KR20130127485A - 선박용 터빈 샤프트를 위한 베어링 조립체, 및 이와 같은 베어링 조립체를 구비하는 선박용 터빈 - Google Patents

선박용 터빈 샤프트를 위한 베어링 조립체, 및 이와 같은 베어링 조립체를 구비하는 선박용 터빈 Download PDF

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Abstract

회전 샤프트(12)에 의해 전달되는 축방향 힘들을 복원하기 위해, 본 발명의 베어링 조립체(8)는 복수의 분포된 베어링 유닛들(30)을 구비한다. 각각의 베어링 유닛(30)은 고정 베이스(70); 고정 부분 및 지원될 힘들의 주방향(X50)에서 완전하게 이동 가능한 부분을 가지는 탄성 부재(50); 및 샤프트(12)와 함께, 수막을 규정하는 베어링면을 포함한다. 베어링면은 가동 부분에 연결된다. 베어링면의 최소 반경(R31)은 1 m와 3 m 사이에 있다. 탄성 부재(50) 및 베이스(70)는 적어도 하나의 워터 체임버를 규정한다. 복수의 덕트들이 체임버들을 함께 연결하도록 배열되어, 폐회로를 규정한다.

Description

선박용 터빈 샤프트를 위한 베어링 조립체, 및 이와 같은 베어링 조립체를 구비하는 선박용 터빈{Bearing assembly for a marine turbine shaft, and marine turbine including such a bearing assembly}
본 발명은 회전하는 선박용 터빈 샤프트를 지지하는, 즉 샤프트에 의해 가해지는 축방향 힘들을 흡수하는 베어링 조립체에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 회전 가능 샤프트, 및 이와 같은 베어링 조립체를 포함하는 선박용 터빈에 관한 것이다. 특히, 특히, 본 발명은 양방향으로 순환시키는데 적합한 엔진 유체 흐름(engine fluid flow)에 설치되는 선박용 터빈에 적용될 수 있다.
종래 기술에 따른 수력 터빈(hydraulic turbine)은 일반적으로 대략 직경 1 m의 샤프트 및 회전 샤프트를 지지하기 위해 오일(oil)에 잠기는 베어링 조립체를 포함한다. 특히, 샤프트에 의해 가해지는 반경 방향 힘들을 흡수하기 위해, 복수의 베어링 유닛들이 회전 축선 주위에 분포된다. 베어링 유닛들은 일반적으로 고정 베이스, 탄성 부재, 및 샤프트와 함께 대략 0.5 mm 두께의 유막(oil film)을 형성하는 베어링면을 포함한다.
베어링 유닛들 및 유막의 기능은 베어링면들 상에서 샤프트의 범핑(bumping)을 제한하는 것이다. 이러한 범핑은 특히 상대적으로 이동하는 부분들의 조립 결함들 및 상대적으로 이동하는 부분들의 제작 공차들(manufacturing tolerances)으로 인한 기하학적 결함들에 의해 야기된다. 샤프트가 대략 1 m의 직경을 가지며 유막이 대략 0.5 mm 두께인 표준 케이스에 있어서, 베어링 조립체는 조립 결함들, 및 상대적으로 작은 기하학적 결함들에 잘 적응한다.
그러나, 종래 기술에 따른 이와 같은 베어링 조립체는 선박용 터빈 샤프트 범핑을 효과적으로 제한하는데는 적합하지 않다. 실제로, 오일의 압축률은 베어링 조립체의 반응들을 느리게 하는 관성을 생기게 한다. 그러나, 큰 직경의 선박용 터빈 샤프트는 상당히 중요하고 많은 조립 결함들 및 기하학적 결함들을 생기게 하여, 샤프트 진동들에 매우 신속하게 반응하는 베어링 조립체를 필요로 한다. 더욱이, 오일 속에 선박용 터빈 베어링 조립체를 잠기게 하는 것은 선박용 터빈이 배치되어 있는 환경에 대한 오염 위험을 생기게 한다.
본 발명의 목적들 중 하나는, 특히 신속-반응(quick-reacting) 및 무오일(oil-free) 베어링 조립체를 제안하여 이들 문제점들을 개선하는 것이다.
이러한 목적에서, 본 발명은 회전 축선을 중심으로 회전하는 선박용 터빈 샤프트에 의해 전달되는 축방향 힘들을 흡수하는 베어링 조립체에 관한 것으로, 베어링 조립체는 회전 축선 주위에 분포된 복수의 베어링 유닛들을 포함하고, 각각의 베어링 유닛은:
- 고정 베이스(stationary base);
- 베이스에 견고하게 연결되는 고정 부분 및 지원될 힘들의 주 방향으로 일반적으로 이동 가능한 부분을 가지는 탄성 부재;
- 샤프트와 함께, 액막을 수용하기 위한 체적(volume)을 규정하는 데 적합한 베어링면으로서, 베어링면은 탄성 부재의 가동 부분에 연결되는, 상기 베어링면을 포함한다.
베어링 조립체는, 액막이 수막(water film)이고, 베어링면의 최소 반경은 1 m와 3m 사이에 있고, 탄성 부재 및 베이스는 물이 들어 있는 적어도 하나의 체임버를 규정하고, 물과 접촉하는 베이스 및 탄성 부재의 표면들은 방진 재료를 포함하고, 베어링 조립체는 물을 순환시키는 데 적합한 복수의 덕트들을 더 포함하고, 각각의 덕트는 적어도 2개의 체임버들을 함께 연결하기 위해 배열되고, 덕트들 및 체임버들은 회전 축선에 대해 연장하는 폐회로를 규정하는 것을 특징으로 한다.
환언하면, 매우 낮은 압축률을 갖는 액체인 물은 상대적으로 이동하는 부분들의 기하학적 결함들 및 조립 결함들로 인한 백래쉬(backlash)를 감쇄시킨다. 베어링 유닛들은 신속한 반응(quick reaction)을 가능하게 하는 수회로(water circuit)에 의해 연결된다.
본 발명의 다른 이점들, 및 선택적 특징들에 따르면, 단독 또는 임의의 기술적으로 실현 가능한 조합으로:
- 가동 부분은 회전 축선에 대해 대략 평행한 방향으로 이동하고 상기 또는 각각의 베어링면은 회전 축선에 수직이고;
- 베어링면은 단일의 가동 부분에 링크되고;
- 베어링면은 복수의 베어링 유닛들에 속하는 복수의 가동 부분들에 링크되고;
- 베어링면은 세라믹 재료와 같은 800　Hv보다 큰 경도를 가지는 재료를 포함하고;
- 베이스는 대략 환형상을 가지는 플레이트(plate)를 포함하고, 각각의 덕트는 베이스 내에서 연장하는 구멍들에 의해 형성되고;
- 탄성 부재는 탄성 변형 가능 멤브레인(resiliently deformable membrane)을 형성하고;
- 각각의 체임버는 각각의 체임버는 선택적으로 원형 단면을 가지는 대략 토로이드(toroid) 형상을 가지는 부분을 포함하고;
- 탄성 부재는 얇은 플레이트를 포함하고;
- 탄성 부재는 두꺼운 부분을 포함하고;
- 적어도 하나의 베어링 유닛은 탄성 부재와 베이스 사이에 포인트 접속(point connection)을 형성하도록 부분적으로 구형인 돌출부를 포함하고;
- 베어링 조립체는 10개와 20개 사이, 바람직하게는 16개의 베어링 유닛들을 포함한다.
더욱이, 본 발명은 회전 축선을 중심으로 회전 가능 샤프트가 장비된 터빈을 포함하는 선박용 터빈에 관한 것으로서, 선박용 터빈은 위에 기재한 적어도 하나의 베어링 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 이점들, 및 선택적 특징들에 따르면, 단독 또는 임의의 기술적으로 실현 가능한 조합으로:
- 수막은 0.10　mm보다 작은, 바람직하게는 0.06 mm보다 작은 두께이고;
- 선박용 터빈은 위에서 기재한 2개의 베어링 조립체들을 포함하고, 2개의 베어링 조립체들은 회전 축선과 동축이고, 2개의 베어링 조립체들은 샤프트 플랜지를 위한 하우징을 규정하도록 서로 떨어져 위치된다.
첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 단지 주어진 이하의 설명의 관점에서 본 발명이 명확하게 이해될 것이고 그것의 이점들이 또한 드러날 것이다.
도 1a는 본 발명에 따르고 본 발명의 제 1 실시예에 따른 베어링 조립체를 포함하는 선박용 터빈의 축방향 절반부(axial half-section)이고;
도 1b는 도 1a의 선박용 터빈의 전체 부분이고;
도 2는 도 1a의 상세(II)의 확대도이고;
도 3은 도 1a의 상세(III)의 확대도이고;
도 4는 도 3의 선 IV - IV에 따른 단면도이고;
도 5는 도 4의 선 V - V에 따른 단면도이고;
도 6은 도 1a 내지 5의 베어링 조립체의 제 1 상태를 도시한 개략도이고;
도 7은 도 1a 내지 5의 베어링 조립체의 제 2 상태를 도시하는, 도 6과 유사한 개략도이고;
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 베어링 요소의 도 2와 유사한 도면이고;
도 9는 도 8의 베어링 요소의 도 3과 유사한 도면이다.
도 1a 및 1b는 밴드(2), 스테이 베인들(stay vanes; 4), 블레이드들(7) 및 허브(10)를 포함하는 선박용 터빈(1)을 나타낸다. 밴드(2)는 일반적으로 형상이 환형이고 중력 베이스(gravitational base)에 의해 그라운드에 연결되고, 상기 구조는 베이스 플레이트 및 복수의 기둥들(posts)로 구성된다.
허브(10)는 스테이 베인들(4)을 통해 밴드(2)에 부착된다. 허브(10)는 샤프트(12), 전기 발전기(electric power generator;　14) 및 지지 부재(16)를 포함한다. 샤프트(12)는 회전 축선(X-X')을 중심으로 회전 가능하다. 샤프트(12)는 샤프트(12)와 일체이고 하나의 부품(one-piece)으로 만들어지는 플랜지(13)를 포함한다. 플랜지(13)의 반경방향 표면들(13.1 및 13.2)은 편평한 링 형상(flat ring shape)을 가진다.
블레이드들(7)은 샤프트(12)의 단부들 중 하나에 부착된다. 블레이드들(7)은, 화살표(5)로 나타낸 하나의 방향으로 또는 화살표(6)로 나타낸 다른 방향으로, 밴드(2) 내에서 수류(2)에 의해 축선(X-X')을 중심으로 회전된다.
스테이 베인들(4) 및 블레이드들(7)은 대략 반경 방향들로 연장하고, 축선(X-X') 주위에 분포된다. 샤프트(12), 허브(10), 발전기(4), 지지 부재(16) 및 밴드(2)는 각각 축선(X-X')을 중심으로 회전 대칭이다.
본 출원에서, 용어 "축방향(axial)"은 회전 축선(X-X')에 대해 평행한 방향, 또는 회전 축선(X-X')에 대해 대략 수직인 면을 나타낸다. 본 출원에서, 용어 "반경방향(radial)"은 회전 축선(X-X')에 대해 수직인 방향, 또는 이와 같은 반경 방향에 대해 수직인 면을 나타낸다. 용어 "원주방향(circumferential)"은 회전 축선(X-X')에 대해 교차하지 않는 접선 방향(C-C')을 나타낸다.
허브(10)는 또한 샤프트(12)를 지지하기 위한, 특히 축방향 힘들을 흡수하기 위한 2개의 베어링 조립체들(8, 9)을 포함한다. 실제로, 베어링 조립체(8)는 "스러스트 베어링(thrust bearing)"으로서 불리고 베어링 조립체(8)는 "카운터 스러스트 베어링(counter thrust bearing)"으로서 불린다.
베어링 조립체들(8, 9)은 축선(X-X')에 대해 동축이다. 베어링 조립체들(8, 9)은 플랜지(13)를 위한 하우징을 규정하도록 서로 떨어져서 위치된다. 베어링 조립체(9)가 베어링 조립체(8)와 동일하거나 유사한 한, 이하에 주어진 베어링 조립체(8)의 설명은 베어링 조립체(9)로 치환될 수 있다.
도 1a 내지 5에 나타낸 것과 같이, 베어링 조립체(8)는 복수의 베어링 유닛들(20, 20.1, 20.2) 및 축선(X-X') 주위에 분포된 등가물들을 포함한다. 베어링 조립체(8)는 16개의 베어링 유닛들(20, 20.1, 20.2) 및 등가물들을 포함한다. 각각의 베어링 유닛(20, 20.1, 20.2) 및 등가물들은 베이스(70), 탄성 부재(50) 및 베어링면(31)을 포함한다. 베이스(70)는 나사결합(screwing), 용접(welding), 임베딩(embedding) 또는 다른 등가의 수단에 의해 지지 부재(16)에 부착된다.
도 3에 나타낸 것과 같이, 탄성 부재(50)는 베이스(70)에 견고하게 연결되는 고정 부분(stationary portion; 58) 및 축방향(X50)으로 일반적으로 이동 가능한 부분(54)을 가지는 탄성 변형 가능 멤브레인(resiliently deformable membrane)을 형성한다. 축방향(X50)은 도 6 및 7에 참조부호 F1 및 F2로 표현되는, 지원될 힘들의 주 방향이다.
베어링면(31)은 이 경우에, 납작한 링(flat ring) 형태로 되어 있고 축선(X-X')에 수직이다. 베어링면(31)의 기능은 회전 샤프트(12)를 지지하는 것이다. 베어링면(31)은 샤프트(12)와 함께 액막을 수용하는 체적을 규정하는 데 적합하다.
따라서, 이러한 얇은 수용 체적 내에 포함된 액막은 회전 샤프트(12)을 위한 동압 베어링을 형성할 수 있다. 액막은 수막(water film)이고, 여기서 두께(E13)는 0.10　mm보다 작고, 바람직하게는 0.06　mm보다 작다. 이러한 윤활막을 형성하는 물은 블레이드들(7)을 구동하는 수류로부터 공급받을 수 있다.
환언하면, 플랜지(13)의 반경방향 표면(13.1) 및 베어링면(31)은 실질적으로 일치하고 기능 갭(functional gap)에 의해 분리된다. 도 1a에 나타낸 것과 같이, 베어링면(31)의 최소 반경(R31)은 샤프트(12)의 직경(D12)의 절반과 같다. 베어링면(31)의 반경(R31)은 1 m와 3m 사이에 있다. 그러므로, 직경(D12)은 2m와 6m 사이에 있다.
플랜지(13)의 반경방향 표면(13.1) 및/또는 베어링면(31)은 세라믹 재료와 같은 800　Hv(Vickers)보다 큰 경도를 가지는 재료, 예를 들어 디크롬 트리옥사이드(dichromium trioxide) 또는 크롬(III) 산화물(Cr2O3)을 포함한다. 이와 같은 재료는 베어링면(31) 및/또는 반경방향 표면(13.1)의 마모를 크게 제한한다. 임의의 다른 등가 경도의 재료가 세라믹 대신에 사용될 수 있다.
탄성 부재(50)는 축선(X50)에 대해 회전 대칭인 얇은 플레이트, 예를 들어 스테인레스 스틸 쉬트(stainless steel sheet)를 포함한다. 얇은 플레이트는 탄성 부재(50)를 상당히 컴팩트하게 한다. 따라서, 탄성 부재(50)를 형성하는 멤브레인은 전체 형상이 디스크이다. 그것의 고정 부분(58)은 납작한 주변 링에 의해 형성되고, 그것의 가동 부분(54)은 중앙 디스크에 의해 형성된다. 반원형 섹션을 가지는 대략 토로이드 형상의 돌출부(56)는 고정 부분(58)과 가동 부분(54) 사이에 위치된다. 돌출부(56)는 탄성 부재(50)의 탄성 변형을 가능하게 한다.
베어링면(31)은 탄성 부재(50)의 가동 부분(54)에 링크된다. 본 출원에서, 동사 "링크(link)"는 연쇄 링크(kinematic link) 또는 강체 링크(rigid link)를 의미한다. 이 경우에, 베어링면(31)은 패드(30)에 의해 규정되고, 여기서 베이스 플레이트(35)는 가동 부분(54) 위에서 지탱된다. 패드(30) 및 베이스 플레이트(35)는 클램프 및 나사들을 포함하는 부착 수단(36)에 의해 부착된다. 특히, 각각의 베어링면(31)은 단일의 가동 부분(54)에 링크된다. 환언하면, 베어링 유닛들(20)은 독립적이다.
탄성 부재(50) 및 베이스(70)는 물이 들어있는 체임버(52)를 규정한다. 체임버(52)는 그것이 돌출부(56)에 의해 규정되므로 반원형 섹션을 갖는 대략 토로이드 형상인 부분을 포함한다. 물과 접촉하는 베이스(70) 및 탄성 부재(50)의 면들은 방진 재료를 표면 코팅 전체에 걸쳐 또는 표면 코팅 상에, 특히 체임버(52)를 규정하는 면들의 것들에 포함한다.
베이스(70)는 고무 또는 엘라스토머와 같은 탄성 재료로 만들어지는 플렉시블 와셔(76) 및 O-링(78)을 포함한다. 와셔(76) 및 O-링(78)은 체임버(52)가 상대적으로 꽉 조여지게 하기 위해 고정 부분(58)과 베이스(70) 사이에서 압축된다.
도 4 및 5에 나타낸 것과 같이, 베어링 조립체(8)는 물을 순환시키는 데 적합한 복수의 덕트들(74)을 더 포함한다. 각각의 덕트(74)는 개개의 홈(72)에서 함께 적어도 2개의 체임버들(52.1, 52.2)을 연결하기 위해 배열된다. 각각의 홈(72)은 T-형상 단면을 가진다. 덕트들(74)은 덕트들(74) 및 체임버들(52)이 축선(X-X')에 대해 연장하는 폐회로를 규정하도록 모든 체임버들(52)을 연결한다. 본 출원에서, 동사 "연결하다(connect)"는 액체 연결(liquid connection), 특히 물 연결을 의미한다.
베이스(70)는 특히 대략 환형상을 가지는 시트 플레이트(seat plate)로 구성된다. 각각의 덕트(74)는 베이스(70) 내로 연장하는 2개의 수렴하는 경사진 폐쇄공들로 구성된다. 따라서, 물은 덕트들(74) 내로 그리고 원주 방향(C-C')에서 2개의 연속하는 체임버들(52.1, 52.2) 사이에서 흐를 수 있다. 환언하면, 수압(hydraulic pressure)이 체임버들(52) 사이의 덕트들(74)에 의해 전달될 수 있어, 체임버들(52) 내에 퍼져있는 물의 압력들에 대해 균형을 맞추는 경향이 있다.
도 6 및 7에 나타낸 것과 같이, 제 1 상태에서, 플랜지(13)는 패드(30.1)의 베어링면(31.1) 위에 그리고 수막(E13)을 통해, 도 6에 화살표들(F1)로 나타낸 압력들을 가한다. 이러한 제 1 상태에서, 압력은 베어링 유닛들(52) 사이에서 균일하게 분포되지 않는다.
따라서, 베이스 플레이트(35.1)는 대응하는 가동 부분(54) 위에서 지탱된다. 이러한 가동 부분(54)은 베이스(70)에 접근하고 체임버(52.1) 내에 들어 있는 물을 압축한다. 이때 수류는 체임버(52.1)로부터, 도 4에 화살표(L74)로 나타낸, 체임버(52.2)를 포함하는 인접 체임버들로 순환한다.
이러한 수류는 여러 체임버들(52)에 들어 있는 물에 퍼져 있는 압력들의 균형을 맞춘다. 도 7에 도시된 제 2 상태에서, 베어링면들(31.1 및 31.2)은 등가의 힘들(F1 및 F2)을 흡수한다. 이 제 2 상태에서, 모든 베어링 유닛들(20, 20.1, 20.2)은 균형이 맞는다. 따라서, 베어링 조립체(8)는 상대적으로 이동하는 부분들의 조립 결함들 및 기하학적 결함들을 보상한다.
도 8 및 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 베어링 조립체(108)를 나타낸다. 베어링 조립체(108)는 베어링 조립체(8)와 유사하다. 도 1a 내지 도 7과 관련하여 위에서 주어진 베어링 조립체의 설명은 이하에 언급되는 차이들만을 제외하고, 도 8 및 도 9의 베어링 조립체(108)로 대체될 수 있다.
베어링 조립체(8)의 실체와 동일하거나 대응하는 베어링 조립체(108)의 실체는 100이 증가한 동일한 참조 번호를 갖는다. 이러한 방식으로, 베어링 조립체(108), 수막 두께(E113), 고정 지지 부재(116), 베어링 유닛(120), 패드(130), 베어링면(131), 부착 수단(36), 최소 반경(R151), 탄성 부재(150), 축선(X150), 체임버(152), 가동 부분(54), 돌출부(156), 고정 부분(158), 베이스(170), 홈(172) 및 O-링(178).
베어링 조립체(108)는, 탄성 부재(150)가 돌출부(156)에 의해 연결되는 가동 부분(154) 및 고정 부분(158)을 형성하는 두꺼운 부분을 포함하는 점이 베어링 조립체(8)와 다르다. 따라서, 가동 부분(154) 및 고정 부분(158)은 각각 가동 부분(54) 및 고정 부분(58)보다 더 두껍다. 이것은 필요하다면 더 큰 부하들을 지지하는 것을 가능하게 한다.
물과 접촉하는 탄성 부재(150) 및 베이스(170)의 면들이 체임버(152)에 들어 있는 물에 의한 부식을 견디게 하기 위해 방진 재료를 포함하도록, 탄성 부재(150) 및 베이스(170)는 방진 재료로 구성되거나 방진 재료로 코팅된다.
더욱이, 베어링 조립체(108)는 적어도 하나의 베어링 유닛(120)이 가동 부분(154)에 견고하게 연결되는 스러스트 베어링(155)을 포함하는 점이 베어링 조립체(8)와 다르다. 스러스트 베어링(155)은 부분적으로 구형인 돌출부(157)를 포함한다. 돌출부(157)는 탄성 부재(150)와 베이스(170) 상에 볼-조인트 포인트 접속(ball-joint point connection)을 형성한다. 스러스트 베어링(155) 및 돌출부(157)의 기능은 돌출부의 탄성 변형들에 이어서 돌출부(156)에 가해지는 기계적 스트레스를 제한하기 위해 가동 부분(154)의 이동(travel)을 제한하는 것이다.
더욱이, 베이스(170)는 체임버(152)를 상대적으로 꽉 조이기 위해 O-링(178)을 단지 포함한다. 실제로, 체임버(152)의 견고함(tightness)은 또한 고정 부분(174)을 베이스(170) 상에 나사들에 의해 고정하고, 고정 부분(174) 및 베이스(170)와 접촉하는 표면들의 조정된 기계가공(adjusted machining)에 의해 보장된다.
도시하지 않는 본 발명의 다른 실시예들에 따르면,
- 샤프트(12)와 일체인 플랜지(13) 대신에, 플랜지는 2개의 부분들, 예를 들어 샤프트 상에 축방향으로 나란히 놓이고 및/또는 장착되는 2개의 절반-플랜지들로 만들어질 수 있고;
- 베어링 조립체는 10개와 20개 사이의, 예컨대 20개, 21개의 베어링 유닛들을 포함하고;
- 동일한 베어링면은 복수의 베어링 유닛들에 각각 속하는 복수의 가동 부분들에 연결되고, 환언하면, 패드는 모든 탄성 부재들에 공통이고; 특히, 동일한 베어링면은 모든 가동 부분들에 연결된다.

Claims (15)

  1. 회전 축선(X-X')을 중심으로 회전하는 선박용 터빈(12) 샤프트(1)에 의해 전달되는 축방향 힘들을 흡수하는 베어링 조립체(8, 9)로서, 상기 베어링 조립체(8, 9)는 상기 회전 축선(X-X') 주위에 분포된 복수의 베어링 유닛들(30, 301, 30.2, 31; 130, 131)을 포함하고, 각각의 베어링 유닛(30, 30.1, 30.2, 31; 130, 131)은:
    - 고정 베이스(stationary base)(70; 170);
    - 상기 베이스(70; 170)에 견고하게 연결되는 고정 부분(58; 158) 및 지원될 힘들(F1, F2)의 주 방향(X50; X150)으로 일반적으로 이동 가능한 부분(54; 154)을 가지는 탄성 부재(50; 150);
    - 상기 샤프트(12)와 함께, 액막(E13)을 수용하기 위한 체적(volume)을 규정하는 데 적합한 베어링면(31; 131)으로서, 상기 베어링면(31; 131)은 상기 탄성 부재(50; 150)의 상기 가동 부분(54; 154)에 연결되는, 상기 베어링면(31; 131)을 포함하고,
    상기 액막(E13)은 수막(water film)이고, 상기 베어링면(31; 131)의 상기 최소 반경(R31; R131)은 1 m와 3m 사이에 있고, 상기 탄성 부재(50; 150) 및 상기 베이스(70; 170)는 물이 들어 있는 적어도 하나의 체임버(52, 52.1, 52.2; 152)를 규정하고, 물과 접촉하는 상기 베이스(70; 170) 및 상기 탄성 부재(50; 150)의 표면들은 방진 재료를 포함하고, 상기 베어링 조립체(8, 9)는 물을 순환시키는 데 적합한 복수의 덕트들(74)을 더 포함하고, 각각의 덕트(74)는 적어도 2개의 체임버들(52, 52.1, 52.2; 152)을 함께 연결하기 위해 배열되고, 상기 덕트들(74) 및 상기 체임버들(52, 52.1, 52.2; 152)은 상기 회전 축선(X-X')에 대해 연장하는 폐회로를 규정하는 것을 특징으로 하는, 베어링 조립체(8, 9).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동 부분(54; 154)은 상기 회전 축선(X-X')에 대해 대략 평행한 방향(X50)으로 이동하고 상기 또는 각각의 베어링면(31; 131)은 상기 회전 축선(X-X')에 수직인 것을 특징으로 하는, 베어링 조립체(8, 9).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    베어링면(31; 131)은 단일의 가동 부분(54; 154)에 링크되는 것을 특징으로 하는, 베어링 조립체(8, 9).
  4. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,
    베어링면(31; 131)은 복수의 베어링 유닛들(30, 30.1, 30.2, 31; 130, 131)에 속하는 복수의 가동 부분들에 각각 링크되는 것을 특징으로 하는, 베어링 조립체(8, 9).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링면(31; 131)은 세라믹 재료와 같은 800　Hv보다 큰 경도를 가지는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 베어링 조립체(8, 9).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스(70; 170)는 대략 환형상을 가지는 플레이트(plate)를 포함하고, 각각의 덕트(74)는 상기 베이스(70; 170) 내에서 연장하는 구멍들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 베어링 조립체(8, 9).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 부재(50; 150)는 탄성 변형 가능 멤브레인(resiliently deformable membrane)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 베어링 조립체(8, 9).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 체임버(52, 52.1, 52.5; 152)는 선택적으로 원형 단면을 가지는 대략 토로이드(toroid) 형상을 가지는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 베어링 조립체(8, 9).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 부재(50)는 스테인레스 스틸 쉬트(stainless steel sheet)와 같은 쉬트로 구성되는 플레이트(plate)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 베어링 조립체(8, 9).
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 부재(50)는 상기 고정 부분(158) 및 상기 가동 부분(154)을 형성하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 베어링 조립체(8, 9).
  11. 제 10 항에 있어서,
    적어도 하나의 베어링 유닛(120)은 상기 탄성 부재(150)와 상기 베이스(170) 사이에 포인트 접속(point connection)을 형성하도록 부분적으로 구형인 돌출부(157)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 베어링 조립체(8, 9).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    10개와 20개 사이, 바람직하게는 16개의 베어링 유닛들(20, 20.1, 20.2, 21; 120, 121)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 베어링 조립체(8, 9).
  13. 회전 축선(X-X')을 중심으로 회전 가능 샤프트(12)가 장비된 터빈을 포함하는 선박용 터빈(1)에 있어서, 상기 선박용 터빈(1)은 상기 청구항들 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 베어링 조립체(8, 9)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박용 터빈(1).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 수막은 0.10　mm보다 작은, 바람직하게는 0.06　mm보다 작은 두께(E13)를 가지는 것을 특징으로 하는, 선박용 터빈(1).
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 청구항들 중 어느 한 항에 따른 2개의 베어링 조립체들(8, 9)을 포함하고, 상기 2개의 베어링 조립체들(8, 9)은 상기 회전 축선(X-X')과 동축이고, 상기 2개의 베어링 조립체들(8, 9)은 샤프트(12) 플랜지(13)를 위한 하우징을 규정하도록 서로 떨어져 위치되는 것을 특징으로 하는, 선박용 터빈(1).
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11193385B2 (en) 2016-04-18 2021-12-07 General Electric Company Gas bearing seal
US9951811B2 (en) 2016-04-18 2018-04-24 General Electric Company Bearing
US10001166B2 (en) 2016-04-18 2018-06-19 General Electric Company Gas distribution labyrinth for bearing pad
US10066505B2 (en) 2016-04-18 2018-09-04 General Electric Company Fluid-filled damper for gas bearing assembly
US9746029B1 (en) 2016-04-18 2017-08-29 General Electric Company Bearing
US10914195B2 (en) 2016-04-18 2021-02-09 General Electric Company Rotary machine with gas bearings
US10036279B2 (en) 2016-04-18 2018-07-31 General Electric Company Thrust bearing
EP3760886A1 (en) * 2019-07-03 2021-01-06 Siemens Aktiengesellschaft Bearing assembly for a thrust bearing
CN110388380A (zh) * 2019-08-26 2019-10-29 李堃尧 一种涡轮钻具自适应滚滑复合止推轴承

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1537460A (en) 1975-03-20 1978-12-29 Glacier Metal Co Ltd Thrust bearing
GB1498241A (en) * 1975-07-17 1978-01-18 Inst Burovoi Tekhnik Well-drilling turbodrill
US4544285A (en) * 1983-04-18 1985-10-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fluid equalized tilting pad thrust bearings
US5078628A (en) * 1989-06-23 1992-01-07 Newport News Shipbuilding And Dry Dock Company Marine propulsor
US5220231A (en) * 1990-08-23 1993-06-15 Westinghouse Electric Corp. Integral motor propulsor unit for water vehicles
US5185545A (en) * 1990-08-23 1993-02-09 Westinghouse Electric Corp. Dual propeller shock resistant submersible propulsor unit
US5205653A (en) * 1991-05-01 1993-04-27 Westinghouse Electric Corp. Bearing assembly and submersible propulsor unit incorporating the same
US7238066B2 (en) * 2004-09-23 2007-07-03 Northrop Grumman Corporation Pod propulsion system with rim-mounted bearings
DE102008023050A1 (de) * 2008-05-09 2009-11-12 Voith Patent Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Gleitlagers
CN101576044A (zh) * 2009-06-19 2009-11-11 天津市天发重型水电设备制造有限公司 立式水轮机主轴抛物线瓦导轴承

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