KR100832089B1 - 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치 - Google Patents

발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발전시스템(예컨대 수력발전시스템)용 제너레이터용 샤프트를 지지하는 스러스트 베어링의 윤활오일을 냉각시키기 위한 오일쿨러에 관한 것이다. 특히 기존 일체형 튜브였던 것을 분리 가능한 플랜지 구조로 개선한 것과, 기존 평판형 구조였던 튜브홀더를 접촉면적이 증대되는 구조로 개선한 것과, 기존 평관형이였던 것을 핀형 튜브로 교체한 것에 특징을 갖는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨러에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 주요 구성적 특징은,
베어링 오일이 채워지는 베어링 오일컵의 내부에, 제너레이터용 샤프트의 하단을 지지하는 스러스트 베어링 및 상기 베어링 오일을 냉각시켜주는 오일쿨러가 내장된 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치에 있어서;
상기 오일쿨러는, 분리된 조각튜브들을 플랜지 이음에 의해 연결하여 일체화시키고, 상기 대응되는 플랜지 사이에는 냉각유체가 누출되지 않도록 수밀패킹을 개입하여서 된 것이다.
제너레이터 샤프트, 스러스트 베어링, 오일쿨러, 오일쿨링장치, 플랜지 연결

Description

발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치{oil cooling device for generator shaft bearing}
도 1은 종래 오일쿨링장치의 구성도
도 2는 종래 오일쿨링장치의 설치상태도
도 3은 본 발명에 따른 오일쿨링장치의 제1실시예(분해사시도)
도 4는 도 3의 결합상태 사시도
도 5는 본 발명에 따른 오일쿨링장치의 제2실시예(사시도)
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : 오일쿨러
210 : 제1조각튜브
212 : 제1호형튜브
220 : 제2조각튜브
222 : 제2호형튜브
230 : 제1플랜지 240 : 제2플랜지
250 : 수밀패킹 260 : 튜브홀더
271 : 유입포트 273 : 유출포트
281 : 제1헤드 283 : 제2헤드
290 : 호형튜브
본 발명은 발전시스템(예컨대 수력발전시스템)용 제너레이터용 샤프트를 지지하는 스러스트 베어링의 윤활오일을 냉각시키기 위한 오일쿨러에 관한 것이다. 특히 기존 일체형 튜브였던 것을 분리 가능한 플랜지 구조로 개선한 것과, 기존 평판형 구조였던 튜브홀더를 접촉면적이 증대되는 구조로 개선한 것과, 기존 평관형이였던 것을 핀형 튜브로 교체한 것에 특징을 갖는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨러에 관한 것이다.
주지하듯이, 발전시스템에는 도 2에서와 같이 발전작용을 하는 제너레이터(generator)를 갖추고 있으며, 상기 제너레이터는 그 샤프트(1)의 하단이 스러스트 베어링(thrust bearing)(3)에 의해 회동 가능한 상태로 지지되어 있다.
이때, 상기 스러스트 베어링(3)은 도 1에서와 같이, 윤활오일(이하 "오일"이라 함)이 채워진 베어링 오일컵(5)의 바닥에 설치되며, 상기 스러스트 베어링(3)의 주변에는 상기 오일냉각을 위한 오일쿨러(7)가 내장되어 있다.
상기한 오일쿨러(7)의 종래 형태를 보면, 일체형 튜브(9) 한 가닥 또는 두 가닥을 나선형으로 감아 돌려서 구성하고, 그 일단에는 냉각유체가 유입될 수 있도록 유입포트(11)가 구비되며, 타단에는 냉각유체가 배출될 수 있도록 유출포트(13)가 구비되어 있어서, 상기 유입포트(11)로 유입되는 냉각유체는 튜브(9) 내부를 순 차적으로 경유한 후 유출포트(13)를 통해 배출되는 과정을 통해 상기 베어링 오일컵(5)에 채워진 오일을 냉각시켜주게 된다.
이러한 종래의 오일쿨러(7)는 다음의 문제점이 지적된다.
첫 째, 종래의 튜브(9)는 일체형의 환형구조로 되어 있어서 내부 청소 및 정비가 어렵다.
둘 째, 상기한 오일쿨러(7)는 도 2에 도시된 바와 같이 튜브홀더(15)가 평판형으로 되어 있기 때문에 튜브를 선접촉만으로 잡아주고 있어서 지지력이 미약하다. 따라서, 제너레이터 샤프트(1)의 진동이 오일쿨러로 전이되었을 때 튜브(9)가 심하게 진동을 일으키게 되어 용접부위(튜브와 유입포트사이, 튜브와 배출포트 사이)로 응력이 집중되면서 용접부위가 파손될 위험성을 안고 있으므로 이로 인해 제품의 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있다.
세 째, 종래의 튜브(9)는 평관형 구조로 되어 있어서 열교환효율이 떨어지는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해서는 튜브의 관경을 크게 하면 될 것이나, 튜브가 한정된 크기의 베어링 오일컵(5)에 내장되어야 하기 때문에 설계요건상 크기 확장은 불가하다. 따라서, 일정한 관경을 유지하면서도 열교환 효율을 높일 수 있는 구조 개선이 필요하다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 제1목적은 튜브를 분할 가능한 구조로 개선하여 튜브 내부의 청소 및 정비가 가능토록 한 발전시스템용 제너레이터의 샤프트 베어링용 오일쿨링장치 를 제공함에 있다.
본 발명의 제2목적은 튜브홀더의 구조개선을 통해 튜브의 지지력을 강화함에 따라 튜브로 진동이 전달되더라도 특정부위에 응력이 집중되는 현상을 방지할 수 있도록 한 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치를 제공함에 있다.
본 발명의 제3목적은 튜브를 로우핀 또는 와이어핀 구조로 개선하여 같은 부피에서 더 많은 열교환량을 얻을 수 있도록 한 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
본 발명의 청구항 1에서와 같이,
베어링 오일이 채워지는 베어링 오일컵의 내부에, 제너레이터용 샤프트의 하단을 지지하는 스러스트 베어링 및 상기 베어링 오일을 냉각시켜주는 오일쿨러가 내장된 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치에 있어서; 상기 오일쿨러는, 분리된 조각튜브들을 플랜지 이음에 의해 연결하여 일체화시키고, 상기 대응되는 플랜지 사이에는 냉각유체가 누출되지 않도록 수밀패킹을 개입하여 구성되는 것을 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치이다.
본 발명의 청구항 2에서와 같이,
제1항에 있어서, 상기 조각튜브를 이음하였을 때, 조각튜브를 구성하고 있는 각 호형튜브는 나선형으로 이음되며, 그 일측에는 유입포트가 직결되고, 타측에는 유출포트가 직결되는 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치이다.
본 발명의 청구항 3에서와 같이,
제1항에 있어서, 상기 조각튜브를 오일컵에 고정하기 위한 튜브홀더를 더 포함하되, 상기 튜브홀더는 상기 조각튜브의 외주면을 감쌀 수 있는 고정홀을 갖는 홀더부와, 상기 홀더부의 일측에 일체로 결합되어 상기 오일컵의 측벽에 나사 체결되는 체결편으로 구성된 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치이다.
본 발명의 청구항 4에서와 같이,
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 조각튜브의 외주면에 와이어형 냉각핀이 일체화 된 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치이다.
본 발명의 청구항 5에서와 같이,
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 조각튜브의 외주면에 환형의 냉각핀이 형성된 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치이다.
본 발명의 청구항 6에서와 같이,
베어링 오일이 채워지는 베어링 오일컵의 내부에, 제너레이터용 샤프트의 하단을 지지하는 스러스트 베어링 및 상기 베어링 오일을 냉각시켜주는 오일쿨러가 내장된 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치에 있어서; 상기 오 일쿨러는, 여러 개의 원호형 튜브가 동심을 이루도록 하여 평선형으로 적층되게 구성되고, 상기 원호형 튜브의 일단에는 각 원호형 튜브의 공통공간인 제1헤드가 플랜지 이음되고, 타단에는 각 원호형 튜브의 공통공간인 제2헤드가 플랜지 이음되며, 상기 제1헤드에는 냉각유체가 유입되는 유입포트가 직결되고, 상기 제2헤드에는 각 원호형 튜브를 경유한 냉각유체가 배출되는 유츌포트가 직결되는 것을 특징으로 하는 반전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치이다.
본 발명의 청구항 7에서와 같이,
제6항에 있어서, 상기 원호형 튜브를 오일컵에 고정하기 위한 튜브홀더를 더 포함하되, 상기 튜브홀더는 상기 원호형 튜브의 외주면을 감쌀 수 있는 고정홀을 갖는 홀더부와, 상기 홀더부의 일측에 일체로 결합되어 상기 오일컵의 측벽에 나사 체결되는 체결편으로 구성된 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치이다.
본 발명의 청구항 8에서와 같이,
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 원호형 튜브의 외주면에 와이어형 냉각핀이 일체화 된 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치이다.
본 발명의 청구항 9에서와 같이,
제6항 내지 제7항에 있어서, 상기 원호형 튜브의 외주면에 환형의 냉각핀이 형성된 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 2, 도 3 내지 도 5에 의거 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 오일쿨러(20)는 베어링 오일컵(5:도 2참조)의 내부에 채워져 있는 스러스트 베어링(3:도 2참조)용 베어링 오일(윤활유)을 냉각시켜주는 역할을 하는 것으로서, 호형의 조각튜브(210,220)들과, 이들 조각튜브를 연결하기 위한 플랜지(230,240)와, 플랜지 사이에 개입되는 수밀패킹(250)과, 상기 조각튜브들을 베어링 오일컵(5)에 고정시키기 위한 튜브홀더(260)로 크게 구성된다.
상기한 조각튜브(210,220)는 일예로 제1조각튜브(210)와 제2조각튜브(220)로 구성되며, 제1조각튜브(210)와 제2조각튜브(220)를 서로 연결하였을 때 대략 환형을 이루게 된다.
상기 제1조각튜브(210)는 여러 개의 제1호형 튜브(212)의 조합으로 구성되어 있으며, 상기 제1호형 튜브(212)의 양쪽 단부에는 제1플랜지(230)가 각각 결합되어(용접 결합됨이 바람직함) 있다. 그리고, 상기 제2조각튜브(220)도 역시 여러 개의 제2호형 튜브(222)의 조합으로 구성되어 있으며, 상기 제2호형 튜브(222)의 양쪽 단부에는 제2플랜지(240)가 각각 결합되어 있다.
따라서, 상기 제1조각튜브(210)의 제1플랜지(230)와, 제2조각튜브(220)의 제2플랜지(240)를 이음하게 되면 각 제1호형튜브(212)들과 제2호형튜브(222)들이 상호 연결되어 냉각유체가 흐를 수 있는 환형의 오일쿨러가 되는 것이며, 필요시에는 제1,2플랜지(230,240)를 해체하여 제1,2조각튜브(210,220)를 분해함으로써 각 튜브 의 내부 청소 및 정비를 시행할 수 있다.
여기서, 상기 제1플랜지(230)와 제2플랜지(240) 사이에는 상기 수밀패킹(250)이 개입되어 있어서 양쪽 플랜지 사이로 냉각유체가 누출되는 것을 방지토록 하였다.
한편, 상기 제1,2조각튜브(210,220)를 이음하였을 때, 이음된 제1,2조각튜브(210,220)의 외형은 나선형(螺旋形)으로 된다. 나선형의 경우는 도 3, 4에서와 같이 이음된 제1,2호형튜브(212,222)가 종방향 또는 횡방향의 나선형으로 연속적으로 감아 돌려져 있고, 그 일측 단부에는 냉각유체가 유입되는 유입포트(271)가 직결되며, 타측 단부에는 제1,2호형튜브(212,222)의 내부를 경유한 냉각유체가 배출되는 유출포트(273)가 직결된다.
또 한편, 나선형 이외에 본 발명의 또 다른 형태인 평선형(平線形)의 경우에는 도 5에서와 같이 여러 개의 호형튜브(290)가 동심을 이루도록 하여 평선형으로 적층되게 구성하고, 상기 호형튜브(290)의 일단에는 각 호형튜브의 공통공간인 제1헤드(281)가 플랜지(230,240) 이음되고, 타단에는 각 호형 튜브(290)의 공통공간인 제2헤드(283)가 플랜지(230,240) 이음되며, 상기 제1헤드(281)에는 냉각유체가 유입되는 유입포트(271)가 직결되고, 상기 제2헤드(283)에는 각 호형튜브(290)를 경유한 냉각유체가 배출되는 유출포트(273)가 직결되게 구성된다. 상기한 평선형의 경우는 각 헤드와 호형튜브 사이의 이물질 청소 및 정비에 유리하다.
상기 튜브홀더(260)는 도 3 및 도 5에서 보듯이 상기 제1,2조각튜 브(210,220) 또는 호형튜브(290)를 오일컵(5)에 고정하기 위한 것으로서, 상기 제1,2조각튜브(210,220) 또는 호형튜브(290)의 외주면을 감쌀 수 있는 고정홀(262a)을 갖는 홀더부(262)와, 상기 홀더부(262)의 일측에 일체로 결합되며 상기 오일컵(5)의 측벽에 나사 체결되는 체결편(262b)으로 구성된다.
여기서, 상기 홀더부(262)의 고정홀(262a)은 상기 제1,2조각튜브(210,220) 또는 호형튜브(290)의 외주면을 감싸고 있으므로 기존에 비해 접촉면적이 넓어지게 되어 지지력이 한층 강화되었다. 따라서, 제너레이터로 부터 기인되는 진동이 제1,2조각튜브(210,220) 또는 호형튜브(290)로 전달되더라도 홀더부(262)의 지지력 강화로 인해 제1,2조각튜브(210,220) 또는 호형튜브(29)에서의 2차진동을 방지함으로써 특정부위로 응력이 집중되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 제1,2호형튜브(212,222) 또는 호형튜브(290)는 열교환효율을 높이기 위해서 그 외주면에 와이어형 냉각핀(212a,222a,290a)을 일체화 하거나 또는, 환형의 냉각핀(212b,222b,290b)을 형성하였다. 상기 와이어형 냉각핀(212a,222a,290a)은 제1,2호형튜브(212,222) 또는 호형튜브(290)의 외주면에 대략 U자형으로 절곡된 다수의 와이어를 용접에 의해 일체화시켜서 전열면적을 확장할 수 있도록 한 것이고, 상기 환형의 냉각핀(212b,222b,290b)은 제1,2호형튜브(212,222) 또는 호형튜브(290)의 원주방향으로 냉각핀을 가공에 의해 형성하여 전열면적을 확장할 수 있도록 한 것이다. 이러한 본 발명의 튜브구조로 인해 튜브의 관경을 확관하지 않더라도 열교환효율을 증대시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 튜브를 분할 가능한 구조로 개선함으써 튜브 내부의 청소 및 정비가 가능하며,
또한, 튜브에 대한 튜브홀더의 접촉면적 및 지지력을 강화함에 따라 튜브로 진동이 전달되더라도 특정부위에 응력이 집중되는 현상을 방지할 수 있으며,
또한, 튜브를 로우핀 또는 와이어핀 구조로 개선하여 같은 부피에서 더 많은 열교환효과를 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 베어링 오일이 채워지는 베어링 오일컵의 내부에, 제너레이터용 샤프트의 하단을 지지하는 스러스트 베어링 및 상기 베어링 오일을 냉각시켜주는 오일쿨러가 내장된 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치에 있어서;
    상기 오일쿨러는, 분리된 조각튜브들을 플랜지 이음에 의해 연결하여 일체화시키고, 상기 대응되는 플랜지 사이에는 냉각유체가 누출되지 않도록 수밀패킹을 개입하여 구성되는 것을 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조각튜브를 이음하였을 때, 조각튜브를 구성하고 있는 각 호형튜브는 나선형으로 이음되며, 그 일측에는 유입포트가 직결되고, 타측에는 유출포트가 직결되는 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조각튜브를 오일컵에 고정하기 위한 튜브홀더를 더 포함하되, 상기 튜브홀더는 상기 조각튜브의 외주면을 감쌀 수 있는 고정홀을 갖는 홀더부와, 상기 홀더부의 일측에 일체로 결합되어 상기 오일컵의 측벽에 나사 체결되는 체결편으로 구성된 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장 치.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조각튜브의 외주면에 와이어형 냉각핀이 일체화 된 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치.
  5. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조각튜브의 외주면에 환형의 냉각핀이 형성된 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치.
  6. 베어링 오일이 채워지는 베어링 오일컵의 내부에, 제너레이터용 샤프트의 하단을 지지하는 스러스트 베어링 및 상기 베어링 오일을 냉각시켜주는 오일쿨러가 내장된 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치에 있어서;
    상기 오일쿨러는, 여러 개의 원호형 튜브가 동심을 이루도록 하여 평선형으로 적층되게 구성되고, 상기 원호형 튜브의 일단에는 각 원호형 튜브의 공통공간인 제1헤드가 플랜지 이음되고, 타단에는 각 원호형 튜브의 공통공간인 제2헤드가 플랜지 이음되며, 상기 제1헤드에는 냉각유체가 유입되는 유입포트가 직결되고, 상기 제2헤드에는 각 원호형 튜브를 경유한 냉각유체가 배출되는 유츌포트가 직결되는 것을 특징으로 하는 반전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 원호형 튜브를 오일컵에 고정하기 위한 튜브홀더를 더 포함하되, 상기 튜브홀더는 상기 원호형 튜브의 외주면을 감쌀 수 있는 고정홀을 갖는 홀더부와, 상기 홀더부의 일측에 일체로 결합되어 상기 오일컵의 측벽에 나사 체결되는 체결편으로 구성된 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 원호형 튜브의 외주면에 와이어형 냉각핀이 일체화 된 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치.
  9. 제6항 내지 제7항에 있어서,
    상기 원호형 튜브의 외주면에 환형의 냉각핀이 형성된 것을 특징으로 하는 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치.
KR1020070040388A 2007-04-25 2007-04-25 발전시스템의 제너레이터 샤프트 베어링용 오일쿨링장치 KR100832089B1 (ko)

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