KR20180017044A - 혼합식 동압력 기체 저널 베어링 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혼합식 동압력 기체 저널 베어링에 관한 것으로서, 베어링 외부 슬리브(1)와 베어링 내부 슬리브(2) 및 양자 사이에 설치되는 박막형 탄성편(3)을 포함한다. 베어링 내부 슬리브의 외주면과 양단면에는 모두 규칙적인 형상의 그루브형 패턴이 있고, 양단면의 그루브형 패턴은 미러 이미지로 대칭되고, 외주면의 그루브형 패턴(21)의 축방향 윤곽선과 양단면의 그루브형 패턴의 방사상 윤곽선은 모두 일대일 대응하며 서로 교접한다. 상기 베어링은 그루브형 동압력 기체 저널 베어링의 높은 극한 회전 속도의 강성 특징뿐만 아니라, 박막형 동압력 기체 저널 베어링의 높은 내충격성과 부하용량의 연성 특징을 가지고 있기 때문에 비교적 높은 부하의 초고속 분야에 응용할 수 있다.

Description

혼합식 동압력 기체 저널 베어링
본 발명은 기체 베어링 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그루브형 동압력 기체 저널 베어링의 높은 극한 회전 속도의 강성 특징을 가지며, 박막형 동압력 기체 저널 베어링의 높은 내충격성과 부하용량의 연성 특징을 가지는 동압력 기체 저널 베어링에 관한 것이다.
기체 베어링은 회전 속도, 정밀도, 내고온성이 높으며 마찰손실이 적고 수명이 긴 장점 등을 가지고 있으며, 최근 수십 년간의 급성장을 거치면서 기체 베어링은 이미 고속 지탱, 고정밀 지탱 등 분야에서 광범위하게 응용되고 있다. 현재 기체 베어링은 이미 다양한 유형이 개발되었으며 이는 주로 동압력형과 정압형으로 나뉜다.
동압력 기체 베어링은 기체를 윤활제로 삼으며 축과 베어링 사이에 기체 필름을 구성하는데, 이동면과 정지면이 직접적으로 접촉하지 않는 베어링 형식으로서 오염이 없고 마찰손실이 낮으며 사용온도 범위가 광범위할 뿐만 아니라 운전이 안정적이고 사용시간이 길며 작업 회전속도가 높은 특징 등 수많은 장점을 가지고 있다. 마찰손실이 적어 액상 윤활유를 사용할 필요가 없기 때문에 고속 회전 응용 분야에서 광범위하게 사용된다. 특히 롤링 베어링으로 지탱하기 아주 어려운 초고속 응용 분야 및 액상 윤활유를 사용하기 쉽지 않는 곳에서 통상적으로 사용된다.
동압력 기체 베어링은 수용하는 부하의 방향에 따라 동압력 기체 저널 베어링(radial bearing), 동압력 기체 스러스트 베어링(thrust bearing), 동압력 기체 레이디얼 스러스트 조합 베어링으로 다시 나뉜다. 동압력 기체 저널 베어링은 상대적으로 이동하는 2개의 작업면에 웨지형(wedge type) 공간이 형성되고, 이것이 상대적으로 이동하면 기체가 그 자체의 점성 작용으로 인하여 함께 이동하여 웨지형 간극 내에 압축되면서 동압력을 발생시켜 부하를 지탱한다. 다른 구조 형식의 기체 동압력 레이디얼 베어링은 구조 상의 차이 때문에 그 작업 과정이 약간 다르다. 종래에 있어서 비교적 자주 사용되는 몇 가지 유형의 동압력 기체 저널 베어링 구조의 형식에는 틸팅 패드형(tilting pad type), 그루브형, 박막형이 있다.
틸팅 패드형 동압력 기체 저널 베어링은 성능이 우수한 동압력 기체 베어링으로, 자체 조절 성능을 갖추고 있고 더욱 작은 기체 필름 간극 범위 내에서 안전하게 작업할 수 있으며, 열과 탄성으로 인한 변형 등에 민감하지 않아 가공 정밀도를 보장할 수 있다. 또한 부하에 대한 변화에 있어서 "자동 추적"이라는 특출한 장점을 가지고 있어 현재 국내외 대형 고속 회전 기계와 터보 기계에 주로 응용되고 있다. 그러나 베어링 부시(bearing bush) 구조와 설치 공정이 비교적 복잡해 일반적인 레이디얼 베어링보다 요구 기준이 높아 그 응용이 제한적이다.
박막형 동압력 기체 저널 베어링은 탄성 지지를 갖추고 있어 베어링에 상응하는 일정한 지지 능력과 충격 진동 완화 능력을 부여하기는 하나, 박막형 베어링에 통상적으로 채택되는 것은 금속 박편이기 때문에 재료 제조 기술과 가공 공정 기술 상에 어느 정도 어려움이 존재하며 베어링의 감쇠비를 크게 향상시킬 수 없다. 이 때문에 베어링의 강성이 충분하지 않고 베어링의 임계 회전 속도가 비교적 낮아 고속 운전 시 안정성을 잃고 걸림 현상이 발생해 작동이 쉽게 멈출 수 있다.
그루브형 동압력 기체 저널 베어링은 안정성이 비교적 우수하며, 부하가 없는 상태에서도 일정한 안정성을 가질 뿐만 아니라 고속 회전 상태에서 정하중(static load) 능력이 다른 형식의 베어링보다 크기 때문에, 현재 자이로스코프(gyroscope)류와 자기 드럼(magnetic drum)류 정밀 기계 베어링과 같이 소형 고속 회전 기계에 다수 사용된다. 그러나 그루브형 동압력 기체 저널 베어링은 강성이 높기 때문에 내충격성이 충분히 좋지 않고 부하용량이 충분히 크지 않아 비교적 큰 부하의 고속 회전을 구현할 수 없다.
그루브형 동압력 기체 저널 베어링의 높은 극한 회전 속도의 강성 특징뿐만 아니라, 박막형 동압력 기체 저널 베어링의 높은 내충격성과 부하용량의 연성 특징도 갖춘 혼합식 동압력 기체 저널 베어링을 어떻게 구현할 것인가는, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자가 줄곧 구현하고자 갈망해 온 목표일뿐만 아니라, 동압력 기체 저널 베어링을 비교적 높은 부하의 초고속 회전 분야에 응용하는 데에 있어서 중요한 가치와 깊은 의의를 지닌다.
본 발명의 목적은 종래 기술에 존재하는 상기 문제를 해결하기 위하여, 그루브형 동압력 기체 저널 베어링의 높은 극한 회전 속도의 강성 특징뿐만 아니라, 박막형 동압력 기체 저널 베어링의 높은 내충격성과 부하용량의 연성 특징도 갖춘 혼합식 동압력 기체 저널 베어링을 제안함으로써 동압력 기체 저널 베어링을 비교적 큰 부하의 초고속 분야에 응용하는 데에 있다.
상기 기술문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 이하의 기술방안을 채택하였다.
혼합식 동압력 기체 저널 베어링에 있어서, 베어링 외부 슬리브와 내부 슬리브 및 베어링 외부 슬리브와 내부 슬리브 사이에 설치되는 박막형 탄성편을 포함하고, 상기 베어링 내부 슬리브의 외주면과 양단면에는 모두 규칙적인 형상의 그루브형 패턴이 있고, 일단면의 그루브형 패턴과 타단면의 그루브형 패턴은 미러 이미지로 대칭되고, 외주면의 그루브형 패턴의 축방향 윤곽선과 양단면의 그루브형 패턴의 방사상 윤곽선은 모두 일대일 대응하며 서로 교접한다.
일 실시예에 있어서, 상기 베어링 내부 슬리브의 외주면의 그루브형 패턴 중의 축방향 고수위선과 양단면의 그루브형 패턴 중의 방사상 고수위선은 모두 서로 대응하고 단면 원주 챔퍼 앞에서 서로 교접한다. 외주면의 그루브형 패턴 중의 축방향 중간수위선과 양단면의 그루브형 패턴 중의 방사상 중간수위선은 모두 서로 대응하고 단면 원주 챔퍼 앞에서 서로 교접한다. 외주면의 그루브형 패턴 중의 축방향 저수위선과 양단면의 그루브형 패턴 중의 방사상 저수위선은 모두 서로 대응하고 단면 원주 챔퍼 앞에서 서로 교접한다.
일 실시예에 있어서, 상기 그루브형 패턴은 임펠러 형상이다.
바람직한 실시예에 있어서, 베어링 내부 슬리브의 외주면에 매칭되는 박막형 탄성편의 매칭면에 내마모 코팅층이 설치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 박막형 탄성편과 베어링 내부 슬리브의 매칭 간극은 0.003 내지 0.008mm이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 박막형 탄성편의 양단은 모두 베어링 외부 슬리브의 내주면 벽 상에 고정된다.
바람직한 실시방안에 있어서, 상기 박막형 탄성편은 복수 개이고, 베어링 외부 슬리브의 내주면 벽을 따라 균일하게 분포한다.
더 바람직한 실시예에 있어서, 베어링 외부 슬리브의 내주면 벽에 박막형 탄성편을 고정하는 클램핑 슬롯(clamping slot)이 설치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 박막형 탄성편은 표면 열처리를 거친다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 박막형 탄성편은 웨이브 박막과 평면 박막으로 구성되고, 상기 웨이브 박막의 호형 돌기 꼭대기단은 평면 박막과 접합되고, 상기 웨이브 박막의 웨이브 아치(wave arch) 사이의 과도기적 바닥면은 베어링 외부 슬리브의 내주면 벽과 서로 접합된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 박막형 탄성편은 웨이브 박막과 평면 박막으로 구성되고, 상기 웨이브 박막의 호형 돌기 꼭대기단은 베어링 외부 슬리브의 내주면 벽과 서로 접합되고, 상기 웨이브 박막의 웨이브 아치 사이의 과도기적 바닥면은 평면 박막과 접합된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 박막형 탄성편은 2개의 평면 박막으로 구성되고, 여기에서 베어링 외부 슬리브 내주면 벽에 가까운 평면 박막 상에 통공이 설치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 베어링 외부 슬리브의 양단에 스톱 링(stop ring)이 설치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 베어링 외부 슬리브의 외주면 상에 동축의 통공과 오목홈이 있고, 상기 통공은 동축의 오목홈 내에 위치한다.
종래 기술과 비교할 때 본 발명은 이하의 현저한 진보성을 가진다.
본 발명은 베어링 외부 슬리브와 베어링 내부 슬리브 사이에 박막형 탄성편이 설치되고, 베어링 내부 슬리브의 외주면과 양단면에 규칙적인 형상의 그루브형 패턴이 있으며, 외주면의 그루브형 패턴의 축방향 윤곽선과 양단면의 그루브형 패턴의 방사상 윤곽선이 모두 일대일 대응하며 서로 교접하고, 일단면의 그루브형 패턴과 타단면의 그루브형 패턴이 미러 이미지로 대칭된다. 따라서 그루브형 동압력 기체 저널 베어링의 높은 극한 회전 속도의 강성 특징뿐만 아니라, 박막형 동압력 기체 저널 베어링의 높은 내충격성과 부하용량의 연성 특징도 갖는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링을 얻을 수 있다. 종래의 단순한 그루브형 동압력 기체 저널 베어링에 비해 같은 회전 속도에서 배가된 내충격성과 부하용량을 가지며, 종래의 단순한 박막형 동압력 기체 저널 베어링에 비해 같은 부하에서 배가된 극한 회전 속도를 가진다. 시험한 바에 따르면, 본 발명에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링은 3 내지 5kg 부하에서 극한 회전 속도가 160,000 내지 480,000rpm에 달할 수 있는데, 종래의 동압력 기체 저널 베어링은 1 내지 3kg의 부하에서 극한 회전 속도가 100,000 내지 180,000rpm에 불과하다. 여기에서 알 수 있듯이, 본 발명은 동압력 기체 저널 베어링을 비교적 큰 부하에서의 초고속 회전 분야에 응용할 수 있기 때문에 종래 기술에 비해 현저한 진보성을 가지며 동압력 기체 저널 베어링 기술분야의 연구에 새로운 지평을 열었다.
도 1은 본 발명 실시예 1에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링의 일부를 분할한 좌측 입체구조도이고;
도 2는 도 1에 있어서 A부분 확대도이고;
도 3은 본 발명 실시예 1에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링의 일부를 분할한 우측 입체구조도이고;
도 4는 도 3에 있어서 B부분 확대도이고;
도 5는 본 발명 실시예 1에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링의 단면 구조도이고;
도 6은 도 5에 있어서 C부분 확대도이고;
도 7은 도 6에 있어서 D부분 확대도이고;
도 8은 본 발명 실시예 2에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링의 단면 구조도이고;
도 9는 도 8에 있어서 웨이브 박막의 구조도이고;
도 10은 본 발명 실시예 3에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링의 단면 구조도이고;
도 11은 도 10에 있어서 통공이 설치된 평면 박막의 구조도이고; 및
도 12는 본 발명의 실시예 4에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링의 단면 구조도이다.
이하에서는, 본 발명의 예시적인 실시형태들을 도면을 통해 보다 상세히 설명한다.
실시예 1
도 1 내지 3에서 도시하는 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링은 베어링 외부 슬리브(1)와 베어링 내부 슬리브(2)를 포함하고, 상기 베어링 내부 슬리브(2)의 외주면과 좌우단면에 모두 규칙적인 형상의 그루브형 패턴이 있고(도면에서 21, 22 및 23에서 도시하는 바와 같음. 본 실시예에 있어서 그루브형 패턴은 모두 임펠러 형상임), 좌단면의 그루브형 패턴(22)과 우단면의 그루브형 패턴(23)은 미러 이미지로 대칭된다.
도 1 내지 4에서 도시하는 바와 같이, 상기 베어링 내부 슬리브(2)의 외주면의 그루브형 패턴(21)의 축방향 윤곽선과 좌우양단의 그루브형 패턴(22와 23)의 방사상 윤곽선은 모두 일대일 대응하고 서로 교접한다. 즉, 외주면의 그루브형 패턴(21) 중의 축방향 고수위선(211)과 좌우단면의 그루브형 패턴(22와 23) 중의 방사상 고수위선(221과 231)은 모두 서로 대응하고 단면 원주 챔퍼 앞에서 서로 교접한다. 외주면의 그루브형 패턴(21) 중의 축방향 중간수위선(212)과 좌우단면의 그루브형 패턴(22와 23) 중의 방사상 중간수위선(222와 232)은 모두 서로 대응하고 단면 원주 챔퍼 앞에서 서로 교접한다. 외주면의 그루브형 패턴(21) 중의 축방향 저수위선(213)과 좌우단면의 그루브형 패턴(22와 23) 중의 방사상 저수위선(223과 233)은 모두 서로 대응하고 단면 원주 챔퍼 앞에서 서로 교접한다.
좌단면의 그루브형 패턴(22)과 우단면의 그루브형 패턴(23)이 미러 이미지로 대칭되고 베어링 내부 슬리브(2)의 외주면의 그루브형 패턴(21)의 축방향 윤곽선과 좌우단면의 그루브형 패턴(22와 23)의 방사상 윤곽선이 모두 일대일 대응하고 서로 교접하도록 만듦으로써, 양단면의 임펠러 형상의 그루브형 패턴(22와 23)에서 생성되는 증압 기체가 축심에서 방사상을 따라 끊임없이 외주면의 그루브형 패턴(21)이 형성하는 오목홈 통로 내로 수송되는 것을 보장하고, 이를 통하여 고속 운전 베어링을 지탱하는 데에 필요한 더욱 강한 기체 필름을 형성할 수 있으며, 기체 필름은 동압력 기체 저널 베어링의 윤활제로 사용되기 때문에 상기 혼합식 동압력 기체 저널 베어링이 기체 부상 상태에서 안정적으로 고속 운전할 수 있도록 만들어 높은 극한 회전 속도를 보장할 수 있다.
도 5에서 도시하는 바와 같이, 상기 실시예에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링은 베어링 외부 슬리브(1)와 내부 슬리브(2) 사이에 설치되는 박막형 탄성편(3)을 더 포함한다. 박막형 탄성편(3)과 베어링 내부 슬리브(2)의 외주면 사이에 웨지형(wedge type) 공간이 형성되기 때문에, 베어링 내부 슬리브(2)가 회전할 때 기체는 그 자체의 점성 작용으로 인해 움직이며 웨지 공간 내로 압축되어 방사상 동압력을 현저하게 강화시켜 배가된 지탱력을 만들 수 있다. 동시에 박막형 탄성편(3)이 추가되기 때문에 그 탄성 작용 하에서 베어링의 부하용량이 증가하여 베어링의 내충격성과 축이 와동되는 것을 억제하는 능력이 현저하게 향상된다. 상기 박막형 탄성편(3)은 복수 개일 수 있고(도 5에서는 3개를 도시함), 각각의 박막형 탄성편(3)의 양단은 베어링 외부 슬리브(1)의 내주면 벽 상에 고정된다.
도 5 및 6에서 도시하는 바와 같이, 상기 박막형 탄성편(3)은 웨이브 박막(31)과 평면 박막(32)으로 구성되고, 상기 웨이브 박막(31)의 호형 돌기(311) 꼭대기단은 평면 박막(32)과 접합되고, 상기 웨이브 박막(31)의 웨이브 아치(wave arch) 사이의 과도기적 바닥면(312)은 베어링 외부 슬리브(1)의 내주면 벽과 서로 접합된다. 베어링 외부 슬리브(1)의 내주면 벽에 박막형 탄성편(3) 양단을 고정하는 클램핑 슬롯(clamping slot)(12)이 설치되고, 상기 클램핑 슬롯(12)과 박막형 탄성편(3)의 수량은 서로 대응하고 베어링 외부 슬리브(1)의 내주면 벽을 따라 균일하게 분포한다.
도 7에서 도시하는 바와 같이, 베어링 내부 슬리브(2)의 외주면에 매칭되는 박막형 탄성편(3)의 매칭면(즉 박막형 탄성편(3)의 평면 박막(32)의 내표면) 상에 내마모 코팅층이 설치되어, 박막형 탄성편(3)에 대한 고속 운전하는 베어링 내부 슬리브(2)의 마손을 줄여 베어링의 사용 수명을 연장시켜 준다.
그 외, 베어링 외부 슬리브(1)의 양단에 스톱 링(stop ring)(11)을 설치하면 고속 회전 축이 움직이는 상황에서 베어링 내부 슬리브(2)의 양단면과 스톱 링(11) 사이에 밀봉 작용을 발생시켜 그루브형 패턴이 연속적으로 만들어내는 동압력 기체를 베어링의 전체 매칭 간극에 밀봉하여 보존할 수 있기 때문에, 고속 운전하는 동압력 기체 저널 베어링의 윤활 수요를 충분히 보장할 수 있다.
본 발명의 상기 박막형 탄성편(3)은 바람직하게는 표면 열처리를 거쳐 고속 운전의 성능 수요를 더욱 우수하게 충족시킨다. 상기 박막형 탄성편(3)과 베어링 내부 슬리브(2)의 매칭 간극은 바람직하게는 0.003 내지 0.008mm이며, 이를 통하여 베어링 고속 운전의 신뢰성과 안전성을 더욱 잘 보장할 수 있다.
실시예 2
도 8에서 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링과 실시예 1의 차이점은 이하와 같다. 즉, 상기 박막형 탄성편(3)은 웨이브 박막(31)과 평면 박막(32)으로 구성되고, 상기 웨이브 박막(31)의 호형 돌기(311) 꼭대기단은 베어링 외부 슬리브(1)의 내주면 벽과 서로 접합되고, 상기 박막형 탄성편(3)의 웨이브 아치 사이의 과도기적 바닥면(312)은 평면 박막(32)과 접합된다.
도 9는 상기 웨이브 박막(31)의 구조를 도시한 것이다.
실시예 3
도 10 및 11에서 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링과 실시예 1의 차이점은 이하와 같다. 즉, 상기 박막형 탄성편(3)은 평면 박막(32)과 통공(331)이 설치된 평면 박막(33)으로 구성된다.
실시예 4
도 12에서 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링과 실시예 1의 차이점은 이하와 같다. 즉, 상기 베어링 외부 슬리브(1)의 외주면 상에 동축의 통공(13)과 오목홈(14)이 있고, 상기 통공(13)은 동축의 오목홈(14) 내에 위치한다. 상기 통공(12)과 오목홈(13)은 상기 베어링 운행 상태를 온라인 상으로 모니터링하는 센서(예를 들어 온도 센서, 압력 센서, 회전속도 센서 등)의 설치와 데이터 수집에 용이하다.
그 외 설명이 필요한 부분은 이하와 같다. 즉, 본 발명의 상기 박막형 탄성편(3)의 구성과 구조는 상기 실시예를 설명하기 위한 것에 불과하며, 이와 내외부 슬리브 사이의 매칭 관계를 보장할 수만 있다면 본 발명의 상기 실질적 수요를 충족시킨 것으로 볼 수 있다.
시험한 바에 따르면, 본 발명에서 제안하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링은 3 내지 5kg 부하에서 극한 회전 속도가 160,000 내지 480,000rpm에 달할 수 있는데, 종래의 동압력 기체 레이디일 베어링은 1 내지 3kg의 부하에서 극한 회전 속도가 100,000 내지 180,000rpm에 불과하다. 여기에서 알 수 있듯이, 본 발명은 동압력 기체 저널 베어링을 비교적 큰 부하에서의 초고속 회전 분야에 응용할 수 있기 때문에 종래 기술에 비해 현저한 진보성을 가지며 동압력 기체 저널 베어링 기술분야의 연구에 새로운 지평을 열었다.
마지막으로 설명이 필요한 부분은 이하와 같다. 즉, 상기 내용은 본 발명의 기술방안을 더욱 상세히 설명하기 위한 것으로서 본 발명의 보호범위를 제한하지 않으며, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자가 상기 내용을 기반으로 진행한 본질적이지 않은 개선과 조정은 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.
1: 베어링 외부 슬리브; 11: 스톱 링; 12: 클램핑 슬롯; 13: 통공; 14: 오목홈; 2: 베어링 내부 슬리브; 21: 외주면의 그루브형 패턴; 211: 축방향 고수위선; 212: 축방향 중간수위선; 213: 축방향 저수위선; 22: 좌단면의 그루브형 패턴; 221: 방사상 고수위선; 222: 방사상 중간수위선; 223: 방사상 저수위선; 23: 우단면의 그루브형 패턴; 231: 방사상 고수위선; 232: 방사상 중간수위선; 233: 방사상 저수위선; 3: 박막형 탄성편; 31: 웨이브 박막; 311: 호형 돌기; 312: 과도기적 바닥면; 32: 평면 박막; 33: 통공이 설치된 평면 박막; 331: 평면 박막의 통공; 34: 내마모 코팅층

Claims (13)

  1. 베어링 외부 슬리브와 내부 슬리브 및 베어링 외부 슬리브와 내부 슬리브 사이에 설치되는 박막형 탄성편을 포함하고, 상기 베어링 내부 슬리브의 외주면과 양단면에는 모두 규칙적인 형상의 그루브형 패턴이 있고, 일단면의 그루브형 패턴과 타단면의 그루브형 패턴은 미러 이미지로 대칭되고, 외주면의 그루브형 패턴의 축방향 윤곽선과 양단면의 그루브형 패턴의 방사상 윤곽선은 모두 일대일 대응하며 서로 교접하는 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 내부 슬리브의 외주면의 그루브형 패턴 중의 축방향 고수위선과 양단면의 그루브형 패턴 중의 방사상 고수위선은 모두 서로 대응하고 단면 원주 챔퍼 앞에서 서로 교접하며; 외주면의 그루브형 패턴 중의 축방향 중간수위선과 양단면의 그루브형 패턴 중의 방사상 중간수위선은 모두 서로 대응하고 단면 원주 챔퍼 앞에서 서로 교접하교; 외주면의 그루브형 패턴 중의 축방향 저수위선과 양단면의 그루브형 패턴 중의 방사상 저수위선은 모두 서로 대응하고 단면 원주 챔퍼 앞에서 서로 교접하는 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 내부 슬리브의 외주면에 매칭되는 박막형 탄성편의 매칭면에 내마모 코팅층이 설치되는 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 박막형 탄성편과 베어링 내부 슬리브의 매칭 간극은 0.003 내지 0.008mm인 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 박막형 탄성편의 양단은 모두 베어링 외부 슬리브의 내주면 벽에 고정되는 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
  6. 제6항에 있어서,
    상기 박막형 탄성편은 복수 개이고, 베어링 외부 슬리브의 내주면 벽을 따라 균일하게 분포하는 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
  7. 제1항 또는 제5항에 잇어서,
    상기 베어링 외부 슬리브의 내주면 벽에 박막형 탄성편을 고정하는 클램핑 슬롯(clamping slot)이 설치되는 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 박막형 탄성편은 표면 열처리를 거치는 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
  9. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 박막형 탄성편은 웨이브 박막과 평면 박막으로 구성되고, 상기 웨이브 박막의 호형 돌기 꼭대기단은 평면 박막과 접합되고, 상기 웨이브 박막의 웨이브 아치(wave arch) 사이의 과도기적 바닥면은 베어링 외부 슬리브의 내주면 벽과 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
  10. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 박막형 탄성편은 웨이브 박막과 평면 박막으로 구성되고, 상기 웨이브 박막의 호형 돌기 꼭대기단은 베어링 외부 슬리브의 내주면 벽과 서로 접합되고, 상기 웨이브 박막의 웨이브 아치 사이의 과도기적 바닥면은 평면 박막과 접합되는 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
  11. 제1항 또는 제8항에 잇어서,
    상기 박막형 탄성편은 2개의 평면 박막으로 구성되고, 상기 베어링 외부 슬리브 내주면 벽에 가까운 평면 박막에 통공이 설치되는 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 외부 슬리브의 양단에 스톱 링(stop ring)이 설치되는 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 베어링 외부 슬리브의 외주면에 동축의 통공과 오목홈이 있고, 상기 통공은 동축의 오목홈 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 혼합식 동압력 기체 저널 베어링.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3299643B1 (en) * 2015-05-19 2019-11-13 Lifeng Luo Mixed-type dynamic pressure gas radial bearing
CN105202018B (zh) * 2015-05-19 2018-06-12 罗立峰 一种混合式动压气体径向轴承
DE102017211046A1 (de) * 2017-06-29 2019-01-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen von Bauteilen eines Kippsegmentlagers und Kippsegmentlager
CN108253012A (zh) * 2017-12-13 2018-07-06 湖南大学 一种提高空气箔片轴承支承转子系统稳定性的方法
US10557497B1 (en) * 2018-06-22 2020-02-11 Florida Turbine Technologies, Inc. Axial thrust foil air bearing with thrust sensor
US10876573B2 (en) 2019-04-26 2020-12-29 Hamilton Sunstrand Corporation Foil bearing prognostic health sensor
CN110735853B (zh) * 2019-12-23 2020-06-30 潍坊翔云动力科技有限公司 弹性箔片式动压空气轴承
CN114215842B (zh) * 2021-12-21 2023-03-24 珠海格力电器股份有限公司 气体动压轴承、压缩机和发动机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4225196A (en) * 1978-12-29 1980-09-30 Mechanical Technology Incorporated Hydrodynamic compliant thrust bearing
JP2005265010A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 動圧気体軸受
CN202140419U (zh) * 2011-05-27 2012-02-08 罗立峰 动压气体径向陶瓷轴承
KR20140058632A (ko) * 2011-08-24 2014-05-14 보르그워너 인코퍼레이티드 베어링 장치

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4475824A (en) * 1982-07-01 1984-10-09 The Garrett Corporation Bearing foil stiffener
JP2000345993A (ja) * 1999-06-02 2000-12-12 Minebea Co Ltd 送風機
US6469411B2 (en) * 2000-12-15 2002-10-22 Magnetal Ab Compliant foil fluid film bearing with eddy current damper
CN2558797Y (zh) * 2002-04-03 2003-07-02 廖英桐 改进的动压轴承
JP4373055B2 (ja) * 2002-07-04 2009-11-25 株式会社島津製作所 スラスト動圧ガス軸受
CN100344047C (zh) * 2004-10-30 2007-10-17 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 流体动压轴承马达及采用该马达的风扇
JP4803733B2 (ja) * 2006-08-03 2011-10-26 学校法人東海大学 溝付き動圧スラスト気体軸受およびその製造方法
US9151322B2 (en) * 2009-10-06 2015-10-06 Mohawk Innovative Technology, Inc. Foil journal bearing applicable to high speed machining center
KR100954067B1 (ko) * 2010-01-29 2010-04-20 최충기 에어 포일 저널 베어링
CN202108867U (zh) * 2011-05-27 2012-01-11 罗立峰 自密封动压气体径向陶瓷轴承
CN102278366A (zh) * 2011-05-27 2011-12-14 罗立峰 自密封动压气体径向陶瓷轴承
CN102192237A (zh) * 2011-06-07 2011-09-21 罗立峰 自密封动压气体径向陶瓷轴承
JP5892375B2 (ja) * 2011-06-30 2016-03-23 日本電産株式会社 動圧軸受装置およびファン
JP2013015038A (ja) * 2011-06-30 2013-01-24 Nippon Densan Corp ファン
JP5817449B2 (ja) * 2011-11-09 2015-11-18 株式会社Ihi ラジアルフォイル軸受
WO2014070046A1 (ru) * 2012-11-02 2014-05-08 Ermilov Yury Ivanovich Подшипниковый узел (варианты)
CN103306995B (zh) * 2013-05-30 2015-08-26 西安交通大学 一种花键齿拉杆组合转子高速直驱压缩机结构
KR101508975B1 (ko) * 2013-11-19 2015-04-07 한국과학기술연구원 압력 댐을 구비한 에어 포일 베어링
CN103670672B (zh) * 2013-12-19 2016-03-02 湖南大学 一种涡轮增压器
CN103867571B (zh) * 2014-01-21 2017-07-25 中南林业科技大学 具有轴向可变刚度和粘弹性结构的动压气体径向轴承
DE102014201563A1 (de) * 2014-01-29 2015-07-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Aerodynamisches Luftlager und Verfahren zu dessen Herstellung
EP3299643B1 (en) * 2015-05-19 2019-11-13 Lifeng Luo Mixed-type dynamic pressure gas radial bearing
CN104895924A (zh) * 2015-05-19 2015-09-09 罗立峰 一种混合式动压气体径向轴承

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4225196A (en) * 1978-12-29 1980-09-30 Mechanical Technology Incorporated Hydrodynamic compliant thrust bearing
JP2005265010A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 動圧気体軸受
CN202140419U (zh) * 2011-05-27 2012-02-08 罗立峰 动压气体径向陶瓷轴承
KR20140058632A (ko) * 2011-08-24 2014-05-14 보르그워너 인코퍼레이티드 베어링 장치

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Publication number Publication date
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EA035325B1 (ru) 2020-05-28
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CN205350063U (zh) 2016-06-29
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EP3299643A1 (en) 2018-03-28
US20180156265A1 (en) 2018-06-07
CN105889122A (zh) 2016-08-24

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