KR101168512B1 - Balde Stucture for Steam Turbine and The Pin - Google Patents

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정남근
김두영
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 증기 터빈용 블레이드 구조체 및 조립용 핀에 관한 것으로 회전 축부재(rotor)의 축 디스크(rotor disk)와 맞물리게 블레이드부재의 도브 테일부를 배치한 후 상기 도브 테일부를 관통하는 핀부재로 상기 블레이드부재를 상기 축 디스크에 결합하는 것으로, 상기 핀부재의 외측 둘레에 상기 도브 테일부와 대응하는 부분의 외측 둘레 또는 상기 축 디스크와 대응하는 부분의 외측 둘레를 따라 오목부가 형성되어 상기 핀부재의 강성을 증대시킨 것이다.The present invention relates to a blade structure and an assembly pin for a steam turbine, wherein a dove tail portion of a blade member is disposed to engage a rotor disk of a rotating shaft member, and the blade is a pin member penetrating the dove tail portion. By coupling the member to the shaft disk, a recess is formed along the outer circumference of the portion corresponding to the dove tail portion or the outer circumference of the portion corresponding to the shaft disk to form an recess around the outer circumference of the pin member. Will be increased.

Description

증기 터빈용 블레이드 구조체와 조립용 핀{Balde Stucture for Steam Turbine and The Pin}Blade Structure for Steam Turbine and The Pin

본 발명은 증기 터빈용 블레이드 구조체와 블레이드 조립용 핀에 관한 것으로 더 상세하게는 증기 터빈의 블레이드 연결 부분의 강성을 증대시켜 증기 터빈의 전체적인 내구성을 증대시키도록 발명된 것이다.The present invention relates to a blade structure and a blade assembly pin for a steam turbine, and more particularly, to increase the rigidity of the blade connection portion of the steam turbine to increase the overall durability of the steam turbine.

일반적으로 증기 터빈은 고온 고압의 증기를 터빈 축의 원주 방향으로 배열된 블레이드에 부딪히게 하여 증기가 가진 열 에너지를 기계적인 회전 에너지로 변환시키는 장치이다.In general, the steam turbine is a device for converting the thermal energy of the steam into mechanical rotational energy by hitting the high temperature and high pressure steam to the blade arranged in the circumferential direction of the turbine shaft.

상기 증기 터빈은 원자력 발전소와 화력 발전소 등에 주로 설치되며 발전소 정상 운전 중 초당 30 ~ 60회 고속 회전을 하도록 구성된다.The steam turbine is mainly installed in nuclear power plants and thermal power plants, and is configured to rotate at high speeds 30 to 60 times per second during normal operation of the power plant.

상기 증기 터빈은 회전 축(rotor)의 원주 방향으로 복수의 블레이드가 조립되는 블레이드 구조체를 포함한다.The steam turbine includes a blade structure in which a plurality of blades are assembled in the circumferential direction of the rotor.

상기 블레이드 구조체는 상기 회전 축의 중앙부분에서 단부 측으로 복수의 단을 형성하도록 구성되며, 저압 단으로 갈수록 작동 증기의 체적이 팽창하기 때문에 블레이드의 크기가 길고 무거워진다.The blade structure is configured to form a plurality of stages from the central portion of the rotational axis to the end side, and the blade is long and heavy because the volume of the working vapor expands toward the low pressure stage.

상기 블레이드 구조체는 회전 중 블레이드가 한 개만 분리, 비산되어도 터빈-발전기 축계에 수 백톤에 해당하는 하중 불균형을 초래하여 발전 장치에 치명적인 손상을 발생시킬 수 있는 것이다.The blade structure may cause fatal damage to the power generation device by causing load imbalance corresponding to several hundred tons in the turbine-generator shaft system even if only one blade is separated and scattered during rotation.

따라서 상기 블레이드 구조체의 연결부는 증기 터빈에서 대단히 중요한 부분인 것이다. The connection of the blade structure is thus a very important part of the steam turbine.

본 발명은 증기 터빈의 연결부의 강성을 증대시켜 증기 터빈의 전체 내구성을 크게 향상시키는 증기 터빈용 블레이드 구조체와 조립용 핀을 제공하는 데 있다.The present invention provides a blade structure for a steam turbine and an assembly pin for increasing the rigidity of a connection portion of a steam turbine to greatly improve the overall durability of the steam turbine.

이러한 본 발명의 과제는 복수의 삽입 홈이 이격되게 형성된 연결부가 외주면에 형성되며 회전 축부재(Rotor)의 외주면에 돌출된 축 디스크부재와, 상기 연결부의 삽입 홈에 끼워 결합하는 복수의 도브 테일부가 하부에 이격되게 돌출되는 복수의 블레이드부재와, 상기 연결부와 상기 도브 테일부를 관통하여 상기 연결부와 상기 도브 테일부를 결합시키는 핀부재를 포함하며, The object of the present invention is a connecting portion formed with a plurality of insertion grooves spaced apart from the outer circumferential surface and the shaft disk member protruding on the outer circumferential surface of the rotating shaft member (Rotor), and a plurality of dove tail portion fitted into the insertion groove of the connecting portion A plurality of blade members protruding apart from each other and a pin member penetrating the connection portion and the dove tail portion to couple the connection portion and the dove tail portion,

상기 핀부재는 상기 도브 테일부와 대응하는 부분의 외측 둘레 및 상기 연결부와 대응하는 부분의 외측 둘레를 따라 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 증기 터빈용 블레이드 구조체를 제공함으로써 해결되는 것이다. The fin member is solved by providing a blade structure for a steam turbine, characterized in that a recess is formed along the outer periphery of the portion corresponding to the dove tail portion and the outer periphery of the portion corresponding to the connecting portion.

또한 본 발명의 구조는 삽입 홈이 형성된 연결부와, 상기 연결부에 삽입되는 도브 테일부를 관통하여 상기 연결부와 도브 테일부를 결합시키며, 상기 도브 테일부와 대응하는 부분의 외측 둘레 및 상기 연결부와 대응하는 부분의 외측 둘레를 따라 오목부가 형성된 핀부재인 조립용 핀을 제공함으로서 해결되는 것이다.In addition, the structure of the present invention is coupled to the connecting portion is formed with the insertion groove, the dove tail inserted into the connecting portion to couple the connecting portion and the dove tail portion, the outer periphery of the portion corresponding to the dove tail portion and the portion corresponding to the connection portion It is solved by providing an assembly pin which is a pin member with a recess formed along the outer circumference of the.

상기 오목부는 상기 도브 테일부 및 상기 연결부와 대응하는 각 부분에서 중앙에 형성된 것을 특징으로 한다.The concave portion may be formed at the center at each portion corresponding to the dove tail portion and the connecting portion.

상기 핀부재는 상기 오목부의 양 측에서 상기 도브 테일부 및 상기 연결부와 균일하게 접촉되는 접촉 부분이 형성되는 것을 특징으로 한다.The pin member is characterized in that the contact portion in uniform contact with the dove tail portion and the connecting portion is formed on both sides of the concave portion.

상기 도브 테일부와 상기 연결부의 경계부분은 상기 핀부재에서 상기 도브 테일부 및 상기 연결부와 접촉되는 접촉 부분의 중앙에 배치된 것을 특징으로 한다.The boundary portion of the dove tail portion and the connecting portion is disposed in the center of the contact portion in contact with the dove tail portion and the connecting portion in the pin member.

상기 오목부는 상기 핀부재의 외경을 얇게 연삭해서 형성된 것을 특징으로 한다.The recess is formed by thinly grinding the outer diameter of the pin member.

본 발명은 증기 터빈의 블레이드 연결 부분의 강성을 증대시켜 증기 터빈의 전체적인 내구성을 증대시키는 효과가 있다.The present invention has the effect of increasing the rigidity of the blade connection portion of the steam turbine to increase the overall durability of the steam turbine.

본 발명은 증기 터빈의 손상에 의한 손실 및 대형 사고 유발을 방지하여 증기 터빈을 안정적으로 작동시키고, 발전 효율을 크게 증대시키는 효과가 있다. The present invention has the effect of stably operating the steam turbine by preventing the loss and large-scale accidents caused by damage to the steam turbine, and greatly increases the power generation efficiency.

도 1은 본 발명인 증기 터빈용 블레이드 구조체를 도시한 단면도
도 2는 본 발명의 비교 예를 도시한 단면도
도 3은 비교 예의 핀에 가해지는 면압 분포를 도시한 도면
도 4는 도 3의 예에서 굽힘 응력을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명의 핀에 가해지는 면압 분포를 도시한 도면
도 6은 도 5의 예에서 굽힘 응력을 나타낸 그래프
도 7은 본 발명의 접촉 응력 해석용 3D 모델
도 8은 본 발명의 비교 예의 접촉 응력 해석용 3D 모델
도 9는 도 7의 접촉 응력 해석에 의한 비교 예 핀의 굽힘 응력 해석 결과를 나타낸 도면
도 10은 도 7의 접촉 응력 해석에 의한 비교 예 핀의 전단 응력 해석 결과를 나타낸 도면
도 11은 도 7의 접촉 응력 해석에 의한 비교 예 도브 테일부의 응력 분포 결과를 나타낸 도면
도 12는 도 8의 접촉 응력 해석에 의한 본 발명인 핀의 굽힘 응력 해석 결과를 나타낸 도면
도 13은 도 8의 접촉 응력 해석에 의한 본 발명인 핀의 전단 응력 해석 결과를 나타낸 도면
도 14는 도 8의 접촉 응력 해석에 의한 본 발명의 도브 테일부의 응력 분포 결과를 나타낸 도면1 is a cross-sectional view showing a blade structure for the steam turbine of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a comparative example of the present invention.
3 shows the surface pressure distribution applied to the pins of the comparative example.
4 is a graph showing the bending stress in the example of FIG.
5 is a diagram showing the surface pressure distribution applied to the pin of the present invention.
6 is a graph showing the bending stress in the example of FIG.
7 is a 3D model for contact stress analysis of the present invention
8 is a 3D model for contact stress analysis of a comparative example of the present invention
9 is a view showing a bending stress analysis result of a comparative example pin by the contact stress analysis of FIG. 7;
10 is a view showing the shear stress analysis results of the comparative example pin by the contact stress analysis of FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating a stress distribution result of a comparative example dovetail part by the contact stress analysis of FIG. 7;
12 is a view showing a bending stress analysis results of the present invention pin by the contact stress analysis of FIG.
13 is a view showing the shear stress analysis results of the present invention pin by the contact stress analysis of FIG.
14 is a view showing the stress distribution results of the dove tail portion of the present invention by the contact stress analysis of FIG.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이 증기 터빈용 블레이드 구조체(1)는 회전 축부재(10)의 길이 방향으로 이격되게 복수 배치되며, 회전 축부재(10)의 중앙 부분에서 양 쪽으로 대칭되게 복수의 단을 형성하도록 구성되는 것이다.As illustrated in FIGS. 1 and 2, a plurality of blade structures 1 for a steam turbine are disposed to be spaced apart in the longitudinal direction of the rotary shaft member 10, and symmetrically disposed to both sides at a central portion of the rotary shaft member 10. It is configured to form a stage.

상기 증기 터빈용 블레이드 구조체(1)는 복수의 단을 형성하는 것 중 블레이드부재(30)가 큰 저압 단을 형성하는 것을 일 예로 하며, 이외에도 조립용 핀을 관통시켜 연결하는 도브 테일 방식에 있어 다양하게 변형 실시될 수 있음을 밝혀둔다.The blade structure for the steam turbine 1 is an example in which the blade member 30 forms a large low-pressure end of forming a plurality of stages, in addition to the dovetail method for connecting through the assembly pins It is noted that the modification can be carried out.

상기 증기 터빈용 블레이드 구조체(1)는 복수의 삽입 홈(21a)이 이격되게 형성된 연결부(21)가 외주면에 형성되며 상기 회전 축부재(10)의 외주면에 돌출된 축 디스크부재(20)와, 상기 연결부(21)의 삽입 홈(21a)에 끼워 결합하는 복수의 도브 테일부(31)가 이격되게 돌출되는 복수의 블레이드부재(30)와, 상기 연결부(21)와 상기 도브 테일부(31)를 관통하여 핀부재(40)를 포함한다.The steam turbine blade structure 1 includes a shaft disc member 20 protruding from an outer circumferential surface of a connecting portion 21 formed with a plurality of insertion grooves 21a spaced apart from the outer circumferential surface of the rotary shaft member 10; A plurality of blade members 30 protruding spaced apart from the plurality of dove tail portions 31 inserted into the insertion grooves 21a of the connecting portion 21, and the connecting portion 21 and the dove tail portion 31. It includes a pin member 40 through.

본 발명인 증기 터빈용 블레이드 구조체(1)는 상기 도브 테일부(31)와 접촉되는 부분의 외측 둘레 및 상기 연결부(21)와 대응하는 부분의 외측 둘레를 따라 오목부(41)가 형성된 핀부재(40)를 더 포함한 것이다.The blade structure 1 for a steam turbine of the present invention is a pin member having a recess 41 formed along an outer circumference of a portion in contact with the dove tail portion 31 and an outer circumference of a portion corresponding to the connecting portion 21. 40) more.

상기 핀부재(40)는 본 발명인 조립용 핀인 것으로 다시 한 번 정리하여 설명하면, 본 발명인 조립용 핀은 상기 회전 축부재(10)의 길이 방향으로 상기 축 디스크부재(20)의 전, 후면을 관통하는 것으로, 삽입 홈(21a)이 형성된 연결부(21)와, 상기 연결부(21)에 삽입되는 도브 테일부(31)를 관통하여 상기 연결부(21)와 도브 테일부(31)를 결합시키며, 상기 도브 테일부(31)와 대응하는 부분의 외측 둘레 및 상기 연결부(21)와 대응하는 부분의 외측 둘레를 따라 오목부(41)가 형성된 것이다.The pin member 40 is once again described as the assembly pin of the present invention once again, the assembly pin of the present inventors the front, rear of the shaft disk member 20 in the longitudinal direction of the rotating shaft member 10 By penetrating through the connecting portion 21 in which the insertion groove 21a is formed and the dove tail portion 31 inserted into the connecting portion 21 to couple the connecting portion 21 and the dove tail portion 31 to each other. The concave portion 41 is formed along the outer circumference of the portion corresponding to the dove tail portion 31 and the outer circumference of the portion corresponding to the connecting portion 21.

상기 오목부(41)는 상기 도브 테일부(31)와 대응하는 부분의 외측 둘레 및 상기 연결부(21)와 대응하는 부분의 외측 둘레를 따라 각각 형성되어 상기 핀부재(40)와 상기 도브 테일부(31) 및 상기 연결부(21)의 접촉 면적을 감소시키는 것이 바람직하다.The concave portion 41 is formed along the outer circumference of the portion corresponding to the dove tail portion 31 and the outer circumference of the portion corresponding to the connecting portion 21, respectively, so that the pin member 40 and the dove tail portion are formed. It is preferable to reduce the contact area of the 31 and the connecting portion 21.

상기 오목부(41)는 상기 도브 테일부(31) 및 상기 연결부(21)와 대응하는 각 부분에서 중앙에 형성되고, 상기 핀부재(40)는 상기 오목부(41)의 양 측에서 상기 도브 테일부(31) 또는 상기 연결부(21)와 균일하게 접촉되는 접촉 부분이 형성되는 것이 바람직하다.The concave portion 41 is formed at the center at each portion corresponding to the dove tail portion 31 and the connecting portion 21, and the pin member 40 is formed at both sides of the concave portion 41. Preferably, the tail portion 31 or the contact portion in uniform contact with the connecting portion 21 is formed.

상기 균일하게 접촉되는 것은 거의 균일하게 접촉되는 것을 포함하는 것으로 제조 시 오차에 의한 범위 내를 포함함을 밝혀둔다.The uniform contact includes the almost uniform contact, and it is to be understood that the uniform contact is in the range due to errors in manufacturing.

상기 핀부재(40)는 상기 오목부(41)의 양 측에서 상기 도브 테일부(31) 또는 상기 연결부(21)에 균일하게 접촉되어 접촉부분에서 발생하는 하중을 균일하게 분산 지지하는 것이다.The pin member 40 is uniformly in contact with the dove tail portion 31 or the connecting portion 21 on both sides of the concave portion 41 to uniformly distribute and support the load generated in the contact portion.

상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21)의 경계부분은 상기 핀부재(40)에서 상기 도브 테일부(31) 및 상기 연결부(21)와 접촉되는 접촉 부분의 중앙에 배치되어 상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21)를 상기 핀부재(40)가 균일하게 접촉 지지하여 연결하도록 하는 것이 바람직하다.The boundary portion of the dove tail portion 31 and the connecting portion 21 is disposed in the center of the contact portion in contact with the dove tail portion 31 and the connecting portion 21 in the pin member 40 is the dove tail It is preferable to connect the portion 31 and the connecting portion 21 by contacting the pin member 40 uniformly.

상기 오목부(41)는 상기 핀부재(40)의 자체의 굽힘 강도에 영향을 주지 않는 범위 내에서 상기 핀부재(40)의 외경을 미세하게 감소시킨 부분인 것으로 상기 핀부재(40)의 외경 대비 최소한의 직경 차이를 가지는 외경을 가지도록 형성되는 것이 바람직한 것이다.The concave portion 41 is a portion in which the outer diameter of the pin member 40 is finely reduced within a range that does not affect the bending strength of the pin member 40 itself. It is desirable to be formed to have an outer diameter having a minimum diameter difference.

도면에서는 상기 오목부(41)를 명확하게 표현하기 위하여 실제보다 깊게 형성하고, 경계 부분을 직각으로 표현하였고 실제 가공 시 도면의 표현보다 얕고 경계부분에서 곡선으로 형성될 수 있음을 밝혀둔다. In the drawings, in order to clearly express the concave portion 41, it is formed to be deeper than the actual, the boundary portion is expressed at right angles, and it is clear that the actual processing can be formed in the boundary portion is shallower than the representation in the figure.

즉, 상기 오목부(41)는 상기 핀부재(40)의 외경을 얇게 연삭해서 형성되는 것으로 가능한 최대한 얇게 형성하여 상기 핀부재(40)의 자체 강도에 영향을 주지 않게 형성되는 것이다.That is, the recess 41 is formed by thinly grinding the outer diameter of the pin member 40 to be formed as thin as possible so as not to affect the strength of the pin member 40 itself.

본 발명의 비교 예로 도 2에서 도시한 바와 같이 외주면이 길이 방향으로 일직선으로 형성된 즉, 일 단에서 타단 까지 동일한 직경을 가지는 통상의 핑거 핀부재(50)를 사용한 것을 예로 든다.As a comparative example of the present invention, as shown in FIG. 2, an outer circumferential surface is formed in a straight line in the longitudinal direction, that is, using a conventional finger pin member 50 having the same diameter from one end to the other end.

상기 핑거 핀부재(50)는 길이 방향에 걸쳐 직경이 일정한 것으로, 상기 도브 테일부(31)와, 상기 연결부(21)에 길이 방향에 걸쳐 전체적으로 대응되고, 대응되는 부분이 전체적으로 접촉함으로써 핀 표면에 전달되는 면압이 도 3에서 도시한 바와 같이 외주면 전체에 걸쳐 가해지는 것이다.The finger pin member 50 has a constant diameter in the longitudinal direction, and corresponds to the dove tail portion 31 and the connecting portion 21 as a whole in the longitudinal direction, and the corresponding portion contacts the pin surface as a whole. The surface pressure transmitted is applied over the entire outer circumferential surface as shown in FIG. 3.

그리고 상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21)가 접촉하는 경계면에서의 모멘트는 상기 도브 테일부(31)와 상기 핑거 핀부재(50)의 접촉 부분 중심 또는 상기 연결부(21)와 상기 핑거 핀부재(50)의 접촉 부분 중심에서 상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21)가 접촉하는 경계면까지의 거리(D)를 면압과 곱한 값인 것이다.The moment at the interface where the dove tail portion 31 and the connecting portion 21 contact each other is the center of the contact portion between the dove tail portion 31 and the finger pin member 50 or the connecting portion 21 and the finger. The distance D from the center of the contact portion of the pin member 50 to the boundary surface between the dove tail portion 31 and the connecting portion 21 is multiplied by the surface pressure.

상기 도 3은 상기 연결부(21)를 이격되게 배치하고, 상기 연결부(21) 사이에 상기 도브 테일부(31)를 배치하며 상기 연결부(21)와 상기 도브 테일부(31)를 상기 핑거 핀부재(50)로 관통하여 연결한 2차원 모델로 만든 것을 예시하고 있다.3 illustrates that the connecting portion 21 is spaced apart from each other, the dove tail portion 31 is disposed between the connecting portion 21, and the connecting portion 21 and the dove tail portion 31 are disposed on the finger pin member. An example of a two-dimensional model penetrated by 50 is illustrated.

도 4는 상기 도 3의 2차원 모델에서 중앙의 연결부(21)에 하부로 가해지는 하중, 상기 연결부(21)의 양 측에 배치된 도브 테일부(31)에 상부로 가해지는 하중을 적당히 가하면서 상기 도브 테일부(31)와 상기 핑거 핀부재(50)의 접촉 부분 중심 또는 상기 연결부(21)와 상기 핑거 핀부재(50)의 접촉 부분 중심에서 핀 손상이 발생하는 굽힘 응력의 분포를 나타낸 그래프이다.FIG. 4 suitably applies a load applied downwards to the center connecting portion 21 and a load applied upwardly to the dove tail portions 31 disposed on both sides of the connecting portion 21 in the two-dimensional model of FIG. 3. While the center of the contact portion of the dove tail portion 31 and the finger pin member 50 or the contact portion center of the connecting portion 21 and the finger pin member 50 shows the distribution of bending stress that causes pin damage. It is a graph.

상기한 비교 예와 비교하기 위해 도 5에서 도시한 바와 같이 상기 연결부(21)를 이격되게 배치하고, 상기 연결부(21) 사이에 상기 도브 테일부(31)를 배치하며 상기 연결부(21)와 상기 도브 테일부(31)를 상기 핀부재(40)로 관통하여 연결한 2차원 모델로 만든 것을 예시하고 있다.As shown in FIG. 5, the connecting portion 21 is spaced apart from each other, and the dove tail portion 31 is disposed between the connecting portions 21, and the connecting portion 21 and the connecting portion 21 are separated from each other. For example, the dovetail part 31 is formed as a two-dimensional model connected through the pin member 40.

상기 핀부재(40)는 상기 도브 테일부(31) 및 상기 연결부(21)에 대응하는 부분 중앙에 상기 오목부(41)가 형성되어 상기 오목부(41)의 폭 만큼 상기 도브 테일부(31) 또는 상기 연결부(21)에 접촉하지 않는 것이다.The pin member 40 has the concave portion 41 formed at the center of the portion corresponding to the dove tail portion 31 and the connecting portion 21, so that the dove tail portion 31 is the width of the concave portion 41. ) Or does not contact the connecting portion 21.

그리고, 상기 핀부재(40)의 표면에 전달되는 면압은 상기 오목부(41)의 양 측에서 상기 도브 테일부(31) 및 상기 연결부(21)의 접촉 부분에서만 발생하는 것이다.In addition, the surface pressure transmitted to the surface of the pin member 40 is generated only at the contact portions of the dove tail portion 31 and the connecting portion 21 at both sides of the recess 41.

또한, 상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21)가 접촉하는 경계면에서의 모멘트는 상기 도브 테일부(31)와 상기 핀부재(40)의 접촉 부분 중심 또는 상기 연결부(21)와 상기 핀부재(40)의 접촉 부분 중심에서 상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21)가 접촉하는 경계면까지의 거리(D')를 면압과 곱한 값인 것이다.In addition, the moment at the interface between the dove tail portion 31 and the connecting portion 21 is the center of the contact portion of the dove tail portion 31 and the pin member 40 or the connecting portion 21 and the pin. The distance D 'from the center of the contact portion of the member 40 to the interface where the dove tail portion 31 and the connecting portion 21 contact is multiplied by the surface pressure.

상기 도브 테일부(31)와 상기 핀부재(40)의 접촉 부분 중심 또는 상기 연결부(21)와 상기 핀부재(40)의 접촉 부분 중심에서 상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21)가 접촉하는 경계면 까지의 거리(D')는 상기 오목부(41)의 폭 만큼 접촉되지 않는 부분에 의해 크게 짧아지며, 이로써 상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21)가 접촉하는 경계면에서의 모멘트도 크게 작아지는 것이다.The dove tail portion 31 and the connection portion 21 are formed at the center of the contact portion of the dove tail portion 31 and the pin member 40 or the contact portion center of the connection portion 21 and the pin member 40. The distance D 'to the contacting interface surface is greatly shortened by the portion that is not in contact with the width of the concave portion 41, whereby the dovetail portion 31 and the connecting portion 21 at the interface surface contacted. The moment is also very small.

도 6은 상기 도 5의 2차원 모델에서 중앙의 연결부(21)에 하부로 가해지는 하중, 상기 연결부(21)의 양 측에 배치된 도브 테일부(31)에 상부로 가해지는 하중을 적당히 가하면서(도 4의 시험 조건과 동일하게) 상기 도브 테일부(31)와 상기 핀부재(40)의 비접촉 부분 중심 또는 상기 연결부(21)와 상기 핀부재(40)의 비접촉 부분 중심에서 핀 손상이 발생하는 굽힘 응력의 분포를 나타낸 그래프이다.FIG. 6 suitably applies a load applied downwardly to the center connecting portion 21 and a load applied upwardly to the dove tail portions 31 disposed on both sides of the connecting portion 21 in the two-dimensional model of FIG. 5. While the same as the test condition of FIG. 4, the pin damage is not generated at the center of the non-contact portion of the dove tail portion 31 and the pin member 40 or at the center of the non-contact portion of the connection portion 21 and the pin member 40. A graph showing the distribution of bending stress generated.

즉, 상기한 바와 같이 모멘트가 감소하므로, 상기 핀부재(40)의 손상 발생 부분인 상기 도브 테일부(31)와 상기 핀부재(40)의 비접촉 부분 중심 또는 상기 연결부(21)와 상기 핀부재(40)의 비접촉 부분 중심에서 최고 굽힘 응력도 감소하며 이는 상기 도 4의 시험 조건과 동일하게 시험한 도 6의 그래프에서 확인할 수 있는 것이다.That is, since the moment is reduced as described above, the center of the non-contact portion of the dove tail portion 31 and the pin member 40 or the connecting portion 21 and the pin member, which are damage generating portions of the pin member 40. The highest bending stress at the center of the non-contact portion of 40 is also reduced, which can be seen in the graph of FIG. 6 tested under the same test conditions of FIG. 4.

한편, 본 발명과 상기 비교 예를 또 다른 예로 비교하여 본 발명의 효과를 보다 정확히 검증하기 위해 3차원 탄성 접촉 해석하였고 이를 확인하면 다음과 같다.On the other hand, by comparing the present invention and the comparative example to another example to verify the effect of the present invention more accurately three-dimensional elastic contact analysis and confirming this as follows.

상기 비교 예의 3차원 모델은 도 7에서 도시한 바와 같이 직육면체의 연결부(21)를 이격되게 배치하고, 상기 연결부(21) 사이에 직육면체의 도브 테일부(31)를 배치하며 상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21)를 상기 핑거 핀부재(50)로 관통한 것이다.In the three-dimensional model of the comparative example, as shown in FIG. 7, the connecting portions 21 of the rectangular parallelepiped are spaced apart from each other, and the dove tail portions 31 of the rectangular parallelepiped are disposed between the connecting portions 21. ) And the connecting portion 21 are penetrated by the finger pin member 50.

본 발명의 3차원 모델은 도 8에서 도시한 바와 같이 직육면체의 연결부(21)를 이격되게 배치하고, 상기 연결부(21) 사이에 직육면체의 도브 테일부(31)를 배치하며 상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21)를 상기 핀부재(40)로 관통한 것이다.In the 3D model of the present invention, as shown in FIG. 8, the connecting portions 21 of the rectangular parallelepiped are spaced apart from each other, and the dovetail portion 31 of the rectangular parallelepiped is disposed between the connecting portions 21, and the dove tail portion 31 is disposed. ) And the connecting portion 21 penetrates the pin member 40.

상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21)는 가로변, 세로변의 길이가 32mm인 정사각형의 단면을 가지고, 폭이 16mm인 직육면체이고, 상기 핑거 핀부재(50) 및 상기 핀부재(40)의 직경은 8mm이며 상기 정사각형 단면의 중심을 관통한다.The dovetail portion 31 and the connecting portion 21 have a square cross section having a horizontal side and a vertical side having a length of 32 mm, a rectangular parallelepiped having a width of 16 mm, and the finger pin member 50 and the pin member 40. The diameter is 8 mm and penetrates the center of the square cross section.

다만, 상기 핑거 핀부재(50)는 길이 방향으로 직경이 동일한 것이며, 상기 핀부재(40)는 상기 도브 테일부(31) 및 상기 연결부(21)의 폭과 동일하게 16mm씩 영역을 구분하고, 16mm로 구분된 영역의 중앙의 6mm 길이 영역의 직경을 0.1mm감소시켜 상기 오목부(41)를 형성한 것이다.However, the finger pin member 50 is the same diameter in the longitudinal direction, the pin member 40 is divided into 16mm area by the same width of the dove tail portion 31 and the connecting portion 21, The concave portion 41 is formed by reducing the diameter of the 6 mm long region in the center of the 16 mm divided region by 0.1 mm.

그리고 상기 연결부(21)의 하부는 구속되며, 상기 도브 테일부(31)는 상부로 당겨지도록 하여 실제 증기 터빈에서 원심력이 가해지는 상기 블레이드 구조체의 블레이드부재(30)의 구조와 동일한 효과로 모사하였다..In addition, the lower part of the connection part 21 is restrained, and the dove tail part 31 is pulled upward to simulate the same effect as the structure of the blade member 30 of the blade structure in which the centrifugal force is applied in the actual steam turbine. ..

상기한 바와 같은 상태로 탄성 영역에서의 접촉 해석을 실시하여 도 9 내지 도 14에서 비교 예와 본 발명의 탄성 접촉 해석을 확인할 수 있다.The contact analysis in the elastic region in the above state can be performed to confirm the comparative example and the elastic contact analysis of the present invention in FIGS. 9 to 14.

도 9 내지 도 11은 비교 예, 즉, 도 7의 3차원 모델에서 탄성 접촉 해석한 것으로, 도 9는 상기 도 7의 핑거 핀부재(50)의 굽힘 응력 해석 결과를 나타낸 도면이다.9 to 11 are comparative examples, that is, elastic contact analysis in the three-dimensional model of FIG. 7, and FIG. 9 is a diagram illustrating a bending stress analysis result of the finger pin member 50 of FIG. 7.

또, 도 10은 도 7의 핑거 핀부재(50)의의 전단 응력 해석 결과를 나타낸 도면이고, 도 11은 접촉 응력 해석에 의한 도 7의 도브 테일부(31)에서의 응력 분포 결과를 나타낸 도면인 것이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a shear stress analysis result of the finger pin member 50 of FIG. 7, and FIG. 11 is a diagram illustrating a stress distribution result of the dove tail portion 31 of FIG. 7 by contact stress analysis. will be.

이와 비교 하여 도 12 내지 도 14는 본 발명, 즉, 도 도 8의 3차원 모델에서 탄성 접촉 해석한 것으로, 도 12는 상기 도 8의 핀부재(40)의 굽힘 응력 해석 결과를 나타낸 도면이다.12 to 14 are the present invention, that is, the elastic contact analysis in the three-dimensional model of Figure 8, Figure 12 is a view showing the bending stress analysis results of the pin member 40 of FIG.

또, 도 13은 도 8의 핀부재(40)의의 전단 응력 해석 결과를 나타낸 도면이고, 도 14는 접촉 응력 해석에 의한 도 8의 도브 테일부(31)에서의 응력 분포 결과를 나타낸 도면인 것이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a result of shear stress analysis of the pin member 40 of FIG. 8, and FIG. 14 is a diagram illustrating a stress distribution result of the dove tail portion 31 of FIG. 8 by contact stress analysis. .

본 발명의 핀부재(40)는 상기 도 9와, 도 12를 비교 분석한 결과, 최고 굽힘 응력이 5%감소하는 것으로 확인되고, 도 10 및 도 11을 도 13 및 도 14와 비교 분석한 결과 핀 자체의 전단 응력이나 핀이 관통된 주변의 응력 분포 상태에 심각한 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다.In the pin member 40 of the present invention, the results of the comparative analysis of FIG. 9 and FIG. 12 confirm that the highest bending stress is reduced by 5%, and the results of comparing the analysis of FIGS. 10 and 11 with FIGS. 13 and 14. It has been found that the shear stress of the pin itself or the stress distribution around the pin is not severely affected.

본 발명은 상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21) 사이의 유격과, 상기 도브 테일부(31)와 상기 연결부(21)를 관통하는 상기 핀부재(40)와 상기 핀부재(40)가 관통하는 구멍에서 발생하는 유격이 일정한 상태에서 상기 핀부재(40)의 응력 자체를 감소시켜 내구성을 증대시키는 것이다.The present invention provides a clearance between the dove tail portion 31 and the connecting portion 21, and the pin member 40 and the pin member 40 penetrating through the dove tail portion 31 and the connecting portion 21. In the state where the clearance generated in the hole through the constant is to reduce the stress itself of the pin member 40 to increase the durability.

본 발명은 상기한 바와 같이 핀부재(40)의 강성을 증가시켜 상기 핀부재(40)의 파손에 의한 사고 발생 및 증기 터빈의 심각한 오작동 발생을 최소화하는 것이다.The present invention is to increase the rigidity of the pin member 40 as described above to minimize the occurrence of accidents due to breakage of the pin member 40 and serious malfunction of the steam turbine.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention, which is understood to be included in the configuration of the present invention.

10 : 회전 축부재 20 : 축 디스크부재
21 : 연결부 30 : 블레이드부재
31 : 도브 테일부 40 : 핀부재
41 : 오목부 50 : 핑거 핀부재10: rotating shaft member 20: shaft disk member
21: connecting portion 30: blade member
31: dove tail portion 40: pin member
41: recess 50: finger pin member

Claims (10)

복수의 삽입 홈이 이격되게 형성된 연결부가 외주면에 형성되며 회전 축부재(Rotor)의 외주면에 돌출된 축 디스크부재와, 상기 연결부의 삽입 홈에 끼워 결합하는 복수의 도브 테일부가 하부에 이격되게 돌출되는 복수의 블레이드부재와, 상기 연결부와 상기 도브 테일부를 관통하여 상기 연결부와 상기 도브 테일부를 결합시키는 핀부재를 포함하며,
상기 핀부재는 상기 도브 테일부와 대응하는 부분의 외측 둘레 및 상기 연결부와 대응하는 부분의 외측 둘레를 따라 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 증기 터빈용 블레이드 구조체.A connecting portion formed with a plurality of insertion grooves spaced apart from each other is formed on the outer circumferential surface and the shaft disk member protruding on the outer circumferential surface of the rotating shaft member (Rotor), and a plurality of dove tail portions to be fitted into the insertion groove of the connecting portion is projected apart from the bottom A plurality of blade members and pin members penetrating the connection portion and the dove tail portion to couple the connection portion and the dove tail portion,
The fin member is a blade structure for a steam turbine, characterized in that the recessed portion is formed along the outer periphery of the portion corresponding to the dove tail portion and the connection portion. 청구항 1에 있어서,
상기 오목부는 상기 도브 테일부 및 상기 연결부와 대응하는 각 부분에서 중앙에 형성된 것을 특징으로 하는 증기 터빈용 블레이드 구조체.The method according to claim 1,
And the concave portion is formed centrally in each of the portions corresponding to the dove tail portion and the connecting portion. 청구항 1에 있어서,
상기 핀부재는 상기 오목부의 양 측에서 상기 도브 테일부 및 상기 연결부와 균일하게 접촉되는 접촉 부분이 형성되는 것을 특징으로 하는 증기 터빈용 블레이드 구조체.The method according to claim 1,
The fin member is a blade structure for a steam turbine, characterized in that the contact portion is in uniform contact with the dove tail portion and the connecting portion on both sides of the concave portion. 청구항 1에 있어서,
상기 도브 테일부와 상기 연결부의 경계부분은 상기 핀부재에서 상기 도브 테일부 및 상기 연결부와 접촉되는 접촉 부분의 중앙에 배치된 것을 특징으로 하는 증기 터빈용 블레이드 구조체. The method according to claim 1,
The boundary portion of the dove tail portion and the connecting portion is disposed in the center of the contact portion in contact with the dove tail portion and the connecting portion in the pin member. 청구항 1에 있어서,
상기 오목부는 상기 핀부재의 외경을 얇게 연삭해서 형성되는 것을 특징으로 하는 증기 터빈용 블레이드 구조체.The method according to claim 1,
The recess is formed by thinly grinding the outer diameter of the fin member blade structure for a steam turbine. 삽입 홈이 형성된 연결부와, 상기 연결부에 삽입되는 도브 테일부를 관통하여 상기 연결부와 도브 테일부를 결합시키며,
상기 도브 테일부와 대응하는 부분의 외측 둘레 및 상기 연결부와 대응하는 부분의 외측 둘레를 따라 오목부가 형성된 핀부재인 것을 특징으로 하는 조립용 핀.Combining the connection portion and the dove tail portion through the connection portion formed with the insertion groove, the dove tail portion inserted into the connection portion,
And a pin member having a recess formed along an outer circumference of the portion corresponding to the dove tail portion and an outer circumference of the portion corresponding to the connecting portion. 청구항 6에 있어서,
상기 오목부는 상기 도브 테일부 및 상기 연결부와 대응하는 각 부분에서 중앙에 형성된 것을 특징으로 하는 조립용 핀.The method of claim 6,
And said concave portion is formed at the center at each portion corresponding to said dove tail portion and said connecting portion. 청구항 6에 있어서,
상기 핀부재는 상기 오목부의 양 측에서 상기 도브 테일부 및 상기 연결부와 균일하게 접촉되는 접촉 부분이 형성되는 것을 특징으로 하는 조립용 핀.The method of claim 6,
The pin member is an assembly pin, characterized in that the contact portion in uniform contact with the dove tail portion and the connecting portion is formed on both sides of the concave portion. 청구항 6에 있어서,
상기 도브 테일부와 상기 연결부의 경계부분은 상기 핀부재에서 상기 도브 테일부 및 상기 연결부와 접촉되는 접촉 부분의 중앙에 배치된 것을 특징으로 하는 조립용 핀.The method of claim 6,
And the boundary portion of the dove tail portion and the connecting portion is disposed at the center of the contact portion in contact with the dove tail portion and the connecting portion in the pin member. 청구항 6에 있어서,
상기 오목부는 상기 핀부재의 외경을 얇게 연삭해서 형성되는 것을 특징으로 하는 조립용 핀.
The method of claim 6,
And said recess is formed by thinly grinding the outer diameter of said pin member.
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