KR100509420B1 - 연소기에 사용되는 다공판의 방열홀 가공용 지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스터빈의 연소기 부품에 사용되는 다공판의 제작시 방전가공기를 이용해 다공판의 방열홀을 가공하는데 사용되는 지그에 관한 것으로서, 본 발명의 지그는 방전가공기의 전극봉의 X, Y 좌표 최대 행정거리보다 천공될 홀간의 최대거리가 큰 다공판과 같은 다공형 부품을 방전가공기에서 가공하도록 다공형 부품을 지지 고정한다. 그리고, 본 발명의 지그는 다공형 부품을 지지하는 베이스 플레이트(110)와; 베이스 플레이트(110)의 상부면에 각각 부착되고, 다공형 부품의 천공시 전극봉이 베이스 플레이트(110)에 접촉되지 않도록 일정 판두께를 갖으며, 다공형 부품이 안착 고정되도록 그 중심에 암나사산이 형성된 체결돌기(113)가 각각 형성되는 한 쌍의 장착대(112)와; 체결돌기(113)에 맞물려서 한 쌍의 장착대(112)에 안착된 다공형 부품을 체결 고정하는 클램프 부재(117) 및; 베이스 플레이트(110)에 형성되며, 다공형 부품의 천공시 프로그램에 의해 작동되는 전극봉의 기준점 역할을 하는 기준홀(115)을 포함한다. 따라서, 본 발명의 지그는 다공판과 같이 천공될 방열홀간 최대거리보다 전극봉의 X, Y 좌표 최대 행정거리가 작은 방전가공기에서도 다공판의 방열홀을 천공할 수 있는 장점이 있다.

Description

연소기에 사용되는 다공판의 방열홀 가공용 지그{A jig for punching a coolling hole of a perforated plate in combustor}

본 발명은 가스터빈의 연소기 부품에서 다공판의 제작시 사용되는 지그에 관한 것이며, 특히, 방전가공기를 이용해 다공판의 방열홀을 가공하는데 사용되는 지그에 관한 것이다.

가스터빈의 연소기는 외부로부터 흡입된 압축공기와 연료를 폭발 연소시켜, 고압의 연소가스를 생성하는 역할을 한다. 그리고, 연소기에는 분사되는 연소가스를 연소실 내로 안내하는 다수개의 캡이 설치된다.

도 1a는 연소기에 사용되는 캡을 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 캡에 도시된 다공판을 나타낸 도면이다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 연소기의 캡은 외부에 체결되는 외부 몸체(30)와, 외부 몸체(30)의 내부에서 2차 연료 노즐구(2nd fuel nozzle tip)의 하우징으로서 분사되는 연소가스를 연소실 내로 안내하는 컵슬리브(cup sleeve ; 10) 및, 외부 몸체(30)의 상면에 방열을 위해 약 4965개 정도의 방열홀(cooling holes)이 형성되는 다공판(20)으로 구성된다. 이런 다공판(20)은 CNC 방전가공기(EDM)에 의해 방열홀이 형성되고, 금형가공을 통해 마무리 제작된다.

다공판(20)의 방열홀은 일명 "슈퍼 드릴"이라고 불리는 CNC 방전가공기에 의해 천공된다. CNC 방전가공기는 드릴척에 전극봉을 장착하고, 전극봉을 회전시키면서 가공체 표면간에 발생하는 방전에 의해 구멍을 천공한다. 이 때, CNC 방전가공기는 가공체의 천공시 발생하는 방전열을 냉각하기 위해 전극봉의 중심에 형성된 튜브로부터 고압의 냉각수가 유출된다.

이런 CNC 방전가공기는 가공체에 형성될 수 많은 홀의 가공위치가 X, Y좌표 형식으로 프로그램화되어 제어부에 입력된다. 그러면, CNC 방전가공기의 전극봉은 기준점으로부터 천공될 모든 홀들을 천공하고, 다시 기준점으로 복귀하도록 제어된다.

하지만, 상기와 같은 CNC 방전가공기는 다공판(20)에 형성되는 방열홀과 같이 홀간 최대거리가 전극봉의 X, Y 좌표 최대 행정거리보다 큰 경우에 1사이클로 설정된 프로그램에 의해 다공판(20)의 방열홀을 전부 천공할 수 없는 문제점이 있다.

그래서, 다공판(20)의 제작에는 다공판(20)의 크기에 대응할 수 있도록 X, Y 좌표 최대 행정거리가 큰 CNC 방전가공기가 사용된다. 하지만, X, Y 좌표 최대 행정거리가 큰 방전가공기는 산업현장에서 널리 보급되어 있지 않으며, 다공판(20)의 가공을 위해 새롭게 구입해야 한다. 따라서, 산업현장에서는 일반적으로 널리 보급된 CNC 방전가공기를 이용해 다공판(20)을 가공할 수 있는 도구 또는 장비가 필요한 실정이다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 다공판에 가공될 방열홀의 범위를 동일 원주크기의 5개의 구역으로 분할하고, 분할된 구역의 다공판에 형성될 방열홀을 CNC 가공방전기로 가공할 수 있도록 다공판을 지지 고정하는 지그를 제공하는데 그 목적이 있다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지그는 방전가공기의 전극봉의 X, Y 좌표 최대 행정거리보다 천공될 홀간의 최대거리가 큰 다공판과 같은 다공형 부품을 상기 방전가공기에서 가공하도록 상기 다공형 부품을 지지 고정한다. 본 발명의 지그는 상기 다공형 부품을 지지하는 베이스 플레이트와; 상기 베이스 플레이트의 상부면에 각각 부착되고, 상기 다공형 부품의 천공시 상기 전극봉이 상기 베이스 플레이트에 접촉되지 않도록 일정 판두께를 갖으며, 상기 다공형 부품이 안착 고정되도록 그 중심에 암나사산이 형성된 체결돌기가 각각 형성되는 한 쌍의 장착대와; 상기 체결돌기에 맞물려서 상기 한 쌍의 장착대에 안착된 상기 다공형 부품을 체결 고정하는 클램프 부재; 및 상기 베이스 플레이트에 형성되며, 상기 다공형 부품의 천공시 프로그램에 의해 작동되는 상기 전극봉의 기준점 역할을 하는 기준홀을 포함한다.

아래에서는 본 발명에 따른 다공판의 방열홀 가공용 지그의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하겠다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 다공판의 방열홀 가공용 지그를 나타낸 사시도이고, 도 3a는 도 2에 도시된 다공판의 방열홀 가공용 지그의 평면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 선 A-A를 절취하여 나타낸 다공판의 방열홀 가공용 지그의 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 다공판의 방열홀 가공용 지그에 가공될 다공판이 장착된 상태를 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다공판의 방열홀 가공용 지그(100)는 베이스 플레이트(110)의 상면에 장착대(112)가 부착되고, 이런 장착대(112)에는 가공될 다공판(20')이 클램프 와셔(116)와 클램프 스크루(117)에 의해 체결 고정된다. 그리고, 가공될 다공판(20')은 다공판의 방열홀 가공용 지그(100)에 체결 고정된 상태에서 CNC 방전가공기의 전극봉에 의해 각 분할된 범위의 방열홀이 천공된다.

본 발명의 다공판의 방열홀 가공용 지그(100)는 가공될 다공판(20')이 안착되는 판형상의 베이스 플레이트(110)를 포함한다.

그리고, 베이스 플레이트(110)의 상부면에는 가공될 다공판(20')이 체결되는 한 쌍의 장착대(112)가 각각 부착된다. 이런 장착대(112)는 다공판(20)의 컵슬리브 구멍(21, 도 1b 참조)에 대응하는 크기이거나, 그 보다 약간 작은 원형으로 제작된다. 또한, 장착대(112)는 다공판(20)의 방열홀을 천공하는 방전가공기의 전극봉이 베이스 플레이트(110)에 접촉하지 않도록, 일정한 두께를 갖는다. 장착대(112)의 중심에는 가공될 다공판(20')의 체결을 위해 체결돌기(113)가 상부로 돌출 형성된다.

체결돌기(113)는 가공될 다공판(20')의 체결용 구멍에 삽입 결합되며, 그 내부에는 클램프 스크루(117)와의 체결을 위해 암나사산이 형성된다. 그리고, 체결돌기(113)에는 가공될 다공판(20')을 고정하기 위해 클램프용 와셔(116)와 클램프 스크루(117)가 순차적으로 체결된다.

클램프용 와셔(116)는 가공될 다공판(20')이 체결돌기(113)에 끼워진 상태에서 가공될 다공판(20')을 고정하는 역할을 하며, 그 내부에는 돌출된 체결돌기(113)를 수용할 수 있는 홈이 형성된다.

클램프 스크루(117)는 체결돌기(113)에 맞물려 체결되며, 클램프용 와셔(116)를 압착하여 가공될 다공판(20')을 고정한다.

그리고, 베이스 플레이트(110)에는 한 쌍의 장착대(112)에 각각 일정간격 이격되게 위치한 좌표 설정용 부착대(114)가 부착된다. 좌표 설정용 부착대(114)에는 방전가공기의 전극봉이 다공판(20)의 방열홀 천공시 좌표의 기준점이 되는 기준홀(115)이 그 원주 중심에 형성된다. 좌표 설정용 부착대(114)는 다공판(20)의 중심구멍(22, 도 1b 참조)에 대응하는 크기를 갖는 원형으로 제작되는 것이 바람직하나, 방열홀 천공시 좌표의 기준점인 기준홀(115)을 형성하기 위해 부착되는 것임으로 필요에 따라서는 그 형상을 달리하여도 무방하다.

그리고, 베이스 플레이트(110)의 하부면에는 베이스 플레이트(110)를 지지하도록, 한 쌍의 지지 플레이트(120)가 직립되게 결합된다. 또한, 지지 플레이트(120)에는 고정 플레이트(122)가 결합되며, 고정 플레이트(122)는 방전가공기의 좌대에 결합될 수 있도록 구성된다.

아래에서는 상기와 같이 구성된 다공판의 방열홀 가공용 지그(100)를 이용해 다공판의 방열홀을 가공하는 방법에 대해 설명하겠다.

먼저, CNC 방전가공기의 좌대에 다공판의 방열홀 가공용 지그(100)를 설치한다. 그런 다음에는 다공판의 방열홀 가공용 지그(100)에 가공될 다공판(20')을 체결 고정한다. 이 때, 가공될 다공판(20')은 금형가공에 의해 다공판(20)으로 제작되기 전의 상태임으로 컵슬리브 구멍(21)이 아닌 체결용 구멍만이 형성되어 있다.

가공될 다공판(20')은 체결돌기(113)에 끼워진 상태에서 클램프용 와셔(116)와 클램프 스크루(117)가 순차적으로 체결됨으로써, 고정대(112)에 설치 고정된다.

그런 다음에는 CNC 방전가공기를 이용해 가공될 다공판(20')에 방열홀을 천공하는데, CNC 방전가공기에는 사전에 천공될 방열홀의 위치가 설정되어 있다. 즉, 도 1b에 도시된 바와 같이 다공판(20)은 5개의 구역으로 분할되고, 분할된 범위에 천공될 방열홀의 위치는 CNC 방전가공기의 제어 프로그램에 사전에 설정된다.

그러면, CNC 방전가공기의 전극봉은 설정된 프로그램에 따라 기준홀(115)을 시작점으로 하여 분할된 구역에 해당되는 방열홀의 천공작업을 수행하고, 천공이 완료된 후에는 다시 기준홀(115)로 복귀한다.

이렇게 분할된 구역의 방열홀의 천공작업이 완료된 후에는 작업자가 클램프 스크루(117)와 클램프용 와셔(116)를 각각 분리하고, 가공될 가공판(20')을 취외한다.

그런 다음에는 상기와 같이 5개로 분할된 구역을 달리하면서 가공될 다공판(20')을 고정하고, CNC 방전가공기의 전극봉으로 방열홀을 천공한다.

또한, 가공된 다공판(20')은 방열홀의 천공작업이 완료된 후에 금형가공을 통해 컵슬리브 구멍(21)을 형성하여 최종적으로 다공판(20)으로 제작된다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 다공판의 방열홀 가공용 지그는 다공판과 같이 천공될 방열홀간 최대거리보다 전극봉의 X, Y 좌표 최대 행정거리가 작은 방전가공기에서도 다공판의 방열홀을 천공할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 다공판의 방열홀 가공용 지그에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1a는 연소기에 사용되는 캡을 나타낸 사시도이고,

도 1b는 도 1a에 도시된 캡에 도시된 다공판을 나타낸 도면이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 다공판의 방열홀 가공용 지그를 나타낸 사시도이고,

도 3a는 도 2에 도시된 다공판의 방열홀 가공용 지그의 평면도이고,

도 3b는 도 3a에 도시된 선 A-A를 절취하여 나타낸 다공판의 방열홀 가공용 지그의 단면도이고,

도 4는 도 2에 도시된 다공판의 방열홀 가공용 지그에 가공될 다공판이 장착된 상태를 나타낸 도면이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

20 : 다공판 20′ : 가공될 다공판

100 : 지그 110 : 베이스 플레이트

112 : 장착대 117 : 클램프 스크루

120 : 지지 플레이트

Claims (3)

1. 방전가공기의 전극봉의 X, Y 좌표 최대 행정거리보다 천공될 홀간의 최대거리가 큰 다공판과 같은 다공형 부품을 상기 방전가공기에서 가공하도록 상기 다공형 부품을 지지 고정하는 지그로서,

   상기 다공형 부품을 지지하는 베이스 플레이트와;

   상기 베이스 플레이트의 상부면에 각각 부착되고, 상기 다공형 부품의 천공시 상기 전극봉이 상기 베이스 플레이트에 접촉되지 않도록 일정 판두께를 갖으며, 상기 다공형 부품이 안착 고정되도록 그 중심에 체결돌기가 각각 형성되는 한 쌍의 장착대와;

   상기 체결돌기에 맞물려서 상기 한 쌍의 장착대에 안착된 상기 다공형 부품을 체결 고정하는 클램프 부재; 및

   상기 베이스 플레이트에 형성되며, 상기 다공형 부품의 천공시 프로그램에 의해 작동되는 상기 전극봉의 기준점 역할을 하는 기준홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공판의 방열홀 가공용 지그.
2. 제 1항에 있어서, 상기 체결돌기와 상기 클램프 부재 사이에는 상기 클램프 부재와 상기 체결돌기의 체결에 의해 상기 다공형 부품을 압착 고정하는 클램프용 와셔가 설치되는 것을 특징으로 하는 다공판의 방열홀 가공용 지그.
3. 제 2항에 있어서, 상기 베이스 플레이트의 하부면에는 상기 베이스 플레이트를 지지하며, 상기 방전가공기에 연결되는 다른 플레이트가 결합되는 것을 특징으로 하는 다공판의 방열홀 가공용 지그.