KR102427489B1 - 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링에 관한 것으로, 더 상세하게는 회전축의 마찰 감소(윤활) 및 냉각 기능을 수행하기 위하여 스러스트패드/저널패드를 수용하는 윤활유가 케이싱 외부로 누출되지 않도록 차단하는, 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 케이싱(1) 내부에 소정의 윤활유(2)를 수용하며, 상기 윤활유(2)의 누유를 방지하는 구조를 가지는 수직형 베어링에 있어서, 상기 케이싱(1)을 관통하는 회전축(3); 상기 회전축(3)을 지지하는 지지부재(스러스트패드, 저널패드, 스러스트베어링, 저널베어링 및 구름베어링 중 하나 이상을 포함하는 부재); 상기 케이싱(1)의 상부에 구비되며, 케이싱(1)의 내부와 외부 사이에서 윤활유(2)의 유동을 저지하는 라비린스실(5)(Labyrinth seal); 상기 케이싱(1)의 상부에서 회전축(3)의 일측에 결합되는 팬어셈블리(6); 및 상기 팬어셈블리(6)의 둘레면보다 바깥쪽에 위치하여, 상기 팬어셈블리(6)의 회전 시 케이싱(1) 상부와 팬어셈블리(6) 사이의 공간에 소정의 양압을 형성시키는 에어가이드(7);를 포함하여, 상기 회전축(3)의 회전 시 케이싱(1) 상부와 팬어셈블리(6) 사이의 공간에 소정의 양압이 형성됨에 따라 케이싱(1) 내부에서 외부 방향으로의 윤활유(2) 누유가 억제되는, 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링을 제공한다.

Description

누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링{Vertical type bearing with leak-proof structure}
본 발명은 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링에 관한 것으로, 더 상세하게는 회전축의 마찰 감소(윤활) 및 냉각 기능을 수행하기 위하여 스러스트패드/저널패드를 수용하는 유증기(윤활유)가 케이싱 외부로 누출되지 않도록 차단하는, 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링에 관한 것이다.
다양한 기계장치에서는 회전축을 지지하기 위해 베어링이 사용되고 있으며, 볼베어링, 구름베어링, 저널베어링, 스러스트베어링 등 지지축의 방향과 형태에 따라 다양한 베어링이 존재한다.
발전소에서 사용되는 증기터빈이나 냉각펌프 등에는 틸팅패드를 이용한 저널베어링이나 스러스트 베어링이 주로 사용되고 있으며, 특히 터보 압축기와 같이 고속회전 및 고출력을 요구하는 기계에서는 베어링에 편방향으로 상당한 하중이 걸리게 되므로, 효율성과 강성 등을 고려하여 틸팅패드(스러스트패드/저널패드 조합형) 베어링이 채용되고 있다.
틸팅패드 베어링 등 다양한 베어링 조립체에는 베어링 조립체 내부에 윤활유가 존재한다. 특히, 회전축의 칼라(collar)와 스러스트 패드 사이의 간극이나 회전축과 저널베어링 사이의 간극에는 원활한 회전과 마모방지 및 냉각 등의 목적을 위해 다수의 윤활유가 공급되는 구조가 주로 사용되고 있다.
이러한 구조에서, 고온/고속 조건에서 발생하는 유증기를 방지하기 위하여 본 발명의 출원인은 국내등록특허 제10-1877263호의 "버블 및 유증기 제거용 플레이트를 구비한 베어링 조립체"를 발명한 바 있으며, 이를 통해 유증기의 발생을 효과적으로 절감시킨 바 있다.
다만, 상기와 같은 특허발명에서도, 라비린스실 등의 틈새를 통해 조건에 따라 소량의 유증기(윤활유)가 누출될 수 있다는 문제점이 있었으며, 케이싱/윤활유/칼라(회전축)을 더 냉각시켜 유증기의 발생을 더 저감시키고 윤활 성능, 회전 성능 등을 향상시키고자 하는 필요성이 있었다.
공랭식 타입의 베어링에서는 팬플레이트를 충분히 길게 설계할 경우 오일의 누출이 발생하지 않으나 팬플레이트를 길게 설계할 경우에는 소음이 증가하는 문제가 있어 팬플레이트를 짧게 설계하면서도 오일의 누출을 방지하는 구조가 필요하다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 베어링의 문제점을 개선하기 위하여, 회전축의 회전에 따라 케이싱 상부와 팬어셈블리 사이의 공간에 소정의 양압이 형성되는 구조를 통해 유증기(윤활유)의 누출을 현저하게 개선할 수 있는, 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링을 제공하는 것이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 베어링의 문제점을 개선하기 위하여, 케이싱 내부에 소정의 윤활유를 수용하며, 상기 윤활유의 누유를 방지하는 구조를 가지는 수직형 베어링에 있어서, 상기 케이싱을 관통하는 회전축; 상기 회전축을 지지하는 지지부재(스러스트패드, 저널패드, 스러스트베어링, 저널베어링 및 구름베어링 중 하나 이상을 포함하는 부재); 상기 케이싱의 상부에 구비되며, 케이싱의 내부와 외부 사이에서 윤활유의 유동을 저지하는 라비린스실(Labyrinth seal); 상기 케이싱의 상부에서 회전축의 일측에 결합되는 팬어셈블리; 및 상기 팬어셈블리의 둘레면보다 바깥쪽에 위치하여, 상기 팬어셈블리의 회전 시 케이싱 상부와 팬어셈블리 사이의 공간에 소정의 양압을 형성시키는 에어가이드;를 포함하여, 상기 회전축의 회전 시 케이싱 상부와 팬어셈블리 사이의 공간에 소정의 양압이 형성됨에 따라 케이싱 내부에서 외부 방향으로의 윤활유 누유가 억제되는, 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링을 제공한다.
또한, 필요 시 케이싱 내부에 소정의 윤활유를 보충하는 오일필링; 상기 오일필링에 구비되어 윤활유로부터 이물질을 제거하는 오일필터; 상기 오일필링으로부터 케이싱의 일측으로 연결되어 케이싱 내부에 윤활유를 공급하는 오일파이프; 상기 케이싱의 타측에 연결되어 케이싱 내부 윤활유의 양을 표시하는 오일게이지; 및 내주면이 소정의 원통형으로 형성된 케이싱의 내측에서, 원통형의 접선에 수직한 방향으로 결합되는 다수개의 내부핀(Inner Fin);를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 팬어셈블리는: 상기 회전축에 수직하며, 중심부에 회전축이 관통하도록 소정의 통공이 구비된 원판 형상으로 형성되는 팬플레이트; 상기 팬플레이트를 회전축에 고정시키는 팬고정체; 및 상기 팬플레이트의 상부에 다수개 구비되는 팬블레이드;를 포함하되, 상기 팬블레이드는: 일단이 상기 팬플레이트의 단부로부터 내측 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 지점에서 수직 상부 방향으로 신장되도록 형성되며, 타단은 상기 상부라비린스실로부터 외측 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 지점에서 수직 상부 방향으로 신장되도록 형성될 수 있다.
아울러, 상기 에어가이드는: 상기 팬블레이드를 수용하도록 상부가 개방된 소정의 돔 형상으로 형성되되, 상기 케이싱의 상부에 고정되며, 케이싱에 대해 수직한 원통형으로 형성되는 수직부; 및 상기 수직부의 상단에서 소정의 각도만큼 내측 방향으로 절곡되어 형성되되, 상단이 상기 팬플레이트보다 소정의 높이만큼 높게 위치하도록 형성되는 절곡부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 라비린스실은: 상기 케이싱의 상부에 고정되며, 내측이 상기 회전축에 접하도록 형성되어, 회전축과 케이싱 사이의 공간으로부터의 윤활유 유동을 저지하는 고정라비린스실; 및 상기 고정라비린스실의 상부에 인접하며, 상기 회전축의 일측에 고정되는 상부라비린스실;을 포함하되, 상기 상부라비린스실의 하부에는 소정의 돌기가 형성되고, 상기 고정라비린스실의 상부에는 상기 돌기에 대응되는 홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 라비린스실 사이 등의 틈새를 통한 유증기(윤활유)의 누출을 방지한다.
또한, 회전축의 회전에 따라 팬어셈블리를 회전시켜 외부 공기를 케이싱에 접촉/순환시킴으로써 케이싱, 윤활유 및 회전축을 냉각시킬 수 있다.
그리고, 팬플레이트가 긴 강제공랭식 타입에 비해 팬플레이트를 짧게 설계하면서도 오일의 누출을 방지함으로써, 소음 저감과 오일 누출 방지 기능을 동시에 구비할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링의 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링에서의 에어가이드의 유무에 따른 공기 유로를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링의 에어가이드 주변부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링의 라비린스실 주변부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링의 사시도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 발명의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
발명의 설명에서 사용되는 용어 "상부, 하부, 상면, 상단" 등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이러한 용어에 의하여 각 구성의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 설명에 기재된 '회전축'은, 그 기재에 따라 '회전축' 또는 '회전축에 결합된 칼라(Collar)'중 어느 하나를 의미할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 케이싱(1) 내부에 소정의 윤활유(2)를 수용하며, 상기 윤활유(2)의 누유를 방지하는 구조를 가지는 수직형 베어링에 있어서, 상기 케이싱(1)을 관통하는 회전축(3); 상기 회전축(3)을 지지하는 지지부재(스러스트패드, 저널패드, 스러스트베어링, 저널베어링 및 구름베어링 중 하나 이상을 포함하는 부재); 상기 케이싱(1)의 상부에 구비되며, 케이싱(1)의 내부와 외부 사이에서 윤활유(2)의 유동을 저지하는 라비린스실(5)(Labyrinth seal); 상기 케이싱(1)의 상부에서 회전축(3)의 일측에 결합되는 팬어셈블리(6); 및 상기 팬어셈블리(6)의 둘레면보다 바깥쪽에 위치하여, 상기 팬어셈블리(6)의 회전 시 케이싱(1) 상부와 팬어셈블리(6) 사이의 공간에 소정의 양압을 형성시키는 에어가이드(7);를 포함하여, 상기 회전축(3)의 회전 시 케이싱(1) 상부와 팬어셈블리(6) 사이의 공간에 소정의 양압이 형성됨에 따라 케이싱(1) 내부에서 외부 방향으로의 윤활유(2) 누유가 억제되는, 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링을 제공한다.
상기 기재에서 윤활유(2) 누유란, 유증기 형태로 누출되는 것과 액체 상태의 윤활유가 누유되는 것 중 하나 이상을 의미할 수 있다.
상기 기재에서 지지부재는, 회전축의 축방향 하중 또는 축 반경방향 하중을 지지하는 부재를 의미할 수 있으며, 구체적으로는 상부스러스트패드(23), 하부스러스트패드(24), 저널패드(4), 스러스트베어링, 저널베어링 및 구름베어링 중 하나 이상의 부재를 의미할 수 있다. 일반적으로 스러스트패드는 회전축의 축방향 하중을 지지하는 부재를 의미하며, 저널패드(4)는 축 반경방향 하중을 지지하는 부재를 의미한다.
상기 저널패드(4)의 상부에는 상부스러스트패드(23)가, 저널패드(4)의 하부에는 하부스러스트패드(24)가 구비될 수 있다.
상기 케이싱(1) 내측 상부에는 윤활유(2)의 유면으로부터 상측으로 소정의 거리만큼 이격된 위치에서 버블 및 유증기를 제거하기 위한 리테인플레이트(25)가 구비될 수 있다. 버블 및 유증기 제거 기능/구성은, 국내등록특허 제10-1877263호에서 상세히 설명하고 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 리테인플레이트(25)는 라비린스실(5)이 위치한 내측 방향(회전축(3) 부근)은 소정의 밀폐구조를, 외측 방향은 일부가 개방된 구조를 가지도록 구성되어, 도 2 (b)에서의 공기 유로가 형성되도록 구성될 수 있다.
'양압'이란 다른 부위에 비해 상대적으로 압력이 높은 상태를, '부압'이란 다른 부위에 비해 상대적으로 압력이 낮은 상태를 의미할 수 있다.
팬어셈블리(6)에 의해 외부커버(26) 아래쪽으로 유입된 공기의 일부가 케이싱(1) 상부와 팬어셈블리(6) 사이의 공간으로 유입되며, 이에 따라 양압이 형성되어 케이싱(1) 내부로부터 케이싱(1) 상부로의 윤활유(2) 누출이 방지된다.
상기 외부커버(26)는 팬어셈블리(6)를 보호하기 위하여 구비될 수 있으며, 외부의 물질 등이 팬어셈블리(6)에 충돌하지 않도록 방지하고, 소정의 공기유로를 형성할 수 있다. 외부커버(26)의 상부에는 소정의 통공이 형성되어, 상부로부터 공기가 유입되도록 구성될 수 있다.
또한, 필요 시 케이싱 내부에 소정의 윤활유(2)를 보충하는 오일필링(8); 상기 오일필링(8)에 구비되어 윤활유(2)로부터 이물질을 제거하는 오일필터; 상기 오일필링(8)으로부터 케이싱(1)의 일측으로 연결되어 케이싱(1) 내부에 윤활유(2)를 공급하는 오일파이프(9); 상기 케이싱(1)의 타측에 연결되어 케이싱(1) 내부 윤활유(2)의 양을 표시하는 오일게이지(10); 및 내주면이 소정의 원통형으로 형성된 케이싱(1)의 내측에서, 원통형의 접선에 수직한 방향으로 결합되는 다수개의 내부핀(11)(Inner Fin);를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 증기의 형태로 빠져나가는 미량의 윤활유(2) 분량을 오일필링(8)을 통해 다시 공급함으로써 기계장치의 중단 없이 윤활유(2)를 보충할 수 있다.
한편, 상기 팬어셈블리(6)에 의해 공급되는 공기가 케이싱(1)의 측면에 형성된 외부핀(28)에 접촉하며 케이싱(1)이 냉각될 수 있으며, 회전축(3) 등의 발열로 인해 가열된 윤활유(2)는 내부핀(11)을 통해 케이싱(1) 외부(외부핀(28))로 열을 전달하여 윤활유(2)의 냉각을 촉진시킬 수 있다. 내부핀(11)은 열전달률을 높이기 위하여 소정의 면적을 가지는 평판 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
외부커버(26)에 구비된 통공을 통해 유입된 공기는 팬어셈블리(6)에 의해 케이싱(1) 상부로부터 측면에 형성된 외부핀(28)들의 사이를 통과하여 외부핀(28)의 하부 방향으로 빠져나가 배출된다. 도 1의 우측 부분에는 외부핀(28)이 절단된 단면이, 도 1의 좌측 부분에는 외부핀(28)들의 사이에 있는 공백 부분의 단면이 도시되어 있다.
회전축(3)의 회전에 의해 케이싱(1) 내부에서 회전하는 윤활유(2)와 내부핀(11)이 접촉하며 열전달이 촉진되어 윤활유(2)의 냉각효율이 향상된다.
상기 오일게이지(10)의 오일레벨은 윤활유(2)가 리테인플레이트(25)의 하부로부터 내부핀(11)의 상부 사이의 범위에서 유지되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 팬어셈블리(6)는: 상기 회전축(3)에 수직하며, 중심부에 회전축(3)이 관통하도록 소정의 통공이 구비된 원판 형상으로 형성되는 팬플레이트(12); 상기 팬플레이트(12)를 회전축(3)에 고정시키는 팬고정체(13); 및 상기 팬플레이트(12)의 상부에 다수개 구비되는 팬블레이드(14);를 포함하되, 상기 팬블레이드(14)는: 일단(15)이 상기 팬플레이트(12)의 단부로부터 내측 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 지점에서 수직 상부 방향으로 신장되도록 형성되며, 타단(16)은 상기 상부라비린스실(20)로부터 외측 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 지점에서 수직 상부 방향으로 신장되도록 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(3)의 일측에 상부라비린스실(20)을 체결하고, 상부라비린스실(20)의 외측에 팬고정체(13)(핀, 스크류 등)를 통해 팬플레이트(12)를 체결할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 팬플레이트(12)의 상면과 에어가이드(7)의 상단 사이에 소정의 이격된 공간(h)을 구비함으로써, 회전축(3) 회전 시 에어가이드(7) 내측 방향(케이싱(1) 상부와 팬어셈블리(6) 사이 방향)으로 공기가 흐르도록 유도할 수 있다.
상기 이격된 공간(h)은 3mm 내지 8mm의 길이가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 에어가이드(7)는: 상기 팬블레이드(14)를 수용하도록 상부가 개방된 소정의 돔 형상으로 형성되되, 상기 케이싱(1)의 상부에 고정되며, 케이싱(1)에 대해 수직한 원통형으로 형성되는 수직부(17); 및 상기 수직부(17)의 상단에서 소정의 각도(Θ)만큼 내측 방향으로 절곡되어 형성되되, 상단이 상기 팬플레이트(12)보다 소정의 높이(h)만큼 높게 위치하도록 형성되는 절곡부(18);를 포함할 수 있다.
팬블레이드(14)에 의해 회전축(3)의 중심으로부터 외측 방향으로 움직이는 공기를 유도할 수 있도록, 상기와 같은 절곡부(18)가 구비될 수 있다. 절곡부(18)와 수직부(17) 사이의 각도(Θ)는 115도 내지 135도의 둔각이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 라비린스실(5)은: 상기 케이싱(1)의 상부에 고정되며, 내측이 상기 회전축(3)에 접하도록 형성되어, 회전축(3)과 케이싱(1) 사이의 공간으로부터의 윤활유(2) 유동을 저지하는 고정라비린스실(19); 및 상기 고정라비린스실(19)의 상부에 인접하며, 상기 회전축(3)의 일측에 고정되는 상부라비린스실(20);을 포함하되, 상기 상부라비린스실(20)의 하부에는 소정의 돌기(21)가 형성되고, 상기 고정라비린스실(19)의 상부에는 상기 돌기(21)에 대응되는 홈(22)이 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상부라비린스실(20)의 돌기(21) 및 고정라비린스실(19)의 홈(22) 사이에 소정의 이격된 지점이 형성되도록 구성될 수 있다. 상기와 같이 상부라비린스실(20)과 고정라비린스실(19) 사이를 이격시킴으로써 라비린스실 사이에서 발생하는 마찰을 감소시킬 수 있다. 종래 구조에서는 라비린스실 사이의 유격(27)이 있는 경우에는 윤활유(2)의 누출 발생이 쉬워지는 문제가 발생할 수 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 윤활유(2)의 누출이 억제되므로 상기와 같이 라비린스실(5) 사이의 유격(27)을 통해 베어링의 성능(마찰로 인한 동력손실)을 개선할 수 있다.
상기와 같은 구성요소들의 결합으로 인해, 회전축(3)의 회전 시 케이싱(1)/윤활유(2)/회전축(3)이 팬어셈블리(6)에 의해 공랭될 수 있으며, 케이싱(1) 상부와 팬어셈블리(6) 사이의 공간에 소정의 양압이 형성됨으로써 공기의 일부가 라비린스실(5) 사이의 틈새를 통해 케이싱(1) 내측 방향으로 압력을 가하여 윤활유(2)의 누출을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예(도 2 (a))와, 에어가이드(7)가 설치되지 않은 비교예(도 2 (b))에 대한 시험 데이터는 아래 표 1과 같다.
Oil Leakage Ambient Temp.(℃) Thrust pad Temp.(℃) Journal pad Temp.(℃) ΔP=P1-P2 (mmbar)
에어가이드 宥 없음 결과 동일함 +0.9
에어가이드 無 있음 -1.7
에어가이드(7)가 없는 경우에는 케이싱(1) 상부(팬어셈블리(6)하부) 압력(P1)보다 케이싱 내부 압력(P2)이 높아 케이싱(1) 외부로 유증기/윤활유(2)가 누출될 가능성이 높으며, 시험 결과 윤활유 누출(Oil Leakage)이 확인되었다. 에어가이드(7)가 있는 경우에는 케이싱(1) 상부(팬어셈블리(6)하부) 압력(P1)이 케이싱 내부 압력(P2)보다 높아 케이싱(1) 외부로 유증기/윤활유(2)가 누출될 가능성이 현저하게 낮아지며, 시험 결과 윤활유 누출이 발생하지 않았다. 시험 시, 회전축(3)의 회전속도 변화는 상기 압력차이나 베어링 냉각 성능에 큰 영향을 주지 않았으며(200~3600 RPM 기준), 에어가이드(7)의 유무에 따른 냉각성능에의 악영향도 없는 것으로 확인되었다.
1 : 케이싱 2 : 윤활유
3 : 회전축 4 : 저널패드
5 : 라비린스실 6 : 팬어셈블리
7 : 에어가이드 8 : 오일필링
9 : 오일파이프 10 : 오일게이지
11 : 내부핀 12 : 팬플레이트
13 : 팬고정체 14 : 팬블레이드
15 : 팬블레이드 일단(외측) 16 : 팬블레이드 타단(내측)
17 : 에어가이드 수직부 18 : 에어가이드 절곡부
19 : 고정라비린스실 20 : 상부라비린스실
21 : 상부라비린스실 돌기 22 : 고정라비린스실 홈
23 : 상부스러스트패드 24 : 하부스러스트패드
25 : 리테인플레이트 26 : 외부커버
27 : 라비린스실 유격 28 : 외부핀

Claims (5)

  1. 케이싱 내부에 소정의 윤활유를 수용하며, 상기 윤활유의 누유를 방지하는 구조를 가지는 수직형 베어링에 있어서,
    상기 케이싱을 관통하는 회전축;
    상기 회전축을 지지하는 지지부재;
    상기 케이싱의 상부에 구비되며, 케이싱의 내부와 외부 사이에서 윤활유의 유동을 저지하는 라비린스실(Labyrinth seal);
    상기 케이싱의 상부에서 회전축의 일측에 결합되는 팬어셈블리;
    상기 팬어셈블리의 둘레면보다 바깥쪽에 위치하여, 상기 팬어셈블리의 회전 시 케이싱 상부와 팬어셈블리 사이의 공간에 소정의 양압을 형성시키는 에어가이드; 및
    내주면이 소정의 원통형으로 형성된 케이싱의 내측에서, 원통형의 접선에 수직한 방향으로 결합되는 다수개의 내부핀(Inner Fin);을 포함하여,
    상기 회전축의 회전 시 케이싱 상부와 팬어셈블리 사이의 공간에 소정의 양압이 형성됨에 따라 케이싱 내부에서 외부 방향으로의 윤활유 누유가 억제되고,
    상기 팬어셈블리는:
    상기 회전축에 수직하며, 중심부에 회전축이 관통하도록 소정의 통공이 구비된 원판 형상으로 형성되는 팬플레이트;
    상기 팬플레이트를 회전축에 고정시키는 팬고정체; 및
    상기 팬플레이트의 상부에 다수개 구비되는 팬블레이드;를 포함하되,
    상기 팬블레이드는:
    일단이 상기 팬플레이트의 단부로부터 내측 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 지점에서 상부 방향으로 신장되도록 형성되며,
    타단은 상부라비린스실로부터 외측 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 지점에서 상부 방향으로 신장되도록 형성되고,
    상기 에어가이드는:
    상기 팬블레이드를 수용하도록 상부가 개방된 소정의 돔 형상으로 형성되되,
    상기 케이싱의 상부에 고정되며, 케이싱에 대해 수직한 원통형으로 형성되는 수직부; 및
    상기 수직부의 상단에서 소정의 각도만큼 내측 방향으로 절곡되어 형성되되, 상단이 상기 팬플레이트보다 소정의 높이만큼 높게 위치하도록 형성되는 절곡부;를 포함하고,
    상기 라비린스실은:
    상기 케이싱의 상부에 고정되며, 내측이 상기 회전축에 접하도록 형성되어, 회전축과 케이싱 사이의 공간으로부터의 윤활유 유동을 저지하는 고정라비린스실; 및
    상기 고정라비린스실의 상부에 인접하며, 상기 회전축의 일측에 고정되는 상부라비린스실;을 포함하되,
    상기 상부라비린스실의 하부에는 소정의 돌기가 형성되고,
    상기 고정라비린스실의 상부에는 상기 돌기에 대응되는 홈이 형성되고,
    상기 케이싱 내측 상부에 배치되어 유증기를 제거하는 리테인플레이트;
    상기 팬어셈블리 및 에어가이드의 상부에 배치되며, 소정의 통공이 형성되어 상부로부터 소정의 공기가 유입되도록 공기유로를 제공하는 외부커버; 및
    상기 케이싱의 측면에 형성되는 외부핀;을 포함하여,
    상기 외부커버에 형성된 통공을 통해 유입된 공기가 팬어셈블리에 의해 케이싱 상부로부터 케이싱의 측면에 형성된 외부핀 사이를 통과하여 외부핀 하부 방향으로 빠져나가 배출되고,
    상기 팬플레이트의 상면과 에어가이드의 상단 사이에 소정의 이격된 공간(h)이 구비되어, 회전축 회전 시 에어가이드 내측 방향으로 공기가 흐르도록 유도되되,
    상기 이격된 공간(h)은 3mm 내지 8mm의 길이를 가지도록 구성되고,
    상기 절곡부와 수직부가 이루는 각도(Θ)는 115도 내지 135도 사이가 되도록 형성되고,
    상기 상부라비린스실의 돌기 및 고정라비린스실의 홈 사이에 소정의 이격된 지점이 형성되는, 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링
  2. 청구항 1항에 있어서,
    케이싱 내부에 소정의 윤활유를 보충하는 오일필링;
    상기 오일필링에 구비되어 윤활유로부터 이물질을 제거하는 오일필터;
    상기 오일필링으로부터 케이싱의 일측으로 연결되어 케이싱 내부에 윤활유를 공급하는 오일파이프; 및
    상기 케이싱의 타측에 연결되어 케이싱 내부 윤활유의 양을 표시하는 오일게이지;를 포함하여,
    상기 오일게이지의 오일레벨이 리테인플레이트의 하부로부터 내부핀의 상부 사이의 범위에서 유지되는, 누유 방지 구조를 구비한 수직형 베어링
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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