KR20200114638A - Air foil bearing - Google Patents

Air foil bearing Download PDF

Info

Publication number
KR20200114638A
KR20200114638A KR1020190036724A KR20190036724A KR20200114638A KR 20200114638 A KR20200114638 A KR 20200114638A KR 1020190036724 A KR1020190036724 A KR 1020190036724A KR 20190036724 A KR20190036724 A KR 20190036724A KR 20200114638 A KR20200114638 A KR 20200114638A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
airfoil
rotor disk
bearing
plates
Prior art date
Application number
KR1020190036724A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박건웅
이종성
박치용
최규성
Original Assignee
한온시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한온시스템 주식회사 filed Critical 한온시스템 주식회사
Priority to KR1020190036724A priority Critical patent/KR20200114638A/en
Publication of KR20200114638A publication Critical patent/KR20200114638A/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0603Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

An object of the present invention is to improve the cooling performance of an airfoil bearing by increasing heat exchange efficiency of the surrounding air. To this end, the present invention provides an airfoil bearing comprising: first and second airfoil plates disposed on both sides of a rotor disk and supporting rotation of the rotor disk in both directions; and an air cooling means for cooling air which has passed through the first airfoil plate and introducing the same into the second airfoil plate.

Description

에어포일 베어링{Air foil bearing}Air foil bearing

실시예는 에어포일 베어링에 관한 것이다. The embodiment relates to an airfoil bearing.

베어링은 회전축을 일정한 위치에 고정시키고, 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전 가능하게 지지하는 기계요소이다. 일 예로 볼 베어링이나 저널 베어링은 유막을 이용해 축을 지지하는 방식이고, 포일 베어링은 탑포일과 축 사이에 고압의 공기층을 형성하여 축을 지지하는 방식의 베어링이다.A bearing is a mechanical element that fixes a rotating shaft at a certain position and supports the shaft's own weight and load applied to the shaft so as to rotatably support it. For example, a ball bearing or journal bearing is a method of supporting a shaft using an oil film, and a foil bearing is a bearing of a method of supporting the shaft by forming a high-pressure air layer between the top foil and the shaft.

에어포일 베어링은 로터가 고속 회전할 때 로터 또는 베어링 디스크와 접하는 포일 사이에 점성을 갖는 유체인 공기가 유입되어 압력을 형성함으로써 축 하중을 지지한다. When the rotor rotates at high speed, air, a viscous fluid, is introduced between the rotor or the bearing disk and the contacting foil to form pressure to support the axial load.

에어포일 베어링은 고속으로 회전하는 회전축을 지지하는데 효과적이므로,터보 압축기나 터보 쿨러, 터보 발전기, 공기 압축기 등의 회전기기 내에서 고속으로 회전하는 회전축에 적용할 수 있다. Since the airfoil bearing is effective in supporting a rotating shaft rotating at a high speed, it can be applied to a rotating shaft rotating at a high speed in rotating equipment such as a turbo compressor, a turbo cooler, a turbo generator, and an air compressor.

이러한 에어포일 베어링은 플레이트와, 플레이트 상에 배치되어 탄성 변형 가능한 범프 포일 및 범프 포일 상에 회전부와 접촉하는 탑포일을 포함한다. 이때, 플레이트 상에 범프 포일과 탑포일이 용접으로 접합되는데, 이로 인해 프레스 가공과 용접 가공 공정이 추가적으로 요구되며, 용접 품질관리 등의 노력이 필요하여 베어링의 제품 단가가 증가하게 된다. 이에, 용접 가공 공정 없이도 조립이 가능한 구조의 에어포일 베어링이 제안되고 있다.The airfoil bearing includes a plate, a bump foil disposed on the plate and elastically deformable, and a top foil on the bump foil in contact with the rotating portion. At this time, the bump foil and the top foil are joined on the plate by welding, which requires additional press processing and welding processing processes, and an effort such as welding quality control is required, which increases the product cost of the bearing. Accordingly, an airfoil bearing having a structure that can be assembled without a welding process has been proposed.

이에 관련하여 대한민국 등록특허 제10-1558489호(2015.10.01 등록)에서는 조립 방식의 에어포일 베어링에 관하여 개시되어 있으며, 개시된 내용에 따르면, 상기 에어포일 베어링은 결합부를 구비하는 하판과, 상기 하판의 상면에 배치되어 탄성 변형이 가능한 범프포일이 구비되어 상기 결합부과 결합되는 범프포일판과, 상기 범프포일판 상면에 배치되어 회전부와 접촉하는 탑포일이 구비되어 상기 결합부와 결합하는 에어포일판을 포함한다. In this regard, Korean Patent Registration No. 10-1558489 (registered on October 1, 2015) discloses an assembly-type airfoil bearing, and according to the disclosed contents, the airfoil bearing includes a lower plate having a coupling part and a lower plate of the lower plate. A bump foil plate provided with a bump foil disposed on an upper surface to be elastically deformable and coupled to the coupling portion, and an air foil plate coupled to the coupling portion by having a top foil disposed on the upper surface of the bump foil plate and in contact with the rotating portion. Include.

이러한 에어포일 베어링은 구동시, 일측으로 과열된 내부 공기가 배출되고, 과열된 공기는 외부에서 열교환에 의하여 냉각되어 다른 일측으로 유입된다. 이때, 공기의 유동이 원활하지 못하거나 유동하는 공기의 열교환이 충분하지 못할 경우, 냉각 기능이 떨어지면서 에어포일 베어링 변형을 일으키는 원인이 되어 베어링 성능을 저하시키는 문제가 있다.When the airfoil bearing is driven, overheated internal air is discharged to one side, and the overheated air is cooled by heat exchange from the outside and introduced to the other side. In this case, when the air flow is not smooth or the heat exchange of the flowing air is insufficient, the cooling function is deteriorated, causing deformation of the airfoil bearing, thereby deteriorating the bearing performance.

대한민국 등록특허 제10-1558489호(2015.10.01 등록)Korean Patent Registration No. 10-1558489 (registered on October 1, 2015)

본 발명은 주변 공기의 열교환 효율을 높여 에어포일 베어링의 냉각 성능을 향상시키는 것을 해결하고자 하는 과제로 삼는다. 특히, 본 발명은 포일 플레이트(탑포일, 범프포일 등)를 용접하지 않고 적층만 시켜 제조한 에어포일 베어링에서, 베어링을 통과한 공기를 유동시켜 열교환 효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다. An object of the present invention is to improve the cooling performance of an airfoil bearing by increasing the heat exchange efficiency of the surrounding air. In particular, the present invention is characterized by improving heat exchange efficiency by flowing air that has passed through the bearing in an air foil bearing manufactured by simply laminating without welding foil plates (top foil, bump foil, etc.).

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned herein will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

실시예는, 로터 디스크의 각 양측에 배치되어, 상기 로터 디스크의 회전을 양방향으로 지지하는 제1 및 제2 에어포일 플레이트; 및 상기 제1 에어포일 플레이트를 통과한 공기를 냉각한 후, 상기 제2 에어포일 플레이트로 유입시키는 공기냉각수단을 포함하는 에어포일 베어링을 제공한다.The embodiment includes: first and second airfoil plates disposed on both sides of a rotor disk and supporting rotation of the rotor disk in both directions; And air cooling means for cooling the air that has passed through the first airfoil plate and then flowing it into the second airfoil plate.

바람직하게는, 상기 공기냉각수단은 상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트의 사이에 상기 로터 디스크의 외측으로 배치될 수 있다.Preferably, the air cooling means may be disposed outside the rotor disk between the first and second airfoil plates.

바람직하게는, 상기 공기냉각수단은, 상기 로터 디스크와 상기 제1 에어포일 플레이트 사이를 통과한 공기에 난류를 형성하여 공기를 냉각시키고, 상기 냉각된 공기에 층류를 형성하여 상기 로터 디스크와 상기 제2 에어포일 플레이트의 사이로 유입시킬 수 있다.Preferably, the air cooling means cools the air by forming a turbulent flow in the air that has passed between the rotor disk and the first airfoil plate, and forms a laminar flow in the cooled air to form a laminar flow between the rotor disk and the first airfoil plate. 2 It can flow through the airfoil plate.

바람직하게는, 상기 공기냉각수단은, 측부에 상기 로터 디스크의 회전 반경 방향으로 연장되며 반경 방향으로 갈수록 기울어진 복수의 공기 관통홀을 가질 수 있다.Preferably, the air cooling means may have a plurality of air through-holes extending in a radial direction of rotation of the rotor disk on a side thereof and inclined toward a radial direction.

바람직하게는, 상기 복수의 공기 관통홀은 상기 로터 디스크의 회전 방향과 대향하는 방향으로 기울어질 수 있다.Preferably, the plurality of air through holes may be inclined in a direction opposite to the rotation direction of the rotor disk.

바람직하게는, 상기 공기냉각수단은, 서로 이격 배치되는 제1 및 제2 링 플레이트와, 상기 제1 및 제2 링 플레이트를 연결하며 상기 복수의 공기 관통홀을 형성하는 복수의 베인을 포함할 수 있다.Preferably, the air cooling means may include first and second ring plates spaced apart from each other, and a plurality of vanes connecting the first and second ring plates and forming the plurality of air through holes. have.

바람직하게는, 상기 베인은, 상기 로터 디스크의 회전 방향과 대향하는 방향으로 경사지게 배치되어, 상기 로터 디스크에서 외측으로 이동하는 공기가 상기 베인에 충돌하여 난류를 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the vanes are disposed to be inclined in a direction opposite to the rotation direction of the rotor disk, so that air moving outward from the rotor disk collides with the vanes to form turbulent flow.

바람직하게는, 상기 베인은, 상기 로터 디스크의 회전 중심에서 반경 방향으로 연장되는 기준선에 대하여 받음각을 이루도록 배치되고, 상기 받음각은 0°초과 90°미만일 수 있다.Preferably, the vanes are disposed to form an angle of attack with respect to a reference line extending in a radial direction from the center of rotation of the rotor disk, and the angle of attack may be greater than 0° and less than 90°.

바람직하게는, 상기 로터 디스크와 상기 제1 에어포일 플레이트 사이를 통과한 공기에 복수 층의 난류를 형성하여 공기를 냉각시키고, 상기 냉각된 공기에 복수 층의 층류를 형성하여 상기 로터 디스크와 상기 제2 에어포일 플레이트의 사이로 유입시킬 수 있다.Preferably, a plurality of layers of turbulent flow are formed in the air passing between the rotor disk and the first airfoil plate to cool the air, and a plurality of layers of laminar flow are formed in the cooled air to form the rotor disk and the first airfoil plate. 2 It can flow through the airfoil plate.

바람직하게는, 상기 공기냉각수단은, 로터 디스크의 회전 반경 방향으로 연장되며 반경 방향으로 갈수록 기울어진 복수 층을 이루는 복수의 공기 관통홀을 가질 수 있다.Preferably, the air cooling means may have a plurality of air through-holes extending in a radial direction of rotation of the rotor disk and forming a plurality of layers that are inclined toward the radial direction.

바람직하게는, 상기 복수의 공기 관통홀은 상기 로터 디스크의 회전 방향과 대향하는 방향으로 기울어질 수 있다.Preferably, the plurality of air through holes may be inclined in a direction opposite to the rotation direction of the rotor disk.

바람직하게는, 상기 공기냉각수단은, 서로 이격 배치되는 적어도 세 개 이상의 복수의 링 플레이트와, 상기 복수의 링 플레이트의 사이에 배치되어 복수 층의 공기 관통홀을 형성하는 복수의 베인을 포함할 수 있다.Preferably, the air cooling means may include a plurality of ring plates of at least three or more spaced apart from each other, and a plurality of vanes disposed between the plurality of ring plates to form a plurality of layers of air through holes. have.

바람직하게는, 상기 베인은 상기 로터 디스크의 회전 방향과 대향하는 방향으로 경사지게 배치되어, 상기 로터 디스크에서 외측으로 이동하는 공기가 상기 베인에 충돌하여 난류가 형성될 수 있다.Preferably, the vanes are disposed to be inclined in a direction opposite to the rotation direction of the rotor disk, so that air moving outward from the rotor disk collides with the vanes, thereby forming turbulence.

바람직하게는, 상기 베인은 상기 로터 디스크의 회전 중심에서 반경 방향으로 연장되는 기준선에 대하여 받음각을 이루도록 배치되고, 상기 받음각은 0°초과 90°미만인 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the vanes are arranged to form an angle of attack with respect to a reference line extending in a radial direction from the center of rotation of the rotor disk, and the angle of attack may be greater than 0° and less than 90°.

바람직하게는, 상기 베인은 단마다 서로 다른 받음각을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the vanes may be characterized by forming different angles of attack for each stage.

바람직하게는, 상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트는, 상기 로터 디스크의 각 양측에 이격 배치되는 제1 및 제2 범프포일 플레이트와, 상기 제1 및 제2 범프포일 플레이트와 상기 로터 디스크의 각 양면 사이에 각각 배치되는 제1 및 제2 탑포일 플레이트를 포함할 수 있다.Preferably, the first and second airfoil plates include first and second bumpfoil plates spaced apart from each other on each side of the rotor disk, and each of the first and second bumpfoil plates and the rotor disk. It may include first and second top foil plates respectively disposed between both surfaces.

실시예에 따르면, 로터 디스크 양측의 에어포일 플레이트를 통과하는 공기에 난류 또는 층류를 형성하여, 과열된 공기를 효과적으로 냉각시켜 주며, 냉각된 공기를 에어포일 베어링 내에 원활하게 제공함으로써, 에어포일 베어링의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment, turbulent or laminar flow is formed in the air passing through the airfoil plates on both sides of the rotor disk, effectively cooling the overheated air, and providing the cooled air smoothly in the airfoil bearing, Cooling performance can be improved.

실시예에 따르면, 복수단의 공기 관통홀을 통과하는 공기는 복수 층의 난류 또는 층류를 생성하여, 에어포일 베어링의 공기 열교환 효율을 더욱 높일 수 있으며, 이에 에어포일 베어링 냉각 성능을 증진시킬 수 있다.According to an embodiment, air passing through a plurality of air through holes may generate a plurality of layers of turbulent or laminar flow, thereby further enhancing the air heat exchange efficiency of the airfoil bearing, thereby improving the airfoil bearing cooling performance. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링이 설치된 차량용 공기 압축기를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링의 측단면도.
도 5는 도 1에서 나타낸 제1 링 플레이트와 베인의 평면도.
도 6은 도 1에서 나타낸 제2 링 플레이트와 베인의 저면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어포일 베어링의 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어포일 베어링의 분해사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어포일 베어링의 절단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어포일 베어링의 공기냉각수단의 측단면도.
도 11은 도 10의 AA' 단면도.
도 12는 도 10의 BB' 단면도.
1 is a cross-sectional view showing an air compressor for a vehicle equipped with an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view of an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention.
4 is a side cross-sectional view of an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view of a first ring plate and vanes shown in FIG. 1;
Figure 6 is a bottom view of the second ring plate and vane shown in Figure 1;
7 is a perspective view of an airfoil bearing according to another embodiment of the present invention.
8 is an exploded perspective view of an airfoil bearing according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of an airfoil bearing according to another embodiment of the present invention.
10 is a side cross-sectional view of an air cooling means of an airfoil bearing according to another embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view taken along AA′ of FIG. 10.
12 is a cross-sectional view taken along BB′ of FIG. 10.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to some embodiments to be described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the constituent elements may be selectively selected between the embodiments. It can be combined with and substituted for use.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention are generally understood by those of ordinary skill in the art, unless explicitly defined and described. It can be interpreted as a meaning, and terms generally used, such as terms defined in a dictionary, may be interpreted in consideration of the meaning in the context of the related technology.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In the present specification, the singular form may include the plural form unless specifically stated in the phrase, and when described as "at least one (or more than one) of A and (and) B and C", it is combined with A, B, and C. It may contain one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the constituent elements of the embodiment of the present invention.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the nature, order, or order of the component by the term.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also the component and It may also include the case of being'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.

또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed in the "top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other. It also includes a case in which the above other component is formed or disposed between the two components. In addition, when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one component may be included.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링이 설치된 차량용 공기 압축기를 도시한 단면도이다. 이하. 내측은 모터의 반경방향을 기준으로 축중심을 향하는 방향을 나타내며, 외측은 내측의 반대방향을 나타낸다.1 is a cross-sectional view showing an air compressor for a vehicle equipped with an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention. Below. The inside represents the direction toward the axis center based on the radial direction of the motor, and the outside represents the opposite direction of the inside.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 에어 포일 베어링(1)은 고속으로 회전하는 회전축이 구비된 기계장치에 설치된다. 본 실시 예에서는 공기 압축기에 장착된 블로어 모터의 회전축(65)을 지지하는데 에어포일 베어링(1)이 설치된 것을 예로 들어 설명하고자 한다(그러나 이러한 설명은 하나의 실시 예일 뿐, 회전하는 축을 가진 기계장치 어디에 적용되어도 무방하다).Referring to FIG. 1, an air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention is installed in a mechanical device having a rotating shaft rotating at high speed. In the present embodiment, an example in which the airfoil bearing 1 is installed to support the rotational shaft 65 of the blower motor mounted on the air compressor will be described as an example.(However, this description is only an example, a mechanical device having a rotating shaft. It can be applied anywhere).

차량용 공기 압축기는 외관을 형성하는 하우징(H)과, 하우징(H)의 전방에 결합되어 공기를 압축하는 임펠러(40)와, 임펠러(40)를 수용하는 임펠러 수용부(20) 및 임펠러 하우징(30)과, 하우징(H)의 후방에 결합되는 리어 커버(50)와, 하우징(H)의 내부에 설치되어 임펠러(40)를 회전 구동시키는 블로어 모터(60)를 포함하여 구성된다.An air compressor for a vehicle includes a housing (H) forming an exterior, an impeller 40 coupled to the front of the housing (H) to compress air, an impeller receiving portion 20 accommodating the impeller 40, and an impeller housing ( 30), a rear cover 50 coupled to the rear of the housing H, and a blower motor 60 installed inside the housing H to rotate and drive the impeller 40.

임펠러 하우징(30)의 전방 중앙에는 외부 공기가 유입되는 공기 유입구(31)가 형성되고, 전방 양측에는 공기 토출구(33)가 형성된다. 임펠러(40)는 임펠러 하우징(30)의 내부에 설치되며, 임펠러(40)를 관통하는 중공에 후술할 블로어 모터(60)의 회전축(65)이 결합된다. 즉 임펠러(40)는 회전축(65)에 의해 지지된다. 임펠러(40)에 의해 공기 유입구(31)를 통해 흡입된 공기는 임펠러(40)에 의해 압축되어 공기 토출구(33)로 배출된다.An air inlet 31 through which external air is introduced is formed in the front center of the impeller housing 30, and air discharge ports 33 are formed on both sides of the front side. The impeller 40 is installed inside the impeller housing 30, and the rotation shaft 65 of the blower motor 60, which will be described later, is coupled to the hollow penetrating the impeller 40. That is, the impeller 40 is supported by the rotation shaft 65. The air sucked through the air inlet 31 by the impeller 40 is compressed by the impeller 40 and discharged to the air outlet 33.

블로어 모터(60)는 하우징(H)의 내측에 삽입된 모터 하우징(60a)에 삽입된다. 블로어 모터(60)는 모터 하우징(60a)의 내주면에 인접하게 설치되며 중공(번호 미표기)을 갖는 스테이터(63)와, 스테이터(63)의 중공을 관통하여 설치되는 회전축(65)과, 회전축(65)의 외주면에 결합되는 로터로 구성된다.The blower motor 60 is inserted into the motor housing 60a inserted inside the housing H. The blower motor 60 is installed adjacent to the inner circumferential surface of the motor housing 60a and has a stator 63 having a hollow (not shown), a rotation shaft 65 installed through the hollow of the stator 63, and a rotation shaft ( It consists of a rotor that is coupled to the outer peripheral surface of 65).

회전축(65)은 일단이 임펠러(40)의 중공에 결합된 상태에서 임펠러(40)의 후방에 설치되는 에어포일 베어링(1) 및 저널 베어링(75)에 의해 하우징(H)의 내측에 회전 가능하게 지지되고, 후방 단부 역시 후방베어링(80)에 의해 회전 가능하게 지지된다.The rotary shaft 65 can be rotated inside the housing (H) by the airfoil bearing (1) and journal bearing (75) installed at the rear of the impeller (40) with one end coupled to the hollow of the impeller (40) And the rear end is also rotatably supported by the rear bearing 80.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 실시예에 따른 에어포일 베어링(1)에 관하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the airfoil bearing 1 according to the embodiment.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일 베어링의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일 베어링의 분해사시도이며, 도 4은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일 베어링의 측면도이다.Figure 2 is a perspective view of an airfoil bearing according to a first embodiment of the present invention, Figure 3 is an exploded perspective view of the airfoil bearing according to the first embodiment of the present invention, and Figure 4 is a first embodiment of the present invention. It is a side view of the airfoil bearing according to this.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링(1)은 로터 디스크(R)에 설치되어, 상기 로터 디스크(R)의 회전을 지지한다. 이러한 에어포일 베어링(1)은, 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)와 공기냉각수단(200)을 포함한다.2 to 4, the airfoil bearing 1 according to an embodiment of the present invention is installed on the rotor disk R to support the rotation of the rotor disk R. The airfoil bearing 1 includes first and second airfoil plates 100a and 100b and air cooling means 200.

제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)는 로터 디스크(R)의 각 양측에 배치되어, 로터 디스크(R)의 회전을 양방향으로 지지하는 역할을 한다. The first and second airfoil plates 100a and 100b are disposed on both sides of the rotor disk R and serve to support the rotation of the rotor disk R in both directions.

도 3을 참조하면, 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)는 제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)와 제1 및 제2 탑포일 플레이트(120a,120b)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the first and second airfoil plates 100a and 100b may include first and second bump foil plates 110a and 110b and first and second top foil plates 120a and 120b. I can.

제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)는 로터 디스크(R)의 각 양측에 이격 배치될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)는 로터 디스크(R)의 축방향으로 탄성 변형 가능하다. 이때, 제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)는 범프포일 플레이트부(111a,111b)와, 범프포일부(112a,112b)를 포함할 수 있다.The first and second bump foil plates 110a and 110b may be spaced apart from each other on both sides of the rotor disk R. At this time, the first and second bump foil plates 110a and 110b can be elastically deformed in the axial direction of the rotor disk R. In this case, the first and second bump foil plates 110a and 110b may include bump foil plate portions 111a and 111b and bump foil portions 112a and 112b.

범프포일 플레이트부(111a,111b)는 원형의 디스크 형상으로 형성된다. 이때, 범프포일 플레이트부(111a,111b)의 제1부재(1111a,1111b), 제2부재(1112a,1112b) 및 제3부재(1113a,1113b)를 포함할 수 있다. The bump foil plate portions 111a and 111b are formed in a circular disk shape. In this case, the bump foil plate portions 111a and 111b may include first members 1111a and 1111b, second members 1112a and 1112b, and third members 1113a and 1113b.

제1부재(1111a,1111b)는 링 형상으로 형성되어 로터 디스크(R)의 축부위가 관통하기 위한 중공을 형성한다. The first members 1111a and 1111b are formed in a ring shape to form a hollow through which the shaft portion of the rotor disk R passes.

제2부재(1112a,1112b)는 제1부재(1111a,1111b)보다 큰 직경을 가지는 링 형상으로 형성되어, 제1부재(1111a,1111b)와 반경 방향으로 이격 배치된다. 이때, 제2부재(1112a,1112b)는 복수 개의 제1 고정구(h1)가 형성될 수 있다. 여기서, 제1 고정구(h1)는 로터 디스크(R) 중심을 기준으로 120°간격으로 이격되어 배치될 수 있다.The second members 1112a and 1112b are formed in a ring shape having a larger diameter than the first members 1111a and 1111b, and are spaced apart from the first members 1111a and 1111b in the radial direction. In this case, a plurality of first fasteners h1 may be formed in the second members 1112a and 1112b. Here, the first fixture h1 may be disposed to be spaced apart at 120° intervals with respect to the center of the rotor disk R.

제3부재(1113a,1113b)는 로터 디스크(R)의 회전축에 대하여 방사상으로 배치되어 제1부재(1111a,1111b)와 제2부재(1112a,1112b)를 연결한다.The third members 1113a and 1113b are disposed radially with respect to the axis of rotation of the rotor disk R to connect the first members 1111a and 1111b and the second members 1112a and 1112b.

범프포일부(112a,112b)는 복수 개이며, 제3부재(1113a,1113b)의 사이 공간에 방사상으로 배치된다. 복수 개의 범프포일부(112a,112b)는 서로 등간격으로 이격된다. 범프포일부(112a,112b)는 사다리 꼴 형태의 평면 형상을 가지며, 로터 디스크(R)의 축 방향으로 탄성 변형이 가능하도록 복수 개의 산과 골이 번갈아가면서 연결된 물결(wave) 형상을 가진다. The bump foil portions 112a and 112b are plural, and are radially disposed in the space between the third members 1113a and 1113b. The plurality of bump foil portions 112a and 112b are spaced apart from each other at equal intervals. The bump foil portions 112a and 112b have a trapezoidal planar shape, and have a wave shape in which a plurality of peaks and valleys are alternately connected so as to be elastically deformed in the axial direction of the rotor disk R.

이때, 제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)는 금속 박판을 프레스 가공하여 제조될 수 있다.In this case, the first and second bump foil plates 110a and 110b may be manufactured by pressing a thin metal plate.

제1 및 제2 탑포일 플레이트(120a,120b)는 제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)와 로터 디스크(R)의 각 양면 사이에 각각 배치된다. 이때, 제1 및 제2 탑포일 플레이트(120a,120b)는 탑포일 플레이트부(121a,121b)와 탑포일부(122a,122b)를 포함할 수 있다. The first and second top foil plates 120a and 120b are disposed between the first and second bump foil plates 110a and 110b and both surfaces of the rotor disk R, respectively. In this case, the first and second top foil plates 120a and 120b may include top foil plate portions 121a and 121b and top foil portions 122a and 122b.

탑포일 플레이트부(121a,121b)는 원형의 디스크 형상으로 형성된다. 이때, 탑포일 플레이트부(121a,121b)는 제4부재(1211a,1211b),제5부재(1212a,1212b) 및 제6부재(1213a,1213b)를 포함할 수 있다. The top foil plate portions 121a and 121b are formed in a circular disk shape. In this case, the top foil plate portions 121a and 121b may include fourth members 1211a and 1211b, fifth members 1212a and 1212b, and sixth members 1213a and 1213b.

제4부재(1211a,1211b)는 링 형상으로 형성되어 로터 디스크(R)의 축부위가 관통하기 위한 중공을 형성한다. 이때, 제4부재(1211a,1211b)는 범프포일 플레이트부(111a,111b)의 제1부재(1111a,1111b)와 마주하여 배치된다. The fourth members 1211a and 1211b are formed in a ring shape to form a hollow through which the shaft portion of the rotor disk R passes. At this time, the fourth members 1211a and 1211b are disposed to face the first members 1111a and 1111b of the bump foil plate portions 111a and 111b.

제5부재(1212a,1212b)는 제4부재(1211a,1211b)보다 큰 직경을 가지는 링 형상으로 형성되어, 제4부재(1211a,1211b)와 반경 방향으로 이격 배치된다. 또한, 제5부재(1212a,1212b)는 범프포일 플레이트부(111a,111b)의 제2부재(1112a,1112b)와 마주하여 배치된다. 이때, 제5부재(1212a,1212b)는 제1 고정구(h1)에 대응하여 복수 개의 제2 고정구(h2)가 형성될 수 있다. The fifth members 1212a and 1212b are formed in a ring shape having a larger diameter than the fourth members 1211a and 1211b, and are spaced apart from the fourth members 1211a and 1211b in the radial direction. Also, the fifth members 1212a and 1212b are disposed to face the second members 1112a and 1112b of the bump foil plate portions 111a and 111b. In this case, the fifth members 1212a and 1212b may have a plurality of second fasteners h2 corresponding to the first fasteners h1.

제6부재(1213a,1213b)는 로터 디스크(R)의 회전축에 대하여 방사상으로 배치되어 제6부재(1213a,1213b)는 제4부재(1211a,1211b)와 제5부재(1212a,1212b)를 연결한다. 이때, 제6부재(1213a,1213b)는 범프포일 플레이트부(111a,111b)의 제3부재(1113a,1113b)와 마주하여 배치된다.The sixth members 1213a and 1213b are arranged radially with respect to the rotational axis of the rotor disk R, and the sixth members 1213a and 1213b connect the fourth members 1211a and 1211b and the fifth members 1212a and 1212b. do. At this time, the sixth members 1213a and 1213b are disposed to face the third members 1113a and 1113b of the bump foil plate portions 111a and 111b.

탑포일부(122a,122b)는 제6부재(1213a,1213b)의 사이에 배치된다. 탑포일부(122a,122b)는 네 변 중 한 변은 탑포일 플레이트부(121a,121b)와 연결되고, 다른 세 변은 자유단(free end)으로 형성된다. The top foil portions 122a and 122b are disposed between the sixth members 1213a and 1213b. One of the four sides of the top foil portions 122a and 122b is connected to the top foil plate portions 121a and 121b, and the other three sides are formed as free ends.

이때, 제1 및 제2 탑포일 플레이트(120a,120b)는 금속 박판을 프레스 가공하여 제조될 수 있다.In this case, the first and second top foil plates 120a and 120b may be manufactured by pressing a thin metal plate.

공기냉각수단(200)은 제1 에어포일 플레이트(100a)를 통과한 공기를 냉각한 후, 상기 제2 에어포일 플레이트(100b)로 유입시킨다.The air cooling means 200 cools the air that has passed through the first airfoil plate 100a and then introduces it into the second airfoil plate 100b.

공기냉각수단(200)은 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)의 사이에 배치되며, 로터 디스크(R)의 외측으로 배치될 수 있다.The air cooling means 200 is disposed between the first and second airfoil plates 100a and 100b, and may be disposed outside the rotor disk R.

공기냉각수단(200)은 로터 디스크(R)와 상기 제1 에어포일 플레이트(100a) 사이를 통과한 공기에 난류를 형성하여 공기를 냉각시키고, 상기 냉각된 공기에 층류를 형성하여 상기 로터 디스크(R)와 상기 제2 에어포일 플레이트(100b)의 사이로 유입시킬 수 있다.The air cooling means 200 cools the air by forming a turbulent flow in the air that has passed between the rotor disk R and the first airfoil plate 100a, and forms a laminar flow in the cooled air to form the rotor disk ( It may be introduced between R) and the second airfoil plate 100b.

공기냉각수단(200)은 로터 디스크(R)가 배치되는 중공(201)을 가지고, 중공(201)에 연통하여 반경 방향으로 연장되는 복수의 공기 관통홀(202)을 가질 수 있다. 이때, 공기 관통홀(202)은 로터 디스크(R)의 반경 방향으로 연장되며, 반경 방향으로 갈수록 기울어지게 형성될 수 있다. 바람직하게는, 공기 관통홀(202)은 로터 디스크(R)의 회전 방향과 대향하는 방향으로 기울어질 수 있다. The air cooling means 200 may have a hollow 201 in which the rotor disk R is disposed, and may have a plurality of air through holes 202 extending in a radial direction by communicating with the hollow 201. At this time, the air through hole 202 extends in the radial direction of the rotor disk R, and may be formed to be inclined toward the radial direction. Preferably, the air through-hole 202 may be inclined in a direction opposite to the rotation direction of the rotor disk R.

공기냉각수단(200)은 제1 및 제2 링 플레이트(210,220)와, 복수의 베인(230)을 포함할 수 있다.The air cooling means 200 may include first and second ring plates 210 and 220 and a plurality of vanes 230.

도 5는 도 1에서 나타낸 제1 링 플레이트와 베인의 평면도이고, 도 6은 도 1에서 나타낸 제2 링 플레이트와 베인의 저면도이다.5 is a plan view of the first ring plate and vanes shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a bottom view of the second ring plate and vanes shown in FIG. 1.

제1 및 제2 링 플레이트(210,220)는 각각 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)의 마주하는 면에 배치되어 서로 이격 배치될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 링 플레이트(210,220)의 이격 거리(H1)는 로터 디스크(R)의 축방향 두께(H2)보다 클 수 있다.The first and second ring plates 210 and 220 may be disposed on opposite surfaces of the first and second airfoil plates 100a and 100b, respectively, and may be spaced apart from each other. In this case, the separation distance H1 between the first and second ring plates 210 and 220 may be greater than the thickness H2 in the axial direction of the rotor disk R.

제1 및 제2 링 플레이트(210,220)는 제5부재(1212a,1212b)에 면접 배치될 수 있다. 제1 및 제2 링 플레이트(210,220)는 제2 고정구(h2)에 대응하여 제3 고정구(h3)가 형성될 수 있다. The first and second ring plates 210 and 220 may be arranged for an interview on the fifth members 1212a and 1212b. The first and second ring plates 210 and 220 may have a third fastener h3 corresponding to the second fastener h2.

복수의 베인(230)은 제1 및 제2 링 플레이트(210,220)를 연결한다. 복수의 베인(230)은 공기 관통홀(202)을 형성하며, 상기 공기 관통홀(202)을 통과하는 공기를 안내한다. 이때, 베인(230)은 로터 디스크(R)의 회전 방향과 대향하는 방향으로 경사지게 배치되어, 로터 디스크(R)측에서 공기 관통홀(202)을 통과하는 공기가 베인(230)에 충돌하면서 난류를 형성될 수 있다. 즉, 도면과 같이, 로터 디스크(R)가 시계 방향으로 회전하는 경우, 베인(413)은 외측으로 갈수록 반시계 방향으로 기울어지게 경사진다. 보다 바람직하게는, 각 베인(230)은 로터 디스크(R)의 회전 중심에서 반경 방향으로 연장되는 기준선에 대하여 받음각(∠a)을 이루도록 배치될 수 있다. 여기서, 받음각(∠a) 0°초과 90°미만일 수 있다. The plurality of vanes 230 connect the first and second ring plates 210 and 220. The plurality of vanes 230 form an air through hole 202 and guide air passing through the air through hole 202. At this time, the vanes 230 are arranged to be inclined in a direction opposite to the rotation direction of the rotor disk R, so that the air passing through the air through holes 202 from the rotor disk R side collides with the vanes 230 and turbulent flow. Can be formed. That is, as shown in the figure, when the rotor disk R rotates in a clockwise direction, the vanes 413 are inclined to be inclined counterclockwise toward the outside. More preferably, each vane 230 may be disposed to form an angle of attack (∠a) with respect to a reference line extending in the radial direction from the rotation center of the rotor disk R. Here, the angle of attack (∠a) may be greater than 0° and less than 90°.

도 5를 참조하면, 로터 디스크(R)가 회전하는 동안 제1 에어포일 플레이트(100a)에 의하여 가열된 공기는 제1 에어포일 플레이트(100a)의 탑포일부(122a)를 통과한다. 이때, 탑포일부(122a)를 통과한 공기가 공기 관통홀(202)을 통해 외부로 빠져나가면서 베인(230)의 내측면과 충돌하여 난류가 형성될 수 있다. 이때, 가열된 공기는 주변 공기와 열교환을 통하여 냉각되며, 난류에 의하여 열교환 시간이 연장될 수 있다.Referring to FIG. 5, air heated by the first airfoil plate 100a while the rotor disk R rotates passes through the top foil portion 122a of the first airfoil plate 100a. At this time, the air that has passed through the top foil part 122a exits to the outside through the air through hole 202 and collides with the inner surface of the vane 230 to form turbulence. In this case, the heated air is cooled through heat exchange with the surrounding air, and the heat exchange time may be extended due to turbulence.

또한, 도 6을 참조하면, 냉각된 공기는 베인(230)의 경사를 따라 층류를 형성하며 로터 디스크(R)와 제2 에어포일 플레이트(100b) 사이로 유입되어 제2 에어포일 플레이트(100b) 냉각한다. 이때, 냉각된 공기는 층류에 의하여 이동 속도가 증가하며, 제2 에어포일 플레이트(100b)와의 접촉이 보다 원활할 수 있다.In addition, referring to FIG. 6, the cooled air forms a laminar flow along the inclination of the vane 230 and is introduced between the rotor disk R and the second airfoil plate 100b to cool the second airfoil plate 100b. do. At this time, the cooled air increases the moving speed due to the laminar flow, and the contact with the second airfoil plate 100b may be more smooth.

동일한 원리로 로터 디스크(R)와 제2 에어포일 플레이트(100b) 사이를 먼저 통과한 가열된 공기가 난류에 의하여 냉각되고, 냉각된 공기가 로터 디스크(R)와 제1 에어포일 플레이트(100a)로 흡입되면서 제1 에어포일 플레이트(100a)를 냉각시키는 것도 가능하다.With the same principle, the heated air that first passed between the rotor disk R and the second airfoil plate 100b is cooled by turbulence, and the cooled air is cooled by the rotor disk R and the first airfoil plate 100a. It is also possible to cool the first airfoil plate 100a while being sucked into.

이처럼 로터 디스크(R)의 양측으로 에어포일 플레이트가 배치되는 경우, 일측의 에어포일 플레이트를 냉각하고 가열된 공기가 곧바로 다른 일측의 에어포일 플레이트로 유입될 시, 공기의 온도가 과열되면서 다른 일측의 에어포일 플레이트는 냉각되지 않거나, 반대로 온도가 증가되는 현상이 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 에어포일 베어링은 이와 같이 공기가 과열되는 현상을 방지하고 냉각된 공기를 원활하게 제공함으로써, 에어포일 베어링의 냉각 효율을 높일 수 있다.When the airfoil plates are arranged on both sides of the rotor disk R, when the airfoil plate on one side is cooled and the heated air directly flows into the airfoil plate on the other side, the air temperature is overheated and the other side is The airfoil plate may not be cooled or, conversely, the temperature may increase. The airfoil bearing according to the present invention prevents the air from being overheated and provides the cooled air smoothly, thereby increasing the cooling efficiency of the airfoil bearing.

이러한 본 발명에 따른 에어포일 베어링은 로터의 회전시 주변의 유동 공기가 공기 관통홀을 통과하면서 난류 또는 층류를 형성하여, 유동 공기의 열 교환 효율을 높이고 에어포일 베어링의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.In the airfoil bearing according to the present invention, turbulent or laminar flow is formed while the surrounding air flows through the air through hole when the rotor is rotated, thereby increasing the heat exchange efficiency of the flowing air and improving the cooling performance of the airfoil bearing. .

결합수단(400)은 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)와 공기냉각수단(200)을 결합시킨다. 이때, 결합수단(400)은 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)와 상기 공기냉각수단(200)를 관통하는 복수의 결합핀(410)을 포함할 수 있다. 이때, 복수의 결합핀(410)은 상기 로터 디스크(R)의 중심을 기준으로 120° 간격으로 이격 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 공기냉각수단(200)은 제2 고정구(h2)에 대응하여 축 방향으로 연장된 복수 개의 제3 고정구(h3)가 형성될 수 있다. 이때, 결합핀(410)은 중첩되도록 배치된 제1 고정구(h1), 제2 고정구(h2) 및 제3 고정구(h3)를 통과한다. The coupling means 400 couples the first and second airfoil plates 100a and 100b and the air cooling means 200. In this case, the coupling means 400 may include first and second airfoil plates 100a and 100b and a plurality of coupling pins 410 passing through the air cooling means 200. In this case, the plurality of coupling pins 410 may be spaced apart at 120° intervals based on the center of the rotor disk R. In more detail, the air cooling means 200 may have a plurality of third fasteners h3 extending in the axial direction corresponding to the second fastener h2. At this time, the coupling pin 410 passes through the first fastener h1, the second fastener h2, and the third fastener h3 arranged to overlap.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 다른 실시예에 따른 에어포일 베어링(2)에 관하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the airfoil bearing 2 according to another embodiment.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어포일 베어링의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어포일 베어링의 분해사시도이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어포일 베어링의 측단면도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어포일 베어링의 공기냉각수단의 측단면도이다.7 is a perspective view of an airfoil bearing according to another embodiment of the present invention, Figure 8 is an exploded perspective view of an airfoil bearing according to another embodiment of the present invention, and Figure 9 is an airfoil according to another embodiment of the present invention A side cross-sectional view of the bearing, and FIG. 10 is a side cross-sectional view of an air cooling means of an airfoil bearing according to another embodiment of the present invention.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 에어포일 베어링(2)은 복수 층의 난류 또는 층류를 생성시키는 공기냉각수단(300)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 7 to 10, the airfoil bearing 2 may include an air cooling means 300 for generating a plurality of layers of turbulent or laminar flow.

공기냉각수단(300)은 로터 디스크(R)와 상기 제1 에어포일 플레이트(100a) 사이를 통과한 공기에 복수 층의 난류를 형성하여 공기를 냉각시키고, 상기 냉각된 공기에 복수 층의 층류를 형성하여 상기 로터 디스크(R)와 상기 제2 에어포일 플레이트(100b)의 사이로 유입시킬 수 있다.The air cooling means 300 cools the air by forming a plurality of layers of turbulent flow in the air that has passed between the rotor disk R and the first airfoil plate 100a, and creates a plurality of layers of laminar flow in the cooled air. It may be formed to be introduced between the rotor disk R and the second airfoil plate 100b.

공기냉각수단(300)은 로터 디스크(R)가 배치되는 중공(301)을 가지고, 중공(301)에 연통하여 반경 방향으로 연장되는 복수의 공기 관통홀(302)을 가질 수 있다. 이에, 공기냉각수단(300)의 내측으로 로터 디스크(R)가 배치되고, 공기 관통홀(302)을 통하여 로터 디스크(R)의 주위의 공기가 배출 또는 인입될 수 있다.The air cooling means 300 may have a hollow 301 in which the rotor disk R is disposed, and may have a plurality of air through holes 302 extending in a radial direction by communicating with the hollow 301. Accordingly, the rotor disk R is disposed inside the air cooling means 300, and air around the rotor disk R may be discharged or introduced through the air through hole 302.

공기 관통홀(302)은 로터 디스크(R)의 반경 방향으로 연장되며 반경 방향으로 갈수록 기울어질 수 있다. 이때, 공기 관통홀(302)은 로터 디스크(R)의 회전 방향과 대향하는 방향으로 기울어질 수 있다. The air through-hole 302 extends in the radial direction of the rotor disk R and may be inclined toward the radial direction. At this time, the air through-hole 302 may be inclined in a direction opposite to the rotation direction of the rotor disk R.

공기냉각수단(300)은 복수의 링 플레이트(310,320,330)와, 베인(340)을 포함할 수 있다.The air cooling means 300 may include a plurality of ring plates 310, 320, 330 and vanes 340.

복수의 링 플레이트(310,320,330)은 적어도 세 개 이상으로 구비될 수 있다. 이때, 복수의 링 플레이트(310,320,330)는 등간격으로 이격 배치된다. 여기서, 복수의 링 플레이트(310,320,330)의 이격 거리의 합(H3)은 로터 디스크(R)의 축방향 두께(H2)보다 크게 형성된다. 이때, 복수의 링 플레이트(310,320,330) 중에서 중간에 배치된 플레이트(320)가 양측에 배치된 링 플레이트(310,330)보다 두껍게 형성될 수 있다.At least three or more ring plates 310, 320, and 330 may be provided. At this time, the plurality of ring plates 310, 320, 330 are spaced apart at equal intervals. Here, the sum (H3) of the separation distances of the plurality of ring plates (310, 320, 330) is formed larger than the axial thickness (H2) of the rotor disk (R). In this case, among the plurality of ring plates 310, 320, and 330, the plate 320 disposed in the middle may be formed thicker than the ring plates 310 and 330 disposed on both sides.

복수의 베인(340)은 복수의 링 플레이트(310,320,330)의 사이에 배치된다. 이때, 복수의 베인(340)은 로터 디스크(R)의 회전축 방향으로 복수 층을 이룬다. 즉, 도면과 같이 세 개의 링 플레이트(310,320,330)일 경우, 세 개의 링 플레이트(310,320,330)의 사이에 2단으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 플레이트(310,320,330)를 순차적으로 제1,제2 및 제3 플레이트라고 가정하면, 복수의 베인(340)은 제1 플레이트(310)와 제2 플레이트(320) 사이에 배치된 제1 베인(341)과, 상기 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330) 사이에 배치된 제2 베인(342)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1베인(341)과 제2베인(342)은 축 방향으로 동일 선상에 배치될 수 있다. 한편 제1베인(341)과 제2베인(342)은 축방향으로 엇갈린 위치에 배치될 수도 있다. The plurality of vanes 340 are disposed between the plurality of ring plates 310, 320, and 330. At this time, the plurality of vanes 340 form a plurality of layers in the direction of the rotation axis of the rotor disk R. That is, in the case of the three ring plates 310, 320, and 330 as shown in the drawing, they may be arranged in two stages between the three ring plates 310, 320, and 330. For example, assuming that the plurality of plates 310, 320, and 330 are sequentially first, second and third plates, the plurality of vanes 340 are disposed between the first plate 310 and the second plate 320. A first vane 341 and a second vane 342 disposed between the second plate 320 and the third plate 330 may be included. Here, the first vane 341 and the second vane 342 may be disposed on the same line in the axial direction. Meanwhile, the first vane 341 and the second vane 342 may be disposed at alternate positions in the axial direction.

복수의 베인(340)은 복수의 공기 관통홀(302)을 형성하며, 상기 공기 관통홀(302)을 통과하는 공기를 안내한다. 각 베인(340)은 로터 디스크(R)의 회전 방향과 대향하는 방향으로 경사지게 배치될 수 있다. 이때, 로터 디스크(R)에서 외측으로 이동하는 공기가 베인(230)에 충돌하면서 난류가 발생할 수 있다. 즉, 로터 디스크(R)가 시계 방향으로 회전하는 경우, 베인(340)은 외측으로 갈수록 반시계 방향을 향하도록 경사진다. 여기서, 제1베인(341)과 제2베인(342)은 기울기는 서로 상이할 수 있다.The plurality of vanes 340 form a plurality of air through holes 302 and guide air passing through the air through holes 302. Each vane 340 may be disposed to be inclined in a direction opposite to the rotation direction of the rotor disk R. At this time, turbulence may occur while air moving outward from the rotor disk R collides with the vanes 230. That is, when the rotor disk R rotates in a clockwise direction, the vanes 340 are inclined to face counterclockwise toward the outside. Here, the first vane 341 and the second vane 342 may have different inclinations.

도 11은 도 10의 AA' 단면도이고, 도 12는 도 10의 BB' 단면도이다. 11 is a cross-sectional view taken along line AA' of FIG. 10, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line BB' of FIG.

도 11 및 도 12를 참조하면, 복수의 베인(340)은 로터 디스크(R)의 회전 중심에서 반경 방향으로 연장되는 기준선을 기준으로 받음각(∠b)(∠c)을 형성한다. 여기서, 받음각(∠b)(∠c)은 0°초과 90°미만일 수 있다. 이때, 베인(413)은 복수 층으로 배열되며, 단마다 서로 다른 기울기로 배치될 수 있다. 즉, 베인(340)은 단마다 서로 다른 받음각을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 베인(341)의 받음각(∠b)과 제2 베인(342)의 받음각(∠c)은 서로 다를 수 있다.11 and 12, the plurality of vanes 340 form an angle of attack (∠b) (∠c) based on a reference line extending in the radial direction from the rotation center of the rotor disk R. Here, the angle of attack (∠b) (∠c) may be greater than 0° and less than 90°. In this case, the vanes 413 are arranged in a plurality of layers, and may be arranged at different slopes for each stage. That is, the vanes 340 may form different angles of attack for each stage. For example, the angle of attack ∠b of the first vane 341 and the angle of attack ∠c of the second vane 342 may be different from each other.

이러한 본 발명에 따른 에어포일 베어링(2)에 의하면, 로터 디스크(R)가 회전하는 동안 제1 에어포일 플레이트(100a)를 냉각시키고 가열된 공기가 공기 관통홀(302)을 통과하는 동안 복수 층의 난류가 형성되면서, 가열된 공기와 외부 공기와의 열교환 시간이 연장되고 공기가 보다 빠르게 냉각될 수 있다. 또한, 냉각된 공기가 다시 제2 에어포일 플레이트(100b)로 유입되는 동안 베인(340)의 경사에 의하여 복수 층의 층류가 형성되면서, 냉각된 공기가의 유동 속도가 증가하고 보다 다량의 냉각 공기가 제2 에어포일 플레이트(100b)로 유입될 수 있다.According to the airfoil bearing 2 according to the present invention, while the rotor disk R rotates, the first airfoil plate 100a is cooled and the heated air passes through the air through hole 302. As turbulence is formed, the heat exchange time between the heated air and the outside air is extended, and the air can be cooled more quickly. In addition, while the cooled air flows back into the second airfoil plate 100b, a plurality of layers of laminar flow are formed by the inclination of the vane 340, thereby increasing the flow rate of the cooled air and a larger amount of cooling air. May flow into the second airfoil plate 100b.

이러한 본 발명에 따른 에어포일 베어링은 로터 양측의 에어포일 플레이트를 통과하는 공기에 난류 또는 층류를 형성하여, 과열된 공기를 효과적으로 냉각시켜 주며, 냉각된 공기를 에어포일 베어링 내에 원활하게 제공함으로써, 에어포일 베어링의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.The airfoil bearing according to the present invention forms a turbulent or laminar flow in the air passing through the airfoil plates on both sides of the rotor, effectively cooling the overheated air, and smoothly providing the cooled air in the airfoil bearing, It can improve the cooling performance of the foil bearing.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can do it.

R: 로터 디스크
100a,100b: 제1 및 제2 에어포일 플레이트
110a,110b: 제1 및 제2 범프포일 플레이트
120a,120b: 제1 및 제2 탑포일 플레이트
200,300: 공기냉각수단
210,220,310,320,330: 링 플레이트
230,340: 베인
341: 제1베인
342: 제2베인
400: 결합수단
410: 결합핀
R: rotor disc
100a, 100b: first and second airfoil plates
110a, 110b: first and second bump foil plates
120a, 120b: first and second top foil plates
200,300: air cooling means
210,220,310,320,330: ring plate
230,340: Bain
341: first vane
342: second vane
400: coupling means
410: coupling pin

Claims (16)

로터 디스크(R)의 각 양측에 배치되어, 상기 로터 디스크(R)의 회전을 양방향으로 지지하는 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b); 및
상기 제1 에어포일 플레이트(100a)를 통과한 공기를 냉각한 후, 상기 제2 에어포일 플레이트(100b)로 유입시키는 공기냉각수단(200)(300)을 포함하는 에어포일 베어링.
First and second airfoil plates 100a and 100b disposed on both sides of the rotor disk R to support rotation of the rotor disk R in both directions; And
An airfoil bearing comprising an air cooling means (200) (300) for cooling the air that has passed through the first airfoil plate (100a) and introducing it into the second airfoil plate (100b).
제1항에 있어서,
상기 공기냉각수단(200)(300)은 상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)의 사이에 배치되며, 상기 로터 디스크(R)의 외측으로 배치되는 것을 특징으로 하는 에어포일 베어링.
The method of claim 1,
The air cooling means (200) (300) is disposed between the first and second airfoil plates (100a, 100b), and is disposed outside the rotor disk (R).
제1항에 있어서,
상기 공기냉각수단(200)은,
상기 로터 디스크(R)와 상기 제1 에어포일 플레이트(100a) 사이를 통과한 공기에 난류를 형성하여 공기를 냉각시키고, 상기 냉각된 공기에 층류를 형성하여 상기 로터 디스크(R)와 상기 제2 에어포일 플레이트(100b)의 사이로 유입시키는 것을 특징으로 하는 에어포일 베어링.
The method of claim 1,
The air cooling means 200,
Turbulent flow is formed in the air that has passed between the rotor disk R and the first airfoil plate 100a to cool the air, and a laminar flow is formed in the cooled air to form a laminar flow between the rotor disk R and the second airfoil plate 100a. An airfoil bearing, characterized in that flowing through the airfoil plate (100b).
제1항에 있어서,
상기 공기냉각수단(200)은,
측부에 상기 로터 디스크(R)의 회전 반경 방향으로 연장되며 반경 방향으로 갈수록 기울어진 복수의 공기 관통홀(202)을 가지는 에어포일 베어링.
The method of claim 1,
The air cooling means 200,
An airfoil bearing having a plurality of air through-holes 202 extending in a radial direction of rotation of the rotor disk R on a side thereof and inclined toward a radial direction.
제4항에 있어서,
상기 복수의 공기 관통홀(202)은 상기 로터 디스크(R)의 회전 방향과 대향하는 방향으로 기울어진 에어포일 베어링.
The method of claim 4,
The plurality of air through holes 202 are inclined in a direction opposite to the rotation direction of the rotor disk R.
제4항에 있어서,
상기 공기냉각수단(200)은,
서로 이격 배치되는 제1 및 제2 링 플레이트(210,220)와,
상기 제1 및 제2 링 플레이트(210,220)를 연결하며 상기 복수의 공기 관통홀(202)을 형성하는 복수의 베인(230)을 포함하는 에어포일 베어링.
The method of claim 4,
The air cooling means 200,
First and second ring plates 210 and 220 disposed spaced apart from each other,
An airfoil bearing comprising a plurality of vanes (230) connecting the first and second ring plates (210, 220) and forming the plurality of air through holes (202).
제6항에 있어서,
상기 베인(230)은 상기 로터 디스크(R)의 회전 방향과 대향하는 방향으로 경사지게 배치되어,
상기 로터 디스크(R)측에서 상기 공기 관통홀(202)을 통과하는 공기가 상기 베인(230)에 충돌하여 난류를 형성되는 것을 특징으로 하는 에어포일 베어링.
The method of claim 6,
The vane 230 is disposed to be inclined in a direction opposite to the rotation direction of the rotor disk R,
Airfoil bearing, characterized in that turbulent flow is formed by the air passing through the air through hole (202) from the rotor disk (R) side collides with the vane (230).
제6항에 있어서,
상기 베인(230)은 상기 로터 디스크(R)의 회전 중심에서 반경 방향으로 연장되는 기준선에 대하여 받음각(∠a)을 이루도록 배치되고,
상기 받음각(∠a)은 0°초과 90°미만인 것을 특징으로 하는 에어포일 베어링.
The method of claim 6,
The vanes 230 are arranged to form an angle of attack (∠a) with respect to a reference line extending in a radial direction from the rotation center of the rotor disk R,
Airfoil bearing, characterized in that the angle of attack (∠a) is greater than 0° and less than 90°.
제1항에 있어서,
상기 로터 디스크(R)와 상기 제1 에어포일 플레이트(100a) 사이를 통과한 공기에 복수 층의 난류를 형성하여 공기를 냉각시키고, 상기 냉각된 공기에 복수 층의 층류를 형성하여 상기 로터 디스크(R)와 상기 제2 에어포일 플레이트(100b)의 사이로 유입시키는 것을 특징으로 하는 에어포일 베어링.
The method of claim 1,
The rotor disk (R) and the first airfoil plate (100a) form a plurality of layers of turbulent flow in the air to cool the air, and form a plurality of layers of laminar flow in the cooled air to form the rotor disk ( R) and the airfoil bearing, characterized in that inflow between the second airfoil plate (100b).
제9항에 있어서,
상기 공기냉각수단(300)은,
상기 로터 디스크(R)의 회전 반경 방향으로 연장되며 반경 방향으로 갈수록 기울어진 복수 층을 이루는 복수의 공기 관통홀(302)을 가지는 에어포일 베어링.
The method of claim 9,
The air cooling means 300,
An airfoil bearing having a plurality of air through holes 302 extending in a radial direction of rotation of the rotor disk R and forming a plurality of layers inclined toward a radial direction.
제9항에 있어서,
상기 복수의 공기 관통홀(302)은 상기 로터 디스크(R)의 회전 방향과 대향하는 방향으로 기울어진 에어포일 베어링.
The method of claim 9,
The plurality of air through holes 302 are inclined in a direction opposite to the rotation direction of the rotor disk R.
제9항에 있어서,
상기 공기냉각수단(300)은,
서로 이격 배치되는 적어도 세 개 이상의 복수의 링 플레이트(310,320,330)와,
상기 복수의 링 플레이트(310,320,330)의 사이에 배치되어 복수 층의 공기 관통홀(302)을 형성하는 복수의 베인(340)을 포함하는 에어포일 베어링.
The method of claim 9,
The air cooling means 300,
At least three or more plurality of ring plates 310, 320, 330 spaced apart from each other, and
An airfoil bearing comprising a plurality of vanes (340) disposed between the plurality of ring plates (310, 320, 330) to form a plurality of layers of air through holes (302).
제12항에 있어서,
상기 베인(340)은 상기 로터 디스크(R)의 회전 방향과 대향하는 방향으로 경사지게 배치되어,
상기 로터 디스크(R)측에서 상기 공기 관통홀(202)을 통과하는 공기가 상기 베인(230)에 충돌하여 난류를 형성되는 것을 특징으로 하는 에어포일 베어링.
The method of claim 12,
The vane 340 is disposed to be inclined in a direction opposite to the rotation direction of the rotor disk R,
Airfoil bearing, characterized in that turbulent flow is formed by the air passing through the air through hole (202) from the rotor disk (R) side collides with the vane (230).
제13항에 있어서,
상기 베인(340)은 상기 로터 디스크(R)의 회전 중심에서 반경 방향으로 연장되는 기준선에 대하여 받음각(∠b)(∠c)을 이루도록 배치되고,
상기 받음각(∠b)(∠c)은 0°초과 90°미만인 것을 특징으로 하는 에어포일 베어링.
The method of claim 13,
The vanes 340 are arranged to form an angle of attack (∠b) (∠c) with respect to a reference line extending in the radial direction from the rotation center of the rotor disk R,
Airfoil bearing, characterized in that the angle of attack (∠b) (∠c) is greater than 0° and less than 90°.
제14항에 있어서,
상기 베인(340)은 단마다 서로 다른 받음각(∠b)(∠c)을 형성하는 것을 특징으로 하는 에어포일 베어링.
The method of claim 14,
The vane 340 is an airfoil bearing, characterized in that forming a different angle of attack (∠b) (∠c) for each stage.
제1항 내지 제15항 중 선택된 어느 한 항 있어서,
상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)는,
상기 로터 디스크(R)의 각 양측에 이격 배치되는 제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)와,
상기 제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)와 로터 디스크(R)의 각 양면 사이에 각각 배치되는 제1 및 제2 탑포일 플레이트(120a,120b)를 포함하는 에어포일 베어링.
The method according to any one selected from claims 1 to 15,
The first and second airfoil plates 100a and 100b,
First and second bump foil plates 110a and 110b spaced apart from each other on both sides of the rotor disk R,
An airfoil bearing comprising first and second top foil plates 120a and 120b disposed between the first and second bump foil plates 110a and 110b and both surfaces of the rotor disk R, respectively.
KR1020190036724A 2019-03-29 2019-03-29 Air foil bearing KR20200114638A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190036724A KR20200114638A (en) 2019-03-29 2019-03-29 Air foil bearing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190036724A KR20200114638A (en) 2019-03-29 2019-03-29 Air foil bearing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200114638A true KR20200114638A (en) 2020-10-07

Family

ID=72884492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190036724A KR20200114638A (en) 2019-03-29 2019-03-29 Air foil bearing

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200114638A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101558489B1 (en) 2015-03-20 2015-10-07 ㈜티앤이코리아 Thrust foil air bearing

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101558489B1 (en) 2015-03-20 2015-10-07 ㈜티앤이코리아 Thrust foil air bearing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5809395B2 (en) Supersonic compressor with radial flow path
JPS58214061A (en) Belt pulley and its manufacture
EP1443246B1 (en) Continuously variable transmission
AU2006271917A1 (en) Radial compressor
JP6195722B2 (en) Scroll type fluid machine
KR20200114636A (en) Air foil bearing
WO2017159729A1 (en) Centrifugal compression test device
EP3263865A1 (en) Variable nozzle mechanism and variable capacity-type exhaust turbo supercharger
KR20200114638A (en) Air foil bearing
CN106050656B (en) Vortex equipment
US10907647B2 (en) Centrifugal pump with serrated impeller
KR20200114637A (en) Air foil bearing
JP6874121B2 (en) Variable vane and compressor
JP6811836B2 (en) Exhaust turbine supercharger
KR20200122496A (en) Thrust Support Apparatus
CN215634379U (en) Dynamic pressure thrust bearing
KR101540403B1 (en) Centrifugal Impeller Having External Blade and Pump thereof
EP3510250B1 (en) Boundary layer turbomachine
KR20200122498A (en) Radial Force Support Apparatus
US11493047B2 (en) Thin pump
JP2015228768A (en) Rotary machine
WO2020255306A1 (en) Supercharger and method for connecting pipe in supercharger
KR101849362B1 (en) A rotary machine
KR102260315B1 (en) Centrifugal compressor
WO2021199308A1 (en) Turbocharger

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal