KR830001267B1 - 축 드러스트 베어링 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

축 드러스트 베어링 장치

제1도는 본 발명에 의한 축 드러스트 베어링 장치의 제1예시도로서, 압축기에 대하여 크게 확대한 도면.

제2도는 본 발명에 의한 축 드러스트 베어링 장치의 제2예시도로서, 역시 압축기에 대하여 크게 확대한 도면.

본 발명은 축방향으로 견고하게 고정되어 있으며 축 드러스트판과 상호 작용하는 드러스트 베어링이 제공되어 있는 유체 기관에 있어서 회전축에 작용하는 축추력을 흡수하는 축 드러스트 베어링 장치에 관한 것이다.

열 터어보 기관에서, 견고하게 고정되어 있으며 축 드러스트판과 상호 작용하는 드러스트 베어링에 의해서 터어빈 축에 작용하는 축추력을 흡수할 수 있다는 것이 알려져 있다. 그러나, 드러스트 베어링의 완전한 동작 상태를 위해서 축드러스트판의 주변 속도는 일정한 값, 즉 일정한 범위로 제한되어 있는 한개의 드러스트 베어링에 의해서 흡수할 수 있는 축추력의 값을 초과해서는 안된다. 다른 한편으로, 특히 가스 터어빈의 경우에 동작 중에 일어나는 축추력을 정확하세 미리 산정할 수 없는 경우가 자주 있는데, 이것은 드러스트 베어링의 부하에 대하여 특히 큰 축 직경을 필요로 하는 대형 가스 터어빈의 경우에 비교적 커다란 불확실 요인이 된다. 이러한 불확실 요인에 대응하는 드러스트 베어링을 크게 한다는 것은 축 드러스트판의 주변 속도를 실제로 필요로 하는 속도보다 더 크게 할 수 있기만 하면 가능하다.

이제까지 공지되어 있는 전후로 배치된 두개의 드러스트 베어링은 동작중에 일어나는 축 길이 방향의 열 팽창으로 설치가 불가능하다.

본 발명의 목적은 대형 가스 터어빈의 경우에도 축추력을 완전히 지지할 수 있는 축 드러스트 베어링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 원래 설치된 축 드러스트 베어링 장치는 각 경우에 있어서 지지될 축에 결합된 축 드러스트판과 제1드러스트 베어링의 축 드러스트판에 대하여 축 방향으로 변위 가능한 베어링 부재가 상호 작용하도록 되어 있는 적어도 또 다른 하나의 드러스트 베어링을 구비하고 있고, 또 이 베어링 부재들이 축추력이 변할때 이들 베어링 부재를 통해 축에 미치는 추력 보상이 동일하게 변화하도록 축추력 기능으로써 제어되는 적어도 하나의 드러스트장치를 통해 이들에 작용하는 축추력에 대해 지지되어 있는 것이 특징이다.

열 터어보 엔진이 사용될때는 이러한 축 드러스트 베어링 장치는 지지될 축에 작용하는 축추력이 어떤 요구되는 수의 축 베어링에 분배되며, 터어보 엔진의 기동시, 즉 베어링의 저부하에서의 베어링 용량은 거의 0이며 축의 회전 속도, 즉 베어링의 부하용량의 증가와 함께 증가하는 효과가 있다.

이러한 축 드러스트 베어링 장치는, 예를 들면 수력 터어빈, 가스터어빈, 증기 터어빈 또는 압축기 등에 사용될 수 있다.

드러스트 베어링은 2중 작용 분편식 드러스트 베어링으로 설계되면 효과적이다.

추력 보상을 완전히 제어하려면 유체 엔진에 널리 사용되는 작동 매체의 압력 기능으로 드러스트 장치를 통해 영향을 미치는 추력 보상을 조정하는 장치가 제공되면 효과적이다.

예를 들면 가스 터어빈의 경우, 이 유체 엔진에 작동 매체가 작용되는 압력분로(pressure tapping)를 마련하고 이 분로를 한 라인을 통해 1개 이상의 제어 가능한 드로틀(throttle)밸브에 연결시키는 장치를 마련하여서 이 드로를 밸브가 대기로 개방되어 있으며 그 드로를 밸브를 통해 압력 분로에서 소량의 압력 매체가 유출되게 되어 있으며 드로틀 밸브의 토출측을 토출 오리피스에 연결시키는 또 하나의 라인에서 드로틀 밸브로 제어 가능하며 제2드러스트 베어링의 드러스트 장치 내부에로 제3라인을 통해 전달되어 추력 보상을 행하는 대기압 이상의 압력으로 세트될 수 있는 그러한 작은 단면의 오리피스를 갖는 토출 오리피스에로 또 하나의 라인을 통해 그 드로틀 밸브의 토출측에서 연결되어 있을때 효과적이다. 또 유체 엔진에 압력 매체가 작용되며 한 라인을 통해 유압 조정 부재에 연결된 압력 분로를 마련할 때, 그리고 이 압력 조정 부재가 유압이 상승하여 압력매체의 압력에 대응하여 추력을 보상하도록 드러스트 장치에 연결되어 있을 때도 효과적이다. 이때 드러스트 장치가 하나 이상의 추력 방향으로 가요성이 있는 드러스트 체임버를 구비하고 있으면 효과적이다. 압축기에 연결된 축을 지지할 때는 압력 분로가 압축기에 마련되어 있으면 효과적이다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명을 다음에서 설명한다.

제1도에서 알 수 있는 바와같이, 개략 부분도를 보인 가스터어빈에 사용되며 동작 중에 터어빈축(1)에 작용하는 축추력을 흡수하는 축 드러스트 베어링장치는, 축 방향에 견고하게 고정되어 있고 제1축 드러스트 판(2)과 상호 작용하며 두개의 분편환(4,5)이 마련되어 있는 공지된 구조의 분편 드러스트 베어링(3)을 갖는다.

이 축 드러스트 베어링 장치는 상기한 것과 더불어 또 하나의 드러스트 베어링(7)이 마련되는데, 이것은 지지된 축(1)에 연결되는 제2축 드러스트판(6)과 상호 작용하여 이것의 두 분편 베어링 환(8,9)은 고정된 구조로 되어 있는 제1드러스트 베어링(3)의 제1축 드러스트판(6)에 대하여 축방향으로 변위 가능하게 되어 있다.

축방향으로 함께 이동 가능한 제2드러스트 베어링(7)의 분편 베어링 환(8,9)은 이 두 분편 베어링(8,9)사이의 간격이 항상 정확히 유지되도록 공통 지지환(10)에 지지되어 있다. 두개의 분편 베어링 환(8,9)또는 이들을 지지하는 지지환(10)을 원하는대로 축방향으로 이동시키기 위해서 이 지지환(10)은 축방향으로 신축 가능하며 고정 베어링 하우징(13)의 주변부에 고정되는 두 개의 다이어프램(11,12)에 의하여 중앙에 지지되어 있다.

추력 방향으로 신축 가능하고 후미에서 베어링 하우징(13)에 지지되는 드러스트 체임버(14,14')는 금속 주름통(metal bellows)에 의해 지지환(10)의 두 단부면에 접촉하여 설치된다.

가스 터어빈의 압축기(15)에는 라인(16)을 통해 각각 제어가능한 두 개의 드로틀 밸브(17,18)에 연결되는 압력 분로가 마련되어 있다. 제어 공기를 냉각시키는 냉각기(19)는 라인(16)에 마련되어 있다. 드러스트 체임버(14)의 한 주름통이 새게 될 경우에, 누출되는 고온의 압축 공기가 냉각되기 때문에 고온의 압축 공기에 의한 윤활유의 점화로 일어나는 화재 위험을 피할수 있다.

드로틀 밸브(17,18)의 토출측들은 각각 하나의 체임버 또는 각각의 라인(20,21)에 연결되어 있고, 이 라인들은 대기로 통해 있는 각각의 토출 오리피스(22,23)를 가져서 개방된 드로틀 밸브를 통해 압력 분로로부터 소량의 가스를 유출시키게 되어 있다. 이 토출 오리피스(22,23)는, 드로틀 밸브의 토출측에 각각 연결되는 체임버나 라인(20,21)에서 드로틀 밸브(17,18)로 제어 가능하며 각각의 라인(24,25)을 통해 각각의 드러스트 체임버(14,14')의 내부를 전달되는 대기압 이상의 압력이 세트될 수 있도록 하는 그러한 작은 단면의 오리피스를 갖는다.

두 개의 드로틀 밸브(17,18)의 어느 하나가 개방되면 그에 따라 한 방향 또는 다른 방향으로 추력보상이 생기게된다. 추력 보상의 크기는 특수 드로틀 밸브에 의해서 제어된다. 또 고정되어 설치된 드러스트 베어링(3)에 압력 센서(pressure sensor)(26,27)를 제공하여 이 압력 센서(26,27)에 의해 결정된 압력 값의 함수로서 드로틀 밸브(17,18)의 개방 위치를 조절할 수 있다.

분지 라인(20,21)을 적당히 설치한 결과, 토출 오리피스(22,23)를 통해 압력 라인 시스템(24,25)에로가 아니라 대기 속으로 공기를 유출시킴으로써 냉각기에서 압축 공기의 냉각 결과 생길 수 있는 응축수를 운반할 수 있다.

가스 터어빈이 기동될 때 축(1)의 회전 속도가 매우 작기 때문에 두 드러스트 베어링(3,7)의 분편 베어링에는 가벼운 부하가 주어지며, 실제로 이때 이들에 가해지는 부하는 매우 작다.

압축기(15)에 연결되는 라인(16)의 압력은 터어빈에 의해 축(1)에 작용하여 증가되는 축추력에 비례해서 증가하기 때문에, 드러스트 체임버(14,14')에 의해서 지지환(10)에 가해지며 축추력을 상쇄시키는 추력 보상력이 상응 비례해서 각 베어링이나 터어빈 부품들의 특정동작 온도에 관계없이, 즉 이들 베어링 또는 터어빈 부품들의 크기에 관계 없이 제2 드러스트 베어링이 축방향으로 변위 가능하여서 항상 동일한 부하 조건들이 두개의 드러스트 베어링(3,7)에 일어나게 된다.

다이어프램이 제공되는 드러스트 체임버(14,14')대신에 서어보 모우터를 사용하는 것도 물론 가능하다.

충분히 높은 압력에서 유압 장치가 이용될 수 있으며 제2도에 보인 실시예를 사용하는 것도 또한 가능한데 여기에서는 압축기(15)에서 분할되어 나온 압력이 압축기의 전달 압력 과정에 대응하여 라인(29)에 흐르는 제어 유압을 조정하는 제어밸브(28)에 통해져 있다. 3분로 콕(3-way cock((30)은 드러스트 베어링의 한 측에서 다른 측으로 전환할 수 있게한다. 추력 방향에 따른 각각의 드러스트 체임버(14,14')에 의해 압축기의 전달 압력으로 작용하는 추력 보상의 비율은 드로틀 밸브(31)로 제어된다는 점은 제1도에 보인 실시예와 유사하다.

제1도의 실시예에 유사한 여타 부품들을 반복하여 설명할 필요는 없다.

Claims (1)

1. 축방향으로 고정되어 있으며 축 드러스트판과 상호 작용하는 드러스트 베어링이 구비되어 있는 유체 엔진의 회전축에 작용하는 축 추력을 흡수하기 위한 축 드러스트 베어링 장치에 있어서, 그 장치가 각 경우에 있어 지지될 축(1)에 결합된 또 하나의 축 드러스트판(6)과 상호 작용하며 그 베어링 부재(8,9)가 제1드러스트 베어링(3)의 축 드러스트판(2)에 대하여 축방향으로 변위 가능한 1개 이상의 다른 드러스트 베어링(7)을 구비하고 있는 것과, 축 추력이 변화할때 드러스트 체임버(14,14')를 통해 축(1)이 미치는 추력 보상이 동일한 변화율로 변화하도록 축추력의 함수로서 제어되는 하나 이상의 드러스트 체임버(14,14')를 통해 그위에 작용하는 축 추력에 대하여 베어링 부재(8,9)가 지지되고 있는 것을 특징으로 하는 축 드러스트 베어링 장치.

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