KR200173265Y1 - 터보기계 공기부양 추력베어링 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 축의 양단에 임펠러를 지니고 있는 터보기계의 공기부양 추력베어링(Air foil thrust bearing)의 구조에 관한 것으로, 축의 길이와 무게를 줄이고 부품의 수를 줄여 회전안정성을 확보하는데 목적이 있다.

이를 실현하기 위하여 본 고안은, 임펠러의 후면을 추력베어링의 일부로 활용하여 구조를 간단하게 하는 방법을 제공한다.

Description

터보기계 공기부양 추력베어링 구조{Turbomachinery Thrust Bearing Configuration}

터보기계는 출력이 작아짐에 따라, 회전수가 높아지는 특징을 지니고 있으며, 회전수가 높아지면 축의 회전에 의한 축 표면의 속도가 충분히 높아, 공기의 점성에 의하여 압력장을 형성하게 되어, 공기를 윤활유로 사용하는 공기부양베어링(Self Activated Airfoil bearing)의 적용이 가능해 진다. 축방향 하중을 받는 추력베어링에 있어서 일반적으로 사용되는 방법은, 제 2도에 보이는 바와 같이 축과 일체로 함께 회전하는 별도의 추력판을 설치하여 공기베어링에서 발생하는 압력을 받아 추력을 발생하는 구조로 되어 있어, 축의 길이 및 무게가 커짐은 물론 그에따른 안정성 감소의 문제점도 있었다.

본 고안은 상기한 바와 같이 기존의 소형터보기계용 추력베어링의 구조적 문제점을 해결하고자 발명된 것으로, 제작비와 축길이의 감소의 효과를 제공한다. 또한 임펠러가 알미늄일 경우 저마찰 아노다이징의 적용이 가능해 짐으로써, 마찰력의 감소를 동반한다.

제 1도는 기본 개념을 보여주는 그림이다. 축의 양단에 임펠러가 장치되어 있는 터보기계로써, 축의 반경방향 지지는 공기부양 래디얼베어링이 하고 있으며, 축방향 지지는 공기부양 추력베어링이 하고 있다. 축이 축방향의 오른쪽으로 힘을 받으면, 왼쪽 임펠러가 추력베어링에 가까워지며, 추력 베어링은 상대면이 가까워지면 압력이 높아져 임펠러를 멀어지도록 하는 힘을 발생한다.

제 2도는 현재 일반적으로 사용되는 추력베어링의 구조이다. 추력판이 따로 있어 베어링으로부터의 추력을 받는 고조로 되어 있다. 즉 추력판이 하나 더 있는 셈이다.

터보기계의 추력베어링의 구조를 단순화하기 위하여, 본 고안은 임펠러의 후면을 추력판으로 사용하여, 부품의 수를 줄이고 무게와 길이를 작게 할 수 있도록 하여 제작비용을 줄일 수 있도록 한다.

첨부한 도면 도1은 기본개념을 보여주고 있다. 축의 양쪽에는 임펠러가 각각 설치되어 있으며 축과 함께 회전한다. 공기부양 래디얼베어링은 안쪽면에 박판등을 사용한 구조물을 설치하여 축의 회전에 따른 압력장을 형성하도록 하며, 공기부양 추력베어링은 입펠러의 후면와 마주보는 면에 박판을 사용한 구조물을 설치하여 압력장이 형성되도록 하는 구조를 지니고 있다. 축이 반경방향 하중을 받으면 축은 아래로 쳐지게 되어 공기부양 래디얼베어링의 아래쪽과 가까워 지게되어 아랫면에서 윗면보다 높은 압력이 발생하게 되어 축은 위쪽으로 이동하도록 힘을 받게된다. 반대로 위로함을 받으면 위쪽면이 축과 가까워지며 축은 아래로 향하는 힘을 받게되어 안정작인 동작이 가능하다. 추력베어링의 경우도 마찬가지로, 오른쪽으로 추력을 받으면 왼쪽 임펠러 후면과 외쪽 추력베어링의 거리가 가까워지게되고, 좌측 임펠러후면과 추력베어링사이의 압력이 우측것의 압력보다 높아지게 되어 축은 왼쪽방향으로 힘을 받게되어 원래의 위치로 돌아가게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안의 터보기계용 공기부양 추력베어링은 다음의 효과를 제공한다.

- 부품수가 작아진다.

- 축의 길이가 짧아 안정성이 향상된다.

- 무게가 작아져서 래디알베어링의 하중이 작아진다.

본 고안의 터보기계용 추력베어링은 위에 기술된 것과 같은 우수한 특성을 가지고 있으므로, 소형고속회전 터보기계의 성능향상에 기여할 것이다.

Claims (1)

1. 축에 2개의 임펠러를 가지는 회전기계에 있어서, 각각의 임펠러의 후면을 공기부양베어링의 추력판으로 사용하도록 하는 것을 특징으로 하는 터보기계의 추력베어링.