 하고, 그 이면을 탄성면이라고 함)쪽으로 만곡지게 형성되어 이루어진다.The foil segment 2 is formed in the same thickness as in Fig. 2a and 2b, the insertion end (2a) that is fitted to the foil mounting groove (1a) of the foil housing (1) of the both ends are It is formed to be bent several times so as to have elastic force by being caught in one foil mounting groove 1a, and the other end of the support end 2b is loaded (hereinafter, referred to as the surface where the shaft is in contact with, and its back surface is called an elastic surface). It is formed to be curved toward the side.

도면중 미설명 부호인 C는 베어링 공극이다.In the drawings, reference numeral C denotes a bearing gap.

상기와 같이 구성된 종래 포일 베어링은 다음과 같이 조립되어 동작된다.The conventional foil bearing configured as described above is assembled and operated as follows.

즉, 상기 포일 하우징(1)의 내주면에 구비된 각각의 포일 장착홈(1a)에 포일 세그먼트(2)를 하나씩 동일 방향으로 삽입 장착시켜 그 포일 세그먼트(2)의 부하면들로 이루어지는 공간에 축(3)을 밀착되도록 삽입 지지시킨다.That is, the foil segments 2 are inserted into and mounted in the same direction, one by one in each foil mounting groove 1a provided on the inner circumferential surface of the foil housing 1, and the shaft is formed in the space formed by the load surfaces of the foil segments 2. Insert and support (3) in close contact.

이때, 상기 축(3)이 고속으로 회전을 하다가 여러 요인에 의해 횡방향으로 요동을 하게 되면, 그 축(3)의 요동방향에 접촉되어 있던 하나 또는 그 이상의 포일 세그먼트(2)가 휘청하면서 축(3)의 요동을 탄력적으로 완충시켜 본래의 허용회전반경을 유지하도록 지지하게 되는 것이었다.At this time, if the shaft 3 rotates at a high speed and then swings in the lateral direction due to various factors, the shaft 3 while being in contact with the swinging direction of the shaft 3 is shaking. The fluctuation of (3) was elastically buffered to support the original allowable rotation radius.

그러나, 상기와 같은 종래 포일 베어링은 축방향으로의 가스누설이 큰 문제점으로 지적되고 있는 실정이다. 예를 들어 도 3에서와 같이 종래의 포일 베어링이 터보 압축기에 장착되는 경우에는 그 포일 베어링의 포일 하우징(1)과 축(3) 사이의 반경방향 공극(C)이 비교적 크게 되어 압축실과 모터실을 실링하는 실링부재(4) 역시 축(3)과의 공극(C)을 크게 형성할 수 밖에 없고, 이로 인해 상대적으로 고압인 압축실에서 저압의 모터실로 누설되는 압축가스가 포일 베어링의 각 포일 세그먼트(2) 사이를 통해 쉽게 모터실로 유입되어 결국 압축기의 효율을 저하시키게 되는 것이었다.However, such a conventional foil bearing has been pointed out as a major problem of gas leakage in the axial direction. For example, when a conventional foil bearing is mounted on a turbo compressor as shown in FIG. 3, the radial void C between the foil housing 1 and the shaft 3 of the foil bearing becomes relatively large, so that the compression chamber and the motor chamber are relatively large. The sealing member 4 also seals the air gap C with the shaft 3, so that the compressed gas leaking from the relatively high pressure compression chamber into the low pressure motor chamber is prevented from each foil of the foil bearing. It was easily introduced into the motor room through the segments (2), which would reduce the efficiency of the compressor.

본 발명은 상기와 같은 종래 포일 베어링이 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 축이 삽입 지지되는 각 포일 세그먼트의 사이로 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있는 포일 베어링의 축방향 가스누설 방지구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.The present invention has been made in view of the problems of the conventional foil bearing as described above, to provide an axial gas leakage prevention structure of the foil bearing that can prevent the leakage of gas between each foil segment is inserted into the shaft support There is an object of the present invention.

도 1은 종래 포일 베어링을 보인 종단면도.1 is a longitudinal cross-sectional view showing a conventional foil bearing.

도 2a 및 도 2b는 종래 포일 베어링의 포일 세그먼트를 보인 사시도 및 종단면도.2A and 2B are a perspective view and a longitudinal sectional view showing a foil segment of a conventional foil bearing.

도 3은 종래 포일 베어링이 장착된 터보 압축기의 반단면도.3 is a half sectional view of a turbo compressor equipped with a conventional foil bearing;

도 4는 본 발명 포일 베어링의 일례를 보인 종단면도.Figure 4 is a longitudinal sectional view showing an example of the present invention foil bearing.

도 5는 본 발명 포일 베어링의 차단부재를 보인 사시도.5 is a perspective view showing a blocking member of the present invention foil bearing.

** 도면의 부호에 대한 상세한 설명 **** Detailed description of the symbols in the drawings **

1 : 포일 하우징 1a : 포일 장착홈1: foil housing 1a: foil mounting groove

2 : 포일 세그먼트 10 : 차단부재2: foil segment 10: blocking member

C : 베어링 공극C: bearing gap

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 통형으로 된 포일 하우징의 내주면에 다수개의 포일 장착홈이 형성되고, 그 포일 하우징의 각 포일 장착홈에 굽힘력으로 축을 지지하는 포일 세그먼트가 삽입되며, 그 포일 세그먼트의 사이에 소정의 두께를 갖는 연성의 차단부재가 개재되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 포일 베어링의 축방향 가스누설 방지구조가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, a plurality of foil mounting grooves are formed on the inner circumferential surface of the cylindrical foil housing, and a foil segment for supporting the shaft with bending force is inserted into each foil mounting groove of the foil housing, and the foil segment An axial gas leakage preventing structure of a foil bearing is provided, wherein a flexible blocking member having a predetermined thickness is interposed therebetween.

이하, 본 발명에 의한 포일 베어링의 축방향 가스누설 방지구조를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the axial gas leakage preventing structure of the foil bearing according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in the accompanying drawings.

도 4는 본 발명 포일 베어링의 일례를 보인 종단면도이고, 도 5는 본 발명 포일 베어링의 차단부재를 보인 사시도이다.Figure 4 is a longitudinal sectional view showing an example of the foil bearing of the present invention, Figure 5 is a perspective view showing a blocking member of the foil bearing of the present invention.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 축방향 가스누설 방지구조가 구비된 포일 베어링은, 원통형으로 된 포일 하우징(1)의 내주면에 다수개의 포일 장착홈(1a)이 등간격으로 형성되고, 그 포일 하우징(1)의 각 포일 장착홈(1a)에는 굽힘력으로 축을 지지하는 포일 세그먼트(2)가 낱개로 각각 삽입되며, 그 각각의 포일 세그먼트(2) 사이에는 각 포일 세그먼트(2) 사이의 틈새를 차단하는 차단부재(10)가 개재되어 이루어진다.As shown in the present invention, in the foil bearing having the axial gas leakage preventing structure according to the present invention, a plurality of foil mounting grooves 1a are formed on the inner circumferential surface of the cylindrical foil housing 1 at equal intervals, and the foil Each foil mounting groove 1a of the housing 1 is individually inserted with a foil segment 2 supporting the shaft with a bending force, and a gap between each foil segment 2 between each foil segment 2. Blocking member 10 for blocking is made.

상기 포일 세그먼트(2)는 전체가 동일한 두께로 되어 부압면(미부호)의 양끝단이 상향되도록 만곡지게 성형되는 것으로, 그 양끝단 중에서 삽입단(2a)은 상기한 포일 장착홈(1a)에 걸려 탄성력을 발휘하도록 수회 절곡 형성되고, 그 타단인 지지단(2b)은 각 포일 세그먼트(2)가 서로 겹쳐져 원형의 축공간이 형성되며, 이 원형의 축공간에 축(3)이 밀착되어 삽입된다.The foil segment 2 is formed to be bent so that both ends of the negative pressure surface (unsigned) are made to have the same thickness as a whole, and the insertion end 2a is inserted into the foil mounting groove 1a. The bending end is formed several times to exert elastic force, and the other end of the supporting end 2b is formed by overlapping each foil segment 2 with each other to form a circular shaft space, and the shaft 3 is in close contact with the circular shaft space. do.

여기서, 상기 각 포일 세그먼트(2) 사이의 틈새가 원호변을 갖는 삼각형 단면형상으로 형성되는 것을 감안하여 상기한 차단부재(10)는 도 5에 도시된 바와 같이, 원호변을 갖는 삼각형 단면형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 각각의 포일 세그먼트(2)가 축(3) 요동시 엄격하게는 서로 시간차를 두고 굽혀지게 되므로 상기한 차단부재(10)는 이러한 각 포일 세그먼트(2)의 굽힘운동에 방해가 되지 않는 두께로 형성되어야 한다.Here, in view of the fact that the gap between the foil segments 2 is formed in a triangular cross-sectional shape having an arc side, the blocking member 10 has a triangular cross-sectional shape having an arc side as shown in FIG. 5. Preferably, the foil member 2 is bent at a time difference with each other when the shaft 3 swings, and thus the blocking member 10 may be subjected to the bending motion of each foil segment 2. It should be formed to a thickness that does not interfere.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.In the drawings, the same reference numerals are given to the same parts as in the prior art.

상기와 같은 본 발명의 포일 베어링은 포일 하우징(1)의 내주면에 구비된 각각의 포일 장착홈(1a)에 포일 세그먼트(2)를 하나씩 동일 방향으로 삽입 장착시키고, 그 포일 세그먼트(2)의 부하면(미부호)들로 이루어지는 공간에 축을 밀착되도록 삽입 지지시키며, 상기 각 코일 세그먼트(2)의 사이마다에는 원호변을 갖는 삼각형 단면형상의 차단부재(10)를 밀어넣어 공극(C)을 차단하여 조립을 완성한다.In the foil bearing of the present invention as described above, the foil segments 2 are inserted into and mounted in the same direction, one by one in each foil mounting groove 1a provided on the inner circumferential surface of the foil housing 1, and the portion of the foil segment 2 is mounted. The shaft is inserted and supported to be in close contact with a space formed by lower surfaces (unsigned), and the gap C is pushed in between the coil segments 2 by pushing a blocking member 10 having a triangular cross section. To complete the assembly.

이후, 상기 축(3)이 고속으로 회전을 하는 과정에서 그 축(3)이 여러 요인에 의해 횡방향으로 요동을 하게 되더라도 축(3)의 요동방향에 접촉되어 있던 하나 또는 그 이상의 포일 세그먼트(2)가 휘청하면서 요동을 탄력적으로 완충시켜 본래의 허용회전반경을 유지하도록 지지하게 된다.Subsequently, even if the shaft 3 swings in the transverse direction due to various factors during the rotation of the shaft 3 at high speed, one or more foil segments that are in contact with the swinging direction of the shaft 3 ( As 2) is whistled, it is supported to maintain the original allowable radius by elastically buffering the swing.

이때, 상기 포일 세그먼트(2)의 탄성면(미부호)과 그 포일 세그먼트(2)에 이웃하는 다른 포일 세그먼트의 부하면(미부호) 사이에는 소정의 공극(C)이 발생되나, 이 공극(C)은 각 포일 세그먼트(2) 사이에 개재되는 차단부재(10)에 의해 차단되어 가스의 축방향 누설이 방지되는 것이다.At this time, a predetermined void C is generated between the elastic surface (unsigned) of the foil segment 2 and the unloaded surface (unsigned) of another foil segment adjacent to the foil segment 2, but this void ( C) is blocked by the blocking member 10 interposed between each foil segment 2 to prevent axial leakage of gas.

본 발명에 의한 포일 베어링의 축방향 가스누설 방지구조는, 통형의 포일 하우징의 내주면에 다수개의 포일 장착홈을 등간격으로 형성하고, 그 각각의 포일 장착홈에는 굽힘력으로 축을 탄성 지지하는 포일 세그먼트를 장착시키며, 그 포일 세그먼트 사이의 틈새에 연성의 차단부재를 삽입시켜 틈새를 차단함으로써, 상기 포일 세그먼트 사이의 공극으로 가스가 누설되는 것을 미연에 방지할 수 있다.In the axial gas leakage preventing structure of the foil bearing according to the present invention, a plurality of foil mounting grooves are formed on the inner circumferential surface of the cylindrical foil housing at equal intervals, and each foil mounting groove has a foil segment for elastically supporting the shaft with bending force. By mounting a flexible blocking member in the gap between the foil segments to block the gap, it is possible to prevent the leakage of gas into the gap between the foil segments.

Claims

A plurality of foil mounting grooves are formed on the inner circumferential surface of the cylindrical foil housing, and a foil segment supporting the shaft with bending force is inserted into each foil mounting groove of the foil housing, and a flexible material having a predetermined thickness between the foil segments. Axial gas leakage preventing structure of the foil bearing, characterized in that the interlocking member is interposed.