KR0150194B1 - 조절가능한 스페이서 - Google Patents

조절가능한 스페이서

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KR0150194B1
KR0150194B1 KR1019890019011A KR890019011A KR0150194B1 KR 0150194 B1 KR0150194 B1 KR 0150194B1 KR 1019890019011 A KR1019890019011 A KR 1019890019011A KR 890019011 A KR890019011 A KR 890019011A KR 0150194 B1 KR0150194 B1 KR 0150194B1
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다스 랜잔
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스테판 이. 리바이스
유나이티드 테크놀로지스 코포레이션
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Abstract

조절가능한 스페이서(20)는 가스 터빈 엔진 케이스(18)를 중심으로 배치된 유니슨 링(16)내에 위치된다. 스페이서(20)는 케이스(18)를 접촉시키기 위한 편평한 면(52)을 구비한 패드 볼트(44)를 포함한다. 패드 볼트(44)는 나사 실린더(28) 및 조정 너트(36)에 의해 반경방향으로 조정된다. 조립체는 플랜지형 링크(72)를 포함하는 로크너트에 의해 제위치에 로크되며, 상기 링크(72)는 헤드부(70)를 나사부(68)로 부터 분리시킨다.

Description

조절가능한 스페이서
제1도는 가변베인 스테이지와 유니슨 링을 갖는 가스터빈 엔진의 개략적인 외관도.
제2도는 본 발명에 따른 조립전의 조절가능한 스페이서를 나타내는 도면.
제3도는 본 발명에 따른 조립된 조정가능한 스페이서가 제1도의 가스터빈 엔진에 설치되어 있는 상태를 나태내는 도면.
제4도는 제3도에 지적된 바와같은 유니슨 링 및 패드 볼트의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 가스터빈 엔진 14 : 가변베인
16 : 유니슨 링 19 : 엔진 하우징(케이스)
20 : 조절가능한 스페이서 24 : 성형요부
28 : 원통형배럴 30 : 플랜지
36 : 조절너트 44 : 패드볼트
54 : 록크너트
본 발명은 상대적으로 이동가능한 2개의 부재 사이의 사전 선택된 최소 틈새를 유지하기 위한 조절 가능한 스페이서에 관한 것이다.
통상적으로 축류 가스터빈 엔진은 하나 또는 그 이상의 가변스테터 베인의 스테이지를 이용하여 압축기에서의 환상기류의 흐름 면적과 방향을 조절한다. 일반적으로 이러한 가변베인 스테이지는 환상기류를 가로지르는 에어포일 스팬(airfoil span)에 대하여 방사상으로 연장하며, 대체로 원통형 엔진하우징의 외부를 둘러싸는 유니슨 링(unison ging)에 연결된 각각의 베인 에어포일의 개개의 아암을 포함하는 작동 링크에 피봇되며, 전체의 가변 베인 스테이지의 영각과 노즐 배출면적을 동시에 변경시키도록 원주방향으로 회전하는 다수개의 원주방향으로 이격진 베인 에어포일을 포함한다.
엔진하우징 또는 케이스는 비교적 단단한 반변에, 유니슨 링은 각 베인의 정확한 위치를 유지할수 있는 요건에 부합되게 통상 경량으로 설계된다. 따라서 유니슨 링은 다수개의 지지수단을 가지는 엔진 하우징에 의해 통상 지지되며, 이 지지수단은 원주방향으로 이동가능한 유니슨 링을 지지하고 위치설정하기 위해 하우징 외부 주위에 분산되어 있다.
가장 단순한 지지장치는 평탄한 지지면으로서, 이 지지면은 유니슨 링에 고정되는 유사한 편평한면과 상호 작용하는 엔진하우징의 외면의 비교적 편평한 패드 또는 유사한 영역을 포함한다. 유니슨 링 및 엔진 하우징의 이러한 편평한면들 사이의 좁은 틈새를 유지함으로서, 작동 유니슨 링은 원통형 엔진 하우징과 동심으로 유지될 것이며, 따라서 유니슨 링의 굽힘 또는 휨으로 인해 발생되는 베인 위치의 어떤 오차를 최소화 할수 있다.
유니슨 링과 엔진 하우징 사이의 일정한 간격을 유지하는 종래의 수단은 하우징과 엔진의 조립시에 소정의 간격을 유지하도록 가공된 유니슨 링의 내경에 각기 배치되는 패드 부재 또는 부분품을 포함한다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 각각의 패드를 적절한 크기로 가공하기 위해서 유니슨 링의 반복적인 착탈작업을 하게 되며, 이러한 작업은 지나친 시간소비가 있게 되고 또한 복잡하다는 것을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 2개의 이동하는 부재 사이의 최소 틈새를 유지하기 위한 조절가능한 스페이서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 부가적인 기계설비를 최소화 하는 조절가능한 스페이서를 제공하는 것이다.
본 고안의 또다른 목적은 소망의 위치에 확고하게 록크되고 연속적인 조정 또는 탬퍼링(tampering)에 견딜수 있는 스페이서를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 제 2 부재에 대해 이동가능한 제 1 부재에 상기 2개의 부재 사이의 적어도 최소한의 정상변위를 유지하는 조정가능한 스페이서가 설치된다. 상기 스페이서는 바람직하게는 제 2 부재상의 대응하는 편평한면에 접촉하기에 적합하며 제 1 부재와 결합하는 조절너트에 의해 위치설정이 되는 편평한 헤드를 가지는 패드 볼트를 포함한다.
조절너트는, 패드볼트의 초기조절후에, 조절너트의 통공을 통하여 연장하는 패드 볼트의 나사부에 결합하는 록크너트에 의해서 제위치에 록크된다. 따라서, 록크너트는 조절너트에 인접하여 패드볼트를 지지할 뿐아니라 조절너트가 회전하여 초기 스페이서 셋팅이 상실되는 것을 방지하도록 조절너트를 록킹시키는 2가지 기능을 가진다.
본 발명에 따른 스페이서의 하나의 특징은 과도한 토크 보호기능을 가지는 탬퍼 저항(tamper resistance)에 연합시키는 것이다. 이것은 록크너트를 취약한 토크링크에 의해 연결된 나사부와 헤드부 내에 배치함으로써 달성될수 있다. 본 발명에 있어서 스페이서를 설치하는 동안 렌치 또는 기타 공구를 헤드부에 결합하여 록크너트를 패드볼트상에 조인다. 사전 선택된 토크 한계에 도달하면, 취약한 링크는 분리되고 헤드부는 제거되지만, 나사부는 조절너트에 확고하게 고정된체 남아있게 된다. 본 발명의 조절가능한 스페이서는 또한 패드볼트와 제 1 부재 사이에 회전방지 수단을 제공함으로서 더욱 확고하게 고정된다. 이러한 회전방지 수단은 편평한 단부에 인접하고 제 1 부재에 유사하게 성형된 요부내에 수용되게 구성된 패드 볼트의 확대 성형부를 포함하며, 이 요부와 헤드부는 패드볼트가 소정 위치에 고정되는 경우 회전을 방지하도록 성형되어 있다.
쉬밍(shimming) 또는 트리밍(trimming)을 필요로 하는 종래의 스페이서와는 달리, 본 발명의 조절가능한 스페이서는 설치와 동시에 신속한 조절을 제공하며 템퍼에 견디는 록크상태로 자동 전환된다.
본 발명에 따른 조절가능한 스페이서의 이러한 및 기타의 목적과 장점은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 다음의 설명과 첨부된 청구범위 및 도면을 검토하여보면 명백하게 될 것이다.
도면, 특히 제1도를 참조하면, 본 발명의 주변부가 개시되어 있다. 제1도는 가스터빈 엔진(10)을 도시하며, 이 가스터빈 엔진(10)은 외부 유니슨 링(16)에 의해서 동시에 위치설정이 되는 가변압축기 베인(14)의 스테이지를 갖는 압축기 부분(12)을 포함한다. 상기 유니슨 링(16)은 선형작동기(21)등에 의해서 화살표 방향(18)으로 왕복운동 한다.
본 발명은 유니슨 링(16)과 원통형 엔진 케이스(19)사이에 일정한 방사방향 변위를 유지하도록 유니슨 링(16) 주위에 균일하게 분산된 다수개의 조절가능한 스페이서(제1도에는 도시않됨)에 관련한다.
제2도는 조립전의 조절가능한 스페이서(20)의 여러가지 요소들을 도시한다. 유니슨 링(16)은 그것을 통하여 방사방향으로 연장하는 보어(22)를 포함한다. 유니슨 링(16)내에는 보어(22)의 방사방향 내단부에서 성형 요부(24)가 배치되어 있다. 보어(22)의 방사방향 내측 개공에 인접한 견부(28)도 가시적으로 도시되어 있다.
스페이서는 확대 플랜지 단부(30)와 내부 나사 통로(32)를 가지는 원통형 베럴(28)을 포함한다. 배럴(28)은 보어(22)속으로 방사방향으로 미끄럼 이동하며, 플랜지(30)가 견부(26)에 접촉하여 배럴(28)이 보어(22)속으로 더이상 이동하지 못하도록 지지한다. 다음에서 설명되는 바와같이, 플랜지(30)의 반대쪽에 있는 배럴(28)의 단부(34)는 배럴(28)을 보어(22)내에 지지하도록 두들겨지거나 지탱이되거나 또는 달리 변형될수 있다.
조절 가능한 스페이서(20)의 다음의 요소는 외부 나사부(38), 조절헤드(40) 및 내부 보어(42)를 포함하는 나사식 조절너트(36)이다. 이 조절너트(36)는 배럴(28)의 나사부(32)에 결합하여 회전에 의해 위치설정되게 방사방향으로 조절될수 있다.
제3도의 조립도로 도시된 바와같이, 나일론 삽입체(37)가 조절너트(36)의 우연한 회전을 방지하도록 조절너트(36)의 나사부(38)에 결합한다. 이러한 특징은 헬리-코일 등을 포함한 공지의 여러가지 회전방지 장치중의 어느 하나에 의해서도 균등하게 달성될수 있다.
조절너트의 보어(42)내에 수용되며 그것을 통하여 연장하는 패드볼트(44)는 조절너트(36)를 통하여 방사방향으로 연장하는 긴 로드(46)와, 그의 방사방향 외단부에 형성된 나사부(48)와, 패드볼트(44)의 방사방향 가장 내측 단부에 배치되며 엔진 하우징(19)의 외부상의 유사한 편평한면(제2도에 도시 않됨)과 결합하는 편평한면(52)을 포함하는 데체로 편평한 패드부(50)을 가진다. 로드(46)의 나사부(48)는 내부에 나사가 형성된 록크너트(54)에 결합되며, 이 록크너트(54)는 조절가능한 스페이서(20)의 조립시에 조일경우 패드볼트(44)를 조절너트(36)에 대하여 방사방향으로 당긴다. 스페이서(20)의 다른 하나의 특징은 패드볼트(44)의 패드부(50)에 인접하게 배치된 확대 성형부(56)이며, 이 확대 성형부(56)는 요부(24)와 유사하게 구성되며 유니슨 링(16)에 대하여 패드볼트(44)의 회전을 방지하도록 그안에 수용된다. 요부(24)및 성형부(56)의 형상은 제 2 도에 도시된 바와같은 축방향 슬롯트일수 있으며 또는 성형부(56)가 요부(24)내에 수용될 경우 패드볼트(44)와 유니슨 링(16) 사이의 회전을 방지할수 있는 여러가지의 비원통형 형상중의 어느것일수도 있다.
제3도는 스페이서(20)가 엔진케이스(19) 주위에 조립 되었을때의 유니슨 링(16)의 평면도로서 조립된 스페이서(20)가 도시되어 있다. 배럴의 플랜지(30)가 유니슨 링(16)내에 형셩된 견부(26)에 결합함으로써 나사식 배럴(28)이 방사방향 외측으로 이동하지 못하도록 유니슨 링(16)내에 고정된다. 조절너트(36)는 플랜지(30)의 방사방향 내측을 연장하여 패드볼트(44)에 인접하게 위치되므로 유니슨 링(16)에 대한 그의 방사방향 조절을 제공한다. 패드부(50)의 비교적 편평한면(52)은 엔진하우징(19) 외부의 평탄한 대응면(58)에 미끄럼가능하게 결합된다.
본 발명의 양호한 실시예에 따라서 평탄한면(58)은 제거 가능한 미끄럼판(60)에 형성되며, 이 미끄럼판(60)은 엔진하우징(19) 외부에 주물 형성되거나 또는 다른 방법으로 형성될수 있는 돌출보스(64) 또는 두꺼운 부분에 리넷(62)에 의해 결합된다.
스페이서(20)의 설치작업시에 스페이서(20)의 조절은 패드면(52)과 평탄한 케이싱면(58) 사이의 간격(66)내에 소정크기의 심(shim) 부재(도시하지 않음)를 위치 시킴으로써 매우 용이하게 달성될수 있다. 소정 크기의 심부재는 유니슨 링(16)의 원주부 둘레에 각 패드볼트(44) 사이에 제공된다. 다음에 조절너트(36)를 회전하여 모든 패드볼트, 바람직하게는 4개의 패드볼트가 설치된 심부재에 균등하게 접촉할때까지 패드볼트(44)를 방사방향 내측으로 이동한다.
패드볼트(44)의 초기 위치 설정후에, 패드볼트 로드(46)의 방사방향 연장 나사부(48)에 록크너트(54)를 체결함으로서 본 발명의 스페이서(20)를 소정의 위치에 확고하게 록킹한다. 록크너트(54)를 나사부(48)상의 하부로 조여서 조절너트(36)에 접촉되게 하고 조절너트(36)의 방사방향 내측단부에 대하여 패드볼트(44)를 압축한다. 이때에 심부재를 제고하고 유니슨 링(16)이 소정의 작동범위에 걸쳐서 왕복동 할 경우 유니슨 링(16)을 엔진 케이스(19)로 부터 일정한 최소거리로 유지한다.
본 발명에 따른 스페이서(20)의 다른 하나의 특징은 나사부(68)와, 취약한 토크 링크(72)에 의해 결합이 되는 헤드부(70)를 포함하는 록크너트(54)에 의해 제공된다. 본 발명에 따른 조절가능한 스페이서(20)의 조립시에, 나사부(68)가 조절너트(36)의 방사방향 외단부에 접촉할때까지 패드볼트 로드(46)의 나사부(48)위로 록크너트(54)를 회전시킨다. 록크너트(54)의 헤드부(70)에 간단한 렌치 또는 기타공구를 결합하여 취약한 토크 링크(72)가 그설계 한계에 도달하여 파열될때까지 록크너트(54)에 토크력을 증가시킬수 있다. 록크너트(54)의 나사부(68)가 패드볼트 로드(46)의 나사부(48)에 결합되게 한다음 헤드부(70)를 제거한다. 도면으로부터 알수 있는 바와같이 록크너트(54)의 나사부(68)는 제거가능한 렌치 등에 의해서 용이하게 결합될수 있는 형상에 제한이 없는 비교적 평탄한 면의 형상으로 형성되어 있다. 따라서, 설치후의 록크너트(54)는 비교적 탬퍼 저항성이 있고, 반면에 록크너트(54)의 최적의 조임 토크력에 부합하도록 선택된 설계 한계를 가지는 취약한 토크 링크의 내재적인 간단한 수단을 제공한다.
최종적으로, 제4도는 제3도에 도시된 원통형 배럴(28)과 패드볼트(44)를 나타내는 유니슨 링(16)의 횡단면도이다. 유니슨 링(16)내에 적절한 내경을 가지는 나사구명을 형성함으로써 원통형 배럴(28)을 균등하게 설치할수도 있음을 주목해야 할것이다. 원통형 배럴 삽입체(28)는 본발명의 스페이서(20)내에 있는 것이 바람직한데, 그 이유는 삽입체(28)내에 제공될수도 있는 재료특성을 개선할 뿐 아니라 이러한 삽입체(28)에 의해서 제공되는 초기 균열전달을 감소시킬수 있기 때문이다.
조절가능한 스페이서, 특히 록크너트(54)의 나사부(68)의 제거 작업은 패드볼트 로드(46)의 방사방향 외단부에 내부키홈 도는 결합홈(74)을 제공하여 크램프 또는 기타 파지부재로 록크너트(54)의 나사부(68)에 결합하여 패드볼트(44)를 푸는 동안 로드(46)가 유지되게 함으로써 달성될수 있다. 다음에 새로운 록크너트(54)를 나사 단부(48)에 위치시켜 필요에 따라 조절너트(36)의 조절후에 조절가능한 스페이서(20)를 다시 고정하는데 사용한다.
따라서, 본 발명에 따른 조절가능한 스페이서는 상기에 언급된 바와같은 목적 및 장점들을 달성하기에 아주 적합하다. 비록, 본 발명의 조절가능한 스페이서가 첨부된 도면과 상기의 설명에 의해 예시된 바람직한 실시예에 따라 개시되고 청구된다 할지라도, 상기 조절가능한 스페이서를 하기에 주어진 특허청구의 범위에 의해서 한정이 되는 범위에서 여러가지의 다양한 구성으로 변경할수 있음을 주목해야 한다.

Claims (7)

  1. 제 2 부재 내에 배치된 비교적 편평한면과 제 1 부재사이에 최소한의 정상적인 변위를 유지하기 위한 조절가능한 스페이서에 있어서 : 그안에 배치된 축방향 나사 통공과 그의 한단부 주위에 배치된 외부 플랜지를 가지는 원통형 배럴을 포함하며, 상기 배럴은 상기 제 1 부재를 관통하여 배치된 밀접한 결합공내에 수용되고, 상기 배럴의 상기 플랜지가 상기 결합공내의 환상 견부에 결합하며; 상기 나사통공내에 배치되고, 이것과 함께 결합이 되는 외불나사면과, 상기 배럴의 플래지를 지나서 돌출하는 제 1 단부와, 배럴의 플랜지의 반대쪽에 있는 배럴의 다른 단부를 지나서 돌출하는 제 2 단부를 포함하는 조절너트와; 상기 비료적 편평한면에 접촉하기 위한 편평한 패드단부와, 상기 편평한면에 수직하게 연장하고 상기 조절너트의 중앙 통공을 통과하게 연장하는 로두부와, 상기 패드단부의 반대쪽에 있는 그의 단부의 외방에 형성된 나사부를 포함하는 패드볼트와; 상기 패드볼트의 상기 나사부에 결합하는 내부 나사를 가지는 록크너트를 포함하며, 상기 록크너트가 상기 조절너트의 상기 제 2 단부에 대해 확고하게 결합될 경우 상기 패드볼트가 상기 조절너트의 제 1 단부에 접촉하는 조절가능한 스페이서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 2 부재는 원통형 하우징이고, 상기 비교적 편평한면은 상기 하우징의 외부상에 배치되며, 상기 제 1부재는 환상이고 상기 하우징 주위에 공축으로 배치되며, 상기 제 1 부재가 상기 스페이서에 의해 상기 하우징에 대하여 방사상으로 배치되는 조절가능한 스페이서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 환상부재는 상기 원통형 하우징내에 배치된 복수개의 가변위치 스태터 베인에 링크 결합이 되는 유니슨 링인 조절가능한 스페이서.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제 1 부재의 상기 결합공내에 위치하는 상기 원통형 배럴은 그의 플랜지의 반대쪽에 있는 단부가 변형됨으로써 상기 제 1 부재내에 지지되는 조절가능한 스페이서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 패드볼트와 상기 제 1 부재 사이에 배치되며, 상기 원통형 배럴의 플랜지에 인접한 상기 제 1 부재내에 형성된 확대 요부를 가지는 회전방지 수단을 더 포함하며; 상기 패드볼트는 상기 제 1 부재의 상기 요부에 결합하도록 성형된 확대부를 포함하며, 상기 성형부와 상기 요부는 상기 배럴의 축에 대하여 비원통형으로 형성되어 있는 조절가능한 스페이서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 록크너트는 상기 조절너트에 대향하여 배치되며, 사전 선택된 한계 이상의 토크력이 가해지면 파열되기에 적합한 취약한 토크 링크에 의해 상기 록크너트의 나사부에 결합이 되는 헤드부를 포함하는 조절가능한 스페이서.
  7. 제1항에 있어서, 상기 원통형 배럴과 상기 조절너트 사이에 배치되어 이들간의 우연한 회전을 방지하는 수단을 더 포함하는 조절 가능한 스페이서.
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