KR20190131587A - 효율이 개선된 저널 베어링 - Google Patents

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리버모어-하디 리차드
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Abstract

하이브리드 베어링은, 반경 방향 및 축방향 틸팅 패드 베어링을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 응용분야에서 열 전달, 베어링 하중 용량, 및 베어링 수명을 증가시킬 수 있다. 예시적인 하이브리드 베어링에서, 하이브리드 베어링은, 본체에 대해 이동가능한 적어도 하나의 틸트 패드 및 본체에 대해 고정된 적어도 하나의 고정 패드를 포함할 수 있다. 고정 패드 또는 틸트 패드(및/또는 그 표면)는 비금속 재료(예를 들어, 폴리머 또는 세라믹 재료)로 구성될 수 있다.

Description

효율이 개선된 저널 베어링
관련 출원에 대한 상호 참조
본 정규 특허출원은, 2017년 4월 6일자로 출원된 미국 가출원번호 제62/482,279호의 출원 우선권을 주장한다.
본 발명은 베어링에 관한 것이다.
많은 유형의 베어링이 존재한다. 틸팅 패드 저널 베어링은 통상적으로 적절한 동작을 위해 유체 필름에 의존한다. 그러나, 유체 필름의 온도 및 이러한 베어링에서의 베어링 표면의 온도는 베어링의 성능과 수명에 큰 영향을 줄 수 있다. 이에 따라, 개개인들은 유체와 직접 접촉할 수 있는 베어링의 표면을 냉각시키려 하였다. 예를 들어, 전문이 본원에 참고로 원용되는 미국 특허번호 제6,485,182호는, 바이패스 냉각을 이용하는 슬리브 베어링을 개시하고 있다. 또한, 미국 특허번호 제8,123,409호, 미국 특허번호 제5,743,657호, 미국 특허번호 제4,597,676호, 및 미국 특허출원번호 제14/460,418호와 미국 특허출원번호 제14/210,339호는, 본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 대한 관련 배경으로 될 수 있는 다양한 베어링을 개시하고 있다. 더 높은 온도와 더 높은 단위 하중에서 동작할 수 있도록 기존의 베어링 표면 재료의 대체 재료가 저널 베어링에 사용된다. 결과적으로, 더 높은 온도와 더 높은 단위 하중에서의 동작은 동력 손실이 작은 소형 베어링을 가능하게 한다. 다른 기능부들, 예를 들어 미국 특허번호 제4,597,676호와 함께, 동력 손실을 줄이도록, 대체 재료가 동력 손실을 더 줄일 수 있게 한다.
본 명세서에 포함되며 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은, 실시예들을 예시하며, 상세한 설명과 함께, 방법 및 시스템의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 트레일링 에지 냉각 베어링의 예시적인 일 실시예의 사시도를 제공한다.
도 2는 도 1에 도시된 트레일링 에지 냉각 베어링의 실시예의 축방향 단면도를 제공한다.
도 3은 도 1에 도시된 트레일링 에지 냉각 베어링의 실시예의 반경방향 단면도를 제공한다.
도 4는 도 1에 도시된 실시예의 저널 패드에 인접하는 부분의 상세 사시도를 제공한다.
도 5는 (비금속 재료 없이) 기존의 금속 베어링 재료를 사용하는 하이브리드 베어링의 예시적인 양태의 사시도를 제공한다.
도 6은 도 5의 하이브리드 베어링의 축방향 정면도를 제공한다.
도 7a는 하이브리드 베어링의 길이방향 축을 따라 도 5와 도 6에 도시된 하이브리드 베어링의 단면도를 제공한다.
도 7b는 도 5 내지 도 7에 도시된 하이브리드 베어링의 다른 단면도를 제공한다.
도 7c는 하이브리드 베어링의 반경방향 평면을 따라 도 5 내지 도 7b에 도시된 하이브리드 베어링의 단면도를 제공한다.
도 8a는 고정 패드 상에 위치하는 비금속·재료를 갖는 다른 하이브리드 베어링의 사시도를 제공한다.
도 8b는 하이브리드 베어링의 길이방향 축을 따라 도 8a에 도시된 하이브리드 베어링의 단면도를 제공한다.
도 8c는 하이브리드 베어링의 반경방향 평면을 따라 도 8a와 도 8b에 도시된 하이브리드 베어링의 단면도를 제공한다.
도 9는 비금속 재료가 고정 패드 상에 위치하고 윤활이 지향된 다른 하이브리드 베어링의 사시도를 제공한다.
도 10은 틸트 패드 상에 위치하는 비금속 재료를 갖는 다른 하이브리드 베어링의 사시도를 제공한다.
도 11은 틸트 패드 상에 윤활이 지향되고 표면 기능부를 갖는 하이브리드 베어링의 와이어 프레임 도면을 제공한다.
도 12a는 고정 패드와 틸트 패드 상에 위치하는 비금속 재료를 갖는 다른 하이브리드 베어링의 사시도를 제공한다.
도 12b는 하이브리드 베어링의 길이방향 축을 따라 도 12a에 도시된 하이브리드 베어링의 단면도를 제공한다.
도 12c는 하이브리드 베어링의 반경방향 평면을 따라 도 12a와 도 12b에 도시된 하이브리드 베어링의 단면도를 제공한다.
도 13은 틸트 패드가 비금속 재료로 구성될 수 있는 다른 하이브리드 베어링의 사시도를 제공한다.
본 발명의 방법 및 장치를 개시 및 설명하기 전에, 방법 및 장치는 특정 방법, 특정 구성요소, 또는 특정 구현예로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 특정 실시예들을 설명하기 위한 것이며 한정하려는 것이 아님을 이해해야 한다.
명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태인 "하나", "한", "그"는, 문맥상 명백히 다르게 명시되지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 범위는, 본원에서 "대략" 하나의 특정 값부터 및/또는 "대략" 다른 특정 값까지 표현될 수 있다. 이러한 범위를 표현하는 경우, 다른 일 실시예는 그 하나의 특정 값부터 및/또는 그 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행하는 "대략"을 사용하여 값이 근사치로 표현되는 경우, 특정 값이 다른 일 실시예를 형성하는 것임을 이해할 것이다. 또한, 각 범위의 한계점들은 다른 한계점과 관련하여 또한 그 다른 한계점과는 무관하게 의미 있음을 이해할 것이다.
"선택적" 또는 "선택적으로"는, 이후에 설명되는 이벤트 또는 상황이 발생할 수도 있고 또는 발생하지 않을 수도 있으며, 설명이 상기 이벤트 또는 상황이 발생하는 경우 및 그렇지 않은 경우를 포함한다는 것을 의미한다.
본 명세서의 설명과 청구범위 전체에 걸쳐, "포함한다"라는 용어, 및 "포함한다"와 "포함하는" 등의 그 변형은, "포함하지만 이에 한정되지 않는" 것을 의미하며, 예를 들어, 다른 구성요소, 정수, 또는 단계를 배제하려는 것이 아니다. "예시적인"이라는 것은, "일례"를 의미하며, 바람직한 또는 이상적인 실시예의 표시를 전달하려는 것이 아니다. "등의"라는 것은, 제한적인 의미가 아니라 설명을 목적으로 사용되는 것이다.
개시된 방법 및 장치를 수행하는 데 사용될 수 있는 구성요소들을 개시한다. 이들 구성요소 및 다른 구성요소들은 본원에 개시되어 있고, 이들 구성요소의 조합, 서브세트, 상호작용, 그룹 등이 개시되는 경우, 각각의 다양한 개별적 및 집합적 조합들과 이들의 순열을 특정하게 참조하는 것이 명시적으로 개시되지 않을 수 있지만, 본원에서는 모든 방법 및 장치에 대하여 각각을 특정하게 고려하고 설명한다는 점을 이해할 수 있다. 이는 개시된 방법의 단계를 포함하지만 이에 한정되지 않는 본원의 모든 양태에 적용된다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가 단계들이 존재하는 경우, 이들 추가 단계의 각각이 개시된 방법의 임의의 특정 실시예 또는 실시예들의 조합으로 수행될 수 있음을 이해할 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치는, 다음에 따르는 바람직한 양태의 상세한 설명 및 그 설명에 포함된 예, 및 도면 및 이들의 이전 및 이후 설명을 참조함으로써, 더욱 쉽게 이해할 수 있다. 베어링 및 하이브리드 베어링(10')이라는 용어는, 특정하게 명시하지 않는 한, 구성 및/또는 대응하는 구성요소의 일반성, 양태, 특징, 기능, 구성 재료 및/또는 방법 등을 언급할 때 상호 교환가능하게 사용될 수 있다.
본 개시 내용의 다양한 양태를 상세하게 설명하기 전에, 본 개시 내용은 그 응용분야에 있어서 다음에 따르는 설명에서 설명되거나 도면에 도시된 구성요소들의 세부사항과 배열로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 본 개시 내용은 다른 실시예들이 가능하고 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 장치 또는 요소 배향(예를 들어 "전방", "후방", "상측", "하측", "최상", "최하" 등)과 관련하여 본원에서 사용되는 어구와 용어는, 설명을 단순화하기 위해서만 사용되는 것이며, 언급되는 장치 또는 요소가 특정 배향을 가져야 한다는 것을 단독으로 나타내거나 암시하는 것이 아님을 이해해야 한다. 또한, "제1", "제2", 및 "제3" 등의 용어는, 설명의 목적으로 본원 및 첨부된 청구범위에서 사용되며, 상대적인 중요성 또는 중대성을 나타내거나 암시하고자 하는 것이 아니다.
이제 참조 번호가 여러 도면에 걸쳐 동일하거나 대응 부분을 지정하는 도면을 참조해 보면, 도 1은 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 예시적인 일 실시예의 사시도를 제공한다. 도시된 바와 같이, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)은, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)에 형성된 보어(14) 주위에 배치된 하나 이상의 패드(20)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 패드(20)는 저널 패드(20)로서 구성될 수 있지만, 본 개시 내용의 범위는 이에 한정되지 않는다. 이에 따라, 본 개시 내용에 따라 구성된 패드(20)를 언급할 때 본원에서 사용되는 바와 같은 "저널 패드"라는 용어는, 본 개시 내용의 범위를 저널 패드를 갖는 트레일링 에지 냉각 베어링(10)으로 결코 한정하지 않는다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예는 주로 틸팅 패드 저널 베어링에 관한 것이지만, 본원에서 개시하고 청구하는 바와 같은 트레일링 에지 냉각 베어링(10)은, 이에 한정되지 않으며, 단방향 또는 양방향에 상관없이 틸팅 패드 스러스트(thrust) 또는 저널 베어링을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 냉각이 필요할 수 있는 임의의 베어링으로 확장된다.
도 1에 도시된 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 예시적인 실시예를 참조할 때, 각 저널 패드(20)는 리딩 에지(22)와 트레일링 에지(24)를 포함할 수 있으며, 그 차이는 적어도 트레일링 에지 냉각 베어링(10)과 인터페이싱하는 회전체(예를 들어, 샤프트)의 회전 방향에 의존할 수 있다. 도 1에서, 예시적인 목적으로, 회전 방향에 대한 기준은 반시계 방향이며, 이때, 두 개의 가시성 저널 패드(20)의 좌측은 해당 트레일링 에지(24)를 포함하고, 우측은 해당 리딩 에지(22)를 포함한다. 종종, 저널 패드(20)의 트레일링 에지(24)에서, 도 1에 도시된 바와 같이 베어링의 최고 온도와 가장 얇은 유체 필름이 발생한다.
트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 예시적인 실시예의 축방향 단면도는 도 2에 도시되어 있고, 도 3은 그 베어링의 반경방향 단면도를 제공한다. 구체적으로 도 3을 참조하면, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 본 실시예는 트레일링 에지 냉각 베어링(10) 위에 캡(11a)이 위치하는 기계 하우징(11)과 결합된 것으로 도시되어 있음을 이해할 것이다. 참고로, 도 3의 곡선 화살표는 샤프트 회전 방향을 (단면도의 좌측에서 우측으로 볼 때) 시계방향으로서 나타내며, 이 회전 방향은 리딩 및 트레일링 에지(22, 24)의 정의에 영향을 미치며, 이는 아래에서 더 상세히 설명한다. 이러한 예시적인 실시예는 2-피스 설계로서 구성될 수 있으며, 트레일링 에지 냉각 베어링은, 최상 부분 및/또는 최하 부분(12a, 12b)에 하나 이상의 파스너(fastener)(15) 및 (탭핑될 수도 있고 또는 탭핑되지 않을 수도 있는) 대응 애퍼처를 통해 서로 결합될 수 있는, 최상 부분(52)과 최하 부분(54)으로 구성된 본체(50)를 포함한다. 많은 응용분야에서, 최하 부분(54)은 기계 하우징(11)과 결합될 수 있다. 기계적 파스너(예를 들어, 나사, 볼트 등), 억지 끼워맞춤부, 화학적 접착제, 용접, 및/또는 이들의 조합을 제한 없이 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 적절한 구조 및/또는 방법을 사용하여, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)을 기계 및/또는 기계 하우징(11)과 결합할 수 있다. 또한, 기계적 파스너(예를 들어, 나사, 볼트 등), 억지 끼워맞춤부, 화학적 접착제, 용접, 및/또는 이들의 조합을 제한 없이 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 적절한 구조 및/또는 방법을 사용하여, 최상 부분(52)을 본체(50)의 최하 부분(54)과 결합할 수 있다.
다른 실시예에서, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)은 단일의 일체형 구조로서 구성될 수 있고, 또 다른 실시예에서, 트레일링 에지 냉각 베어링은 두 개 피스보다 많은 피스로 구성될 수 있다. 이에 따라, 본 개시 내용의 범위는, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)을 구성하는 데 사용되는 피스의 수에 의해 한정되지 않으며, 제한 없이 단일의 일체형 본체(50)를 사용하는 실시예, 및 본체(50)를 형성하도록 서로 결합된 두 개 이상의 피스를 사용하는 그러한 실시예를 확장한다.
이제 도 2를 참조해 보면, 종판(end plate)(40)은 본체(50)의 어느 하나의 측면에 인접하여 위치할 수 있다. 어느 종판(40)이라도, 도 2에 도시된 바와 같이 하나 이상의 파스너(15)를 통해 본체(50)와 결합될 수 있다. 그러나, 기계적 파스너(예를 들어, 나사, 볼트 등), 억지 끼워맞춤부, 화학적 접착제, 용접, 및/또는 이들의 조합을 제한 없이 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 적절한 구조 및/또는 방법을 사용하여, 종판(40)을 본체(50)와 결합할 수 있다. 각각의 종판(40)은, 내경이 트레일링 에지 냉각 베어링(10)이 둘레에 위치할 수 있는 샤프트의 직경에 상대적으로 근접하게 위치하도록 구성될 수 있다. 종판(40)의 내경과 샤프트의 직경 사이의 간극은, 윤활제가 그 지점에서 트레일링 에지 냉각 베어링(10)을 빠져나갈 수 있도록 선택될 수 있는 것을 고려할 수 있다. 소정의 실시예에서, 이 간극은 10밀리미터(mm)로 구성될 수 있지만, 다른 실시예에서 이 간극은 10mm보다 클 것이고, 또 다른 실시예에서는 10mm보다 작을 것이다. 이에 따라, 본 개시 내용의 범위는, 이러한 간극에 의해 결코 한정되지 않으며, 윤활제가 제한 없이 트레일링 에지 냉각 베어링(10)을 빠져나갈 수 있게 하는 모든 대체 구성으로 확장된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "윤활제" 및 "유체"라는 용어는, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 임의의 실시예에서 유리할 수 있는 임의의 유체로 상호 교환가능하면서 일반적으로 사용될 수 있다.
본체(50)와 종판(40)은 본체(50)의 양측에 환형부(annulus)(42)를 형성하도록 구성될 수 있다. 본체(50)는 내부에 형성된 하나 이상의 채널(51)을 포함할 수 있으며, 이러한 채널은, 도 2에 도시된 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 예시적인 실시예를 위해, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)이 위치할 수 있는 샤프트의 회전축에 대해 축방향으로 배향될 수 있다. 본체(50)에 형성된 하나 이상의 채널(51)은, 본체(50)의 어느 하나의 축방향면에 인접하여 형성된 환형부(42)와 유체 연통될 수 있다.
하나 이상의 섕크(shanks)(34)는 섕크의 내경을 따라 다양한 회전 위치에서 본체(50)와 결합될 수 있다. 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 예시적인 실시예에서, 두 개의 섕크(34)는 각각의 저널 패드(20)와 연관될 수 있어서, 총 4개의 저널 패드(20)와 8개의 섕크(34)가 포함될 수 있다. 그러나, 여기에 도시되지 않은 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 다른 실시예에서는, 상이한 수의 섕크(34)가 각각의 저널 패드(34)와 연관될 수 있다. 이에 따라, 본 개시 내용의 범위는, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 다른 임의의 요소의 수에 대한 섕크(34)의 수에 의해 결코 한정되지 않는다. 또한, 저널 패드(20)의 수, 상대적 배치, 및/또는 구성은 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 일 실시예마다 가변할 수 있으며, 해당 일부 실시예에서는, 제한 없이 6개의 저널 패드(20), 8개의 저널 패드(20), 또는 홀수의 저널 패드를 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 개시 내용의 범위는 저널 패드(20)의 수, 배향, 및/또는 구성에 의해 결코 한정되지 않는다.
예시적인 실시예에서, (축방향으로 배향될 수 있는) 하나 이상의 파스너(15)는, 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이 각각의 섕크(34)를 본체(50)와 결합 및/또는 고정하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 기계적 파스너(예를 들어, 나사, 볼트 등), 억지 끼워맞춤부, 화학적 접착제, 용접, 및/또는 이들의 조합을 제한 없이 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 적절한 구조 및/또는 방법을 사용하여, 각각의 섕크(34)를 본체(50)와 결합 및/또는 고정할 수 있다.
각 섕크(34)의 근위 단부는, 섕크(34)의 내부 경로가 본체(50)에 형성된 하나 이상의 채널(51)과 유체 연통할 수 있도록 본체(50) 내에 위치할 수 있다. 각 섕크의 원위 단부는, 스프레이 바(30)의 내부 경로가 섕크(34)의 내부 경로와 유체 연통할 수 있도록 스프레이 바(30)와 결합될 수 있다. 이와 같이, (트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 특정 응용분야에 적절한 임의의 윤활제 공급 방법 및/또는 장치를 사용하여 가압될 수 있는) 윤활제는 본체(50)의 환형부(42) 및/또는 채널(51)에 공급될 수 있고, 이러한 윤활제는 섕크(34)의 내부를 통과하여 그 섕크(34)와 결합된 스프레이 바(30)로 전달될 수 있다. 제한 없이 다른 방법 및/또는 장치를 사용하여 윤활제 및/또는 유체를 스프레이 바(30)에 공급할 수 있으며, 본원에서 도시하고 설명하는 것은 예시적인 목적을 위한 것일 뿐이며 본 개시 내용의 범위를 한정하려는 것이 아니다.
복수의 저널 패드(20)는 다양한 위치에서 본체(50)의 내경 둘레에 이격될 수 있다. 또한, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 예시적인 실시예는 본체(50) 둘레에 균등하게 이격된 4개의 저널 패드(20)를 포함할 수 있지만, 본 개시 내용의 범위는 이에 한정되지 않으며, 저널 패드(20)의 수, 상대적 배치, 배향, 및/또는 구성은, 제한 없이 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 일 실시예마다 가변할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 각 저널 패드(20)는 볼-앤드-소켓 구성을 통해 본체(50)와 결합될 수 있다. 이러한 실시예에서, 저널 패드(20)는 저널 패드의 외주면 상에 불(28)이 형성될 수 있으며, 이 볼(28)은 본체(50)에 형성된 소켓(56)에 대응한다. 이 구성은 저널 패드(20)가 본체(50)에 대해 이동 및/또는 틸팅될 수 있게 한다. 그러나, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 다른 실시예는, 저널 패드(20)가 본체에 대해 저널 패드(20)의 이동 및/또는 틸팅을 허용하는 다른 기능부(예를 들어, 저널 패드(20)와 결합되는 본체(50)에 형성된 축방향 융기부)를 사용한다. 이에 따라, 본 개시 내용의 범위는, 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한, 본체(50)와 임의의 저널 패드(20) 간의 상대 이동 및/또는 틸팅을 허용하도록 사용되는 방법 및/또는 구조에 의해 결코 한정되지 않는다.
스프레이 바(30)는, 도 1에 도시되고 도 4에 더욱 상세히 도시된 저널 패드(20)의 트레일링 에지(24)에 인접하여 위치할 수 있다. 스프레이 바(30)는 저널 바(20)의 리딩 에지(22) 상에 위치할 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 도 2의 최상 부분에 도시된 스프레이 바(30)는 저널 패드(20)의 리딩 에지(22)에 인접하여 위치하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예를 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 12시, 3시, 6시, 및 9시 위치에 가장 근접하게 위치하는 스프레이 바들(30)은, 저널 패드(20)의 리딩 에지(22)에 인접하게 위치하도록 구성될 수 있고, 나머지 4개의 스프레이 바(30)는, 저널 패드(30)의 트레일링 에지(24)에 인접하게 위치하도록 구성될 수 있다.
어느 스프레이 바(30)라도 섕크(34)와 결합될 수 있고, 이 섕크(34)는 다시 전술한 바와 같이 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 본체(50)와 결합될 수 있다. 저널 패드(20)의 트레일링 에지(24)에 인접한 스프레이 바(30)는, 유체를 저널 패드(20)의 트레일링 에지(24)로 지향시키도록 그리고 소정의 실시예에서는 추가로 상세히 후술하는 바와 같이 유체를 트레일링 에지면(25)으로 직접 지향시키도록 구성될 수 있다. 각 스프레이 바(30) 및/또는 섕크(34)에는 하나 이상의 애퍼처(aperture)(32)가 내부에 형성될 수 있으며, 이 애퍼처(32)는, 애퍼처(32)에 걸쳐 알려져 있는 압력 강하를 이용하여 유체를 스프레이 바(30) 및/또는 섕크(34)의 내측 경로로부터 특정 방향으로 또는 방향들로 외측으로 특정한 유체 유동 특성(예를 들어, 속도, 체적 유량 등)을 갖고서 지향시키도록 구성될 수 있다. 소정의 실시예에서, 저널 패드(20)의 리딩 에지(22)에 인접하게 위치하는 스프레이 바(30) 및/또는 섕크(34)는 애퍼처들(32)의 두 개의 세트로 구성될 수 있으며, 여기서, 애퍼처들(32)의 제 1 세트는 샤프트로부터 기존의 윤활제를 제거하도록 구성될 수 있고, 애퍼처들(32)의 제 2 세트(32)는 활성면(26) 및/또는 샤프트에 새로운 윤활제를 제공하도록 구성될 수 있다. 그러나, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 다른 실시예는, 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한 제한 없이 임의의 스프레이 바(30) 및/또는 섕크(34)에서 상이한 구성의 애퍼처(32)를 가질 수 있다. 예를 들어, 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 예시적인 실시예는, 리딩 에지(22)에 연관된 스프레이 바(30) 및 트레일링 에지(24)에 연관된 스프레이 바(30)를 별개의 요소들로서 도시한다. 그러나, 여기에 도시되지 않은 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 다른 실시예에서, 하나의 단일 스프레이 바(30) 내의 복수의 애퍼처(32)는, 기능 및/또는 추가 기능 중 임의의 것을 본원에서 개시하는 스프레이 바(30) 및 스프레이 바 내의 애퍼처들의 구성으로서 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 단일 스프레이 바(30) 및/또는 내부의 애퍼처(32)(및/또는 내부의 섕크(34) 및/또는 애퍼처(32))는, 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한 제한 없이 유체 유동을 샤프트, 리딩 에지(22), 트레일링 에지(24), 트레일링 에지(25), 및/또는 이들의 조합으로 지향시키도록 구성될 수 있다.
저널 패드(20)는 전술한 바와 같이 리딩 에지(22) 및 트레일링 에지(24)를 포함할 수 있다. 또한, 저널 패드(20)는 저널 패드(20)의 활성면(26) 상에 하나 이상의 프로파일(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 윤활제 경로(도시하지 않음)는, 소정의 동작 조건 하에서 윤활제를 내부에 형성된 활성면(26) 및/또는 프로파일로 지향시키도록 저널 패드(20)의 내측 부분에 형성될 수 있다(또는 트레일링 에지 냉각 베어링의 특정 실시예에 따라 형성되지 않을 수도 있다). 그러나, 본 개시 내용의 범위는, 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한 트레일링 에지 냉각 베어링(10)에 사용되는 임의의 저널 패드(20)에서의 임의의 프로파일 및/또는 윤활제 경로의 수, 구성, 및/또는 배향에 의해 결코 한정되지 않는다. 또한, 하나 이상의 저널 패드(20)에는 각 온도 센서를 수용하도록 구성된 보어가 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 보어 및/또는 각 온도 센서의 존재 또는 부재는 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한 본 개시 내용의 범위를 한정하지 않으며, 본원에서 개시되고 청구되는 바와 같은 트레일링 에지 냉각 베어링(10)은 온도 센서를 갖는 저널 패드(20)와 온도 센서를 갖지 않는 저널 패드 모두로 확장된다.
도시된 바와 같이, 트레일링 에지면(25)에는 하나 이상의 홈(25a)이 형성될 수 있다. 홈(25a)은 홈의 길이를 따라 형성된 복수의 애퍼처(32)를 갖는 스프레이 바(30)에 인접할 수 있으며, 이들 실시예는 위에서 상세히 설명하였다. 소정의 실시예에서, 트레일링 에지면(25)에 인접하는 각 스프레이 바(30)의 애퍼처(32)는, 하나의 애퍼처(32)가 트레일링 에지면(25)의 하나의 홈(25a)에 대응하고 그 대응하는 홈(25a)에 유체를 직접 제공하도록 홈(25a)과 정렬될 수 있다. 이들 스프레이 바(30) 및/또는 내부에 형성된(또는 섕크(34) 내에 형성된) 애퍼처(32)는, 윤활제와 저널 패드(20) 간의 열 전달의 속도 및/또는 양을 증가시키기 위해 홈에 충돌하는 윤활제의 속도를 증가시키도록 구성될 수 있다.
홈(25a)은, 윤활제가 패드(20)와 열 에너지를 교환하도록 기능할 수 있는 표면적을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 일반적으로, 더 깊은 홈(25a)은 열 교환을 위한 더 넓은 표면적을 제공한다. 그러나, 저널 패드(20)의 그 부분으로부터 재료를 제거하는 것은 저널 패드(20)의 강성 및/또는 구조적 무결성을 손상시킬 수 있다. 이에 따라, 홈(25a)에 대한 최적의 구성은 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 일 실시예와 다를 수 있으며, 최적의 구성은, 원하는 열 전달을 원하는 저널 패드(20)의 구조적 무결성 및/또는 변형에 대한 저항과 균형을 이루는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 홈(25a) 또는 홈들(25a)의 특정 수, 배향, 상대적 위치, 형상, 기하학적 구조, 치수, 구성 등은, 냉각 베어링(10)의 일 실시예마다 가변할 수 있으며, 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한 본 개시 내용의 범위를 결코 한정하지 않는다. 또한, 임의의 주어진 트레일링 에지면(25)에 형성된 홈(25a)은 동일할 필요가 없고 및/또는 균일할 필요가 없다. 스프레이 바(30), 섕크(34), 및/또는 그 위에 있는 애퍼처(32)의 배치는, (예를 들어, 상이한 스프레이 패턴 등을 통해) 홈(25a) 구성을 통과하는 주어진 유체 속도에 대해 원하는 양의 열 전달이 달성되게끔 홈(25a)에 유체를 효율적으로 전달하도록 구성될 수 있다.
트레일링 에지 냉각 베어링(10), 하이브리드 베어링(10'), 및 이들의 다양한 요소의 특정 수, 배향, 상대적 위치, 형상, 기하학적 구조, 치수, 구성 등은 냉각 베어링(10)의 일 실시예마다 가변할 수 있지만, 예시적인 특정 일 실시예를 설명하며, 여기서, 열거되는 치수는 단지 예시적인 목적을 위한 것이다. 대략 580밀리미터(mm)의 외경을 갖는 샤프트의 경우, 각 종판(40)의 외경은 1000mm일 수 있고, 그 내경은 590mm일 수 있다. 본체(50)의 축방향 폭은 493mm일 수 있고, 각 종판(40)의 축방향 폭은 40mm일 수 있다. 본체(50)의 외경은 1100mm일 수 있다.
각 저널 패드(20)의 활성면(26)과 샤프트 간의 간극은 0.05mm일 수 있다. 각 저널 패드(20)는, 반경방향 두께 치수가 200mm일 수 있고, 샤프트의 회전축을 기준으로 20도 내지 90도의 원호를 포함할 수 있다. 각 저널 패드(20)의 축방향 치수는 520mm일 수 있으며, 이는 각 저널 패드(20)의 두께와 함께 트레일링 에지면(25)의 표면적을 결정할 수 있다.
하이브리드 베어링의 예시적 양태
이제 일반적으로 도 5 내지 도 12를 참조하고 더욱 구체적으로 도 5 내지 도 7c를 참조해 보면, 도 5는 임의의 비금속 재료(12')가 임의의 패드(20a', 20b') 상에 위치하기 전의 예시적인 하이브리드 베어링(10')의 사시도를 제공한다. 일 양태에서, 하이브리드 베어링(10')은, 특정 응용분야에 대하여 종래 기술에서 찾을 수 있는 베어링에 비해 더욱 안전한 동작, 증가된 수명, 리프트 기능의 제거 및/또는 완화를 보장하도록, 이하에서 더욱 상세히 설명하는 바와 같이 하나 이상의 고정 패드(20a') 및/또는 틸트 패드(tilt pad)(20b')의 하나 이상의 활성면(26a', 26b')에 대한 의도적 재료 선택을 이용하여 구성될 수 있다. 이러한 다양한 재료는 기존의 베어링 기능부와 통합될 수 있으며, 이 베어링 기능부는, 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한 제한 없이 도 1 내지 도 4에 도시된 (그리고 전술한) 기능 및 (상세히 후술하는) 도 5 내지 도 12에 도시된 기능, 및 베어링의 회전방지 기능, 리프트 기능, 피벗 기능, 고정 패드(들)를 고정하는 메커니즘, 및/또는 정렬 기능을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
일 양태에서, 개선된 재료(이러한 개선된 재료는, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 엔지니어링 폴리머 및 경질면 재료를 포함하지만 이에 한정되지 않음)는 다양한 이점을 달성하기 위해 베어링의 다른 양태와 함께 사용될 수 있다. 개선된 재료를 칭찬할 수 있는 하이브리드 베어링(10')의 소정의 양태는 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한 다음의 것을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않으며, 즉, 하나 이상의 패스(20a', 20b')에서 정수적 리프트(hydrostatic lift) 기능을 제거할 수 있도록 및/또는 동작 동안 및 시작/정지시 더욱 높은 하중, 온도, 및/또는 압력이 가능하도록, 지향된 윤활 스프레이 바(30') 및/또는 윤활 포켓, 하이브리드 베어링(10')의 상측 절반 또는 하측 절반에 인접하는 고정 패드(20a'), 하이브리드 베어링(10')의 상측 절반 또는 하측 절반에 인접하는 틸트 패드(20b'), 활성면(26a', 26b') 상의 표면 기능부(들)(27'), 큰 간극 종판(40'), 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 정수적 리프트 기능을 제거하고, 더욱 높은 하중 및/또는 온도를 허용하는 것은 적절한 베어링 수명을 보장하면서 동시에 동력 손실을 감소시킬 수 있으며, 이들 모두는 (추가로 상세히 후술하는 바와 같이 대체 및/또는 비금속 재료(12')를 갖는) 하이브리드 베어링(10')을 통해 달성될 수 있다고 고려할 수 있다. 또한, （이하에서 추가로 상세히 설명하는 바와 같이 대체 및/또는 비금속 재료(12')를 갖는) 하이브리드 베어링(10')은, 불완전한 경계 윤활에 덜 민감할 뿐만 아니라 고장을 야기하지 않고 회전 샤프트와 패드(20a', 20b') 간에 더욱 일시적인 접촉도 허용할 수 있다고 고려할 수 있다. 일반적으로, 하이브리드 베어링(10')의 상측 부분 상의 고정 패드(20a')는 동력 손실을 감소시키고 또한 섭동을 위한 베어링 표면을 제공할 수 있다고 고려할 수 있다.
일반적으로, 하이브리드 베어링(10')은 회전 샤프트를 갖는 기계류의 전체 효율을 증가시켜 기계류의 동력 소비를 감소시킬 수 있다고 고려할 수 있다. 일반적으로, 하이브리드 베어링(10')을 위한 개선된 재료의 선택은 대응하는 응용분야에서의 종래 기술의 베어링에 비해 높은 단위 하중, (유체 필름 응용분야에서의) 얇은 필름, 및/또는 패드(20a', 20b')의 활성면(26a', 26b') 상의 기능부의 제거를 가능하게 수 있다고 또한 고려할 수 있다. 따라서, 일 양태에서, (이하에서 추가로 상세히 설명하는 바와 같이 대체 및/또는 비금속 재료(12')를 갖는) 하이브리드 베어링(10')은, 종래 기술에서 찾을 수 있는 베어링에 비해 훨씬 얇은 필름 및/또는 높은 동작 온도를 가능하게 한다.
도시된 바와 같이, 하이브리드 베어링(10')은 전술한 바와 같은 방식으로 최상 부분(52')과 최하 부분(54')으로서 형성될 수 있는 본체(50')를 포함할 수 있다. 본체(50')는 본체의 축방향면에서 종판(40')과 결합될 수 있다. 복수의 나사 및 대응하는 나사산 구멍을 통해 결합된 것으로 도시되어 있지만, 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한 제한 없이 기계적 파스너(예를 들어, 나사, 볼트 등)，억지 끼워맞춤부, 화학적 접착제, 용접, 및/또는 이들의 조합, 또는 하나의 또는 양측의 종판(40')을 본체(50')와 일체화하는 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 적절한 구조 및/또는 방법을 사용하여, 각 종판(40')을 본체(50')와 결합 및/또는 고정할 수 있다.
계속 도 5 내지 도 7c를 참조해 보면, 하이브리드 베어링(10')의 본체(50')에는, 또한, 본체의 외면 상에 환형 홈(58')이 형성될 수 있다. 환형 홈(58')은 하나 이상의 섕크(34')와 유체 연통할 수 있으며, 이러한 섕크는 다시 전술한 바와 같은 방식으로 하나 이상의 스프레이 바(30')와 유체 연통할 수 있다. 이와 같이, (하이브리드 베어링(10')의 특정 응용분야에 적절한 임의의 윤활제 공급 방법 및/또는 장치를 사용하여 가압될 수 있는) 윤활제는 본체(50')의 환형 홈(58')에 공급될 수 있으며, 이 윤활제는, 윤활제가 하나 이상의 패드(20a', 20b')와 접촉하도록, 섕크(34')의 내부를 통과하여 그 섕크(34')와 결합된 스프레이 바(30')로 전달될 수 있다.
적어도 도 5 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 하이브리드 베어링(10')은, 고정 패드 활성면(26a')을 갖는 적어도 하나의 고정 패드(20a') 및 틸트 패드 활성면(26b')을 갖는 적어도 하나의 틸트 패드(20b')로 구성될 수 있다. 도 5 내지 도 7c에 도시된 하이브리드 베어링(10')은 하나의 고정 패드(20a')(일반적으로 하이브리드 베어링(10')의 상측 절반에 인접하여 위치할 수 있음) 및 두 개의 틸트 패드(20b')(일반적으로 하이브리드 베어링의 하측 절반에 인접하여 위치할 수 있음)로 구성될 수 있지만, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 제한 없이 고정 패드(20a')와 틸트 패드(20b')의 다른 수와 구성을 사용할 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 베어링(10')은, 두 개의 틸트 패드(20b')와 두 개의 고정 패드(20a'), 세 개의 틸트 패드(20b')와 하나의 고정 패드(20a'), 또는 네 개의 틸트 패드(20b')와 두 개의 고정 패드(20a')로 구성될 수 있다. 또한, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 다른 예시적인 실시예에서 틸트 패드(20b')는 하이브리드 베어링(10')의 상측 절반에 인접하게 위치할 수 있고 고정 패드(20a')는 하이브리드 베어링(10')의 하측 절반에 인접하게 위치할 수 있다.
일반적으로, 틸트 패드(20b')는 적어도 하나의 자유 축에서 본체(50')에 대해 이동할 수 있다. 본원에 도시된 예시적인 실시예에서, 각 틸트 패드(20b')는 버튼 구성을 통해 본체(50')와 결합될 수 있다. 이러한 실시예에서, 틸트 패드(20b')의 외주면 상에는 버튼(28')이 형성될 수 있으며, 그 버튼(28')은 본체(50')의 내경 상에서 틸팅된다. 이러한 구성은 틸트 패드(20b')가 본체(50')에 대해 이동 및/또는 틸팅할 수 있게 한다. 그러나, 하이브리드 베어링(10')의 다른 실시예는, 틸트 패드(20b')가 본체(50')에 대하여 이동할 수 있게 하는 다른 기능부(예를 들어, 도 2와 도 3에 도시되고 전술한 바와 같이, 틸트 패드(20b')와 결합하는 본체(50')에 형성된 축방향 융기부, 또는 본체(50)나 틸트 패드(20)에 볼이 형성될 수 있고, 소켓이 틸트 패드(20)나 본체(50)에 형성될 수 있는 볼(28) 및 소켓(56) 장치)를 사용할 수 있다. 이에 따라, 본 개시 내용의 범위는, 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한, 본체(50')와 임의의 틸트 패드(20b') 간의 상대적 이동 및/또는 틸팅을 허용하도록 사용되는 방법 및/또는 구조에 의해 결코 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이, 내부에 형성된 하나 이상의 애퍼처(apertures)(32')를 갖는 섕크(34') 및 연관된 스프레이 바(30')는 고정 패드(20a') 및/또는 틸트 패드(20b')의 리딩 또는 트레일링 에지에 인접하게 위치할 수 있다. 복수의 스프레이 바(30')로 구성된 하이브리드 베어링(10')의 상이한 구성이 도 9 내지 도 11 및 도 13에 도시되어 있으며, 각 하이브리드 베어링(10')은 고정 패드(20a') 및/또는 틸트 패드(20b')에 인접하는 하나 이상의 스프레이 바(30')로 구성될 수 있다. 그러나, 스프레이 바(30')의 최적의 배치, 구성, 및/또는 수는 하이브리드 베어링(10')의 각 응용분야마다 가변할 수 있으며, 하이브리드 베어링(10')의 일부 응용분야에서, 스프레이 바(30')는 (적어도 도 8a 내지 도 8c 및 도 12a 내지 도 12c에 도시된 바와 같이) 요구되지 않을 수 있다. 이에 따라, 스프레이 바(30')의 존재/부재, 수, 배향, 및/또는 구성은 따라서 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 본 개시 내용의 범위를 한정하지 않는다.
도 5 내지 도 7c에 도시된 하이브리드 베어링(10')의 일 양태에서, 하나 이상의 틸트 패드(20b') 및/또는 고정 패드(20a')는 비금속 재료(12')로 코팅될 수 있지만, 도 5 내지 도 7c는 이러한 비금속 재료(12')가 없는 하이브리드 베어링(10')을 도시한다. 일반적으로, 비금속 재료(12')는 폴리머 재료 또는 세라믹 재료로 구성될 수 있다. 대안으로, 하나 이상의 틸트 패드(20b') 및/또는 고정 패드(20a')는, (도 13에 도시하고 더 후술하는 바와 같이) 완전히 비금속 재료(12')로 또는 비금속 재료(12') 인서트(insert)로 구성될 수 있다. 적어도 도 11 내지 도 12c에 도시된 다른 일 양태에서, 고정 패드(20a')와 틸트 패드(20b') 모두는 비금속 재료(12')로 코팅될 수 있으며, 또는 대안으로, 고정 패드(20a')와 틸트 패드(20b') 모두는 비금속 재료(12') 또는 비금속 재료(12') 인서트로 구성될 수 있다. 패드(20a', 20b') 상의 비금속 재료(12')의 특정 위치, 구성, 및/또는 구조는 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한 본 개시 내용의 범위를 결코 한정하지 않는다.
하이브리드 베어링(10')의 또 다른 일 양태에서, 비금속 재료(12')는, 고정 패드 활성면(26a') 및/또는 틸트 패드 활성면(26b')의 전부 또는 일부 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 하이브리드 베어링(10')의 일 양태에서, 비금속 재료(12')는 고정 패드 활성면(26a')의 각 측면 상에 위치할 수 있으며, 이러한 고정 패드 활성면(26a')은 적어도 세 개의 개별적인 부분을 포함하며, 각각의 부분은 활성면(26a', 26b')의 표면적의 대략 1/3을 구성한다. 도시된 바와 같이, 금속 재료(14')는 외측 부분들 사이에 위치할 수 있고, 각 외측 부분의 표면 상에는 비금속 재료(12')가 위치한다. 금속 재료(14')를 갖는 고정 패드 활성면(26a')의 부분은, 비금속 재료(12')를 표면 상에 갖는 고정 패드 활성면(26a')의 인접하는 부분보다 약간 오목할 수 있다(즉, 0.01mm 내지 5mm만큼 큰 직경을 가질 수 있다)는 것을 고려할 수 있다. 이러한 구성은 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한 동력 손실의 감소를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 이점을 가질 수 있음을 고려할 수 있다. 패드 활성면(26a', 26b')의 세 개의 부분 간의 다른 비율은 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 일 실시예에서, 활성면(26a', 26b')의 1/4을 각각 구성하는 두 부분은, 활성면(26a', 26b)의 절반을 구성하는 활성면(26a', 26b)의 다른 부분에 의해 분리될 수 있다. 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 동일한 방식으로 제한 없이, 틸트 패드 활성면(26b')은 세 개의 개별적인 부분으로 구성될 수 있다. 다른 예시적인 일례로, 비금속 재료(12')는, 금속 재료(14')가 활성면(26a', 26b') 상에 존재하지 않도록 활성면(26a', 26b')의 전체 축 길이에 걸쳐 위치할 수 있다. 패드(20a', 20b') 중 하나가 완전히 비금속 재료(12')로 구성되는 예시적인 일 실시예에 대하여, 고정 패드(20a')는 고정 패드 활성면(26a') 내에서 비금속 재료(12) 내로 오목한 섹션을 가질 수 있다.
비금속 재료(12')는, 다른 재료에 도포되는 (예를 들어, 스프레이를 통해 도포되는) 코팅, (패드(20a', 20b')의 금속 백킹 재료에 화학적으로 결합될 수 있는) 인서트, 또는 화학적 또는 기계적 결합을 통해 패드(20a', 20b')의 다른 재료(예를 들어, 배빗(babbitt) 재료)에 고정된 비금속 재료(12')로 구성된 별도의 기능부일 수 있다. 다른 예시적인 일 실시예에서, 비금속 재료(12')는 패드(20a', 20b')의 금속 백킹 재료에 몰딩될 수 있다. 다양한 도면이 리딩 에지(22a', 22b')로부터 트레일링 에지(24a', 24b')로 연장되는 비금속 재료(12')를 도시하고 있지만, 하이브리드 베어링(10')의 다른 예시적인 실시예에서, 비금속 재료(12')는 리딩 에지(22a', 22b') 및/또는 트레일링 에지(24a', 24b') 전에 종단될 수 있다. 이에 따라, 활성면(26a', 26b') 상의 비금속 재료(12')의 특정 위치, 형상, 치수, 및/또는 구성은 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 본 개시 내용의 범위를 결코 한정하지 않는다.
일부 응용분야에서, 비금속 재료(12')의 두께(즉, 반경방향 치수)는 패드(20a', 20b')의 전체 두께의 1/10,000 내지 1/4일 수 있음을 고려할 수 있다. 세라믹으로 구성된 비금속 재료(12')의 경우, 일부 응용분야에서, 비금속 재료(12')의 두께가 패드(20a', 20b')의 전체 두께의 1/10,000 내지 1/8로 되도록 패드(20a', 20b')를 구성하는 것이 유리할 수 있다는 점을 고려할 수 있다. 폴리머로 구성된 비금속 재료(12')의 경우, 일부 응용분야에서, 비금속 재료(12')의 두께가 패드(20a', 20b')의 전체 두께의 1/100 내지 1/8로 되도록 패드(20a', 20b')를 구성하는 것이 유리할 수 있다는 점을 고려할 수 있다. 다른 응용분야에서는, 비금속 재료(12')의 두께가 패드(20a')의 전체 두께의 1/32 내지 1/12로 되도록 패드(20a', 20b')를 구성하는 것이 유리할 수 있음을 고려할 수 있다.
일반적으로, 도 9, 도 11, 및 도 12a 내지 도 12c에 도시된 하이브리드 베어링(10')은, 도 8a 내지 도 8c의 하이브리드 베어링에 대하여 전술한 고정 패드(20a') 및 틸트 패드(20b')와 유사한 고정 패드(20a') 및 틸트 패드(20b')(및 종판(40')과 본체(50') 등의 기타 기능부)로 구성될 수 있다. 그러나, 도 9에 도시된 하이브리드 베어링(10')은 또한 전술한 바와 같이 하나 이상의 스프레이 바(30')로 구성될 수 있다.
일반적으로, 도 10에 도시된 하이브리드 베어링(10')은 표준 고정 패드(20a')로 구성될 수 있다. 그러나, 틸트 패드(20b') 모두는 틸트 패드 활성면(26b')의 부분 상의 비금속 재료(12')로 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 비금속 재료(12')는 틸트 패드 활성면(26b')의 전체 영역을 덮을 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 비금속 재료(12')는 다르게 구성될 수 있고, 틸트 패드 활성면(26b')은, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 제한 없이 비금속 재료(12')와 금속 재료(14')를 표면 상에 갖는 다양한 부분으로 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 11에 도시된 하이브리드 베어링(10')은, 도 8a 내지 도 8c의 하이브리드 베어링에 대하여 전술한 고정 패드(20a') 및 틸트 패드(20b')와 유사한 고정 패드(20a')(및 종판(40')과 본체(50') 등의 기타 기능부)를 가질 수 있다. 그러나, 도 11에 도시된 하이브리드 베어링(10')의 다른 일 양태에서, 틸트 패드 활성면(26b')은, 표면 상에 표면 기능부(27')를 포함하도록 구성될 수 있다. 도 11은 표면 기능부(27')를 위한 간단한 리프트 포켓을 도시하고 있지만, 본 개시 내용의 범위는, 이에 한정되지 않으며, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 제한 없이 임의의 유리한 표면 기능부(27')로 확장된다. 또한, 도 11에 도시된 하이브리드 베어링(10')은, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 제한 없이 하나 이상의 패드(20a', 20b')를 위한 트레일링 에지 냉각 기능부로 구성될 수 있다.
도 12a 내지 도 12c에 도시된 하이브리드 베어링(10')은, 도 8a 내지 도 8c의 하이브리드 베어링에 대하여 전술한 고정 패드(20a') 및 틸트 패드(20b')와 유사한 고정 패드(20a')(및 종판(40') 및 본체(50') 등의 기타 기능부)를 가질 수 있다. 그러나, 도 12a 내지 도 12c에 도시된 하이브리드 베어링은, 또한, 도 10에 도시된 하이브리드 베어링(10')에 대해 전술한 바와 같은 방식으로 틸트 패드 활성면(26b')의 부분 상에 비금속 재료(12')로 구성될 수 있는 하나 이상의 틸트 패드(20b')를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 비금속 재료(12')는 틸트 패드 활성면(26b')의 전체 영역을 덮을 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 비금속 재료(12')는 다르게 구성될 수 있고, 틸트 패드 활성면(26b')은, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 제한 없이 비금속 재료(12')와 금속 재료(14')를 갖는 다양한 부분으로 구성될 수 있다.
일반적으로, 도 13에 도시된 하이브리드 베어링(10')은 표준 고정 패드(20a')로 구성될 수 있다. 그러나, 틸트 패드(20b') 모두는 완전히 비금속 재료(12')로 이루어지도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 비금속 재료(12')는 틸트 패드 활성면(26b')의 전체 영역을 덮을 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 비금속 재료(12')는 다르게 구성될 수 있고, 틸트 패드 활성면(26b')은, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 제한 없이 비금속 재료(12')와 금속 재료(14')를 갖는 다양한 부분으로 구성될 수 있다.
일 양태에서, 비금속 재료(12')는 폴리에테르 에테르 케톤(polyether ether ketone, PEEK)계 폴리머로 구성될 수 있다. 다른 하이브리드 베어링(10')에서, 비금속 재료(12')는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)으로 구성될 수 있다. 또 다른 하이브리드 베어링(10')에서, 비금속 재료(12')는, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 플루오르화 에틸렌 프로필렌(fluorinated ethylene propylene), 퍼플루오로알콕시 알칸(perfluoroalkoxy alkanes), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ethylene tetrafluoroethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 또는 폴리비닐리덴 디플루오라이드(polyvinylidene difluoride), 액정 폴리머(liquid-crystal polymers), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아미드(polyamides, 예를 들어, 나일론), 폴리이미드(polyimides), 아세탈(acetals), 하이브리드 베어링(10')의 특정 적용을 위한 다른 적절한 폴리머 및/또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 폴리머로 구성될 수 있다. 또한, 비금속 재료(12')는, 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한 제한 없이 더욱 양호한 마찰공학적 특성 및/또는 더욱 높은 강도를 초래할 수 있는, 기타 폴리머, 섬유(천연 또는 합성), 기타 재료(예를 들어, 고체 윤활제), 및/또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 재료로 충전될 수 있고, 배합될 수 있고, 및/또는 이러한 다른 재료가 내장될 수 있다. 시험에서, PEEK-계 폴리머는, 종래 기술의 베어링에 비해 더 높은 온도에서 더 얇은 필름과 함께 사용될 때 만족스러운 성능을 보여 주었다. 더 높은 온도에서 더 얇은 필름이 가능하도록, 하이브리드 베어링(10')의 설계는, 더 높은 단위 하중을 허용할 수 있고, 또한 더 낮은 점도의 유체를 허용할 수 있으며, 이는 종래 기술의 베어링에 비해 하이브리드 베어링(10')에 연관된 동력 손실을 감소시킬 수 있다.
하이브리드 베어링(10') 내의 적어도 하나의 패드(20a', 20b')는 표면 상에 비금속 재료(12')를 갖도록 구성될 수 있으며, 비금속 재료(12')는 세라믹으로 구성될 수 있음을 고려할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 하이브리드 베어링(10')의 일 양태에서, 표면 상에 표면 기능부(27')가 형성된 틸트 패드(20b')는, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 제한 없이, 세라믹으로 구성된 비금속 재료(12')로 제조된 코팅으로 구성될 수 있고, 세라믹으로 구성될 수 있고, 세라믹으로 구성된 비금속 재료(12')로 제조된 인서트로 구성될 수 있고, 또는, 전체 틸트 패드(20b')가 세라믹으로 구성된 비금속 재료(12')로 구성될 수 있다. 또한, 본원에 도시된 하이브리드 베어링(10')은, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 제한 없이, 틸트 패드(20b') 및/또는 고정 패드(20a')가 세라믹으로 이루어진 비금속 재료(12')로 제조된 코팅으로 구성될 수 있고, 세라믹으로 이루어진 비금속 재료(12')로 제조된 인서트로 구성될 수 있고, 또는 전체 틸트 패드(20b') 및/또는 고정 패드(20a')가 세라믹으로 구성된 비금속 재료(12')로 구성될 수 있도록, 구성될 수 있다.
세라믹으로 구성된 비금속 재료(12')는, 이하의 청구범위에서 그러게 명시하지 않는 한 제한 없이, 임의의 적절한 세라믹(예를 들어, 알루미늄 질화물, 붕소 질화물, 코디에라이트, 실리콘, 실리콘 탄화물, 다이아몬드, 나노-다이아몬드, 울트라나노-다이아몬드, 다결정 다이아몬드, 흑연, 텅스텐 탄화물, 코발트-크롬 합금 등으로 이루어진 나노 및/또는 울트라나노 세라믹 재료) 및 비금속 재료(12')의 소정의 특성(예를 들어, 필요 경도, 강도, 파괴 인성, 내마모성, 정전기 방지, 마찰 거동 등)을 갖는 임의의 적절한 재료로 이루어질 수 있다. 최적의 비금속 재료(12')는, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 하이브리드 베어링(10')의 한 응용분야마다 가변될 수 있으며 본 개시 내용의 범위를 결코 한정하지 않는다. 패드(20a', 20b') 상의 비금속 재료(12')의 특정 위치는, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 본 개시 내용의 범위를 결코 한정하지 않는다.
하이브리드 베어링(10')의 다른 양태에서, 비금속 재료(12')는, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 제한 없이, 주어진 패드(20a', 20b') 상에서 서로 그 주어진 패드(20a', 20b') 상에 상이하게 또는 상이한 패드들(20a', 20b') 상에 개별적으로 배치될 수 있다. 활성면(26a', 26b') 상의 비금속 재료(12')의 특정 위치는, 비금속 재료(12')가 폴리머, 세라믹, 또는 상이한 비금속 재료(12')로 이루어지는지에 상관없이 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 본 개시 내용의 범위를 결코 한정하지 않는다.
종래 기술의 베어링에서는, 리프트 포켓이 베어링 패드에 형성될 필요가 종종 있었고, 베어링의 하중이 미리 결정된 양을 초과할 때 베어링 손상 및 잠재적 파손을 방지하도록 베어링 외부의 공급원으로부터의 가압 유체가 요구되었다. 고정 패드 활성면(26a') 및/또는 틸트 패드 활성면(26b')의 전부 또는 일부 상에 비금속 재료(12')를 사용하면 베어링 외부의 소스로부터의 리프트 포켓 및/또는 가압 유체의 필요성을 줄일 수 있거나 무효화할 수 있음을 고려할 수 있다.
비금속 재료(12'), 저널 패드(20), 고정 패드(20a'), 틸트 패드(20b'), 고정 패드 활성면(26a'), 틸트 패드 활성면(26b'), 표면 기능부(27'), 홈(25a), 스프레이 바(30, 30'), 및/또는 애퍼처(32, 32')의 수, 구성, 치수, 기하학적 구조, 및/또는 상대적 위치는, 최적의 해당 구성과 같이 하이브리드 베어링(10')의 일 실시예마다 가변된다. 이에 따라, 본원에서 개시하고 청구하는 바와 같은 하이브리드 베어링(10')은 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 이들 요소의 특정 제약에 의해 결코 한정되지 않는다.
본원에서 개시하고 청구하는 바와 같은 하이브리드 베어링(10')은, 동력 손실 감소를 증가시켜야 하는 임의의 회전 기계류로 확장될 수 있으며, 본원에서 도시하고 및/또는 설명하는 특정 실시예로 결코 한정되지 않는다. 하이브리드 베어링(10') 또는 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 저널 패드(20), 고정 패드(20a'), 틸트 패드(20b'), 홈(25a'), 스프레이 바(30'), 애퍼처(32'), 및/또는 다른 임의의 요소의 최적의 수, 치수, 기하학적 구조, 상대적 배치, 형상, 및/또는 구성은, 하이브리드 베어링(10') 또는 트레일링 에지 냉각 베어링(10)의 일 실시예마다 가변될 수 있으며, 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 본 개시 내용의 범위를 한정하지 않는다. 본 개시 내용의 적어도 하나의 기능을 사용하는 장치의 다양한 요소는, 장치가 사용되는 응용분야에 적절한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 이러한 재료는, 금속 및 이들의 금속 합금, 폴리머 재료, 세라믹, 및/또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본원에서 도시하고 설명하는 특정 실시예들은 동일한 개의 저널 패드(20), 고정 패드(20a'), 및/또는 틸트 패드(20b')를 갖는 틸팅 패드 저널 베어링에 관한 것일 수 있지만, 하이브리드 베어링(10')은, 베어링(10, 10')의 다른 요소들로부터 균등하게 또는 균등하지 않게 이격된 상이한 형상 및/또는 배향을 갖는 다양한 요소의 다른 배향 및/또는 다른 양으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 본 개시 내용의 범위는, 이하의 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한, 상기 요소들의 특정 형상, 구성, 및/또는 치수, 및/또는 그 요소들의 상대적인 양 및/또는 위치에 의해 결코 한정되지 않는다.
특정 공정을 위한 장치 및/또는 그 장치의 구성요소를 구성하는 데 사용되는 재료는 해당 특정 응용분야에 따라 가변될 수 있지만, 폴리머, 합성 재료, 금속, 금속 합금, 천연 재료, 세라믹, 복합재, 및/또는 이들의 조합이 일부 응용분야에서 특히 유용할 수 있다는 점을 고려할 수 있다. 이에 따라, 전술한 요소들은 통상의 기술자에게 알려져 있거나 나중에 개발되는 임의의 재료로 구성될 수 있으며, 이 재료는, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한, 본 개시 내용의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시 내용의 특정 응용분야에 적합하다.
다양한 공정과 장치의 바람직한 양태들을 설명하였지만, 본 개시 내용의 다른 특징들은, 본원에 예시된 바와 같은 실시예 및/또는 양태의 수많은 변형 및 변경이 있을 수 있듯이, 통상의 기술자에게 의심의 여지 없이 발생할 것이며, 이러한 변형과 변경 모두는 본 개시 내용의 사상과 범위를 벗어나지 않고서 달성될 수 있다. 이에 따라, 본원에 도시하고 설명한 방법 및 실시예는 예시적인 목적을 위한 것일 뿐이며, 본 개시 내용의 범위는, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한, 본 개시 내용의 다양한 이점 및/또는 특징을 제공하기 위한 모든 공정, 장치, 및/또는 구조로 확장된다.
하이브리드 베어링 및 하이브리드 베어링의 구성요소를 바람직한 양태 및 특정 예와 관련하여 설명하였지만, 이는, 본원의 실시예 및/또는 양태가 모든 면에서 제한적이기보다는 예시적인 것을 의도하고 있으므로, 그 범위를 설명된 특정 실시예 및/또는 양태로 한정하려는 것이 아니다. 이에 따라, 본원에서 도시하고 설명한 장치 및 실시예는, 이하의 청구범위에서 그렇게 언급되지 않는 한 본 개시 내용의 범위를 결코 한정하지 않는다.
여러 도면이 정확한 축척으로 도시되어 있지만, 본원에서 제공된 임의의 치수는, 예시적인 목적을 위한 것일 뿐이며, 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 본 개시 내용의 범위를 결코 한정하지 않는다. 하이브리드 베어링 및/또는 하이브리드 베어링의 구성요소는 본원에서 도시하고 설명한 특정 실시예로 한정되지 않으며, 오히려 본 개시 내용에 따른 본 발명의 특징의 범위는 본원에서의 청구범위에 의해 정의된다는 점에 주목해야 한다. 설명한 실시예들로부터의 수정 및 변경은, 본 개시 내용의 사상과 범위를 벗어나지 않고 통상의 기술자에게 발생할 것이다.
하이브리드 베어링 또는 하이브리드 베어링의 구성요소의 다양한 특징, 구성요소, 기능, 이점, 양태, 구성 등 중 어느 것이라도, 특징, 구성요소, 기능, 이점, 양태, 구성, 공정 단계, 공정 파라미터 등의 호환성에 따라 단독으로 또는 서로 조합하여 사용될 수 있다. 이에 따라, 본 개시 내용의 거의 무한한 변형이 존재한다. 하나의 특징, 구성요소, 기능, 양태, 구성, 공정 단계, 공정 파라미터 등을 다른 것으로 수정 및/또는 대체하는 것은 이하의 청구범위에서 그렇게 명시하지 않는 한 본 개시 내용의 범위를 결코 한정하지 않는다.
본 개시 내용은, 텍스트 및/또는 도면으로부터 명백하게 언급된 및/또는 본질적으로 개시된 하나 이상의 개별 특징의 모든 대체 조합으로 확장된다고 이해할 수 있다. 이들 상이한 조합의 모두는 본 개시 내용의 다양한 대체 양태 및/또는 그 구성요소를 구성한다. 본원에서 설명한 실시예들은, 본원에 개시된 장치, 방법, 및/또는 구성요소를 실시하도록 공지된 최상의 모드를 설명하고, 이를 통상의 기술자가 이용할 수 있게 한다. 청구범위는 종래 기술에 의해 허용되는 정도로 대체 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
청구범위에서 달리 명시되지 않는 한, 본원에서 설명한 임의의 공정 또는 방법은 해당 단계들이 결코 특정한 순서로 수행되어야 한다고 해석되는 것을 의도한 것이 아니다. 이에 따라, 방법 청구항이 자신의 단계들에 의해 후속되는 순서를 실제로 나열하지 않거나 또는 단계들이 특정 순서로 한정되어야 한다는 점이 방법 청구항이나 명세서에서 특정하게 언급되지 않은 경우, 이는 어떠한 점에서든 순서를 추론해야 한다는 것을 의도한 것이 아니다. 이는, 단계들의 배열 또는 동작 흐름에 관한 논리의 문제, 문법적 구성 또는 구두점으로부터 파생된 일반적 의미, 본 명세서에서 설명된 실시예들의 수 또는 유형을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 해석을 위한 임의의 가능한 비명시적 근거에 적용된다.
효율이 개선된 저널 베어링(하이브리드 베어링)의 실시예의 리스트
1. 하이브리드 베어링은, 하기 구성으로 구체화될 수 있다.
a. 내부에 채널이 형성된 본체;
b. 상기 본체와 결합되고, 활성면을 포함하는, 제 1 패드; 및
c. 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 제 1 부분과 결합된 비금속 재료.
2. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 1에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 비금속 재료는 또한 폴리머 재료로서 정의된다.
3. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 1 또는 실시예 2에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 비금속 재료는 또한 세라믹 재료로서 정의된다.
4. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 1, 실시예 2, 또는 실시예 3에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 제 2 부분과 결합된 제 2 비금속 재료를 더 포함한다.
5. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 또는 실시예 4에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 활성면 상에 금속 재료로 된 제 3 부분을 더 포함하고, 상기 비금속 재료와 상기 제 2 비금속 재료는 또한 상기 제 3 부분에 의해 서로 분리되는 것으로서 정의된다.
6. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 또는 실시예 5에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 활성면의 상기 제 1 부분은, 또한, 상기 활성면의 면적의 85% 미만의 면적을 갖는 것으로서 정의된다.
7. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5, 또는 실시예 6에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 활성면의 상기 제 1 부분은 또한 상기 활성면의 면적과 동일한 면적을 갖는 것으로서 정의된다.
8. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5, 실시예 6, 또는 실시예 7에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 제 1 패드는 적어도 하나의 차원(dimension)에 있어서 상기 본체에 대하여 이동가능하다.
9. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5, 실시예 6, 실시예 7, 또는 실시예 8에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 표면 상에 활성면이 있는 제 2 패드를 더 포함하고, 상기 제 2 패드의 위치는 상기 본체에 대하여 고정된다.
10. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5, 실시예 6, 실시예 7, 실시예 8, 또는 실시예 9에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 제 2 패드의 상기 활성면의 제 1 부분과 결합된 제 2 비금속 재료를 더 포함한다.
11. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5, 실시예 6, 실시예 7, 실시예 8, 실시예 9, 또는 실시예 10에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 제 1 패드는 또한 비금속 재료로 구성된 것으로서 정의된다.
12. 하이브리드 베어링은, 하기 구성으로 구체화될 수 있다.
a. 내부에 채널이 형성된 본체;
b. 상기 본체와 결합되는 제 1 패드로서, 상기 패드는 활성면을 포함하고, 적어도 하나의 차원(dimension)에 있어서 상기 본체에 대하여 이동가능한, 제 1 패드;
c. 상기 본체와 결합되는 제 2 패드로서, 상기 제 2 패드는 활성면을 포함하고, 상기 제 2 패드의 위치가 상기 본체의 위치에 대하여 고정된, 제 2 패드; 및
d. 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 부분과 결합된 비금속 재료.
13. 실시예 12에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 비금속 재료는 또한 폴리머 재료로서 정의된다.
14. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 12 또는 실시예 13에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 비금속 재료는 또한 세라믹 재료로서 정의된다.
15. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 12, 실시예 13, 또는 실시예 14에 따른 하이브리드 베어링은, 하기 구성을 더 포함한다.
a. 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 제 2 부분과 결합된 제 2 비금속 재료; 및
b. 상기 활성면 상에 금속 재료로 된 제 3 부분으로서, 상기 비금속 재료 및 상기 제 2 비금속 재료는, 또한, 상기 제 3 부분에 의해 서로 분리되는 것으로서 정의됨.
16. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 12, 실시예 13, 실시예 14, 또는 실시예 15에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 제 2 패드의 상기 활성면의 제 1 부분과 결합된 제 2 비금속 재료를 더 포함한다.
17. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 12, 실시예 13, 실시예 14, 실시예 15, 또는 실시예 16에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 제 2 패드는 또한 비금속 재료로 구성된 것으로서 정의된다.
18. 하이브리드 베어링 실시예는 하기 구성을 포함한다.
a. 내부에 채널이 형성된 본체;
b. 상기 본체와 결합되는 제 1 패드로서, 상기 패드는 적어도 하나의 차원(dimension)에 있어서 상기 본체에 대하여 이동가능한, 제 1 패드;
c. 상기 본체와 결합되는 제 2 패드로서, 상기 제 2 패드는 표면에 활성면을 갖도록 구성되고, 상기 제 2 패드의 위치는 상기 본체의 위치에 대하여 고정된, 제 2 패드; 및
d. 상기 제 2 패드의 상기 활성면의 부분과 결합된 비금속 재료.
19. 실시예 18에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 부분과 결합된 제 2 비금속 재료를 더 포함한다.
20. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 18 또는 실시예 19에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 비금속 재료는 또한 폴리머로 구성된 것으로서 정의된다.
21. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 18, 실시예 19, 또는 실시예 20에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 비금속 재료는 또한 세라믹으로 구성된 것으로서 정의된다.
22. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 18, 실시예 19, 실시예 20, 또는 실시예 21에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 본체와 결합된 제3 패드를 더 포함하고, 상기 제3 패드는 적어도 하나의 차원(dimension)에 있어서 상기 본체에 대하여 이동가능하다.
23. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 18, 실시예 19, 실시예 20, 실시예 21, 또는 실시예 22에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 폴리머는, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌 프로필렌, 퍼플루오로알콕시 알칸, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아미드, 폴리이미드, 및 아세탈, 및/또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
24. 개시된 모든 특징과 구조를 개별적으로 또는 조합하여 갖는 실시예 18, 실시예 19, 실시예 20, 실시예 21, 실시예 22, 또는 실시예 23에 따른 하이브리드 베어링에 있어서, 상기 세라믹은, 알루미늄 질화물(aluminum nitride), 붕소 질화물(boron nitride), 코디에라이트(cordierite), 실리콘(silicon), 실리콘 탄화물(silicon carbide), 다결정 다이아몬드(polycrystalline diamond), 흑연(graphite), 텅스텐 탄화물(tungsten carbide), 및 코발트-크롬 합금(cobalt-chromium alloys), 및/또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
25. 하이브리드 베어링의 일 실시예는,
a. 채널이 내부에 형성된 본체;
b. 상기 본체와 결합되고, 활성면을 포함하는, 제 1 패드; 및
c. 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 제 1 부분과 결합된 비금속 재료로서, 상기 비금속 재료는 폴리머 또는 세라믹 재료로서 정의될 수 있고, 제 2 비금속 재료가 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 제 2 부분과 결합될 수 있는, 비금속 재료를 포함하고,
d. 상기 활성면 상의 제 3 부분은 금속 재료로 구성될 수 있고, 상기 비금속 재료와 상기 제 2 비금속 재료는, 또한, 상기 제 3 부분에 의해 서로 분리되는 것으로서 정의되고,
e. 상기 활성면의 상기 제 1 부분은 상기 활성면의 면적의 85% 미만의 면적을 갖는 것으로서 정의될 수 있고,
f. 상기 활성면의 상기 제 1 부분은 또한 상기 활성면의 면적과 동일한 면적을 갖는 것으로서 정의될 수 있고,
g. 상기 제 1 패드는 적어도 하나의 차원(dimension)에 있어서 상기 본체에 대하여 이동가능하고,
h. 제 2 패드는 표면에 활성면을 갖고, 상기 제 2 패드의 위치는 상기 본체에 대하여 고정될 수 있고,
i. 제 2 비금속 재료는 상기 제 2 패드의 상기 활성면의 제 1 부분과 결합될 수 있고,
j. 상기 제 1 패드는 또한 비금속 재료로 구성된 것으로서 정의될 수 있다.
26. 하이브리드 베어링의 일 실시예는,
a. 채널이 내부에 형성된 본체;
b. 상기 본체와 결합되는 제 1 패드로서, 상기 패드는 활성면을 포함하고, 적어도 하나의 차원(dimension)에 있어서 상기 본체에 대하여 이동가능한, 제 1 패드;
c. 상기 본체와 결합되는 제 2 패드로서, 상기 제 2 패드는 활성면을 포함하고, 상기 제 2 패드의 위치는 상기 본체의 위치에 대하여 고정된, 제 2 패드;
d. 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 부분과 결합된 비금속 재료를 포함하고,
e. 상기 비금속 재료는 또한 폴리머 재료로서 정의될 수 있고,
f. 상기 비금속 재료는 또한 세라믹 재료로서 정의될 수 있고,
g. 제 2 비금속 재료는 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 제 2 부분과 결합될 수 있고, 상기 활성면 상의 제 3 부분은 금속 재료로 구성될 수 있고, 상기 비금속 재료와 상기 제 2 비금속 재료는, 또한, 상기 제 3 부분에 의해 서로 분리되는 것으로서 정의될 수 있고,
h. 제 2 비금속 재료는 상기 제 2 패드의 상기 활성면의 제 1 부분과 결합될 수 있고,
i. 상기 제 2 패드는 또한 비금속 재료로 구성되는 것으로서 정의될 수 있다.
27. 하이브리드 베어링의 일 실시예는,
a. 채널이 내부에 형성된 본체;
b. 상기 본체와 결합되고 적어도 하나의 차원(dimension)에 있어서 상기 본체에 대하여 이동가능한, 제 1 패드;
c. 상기 본체와 결합되는 제 2 패드로서, 상기 제 2 패드는 표면에 활성면을 갖도록 구성되고, 상기 제 2 패드의 위치는 상기 본체의 위치에 대하여 고정된, 제 2 패드; 및
d. 상기 제 2 패드의 상기 활성면의 부분과 결합된 비금속 재료를 포함하고,
e. 제 2 비금속 재료는 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 부분과 결합될 수 있고,
f. 상기 비금속 재료는 또한 폴리머로 구성된 것으로서 정의될 수 있고,
g. 상기 비금속 재료는 또한 세라믹으로 구성된 것으로서 정의될 수 있고,
h. 제3 패드가 상기 본체와 결합될 수 있고, 상기 제3 패드는 적어도 하나의 차원(dimension)에 있어서 상기 본체에 대하여 이동가능하고,
i. 상기 폴리머는, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌 프로필렌, 퍼플루오로알콕시 알칸, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아미드, 폴리이미드, 및 아세탈, 및/또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고,
j. 상기 세라믹은, 알루미늄 질화물, 붕소 질화물, 코디에라이트, 실리콘, 실리콘 탄화물, 다결정 다이아몬드, 흑연, 텅스텐 탄화물, 및 코발트-크롬 합금, 및/또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
트레일링 에지 냉각 베어링 10
기계 하우징 11
캡 11a
중심 보어 14
파스너 15
패드 20
리딩 에지 22
트레일링 에지 24
트레일링 에지면 25
홈 25a
활성면 26
볼 28
스프레이 바 30
애퍼처 32
섕크 34
종판 40
환형부 42
본체 50
채널 51
최상 부분 52
최하 부분 54
소켓 56
하이브리드 베어링 10'
비금속 재료 12'
금속 재료 14'
고정 패드 20a'
고정 패드 리딩 에지 22a'
고정 패드 트레일링 에지 24a'
고정 패드 활성면 26a'
틸트 패드 20b'
틸트 패드 리딩 에지 22b'
틸트 패드 트레일링 에지 24b'
트레일링 에지면 25'
홈 25a'
틸트 패드 활성면 26b'
표면 기능부 27'
볼 28'
스프레이 바 30'
애퍼처 32'
섕크 34'
종판 40'
본체 50'
채널 51'
최상 부분 52'
최하 부분 54'
소켓 56'
환형 홈 58'

Claims (24)

  1. 하이브리드 베어링(hybrid bearing)으로서,
    a. 내부에 채널이 형성된 본체;
    b. 상기 본체와 결합되고, 활성면을 포함하는, 제 1 패드; 및
    c. 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 제 1 부분과 결합된 비금속 재료를 포함하는, 하이브리드 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비금속 재료는 폴리머 재료인, 하이브리드 베어링.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비금속 재료는 세라믹 재료인, 하이브리드 베어링.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 패드의 상기 활성면의 제 2 부분과 결합된 제 2 비금속 재료를 더 포함하는, 하이브리드 베어링.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 활성면 상에 금속 재료로 구성된 제 3 부분을 더 포함하고, 상기 비금속 재료와 상기 제 2 비금속 재료는 상기 제 3 부분에 의해 서로 분리되는 것인, 하이브리드 베어링.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 활성면의 상기 제 1 부분은, 상기 활성면의 면적의 85% 미만의 면적을 갖는 것인, 하이브리드 베어링.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 활성면의 상기 제 1 부분은 상기 활성면의 면적과 동일한 면적을 갖는 것인, 하이브리드 베어링.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 패드는 적어도 하나의 차원(dimension)에 있어서 상기 본체에 대하여 이동가능한, 하이브리드 베어링.
  9. 제8항에 있어서,
    표면 상에 활성면이 있는 제 2 패드를 더 포함하고, 상기 제 2 패드의 위치는 상기 본체에 대하여 고정된, 하이브리드 베어링.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제 2 패드의 상기 활성면의 제 1 부분과 결합된 제 2 비금속 재료를 더 포함하는, 하이브리드 베어링.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 패드는 비금속 재료로 구성된 것인, 하이브리드 베어링.
  12. 하이브리드 베어링으로서,
    a. 내부에 채널이 형성된 본체;
    b. 상기 본체와 결합되는 제 1 패드로서, 상기 패드는 활성면을 포함하고, 적어도 하나의 차원(dimension)에 있어서 상기 본체에 대하여 이동가능한, 제 1 패드;
    c. 상기 본체와 결합되는 제 2 패드로서, 상기 제 2 패드는 활성면을 포함하고, 상기 제 2 패드의 위치는 상기 본체의 위치에 대하여 고정된, 제 2 패드; 및
    d. 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 부분과 결합된 비금속 재료를 포함하는, 하이브리드 베어링.
  13. 제12항에 있어서, 상기 비금속 재료는 폴리머 재료인, 하이브리드 베어링.
  14. 제12항에 있어서, 상기 비금속 재료는 세라믹 재료인, 하이브리드 베어링.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 하이브리드 베어링은,
    a. 상기 제 1 패드의 상기 활성면의 제 2 부분과 결합된 제 2 비금속 재료; 및
    b. 상기 활성면 상에 금속 재료로 구성되는 제 3 부분을 더 포함하고,
    상기 비금속 재료와 상기 제 2 비금속 재료는, 상기 제 3 부분에 의해 서로 분리되는 것인, 하이브리드 베어링.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제 2 패드의 상기 활성면의 제 1 부분과 결합된 제 2 비금속 재료를 더 포함하는, 하이브리드 베어링.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제 2 패드는 비금속 재료로 구성되는 것인, 하이브리드 베어링.
  18. 하이브리드 베어링으로서,
    a. 내부에 채널이 형성된 본체;
    b. 상기 본체와 결합되는 제 1 패드로서, 상기 패드는 적어도 하나의 차원에 있어서 상기 본체에 대하여 이동가능한, 제 1 패드;
    c. 상기 본체와 결합되는 제 2 패드로서, 상기 제 2 패드는 표면에 활성면을 갖도록 구성되고, 상기 제 2 패드의 위치는 상기 본체의 위치에 대하여 고정된, 제 2 패드; 및
    d. 상기 제 2 패드의 상기 활성면의 부분과 결합된 비금속 재료를 포함하는, 하이브리드 베어링.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제 1 패드의 상기 활성면의 부분과 결합된 제 2 비금속 재료를 더 포함하는, 하이브리드 베어링.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 비금속 재료는 폴리머로서 구성된 것인, 하이브리드 베어링.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 비금속 재료는 세라믹으로서 구성된 것인, 하이브리드 베어링.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 본체와 결합된 제3 패드를 더 포함하고, 상기 제3 패드는 적어도 하나의 차원에 있어서 상기 본체에 대하여 이동가능한, 하이브리드 베어링.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 폴리머는, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌 프로필렌, 퍼플루오로알콕시 알칸, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아미드, 폴리이미드, 및 아세탈로 이루어진 군으로부터 선택되는, 하이브리드 베어링.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 세라믹은, 알루미늄 질화물, 붕소 질화물, 코디에라이트, 실리콘, 실리콘 탄화물, 다결정 다이아몬드, 흑연, 텅스텐 탄화물, 및 코발트-크롬 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 하이브리드 베어링.
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