KR20200033547A - Complex Bearing, and Power Generator and Power Generation System Having the Same - Google Patents

Complex Bearing, and Power Generator and Power Generation System Having the Same Download PDF

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Abstract

A composite bearing according to the present invention includes: a gas bearing including an inner race which is formed to surround a part of a rotary shaft and rotates with the rotation of the rotary shaft, and an outer race which is formed to surround the circumference of the inner race; a cover module which is formed to surround the gas bearing and is selectively spaced apart or comes in contact with the gas bearing; and a rolling bearing which is provided between the inner race and the outer race, and is rotated between the inner race and the outer race before the cover module comes in contact with the rotary shaft to reduce friction.

Description

복합베어링, 그리고 이를 포함하는 발전기 및 발전 시스템{Complex Bearing, and Power Generator and Power Generation System Having the Same}Complex Bearing, and Power Generator and Power Generation System Having the Same

본 발명은 복합베어링, 그리고 이를 포함하는 발전기 및 발전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전 과정에서 회전축에 발생하는 마찰력을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 하는 복합베어링, 그리고 이를 포함하는 발전기 및 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a composite bearing, and a generator and a power generation system including the same, and more particularly, to a composite bearing to effectively reduce the frictional force generated on the rotating shaft during the power generation process, and to a generator and a power generation system including the same will be.

랭킨사이클(Rankine cycle) 및 랭킨사이클을 구성하는 터빈에 연결된 발전기를 포함하는 발전 시스템에 있어서, 고온 고압의 상태의 작동 매체를 터빈에 통과시켜 열에너지를 기계적에너지로 변환하고 발전기는 그 축이 터빈에 연결되어 기계적에너지를 전기에너지로 변환하는 다양한 기술이 소개되고 있다.In a power generation system including a Rankine cycle and a generator connected to a turbine constituting the Rankine cycle, a working medium in a high temperature and high pressure state is passed through a turbine to convert thermal energy into mechanical energy, and the generator has its axis connected to the turbine. Various technologies have been introduced to convert mechanical energy into electrical energy.

특히 이와 같은 발전기는 터빈의 회전과 연동되는 회전축의 마찰력을 저감시켜 부품의 마모를 최소화하고, 발전 효율을 높이도록 하는 것이 매우 중요하다.In particular, it is very important for such a generator to reduce the frictional force of the rotating shaft interlocked with the rotation of the turbine, thereby minimizing the wear of parts and increasing the power generation efficiency.

종래의 경우 회전축의 마찰력을 저감시키기 위해 볼베어링 등 다양한 형태의 베어링이 사용되기는 하였으나, 이는 베어링의 연속적인 사용으로 인해 피로 및 마모가 쉽게 발생하게 되며, 적합한 시점에 유지/보수 작업을 수행하지 않을 경우 발전기의 다른 부품에도 손상을 유발하게 되는 문제가 있다.In the conventional case, various types of bearings such as ball bearings were used to reduce the frictional force of the rotating shaft, but this caused fatigue and abrasion easily due to the continuous use of the bearings. There is a problem that causes damage to other parts of the generator.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, a method for solving such problems is required.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 베어링에 의한 발전기의 회전축 마찰 저감 구조를 효율적으로 구성하고, 유지/보수에 소요되는 노력을 경감하기 위한 목적을 가진다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, and has an object to efficiently configure a structure for reducing friction of a rotating shaft of a generator by a bearing and to reduce effort required for maintenance / repair.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합베어링은, 본 발명에 따른 복합베어링은, 서로 다른 베어링, 즉 이종의 베어링이 하나의 유닛을 이루어 상호 보완적으로 베어링 역할을 수행하는 것이다.The composite bearing of the present invention for achieving the above object, the composite bearing according to the present invention, different bearings, that is, heterogeneous bearings to form one unit to complement each other to perform a bearing role.

이와 같은 본 발명의 복합베어링은, 회전축의 일부를 감싸도록 형성되며, 상기 회전축의 회전과 함께 회전되는 내륜과, 상기 내륜의 둘레를 감싸도록 형성되는 외륜을 포함하는 가스베어링, 상기 가스베어링을 감싸도록 형성되며, 상기 가스베어링과 선택적으로 이격되거나 접촉되는 커버모듈 및 상기 내륜 및 상기 외륜 사이에 구비되며, 상기 커버모듈이 상기 회전축에 접촉되기 전에 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 구름베어링을 포함한다.The composite bearing of the present invention is formed to surround a part of the rotating shaft, and the gas bearing including the inner ring rotated with the rotation of the rotating shaft, and the outer ring formed to surround the inner ring, surrounds the gas bearing It is formed between the gas bearing and the cover module and the inner ring and the outer ring that are selectively spaced apart or in contact with each other, and the cover module is rotated between the inner ring and the outer ring before contacting the rotating shaft to reduce friction. Includes rolling bearings.

또한 상기 커버모듈은, 가스가 기 설정된 압력 이상으로 공급됨에 따라 상기 가스베어링과 일정 간격 이격되도록 형성되어 상기 가스베어링의 회전으로부터 독립된 상태를 유지할 수 있다.In addition, the cover module is formed so as to be spaced apart from the gas bearing as the gas is supplied at a predetermined pressure or more to maintain an independent state from rotation of the gas bearing.

그리고 상기 구름베어링은, 가스가 기 설정된 압력 미만으로 공급됨에 따라 상기 커버모듈이 상기 가스베어링에 접촉될 경우, 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키도록 형성될 수 있다.In addition, the rolling bearing may be formed to rotate between the inner ring and the outer ring to reduce friction when the cover module contacts the gas bearing as gas is supplied below a predetermined pressure.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발전기는, 작동유체에 의해 회전되는 터빈, 상기 터빈에 연결되어 상기 터빈의 회전에 의해 회전되는 회전축, 상기 회전축의 회전에 따라 기계적에너지를 전기에너지로 변환하는 발전유닛 및 상기 회전축의 일부를 감싸도록 형성되며, 가스의 공급에 의해 상기 회전축의 마찰력을 저감시키는 가스베어링, 상기 가스베어링을 감싸도록 형성되며, 상기 가스베어링과 선택적으로 이격되거나 접촉되는 커버모듈 및 상기 커버모듈이 상기 회전축에 접촉되기 전에 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 구름베어링을 포함하는 복합베어링을 포함한다.In addition, the generator of the present invention for achieving the above object is a turbine rotated by the working fluid, a rotating shaft rotated by the rotation of the turbine connected to the turbine, converting mechanical energy into electrical energy according to the rotation of the rotating shaft The power generation unit and a portion of the rotating shaft, and a gas bearing that reduces frictional force of the rotating shaft by supply of gas, is formed to surround the gas bearing, and a cover module selectively spaced or contacted with the gas bearing And a rolling bearing which is rotated between the inner ring and the outer ring before the cover module contacts the rotating shaft to reduce friction.

그리고 상기 터빈, 상기 회전축, 상기 발전유닛 및 상기 복합베어링이 수용되는 수용공간이 형성된 하우징을 더 포함할 수 있다.And the turbine, the rotating shaft, the power generation unit and the housing may be further provided with a housing space in which the composite bearing is accommodated.

또한 상기 하우징의 내부에는 상기 수용공간을 임의의 비율로 구획하도록 형성된 구획플레이트가 형성될 수 있다.In addition, a partition plate formed to partition the accommodation space at an arbitrary ratio may be formed inside the housing.

그리고 상기 구획플레이트는 상기 수용공간을, 상기 터빈이 수용되는 제1분할공간과, 상기 발전유닛 및 상기 복합베어링이 수용되는 제2분할공간으로 분할할 수 있다.In addition, the partition plate may divide the accommodation space into a first division space in which the turbine is accommodated, and a second division space in which the power generation unit and the composite bearing are accommodated.

또한 상기 하우징은 상기 제1분할공간에 선택적으로 가스를 공급하는 삼방밸브를 더 포함할 수 있다.In addition, the housing may further include a three-way valve that selectively supplies gas to the first partition space.

그리고 상기 복합베어링은 복수 개가 구비되어 상기 회전축 상의 복수 지점을 지지하도록 형성될 수 있다.In addition, a plurality of the composite bearings may be provided to support a plurality of points on the rotating shaft.

또한 상기 회전축은 상기 발전유닛의 양측으로 돌출되도록 길게 연장된 형태를 가지며, 상기 복합베어링은 상기 발전유닛을 중심으로 상기 회전축의 양측을 지지하도록 형성될 수 있다.In addition, the rotating shaft has a shape that is elongated to protrude to both sides of the power generation unit, and the composite bearing may be formed to support both sides of the rotation shaft around the power generation unit.

그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발전 시스템은, 작동유체의 순환을 위한 에너지를 제공하는 펌프, 작동유체에 의해 회전되는 터빈, 상기 터빈에 연결되어 상기 터빈의 회전에 의해 회전되는 회전축, 상기 회전축의 회전에 따라 기계적에너지를 전기에너지로 변환하는 발전유닛, 상기 회전축의 일부를 감싸도록 형성되며, 가스의 공급에 의해 상기 회전축의 마찰력을 저감시키는 가스베어링, 상기 가스베어링을 감싸도록 형성되며, 상기 가스베어링과 선택적으로 이격되거나 접촉되는 커버모듈 및 상기 커버모듈이 상기 회전축에 접촉되기 전에 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 구름베어링을 포함하는 복합베어링, 상기 발전유닛 측으로 작동유체가 유입되는 경로를 형성하는 가스공급유로, 상기 발전유닛에 공급된 작동유체를 회수하는 경로를 형성하되, 상기 가스공급유로와 연결되어 작동유체의 순환 경로를 형성하는 회수유로, 상기 회수유로를 통해 회수된 작동유체를 응축시키는 응축기 및 상기 가스공급유로를 통해 공급되는 작동유체와 열교환을 수행하는 증발기를 포함한다.And the power generation system of the present invention for achieving the above object is a pump that provides energy for the circulation of the working fluid, a turbine rotated by the working fluid, a rotating shaft connected to the turbine and rotated by the rotation of the turbine, A power generation unit that converts mechanical energy into electrical energy according to the rotation of the rotating shaft, is formed to surround a part of the rotating shaft, and is formed to surround a gas bearing and a gas bearing that reduces frictional force of the rotating shaft by supply of gas. , A composite bearing comprising a cover module that is selectively spaced apart from or in contact with the gas bearing and a rolling bearing that rotates between the inner ring and the outer ring to reduce frictional force before the cover module contacts the rotating shaft, acting toward the power generation unit side Gas supply flow path forming a path through which the fluid flows, the power generation unit A recovery channel forming a path for recovering the supplied working fluid, but connected to the gas supply channel to form a circulation path of the working fluid, through a condenser condensing the working fluid recovered through the recovery channel and the gas supply channel It includes an evaporator that performs heat exchange with the supplied working fluid.

또한 상기 가스공급유로로부터 분지되어 가스를 상기 복합베어링에 공급하는 분지유로를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a branch flow path that is branched from the gas supply flow path and supplies gas to the composite bearing.

그리고 상기 발전기는 상기 터빈, 상기 회전축, 상기 발전유닛 및 상기 복합베어링이 수용되는 수용공간이 형성된 하우징을 더 포함하며, 상기 하우징의 내부에는 상기 수용공간을, 상기 터빈이 수용되는 제1분할공간과, 상기 발전유닛 및 상기 복합베어링이 수용되는 제2분할공간으로 분할하는 구획플레이트가 형성될 수 있다.In addition, the generator further includes a housing in which an accommodating space for accommodating the turbine, the rotating shaft, the power generation unit, and the composite bearing is formed. , A partition plate for dividing the power generation unit and the composite bearing into a second divided space may be formed.

또한 상기 가스공급유로는 상기 제1분할공간 측으로 연결되며, 상기 분지유로는 상기 제2분할공간 측으로 연결될 수 있다.In addition, the gas supply flow path may be connected to the first partition space side, and the branch flow path may be connected to the second partition space side.

그리고 상기 하우징은 상기 제1분할공간에 선택적으로 가스를 공급하는 삼방밸브를 더 포함할 수 있다.In addition, the housing may further include a three-way valve that selectively supplies gas to the first partition space.

또한 상기 회수유로는, 상기 제1분할공간으로 공급된 가스를 회수하는 메인회수유로 및 상기 제2분할공간으로 공급된 가스를 회수하여 상기 메인회수유로에 합류시키는 보조회수유로를 포함할 수 있다.In addition, the recovery flow path may include a main recovery flow path for recovering the gas supplied to the first partition space and an auxiliary recovery flow path for recovering the gas supplied to the second partition space and joining the main recovery flow path.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 복합베어링, 그리고 이를 포함하는 발전기 및 발전 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.The composite bearing of the present invention for solving the above problems, and a generator and a power generation system including the same have the following effects.

첫째, 가스베어링 및 구름베어링의 복합 구조로 인해 발전기의 회전축 마찰을 효과적으로 저감시킬 수 있는 장점이 있다.First, due to the complex structure of the gas bearing and the rolling bearing, there is an advantage that can effectively reduce the friction of the rotating shaft of the generator.

둘째, 가스베어링의 구동에 문제가 발생할 경우 구름베어링이 이를 대체하여 구동되므로, 유지/보수에 소요되는 노력을 경감할 수 있는 것은 물론 발전기의 부품을 안전하게 보호할 수 있는 장점이 있다.Second, when there is a problem in the operation of the gas bearing, the rolling bearing replaces it, thereby reducing the effort required for maintenance and repair, and also has the advantage of safely protecting the parts of the generator.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will become apparent to those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합베어링의 모습을 나타낸 도면;
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합베어링의 동작을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합베어링을 포함하는 발전기와 발전 시스템의 모습을 나타낸 도면; 및
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합베어링을 포함하는 발전 시스템에 있어서, 가스의 순환 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the appearance of a composite bearing according to an embodiment of the present invention;
2 and 3 are views showing the operation of the composite bearing according to an embodiment of the present invention;
4 is a view showing a state of a generator and a power generation system including a composite bearing according to an embodiment of the present invention; And
5 and 6 are views showing a circulating structure of a gas in a power generation system including a composite bearing according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention, in which the object of the present invention can be specifically realized, will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same name and the same code are used for the same configuration, and additional description will be omitted.

본 발명에 따른 복합베어링은, 서로 다른 베어링, 즉 이종의 베어링이 하나의 유닛을 이루어 상호 보완적으로 베어링 역할을 수행하는 것으로서, 사용되는 베어링의 종류는 제한없이 적용이 가능하다. 이하 설명되는 본 실시예의 경우, 상기 복합베어링에 사용되는 베어링으로서 가스베어링 및 구름베어링을 적용하는 것으로 하였으나, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.The composite bearing according to the present invention, as different bearings, that is, heterogeneous bearings, form a single unit to complement each other to perform a bearing role, and the types of bearings used may be applied without limitation. In the case of the present embodiment described below, it is assumed that gas bearings and rolling bearings are applied as bearings used in the composite bearings, but the present invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합베어링의 모습을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the appearance of a composite bearing according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합베어링은 터빈(120)에 의해 작동유체의 열에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기의 회전축(110)을 지지하도록 형성되는 것으로 하였다.As shown in Figure 1, the composite bearing according to an embodiment of the present invention is to be formed to support the rotating shaft 110 of the generator that converts the thermal energy of the working fluid into electrical energy by the turbine 120.

그리고 상기 복합베어링은, 가스베어링(150), 커버모듈(130) 및 구름베어링(180)이 구비된 형태를 가진다.In addition, the composite bearing has a form in which a gas bearing 150, a cover module 130, and a rolling bearing 180 are provided.

구체적으로 상기 가스베어링(150)은 회전축(110)의 일부를 감싸도록 형성되며, 상기 회전축(110)의 회전과 함께 회전되는 내륜(160)과, 상기 내륜(160)의 둘레를 감싸도록 형성되는 외륜(170)을 포함한다.Specifically, the gas bearing 150 is formed to surround a part of the rotating shaft 110, and is formed to surround the inner ring 160 and the inner ring 160 that rotates with the rotation of the rotating shaft 110. It includes the outer ring 170.

그리고 상기 커버모듈(130)은 상기 가스베어링(150)을 감싸도록 형성되며, 상기 가스베어링(150)과 선택적으로 이격되거나 접촉될 수 있도록 형성된다.In addition, the cover module 130 is formed to surround the gas bearing 150, and is formed to be selectively spaced or contacted with the gas bearing 150.

특히 본 실시예에서 상기 커버모듈(130)은, 가스가 기 설정된 압력 이상으로 공급될 경우 도 2와 같이 가스의 압력에 의해 상기 가스베어링(150)과 일정 간격 이격되도록 형성되어 상기 가스베어링(150)의 회전으로부터 독립된 상태를 유지하게 되어 상기 회전축(110)의 회전 마찰력을 저감시키게 된다.In particular, in this embodiment, the cover module 130 is formed to be spaced apart from the gas bearing 150 by a pressure of the gas as shown in FIG. 2 when the gas is supplied at a predetermined pressure or more, and the gas bearing 150 ) To maintain an independent state from the rotation, thereby reducing the rotational friction force of the rotation shaft 110.

그리고 상기 구름베어링(180)은 상기 내륜(160) 및 상기 외륜(170) 사이에 구비되며, 상기 커버모듈(130)이 상기 회전축(110)에 접촉되기 전에 상기 내륜(160)과 상기 외륜(170) 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 역할을 수행한다.And the rolling bearing 180 is provided between the inner ring 160 and the outer ring 170, before the cover module 130 is in contact with the rotating shaft 110, the inner ring 160 and the outer ring 170 ) To reduce frictional forces.

예컨대, 가스 공급이 기 설정된 압력 미만으로 공급되거나 정상적으로 이루어지지 않을 경우 등과 같은 돌발 상황 시 도 3에 도시된 바와 같이 상기 커버모듈(130)이 자중에 의해 하강하여 상기 가스베어링(150)에 접촉되며, 이와 같은 상황에서 상기 구름베어링(180)은 상기 내륜(160)과 상기 외륜(170) 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 역할을 수행할 수 있다.For example, in case of an unexpected situation such as when the gas supply is supplied below a predetermined pressure or is not normally performed, the cover module 130 descends by its own weight and contacts the gas bearing 150, as shown in FIG. 3. In this situation, the rolling bearing 180 is rotated between the inner ring 160 and the outer ring 170 to serve to reduce friction.

즉 상기 구름베어링(180)은 상기 가스베어링(150)의 구동에 문제가 발생할 경우, 상기 가스베어링(150)을 대체하여 구동됨에 따라 상기 회전축(110)의 회전 마찰력을 저감시키게 된다.That is, when a problem occurs in the driving of the gas bearing 150, the rolling bearing 180 replaces the gas bearing 150 to reduce the rotational friction force of the rotating shaft 110.

그리고 상기 구름베어링(180)은, 상기 외륜(170) 및 상기 내륜(160) 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 베어링 형태라면 모두 적용될 수 있으며, 그 형태에는 제한이 없다. 예컨대, 상기 구름베어링(180)으로는 볼베어링 등이 적용될 수 있으나, 이외에도 다양한 베어링이 적용될 수 있을 것이다.In addition, the rolling bearing 180 may be applied to any bearing type that is rotated between the outer ring 170 and the inner ring 160 to reduce the frictional force, and there is no limitation on the form. For example, a ball bearing or the like may be applied to the rolling bearing 180, but various bearings may be applied.

그리고 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합베어링을 포함하는 발전기와 발전 시스템의 모습을 나타낸 도면이다.And Figure 4 is a view showing the state of the generator and the power generation system including a composite bearing according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합베어링을 포함하는 발전기는 작동유체에 의해 회전되는 터빈(120)과, 상기 터빈(120)에 연결되어 상기 터빈(120)의 회전에 의해 회전되는 회전축(110)과, 상기 회전축(110)의 회전에 따라 기계적에너지를 전기에너지로 변환하는 발전유닛(115)과, 상기 회전축(110)의 일부를 감싸도록 형성되며, 가스의 공급에 의해 상기 회전축(110)의 마찰력을 저감시키는 가스베어링(150), 상기 가스베어링(150)을 감싸도록 형성되며, 상기 가스베어링(150)과 선택적으로 이격되거나 접촉되는 커버모듈(130) 및 상기 커버모듈(130)이 상기 회전축(110)에 접촉되기 전에 상기 내륜(160)과 상기 외륜(170) 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 구름베어링(180)을 포함하는 복합베어링을 포함한다.As shown in Figure 4, the generator including a composite bearing according to an embodiment of the present invention is a turbine 120 that is rotated by the working fluid, and is connected to the turbine 120 to rotate the turbine 120 It is formed to surround a portion of the rotating shaft 110, the power generation unit 115 for converting mechanical energy into electrical energy in accordance with the rotation of the rotating shaft 110, and the rotating shaft 110, the supply of gas By the gas bearing 150 to reduce the frictional force of the rotating shaft 110, formed to surround the gas bearing 150, the cover module 130 and the spaced or selectively contact with the gas bearing 150 And a composite bearing including a rolling bearing 180 that is rotated between the inner ring 160 and the outer ring 170 to reduce frictional force before the cover module 130 contacts the rotating shaft 110.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 복합베어링을 포함하는 발전 시스템은, 가스가 저장되는 가스탱크(210)와, 가스의 순환을 위한 에너지를 제공하는 펌프(200)와, 상기 발전기 측으로 가스가 유입되는 경로를 형성하는 가스공급유로(20)와, 상기 발전기에 공급된 가스를 회수하는 경로를 형성하되, 상기 가스공급유로(20)와 연결되어 가스의 순환 경로를 형성하는 회수유로(40, 50)와, 상기 회수유로(40, 50)를 통해 회수된 가스를 응축시키는 응축기(400)와, 상기 가스공급유로(20)를 통해 공급되는 가스와 열교환을 수행하는 증발기(300)를 포함한다.And the power generation system including the composite bearing according to an embodiment of the present invention, the gas tank 210 in which the gas is stored, the pump 200 that provides energy for the circulation of the gas, and gas flows into the generator side A gas supply flow path (20) forming a path to be formed, and a recovery path (40, 50) forming a path for recovering gas supplied to the generator, and being connected to the gas supply flow path (20) to form a circulation path of gas ), A condenser 400 condensing the gas recovered through the recovery passages 40 and 50, and an evaporator 300 performing heat exchange with the gas supplied through the gas supply passage 20.

이에 따라 본 발명은 상기 가스탱크(210)로부터 공급된 가스가 상기 펌프(200)에 의해 순환 경로를 순환하며, 상기 발전기의 터빈(120)을 회전시키기 위한 작동 유체로서, 그리고 상기 가스베어링(150)의 구동을 위해 사용될 수 있다.Accordingly, the present invention is a gas supplied from the gas tank 210 circulates a circulation path by the pump 200, as a working fluid for rotating the turbine 120 of the generator, and the gas bearing 150 ).

그리고 본 실시예의 발전기는 상기 터빈(120), 상기 회전축(110), 상기 발전유닛(115) 및 상기 복합베어링이 수용되는 수용공간(12, 14)이 형성된 하우징(10)을 포함할 수 있으며, 상기 하우징(10)의 내부에는 상기 수용공간(12, 14)을 임의의 비율로 구획하도록 형성된 구획플레이트(15)가 형성될 수 있다.And the generator of the present embodiment may include a housing 10 in which accommodation spaces 12 and 14 are accommodated in the turbine 120, the rotating shaft 110, the power generation unit 115, and the composite bearing, A partition plate 15 formed to partition the accommodation spaces 12 and 14 in an arbitrary ratio may be formed inside the housing 10.

구체적으로 상기 구획플레이트(15)는 상기 수용공간(12, 14)을, 상기 터빈(120)이 수용되는 제1분할공간(14)과, 상기 발전유닛(115) 및 상기 복합베어링이 수용되는 제2분할공간(12)으로 분할한 형태를 가진다.Specifically, the partition plate 15 includes the accommodation spaces 12 and 14, the first partition space 14 in which the turbine 120 is accommodated, and the power generation unit 115 and the composite bearing. It is divided into two divided spaces (12).

이때 상기 회전축(110)은 상기 제1분할공간(14) 및 상기 제2분할공간(12)에 걸쳐 상기 구획플레이트(150)를 관통하도록 형성되며, 상기 구획플레이트(150)는 상기 회전축(110)의 회전에 간섭되지 않되 상기 제1분할공간(14) 및 상기 제2분할공간(12) 사이의 기밀을 유지할 수 있도록 형성된다.At this time, the rotating shaft 110 is formed to penetrate the partition plate 150 over the first partition space 14 and the second partition space 12, the partition plate 150 is the rotary shaft 110 It is formed to maintain the airtightness between the first partition space 14 and the second partition space 12 without interfering with the rotation of the.

그리고 상기 복합베어링은 복수 개가 구비되어 상기 회전축(110) 상의 복수 지점을 지지하도록 형성될 수 있으며, 본 실시예의 경우 상기 회전축(110)은 상기 발전유닛(115)의 양측으로 돌출되도록 길게 연장된 형태를 가지고, 상기 복합베어링은 상기 발전유닛(115)을 중심으로 상기 회전축(110)의 양측을 지지하도록 형성된다.And the plurality of composite bearings may be provided to be formed to support a plurality of points on the rotating shaft 110. In the present embodiment, the rotating shaft 110 is elongated to protrude to both sides of the power generation unit 115. With, the composite bearing is formed to support both sides of the rotating shaft 110 around the power generation unit 115.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합베어링을 포함하는 발전 시스템에 있어서, 가스의 순환 구조를 나타낸 도면이다.5 and 6 are views showing a circulating structure of a gas in a power generation system including a composite bearing according to an embodiment of the present invention.

전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 발전 시스템은, 가스가 저장되는 가스탱크(210)와, 가스의 순환을 위한 에너지를 제공하는 펌프(200)와, 상기 발전기 측으로 가스가 유입되는 경로를 형성하는 가스공급유로(20)와, 상기 발전기에 공급된 가스를 회수하는 경로를 형성하되, 상기 가스공급유로(20)와 연결되어 가스의 순환 경로를 형성하는 회수유로(40, 50)와, 상기 회수유로(40, 50)를 통해 회수된 가스를 응축시키는 응축기(400)와, 상기 가스공급유로(20)를 통해 공급되는 가스와 열교환을 수행하는 증발기(300)를 포함한다.As described above, the power generation system according to this embodiment forms a gas tank 210 in which gas is stored, a pump 200 providing energy for circulation of gas, and a path through which gas is introduced into the generator. A gas supply flow path (20), and forms a path for recovering the gas supplied to the generator, but is connected to the gas supply flow path (20) to form a circulation path of gas, and recovery paths (40, 50), and the recovery It includes a condenser 400 for condensing the gas recovered through the flow paths 40 and 50, and an evaporator 300 for performing heat exchange with the gas supplied through the gas supply channel 20.

또한 본 실시예의 발전 시스템은, 상기 가스공급유로(20)로부터 분지되어 가스를 상기 복합베어링 측에 공급하는 분지유로(30)와, 상기 분지유로(30)로부터 다시 분지되어 각 복합베어링으로 가스를 공급하는 재분지유로(32)를 포함할 수 있다. 이때 분지유로(30) 및 상기 재분지유러ㅗ(32)에는 가스의 선택적 공급 제어를 위한 제어밸브(V1, V2)가 구비될 수 있다.In addition, the power generation system of the present embodiment is branched from the gas supply flow path 20 to supply gas to the composite bearing side 30, and branched again from the branch flow path 30 to supply gas to each composite bearing. It may include a re-branching passage 32 to supply. At this time, a control valve (V 1 , V 2 ) for selective supply control of gas may be provided in the branch flow path 30 and the re-branch flow path 32.

즉 상기 가스공급유로(20)는 상기 제1분할공간(14) 측으로 연결되어 상기 터빈(120)에 가스를 공급하며, 상기 분지유로(30)는 상기 제2분할공간(12) 측으로 연결되어 상기 복합베어링에 가스를 공급하는 형태를 가진다.That is, the gas supply passage 20 is connected to the first partition space 14 side to supply gas to the turbine 120, and the branch passage 30 is connected to the second partition space 12 side to the It has the form of supplying gas to composite bearings.

또한 상기 하우징(10)은 상기 제1분할공간(14)에 선택적으로 가스를 공급하도록 제어하는 삼방밸브(V3)를 더 포함할 수 있다.In addition, the housing 10 may further include a three-way valve (V 3 ) for controlling to selectively supply gas to the first partition space (14).

그리고 본 실시예에서 상기 회수유로(40, 50)는, 상기 제1분할공간(14)으로 공급된 가스를 회수하는 메인회수유로(40)와, 상기 제2분할공간(12)으로 공급된 가스를 회수하여 상기 메인회수유로(40)에 합류시키는 보조회수유로(50)를 포함한다.And in this embodiment, the recovery passages 40, 50 are the main recovery passage 40 for recovering the gas supplied to the first partition space 14, and the gas supplied to the second partition space 12 It includes an auxiliary recovery passage 50 for recovering and joining the main recovery passage 40.

이와 같은 본 실시예의 발전 시스템의 구동 과정은 다음과 같다.The driving process of the power generation system of this embodiment is as follows.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 가스공급유로(20)를 통해 가스가 유동되며, 상기 삼방밸브(V3)는 잠긴 상태로 유지되어 가스는 상기 분지유로(30) 측으로 유동되어 가스베어링(150)에 공급된다.First, as shown in FIG. 5, gas flows through the gas supply passage 20, and the three-way valve V 3 is maintained in a locked state, so that the gas flows toward the branch passage 30 to provide gas bearing ( 150).

이와 같은 상태에서는 가스베어링(150)이 작동될 수 있으므로, 작동유체에 의한 상기 터빈(120)의 회전 시 상기 회전축(110)의 회전 마찰력을 경감시킬 수 있다.In this state, since the gas bearing 150 can be operated, it is possible to reduce the rotational friction force of the rotating shaft 110 when the turbine 120 is rotated by the working fluid.

또한 상기 제1분할공간(14)에 수용된 상기 작동유체는 상기 메인회수유로(40)를 통해 회수될 수 있다.In addition, the working fluid accommodated in the first partition space 14 may be recovered through the main recovery passage 40.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이 시스템이 안정된 상태에서 상기 삼방밸브(V3)를 개방시키게 되며, 상기 가스공급유로(20)를 통해 유동된 가스는 상기 제1분할공간(14) 측으로 유입되어 상기 터빈(120)의 보조적인 작동유체로서 기능하게 된다.Next, as shown in FIG. 6, the three-way valve V 3 is opened while the system is stable, and gas flowing through the gas supply passage 20 flows into the first partition space 14 side. It will function as an auxiliary working fluid of the turbine 120.

이때 상기 제2분할공간(12)에 유입된 가스는 보조회수유로(50)를 통해 회수될 수 있으며, 회수된 가스는 상기 메인회수유로(40) 측으로 합류하게 된다.At this time, the gas introduced into the second dividing space 12 may be recovered through the auxiliary recovery channel 50, and the recovered gas will converge toward the main recovery channel 40.

이후 회수된 가스는 응축기(400) 및 증발기(300)를 통해 열교환되며, 상기 발전기를 통해 지속적으로 열에너지를 전기에너지로 변환하게 된다.Thereafter, the recovered gas is heat exchanged through the condenser 400 and the evaporator 300, and continuously converts thermal energy into electrical energy through the generator.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the preferred embodiment according to the present invention has been examined, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the embodiment described above has ordinary knowledge in the art. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description and may be changed within the scope of the appended claims and their equivalents.

10: 하우징
20: 가스공급유로
30: 분지유로
32: 재분지유로
40: 제1회수유로
50: 제2회수유로
110: 회전축
115: 발전모듈
120: 터빈
130: 커버모듈
150: 가스베어링
160: 내륜
170: 외륜
180: 구름베어링
200: 펌프
210: 가스탱크
300: 증발기
400: 응축기10: housing
20: gas supply channel
30: Basin Euro
32: Rebasing euro
40: the first recovery channel
50: the second recovery channel
110: rotating shaft
115: power generation module
120: turbine
130: cover module
150: gas bearing
160: inner ring
170: paddle
180: rolling bearing
200: pump
210: gas tank
300: evaporator
400: condenser

Claims (16)

회전축의 일부를 감싸도록 형성되며, 상기 회전축의 회전과 함께 회전되는 내륜과, 상기 내륜의 둘레를 감싸도록 형성되는 외륜을 포함하는 가스베어링;
상기 가스베어링을 감싸도록 형성되며, 상기 가스베어링과 선택적으로 이격되거나 접촉되는 커버모듈; 및
상기 내륜 및 상기 외륜 사이에 구비되며, 상기 커버모듈이 상기 회전축에 접촉되기 전에 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 구름베어링;
을 포함하는 복합베어링.A gas bearing including an inner ring that is formed to surround a portion of the rotating shaft, and rotates with rotation of the rotating shaft, and an outer ring that is formed to surround the inner ring;
A cover module formed to surround the gas bearing and selectively spaced apart from or in contact with the gas bearing; And
A rolling bearing which is provided between the inner ring and the outer ring and is rotated between the inner ring and the outer ring before the cover module contacts the rotating shaft to reduce friction;
Composite bearing comprising a. 제1항에 있어서,
상기 커버모듈은,
가스가 기 설정된 압력 이상으로 공급됨에 따라 상기 가스베어링과 일정 간격 이격되도록 형성되어 상기 가스베어링의 회전으로부터 독립된 상태를 유지하는 복합베어링.According to claim 1,
The cover module,
A composite bearing formed to be spaced apart from the gas bearing as a gas is supplied at a predetermined pressure or more to maintain an independent state from rotation of the gas bearing. 제2항에 있어서,
상기 구름베어링은,
가스가 기 설정된 압력 미만으로 공급됨에 따라 상기 커버모듈이 상기 가스베어링에 접촉될 경우, 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키도록 형성된 복합베어링.According to claim 2,
The rolling bearing,
When the cover module is in contact with the gas bearing as the gas is supplied below a predetermined pressure, the composite bearing is rotated between the inner ring and the outer ring to reduce friction. 작동유체에 의해 회전되는 터빈;
상기 터빈에 연결되어 상기 터빈의 회전에 의해 회전되는 회전축;
상기 회전축의 회전에 따라 기계적에너지를 전기에너지로 변환하는 발전유닛; 및
상기 회전축의 일부를 감싸도록 형성되며, 가스의 공급에 의해 상기 회전축의 마찰력을 저감시키는 가스베어링, 상기 가스베어링을 감싸도록 형성되며, 상기 가스베어링과 선택적으로 이격되거나 접촉되는 커버모듈 및 상기 커버모듈이 상기 회전축에 접촉되기 전에 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 구름베어링을 포함하는 복합베어링;
을 포함하는 발전기.A turbine rotated by a working fluid;
A rotating shaft connected to the turbine and rotated by rotation of the turbine;
A power generation unit that converts mechanical energy into electrical energy according to the rotation of the rotating shaft; And
It is formed to surround a part of the rotating shaft, a gas bearing that reduces the frictional force of the rotating shaft by supply of gas, and is formed to surround the gas bearing, and a cover module and the cover module that are selectively spaced or contacted with the gas bearing A composite bearing including a rolling bearing that rotates between the inner ring and the outer ring before contacting the rotating shaft to reduce friction;
Generator comprising a. 제4항에 있어서,
상기 터빈, 상기 회전축, 상기 발전유닛 및 상기 복합베어링이 수용되는 수용공간이 형성된 하우징을 더 포함하는 발전기.According to claim 4,
The turbine, the rotating shaft, the generator, and a generator further comprising a housing formed with an accommodation space for receiving the composite bearing. 제5항에 있어서,
상기 하우징의 내부에는 상기 수용공간을 임의의 비율로 구획하도록 형성된 구획플레이트가 형성된 발전기.The method of claim 5,
A generator having a partition plate formed to partition the accommodation space at an arbitrary ratio inside the housing. 제6항에 있어서,
상기 구획플레이트는 상기 수용공간을, 상기 터빈이 수용되는 제1분할공간과, 상기 발전유닛 및 상기 복합베어링이 수용되는 제2분할공간으로 분할하는 발전기.The method of claim 6,
The partition plate is a generator for dividing the accommodation space into a first divided space in which the turbine is accommodated, and a second divided space in which the power generation unit and the composite bearing are accommodated. 제7항에 있어서,
상기 하우징은
상기 제1분할공간에 선택적으로 가스를 공급하는 삼방밸브를 더 포함하는 발전기.The method of claim 7,
The housing
A generator further comprising a three-way valve that selectively supplies gas to the first partition space. 제4항에 있어서,
상기 복합베어링은 복수 개가 구비되어 상기 회전축 상의 복수 지점을 지지하도록 형성된 발전기.According to claim 4,
The composite bearing is provided with a plurality of generators formed to support a plurality of points on the rotating shaft. 제9항에 있어서,
상기 회전축은 상기 발전유닛의 양측으로 돌출되도록 길게 연장된 형태를 가지며,
상기 복합베어링은 상기 발전유닛을 중심으로 상기 회전축의 양측을 지지하도록 형성되는 발전기.The method of claim 9,
The rotating shaft has a shape extended to protrude to both sides of the power generation unit,
The composite bearing is a generator that is formed to support both sides of the rotating shaft around the power generation unit. 작동유체의 순환을 위한 에너지를 제공하는 펌프;
작동유체에 의해 회전되는 터빈;
상기 터빈에 연결되어 상기 터빈의 회전에 의해 회전되는 회전축;
상기 회전축의 회전에 따라 기계적에너지를 전기에너지로 변환하는 발전유닛;
상기 회전축의 일부를 감싸도록 형성되며, 가스의 공급에 의해 상기 회전축의 마찰력을 저감시키는 가스베어링, 상기 가스베어링을 감싸도록 형성되며, 상기 가스베어링과 선택적으로 이격되거나 접촉되는 커버모듈 및 상기 커버모듈이 상기 회전축에 접촉되기 전에 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 구름베어링을 포함하는 복합베어링;
상기 발전유닛 측으로 작동유체가 유입되는 경로를 형성하는 가스공급유로;
상기 발전유닛에 공급된 작동유체를 회수하는 경로를 형성하되, 상기 가스공급유로와 연결되어 작동유체의 순환 경로를 형성하는 회수유로;
상기 회수유로를 통해 회수된 작동유체를 응축시키는 응축기; 및
상기 가스공급유로를 통해 공급되는 작동유체와 열교환을 수행하는 증발기;
를 포함하는 발전 시스템.A pump that provides energy for the circulation of the working fluid;
A turbine rotated by a working fluid;
A rotating shaft connected to the turbine and rotated by rotation of the turbine;
A power generation unit that converts mechanical energy into electrical energy according to the rotation of the rotating shaft;
It is formed to surround a part of the rotating shaft, a gas bearing that reduces the frictional force of the rotating shaft by supply of gas, and is formed to surround the gas bearing, and a cover module and the cover module that are selectively spaced or contacted with the gas bearing A composite bearing including a rolling bearing that rotates between the inner ring and the outer ring before contacting the rotating shaft to reduce friction;
A gas supply flow path forming a path through which the working fluid flows to the power generation unit side;
A recovery flow path forming a path for recovering the working fluid supplied to the power generation unit, and connected to the gas supply flow path to form a circulation path of the working fluid;
A condenser condensing the working fluid recovered through the recovery passage; And
An evaporator performing heat exchange with a working fluid supplied through the gas supply passage;
Power generation system comprising a. 제11항에 있어서,
상기 가스공급유로로부터 분지되어 가스를 상기 복합베어링에 공급하는 분지유로를 더 포함하는 발전 시스템.The method of claim 11,
A power generation system further comprising a branch passage that is branched from the gas supply passage and supplies gas to the composite bearing. 제12항에 있어서,
상기 발전기는 상기 터빈, 상기 회전축, 상기 발전유닛 및 상기 복합베어링이 수용되는 수용공간이 형성된 하우징을 더 포함하며,
상기 하우징의 내부에는 상기 수용공간을, 상기 터빈이 수용되는 제1분할공간과, 상기 발전유닛 및 상기 복합베어링이 수용되는 제2분할공간으로 분할하는 구획플레이트가 형성되는 발전 시스템.The method of claim 12,
The generator further includes a housing formed with an accommodation space in which the turbine, the rotating shaft, the power generation unit, and the composite bearing are accommodated,
A power generation system in which a partition plate is formed inside the housing to divide the accommodation space into a first divided space in which the turbine is accommodated, and a second divided space in which the power generation unit and the composite bearing are accommodated. 제13항에 있어서,
상기 가스공급유로는 상기 제1분할공간 측으로 연결되며,
상기 분지유로는 상기 제2분할공간 측으로 연결되는 발전 시스템.The method of claim 13,
The gas supply flow path is connected to the first partition space side,
The branch passage is a power generation system connected to the second partition space. 제14항에 있어서,
상기 하우징은 상기 제1분할공간에 선택적으로 가스를 공급하는 삼방밸브를 더 포함하는 발전기.The method of claim 14,
The housing further includes a three-way valve that selectively supplies gas to the first partition space. 제13항에 있어서,
상기 회수유로는,
상기 제1분할공간으로 공급된 가스를 회수하는 메인회수유로; 및
상기 제2분할공간으로 공급된 가스를 회수하여 상기 메인회수유로에 합류시키는 보조회수유로;
를 포함하는 발전 시스템.The method of claim 13,
The recovery passage,
A main recovery passage for recovering the gas supplied to the first partition space; And
An auxiliary recovery channel for recovering the gas supplied to the second partition space and joining the main recovery channel;
Power generation system comprising a.
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