WO2020059972A1 - Gas foil bearing and fluid machine including same - Google Patents

Gas foil bearing and fluid machine including same Download PDF

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WO2020059972A1
WO2020059972A1 PCT/KR2019/000024 KR2019000024W WO2020059972A1 WO 2020059972 A1 WO2020059972 A1 WO 2020059972A1 KR 2019000024 W KR2019000024 W KR 2019000024W WO 2020059972 A1 WO2020059972 A1 WO 2020059972A1
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WO
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base plate
bump
disposed
foil bearing
elastic piece
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PCT/KR2019/000024
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
최종원
Original Assignee
한화파워시스템 주식회사
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    • 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
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/024Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with flexible leaves to create hydrodynamic wedge, e.g. radial foil bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/166Sliding contact bearing
    • 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
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only

Definitions

  • the present invention relates to a device, and more particularly to a gas foil bearing and a fluid machine comprising the same.
  • a gas foil bearing can be applied to support the rotator in the axial or radial direction.
  • This gas foil bearing is not a method of supporting a shaft using an oil film like a conventional ball bearing or journal bearing, but a bearing supporting a shaft by forming a high pressure air layer between the gas foil and the shaft.
  • Gas foil bearings are particularly effective for supporting rotating bodies that rotate at high speeds.
  • the gas foil bearing can be applied to a turbo compressor of a gas turbine engine or the like. Since gas turbine engines require compressed air for combustion of fuel, a turbo compressor for compressing air is provided. Air compressed in a turbo compressor is mainly used for combustion of fuel, but since some compressed air can be supplied to the gas foil bearing, the impeller shaft of the turbo compressor or the rotating shaft of the gas turbine engine can be supported by the gas foil bearing.
  • Korean Patent No. 10-0365806 discloses a gas foil bearing with improved rigidity.
  • SUMMARY Embodiments of the present invention are to provide a gas foil bearing having a preload, improved durability and driveability, and a fluid machine including the same.
  • An aspect of the present invention includes a base plate, a bump foil disposed in plural on one surface of the base plate, and a plurality of land plates disposed to cover the bump foil, respectively, wherein the base plate It provides a gas foil bearing having a plurality of elastic pieces that are projected outward from the other surface and disposed between the adjacent bump foils.
  • the gas foil bearing can stably drive the fluid machine, and increase the durability of the fluid machine. Since the gas foil bearing has a pre-load, it is possible to reduce damage between rotating parts and fixed parts of the fluid machine. In addition, when the fluid machine is driven, it is possible to improve rotation efficiency by creating an allowable gap between the rotating part and the fixed part.
  • FIG. 1 is a plan view of a gas foil bearing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing the base plate and bump foil of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along III-III of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the fluid machine in which the gas foil bearing of FIG. 1 is installed.
  • FIG. 5 is an enlarged view of region A of FIG. 4.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view showing a state in which the gas foil bearing of FIG. 1 is installed
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing a state in which the gas foil bearing of FIG. 1 is driven from one side.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view showing the state in which the gas foil bearing of FIG. 1 is installed from another side
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing the driving state of the gas foil bearing in FIG. 1 from the other side.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing a part of a gas foil bearing according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a driving state of the gas foil bearing of FIG. 8.
  • An aspect of the present invention includes a base plate, a bump foil disposed in plural on one surface of the base plate, and a plurality of land plates disposed to cover the bump foil, respectively, wherein the base plate It provides a gas foil bearing having a plurality of elastic pieces that are projected outward from the other surface and disposed between the adjacent bump foils.
  • the elastic piece may be formed by cutting in the base plate.
  • one side of the land plate is fixed to one side of the base plate and extends to the other side
  • the bump foil is fixed to one side of the base plate and extends along the land plate
  • the elastic piece is one side of the base plate.
  • the elastic piece may be disposed in an area where the bump foil and the base plate do not overlap among the base plates.
  • the land plate and the elastic piece may extend in a first direction along the base plate, and the bump foil may extend along a second direction opposite to the first direction along the base plate.
  • the elastic piece may be arranged radially along the base plate.
  • the base plate may have a joint portion having an elastic member disposed between the external structure and the other surface of the base plate.
  • a rotatable rotor an impeller assembly installed at the end of the rotor, a disk extending from the outer peripheral surface of the rotor in a radial direction, spaced apart from the impeller assembly in the longitudinal direction of the rotor, and A housing disposed to surround the disk while having a predetermined distance from the disk, and a base plate interposed between the disk and the housing and disposed to face the housing or the disk, and outward from the base plate
  • a fluid machine comprising a gas foil bearing having a protruding elastic piece.
  • the elastic piece separates the base plate from the housing or the disk, and when the rotor rotates, the fluid discharged from the impeller assembly presses the gas foil bearing to press the base plate. It can be brought into contact with the housing or the disc.
  • the gas foil bearing includes a bump foil disposed in plural on one surface of the base plate, and a plurality of land plates disposed to cover the bump foil, respectively, and the elastic piece of the base plate It protrudes outward from the other surface and may be disposed between the adjacent bump foils.
  • one side of the land plate is fixed to one side of the base plate and extends to the other side
  • the bump foil is fixed to one side of the base plate corresponding to the other side of the land plate and extends to one side of the land plate
  • a portion connected to the base plate is disposed adjacent to one side of the base plate and may extend to the other side of the base plate.
  • the elastic piece may be disposed in an area where the bump foil and the base plate do not overlap among the base plates.
  • the base plate may include a joint portion having an elastic member disposed between the disk or the housing and the other surface of the base plate.
  • FIG. 1 is a plan view of a gas foil bearing 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view showing the base plate 110 and bump foil 120 of FIG. 1, and
  • FIG. It is a sectional view taken along III-III.
  • the gas foil bearing 100 may include a base plate 110, a bump foil 120 and a land plate 130.
  • the base plate 110 has an opening in which a rotor is inserted in the center, and may have an annular plate shape.
  • a joint portion 140 is installed in a plurality of coupling grooves 111 on the outside of the base plate 110 so that the base plate 110 can be fixed to an external structure such as a rotating disk of a rotor or a housing of a fluid machine.
  • the bump foil 120 is fixed to one surface of the base plate 110, and an elastic piece 115 is formed on the other surface.
  • the elastic piece 115 is formed by cutting in the base plate 110 and is bent to protrude outward from the other surface of the base plate 110.
  • the elastic piece 115 forms a preload on the gas foil bearing 100 by elasticity. By the pre-load, the gas foil bearing 100 is interposed between the rotating part and the fixed part when the fluid machine is not driven, and when driven, moves the base plate 110 up and down in the height direction to rotate between the rotating part and the fixed part. Can form gaps.
  • a plurality of bump foils 120 are disposed on one surface of the base plate 110.
  • the bump foil 120 may be disposed radially while maintaining a predetermined interval.
  • the bump foil 120 is disposed between the base plate 110 and the land plate 130.
  • the bump foil 120 may include a connector 121 fixed to the base plate 110 and a plurality of bumps extending from the connector 121 and being curved.
  • a description will be given focusing on the case where three bumps are arranged side by side in the radial direction.
  • the first bump 122 is disposed inside the base plate 110, and the first convex portion 122a convex to contact the land plate 130 and the first concave portion contacting one surface of the base plate 110 ( 122b).
  • the second bump 123 is disposed adjacent to the first bump 122, and the second convex portion 123a convex to contact the land plate 130 and the second concave portion contacting one surface of the base plate 110 (123b) may be provided.
  • the third bump 124 is disposed adjacent to the second bump 123, the third convex portion 124a convex to contact the land plate 130 and the third contacting one surface of the base plate 110 A recess 124b may be provided.
  • Slots 125 are disposed between neighboring bumps. Specifically, the first slot 125a is disposed between the first bump 122 and the second bump 123, and the second slot 125b is disposed between the second bump 123 and the third bump 124. It can be arranged to form an independent elastic force to each bump.
  • the third bump 124 disposed on the outer side in the radial direction is the longest, and the first bump 122 disposed on the inner side in the radial direction may have the shortest length. for example.
  • the lengths of the first bump 122, the second bump 123, and the third bump 124 may increase in order.
  • the first bump 122 has one first convex portion 122a
  • the second bump 123 has two second convex portions 123a
  • the third bump 124 has three It may have a third convex portion (124a).
  • the present invention is not limited thereto, and the first bump 122, the second bump 123, and the third bump 124 may have various set lengths depending on the installation location of the bump foil 120.
  • the first bump 122, the second bump 123 and the third bump 124 are formed to have a step, but the gas foil bearing 100 of the present invention is not limited thereto, and may have a fan shape. have.
  • the land plates 130 are arranged to cover the bump foils 120, respectively.
  • the land plate 130 is disposed corresponding to each bump foil.
  • One side 130a of the land plate 130 may have a fixing part 131 fixed to the base plate 110, and may have a landing part 132 extending from the fixing part 131.
  • the fixing part 131 is fixed to the base plate 110 by a method such as welding.
  • the other side 130b of the land plate 130 extends toward the connector 121 of the bump foil 120.
  • the other side 130b of the land plate 130 is disposed on the top of the connector 121 and is arranged to be in contact with the bump foil 120.
  • Land plate 130 is one side (130a) is fixed to one surface on the base plate 110 and extends to the other side (130b), the bump foil 120 is the base corresponding to the other side (130b) of the land plate (130) One surface of the plate 110 is fixed and extends to one side 130a of the land plate 130. In another embodiment, the bump foil 120 may be fixed to one surface of the base plate 110 corresponding to one side 130a of the land plate 130 and extended to the other side 130a of the land plate 130. .
  • the elastic piece 115 a portion connected to the base plate 110 is disposed adjacent to one side of the base plate 110 and extends to the other side of the base plate 110. That is, the elastic piece 115 extends in the same direction as the land plate 130. In FIG. 1, the land plate 130 and the elastic piece 115 extend counterclockwise, but the bump foil 120 extends clockwise.
  • the elastic piece 115 has a portion connected to the base plate 110 disposed adjacent to the other side of the base plate 110 and extends to one side of the base plate 110. In another embodiment, the elastic piece 115 may extend in the radial direction of the base plate 110.
  • the fluid moves from one side of the land plate 130 toward the other side. Since the extension direction of the elastic piece 115 is the same as the extension direction of the land plate 130, that is, the elastic piece 115 is disposed in the same direction as the flow direction of the fluid, the fluid is elastic when the land plate 130 is pressed. The end of the piece 115 is quickly and gently compressed so that the base plate 110 can be supported on the external structure.
  • the elastic piece 115 extends adjacent at one side of the base plate 110 and is disposed between the bump foils 120, the end of the elastic piece 115 is to be disposed at the central portion of the land plate 130 You can. Since the plurality of elastic pieces 115 are disposed at the central portion of each land plate 130, the plurality of elastic pieces 115 distribute the weights of the bump foil 120 and the land plate 130 in a balanced manner. Therefore, the gas foil bearing 100 can be supported on the external structure in a balanced and stable manner.
  • the elastic piece 115 is disposed between neighboring bump foils 120. More specifically, the elastic piece 115 is disposed between the fixing portion 131 of the land plate 130 and the bump foil 120. The elastic piece 115 may be disposed on the base plate 110 in a region where the bump foil 120 and the base plate do not overlap or an area that does not contact.
  • the elastic piece 115 does not overlap with the bump foil 120. Since the elastic piece 115 and the bump foil 120 are disposed so as not to overlap each other, the elastic piece 115 can provide elastic force to the base plate 110 without interfering with the bump foil 120.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fluid machine in which the gas foil bearing 100 of FIG. 1 is installed.
  • 5 is an enlarged view of region A of FIG. 4.
  • the fluid machine may include a rotor 10, an impeller assembly 20, a housing 30, and a gas foil bearing 100.
  • the rotor 10 may rotate in the longitudinal direction with an axis of rotation, and an impeller assembly 20 may be installed at an end of the rotor 10.
  • the rotor 10 may include a disk 15 extending radially from the outer circumferential surface and spaced apart from the impeller assembly 20 in the longitudinal direction of the rotor 10. When the rotor 10 rotates, the impeller assembly 20 and the disk 15 also rotate.
  • the impeller assembly 20 may include a blade 21 coupled to the rotor 10 and a shroud 22 surrounding the blade 21.
  • the impeller assembly 20 may pressurize the fluid introduced from the outside. A part discharged from the blade 21 may move along the disk 15 and the gas foil bearing 100.
  • the housing 30 is arranged to surround the outer side of the rotor 10.
  • the housing 30 is disposed to surround the disk 15 while having a predetermined distance G from the disk 15.
  • the housing 30 is fixed to the shroud 22 and may include a supporter 35 fitted in the gap G between the impeller assembly 20 and the disk 15.
  • the supporter 35 may be integrally formed with the housing 30.
  • the first portion 35a of the supporter 35 is flat to connect the impeller assembly 20 and the housing 30, and the second portion 35b is inserted into the gap G and an inclined surface guiding the flow of the fluid Can have
  • the gas foil bearing 100 is interposed in the gap G between the disc 15 and the housing 30.
  • the pair of gas foil bearings 100 may be disposed on both sides of the disk 15 to connect the disk 15 and the housing 30 or form a gap g so that the disk 15 rotates.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view showing a state in which the gas foil bearing 100 of FIG. 1 is installed
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing a state in which the gas foil bearing 100 of FIG. 1 is driven
  • FIG. 7A Is a cross-sectional view showing a state in which the gas foil bearing 100 of FIG. 1 is installed from another side
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing a state in which the gas foil bearing 100 of FIG. 1 is driven from another side.
  • the operation of the gas foil bearing 100 by driving the fluid machine can be described.
  • the base plate 110 is arranged to face the housing 30 or the supporter 35 and the land plate 130 faces the disk 15 will be described.
  • the base plate 110 faces the disk 15 and the land plate 130 faces the housing 30 or the supporter 35.
  • the gas foil bearing 100 when the fluid machine is not driven, the gas foil bearing 100 can close the gap between the disc 15 and the housing 30 and the gap between the disc 15 and the supporter 35. have. Since the elastic piece 115 protruding from the base plate 110 has a preload, the base plate 110 rises by d in the supporter 35. The gas foil bearing 100 may connect the disk 15 and the housing 30 to each other and prevent movement of each other by a gap G.
  • the pre-load of the elastic pieces 115 includes a gas foil bearing 100 having a rotor 10 and a housing ( 30) can be connected and fixed. Therefore, when the fluid machine is not driven, it is possible to prevent both parts from colliding or being worn by the gap G between the disk 15 and the housing 30.
  • a joint part 140 is installed in the plurality of coupling grooves 111 disposed outside the base plate 110 to fix the gas foil bearing 100 to the supporter 35.
  • the joint portion 140 protrudes from the supporter 35, the support pillar 141 inserted into the coupling groove 111, the elastic member 142 installed between the base plate 110 and the supporter 35, the support pillar It may be provided on the top of the (141) is provided with a coupling member 143 to limit the movement of the base plate (110).
  • the elastic member 142 is installed between the base plate 110 and the supporter 35, it is possible to form a preload on the gas foil bearing 100 together with the elastic piece 115.
  • the elastic member 142 such as a spring, supports the other surface of the base plate 110, the joint portion 140 has an elastic piece 115 so that the base plate 110 is spaced by a distance d when the rotor 10 is not driven. ) Can increase the preload.
  • the elastic member 142 and the coupling member 143 of the joint portion 140 are selectively provided according to the gas foil bearing 100 installation position, and are not necessarily provided for the gas foil bearing 100. .
  • the pre-load of the joint 140 strongly supports and engages the disk 15 and the housing 30.
  • the gas foil bearing 100 can prevent the durability of the rotating and fixed parts of the fluid machine from being deteriorated by the gap G.
  • the fluid introduced into the impeller assembly 20 is converted into high pressure fluid and discharged through the shroud 22.
  • Some of the high-pressure fluid passing through the blade 21 flows into the first part 35a of the supporter 35 and the first flow path P1 formed by the impeller assembly 20, and the second part of the supporter 35 Go along (35b).
  • the fluid can move toward the rotor 10 along the inclined surface of the second portion 35b.
  • the fluid passes through the gas foil bearing 100 while moving in the radial direction along the third flow path P3, the flow direction is switched along the disk 15 in the fourth flow path P4, and the fifth flow path P5 It is discharged through other gas foil bearings.
  • the gas foil bearing 100 allows relative rotation of the disk 15 and the housing 30 or the disk 15 and supporter 35.
  • the fluid moves along the top surface of the land plate 130. Since the fluid passing through the land plate 130 in the downward direction, the bump foil 120 is deformed, and the elastic piece 115 is also inserted into the opening 114. In addition, the fluid passing through the base plate 110, the elastic member 142 is compressed between the base plate 110 and the supporter 35.
  • the force the fluid transfers to the gas foil bearing 100 causes the base plate 110 to contact the supporter 35 and causes the bump foil 120 to deform in length from L1 to L2.
  • an allowable gap g is formed between the land plate 130 and the disc 15. The allowable gap (g) allows the rotor 10 to rotate freely without obstructing other structures such as the housing 30.
  • the gas foil bearing 100 and the fluid machine according to the embodiment of the present invention can stably drive the fluid machine and increase durability. Since the gas foil bearing 100 has a preload, damage between rotating parts and fixed parts of the fluid machine can be reduced. In addition, when the fluid machine is driven, it is possible to improve the rotation efficiency by generating an allowable gap (g) between the rotating part and the fixed part.
  • the gas foil bearing 100 is provided with an elastic piece 115 so as not to interfere with deformation of the bump foil 120, the fluid machine can be quickly and stably supported by a structure in which the base plate 110 is supported when it is driven. have.
  • the gas foil bearing 100 has an elastic piece 115 formed on the base plate 110, the overall thickness of the gas foil bearing 100 can be reduced to make it slim.
  • the slim gas foil bearing 100 can reduce the manufacturing cost, and minimize the gap between the rotating part and the fixed part of the fluid machine to facilitate maintenance storage.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing a part of the gas foil bearing 300 according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a driving state of the gas foil bearing 300 of FIG. 8.
  • the gas foil bearing 300 may include a base plate 310, a bump foil 320, and a land plate 330.
  • the base plate 310 may include an opening 314 and an elastic piece 315 protruding outward.
  • protrusions P and dimples D may be formed on one surface of the base plate 310.
  • the bump foil 320 may include a connector 321 and a plurality of bumps.
  • the first bump 322 may have a first convex portion 322a, a first concave portion 322b, and a first inclined portion 322c.
  • the second bump 323 may have a second convex portion 323a, a second concave portion 323b, and a second inclined portion 323c.
  • the third bump 324 may have a third convex portion 324a, a third concave portion 324b, and a third inclined portion 324c.
  • the projections P and / or dimples D Since the arrangement of the projections P and / or dimples D affects the operation of the gas foil bearing 300, the projections P and / or dimples D have a base plate 310 and bump foils as shown below. It may be formed in a specific region of 320.
  • the first concave portions 322b to 3rd concave portions 324b of the bump foil 320 contact the region C1 of the base plate 310.
  • the contact areas of the first recesses 322b to the third recesses 324b change to the C2 area due to deformation of the bump foil 320.
  • the projections P and / or dimples D in the regions J1, J2, J3 where the bump foil 320 does not contact the base plate 310 May be disposed.
  • the projections P or dimples D are disposed in an area where the recesses of the bump foil 320 do not contact, so that the bump foil 320 follows the base plate 310 without interference during deformation. Can move.
  • the bump foil 320 may have protrusions (P) or dimples (D) formed on a surface that does not contact the base plate 310 or a surface that does not contact the land plate 330.
  • Protrusions P and / or dimples D may be disposed on the lower surface of the convex portion facing the base plate 310 and the lower surface of the inclined portion.
  • protrusions P and / or dimples D may be disposed on the upper surface of the concave portion facing the land plate 330 and the upper surface of the inclined portion.
  • the bump foil 320 does not interfere with the projection P or the dimple D when deformed. It can move along the land plate 330.
  • the upper surface of the base plate 310 and the lower surface of the bump foil 320 form a tunnel-shaped space, and the upper surface of the bump foil 320 and the lower surface of the land plate 330 form a tunnel-shaped space.
  • the projections P and / or dimples D are formed inside the tunnel-shaped space, it is possible to change the flow of the fluid passing through them.
  • the fluid not only moves along the land plate 330, but also moves to the space between the base plate 310 and the land plate 330. That is, the fluid passes through the tunnel-shaped space formed by the base plate 310 and the bump foil 320 and the tunnel-shaped space formed by the bump foil 320 and the land plate 330.
  • the fluid passing through the tunnel-shaped space may discharge heat generated from the gas foil bearing 300 to the outside.
  • the protrusions P and / or dimples D increase the surface area in which the fluid contacts the tunnel-shaped space, thereby increasing the area where heat is exchanged.
  • the projections P and / or the dimples D can change the flow of the fluid to turbulence so that heat can be effectively transferred.
  • the gas foil bearing 300 and the fluid machine according to the embodiment of the present invention can stably drive the fluid machine and increase durability. Since the gas foil bearing 300 has a preload, damage between rotating parts and fixed parts of the fluid machine can be reduced.
  • the gas foil bearing 300 can effectively discharge heat generated when the protrusion P and / or the dimple D are driven, thereby improving the durability of the gas foil bearing 300.
  • the present invention is applicable to industrially available gas foil bearings and fluid machines comprising the same.

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Abstract

The present invention relates to a gas foil bearing and a fluid machine including the gas foil bearing. The present invention comprises a base plate, a plurality of bump foils arranged on one surface of the base plate, and a plurality of land plates arranged to respectively cover the bump foils, wherein the base plate comprises a plurality of elastic pieces which protrude outward from the other surface thereof and are disposed between the neighboring bump foils.

Description

가스 포일 베어링 및 이를 포함하는 유체 기계Gas foil bearing and fluid machine containing same
본 발명은 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스 포일 베어링 및 이를 포함하는 유체 기계에 관한 것이다.The present invention relates to a device, and more particularly to a gas foil bearing and a fluid machine comprising the same.
통상적으로 회전체를 축 방향 또는 반경 방향으로 지지하기 위해서 가스 포일 베어링이 적용될 수 있다. 이러한 가스 포일 베어링은 기존의 볼 베어링이나 저널 베어링과 같이 유막을 이용하여 축을 지지하는 방식이 아니고, 가스 포일과 축 사이에 고압의 공기층을 형성하여 축을 지지하는 베어링이다.Typically, a gas foil bearing can be applied to support the rotator in the axial or radial direction. This gas foil bearing is not a method of supporting a shaft using an oil film like a conventional ball bearing or journal bearing, but a bearing supporting a shaft by forming a high pressure air layer between the gas foil and the shaft.
가스 포일 베어링은 특히 고속으로 회전하는 회전체를 지지하는데 효과적이다. 예를 들면, 가스 포일 베어링은 가스 터빈 엔진의 터보 압축기 등에 적용될 수 있다. 가스 터빈 엔진에서는 연료의 연소를 위해서 압축공기를 필요로 하므로, 공기를 압축시키기 위한 터보 압축기가 구비된다. 터보 압축기에서 압축된 공기는 연료의 연소를 위해서 주로 사용되지만 일부 압축공기를 이용하여 가스 포일 베어링에 공급할 수 있으므로, 터보 압축기의 임펠러 축이나 가스 터빈 엔진의 회전축을 가스 포일 베어링으로 지지할 수 있다.Gas foil bearings are particularly effective for supporting rotating bodies that rotate at high speeds. For example, the gas foil bearing can be applied to a turbo compressor of a gas turbine engine or the like. Since gas turbine engines require compressed air for combustion of fuel, a turbo compressor for compressing air is provided. Air compressed in a turbo compressor is mainly used for combustion of fuel, but since some compressed air can be supplied to the gas foil bearing, the impeller shaft of the turbo compressor or the rotating shaft of the gas turbine engine can be supported by the gas foil bearing.
한국 등록 특허 제10-0365806호에는 강성을 향상시킨 가스 포일 베어링을 개시하고 있다. Korean Patent No. 10-0365806 discloses a gas foil bearing with improved rigidity.
본 발명의 실시예들은 프리 로드를 가지며, 내구성과 구동성이 향상된 가스 포일 베어링 및 이를 포함하는 유체 기계를 제공하고자 한다.SUMMARY Embodiments of the present invention are to provide a gas foil bearing having a preload, improved durability and driveability, and a fluid machine including the same.
본 발명의 일 측면은, 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 일면에 복수 개로 배치되는 범프 포일(Bump foil), 및 상기 범프 포일을 각각 커버하도록 배치되는 복수개의 랜드 플레이트를 포함하고, 상기 베이스 플레이트는 타면에서 외측으로 돌출되며, 이웃하는 상기 범프 포일 사이에 배치되는 복수개의 탄성 편을 가지는 가스 포일 베어링을 제공한다.An aspect of the present invention includes a base plate, a bump foil disposed in plural on one surface of the base plate, and a plurality of land plates disposed to cover the bump foil, respectively, wherein the base plate It provides a gas foil bearing having a plurality of elastic pieces that are projected outward from the other surface and disposed between the adjacent bump foils.
본 발명의 실시예들은 가스 포일 베어링이 안정적으로 유체 기계를 구동을 할 수 있으며, 유체 기계의 내구성을 증가시킬 수 있다. 가스 포일 베어링은 프리 로드를 가지고 있으므로, 유체 기계의 회전 부품과 고정 부품 사이의 손상을 줄일 수 있다. 또한, 유체 기계가 구동시에는 회전 부품과 고정 부품 사이에 허용 간극을 생성하여 회전 효율을 향상 시킬 수 있다.In the embodiments of the present invention, the gas foil bearing can stably drive the fluid machine, and increase the durability of the fluid machine. Since the gas foil bearing has a pre-load, it is possible to reduce damage between rotating parts and fixed parts of the fluid machine. In addition, when the fluid machine is driven, it is possible to improve rotation efficiency by creating an allowable gap between the rotating part and the fixed part.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포일 베어링의 평면도이다.1 is a plan view of a gas foil bearing according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 베이스 플레이트와 범프 포일을 도시하는 평면도이다.FIG. 2 is a plan view showing the base plate and bump foil of FIG. 1.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view taken along III-III of FIG. 1.
도 4는 도 1의 가스 포일 베어링이 설치된 유체 기계를 도시하는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the fluid machine in which the gas foil bearing of FIG. 1 is installed.
도 5는 도4의 A 영역의 확대도이다.5 is an enlarged view of region A of FIG. 4.
도 6a는 도 1의 가스 포일 베어링이 설치된 상태를 일 측면에서 도시한 단면도이고, 도 6b는 도 1의 가스 포일 베어링이 구동 상태를 일 측면에서 도시한 단면도이다.6A is a cross-sectional view showing a state in which the gas foil bearing of FIG. 1 is installed, and FIG. 6B is a cross-sectional view showing a state in which the gas foil bearing of FIG. 1 is driven from one side.
도 7a는 도 1의 가스 포일 베어링이 설치된 상태를 다른 측면에서 도시한 단면도이고, 도 7b는 도 1의 가스 포일 베어링이 구동 상태를 다른 측면에서 도시한 단면도이다.7A is a cross-sectional view showing the state in which the gas foil bearing of FIG. 1 is installed from another side, and FIG. 7B is a cross-sectional view showing the driving state of the gas foil bearing in FIG. 1 from the other side.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 포일 베어링의 일부를 도시하는 분해 사시도이다.8 is an exploded perspective view showing a part of a gas foil bearing according to another embodiment of the present invention.
도 9는 도 8의 가스 포일 베어링의 구동 상태를 도시한 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing a driving state of the gas foil bearing of FIG. 8.
본 발명의 일 측면은, 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 일면에 복수 개로 배치되는 범프 포일(Bump foil), 및 상기 범프 포일을 각각 커버하도록 배치되는 복수개의 랜드 플레이트를 포함하고, 상기 베이스 플레이트는 타면에서 외측으로 돌출되며, 이웃하는 상기 범프 포일 사이에 배치되는 복수개의 탄성 편을 가지는 가스 포일 베어링을 제공한다.An aspect of the present invention includes a base plate, a bump foil disposed in plural on one surface of the base plate, and a plurality of land plates disposed to cover the bump foil, respectively, wherein the base plate It provides a gas foil bearing having a plurality of elastic pieces that are projected outward from the other surface and disposed between the adjacent bump foils.
또한, 상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트에서 절개되어 형성될 수 있다.In addition, the elastic piece may be formed by cutting in the base plate.
또한, 상기 랜드 플레이트는 일측이 상기 베이스 플레이트에 일면에 고정되어 타측으로 연장되고, 상기 범프 포일은 상기 베이스 플레이트의 일면 고정되어 상기 랜드 플레이트을 따라 연장되며,상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트의 일면에서 일 방향으로 연장될 수 있다.In addition, one side of the land plate is fixed to one side of the base plate and extends to the other side, and the bump foil is fixed to one side of the base plate and extends along the land plate, and the elastic piece is one side of the base plate. Direction.
또한, 상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트 중 상기 범프 포일과 상기 베이스 플레이트가 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다.In addition, the elastic piece may be disposed in an area where the bump foil and the base plate do not overlap among the base plates.
또한, 상기 랜드 플레이트와 상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트를 따라 제1 방향으로 연장되고, 상기 범프 포일은 상기 베이스 플레이트를 따라 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향을 따라 연장될 수 있다.Further, the land plate and the elastic piece may extend in a first direction along the base plate, and the bump foil may extend along a second direction opposite to the first direction along the base plate.
또한, 상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트를 따라 방사형을 배치될 수 있다.In addition, the elastic piece may be arranged radially along the base plate.
또한, 상기 베이스 플레이트는 외부 구조물과 상기 베이스 플레이트의 타면 사이에 배치된 탄성 부재를 가지는 조인트부를 구비할 수 있다.In addition, the base plate may have a joint portion having an elastic member disposed between the external structure and the other surface of the base plate.
본 발명의 다른 측면은, 회전 가능한 로터와, 상기 로터의 단부에 설치되는 임펠러 조립체와, 상기 로터의 외주면에서 반경방향으로 연장되고, 상기 로터의 길이 방향으로 상기 임펠러 조립체와 이격된 디스크와, 상기 디스크와 기 설정된 간격을 가지면서 상기 디스크를 감싸도록 배치되는 하우징, 및 상기 디스크와 상기 하우징 사이의 간격에 개재되며, 상기 하우징이나 상기 디스크와 마주보도록 배치된 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에서 외측으로 돌출된 탄성 편을 구비하는 가스 포일 베어링을 포함하는, 유체 기계를 제공한다.Another aspect of the present invention, a rotatable rotor, an impeller assembly installed at the end of the rotor, a disk extending from the outer peripheral surface of the rotor in a radial direction, spaced apart from the impeller assembly in the longitudinal direction of the rotor, and A housing disposed to surround the disk while having a predetermined distance from the disk, and a base plate interposed between the disk and the housing and disposed to face the housing or the disk, and outward from the base plate A fluid machine comprising a gas foil bearing having a protruding elastic piece.
또한, 상기 로터가 회전하지 않으면, 상기 탄성 편이 상기 베이스 플레이트를 상기 하우징이나 상기 디스크에서 이격시키고, 상기 로터가 회전하면, 상기 임펠러 조립체에서 토출된 유체가 상기 가스 포일 베어링을 가력하여 상기 베이스 플레이트를 상기 하우징이나 상기 디스크에 접촉시킬 수 있다.In addition, if the rotor does not rotate, the elastic piece separates the base plate from the housing or the disk, and when the rotor rotates, the fluid discharged from the impeller assembly presses the gas foil bearing to press the base plate. It can be brought into contact with the housing or the disc.
또한, 상기 가스 포일 베어링은 상기 베이스 플레이트의 일면에 복수 개로 배치되는 범프 포일(Bump foil), 및 상기 범프 포일을 각각 커버하도록 배치되는 복수개의 랜드 플레이트를 구비하고, 상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트의 타면에서 외측으로 돌출되며, 이웃하는 상기 범프 포일 사이에 배치될 수 있다.In addition, the gas foil bearing includes a bump foil disposed in plural on one surface of the base plate, and a plurality of land plates disposed to cover the bump foil, respectively, and the elastic piece of the base plate It protrudes outward from the other surface and may be disposed between the adjacent bump foils.
또한, 상기 랜드 플레이트는 일측이 상기 베이스 플레이트에 일면에 고정되어 타측으로 연장되고, 상기 범프 포일은 상기 랜드 플레이트의 타측에 대응하는 상기 베이스 플레이트의 일면 고정되어 상기 랜드 플레이트의 일측으로 연장되며, 상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트와 연결되는 부분이 상기 베이스 플레이트의 일측에 인접하게 배치되고 상기 베이스 플레이트의 타측으로 연장될 수 있다.In addition, one side of the land plate is fixed to one side of the base plate and extends to the other side, and the bump foil is fixed to one side of the base plate corresponding to the other side of the land plate and extends to one side of the land plate, and the In the elastic piece, a portion connected to the base plate is disposed adjacent to one side of the base plate and may extend to the other side of the base plate.
또한, 상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트 중 상기 범프 포일과 상기 베이스 플레이트가 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다.In addition, the elastic piece may be disposed in an area where the bump foil and the base plate do not overlap among the base plates.
또한, 상기 베이스 플레이트는 상기 디스크 또는 상기 하우징과 상기 베이스 플레이트의 타면 사이에 배치된 탄성부재를 가지는 조인트부를 구비할 수 있다.In addition, the base plate may include a joint portion having an elastic member disposed between the disk or the housing and the other surface of the base plate.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The present invention will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. Meanwhile, the terms used in the present specification are for explaining the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, "comprises" and / or "comprising" refers to the components, steps, operations and / or elements mentioned above, the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or do not exclude additions. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by terms. The terms are used only to distinguish one component from other components.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포일 베어링(100)의 평면도이고, 도 2는 도 1의 베이스 플레이트(110)와 범프 포일(120)을 도시하는 평면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취한 단면도이다.1 is a plan view of a gas foil bearing 100 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the base plate 110 and bump foil 120 of FIG. 1, and FIG. It is a sectional view taken along Ⅲ-Ⅲ.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 가스 포일 베어링(100)은 베이스 플레이트(110), 범프 포일(120) 및 랜드 플레이트(130)를 구비할 수 있다.1 to 3, the gas foil bearing 100 may include a base plate 110, a bump foil 120 and a land plate 130.
베이스 플레이트(110)는 중앙에는 로터가 삽입되는 개구를 가지며, 환형의 플레이트 형상을 가질 수 있다. 베이스 플레이트(110)의 외측에는 복수개의 결합홈(111)에 조인트부(140)가 설치되어, 베이스 플레이트(110)는 로터의 회전 디스크나 유체 기계의 하우징과 같은 외부 구조물에 고정될 수 있다.The base plate 110 has an opening in which a rotor is inserted in the center, and may have an annular plate shape. A joint portion 140 is installed in a plurality of coupling grooves 111 on the outside of the base plate 110 so that the base plate 110 can be fixed to an external structure such as a rotating disk of a rotor or a housing of a fluid machine.
베이스 플레이트(110)의 일면에는 범프 포일(120)이 고정되고, 타면에는 탄성 편(115)이 형성된다. 탄성 편(115)은 베이스 플레이트(110)에서 절개되어 형성되며, 베이스 플레이트(110)의 타면에서 외측으로 돌출되도록 절곡된다. 탄성 편(115)은 탄성에 의해서 가스 포일 베어링(100)에 프리 로드(preload)를 형성한다. 상기 프리 로드에 의해서 가스 포일 베어링(100)은 유체 기계가 비구동 시에는 회전 부품과 고정 부품 사이에 개재되고, 구동되면 베이스 플레이트(110)를 높이 방향으로 승하강 시켜서 회전 부품과 고정 부품 사이에 간격을 형성할 수 있다.The bump foil 120 is fixed to one surface of the base plate 110, and an elastic piece 115 is formed on the other surface. The elastic piece 115 is formed by cutting in the base plate 110 and is bent to protrude outward from the other surface of the base plate 110. The elastic piece 115 forms a preload on the gas foil bearing 100 by elasticity. By the pre-load, the gas foil bearing 100 is interposed between the rotating part and the fixed part when the fluid machine is not driven, and when driven, moves the base plate 110 up and down in the height direction to rotate between the rotating part and the fixed part. Can form gaps.
범프 포일(bump foil, 120)은 베이스 플레이트(110)의 일면에 복수개로 배치된다. 범프 포일(120)은 기 설정된 간격을 유지하면서 방사형으로 배치될 수 있다. 범프 포일(120)은 베이스 플레이트(110)와 랜드 플레이트(130) 사이에 배치된다. 범프 포일(120)은 베이스 플레이트(110)에 고정되는 커넥터(121), 커넥터(121)에서 연장되며 만곡되게 형성되는 복수개의 범프를 구비할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해서 3개의 범프(bump)가 반경 방향으로 나란하게 배치된 경우를 중심으로 설명하기로 한다.A plurality of bump foils 120 are disposed on one surface of the base plate 110. The bump foil 120 may be disposed radially while maintaining a predetermined interval. The bump foil 120 is disposed between the base plate 110 and the land plate 130. The bump foil 120 may include a connector 121 fixed to the base plate 110 and a plurality of bumps extending from the connector 121 and being curved. Hereinafter, for convenience of description, a description will be given focusing on the case where three bumps are arranged side by side in the radial direction.
제1 범프(122)은 베이스 플레이트(110)의 내측에 배치되고, 랜드 플레이트(130)와 접촉하도록 볼록한 제1 볼록부(122a)와 베이스 플레이트(110)의 일면과 접촉하는 제1 오목부(122b)를 구비할 수 있다. 제2 범프(123)는 제1 범프(122)에서 이웃하게 배치되고, 랜드 플레이트(130)와 접촉하도록 볼록한 제2 볼록부(123a)와 베이스 플레이트(110)의 일면과 접촉하는 제2 오목부(123b)를 구비할 수 있다. 또한, 제3 범프(124)는 제2 범프(123)에서 이웃하게 배치되고, 랜드 플레이트(130)와 접촉하도록 볼록한 제3 볼록부(124a)와 베이스 플레이트(110)의 일면과 접촉하는 제3 오목부(124b)를 구비할 수 있다. The first bump 122 is disposed inside the base plate 110, and the first convex portion 122a convex to contact the land plate 130 and the first concave portion contacting one surface of the base plate 110 ( 122b). The second bump 123 is disposed adjacent to the first bump 122, and the second convex portion 123a convex to contact the land plate 130 and the second concave portion contacting one surface of the base plate 110 (123b) may be provided. In addition, the third bump 124 is disposed adjacent to the second bump 123, the third convex portion 124a convex to contact the land plate 130 and the third contacting one surface of the base plate 110 A recess 124b may be provided.
이웃하는 범프 사이에는 슬롯(125)이 배치된다. 구체적으로, 제1 범프(122)와 제2 범프(123) 사이에는 제1 슬롯(125a)이 배치되고, 제2 범프(123)와 제3 범프(124) 사이에는 제2 슬롯(125b)이 배치되어 각각의 범프에 독립적인 탄성력이 형성될 수 있다. Slots 125 are disposed between neighboring bumps. Specifically, the first slot 125a is disposed between the first bump 122 and the second bump 123, and the second slot 125b is disposed between the second bump 123 and the third bump 124. It can be arranged to form an independent elastic force to each bump.
범프 포일(120)에서 반경방향의 외측에 배치된 제3 범프(124)가 가장 길고, 반경방향의 내측에 배치된 제1 범프(122)가 가장 짧은 길이를 가질 수 있다. 예컨대. 제1 범프(122), 제2 범프(123) 및 제3 범프(124)의 순서대로 길이가 증가할 수 있다. 도 2에서 제1 범프(122)는 하나의 제1 볼록부(122a)를 가지고, 제2 범프(123)는 두개의 제2 볼록부(123a)를 가지며, 제3 범프(124)는 세개의 제3 볼록부(124a)를 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 범프 포일(120)의 설치 위치에 따라서 제1 범프(122), 제2 범프(123) 및 제3 범프(124)가 다양한 설정된 길이를 가질 수 있다.In the bump foil 120, the third bump 124 disposed on the outer side in the radial direction is the longest, and the first bump 122 disposed on the inner side in the radial direction may have the shortest length. for example. The lengths of the first bump 122, the second bump 123, and the third bump 124 may increase in order. In FIG. 2, the first bump 122 has one first convex portion 122a, the second bump 123 has two second convex portions 123a, and the third bump 124 has three It may have a third convex portion (124a). However, the present invention is not limited thereto, and the first bump 122, the second bump 123, and the third bump 124 may have various set lengths depending on the installation location of the bump foil 120.
도2 에서 보면, 제1 범프(122), 제2 범프(123) 및 제3 범프(124)는 단차 지도록 형성되나 본 발명의 가스 포일 베어링(100)은 이에 한정되지 않으며, 부채꼴 형태를 가질 수 있다.2, the first bump 122, the second bump 123 and the third bump 124 are formed to have a step, but the gas foil bearing 100 of the present invention is not limited thereto, and may have a fan shape. have.
랜드 플레이트(130)는 범프 포일(120)을 각각 커버하도록 배치된다. 랜드 플레이트(130)는 각각의 범프 포일에 대응하게 배치된다. 랜드 플레이트(130)의 일측(130a)은 베이스 플레이트(110)에 고정되는 고정부(131)를 가질 수 있고, 고정부(131)에서 연장되는 랜딩부(132)를 가질 수 있다. 고정부(131)는 용접 등의 방법으로 베이스 플레이트(110)에 고정된다. 랜드 플레이트(130)의 타측(130b)은 범프 포일(120)의 커넥터(121)를 향하여 연장된다. 랜드 플레이트(130)의 타측(130b)은 커넥터(121)의 상단에 배치되고, 범프 포일(120)과 접촉 가능하도록 배치된다.The land plates 130 are arranged to cover the bump foils 120, respectively. The land plate 130 is disposed corresponding to each bump foil. One side 130a of the land plate 130 may have a fixing part 131 fixed to the base plate 110, and may have a landing part 132 extending from the fixing part 131. The fixing part 131 is fixed to the base plate 110 by a method such as welding. The other side 130b of the land plate 130 extends toward the connector 121 of the bump foil 120. The other side 130b of the land plate 130 is disposed on the top of the connector 121 and is arranged to be in contact with the bump foil 120.
랜드 플레이트(130)는 일측(130a)이 베이스 플레이트(110)에 일면에 고정되어 타측(130b)으로 연장되고, 범프 포일(120)은 랜드 플레이트(130)의 타측(130b)에 대응하는 상기 베이스 플레이트(110)의 일면 고정되어 랜드 플레이트(130)의 일측(130a)으로 연장된다. 다른 실시예로, 범프 포일(120)은 랜드 플레이트(130)의 일측(130a)에 대응하는 상기 베이스 플레이트(110)의 일면에 고정되어 랜드 플레이트(130)의 타측(130a)로 연장될 수 있다. Land plate 130 is one side (130a) is fixed to one surface on the base plate 110 and extends to the other side (130b), the bump foil 120 is the base corresponding to the other side (130b) of the land plate (130) One surface of the plate 110 is fixed and extends to one side 130a of the land plate 130. In another embodiment, the bump foil 120 may be fixed to one surface of the base plate 110 corresponding to one side 130a of the land plate 130 and extended to the other side 130a of the land plate 130. .
탄성 편(115)은 베이스 플레이트(110)와 연결되는 부분이 베이스 플레이트(110)의 일측에 인접하게 배치되고 베이스 플레이트(110)의 타측으로 연장된다. 즉, 탄성 편(115)은 랜드 플레이트(130)와 같은 방향으로 연장된다. 도 1에서, 랜드 플레이트(130)와 탄성 편(115)은 반시계 방향으로 연장되나, 범프 포일(120)은 시계 방향으로 연장된다.In the elastic piece 115, a portion connected to the base plate 110 is disposed adjacent to one side of the base plate 110 and extends to the other side of the base plate 110. That is, the elastic piece 115 extends in the same direction as the land plate 130. In FIG. 1, the land plate 130 and the elastic piece 115 extend counterclockwise, but the bump foil 120 extends clockwise.
또한, 다른 실시예로 탄성 편(115)는 베이스 플레이트(110)와 연결되는 부분이 베이스 플레이트(110)의 타측에 인접하게 배치되고 베이스 플레이트(110)의 일측으로 연장된다. 또 다른 실시예로 탄성편(115)는 베이스 플레이트(110)의 반경방향으로 연장될 수 있다.In addition, in another embodiment, the elastic piece 115 has a portion connected to the base plate 110 disposed adjacent to the other side of the base plate 110 and extends to one side of the base plate 110. In another embodiment, the elastic piece 115 may extend in the radial direction of the base plate 110.
가스 포일 베어링(100)이 구동하면 유체는 랜드 플레이트(130)의 일측에서 타측을 향하여 이동한다. 탄성 편(115)의 연장방향은 랜드 플레이트(130)의 연장방향과 같으므로, 즉 유체의 유동방향과 같은 방향으로 탄성 편(115) 배치되므로, 유체가 랜드 플레이트(130)를 가력시에 탄성 편(115)의 단부가 신속하고 부드럽게 압축되어 베이스 플레이트(110)가 외부 구조물에 지지될 수 있다.When the gas foil bearing 100 is driven, the fluid moves from one side of the land plate 130 toward the other side. Since the extension direction of the elastic piece 115 is the same as the extension direction of the land plate 130, that is, the elastic piece 115 is disposed in the same direction as the flow direction of the fluid, the fluid is elastic when the land plate 130 is pressed. The end of the piece 115 is quickly and gently compressed so that the base plate 110 can be supported on the external structure.
또한, 탄성 편(115)이 베이스 플레이트(110)의 일측에서 인접하게 연장되고, 범프 포일(120) 사이에 배치되므로, 탄성 편(115)의 단부는 랜드 플레이트(130)의 중앙 부분에 배치될 수 있다. 복수개의 탄성 편(115)이 각각의 랜드 플레이트(130)의 중앙 부분에 배치되므로, 복수개의 탄성 편(115)은 범프 포일(120)과 랜드 플레이트(130)의 무게를 균형적으로 분포시킨다. 따라서, 가스 포일 베어링(100)은 균형적이고 안정적으로 외부 구조물에 지지될 수 있다.In addition, since the elastic piece 115 extends adjacent at one side of the base plate 110 and is disposed between the bump foils 120, the end of the elastic piece 115 is to be disposed at the central portion of the land plate 130 You can. Since the plurality of elastic pieces 115 are disposed at the central portion of each land plate 130, the plurality of elastic pieces 115 distribute the weights of the bump foil 120 and the land plate 130 in a balanced manner. Therefore, the gas foil bearing 100 can be supported on the external structure in a balanced and stable manner.
탄성 편(115)은 이웃하는 범프 포일(120) 사이에 배치된다. 더 상세하게, 탄성 편(115)은 랜드 플레이트(130)의 고정부(131)와 범프 포일(120) 사이에 배치된다. 탄성 편(115)은 베이스 플레이트(110)에서 범프 포일(120)과 베이스 플레이트가 중첩되지 않는 영역 또는 접촉하는 않는 영역에 배치될 수 있다. The elastic piece 115 is disposed between neighboring bump foils 120. More specifically, the elastic piece 115 is disposed between the fixing portion 131 of the land plate 130 and the bump foil 120. The elastic piece 115 may be disposed on the base plate 110 in a region where the bump foil 120 and the base plate do not overlap or an area that does not contact.
이러한 배치로 인해서, 랜드 플레이트(130)가 범프 포일(120)을 가력하여 범프 포일(120)의 위치가 변경되더라도, 탄성 편(115)은 범프 포일(120)과 중첩되지 않는다. 탄성 편(115)과 범프 포일(120)이 서로 중첩되지 않도록 배치되므로, 탄성 편(115)이 범프 포일(120)을 방해하지 않으면서, 베이스 플레이트(110)에 탄성력을 제공할 수 있다.Due to this arrangement, even if the position of the bump foil 120 is changed by the land plate 130 pressing the bump foil 120, the elastic piece 115 does not overlap with the bump foil 120. Since the elastic piece 115 and the bump foil 120 are disposed so as not to overlap each other, the elastic piece 115 can provide elastic force to the base plate 110 without interfering with the bump foil 120.
도 4는 도 1의 가스 포일 베어링(100)이 설치된 유체 기계를 도시하는 단면도이다. 도 5는 도4의 A 영역의 확대도이다.4 is a cross-sectional view showing a fluid machine in which the gas foil bearing 100 of FIG. 1 is installed. 5 is an enlarged view of region A of FIG. 4.
도 4 및 도 5를 참조하면, 유체 기계는 로터(10), 임펠러 조립체(20), 하우징(30) 및 가스 포일 베어링(100)을 구비할 수 있다.4 and 5, the fluid machine may include a rotor 10, an impeller assembly 20, a housing 30, and a gas foil bearing 100.
로터(10)는 길이방향을 회전축으로 회전할 수 있으며, 로터(10)의 단부에는 임펠러 조립체(20)가 설치될 수 있다. 로터(10)는 외주면에서 반경방향으로 연장되고, 로터(10)의 길이 방향으로 임펠러 조립체(20)와 이격된 디스크(15)를 구비할 수 있다. 로터(10)가 회전하면, 임펠러 조립체(20) 및 디스크(15)도 회전한다.The rotor 10 may rotate in the longitudinal direction with an axis of rotation, and an impeller assembly 20 may be installed at an end of the rotor 10. The rotor 10 may include a disk 15 extending radially from the outer circumferential surface and spaced apart from the impeller assembly 20 in the longitudinal direction of the rotor 10. When the rotor 10 rotates, the impeller assembly 20 and the disk 15 also rotate.
임펠러 조립체(20)는 로터(10)에 결합되는 블레이드(21)와, 블레이드(21)를 감싸는 쉬라우드(22)를 구비할 수 있다. 임펠러 조립체(20)는 외부에서 유입된 유체를 가압시킬 수 있다. 블레이드(21)에서 토출된 일부는 디스크(15) 및 가스 포일 베어링(100)을 따라 이동할 수 있다.The impeller assembly 20 may include a blade 21 coupled to the rotor 10 and a shroud 22 surrounding the blade 21. The impeller assembly 20 may pressurize the fluid introduced from the outside. A part discharged from the blade 21 may move along the disk 15 and the gas foil bearing 100.
하우징(30)은 로터(10)의 외측을 감싸도록 배치된다. 하우징(30)은 디스크(15)와 기 설정된 간격(G)을 가지면서, 디스크(15)를 감싸도록 배치된다. 하우징(30)은 쉬라우드(22)에 고정되며, 임펠러 조립체(20)와 디스크(15) 사이의 상기 간격(G)에 십입되는 서포터(35)를 구비할 수 있다. 서포터(35)는 하우징(30)과 일체로 형성될 수 있다.The housing 30 is arranged to surround the outer side of the rotor 10. The housing 30 is disposed to surround the disk 15 while having a predetermined distance G from the disk 15. The housing 30 is fixed to the shroud 22 and may include a supporter 35 fitted in the gap G between the impeller assembly 20 and the disk 15. The supporter 35 may be integrally formed with the housing 30.
서포터(35)의 제1 부분(35a)는 임펠러 조립체(20)와 하우징(30)을 연결하도록 플랫하고, 제2 부분(35b)는 상기 간격(G)에 삽입되며 유체의 유동을 안내하는 경사면을 가질 수 있다.The first portion 35a of the supporter 35 is flat to connect the impeller assembly 20 and the housing 30, and the second portion 35b is inserted into the gap G and an inclined surface guiding the flow of the fluid Can have
가스 포일 베어링(100)은 디스크(15)와 하우징(30)의 간격(G)에 개재된다. 한 쌍의 가스 포일 베어링(100)은 디스크(15)의 양면에 배치되어, 디스크(15)와 하우징(30)을 연결하거나, 디스크(15)가 회전하도록 간극(g)를 형성할 수 있다.The gas foil bearing 100 is interposed in the gap G between the disc 15 and the housing 30. The pair of gas foil bearings 100 may be disposed on both sides of the disk 15 to connect the disk 15 and the housing 30 or form a gap g so that the disk 15 rotates.
도 6a는 도 1의 가스 포일 베어링(100)이 설치된 상태를 일 측면에서 도시한 단면도이고, 도 6b는 도 1의 가스 포일 베어링(100)이 구동 상태를 일 측면에서 도시한 단면도이며, 도 7a는 도 1의 가스 포일 베어링(100)이 설치된 상태를 다른 측면에서 도시한 단면도이고, 도 7b는 도 1의 가스 포일 베어링(100)이 구동 상태를 다른 측면에서 도시한 단면도이다.6A is a cross-sectional view showing a state in which the gas foil bearing 100 of FIG. 1 is installed, and FIG. 6B is a cross-sectional view showing a state in which the gas foil bearing 100 of FIG. 1 is driven, and FIG. 7A Is a cross-sectional view showing a state in which the gas foil bearing 100 of FIG. 1 is installed from another side, and FIG. 7B is a cross-sectional view showing a state in which the gas foil bearing 100 of FIG. 1 is driven from another side.
도 5 내지 도 7b를 참조하면, 유체 기계의 구동에 의해서 가스 포일 베어링(100)의 동작을 설명할 수 있다. 이하에서는 베이스 플레이트(110)가 하우징(30) 또는 서포터(35)에 마주보고, 랜드 플레이트(130)가 디스크(15)에 마주보도록 배치된 실시예를 중심으로 설명하기로 한다. 그러나, 상기 예에 한정되지 않으며, 베이스 플레이트(110)가 디스크(15)에 마주보고, 랜드 플레이트(130)가 하우징(30) 또는 서포터(35)에 마주 볼 수 있다.5 to 7B, the operation of the gas foil bearing 100 by driving the fluid machine can be described. Hereinafter, an embodiment in which the base plate 110 is arranged to face the housing 30 or the supporter 35 and the land plate 130 faces the disk 15 will be described. However, it is not limited to the above example, and the base plate 110 faces the disk 15 and the land plate 130 faces the housing 30 or the supporter 35.
도 6a 와 도 7a를 보면, 유체 기계가 구동하지 않으면, 가스 포일 베어링(100)은 디스크(15)와 하우징(30) 사이의 간격과 디스크(15)와 서포터(35) 사이의 간격을 막을 수 있다. 베이스 플레이트(110)에서 돌출된 탄성 편(115)은 프리 로드(preload)를 가지고 있으므로, 베이스 플레이트(110)는 서포터(35)에서 d만큼 상승한다. 가스 포일 베어링(100)은 디스크(15)와 하우징(30)을 서로 연결하고 간격(G)에 의해서 서로 움직이지 않게 할 수 있다. 6A and 7A, when the fluid machine is not driven, the gas foil bearing 100 can close the gap between the disc 15 and the housing 30 and the gap between the disc 15 and the supporter 35. have. Since the elastic piece 115 protruding from the base plate 110 has a preload, the base plate 110 rises by d in the supporter 35. The gas foil bearing 100 may connect the disk 15 and the housing 30 to each other and prevent movement of each other by a gap G.
상세히, 베이스 플레이트(110)를 따라 배치된 복수개의 탄성 편(115)이 서포터(35)에 지지되므로, 탄성 편(115)의 프리 로드는 가스 포일 베어링(100)이 로터(10)와 하우징(30)을 연결 및 고정하도록 할 수 있다. 따라서, 유체 기계가 미구동시에 디스크(15)와 하우징(30) 사이의 간격(G)에 의해서 양 부품이 충돌하거나, 마모 되는 것을 방지 할 수 있다.In detail, since the plurality of elastic pieces 115 disposed along the base plate 110 are supported by the supporter 35, the pre-load of the elastic pieces 115 includes a gas foil bearing 100 having a rotor 10 and a housing ( 30) can be connected and fixed. Therefore, when the fluid machine is not driven, it is possible to prevent both parts from colliding or being worn by the gap G between the disk 15 and the housing 30.
베이스 플레이트(110)의 외측에 배치된 복수개의 결합홈(111)에는 조인트부(140)가 설치되어, 가스 포일 베어링(100)을 서포터(35)에 고정할 수 있다. 조인트부(140)는 서포터(35)에서 돌출되어, 결합홈(111)에 삽입되는 지지 기둥(141), 베이스 플레이트(110)와 서포터(35) 사이에 설치되는 탄성 부재(142), 지지 기둥(141)의 상단에 설치되어 베이스 플레이트(110)의 이동을 제한하는 결합 부재(143)를 구비할 수 있다. A joint part 140 is installed in the plurality of coupling grooves 111 disposed outside the base plate 110 to fix the gas foil bearing 100 to the supporter 35. The joint portion 140 protrudes from the supporter 35, the support pillar 141 inserted into the coupling groove 111, the elastic member 142 installed between the base plate 110 and the supporter 35, the support pillar It may be provided on the top of the (141) is provided with a coupling member 143 to limit the movement of the base plate (110).
탄성 부재(142)는 베이스 플레이트(110)와 서포터(35) 사이에 설치되므로, 탄성 편(115)과 함께 가스 포일 베어링(100)에 프리 로드(preload)를 형성할 수 있다. 예컨대 스프링과 같은 탄성 부재(142)가 베이스 플레이트(110)의 타면을 지지하므로, 조인트부(140)는 로터(10)가 미 구동시에 베이스 플레이트(110)가 d 거리만큼 이격 되도록 탄성 편(115)의 프리 로드를 증대할 수 있다. 다만, 조인트부(140)의 탄성 부재(142)와 결합 부재(143)은 가스 포일 베어링(100) 설치 위치에 따라 선택적으로 구비되는 것이며, 가스 포일 베어링(100)을 위해 반드시 구비되어야 하는 것은 아니다. Since the elastic member 142 is installed between the base plate 110 and the supporter 35, it is possible to form a preload on the gas foil bearing 100 together with the elastic piece 115. For example, since the elastic member 142, such as a spring, supports the other surface of the base plate 110, the joint portion 140 has an elastic piece 115 so that the base plate 110 is spaced by a distance d when the rotor 10 is not driven. ) Can increase the preload. However, the elastic member 142 and the coupling member 143 of the joint portion 140 are selectively provided according to the gas foil bearing 100 installation position, and are not necessarily provided for the gas foil bearing 100. .
유체 기계 구동하지 않을 시에, 조인트부(140)의 프리 로드는 디스크(15)와 하우징(30)을 더 강하게 지지 및 결합한다. 유체 기계가 미구동시에, 가스 포일 베어링(100)은 간격(G)에 의해서 유체 기계의 회전 부품과 고정 부품의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.When not fluid-driven, the pre-load of the joint 140 strongly supports and engages the disk 15 and the housing 30. When the fluid machine is not driven, the gas foil bearing 100 can prevent the durability of the rotating and fixed parts of the fluid machine from being deteriorated by the gap G.
도 5, 도 6b 와 도 7b를 보면, 유체 기계가 구동하면, 임펠러 조립체(20)로 유입된 유체는 고압의 유체로 변환되어 쉬라우드(22)를 통해서 배출된다. 블레이드(21)를 통과한 고압 유체 중 일부는 서포터(35)의 제1 부분(35a)과 임펠러 조립체(20)에 의해 형성된 제1 유로(P1)에 유입되고, 서포터(35)의 제2 부분(35b)을 따라 이동한다. 유체는 제2 부분(35b)의 경사면을 따라 로터(10)을 향하도록 이동할 수 있다. 5, 6B and 7B, when the fluid machine is driven, the fluid introduced into the impeller assembly 20 is converted into high pressure fluid and discharged through the shroud 22. Some of the high-pressure fluid passing through the blade 21 flows into the first part 35a of the supporter 35 and the first flow path P1 formed by the impeller assembly 20, and the second part of the supporter 35 Go along (35b). The fluid can move toward the rotor 10 along the inclined surface of the second portion 35b.
유체는 제3 유로(P3)를 따라 반경 방향으로 이동하면서 가스 포일 베어링(100)을 통과하고, 제4 유로(P4)에서 디스크(15)를 따라 유동 방향이 전환되고, 제5 유로(P5)를 따라 다른 가스 포일 베어링을 통과하여 배출된다.The fluid passes through the gas foil bearing 100 while moving in the radial direction along the third flow path P3, the flow direction is switched along the disk 15 in the fourth flow path P4, and the fifth flow path P5 It is discharged through other gas foil bearings.
가스 포일 베어링(100)은 디스크(15)와 하우징(30) 또는 디스크(15)와 서포터(35)의 상대적인 회전을 허용한다. 디스크(15)가 회전하면 유체는 랜드 플레이트(130)의 상면을 따라 이동한다. 통과하는 유체는 랜드 플레이트(130)를 아래 방향으로도 가력하므로, 범프 포일(120)은 변형되고, 탄성 편(115)도 개구(114)로 삽입된다. 또한, 통과하는 유체는 베이스 플레이트(110)를 가력하여, 탄성 부재(142)는 베이스 플레이트(110)와 서포터(35) 사이에 압축된다. The gas foil bearing 100 allows relative rotation of the disk 15 and the housing 30 or the disk 15 and supporter 35. When the disk 15 rotates, the fluid moves along the top surface of the land plate 130. Since the fluid passing through the land plate 130 in the downward direction, the bump foil 120 is deformed, and the elastic piece 115 is also inserted into the opening 114. In addition, the fluid passing through the base plate 110, the elastic member 142 is compressed between the base plate 110 and the supporter 35.
유체가 가스 포일 베어링(100)에 전달하는 힘은 베이스 플레이트(110)를 서포터(35)에 접촉하게 하고, 범프 포일(120)이 L1에서 L2로 길이가 변형되게 한다. 또한, 랜드 플레이트(130)와 디스크(15) 사이에는 허용 간극(g)이 형성된다. 상기 허용 간극(g)에 의해서 로터(10)는 하우징(30)과 같은 다른 구조물의 방해 없이 자유롭게 회전할 수 있다.The force the fluid transfers to the gas foil bearing 100 causes the base plate 110 to contact the supporter 35 and causes the bump foil 120 to deform in length from L1 to L2. In addition, an allowable gap g is formed between the land plate 130 and the disc 15. The allowable gap (g) allows the rotor 10 to rotate freely without obstructing other structures such as the housing 30.
본 발명의 실시예에 따른 가스 포일 베어링(100)과 유체 기계는 안정적으로 유체 기계를 구동을 할 수 있으며, 내구성을 증가시킬 수 있다. 가스 포일 베어링(100)은 프리 로드를 가지고 있으므로, 유체 기계의 회전 부품과 고정 부품 사이의 손상을 줄일 수 있다. 또한, 유체 기계가 구동시에는 회전 부품과 고정 부품 사이에 허용 간극(g)을 생성하여 회전 효율을 향상 시킬 수 있다.The gas foil bearing 100 and the fluid machine according to the embodiment of the present invention can stably drive the fluid machine and increase durability. Since the gas foil bearing 100 has a preload, damage between rotating parts and fixed parts of the fluid machine can be reduced. In addition, when the fluid machine is driven, it is possible to improve the rotation efficiency by generating an allowable gap (g) between the rotating part and the fixed part.
또한 가스 포일 베어링(100)은 범프 포일(120)의 변형과 간섭되지 않도록 탄성 편(115)이 배치되므로, 유체 기계가 구동시에 신속하고 안정적으로 베이스 플레이트(110)가 지지되는 구조물에 지지될 수 있다. In addition, since the gas foil bearing 100 is provided with an elastic piece 115 so as not to interfere with deformation of the bump foil 120, the fluid machine can be quickly and stably supported by a structure in which the base plate 110 is supported when it is driven. have.
가스 포일 베어링(100)은 베이스 플레이트(110)에 탄성 편(115)가 형성되므로, 가스 포일 베어링(100)의 전체 두께를 줄여서 슬림하게 제작할 수 있다. 슬림한 가스 포일 베어링(100)은 제조 단가를 줄일 수 있으며, 유체 기계의 회전 부품과 고정 부품 사이의 간격을 최소화 하여 유지 보관을 용이하게 할 수 있다.Since the gas foil bearing 100 has an elastic piece 115 formed on the base plate 110, the overall thickness of the gas foil bearing 100 can be reduced to make it slim. The slim gas foil bearing 100 can reduce the manufacturing cost, and minimize the gap between the rotating part and the fixed part of the fluid machine to facilitate maintenance storage.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 포일 베어링(300)의 일부를 도시하는 분해 사시도이고, 도 9는 도 8의 가스 포일 베어링(300)의 구동 상태를 도시한 단면도이다.8 is an exploded perspective view showing a part of the gas foil bearing 300 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view showing a driving state of the gas foil bearing 300 of FIG. 8.
도 8 및 도 9를 참조하면, 가스 포일 베어링(300)은 베이스 플레이트(310), 범프 포일(320), 랜드 플레이트(330)를 구비할 수 있다.8 and 9, the gas foil bearing 300 may include a base plate 310, a bump foil 320, and a land plate 330.
베이스 플레이트(310)는 개구(314)와 외측으로 돌출되는 탄성 편(315)를 구비할 수 있다. 또한, 베이스 플레이트(310)의 일면에는 돌기(P)와 딤플(D)가 형성될 수 있다. The base plate 310 may include an opening 314 and an elastic piece 315 protruding outward. In addition, protrusions P and dimples D may be formed on one surface of the base plate 310.
범프 포일(320)은 커넥터(321)과 복수개의 범프를 구비할 수 있다. 제1 범프(322)는 제1 볼록부(322a), 제1 오목부(322b) 및 제1 경사부(322c)를 가질 수 있다. 제2 범프(323)는 제2 볼록부(323a), 제2 오목부(323b) 및 제2 경사부(323c)를 가질 수 있다. 제3 범프(324)는 제3 볼록부(324a), 제3 오목부(324b) 및 제3 경사부(324c)를 가질 수 있다. The bump foil 320 may include a connector 321 and a plurality of bumps. The first bump 322 may have a first convex portion 322a, a first concave portion 322b, and a first inclined portion 322c. The second bump 323 may have a second convex portion 323a, a second concave portion 323b, and a second inclined portion 323c. The third bump 324 may have a third convex portion 324a, a third concave portion 324b, and a third inclined portion 324c.
범프 포일(320)의 제1 볼록부(322a) 내지 제3 볼록부(324a)는 랜드 플레이트(330)와 접촉하고, 제1 오목부(322b) 내지 제3 오목부(324b)는 베이스 플레이트(310)와 접촉한다.The first convex portions 322a to the third convex portions 324a of the bump foil 320 contact the land plate 330, and the first concave portions 322b to 3rd concave portions 324b are the base plates ( 310).
돌기(P) 및/또는 딤플(D)의 배치는 가스 포일 베어링(300)의 동작에 영향을 미치므로, 돌기(P) 및/또는 딤플(D)은 아래와 같이 베이스 플레이트(310)와 범프 포일(320)의 특정 영역에 형성될 수 있다.Since the arrangement of the projections P and / or dimples D affects the operation of the gas foil bearing 300, the projections P and / or dimples D have a base plate 310 and bump foils as shown below. It may be formed in a specific region of 320.
가스 포일 베어링(300)이 미구동시에는 범프 포일(320)의 제1 오목부(322b) 내지 제3 오목부(324b)는 베이스 플레이트(310)의 C1영역에 접촉한다. 가스 포일 베어링(300)이 구동하면, 범프 포일(320)의 변형에 의해서 제1 오목부(322b) 내지 제3 오목부(324b)의 접촉 영역은 C2 영역으로 변화한다.When the gas foil bearing 300 is not driven, the first concave portions 322b to 3rd concave portions 324b of the bump foil 320 contact the region C1 of the base plate 310. When the gas foil bearing 300 is driven, the contact areas of the first recesses 322b to the third recesses 324b change to the C2 area due to deformation of the bump foil 320.
베이스 플레이트(310)에서는 범프 포일(320)의 변형에 의해서, 범프 포일(320)이 베이스 플레이트(310)와 접촉하지 않는 영역(J1, J2, J3)에 돌기(P) 및/또는 딤플(D)이 배치될 수 있다. In the base plate 310, due to deformation of the bump foil 320, the projections P and / or dimples D in the regions J1, J2, J3 where the bump foil 320 does not contact the base plate 310 ) May be disposed.
베이스 플레이트(310)에서는 범프 포일(320)의 오목부가 접촉하지 않는 영역에 돌기(P)나 딤플(D)이 배치되므로, 범프 포일(320)이 변형시에 간섭 없이 베이스 플레이트(310)를 따라 이동할 수 있다.In the base plate 310, the projections P or dimples D are disposed in an area where the recesses of the bump foil 320 do not contact, so that the bump foil 320 follows the base plate 310 without interference during deformation. Can move.
범프 포일(320)은 베이스 플레이트(310)와 접촉하지 않는 면이나, 랜드 플레이트(330)와 접촉하지 않는 면에 돌기(P)나 딤플(D)이 형성될 수 있다.The bump foil 320 may have protrusions (P) or dimples (D) formed on a surface that does not contact the base plate 310 or a surface that does not contact the land plate 330.
베이스 플레이트(310)와 마주보는 볼록부의 하면과 경사부의 하면에는 돌기(P) 및/또는 딤플(D)이 배치될 수 있다. 또한, 랜드 플레이트(330)와 마주보는 오목부의 상면과 경사부의 상면에는 돌기(P) 및/또는 딤플(D)이 배치될 수 있다. 특히, 랜드 플레이트(330)와 접촉하는 영역(C3)에는 돌기(P)나 딤플(D)이 배치되지 않으므로, 변형 시에 범프 포일(320)은 돌기(P)나 딤플(D)의 간섭 없이 랜드 플레이트(330)를 따라 이동할 수 있다.Protrusions P and / or dimples D may be disposed on the lower surface of the convex portion facing the base plate 310 and the lower surface of the inclined portion. In addition, protrusions P and / or dimples D may be disposed on the upper surface of the concave portion facing the land plate 330 and the upper surface of the inclined portion. Particularly, since the projection P or the dimple D is not disposed in the region C3 in contact with the land plate 330, the bump foil 320 does not interfere with the projection P or the dimple D when deformed. It can move along the land plate 330.
베이스 플레이트(310)의 상면과 범프 포일(320)의 하면은 터널 형상의 스페이스를 형성하고, 범프 포일(320)의 상면과 랜드 플레이트(330)의 하면은 터널 형상의 스페이스를 형성한다.The upper surface of the base plate 310 and the lower surface of the bump foil 320 form a tunnel-shaped space, and the upper surface of the bump foil 320 and the lower surface of the land plate 330 form a tunnel-shaped space.
돌기(P) 및/또는 딤플(D)은 터널 형상의 스페이스의 내부에 형성되므로, 이를 통과하는 유체의 유동을 변화시킬 수 있다. 가스 포일 베어링(300)이 구동되면, 유체는 랜드 플레이트(330)를 따라 이동하는 것뿐만 아니라, 베이스 플레이트(310)와 랜드 플레이트(330) 사이의 공간으로도 이동한다. 즉, 유체는 베이스 플레이트(310)와 범프 포일(320)이 형성하는 터널 형상의 스페이스와, 범프 포일(320)과 랜드 플레이트(330)가 형성하는 터널 형상의 스페이스를 통과한다.Since the projections P and / or dimples D are formed inside the tunnel-shaped space, it is possible to change the flow of the fluid passing through them. When the gas foil bearing 300 is driven, the fluid not only moves along the land plate 330, but also moves to the space between the base plate 310 and the land plate 330. That is, the fluid passes through the tunnel-shaped space formed by the base plate 310 and the bump foil 320 and the tunnel-shaped space formed by the bump foil 320 and the land plate 330.
터널 형상의 스페이스를 통과하는 유체는 가스 포일 베어링(300)에서 발생하는 열을 외부로 배출할 수 있다. 돌기(P) 및/또는 딤플(D)은 터널 형상의 스페이스에서 유체가 접촉하는 표면적을 증가하여, 열이 교환되는 면적을 증가시킨다. 또한, 돌기(P) 및/또는 딤플(D)은 유체의 유동을 난류로 변경시켜서 열이 효과적으로 전달 될 수 있다.The fluid passing through the tunnel-shaped space may discharge heat generated from the gas foil bearing 300 to the outside. The protrusions P and / or dimples D increase the surface area in which the fluid contacts the tunnel-shaped space, thereby increasing the area where heat is exchanged. In addition, the projections P and / or the dimples D can change the flow of the fluid to turbulence so that heat can be effectively transferred.
본 발명의 실시예에 따른 가스 포일 베어링(300)과 유체 기계는 안정적으로 유체 기계를 구동을 할 수 있으며, 내구성을 증가시킬 수 있다. 가스 포일 베어링(300)은 프리 로드를 가지고 있으므로, 유체 기계의 회전 부품과 고정 부품 사이의 손상을 줄일 수 있다. The gas foil bearing 300 and the fluid machine according to the embodiment of the present invention can stably drive the fluid machine and increase durability. Since the gas foil bearing 300 has a preload, damage between rotating parts and fixed parts of the fluid machine can be reduced.
또한, 가스 포일 베어링(300)은 돌기(P) 및/또는 딤플(D)이 구동시에 발생하는 열을 효과적으로 배출하여, 가스 포일 베어링(300)의 내구성을 향상시킬 수 있다.In addition, the gas foil bearing 300 can effectively discharge heat generated when the protrusion P and / or the dimple D are driven, thereby improving the durability of the gas foil bearing 300.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the invention has been described in connection with the preferred embodiments mentioned above, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the appended claims will include such modifications or variations as long as they belong to the subject matter of the present invention.
본 발명은 산업상 이용가능한 가스 포일 베어링 및 이를 포함하는 유체 기계에 적용할 수 있다.The present invention is applicable to industrially available gas foil bearings and fluid machines comprising the same.

Claims (13)

  1. 베이스 플레이트;Base plate;
    상기 베이스 플레이트의 일면에 복수 개로 배치되는 범프 포일(Bump foil); 및A bump foil disposed in plural on one surface of the base plate; And
    상기 범프 포일을 각각 커버하도록 배치되는 복수개의 랜드 플레이트;를 포함하고,Includes; a plurality of land plates are disposed to cover each of the bump foil;
    상기 베이스 플레이트는 타면에서 외측으로 돌출되며, 이웃하는 상기 범프 포일 사이에 배치되는 복수개의 탄성 편을 가지는, 가스 포일 베어링.The base plate protrudes outward from the other surface, and has a plurality of elastic pieces disposed between the adjacent bump foils, gas foil bearing.
  2. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트에서 절개되어 형성되는, 가스 포일 베어링.The elastic piece is formed by cutting in the base plate, gas foil bearing.
  3. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 랜드 플레이트는 일측이 상기 베이스 플레이트에 일면에 고정되어 타측으로 연장되고, The land plate has one side fixed to one surface of the base plate and extended to the other side,
    상기 범프 포일은 상기 베이스 플레이트의 일면 고정되어 상기 랜드 플레이트을 따라 연장되며,The bump foil is fixed to one surface of the base plate and extends along the land plate,
    상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트의 일면에서 일 방향으로 연장되는, 가스 포일 베어링.The elastic piece is a gas foil bearing, extending in one direction from one surface of the base plate.
  4. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 탄성 편은 The elastic piece
    상기 베이스 플레이트 중 상기 범프 포일과 상기 베이스 플레이트가 중첩되지 않는 영역에 배치되는, 가스 포일 베어링. A gas foil bearing disposed in an area where the bump foil and the base plate do not overlap among the base plates.
  5. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 랜드 플레이트와 상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트를 따라 제1 방향으로 연장되고,The land plate and the elastic piece extend in the first direction along the base plate,
    상기 범프 포일은 상기 베이스 플레이트를 따라 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향을 따라 연장되는, 가스 포일 베어링.The bump foil extends along a second direction opposite the first direction along the base plate, a gas foil bearing.
  6. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트를 따라 방사형을 배치되는, 가스 포일 베어링.The elastic piece is disposed radially along the base plate, a gas foil bearing.
  7. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 베이스 플레이트는 The base plate
    외부 구조물과 상기 베이스 플레이트의 타면 사이에 배치된 탄성 부재를 가지는 조인트부;를 구비하는, 가스 포일 베어링.A gas foil bearing comprising; a joint portion having an elastic member disposed between the external structure and the other surface of the base plate.
  8. 회전 가능한 로터;Rotatable rotors;
    상기 로터의 단부에 설치되는 임펠러 조립체;An impeller assembly installed at an end of the rotor;
    상기 로터의 외주면에서 반경방향으로 연장되고, 상기 로터의 길이 방향으로 상기 임펠러 조립체와 이격된 디스크;A disk extending radially from the outer circumferential surface of the rotor and spaced apart from the impeller assembly in the longitudinal direction of the rotor;
    상기 디스크와 기 설정된 간격을 가지면서 상기 디스크를 감싸도록 배치되는 하우징; 및A housing arranged to surround the disk with a predetermined distance from the disk; And
    상기 디스크와 상기 하우징 사이의 간격에 개재되며, 상기 하우징이나 상기 디스크와 마주보도록 배치된 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에서 외측으로 돌출된 탄성 편을 구비하는 가스 포일 베어링;을 포함하는, 유체 기계.And a gas foil bearing interposed in the gap between the disc and the housing, the base plate disposed to face the housing or the disc, and a gas foil bearing having an elastic piece protruding outward from the base plate.
  9. 제8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 로터가 회전하지 않으면, 상기 탄성 편이 상기 베이스 플레이트를 상기 하우징이나 상기 디스크에서 이격시키고,If the rotor does not rotate, the elastic piece separates the base plate from the housing or the disc,
    상기 로터가 회전하면, 상기 임펠러 조립체에서 토출된 유체가 상기 가스 포일 베어링을 가력하여 상기 베이스 플레이트를 상기 하우징이나 상기 디스크에 접촉시키는, 유체 기계.When the rotor rotates, a fluid machine discharged from the impeller assembly presses the gas foil bearing to contact the base plate with the housing or the disk.
  10. 제8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 가스 포일 베어링은The gas foil bearing
    상기 베이스 플레이트의 일면에 복수 개로 배치되는 범프 포일(Bump foil); 및A bump foil disposed in plural on one surface of the base plate; And
    상기 범프 포일을 각각 커버하도록 배치되는 복수개의 랜드 플레이트;를 구비하고,And a plurality of land plates disposed to cover the bump foils, respectively.
    상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트의 타면에서 외측으로 돌출되며, 이웃하는 상기 범프 포일 사이에 배치되는, 유체 기계.The elastic piece protrudes outwardly from the other side of the base plate, and is disposed between the adjacent bump foils.
  11. 제10 항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 랜드 플레이트는 일측이 상기 베이스 플레이트에 일면에 고정되어 타측으로 연장되고, The land plate has one side fixed to one surface of the base plate and extended to the other side,
    상기 범프 포일은 상기 랜드 플레이트의 타측에 대응하는 상기 베이스 플레이트의 일면 고정되어 상기 랜드 플레이트의 일측으로 연장되며,The bump foil is fixed to one surface of the base plate corresponding to the other side of the land plate and extends to one side of the land plate,
    상기 탄성 편은 상기 베이스 플레이트와 연결되는 부분이 상기 베이스 플레이트의 일측에 인접하게 배치되고 상기 베이스 플레이트의 타측으로 연장되는, 유체 기계.The elastic piece is a fluid machine, wherein a portion connected to the base plate is disposed adjacent to one side of the base plate and extends to the other side of the base plate.
  12. 제10 항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 탄성 편은 The elastic piece
    상기 베이스 플레이트 중 상기 범프 포일과 상기 베이스 플레이트가 중첩되지 않는 영역에 배치되는, 유체 기계.A fluid machine, wherein the bump foil of the base plate is disposed in an area where the base plate does not overlap.
  13. 제8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 베이스 플레이트는 The base plate
    상기 디스크 또는 상기 하우징과 상기 베이스 플레이트의 타면 사이에 배치된 탄성부재를 가지는 조인트부;를 구비하는, 유체 기계.And a joint part having an elastic member disposed between the disk or the housing and the other surface of the base plate.
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