KR100979479B1 - 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실린더실과 로드 사이에 축방향으로 배치된 복수의 정압 포켓을 형성하여, 하중이 집중되는 로드 영역에 적절한 유막이 형서되어 로드나 실린더면이 손상되는 것을 방지할 수 있는 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더를 개시한다. 본 발명은 증기터빈에 설치되는 밸브를 개폐하기 위해 설치되는 정압 베어링 서보 실린더로서, 내부에 실린더실과 유체공급 라인이 형성된 본체; 상기 실린더실에 직선이동이 가능하게 장착되고, 일단에 실린더 피스톤이 형성된 로드; 및 상기 로드의 타단에 위치되고, 상기 실린더실과 상기 로드 사이에 설치되며, 내주면에 유체가 채워지도록 격벽을 기준으로 축방향으로 구획된 제1포켓과 제2포켓으로 이루어진 정압 포켓부를 포함하여 이루어진 데 특징이 있다.

Description

증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더{HYDROSTATIC SERVO CYLINDER FOR STEAM TURBINE VALVE}
본 발명은 증기터빈 밸브용 정압 베어링 실린더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증기 터빈용 밸브의 개도 조절이나 개폐를 위해 설치되는 실린더에 구획된 복수의 포켓부를 형성하여, 실린더 로드의 직각 방향으로 하중이 작용되면 축 방향에 설치된 정압 포켓부의 유압으로 수직하중을 지지하여 실린더 로드가 유중에 떠있는 상태를 이루게 함으로써, 로드에 기계적 마찰이 발생되는 것을 방지하고, 내구성 및 제어 정밀도를 향상시킬 수 있는 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더에 관한 것이다.
일반적으로, 터빈(특히 증기터빈)은 통상적으로 다수의 밸브를 가지며, 상기 밸브는 증기공급 밸브, 바이패스 밸브, 및 급속 정지 밸브로 사용될 수 있다. 이러한 밸브는 개별 제어 또는 증기의 공급량을 조절하기 위해 사용되는데, 예를 들어 개별 밸브에 링크된 서보 실린더에 의해 조절될 수 있다. 이 서보 실린더는 밸브의 정밀한 개도 제어력과 신속한 작동속도를 제공하도록 정밀하고 신속한 작동이 요구된다.
이러한 요구를 충족하고자, 종래에는 신속한 작동성과 정밀성을 갖는 서보 실린더가 적용되고 있다. 예를 들어, 종래의 씰 타입의 서보 실린더는 로드 직각 방향의 하중에 매우 취약하여, 이로 인하여 실린더 내부 손상이 자주 발생하며, 씰과 로드 및 피스톤과 튜브 간에 기계적 마찰이 발생하여, 장기간 사용되는 발전소 터빈 밸브 작동 서보 실린더의 내구성을 현저히 떨어뜨리는 요인으로 작용한다.
또한 발전소용 증기 밸브 서보 실린더는 서보 실린더와 증기 밸브가 링크로 연결되어 있어, 실린더 로드 축 직각 방향으로 힘이 작용하게 되면, 이 힘(수직하중)에 의해 실린더에 기계적 마찰이 발생됨으로써 실린더 로드, 피스톤 및 튜브에 심각한 손상을 가져온다.
구체적으로, 도 1은 종래의 씰 타입의 터빈 밸브 실린더를 나타내는 예시도로서, 도 1과 같이 종래의 터빈 증기 밸브 서보 실린더는 피스톤 로드(3)의 작동에 따라 피스톤(2)이 실린더실(1) 내벽을 따라 직선 왕복운동을 한다.
이때, 피스톤에 부착된 피스톤 씰(4)과 실린더 튜브간의 마찰과 실린더 로드 씰과 로드 간의 마찰로 인하여 튜브와 로드가 마모가 발생되고, 또한 씰의 마모를 야기하므로 실린더 각부의 손상을 초래함으로써 내구성이 떨어진다.
특히, 피스톤(2)이 편심된 상태로 왕복운동하게 됨으로써 피스톤(2)의 정속주행을 방해하고, 각 구성요소에 기계적 마찰을 야기하는 문제점이 발생 되었다. 특히, 이러한 씰 타입의 서보 실린더가 발전소에 설치되는 경우, 실린더 로드에 수직하중이 걸린 상태로 설치되는 경우가 자주 있는데, 종래의 씰 타입의 서보 실린더는 수직하중에 매우 취약하여, 피스톤 로드와 실린더실의 내부면에 심각한 손상을 초래하는 문제점이 있었다.
또한, 도시하진 않았으나, 이러한 종래의 싱글 로드 타입의 정압 베어링 타입의 문제점을 보완하기 위해, 실린더 피스톤에 정압 베어링을 적용한 싱글 로드 타입 정압 베어링 타입의 서보 실린더가 개시되어 있으나, 이러한 싱글 로드 타입 정압 베어링의 서보 실린더는 실린더 로드를 통해서 피스톤부의 정압 베어링에 가압 유체를 공급하므로, 실린더가 전·후진 할 경우 가압 유체의 공급 라인이 같이 움직이는 불합리한 점이 있었다.
즉, 일반적으로 정압 베어링 타입의 실린더는 매우 고주파수로 전·후진을 하므로 전·후진시 공급 라인의 파손을 가져 올 수 있으며, 특히 신뢰성과 내구성이 요구되는 발전 설비에 적용하기에는 매우 부적절하다. 또한 실린더 로드 끝단에는 반드시 작동을 위한 부속 장치가 장착되므로 로드 끝단에 유로를 만드는 것 또한 극히 제한적이다.
한편, 종래에는 도 2와 같은 피스톤(2)의 정압베어링이 개시되어 있다. 도 2는 종래의 피스톤의 정압베어링을 나타내는 예시도로서, 도 2와 같이, 종래의 정압 베어링은 실린더실(1)과 피스톤 로드(3) 사이에 유압포켓(7)이 구성되어 있다.
상기한 정압베어링은 유압포켓(7)에 유체가 공급되어 유압에 의해 피스톤 로드(3)가 유중에 떠있는 상태를 유지함으로써, 피스톤(2)의 이동시 기계적 마찰이 발생되는 것을 방지한다.
그러나, 이러한 방식의 정압베어링도 수직하중(F; 도 2)이 작용하게 되면, 이를 유압포켓(7)에서 완전히 수용하지 못하여, 피스톤(2)과 피스톤 로드(3)가 기울어진 상태로 주행하게 된다. 이에 따라 실린더실(1), 피스톤(2), 및 피스톤 로드(3)의 표면이 쉽게 손상되는 문제가 해소되지 않았다.
즉, 종래의 정압베어링들은 가압 유압유 공급배관 라인이 실린더의 전, 후진시 같이 움직여야 하는 불합리한 구조에 의해 서보 실린더로서의 정상작동이 곤란하였으며, 유압포켓(7)이 구획되지 않아, 피스톤 로드(3)의 일단에 수직하중(F)이 작용 되면, 하중이 가해지는 포켓 영역의 유압은 응집되지 못하여, 주변의 포켓 영역으로 유체가 쉽게 이동된다. 이에 따라 가해지는 로드의 하중을 지지하지 못함에 따라, 작동 중에 피스톤 로드(2)가 기울어져 실린더실(1)의 내표면과 닿게 된다. 이에 따라 실린더 내부에 심각한 손상을 야기하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 필요에 의해 창안된 것으로, 실린더실과 실린더 로드 사이에 실린더 로드 축의 원주 방향으로 각각 구획된 복수의 정압 포켓부(정압 베어링)을 형성하여, 수직하중이 집중되는 로드 영역을 해당 포켓에서 유압을 통해 지지함으로써 로드, 씰, 로드 커버, 피스톤, 및 실린더실의 표면이 손상되는 것을 방지하는 싱글 로드 타입과 더블 로드 타입의 증기 터빈의 증기 터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더를 제공하는데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 증기 보일러와 터빈 사이를 연결하는 증기 배관에 설치되는 증기터빈 밸브를 개폐하거나, 증기량을 제어하기 위해 설치되는 정압 베어링 서보 실린더가 제공된다.
본 발명의 실시예는 싱글 로드 타입에 대한 실시예와 더블 로드 타입에 대한 실시예로 구분하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예(싱글 로드 타입)에 따르면, 증기터빈에 설치되는 밸브를 개폐하기 위해 설치되는 정압 베어링 서보 실린더로서, 내부에 실린더실과 유체공급 라인이 형성된 본체; 상기 실린더실에 직선이동이 가능하게 장착되고, 일단에 실린더 피스톤이 형성된 로드; 및 상기 로드의 타단에 위치되고, 상기 실린더실과 상기 로드 사이에 설치되며, 내주면에 유체가 채워지도록 격벽을 기준으로 축방향으로 구획된 제1포켓과 제2포켓으로 이루어진 정압 포켓부를 포함하여 이루어진 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더가 제공된다.
상기 제1포켓과 제2포켓은 각각 상기 로드의 외주면을 따라 복수로 이루어지며, 상기 제1포켓과 제2포켓은 축방향에서 서로 위상차가 어긋나도록 형성된 것이 바람직하다.
상기 정압 포켓부는 상기 로드에 끼워지도록 원통형의 부싱 부재로 이루어질 수 있다.
상기 정압 포켓부에는 상기 제1포켓과 상기 제2포켓에 유체를 공급하도록 상기 유체공급 라인에 연통된 유체 공급로가 각각 형성된 것일 수 있다.
상기 정압 포켓부에는 상기 제1포켓과 제2포켓에서 유출되는 유체를 유입하여 외부로 배출하기 위한 배출 유로가 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예(더블 로드 타입)에 따르면, 증기터빈에 설치되는 밸브를 개폐하기 위해 설치되는 정압 베어링 서보 실린더로서, 내부에 실린더실과 유체공급 라인이 형성된 본체; 상기 실린더실에 직선이동이 가능하게 장착되고, 실린더 피스톤을 중심으로 양측에 각각 연결된 제1로드와 제2로드; 상기 제1로드와 상기 실린더실 사이에 위치되도록 상기 제1로드의 단부에 설치되어 유체가 채워지는 제1포켓부; 및 상기 제2로드와 상기 실린더실 사이에 위치되도록 상기 제2로드의 단부에 설치되어 유체가 채워지는 제2포켓부를 포함하여 이루어진 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더가 제공된다.
상기 제1포켓부과 상기 제2포켓부는 각각 상기 제1·2로드의 외주면을 따라 복수로 이루어지며, 상기 제1포켓부과 상기 제2포켓부는 축방향에서 서로 위상차가 어긋나도록 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 로드의 축 방향을 따라 복수의 정압 포켓들이 형성됨으로써 로드에 수직하중이 걸리는 경우, 하중이 집중되는 영역에 적절한 유막이 형성 되어 로드를 지지하여, 로드와 피스톤이 실린더 내면에 닿아 기계적 마찰이 발생 되는 것을 방지함으로써 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 원통형의 부싱 부재에 정압 포켓을 형성한 단순한 구조로, 시공성능이 향상되고 생산효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 씰 타입의 서보 실린더를 나타내는 예시도,
도 2는 종래의 피스톤의 정압베어링을 나타내는 예시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 싱글 로드 타입의 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더를 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제1포켓과 제2포켓을 나타내는 단면도,
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제1포켓을 나타내는 상세도,
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제2포켓을 나타내는 상세도,
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제1포켓과 제2포켓을 나타내는 부분 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 더블 로드 타입의 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더를 나타내는 구성도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제1포켓부를 나타내는 단면도,
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 실린더의 제1포켓부를 나타내는 상세도,
도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제2포켓부를 나타내는 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 싱글 로드 타입의 증기 터빈 밸브용 정압베어링 서보 실린더의 작동상태를 보여주는 예시도,
도 10은 본 발명에 따른 더블 로드 타입의 증기 터빈 밸브용 정압베어링 서보 실린더의 작동상태를 보여주는 예시도,
도 11은 본 발명의 증기터빈 밸브용 정압 베어링이 서보 실린더에 정상적인하중이 작용한 상태에서 하중이 적용되는 것을 보여주는 예시도, 및
도 12는 본 발명의 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더에 수직하중이 작용한 상태에서 하중이 적용되는 것을 보여주는 예시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다. 우선, 싱글로드 타입의 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더를 예를 들어 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제1포켓과 제2포켓을 나타내는 단면도이며, 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제1포켓을 나타내는 상세도이고, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제2포켓을 나타내는 상세도이고, 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제1포켓과 제2포켓을 나타내는 부분 단면도이다.
도 3 내지 도 5b와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베얼이 서보 실린더는, 로드(20), 실린더 튜브(30), 유압 공급부(50), 및 정압 포켓부(60)를 주요구성으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 로드(20)는 실린더 튜브(30)의 실린더실(38)에서 수평방향으로 이동되는데, 로드(20)의 이동은 유체의 공급 및 배출에 의해 실시된다. 한편, 로드 본체(22)의 일단(23)에는 실린더 피스톤(35)이 장착되고, 로드 본체(22)의 타단(21)에는 스프링(미도시)이 장착될 수 있다. 이에 따라 비상시, 상기 스프링에 의해 실린더 피스톤(35)이 실린더실(38)의 측면으로 이동됨으로써 실린더의 급속 후진이 이루어질 수 있다.
또한, 로드 본체(22)의 타단(21)은 상기 스프링이 개재된 상태로 증기터빈에 설치된 밸브(미도시)의 선단과 링크될 수 있어, 로드(20)가 이동되는 것에 의해 밸브의 개도 조절이나 개폐가 가능하다.
상기한 구성에 있어서, 실린더 튜브(30)에는 실린더실(38)이 구비되는데, 이 실린더실(38)에서 실린더 피스톤(35)이 이동된다.
상기한 구성에 있어서, 유압 공급부(50)는 로드(20)의 일단(23)의 일부가 삽입되고, 상기 실린더실(38)로 유체를 공급하기 위한 공급로(54)가 형성된 제1블럭(55)과, 공급로(54)와 연통되는 공급챔버(52)가 형성된 제2블럭(56)이 서로 결합되어 이루어질 수 있다.
상기한 제2블럭(56)의 공급챔버(52)의 상부에는 급속배출밸브(57; Logic valve)가 설치될 수 있는데, 이 급속배출밸브(57)는 실린더 튜브(30)의 상부에 형성된 드레인 관(43)과 공급챔버(52) 사이를 차단하거나 개방하는 기능을 한다.
한편, 유체는 외부의 오일탱크(미도시)로부터 공급되어, 공급챔버(52) 내에 제공되고, 제1블럭(55)의 공급로(54)를 통해 공급되어 실린더 피스톤(35)을 유압력으로 밀어냄으로써 로드(20)를 이동시킬 수 있다.
여기서, 반대로 밀어낸 로드(20)를 원위치로 되돌리고자 하는 경우에는, 상술한 급속배기밸브(57)를 개방시켜 공급챔버(52)에 수용된 유체가 드레인 관(43)으로 빠져나가게 함으로써, 스프링에 의해 지지된 실린더 로드(20)가 원위치로 이동될 수 있다. 이때, 드레인 관(43)에는 저장탱크로 유체를 빼내기 위한 드레인 포트(42)가 형성된다.
상기한 구성에 있어서, 실린더 튜브(30)의 가장자리에는 실린더 조립체의 고정을 위한 브라켓(72)이 설치된다. 이 브라켓(72)에는 둘레를 따라 관통공(73)이 다수개 형성되어, 이 관통공(73)에 볼트를 체결시킴으로써 실린더 조립체를 다른 프레임에 고정할 수 있다.
상기한 구성에 있어서, 정압 포켓부(60)는 로드(20)의 타단(21)에 인접하도록 설치될 수 있는데, 구체적으로 실린더 튜브(30)와 로드(20) 사이에 위치되며, 내주면에는 공급되는 유체가 채워지는 공간부가 형성될 수 있는데, 이 공간부를 통상적으로 포켓(porket)이라 칭한다.
이에 대해 구체적으로 설명하면, 정압 포켓부(60)는 중간에 격벽(69)을 기준으로 제1포켓(65a,65b,65c,65d; 도 5a)과 제2포켓(66a,66b,66c,66d; 도 5b)으로 구획되도록 형성될 수 있다. 또한 정압 포켓부(60)는 원통형의 부싱 부재(61)로서, 부싱 부재(61)의 내주면에 제1포켓(65a,65b,65c,65d)과 제2포켓(66a,66b,66c,66d)이 원주 방향으로 배치된 형태로 제공될 수 있다.
이 부싱 부재(61)에는 수평방향으로 배출 유로(62a)가 형성되어 있는데, 이 배출 유로(62a)의 유입구(69a,69b; 도 5c)는 상부의 포켓(65a,66a)의 주변에 각각 배치되어, 정압 포켓부(60)에 제공된 유체가 로드(20)와 부싱 부재(61)의 틈 사이로 흘러나오면 이를 유입하여 외부(오일탱크)로 회수시키는 작용을 한다. 이때, 도 3과 같이 배출 유로(62a)에 인접하도록 별도의 실린더 로드 커버(39)를 실린더 튜브(30)에 구비할 수도 있다. 또한 도 5b에서 배출 관로(62a,62b)는 실린더실(38)에 연통되어 드레인 관(43; 도 3)과 드레인 포트(42)를 통해 오일탱크(또는 저장탱크)로 배출될 수 있다.
한편, 제1포켓(65a,65b,65c,65d)은 도 5a와 같이, 부싱 부재(61)에는 4개의 포켓(65a,65b,65c,65d)이 일정간격을 두고 형성된다. 또한 각 포켓(65a,65b,65c,65d)에는 유체를 공급하기 위한 유체 공급로(63a,63b,63c,63d)가 각각 형성되어 있으며, 이들 유체 공급로(63a,63b,63c,63d)에는 각 포켓(65a,65b,65c,65d)에 공급되는 유체의 유량을 조절하기 위한 오리피스(68; 도 4)가 제공되며, 유체 공급로(63a,63b,63c,63d)는 실린더 로드 커버(39)의 주변 형성된 관로(64; 도 3)와 연결되고, 이 관로(64)는 제1블럭(55)의 공급로(54)와 연통된 관로(81)와 연결 배관(80)을 통해 서로 연결된다.
이에 따라 공급로(54)로 제공된 유체가 관로(81)를 통해 인입되어 연결 배관(80)을 타고 정압 포켓(60)에서 4개로 분할되어 각 포켓(65a,65b,65c,65d)에 공급될 수 있다.
한편, 도 5b와 같이, 제2포켓(66a,66b,66c,66d)도 다수 개로 이루어질 수 있는데, 이때 제1포켓(65a,65b,65c,65d)과 제2포켓(66a,66b,66c,66d)은 실린더 로드 축방향에서 서로 45도 어긋나도록 형성될 수 있다. 이는 실린더 로드(20)의 로드 축에 수직하중(F)이 걸리는 경우에 제1포켓(65a,65b,65c,65d)과 제2포켓(66a,66b,66c,66d)이 서로 조금씩 어긋나도록 형성된 것이, 포켓이 일렬로 나란히 형성되어 있는 것보다 포켓의 중심에 하중이 집중되는 것을 분산할 수 있기 때문이다.
이하, 상술한 싱글 로드 타입에 적용된 정압 포켓부(60)의 작용에 대해 구체적으로 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 싱글 로드 타입의 증기 터빈 밸브용 정압베어링 서보 실린더의 작동상태를 보여주는 예시도이고, 도 11은 본 발명의 증기터빈 밸브용 정압 베어링이 서보 실린더의 축에 정상적인 하중이 작용한 상태에서 하중이 작용되는 것을 보여주는 예시도이며, 도 12는 본 발명의 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더에 수직하중이 작용한 상태에서 하중이 적용되는 것을 보여주는 예시도이다.
상술한 정압 포켓부(60)는 격벽(69)을 통해 개별 포켓으로 구획되어 있는데 특징이 있다.
이에 따라 도 9와 같이, 실린더 로드(20)의 타단(21) 측에 수직하중(F)이 작용되어, 도 12와 같은 상태가 되면, 실린더 로드(20)에 회전력이 발생하여 도5a의제1포켓(65a,65b,65c,65d) 하부와 실린더 로드(20) 간의 틈새가 좁아져서 틈새 누설량이 적게 되어 하부에 위치되는 포켓(65c) 내에 압력이 상승하게 됨으로써, 로드(20)를 하중이 작용하는 반대방향으로 밀어 올리게 되어 실린더 로드(20)에 작용되는 하중을 지지할 수 있다. 반면, 제1포켓(65a,65b,65c,65d) 상부는 틈새가 커지므로 압력이 상대적으로 떨어져서 상부의 포켓(65a)은 하부보다 압력에 의한 힘이 약하게 작용한다.
이와 반대로 제2포켓(66a,66b,66c,66d)은 상부와 로드(20) 간의 틈새가 좁아져 틈새의 누설량이 적다. 따라서, 상부의 포켓 압력이 상승하여 실린더 로드를 하부 방향으로 밀게 된다. 즉, 제2포켓(66a,66b,66c,66d)의 하부는 틈새가 커지므로 상대적으로 압력이 떨어져 상부보다 유압의 압력이 약하다. 그러므로 제1포켓(65a,65b,65c,65d)은 실린더 로드(20)를 상부로 밀어 올리고, 제2포켓(66a,66b,66c,66d)은 실린더 로드(20)를 하부로 밀게 됨으로써, 실린더 로드(20)의 하중에 대응하여 실린더 로드(20)가 항상 정압 포켓부(60)의 중앙위치에 유지도록 가압하는 작용을 한다.
이와 같이, 본 발명의 정압 포켓부(60)는 복수의 포켓이 전후에 구획된 상태로 배치되어 로드(20)에 수직하중(F)이 작용하는 경우, 실린더 로드(20)의 치우침 방향에 대응되는 각각의 포켓(65a,65b,65c,65d) 및 66a,66b,66c,66d)에 충전된 유체가 실린더 로드(20)의 압력을 지지한 상태로 로드(20)가 자연스럽게 전후로 이동되도록 한다.
즉, 압력이 집중되는 부분의 포켓에는 실린더 로드(20)에 의해 상대적으로 높은 압력을 형성하게 되는데, 이때 실린더 로드(20)가 해당 포켓을 가압하면, 그 압력만큼 유체가 포켓(예를 들어 65c,66a) 내에 유체압력도 상승됨으로써 실린더 로드(20)에 작용하는 하중을 지지할 수 있다.
한편, 이 상태에서 유체는 배출 관로(도 5b: 62a,62b)로 유입되어 오일탱크로 회수될 수 있다. 또한 유체가 빠져나가 해당 포켓(66a)에는 유체 공급로(63a)를 통해 지속적으로 유체가 제공됨으로써 부족분에 대한 충전이 이루어질 수 있다. 이에 따라 추후 해당 포켓에 하중이 작용하지 않는 경우 원상태로 유체가 채워질 수 있다.
한편, 정압 포켓부(60)는 그 길이가 길어질수록, 실린더 로드(20)의 수직하중(F)에 대응되는 허용압력도 높다. 따라서 양쪽 포켓의 배치간격과 포켓의 형성길이는 허용압력과 비례한다.
이하, 더블 로드 타입의 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더를 예를 들어 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더를 나타내는 구성도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제1포켓부를 나타내는 단면도이며, 도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제1포켓부를 나타내는 상세도이고, 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더의 제2포켓부를 나타내는 단면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 더블 로드 타입의 증기 터빈 밸브용 정압베어링 서보 실린더의 작동상태를 보여주는 예시도이다.
도 6 내지 도 8b와 같이, 경우에 따라 더블 로드 방식이 채용될 수 있는데, 이때에는 실린더 로드(20)의 길이가 길어져 각각의 로드(22a,22b)에 정압 포켓이 설치될 수 있다.
구체적으로, 실린더 피스톤(35)를 중심으로 좌측에는 제1로드(22a)가 설치되고, 우측에는 제2로드(22b)가 설치될 수 있다. 이때 각 로드(22a,22b)의 단부에 설치될 수 있다. 즉, 도 6과 같이, 제1포켓부(60a)와 제2포켓부(60b)는 서로 별도의 부재로 형성되어 양쪽 로드(22a,22b)에 설치될 수 있다.
예를 들어, 도 7 및 도 8a와 같이 제1포켓부(60a)는 제1부싱 부재(61a)의 내주면을 따라 4개의 포켓(65a,65b,65c,65d)이 형성된다. 한편, 제2포켓부(60b)도 마찬가지로 내주면을 따라 4개의 포켓(도면부호 미부여)이 형성될 수 있는데, 제2포켓부(60b)가 유체 공급부(52)와 서로 구획된 상태에서 서로 연통된다.
이에 따라, 도 6의 제2포켓부(60b)의 각 포켓들(66a; 도 8b)는 유체 공급로(67a)를 통해 공급로(54a)에 바로 연통될 수 있어, 공급로(54a)로 공급된 유체가 각 포켓(66a; 나머지 미도시)으로 바로 공급될 수 있다.
반면, 제1포켓부(60a)는 전술한 바와 같이, 별도의 연결 배관(80)이 설치되는데 이 연결 배관(80)은 관로(64)와 연결되어, 도 8a의 공급로(63a,63b,63c,63d)들을 통해 유체를 각각의 포켓(65a,65b,65c,65d)으로 공급한다.
한편, 실린더 로드(20)와 포켓 사이에서 흘러나온 유체는 각각 연결부재(61a,61b)에 형성된 배출 관로(62a; 도 7)와 배출 유로(62)를 통해 회수될 수 있다.
이와 같이, 더블 로드 방식에 따라서 배치와 유체 공급 및 배출라인은 구조적으로 변경될 수 있으나, 각각의 로드(22a,22b)의 형성된 제1포켓부(60a)와 제2포켓부(60b)는 전술한 것과 같은 동일한 작용을 기대할 수 있다.
즉, 도 10과 같이, 제1로드(22a)의 단부에 수직하중(F)이 작용하게 되면, 제1포켓부(60a)의 하부 포켓(65c)과, 제2포켓부(60b)의 상부 포켓(66a)에 하중(F1,F2)이 각각 작용한다. 이에 따라 각 포켓부(60a,60b)의 상·하부 포켓(66a,65c)에 채워진 유체는 하중에 의해 일부가 로드(22a,22b)의 표면으로 유출되고, 각각 구획된 상·하부 포켓(66a,65c)에는 압력이 높아진 상태로 로드의 하중을 지지하여 로드(20)를 지지할 수 있다.
즉, 로드(20)에 하중이 집중되는 해당 포켓에 유압이 높아져 로드(20)가 실린더 내측 면에 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 로드(20)와 실린더의 손상을 방지할 수 있다. 본 실시예는 설계상 로드가 길어지거나, 터빈 발전소와 같이 수직하중이 많이 걸리는 곳에 적합한 방식으로, 로드 길이가 길어져 일측에 편하중이 집중되더라도, 해당 포켓의 유체 압력도 같이 상승되어 안정적으로 로드(20)를 지지함으로써, 실린더의 피스톤, 로드, 실린더 내면, 실린더 로드 커버부 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다
이상에서는 본 발명을 특정의 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
20: 로드 22: 로드 본체
21: 타단 23: 일단
30: 실린더 튜브 35: 실린더 피스톤
42: 드레인 포트 43: 드레인 관
50: 유압 공급부 52: 공급챔버
55: 제1블럭 56: 제2블럭
60: 정압 포켓부 61: 부싱부재
60a: 제1포켓부 60b: 제2포켓부
69: 격벽

Claims (7)

  1. 증기터빈에 설치되는 밸브를 개폐하기 위해 설치되는 정압 베어링 서보 실린더로서,
    내부에 실린더실과 유체공급 라인이 형성된 본체;
    상기 실린더실에 직선이동이 가능하게 장착되고, 일단에 실린더 피스톤이 형성된 로드; 및
    상기 로드의 타단 상에 위치되도록 상기 실린더실에 설치되며, 내주면에 유체가 채워지도록 격벽을 기준으로 축방향으로 제1포켓과 제2포켓으로 구획된 정압 포켓부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1포켓과 상기 제2포켓은 각각 상기 로드의 원주방향을 따라 복수로 이루어지며,
    상기 제1포켓과 상기 제2포켓은 축방향에서 서로 위상차가 어긋나도록 형성된 것을 특징으로 하는 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정압 포켓부는 상기 로드에 끼워지도록 원통형의 부싱 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정압 포켓부에는 상기 제1포켓과 상기 제2포켓에 유체를 공급하도록 상기 유체공급 라인에 연통된 유체 공급로가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정압 포켓부에는 상기 제1포켓과 상기 제2포켓에서 유출되는 유체를 유입하여 외부로 배출하기 위한 배출 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더.
  6. 증기터빈에 설치되는 밸브를 개폐하기 위해 설치되는 정압 베어링 서보 실린더로서,
    내부에 실린더실과 유체공급 라인이 형성된 본체;
    상기 실린더실에 직선이동이 가능하게 장착되고, 실린더 피스톤을 중심으로 양측에 각각 연결된 제1로드와 제2로드;
    상기 제1로드와 상기 실린더실 사이에 위치되도록 상기 제1로드의 단부 상에 설치되어 유체가 채워지는 제1포켓부; 및
    상기 제2로드와 상기 실린더실 사이에 위치되도록 상기 제2로드의 단부 상에 설치되어 유체가 채워지는 제2포켓부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1포켓부과 상기 제2포켓부는 각각 상기 제1·2로드의 원주방향을 따라 복수로 이루어지며,
    상기 제1포켓부과 상기 제2포켓부는 축방향에서 서로 위상차가 어긋나도록 형성된 것을 특징으로 하는 증기터빈 밸브용 정압 베어링 서보 실린더.
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