KR20160117546A

KR20160117546A - 밸런스 수정용 지지장치

Info

Publication number: KR20160117546A
Application number: KR1020167024127A
Authority: KR
Inventors: 카주마사 미야하라; 마사유키 쿠보타; 유키히로 마에다; 토시후미 키타노보; 요시오 시모쿠라; 유타카 히라타; 타케토 마루야마; 켄 나카노; 히사유키 모토이; 나오미치 오오모리
Original assignee: 가부시키가이샤 아이에이치아이 카이덴기카이; 가부시키가이샤 아이에이치아이
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2016-10-10
Also published as: CN106133497A; WO2015146735A1; JP6434706B2; EP3124948B1; EP3124948A1; US10054129B2; JP2015184086A; EP3124948A4; KR101941134B1; US20160333888A1

Abstract

본 발명은, 회전중심과 교차하는 방향으로 단면(23a)을 가지고, 상기 단면의 회전중심부에는 지지구멍(29)을 갖는 피회전체(1)가 지지구멍과의 끼움결합에 의해 연직방향에서 삽입되는 종형의 맨드릴(17)과, 맨드릴의 외주면에 마련되고, 맨드릴의 외주면에서 분출되는 유체에 의해 피회전체의 지지구멍 내면을 회전 자재하게 받아들이는 유체 레이디얼 베어링(37)과, 맨드릴의 주위에 배치되며, 피회전체의 단면에 유체를 분출시켜 피회전체를 부상시키는 유체 스러스트 베어링(47)을 갖는다.

Description

밸런스 수정용 지지장치{SUPPORT DEVICE FOR BALANCE CORRECTION}

본 발명은, 터보 압축기의 로터 등 회전하는 피회전체의 밸런스 수정을 수행하기 위하여, 상기 피회전체를 종형(縱形)의 맨드릴(mandrel)을 이용하여 회전 자재(自在)하게 지지시키는 밸런스 수정용 지지장치에 관한 것이다.

회전하는 터보 압축기의 로터(본원의 피회전체에 해당)에서는, 제작시의 부품 공차가 가져오는 언밸런스(동적 불균형) 해소를 위해, 통상 밸런스 수정장치를 이용하여 언밸런스량을 계측한 후, 이 언밸런스를 수정하는 일이 행하여진다.

밸런스 수정장치에서는, 언밸런스량의 계측이 높은 정밀도로 수행되도록, 종형의 맨드릴을 이용하여 로터를 단체(單體)로 회전 자재하게 지지하는 지지장치(밸런스 수정용 지지장치)가 이용된다. 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 맨드릴로는, 로터의 회전중심부에 있는 절단면(斷面) 원형인 지지구멍이 끼워지는 원주 형상의 맨드릴을 이용하고, 이 맨드릴의 외주면(外周面)에 유체 레이디얼(radial) 베어링을 마련하고, 맨드릴의 기단(基端)측에 유체 스러스트(thrust) 베어링을 마련한 구조가 많이 이용된다.

동 구조에 의해, 로터의 지지구멍을 맨드릴에 끼움결합하면 로터 전체가 맨드릴에 삽입된다. 그 후, 유체 레이디얼 베어링의 분출구멍에서 지지구멍의 내면으로 유체(예를 들어, 공기)를 분출시키고, 유체 스러스트 베어링의 분출구멍에서 지지구멍의 개구 가장자리부(緣部)로 유체(예를 들어, 공기)를 분출시킴으로써, 로터가 맨드릴의 주위에서 부상(浮上)하면서 회전 자재하게 지지된다.

언밸런스량(동적 불균형량)의 계측은, 이 부상 상태의 로터에 외부로부터 회전력을 부여, 예를 들어 블레이드를 향해 구동 유체(예를 들어, 공기)를 분사시켜 로터를 회전시키고, 밸런스 수정장치에 마련되어 있는 각종 센서로 회전하는 로터의 거동을 계측함으로써 행해진다.

일본 특개2005-172537호공보

그런데 유체 레이디얼 베어링에서 행해지는 로터의 레이디얼 방향의 지지는 로터 하부의 근소한 범위에서 행해지고, 유체 스러스트 베어링에서 행해지는 로터의 스러스트 방향의 지지도 워크피스(workpiece)의 외경(外徑)과 비교하여 협소한 범위에서 행해진다. 이 때문에, 로터의 언밸런스량이 과대해지는 경우, 로터가 기울어 언밸런스량의 계측 정밀도의 악화를 초래하여 정상적인 언밸런스량의 계측이 곤란해진다. 특히 과대한 밸런스가 생기기 쉬운 로터, 즉 로터의 무게중심(重心)위치가 유체 레이디얼 베어링으로 지지되는 위치보다 위쪽에 있는 로터의 경우, 계측 정밀도의 악화가 생기기 쉽다.

따라서, 본 발명의 목적은, 과대한 언밸런스량이 생기는 경우라도 높은 정밀도로 피회전체의 언밸런스량의 계측을 가능하게 하는 밸런스 수정용 지지장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 밸런스 수정용 지지장치는, 회전중심과 교차하는 방향의 단면(端面)을 포함하는 피회전체를 회전 자재(自在)하게 지지하는 유체 스러스트 베어링을 갖는 밸런스 수정용 지지장치로서, 상기 유체 스러스트 베어링은, 상기 피회전체의 상기 단면 중, 상기 피회전체의 상기 회전중심과 상기 피회전체의 외주단(外周端)과의 중간부로부터 상기 외주단까지의 위치에서 상기 피회전체를 지지한다(청구항 1).

바람직하게는, 상기 밸런스 수정용 지지장치는, 상기 피회전체를 회전 자재하게 지지하는 유체 레이디얼 베어링을 더 가지고 있어도 좋다(청구항 2).

또한 바람직하게는, 상기 밸런스 수정용 지지장치에서는, 상기 피회전체는 상기 단면의 중앙부에 지지구멍이 마련되어 있고, 상기 유체 레이디얼 베어링은 상기 지지구멍의 내면을 회전 자재하게 받아들여도 좋다(청구항 3).

또한 바람직하게는, 상기 밸런스 수정용 지지장치에서는, 상기 유체 레이디얼 베어링은 맨드릴(mandrel)을 포함하고, 상기 유체 스러스트 베어링은 상기 맨드릴을 둘러싸는 벽부를 가지고 있어도 좋다(청구항 4).

또한 바람직하게는, 상기 밸런스 수정용 지지장치에서는, 상기 맨드릴은 상기 지지구멍에 끼움결합되는 끼움삽입부를 포함하고, 상기 끼움삽입부의 외주면에는 유체의 분출구멍이 마련되며, 상기 끼움삽입부의 축심부에는 상기 유체의 배출로가 마련되어 있어도 좋다(청구항 5).

또한 바람직하게는, 상기 밸런스 수정용 지지장치에서는, 상기 피회전체는 상기 단면의 중앙부에 보스(boss)부가 마련되어 있고, 상기 유체 레이디얼 베어링은 상기 보스부의 외주면을 회전 자재하게 받아들이는 오목부(凹部)를 가지고 있어도 좋다(청구항 6).

또한 바람직하게는, 상기 밸런스 수정용 지지장치에서는, 상기 오목부의 내주면에는 유체의 분출구멍이 마련되어 있어도 좋다(청구항 7).

본 발명에 따른 밸런스 수정용 지지장치는, 회전중심과 교차하는 방향으로 단면을 가지고, 상기 단면의 중앙부에 지지구멍을 가진 피회전체가 상기 지지구멍과의 끼움결합에 의해 연직방향에서 삽입되는 종형의 맨드릴; 맨드릴의 외주면에 마련되고, 맨드릴의 외주면에서 분출되는 유체에 의해 피회전체의 지지구멍의 내면을 회전 자재하게 받아들이는 유체 레이디얼 베어링; 및 맨드릴의 주위에 배치되며, 피회전체의 단면에 유체를 분출시켜 피회전체를 부상시키는 유체 스러스트 베어링;을 갖는다(청구항 8).

또한, 본 발명에 따른 밸런스 수정용 지지장치는, 회전중심과 교차하는 방향으로 단면을 가지고, 상기 단면의 중앙부에 보스부를 가진 피회전체의 상기 보스부와 끼움삽입 가능한 오목부를 가지며, 상기 피회전체가 보스부와 오목부의 끼움결합에 의해 연직방향에서 삽입되는 종형의 맨드릴; 오목부의 내주면에 마련되고, 오목부의 내주면에서 분출되는 유체에 의해 보스부의 외주면을 회전 자재하게 받아들이는 유체 레이디얼 베어링; 및 맨드릴의 주위에 배치되며, 피회전체의 단면에 유체를 분출시켜 피회전체를 부상시키는 유체 스러스트 베어링;을 갖는다(청구항 9).

바람직하게는, 유체 스러스트 베어링은, 상기 피회전체의 상기 단면 중, 상기 피회전체의 상기 회전중심과 상기 피회전체의 외주단과의 중간부로부터 상기 외주단까지의 영역에 유체를 분출한다(청구항 10).

본 발명에 의하면, 피회전체의 스러스트 방향의 지지 강성이 증가하기 때문에, 피회전체는 과대한 언밸런스량이 생기는 경우라도 기울어지지 않고 안정적인 자세로 유지된다.

그러므로 과대한 언밸런스량이 생기는 경우라도 높은 정밀도로 피회전체의 언밸런스량을 계측할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 밸런스 수정용 지지장치를, 동 장치를 적용한 밸런스 수정장치와 함께 나타낸 사시도.
도 2는 동 밸런스 수정용 지지장치의 각부 구조를, 맨드릴에 로터(피회전체)를 장착한 상태와 함께 나타낸 단면도.
도 3은 도 2 중 A선에 따른 맨드릴의 평단면도.
도 4는 도 2 중 B선에 따른 맨드릴의 평단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 밸런스 수정용 지지장치를 나타낸 단면도.
도 6은 도 5 중 C-C선에 따라 일부 단면된 평면도.

이하, 본 발명을 도 1 내지 도 4에 나타낸 제1 실시형태에 기초하여 설명한다.

도 1의 사시도는 피회전체, 예를 들어 터보 압축기의 로터(1)(여기서는, 예를 들어 컴프레셔 로터)의 언밸런스량(동적 불균형량)을 계측하는 밸런스 수정장치의 개략적인 구성을 나타내고, 예를 들어 도면 중 부호 3은 동 장치의 기판, 부호 5는 동 기판(3)의 상면에 입설(立設)된 프레임체, 부호 7은 프레임체(5)의 전방에 배치된 진동 브릿지체를 나타내고 있다.

진동 브릿지체(7)는, 프레임체(5)의 전면에서 돌출된 복수의 지지 스프링부재(9)와 기판(3)의 상면에서 돌출된 지지 스프링부재(미도시)에 각각 접속되어 있다. 이에 따라, 진동 브릿지체(7)의 전체를 좌우방향으로 변위 가능하게 지지하고 있다. 이 진동 브릿지체(7)의 전부(前部)에서는 지지암체(support arm body)(11)가 돌출되어 있다. 이 지지암체(11)의 선단부(先端部)는 평판 형상으로 형성되어 있다. 이 지지암체(11)의 선단부 상면에, 상기 터보 압축기의 로터(1)를 지지하기 위한 지지장치(15)(본원의 밸런스 수정용 지지장치에 해당)가 탑재되어 있다.

덧붙여서, 진동 브릿지체(7)의 측방에는 진동 브릿지체(7)에 전해지는 진동을 검출하는 각종 센서(12)가 설치되어 있다. 지지장치(15)의 주위에는 로터(1)를 회전시키기 위한 유체, 예를 들어 압축공기를 분출시키는 한 쌍의 분출헤드부(13)가 설치되어 있다. 또한, 도 1 중 부호 12a는 각종 센서(12)를 기판(3) 위에 탑재하는 탑재부재를 나타내고, 부호 13a는 분출헤드부(13)를 기판(3) 위에 탑재하는 탑재부재를 나타내고 있다.

상기 지지장치(15)에는 종형의 맨드릴(17)을 이용하여, 로터(1)(단체)를 회전 자재하게 지지하는 구조가 이용되고 있다. 도 2 내지 도 4의 단면도에는 동 지지장치(15)의 각부 구조가 나타나 있다.

여기서, 지지장치(15)를 설명하기 전에 계측 대상 부품인 로터(1)를 설명하면, 로터(1)는 예를 들어 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 다수 매의 블레이드(21)(도 1, 2에서는 간략화하여 도시)를 원판 형상의 베이스부(23) 위에 일체로 형성한 로터 본체(25)로 구성된다. 로터(1)는 베이스부(23)의 중심을 지나는 축심이 회전중심이 된다. 덧붙여서 베이스부(23)의 하면은 로터(1)의 회전중심과 교차하는 단면(端面)(23a)이 된다. 이 단면(23a)의 중앙부(회전중심부)에는 통(筒) 형상의 보스부(27)가 일체로 형성되어 있다. 이 보스부(27) 내에는 도시하지 않은 샤프트와 맞붙기 위한 지지구멍(29)이 형성되어 있다. 여기서, 지지구멍(29)은 보스부(27)의 선단으로부터 로터(1)의 중심부에 있는 무게중심위치(G)보다 하측의 위치까지 직선형상으로 연장된 유저(有底)의 절단면 원형인 공간으로 형성된다(도 2). 이로써, 로터(1)는 내부 공간의 형성이 억제된, 기계적 강성이 높은 구조가 된다. 물론, 지지구멍(29)은 보스부(27)의 하단으로부터 로터 본체(25)의 상단까지를 관통해도 상관없다.

지지장치(15)로 돌아가서, 도 1 및 도 2를 참조하여 지지장치(15)의 각부를 설명하면, 맨드릴(17)은 지지암체(11)의 상면에 배치되는 원형의 설치좌(31)와, 동 설치좌(31)의 중앙부에서 연직방향으로 돌출된 끼움삽입부(33)를 가지고 구성된다. 끼움삽입부(33)는 지지구멍(29)과 끼움삽입 가능한 원주 형상을 이루고 있다. 즉, 맨드릴(17)은 지지구멍(29)과의 끼움결합에 의해, 로터(1)가 연직방향에서 삽입되는 구조로 되어 있다. 덧붙여서 끼움삽입부(33)는 예를 들어 중단부분이 다른 상·하단부분보다 가늘게 되어 있다.

끼움삽입부(33) 중에서 상·하단부분(33a, 33b)의 외주면에는, 도 3에 나타낸 바와 같이 각각 복수의 분출구멍, 예를 들어 4개의 분출구멍(35)이 주방향(周方向)으로 등간격으로 마련되어 있다. 이에 따라, 상·하단부분(33a, 33b) 각각의 외주면에 유체 레이디얼 베어링면(36)을 형성하고 있다. 이것으로, 지지구멍(29)의 내면을 받아들이는 유체 레이디얼 베어링(37)을 구성하고 있다.

맨드릴(17)의 주위에는 맨드릴(17)을 원형으로 둘러싸도록 복수의 벽부, 예를 들어 4개의 원호 형상의 벽부(40)가 배치되어 있다. 모든 벽부(40)는 맨드릴(17)의 축심을 중심으로 한 동일 원주상에 배치되어 있다. 덧붙여서 벽부(40)는 지지암체(11)와 설치좌(31) 사이에 배치된 지지좌(40a)로부터 상방으로 돌출되어 있다. 벽부(40)는 모두 로터(1)의 외주단(外周端)측에 배치되어 있다. 벽부(40)는 로터(1)의 단면(23a) 중, 로터(1)의 회전중심과 외주단과의 중간부로부터 단면(23a)의 외주단까지의 영역 내에 배치된다. 또한, 중간부는, 단면(23a)의 외주단과 회전중심 사이에서, 단지 거리적으로 중간이라는 의미가 아니라, 피회전체의 과대한 언밸런스량이 생기는 경우라도 종래기술보다 피회전체가 기울지 않고 안정적인 자세를 유지할 수 있을 정도로 회전중심보다 외주단측의 위치를 의미하는 것이다. 그 벽부(40)의 위치는, 예를 들어 미리 로터(1)의 형상이나 로터(1)의 중량이나 로터(1)의 무게중심위치(G)나 로터 회전 시 과대한 언밸런스량의 발생 상태(具合) 등을 고려하여 정해진다. 여기서 벽부(40)는, 예를 들어 로터(1)의 회전중심으로부터 3/4 정도 되는 위치에 배치되어 있다. 벽부(40)의 선단부(상단부)는 모두 로터(1)를 맨드릴(17)에 장착했을 때, 로터(1)의 단면(23a)과 근접 대향하는 위치에 위치결정되어 있다. 이러한 벽부(40)의 선단부에는 복수의 분출구멍(43)이 주방향으로 등간격으로 마련되어 있다. 이에 따라, 각 벽부(40)의 선단면에 유체 스러스트 베어링면(45)을 형성하고 있다. 이것으로, 단면(23a)의 외주단측의 단면 부분을 지지하는 유체 스러스트 베어링(47)을 구성하고 있다.

도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이 맨드릴(17) 내의 외주측에는 복수개, 예를 들어 4개의 공급통로(50)가 축방향을 따라 형성되어 있다. 공급통로(50)는 맨드릴(17)의 분출구멍(35)과 대응된 지점에 등간격으로 배치되어 있다. 모든 공급통로(50)는 끼움삽입부(33)의 선단부 부근으로부터 설치좌(31)까지 연장되어 있으며, 선단측을 바닥부(底部)로 하고, 설치좌(31)측을 입구부로 하고 있다. 그리고 각 공급통로(50)와 각 분출구멍(35)이 연통되어 있다. 공급통로(50)의 입구부는 모두 도 2에 나타낸 바와 같이 지지좌(40a)로부터 지지암체(11) 내에 걸쳐 형성된 중계통로(51)를 통해, 외부에 설치된 정압 베어링용 유체공급장치(53)에 접속된다. 즉, 정압 베어링용 유체공급장치(53)로부터 유체, 예를 들어 압축공기가 각 분출구멍(35)으로 이끌리도록 되어 있다. 이에 따라, 로터(1)가 각 분출구멍(35)에서 분출되는 유체(공기)에 의해 레이디얼 방향에서 지지되도록 되어 있다.

또한 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 끼움삽입부(33)의 축심부에는 레이디얼 방향의 지지를 마친 유체(공기)를 외부로 내보내기 위한 배출로(55)가 마련되어 있다. 배출로(55)는 예를 들어 끼움삽입부(33)의 축심을 따라 형성된 배출통로(56)와, 중단부분(33c)의 외주면 상하부에 마련된 복수, 예를 들어 주방향으로 등간격으로 배치된 4개의 배출구멍(57)과, 설치좌(31)에 마련된 배출구멍부(59)의 조합으로 구성된다. 이 중 배출구멍(57)은 배출통로(56)와 연통되어 있다. 배출통로(56)는 배출구멍부(59)와 연통되어 있다. 배출구멍부(59)는 외부로 개구되어 있다. 또한 배출통로(56)의 상단부는 끼움삽입부(33)의 선단면으로 개구되어 있다. 이에 따라, 분출구멍(35)에서 분출된 유체(공기)가 배출통로(56) 및 배출구멍부(59)를 통해 외부로 도출(導出)되도록 되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이 유체 스러스트 베어링(47)의 분출구멍(43)은, 예를 들어 벽부(40) 내 ~ 지지좌(40a) 내에 걸쳐 형성된 공급통로(60), 지지암체(11) 내에 형성된 중계통로(61)를 통해, 상기 정압 베어링용 유체공급장치(53)에 접속되어 있다. 이에 따라, 정압 베어링용 유체공급장치(53)에서 공급되는 유체(예를 들어, 압축공기)가 각 분출구멍(43)에서 분출되도록 되어 있다. 즉, 정압 베어링용 유체공급장치(53)에서 공급되는 유체(예를 들어, 압축공기)에 의해 로터(1)를 스러스트 방향에서 지지하여, 로터(1) 전체가 소정량만큼 부상되도록 하고 있다. 이것으로, 로터(1)는 맨드릴(17)을 중심으로 부상하면서 회전 자재하게 지지된다.

이와 같이 구성된 지지장치(15)를 이용하여 로터(1)의 언밸런스량을 계측한다.

이때는, 우선, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 로터(1)의 지지구멍(29)을 연직방향으로 기립되어 있는 맨드릴(17)에 끼워 로터(1)를 맨드릴(17)에 장착한다. 그러면, 맨드릴(17)의 끼움삽입부(33)는 지지구멍(29) 내에 수용되고, 각 벽부(40)의 선단부는 로터(1)의 외주단측의 단면 부분과 마주한다.

이후, 정압 베어링용 유체공급장치(53)로부터의 유체(예를 들어, 압축공기)를 맨드릴(17)의 분출구멍(35), 벽부(40)의 분출구멍(43)에서 분출시킨다. 그러면, 맨드릴(17)의 분출구멍(35)에서 분출된 유체(예를 들어, 압축공기)는, 도 2 중 화살표로 나타낸 바와 같이 유체 레이디얼 베어링면(36)과 지지구멍(29)의 내면 사이로 흘러든다. 이 흘러드는 유체에 의해, 로터(1)는 맨드릴(17)의 주위로 회전 자재하게 지지된다.

또한 벽부(40)의 분출구멍(43)에서 분출된 유체(예를 들어, 압축공기)는, 도 2 중 화살표로 나타낸 바와 같이 로터(1)의 단면(23a)을 밀어 올리면서 유체 스러스트 베어링면(45)과 단면(23a) 사이로 흘러들어, 로터(1) 전체를 소정량만큼 부상시킨다. 이에 따라, 로터(1)는 맨드릴(17)을 중심으로 회전 자재하게 지지된다.

이후, 한 쌍의 분출헤드부(13)에서, 부상하고 있는 로터(1)의 블레이드(21)로 구동 유체를 내뿜으면 로터(1)가 맨드릴(17)의 주위를 회전한다. 이 때의 로터(1) 거동(진동 상태)이 지지암체(11), 진동 브릿지체(7)를 거쳐 각종 센서(12)로 전달되어 로터(1)의 언밸런스량이 계측된다.

여기서, 로터(1)의 언밸런스량이 과대한 경우, 로터(1)가 기울어져 언밸런스량의 계측이 곤란해진다.

그러나 유체 스러스트 베어링(47)에서 행해지는 로터(1)의 스러스트 방향의 지지는, 지지구멍(29)의 개구 가장자리부와 같은 로터(1)의 외경과 비교하여 협소한 영역이 아니라, 로터(1)의 단면과 같은 로터(1)의 외경과 비교하여 넓은 영역에서 행해지고 있기 때문에, 로터(1)는 과대한 언밸런스량에 견딜 수 있는 높은 지지 강성이 확보된다. 이에 따라, 과대한 언밸런스량을 받아서 기울어지려고 하는 로터(1)의 거동은 억제된다. 즉, 로터(1)는 기울어지지 않고 안정적인 직립 자세로 계속 유지된다.

그러므로 항상 높은 정밀도로 로터(1)의 언밸런스량의 계측을 할 수 있고, 가령 로터(1)의 언밸런스량이 과대한 경우라도 정확하게 언밸런스량의 계측이 가능하다. 특히 과대한 언밸런스량이 생기기 쉬운(경사가 생기기 쉬운) 로터, 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이 무게중심위치(G)보다 하측에 지지구멍(29)이 배치되는 구조의 로터(1)에 효과가 있다.

게다가, 유체 스러스트 베어링(47)의 분출구멍(43)의 위치(유체의 분출위치)를, 로터(1)의 회전중심과 외주단과의 중간부로부터 단면(23a)의 외주단까지의 영역에서 선택하여, 단면(23a)의 외주단측에 설정함으로써, 어떤 로터(1)에 대해서도 안정적인 직립 자세를 유지할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 중간부는, 단면(23a)의 외주단과 회전중심 사이에서, 단지 거리적으로 중간이라는 의미가 아니라, 피회전체의 과대한 언밸런스량이 생기는 경우라도 종래기술보다 피회전체가 기울어지지 않고 안정적인 자세를 유지할 수 있을 정도로, 회전중심보다 외주단측의 위치를 의미하는 것이다. 물론, 로터(1)의 외경이 커질수록, 도 2 중 X위치와 같이 분출구멍(43)의 위치를 외주단측으로 변경함으로써, 과대한 언밸런스량이 생기기 쉬운 로터(1)라도 정밀도가 높은 언밸런스량의 계측이 약속될 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시형태를 나타낸다.

본 실시형태는, 로터(1)의 레이디얼 지지를 보스부(27)의 내측, 즉 지지구멍(29)에서 행하는 것이 아니라, 보스부(27)의 외측, 즉 외주면에서 행하도록 한 것이다.

즉, 맨드릴로서, 로터(1)의 보스부(27)의 외주면에 끼움결합될 수 있는 원형의 오목부(凹部)(67a)를 선단부에 갖는 맨드릴(67)을 사용한다. 이 오목부(67a)의 내주면에는, 도 6에 나타낸 바와 같이 복수, 예를 들어 분출구멍(68)이 주방향으로 등간격으로 마련되어 있다. 분출구멍(68)은, 맨드릴(67)의 주벽부(周壁部)에 마련된 공급통로(69) 및 지지암체(11)에 마련된 중계통로(71)를 통해, 제1 실시형태와 마찬가지로 압 베어링용 유체공급장치(미도시)에 접속되어 있다. 이로써, 오목부(67a)의 내주면을 레이디얼 베어링면, 즉 오목부(67a)의 내주면에서 분출되는 유체(예를 들어, 압축공기)에 의해 보스부(27)의 외주면을 회전 자재하게 받아들이는 유체 레이디얼 베어링(77)을 구성하고 있다. 또한, 유체 스러스트 베어링(47)은 제1 실시형태에 기재된 구조와 동일하다.

이와 같이 로터(1)의 보스부(27)의 외주면을 레이디얼 지지하는 지지장치(15)라도, 로터(1)의 단면을 스러스트 지지하는 유체 스러스트 베어링(47)의 채용에 의해, 제1 실시형태와 마찬가지의 효과를 나타낸다. 다만, 도 5 및 도 6에서 제1 실시형태와 동일한 부분은 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략했다.

또한, 상술한 실시형태에 있어서 각 구성 및 그 조합 등을 일례이며, 본 발명의 취지에서 벗어나지 않는 범위 내에서 구성의 부가, 생략, 치환 및 기타 변경이 가능한 것은 물론이다. 또한 본 발명은 본 실시형태로 한정되는 것이 아니라 「특허청구범위」에 의해서만 한정되는 것은 물론이다. 예를 들어 상술한 실시형태에서는, 원호 형상의 벽부를 이용하여 유체를 로터 단면의 외주단측으로 분출시키는 구조를 들었지만, 이에 한정되지 않고 다른 구조를 이용하여 유체를 로터 단면의 외주단측으로 분출시켜도 상관없다. 또한 상술한 실시형태에서는 터보 압축기의 로터를 이용한 예를 들었지만, 이에 한정되지 않고 언밸런스량의 계측을 필요로 하는 피회전체라면 상관없다. 또한 이용하는 유체는 공기 등의 압축성 유체뿐 아니라, 윤활유 등의 비압축성 유체라도 좋다.

1: 로터(피회전체)
15: 지지장치(밸런스 수정용 지지장치)
17, 67: 맨드릴
27: 보스부
29: 지지구멍
23a: 단면
37, 77: 유체 레이디얼 베어링
47: 유체 스러스트 베어링
67a: 오목부

Claims

회전중심과 교차하는 방향의 단면(端面)을 포함하는 피회전체를 회전 자재(自在)하게 지지하는 유체 스러스트 베어링을 갖는 밸런스 수정용 지지장치로서,
상기 유체 스러스트 베어링은, 상기 피회전체의 상기 단면 중, 상기 피회전체의 상기 회전중심과 상기 피회전체의 외주단(外周端)과의 중간부로부터 상기 외주단까지의 위치에서 상기 피회전체를 지지하는 밸런스 수정용 지지장치.
제1항에 있어서,
상기 피회전체를 회전 자재하게 지지하는 유체 레이디얼 베어링을 더 갖는 밸런스 수정용 지지장치.
제2항에 있어서,
상기 피회전체는 상기 단면의 중앙부에 지지구멍이 마련되어 있고, 상기 유체 레이디얼 베어링은 상기 지지구멍의 내면을 회전 자재하게 받아들이는 밸런스 수정용 지지장치.
제3항에 있어서,
상기 유체 레이디얼 베어링은 맨드릴(mandrel)을 포함하고, 상기 유체 스러스트 베어링은 상기 맨드릴을 둘러싸는 벽부를 갖는 밸런스 수정용 지지장치.
제4항에 있어서,
상기 맨드릴은 상기 지지구멍에 끼움결합되는 끼움삽입부를 포함하고,
상기 끼움삽입부의 외주면에는 유체의 분출구멍이 마련되며, 상기 끼움삽입부의 축심부에는 상기 유체의 배출로가 마련되어 있는 밸런스 수정용 지지장치.
제2항에 있어서,
상기 피회전체는 상기 단면의 중앙부에 보스(boss)부가 마련되어 있고, 상기 유체 레이디얼 베어링은 상기 보스부의 외주면을 회전 자재하게 받아들이는 오목부를 갖는 밸런스 수정용 지지장치.
제6항에 있어서,
상기 오목부의 내주면에는 유체의 분출구멍이 마련되어 있는 밸런스 수정용 지지장치.
회전중심과 교차하는 방향으로 단면을 가지고, 상기 단면의 중앙부에 지지구멍을 가진 피회전체가 상기 지지구멍과의 끼움결합에 의해 연직방향에서 삽입되는 종형의 맨드릴;
상기 맨드릴의 외주면에 마련되고, 상기 맨드릴의 외주면에서 분출되는 유체에 의해 상기 피회전체의 지지구멍의 내면을 회전 자재하게 받아들이는 유체 레이디얼 베어링; 및
상기 맨드릴의 주위에 배치되며, 상기 피회전체의 단면에 유체를 분출시켜 상기 피회전체를 부상시키는 유체 스러스트 베어링;을 갖는 밸런스 수정용 지지장치.
회전중심과 교차하는 방향으로 단면을 가지고, 상기 단면의 중앙부에 보스부를 가진 피회전체의 상기 보스부와 끼움삽입 가능한 오목부를 가지며, 상기 피회전체가 상기 보스부와 상기 오목부의 끼움결합에 의해 연직방향에서 삽입되는 종형의 맨드릴;
상기 오목부의 내주면에 마련되고, 상기 오목부의 내주면에서 분출되는 유체에 의해 상기 보스부의 외주면을 회전 자재하게 받아들이는 유체 레이디얼 베어링; 및
상기 맨드릴의 주위에 배치되며, 상기 피회전체의 단면에 유체를 분출시켜 상기 피회전체를 부상시키는 유체 스러스트 베어링;을 갖는 밸런스 수정용 지지장치.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 유체 스러스트 베어링은, 상기 피회전체의 상기 단면 중, 상기 피회전체의 상기 회전중심과 상기 피회전체의 외주단과의 중간부로부터 상기 외주단까지의 영역에 유체를 분출하는 것인 밸런스 수정용 지지장치.