KR20160028482A - 틸팅 패드 베어링 및 터보 압축기 - Google Patents

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가부시키가이샤 아이에이치아이
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Abstract

본 발명에 따른 틸팅 패드 베어링(1)은, 회전축(300) 주위에 배열되는 복수의 틸팅 패드(3)와, 인접하는 상기 틸팅 패드의 간격(S1)에 대향하는 위치에 마련되는 윤활유 공급공(2e)을 갖는 하우징(2)과, 상기 틸팅 패드를 협지하도록 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트(5)를 구비한다. 상기 틸팅 패드는 제1 유입 개구(7a1), 제2 유입 개구(8a1), 및 배출 개구(7b1, 8b1)를 갖고, 또한 윤활유가 유동하는 내부 유로(6)를 구비한다.

Description

틸팅 패드 베어링 및 터보 압축기{TILTING PAD BEARING AND TURBO COMPRESSOR}
본 발명은 틸팅 패드 베어링 및 터보 압축기에 관한 것이다.
본원은 2013년 8월 1일자로 일본에 출원된 일본 특허출원 2013-160519호에 기초한 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
예를 들면, 터보 압축기의 회전축은 하우징에 대해 기울어져 움직일 수 있도록 지지된 틸팅 패드를 갖는 틸팅 패드 베어링에 의해 지지되어 있다. 이와 같은 틸팅 패드 베어링은, 회전축 주위에 환상으로 배열된 복수의 틸팅 패드에 의해 회전축을 슬라이딩 지지하는 미끄럼 베어링(sliding bearing)의 일종이다.
틸팅 패드는 회전축이 회전할 때의 미끄럼 마찰에 의해 가열된다. 이 때문에, 예를 들면 특허 문헌 1 내지 3에는, 회전축의 회전 저항(미끄럼 마찰)을 저감시키기 위해 윤활유를 유동시키기 위한 내부 유로를 틸팅 패드의 내부에 형성하고, 이 유로에 윤활유를 흐르게 함으로써 틸팅 패드를 냉각하고 있다.
또한, 특허 문헌 4 및 5에는, 복수의 틸팅 패드와, 틸팅 패드를 보유하는 하우징과, 틸팅 패드의 양측에 마련되는 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하는 틸팅 패드 베어링이 개시되어 있다. 하우징에는 인접하는 틸팅 패드의 간격에 윤활유를 공급하는 급유로가 형성되고, 사이드 플레이트에는 윤활유를 배출하는 노치(배유공)가 형성되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허공개 2003-113834호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허공개 소52-137549호 공보 특허 문헌 3: 일본 특허공개 2006-112499호 공보 특허 문헌 4: 일본 특허공개 2010-242842호 공보 특허 문헌 5: 일본 특허공개 2010-242816호 공보
최근 터보 압축기가 대용량화되고 있어, 틸팅 패드 베어링도 대형화되고 있다. 틸팅 패드 베어링이 대형화되면, 당연히 틸팅 패드도 대형화된다. 틸팅 패드가 대형화되면, 회전축과의 슬라이딩면이 넓어지거나 틸팅 패드의 열용량이 커지는 것으로부터, 보다 효율적인 냉각이 필요하게 되는 경우가 있다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 틸팅 패드 베어링에서의 틸팅 패드의 냉각 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 다음과 같은 구성을 채용한다.
본 발명의 제1 형태에서, 틸팅 패드 베어링은, 서로 간격을 두고 회전축 주위에 환상으로 배열되는 복수의 틸팅 패드와, 상기 복수의 틸팅 패드를 상기 회전축의 직경 방향 외측으로부터 둘러싸 지지하고, 인접하는 상기 틸팅 패드의 간격에 대향하는 위치에 마련되는 윤활유 공급공을 갖는 하우징과, 상기 회전축의 축 방향에서 상기 틸팅 패드를 협지하도록 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비한다. 또한, 상기 틸팅 패드는, 상기 회전축의 회전 방향 상류측을 향해 개구되는 제1 유입 개구, 상기 회전축의 회전 방향 하류측을 향해 개구되는 제2 유입 개구, 및 상기 회전축의 축 방향으로 개구되는 배출 개구를 갖고, 또한 윤활유가 유동하는 내부 유로를 구비한다.
본 발명의 제2 형태에서, 상기 제1 형태에 따른 틸팅 패드 베어링에 있어서, 상기 사이드 플레이트와 상기 회전축의 둘레면 사이에 형성되는 간격에 상기 틸팅 패드의 상기 배출 개구의 적어도 일부가 노출된다.
본 발명의 제3 형태에서, 상기 제1 또는 제2 형태에 따른 틸팅 패드 베어링에 있어서, 상기 사이드 플레이트는 복수의 조각으로 분할되고, 인접하는 상기 조각 사이에는 간격이 마련된다.
본 발명의 제4 형태에서, 상기 제1 내지 제3 중 어느 한 형태에 따른 틸팅 패드 베어링에 있어서, 상기 사이드 플레이트에 인접하는 상기 틸팅 패드의 간격의 적어도 일부를 노출시키는 개구가 마련된다.
본 발명의 제5 형태에서, 상기 제1 내지 제4 중 어느 한 형태에 따른 틸팅 패드 베어링에 있어서, 상기 제1 유입 개구보다 상기 제2 유입 개구의 개구 면적이 크다.
본 발명의 제6 형태에서, 터보 압축기가 임펠러와, 임펠러에 접속되는 회전축을 구비한다. 또한, 상기 제1 내지 제5 중 어느 한 형태에 따른 틸팅 패드 베어링은 상기 회전축을 지지한다.
본 발명에 의하면, 틸팅 패드에 마련되는 내부 유로가, 회전축의 회전 방향 상류측으로 개구된 제1 유입 개구와, 회전축의 회전 방향 하류측으로 개구된 제2 유입 개구를 갖고 있다. 이 때문에, 본 발명은, 회전축의 회전 방향 상류측과 하류측의 양측으로부터 윤활유가 틸팅 패드의 내부로 흘러든다. 따라서, 많은 윤활유를 틸팅 패드의 내부로 받아들일 수 있다. 또한, 본 발명은, 제1 유입 개구와 제2 유입 개구로부터 내부 유로로 유입된 윤활유는 역류하지 않고, 회전축의 축 방향으로 개구된 배출 개구로부터 배출된다. 이 때문에, 내부 유로에서 윤활유를 원활히 유동시킬 수 있어, 내부 유로에서의 윤활유의 유속을 빠르게 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 많은 윤활유가 틸팅 패드의 내부를 원활하게 흐름으로써 틸팅 패드의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서의 틸팅 패드 베어링을 구비하는 터보 압축기의 일부를 나타낸 부분 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 형태에서의 틸팅 패드 베어링의 측면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 형태에서의 틸팅 패드 베어링의 정면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 형태에서의 틸팅 패드 베어링이 구비하는 틸팅 패드의 정면도이다.
도 3b는 도 3a의 화살표 A 방향에서 본 측면도이다.
도 3c는 도 3a의 화살표 B 방향에서 본 측면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 형태에서의 틸팅 패드 베어링의 변형예가 구비하는 틸팅 패드의 일측 측면도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시 형태에서의 틸팅 패드 베어링의 변형예가 구비하는 틸팅 패드의 타측 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 틸팅 패드 베어링 및 터보 압축기의 일 실시 형태에 대해 설명한다. 한편, 이하의 도면에서는, 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해 각 부재의 축척을 적절하게 변경하고 있다.
도 1은 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)을 구비하는 터보 압축기(100)의 일부를 나타낸 부분 단면도이다. 터보 압축기(100)는, 임펠러(200)와, 임펠러(200)가 일단에 접속되고, 중앙부에 기어(301)가 형성된 회전축(300)과, 회전축(300)을 지지하는 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)을 구비한다. 도 1에는, 회전축(300)을 지지하는 2개의 틸팅 패드 베어링(1)이 도시되어 있다. 임펠러(200) 근처에 위치하는 틸팅 패드 베어링(1)과 임펠러(200) 사이에는 에어 씰(400)과 오일 씰(500)이 마련된다.
터보 압축기(100)는 2단식 압축기이며, 회전축(300)의 양단부에 대해 각각 틸팅 패드 베어링(1), 임펠러(200), 에어 씰(400) 및 오일 씰(500)이 마련되어 있다. 단, 도 1에서는, 회전축(300) 우단부의 임펠러(200), 에어 씰(400) 및 오일 씰(500)이 도시되어 있고, 좌측의 임펠러(200), 에어 씰(400) 및 오일 씰(500)은 생략되어 있다. 또한, 도 1에서는, 임펠러(200) 등을 덮으면서 공기(피압축 유체)의 유로를 형성하는 하우징, 및 회전축(300)을 회전 구동하기 위한 구동 기구도 생략하고 있다. 또한, 도 1에서는, 틸팅 패드 베어링(1)을 회전축(300)의 둘레 방향으로 4분의 1 분할한 상태로 나타내고 있다. 즉, 틸팅 패드 베어링(1)의 일부를 단면에서 본 측면도가 도시되어 있다.
이와 같은 터보 압축기(100)에서, 구동 기구에 의해 회전축(300)이 회전 구동되면, 회전축(300)이 틸팅 패드 베어링(1)에 지지된 상태로 회전해, 임펠러(200)가 회전 구동된다. 임펠러(200)가 회전 구동되면, 하우징 내부에 공급된 공기가 압축되어 외부로 토출된다.
계속해서, 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)에 대해, 도 2a 내지 도 3c를 참조해 상세하게 설명한다.
도 2a는 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)의 측면도이고, 도 2b는 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)의 정면도이다. 한편, 도 2a 및 도 2b는, 틸팅 패드 베어링(1) 내부 구조의 시인성을 높이기 위해, 일부를 절단해 단면에서 본 상태를 도시하고 있다.
이들 도면에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)은, 하우징(2), 복수의 틸팅 패드(3), 각 틸팅 패드(3)에 마련되는 고정 핀(4) 및 2개의 사이드 플레이트(5)를 구비하고 있다.
하우징(2)은, 복수의 틸팅 패드(3)를 회전축(300)의 직경 방향 외측으로부터 둘러싸도록 지지하는 환상의 부재이다. 하우징(2)은, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 상하로 분할 가능한 상측 부위(2a) 및 하측 부위(2b)와, 이들 상측 부위(2a) 및 하측 부위(2b)를 위치 결정하는 위치 결정 핀(2c)과, 이들 상측 부위(2a) 및 하측 부위(2b)를 체결하는 볼트(2d)를 구비한다.
이와 같은 하우징(2)에는, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 외주면으로부터 내주면으로 관통하는 윤활유 공급공(2e)이 복수 개 마련되어 있다. 윤활유 공급공(2e)은, 도시하지 않은 펌프 등으로부터 공급되는 윤활유를 회전축(300)을 향해 안내한다. 본 실시 형태에서는, 인접하는 틸팅 패드(3)의 간격(S1) 전부에 대해 윤활유가 공급되도록, 간격(S1)의 위치에 대응해 윤활유 공급공(2e)이 마련되어 있다. 즉, 윤활유 공급공(2e)은 인접하는 틸팅 패드(3)의 간격에 대향하는 위치에 마련된다. 환언하면, 윤활유 공급공(2e)과, 인접하는 틸팅 패드(3)의 간격이, 회전축(300)의 직경 방향으로 나란히 배치되어 있다. 또한, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 윤활유 공급공(2e)은 각 간격(S1)에 대해 2개 마련되고, 이 2개는 회전축(300)의 축 방향으로 배열되어 있다. 본 실시 형태의 윤활유 공급공(2e)의 내경은, 하우징(2)의 외주면으로부터 내주면을 향하면서 감소한다. 즉, 하우징(2) 외주면에서의 윤활유 공급공(2e)의 개구는, 하우징(2) 내주면에서의 개구보다 크게 설정되어 있다. 한편, 이와 같은 구성으로 한정되지 않고, 윤활유 공급공(2e)의 내경이 일정해도 된다.
복수의 틸팅 패드(3)는 서로 간격(S1)을 두고 회전축(300) 둘레에 환상으로 배열되어, 회전축(300)을 슬라이딩 지지한다. 틸팅 패드(3)의 표면은, 예를 들면 화이트 메탈(배빗 메탈(Babbitt metal))에 의해 코팅되어 있다. 도 2b에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에서 틸팅 패드(3)는 회전축(300)의 둘레 방향에 등간격으로 5개 마련되어 있다.
도 3a 내지 도 3c는 틸팅 패드(3)의 확대도이다. 도 3a가 회전축(300)의 축 방향에서 본 정면도이고, 도 3b가 도 3a의 화살표 A 방향에서 본 측면도이고, 도 3c가 도 3a의 화살표 B 방향에서 본 측면도이다. 또한, 회전축(300)의 회전 방향은, 도 3a에서는 왼쪽 방향(시계 반대 방향)이다. 한편, 도 3a 내지 도 3c에서는 틸팅 패드(3)에서의 고정 핀(4) 삽입 개소(삽입공)는 생략되어 있다.
한편, 설명의 편의상, 도 3a에서 도시하고 있는 면을 정면측, 그 반대면을 이면측이라고 칭한다. 또한, 회전축(300)의 회전 방향에 기초해, 도 3b에서 도시하고 있는 면을 상류측, 도 3c에서 도시하고 있는 면을 하류측이라고 칭한다.
이들 도면에 나타낸 바와 같이, 틸팅 패드(3)는 정면측에서 본 형상이 회전축(300)의 둘레면을 따라 만곡한 대략 부채꼴(부채꼴로부터 그 중심을 포함하는 부위를 제거한 형상)을 한 블록 형상의 부재이며, 회전축(300)과의 슬라이딩면에는 화이트 메탈이 코팅되어 있다. 환언하면, 틸팅 패드(3)는 직육면체를 회전축(300)의 외주면을 따라 만곡시킨 형상으로 되어 있다. 또한, 틸팅 패드(3)는 정면측 및 이면측에 사이드 플레이트(5)에 결합하기 위한 볼록부(3a)를 각각 갖는다.
또한, 틸팅 패드(3)는 윤활유를 내부에서 유통시키기 위한 내부 유로(6)를 구비한다. 본 실시 형태에서는, 하나의 틸팅 패드(3)에 마련되는 내부 유로(6)에는 상류측 내부 유로(7)와 하류측 내부 유로(8)가 구비된다. 상류측 내부 유로(7)는 틸팅 패드(3)의 상류측 근처에 마련되고, 하류측 내부 유로(8)는 틸팅 패드(3)의 하류측 근처에 마련된다.
상류측 내부 유로(7)는, 회전축(300)의 둘레 방향(일 접선 방향)에서 직선상으로 연장되면서 회전축(300)의 축 방향으로 나란히 배열되는 2개의 입구 유로(7a)와, 회전축(300)의 축 방향에서 직선상으로 연장되어 틸팅 패드(3)를 관통하면서 각 입구 유로(7a)와 접속되는 배출 유로(7b)를 구비한다. 입구 유로(7a)는 상류측을 향해 개구되는 상류측 유입 개구(7a1)(제1 유입 개구)를 구비하고, 상류측 유입 개구(7a1)로부터 유입된 윤활유를 배출 유로(7b)로 안내한다. 배출 유로(7b)는 회전축(300)의 축 방향에서의 틸팅 패드(3)의 양면(정면 및 이면)에서 각각 개구된 배출 개구(7b1)를 구비하고, 입구 유로(7a)로부터 공급되는 윤활유를 배출 개구(7b1)로부터 틸팅 패드(3)의 외부로 배출한다.
하류측 내부 유로(8)는, 회전축(300)의 둘레 방향(일 접선 방향)에서 직선상으로 연장되면서 회전축(300)의 축 방향으로 나란히 배열되는 2개의 입구 유로(8a)와, 회전축(300)의 축 방향에서 직선상으로 연장되어 틸팅 패드(3)를 관통하면서 각 입구 유로(8a)와 접속되는 배출 유로(8b)를 구비한다. 입구 유로(8a)는 하류측을 향해 개구되는 하류측 유입 개구(8a1)(제2 유입 개구)를 구비하고, 하류측 유입 개구(8a1)로부터 유입된 윤활유를 배출 유로(8b)로 안내한다. 배출 유로(8b)는 회전축(300)의 축 방향에서의 틸팅 패드(3)의 양면(정면 및 이면)에서 각각 개구된 배출 개구(8b1)를 구비하고, 입구 유로(8a)로부터 공급되는 윤활유를 배출 개구(8b1)로부터 틸팅 패드(3)의 외부로 배출한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 있어서 내부 유로(6)는, 회전축(300)의 회전 방향 상류측을 향해 개구되는 상류측 유입 개구(7a1), 회전축(300)의 회전 방향 하류측을 향해 개구되는 하류측 유입 개구(8a1), 및 회전축(300)의 축 방향으로 개구되는 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)를 갖고 있다. 이 내부 유로(6)는, 상류측 유입 개구(7a1) 및 하류측 유입 개구(8a1)를 통해 회전축(300)의 둘레 방향으로부터 윤활유를 받아들이고, 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)를 통해 회전축(300)의 축 방향으로 윤활유를 배출한다.
이와 같은 틸팅 패드(3)가 갖는 내부 유로(6)는, 틸팅 패드(3)의 표면에 개구를 갖고 직선상으로 연장되는 형상의 소유로(입구 유로(7a), 배출 유로(7b), 입구 유로(8a) 및 배출 유로(8b))를 구비하고 있다. 각 소유로는 직선상으로 연장되는 형상이기 때문에, 드릴 등에 의해 틸팅 패드(3)에 대해 용이하게 형성할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태의 틸팅 패드(3)를 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 내부 유로(6)는, 틸팅 패드(3)의 상류측 근처에 마련된 상류측 내부 유로(7)와, 틸팅 패드(3)의 하류측 근처에 마련된 하류측 내부 유로(8)를 구비한다. 이 때문에, 회전축(300)의 둘레 방향에서 틸팅 패드(3)의 중앙부를 통과하는 유로는 마련되지 않는다. 틸팅 패드(3)의 중앙부에는, 고정 핀(4)이 삽입되기 때문에(도 2b를 참조), 본 실시 형태에서는 이 부분을 피해 내부 유로(6)를 형성할 수 있다. 따라서, 내부 유로(6)의 형상을 복잡한 것으로 할 필요가 없어, 전술한 바와 같이 용이하게 형성할 수 있는 형상을 채용할 수 있다.
고정 핀(4)은, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 하우징(2)에 나사 결합되고, 그 선단이 틸팅 패드(3)의 중앙부에 마련된 접속공에 삽입되어 있다. 고정 핀(4)은 선단이 약간의 간격을 두고 틸팅 패드(3)에 삽입되어 있어, 틸팅 패드(3)에 약간의 기울어진 움직임(회전축(300) 외주면에 대한 기울어진 움직임)을 허용하면서, 틸팅 패드(3)의 큰 이동(하우징(2) 둘레 방향 또는 축 방향으로의 큰 이동)을 규제한다. 이 고정 핀(4)은 각 틸팅 패드(3)에 대해 마련되어 있다.
사이드 플레이트(5)는, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 회전축(300)의 축 방향에서 틸팅 패드(3)를 협지하도록 2매 배치되어 있다. 각 사이드 플레이트(5)의 내벽면측(틸팅 패드(3)에 대향하는 면)에는 오목부(5a)가 마련되어, 사이드 플레이트(5)는 틸팅 패드(3)의 볼록부(3a)가 오목부(5a)에 결합되도록 하여 하우징(2)에 대해 고정된다. 한편, 각 사이드 플레이트(5)와 틸팅 패드(3)의 사이에는, 틸팅 패드(3)가 기울어져 움직이는 것을 저해하지 않도록 약간의 간격이 마련되어 있다.
도 2b에 나타낸 바와 같이, 사이드 플레이트(5)는 회전축(300)을 둘러싸는 환상으로 형성되어 있다. 사이드 플레이트(5)에 있어서, 회전축(300) 직경 방향에서의 폭(회전축(300)에 대향하는 내주부에서 외주부까지의 길이)은, 회전축(300) 둘레면과의 사이에 틸팅 패드(3)의 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)의 일부를 노출시키는 간격(S2)이 형성되도록 설정된다. 즉, 본 실시 형태에서, 사이드 플레이트(5)에는, 회전축(300) 둘레면과의 사이에 틸팅 패드(3)의 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)의 일부를 노출시키는 간격(S2)이 형성되어 있다. 환언하면, 사이드 플레이트(5)와 회전축(300)의 둘레면 사이에 형성되는 간격(S2)이, 틸팅 패드(3)의 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)의 적어도 일부를 노출시키고 있다. 즉, 간격(S2)이 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)를 모두 노출시켜도 된다.
또한, 사이드 플레이트(5)는, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 상하 2개의 조각(5b) 및 조각(5c)으로 분할되어 있다. 조각(5b)과 조각(5c) 사이(인접하는 조각의 사이)에 간격(S3)이 마련되어 있다. 간격(S3)은, 틸팅 패드(3)와 사이드 플레이트(5) 사이에 유입된 윤활유를 사이드 플레이트(5)의 외측으로 용이하게 배출하기 위해 이용되며, 유체 저항을 낮춰 윤활유를 흐르기 쉽게 한다.
또한, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 사이드 플레이트(5)는 인접하는 틸팅 패드(3)의 간격(S1)의 일부를 노출시키는 개구(5d)를 갖고 있다. 개구(5d)는, 전술한 간격(S3)과 마찬가지로, 틸팅 패드(3)와 사이드 플레이트(5)의 사이에 유입된 윤활유를 사이드 플레이트(5)의 외측으로 용이하게 배출하기 위해 이용되며, 유체 저항을 낮춰 윤활유를 흐르기 쉽게 한다. 한편, 개구(5d)가 간격(S1)을 모두 노출시켜도 무방하다.
이와 같은 구성을 갖는 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)에서는, 하우징(2)에 마련된 윤활유 공급공(2e)에 외부로부터 윤활유가 공급되면, 윤활유는 인접하는 틸팅 패드(3)의 간격(S1)으로 공급된다.
간격(S1)으로 공급된 윤활유의 일부는, 틸팅 패드(3)에 마련된 상류측 유입 개구(7a1) 및 하류측 유입 개구(8a1)로부터 내부 유로(6)로 흘러든다. 즉, 본 실시 형태에서 윤활유는, 회전축(300)의 둘레 방향의 양측으로부터 틸팅 패드(3)의 내부로 유입된다. 한편, 내부 유로(6)로 유입되지 않은 윤활유는, 회전축(300)의 둘레면에 공급되어 회전축(300)과 틸팅 패드(3)의 슬라이딩면에 도입되거나, 또는 개구(5d)로부터 사이드 플레이트(5)의 외부로 배출된다.
내부 유로(6)로 유입된 윤활유는 흡열에 의해 틸팅 패드(3)를 냉각하고, 그 후, 회전축(300)의 축 방향으로 개구된 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)로부터 틸팅 패드(3)의 외부로 배출된다. 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)로부터 배출된 윤활유는 회전축(300)의 둘레면에 공급된 다음, 연직 하방으로 낙하해 회수된다.
이상과 같은 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)에 의하면, 틸팅 패드(3)에 마련되는 내부 유로(6)가 회전축(300)의 회전 방향 상류측에 개구된 상류측 유입 개구(7a1)와, 회전축(300)의 회전 방향 하류측에 개구된 하류측 유입 개구(8a1)를 갖고 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)에서는, 회전축(300)의 회전 방향 상류측과 하류측의 양측으로부터 윤활유가 틸팅 패드(3)의 내부로 유입된다. 이 때문에, 많은 윤활유를 틸팅 패드(3)의 내부로 받아들일 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)에서는, 상류측 유입 개구(7a1)와 하류측 유입 개구(8a1)로부터 내부 유로(6)로 흘러든 윤활유는, 역류하지 않고 회전축의 축 방향으로 개구된 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)로부터 배출된다. 이 때문에, 내부 유로(6)에서 윤활유를 원활하게 유동시킬 수 있어, 내부 유로(6)에서의 윤활유의 유속을 빠르게 할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)에 의하면, 많은 윤활유가 틸팅 패드(3)의 내부를 원활히 흘러, 틸팅 패드(3)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)은, 사이드 플레이트(5)가, 회전축(300) 둘레면과의 사이에, 틸팅 패드(3)의 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)의 일부를 노출시키는 간격(S2)을 형성하고 있다. 이 때문에, 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)로부터의 윤활유의 배출을 원활히 실시할 수 있어, 많은 윤활유를 내부 유로(6)로 흘릴 수 있기 때문에, 틸팅 패드(3)의 냉각 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)에는, 사이드 플레이트(5)가, 2개의 조각(조각(5b) 및 조각(5c))으로 분할되고, 인접하는 조각의 사이에 간격(S3)이 마련되고 있다. 또한, 본 실시 형태의 틸팅 패드 베어링(1)은, 사이드 플레이트(5)가 인접하는 틸팅 패드(3)의 간격(S1)을 노출하는 개구(5d)를 갖고 있다.
이 때문에, 윤활유를 사이드 플레이트(5)의 외측으로 배출하기 쉽게 해 유체 저항을 낮출 수 있어, 보다 많은 윤활유를 틸팅 패드 베어링(1)의 내부로 흐르기 쉽게 할 수 있다. 따라서, 틸팅 패드(3) 등의 냉각 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명했는데, 본 발명이 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 전술한 실시 형태에서 나타낸 각 구성 부재의 여러 형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초해 여러 가지 변경이 가능하다.
예를 들면, 틸팅 패드(3)는 회전축(300)의 회전 방향 상류측보다 하류측이 고온이 된다. 그 원인으로는, 회전축(300)의 회전에 수반해 회전 방향에 따른 윤활유의 흐름이 생겨, 윤활유 공급공(2e)으로부터 공급된 윤활유가 하류측을 향하면서 틸팅 패드(3) 등과의 접촉에 의해 가열되기 때문에, 하류측에서는 그 냉각 능력이 저하되는 것을 생각할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 도 4a 및 4b에 나타낸 바와 같이, 상류측 유입 개구(7a1)보다 하류측 유입 개구(8a1)의 개구 면적을 크게 해도 무방하다.
이와 같은 구성을 채용함으로써, 하류측 유입 개구(8a1)로 흘러드는 윤활유를 상류측 유입 개구(7a1)보다 많게 할 수 있어, 틸팅 패드(3)의 하류측에서의 냉각 효율을 상류측보다 높게 할 수 있다. 따라서, 틸팅 패드(3) 전체의 온도를 균일하게 할 수 있다. 한편, 하류측 내부 유로(8)(입구 유로(8a) 및 배출 유로(8b))의 유로 직경을, 상류측 내부 유로(7)(입구 유로(7a) 및 배출 유로(7b))의 유로 직경보다 크게 설정해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)의 일부만이 사이드 플레이트(5)와 회전축(300)의 간격(S2)에 의해 노출된 구성에 대해 설명했다.
그러나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니고, 배출 개구(7b1) 및 배출 개구(8b1)의 전부가 간격(S2)에 의해 노출되도록 구성해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 사이드 플레이트(5)가 상하 2개의 조각으로 분할된 구성에 대해 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니고, 다수의 조각으로 사이드 플레이트(5)를 더 분할해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 틸팅 패드(3)가 5개 마련된 구성에 대해 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니고, 틸팅 패드의 수에 대해서는 임의이다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 2단식 터보 압축기에 대해 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니고, 터보 압축기의 단수에 대해서는 1단 이상의 임의의 수를 채용할 수 있다.
〈산업상의 이용 가능성〉
본 발명은 틸팅 패드 베어링 및 이를 이용한 터보 압축기에 이용할 수 있다.
1 틸팅 패드 베어링
2 하우징
2a 상측 부위
2b 하측 부위
2c 핀
2d 볼트
2e 윤활유 공급공
3 틸팅 패드
3a 볼록부
4 고정 핀
5 사이드 플레이트
5a 오목부
5b, 5c 조각
5d 개구
6 내부 유로
7 상류측 내부 유로
7a, 8a 입구 유로
7a1 상류측 유입 개구(제1 유입 개구)
7b, 8b 배출 유로
7b1, 8b1 배출 개구
8 하류측 내부 유로
8a1 하류측 유입 개구(제2 유입 개구)
100 터보 압축기
200 임펠러
300 회전축
301 기어
400 에어 씰
500 오일 씰
S1, S2, S3 간격

Claims (6)

  1. 서로 간격을 두고 회전축 주위에 환상으로 배열되는 복수의 틸팅 패드와,
    상기 복수의 틸팅 패드를 상기 회전축의 직경 방향 외측으로부터 둘러싸 지지하고, 인접하는 상기 틸팅 패드의 간격에 대향하는 위치에 마련되는 윤활유 공급공을 갖는 하우징과,
    상기 회전축의 축 방향에서 상기 틸팅 패드를 지지하도록 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하는 틸팅 패드 베어링으로서,
    상기 틸팅 패드는, 상기 회전축의 회전 방향 상류측을 향해 개구되는 제1 유입 개구, 상기 회전축의 회전 방향 하류측을 향해 개구되는 제2 유입 개구, 및 상기 회전축의 축 방향으로 개구되는 배출 개구를 갖고, 윤활유가 유동하는 내부 유로를 구비하는 틸팅 패드 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트와 상기 회전축의 둘레면 사이에 형성되는 간격에, 상기 틸팅 패드의 상기 배출 개구의 적어도 일부가 노출되는 틸팅 패드 베어링.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트가 복수의 조각들로 분할되고, 인접하는 상기 조각들의 사이에 간격이 마련되는 틸팅 패드 베어링.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트는, 인접하는 상기 틸팅 패드의 간격의 적어도 일부를 노출시키는 개구를 갖는 틸팅 패드 베어링.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유입 개구보다 상기 제2 유입 개구의 개구 면적이 큰 틸팅 패드 베어링.
  6. 임펠러와, 상기 임펠러에 접속되는 회전축을 구비하는 터보 압축기로서,
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 틸팅 패드 베어링이, 상기 회전축을 지지하는 터보 압축기.
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