KR101059731B1 - 휴대용 씰 핀 가공장치 - Google Patents

Abstract

휴대용 씰 핀 가공장치를 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른휴대용 씰 핀 가공장치는, 터빈용 씰 핀을 가공하기 위한 휴대용 장치로서, 전기 또는 공압에 의해 회전하는 구동축을 갖는 가공기 본체; 상기 가공기 본체의 구동축에 회전 자유롭게 장착된 마주하는 한 쌍의 평행한 가이드 롤러; 및 상기 가이드 롤러 사이에 위치하며, 상기 구동축에 의해 고속으로 회전하면서 가이드 롤러 사이로 진입된 씰 핀 선단에 대한 절삭가공을 수행하는 절삭용 컷터;를 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.

Description

휴대용 씰 핀 가공장치{Potable type seal pin cutting device}

본 발명은 터빈용 씰의 씰 핀 가공장치에 관한 것으로, 상세하게는 휴대가 간편하여 사용환경에 큰 제약이 없으면서도 우수한 가공정밀도를 기대할 수 있는 휴대용 씰 핀 가공장치에 관한 것이다.

고온 고압의 작동유체가 흐르고 이러한 작동유체의 흐름에 의해 회전익을 외연에 갖는 회전체 즉, 터빈 샤프트(turbine shaft)가 회전하여 발전을 하는 것이 터빈발전이다. 이러한 터빈발전에서 작동유체가 지정된 경로를 벗어날 경우 터빈 샤프트의 진동 및 그로 인한 에너지 효율 저하 등이 발생될 수 있다.

따라서 터빈 내에 조립되어 작동유체인 고온 고압의 가스 누설을 막아주는 역할을 하는 즉, 가스터빈의 고정체(stator)와 회전체(rotor)사이의 미세한 틈새로 가스가 누설되는 것을 최소화하기 위한 밀봉 (sealing)재로서 터빈용 씰(seal)이 채택되고 있으며, 이러한 터빈용 씰(seal)에는 통상적으로 비접촉식 래버린스 씰(labyrinth seal)이 널리 이용되고 있다.

도 1의 (a) 내지 (b)는 종래 래버린스 씰(labyrinth seal)의 대표 예를 보여주는 도면으로, 도면 중 부호 9는 도시하지 않은 터빈 케이싱(turbine casing)의 내면에 장착되는 고정익이며, 고정익 내면에는 스프링과 같은 탄성체(11)를 매개로 씰 링(seal ring; 2)이 탄성 설치되어 터빈 샤프트(5)를 향하고 있다.

상기 씰 링(seal ring; 2)에는 이러한 씰 링(2)과 일체 또는 분리 가능한 구조의 씰 핀(seal fin; 4)이 터빈 샤프트(5) 외경을 향해 뻗어 있으며, 씰 핀(4)은 도면의 도시와 같이, 일정한 길이와 미소한 두께를 갖는 다수의 핀이 일정한 간격으로 돌출 형성된 구성을 갖는다. 미 설명 부호 6은 씰 타입에 따라 터빈 샤프트(turbine shaft; 5)의 외면에 형성되어 상기 씰 핀 사이로 위치하는 요철면을 가리킨다.

위와 같은 구성에서 전반적인 터빈의 구동효율을 높이기 위해서는 상기 씰 핀(seal fin; 4) 선단과 터빈 샤프트(5) 사이의 틈새(7)를 가능한 미소하게 설정함으로써 이 틈새(7)를 통과하여 새어 나오는 작동유체(3)의 누설 량을 최소화해야 한다. 하지만 오랜 시간 사용할 경우, 축진동으로 인한 씰 핀(4)과 터빈 샤프트(5) 사이의 간섭으로 씰 핀(4)의 특정부위에 편 마모가 발생될 수 있다.

씰 핀(4)의 특정 부위 편 마모는 틈새(7)를 통과하는 작동유체의 흐름을 더욱 불안정하게 하는 요인으로 작용하며 결국, 이로 인해 축 진동 문제가 더욱 심화됨으로써 기계가 손상되거나 파손되는 문제가 초래된다. 따라서 상기 씰 핀(4)과 터빈 샤프트(5) 간의 간섭이 발생되는 초기에 마모 발생 부위 씰 핀(4)에 대한 보수작업이 필요하다.

마모가 발생한 씰 핀에 대한 보수작업은 일반적으로, 래버린스 씰(15)을 장치로부터 떼어낸 후 별도의 전용장비를 이용하여 씰 핀을 재가공하는 방식으로 행해지고 있으며, 일부분에 국한된 부분적인 결함인 경우에도 이러한 방식으로 보수작업이 행해지고 있다. 즉, 부분적인 편 마모가 발생된 경우에도 현장조치가 불가능 함으로써 해결을 위해서는 장치로부터 래버린스 씰을 떼어내야만 했다.

아울러, 래버린스 씰은 소모품에 해댕하기 때문에 일정한 주기로 새것으로 교체해 주어야 한다. 새로운 제품은 범용성을 고려해 씰 핀이 충분한 여유길이를 갖도록 출시되며, 따라서 출시상태 그대로 터빈에 장치할 경우 터빈 샤프트와의 사이에 간섭이 발생할 수 있다. 그러므로 신제품의 경우 실 장착 전 터빈 샤프트와의 간격을 고려하여 씰 핀의 길이를 조정하는 작업이 요구된다.

이 경우 래버린스 씰을 장착한 상태로 실측을 통해 현장에서 작업하는 것이 가장 정밀하게 이루어질 수 있어 바람직하다. 하지만 종래에는 현장에서 씰 핀의 길이를 조정할 수 있는 전용장비가 없어 현장작업이 불가능하며, 따라서 전용장비가 갖춰진 공장에서 씰 핀에 길이조정 작업을 행한 후 이를 터빈에 장착해야만 하는 작업상의 어려움을 지니고 있다.

본 발명이 해결하려는 기술적 과제는, 마모가 발생한 씰 핀의 보수작업을 행함에 있어, 래버린스 씰을 분해하지 않고도 현장에서 즉각적으로 씰 핀 보수작업을 행할 수 있는 휴대용 씰 핀 가공장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 휴대 가능한 사이즈로 장비 이동 및 보관이 용이하며, 작업을 위한 별도의 공간이 요구되지 않아 사용환경에 큰 제약이 없으면서도 우수한 가공정밀도를 갖는 휴대용 씰 핀 가공장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은, 터빈용 씰 핀을 가공하기 위한 휴대용 장치로서, 전기 또는 공압에 의해 회전하는 구동축을 갖는 가공기 본체; 상기 가공기 본체의 구동축에 회전 자유롭게 장착된 마주하는 한 쌍의 평행한 가이드 롤러; 및 상기 가이드 롤러 사이에 위치하며, 상기 구동축에 의해 고속으로 회전하면서 가이드 롤러 사이로 진입된 씰 핀 선단에 대한 절삭가공을 수행하는 절삭용 컷터;를 포함하는 휴대용 씰 핀 가공장치를 제공한다.

본 실시예에서 상기 가공기 본체는, 움키어 쥘 수 있는 크기로 손잡이를 겸하는 전기모터 또는 공압모터일 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 평행한 가이드 롤러는, 부시 또는 베어링을 매개로 구동축에 축설됨에 따라 구동축의 회전으로부터 자유롭게 구성될 수 있다.

또한, 상기 가이드 롤러는, 고정너트를 매개로 상기 구동축에 분해/조립이 가능하게 장치되며, 직경을 달리하는 여러 쌍의 예비 가이드 롤러를 구비하여, 사용자 선택에 따라 다양한 직경으로 교체가 가능하며, 이를 통해 절삭용 컷터에 의해 가공되는 씰 핀의 절삭량을 조정할 수 있다.

또한, 씰 핀 절삭가공 시 흔들림 없이 보다 안정적인 절삭작업이 이루어질 수 있도록, 상기 한 쌍의 가이드 롤러는, 이 가이드 롤러의 최 외곽에 위치한 면이 절삭대상 씰 핀의 양 옆에 위치한 씰 핀 측면과 면 접촉될 수 있을 정도의 폭으로 이격되는 구성일 수 있다.

또한, 본 실시예에 적용된 상기 절삭용 컷터는, 외연에 일방향으로 경사진 절삭날을 형성한 원형 컷터일 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 휴대용 씰 핀 가공장치에 따르면, 휴대 가능한 사이즈로 형성됨으로써, 씰 핀 보수작업을 행함에 있어 래버린스 씰을 분해하지 않고도 현장에서 즉각적으로 마모부위에 대한 부분적 보수가 가능하다. 즉, 부분적 결함이 발생한 경우 종래와 같이 불필요하게 래버린스 씰을 떼어내지 않고도 현장조치가 가능하게 함으로써, 보수작업에 수반되는 시간적 경제적 손실을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 휴대용 씰 핀 가공장치는, 휴대 가능한 사이즈로 구성됨으로써, 장비 이동 및 보관이 용이하며, 소형 사이즈로서 이를 이용하여 보수작업을 행함에 있어 별도의 공간이 요구되지 않아 사용환경에 큰 제약이 없으면서도 우수한 가공정밀도를 가진다는 구조적 장점이 있다.

또, 가이드 롤러 교체에 따른 외경 치수 조정을 통해 절삭용 컷터에 의해 가공되는 씰 핀의 절삭량을 조정할 수 있는 구성을 가진다. 즉, 본 발명은 어느 특정 수치에 한정됨이 없이 씰 핀을 다양한 높이로 절삭 가공할 수 있다는 기능적 장점 또한 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 터빈에 래버린스 씰이 장착된 모습을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 씰 핀 가공장치의 사시도.
도 3은 도 2에 나타난 씰 핀 가공장치의 측면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 씰 핀 가공장치의 요부를 분해 도시한 사시도.
도 5는 도 4에 따른 요부 결합 단면도.
도 6은 본 발명인 휴대용 씰 핀 가공장치의 가이드 롤러 교체에 따라 달라지는 씰 핀 절삭량의 차이를 보여주기 위한 참고도.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 씰 핀 가공장치의 사용상태를 나타낸 도면.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 씰 핀 가공장치의 사시도이며, 도 3은 도 2에 나타난 씰 핀 가공장치의 측면도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 씰 핀 가공장치의 요부를 분해 도시한 사시도이며, 도 5는 도 4에 따른 요부 결합 단면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 씰 핀(200) 가공장치는 가공기 본체(100)를 포함한다. 이 가공기 본체(100)는 전기 또는 공압에 의해 회전하는 구동축(102)을 갖는다. 본 실시예에서 상기 가공기 본체(100)는, 장치 휴대 시 손잡이를 겸하며, 따라서 움키어 쥘 수 있는 크기의 전기모터 또는 공압모터일 수 있다

가공기 본체(100) 움키어 쥔 상태로 작업을 수행함에 있어, 장시간 작업 시 이를 쥔 손에 무리가 가거나 땀으로 인해 미끄러질 수 있다. 도면에서는 단순한 원기둥 형상의 가공기 본체(100)에 대해 도시하고 있지만, 위와 같은 점을 고려하면, 상기 가공기 본체(100)의 외형은 손에 쥐기 용이한 인체공학적 디자인으로 형성하는 것이 좋다. 또한 그 외면에는 둘레방향으로 미끄럼 방지를 위한 돌기(부호 생략)들을 형성시킬 수도 있다.

가공기 본체(100)의 상기 구동축(102)에는 한 쌍의 가이드 롤러(110)가 일정 간격을 두고 상호 대면하는 형태로 회전 자유롭게 장착된다. 이러한 한 쌍의 가이드 롤러(110)는, 씰 핀(200) 절삭가공 시 후술하는 절삭용 컷터(120)를 씰 링의 가공 대상면으로부터 일정한 간격으로 유지시키는 간격유지구 역할과 함께, 그 간격을 유지한 채 절삭용 컷터(120)가 안정적으로 이동할 수 있도록 가이드 한다.

구동축(102)에 상기 한 쌍의 가이드 롤러(110)를 회전 자유롭게 장착하기 위하여, 상기 한 쌍의 가이드 롤러(110) 내경부와 구동축(102)의 외경부 사이에는 부시 또는 베어링(105)이 개입된다(도 5참조). 즉, 부시 또는 베어링(105)의 개입으로 상기 구동축(102)이 회전하더라도 가이드 롤러(110)는 회전하지 않는다. 이러한 가이드 롤러(110)는 구동축(102) 선단에 나사 결합하는 고정너트(130)를 매개로 상기 구동축(102) 상에 구속될 수 있다.

이에 따라, 상기 고정너트(130)를 풀면 가이드 롤러(110)를 간단하게 구동축(102)으로부터 분리시킬 수 있다. 본 실시예에서는 상기 가이드 롤러(110) 구속을 위한 수단으로서 위와 같이 고정너트(130)를 예를 들어 도시하고 있지만, 가이드 롤러(110)의 이탈을 저지할 수 있는 구성이면서 구동축(102)에 분해/조립이 가능한 구성의 구속수단이면, 그 형상 및 구조에 특별한 제한 없이 적용 가능하다.

상기 한 쌍의 가이드 롤러(110) 사이의 구동축(102)에는 절삭용 컷터(120)가 끼워진다. 상기 절삭용 컷터(120)는 한 쌍의 가이드 롤러(110) 사이에서 상기 구동축(102)에 의해 고속으로 회전하면서 가이드 롤러(110) 사이로 진입된 씰 핀(200) 선단에 대한 실질적인 절삭가공을 수행한다. 이를 위해 상기 절삭용 컷터(120)는 피 절삭물인 씰 핀(200) 두께에 대응하는 두께를 가지면서 외연에 일방향으로 경사진 절삭날을 형성한 원형 컷터일 수 있다.

도 6은 본 발명인 휴대용 씰 핀(200) 가공장치의 가이드 롤러 교체에 따라 달라지는 씰 핀 절삭량의 차이를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 적용된 가이드 롤러(110)는, 직경을 달리하는 여러 쌍의 예비 가이드 롤러를 포함할 수 있다. 따라서 작업조건 및 사용자 선택에 따른 교체를 통해 가이드 롤러(110)의 직경을 다양하게 변경시킬 수 있으며, 이를 통해 상기 절삭용 컷터(120)에 의해 절삭 가공되는 씰 핀(200)의 절삭량을 조정할 수 있다.

즉, 도 6의 (a)와 (b)의 도시와 같이, 사용자에 의한 교체로 가이드 롤러(110)의 직경이 R1에서 R2로 달라지면, 가이드 롤러(110) 외경 단부에서부터 절삭용 컷터(120) 외경까지의 높이가 H1에서 H2로 달라지게 되고 결국은, 가이드 롤러(110)를 씰 링의 가공 대상면에 접지시킨 채 씰 핀(200)에 대한 절삭을 행할 경우 절삭용 컷터(120)에 의한 씰 핀(200) 절삭높이가 달라지게 된다. 결과적으로, 가이드 롤러(110)를 교체하는 것으로 씰 핀(200)을 다양한 높이로 절삭 가공할 수 있다

도 7 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 씰 핀(200) 가공장치의 사용상태를 나타낸 도면이다.

도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 씰 핀(200) 가공장치를 이용하여 터빈 씰을 구성하는 씰 핀(200)을 절삭가공 함에 있어서는, 가공대상 씰 핀(200)이 한 쌍의 가이드 롤러(110) 사이에 위치하도록 한 후 절삭용 컷터(120)가 회전되도록 장치를 구동시키고, 그 상태에서 씰 핀(200)의 길이방향으로 장치를 이동시키는 간단한 작동만으로 해당 씰 핀(200)에 대한 절삭가공이 행해질 수 있다.

이때, 한 쌍의 가이드 롤러(110)의 최 외면이 절삭대상 씰 핀(200) 양 옆에 위치한 다른 씰 핀(200a, 200b) 측면과 면 접촉될 수 있을 정도의 폭(D1)으로 가이드 롤러(110)가 이격되면(도 8의 부분 확대도 참조), 가이드 롤러(110)가 상기 다른 씰 핀(200a, 200b)에 접촉한 상태로 흔들림 없이 안정적으로 이동할 수 있게 되고, 결국은 손떨림에 의한 좌, 우 유격이 방지될 수 있어 보다 치수 정밀도 높은 절삭 가공이 행해질 수 있다.

도 7 내지 도 8에서 미설명 부호 210은 터빈 고정익에 장치되며 상기한 씰 핀이 형성되는 씰 링을 가리킨다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시예에 의한 휴대용 씰 핀 가공장치는, 휴대 가능한 사이즈로 형성됨으로써 씰 핀 보수작업을 행함에 있어 래버린스 씰을 분해하지 않고도 현장에서 즉각적으로 마모부위에 대한 부분적 보수가 가능하다. 즉, 부분적 결함이 발생한 경우 종래와 같이 불필요하게 래버린스 씰을 떼어내지 않고도 현장조치가 가능하게 함으로써, 보수작업에 수반되는 시간적 경제적 손실을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 휴대용 씰 핀 가공장치는, 휴대 가능한 사이즈로 구성됨으로써, 장비 이동 및 보관이 용이하며, 소형 사이즈로서 이를 이용하여 보수작업을 행함에 있어 별도의 공간이 요구되지 않아 사용환경에 큰 제약이 없으면서도 우수한 가공정밀도를 가진다는 구조적 장점이 있다.

또, 가이드 롤러 교체에 따른 외경 치수 조정을 통해 절삭용 컷터에 의해 가공되는 씰 핀의 절삭량을 조정할 수 있는 구성을 가진다. 즉, 본 발명은 어느 특정 수치에 한정됨이 없이 씰 핀을 다양한 높이로 절삭 가공할 수 있다는 기능적 장점 또한 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 가공기 본체
102 : 구동축
105 : 부시 또는 베어링
110 : 가이드 롤러
120 : 절삭용 컷터
130 : 고정너트
200 : 씰 핀

Claims (6)

1. 터빈용 씰 핀을 가공하기 위한 휴대용 장치로서,
   전기 또는 공압에 의해 회전하는 구동축을 갖는 가공기 본체와, 상기 가공기 본체의 구동축에 회전 자유롭게 장착된 마주하는 한 쌍의 평행한 가이드 롤러와, 가이드 롤러 사이에 위치하고 구동축에 의해 고속으로 회전하면서 가이드 롤러 사이로 진입되는 씰 핀 선단에 대한 절삭가공을 수행하는 절삭용 컷터를 포함하며,
   상기 한 쌍의 평행한 가이드 롤러는,
   부시 또는 베어링에 의해 구동축의 회전으로부터 자유롭고,
   고정너트를 매개로 상기 구동축에 분해/조립이 가능하게 장치되며,
   사용자 선택에 따라 다양한 직경으로 교체가 가능한 예비 가이드 롤러를 포함하고,
   좌, 우 가이드 롤러 최 외곽에 위치하는 면이 절삭대상 씰 핀의 양 옆에 위치한 다른 씰 핀 측면과 면 접촉될 수 있을 정도의 폭으로 상호 이격되는 것을 특징으로 하는 휴대용 씰 핀 가공장치.
   
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