KR20170109261A - 버블 및 유증기 제거용 플레이트를 구비한 베어링 조립체 - Google Patents

버블 및 유증기 제거용 플레이트를 구비한 베어링 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부를 관통하는 회전축(S)을 지지하면서 베이스 플레이트(110)와 커버(120) 및 베이스 플레이트와 커버를 측면에서 연결하는 케이싱(130)로 이루어져서 내부에 윤활유(200)를 수용하는 베어링 조립체로서, 상기 윤활유의 유면(210)에서 상측으로 일정 거리 이격된 위치에서 상기 윤활유에서 발생하는 버블 및 유증기 제거를 위한 버블 및 유증기 제거용 플레이트(300)가 구비되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체를 제공한다.
본 발명은 상기 구성에 의해 베어링 조립체에서 발생하는 버블 및 유증기를 용이하게 제거함으로써, 베어링 조립체 내부압이 과도하게 상승하여 내부의 윤활유가 누유되는 문제를 해결하는 효과가 발생한다.

Description

버블 및 유증기 제거용 플레이트를 구비한 베어링 조립체{BEARING ASSEMBLY HAVING PLATE FOR REMOVING BUBBLES AND OIL MIST}
본 발명은 수직형 스러스트 베어링 조립체에 관한 것으로 구체적으로는 수직형 스러스트 베어링 조립체 내부에는 윤활유가 존재하고, 회전축의 고속회전에 따라 윤활유가 함께 회전하면서 윤활유의 일부가 버블이나 유증기로 발생하게 되는데 본 발명은 이러한 버블 및 유증기를 제거하는 방식에 관한 발명이다.
일반적으로 기계장치에서 회전운동을 하는 회전축을 지지하기 위해 베어링이 사용되며, 볼베어링, 구름베어링, 스러스트 베어링 등 지지축의 방향과 형태에 따라 다양한 베어링이 존재하며, 발전소에서는 고중압 터빈, 저압 터빈 등으로 구성되는 다양한 형태의 증기터빈이나 냉각을 위한 냉각펌프를 구비하고 있는데, 이러한 증기터빈이나 냉각펌프 등에는 틸팅패드를 이용한 저널베어링이나 스러스트 베어링을 주로 사용하고 있다. 그리고, 터보 압축기와 같이 고속회전 및 고출력을 요구하는 기계는 임펠러 회전에 의한 압출력 및 모터로부터의 전달된 동력이 기어를 통해 전달됨으로 해서 편방향으로 상당한 하중이 걸리게 되므로, 틸팅패드 베어링이 효율성과 강성 등을 고려할 때 매우 적합한 베어링이라고 할 수 있다.
그런데, 이러한 틸팅패드를 활용하는 베어링 중에 스러스트 베어링 조립체의 경우 베어링 조립체 내부에는 다수의 윤활유가 존재한다. 즉, 회전축의 칼라(collar)와 접하는 스러스트 패드 사이와 회전축과 접하는 저널베어링 사이에는 원활한 회전과 마모방지 및 냉각 등의 목적을 위해 다수의 윤활유가 공급되는 구조이다. 그런데, 이러한 윤활유가 회전축의 회전에 의해 고속으로 유동하게 되고 고온이 되면서, 베어링 조립체 내부에 버블 및 유증기가 발생되는 문제가 있었다.
이렇게 버블 및 유증기가 발생하는 것은 수직형 스러스트 베어링 뿐 아니라 모든 형태의 베어링에서 공통되는 문제이다.
수직형 베어링 조립체 내부는 윤활유를 공급하고 외부와 밀봉상태를 유지하여 내부의 윤활유가 외부로 누유되는 것을 방지한다. 그런데, 윤활유에 버블 및 유증기가 발생하게 되면 베어링 조립체 내부의 압력이 상승하게 되고 베어링 조립체의 일부 구성품 사이에 틈이 발생하여 윤활유가 누유가 되는 문제가 발생할 수 있다. 특히, 누유가 문제가 되는 곳은, 케이싱과 커버 사이, 칼라와 씰 틈새, 커버 상부에 조립되는 에어벤트 등이다.
이것은 베어링 조립체가 일체형 제품일 수 없고 내부에 윤활유를 수용한 상태에서 다수의 부품이 조립되는 조립체이기 때문에 발생하는 문제점 일 수 있다. 그러므로, 베어링 조립체 내부에 발생하는 윤활유 버블 및 유증기를 제거할 수 있는 수단을 강구할 필요가 있었다.
본 발명은 베어링 조립체 내부에 존재하는 윤활유 일부가 베어링 가동시 버블 및 유증기화되는 현상의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구체적으로는 발생한 버블 및 유증기가 상승함에 따라 이를 제거하는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
내부를 관통하는 회전축(S)을 지지하면서 베이스 플레이트(110)와 케이싱(120) 및 커버(130)로 이루어져서 내부에 윤활유(200)를 수용하는 베어링 조립체로서, 상기 윤활유의 유면(210)에서 상측으로 일정 거리 이격된 위치에서 버블 및 유증기 제거용 플레이트(300)가 구비되어 윤활유에서 발생하는 버블 및 유증기를 제거하는 베어링 조립체를 제공한다.
상기 버블 및 유증기 제거용 플레이트는 중앙부가 빈 원형의 플레이트 형상이며, 상기 커버에 볼트를 이용하여 고정된다.
상기 회전축의 외주면에는, 윤활유와 접하는 단면 ㄷ 형상의 안티 볼텍스 가이드가 구비되고, 상기 버블 및 유증기 제거용 플레이트의 내측 단면이 상기 안티 볼텍스 가이드의 상측에 위치하도록 배치된다.
상기 버블 및 유증기 제거용 플레이트의 외측 단면은 상기 케이싱와 일정 간격 이격된 상태로 배치된다.
또한, 본 발명은 상기 베이스 플레이트의 상면에는 하부 스러스트 케이싱(140)이 결합되고, 상기 하부스러스트 캐스팅의 상측에는 하부 스러스트 패드(150)가 배치되어, 상기 칼라(C)의 회전을 축방향으로 지지한다.
본 발명은 상기 구성에 의해 베어링 조립체에서 발생하는 버블 및 유증기를 용이하게 제거함으로써, 윤활유의 누유가 발생하는 문제를 해결하는 효과가 발생한다. 특히, 케이싱(120)과 커버(130) 사이, 칼라(C)와 씰 틈새, 커버 상부에 조립되는 에어벤트 등의 사이의 공간으로 윤활유가 누유되는 문제점을 해결하게 된다.
또한, 베어링 조립체 내부에 발생한 버블 및 유증기로 인해 윤활유 일부가 누유되는 문제를 해결하여 베어링 조립체의 내구성을 높인 유리한 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 스러스트 베어링 조립체의 측 단면도이며,
도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 스러스트 베어링 조립체의 일부 구성이며,
도 3 및 도 4는 도 1의 일부 상세도이다.
도 5는 본 발명 일 실시예에 따른 스러스트 베어링 조립체의 각부 명칭을 보여주는 참고용 측 단면도이다.
이하에서는 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 스러스트 베어링 조립체를 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 스러스트 베어링 조립체의 측 단면도이며, 도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 스러스트 베어링 조립체의 일부 구성이며, 도 3 및 도 4는 일부 구성의 상세도이다.
본 발명에 따른 스러스트 베어링 조립체는 먼저 중앙을 관통하여 회전하는 회전축(S)과 회전축 외주면에 결합되어 같이 회전하는 칼라(C)를 구비한다. 그리고, 상기 칼라(C)를 지지하되 회전축의 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링과 회전축의 반경방향으로 지지하는 저널 베어링을 구비한다.
상기 스러스트 베어링으로는 상기 칼라를 하부에서 지지하는 하부 스러스트 패드(150)와 상부에서 지지하는 상부 스러스트(180)로 이루어진다. 하부 스러스트 패드는 통상 틸팅 패드로 구성되며 상부 스러스트는 불규칙적으로 발생할지도 모르는 역방향 힘을 지지하는 패드이다. 그리고, 저널 베어링은 상기 칼라의 외주면에서 반경반향으로 지지하는 저널 패드(170)이다.
그리고, 본 발명은 상기 베이스 플레이트의 상면에는 하부 스러스트 케이싱(140)이 결합되고, 상기 하부스러스트 캐스팅의 상측에는 하부 스러스트 패드(150)가 배치되어, 상기 칼라(C)의 회전을 축방향으로 지지한다.
상기 하부 스러스트 패드(150)는 틸팅 패드로 구성되며, 하부 스러스트 케이싱(140)의 상측에서 지지되면서 틸팅 되도록 한다. 틸팅패드 베어링의 일반적인 형상과 구조는 이 분야에서 통상 사용되는 것이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
그리고, 본 발명의 베어링 조립체는 상기 저널 패드를 외주면에서 지지하도록 저널패드에 결합되는 이너 서포트(160)를 더 포함하고, 상기 이너 서포트는 볼트에 의해 베이스 플레이트에 결합된다. 또한, 회전축이 고속으로 회전함에 따라 윤활유도 유동을 하게 되고 이때 볼텍스가 발생할 수 있는 있는데 이를 방지하기 위한 구성으로 안티 볼텍스 가이드(190)를 더 포함할 수도 있다.
그리고, 이들 회전축(S)과 칼라 및 스러스트 베어링 및 저널 베어링을 내부에 수용하면서 지지하는 몸체부를 갖는데, 베이스 플레이트(110)와 케이싱(120) 및 커버(130)로 이루어진다. 그리고, 몸체부 내부에는 윤활유(200)를 수용하여, 회전부와 지지부 사이에 마찰력을 감소시키고 회전을 원활하게 하며 냉각 작용을 수행한다. 그리고, 이들 조립체 각각은 적절한 크기와 개수의 볼트(B)로 서로 견고하게 결합되어 내부가 밀봉되도록 하여 내부 윤활유가 외부로 방출되지 않도록 한다.
일반적으로 베어링 조립체 내부 윤활유는 회전축 고속회전에 의해 버블 및 유증기가 발생할 수 있고 이를 제거할 필요가 있다는 것은 위에서 설명한 바와 같다.
본 발명에서는, 베어링 조립체 내부 윤활유에서 발생하는 버블 및 유증기를 제거할 수 있는 수단으로 버블 및 유증기 제거용 플레이트(300)가 구비된다.
본 발명에 따른 버블 및 유증기 제거용 플레이트(300)는 상기 윤활유(200)의 유면(210)에서 상측으로 일정 거리 이격된 위치에서 배치된다. 즉, 윤활유와 커버 사이에 배치된다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 버블 및 유증기 제거용 플레이트는 중앙부가 빈 원형의 플레이트 형상이며, 상기 커버에 볼트(B)를 이용하여 고정된다. 버블 및 유증기 제거용 플레이트(300)에는 상기 볼트(B)가 관통하는 관통공이 형성되고, 상기 커버(130)의 하면에는 상기 볼트 끝단이 체결되는 홈이 형성되어 있고, 그 홈에는 나사산이 형성되어서 볼트 외주면과 나사결합으로 체결된다. 즉, 상기 커버에는 관통홀이 아닌 홈이 하면에 형성되는 것이다.
상기 회전축의 외주면에 결합되는 칼라(C)의 외측에는, 윤활유와 접하는 단면 ㄷ 형상의 안티 볼텍스 가이드(190)가 배치된다. 상기 버블 및 유증기 제거용 플레이트(300)의 내측 단면이 상기 안티 볼텍스 가이드(190)의 상측에 약간의 거리를 두고 위치하도록 배치되고, 상기 버블 및 유증기 제거용 플레이트의 외측 단면은 상기 케이싱와 일정 간격 이격된 상태로 배치된다. 이 상태로 상기 버블 및 유증기 제거용 플레이트는 상기 베어링 조립체 내부에 존재하는 윤활유 유면 상부 거의 대부분을 커버하면서 배치된다.
이 상태에서 회전축의 고속회전으로 윤활유가 유동하게 되면, 상기 윤활유에서 발생되는 버블 및 유증기가 위로 상승하면서 상측에 존재하는 버블 및 유증기 제거용 플레이트(300)에 닿아서 버블 및 유증기가 파괴되면서 제거되는 원리이다. 즉, 베어링 조립체 내부에서 발생한 버블이나 유증기가 위로 상승하다가 플레이트에 닿게 되면, 플레이트 온도가 상대적으로 낮기 때문에, 버블이 파괴되어 하강하거나 기체 상태의 유증기가 액체 상태로 응축되어 하강하여 제거되는 원리이다.
본 발명은 상기 버블 및 유증기 제거용 플레이트로 인해서 윤활유에서 발생하는 버블 및 유증기가 손쉽게 제거됨으로써, 윤활유에서 버블 및 유증기가 발생하더라도 조기에 버블 및 유증기가 제거될 수 있다. 따라서, 버블 및 유증기 발생으로 인한 베어링 조립체 내부의 압력이 상승하는 것을 방지할 수 있고, 결과적으로 베어링 조립체 내부압 상승으로 인해 일부 구성품의 사이가 벌어져 밀봉이 파괴되어 윤활유가 누유되는 문제를 방지할 수 있게 된다.
본 발명은 수직형 스러스트 베어링 뿐 아니라, 구름베어링을 포함하여 모든 형태의 베어링에 적용가능하다. 다만, 위에서의 설명과 도면의 그림은 수직형 스러스트 베어링만을 하나의 예시로 하여 설명한 것을 뿐이며, 본 발명의 적용분야나 권리범위가 도면에서 도시한 형태에 한정되는 것은 아니다.
110: 베이스 플레이트 120: 케이싱
130: 커버 140: 하부 스러스트 케이싱
150: 하부 스러스트 패드 160: 이너 서포트
170: 저널 패드 180: 상부 스러스트
190: 안티 볼텍스 가이드 200: 윤활유
210: 윤활유 유면 300: 버블 및 유증기 제거용 플레이트

Claims (5)

  1. 내부를 관통하는 회전축(S)을 지지하면서 베이스 플레이트(110)와 케이싱(120) 및 커버(130)로 이루어져서 내부에 윤활유(200)를 수용하는 베어링 조립체로서,
    상기 윤활유의 유면(210)에서 상측으로 일정 거리 이격된 위치에서 버블 및 유증기 제거용 플레이트(300)가 구비되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 버블 및 유증기 제거용 플레이트는 중앙부가 빈 플레이트 형상이며,
    상기 커버에 볼트를 이용하여 고정되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전축의 외주면에는, 윤활유와 접하는 단면 ㄷ 형상의 안티 볼텍스 가이드(190)가 구비되고,
    상기 버블 및 유증기 제거용 플레이트의 내측면이 상기 안티 볼텍스 가이드의 상측에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 버블 및 유증기 제거용 플레이트의 외측 단면은 상기 케이싱와 일정 간격(d) 이격된 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 상면에는 하부 스러스트 케이싱(140)이 결합되고,
    상기 하부스러스트 캐스팅의 상측에는 하부 스러스트 패드(150)가 배치되어, 상기 칼라(C)의 회전을 축방향으로 지지하는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
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