KR101022810B1 - 터빈용 노즐박스 - Google Patents

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KR101022810B1
KR101022810B1 KR1020100084483A KR20100084483A KR101022810B1 KR 101022810 B1 KR101022810 B1 KR 101022810B1 KR 1020100084483 A KR1020100084483 A KR 1020100084483A KR 20100084483 A KR20100084483 A KR 20100084483A KR 101022810 B1 KR101022810 B1 KR 101022810B1
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locking portion
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turbine
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정택호
변삼섭
하병기
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터보파워텍(주)
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Abstract

본 발명은 내구성 및 유지보수성이 우수한 터빈용 노즐박스에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 터빈용 노즐박스는 노즐 프레임, 제1링프레임 그리고 제2링프레임을 포함하여 이루어진다. 여기서, 노즐 프레임은 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 다수개의 노즐이 관통형성되어 고온고압의 증기가 이동하도록 안내하며, 축방향으로 내측면의 전방 및 후방에는 내측지지단이 형성되고 외측면의 전방 및 후방에는 외측지지단이 형성된다. 제1링프레임은 노즐 프레임의 내측면에 밀착 구비되고, 외측면에는 내측지지단에 결합되는 제1지지단이 구비되어 증기의 이동시 발생하는 압력에 대한 축방향의 지지력이 노즐 프레임에 적용되도록 한다. 그리고, 제2링프레임은 노즐 프레임의 외측면에 밀착 구비되고, 내측면에는 외측지지단에 결합되는 제2지지단이 구비되어 증기의 이동시 발생하는 압력에 대한 축방향의 지지력이 노즐 프레임에 적용되도록 한다.

Description

터빈용 노즐박스{nozzle box for turbine}
본 발명은 터빈용 노즐박스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내구성 및 유지보수성이 우수한 터빈용 노즐박스에 관한 것이다.
통상적으로, 터빈용 노즐박스는 복수개의 다른 입구 포트에서 증기를 받아들이는데, 여기서, 상기 노즐박스는 두 개 또는 그 이상의 부품으로 형성되며, 이들 부품이 서로 볼트 등에 의해 결합되어 완전한 노즐 박스를 형성한다. 그리고, 각각의 노즐박스 부품 내에서 증기는 먼저 축 방향으로 흐르도록 재지향된 후에 상기 노즐박스의 출구 평면에 위치하는 노즐을 통해 회전자(rotor)의 회전축을 중심으로 가속된다.
이때, 노즐은 각각의 노즐 박스 부품과 연관된 궁형의 노즐 링 세그먼트에 의해 지지될 수 있는데, 일반적으로 두 개의 노즐 박스 부품은 공통의 수평 조인트를 따라 볼트 등으로 결합되어 동작 중에 견고하고 안정적인 구조를 제공한다.
전술한 구조의 구성 요소를 갖는 노즐 박스는 마크 에드워드 브래튼(Mark Edward Braaten)에게 허여되고, 제너럴일렉트릭 캄파니에게 양도된 미국 특허 제 6,196,793 B1 호에 개시되어 있으며, 미국 특허 제 6,196,793 B1 호의 개시내용은 여기에서 참고로 인용된다.
도 1은 고압 섹션 및 중간압 섹션을 포함하는 예시적인 대향 유동 증기 터빈 엔진의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 고압 쉘(shell) 또는 케이싱(206)은 각각 상부 및 하부 반부 섹션(208, 210)으로 축방향으로 분할된다. 그리고, 상기 쉘(206,208)은 내측 케이싱 내지 외측 케이싱으로 변형 적용될 수 있다.
여기서, 고압(HP)(high pressure) 섹션(202)과 중간압(IP)(intermediate pressure) 섹션(204) 사이에 위치된 중심 섹션(218)은 고압 증기 입구(220) 및 중간압 증기 입구(222)를 포함하며, 노즐 박스(미도시)는 고압 증기 입구(220) 및 고압 섹션(202)과, 중간압 증기 입구(222) 및 중간압 섹션(204) 각각의 사이의 1단 측에 유체유동을 안내하도록 결합된다.
또한, 상기 터빈(200)이 작동하는 동안, 고압 증기 입구(220)는 증기원(steam source), 예를 들어 동력용 보일러(미도시)로부터 고압/고온의 증기를 수용한다.
그리고, 증기는 고압 증기 입구(220)로부터 제 1 노즐 박스, 입구 노즐(236) 그리고 고압 섹션(202)을 통해 유동하고, 증기로부터 일(work)이 추출되어 샤프트(240)에 결합된 복수의 터빈 블레이드 또는 버킷(bucket)(미도시)을 통해 로터 샤프트(240)를 회전시킨다.
도 1은 예시적인 종래기술이며, 이러한 노즐 박스는 비제한적으로 저압 터빈을 포함하는 임의의 각각의 터빈과 함께 사용되거나, 대향 유동(opposed-flow) 증기 터빈과 함께 사용될 수 있으며, 비제한적으로 단일 유동 및 이중 유동 증기터빈을 포함하는 증기 터빈 구성과 함께 사용될 수도 있다.
한편, 도 2는 일반적인 노즐박스의 절개 사시도이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 종래의 노즐박스는 외부 링프레임(310), 내부 링프레임(320), 그리고 노즐링 파티션(330)이 별도로 제작되어 상호 결합되어 형성되었다.
이때, 보일러로부터 유입되는 고온 및 고압의 증기와 대향되는 1단 측에 배치되는 특성상, 상기 노즐박스는 구조적인 조립에 의해 완성되는 것은 강도 측면에서 취약하여 곤란하였다.
따라서, 외부 링프레임(310), 내부 링프레임(320), 그리고 노즐링 파티션(330)을 상호 용접하여 결합함으로써 노즐박스의 완제품을 제조하여야 하였다.
그러나, 대향되어 유입되는 고온고압의 증기에 의해 발생되는 가압력 및 회전토크를 안정적으로 지지하기 위해서는, 도시된 바와 같이, 용접부위(340)를 전체적으로 두껍게 형성하여야 하는 문제점이 있었다.
이 때문에, 용접과정에서 노즐박스의 변형을 유발하거나 생산성이 저하되었으며, 두꺼운 용접부위로 인해 일부의 파티션이 손상된 경우 분해가 실질적으로 불가능하여 전체 노즐박스를 교체하여야 하는 유지보수 측면에서의 비용이 현격히 증대되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하여 내구성 및 유지보수성이 우수한 증기터빈용 노즐박스를 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 다수개의 노즐이 관통형성되어 고온고압의 증기가 이동하도록 안내하며, 축방향으로 내측면의 전방 및 후방에는 내측지지단이 형성되고 외측면의 전방 및 후방에는 외측지지단이 형성되는 노즐 프레임; 상기 노즐 프레임의 내측면에 밀착 구비되고, 외측면에는 상기 내측지지단에 결합되는 제1지지단이 구비되어 상기 증기의 이동시 발생하는 압력에 대한 축방향의 지지력이 상기 노즐 프레임에 적용되도록 하는 제1링프레임; 그리고 상기 노즐 프레임의 외측면에 밀착 구비되고, 내측면에는 상기 외측지지단에 결합되는 제2지지단이 구비되어 상기 증기의 이동시 발생하는 압력에 대한 축방향의 지지력이 상기 노즐 프레임에 적용되도록 하는 제2링프레임을 포함하여 이루어지되, 상기 내측지지단은 축방향으로 상기 노즐 프레임의 내측면의 전방에 돌출형성되는 내측전방걸림부와, 상기 노즐 프레임의 내측면의 후방에 함몰형성되는 내측후방걸림부를 포함하여 이루어지고, 상기 제1지지단은 상기 내측전방걸림부와 상기 내측후방걸림부에 각각 밀착결합되도록 상기 제1링프레임의 외측면의 전방에 함몰형성되는 제1전방걸림부와 후방에 돌출형성되는 제1후방걸림부를 포함하여 이루어지는 터빈용 노즐박스를 제공한다.
여기서, 상기 내측전방걸림부 및 상기 제1전방걸림부의 대향면과 상기 내측후방걸림부 및 상기 제1후방걸림부의 대향면에는, 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 돌출형성되는 제1고정돌기와, 상기 제1고정돌기가 삽입 고정되도록 대응되어 형성되는 제1고정홈을 포함하여 이루어지는 제1고정부가 더 구비됨이 바람직하다.
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또한, 상기 외측지지단은 축방향으로 상기 노즐 프레임의 외측면의 전방에 돌출형성되는 외측전방걸림부와, 상기 노즐 프레임의 외측면의 후방에 함몰형성되는 외측후방걸림부를 포함하여 이루어지고, 상기 제2지지단은 상기 외측전방걸림부와 상기 외측후방걸림부에 각각 밀착결합되도록 상기 제2링프레임의 내측면의 전방에 함몰형성되는 제2전방걸림부와 후방에 돌출형성되는 제2후방걸림부를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 상기 외측전방걸림부 및 상기 제2전방걸림부의 대향면과 상기 외측후방걸림부 및 상기 제2후방걸림부의 대향면에는, 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 돌출형성되는 제2고정돌기와, 상기 제2고정돌기가 삽입 고정되도록 대응되어 형성되는 제2고정홈을 포함하여 이루어지는 제2고정부가 더 구비됨이 바람직하다.
또한, 상기 내측지지단과 상기 제1지지단의 결합면의 양단부에는 제1홈부가 더 형성되고, 상기 외측지지단과 상기 제2지지단의 결합면의 양단부에는 제2홈부가 더 형성되며, 상기 제1홈부 및 상기 제2홈부에는 용접이 이루어짐이 바람직하다.
본 발명의 상기의 해결 수단을 통해서 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 노즐 프레임의 내측면의 전방 및 후방에 각각 내측전방걸림부와 내측후방걸림부가 형성되고, 상기 노즐 프레임의 내측면에 결합되는 제1링프레임의 외측면의 전방 및 후방에는 각각 제1전방걸림부와 제1후방걸림부가 형성되어 상기 내측전방걸림부와 내측후방걸림부를 밀착 지지하도록 함으로써, 고온고압의 증기가 흐름에 따라 상기 노즐 프레임에 가해지는 압력에 대응되는 축방향 지지력이 제공될 수 있다.
둘째, 노즐 프레임의 외측면의 전방 및 후방에 각각 외측전방걸림부와 외측후방걸림부가 형성되고, 상기 노즐 프레임의 외측면에 결합되는 제2링프레임의 내측면의 전방 및 후방에는 각각 제2전방걸림부와 제2후방걸림부가 형성되어 상기 외측전방걸림부와 외측후방걸림부를 밀착 지지하도록 함으로써, 고온고압의 증기가 흐름에 따라 상기 노즐 프레임에 가해지는 압력에 대응되는 축방향 지지력이 제공될 수 있다.
셋째, 내측전방걸림부 및 제1전방걸림부의 대향면과 내측후방걸림부 및 제1후방걸림부의 대향면에 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 제1고정돌기와, 상기 제1고정돌기가 삽입 고정되는 제1고정홈을 포함하여 이루어지는 제1고정부가 더 구비되어 고온고압의 증기가 흐름에 따라 노즐 프레임에 가해지는 원주방향의 토크에 대응되는 지지력이 제공될 수 있다.
넷째, 외측전방걸림부 및 제2전방걸림부의 대향면과 외측후방걸림부 및 제2후방걸림부의 대향면에 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 제2고정돌기와, 상기 제2고정돌기가 삽입 고정되는 제2고정홈을 포함하여 이루어지는 제2고정부가 더 구비되어 고온고압의 증기가 흐름에 따라 노즐 프레임에 가해지는 원주방향의 토크에 대응되는 지지력이 제공될 수 있다.
다섯째, 내측지지단과 제1지지단의 결합면의 양단부에는 제1홈부가 더 형성되고, 외측지지단과 제2지지단의 결합면의 양단부에는 제2홈부가 더 형성되며, 상기 제1홈부 및 상기 제2홈부에는 용접이 이루어지도록 함으로써, 얕은 용접의 적용을 통한 더욱 견고한 결합이 가능하다.
도 1은 고압 섹션 및 중간압 섹션을 포함하는 예시적인 대향 유동 증기 터빈 엔진의 개략적인 단면도.
도 2는 일반적인 노즐박스의 절개 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈용 노즐박스의 일부를 절개하여 전면을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈용 노즐박스의 일부를 절개하여 후면을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈용 노즐박스를 일부를 나타낸 분해 사시도.
도 6은 도 3의 A-A선 단면도.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈용 노즐박스의 분해 단면도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈용 노즐박스의 일부를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈용 노즐박스의 일부를 나타낸 분해 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터빈용 노즐박스를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈용 노즐박스의 일부를 절개하여 전면을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈용 노즐박스의 일부를 절개하여 후면을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈용 노즐박스를 일부를 나타낸 분해 사시도이고, 도 6은 도 3의 A-A선 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈용 노즐박스의 분해 단면도이다.
도 3 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 터빈용 노즐박스는 노즐 프레임(10), 제1링프레임(40) 및 제2링프레임(60)을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 노즐 프레임(10)에는 고온고압의 증기가 이동하도록 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 다수개의 노즐(12)이 관통형성될 수 있다. 그리고, 축방향으로 상기 노즐 프레임(10)의 내측면(16)에는 내측지지단(20)이 형성되고 외측면(17)에는 외측지지단(30)이 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 제1링프레임(40)은 상기 노즐 프레임(10)의 내측면(16)에 밀착 구비될 수 있으며, 상기 제1링프레임(40)의 외측면(41)에는 상기 내측지지단(20)에 결합되도록 제1지지단(50)이 구비됨이 바람직하다. 그리고, 상기 제2링프레임(60)은 상기 노즐 프레임(10)의 외측면(17)에 밀착 구비될 수 있으며, 상기 제2링프레임(60)의 내측면(61)에는 상기 외측지지단(30)에 결합되도록 제2지지단(70)이 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 제1지지단(50) 및 상기 제2지지단(70)은 상기 내측지지단(20) 및 상기 외측지지단(30)을 축방향의 전방으로 지지함이 바람직하다. 또한, 서로 밀착되는 상기 각 지지단(20,50,30,70)에는 제1,2고정부(80,85)가 더 형성되어 결합됨이 바람직하다. 이를 통해, 상기 증기가 상기 노즐(12)을 통과함에 따라 상기 노즐 프레임(10)에 가해지는 압력에 대응되는 축방향의 지지력이 상기 노즐 프레임(10)에 제공될 수 있어 상기 노즐 프레임(10)에 대한 축방향의 지지력뿐만 아니라, 회전방향의 토크에 대한 지지력도 향상될 수 있다.
상세히, 상기 터빈용 노즐박스는 노즐 프레임(10), 제1링프레임(40) 및 제2링프레임(60)을 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 노즐 프레임(10)은 몸체부(11), 내측지지단(20) 그리고 외측지지단(30)을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 몸체부(11)는 링형상으로 형성될 수 있으며, 상기 몸체부(11)에는 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 다수개의 노즐(12)이 관통형성될 수 있다.
여기서, 상기 노즐(12)은 전체적으로는 상기 몸체부(11)의 축방향으로 관통형성될 수 있고 원주방향으로 소정의 각도를 이루면서 비스듬히 형성될 수 있으며, 내측면은 유선형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 노즐(12)을 통해서는 고온고압의 증기가 이동할 수 있으며, 이에 따라, 상기 노즐(12)은 상기 고온고압의 증기가 균일하게 일방향으로 흐르도록 안내하게 된다.
그리고, 상기 노즐(12)에서 상기 증기가 유입되는 유입부(13)는 넓게 형성되고 상기 증기가 배출되는 배출부(14)는 상대적으로 좁게 형성될 수 있다.
이를 통해, 고온고압의 증기는 상기 노즐(12)로 자연스럽게 유입되어 이동될 수 있으며, 이동되면서 가속되어 압력이 증가되면서 빠른 속도로 배출될 수 있게 된다.
한편, 상기 몸체부(11)의 내측면(16)에는 상기 내측지지단(20)이 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 내측지지단(20)은 내측전방걸림부(21)와 내측후방걸림부(23)로 이루어짐이 바람직하다. 또한, 상기 내측전방걸림부(21)는 축방향으로 상기 몸체부(11)의 내측면(16)의 전방에 형성됨이 바람직하다.
여기서, 상기 전방이라는 말은 상기 고온고압의 증기의 이동방향을 기준으로 했을 때, 상기 증기가 상기 노즐(12)로 유입되는 방향을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 전방에 대응되어 후술될 후방이라는 말은 상기 증기가 상기 노즐(12)로부터 배출되는 방향을 의미할 수 있다.
그리고, 상기 내측전방걸림부(21)는 상기 몸체부(11)의 내측면(16)보다 돌출되어 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 내측전방걸림부(21)는 상기 몸체부(11)의 내측면(16)을 기준으로 중심방향으로 돌출되고 원주방향을 따라 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 내측전방걸림부(21)는 상기 몸체부(11)의 원주방향을 따라 연속적으로 형성됨이 바람직하다.
그리고, 축방향으로 상기 몸체부(11)의 내측면(16)의 후방에는 상기 내측후방걸림부(23)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 내측후방걸림부(23)는 상기 몸체부(11)의 내측면(16)에 함몰형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 내측후방걸림부(23)는 상기 몸체부(11)의 내측면(16)을 기준으로 반경방향으로 깊이를 가지게 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 내측후방걸림부(23)는 상기 몸체부(11)의 원주방향을 따라 연속적으로 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 몸체부(11)의 외측면(17)에는 상기 외측지지단(30)이 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 외측지지단(30)은 외측전방걸림부(31)와 외측후방걸림부(33)로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 외측전방걸림부(31)는 축방향으로 상기 몸체부(11)의 외측면(17)의 전방에 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 외측전방걸림부(31)는 상기 몸체부(11)의 외측면(17)보다 돌출형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 외측전방걸림부(31)는 상기 몸체부(11)의 외측면(17)을 기준으로 반경방향으로 돌출되고 원주방향을 따라 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 외측전방걸림부(31)는 상기 몸체부(11)의 원주방향을 따라 연속적으로 형성됨이 바람직하다.
또한, 축방향으로 상기 몸체부(11)의 외측면(17)의 후방에는 상기 외측후방걸림부(33)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 외측후방걸림부(33)는 상기 몸체부(11)의 외측면(17)에 함몰형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 외측후방걸림부(33)는 상기 몸체부(11)의 외측면(17)을 기준으로 중심방향으로 함몰형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 외측후방걸림부(33)는 상기 몸체부(11)의 원주방향을 따라 연속적으로 형성됨이 바람직하다.
한편, 상기 노즐 프레임(10)의 내측면(16)에는 상기 제1링프레임(40)이 결합될 수 있다. 여기서, 상기 제1링프레임(40)은 상기 노즐 프레임(10)의 내측면(16)에 밀착결합되도록 링형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1링프레임(40)은 발전기 터빈(미도시)의 1단에 구비됨이 바람직하다. 이를 위해, 상기 제1링프레임(40)에는 제1결합부(43)가 형성될 수 있으며, 상기 제1결합부(43)에는 상기 발전기 터빈의 1단에 결합되는 제1결합부재(미도시)가 결합될 수 있다.
여기서, 상기 제1결합부(43)의 내측면에는 나사산이 형성될 수 있으며, 상기 제1결합부재는 볼트와 같은 체결부재일 수 있다. 이를 통해, 상기 제1링프레임(40)은 상기 발전기 터빈의 1단에 고정될 수 있게 된다.
그리고, 상기 제1링프레임(40)의 외측면(41)에는 상기 내측지지단(20)에 대응되도록 제1지지단(50)이 형성됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 제1지지단(50)은 제1전방걸림부(51) 및 제1후방걸림부(53)를 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제1전방걸림부(51)는 축방향으로 상기 제1링프레임(40)의 외측면(41)의 전방에 함몰형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 제1전방걸림부(51)는 상기 내측전방걸림부(21)와 밀착될 수 있도록 상기 내측전방걸림부(21)에 대응되도록 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 제1후방걸림부(53)는 축방향으로 상기 제1링프레임(40)의 외측면(41)의 후방에 돌출형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 제1후방걸림부(53)는 상기 내측후방걸림부(23)와 밀착될 수 있도록 상기 내측후방걸림부(23)에 대응되도록 형성됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 제1전방걸림부(51)가 상기 내측전방걸림부(21)에 밀착되고, 상기 제1후방걸림부(53)도 상기 내측후방걸림부(23)에 밀착되어 상기 제1링프레임(40)은 상기 노즐 프레임(10)을 축방향의 전방으로 지지할 수 있게 된다.
그리고, 상기 제1링프레임(40)에 의해 축방향의 전방으로 상기 노즐 프레임(10)에 적용되는 이러한 지지력은 고온고압의 증기가 상기 노즐(12)을 관통하여 흐르는 동안 상기 노즐(12)의 내측면에 가해지는 압력에 의해 상기 노즐 프레임(10)에 축방향의 후방으로 가해지는 가압력을 효과적으로 상쇄할 수 있게 된다.
따라서, 고온고압의 증기에 의해 상기 노즐 프레임(10)에 가해지는 가압력에 의해 상기 노즐 프레임(10)이 축방향의 후방으로 이동하지 않도록 상기 제1링프레임(40)은 효과적으로 상기 노즐 프레임(10)을 축방향의 전방으로 지지하는 것이 가능해진다.
그리고, 상기 노즐 프레임(10)의 외측면에는 상기 제2링프레임(60)이 결합될 수 있다. 여기서, 상기 제2링프레임(60)은 상기 노즐 프레임(10)의 외측면(17)에 밀착결합되도록 링형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2링프레임(60)도 상기 발전기 터빈의 1단에 구비됨이 바람직하다. 이를 위해, 상기 제2링프레임(60)에는 제2결합부(63)가 형성될 수 있으며, 상기 제2결합부(63)에는 상기 발전기 터빈의 1단에 결합되는 제2결합부재(미도시)가 결합될 수 있다. 이를 통해, 상기 제2링프레임(60)은 상기 발전기 터빈의 1단에 고정될 수 있게 된다.
또한, 상기 제2링프레임(60)의 측면에는 제3결합부(65)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제3결합부(65)는 상기 제2링프레임(60)의 양측면에 형성됨이 바람직하며, 상기 제3결합부(65)에는 제3결합부재(미도시)가 결합될 수 있다. 이때, 상기 제3결합부(65)의 내측면에는 나사산이 형성될 수 있으며, 상기 제3결합부재는 볼트와 같은 체결부재일 수 있다.
이를 통해, 상기 제2링프레임(60)이 도시된 바와 같이 1/4 링형상으로 이루어지는 경우에 복수개의 제2링프레임(60)이 상기 제3결합부재에 의해 서로 연결되어 하나의 완전한 링형상을 이룰 수 있게 된다.
그리고, 상기 제2링프레임(60)의 내측면(61)에는 상기 외측지지단(30)에 대응되도록 제2지지단(70)이 형성됨이 바람직하다. 이를 위해, 상기 제2지지단(70)은 제2전방걸림부(71) 및 제2후방걸림부(73)를 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제2전방걸림부(71)는 축방향으로 상기 제2링프레임(60)의 내측면(61)의 전방에 함몰형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 제2전방걸림부(71)는 상기 외측전방걸림부(31)와 밀착될 수 있도록 상기 외측전방걸림부(31)에 대응되도록 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 제2후방걸림부(73)는 축방향으로 상기 제2링프레임(60)의 내측면(61)의 후방에 돌출형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 제2후방걸림부(73)는 상기 외측후방걸림부(33)와 밀착될 수 있도록 상기 외측후방걸림부(33)에 대응되도록 형성됨이 바람직하다.
이에 따라, 상기 제2전방걸림부(71)가 상기 외측전방걸림부(31)에 밀착되고, 상기 제2후방걸림부(73)도 상기 외측후방걸림부(33)에 밀착되어 상기 제2링프레임(60)도 상기 노즐 프레임(10)을 축방향의 전방으로 지지할 수 있게 된다.
즉, 상기 제2링프레임(60)은 상기 제1링프레임(40)과 함께 상기 노즐 프레임(10)에 축방향의 전방으로 지지력을 제공할 수 있게 된다.
그리고 이를 통해, 고온고압의 증기에 의해 상기 노즐 프레임(10)에 축방향의 후방으로 가압력이 적용되더라도, 상기 노즐 프레임(10)은 상기 제1링프레임(40)과 상기 제2링프레임(60)에 의해 안정적으로 지지될 수 있게 된다.
한편, 상기 내측전방걸림부(21) 및 상기 제1전방걸림부(51)의 대향면과 상기 내측후방걸림부(23) 및 상기 제1후방걸림부(53)의 대향면에는 제1고정부(80)가 더 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1고정부(80)는 제1고정돌기(81)와 제1고정홈(83)을 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제1고정돌기(81)와 상기 제1고정홈(83)은 서로 결합되도록 하나의 쌍을 이루도록 형성됨이 바람직하다.
따라서, 상기 제1고정돌기(81)가 상기 제1지지단(50)에 형성되면, 상기 제1고정홈(83)은 상기 내측지지단(20)에 형성됨이 바람직하다. 또는, 상기 제1고정돌기(81)가 상기 내측지지단(20)에 형성되면 상기 제1고정홈(83)은 상기 제1지지단(50)에 형성됨이 바람직하다.
나아가, 상기 제1고정돌기(81)는 상기 제1전방걸림부(51)와 상기 내측후방걸림부(23), 또는 상기 제1후방걸림부(53)와 상기 내측전방걸림부(21)와 같이 상기 제1지지단(50)및 상기 내측지지단(20)의 전방과 후방에 교대로 형성될 수도 있으며, 이 경우에 상기 제1고정홈(83)이 상기 내측전방걸림부(21)와 상기 제1후방걸림부(53), 또는 상기 내측후방걸림부(23)와 상기 제1전방걸림부(51)에 형성될 수 있음은 물론이다.
그리고, 상기 제1고정돌기(81)는 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 돌출형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 제1고정홈(83)은 상기 제1고정돌기(81)가 삽입 고정되도록 상기 제1고정돌기(81)에 대응되어 형성됨이 바람직하다.
이에 따라, 고온고압의 증기가 상기 노즐(12)을 통과함에 따라 상기 노즐 프레임(10)에 적용되는 원주방향의 토크에 대한 지지력이 상기 제1고정부(80)에 의해 형성될 수 있으며, 이를 통해, 상기 노즐 프레임(10)의 회전이 방지될 수 있게 된다.
한편, 상기 외측전방걸림부(31) 및 상기 제2전방걸림부(71)의 대향면과 상기 외측후방걸림부(33) 및 상기 제2후방걸림부(73)의 대향면에는 제2고정부(85)가 더 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2고정부(85)는 제2고정돌기(86)와 제2고정홈(87)을 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제2고정돌기(86)와 상기 제2고정홈(87)은 서로 결합되도록 하나의 쌍을 이루어 형성됨이 바람직하다. 따라서, 상기 제2고정돌기(86)가 상기 제2지지단(70)에 형성되면, 상기 제2고정홈(87)은 상기 외측지지단(30)에 형성됨이 바람직하다. 또는, 상기 제2고정돌기(86)가 상기 외측지지단(30)에 형성되면 상기 제2고정홈(87)은 상기 제2지지단(70)에 형성됨이 바람직하다.
나아가, 상기 제2고정돌기(86)는 상기 제2전방걸림부(71)와 상기 외측후방걸림부(33), 또는 상기 제2후방걸림부(73)와 상기 외측전방걸림부(31)와 같이 상기 제2지지단(70)및 상기 외측지지단(30)의 전방과 후방에 교대로 형성될 수도 있으며, 이 경우에는 상기 제2고정홈(87)이 상기 외측전방걸림부(31)와 상기 제2후방걸림부(73), 또는 상기 외측후방걸림부(33)와 상기 제2전방걸림부(71)에 형성될 수 있음은 물론이다.
여기서, 상기 제2고정돌기(86)는 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 돌출형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 제2고정홈(87)은 상기 제2고정돌기(86)가 삽입 고정되도록 상기 제2고정돌기(86)에 대응되어 형성됨이 바람직하다.
이에 따라, 고온고압의 증기가 상기 노즐(12)을 통과함에 따라 상기 노즐 프레임(10)에 적용되는 원주방향의 토크에 대한 지지력이 상기 제1고정부(80) 뿐만 아니라 상기 제2고정부(85)에 의해 더 형성될 수 있으며, 이를 통해, 상기 노즐 프레임(10)이 회전되지 않도록 더욱 효과적인 방지가 이루어질 수 있게 된다.
따라서, 상기 노즐 프레임(10)에는 고온고압의 증기의 이동시에 적용되는 압력에 대응되는 축방향의 지지력과 회전방향의 토크에 대한 지지력이 모두 공급되어 상기 노즐 프레임(10)이 안정적으로 고정되는 것이 가능하다.
한편, 상기 내측지지단(20)과 상기 제1지지단(50)의 결합면의 양단부에는 제1홈부(91)가 더 형성될 수 있다. 또한, 상기 외측지지단(30)과 상기 제2지지단(70)의 결합면의 양단부에는 제2홈부(92)가 더 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1홈부(91) 및 상기 제2홈부(92)에는 용접(95)이 이루어짐이 바람직하다.
이를 통해, 상기 제1링프레임(40), 상기 노즐 프레임(10) 및 상기 제2링프레임(60)은 얕은 용접이 적용되면서도 견고한 결합을 이룰 수 있게 된다.
한편, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈용 노즐박스의 일부를 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈용 노즐박스의 일부를 나타낸 분해 사시도이다. 본 실시예에 따른 터빈용 노즐박스에서는 전술한 제1지지단, 내측지지단, 외측지지단 및 제2지지단의 형상이 다르게 형성될 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 8 및 도 9에서 보는 바와 같이, 제1지지단(150)의 제1전방걸림부(151)와 제1후방걸림부(153), 내측지지단(120)의 내측전방걸림부(121)와 내측후방걸림부(123), 외측지지단(130)의 외측전방걸림부(131)와 외측후방걸림부(133), 그리고 제2지지단(170)의 제2전방걸림부(171)와 제2후방걸림부(173)는 원주방향을 따라 소정의 각도 간격을 이루면서 부분적으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1전방걸림부(151)와 상기 내측전방걸림부(121), 상기 제1후방걸림부(153)와 상기 내측후방걸림부(123), 상기 제2전방걸림부(171)와 상기 외측전방걸림부(131), 상기 제2후방걸림부(173)와 상기 외측후방걸림부(133)는 각각 서로 맞물려 결합될 수 있게 된다.
그리고 이와 같이 상기 각 걸림부(121,151,123,153,131,171,133,173)가 서로 맞물려 결합됨에 따라 상기 노즐 프레임(110)에는 축방향의 지지력과 원주방향 토크의 지지력이 동시에 가해질 수 있게 된다.
따라서, 제1실시예의 제1고정부(80) 및 제2고정부(85)의 구성이 생략될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
10,110: 노즐 프레임 12: 노즐
20,120: 내측지지단 21,121: 내측전방걸림부
23,123: 내측후방걸림부 40: 제1링프레임
50,150: 제1지지단 51,151: 제1전방걸림부
53,153: 제1후방걸림부 60: 제2링프레임
70,170: 제2지지단 71,171: 제2전방걸림부
73,173: 제2후방걸림부 80: 제1고정부
81: 제1고정돌기 83: 제1고정홈
85: 제2고정부 86: 제2고정돌기
87: 제2고정홈 91: 제1홈부
92: 제2홈부 95: 용접

Claims (5)

  1. 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 다수개의 노즐이 관통형성되어 고온고압의 증기가 이동하도록 안내하며, 축방향으로 내측면의 전방 및 후방에는 내측지지단이 형성되고 외측면의 전방 및 후방에는 외측지지단이 형성되는 노즐 프레임;
    상기 노즐 프레임의 내측면에 밀착 구비되고, 외측면에는 상기 내측지지단에 결합되는 제1지지단이 구비되어 상기 증기의 이동시 발생하는 압력에 대한 축방향의 지지력이 상기 노즐 프레임에 적용되도록 하는 제1링프레임; 그리고
    상기 노즐 프레임의 외측면에 밀착 구비되고, 내측면에는 상기 외측지지단에 결합되는 제2지지단이 구비되어 상기 증기의 이동시 발생하는 압력에 대한 축방향의 지지력이 상기 노즐 프레임에 적용되도록 하는 제2링프레임을 포함하여 이루어지되,
    상기 내측지지단은 축방향으로 상기 노즐 프레임의 내측면의 전방에 돌출형성되는 내측전방걸림부와, 상기 노즐 프레임의 내측면의 후방에 함몰형성되는 내측후방걸림부를 포함하여 이루어지고,
    상기 제1지지단은 상기 내측전방걸림부와 상기 내측후방걸림부에 각각 밀착결합되도록 상기 제1링프레임의 외측면의 전방에 함몰형성되는 제1전방걸림부와 후방에 돌출형성되는 제1후방걸림부를 포함하여 이루어지는 터빈용 노즐박스.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내측전방걸림부 및 상기 제1전방걸림부의 대향면과 상기 내측후방걸림부 및 상기 제1후방걸림부의 대향면에는, 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 돌출형성되는 제1고정돌기와, 상기 제1고정돌기가 삽입 고정되도록 대응되어 형성되는 제1고정홈을 포함하여 이루어지는 제1고정부가 더 구비됨을 특징으로 하는 터빈용 노즐박스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 외측지지단은 축방향으로 상기 노즐 프레임의 외측면의 전방에 돌출형성되는 외측전방걸림부와, 상기 노즐 프레임의 외측면의 후방에 함몰형성되는 외측후방걸림부를 포함하여 이루어지고,
    상기 제2지지단은 상기 외측전방걸림부와 상기 외측후방걸림부에 각각 밀착결합되도록 상기 제2링프레임의 내측면의 전방에 함몰형성되는 제2전방걸림부와 후방에 돌출형성되는 제2후방걸림부를 포함하되,
    상기 외측전방걸림부 및 상기 제2전방걸림부의 대향면과 상기 외측후방걸림부 및 상기 제2후방걸림부의 대향면에는, 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 돌출형성되는 제2고정돌기와, 상기 제2고정돌기가 삽입 고정되도록 대응되어 형성되는 제2고정홈을 포함하여 이루어지는 제2고정부가 더 구비됨을 특징으로 하는 터빈용 노즐박스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내측지지단과 상기 제1지지단의 결합면의 양단부에는 제1홈부가 더 형성되고, 상기 외측지지단과 상기 제2지지단의 결합면의 양단부에는 제2홈부가 더 형성되며, 상기 제1홈부 및 상기 제2홈부에는 용접이 이루어짐을 특징으로 하는 터빈용 노즐박스.
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