KR100900095B1 - 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트 - Google Patents

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변삼섭
양기주
하병기
한상준
박영진
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터보씰(주)
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Abstract

본 발명은 용접에 의한 변형을 최소화 할 수 있고, 조립에 의한 공차를 일률적으로 관리할 수 있으므로, 정밀가공 공정 및 조립 작업의 시간을 단축시킬 수가 있어 신뢰도가 높아지며, 제조비용을 절감할 수 있는 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트에 관한 것이다.
본 발명의 주요구성은 한쪽 면에, 제1 삽입구가 형성되고 제1 삽입구를 중심으로 양측끝단에 제1 컷팅면이 형성된 내부링과; 다른 쪽면에, 제2 삽입구가 형성되고 제2 삽입구를 중심으로 양측끝단에 제2 컷팅면이 형성된 외부링; 및 한쪽 말단에 제1 삽입구에 삽입되는 제1 돌출구가 형성되고, 다른 쪽 말단에 제2 삽입구에 삽입되는 제2 돌출구가 형성되어 내부링과 외부링 사이에 결합되며, 한쪽 말단에 제1 컷팅면에 대응되는 제3 컷팅면이 형성되고, 다른 쪽 말단에 제2 컷팅면에 대응되는 제4 컷팅면이 형성되는 파티션; 을 포함하되, 내부링과 파티션의 결합시 제1 컷팅면과 상기 제3 컷팅면에 의해 제1 용접홈이 형성되고, 외부링과 파티션의 결합시 제2 컷팅면과 제4 컷팅면에 의해 제2 용접홈이 형성되며, 제1 용접홈과 제2 용접홈이 용접되어 접합되는 것을 특징으로 한다.
터빈, 스테이션너리 유니트, 내부링, 외부링, 파티션, 컷팅면, 용접홈

Description

터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트{Stationary Unit Of Combined Type for Turbine}
본 발명은 용접에 의한 변형을 최소화 할 수 있고, 조립에 의한 공차를 일률적으로 관리할 수 있으므로, 정밀가공 공정 및 조립 작업의 시간을 단축시킬 수가 있어 신뢰도가 높아지며, 제조비용을 절감할 수 있는 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트에 관한 것이다.
터빈용 스테이션너리 유니트는 가스 또는 스팀 발전용 고압터빈에서 유입된 가스 또는 증기가 가지는 열에너지를 운동에너지로 변환시켜주는 역할을 하는 구성요소이다.
이러한 스테이션너리 유니트는 유입된 증기 또는 가스가 최적의 증기 방향을 갖는 증기흐름(Steam Flow)이 되도록 유도하여 터빈 로터(Turbine Rotor)에 조립된 날개(Moving Blade)를 회전시키고, 또한 터빈 로터는 발전기 로터(Generator Rotor)를 회전시켜 유용한 전력을 얻게 하는 역할을 하는 것이다.
따라서, 스테이션너리 유니트는 발전기의 에너지 생산 효율에 가장 큰 영향을 준다.
도 1은 종래의 터빈용 노즐 다이어프램을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 종래의 터빈용 노즐 다이어프램의 제작방법을 나타낸 측면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 터빈용 노즐 다이어프램은 내부링(Inner Ring, 10)과 외부링(Outer Ring, 20)사이에 파티션(30)이 배치되고, 내부링(10)과 파티션(30), 파티션(30)과 외부링(20)이 스페이서 밴드(Spacer Band, 40)에 의해 용접 접합된다.
스페이서 밴드(40)는, 금속재질의 판, 예를 들어 철판을 적절하게 커팅한 후 롤러 벤드(Roller Bend) 또는 프레스(Press)를 이용하여 반원형태로 벤딩시되고, 용접 결합을 위하여 레이저 가공에 의하여 조립을 위한 구멍이 형성된다.
이와 같은, 종래의 터빈용 노즐 다이어프램의 제작방법은 제작 과정이 매우 복잡할 뿐만 아니라, 조립시 큰 공차가 발생하고 용접으로 인한 변형이 많이 발생하여 품질이 저하되는 문제가 있어서 용접 변형 제거를 위한 열처리가 필요한 문제가 있었다.
또한, 레이저 가공되는 스페이서 밴드는 벤딩 후에 작업되기 때문에, 서로 정확한 피치를 이루는 것이 어렵게 되며, 이는 공급되는 가스 또는 스팀이 불균일하게 흐를 수 있도록 하는 요인이 되므로 터빈의 효율을 저하시키는 요인이 되었다.
이러한 점을 해결하고자, 본 발명의 출원인이 출원하여 등록받은 대한민국 특허등록 제492196호 "발전터빈용 조립형 파티션 제작방법"에는 파티션을 조립형으로 제작하여 용접변형에 대한 걱정이 없으며 제작기간이 짧은 기술이 개시되어 있다.
그런데, 파티션과 파티션이 접하는 지점은 그 조립으로 인하여 기존의 용접방식의 용접에 의한 변형을 예방 할 수 있지만 조립부의 정밀한 가공을 위한 정밀가공 공정 및 조립에 많은 시간이 소요되어야 한다.
이러한 사정으로 인하여 현재 국내 발전터빈의 현황을 살피면, 아직까지 스페이서 밴드를 용접 접합한 터빈용 노즐 다이어프램이 약 60~70%가량 사용되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 용접에 의한 변형을 최소화 할 수 있는 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 조립에 의한 공차를 일률적으로 관리할 수 있으므로, 정밀가공 공정 및 조립 작업의 시간을 단축시킬 수가 있어 신뢰도를 높힐 수가 있는 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제조비용을 절감할 수 있는 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트를 제공함에 있다.
본 발명의 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트는 한쪽 면에, 제1 삽입구가 형성되고 제1 삽입구를 중심으로 양측끝단에 제1 컷팅면이 형성된 내부링과; 다른 쪽면에, 제2 삽입구가 형성되고 제2 삽입구를 중심으로 양측끝단에 제2 컷팅면이 형성된 외부링; 및 한쪽 말단에 제1 삽입구에 삽입되는 제1 돌출구가 형성되고, 다른 쪽 말단에 제2 삽입구에 삽입되는 제2 돌출구가 형성되어 내부링과 외부링 사이에 결합되며, 한쪽 말단에 제1 컷팅면에 대응되는 제3 컷팅면이 형성되고, 다른 쪽 말단에 제2 컷팅면에 대응되는 제4 컷팅면이 형성되는 파티션; 을 포함하되, 내부링과 파티션의 결합시 제1 컷팅면과 제3 컷팅면에 의해 제1 용접홈이 형성되고, 외부링과 파티션의 결합시 제2 컷팅면과 제4 컷팅면에 의해 제2 용접홈이 형성되 며, 제1 용접홈과 제2 용접홈이 용접되어 접합되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 제1 돌출구, 제2 돌출구 중 어느 하나 또는 둘에는 턱이 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 터빈은 발전용 증기 또는 가스 터빈인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트는 용접에 의한 변형을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 조립에 의한 공차를 일률적으로 관리할 수 있으므로, 정밀가공 공정 및 조립 작업의 시간을 단축시킬 수가 있어 신뢰도를 높힐 수 있는 장점이 있다.
또한, 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 여기서 터빈은 발전용 증기터빈을 예로 들어 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트의 분해도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트는 크게 내부링(100)과 외부링(200) 및 파티션(300)을 포함하여 구성된다.
내부링(100)은 한쪽 면에, 제1 삽입구(110)가 형성되고 제1 삽입구(110)를 중심으로 양측끝단에 제1 컷팅면(120)이 형성된다.
내부링(100)의 다른 쪽, 즉 제1 삽입구(110)가 형성된 한쪽에 대향되는 면에는 유입된 증기가 누설되는 것을 방지하기 위한 래버린스 패킹(Labyrinth Packing, 미도시)이 장착되기 위한 홈이 형성된다.
외부링(200)은 다른 쪽면에, 제2 삽입구(210)가 형성되고 제2 삽입구(210)를 중심으로 양측끝단에 제2 컷팅면(220)이 형성된다.
파티션(300)은 내부링(100)과 외부링(200) 사이에 결합된다.
이를 위해 한쪽 말단에는 제1 삽입구(110)에 삽입되는 제1 돌출구(310)가 형성되고, 다른 쪽 말단에 제2 삽입구(210)에 삽입되는 제2 돌출구(320)가 형성된다.
제1 돌출구(310)는 정밀 주조에 의해서 파티션(300)과 함께 형성되거나, 기계 가공을 통해서 파티션(300)에 일체적으로 절삭되어 형성되며, 제2 돌출구(320)는 제1 돌출구(310)와 동일하게 정밀 주조에 의해서 파티션(300)과 함께 형성되거나, 기계 가공을 통해서 파티션(300)에 일체적으로 절삭되어 형성된다.
그리고, 제1 삽입구(110)가 형성되는 한쪽 말단에는 내부링(100)의 제1 컷팅면(120)에 대응되도록 양측끝단에 제3 컷팅면(330)이 형성되고, 제2 삽입구(210)가 형성되는 다른 쪽 말단에는 외부링(200)의 제2 컷팅면(220)에 대응되도록 양측끝단에 제4 컷팅면(340)이 형성된다.
이때 제1 돌출구(310), 제2 돌출구(320) 중 어느 하나 또는 둘에는 턱(322)이 형성될 수 있는데, 도시된 도면에서는 제2 돌출구(320)에 턱(322)이 형성되는 것으로 나타내었다. 물론, 제2 돌출구(320)가 삽입되는 제2 삽입구(210)는 제2 돌출구(320)에 형성된 턱(322)이 수용될 수 있는 형상으로 형성되며, 제1 돌출구(310)에 턱(322)이 형성될 경우 제1 돌출구(310)가 삽입되는 제1 삽입구(110)는 턱(322)을 수용할 수 있는 형상으로 형성된다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트의 제작방법을 나타낸 측면도이다.
먼저, 도 4를 살펴보면, 내부링(100)의 제1 삽입구(110)와 파티션(300)의 제1 돌출구(310), 외부링(200)의 제2 삽입구(210)와 파티션(300)의 제2 돌출구(320)가 결합되어 내부링(100)과 파티션(300), 외부링(200)이 조립되어 일체화되어 있다.
이와 같은 내부링(100)과 파티션(300)의 결합에 따라 내부링(100)의 제1 컷팅면(120)과 파티션(300)의 제3 컷팅면(330)이 상호 마주보게 되면서 용접홈, 즉 제1 용접홈(W-1)이 형성된다.
또한, 외부링(200)과 파티션(300)의 결합에 의해 외부링(200)의 제2 컷팅면(220)과 파티션(300)의 제4 컷팅면(340)에 의해 용접홈, 즉 제2 용접홈(W-2)이 형성된다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 내부링(100)과 파티션(300) 사이에 형성된 제1 용접홈(W-1)과, 외부링(200)와 파티션(300) 사이에 형성된 제2 용접홈(W-2)이 용접됨으로써 내부링(100)과 파티션(300), 외부링(200)이 접합되어 일체화되는 것 이다.
이와 같이, 본 발명에서는 스페이서 밴드(도 2의 40)를 이용하지 않으므로 별도의 레이저 가공과정이 필요치 않고, 과도한 용접이 이루어지지 않게 되어 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트의 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 용접에 의한 변형을 최소화 할 수 있게 된다.
또한, 내부링(100)과 파티션(300), 외부링(200)의 조립이 제1 및 제2 돌출구(310, 320)와 제1 및 제2 삽입구(110, 120)에 의해 이루어지게 되므로 상호 간의 조립에 의한 공차를 일률적으로 관리할 수 있으므로, 정밀가공 공정 및 조립 작업의 시간을 단축시킬 수가 있어 신뢰도가 높은 제품을 생산할 수 있게 되는 것이다.
본 발명은 상술한 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 간주한다.
도 1은 종래의 터빈용 노즐 다이어프램을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래의 터빈용 노즐 다이어프램의 제작방법을 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트의 분해도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트의 제작방법을 나타낸 측면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 내부링 110: 제1 삽입구
120: 제1 컷팅면 200: 외부링
210: 제2 삽입구 220: 제2 컷팅면
300: 파티션 310: 제1 돌출구
320: 제2 돌출구 322: 턱
330: 제3 컷팅면 340: 제4 컷팅면
W-1: 제1 용접홈 W-2: 제2 용접홈

Claims (3)

  1. 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트에 있어서,
    한쪽 면에, 제1 삽입구가 형성되고 상기 제1 삽입구를 중심으로 양측끝단에 제1 컷팅면이 형성된 내부링과;
    다른 쪽면에, 제2 삽입구가 형성되고 상기 제2 삽입구를 중심으로 양측끝단에 제2 컷팅면이 형성된 외부링; 및
    한쪽 말단에 상기 제1 삽입구에 삽입되는 제1 돌출구가 형성되고, 다른 쪽 말단에 상기 제2 삽입구에 삽입되는 제2 돌출구가 형성되어 상기 내부링과 상기 외부링 사이에 결합되며, 상기 한쪽 말단에 상기 제1 컷팅면에 대응되는 제3 컷팅면이 형성되고, 상기 다른 쪽 말단에 상기 제2 컷팅면에 대응되는 제4 컷팅면이 형성되는 파티션; 을 포함하되,
    상기 내부링과 상기 파티션의 결합시 상기 제1 컷팅면과 상기 제3 컷팅면에 의해 제1 용접홈이 형성되고,
    상기 외부링과 상기 파티션의 결합시 상기 제2 컷팅면과 상기 제4 컷팅면에 의해 제2 용접홈이 형성되며,
    상기 제1 용접홈과 상기 제2 용접홈이 용접되어 접합되는 것을 특징으로 하는 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 돌출구, 상기 제2 돌출구 중 어느 하나 또는 둘에는 턱이 형성된 것을 특징으로 하는 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 터빈은 발전용 증기 또는 가스 터빈인 것을 특징으로 하는 터빈용 컴바인드형 스테이션너리 유니트.
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