KR100724779B1 - 터빈 페룰 고정용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일측상에 포개어진 후크 조합체(32,35)에 의해 터빈의 지주(102)에 접합된 링(103) 및, 타측상의 테두리 멈춤쇠(38,39) 및 장부구멍-및-장부 조인트(41,42)에 관한 것이다. 본 발명은 구조나 열 팽창에 의해 만들어진 축방향으로의 간극을 제한하도록 상기 장부구멍-및-장부(41,42)가 상기 테두리 멈춤쇠(38,39)로부터 분리되어, 기계적 저항성을 향상시키고, 제조를 단순화한다.

Description

터빈 페룰 고정용 장치{Device for fixing a turbine ferrule}

본 발명은 가스 흐름 류(流)의 경계를 정함으로써 상기 터빈을 둘러싸는 기능을 갖는 터빈 링과, 상기 터빈의 구조에 속하는 스페이서(spacer)라고 불리우는 부분 사이의 특수한 조인트에 관한 것이다.

최신 조인트가 미국 특허 제 5,197,853호에 기재되고, 도 4에 도시된다. 터빈 몸체(1)는 그 자체가 링(3)을 갖는 스페이서(2)를 지닌다. 상기 링(3)의 상기 스페이서(2)와의 접합 부분들은 상류로, 서로 맞춰진 스페이서 후크(4) 및 링 후크(5)를 구비한다.: 상기 링(3)의 장착은 상기 링 후크(5)의 끝단을 상기 스페이서 후크(4)의 요부(凹部)에 밀어 넣은 다음, 상기 링(3)을 하류에 놓인 그 반대편 끝단을 상기 스페이서(2)의 그것에 접근시키기 위해 돌림으로써 행해진다. 다른 접합 부분들(6)은 이러한 하류 끝에 위치된다.

그것은 먼저 반경상 내측으로, 이후에 하류측으로 배향된 스페이서 테두리(7) 및 반경상 외측으로, 이후에 축 방향 하류측으로 배향된 링 테두리(8)에 관한 것이다.: 상기 링 테두리(8)는 반경상 내측을 향해 연장된 리브(rib)로 형성된, 장부(tenon) 역할을 하는 상기 스페이서 테두리(7)의 부분이 내부에 수용되는, 반경상 외측으로 열리는 장부 구멍(9)을 형성하는 원형 홈으로 형성된다. 상기 장 부의 끝단은 두 개의 평행한 플랜지(10,11)를 가지며, 그것들은 나와서 상기 장부 구멍(9)의 바닥에 맞닿는다. 다음으로, 클립들(12)이 상기 테두리들(7,8)의 평행한 끝단 위로 고정되어, 그 다리들(13,14)이 그것들을 고정시키고, 그것들이 분리되어 나오는 것을 방지한다. 스페이서(2)와 링(3) 간의 분리는 또한 반대측에서 후크들(4,5)를 서로 맞춤으로써 방지된다.; 상기 링(3)은 참조번호 15 및 16으로 표시된 위치에서, 상기 플랜지들(10,11)의 측면들과 상기 장부 구멍(9)의 측면들 사이에서의 전체 유동(遊動)에 의해 한정되는 길이인 행정의 내에서, 스페이서(2) 상의 축방향으로 가볍게 운동할 수 있다. 이들 미끄지는 움직임들은 열팽창과 하류로 향하는 기체 역학적 힘에 의해 생성되고, 이것들은 상기 터빈의 중심류의 가스에 의해 만들어진다.

따라서, 상기 스페이서(3)에 의해 둘러싸여진 챔버(17)와 외부 사이의 밀봉은 상기 플랜지들(10,11)의 끝단 및 상기 장부 구멍(9)의 바닥에 형성된 원통형 표면의 접촉에 의해 하류측으로 설정되고, 스페이서(2) 내 링(3)의 운동에서 축 방향 유동은 상기 장부 구멍(9)의 측면들 사이에서 상기 스페이서 테두리(7) 주위에 남는다. 상기 축방향 유동은 상기 시스템으로부터 하류측으로 공기 누설을 일으키지만, 그것은 회전 운동에 의해 상기 링의 장착을 유지하기 위해 남아야 한다.

미국 특허 제 5,669,757호는 이러한 설계의 향상과 관련된 것으로, 상기 장부 구멍은 상기 스페이서 테두리 상에 위치하고, 그 하류쪽 측면은 움직일 수 있는 고리형 앵글(angle)에 의해 지탱되며, 상기 장부는 상기 링 테두리 상에 위치한다. : 그 다음, 상기 링의 장착은 순전히 축방향 움직임에 의해 이루어질 수 있고, 상 기 링의 상류쪽 끝단과 인접한 링과의 거리는 어떤 회전운동도 이 위치에서 블로킹을 만들 수 없음에 따라 줄어들 수 있다. 다음으로, 상기 앵글은 상기 장부 구멍을 닫기 위해 상기 스페이서 지지체의 홈 내로 방사상으로 움직여서 삽입되고, 상기 고정 클립들은 후자를 적소에 유지하기 위해 상기 테두리들과 상기 앵글 아래에 개재된다.

이러한 향상은 상기 장부 구멍 내에서 상기 장부의 축 운동이 유지될 때, 디자인에 의하거나, 또는 비교적 유연한 앵글에 의해 겪게 되는, 그리고 상기 앵글이 그것을 하류측으로 밀 때 회전하기 쉬운 변형의 결과에 따라, 어떤 강화 효과도 갖지 않는다. 다음에, 상기 클립들은 상기 앵글의 움직임에 저항하는 특유의 기능을 가지는 데, 그것들은 완전하게 행할 수 없지만, 이것은 완전한 회전의 원형 연장이 주어지는 것을 요구한다. 부수적 부분인 상기 앵글의 실제 존재는 상기 조인트의 기계 강도를 저감시키고, 제조를 복잡하게 한다.

본 발명은 터빈 링과 그 스페이서 간의 향상된 조인트에 관련된 것으로, 이 선행 조인트의 원리가 실질적으로 복원되지만(일측 상에서 서로 맞춰진 후크들에 의한, 그리고 타측 상에서 동심 테두리들의 맞닿은 면에 의한 반경상 방향으로의 고정; 및 이 타측 상에서 장부 구멍과 장부 시스템에 의한 상기 축 방향 움직임의 제한), 상기 맞춤의 결합력, 과도한 가열에 대한 스페이서의 보호 및, 기계적 강도의 점에서는 더 우수하다.

이것은 여러가지 향상점을 구비하는 데, 그 중 가장 주목할 만한 것이 상기 장부 및 장부 구멍이 상기 맞닿은 테두리들로부터 상류측에 놓일 수 있고, 이것은 봉합(seal) 및 축방향의 유지가 상기 스페이서 및 상기 링으로부터 분리된 다른 부분들에 의해 제공된다는 것을 뜻한다.

일반적으로 맑은 가스에 의해 통풍이 되는, 상기 장부 및 장부 구멍이 상기 내부 챔버 (도 4의 17)에 주는 장점이 이제 얻어지고, 따라서 가열 및 팽창에 적게 노출된다. 다음으로 상기 테두리들의 봉합 면에 부과된 미끄러짐이 줄어든다. 미끄러짐은 만일 상기 장부 및 장부 구멍이 영(zero)의 축방향 유동으로써 접합된다면 실질적으로 억제되어질 수도 있는 데, 만일 상기 장부 구멍이 내부에 장부를 삽입할 때 변형시키는 유연한 탭에 의해 일측 상에서 제한된다면 영의 축방향 운동이 얻어질 수도 있다. 다음에, 상기 장부 및 장부 구멍은 상기 내부 챔버와 흐름류 간의 가스 누설에 부가적인 봉합을 제공하는 데, 이것은 평탄한 면의 접촉에 의해 얻어지기 때문에 더욱 양호하다. 다음으로, 상기 스페이서와 링 테두리들 사이의 접촉 너비를 줄일 수 있는 데, 이것은 링(3)으로부터 상기 스페이서(2)로의 열전달을 낮추는 장점을 제공한다.

또 다른 향상이 가능해 진다.: 상기 테두리들을 고정되게 지지하는 클립들은 이들 테두리들의 노치에 수용된 그것들의 코어를 가질 수 있는 데, 상기 테두리들이 상기 노치들의 위치에서 분리되어질 때 상기 조인트의 봉합에 어떤 식으로든 영향을 미치지 않게 된다.; 그러나 상기 클립들의 코어를 상기 노치를 향해 밀어, 그것들의 상기 테두리 밖으로 튀어 나오는 것이 방지되고, 그 때문에 전체 크기가 감소된다.; 더욱이 이제부터 상기 클립들은 상기 노치들의 측면에 대하여 맞닿음으로 써 상기 스페이서의 링들의 각도방향 미끄러짐 운동을 제한하기 위해 사용된다. 그러므로, 이전에 구현된 핀들 및 현저한 응력 집중의 중심이었던 그들의 구멍들은 억제될 수 있다. 상기 노치들도 또한 그것들의 크기와 보다 일정한 형상 때문에, 현저하지는 않지만 응력 집중에 책임이 있다.

일반적으로 링은 기계 가공이 다소 어려운 단결정 물질로 만들어지므로, 상기 링 상에 상기 장부가 존재하는 것이 또한 유익하다.; 장부 구멍보다 장부를 제조하는 것이 덜 어려운 것으로 보인다. 상기 스페이서는 일반적으로 기계 가공이 쉬운 물질로 만들어지고, 따라서 상기 장부 구멍은 예컨대, 그 위에 탭을 형성함으로써 그 위에 쉽게 만들어질 수 있는 데, 이것은 상기 스페이서의 인접 부분과 관련되어 상기 장부 구멍을 둘러 싸는 것에 기여한다.

반대측까지 상기 후크들을 유지하는 것이 없는 데, 이는 본 발명에 따라 향상될 수 없는 것이다.: 상기 링 후크는 선행의 디자인과는 달리 상기 스페이서 후크를 덮을 수 있는 데, 여기서 다시, 상기 흐름에 의해 만들어진 가열로부터 상기 스페이서를 국부적으로 보호하는 장점을 또한 가질 수 있다.

본 발명은 이제 그것의 바람직한 구현예를 도시한 다음의 도면들을 참고하여 상세히 설명되어질 것이다.:

도 1은 본 발명의 개략도이고,

도 2는 도 1의 상세도이며,

도 3은 도 2의 부분에 대한 사시도이고,

도 4는 이미 언급된 종래 기술을 도시한다.

이제 도 1이 설명될 것이다.

공지된 구현예의 전체적인 형상과 유사한 개개의 전체적 형상인 상기 스페이서 및 링은 여기서 각각의 참조번호 102 및 103을 갖는다. 그것들은 일반적으로 원주를 따라 끝에서 끝까지 연결된 단편들로 형성되고, 상기 링(103)의 단편들은 상기 반경 방향 및 축 방향으로의 가스 흐름을 제한하기 위해 상기 단편들 사이에 놓인 박판의 가스켓(30)을 갖는다. 챔버(17)와 유사한 통풍 내부 챔버(31)는 상기 스페이서(102)와 링(103)에 의해 경계가 정해진다. 상류측 상에, 스페이서(102)는 후크(32)를 가지는데, 반경상 내측을 향해 연장된 스템(33)은 상기 챔버(31) 안으로 들어가고, 그 단부는 상류로 연장된다.; 상기 링(103)의 후크(35)는 후자의 외측으로 연장되어 그것을 덮고, 스템(36)은 끝단(34)의 정면에 도달하고, 끝단(37)은 스템(33)의 정면에 도달한다.; 이러므로 상기 후크들은 상기 선행 디자인과 비교해서 반대로 전도된 것이지만, 상호간의 맞춤에 의한 그것들의 접합은 같은 것이다.

이제, 상기 조인트의 하류측과 주로 도 2 및 3을 참조하기로 한다. ; 스페이서(102)와 링(103)은 상기 선행 디자인의 테두리들(7,8)과 같이 평행한 하류측으로 연장된 테두리들(38,39)을 갖추고 있지만, 여기서 상기 스페이서(102)의 테두리(38)는 단지 상기 테두리(39)의 동심형 플랜지에 맞닿음과 밀폐를 설정하는 플랜지(40)를 구비한다.; 테두리들(38,39)은 유동(57)에 의해 그 길이의 주요 부분 상에서 분리된다.

스페이서(102) 상에서 축방향으로의 상기 링(103)의 클램핑은 상기 통풍 챔버(31)의 측면 상에서, 상기 링(103) 상에 설정되고 상기 스페이서(102)의 테두리(38)로부터 상류측에 위치된 장부(41)에 기인한다.; 이 장부는 장부 구멍(42) 내에 억류되고, 상기 테두리(38)에 의해, 특히 구부러진 탭(43)에 의해 경계가 정해지며, 이 테두리(38)의 후면 상에 만들어진다. 상기 탭(43)의 가장자리(44)는 유연성이 있으므로, 테두리(38)와 탭(43) 사이의 장부(41)의 축 방향으로의 유동을 막기 위하여, 장착시에 굽혀질 수 있다.; 상기 끝단(44)은 강성(stiffness)이 매우 낮아, 적당한 응력(stress)이 그곳에 개재될 수 있을 정도이고, 가해지기 어려운 팽창과 진동이 상기 조인트에 영향을 미칠 때, 그것은 작동 중에 초과될 것 같지는 않게 된다.

플랜지(40)의 맞닿음을 유지하기 위해 클립들(45)은 다시 한번 마주치게 되고, 그 다리들(46,47)은 테두리들(38,39)을 서로 조이는 데 사용된다.; 그러나, 테두리들(38,39)은 상기 클립(45)의 중심 코어(50)가 그것을 상류측으로 밀어 그곳에 미끄러져 들어갈 수 있도록 서로 접하며 충분히 넓은 노치들(48,49)을 가지고 있다. 따라서, 상기 코어(50)는 상기 스페이서(102) 상에서 상기 코어(50)와 상기 노치들(48,49)의 측면들(51,52,53,54) 간의 맞닿음에 의해 상기 링(103)의 각운동(角運動)을 제한한다. 이 운동을 멈추는 데에는 다른 수단이 필요하지 않다.: 이전에 사용되고, 상기 테두리들의 구멍들로 미끄러져 들어가는 핀은 불필요하게 되고, 생략된다.

밀폐 가스킷(55)은 그곳에서의 밀폐를 향상시키기 위해, 맞닿은 면의 위치에 서, 상기 테두리들(39) 중 하나에서 잘려진 홈(56)에 삽입될 수 있다.

Claims (6)

1. 상류측 상에서 서로 맞춰진 링 후크(35)와 스페이서 후크(32) 및, 클립들(45)에 의해 연결되어 맞닿아 있는 스페이서 테두리(38)와 링 테두리(39), 그리고 상기 링과 스페이서 상에 형성된 축방향의 억류를 위한 장부 및 장부 구멍을 구비하는 하류측 상의 접합 시스템을 구비하고, 여기서 장부가 장부 구멍 내에 맞물리며, 상기 장부 및 장부 구멍은 상기 접합된 테두리들로부터 상류측에 위치된 것을 특징으로 하는 터빈 구조(101)의 스페이서(102)를 둘러싼 터빈 링(103)간의 조인트.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 장부 구멍이 상기 스페이서의 플랙시블 탭(43)에 의해 경계가 정해지되, 상기 장부가 유동(遊動)없이 상기 장부 내에 맞물리는 것을 특징으로 하는 조인트.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 스페이서 테두리(38) 및 상기 맞닿은 테두리(39)는 그 길이의 부분 상에서 맞닿고, 그 길이의 또 다른 부분 상에서 유동에 의해 분리되어지는 것을 특징으로 하는 조인트.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 테두리들(38,39)에는 서로 대향되고 그 내부로 상기 클립들(45)의 코어(50)를 수용하는 노치들(48,49)이 제공되는 것을 특징으로 하는 조인트.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 장부 및 장부 구멍이 상기 스페이서와 상기 링에 의해 경계가 정해지는 내부 챔버 내로 주어진 것을 특징으로 하는 조인트.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 링의 후크(39)가 상기 스페이서의 후크(32)를 덮는 것을 특징으로 하는 조인트.

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