KR20160097328A - 샤프트 베어링 장치를 위한 틸팅 세그먼트 및 샤프트 베어링 장치 - Google Patents

샤프트 베어링 장치를 위한 틸팅 세그먼트 및 샤프트 베어링 장치 Download PDF

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미카엘 루츠
우베 로크슈트로흐
크리슈티안 바커
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만 디젤 앤 터보 에스이
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Abstract

본 발명은 샤프트 베어링 장치를 위한 틸팅 세그먼트(12)에 관한 것으로, 베이스 바디(15)를 포함하고, 상기 베이스 바디는 축방향으로 연장되는 세그먼트 리딩 에지(17)에 의해, 마찬가지로 축방향으로 연장되는 세그먼트 트레일링 에지(18)에 의해 및 세그먼트 리딩 에지와 세그먼트 트레일링 에지 사이에 원주 방향으로 연장되는 측면 에지(19, 20)에 의해 제한되는 슬라이드 베어링 면(16)을 갖고, 이 경우 슬라이드 베어링 면(16) 내에 세그먼트 리딩 에지(17)보다 세그먼트 트레일링 에지(18)에 가깝게 배치되어 축방향으로 연장되는 그루우브(22; groove)가 형성된다.

Description

샤프트 베어링 장치를 위한 틸팅 세그먼트 및 샤프트 베어링 장치{TILTING SEGMENT FOR A SHAFT BEARING DEVICE, AND SHAFT BEARING DEVICE}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 샤프트 베어링 장치를 위한 틸팅 세그먼트에 관한 것이다. 또한 본 발명은 샤프트 베어링 장치에 관한 것이다.
US 6,361,215 B1호에 회전 샤프트의 슬라이딩 베어링을 위한 샤프트 베어링 장치가 공개되어 있고, 상기 장치는 하나의 베어링 베이스 바디와 베어링 베이스 바디에 수용되어 원주 방향으로 연달아 위치 설정된 다수의 틸팅 세그먼트들을 포함한다. 각각의 틸팅 세그먼트는 슬라이드 베어링 면을 갖고, 상기 슬라이드 베어링 면은 한편으로는 축방향으로 연장되는 세그먼트 리딩 에지 및 마찬가지로 축방향으로 연장되는 세그먼트 트레일링 에지에 의해 제한되고, 다른 한편으로 세그먼트 리딩 에지와 세그먼트 트레일링 에지 사이에 원주 방향으로 연장되는 측면 에지들에 의해 제한된다. US 6,361,215 B1호에 또한, 이러한 샤프트 베어링 장치에 소위 가이드식 윤활 또는 소위 만액식 윤활이 이용될 수 있는 것이 공개되어 있고, 이 경우 소위 만액식 윤활은 개선된 진동 댐핑의 장점을 제공하고, 가이드식 윤활은 더 적은 오일 소모 및 더 적은 손실 방출의 장점을 제공한다. 더 적은 손실 방출과 동시에 감소한 진동 거동을 갖는 샤프트 베어링 장치를 제공하기 위해, US 6,361,215 B1호에 따라 틸팅 세그먼트의 슬라이더 면의 시작부에 세그먼트 리딩 에지에 인접하게 축방향으로 연장되는 그루우브(groove), 소위 리딩 에지 그루우브가 형성되고, 상기 그루우브를 통해 틸팅 세그먼트에 오일이 공급된다. 또한 슬라이드 베어링 면에 원주 방향으로 연장되는 그루우브들이 형성되고, 상기 그루우브들은 측면 에지에 인접하게 연장되어 틸팅 세그먼트의 세그먼트 트레일링 에지의 영역 내에까지 연장된다.
US 6,361,215 B1호에 공개된 틸팅 세그먼트들의 원주 방향으로 연장되는 이러한 그루우브들은 각각의 틸팅 세그먼트로부터 오일의 측면 배출을 감소시킨다. 이러한 감소한 오일 측면 배출에 의해 세그먼트 단부에 있는 분기 윤활 갭 내로 규정된 오일량이 운반되어 거기에서 소위 동기적 및 차동기적인(subsynchronous) 가능한 진동의 개선된 진동 댐핑을 제공한다.
US 6,485,182 B1호에 틸팅 세그먼트들을 포함하는 다른 샤프트 베어링 장치가 공개되어 있고, 이 경우 선행기술에 따라 인접한 틸팅 세그먼트들 사이에 형성된 갭을 통해 틸팅 세그먼트들에 오일이 공급된다.
틸팅 세그먼트들을 포함하는 선행기술에 공개된 샤프트 베어링 장치에서, 특히 작동 시 비교적 작은 하중을 받는 틸팅 세그먼트들에서 소위 세그먼트 떨림 경향이 문제가 된다.
소위 세그먼트 떨림은 베어링 내에서 자체적으로 유도되는 차동기적 진동이다. 이러한 세그먼트 떨림은 2개의 상이한 평형점 사이에서 하중을 받지 않는 틸팅 세그먼트의 지속적인 진동에 의해 나타난다. 틸팅 세그먼트는 이 경우 안정한 위치를 취할 수 없고 따라서 불안정하다. 소위 세그먼트 떨림은 예를 들어 부족한 윤활 에 의해 발생할 수 있다. 이는, 윤활 갭이 완전히 윤활제로 채워질 수 없는 경우이다. 이러한 경우는, 샤프트 중심점과 베어링 중심점 사이의 편심률이 매우 클 때 발생할 수 있다. 이 경우 하중을 받지 않는 틸팅 세그먼트와 하중을 받는 틸팅 세그먼트 사이의 윤활 갭 폭들은 서로 수 배의 편차를 가질 수 있으므로, 공급되는 윤활제의 양이 하중을 받지 않는 틸팅 세그먼트의 매우 확장된 윤활 갭을 더 이상 완전히 채울 수 없다.
극단적인 경우에 세그먼트 떨림은 세그먼트 슬라이드 면과 샤프트 표면의 금속 접촉을 야기하여 세그먼트를 손상 또는 심지어 파괴한다.
세그먼트 떨림을 줄이기 위한 가능성은, 베어링에 만액식 윤활을 제공하는 것이고, 이로써 베어링 전체가 윤활제로 채워진다. 이 경우 대개 구조적으로 베어링 하우징의 축방향 베어링 단부에 측면 밀봉부가 사용되고, 상기 밀봉부는 베어링 하우징 밖으로 틸팅 세그먼트에 의해 가열된 윤활 오일의 오일 측면 흐름을 제한한다. 이로써 슬라이드 베어링으로부터 가열된 윤활 오일의 제한된 배출로 인해 윤활막 온도가 현저히 높아지고 또한 유체 마찰의 증가로 인해 손실 방출도 현저히 증가한다. 세그먼트 떨림의 억제 또는 감소를 위한 이러한 기계 조정은 매우 많은 비용이 든다.
상기 세그먼트 떨림을 간단한 조치에 의해 확실하고 안전하게 방지할 수 있는 해결 방법은 지금까지 공개되어 있지 않다.
본 발명의 과제는, 샤프트 베어링 장치를 위한 신규한 틸팅 세그먼트 및 신규한 샤프트 베어링 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항에 따른 틸팅 세그먼트에 의해 해결된다. 본 발명에 따라 슬라이드 베어링 면 내에 세그먼트 리딩 에지보다 세그먼트 트레일링 에지에 가깝게 배치되어 축방향으로 연장되는 그루우브가 형성된다. 본 발명에 의해, 특히 샤프트 베어링 장치의 비교적 작은 하중을 받는 틸팅 세그먼트에서 소위 세그먼트 떨림을 확실하고 안전하게 방지하는 것이 가능하다.
축방향으로 연장되는 그루우브의 이행부에 축방향으로 연장되는 그루우브의 베이스로부터 세그먼트 트레일링 에지까지 연장되는 슬라이드 베어링 면을 향해 높이 방향으로 틸팅 세그먼트와 상기 샤프트 베어링 장치에 의해 지지되는 샤프트 사이의 갭 높이의 협소부가 형성된다. 이러한 갭 협소부로 인해, 샤프트와 베어링 사이의 속도차로 인해 그리고 샤프트 표면에 윤활제가 점착되기 때문에, 유체 역학 압력이 형성된다.
축방향으로 연장되는 그루우브는 원주 방향으로 세그먼트 리딩 에지보다 세그먼트 트레일링 에지에 가깝게 배치되고 따라서 갭 축소부도 세그먼트 리딩 에지보다 세그먼트 트레일링 에지에 가깝기 때문에, 샤프트와 틸팅 세그먼트 사이의 분기 영역에서 추가의 유체 역학 압력의 형성이 이루어진다. 분기 영역에 유체 역학 압력의 형성으로 인해, 틸팅 세그먼트와 샤프트 사이의 상기 분기 영역은 윤활제로 채워진다. 분기 영역의 완전한 충전은 그렇지 않으면 베어링만으로 가능하고, 상기 베어링은 측면 윤활제 배출을 저지한다. 분기 갭의 충전은 충전된 분기 갭의 방향으로 틸팅 세그먼트의 이동을 저지하고, 이로써 세그먼트 떨림이 효과적으로 저지된다.
형성된 유체 역학 압력은 틸팅 세그먼트와 샤프트 사이의 분기 갭 영역 내의 윤활제로 상기 틸팅 세그먼트와 샤프트 사이의 갭 충전을 실시한다. 이로써 샤프트와 틸팅 세그먼트 사이의 윤활제의 상이하게 가열된 층들 사이에서 열 교환도 이루어진다.
이 경우 샤프트 표면의 영역에서 열 전달은 누셀트 수(Nu)의 상응하는 증가가 이루어지는 난류 유동 상태로 부분적인 과도에 의해 현저히 개선되고 부분적으로 샤프트의 원주 방향으로 향하는 테일러 와류(Taylor turbulence)도 형성되고, 상기 와류 또한 개선된 열 전달을 야기하여 베어링의 온도 레벨과 샤프트 온도를 함께 감소시킨다.
바람직한 개선예에 따라 축방향으로 연장되는 그루우브의 길이방향 중심축선은 슬라이드 베어링 면의, 세그먼트 리딩 에지에서 0%로 시작하고 세그먼트 트레일링 에지에서 100%로 끝나는 슬라이드 베어링 면의 원주 길이의 방향으로 슬라이드 베어링 면의 원주 길이(U1)의 60% 내지 90%, 바람직하게 60% 내지 80%, 특히 바람직하게 70% 내지 80%인 섹션 내에 위치 설정된다. 이로써 세그먼트 떨림이 특히 바람직하게 저지될 수 있다.
다른 바람직한 개선예에 따라 축방향으로 연장되는 그루우브의 원주 방향으로 연장되는 그루우브 폭(U2)과 세그먼트 리딩 에지와 세그먼트 트레일링 에지 사이에 연장되는 슬라이드 베어링 면의 원주 길이(U1) 사이의 비 VU=U2/U1에 대해 비 0.02≤VU≤0.20, 바람직하게 비 0.05≤VU≤0.20, 특히 바람직하게 비 0.05≤VU≤0.10이 성립한다. 이러한 조치도 틸팅 세그먼트의 세그먼트 떨림을 효과적으로 저지하는 것을 가능하게 한다.
다른 바람직한 개선예에 따라 축방향으로 연장되는 그루우브의 축방향으로 연장되는 그루우브 길이(L2)와 측면 에지들 사이에 연장되는 슬라이드 베어링 면의 축방향 길이(L1) 사이의 비 VL=L2/L1에 대해 비 0.5≤VL<1.0, 바람직하게 비 0.6≤VU<1.0, 특히 바람직하게 비 0.7≤VU<1.0이 성립한다. 이러한 조치는 샤프트 베어링 장치의 틸팅 세그먼트에서 세그먼트 떨림의 억제를 위해 바람직하다.
바람직하게는 원주 방향으로 연장되는 그루우브가 슬라이드 베어링 면 내에 형성되고, 상기 그루우브는 세그먼트 리딩 에지에서부터, 축방향으로 연장되는 그루우브 내로 연장된다. 원주 방향으로 연장되는 그루우브를 통해 세그먼트 리딩 에지에서부터 축방향으로 연장되는 그루우브 내로 오일이 운반될 수 있다. 축방향으로 연장되는 상기 그루우브 내로 운반된 오일은 세그먼트 리딩 에지로부터 원주 방향으로 슬라이딩 면에 운반된 오일보다 덜 가열된다. 유체 역학 압력으로 인해 오일이 추가로 막힘으로써 분기 갭 영역에서 상이하게 가열된 오일 유동들 사이의 열 교환이 이루어진다. 이는 또한 샤프트 표면의 냉각과 전체적으로 샤프트 베어링 장치 내 온도 레벨의 감소를 함께 야기한다. 전술한 바와 같이, 유체 역학 압력비의 형성에 의해 세그먼트 떨림이 억제될 뿐만 아니라, 또한 샤프트 표면에 위치한 층 모양으로 나타나는 가열 오일층이 파열될 수 있다.
US 6,361,215 B1호와 달리 본 발명에서 그루우브는 분기 갭의 충전을 위해 슬라이드 베어링 내 가열 오일을 보유하는 데 이용되지 않고, 오히려 본 발명에 따른 틸팅 세그먼트에 의해 가열 오일이 슬라이드 베어링 밖으로 유동하여 베어링 내 온도 레벨이 감소할 수 있는 것이 달성된다.
원주 방향으로 연장되는 그루우브에 대해 추가로 또는 바람직하게 대안으로서 축방향으로 연장되는 그루우브는 챔퍼링을 포함하고, 즉 원주 방향으로 볼 때 축방향으로 연장되는 그루우브의 그루우브 깊이가 세그먼트 트레일링 에지의 방향으로 증가한다. 또한 이로 인해 층으로 나타나는 가열 오일층들이 파열될 수 있고, 샤프트로부터 열 방출을 개선하기 위해 난류 오일 유동 및 샤프트의 회전 방향으로 연장되는 테일러 와류가 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예들은 이에 제한되지 않으며, 도면을 참고로 설명된다.
도 1은 축방향으로 본 샤프트 베어링 장치를 도시한 개략도.
도 2는 샤프트 베어링 장치를 위한 본 발명에 따른 제 1 틸팅 세그먼트를 도시한 사시도.
도 3은 샤프트 베어링 장치를 위한 본 발명에 따른 제 2 틸팅 세그먼트를 도시한 사시도.
도 4는 샤프트 베어링 장치를 위한 본 발명에 따른 제 3 틸팅 세그먼트를 도시한 사시도.
도 5는 샤프트 베어링 장치를 위한 본 발명에 따른 제 4 틸팅 세그먼트를 도시한 사시도.
본 발명은 회전 샤프트의 슬라이딩 베어링을 위한 샤프트 베어링 장치 및 이러한 샤프트 베어링 장치를 위한 틸팅 세그먼트에 관한 것이다.
도 1에 축방향으로 본 회전 샤프트(13)의 슬라이딩 베어링을 위한 샤프트 베어링 장치(10)가 개략적으로 도시되고, 이 경우 샤프트 베어링 장치(10)는 2개의 부분 링(11a, 11b)으로 이루어진 베어링 베이스 바디(11)를 포함하고, 상기 베이스 바디 내에 원주 방향으로 볼 때 다수의 틸팅 세그먼트들(12)이 연달아 배치된다. 틸팅 세그먼트들(12)은 지지할 샤프트(13) 둘레에 원주 방향으로 방사방향 외측에 배치되고, 이 경우 인접한 틸팅 세그먼트들(12) 사이에 틸팅 세그먼트(12)의 유입 에지, 즉 샤프트의 회전 방향의 전방 에지를 향해 윤활 오일의 공급을 위한 그리고 틸팅 세그먼트(12)의 배출 에지, 즉 샤프트의 회전 방향의 후방 에지로부터 가열 오일의 배출을 위한 각각의 갭(14)이 형성된다.
도 2는 본 발명의 제 1 변형예에 따라 이러한 샤프트 베어링 장치(10)를 위한 틸팅 세그먼트(12)의 실시예의 사시도를 도시한다.
틸팅 세그먼트(12)는 베이스 바디(15)를 갖고, 상기 베이스 바디는 슬라이드 베어링 면(16)을 형성하고, 이 경우 슬라이드 베어링 면(16)은 축방향으로 연장되는 세그먼트 리딩 에지(17), 마찬가지로 축방향으로 연장되는 세그먼트 트레일링 에지(18) 및 세그먼트 리딩 에지(17)와 세그먼트 트레일링 에지(18) 사이에 원주 방향으로 연장되는 측면 에지(19, 20)에 의해 제한된다.
세그먼트 리딩 에지(17)는 틸팅 세그먼트(12)의 베이스 바디(15)의 축방향으로 연장되며 지지할 샤프트(13)의 회전 방향으로 볼 때 전방에 위치 설정된 에지이다. 세그먼트 트레일링 에지(18)는 지지할 샤프트(13)의 회전 방향으로 볼 때 후방에 위치 설정된다. 지지할 샤프트의 회전 방향은 도 2에 화살표 21로 표시된다.
본 발명과 관련해서 슬라이드 베어링 면(16) 내에 세그먼트 리딩 에지(17)보다 세그먼트 트레일링 에지(18)에 가깝게 배치된 슬라이드 베어링 면(16)의 섹션에 축방향으로 연장되는 그루우브(22)가 형성된다.
틸팅 세그먼트(12)는 작동 시 힘에 의해 하중을 받고, 이 경우 작동 시 각각의 틸팅 세그먼트(12)에 최대 힘이 발생하는 틸팅 세그먼트(12)의 슬라이드 베어링 면(16)의 섹션은 각각의 틸팅 세그먼트(12)의 메인 하중 영역이라고 한다. 축방향으로 연장되는 그루우브(22)는 이 경우 원주 방향으로 볼 때 메인 하중 영역과 세그먼트 트레일링 에지(18) 사이에 위치 설정된다.
세그먼트 리딩 에지(17)보다 세그먼트 트레일링 에지(18)에 가깝게 위치 설정되며 축방향으로 연장되는 그루우브(22) 내에 작동 시 오일이 수집되고, 이로써 작동 시 추가의 유체 역학 압력이 형성되고, 상기 압력은 각각의 틸팅 세그먼트(12)를 위한 예비 응력을 일으킨다. 이로써 각각의 틸팅 세그먼트(12)에서 소위 세그먼트 떨림이 억제될 수 있다.
전술한 바와 같이, 슬라이드 베어링 면(16) 내에 형성되어 축방향으로 연장되는 그루우브(22)는 세그먼트 리딩 에지(17)보다 세그먼트 트레일링 에지(18)에 가깝게, 즉 틸팅 세그먼트(12)의 소위 메인 하중 영역과 상기 틸팅 세그먼트의 세그먼트 트레일링 에지(18) 사이에 위치 설정된다. 축방향으로 연장되는 그루우브(22)의 길이방향 중심축선은 슬라이드 베어링 면(16)의, 세그먼트 리딩 에지(17)에서 0%로 시작하여 세그먼트 트레일링 에지(18)에서 100%로 끝나는 슬라이드 베어링 면(16)의 원주 길이(U1)의 방향으로 슬라이드 베어링 면(16)의 원주 길이(U1)의 60% 내지 90%, 바람직하게 60% 내지 80%, 특히 바람직하게 70% 내지 80%인 섹션 내에 위치 설정된다.
축방향으로 연장되는 그루우브(22)의 길이방향 중심축선 및 또한 그루우브(22)가 슬라이드 베어링 면(16)의 이와 같이 위치 설정된 섹션 내에 놓이면, 세그먼트 떨림이 특히 효과적으로 저지될 수 있다.
축방향으로 연장되는 그루우브(22)의 원주 방향으로 연장되는 그루우브 폭(U2)과 세그먼트 리딩 에지(17)와 세그먼트 트레일링 에지(18) 사이에 연장되는 각각의 틸팅 세그먼트(12)의 슬라이드 베어링 면(16)의 원주 길이(U1) 사이의 비 VU=U2/U1에 대해 하기 비 0.02≤VU≤0.20가 성립하고, 바람직하게 비 0.05≤VU≤0.20가 성립하고, 특히 바람직하게 비 0.05≤VU≤0.10이 성립한다.
이러한 그루우브 폭(U2)을 갖는 그루우브(22)는 세그먼트 떨림을 억제하기 위해 특히 바람직한 것으로 입증되었다.
축방향으로 연장되는 그루우브(22)는 도 2의 실시예에서 4개의 그루우브 벽에 의해 제한되고, 즉 축방향으로 연장되며 세그먼트 트레일링 에지(18)를 향한 제 1 그루우브 벽(23), 또한 축방향으로 연장되며 세그먼트 트레일링 에지(18)로부터 떨어져 있는 제 2 그루우브 벽(24) 및 제 1 그루우브 벽(23)과 제 2 그루우브 벽(24) 사이에 연장되는 2개의 측면 그루우브 벽(25, 26)에 의해 제한된다. 각각 축방향으로 연장되는 제 1 그루우브 벽(23)과 제 2 그루우브 벽(24) 사이의 간격은 그루우브(22)의 그루우브 폭(U2)을 결정하고, 이 경우 측면 그루우브 벽(25, 26) 사이의 간격은 축방향으로 연장되는 그루우브(22)의 축방향으로 연장되는 그루우브 길이(L2)를 결정한다. 축방향으로 연장되는 그루우브(22)의 축방향으로 연장되는 그루우브 길이(L2)와 측면 에지들(19, 20) 사이에서 연장되는 슬라이드 베어링 면(16)의 축방향 길이(L1) 사이의 비 VL=L2/L1에 대해 비 0.5≤VL<1.0, 바람직하게 비 0.6≤VL<1.0, 특히 바람직하게 비 0.7≤VL<1.0이 성립한다.
도 2의 변형예에서 축방향으로 연장되며 틸팅 세그먼트(12)의 슬라이드 베어링 면(16)에 형성된 그루우브(22)는 그루우브 벽들(23, 24, 25, 26)에 의해 사면이 제한되고, 이 경우 그루우브(22)는 방사방향으로 볼 때 일정한 그루우브 깊이를 갖는다.
도 3은 도 2의 틸팅 세그먼트(12)의 개선예를 도시하고, 이 경우 도 3의 변형예는, 틸팅 세그먼트(12)의 슬라이드 베어링 면(16) 내에 다른 그루우브(27), 즉 원주 방향으로 연장되며 세그먼트 리딩 에지(17)에서부터 축방향으로 연장되는 그루우브(22) 내로 연장되는 그루우브(27)가 삽입되는 점에서 도 2의 변형예와 다르다. 원주 방향으로 연장되는 이러한 그루우브(27)에 의해 세그먼트 리딩 에지(17)에서부터 오일이 축방향으로 연장되는 그루우브(22) 내로 운반될 수 있다. 이로 인해 유체 역학 압력 형성이 야기되고, 상기 압력 형성은 한편으로는 작동 시 샤프트(13)의 샤프트 표면에 형성되어 층 모양으로 나타나는 가열 오일층을 파열하고, 다른 한편으로 난류 오일 유동 및 지지할 샤프트(13)의 회전 방향으로 연장되는 가능한 테일러 와류를 제공함으로써, 전체적으로 슬라이드 베어링 면(16)과 샤프트 표면(13)으로부터 개선된 열 방출이 야기된다.
도 3의 변형예에서 원주 방향으로 연장되는 상기 그루우브(27)는 축방향으로 연장되는 그루우브(22)의 축방향 그루우브 길이(L2)의 중앙에서 이어진다. 이와 달리 도 4는 원주 방향으로 연장되는 그루우브(22)가 슬라이드 베어링 면(16)의 측면 에지들(19, 20) 중 하나의 에지에 인접하게 연장되고 측면 섹션에서 측면 그루우브 벽(25)에 인접하게 축방향으로 연장되는 그루우브(22) 내로 이어지는 본 발명의 변형예를 도시한다.
도 5에는 틸팅 세그먼트(12)의 다른 변형예를 도시하고, 이 경우 도 5에 축방향으로 연장되는 그루우브(22)만이 제공되고, 원주 방향으로 연장되는 그루우브는 제공되지 않는다. 오히려 축방향으로 연장되는 그루우브(22)는 챔퍼링으로 특징되고, 즉 세그먼트 트레일링 에지(18)로부터 떨어져 있는 그루우브 벽(24)에서부터 그루우브 트레일링 에지(18)를 향한 그루우브 벽(23)의 방향으로 그루우브(22)의 그루우브 깊이가 증가한다.
이 경우 도 5에 따른 그루우브 깊이는 바람직하게 램프 형상으로 선형으로, 즉 일정하게 또는 연속해서 세그먼트 트레일링 에지(18)를 향한 그루우브 벽(23)의 방향으로 증가한다.
챔퍼링은 대안으로서 반경으로도 구현될 수 있다.
또한 이로 인해 축방향으로 연장되는 그루우브(22) 내로 오일 공급이 지원될 수 있으므로, 지지할 샤프트(13)의 샤프트 표면의 영역에 형성될 수 있는 가열 오일층들을 파열할 수 있고, 다른 한편으로는 가능한 난류 오일 유동 및 지지할 샤프트(13)의 회전 방향으로 연장되는 테일러 와류를 형성할 수 있고, 또한 이로써 열 전달 및 세그먼트(12)와 지지되는 샤프트(13)로부터 열 방출을 개선할 수 있다.
또한 도 5에 따른 축방향으로 연장되는 그루우브(22)의 이러한 챔퍼링을 도 3 및 도 4의 원주 방향으로 연장되는 그루우브(27)와 조합하는 것도 가능하다.
본 발명에 의해 간단한 수단에 의해 효과적으로 및 확실하게 틸팅 세그먼트(12)의 세그먼트 떨림이 저지될 수 있다. 또한 윤활 갭으로부터 열 전달이 개선될 수 있고 온도 레벨은 낮아질 수 있다.
본 발명은 틸팅 세그먼트(12)뿐만 아니라, 적어도 하나의 이러한 틸팅 세그먼트(12)를 포함하는 샤프트 베어링 장치(10)에 관한 것이다.
샤프트 베어링 장치(10)의 제 1 틸팅 세그먼트(12)는 작동 시 제 2 틸팅 세그먼트(12)보다 힘에 의해 더 심하게 하중을 받는다. 수평으로 연장되는 샤프트를 위한 샤프트 베어링 장치(10)에서 특히 하부 틸팅 세그먼트는 상부 틸팅 세그먼트(12)보다 힘에 의해 더 심하게 하중을 받는다.
바람직하게 도 2 내지 도 5를 참고로 설명된 방식으로 힘에 의해 비교적 약하게 하중을 받는 틸팅 세그먼트들(12)만이, 즉 제 2 틸팅 세그먼트들 중 적어도 하나의 틸팅 세그먼트만이 형성된다.
바람직하게는 도 2 내지 도 5를 참고로 설명된 바와 같이, 한계값보다 작게 힘에 의한 하중을 받는 모든 제 2 틸팅 세그먼트가 구현된다.
한계값보다 크게 힘에 의한 하중을 받는 제 1 틸팅 세그먼트는 바람직하게 그것의 슬라이드 베어링 면(16) 내에 그루우브가 형성되지 않도록 구현된다.
10 : 샤프트 베어링 장치 11 : 베어링 베이스 바디
11a : 베어링 셸 11b : 베어링 셸
12 : 틸팅 세그먼트 13 : 샤프트
14 : 갭 15 : 베이스 바디
16 : 슬라이드 베어링 면 17 : 세그먼트 리딩 에지
18 : 세그먼트 트레일링 에지 19 : 측면 에지
20 : 측면 에지 21 : 샤프트 회전 방향
22 : 그루우브 23 : 그루우브 벽
24 : 그루우브 벽 25 : 그루우브 벽
26 : 그루우브 벽 27 : 그루우브

Claims (10)

  1. 샤프트 베어링 장치를 위한 틸팅 세그먼트(12)로서, 베이스 바디(15)를 포함하고, 상기 베이스 바디는 축방향으로 연장되는 세그먼트 리딩 에지(17)에 의해, 마찬가지로 축방향으로 연장되는 세그먼트 트레일링 에지(18)에 의해 및 세그먼트 리딩 에지와 세그먼트 트레일링 에지 사이에 원주 방향으로 연장되는 측면 에지(19, 20)에 의해 제한되는 슬라이드 베어링 면(16)을 갖는 것인 틸팅 세그먼트에 있어서,
    상기 슬라이드 베어링 면(16) 내에 상기 세그먼트 리딩 에지(17)보다 상기 세그먼트 트레일링 에지(18)에 가깝게 배치되어 축방향으로 연장되는 그루우브(22; groove)가 형성되는 것을 특징으로 하는 틸팅 세그먼트.
  2. 제 1 항에 있어서, 축방향으로 연장되는 상기 그루우브(22)의 길이방향 중심축선은 상기 슬라이드 베어링 면(16)의, 상기 세그먼트 리딩 에지(17)에서 0%로 시작하고 상기 세그먼트 트레일링 에지(18)에서 100%로 끝나는 상기 슬라이드 베어링 면(16)의 원주 길이(U1)의 방향으로 상기 슬라이드 베어링 면(16)의 상기 원주 길이(U1)의 60% 내지 90%, 바람직하게 60% 내지 80%, 특히 바람직하게 70% 내지 80%인 섹션 내에 위치 설정되는 것을 특징으로 하는 틸팅 세그먼트.
  3. 제 2 항에 있어서, 축방향으로 연장되는 상기 그루우브(22)의 원주 방향으로 연장되는 그루우브 폭(U2)과 상기 세그먼트 리딩 에지(17)와 세그먼트 트레일링 에지(18) 사이에 연장되는 상기 슬라이드 베어링 면(16)의 상기 원주 길이(U1) 사이의 비 VU=U2/U1에 대해 비 0.02≤VU≤0.20, 바람직하게 비 0.05≤VU≤0.20, 특히 바람직하게 비 0.05≤VU≤0.10이 성립하는 것을 특징으로 하는 틸팅 세그먼트.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 축방향으로 연장되는 상기 그루우브(22)의 축방향으로 연장되는 그루우브 길이(L2)와 상기 측면 에지들(19, 20) 사이에 연장되는 상기 슬라이드 베어링 면(16)의 축방향 길이(L1) 사이의 비 VL=L2/L1에 대해 비 0.5≤VL<1.0, 바람직하게 비 0.6≤VL<1.0, 특히 바람직하게 비 0.7≤VL<1.0이 성립하는 것을 특징으로 하는 틸팅 세그먼트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 축방향으로 연장되는 상기 그루우브(22)는 축방향으로 연장되며 상기 세그먼트 트레일링 에지(18)를 향한 제 1 그루우브 벽(23) 및 마찬가지로 축방향으로 연장되며 상기 세그먼트 트레일링 에지(18)로부터 떨어져 있는 제 2 그루우브 벽(24)에 의해 제한되고, 축방향으로 연장되는 상기 그루우브(22)는 상기 제 1 그루우브 벽(13)과 상기 제 2 그루우브 벽(24) 사이에서 일정한 그루우브 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 틸팅 세그먼트.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 축방향으로 연장되는 상기 그루우브(22)는 축방향으로 연장되며 상기 세그먼트 트레일링 에지(18)를 향한 제 1 그루우브 벽(23)과 마찬가지로 축방향으로 연장되며 세그먼트 트레일링 에지(18)로부터 떨어져 있는 제 2 그루우브 벽(24)에 의해 제한되고, 상기 제 2 그루우브 벽(24)에서부터 상기 제 1 그루우브 벽(23)의 방향으로 축방향으로 연장되는 상기 그루우브(22)의 그루우브 깊이가 확장되는 것을 특징으로 틸팅 세그먼트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 원주 방향으로 연장되는 그루우브(27)가 상기 슬라이드 베어링 면(16) 내에 형성되고, 상기 그루우브는 상기 세그먼트 리딩 에지(17)에서부터 축방향으로 연장되는 상기 그루우브(22) 내로 연장되는 것을 특징으로 하는 틸팅 세그먼트.
  8. 회전 샤프트의 슬라이딩 베어링을 위한 샤프트 베어링 장치(10)로서, 다수의 틸팅 세그먼트들(12)이 원주 방향으로 연달아 배치된 베어링 베이스 바디(11)를 포함하고, 작동 시 제 1 틸팅 세그먼트는 제 2 틸팅 세그먼트보다 힘에 의해 심하게 하중을 받는 샤프트 베어링 장치(10)에 있어서,
    한계값보다 작게 힘에 의한 하중을 받는 적어도 하나의 제 2 틸팅 세그먼트(12)는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 샤프트 베어링 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 한계값보다 작게 힘에 의한 하중을 받는 제 2 틸팅 세그먼트들(12) 중 적어도 하나의 제 2 틸팅 세그먼트만이 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 샤프트 베어링 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 한계값보다 작게 힘 및 모멘트에 의한 하중을 받는 모든 제 2 세그먼트들(12)은 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 샤프트 베어링 장치.
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