KR20060015094A - 베어링 및 이를 포함하는 터보압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보압축기에 설치되어 회전축을 축방향으로 지지하는데 사용되며, 가스와 마찰하는 포일을 포함하는 스러스트베어링에 관한 것이다. 본 발명에 따른 베어링은 각기 다른 강성을 갖는 수개의 탄성 포일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

베어링 및 이를 포함하는 터보압축기 {BEARING AND TURBO COMPRESSOR HAVING IT}

도 1은 종래기술에 의한 베어링을 보인 정면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 터보압축기를 보인 단면도이다..

도 3은 본 발명에 의한 터보압축기의 베어링을 보인 정면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 터보압축기의 베어링을 보인 단면도로서, 도 3의 IV-IV에 따른 것이다.

도 5는 본 발명에 의한 터보압축기의 베어링을 보인 단면도로서, 베어링에 디스크가 밀착된 상태를 보인 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 하우징, 6a: 흡입관,

6c: 배출관, 6b: 연결관로,

4a, 4b: 임펠러, 20: 베어링,

23: 베이스, 23a: 개구,

22a: 내측포일, 22b: 외측포일,

25: 지지부재.

본 발명은 베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터보압축기에 설치되어 회전축을 축방향으로 지지하는데 사용되며, 가스와 마찰하는 포일을 포함하는 스러스트베어링에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 공기나 냉매가스등의 기체를 압축하는 기계로서, 그 중 터보압축기는 모터의 구동력으로 임펠러를 회전시키고, 그 임펠러의 회전시 발생하는 원심력을 이용하여 기체를 흡입, 압축시키도록 한 것이다.

그리고, 베어링은 회전축을 지지하는 역할을 하는 기계부품으로, 축에 가해지는 하중 방향에 따라 레이디얼베어링과 스러스트베어링으로 나뉜다. 한국등록특허 10-0399325에 개시된 바와 같이, 터보압축기에는 이러한 레이디얼베어링과 스러스트베어링이 회전축을 지지하도록 설치된다.

한편, 종래 기술에 의한 스러스트베어링(30)은 도 1에 도시한 바와 같이, 중앙에 개구(30a)가 형성된 원반형의 베이스(33) 일측 표면에 수개의 탄성 포일(31)이 겹쳐지는 구조를 가지며, 회전축(미도시)에 설치되는 디스크(미도시)와 상기 탄성포일(31)의 표면이 맞닿게 된다. 그리고, 회전축이 회전하여 일정 시간이 경과하면, 상기 디스크와 탄성 포일(31) 사이에 기체막이 형성되어 디스크와 탄성 포일(31)이 일정 간격 이격된다.

그러나, 이러한 종래기술에 의한 베어링(30)에 의하면, 베어링(30)의 부하수 용능력을 높이기 위해 탄성 포일(31)의 강성을 키울 경우, 디스크와 탄성 포일(31) 사이에 기체막이 형성됨으로써 디스크가 이격되는 속도가 느려지게 된다. 그에 따라 디스크와 탄성 포일(31) 사이에 큰 마찰이 일어나게 되어 탄성 포일(31)의 표면이 손상되고, 터보압축기의 기계적 손실이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 서로 다른 강성 또는 곡률을 갖는 수개의 탄성 포일을 이용함으로써 부하수용능력을 높이면서도 탄성 포일 표면의 손상 및 터보압축기의 기계적 손실을 방지하도록 한 베어링 및 터보압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 베어링은 각기 다른 강성을 갖는 수개의 탄성 포일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수개의 탄성 포일은 각각 다른 곡률을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수개의 탄성포일은 원판형의 베이스에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스의 내측에 방사상으로 배치되는 내측포일과 상기 베이스의 외측에 방사상으로 배치되는 외측포일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측포일은 상기 외측포일에 비하여 강성이 작고, 곡률이 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄성 포일의 일단은 상기 베이스에 지지되고 타단은 또 다른 상 기 탄성 포일의 상부에 얹혀지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 각기 다른 곡률을 갖는 수개의 탄성 포일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 터보압축기는, 각기 다른 강성을 갖는 수개의 탄성 포일을 포함하는 베어링을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 각기 다른 곡률을 갖는 수개의 탄성 포일을 포함하는 베어링을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 임펠러와 디스크가 설치되는 회전축을 포함하며,상기 디스크는 상기 탄성포일에 의해 지지되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 터보압축기는 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(10) 내부에 구동부실(8)이 형성된다. 구동부실(8)에는 회전축(1)이 가로질러 설치된다. 회전축(1)의 중앙에는 회전자(5)가 설치된다. 구동부실(8) 내벽의 회전자(5)의 외측으로 대응하는 위치에는 고정자(3)가 설치된다. 고정자(3)와 회전자(5)로 이루어지는 구동모터(7)는 외부로부터 전원이 인가되면 전자기적 상호작용에 의해 회전축(1)을 회전시킨다. 그리고, 구동부실(8) 내부에는 회전축(1)을 지지하는 수개의 레이디얼베어링(9)과 스러스트베어링(20)이 설치된다. 회전축(1) 표면에 형성되는 원반형의 디스크(1a)의 양측에 스러스트베어링(20)이 맞닿도록 설치되어 회전축(1)을 축방향으로 지지한다.

한편, 회전축(1)의 양단부에는 임펠러(4a, 4b)가 고정 설치된다. 임펠러(4a, 4b)는 흡입측의 1단임펠러(4a)와 배출측의 2단임펠러(4b)로 구성된다. 그리고 하우징(10)에는 외부로부터 1단임펠러(4a) 측으로 냉매를 흡입할 수 있도록 연통되는 흡입관(6a)과 2단임펠러(4b) 측에서 압축된 냉매를 토출할 수 있도록 외부와 연통되는 배출관(6c)이 형성된다. 1단임펠러(4a)측과 2단임펠러(4b)측은 연결관로(6b)에 의해 연통된다.

따라서, 구동모터(7)에 의해 회전축(1)이 회전하면 1단임펠러(4a)와 2단임펠러(4b)가 회전한다. 1단임펠러(4a)의 회전에 의해 흡입관(6a)을 통해 하우징(10) 내부로 빨려들어온 냉매는 1단임펠러(4a)에 의해 1차로 압축되고, 연결관로(6b)를 통해 2단임펠러(4b) 측으로 공급된다. 2단임펠러(4b)는 1차로 압축된 냉매를 재압축하여 배출관(6c)으로 배출한다.

한편, 구동 시 구동모터(7)에서 발생하는 열로 인해 터보압축기의 효율이 저하되는 것을 방지하기 위해 하우징(10)에는 구동부실(8)과 연통되는 냉각냉매흡입구(8a)와 냉각냉매배출구(8b)가 형성된다. 냉매사이클을 순환하는 냉매의 일부를 냉각냉매흡입구(8a)를 통해 구동부실(8)에 유입시키고, 냉각냉매배출구(8b)를 통해 다시 냉매사이클로 돌려보냄으로써 구동부실(8) 내부를 냉각시키는 것이다.

한편, 본 발명에 의한 베어링(20)은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 중앙에 개구(23a)가 형성된 원반형의 베이스(23)와 베이스(23)의 일측면에 부착되는 수개의 탄성 포일(22a, 22b)을 갖는다. 탄성 포일(22a, 22b)은 베이스(23)의 안쪽에 부착되는 내측포일(22a)과 베이스(23)의 바깥쪽에 부착되는 외측포일(22b)을 포함 한다. 외측포일(22b)은 외측포일(22b)끼리, 내측포일(22a)은 내측포일(22a)끼리 각각 별도로 겹쳐지도록 방사상으로 설치된다.

도 4를 참조하면, 탄성 포일(22a, 22b)의 일단은 지지부재(25)를 매개로 베이스(23)에 고정되고, 타단은 인접한 탄성 포일(22a, 22b)의 상부에 얹혀진다. 그리고, 내측포일(22a)은 외측포일(22b)보다 곡률이 크고 베이스(23)로부터의 최고 거리가 외측포일(22b)보다 더 크게 형성된다. 또한, 내측포일(22a)은 상대적으로 강성이 작고, 외측포일(22b)은 상대적으로 강성이 크다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 회전축(1) 및 이에 형성되는 디스크(1a)가 정지중이거나 회전축(1)이 구동되는 초기인 경우에는, 내측포일(22a)과 디스크(1a)가 서로 맞닿게 되나, 외측포일(22b)은 디스크(1a)와 맞닿지 않는다. 따라서, 강성이 작은 내측포일(22a)만 디스크(1a)와 접촉하므로 디스크(1a)와 베어링(20) 사이의 마찰에 의해 발생하는 탄성 포일(22a, 22b)의 마모량이 줄어들게됨과 동시에 터보압축기의 기계 손실도 줄어들게 되는 것이다.

또한, 회전축이 구동되고 일정 시간이 경과하면, 내측포일(22a) 및 외측포일(22b)과 디스크(1a) 사이에는 일정 간격의 공기막이 형성되어, 내측포일(22a)과 외측포일(22b)은 디스크(1a)와 이격된다. 이 때, 외측포일(22b)과 내측포일(22a)에 의하여 디스크(1a)가 동시에 지지되어 외측포일(22b)과 내측포일(22a)에 하중이 분산되므로 지지가능하중이 증가하게 되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 베어링 및 터보압축기에 의하면, 탄성 포일과 디스크 사이의 마찰에 의해 발생하는 탄성 포일의 마모량 및 터보압축기의 기계 손실을 감소시키면서도 하중 지지능력이 저하되지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 각기 다른 강성을 갖는 수개의 탄성 포일을 포함하는 베어링.
2. 제1항에 있어서,

   상기 수개의 탄성 포일은 각각 다른 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 베어링.
3. 제2항에 있어서,

   상기 수개의 탄성포일은 원판형의 베이스에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 베어링.
4. 제3항에 있어서,

   상기 베이스의 내측에 방사상으로 배치되는 내측포일과 상기 베이스의 외측에 방사상으로 배치되는 외측포일을 포함하는 베어링.
5. 제4항에 있어서,

   상기 내측포일은 상기 외측포일에 비하여 강성이 작고, 곡률이 큰 것을 특징으로 하는 베어링.
6. 제2항에 있어서,

   상기 탄성 포일의 일단은 상기 베이스에 지지되고 타단은 또 다른 상기 탄성 포일의 상부에 얹혀지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링.
7. 각기 다른 곡률을 갖는 수개의 탄성 포일을 포함하는 베어링.
8. 각기 다른 강성을 갖는 수개의 탄성 포일을 포함하는 베어링을 갖는 터보압축기.
9. 각기 다른 곡률을 갖는 수개의 탄성 포일을 포함하는 베어링을 갖는 터보압축기.
10. 제 8항 또는 제9항에 있어서,

    임펠러와 디스크가 설치되는 회전축을 포함하며,

    상기 디스크는 상기 탄성포일에 의해 지지되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 터보압축기.

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