KR20050105752A

KR20050105752A - Foil air bearing

Info

Publication number: KR20050105752A
Application number: KR1020040030992A
Authority: KR
Inventors: 김경수
Original assignee: 주식회사 뉴로스
Priority date: 2004-05-03
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2005-11-08
Also published as: KR100604132B1

Abstract

본 발명은 범프 포일(100)(170)의 형상을 변형하여 로터의 고속회전 중에 탑 포일(2)(27) 베어링면의 형상이 범프포일의 형상을 따라가도록 하여 하중을 지지하는 압축공기 흐름이 외부로 누출되는 것을 방지하는 포일 에어베어링을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에서 범프포일(100)은 길이방향을 중심으로 상호간에 마주보는 사선을 형성하도록 산(105)과 골(108)이 형성되어 있다. The present invention deforms the shape of the bump foils 100 and 170 so that the shape of the bearing surface of the top foils 2 and 27 follows the shape of the bump foils during the high-speed rotation of the rotor so that the compressed air flow supports the load. A foil air bearing is disclosed that prevents leakage to the outside. In an embodiment of the present invention, the bump foil 100 has a peak 105 and a valley 108 formed to form diagonal lines facing each other with respect to the longitudinal direction.

Description

Foil Air Bearings

본 발명은 포일 에어 베어링(foil air bearing)에 관한 것으로서, 더욱 상세히는, 하중을 지지하는 압축공기의 누출(leakage)로 인하여 전체적으로 베어링 성능이 감소되는 것을 방지할 수 있는 포일 에어베어링에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to foil air bearings and, more particularly, to foil air bearings which can prevent a reduction in bearing performance as a whole due to leakage of compressed air supporting a load.

포일 에어베어링은 로터(rotor)의 고속회전에 따라 로터 또는 베어링 디스크와 이와 접하는 포일 사이에 점성을 가지는 유체인 공기가 유입되어 압력을 형성하여 하중을 지지하는 베어링을 말한다. 이러한 포일 에어베어링은 로터의 회전을 지지하는 저널 포일 에어베어링과 로터의 길이방향의 이동을 지지하는 트러스트 포일 에어베어링이 있다.Foil air bearings refer to bearings that support pressure by forming pressure by introducing air, which is a viscous fluid, between the rotor or bearing disk and the foil in contact with the rotor at high speed. Such foil air bearings include a journal foil air bearing for supporting the rotation of the rotor and a thrust foil air bearing for supporting the longitudinal movement of the rotor.

도 1은 일반적인 저널 포일 에어베어링(10)을 보인다. 상기 저널 포일에어 베어링(10)은 회전하는 로터(rotor)(4)를 지지하는 하우징(housing) 또는 저널슬리브(journal sleeve)(5)의 내면을 따라 장착되는 탑포일(top foil)(2)과 범프포일(bump foil)(1)을 가진다. 1 shows a typical journal foil air bearing 10. The journal foil air bearing 10 is a top foil 2 mounted along an inner surface of a housing or journal sleeve 5 that supports a rotating rotor 4. And a bump foil 1.

상기 탑포일(2)은 상기 하우징(5)의 내면에 설치된 스페이서 블락(spacer block)(3)에 그 에지부(30)가 점용접 등의 방식으로 부착되어 상기 하우징(5)의 내면에 설치되며, 상기 탑포일(2)의 상기 로터(4)를 바라보는 면이 베어링면(21)을 형성하게 된다. The top foil 2 is installed on the inner surface of the housing 5 by attaching the edge portion 30 to the spacer block 3 installed on the inner surface of the housing 5 by spot welding. The surface facing the rotor 4 of the top foil 2 forms the bearing surface 21.

또한, 상기 범프 포일(1)은 그 에지부가 상기 스페이서 블락(3) 또는 상기 하우징(5)의 내면에 점용접 등의 방식으로 부착되어 상기 탑 포일(2)을 지지한다. 상기 범프포일(1)은 일체로서 이루어질 수 있으며 또는 여러 개로 분할되어 설치될 수 있다. 도 1에서 보이는 저널 포일 에어베어링의 경우, 상기 범프 포일은 세 개의 부분(1)(1')(1")으로 나누어져 각각이 스페이서 블락(3)(3')(3")에 부착되어 있다.Further, the bump foil 1 has its edge portion attached to the inner surface of the spacer block 3 or the housing 5 by spot welding or the like to support the top foil 2. The bump foil 1 may be integrally formed or may be divided into several pieces and installed. In the case of the journal foil air bearing shown in FIG. 1, the bump foil is divided into three portions 1, 1 ′, 1 ″, each attached to a spacer block 3, 3 ′, 3 ″. have.

상기 하우징(5)에 편심 되어 장착된 로터(4)가 회전함에 따라 상기 로터(4)와 상기 탑포일(2) 사이의 공간으로 공기가 유입되기 시작하며 상기 로터(4)가 고속으로 회전함에 따라 상기 로터(4)와 탑포일(2)이 맞닿는 지점근처에서 압력이 형성되어 하중을 지지하게 된다.As the rotor 4 eccentrically mounted in the housing 5 rotates, air begins to flow into the space between the rotor 4 and the top foil 2 and the rotor 4 rotates at high speed. Accordingly, a pressure is formed near the point where the rotor 4 and the top foil 2 contact each other to support the load.

도 12의 (a)와 (b)는 일반적인 트러스트 포일 에어베어링(500)을 보인다. 로터를 지지하는 베어링 디스크(77)의 양면에 상기 트러스트 포일 에어베어링(500)이 설치되는데(본 도면에서는 베어링 디스크(77)의 하면에 설치된 것만을 도시하고 있음), 상기 트러스트 포일 에어베어링(500)은 트러스트 플레이트(66)와 상기 트러스트 플레이트(66)의 일 부위(274)에 에지부(30)가 점용접 등의 방식으로 부착된 탑 포일(27)을 가진다. 또한 상기 트러스트 포일 에어베어링(500)은 상기 탑포일(27)을 지지하는 범프 포일(17)을 가지는데, 이는 상기 트러스트 플레이트(66)의 일 부위(275)에 그 에지부(30)가 점용접 등의 방식으로 부착되어 설치된다.12 (a) and 12 (b) show a general trust foil air bearing 500. The thrust foil air bearing 500 is installed on both sides of the bearing disk 77 supporting the rotor (in this figure, only the one installed on the bottom surface of the bearing disk 77), the thrust foil air bearing 500 ) Has a trust plate 66 and a top foil 27 having an edge portion 30 attached to one portion 274 of the trust plate 66 by spot welding or the like. The trust foil air bearing 500 also has a bump foil 17 supporting the top foil 27, which has an edge portion 30 at one portion 275 of the trust plate 66. It is attached and installed by welding or the like.

로터의 회전에 따라 상기 베어링 디스크(77)가 고속회전을 하게 되면 상기 탑포일(27)의 경사면을 따라 공기가 유입되면서 상기 탑포일(27)과 베어링 디스크(77)사이에 압력이 형성되어 하중을 지지하게 된다.When the bearing disk 77 rotates at a high speed according to the rotation of the rotor, air is introduced along the inclined surface of the top foil 27, and a pressure is formed between the top foil 27 and the bearing disk 77 to load the air. Will be supported.

이러한 기존의 포일 에어베어링(10)(500)의 경우 하중을 지지하는 압축공기의 누출이 있다. 상기 저널 포일 에어베어링(10)의 경우, 도 2를 참고로, 탑 포일(2)과 상기 로터(4)사이의 공간(S)은 하우징(5)의 길이방향의 양측면에 대하여 개방되어 있어 상기 개방공간(S)을 통하여 하중을 지지하는 압축공기가 새어나가게 되고 이에 따라 저널 에어포일 베어링(10)의 성능이 저하되는 원인이 된다.In the case of the existing foil air bearings 10 and 500 there is a leak of compressed air to support the load. In the case of the journal foil air bearing 10, the space S between the top foil 2 and the rotor 4 is open with respect to both side surfaces of the housing 5 in the longitudinal direction. Compressed air supporting the load is leaked through the open space (S), which causes a decrease in the performance of the journal airfoil bearing (10).

상기 트러스트 포일 에어베어링(500)의 경우, 도 12의 (b)를 참고로, 상기 베어링 디스크(77)와 탑 포일(27)의 사이의 압축공기 흐름이 베어링 디스크의 고속회전에 따른 원심력 등의 원인에 의하여 외부로 새어나가게 되고 이에 따라 트러스트 포일 에어베어링(500)의 성능이 저하되는 원인이 된다.In the case of the thrust foil air bearing 500, the compressed air flow between the bearing disk 77 and the top foil 27 is centrifugal force due to the high speed rotation of the bearing disk, referring to FIG. It leaks to the outside due to the cause, and thus causes the performance of the trust foil air bearing 500 to deteriorate.

상기 저널 포일 에어베어링(10)의 경우, 도 3의 압력프로파일(pressure profile) P1이 보이는 것과 같이 전체적으로 압력이 감소하며 특별히 로터(4)의 길이방향을 따라 하우징(5)의 길이의 양끝단부 근접위치(d1, d2)부터 공기압력이 급격히 저하된다. 그 결과 로터(4)의 길이방향을 따른 압력의 적분 값으로 계산되는 하중지지력이 감소된다. In the case of the journal foil air bearing 10, the pressure decreases as a whole as shown in the pressure profile P1 of FIG. 3, particularly near both ends of the length of the housing 5 along the longitudinal direction of the rotor 4; From the positions d1 and d2, the air pressure drops rapidly. As a result, the load bearing force calculated by the integral value of the pressure along the longitudinal direction of the rotor 4 is reduced.

만일 압축공기의 누출이 감소된 경우는 도 3의 압력프로파일 P2와 같이 전체적으로 압력이 상승하며 하우징 길이의 양끝단부(d1, d2)에 대해서도 그 압력이 상대적으로 높게 유지될 수 있고, 그 결과, 전체 적분면적이 증가되어 하중지지력이 증가된다. 이러한 경우, 또한, 로터(4)와 탑 포일(2)의 베어링면(21) 사이의 에어 갭(air gap)이 증가되어 외부의 이물질에 대한 저항력이 증대되고 공기마찰에 의한 발열량이 감소되어 전체적으로 에어포일 베어링의 내구성을 증가시키고 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 이것은 트러스트 포일 에어베어링의 경우도 마찬가지라 할 것이다.If the leakage of compressed air is reduced, the pressure rises as a whole as in the pressure profile P2 of FIG. 3, and the pressure can be maintained relatively high for both ends d1 and d2 of the housing length. The integral area is increased to increase the load bearing capacity. In this case, also, the air gap between the rotor 4 and the bearing surface 21 of the top foil 2 is increased to increase resistance to external foreign matters, and the amount of heat generated by air friction is reduced, resulting in an overall decrease. Airfoil bearings can increase durability and improve performance. This also applies to the case of a trust foil air bearing.

따라서 포일 에어베어링에 있어서 하중을 지지하는 압축공기의 누출이 최소화되는 포일 에어베어링이 요청된다.Therefore, a foil air bearing is required in the foil air bearing which minimizes the leakage of the load-bearing compressed air.

본 발명은 상기의 요청을 만족시킨다. 따라서 본 발명의 목적은 하중을 지지하는 압축공기의 누출을 최소화하여 그 성능을 향상시킬 수 있는 포일 에어베어링을 제공하는 것이다. The present invention satisfies the above request. It is therefore an object of the present invention to provide a foil air bearing which can improve the performance by minimizing the leakage of compressed air supporting the load.

본 발명은 로터가 장착되는 하우징의 내면을 따라 장착되는 탑 포일과 상기 탑 포일을 지지하는 범프 포일을 가지는 저널 에어포일 베어링에 있어서, 상기 범프 포일은 그 길이방향을 중심으로 상호간에 마주보는 사선을 형성하도록 산과 골이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 저널 포일 에어베어링을 제공한다. The present invention relates to a journal air foil bearing having a top foil mounted along an inner surface of a housing on which a rotor is mounted and a bump foil supporting the top foil, wherein the bump foils have mutually opposing diagonal lines with respect to their longitudinal direction. Provided is a journal foil air bearing, characterized in that the hills and valleys are arranged to form.

이 경우, 상기 범프 포일은 그 길이방향을 따라 평행하게 배치되는 다수개의 스트립형상의 부재를 포함하여 이루어질 수 있다. In this case, the bump foil may include a plurality of strip-shaped members disposed in parallel in the longitudinal direction thereof.

본 발명의 실시예에 따를 경우, 상대적으로 외측에 놓인 스트립 형상부재의 산과 골이 내측의 대응하는 산과 골에 대하여 계단이 지게 배치되어 상기 범프 포일의 길이방향을 중심으로 각각의 산과 골이 전체적으로 상호간에 마주보는 사선으로 배치되도록 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the hills and valleys of the strip-shaped member placed on the outer side are disposed so as to have a step with respect to the corresponding hills and valleys on the inner side, so that each hill and valley are generally mutually centered in the longitudinal direction of the bump foil. May be placed diagonally opposite the

본 발명의 다른 실시예에 따를 경우, 상기 다수개의 스트립형상의 부재의 각각에 형성되는 산과 골은 각각이 사선을 따라 형성되도록 할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the peaks and valleys formed in each of the plurality of strip-shaped members may be each formed along an oblique line.

본 발명은, 다른 측면에서, 로터가 장착되는 하우징의 내면을 따라 장착되는 탑 포일과 상기 탑 포일을 지지하는 범프 포일을 가지는 저널 에어포일 베어링에 있어서, 상기 범프 포일은 길이방향을 중심으로 상호간에 마주보도록 사선을 형성하도록 그 일단이 절개 된 형상을 가지는 적어도 2개 이상의 범프 포일 부재가 연속적으로 이어져 형성되는 것을 특징으로 하는 저널 포일 에어베어링을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a journal airfoil bearing having a top foil mounted along an inner surface of a housing on which a rotor is mounted and a bump foil supporting the top foil, wherein the bump foils are mutually centered in a longitudinal direction. Provided is a journal foil air bearing, characterized in that at least two or more bump foil members having a shape in which one end thereof is cut out to form diagonal lines facing each other are continuously formed.

이 경우, 상기 범프 포일 부재의 일단은 중앙부분에 수직 절개된 형상을 가지며 상기 수직 절개된 부분에 대하여 길이방향을 중심으로 상호간에 마주보도록 사선이 형성되도록 할 수 있다.In this case, one end of the bump foil member may have a shape that is vertically cut in a central portion and diagonal lines may be formed to face each other with respect to the vertical cut portion in a longitudinal direction.

이때, 상기 범프포일 부재는 그 길이방향을 중심으로 상호간에 마주보는 사선을 형성하도록 산과 골이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한 상기 범프 포일 부재는 다수개의 부재로 나누어져 형성될 수 있다.At this time, it is preferable that the bump foil member is disposed with a hill and a valley so as to form diagonal lines facing each other about the longitudinal direction thereof. In addition, the bump foil member may be formed by dividing into a plurality of members.

본 발명은, 또한, 로터를 지지하는 베어링 디스크와 대면하는 트러스트 플레이트와 상기 트러스트 플레이트에 일측이 부착된 탑 포일과 상기 트러스트 플레이트에 일측이 부착되며 상기 탑 포일을 지지하는 범프 포일을 가지는 트러스트 포일 에어 베어링에 있어서, 상기 범프 포일은 로터의 회전방향을 따라 하방으로 경사진 사선을 형성하도록 산과 골이 배치된 것을 특징으로 하는 트러스트 포일 에어베어링을 제공한다.The present invention also provides a thrust foil air having a thrust plate facing the bearing disk for supporting the rotor, a top foil having one side attached to the thrust plate, and a bump foil having one side attached to the thrust plate and supporting the top foil. In the bearing, the bump foil provides a thrust foil air bearing, characterized in that the peaks and valleys are arranged to form an oblique oblique line downward along the direction of rotation of the rotor.

본 발명은, 나아가서, 로터를 지지하는 베어링 디스크와 대면하는 트러스트 플레이트와 상기 트러스트 플레이트에 일측이 부착된 탑 포일과 상기 트러스트 플레이트에 일측이 부착되며 상기 탑 포일을 지지하는 범프 포일을 가지는 트러스트 포일 에어 베어링에 있어서, 상기 범프 포일은 트러스트 플레이트의 원주방향을 따라 다수 개 절개된 커팅부를 가지는 것을 특징으로 하는 트러스트포일 에어베어링을 제공한다.The present invention further provides a thrust foil air having a thrust plate facing the bearing disk for supporting the rotor, a top foil having one side attached to the thrust plate, and a bump foil having one side attached to the thrust plate and supporting the top foil. In the bearing, the bump foil has a thrust foil air bearing, characterized in that it has a plurality of cuts along the circumferential direction of the thrust plate.

이 경우, 상기 범프 포일의 다수 개 절개된 커팅부는 로터의 회전방향을 따른 그 끝단의 위치를 이은 궤적이 전체적으로 로터의 회전방향을 따라 하방으로 경사진 형태를 형성하도록 배치될 수 있다. 또는 상기 범프 포일의 다수 개 절개된 커팅부는 로터의 회전방향을 따른 그 끝단의 위치를 이은 궤적이 로터의 회전방향을 따라 수렴되도록 마주보는 형태를 가지도록 배치될 수 있다.In this case, the plurality of cut portions of the bump foil may be arranged to form a shape inclined downward along the rotation direction of the rotor as a trajectory following the position of the end along the rotation direction of the rotor as a whole. Alternatively, the plurality of cut portions of the bump foil may be disposed to have a shape facing each other such that a trajectory following the position of the end along the rotation direction of the rotor converges along the rotation direction of the rotor.

본 발명은, 더욱 나아가서, 로터를 지지하는 베어링 디스크와 대면하는 트러스트 플레이트와 상기 트러스트 플레이트에 일측이 부착된 탑 포일과 상기 트러스트 플레이트에 일측이 부착되며 상기 탑 포일을 지지하는 범프 포일을 가지는 트러스트 포일 에어 베어링에 있어서, 상기 범프 포일은 로터의 회전방향을 따라 하방으로 경사진 형태를 가지도록 일단이 절개된 것을 특징으로 하는 트러스트 포일 에어베어링을 제공한다.The present invention further provides a thrust foil having a thrust plate facing the bearing disk for supporting the rotor, a top foil having one side attached to the thrust plate, and a bump foil having one side attached to the thrust plate and supporting the top foil. In the air bearing, the bump foil is provided with a thrust foil air bearing, characterized in that one end is cut to have a form inclined downward along the rotation direction of the rotor.

이 경우, 상기 범프 포일은 로터의 회전방향을 따라 수렴되도록 마주보는 형태를 가지도록 일단이 절개될 수 있다.In this case, one end of the bump foil may be cut to have a shape facing each other to converge in the rotation direction of the rotor.

이제 첨부한 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 설명한다.Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 포일 에어베어링은 범프 포일의 형상에 특징을 가진다.The foil air bearing according to the invention is characterized by the shape of the bump foil.

고속으로 회전하는 로터 또는 베어링디스크와 탑포일 사이에 형성되는 공기의 압력에 의하여 하중을 지지하는 포일에어베어링에 있어서, 탑포일의 베어링면의 형상은 범프포일의 형상을 따라간다. In a foil air bearing supporting a load by a pressure of air formed between a rotor or a bearing disk and a top foil rotating at high speed, the shape of the bearing surface of the top foil follows the shape of the bump foil.

저널 포일 에어베어링의 경우, 도 4에서 보이는 것과 같이, 하우징(5)내에서 고속으로 회전하는 로터(4)를 지지하는 압력은 상기 탑 포일(2)의 베어링 면(21)에 힘을 가하게 되는데 이때 상기 탑 포일(2)을 지지하는 범프포일(1)의 산(15)과 맞닿는 부분은 탄성이 있어 그 하방으로 변형이 작게 이루어지는 반면에 범프포일(1)의 골(18)과 맞닿는 부분은 상대적으로 큰 변형을 이루게 되어 결과적으로 로터(4)의 고속회전 중의 상기 탑 포일(2)의 형상은 범프 포일(1)의 형상을 따라 가게 된다. In the case of journal foil air bearings, as shown in FIG. 4, the pressure supporting the rotor 4 rotating at high speed in the housing 5 exerts a force on the bearing face 21 of the top foil 2. At this time, the portion of the bump foil 1 supporting the top foil 2 is in contact with the mountain 15 is elastic, so that the deformation is small downward, while the portion of the bump foil 1 is in contact with the valley 18. A relatively large deformation is achieved so that the shape of the top foil 2 during the high speed rotation of the rotor 4 follows the shape of the bump foil 1.

트러스트포일 에어베어링의 경우, 도 13에서 보이는 것과 같이, 고속 회전하는 베어링 디스크(77)를 지지하는 압축공기에 의하여 상기 탑 포일(27)의 베어링면에 힘을 가하게 되는데 이때 상기 범프포일(17)의 산(175)과 맞닿는 부분은 탄성에 의하여 변형이 작게 이루어지고 범프포일(17)의 골(178)과 맞닿는 부분은 상대적으로 큰 변형을 이루게 되어 결과적으로 로터의 고속회전 중에 상기 탑포일(27)의 형상은 범프포일(17)의 형상을 따라가게 된다.In the case of the thrust foil air bearing, as shown in FIG. 13, the bearing surface of the top foil 27 is exerted by the compressed air supporting the bearing disk 77 which rotates at a high speed. The contact portion of the mountain 175 is made small by elasticity and the contact portion of the bump foil 17 with the valley 178 is relatively large. As a result, the top foil 27 during the high-speed rotation of the rotor. ) Follows the shape of the bump foil 17.

이와 같이 포일 에어베어링의 경우 로터의 고속회전중의 탑포일의 베어링면의 형상은 범프포일의 형상을 쫓아간다. 본 발명은, 그러므로, 범프포일의 형상을 변형하여 결과적으로 탑포일의 베어링면의 형상을 공기의 흐름이 내측으로 발생하도록 하여 포일 에어베어링에서 형성된 압축공기 흐름이 외부로 누출되는 것을 방지한다.As described above, in the case of the foil air bearing, the shape of the bearing surface of the top foil during the high speed rotation of the rotor follows the shape of the bump foil. The present invention therefore deforms the shape of the bump foil and consequently the shape of the bearing surface of the top foil so that the flow of air occurs inward, thereby preventing the compressed air flow formed in the foil air bearing from leaking out.

먼저, 저널 포일 에어베어링에 대하여 본 발명을 설명한다.First, the present invention will be described with respect to journal foil air bearings.

도 5는 본 발명에 따른 저널 포일 에어베어링의 범프포일(100)의 일예를 보인다.5 shows an example of a bump foil 100 of a journal foil air bearing according to the present invention.

도시된 바와 같이, 전방에 에지부(30)가 형성되고 그 후방의 포일부에 대하여 그 길이방향을 중심으로 상호간에 마주보는 사선을 형성하도록 산(105)과 골(108)이 형성된다. 이러한 경우, 상기 범프포일(100)의 산(105)과 골(108)에 대응하여 탑포일의 베어링면의 형상도 그 골과 산들이 각각 길이방향을 중심으로 상호간에 마주보는 사선을 형성하게 되며, 사선을 따라 형성되는 베어링면의 골을 따라 공기의 흐름이 이루어져 공기가 내측으로 흐르게 되고 하우징의 양측의 개방공간(S)으로 누출되는 것이 방지된다.As shown, the edges 30 and valleys 108 are formed such that the edge portion 30 is formed at the front and forms diagonally opposite lines with respect to the foil portion at the rear thereof. In this case, the shape of the bearing surface of the top foil corresponding to the peaks 105 and valleys 108 of the bump foil 100 also forms diagonal lines facing each other with respect to the valleys and the peaks, respectively. , The air flows along the valley of the bearing surface formed along the oblique line so that the air flows inward and is prevented from leaking into the open spaces S on both sides of the housing.

본 발명에 따를 경우, 상기 범프포일(100)은 그 길이방향을 따라 평행하게 배치되는 다수개의 스트립형상의 부재(50)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 경우의 실시 예가 도 6 및 7에서 보인다.According to the present invention, the bump foil 100 may include a plurality of strip-shaped members 50 arranged in parallel along the longitudinal direction thereof. An embodiment of this case is shown in FIGS. 6 and 7.

도 6의 경우, 각각의 스트립형상의 부재(50)에서, 상대적으로 외측에 놓인 스트립 형상부재의 산(105)과 골(108)이 내측의 대응하는 산과 골에 대하여 계단이 지게 배치되어 상기 범프포일(100)의 길이방향을 중심으로 각각의 산(105)과 골(108)이 전체적으로 상호간에 마주보는 사선으로 배치되고 있다.In the case of Fig. 6, in each strip-shaped member 50, the hills 105 and valleys 108 of the relatively outer strip-shaped members are placed so as to step up against the corresponding hills and valleys on the inner side of the bumps. Each of the peaks 105 and the valleys 108 around the longitudinal direction of the foil 100 are disposed in diagonal lines facing each other as a whole.

도 7의 경우, 상기 다수개의 스트립형상의 부재(50)의 각각에 형성되는 산(105)과 골(108)은 각각이 사선을 따라 형성되고 있으며 이들 산(105)과 골(108)이 연속적으로 이어져 형성된다. 본 실시예에서 각각의 스트립 형상 부재(50)의 산과 골이 연속적으로 이어지도록 배치가 되고 있으나 이들이 상호간에 어긋나도 공기의 흐름이 내측으로 이루어지는 효과가 달성될 수 있는 것으로서 반드시 연속적으로 이어지도록 배치될 필요는 없다. In FIG. 7, the hills 105 and the valleys 108 formed on each of the plurality of strip-shaped members 50 are each formed along an oblique line, and the hills 105 and the valleys 108 are continuous. Is formed. In this embodiment, the acid and the valley of each strip-shaped member 50 are arranged so as to be continuously connected, but even if they are mutually displaced, the effect that the flow of air is inward can be achieved. There is no need.

본 발명에 따를 경우, 상기 범프포일은 길이방향을 중심으로 상호간에 마주보는 사선을 형성하도록 그 일단이 절개 된 형상을 가지는 적어도 2개 이상의 범프포일 부재가 연속적으로 이어져 형성되도록 할 수 있다. 도 8의 (a)와 (b)는 이러한 경우를 보인다.According to the present invention, the bump foil may be formed so that at least two or more bump foil members having a shape in which one end thereof is cut out so as to form diagonal lines facing each other about the longitudinal direction continuously. 8 (a) and 8 (b) show this case.

도 8의 (a)에서 보이는 것과 같이, 본 발명에 따른 범프포일(100)은 적어도 2개 이상의 범프포일 부재(100a)(100b)를 가진다. 도시된 바와 같이, 각각의 범프포일 부재(100a)(100b)의 전방에는 하우징의 내측면 또는 스페이서 블락에 부착되는 에지부(30)가 형성되고 그 양측으로 심(shim)이 형성된다. 범프포일 부재(100a)(100b)의 반대 단에는 길이방향을 중심으로 상호간에 마주보는 사선(40)(40')을 형성하도록 절개 되어있다. As shown in FIG. 8A, the bump foil 100 according to the present invention has at least two bump foil members 100a and 100b. As shown, in front of each bump foil member (100a) (100b) is formed an edge portion (30) attached to the inner surface of the housing or to the spacer block and a shim on both sides thereof. Opposite ends of the bump foil members 100a and 100b are cut to form diagonal lines 40 and 40 'facing each other in the longitudinal direction.

각각의 사선부(40)(40') 중에서 하우징(5)에 범프포일을 고정하기 위한 홈이 있는 부분은 다른 포일부재가 점 용접되는 에지부(30)의 양쪽에 조립되는 부재의 심(35)에 의해서 도 8의 (b)에서 보이는 것과 같이 얹히는 구조로 되어 있다.The grooved portion of each of the diagonal portions 40 and 40 'for fixing the bump foil to the housing 5 is the shim 35 of the member assembled to both sides of the edge portion 30 to which the other foil member is spot welded. ), As shown in FIG. 8 (b), the structure is mounted.

이러한 범프포일 구조의 경우, 하우징 내에서 로터가 고속으로 회전하여 탑 포일에 압력을 미치는 경우 사선(40)(40')이 형성되도록 절개되어 형성되는 빈 공간부(H)에는 탄성이 없어 이 부분에 대응하는 탑 포일의 베어링면은 큰 변형을 일으키게 되고 그 결과 사선을 따라 공기를 내측으로 몰게 된다.In the case of such a bump foil structure, when the rotor rotates at a high speed in the housing to exert pressure on the top foil, the hollow space portion H, which is cut and formed to form the diagonal lines 40 and 40 ', has no elasticity and this portion thereof. The bearing surface of the top foil, corresponding to, causes a large deformation, which in turn drives the air inwards along the oblique line.

도 9 및 도 10은 다른 변형예를 보인다. 이 경우, 상기 범프 포일 부재(100a)(100b)의 일단은 중앙부분에 수직 절개된 형상(44)을 가지며 상기 수직 절개된 부분에 대하여 길이방향을 중심으로 상호간에 마주보도록 사선(40)(40')이 형성되고 있다. 도 9와 같이 사선(40)(40')이 직선으로 이루어질 수 있으며 도 10과 같이 라운드(round)를 가질 수도 있다.9 and 10 show another modification. In this case, one end of the bump foil member (100a) (100b) has a shape (44) vertically cut in the center portion and diagonally 40 (40) to face each other centered in the longitudinal direction with respect to the vertical cut portion ') Is being formed. As shown in FIG. 9, the oblique lines 40 and 40 ′ may be formed in a straight line or may have a round as shown in FIG. 10.

본 발명에 따를 경우, 상기 범프포일 부재(100a)(100b)의 산(105)과 골(108)이 상호간에 사선을 형성하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 공동부(H)에 더하여 사선을 형성하는 산(105)과 골(108)에 의하여 압축공기의 흐름이 내측으로 몰아지게 되어 그 효과가 배가 되게 된다.According to the present invention, it is preferable that the peaks 105 and the valleys 108 of the bump foil members 100a and 100b are arranged to form diagonal lines therebetween. In this case, the flow of the compressed air is driven inward by the acid 105 and the valley 108 forming the diagonal line in addition to the cavity portion H, and the effect is doubled.

또한 상기 각각의 범프포일 부재(100a 또는 100b)는 반드시 일체로 이루어질 필요는 없으며 도 11에서 보이는 것과 같이 다수개의 부재(150)(180)(180')로 나누어져 이루어질 수 있다. 이때 각각의 부재(150)(180)(180')에 대하여 에지부(30)(30')(30')가 형성되며 그 외측으로 심(35)(35)이 형성되고 있다. 또한 부재(150)이 길이방향에 수직인 절개면을 가지며 그 외측의 부재(180)(180')가 사선(40)(40')을 형성하는 절개면을 가져 공간부(H)가 형성되고 있다. 또한 외측의 부재(180)(180')에 대하여 그 산(105)과 골(108)이 상호간에 사선을 형성하도록 배치되고 있다.In addition, each of the bump foil members 100a or 100b may not necessarily be integrally formed, and may be divided into a plurality of members 150, 180, 180 ′ as shown in FIG. 11. At this time, the edge portions 30, 30 ', 30' are formed with respect to each of the members 150, 180, 180 ', and the shims 35, 35 are formed outside thereof. In addition, the member 150 has an incision surface perpendicular to the longitudinal direction, and the space portion H is formed by having an incision surface on which the outer members 180 and 180 'form diagonal lines 40 and 40'. have. Further, the peaks 105 and the valleys 108 are disposed so as to form diagonal lines with respect to the outer members 180 and 180 '.

이제 트러스트 포일 에어베어링에 대하여 본 발명을 설명한다.The present invention is now described with respect to a thrust foil air bearing.

도 14의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 트러스트 포일 에어베어링의 범프포일(170)의 일예를 보인다. 14 (a) and 14 (b) show an example of the bump foil 170 of the trust foil air bearing according to the present invention.

도 14의 (a)에서 보이는 것과 같이, 상기 범프포일(170)은 그 일단에 트러스트 플레이트(66)에 용접되는 에지부(30)를 가지고 그 측단의 포일부는 로터의 회전방향을 따라 하방으로 경사진 사선을 형성하도록 산(175)과 골(178)이 배치되어 있다. 이러한 경우 도 14의 (b)에서 보이는 것과 같이 로터의 고속회전에 따라 생성되는 압력은 그 원심력을 받으며 화살표(F)에서 표시된 것과 같이 범프포일의 골(178)에 대응하여 변형된 탑포일(27)의 골을 따라 내측으로 흐르게 되며 이에 따라 압축공기 흐름의 누출이 방지된다.As shown in FIG. 14A, the bump foil 170 has an edge portion 30 welded to the thrust plate 66 at one end thereof, and the foil portion at the side end thereof is downward along the rotational direction of the rotor. The hill 175 and the valley 178 are disposed to form an inclined diagonal line. In this case, as shown in FIG. 14B, the pressure generated by the high-speed rotation of the rotor is subjected to the centrifugal force, and the top foil 27 deformed in correspondence to the valley 178 of the bump foil as indicated by arrow F is shown. Flows inwardly along the valleys of c) to prevent leakage of compressed air flow.

도 15는 본 발명에 따른 트러스트 포일 에어베어링의 범프포일(170)의 다른 예를 보인다. 도시된 바와 같이 상기 범프포일(170)은 트러스트 플레이트의 원주방향을 따라 다수 개 절개된 커팅부(C)를 가진다. 이러한 경우 상기 커팅부(C)를 따른 범프포일(170)의 강성은 저하되어 이에 대응한 탑포일(27)의 베어링면의 변형은 상대적으로 크게 일어난다. 따라서 상기 커팅부(C)를 따라 탑포일(27)의 베어링면에는 골이 형성되며, 이에 따라 압축공기가 원주방향을 따른 상기 커팅부(C)를 따라 흐르게 되어 압축공기의 누출이 방지된다. 이 경우 도시된 바와 같이 상기 범프포일(170)에 대하여 로터의 회전방향을 따라 경사진 사선을 형성하도록 산(175)과 골(178)을 배치하여 그 효과를 배가할 수 있을 것이다.15 shows another example of a bump foil 170 of a trust foil air bearing according to the present invention. As shown, the bump foil 170 has a plurality of cut portions C cut along the circumferential direction of the trust plate. In this case, the rigidity of the bump foil 170 along the cutting portion C is lowered so that the deformation of the bearing surface of the top foil 27 correspondingly occurs relatively large. Therefore, a valley is formed on the bearing surface of the top foil 27 along the cutting portion C, and thus compressed air flows along the cutting portion C along the circumferential direction, thereby preventing the leakage of compressed air. In this case, it is possible to double the effect by arranging the peak 175 and the valley 178 to form an oblique oblique line along the rotation direction of the rotor with respect to the bump foil 170 as shown.

도 16은 도 15의 경우에 대한 변형으로, 이 경우, 상기 범프포일의 다수 개 절개된 커팅부(C)는 로터의 회전방향을 따른 그 끝단의 위치(t1)(t2)(t3)(t4)(t5)를 이은 궤적이 전체적으로 로터의 회전방향을 따라 하방으로 경사진 형태를 형성하도록 배치되고 있다. 이 경우 상기 탑포일(27)의 베어링면의 변형도 또한 로터의 회전방향을 따라 하방으로 경사가 형성되도록 이루어지며 이를 따라 압축공기가 흐르게 되어 압축공기의 누출이 방지된다. 또한 도 17에서 보이는 것과 같이 상기 커팅부(C)의 끝단의 위치(t1)(t2)(t3)(t4)(t5)를 이은 궤적이 로터의 회전방향을 따라 수렴되도록 마주보는 형태를 가지도록 배치되도록 할 수 있다.FIG. 16 is a variation on the case of FIG. 15, in which case the plurality of cutout portions C of the bump foil are at positions t1 (t2) (t3) (t4) of their ends along the rotational direction of the rotor. The trajectory following (t5) is arranged to form a shape inclined downwardly along the rotational direction of the rotor as a whole. In this case, the deformation of the bearing surface of the top foil 27 is also made to be inclined downward along the direction of rotation of the rotor, whereby compressed air flows to prevent leakage of compressed air. In addition, as shown in FIG. 17, so that the trajectories following the positions t1, t2, t3, t4, and t5 of the ends of the cutting part C face each other so as to converge in the rotational direction of the rotor. Can be deployed.

도 18은 본 발명에 따른 트러스트 에어베어링의 범프포일(170)의 형상의 다른 예를 보이고 있다. 이 경우는 범프포일(170)의 일단을 절개하여 공간부(H)를 형성하여 이에 대응한 탑포일(27)의 변형이 크게 일어나 압축공기가 누출되는 것을 방지하게 한다.18 shows another example of the shape of the bump foil 170 of the thrust air bearing according to the present invention. In this case, one end of the bump foil 170 is cut to form the space portion H, thereby greatly deforming the corresponding top foil 27 to prevent leakage of compressed air.

이 경우, 먼저, 상기 범프포일(170)은 로터의 회전방향을 따라 하방으로 경사진 형태를 가지도록 일단이 절개되도록 할 수 있다.(미도시) 또는 도 18에서 보이는 것과 같이, 로터의 회전방향을 따라 수렴되도록 마주보는 형태를 가지도록 일단이 절개되어 도시된 것과 같은 형태의 공간부(H)가 일단에 형셩되도록 할 수 있다. 이 경우 상기 탑포일(27)의 베어링면은 상기 공간부(H)에 대응하여 변형이 크게 일어나고 이에 따라 압축공기가 내측으로 흐르게 되며 따라서 누출이 방지된다. 이 경우 도시된 바와 같이 상기 범프포일(170)에 대하여 로터의 회전방향을 따라 경사진 사선을 형성하도록 산(175)과 골(178)을 배치하여 그 효과를 배가할 수 있을 것이다.In this case, first, the bump foil 170 may be cut at one end to have a shape inclined downward along the rotation direction of the rotor (not shown) or as shown in FIG. 18. One end is cut to have a shape facing each other so as to converge along the space portion (H) of the shape as shown can be shaped at one end. In this case, the bearing surface of the top foil 27 is largely deformed in response to the space H, and thus compressed air flows inward, thereby preventing leakage. In this case, it is possible to double the effect by arranging the peak 175 and the valley 178 to form an oblique oblique line along the rotation direction of the rotor with respect to the bump foil 170 as shown.

이와 같이 본 발명은 저널 에어포일 베어링의 범프포일의 형상을 공기가 내측으로 흐를 수 있도록 구성하여 결과적으로 하중을 지지하는 압축공기가 누출되는 것을 방지한다. 그 결과 포일 에어베어링의 성능이 향상되는 것이다. 이로서 본 발명의 목적이 달성되었음을 이해할 수 있을 것이다.As such, the present invention configures the shape of the bump foil of the journal airfoil bearing to allow the air to flow inward, thereby preventing leakage of compressed air supporting the load. As a result, the performance of the foil air bearing is improved. It will be appreciated that this has been achieved the object of the present invention.

본 발명은 실시예를 중심으로 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상에 따라 그 권리범위는 다음의 청구범위에 의한다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto, and the scope of the present invention is defined by the following claims according to the spirit of the present invention.

도 1은 일반적인 저널 포일 에어베어링의 구조를 보이는 도면;1 shows the structure of a typical journal foil air bearing;

도 2는 일반적인 저널 포일 에어베어링에서 압축공기 흐름의 누출을 보이는 도면;2 shows a leak of compressed air flow in a typical journal foil air bearing;

도 3은 압축공기 누출에 따른 베어링 성능의 감소를 보이는 선도;3 is a diagram showing a reduction in bearing performance due to compressed air leakage;

도 4는 저널 포일 에어베어링에서 범프포일의 형상에 따른 탑 포일의 형상변화를 보이는 도면;4 is a view showing the shape change of the top foil according to the shape of the bump foil in the journal foil air bearing;

도 5에서 도 11은 본 발명에 따른 저널 포일 에어베어링의 실시예를 보이는 도면;5 to 11 show an embodiment of a journal foil air bearing according to the invention;

도 12는 일반적인 트러스트 포일 에어베어링을 보이는 도면;12 shows a typical trust foil air bearing;

도 13은 트러스트 포일 에어베어링에서 범프포일의 형상에 따른 탑 포일의 형상변화를 보이는 도면; 그리고13 is a view showing the shape change of the top foil according to the shape of the bump foil in the trust foil air bearing; And

도14에서 도 18은 본 발명에 따른 트러스트 포일 에어베어링의 실시예를 보이는 도면.14 to 18 show an embodiment of a trust foil air bearing according to the invention.

<도면의 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

100: 저널 포일 에어베어링의 범프포일 100: bump foil of journal foil air bearing

50: 스트립 형상의 범프포일 부재50: stripped bump foil member

100a, 100b: 범프포일 부재100a and 100b: bump foil member

105, 108: 범프포일 부재의 산과 골105, 108: hills and valleys without bump foil

170: 트러스트 포일 에어베어링의 범프포일 170: bump foil of the trust foil air bearing

175, 178: 범프포일 부재의 산과 골175, 178: hills and valleys without bump foil

Claims

A journal foil air bearing having a top foil mounted along an inner surface of a housing on which a rotor is mounted and a bump foil supporting the top foil,

The bump foil is a journal foil air bearing, characterized in that the hill and the valley are arranged to form a diagonal line facing each other about the longitudinal direction.

The method of claim 1,

And said bump foil comprises a plurality of strip-shaped members arranged in parallel along the longitudinal direction thereof.

The method of claim 2,

The hills and valleys of the strip-shaped member which are placed on the outer side are disposed to have a step with respect to the corresponding hills and valleys on the inner side, and the respective hills and valleys are disposed in diagonal lines facing each other with respect to the longitudinal direction of the bump foil. Journal foil air bearings.

The method of claim 1,

The hills and valleys formed in each of the plurality of strip-shaped members are each formed along an oblique line.

The bump foil is a journal foil air bearing, characterized in that at least two or more bump foil members having a shape in which one end thereof is cut out so as to form diagonal lines facing each other about a longitudinal direction.

The method of claim 5,

One end of the bump foil member has a shape vertically cut in the center portion and a diagonal line is formed so as to face each other in the longitudinal direction with respect to the vertical cut portion.

The method according to claim 5 or 6,

The bump foil member is journal foil air bearing, characterized in that the hill and the valley are arranged so as to form diagonal lines facing each other about the longitudinal direction.

The method according to claim 5 or 6,

The bump foil member is divided into a plurality of members, characterized in that the journal foil air bearing.

The method of claim 7, wherein

In a thrust foil air bearing having a thrust plate facing a bearing disk for supporting a rotor, a top foil having one side attached to the thrust plate and a bump foil having one side attached to the thrust plate and supporting the top foil,

The bump foil is a thrust foil air bearing, characterized in that the hill and the valley are arranged to form an oblique oblique line downward along the rotation direction of the rotor.

The bump foil has a thrust foil air bearing, characterized in that it has a plurality of cutting portions cut along the circumferential direction of the trust plate.

The method of claim 11,

And a plurality of cut portions of the bump foil are arranged such that a trajectory following the position of the end along the rotational direction of the rotor forms an inclined downward shape along the rotational direction of the rotor as a whole.

The method of claim 11,

And a plurality of cut portions of the bump foil are arranged to have a shape facing each other such that a trajectory following the position of the end along the direction of rotation of the rotor converges along the direction of rotation of the rotor.

The bump foil is a thrust foil air bearing, characterized in that one end is cut to have a form inclined downward in the rotation direction of the rotor.

The method of claim 14,

The bump foil has a thrust foil air bearing, characterized in that one end is cut to have a form facing each other to converge in the rotation direction of the rotor.

The method of claim 10,

The bump foil has a thrust foil air bearing, characterized in that it further has a plurality of cutting portions cut along the circumferential direction of the trust plate.

The method of claim 16,

The method according to claim 10 or 16,