KR101182705B1 - 고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트에 관한 것으로, 액튜에이터용 샤프트의 비틀림 응력 및 전단 응력을 충분히 크게 하면서도 원자재의 구득이 용이하며 중량을 최소화할 수 있도록 함과 동시에 고열에 의한 변형이 최소화될 수 있도록 하고 댐퍼를 회동시키는 과정에서 액튜에이터용 샤프트가 받게 되는 응력을 분산시켜 최소화되도록 한 고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트를 제공함에 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 액튜에이터의 샤프트와 회동간을 봉상의 통체가 아닌 복수개의 크로스바에 교차 연결간을 용접하여서 된 격자(lattice) 구조로 하여서 된 것이다.
이에 따라, 본 발명은 액튜에이터용 샤프트가 받게 되는 비틀림, 전단 응력에 부합되는 규격으로 제작할 수 있게 되어 대형의 디버터에도 사용가능한 샤프트를 제공할 수 있게 되며, 샤프트의 열 신축률을 균등화시켜 변형을 억제하고 응력을 분산시킬 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Description

고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트{Damper Driving Actuator Shaft of Diverter for High Temperature Gas}

본 발명은 고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면 가스 터빈에서 분출되는 고온가스를 평상시 보일러로 전달하고, 보수 등을 위하여 필요한 경우에는 보일러로의 전달을 차단하고 외기로 방출하기 위한 고온 가스 디버터에 있어서, 가스 터빈에서 분출되는 고온 가스가 대기로 방출되거나 보일러 등 설비로 공급되도록 하기 위한 댐퍼를 회동시키는 액튜에이터용 샤프트에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 디버터 댐퍼는 고온 가스 통로의 어느 한 방향을 폐쇄시키기 위하여 회동되는 것이며, 이러한 회동을 위한 동력을 제공하기 위한 액튜에이터(10)의 회전축(11)에 샤프트(20)가 연결되고, 샤프트(20)와 댐퍼(60) 사이에는 회동간(30)과 연결봉(50)이 힌지(40)로 체결되어 액튜에이터(10)의 회전축(11)이 회전하면 회동간(30)과 연결봉(50)에 현가된 댐퍼(60)가 하강하면서 보일러 측으로 향하는 출구(80)를 밀폐시켜 상방 배기구(90)로 배기되도록 하거나 상방 배기구(90)를 폐쇄시켜 고온가스가 보일러로 정상 공급되도록 하는 운전 상태로 되도록 하는 것이며, 이러한 종래의 디버터의 전체적인 외관을 도 1로 보였으며, 댐퍼(60)의 실제 회동 상태를 도 2로 도시하였다. 이러한 종래의 디버터용 샤프트는 도 2의 실선으로 도시한 바와 같이 출구(80)를 폐쇄하여 상방 배기구(90)로 고온가스가 배기되는 경우나, 도 2의 점선으로 도시한 바와 같이 상방 배기구(90)를 폐쇄하여 출구(80)로 보일러로 고온가스가 공급되도록 하였다. 이러한 액튜에이터(10)의 동력으로 회동하는 회전축(11)은 그 중량이 1t ~ 6t에 이르는 댐퍼(60)를 회동시켜야 하므로, 대단히 큰 비틀림 응력과 전단 응력을 받게 된다. 그러므로, 불가피하게 샤프트(20)를 제작하기 위하여 직경이 굵은 고가의 강재를 사용하여야 하며, 실제로 구득 가능한 강봉의 굵기는 최대 400mm로 제한되는 것이어서, 디버터의 최대 크기가 제한되며, 이에 따라 설계 제한이 불가피하게 되는 문제점이 있다. 또한, 이러한 굵은 직경의 강재는 그 구득이 매우 어려울 뿐만 아니라 가공 전용 설비를 구비하기 어려우므로 가공 오차의 확대가 불가피하며, 굵은 직경의 샤프트(20)는 댐퍼(60)뿐만 아니라 자체의 하중도 대단히 무거우므로 고열과 과도한 댐퍼(60) 하중에 의하여 쉽게 변형되는 등의 많은 문제점이 노출되고 있다.

또한, 이러한 종래의 고온 가스 디버터는 액튜에이터(10)가 일측에만 설치되어 있으며, 이에 따라 액튜에이터(10)에 연결된 샤프트(20)가 댐퍼(60)의 무게와 자체의 무게에 의하여 받게 되는 비틀림, 전단 응력이 더욱 커지므로 손상을 방지하기 위하여 샤프트(20)의 직경을 더욱 크게 하여야 하는 것이어서 전술한 바와 같은 문제점을 더욱 악화시키게 되는 것이다.

본 발명의 제 1목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 액튜에이터용 샤프트의 비틀림 응력 및 전단 응력을 충분히 크게 하면서도 원자재의 구득이 용이하며 중량을 최소화할 수 있도록 한 고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트를 제공함에 있다.

본 발명의 제 2목적은 고열에 의한 변형이 최소화될 수 있도록 한 고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트를 제공함에 있다.

본 발명의 제 3목적은 댐퍼를 회동시키는 과정에서 액튜에이터용 샤프트가 받게 되는 응력을 분산시킬 수 있도록 한 고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 액튜에이터의 샤프트를 봉상의 통체가 아닌 복수개의 크로스바에 교차 연결간을 용접하여서 된 격자(lattice) 구조로 함으로써 구득이 용이한 원자재를 활용하여 비틀림응력과 전단응력을 수용할 수 있게 되도록 제작할 수 있게 되며,

액튜에이터 샤프트의 자제 중량을 최소화하여 액튜에이터가 받게 되는 응력을 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 다수의 크로스바와 교차 방향 보강 요소에 의하여 열변형이 최소화될 수 있도록 하며, 아울러, 액튜에이터 샤프트의 양측에 작은 용량의 액튜에이터를 분산 설치함으로써 샤프트가 받게 되는 응력이 분산될 수 있도록 하여서 된 고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트를 제안한다.

이와 같이 하여 본 발명은 시중에서 구득이 용이한 복수개의 크로스바에 다수의 교차 연결간을 용접하여서 되는 것이므로, 액튜에이터용 샤프트가 받게 되는 비틀림, 전단 응력에 부합되는 규격으로 제작할 수 있게 되므로, 종래의 경우와는 달리 필요한 용량의 디버터 제작에 필요한 샤프트를 제작할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

아울러, 본 발명은 크로스바와 교차 연결간으로 된 것이므로 봉상의 샤프트에 비하여 그 중량이 크게 감소되는 것이어서 샤프트 자체의 과다한 중량으로 인하여 변형이 초래되거나 댐퍼의 처짐 등이 발생되지 않으므로 신뢰성 높은 동작이 가능하게 되는 효과가 있다.

아울러, 본 발명은 액튜에이터용 샤프트가 고온의 가스에 의한 불가피한 신축에도 불구하고 교차 연결간이 전체적으로 열 신축률을 균등화시켜 변형을 억제하므로 액튜에이터에 의한 댐퍼 회동이 정확하고 원활하게 실시되는 효과가 있다.

아울러, 본 발명은 샤프트의 양측에 설치되는 두개의 액튜에이터에 의하여 댐퍼의 중량에 의하여 받게 되는 응력이 양측으로 분산되어 샤프트가 받게 되는 응력을 최소화되는 유용한 효과가 있다.

도 1은 종래의 디버터 댐퍼의 전체적인 외관을 보인 사시도.
도 2는 종래의 디버터 댐퍼 작동 상태를 보인 종단면도.
도 3은 본 발명에 의한 액튜에이터용 샤프트를 보인 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 디버터 댐퍼의 전체적인 외관을 보인 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 디버터 댐퍼에 의한 배기 상태를 보인 작동 상태 종단면도.
도 6은 본 발명에 의한 디버터 댐퍼에 의한 보일러로의 고온 가스 공급 상태를 보인 작동상태 종단면도.
도 7은 본 발명에 의한 액튜에이터의 설치 상태를 보인 설명도.
도 8은 본 발명에 의한 회동간의 다른 실시예.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 의한 액튜에이터(101)용 샤프트의 전체적인 구조를 사시도로 도시하였다. 이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 액튜에이터 샤프트는 액튜에이터(101)의 회전축(100)에 결합시키기 위한 양측의 회동관(201)과, 회동관(201) 사이를 연결하는 크로스바(202)와, 크로스바(202) 사이에 설치된 교차 연결간(203)을 용접하여서 된 격자구조축(200)과, 격자구조축(200)에 설치된 2개의 회동간(300)과, 회동간(300) 및 댐퍼(600) 사이를 체결한 연결봉(500)이 경첩(400)으로 연결된 것이다.

이러한 본 발명에 의한 액튜에이터용 샤프트를 채용한 디버터의 전체적인 구조를 도 4의 사시도로 도시하였다. 이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 디버터의 본체 상방에 액튜에이터(101)와 함께 설치되는 것이며, 액튜에이터(101)의 회전축(100)에 의하여 회동관(201), 크로스바(202) 및 교차 연결간(203)으로 구성된 격자구조축(200)과, 회동간(300), 연결봉(500)이 연동되면서 도면상 반시계 방향으로 회동되어 댐퍼(600)가 수직으로 세워져 출구(800)를 폐쇄하여 입구(700)로 유입되는 고온 가스를 배기구(900)로 배출시키는 도 5로 보인 상태로 되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 도 6으로 보인 바와 같이 액튜에이터(101)의 회전축(100)을 시계 방향으로 회동시켜 회동관(201), 크로스바(202) 및 교차 연결간(203)으로 구성된 격자구조축(200)과, 회동간(300), 연결봉(500)이 연동되면서 댐퍼(600)가 수평으로 상승하여 배기구(900)를 폐쇄함으로써 고온 가스가 입구(700)를 경유하여 출구(800)측으로 배출되어 보일러로 공급되도록 할 수 있는 것이다.

이와 같이 된 본 발명은 격자구조축(200)을 회동시키기 위한 동력 공급원으로 하나의 액튜에이터(101)를 사용할 수도 있으나, 응력을 분산시켜 안정적이면서도 격자구조축(200)에 과도한 응력이 가하여 짐을 방지하기 위하여 도 7로 보인 바와 같이, 디버터의 상방 양측에 액튜에이터(101)를 설치하고, 두 개의 액튜에이터(101)의 회전축(100)에 격자구조축(200) 양측의 회동관(201)이 결합되도록 할 수 있다. 그러므로, 액튜에이터(101)의 회전축(100)이 회전하면 양측의 회동관(201)이 함께 회전함으로써, 회동관(201)에 연결된 크로스바(202)가 회전하게 됨으로써 회동시나 정지시 응력이 분산될 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에는 편의상 4개의 크로스바(202)가 양단의 회동관(201)을 연결하고 있으며, 크로스바(202) 사이에 다수의 교차 연결간(203)을 용접하여 격자구조축(200)을 형성한 것이다. 그러므로, 본 발명에서는 격자구조축(200)의 규격을 필요에 따라 얼마든지 크게 할 수 있어서 디버터의 댐퍼(600) 규격도 필요한 만큼 크게 할 수 있는 것임은 물론이다.

또한, 본 발명에서는 격자구조축(200)의 크로스바(202) 및 교차 연결간(203)의 두께나 굵기 등 규격을 크게 하고, 이들의 설치 간격을 좁게 함으로써 견고한 격자구조축(200)이 되도록 하여 회동 중에 받게 되는 비틀림 응력이나 전단응력에 의하여 변형이나 손상이 발생하지 않도록 할 수 있는 것이며,

디버터가 소형의 것인 경우에는 이와는 반대로 적정한 규격의 크로스바(202) 및 교차 연결간(203)을 적절한 간격으로 배치하고 용접하여 제작함으로써 경제적 설계 및 제작이 가능하도록 하여야 함은 물론이다.

아울러, 본 발명에서는 회동관(201)과 크로스바(202)를 연결하기 위하여 체결간(205)과 연결판(204)을 사용하거나, 체결간(205)만을 사용할 수도 있으며, 체결간(205)과 연결판(204) 모두를 사용함으로써 회동관(201)과 크로스바(202) 사이의 견고한 결속이 가능하게 된다. 또한, 본 발명에서는 크로스바(202)에 설치되는 회동간(300)을 프로젝션바(301)와 다수의 교차 연결간(302)을 용접하여서 된 형태로 제작할 수 있으며, 경우에 따라서는 도 8로 보인 바와 같이 다수의 판체(303)를 용접하여서 된 구조체로 회동간(300)을 설치할 수도 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명이 의도하는 요지 및 개념 내에서 다양하게 변화시켜 실시하는 것이 가능하다.

100:회전축 101:액튜에이터 200:격자 구조축
201:회동관 202:크로스바 203:교차 연결간
204:연결판 205:체결간 300:회동간
301:프로젝션바 302:교차 연결간 303:판체
400:경첩 500:연결봉 600:댐퍼
700:입구 800:출구 900:배기구

Claims (5)

1. 디버터의 본체 상방 양측에 각각 설치된 액튜에이터(101)와, 상기 액튜에이터(101)의 회전축(100)에 의하여 회동간(300) 및 연결간(203)에 연결된 댐퍼(600)가 수직 또는 수평으로 이동되도록 함으로써, 입구(700)와 배기구(900)가 연통되거나 출구(800)가 연통되도록 하되,
   상기 각 액튜에이터(101)의 회전축(100)에 체결되는 회동관(201)과, 2개의 회동관(201) 사이를 연결하기 위한 복수의 크로스바(202)와, 상기 크로스바(202) 사이를 연결시키는 교차 연결간(203)으로 구성된 격자구조축(200)과, 상기 격자구조축(200)에 설치된 2개 이상의 회동간(300)을 구비함을 특징으로 하는 고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   전술한 회동관(201)과 크로스바(202)를 연결하기 위하여 체결간(205)과 연결판(204)을 사용하여서 됨을 특징으로 하는 고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트.
4. 청구항 1에 있어서,
   전술한 격자구조축(200)에 고정되는 회동간(300)은 프로젝션바(301)와 다수의 교차 연결간(302)을 용접하여서 됨을 특징으로 하는 고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트.
5. 청구항 1에 있어서,
   전술한 격자구조축(200)에 고정되는 회동간(300)은 다수의 판체(303)를 용접하여서 된 구조체임을 특징으로 하는 고온 가스 디버터의 댐퍼 구동 액튜에이터용 샤프트.

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