WO2022270697A1 - Airfoil thrust bearing - Google Patents
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- F16C32/0603—Bearings 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
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Definitions
- the present invention relates to an air foil thrust bearing supporting an axial load acting on a rotating shaft in a turbo blower or a turbo compressor that compresses and supplies air by rotating an impeller at high speed using a rotational force of a motor.
- a thrust bearing is used to support an axial load in a turbo blower or a turbo compressor.
- thrust bearings air foil thrust bearings are mainly used to support the axial load of a rotating shaft rotating at high speed.
- a conventional air foil thrust bearing includes a base plate 10 formed of a donut-shaped plate, a plurality of bump foils 20 arranged spaced apart from each other along the circumferential direction, and disposed on each bump foil 20. It is composed of a plurality of top foils (30).
- the air foil thrust bearing is fixed by spot welding a plurality of bump foils 20 on the base plate 10, and after the top foil 30 is disposed on each bump foil 20, the base plate 10 ), the top foils 30 are fixed by spot welding. And when such an air foil thrust bearing is mounted and used in a turbo blower, a lot of frictional heat is generated due to contact between the disk-shaped thrust runner coupled to the rotating shaft and rotating together with the top foil of the air foil thrust bearing.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to first support a load when excitation with a part having the largest energy loss according to the rotational speed of the rotating body, thereby causing damping friction in the first place. It is to provide an air foil thrust bearing capable of improving durability by separating the support portion.
- An air foil thrust bearing of the present invention for achieving the above object includes a base plate; a bump foil formed with concavo-convex elastic bumps, stacked on the base plate, and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; and a top foil stacked to cover the bump foil and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate.
- a height of elastic bumps in a partial region adjacent to an outer diameter side in a radial direction may be lower than a height of elastic bumps in a remaining region.
- the bump foil may be formed with slits penetrating both surfaces in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end.
- elastic bumps corresponding to a partial area may be formed to have the same height from the free end, which is the other end in the circumferential direction, to one side of the bump foil on a specific radius.
- the air foil thrust bearing of the present invention includes a base plate; a bump foil formed with concavo-convex elastic bumps, stacked on the base plate, and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; a top foil stacked to cover the bump foil and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; and an insert plate interposed between the base plate and the bump foil in a portion corresponding to the remaining area except for a portion adjacent to the outer diameter side in the radial direction of the bump foil. It can be made including.
- the bump foil may be formed with slits penetrating both surfaces in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end.
- elastic bumps corresponding to a partial area may be formed to have the same height from the free end, which is the other end in the circumferential direction, to one side of the bump foil on a specific radius.
- the bump foils may have the same height as each other except for the insert plate.
- the air foil thrust bearing of the present invention includes a base plate; a bump foil formed with concavo-convex elastic bumps, stacked on the base plate, and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; and a top foil stacked to cover the bump foil and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate.
- concave stepped grooves may be formed in a circumferential direction at a portion corresponding to the elastic bumps in a partial region adjacent to an outer diameter side in a radial direction of the bump foil.
- the bump foil may be formed with slits penetrating both surfaces in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end.
- elastic bumps corresponding to a partial area may be formed to have the same height from the free end, which is the other end in the circumferential direction, to one side of the bump foil on a specific radius.
- the bump foils may have the same height as each other.
- the air foil thrust bearing of the present invention includes a bump foil plate in which a bump foil is integrally formed with a first plate and is connected to the first plate, and concavo-convex elastic bumps are formed on the bump foil plate; and a top foil plate having a top foil integrally formed with the second plate, the top foil connected to the second plate, and stacked on the bump foil plate such that the top foil covers the bump foil.
- a height of elastic bumps in a partial region adjacent to an outer diameter side in a radial direction may be lower than a height of elastic bumps in a remaining region.
- the bump foil of the bump foil plate is composed of a plurality, each of the plurality of bump foils has one end connected to the first plate in a circumferential direction, and the plurality of bump foils are arranged spaced apart from each other along the circumferential direction,
- the top foil of the top foil plate is composed of a plurality, and each of the plurality of top foils has one end connected to the second plate in a circumferential direction, and the plurality of top foils are spaced apart from each other along the circumferential direction to form the plurality of bump foils. It can be arranged in a position corresponding to.
- the bump foil may be formed with slits penetrating both surfaces in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end.
- the height of the elastic bumps in a partial area adjacent to the outer diameter in the radial direction may be lower than the height of the elastic bumps in the remaining area by the insert plate.
- the bump foils may have the same height as each other.
- the top foil plate may further include a bearing housing stacked on a surface opposite to the bump foil plate on which the top foil plate is stacked, wherein the bearing housing corresponds to elastic bumps in a partial area adjacent to an outer diameter side of the bump foil in a radial direction.
- a concave stepped groove is formed in the circumferential direction, and the height of the elastic bumps in a partial region adjacent to the outer diameter in the radial direction may be lower than the height of the elastic bumps in the remaining region by the stepped groove of the bearing housing.
- the elastic bumps of the bump foil may be formed to have the same height as each other in the elastic bumps disposed in the radial direction.
- the air foil thrust bearing of the present invention has the advantage of having higher durability because the primary damping friction part is separated from the region where the energy loss according to the speed of the rotating body is the greatest and when it is excited.
- FIG. 1 is a perspective view showing a conventional air foil thrust bearing.
- FIG. 2 is a partial plan view showing an area with the greatest energy loss and a main excitation support in a conventional air foil thrust bearing.
- 3 to 5 are an exploded perspective view, an assembled perspective view, and an upper plan view showing an air foil thrust bearing according to a first embodiment of the present invention.
- 6 and 7 are A-A' cross-sectional views and B-B' cross-sectional views of FIG.
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which a part of the top foil is elastically deformed when the thrust runner, which is a rotation body, in the cross section of FIG. 7 is in contact with the top foil in a state of being rotated at high speed.
- FIG. 9 is a perspective view showing an embodiment of a bump foil in an air foil thrust bearing according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a second embodiment of the present invention.
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a third embodiment of the present invention.
- FIG. 12 is a plan view showing a bump foil in an air foil thrust bearing according to the present invention.
- 13 to 15 are an exploded perspective view, an assembled perspective view, and an upper plan view showing an air foil thrust bearing according to a fourth embodiment of the present invention.
- FIG. 16 is a C-C′ cross-sectional view of FIG. 15;
- 17 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a fifth embodiment of the present invention.
- FIG. 18 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a sixth embodiment of the present invention.
- FIGS. 6 and 7 are A-A' cross-sectional views and B-B' cross-sectional views of FIG.
- the air foil thrust bearing according to the first embodiment of the present invention may be largely composed of a base plate 100, a bump foil 200, and a top foil 300.
- the base plate 100 may be formed in a disk shape in which a hollow hole penetrating both sides in a thickness direction is formed at a central portion.
- a plurality of bump foils 200 may be arranged spaced apart from each other along the circumferential direction.
- each of the bump foils 200 may be fixed by welding only one end portion 210 in the circumferential direction to the base plate 100, and the other end portion in the circumferential direction may be formed as a free end.
- the bump foils 200 may have concavo-convex elastic bumps 220 formed therein, and the elastic bumps 220 may be separated from each other without being fixed even though their lower ends are in contact with the base plate 100 . That is, the rest of the bump foil 200 except for the coupling portion 210 may be in a state where it is not coupled to the base plate 100 and is separated, and the elastic bumps 220 are in contact with the base plate 100. or there may be a slight gap.
- a plurality of top foils 300 may be arranged spaced apart from each other along the circumferential direction.
- each of the top foils 300 may be fixed by welding only one end portion 310 in the circumferential direction to the base plate 100, and the other end portion in the circumferential direction may be formed as a free end.
- the top foils 300 may be disposed at positions corresponding to the bump foils 200 and stacked in such a way that the top foils 300 cover the bump foils 200 . That is, the bump foil 200 may be interposed between the base plate 100 and the top foil 300 .
- the connecting portion 320 extends upward in a curved or flat shape from the coupling portion 310 along the circumferential direction.
- a flat portion 330 extending from the connecting portion 320 may be formed parallel to the base plate 100 .
- the bump foil 200 corresponds to a partial area in one direction from the free end, which is the other end in the circumferential direction, on a specific radius, that is, the elastic bumps 220 corresponding to the flat portion 330 of the top foil 300 have a mutual height.
- the elastic bumps 220 in an area corresponding to the connecting portion 320 of the top foil 300 may be formed to have a relatively low height. There may be a space between the lower surface of the connection part 320 and the mountains of the elastic bumps 220 .
- the bump foil 200 when a cross section of the top foil 300 cut in the radial direction at the portion where the flat portion 330 is located, the bump foil 200 has elastic bumps in a partial area adjacent to the outer diameter side in the radial direction.
- the height h4 of 220 may be lower than the heights h1 , h2 , and h3 of the elastic bumps 220 in the remaining regions, that is, the region adjacent to the inner diameter in the radial direction and the central region.
- one elastic bump radially adjacent to the outer diameter (on the right side) is the outer diameter side elastic bump
- the other elastic bump radially adjacent to the inner diameter (left side) is the inner diameter side elastic bump
- the other elastic bump located at the center in the radial direction is the outer elastic bump.
- the two elastic bumps are referred to as central elastic bumps
- the top foil 300 may come into contact with the inner diameter side elastic bumps and the center elastic bumps in a state where no external force such as air pressure acts, and in this state, the outer diameter side elasticity.
- the peak of the bump may be spaced apart from the top foil 300 due to the height difference ⁇ h.
- the thrust runner 400 which is a rotating body, rotates at high speed due to an axial load or excitation, and the top foil ( 300)
- the top foil 300 in the area corresponding to the portion where the outer diameter-side elastic bump is located is bent toward the elastic bump by the pressure of the air flowing between the thrust runner 400 and the top foil 300. It may not come into contact with the thrust runner 400 . That is, in the area adjacent to the outer diameter in the radial direction, the linear velocity is relatively fast, and the energy loss (heat generation) due to friction with air is relatively large. And the top foil 300 can be in direct contact with damping and rubbing.
- the thrust runner 400 when the thrust runner 400 comes into contact with the top foil 300 due to excitation, etc., it first contacts the flat surface 330 of the top foil 300, and damping and friction occur primarily.
- the bump foil The flat part 330 of the top foil 300 corresponding to the area where the elastic bumps on the inner diameter side of 200 and the elastic bumps in the center exist is the main excitation support that primarily supports the load of the thrust runner 400. do.
- the air foil thrust bearing of the present invention can have higher durability because the primary damping friction part does not overlap with the region where the energy loss according to the speed of the rotating body is the greatest and is formed at different positions.
- the direct friction between the thrust runner and the top foil is reduced in the outer diameter side, which is the area where energy loss is greatest, there is an effect that damage (heat marks) to the coating layer coated on the surface of the top foil may not occur.
- FIG. 9 is a perspective view showing an embodiment of a bump foil in an air foil thrust bearing according to a first embodiment of the present invention.
- the bump foil 200 may have slits 230 penetrating both surfaces in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end. That is, for example, a region where the elastic bumps 220 of the bump foil 200 are formed by the slits 230 may be divided into three parts in a radial direction. At this time, the three parts may be in a state of being connected to each other by one end of the coupling part 210.
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a second embodiment of the present invention.
- the air foil thrust bearing according to the second embodiment of the present invention may be largely composed of a base plate 100, a bump foil 200, a top foil 300, and an insert plate 150.
- the base plate 100 and the top foil 300 may be formed in the same manner as in the first embodiment described above.
- the bump foil 200 may have the same height as the elastic bumps 220 arranged in the radial direction, and the configuration of the rest of the bump foil 200 may be identical to that of the first embodiment described above. there is.
- the insert plate 150 may be formed in a thin flat plate shape and interposed between the base plate 100 and the bump foil 200 .
- the insert plate 150 may be disposed in a region where the inner diameter elastic bumps 220 and the center elastic bumps 220 exist in the radial direction.
- the heights of the inner diameter-side elastic bumps 220 and the center elastic bumps 220 are relatively higher with respect to the upper surface of the base plate 100, and compared to this, the outer diameter-side elastic bumps 220 ) is relatively low.
- a height difference ⁇ h between the elastic bumps may be formed using the insert plate, and the degree of the height difference may be easily adjusted. And, like the first embodiment, the durability of the air foil thrust bearing can be improved.
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a third embodiment of the present invention.
- the air foil thrust bearing according to the third embodiment of the present invention may be largely composed of a base plate 100, a bump foil 200, and a top foil 300.
- the top foil 300 may be formed in the same manner as in the first embodiment described above.
- the bump foil 200 may have the same height as the elastic bumps 220 arranged in the radial direction, and the configuration of the rest of the bump foil 200 may be identical to that of the first embodiment described above. there is.
- the overall shape of the base plate 100 is the same as that of the first embodiment, and only the stepped grooves may be formed with a difference.
- the stepped groove 110 may be concavely formed along the circumferential direction on the upper surface of the base plate 100 at a portion corresponding to the outer diameter-side elastic bump 220 of the bump foil 200 .
- the outer diameter-side elastic bump 220 may be inserted into the stepped groove 110 of the base plate 100 and placed therein.
- the stepped groove 110 of the base plate 100 the heights of the inner diameter-side elastic bumps and the central part elastic bumps are relatively higher with respect to the upper surface of the base plate 100, and the outer diameter-side elastic bumps have a height of becomes relatively low.
- the height difference ⁇ h between the elastic bumps can be formed using the stepped groove of the base plate, and the height difference can be formed without a separate additional part. And, like the first embodiment, the durability of the air foil thrust bearing can be improved.
- the height of the elastic bump from the lower surface of the base plate to the crest of the elastic bump d1 is higher than the height of the central elastic bump d1.
- the heights of (c2, d2, e2, f2) may be formed low.
- the height difference between the elastic bumps may be in the range of 0.01 mm to 0.2 mm, and if the height difference between the elastic bumps is less than 0.01 mm, the effect of the present invention may not appear, and if the height difference is greater than 0.2 mm, high heat may be generated.
- FIG. 13 to 15 are an exploded perspective view, an assembled perspective view, and an upper plan view showing an air foil thrust bearing according to a fourth embodiment of the present invention
- FIG. 16 is a C-C' of an air foil thrust bearing according to a fourth embodiment of the present invention. it is a cross section
- the air foil thrust bearing according to the fourth embodiment of the present invention may be largely composed of a bump foil plate 500 and a top foil plate 600.
- the bump foil plate 500 may include a first plate 510 and a plurality of bump foils 520, and may be formed in a form in which the first plate 510 and each bump foil 520 are integrally connected. there is.
- the bump foils 520 may be arranged spaced apart from each other along the circumferential direction, and each end of the bump foils 520 is connected to the first plate 510, and the rest except for the connected end is connected to the first plate ( 510) and may be spaced apart. That is, only one end of the bump foils 520 in the circumferential direction is connected to the first plate 510 , and inner and outer ends in the circumferential direction are not connected to the first plate 510 and may be separated from each other.
- the bump foil 520 may be formed in a corrugated or wavy shape by forming concavo-convex elastic bumps 522, and the elastic bumps 522 protrude upward from the upper surface of the first plate 510.
- the bump foil 520 may be formed in a shape having a shape.
- the bump foils 520 may be formed with slits 523 penetrating both surfaces in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end. That is, for example, a region in which the elastic bumps 522 of the bump foil 520 are formed by the slits 523 may be divided into three parts in a radial direction. At this time, one end of the three parts may be connected to the first plate 510 .
- the top foil plate 600 may include a second plate 610 and a plurality of top foils 620, and may be formed in a form in which the second plate 610 and each top foil 620 are integrally connected. there is.
- the top foils 620 may be arranged spaced apart from each other along the circumferential direction, and one end in the circumferential direction may be connected to the second plate 610 and the rest of the top foils 620 may be spaced apart from the second plate 610. there is. That is, only one end of the top foils 620 in the circumferential direction is connected to the second plate 610, and the inner and outer ends in the circumferential direction are not connected to the second plate 610 but may be separated.
- top foils 620 are convexly extended from the point connected to the second plate 610 in the circumferential direction, and at the end of the connection portion 621, a plane parallel to the second plate 610 is formed.
- the portion 622 may be formed in an extended form.
- the surface of the bump foil plate 500 on which the elastic bumps 522 of the bump foil 520 protrude and the opposite surface of the top foil plate 600 on which the connection portion 621 of the top foil 620 protrudes is formed. They may be stacked facing each other to form one air foil thrust bearing.
- the air foil thrust bearing of the present invention may be coupled so that the opposite surface of the bump foil plate 500 facing the top foil plate 600 is in contact with the bearing housing 800 to be supported.
- the bearing housing 800 may be a part where an air foil thrust bearing is placed and mounted in a turbo blower or an air compressor.
- the bump foil 520 when a cross section of the top foil 620 cut in the radial direction at the portion where the flat portion 622 is located, the bump foil 520 is radially toward the outer diameter.
- the height h4 of the elastic bumps 522 in the adjacent partial region may be lower than the heights h1, h2, and h3 of the elastic bumps 522 in the central region and the region adjacent to the inner diameter in the radial direction, which is the remaining region.
- one elastic bump radially adjacent to the outer diameter (on the right side) is the outer diameter side elastic bump
- the other elastic bump radially adjacent to the inner diameter (left side) is the inner diameter side elastic bump
- the other elastic bump located at the center in the radial direction is the outer elastic bump.
- the two elastic bumps are referred to as central elastic bumps
- the top foil 620 may come into contact with the inner diameter side elastic bumps and the center elastic bumps in a state where no external force such as air pressure acts, and in this state, the outer diameter side elasticity
- the peak of the bump may be spaced apart from the top foil 620 due to the height difference ⁇ h.
- the thrust runner which is a rotating body
- the air flowing between the thrust runner and the top foil may be bent toward the elastic bump 522 by the pressure of the outer diameter side and may not come into contact with the thrust runner. That is, in the area adjacent to the outer diameter in the radial direction, the linear speed is relatively high, so the energy loss (heat) due to friction with air is relatively large. 620 can be damped and rubbed in direct contact.
- the thrust runner when the thrust runner comes into contact with the top foil 620 due to excitation, etc., it first contacts the flat surface 622 of the top foil 620, and damping and friction occur primarily.
- the bump foil 520 The flat portion 622 of the top foil 620 corresponding to the area where the elastic bumps on the inner diameter side and the elastic bumps exist in the central portion of the inner diameter side of the inner diameter side and the flat portion 622 of the top foil 620 primarily serves as a main supporting portion for supporting the load of the thrust runner.
- the air foil thrust bearing of the present invention can have higher durability because the primary damping friction part does not overlap with the region where the energy loss according to the speed of the rotating body is the greatest and is formed at different positions.
- the direct friction between the thrust runner and the top foil is reduced in the outer diameter side, which is the area where energy loss is greatest, there is an effect that damage (heat marks) to the coating layer coated on the surface of the top foil may not occur.
- 17 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a fifth embodiment of the present invention.
- the air foil thrust bearing according to the fifth embodiment of the present invention may largely include a bump foil plate 500, a top foil plate 600, and an insert plate 700.
- the top foil plate 600 may be formed in the same manner as in the fourth embodiment described above.
- the bump foil plate 500 may have the same height as the elastic bumps 220 arranged in the radial direction, and the rest of the first plate 510 and the bump foils 520 may have the same configuration as the fourth described above. It may be formed in the same way as in the embodiment.
- the insert plate 700 may be formed in a thin flat plate shape, and the insert plate 700 may be stacked on a surface opposite to the bump foil plate 500 on which the top foil plate 600 is stacked.
- the insert plate 700 may be disposed in a portion corresponding to the rest of the bump foil 520 except for a portion adjacent to the outer diameter side in the radial direction. That is, the insert plate 700 may be disposed in a region where the inner diameter side elastic bumps 522 and the center elastic bumps 522 exist in the radial direction.
- the heights of the inner diameter side elastic bumps 522 and the center part elastic bumps 522 are relatively high with respect to the upper surface of the bearing housing 800, and compared to this, the outer diameter side elastic bumps 522 ) is relatively low.
- the height difference ⁇ h between the elastic bumps can be formed using the insert plate, the degree of the height difference can be easily adjusted, and durability of the air foil thrust bearing can be improved.
- FIG. 18 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a sixth embodiment of the present invention.
- the air foil thrust bearing according to the sixth embodiment of the present invention may largely include a bump foil plate 500, a top foil plate 600, and a bearing housing 800.
- the top foil plate 600 may be formed in the same manner as in the fourth embodiment described above.
- the bump foil plate 500 may have the same height as the elastic bumps 522 disposed in the radial direction, and the configuration of the other bump foils 520 may be identical to those of the fourth embodiment.
- a stepped groove 810 may be concavely formed along the circumferential direction on an upper surface of the bearing housing 800 at a portion corresponding to the outer diameter-side elastic bump 522 of the bump foil plate 500 .
- the outer diameter-side elastic bump 522 may be inserted into the stepped groove 810 of the bearing housing 800 and placed therein. Therefore, as a result of the stepped groove 810 of the bearing housing 800, the inner diameter side elastic bumps and the center elastic bumps have a relatively high height with respect to the upper surface of the bearing housing 800, and the outer diameter side elastic bumps have a relatively high height. becomes relatively low.
- the height difference ( ⁇ h) between the elastic bumps can be formed using the stepped groove of the bearing housing, and the height difference can be formed without additional parts, and durability of the air foil thrust bearing can be improved.
- the height difference between the elastic bumps may be in the range of 0.01 mm to 0.2 mm, and if the height difference between the elastic bumps is less than 0.01 mm, the effect of the present invention may not appear, and if the height difference is greater than 0.2 mm, high heat may be generated.
- connection part connection part
- 622 flat part
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Abstract
The present invention relates to an airfoil thrust bearing comprising: a base plate; a bump foil which has uneven elastic bumps, and which is layered on the base plate such that one circumferential end portion thereof is coupled to the base plate; and a top foil which is layered thereon to cover the bump foil, and which has one circumferential end portion coupled to the base plate, wherein the bump foil is formed such that the height of the elastic bumps in a partial region adjacent to an outer diameter side in the radial direction is lower than the height of the elastic bumps in the remaining region, and thus the thrust bearing has higher durability since a primary damping friction part is separated from the region with the greatest energy loss according to the speed of a rotating body during excitation.
Description
본 발명은 모터의 회전력을 이용해 임펠러를 고속으로 회전시켜 공기를 압축하여 공급하는 터보 블로워 또는 터보 압축기 등에서 회전축에 작용하는 축방향 하중을 지지하는 에어 포일 스러스트 베어링에 관한 것이다.The present invention relates to an air foil thrust bearing supporting an axial load acting on a rotating shaft in a turbo blower or a turbo compressor that compresses and supplies air by rotating an impeller at high speed using a rotational force of a motor.
터보 블로워나 터보 압축기 등에는 축방향의 하중을 지지할 수 있도록 스러스트 베어링이 사용되는데, 고속으로 회전하는 회전축의 축방향 하중을 지지하기 위해 스러스트 베어링 중 에어 포일 스러스트 베어링이 주로 사용되고 있다.A thrust bearing is used to support an axial load in a turbo blower or a turbo compressor. Among thrust bearings, air foil thrust bearings are mainly used to support the axial load of a rotating shaft rotating at high speed.
종래의 에어 포일 스러스트 베어링은 도 1과 같이 도넛 형상의 판으로 형성된 베이스 플레이트(10), 원주방향을 따라 서로 이격되어 배열된 복수의 범프 포일(20) 및 각각의 범프 포일(20) 위에 배치된 복수의 탑 포일(30)로 구성된다.As shown in FIG. 1, a conventional air foil thrust bearing includes a base plate 10 formed of a donut-shaped plate, a plurality of bump foils 20 arranged spaced apart from each other along the circumferential direction, and disposed on each bump foil 20. It is composed of a plurality of top foils (30).
여기에서 에어 포일 스러스트 베어링은 베이스 플레이트(10)의 위에 복수의 범프 포일(20)이 스폿 용접되어 고정되며, 각각의 범프 포일(20)의 위에 탑 포일(30)이 배치된 후 베이스 플레이트(10)에 탑 포일(30)들이 스폿 용접에 의해 고정된다. 그리고 이러한 에어 포일 스러스트 베어링은 터보 블로워 등에 장착되어 사용될 때, 회전축에 결합되어 함께 회전되는 원판형의 스러스트 러너와 에어 포일 스러스트 베어링의 탑 포일 간 접촉에 의해 많은 마찰열이 발생하게 된다.Here, the air foil thrust bearing is fixed by spot welding a plurality of bump foils 20 on the base plate 10, and after the top foil 30 is disposed on each bump foil 20, the base plate 10 ), the top foils 30 are fixed by spot welding. And when such an air foil thrust bearing is mounted and used in a turbo blower, a lot of frictional heat is generated due to contact between the disk-shaped thrust runner coupled to the rotating shaft and rotating together with the top foil of the air foil thrust bearing.
여기에서 종래의 에어 포일 스러스트 베어링은 회전체인 스러스트 러너가 원운동하기 때문에 각속도는 같으나 반경방향 위치에 따른 선속도는 외경측으로 갈수록 점점 증가한다. 그런데 증가된 선속도에 따라 에어 포일 스러스트 베어링의 탑 포일과 회전체 사이로 유동되는 공기에 의한 하중 지지력은 높아지지만 공기와 탑 포일의 마찰로 인해 높은 발열을 발생시키게 되며, 회전체가 약 10만 RPM을 상회하는 고속 회전 시 외경측의 경우 높은 에너지 손실(발열)로 인해 탑 포일 표면의 코팅층에 손상(열흔)이 발생하게 된다. 또한, 가진 시 범프 포일의 탄성 범프 높이가 가장 높은 곳(주요 가진 지지부)에 대응되는 탑 포일 영역에서 먼저 마찰이 발생하게 된다. 즉, 도 2와 같이 종래의 에어 포일 저널 베어링은 탑 포일(30) 상에서 에너지 손실이 가장 높은 영역(A1)과 주요 가진 지지부(A2)가 일부 중첩되므로 내구성이 저하되는 단점이 있다.Here, in the conventional air foil thrust bearing, since the thrust runner, which is a rotating body, circularly moves, the angular velocity is the same, but the linear velocity according to the radial position gradually increases toward the outer diameter side. However, as the linear speed increases, the load bearing capacity by the air flowing between the top foil of the air foil thrust bearing and the rotating body increases, but high heat is generated due to friction between the air and the top foil, and the rotating body rotates at about 100,000 RPM In the case of the outer diameter side during high-speed rotation exceeding , high energy loss (heat generation) causes damage (heat scars) to the coating layer on the surface of the top foil. In addition, when excitation, friction first occurs in the top foil region corresponding to the place where the height of the elastic bump of the bump foil is the highest (main excitation support part). That is, as shown in FIG. 2, the conventional air foil journal bearing has a disadvantage in that durability is lowered because the area A1 with the highest energy loss and the main excitation support portion A2 partially overlap on the top foil 30.
[선행기술문헌][Prior art literature]
[특허문헌][Patent Literature]
KR 10-0954066 B1 (2010.04.13.)KR 10-0954066 B1 (2010.04.13.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 회전체의 회전 속도에 따른 에너지 손실이 가장 큰 부분과 가진 시 먼저 하중을 지지하여 1차로 댐핑 마찰을 일으키는 주요 가진 지지부분이 분리되도록 함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있는 에어 포일 스러스트 베어링을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to first support a load when excitation with a part having the largest energy loss according to the rotational speed of the rotating body, thereby causing damping friction in the first place. It is to provide an air foil thrust bearing capable of improving durability by separating the support portion.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에어 포일 스러스트 베어링은, 베이스 플레이트; 요철 형상의 탄성 범프들이 형성되며, 상기 베이스 플레이트에 적층되어 원주방향 일측 단부가 상기 베이스 플레이트에 결합된 범프 포일; 및 상기 범프 포일을 덮도록 적층되며, 원주방향 일측 단부가 상기 베이스 플레이트에 결합된 탑 포일; 을 포함하여 이루어지고, 상기 범프 포일은 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프들의 높이가 나머지 영역의 탄성 범프들의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.An air foil thrust bearing of the present invention for achieving the above object includes a base plate; a bump foil formed with concavo-convex elastic bumps, stacked on the base plate, and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; and a top foil stacked to cover the bump foil and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate. In the bump foil, a height of elastic bumps in a partial region adjacent to an outer diameter side in a radial direction may be lower than a height of elastic bumps in a remaining region.
또한, 상기 범프 포일은 자유단에서부터 원주방향을 따라 가면서 두께방향으로 양면을 관통하는 슬릿이 형성될 수 있다.In addition, the bump foil may be formed with slits penetrating both surfaces in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end.
또한, 상기 범프 포일은 특정한 반경 상에서 원주방향 타단인 자유단에서부터 일측으로 일부 영역에 해당되는 탄성 범프들은 높이가 동일하게 형성될 수 있다.In addition, elastic bumps corresponding to a partial area may be formed to have the same height from the free end, which is the other end in the circumferential direction, to one side of the bump foil on a specific radius.
그리고 본 발명의 에어 포일 스러스트 베어링은, 베이스 플레이트; 요철 형상의 탄성 범프들이 형성되며, 상기 베이스 플레이트에 적층되어 원주방향 일측 단부가 상기 베이스 플레이트에 결합된 범프 포일; 상기 범프 포일을 덮도록 적층되며, 원주방향 일측 단부가 상기 베이스 플레이트에 결합된 탑 포일; 및 상기 범프 포일의 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 부분에, 상기 베이스 플레이트와 범프 포일 사이에 개재된 인서트 플레이트; 를 포함하여 이루어질 수 있다.And the air foil thrust bearing of the present invention includes a base plate; a bump foil formed with concavo-convex elastic bumps, stacked on the base plate, and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; a top foil stacked to cover the bump foil and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; and an insert plate interposed between the base plate and the bump foil in a portion corresponding to the remaining area except for a portion adjacent to the outer diameter side in the radial direction of the bump foil. It can be made including.
또한, 상기 범프 포일은 자유단에서부터 원주방향을 따라 가면서 두께방향으로 양면을 관통하는 슬릿이 형성될 수 있다.In addition, the bump foil may be formed with slits penetrating both surfaces in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end.
또한, 상기 범프 포일은 특정한 반경 상에서 원주방향 타단인 자유단에서부터 일측으로 일부 영역에 해당되는 탄성 범프들은 높이가 동일하게 형성될 수 있다.In addition, elastic bumps corresponding to a partial area may be formed to have the same height from the free end, which is the other end in the circumferential direction, to one side of the bump foil on a specific radius.
또한, 상기 범프 포일은, 반경방향으로 가면서 배치된 탄성 범프들에서, 상기 인서트 플레이트를 제외한 탄성 범프들 자체의 높이는 서로 동일하게 형성될 수 있다.Also, among the elastic bumps disposed in the radial direction, the bump foils may have the same height as each other except for the insert plate.
그리고 본 발명의 에어 포일 스러스트 베어링은, 베이스 플레이트; 요철 형상의 탄성 범프들이 형성되며, 상기 베이스 플레이트에 적층되어 원주방향 일측 단부가 상기 베이스 플레이트에 결합된 범프 포일; 및 상기 범프 포일을 덮도록 적층되며, 원주방향 일측 단부가 상기 베이스 플레이트에 결합된 탑 포일; 을 포함하여 이루어지고, 상기 베이스 플레이트는, 상기 범프 포일의 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프들에 대응되는 부분에 원주방향을 따라 오목한 단차홈이 형성될 수 있다.And the air foil thrust bearing of the present invention includes a base plate; a bump foil formed with concavo-convex elastic bumps, stacked on the base plate, and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; and a top foil stacked to cover the bump foil and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate. In the base plate, concave stepped grooves may be formed in a circumferential direction at a portion corresponding to the elastic bumps in a partial region adjacent to an outer diameter side in a radial direction of the bump foil.
또한, 상기 범프 포일은 자유단에서부터 원주방향을 따라 가면서 두께방향으로 양면을 관통하는 슬릿이 형성될 수 있다.In addition, the bump foil may be formed with slits penetrating both surfaces in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end.
또한, 상기 범프 포일은 특정한 반경 상에서 원주방향 타단인 자유단에서부터 일측으로 일부 영역에 해당되는 탄성 범프들은 높이가 동일하게 형성될 수 있다.In addition, elastic bumps corresponding to a partial area may be formed to have the same height from the free end, which is the other end in the circumferential direction, to one side of the bump foil on a specific radius.
또한, 상기 범프 포일은, 반경방향으로 가면서 배치된 탄성 범프들에서, 상기 탄성 범프들 자체의 높이는 서로 동일하게 형성될 수 있다.Also, in the elastic bumps disposed in the radial direction, the bump foils may have the same height as each other.
또한, 본 발명의 에어 포일 스러스트 베어링은, 범프 포일이 제1플레이트와 일체로 형성되어 범프 포일이 상기 제1플레이트에 연결되어 있고, 상기 범프 포일에는 요철 형상의 탄성 범프가 형성된 범프 포일 플레이트; 및 탑 포일이 제2플레이트와 일체로 형성되어 탑 포일이 상기 제2플레이트에 연결되며, 상기 탑 포일이 범프 포일을 덮도록 상기 범프 포일 플레이트에 적층된 탑 포일 플레이트; 를 포함하여 이루어지고, 상기 범프 포일은, 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프들의 높이가 나머지 영역의 탄성 범프들의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.In addition, the air foil thrust bearing of the present invention includes a bump foil plate in which a bump foil is integrally formed with a first plate and is connected to the first plate, and concavo-convex elastic bumps are formed on the bump foil plate; and a top foil plate having a top foil integrally formed with the second plate, the top foil connected to the second plate, and stacked on the bump foil plate such that the top foil covers the bump foil. In the bump foil, a height of elastic bumps in a partial region adjacent to an outer diameter side in a radial direction may be lower than a height of elastic bumps in a remaining region.
또한, 상기 범프 포일 플레이트의 범프 포일은 복수로 구성되고, 상기 복수의 범프 포일은 각각 원주방향 일단이 상기 제1플레이트에 연결되며, 상기 복수의 범프 포일은 원주방향을 따라 서로 이격되어 배열되며, 상기 탑 포일 플레이트의 탑 포일은 복수로 구성되고, 상기 복수의 탑 포일은 각각 원주방향 일단이 상기 제2플레이트에 연결되며, 상기 복수의 탑 포일은 원주방향을 따라 서로 이격되어 상기 복수의 범프 포일에 대응되는 위치에 배열될 수 있다.In addition, the bump foil of the bump foil plate is composed of a plurality, each of the plurality of bump foils has one end connected to the first plate in a circumferential direction, and the plurality of bump foils are arranged spaced apart from each other along the circumferential direction, The top foil of the top foil plate is composed of a plurality, and each of the plurality of top foils has one end connected to the second plate in a circumferential direction, and the plurality of top foils are spaced apart from each other along the circumferential direction to form the plurality of bump foils. It can be arranged in a position corresponding to.
또한, 상기 범프 포일은 자유단에서부터 원주방향을 따라 가면서 두께방향으로 양면을 관통하는 슬릿이 형성될 수 있다.In addition, the bump foil may be formed with slits penetrating both surfaces in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end.
또한, 상기 탑 포일 플레이트가 적층된 범프 포일 플레이트의 반대쪽 면에 적층되며, 상기 범프 포일의 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 부분에 배치된 인서트 플레이트를 더 포함하고, 상기 인서트 플레이트에 의해 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프들의 높이가 나머지 영역의 탄성 범프들의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.An insert plate stacked on a surface opposite to the bump foil plate on which the top foil plate is stacked and disposed in a portion corresponding to an area other than a portion adjacent to an outer diameter side in a radial direction of the bump foil, The height of the elastic bumps in a partial area adjacent to the outer diameter in the radial direction may be lower than the height of the elastic bumps in the remaining area by the insert plate.
또한, 상기 범프 포일은, 반경방향으로 가면서 배치된 탄성 범프들에서, 상기 탄성 범프들 자체의 높이는 서로 동일하게 형성될 수 있다.Also, in the elastic bumps disposed in the radial direction, the bump foils may have the same height as each other.
또한, 상기 탑 포일 플레이트가 적층된 범프 포일 플레이트의 반대쪽 면에 적층된 베어링 하우징을 더 포함하고, 상기 베어링 하우징은, 상기 범프 포일의 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프들에 대응되는 부분에 원주방향을 따라 오목한 단차홈이 형성되며, 상기 베어링 하우징의 단차홈에 의해 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프들의 높이가 나머지 영역의 탄성 범프들의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.The top foil plate may further include a bearing housing stacked on a surface opposite to the bump foil plate on which the top foil plate is stacked, wherein the bearing housing corresponds to elastic bumps in a partial area adjacent to an outer diameter side of the bump foil in a radial direction. A concave stepped groove is formed in the circumferential direction, and the height of the elastic bumps in a partial region adjacent to the outer diameter in the radial direction may be lower than the height of the elastic bumps in the remaining region by the stepped groove of the bearing housing.
또한, 상기 범프 포일은, 반경방향으로 가면서 배치된 탄성 범프들에서, 상기 탄성 범프들 자체의 높이는 서로 동일하게 형성될 수 있다.In addition, the elastic bumps of the bump foil may be formed to have the same height as each other in the elastic bumps disposed in the radial direction.
본 발명의 에어 포일 스러스트 베어링은, 회전체의 속도에 따른 에너지 손실이 가장 큰 영역과 가진 시 1차 댐핑 마찰부가 분리되어 보다 높은 내구성을 갖는 장점이 있다.The air foil thrust bearing of the present invention has the advantage of having higher durability because the primary damping friction part is separated from the region where the energy loss according to the speed of the rotating body is the greatest and when it is excited.
도 1은 종래의 에어 포일 스러스트 베어링을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a conventional air foil thrust bearing.
도 2는 종래의 에어 포일 스러스트 베어링에서 에너지 손실이 가장 큰 영역과 주요 가진 지지부를 나타낸 부분 평면도이다.2 is a partial plan view showing an area with the greatest energy loss and a main excitation support in a conventional air foil thrust bearing.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링을 나타낸 분해사시도, 조립사시도 및 상측 평면도이다.3 to 5 are an exploded perspective view, an assembled perspective view, and an upper plan view showing an air foil thrust bearing according to a first embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7은 도 5의 A-A' 단면도 및 B-B' 단면도이다.6 and 7 are A-A' cross-sectional views and B-B' cross-sectional views of FIG.
도 8은 도 7의 단면에서 회전체인 스러스트 러너가 고속으로 회전되는 상태에서 탑 포일에 접촉되었을 때 탑 포일의 일부가 탄성 변형된 상태를 나타낸 단면도이다.FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which a part of the top foil is elastically deformed when the thrust runner, which is a rotation body, in the cross section of FIG. 7 is in contact with the top foil in a state of being rotated at high speed.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링에서 범프 포일의 일실시예를 나타낸 사시도이다.9 is a perspective view showing an embodiment of a bump foil in an air foil thrust bearing according to a first embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링을 반경방향으로 자른 일부분을 나타낸 단면도이다.10 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a second embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링을 반경방향으로 자른 일부분을 나타낸 단면도이다.11 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a third embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 에어 포일 스러스트 베어링에서 범프 포일을 나타낸 평면도이다.12 is a plan view showing a bump foil in an air foil thrust bearing according to the present invention.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 제4실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링을 나타낸 분해사시도, 조립사시도 및 상측 평면도이다.13 to 15 are an exploded perspective view, an assembled perspective view, and an upper plan view showing an air foil thrust bearing according to a fourth embodiment of the present invention.
도 16은 도 15의 C-C' 단면도이다.16 is a C-C′ cross-sectional view of FIG. 15;
도 17은 본 발명의 제5실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링을 반경방향으로 자른 일부분을 나타낸 단면도이다.17 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a fifth embodiment of the present invention.
도 18은 본 발명의 제6실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링을 반경방향으로 자른 일부분을 나타낸 단면도이다.18 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a sixth embodiment of the present invention.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 에어 포일 스러스트 베어링을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the air foil thrust bearing of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<실시예 1><Example 1>
도 3 내지 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링을 나타낸 분해사시도, 조립사시도 및 상측 평면도이며, 도 6 및 도 7은 도 4의 A-A' 단면도 및 B-B' 단면도이다.3 to 5 are an exploded perspective view, an assembled perspective view, and an upper plan view showing an air foil thrust bearing according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are A-A' cross-sectional views and B-B' cross-sectional views of FIG.
도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링은 크게 베이스 플레이트(100), 범프 포일(200) 및 탑 포일(300)로 구성될 수 있다.As shown, the air foil thrust bearing according to the first embodiment of the present invention may be largely composed of a base plate 100, a bump foil 200, and a top foil 300.
베이스 플레이트(100)는 중앙부에 두께방향으로 양면을 관통하는 중공홀이 형성된 원판 형태로 형성될 수 있다.The base plate 100 may be formed in a disk shape in which a hollow hole penetrating both sides in a thickness direction is formed at a central portion.
범프 포일(200)은 복수개로 구성되어 원주방향을 따라 서로 이격되어 배열될 수 있다. 그리고 범프 포일(200)들은 각각 원주방향 일측 단부인 결합부(210)만 베이스 플레이트(100)에 용접 등으로 결합되어 고정될 수 있으며, 원주방향 타측 단부는 자유단으로 형성될 수 있다. 그리고 범프 포일(200)들은 각각 요철 형상의 탄성 범프(220)들이 형성될 수 있고, 탄성 범프(220)들은 베이스 플레이트(100) 상에 하단이 접촉되어 있지만 고정되지 않고 분리되어 있을 수 있다. 즉, 범프 포일(200)은 결합부(210)를 제외한 나머지 부분이 베이스 플레이트(100)와 결합되어 있지 않고 떨어져 있는 상태가 될 수 있으며, 탄성 범프(220)들은 베이스 플레이트(100)에 맞닿아 있거나 약간의 간극이 있는 상태가 될 수 있다.A plurality of bump foils 200 may be arranged spaced apart from each other along the circumferential direction. In addition, each of the bump foils 200 may be fixed by welding only one end portion 210 in the circumferential direction to the base plate 100, and the other end portion in the circumferential direction may be formed as a free end. In addition, the bump foils 200 may have concavo-convex elastic bumps 220 formed therein, and the elastic bumps 220 may be separated from each other without being fixed even though their lower ends are in contact with the base plate 100 . That is, the rest of the bump foil 200 except for the coupling portion 210 may be in a state where it is not coupled to the base plate 100 and is separated, and the elastic bumps 220 are in contact with the base plate 100. or there may be a slight gap.
탑 포일(300)은 복수개로 구성되어 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있다. 그리고 탑 포일(300)들은 각각 원주방향 일측 단부인 결합부(310)만 베이스 플레이트(100)에 용접 등으로 결합되어 고정될 수 있으며, 원주방향 타측 단부는 자유단으로 형성될 수 있다. 이때, 탑 포일(300)들은 범프 포일(200)들에 대응되는 위치에 배치되어, 탑 포일(300)이 범프 포일(200)을 덮고있는 형태로 적층될 수 있다. 즉, 베이스 플레이트(100)와 탑 포일(300) 사이에 범프 포일(200)이 개재된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 도 5와 같이 특정한 반경 상에서 원주방향을 따라 자른 단면을 보았을 때, 탑 포일(300)은 원주방향을 따라 결합부(310)에서 연결부(320)가 우측 상방을 향해 곡면 또는 평면 형태로 연장 형성되고, 연결부(320)에서 평평한 형태의 평면부(330)가 연장 형성되며, 평면부(330)는 베이스 플레이트(100)와 나란하게 형성될 수 있다. 그리고 범프 포일(200)은 특정한 반경 상에서 원주방향 타단인 자유단에서부터 일측 방향으로 일부 영역에 대응되는 즉, 탑 포일(300)의 평면부(330)에 대응되는 탄성 범프(220)들은 서로 높이가 동일하게 형성될 수 있으며, 탑 포일(300)의 연결부(320)에 대응되는 영역의 탄성 범프(220)들은 상대적으로 높이가 낮게 형성될 수 있다. 연결부(320)의 하면과 탄성 범프(220)들의 산 사이가 이격되어 있을 수 있다.A plurality of top foils 300 may be arranged spaced apart from each other along the circumferential direction. In addition, each of the top foils 300 may be fixed by welding only one end portion 310 in the circumferential direction to the base plate 100, and the other end portion in the circumferential direction may be formed as a free end. In this case, the top foils 300 may be disposed at positions corresponding to the bump foils 200 and stacked in such a way that the top foils 300 cover the bump foils 200 . That is, the bump foil 200 may be interposed between the base plate 100 and the top foil 300 . In addition, when looking at a cross section cut along the circumferential direction on a specific radius as shown in FIG. 5, in the top foil 300, the connecting portion 320 extends upward in a curved or flat shape from the coupling portion 310 along the circumferential direction. , and a flat portion 330 extending from the connecting portion 320 may be formed parallel to the base plate 100 . In addition, the bump foil 200 corresponds to a partial area in one direction from the free end, which is the other end in the circumferential direction, on a specific radius, that is, the elastic bumps 220 corresponding to the flat portion 330 of the top foil 300 have a mutual height. The elastic bumps 220 in an area corresponding to the connecting portion 320 of the top foil 300 may be formed to have a relatively low height. There may be a space between the lower surface of the connection part 320 and the mountains of the elastic bumps 220 .
여기에서 도 7을 참조하면, 탑 포일(300)의 평면부(330)가 위치한 부분에서 반경방향으로 자른 단면을 보았을 때, 범프 포일(200)은 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프(220)의 높이(h4)가 나머지 영역인 반경방향으로 내경쪽에 인접한 영역 및 중앙부 영역의 탄성 범프(220)들의 높이(h1, h2, h3)보다 낮게 형성될 수 있다. 이때, 반경방향으로 외경쪽에 인접한(우측의) 하나의 탄성 범프를 외경측 탄성 범프, 반경방향으로 내경쪽에 인접한(좌측의) 다른 하나의 탄성 범프를 내경측 탄성 범프, 반경방향으로 중앙부에 위치한 나머지 두 개의 탄성 범프를 중앙부 탄성 범프라고 하면, 공기의 압력 등 외력이 작용하지 않는 상태에서 탑 포일(300)은 내경측 탄성 범프 및 중앙부 탄성 범프들의 산에 접촉될 수 있으며, 이 상태에서 외경측 탄성 범프의 산은 높이차(△h)로 인해 탑 포일(300)과 이격된 상태가 될 수 있다.Here, referring to FIG. 7 , when a cross section of the top foil 300 cut in the radial direction at the portion where the flat portion 330 is located, the bump foil 200 has elastic bumps in a partial area adjacent to the outer diameter side in the radial direction. The height h4 of 220 may be lower than the heights h1 , h2 , and h3 of the elastic bumps 220 in the remaining regions, that is, the region adjacent to the inner diameter in the radial direction and the central region. At this time, one elastic bump radially adjacent to the outer diameter (on the right side) is the outer diameter side elastic bump, the other elastic bump radially adjacent to the inner diameter (left side) is the inner diameter side elastic bump, and the other elastic bump located at the center in the radial direction is the outer elastic bump. If the two elastic bumps are referred to as central elastic bumps, the top foil 300 may come into contact with the inner diameter side elastic bumps and the center elastic bumps in a state where no external force such as air pressure acts, and in this state, the outer diameter side elasticity. The peak of the bump may be spaced apart from the top foil 300 due to the height difference Δh.
그리하여 도 8과 같이 에어 포일 스러스트 베어링을 반경방향으로 자른 단면을 보면, 회전체인 스러스트 러너(400)가 고속으로 회전되는 상태에서 축방향 하중 또는 가진 등으로 인해 스러스트 러너(400)가 탑 포일(300)에 접촉되었을 때, 스러스트 러너(400)와 탑 포일(300)의 사이로 유동되는 공기의 압력에 의해 외경측 탄성 범프가 위치한 부분에 대응되는 영역의 탑 포일(300)은 탄성 범프쪽으로 휘어져서 스러스트 러너(400)와 접촉되지 않을 수 있다. 즉, 반경방향으로 외경쪽에 인접한 영역에서는 상대적으로 선속도가 빨라 공기와의 마찰로 인한 에너지 손실(발열)이 상대적으로 큰 부분인데, 이 부분을 제외한 나머지 부분이 하중을 지지하면서 스러스트 러너(400)와 탑 포일(300)이 직접 접촉되어 댐핑 및 마찰될 수 있다. 그리고 스러스트 러너(400)는 가진 등으로 인해 탑 포일(300)에 접촉될 때 탑 포일(300)의 평면부(330)에 먼저 접촉되어 1차적으로 댐핑 및 마찰이 일어나는데, 도시된 바와 같이 범프 포일(200)의 내경측 탄성 범프와 중앙부 탄성 범프들이 존재하는 영역에 대응되는 부분의 탑 포일(300)의 평면부(330)가 1차적으로 스러스트 러너(400)의 하중을 지지하는 주요 가진 지지부가 된다.Thus, when looking at the cross section of the air foil thrust bearing cut in the radial direction as shown in FIG. 8, the thrust runner 400, which is a rotating body, rotates at high speed due to an axial load or excitation, and the top foil ( 300), the top foil 300 in the area corresponding to the portion where the outer diameter-side elastic bump is located is bent toward the elastic bump by the pressure of the air flowing between the thrust runner 400 and the top foil 300. It may not come into contact with the thrust runner 400 . That is, in the area adjacent to the outer diameter in the radial direction, the linear velocity is relatively fast, and the energy loss (heat generation) due to friction with air is relatively large. And the top foil 300 can be in direct contact with damping and rubbing. And when the thrust runner 400 comes into contact with the top foil 300 due to excitation, etc., it first contacts the flat surface 330 of the top foil 300, and damping and friction occur primarily. As shown, the bump foil The flat part 330 of the top foil 300 corresponding to the area where the elastic bumps on the inner diameter side of 200 and the elastic bumps in the center exist is the main excitation support that primarily supports the load of the thrust runner 400. do.
이에 따라 본 발명의 에어 포일 스러스트 베어링은, 회전체의 속도에 따른 에너지 손실이 가장 큰 영역과 가진 시 1차 댐핑 마찰부가 중첩되지 않고 서로 다른 위치에 형성되므로 보다 높은 내구성을 가질 수 있다. 또한, 에너지 손실이 가장 큰 영역인 외경측에서 스러스트 러너와 탑 포일 간의 직접적인 마찰이 줄어들게 되므로, 탑 포일 표면에 코팅된 코팅층의 손상(열흔)도 발생하지 않을 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the air foil thrust bearing of the present invention can have higher durability because the primary damping friction part does not overlap with the region where the energy loss according to the speed of the rotating body is the greatest and is formed at different positions. In addition, since the direct friction between the thrust runner and the top foil is reduced in the outer diameter side, which is the area where energy loss is greatest, there is an effect that damage (heat marks) to the coating layer coated on the surface of the top foil may not occur.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링에서 범프 포일의 일실시예를 나타낸 사시도이다.9 is a perspective view showing an embodiment of a bump foil in an air foil thrust bearing according to a first embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 범프 포일(200)은 자유단에서부터 원주방향을 따라 가면서 두께방향으로 양면을 관통하는 슬릿(230)들이 형성될 수 있다. 즉, 일례로 슬릿(230)들에 의해 범프 포일(200)의 탄성 범프(220)들이 형성된 영역이 반경방향으로 3개의 부분으로 갈라져 있는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 3개의 부분은 일측 단부인 결합부(210)에 의해 서로 연결되어 있는 상태일 수 있다.As shown, the bump foil 200 may have slits 230 penetrating both surfaces in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end. That is, for example, a region where the elastic bumps 220 of the bump foil 200 are formed by the slits 230 may be divided into three parts in a radial direction. At this time, the three parts may be in a state of being connected to each other by one end of the coupling part 210.
<실시예 2><Example 2>
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링을 반경방향으로 자른 일부분을 나타낸 단면도이다.10 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a second embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링은 크게 베이스 플레이트(100), 범프 포일(200), 탑 포일(300) 및 인서트 플레이트(150)로 구성될 수 있다. 여기에서 베이스 플레이트(100) 및 탑 포일(300)은 상기한 제1실시예와 동일하게 형성될 수 있다. 그리고 범프 포일(200)은 반경방향으로 가면서 배치된 탄성 범프(220)들 자체의 높이는 모두 같게 형성될 수 있으며, 나머지 범프 포일(200)의 구성은 상기한 제1실시예와 동일하게 형성될 수 있다. 인서트 플레이트(150)는 두께가 얇은 평판 형태로 형성되어 베이스 플레이트(100)와 범프 포일(200)의 사이에 개재될 수 있다. 이때, 인서트 플레이트(150)는 반경방향으로 내경측 탄성 범프(220)와 중앙부 탄성 범프(220)들이 존재하는 영역에 배치될 수 있다. 그리하여 인서트 플레이트(150)에 의해 결과적으로 베이스 플레이트(100)의 상면을 기준으로 하여 내경측 탄성 범프(220) 및 중앙부 탄성 범프(220)들의 높이가 상대적으로 높아지고, 이에 비해 외경측 탄성 범프(220)의 높이는 상대적으로 낮아지게 된다. As shown, the air foil thrust bearing according to the second embodiment of the present invention may be largely composed of a base plate 100, a bump foil 200, a top foil 300, and an insert plate 150. Here, the base plate 100 and the top foil 300 may be formed in the same manner as in the first embodiment described above. Also, the bump foil 200 may have the same height as the elastic bumps 220 arranged in the radial direction, and the configuration of the rest of the bump foil 200 may be identical to that of the first embodiment described above. there is. The insert plate 150 may be formed in a thin flat plate shape and interposed between the base plate 100 and the bump foil 200 . In this case, the insert plate 150 may be disposed in a region where the inner diameter elastic bumps 220 and the center elastic bumps 220 exist in the radial direction. Thus, as a result of the insert plate 150, the heights of the inner diameter-side elastic bumps 220 and the center elastic bumps 220 are relatively higher with respect to the upper surface of the base plate 100, and compared to this, the outer diameter-side elastic bumps 220 ) is relatively low.
이에 따라 인서트 플레이트를 이용해 탄성 범프들 간의 높이차(△h)를 형성할 수 있으며, 높이차의 정도를 용이하게 조절할 수 있다. 그리고 제1실시예와 마찬가지로 에어 포일 스러스트 베어링의 내구성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, a height difference Δh between the elastic bumps may be formed using the insert plate, and the degree of the height difference may be easily adjusted. And, like the first embodiment, the durability of the air foil thrust bearing can be improved.
<실시예 3><Example 3>
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링을 반경방향으로 자른 일부분을 나타낸 단면도이다.11 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a third embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링은 크게 베이스 플레이트(100), 범프 포일(200) 및 탑 포일(300)로 구성될 수 있다. 여기에서 탑 포일(300)은 상기한 제1실시예와 동일하게 형성될 수 있다. 그리고 범프 포일(200)은 반경방향으로 가면서 배치된 탄성 범프(220)들 자체의 높이는 모두 같게 형성될 수 있으며, 나머지 범프 포일(200)의 구성은 상기한 제1실시예와 동일하게 형성될 수 있다. 베이스 플레이트(100)는 제1실시예와 전반적인 형태는 같으며, 단차홈만 차이가 있게 형성될 수 있다. 즉, 범프 포일(200)의 외경측 탄성 범프(220)에 대응되는 부분에서 베이스 플레이트(100)의 상면에는 원주방향을 따라 오목하게 단차홈(110)이 형성될 수 있다. 그리하여 외경측 탄성 범프(220)가 베이스 플레이트(100)의 단차홈(110)에 삽입되어 안치된 상태가 될 수 있다. 그리하여 베이스 플레이트(100)의 단차홈(110)에 의해 결과적으로 베이스 플레이트(100)의 상면을 기준으로 하여 내경측 탄성 범프 및 중앙부 탄성 범프들의 높이가 상대적으로 높아지고, 이에 비해 외경측 탄성 범프의 높이는 상대적으로 낮아지게 된다.As shown, the air foil thrust bearing according to the third embodiment of the present invention may be largely composed of a base plate 100, a bump foil 200, and a top foil 300. Here, the top foil 300 may be formed in the same manner as in the first embodiment described above. Also, the bump foil 200 may have the same height as the elastic bumps 220 arranged in the radial direction, and the configuration of the rest of the bump foil 200 may be identical to that of the first embodiment described above. there is. The overall shape of the base plate 100 is the same as that of the first embodiment, and only the stepped grooves may be formed with a difference. That is, the stepped groove 110 may be concavely formed along the circumferential direction on the upper surface of the base plate 100 at a portion corresponding to the outer diameter-side elastic bump 220 of the bump foil 200 . Thus, the outer diameter-side elastic bump 220 may be inserted into the stepped groove 110 of the base plate 100 and placed therein. Thus, as a result of the stepped groove 110 of the base plate 100, the heights of the inner diameter-side elastic bumps and the central part elastic bumps are relatively higher with respect to the upper surface of the base plate 100, and the outer diameter-side elastic bumps have a height of becomes relatively low.
이에 따라 베이스 플레이트의 단차홈을 이용해 탄성 범프들 간의 높이차(△h)를 형성할 수 있으며, 별도의 추가 부품 없이도 높이차를 형성할 수 있다. 그리고 제1실시예와 마찬가지로 에어 포일 스러스트 베어링의 내구성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the height difference Δh between the elastic bumps can be formed using the stepped groove of the base plate, and the height difference can be formed without a separate additional part. And, like the first embodiment, the durability of the air foil thrust bearing can be improved.
또한, 일례로 도 12와 같이 범프 포일(200)에서 탄성 범프(220)들을 보면, 베이스 플레이트의 하면을 기준으로 탄성 범프의 산까지의 높이가 중앙부 탄성 범프(d1)의 높이보다 외경측 탄성 범프(c2, d2, e2, f2)의 높이가 낮게 형성될 수 있다. 여기에서 탄성 범프들의 높이차는 0.01mm~0.2mm 범위가 될 수 있으며, 탄성 범프들의 높이차가 0.01mm보다 작으면 본 발명의 효과가 나타나지 않고 높이차가 0.2mm보다 크면 높은 발열이 야기될 수 있다.In addition, as an example, when looking at the elastic bumps 220 in the bump foil 200 as shown in FIG. 12, the height of the elastic bump from the lower surface of the base plate to the crest of the elastic bump d1 is higher than the height of the central elastic bump d1. The heights of (c2, d2, e2, f2) may be formed low. Here, the height difference between the elastic bumps may be in the range of 0.01 mm to 0.2 mm, and if the height difference between the elastic bumps is less than 0.01 mm, the effect of the present invention may not appear, and if the height difference is greater than 0.2 mm, high heat may be generated.
<실시예 4><Example 4>
도 13 내지 도 15는 본 발명의 제4실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링을 나타낸 분해사시도, 조립사시도 및 상측 평면도이며, 도 16은 본 발명의 제4실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링의 C-C' 단면도이다.13 to 15 are an exploded perspective view, an assembled perspective view, and an upper plan view showing an air foil thrust bearing according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a C-C' of an air foil thrust bearing according to a fourth embodiment of the present invention. it is a cross section
도시된 바와 같이 본 발명의 제4실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링은 크게 범프 포일 플레이트(500) 및 탑 포일 플레이트(600)로 구성될 수 있다.As shown, the air foil thrust bearing according to the fourth embodiment of the present invention may be largely composed of a bump foil plate 500 and a top foil plate 600.
범프 포일 플레이트(500)는 제1플레이트(510) 및 복수의 범프 포일(520)을 포함하고, 제1플레이트(510)와 각각의 범프 포일(520)이 일체로 연결되어 있는 형태로 형성될 수 있다. 그리고 범프 포일(520)들은 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있고, 범프 포일(520)들은 각각의 일단이 제1플레이트(510)에 연결되어 있으며 연결된 일단을 제외한 나머지 부분은 제1플레이트(510)와 이격되어 있을 수 있다. 즉, 범프 포일(520)들은 원주방향 일단만 제1플레이트(510)에 연결되어 있고, 원주방향 내측과 외측 및 타단은 제1플레이트(510)와 연결되어 있지 않고 떨어져 있을 수 있다. 또한, 범프 포일(520)은 요철 형상의 탄성 범프(522)들이 형성되어 주름진 형태 또는 물결 형태 등으로 형성될 수 있으며, 탄성 범프(522)들이 제1플레이트(510)의 상면보다 상측으로 돌출되어 있는 형태로 범프 포일(520)이 형성될 수 있다. 또한, 범프 포일(520)들은 자유단에서부터 원주방향을 따라 가면서 두께방향으로 양면을 관통하는 슬릿(523)들이 형성될 수 있다. 즉, 일례로 슬릿(523)들에 의해 범프 포일(520)의 탄성 범프(522)들이 형성된 영역이 반경방향으로 3개의 부분으로 갈라져 있는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 3개의 부분의 일단은 제1플레이트(510)에 연결되어 있는 상태일 수 있다.The bump foil plate 500 may include a first plate 510 and a plurality of bump foils 520, and may be formed in a form in which the first plate 510 and each bump foil 520 are integrally connected. there is. In addition, the bump foils 520 may be arranged spaced apart from each other along the circumferential direction, and each end of the bump foils 520 is connected to the first plate 510, and the rest except for the connected end is connected to the first plate ( 510) and may be spaced apart. That is, only one end of the bump foils 520 in the circumferential direction is connected to the first plate 510 , and inner and outer ends in the circumferential direction are not connected to the first plate 510 and may be separated from each other. In addition, the bump foil 520 may be formed in a corrugated or wavy shape by forming concavo-convex elastic bumps 522, and the elastic bumps 522 protrude upward from the upper surface of the first plate 510. The bump foil 520 may be formed in a shape having a shape. In addition, the bump foils 520 may be formed with slits 523 penetrating both surfaces in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end. That is, for example, a region in which the elastic bumps 522 of the bump foil 520 are formed by the slits 523 may be divided into three parts in a radial direction. At this time, one end of the three parts may be connected to the first plate 510 .
탑 포일 플레이트(600)는 제2플레이트(610) 및 복수개의 탑 포일(620)을 포함하고, 제2플레이트(610)와 각각의 탑 포일(620)이 일체로 연결되어 있는 형태로 형성될 수 있다. 그리고 탑 포일(620)들은 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있으며, 원주방향 일단이 제2플레이트(610)에 연결되어 있고 일단을 제외한 나머지 부분은 제2플레이트(610)와 이격되어 있을 수 있다. 즉, 탑 포일(620)들은 원주방향 일단만 제2플레이트(610)에 연결되어 있고, 원주방향 내측과 외측 및 타단은 제2플레이트(610)와 연결되어 있지 않고 분리되어 있을 수 있다. 또한, 탑 포일(620)들은 제2플레이트(610)와 연결된 지점에서 원주방향으로 가면서 볼록하게 연결부(621)가 연장 형성되며, 연결부(621)의 단부에서 제2플레이트(610)와 평행하게 평면부(622)가 연장 형성된 형태로 형성될 수 있다.The top foil plate 600 may include a second plate 610 and a plurality of top foils 620, and may be formed in a form in which the second plate 610 and each top foil 620 are integrally connected. there is. In addition, the top foils 620 may be arranged spaced apart from each other along the circumferential direction, and one end in the circumferential direction may be connected to the second plate 610 and the rest of the top foils 620 may be spaced apart from the second plate 610. there is. That is, only one end of the top foils 620 in the circumferential direction is connected to the second plate 610, and the inner and outer ends in the circumferential direction are not connected to the second plate 610 but may be separated. In addition, the top foils 620 are convexly extended from the point connected to the second plate 610 in the circumferential direction, and at the end of the connection portion 621, a plane parallel to the second plate 610 is formed. The portion 622 may be formed in an extended form.
그리하여 범프 포일 플레이트(500)에서 범프 포일(520)의 탄성 범프(522)들이 돌출되어 있는 쪽의 면과 탑 포일 플레이트(600)에서 탑 포일(620)의 연결부(621)가 돌출 형성된 반대쪽 면이 서로 마주보도록 적층되어 하나의 에어 포일 스러스트 베어링이 구성될 수 있다. 그리고 본 발명의 에어 포일 스러스트 베어링은 범프 포일 플레이트(500)의 탑 포일 플레이트(600)와 마주보는 반대측 면이 베어링 하우징(800)에 접촉되어 받쳐지도록 결합될 수 있다. 여기에서 베어링 하우징(800)은 터보 블로워나 공기 압축기 등에서 에어 포일 스러스트 베어링이 안치되어 장착되는 부분이 될 수 있다. 그리고 본 발명의 제4실시예에서는 제1실시예와 마찬가지로 탑 포일(620)의 평면부(622)가 위치한 부분에서 반경방향으로 자른 단면을 보았을 때, 범프 포일(520)은 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프(522)의 높이(h4)가 나머지 영역인 반경방향으로 내경쪽에 인접한 영역 및 중앙부 영역의 탄성 범프(522)들의 높이(h1, h2, h3)보다 낮게 형성될 수 있다. 이때, 반경방향으로 외경쪽에 인접한(우측의) 하나의 탄성 범프를 외경측 탄성 범프, 반경방향으로 내경쪽에 인접한(좌측의) 다른 하나의 탄성 범프를 내경측 탄성 범프, 반경방향으로 중앙부에 위치한 나머지 두 개의 탄성 범프를 중앙부 탄성 범프라고 하면, 공기의 압력 등 외력이 작용하지 않는 상태에서 탑 포일(620)은 내경측 탄성 범프 및 중앙부 탄성 범프들의 산에 접촉될 수 있으며, 이 상태에서 외경측 탄성 범프의 산은 높이차(△h)로 인해 탑 포일(620)과 이격된 상태가 될 수 있다.Thus, the surface of the bump foil plate 500 on which the elastic bumps 522 of the bump foil 520 protrude and the opposite surface of the top foil plate 600 on which the connection portion 621 of the top foil 620 protrudes is formed. They may be stacked facing each other to form one air foil thrust bearing. In addition, the air foil thrust bearing of the present invention may be coupled so that the opposite surface of the bump foil plate 500 facing the top foil plate 600 is in contact with the bearing housing 800 to be supported. Here, the bearing housing 800 may be a part where an air foil thrust bearing is placed and mounted in a turbo blower or an air compressor. Also, in the fourth embodiment of the present invention, as in the first embodiment, when a cross section of the top foil 620 cut in the radial direction at the portion where the flat portion 622 is located, the bump foil 520 is radially toward the outer diameter. The height h4 of the elastic bumps 522 in the adjacent partial region may be lower than the heights h1, h2, and h3 of the elastic bumps 522 in the central region and the region adjacent to the inner diameter in the radial direction, which is the remaining region. At this time, one elastic bump radially adjacent to the outer diameter (on the right side) is the outer diameter side elastic bump, the other elastic bump radially adjacent to the inner diameter (left side) is the inner diameter side elastic bump, and the other elastic bump located at the center in the radial direction is the outer elastic bump. If the two elastic bumps are referred to as central elastic bumps, the top foil 620 may come into contact with the inner diameter side elastic bumps and the center elastic bumps in a state where no external force such as air pressure acts, and in this state, the outer diameter side elasticity The peak of the bump may be spaced apart from the top foil 620 due to the height difference Δh.
그리하여 본 발명의 제1실시예와 마찬가지로 회전체인 스러스트 러너가 고속으로 회전되는 상태에서 축방향 하중 또는 가진 등으로 인해 스러스트 러너가 탑 포일에 접촉되었을 때, 스러스트 러너와 탑 포일의 사이로 유동되는 공기의 압력에 의해 외경측 탄성 범프가 위치한 부분에 대응되는 영역의 탑 포일(620)은 탄성 범프(522)쪽으로 휘어져서 스러스트 러너와 접촉되지 않을 수 있다. 즉, 반경방향으로 외경쪽에 인접한 영역에서는 상대적으로 선속도가 빨라 공기와의 마찰로 인한 에너지 손실(발열)이 상대적으로 큰 부분인데, 이 부분을 제외한 나머지 부분이 하중을 지지하면서 스러스트 러너와 탑 포일(620)이 직접 접촉되어 댐핑 및 마찰될 수 있다. 그리고 스러스트 러너는 가진 등으로 인해 탑 포일(620)에 접촉될 때 탑 포일(620)의 평면부(622)에 먼저 접촉되어 1차적으로 댐핑 및 마찰이 일어나는데, 도시된 바와 같이 범프 포일(520)의 내경측 탄성 범프와 중앙부 탄성 범프들이 존재하는 영역에 대응되는 부분의 탑 포일(620)의 평면부(622)가 1차적으로 스러스트 러너의 하중을 지지하는 주요 가진 지지부가 된다.Thus, like the first embodiment of the present invention, when the thrust runner, which is a rotating body, is in contact with the top foil due to an axial load or excitation in a state where the thrust runner is rotated at high speed, the air flowing between the thrust runner and the top foil The top foil 620 in the area corresponding to the portion where the outer diameter-side elastic bump is located may be bent toward the elastic bump 522 by the pressure of the outer diameter side and may not come into contact with the thrust runner. That is, in the area adjacent to the outer diameter in the radial direction, the linear speed is relatively high, so the energy loss (heat) due to friction with air is relatively large. 620 can be damped and rubbed in direct contact. And when the thrust runner comes into contact with the top foil 620 due to excitation, etc., it first contacts the flat surface 622 of the top foil 620, and damping and friction occur primarily. As shown, the bump foil 520 The flat portion 622 of the top foil 620 corresponding to the area where the elastic bumps on the inner diameter side and the elastic bumps exist in the central portion of the inner diameter side of the inner diameter side and the flat portion 622 of the top foil 620 primarily serves as a main supporting portion for supporting the load of the thrust runner.
이에 따라 본 발명의 에어 포일 스러스트 베어링은, 회전체의 속도에 따른 에너지 손실이 가장 큰 영역과 가진 시 1차 댐핑 마찰부가 중첩되지 않고 서로 다른 위치에 형성되므로 보다 높은 내구성을 가질 수 있다. 또한, 에너지 손실이 가장 큰 영역인 외경측에서 스러스트 러너와 탑 포일 간의 직접적인 마찰이 줄어들게 되므로, 탑 포일 표면에 코팅된 코팅층의 손상(열흔)도 발생하지 않을 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the air foil thrust bearing of the present invention can have higher durability because the primary damping friction part does not overlap with the region where the energy loss according to the speed of the rotating body is the greatest and is formed at different positions. In addition, since the direct friction between the thrust runner and the top foil is reduced in the outer diameter side, which is the area where energy loss is greatest, there is an effect that damage (heat marks) to the coating layer coated on the surface of the top foil may not occur.
<실시예 5><Example 5>
도 17은 본 발명의 제5실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링을 반경방향으로 자른 일부분을 나타낸 단면도이다.17 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a fifth embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 제5실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링은 크게 범프 포일 플레이트(500), 탑 포일 플레이트(600) 및 인서트 플레이트(700)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서 탑 포일 플레이트(600)는 상기한 제4실시예와 동일하게 형성될 수 있다. 그리고 범프 포일 플레이트(500)는 반경방향으로 가면서 배치된 탄성 범프(220)들 자체의 높이는 모두 같게 형성될 수 있으며, 나머지 제1플레이트(510)와 범프 포일(520)들의 구성은 상기한 제4실시예와 동일하게 형성될 수 있다. 인서트 플레이트(700)는 두께가 얇은 평판 형태로 형성될 수 있고, 탑 포일 플레이트(600)가 적층된 범프 포일 플레이트(500)의 반대쪽 면에 인서트 플레이트(700)가 적층될 수 있다. 그리하여 베어링 하우징(800)이 있는 경우 베어링 하우징(800)과 범프 포일 플레이트(500)의 사이에 개재될 수 있다. 그리고 인서트 플레이트(700)는 범프 포일(520)의 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 부분에 배치될 수 있다. 즉, 인서트 플레이트(700)는 반경방향으로 내경측 탄성 범프(522)와 중앙부 탄성 범프(522)들이 존재하는 영역에 배치될 수 있다. 그리하여 인서트 플레이트(700)에 의해 결과적으로 베어링 하우징(800)의 상면을 기준으로 하여 내경측 탄성 범프(522) 및 중앙부 탄성 범프(522)들의 높이가 상대적으로 높아지고, 이에 비해 외경측 탄성 범프(522)의 높이는 상대적으로 낮아지게 된다.As shown, the air foil thrust bearing according to the fifth embodiment of the present invention may largely include a bump foil plate 500, a top foil plate 600, and an insert plate 700. Here, the top foil plate 600 may be formed in the same manner as in the fourth embodiment described above. Also, the bump foil plate 500 may have the same height as the elastic bumps 220 arranged in the radial direction, and the rest of the first plate 510 and the bump foils 520 may have the same configuration as the fourth described above. It may be formed in the same way as in the embodiment. The insert plate 700 may be formed in a thin flat plate shape, and the insert plate 700 may be stacked on a surface opposite to the bump foil plate 500 on which the top foil plate 600 is stacked. Thus, when the bearing housing 800 exists, it may be interposed between the bearing housing 800 and the bump foil plate 500 . Also, the insert plate 700 may be disposed in a portion corresponding to the rest of the bump foil 520 except for a portion adjacent to the outer diameter side in the radial direction. That is, the insert plate 700 may be disposed in a region where the inner diameter side elastic bumps 522 and the center elastic bumps 522 exist in the radial direction. Thus, as a result of the insert plate 700, the heights of the inner diameter side elastic bumps 522 and the center part elastic bumps 522 are relatively high with respect to the upper surface of the bearing housing 800, and compared to this, the outer diameter side elastic bumps 522 ) is relatively low.
이에 따라 인서트 플레이트를 이용해 탄성 범프들 간의 높이차(△h)를 형성할 수 있고 높이차의 정도를 용이하게 조절할 수 있으며, 에어 포일 스러스트 베어링의 내구성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the height difference Δh between the elastic bumps can be formed using the insert plate, the degree of the height difference can be easily adjusted, and durability of the air foil thrust bearing can be improved.
<실시예 6><Example 6>
도 18은 본 발명의 제6실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링을 반경방향으로 자른 일부분을 나타낸 단면도이다.18 is a cross-sectional view showing a portion of an air foil thrust bearing cut in a radial direction according to a sixth embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 제6실시예에 따른 에어 포일 스러스트 베어링은 크게 범프 포일 플레이트(500), 탑 포일 플레이트(600) 및 베어링 하우징(800)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서 탑 포일 플레이트(600)는 상기한 제4실시예와 동일하게 형성될 수 있다. 그리고 범프 포일 플레이트(500)는 반경방향으로 가면서 배치된 탄성 범프(522)들 자체의 높이는 모두 같게 형성될 수 있으며, 나머지 범프 포일(520)의 구성은 상기한 제4실시예와 동일하게 형성될 수 있다. 베어링 하우징(800)은 범프 포일 플레이트(500)의 외경측 탄성 범프(522)에 대응되는 부분에서 베어링 하우징(800)의 상면에는 원주방향을 따라 오목하게 단차홈(810)이 형성될 수 있다. 그리하여 외경측 탄성 범프(522)가 베어링 하우징(800)의 단차홈(810)에 삽입되어 안치된 상태가 될 수 있다. 그리하여 베어링 하우징(800)의 단차홈(810)에 의해 결과적으로 베어링 하우징(800)의 상면을 기준으로 하여 내경측 탄성 범프 및 중앙부 탄성 범프들의 높이가 상대적으로 높아지고, 이에 비해 외경측 탄성 범프의 높이는 상대적으로 낮아지게 된다.As shown, the air foil thrust bearing according to the sixth embodiment of the present invention may largely include a bump foil plate 500, a top foil plate 600, and a bearing housing 800. Here, the top foil plate 600 may be formed in the same manner as in the fourth embodiment described above. In addition, the bump foil plate 500 may have the same height as the elastic bumps 522 disposed in the radial direction, and the configuration of the other bump foils 520 may be identical to those of the fourth embodiment. can In the bearing housing 800 , a stepped groove 810 may be concavely formed along the circumferential direction on an upper surface of the bearing housing 800 at a portion corresponding to the outer diameter-side elastic bump 522 of the bump foil plate 500 . Thus, the outer diameter-side elastic bump 522 may be inserted into the stepped groove 810 of the bearing housing 800 and placed therein. Therefore, as a result of the stepped groove 810 of the bearing housing 800, the inner diameter side elastic bumps and the center elastic bumps have a relatively high height with respect to the upper surface of the bearing housing 800, and the outer diameter side elastic bumps have a relatively high height. becomes relatively low.
이에 따라 베어링 하우징의 단차홈을 이용해 탄성 범프들 간의 높이차(△h)를 형성할 수 있으며, 별도의 추가 부품 없이도 높이차를 형성할 수 있으며 에어 포일 스러스트 베어링의 내구성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the height difference (Δh) between the elastic bumps can be formed using the stepped groove of the bearing housing, and the height difference can be formed without additional parts, and durability of the air foil thrust bearing can be improved.
또한, 탄성 범프들의 높이차는 0.01mm~0.2mm 범위가 될 수 있으며, 탄성 범프들의 높이차가 0.01mm보다 작으면 본 발명의 효과가 나타나지 않고 높이차가 0.2mm보다 크면 높은 발열이 야기될 수 있다.In addition, the height difference between the elastic bumps may be in the range of 0.01 mm to 0.2 mm, and if the height difference between the elastic bumps is less than 0.01 mm, the effect of the present invention may not appear, and if the height difference is greater than 0.2 mm, high heat may be generated.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and the scope of application is diverse, and anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims Of course, various modifications are possible.
[부호의 설명][Description of code]
100 : 베이스 플레이트, 110 : 단차홈100: base plate, 110: stepped groove
150 : 인서트 플레이트, 200 : 범프 포일150: insert plate, 200: bump foil
210 : 결합부, 220 : 탄성 범프210: coupling part, 220: elastic bump
230 : 슬릿, 300 : 탑 포일230: slit, 300: top foil
310 : 결합부, 320 : 연결부310: coupling part, 320: connection part
330 : 평면부, 400 : 스러스트 러너330: flat part, 400: thrust runner
500 : 범프 포일 플레이트, 510 : 제1플레이트500: bump foil plate, 510: first plate
520 : 범프 포일, 522 : 탄성 범프520: bump foil, 522: elastic bump
523 : 슬릿, 600 : 탑 포일 플레이트523: slit, 600: top foil plate
610 : 제2플레이트, 620 : 탑 포일 610: second plate, 620: top foil
621 : 연결부, 622 : 평면부621: connection part, 622: flat part
700 : 인서트 플레이트, 800 : 베어링 하우징700: insert plate, 800: bearing housing
810 : 단차홈810: stepped home
Claims (16)
- 베이스 플레이트; base plate;요철 형상의 탄성 범프들이 형성되며, 상기 베이스 플레이트에 적층되어 원주방향 일측 단부가 상기 베이스 플레이트에 결합된 범프 포일; 및 a bump foil formed with concavo-convex elastic bumps, stacked on the base plate, and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; and상기 범프 포일을 덮도록 적층되며, 원주방향 일측 단부가 상기 베이스 플레이트에 결합된 탑 포일; 을 포함하여 이루어지고, a top foil stacked to cover the bump foil and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; including,상기 범프 포일은, The bump foil,반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프들의 높이가 나머지 영역의 탄성 범프들의 높이보다 낮게 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.An air foil thrust bearing, characterized in that the height of elastic bumps in a partial region adjacent to the outer diameter side in the radial direction is lower than the height of elastic bumps in other regions.
- 제1항에 있어서,According to claim 1,상기 범프 포일은 자유단에서부터 원주방향을 따라 가면서 두께방향으로 양면을 관통하는 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.The air foil thrust bearing, characterized in that the bump foil is formed with a slit penetrating both sides in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end.
- 베이스 플레이트; base plate;요철 형상의 탄성 범프들이 형성되며, 상기 베이스 플레이트에 적층되어 원주방향 일측 단부가 상기 베이스 플레이트에 결합된 범프 포일; a bump foil formed with concavo-convex elastic bumps, stacked on the base plate, and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate;상기 범프 포일을 덮도록 적층되며, 원주방향 일측 단부가 상기 베이스 플레이트에 결합된 탑 포일; 및 a top foil stacked to cover the bump foil and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; and상기 범프 포일의 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 부분에, 상기 베이스 플레이트와 범프 포일 사이에 개재된 인서트 플레이트; an insert plate interposed between the base plate and the bump foil at a portion corresponding to the remaining area except for a portion adjacent to the outer diameter side of the bump foil in a radial direction;를 포함하여 이루어지는 에어 포일 스러스트 베어링.An air foil thrust bearing comprising a.
- 제3항에 있어서,According to claim 3,상기 범프 포일은 자유단에서부터 원주방향을 따라 가면서 두께방향으로 양면을 관통하는 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.The air foil thrust bearing, characterized in that the bump foil is formed with a slit penetrating both sides in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end.
- 제3항에 있어서,According to claim 3,상기 범프 포일은, The bump foil,반경방향으로 가면서 배치된 탄성 범프들에서, 상기 인서트 플레이트를 제외한 탄성 범프들 자체의 높이는 서로 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.In the elastic bumps disposed in the radial direction, the elastic bumps themselves except for the insert plate have the same height as each other.
- 베이스 플레이트; base plate;요철 형상의 탄성 범프들이 형성되며, 상기 베이스 플레이트에 적층되어 원주방향 일측 단부가 상기 베이스 플레이트에 결합된 범프 포일; 및 a bump foil formed with concavo-convex elastic bumps, stacked on the base plate, and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; and상기 범프 포일을 덮도록 적층되며, 원주방향 일측 단부가 상기 베이스 플레이트에 결합된 탑 포일; 을 포함하여 이루어지고, a top foil stacked to cover the bump foil and having one end in a circumferential direction coupled to the base plate; including,상기 베이스 플레이트는, The base plate,상기 범프 포일의 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프들에 대응되는 부분에 원주방향을 따라 오목한 단차홈이 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.An air foil thrust bearing, characterized in that a concave stepped groove is formed along the circumferential direction in a portion corresponding to the elastic bumps in a partial area adjacent to the outer diameter side in the radial direction of the bump foil.
- 제6항에 있어서,According to claim 6,상기 범프 포일은 자유단에서부터 원주방향을 따라 가면서 두께방향으로 양면을 관통하는 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.The air foil thrust bearing, characterized in that the bump foil is formed with a slit penetrating both sides in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end.
- 제6항에 있어서,According to claim 6,상기 범프 포일은 특정한 반경 상에서 원주방향 타단인 자유단에서부터 일측으로 일부 영역에 해당되는 탄성 범프들은 높이가 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.The bump foil is an air foil thrust bearing, characterized in that the height of the elastic bumps corresponding to a partial area from the free end of the other end in the circumferential direction to one side is formed to be the same on a specific radius.
- 제6항에 있어서,According to claim 6,상기 범프 포일은, The bump foil,반경방향으로 가면서 배치된 탄성 범프들에서, 상기 탄성 범프들 자체의 높이는 서로 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.An air foil thrust bearing, characterized in that in the elastic bumps disposed in the radial direction, the elastic bumps themselves have the same height.
- 범프 포일이 제1플레이트와 일체로 형성되어 범프 포일이 상기 제1플레이트에 연결되어 있고, 상기 범프 포일에는 요철 형상의 탄성 범프가 형성된 범프 포일 플레이트; 및 a bump foil plate in which a bump foil is integrally formed with a first plate and is connected to the first plate, and concavo-convex elastic bumps are formed on the bump foil; and탑 포일이 제2플레이트와 일체로 형성되어 탑 포일이 상기 제2플레이트에 연결되며, 상기 탑 포일이 범프 포일을 덮도록 상기 범프 포일 플레이트에 적층된 탑 포일 플레이트; 를 포함하여 이루어지고, a top foil plate having a top foil integrally formed with a second plate, the top foil connected to the second plate, and stacked on the bump foil plate such that the top foil covers the bump foil; including,상기 범프 포일은, The bump foil,반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프들의 높이가 나머지 영역의 탄성 범프들의 높이보다 낮게 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.An air foil thrust bearing, characterized in that the height of elastic bumps in a partial region adjacent to the outer diameter side in the radial direction is lower than the height of elastic bumps in other regions.
- 제10항에 있어서,According to claim 10,상기 범프 포일 플레이트의 범프 포일은 복수로 구성되고, 상기 복수의 범프 포일은 각각 원주방향 일단이 상기 제1플레이트에 연결되며, 상기 복수의 범프 포일은 원주방향을 따라 서로 이격되어 배열되며, The bump foil of the bump foil plate is composed of a plurality, each of the plurality of bump foils has one end connected to the first plate in a circumferential direction, and the plurality of bump foils are arranged spaced apart from each other along the circumferential direction,상기 탑 포일 플레이트의 탑 포일은 복수로 구성되고, 상기 복수의 탑 포일은 각각 원주방향 일단이 상기 제2플레이트에 연결되며, 상기 복수의 탑 포일은 원주방향을 따라 서로 이격되어 상기 복수의 범프 포일에 대응되는 위치에 배열된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.The top foil of the top foil plate is composed of a plurality, and each of the plurality of top foils has one end connected to the second plate in a circumferential direction, and the plurality of top foils are spaced apart from each other along the circumferential direction to form the plurality of bump foils. Air foil thrust bearing, characterized in that arranged in a position corresponding to.
- 제11항에 있어서,According to claim 11,상기 범프 포일은 자유단에서부터 원주방향을 따라 가면서 두께방향으로 양면을 관통하는 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.The air foil thrust bearing, characterized in that the bump foil is formed with a slit penetrating both sides in the thickness direction while going along the circumferential direction from the free end.
- 제11항에 있어서,According to claim 11,상기 탑 포일 플레이트가 적층된 범프 포일 플레이트의 반대쪽 면에 적층되며, 상기 범프 포일의 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 부분에 배치된 인서트 플레이트를 더 포함하고, An insert plate stacked on a surface opposite to the bump foil plate on which the top foil plate is stacked and disposed in a portion corresponding to a remaining area except for a portion adjacent to an outer diameter side in a radial direction of the bump foil,상기 인서트 플레이트에 의해 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프들의 높이가 나머지 영역의 탄성 범프들의 높이보다 낮게 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.The air foil thrust bearing according to claim 1 , wherein the height of the elastic bumps in a partial area adjacent to the outer diameter side in the radial direction is formed lower than the height of the elastic bumps in the remaining area by the insert plate.
- 제13항에 있어서,According to claim 13,상기 범프 포일은, The bump foil,반경방향으로 가면서 배치된 탄성 범프들에서, 상기 탄성 범프들 자체의 높이는 서로 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.An air foil thrust bearing, characterized in that in the elastic bumps disposed in the radial direction, the elastic bumps themselves have the same height.
- 제11항에 있어서,According to claim 11,상기 탑 포일 플레이트가 적층된 범프 포일 플레이트의 반대쪽 면에 적층된 베어링 하우징을 더 포함하고, Further comprising a bearing housing laminated on a surface opposite to the bump foil plate on which the top foil plate is laminated,상기 베어링 하우징은, The bearing housing,상기 범프 포일의 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프들에 대응되는 부분에 원주방향을 따라 오목한 단차홈이 형성되며, Concave stepped grooves are formed along the circumferential direction in a portion corresponding to the elastic bumps in a partial area adjacent to the outer diameter side in the radial direction of the bump foil,상기 베어링 하우징의 단차홈에 의해 반경방향으로 외경쪽에 인접한 일부 영역의 탄성 범프들의 높이가 나머지 영역의 탄성 범프들의 높이보다 낮게 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.An air foil thrust bearing, characterized in that the height of elastic bumps in a partial area adjacent to the outer diameter side in the radial direction is formed lower than the height of elastic bumps in the remaining area by the stepped groove of the bearing housing.
- 제15항에 있어서,According to claim 15,상기 범프 포일은, The bump foil,반경방향으로 가면서 배치된 탄성 범프들에서, 상기 탄성 범프들 자체의 높이는 서로 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 스러스트 베어링.An air foil thrust bearing, characterized in that in the elastic bumps disposed in the radial direction, the elastic bumps themselves have the same height.
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