KR101316295B1

KR101316295B1 - 회전 기계의 정익 유닛, 회전 기계의 정익 유닛의 제조 방법 및 회전 기계의 정익 유닛의 결합 방법

Info

Publication number: KR101316295B1
Application number: KR1020137010678A
Authority: KR
Inventors: 다케키 나카야마; 유키 야마모토
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-10-08
Also published as: US20120219412A1; CN103201460B; KR20130054448A; CN103201460A; WO2012117612A1; JP2012180748A; US9086078B2; JP5342579B2; EP2682566A1; EP2682566A4; EP2682566B1

Abstract

중심축 주위에 복수의 정익 부재(10)가 배열되고, 각 정익 부재(10)의 외주측에 형성된 외측 슈라우드(12)가 주위 방향으로 연속되어, 서로 결합된 회전 기계의 정익 유닛(9)이며, 상기 주위 방향으로 연장되고, 상기 복수의 정익 부재(10)의 외측 슈라우드(12)에 대해 상기 중심축이 연장되는 주축방향의 일측으로부터 접촉하는 제1 밴드 부재(20)와, 상기 주위 방향으로 연장되고, 상기 복수의 정익 부재(10)의 외측 슈라우드(12)에 대해 상기 주축방향의 타측으로부터 접촉하는 제2 밴드 부재(30)와, 제1 밴드 부재(20)와 제2 밴드 부재(30)를 체결하여 복수의 정익 부재(10)의 외측 슈라우드(12)를 결합하는 체결 부재(40)를 구비한다.

Description

회전 기계의 정익 유닛, 회전 기계의 정익 유닛의 제조 방법 및 회전 기계의 정익 유닛의 결합 방법 {STATOR BLADE UNIT OF ROTARY MACHINE, METHOD FOR PRODUCING STATOR BLADE UNIT OF ROTARY MACHINE, AND METHOD FOR JOINING STATOR BLADE UNIT OF ROTARY MACHINE}

본 발명은, 회전 기계의 정익 유닛, 회전 기계의 정익 유닛의 제조 방법 및 회전 기계의 정익 유닛의 결합 방법에 관한 것이다.

본원은, 2011년 2월 28일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2011-042310호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 예를 들어 가스 터빈의 압축기나 터빈, 혹은 증기 터빈 등의 회전 기계에 있어서, 로터의 외주를 따라 연장되는 케이싱의 내주부에 정익 유닛이 배치된 것이 알려져 있다. 이 정익 유닛은, 중심축 주위에 복수의 정익 부재가 배열되고, 각 정익 부재의 외주측에 형성된 외측 슈라우드가 주위 방향으로 연속되어, 서로 결합되어 있다. 이러한 정익 유닛으로서는, 예를 들어 하기 특허문헌 1에 개시하는 바와 같이, 원환상으로 연결시킨 외측 슈라우드와 내측 슈라우드가 용접에 의해 결합됨으로써, 복수의 정익 부재가 일체로 되어 있다.

그런데, 상기한 바와 같이 용접에 의해 복수의 정익 부재를 일체로 하면, 외측 슈라우드 및 정익체에 다량의 용접열이 입열되어 열변형되어 버린다. 이러한 폐해를 피하기 위해, 하기 특허문헌 2에 있어서는, 원환상으로 연결된 외측 슈라우드의 외주에, 주위 방향으로 연장되는 결합 부재를 따르게 하여, 이 결합 부재와 외측 슈라우드를 용접함으로써, 외측 슈라우드 및 정익체에의 입열을 억제하고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2009-2338호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-97370호 공보

종래의 기술에 있어서는, 결합 부재를 개재시킴으로써 외측 슈라우드에의 입열을 억제하고 있다. 그러나, 복수의 정익 부재를 용접에 의해 결합하는 것에는 변함이 없고, 입열에 의해 열변형이 발생할 수 있으므로, 설계값에 대한 정밀도가 저하되어 버린다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 설계값에 대한 정밀도가 높은 정익 유닛을 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 회전 기계의 정익 유닛은, 중심축 주위에 복수의 정익 부재가 배열되고, 상기 각 정익 부재의 외주측에 형성된 외측 슈라우드가 주위 방향으로 연속되어, 서로 결합된 회전 기계의 정익 유닛이며, 상기 주위 방향으로 연장되어, 상기 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드에 대해 상기 중심축이 연장되는 주축방향의 일측으로부터 접촉하는 제1 밴드 부재와, 상기 주위 방향으로 연장되어, 상기 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드에 대해 상기 주축방향의 타측으로부터 접촉하는 제2 밴드 부재와, 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재를 체결하여 상기 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드를 결합하는 체결 부재를 구비한다.

이와 같이 하면, 제1 밴드 부재와 제2 밴드 부재를 체결하여 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드를 결합하므로, 정익 부재의 결합을 위해 용접을 할 필요가 없어진다. 이에 의해, 정익 부재의 조립 과정에 있어서 정익 부재에 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 조립 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 설계값에 대한 정밀도가 높은 정익 유닛을 얻을 수 있다.

또한, 상기 제1 밴드 부재 및 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽은, 상기 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드에 대해 끼워 맞추어져 있다.

이와 같이 하면, 제1 밴드 부재 및 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽이 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드에 대해 끼워 맞추어져 있다. 그로 인해, 외측 슈라우드에 끼워 맞추어지는 제1 밴드 부재 또는 제2 밴드 부재의, 외측 슈라우드에 대한 위치 어긋남을 억제하여, 설계값에 대한 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 체결 부재가, 상기 외측 슈라우드를 상기 주축방향으로 관통하고 있다.

이와 같이 하면, 체결 부재가 외측 슈라우드를 주축방향으로 관통하고 있으므로, 정익 유닛의 내부에 체결 부재가 위치한다. 이에 의해, 체결 부재가 정익 유닛의 외측으로 돌출되지 않으므로, 구성을 콤팩트하게 할 수 있다.

또한, 상기 체결 부재는, 상기 주위 방향으로 간격을 두고 복수 설치되고, 상기 주축방향으로 보아, 상기 주위 방향에 인접하여 쌍을 이루는 2개의 상기 체결 부재의 사이에, 적어도 하나의 상기 정익 부재가 위치하고 있다.

이와 같이 하면, 2개의 체결 부재의 사이에 정익 부재가 적어도 하나 위치하고 있으므로, 2개의 체결 부재에 의해 적어도 2개 이상의 정익 부재를 체결할 수 있다. 이에 의해, 정익 부재의 수량에 대해 체결 부재의 수량이 적어지므로, 부품 개수를 적게 할 수 있다.

또한, 상기 제1 밴드 부재 및 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽은, 원환상으로 형성되어 있다.

이와 같이 하면, 제1 밴드 부재 및 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽이 원환상이므로, 구조적으로 안정되어 강성을 향상시킨다. 이에 의해, 변형이 억제되어 설계값에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 밴드 부재 및 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽은, 원환상으로 형성되고, 복수의 원호 띠 형상체로 분할되어 있다.

이와 같이 하면, 제1 밴드 부재 및 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽이 원호 띠 형상체로 분할되어 있으므로, 원호 띠 형상체의 위치를 조정함으로써, 제작 공차를 조정하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 제1 밴드 부재 및 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽은, 상기 정익 부재의 외측 슈라우드에 매설되어, 상기 외측 슈라우드측을 향해 소성 변형된 압궤부를 구비한다.

이와 같이 하면, 제1 밴드 부재 및 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽이 압궤부를 구비하므로, 압궤부가 설치된 제1 밴드 부재 또는 제2 밴드 부재를 외측 슈라우드를 향해 상대 변위시킴으로써 압궤부가 밀착한다. 이에 의해, 제2 밴드 부재와 외측 슈라우드의 끼워 맞춤의 불충분함을 억제할 수 있다.

또한, 상기 외측 슈라우드는, 상기 체결 부재가 관통하고, 상기 주위 방향의 일측으로부터 타측을 향해 연장되는 관통부를 갖는다.

이와 같이 하면, 조립 장착시에 있어서, 체결 부재의 관통 위치를 주위 방향으로 미세 조정하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 조립의 용이성이 향상되므로, 조립 작업을 단축하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 관한 회전 기계의 정익 유닛의 제조 방법은, 중심축 주위에 복수의 정익 부재가 배열되고, 상기 각 정익 부재의 외주측에 형성된 외측 슈라우드가 주위 방향으로 연속되어, 서로 결합된 회전 기계의 정익 유닛의 제조 방법이며, 상기 복수의 정익 부재, 상기 주위 방향으로 연장되어, 상기 중심축이 연장되는 주축방향의 일측으로부터 상기 외측 슈라우드의 일단부에 끼워 맞춤 가능한 제1 밴드 부재 및 상기 중심축 주위에 상기 주위 방향으로 연장되어, 상기 주축방향의 타측으로부터 상기 외측 슈라우드의 타단부에 끼워 맞춤 가능한 제2 밴드 부재를 준비하는 준비 공정과, 작업 지지면에 적재한 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 한쪽에 대해 상기 정익 부재의 외측 슈라우드의 일단부를 끼워 맞춤시키면서 상기 복수의 정익 부재를 상기 주 방향으로 배열하는 배열 공정과, 상기 주위 방향으로 연속된 복수의 외측 슈라우드의 타단부에 상기 제2 밴드 부재를 끼워 맞춤시키는 끼움 공정과, 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재를 체결하여 상기 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드를 결합하는 체결 공정을 갖는다.

이와 같이 하면, 작업 지지면에 적재한 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 한쪽에 대해 정익 부재의 외측 슈라우드의 일단부를 끼워 맞춤시키면서 복수의 정익 부재를 주위 방향으로 배열할 수 있다. 또한, 주위 방향으로 배열된 복수의 정익 부재의, 주위 방향으로 연속된 복수의 외측 슈라우드의 타단부에 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 다른 쪽을 끼워 맞춤시킨다. 그로 인해, 일단부와 제1 밴드 부재의 끼워 맞춤 및 타단부와 제2 밴드 부재의 끼워 맞춤에 의해, 외측 슈라우드에 대한 제1 밴드 부재와 제2 밴드 부재의 각각의 위치 결정을 용이하게 할 수 있다. 이에 의해, 작업성이 향상되므로, 정익 유닛을 용이하고 또한 고정밀도로 조립할 수 있다.

또한, 정익 부재의 연결에 의해 정익 부재에 입열되는 일이 없다. 이에 의해, 정익 부재의 조립 과정에 있어서 정익 부재에 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 조립 정밀도를 향상시킬 수 있다.

따라서, 설계값에 대한 정밀도가 높은 정익 유닛을 얻을 수 있다.

또한, 상기 준비 공정은, 상기 정익 부재의 외측 슈라우드의 일단부에 오목부를 형성하는 한편, 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 한쪽에, 상기 주위 방향으로 연장되어, 평탄 형상으로 형성된 기반부와 수직 방향으로 돌출되어 주위 방향으로 연장되는 기준면을 포함하는 볼록부를 형성하고, 상기 체결 공정은, 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 한쪽의 볼록부를 상기 정익 부재의 오목부에 끼워 맞춤시키고, 상기 정익 부재의 외측 슈라우드의 일단부를 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 한쪽의 기준면에 압박하면서 상기 체결 부재에 의해 체결한다.

이와 같이 하면, 정익 부재의 외측 슈라우드의 일단부를 제1 밴드 부재와 제2 밴드 부재 중 한쪽의 볼록부의 기준면에 압박하면서 제1 밴드 부재와 제2 밴드 부재를 체결하므로, 제1 밴드 부재의 비틀림이나 굽힘을 억제할 수 있다. 이에 의해, 제1 밴드 부재와 복수의 정익 부재 사이에 간극이 생기는 것을 억제할 수 있어, 정익 유닛을 고정밀도로 조립할 수 있다.

또한, 미리 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽에 밴드 절삭 여유를 형성하고, 상기 체결 공정 후에 상기 밴드 절삭 여유를 절삭하여 크기를 조정한다.

이와 같이 하면, 제1 밴드 부재와 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽에 형성된 밴드 절삭 여유가 절삭되어 제거된다. 그로 인해, 제1 밴드 부재와 제2 밴드 부재를 대형화시켜 비틀림 강성이나 굽힘 강성을 높여 조립 정밀도의 향상을 도모하였다고 해도, 정익 유닛을 소정의 크기로 억제할 수 있다.

또한, 상기 밴드 절삭 여유에 연속되도록, 미리 상기 정익 부재의 외측 슈라우드에 슈라우드 절삭 여유를 형성하고, 상기 체결 공정 후에, 상기 밴드 절삭 여유와 함께 상기 슈라우드 절삭 여유를 절삭하여 크기를 조정한다.

이와 같이 하면, 밴드 절삭 여유와 함께, 정익 부재의 슈라우드 절삭 여유를 제거하므로, 제거 작업을 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 끼움 공정에 있어서 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽을 상기 정익 부재의 외측 슈라우드에 매설시킨다. 상기 체결 공정 후에, 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 상기 외측 슈라우드에 매설시킨 한쪽을, 상기 외측 슈라우드측을 향해 소성 변형시킨다. 이것에 의해, 상기 외측 슈라우드에 매설시킨 한쪽과 상기 외측 슈라우드의 간극을 메운다.

이와 같이 하면, 제1 밴드 부재와 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽과 외측 슈라우드의 간극을 메우므로, 제1 밴드 부재와 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽과 외측 슈라우드 사이에 발생하는 덜걱거림을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 회전 기계의 정익 유닛의 결합 방법은, 중심축 주위에 복수의 정익 부재가 배열되고, 상기 각 정익 부재의 외주측에 형성된 외측 슈라우드가 주위 방향으로 연속되어, 서로 결합된 회전 기계의 정익 유닛의 결합 방법이며, 상기 주위 방향으로 연속된 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드에 대해, 상기 주위 방향으로 연장되는 제1 밴드 부재를 상기 중심축이 연장되는 주축방향의 일측으로부터 설치하고, 상기 주위 방향으로 연장되는 제2 밴드 부재를 상기 주축방향의 타측으로부터 설치하여, 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재를 체결하여 상기 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드를 결합한다.

본 발명에 따르면, 설계값에 대한 정밀도가 높은 정익 유닛을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 증기 터빈(1)의 개략 구성 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 있어서, 도 1에 있어서의 주요부 Ⅰ의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 있어서, 도 2에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 있어서, 도 2에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 있어서, 도 2에 있어서의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 있어서, 도 3에 있어서의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 있어서, 도 3에 있어서의 주요부 Ⅵ의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 있어서, 도 4에 있어서의 주요부 Ⅶ의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 관한 정익 부재(60)의 정면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 있어서, 도 9에 있어서의 Ⅷ-Ⅷ선 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 관한 전방 밴드 부재(70)의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 있어서, 도 11에 있어서의 Ⅸ-Ⅸ선 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 관한 후방 밴드 부재(80)의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태에 있어서, 도 13에 있어서의 Ⅹ-Ⅹ선 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시 형태에 있어서, 도 13에 있어서의 주요부 XI의 확대도이다.
도 16은 본 발명의 실시 형태에 관한 정익 유닛(9)의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 실시 형태에 관한 정익 유닛(9)의 제조 공정에 있어서, 배열 공정, 끼움 공정, 체결 공정을 도시하는 개략도이다.
도 18은 본 발명의 실시 형태에 관한 정익 유닛(9)의 제조 공정에 있어서, 압궤 공정을 도시하는 개략도이다.
도 19는 본 발명의 실시 형태에 관한 정익 유닛(9)의 제조 공정에 있어서, 절삭 공정을 도시하는 개략도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.

[증기 터빈]

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 증기 터빈(회전 기계)(1)의 개략 구성 단면도이다.

증기 터빈(1)은, 케이싱(2)과, 조정 밸브(3)와, 축체(4)와, 정익 열(5)과, 동익 열(6)과, 베어링부(7)를 구비한다. 조정 밸브(3)는, 케이싱(2)에 유입되는 증기(S)의 양과 압력을 조정한다. 축체(4)는, 케이싱(2)의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 동력을 도시하지 않은 동력 전달 대상(예를 들어, 발전기)에 전달한다. 복수의 정익 열(5)은, 케이싱(2)의 내주에 배치된다. 복수의 동익 열(6)은, 축체(4)의 외주에 배열된다. 베어링부(7)는, 축체(4)를 축 주위로 회전 가능하게 지지한다.

케이싱(2)은, 외부로부터 내부 공간을 구획하고 있고, 그 내부 공간이 기밀하게 밀봉되어 있다. 이 케이싱(2)은, 축체(4) 및 복수의 동익 열(6)로 개략 구성되는 로터(R)의 주위를 따라 연장되어 있다. 케이싱(2)은, 케이싱 본체(2a) 외에, 케이싱 본체(2a)의 내주부를 따라 주위 방향으로 연장되어, 케이싱 본체(2a)에 고정된 외륜(2b)을 포함하고 있다.

또한, 이하의 설명에 있어서는, 로터(R)의 회전축 방향을 「주축방향」, 로터(R)의 주위 방향을 단순히 「주위 방향」, 로터(R)의 직경 방향을 「주 반경 방향」이라 한다.

조정 밸브(3)는, 조정 밸브실(3a)과, 밸브체(3b)와, 밸브 시트(3c)를 구비한다. 조정 밸브실(3a)은, 케이싱(2)의 내부에 복수개 설치되어 있고, 각각 도시하지 않은 보일러로부터 증기(S)가 유입된다. 밸브체(3b)는, 변위 가능하고, 밸브 시트(3c)는 밸브체(3b)가 착좌 및 이격 가능하다. 밸브체(3b)가 밸브 시트(3c)로부터 이격되면 증기 유로가 개방되어, 증기실(3d)을 통해 케이싱(2)의 내부 공간으로 증기(S)가 유입된다.

축체(4)는, 축 본체(4a)와, 이 축 본체(4a)의 외주로부터 축체(4)의 직경 방향으로 연장된 복수의 디스크(4b)를 구비하고 있다. 이 축체(4)는, 증기(S)로부터 얻은 회전 에너지를, 도시하지 않은 동력 전달 대상에 전달한다.

각 정익 열(5)은, 복수의 정익체(11)가 서로 간격을 두고 복수 연속되어 있다.

이 정익 열(5)은, 주 반경 방향에 있어서의 외측이 외륜(2b)에 의해 연결되고, 내측이 내륜(2c)에 의해 연결되어 있다.

이 정익 열(5)은, 주축방향으로 간격을 두고 복수의 단이 형성되어 있고, 하류측에 인접하는 동익 열(6)에 증기(S)를 안내한다.

동익 열(6)은, 복수의 동익체(6a)가 서로 간격을 두고 주위 방향으로 연속되어 있다. 각 동익체(6a)는, 각각의 기단부측이 축체(4)의 디스크(4b)에 지지되어 있고, 각각의 선단측에 형성된 팁 슈라우드(6b)가 전체적으로 원환 띠 형상으로 이어져 있다.

이 동익 열(6)은, 각 정익 열(5)의 하류측에 설치되어 있고, 정익 열(5)과 1조 1단으로 되어 있다. 즉, 증기 터빈(1)은, 증기(S)의 주류가 정익 열(5)과 동익 열(6)을 교대로 흐르도록 되어 있다.

베어링부(7)는, 저널 베어링 장치(7a) 및 스러스트 베어링 장치(7b)를 구비하고 있고, 축체(4)를 회전 가능하게 지지하고 있다.

도 2는 도 1에 있어서의 주요부 Ⅰ의 확대도이다.

상술한 증기 터빈(1)에 있어서의 각 정익 열(5)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 외륜(2b)의 내주부에 있어서 주위 방향으로 연장되는 내주 홈(2e)에, 정익 유닛(9)이 보유 지지된다.

[정익 유닛]

도 3은 도 2에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.

도 4는 도 2에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.

도 5는 도 2에 있어서의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.

도 6은 도 3에 있어서의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다.

도 7은 도 3에 있어서의 주요부 Ⅵ의 확대도이다.

도 8은 도 4에 있어서의 주요부 Ⅶ의 확대도이다.

정익 유닛(9)은, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 복수의 정익 부재(10)와, 전방 밴드 부재(제1 밴드 부재)(20)와, 도 4 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 후방 밴드 부재(제2 밴드 부재)(30)와, 복수의 체결 볼트(체결 부재)(40)를 구비하고 있고, 그 중심축 P를 로터(R)의 회전축과 겹치고 있다.

복수의 정익 부재(10)는, 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 정익체(11)와, 정익체(11)의 기단부에 접속된 외측 슈라우드(12)와, 정익체(11)의 선단에 접속된 내측 슈라우드(13)를 갖고 있다.

정익체(11)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 날개 단면 형상에 있어서, 두껍게 형성된 전방 모서리(11a)가 일방향을 향하고 있는 한편, 첨예 형상으로 형성된 후방 모서리(11b)가 상기한 일방향에 교차하는 일방향을 향하고 있다. 이하, 전방 모서리(11a)가 향하는 일방향을 「전방향」이라 하고, 그 반대 방향을 「후방향」이라 하고, 전방향과 후방향을 합쳐서 「전후 방향」이라 한다.

외측 슈라우드(12)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 정익 부재(10)를 그 길이 방향의 한쪽으로부터 본 경우에 있어서, 전후 방향에 직교하는 폭 방향의 치수 D가, 전방부(일단부)(12a)로부터 후방부(타단부)(12b)에 걸쳐 대략 일정하게 되어 있다. 그리고, 외측 슈라우드(12)는, 전방부(12a)로부터 후방부(12b)를 향해, 전후 방향으로 연장된 후에, 정익체(11)의 후방 모서리(11b)측을 향하는 방향으로 연장되고, 다시 전후 방향으로 연장되어 있다. 이 외측 슈라우드(12)는, 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 정익체(11)에 접속된 내측 단부면(12e)이 오목, 내측 단부면(12e)에 배향하는 외측 단부면(12f)이 볼록해지도록 약간 만곡되어 형성되어 있다. 또한, 내측 단부면(12e) 및 외측 단부면(12f)은 평면 형상으로 형성해도 상관없다.

이 외측 슈라우드(12)에는, 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 전방향에 있어서의 전방부(12a)에 전방 끼워 맞춤 홈(12c)이, 후방부(12b)에 후방 끼워 맞춤 홈(12d)이 형성되어 있다.

전방 끼워 맞춤 홈(12c)은, 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 전방부(12a)에 있어서 외측 단부면(12f)측에 형성되어 있고, 홈 단면이 사각 형상으로 되어 있다. 이 전방 끼워 맞춤 홈(12c)은, 도 7에 도시하는 바와 같이, 외측 슈라우드(12)의 만곡에 대응하여, 주축방향으로 보아 원호 띠 형상으로 연장되어 있다.

후방 끼워 맞춤 홈(12d)은, 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 후방부(12b)에 있어서 외측 단부면(12f)측으로부터 내측 단부면(12e)측에 걸쳐 형성되어 있고, 그 홈 단면이 직사각 형상으로 되어 있다. 이 후방 끼워 맞춤 홈(12d)은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 외측 슈라우드(12)의 만곡에 대응하여, 주축방향으로 보아 원호 띠 형상으로 연장되어 있다.

내측 슈라우드(13)는, 외측 슈라우드(12)와 대략 상사형으로 형성되어 있지만, 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 정익체(11)에 접속된 외측 단부면(13f)에 대해 배향하는 내측 단부면(13e)에 주위 홈(13a)이 형성되어 있다. 또한, 주위 홈(13a)에는 내륜(2c)이 끼워 맞추어져 있다.

이러한 구성의 정익 부재(10)는, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 그 길이 방향을 주 반경 방향을 향하게 하고, 그 전후 방향을 주축방향을 향하게 한 상태에서, 중심축 P 주위로 연속해서 배열된다. 정익 부재(10)의 외측 슈라우드(12)는 주위 방향으로 원환 띠 형상으로 연속되고, 내측 슈라우드(13)도 마찬가지로 주위 방향으로 원환 띠 형상으로 연속되어 있다. 또한, 원환 띠 형상으로 연속된 복수의 외측 슈라우드(12)에 있어서는, 각 전방 끼워 맞춤 홈(12c)과 각 후방 끼워 맞춤 홈(12d)이 주위 방향으로 접속되어 전체적으로 원환 띠 형상으로 연통되어 있다.

복수의 정익 부재(10)는, 전방 밴드 부재(20)와 후방 밴드 부재(30)에 의해 체결됨으로써 결합되어 있다.

전방 밴드 부재(20)는, 예를 들어 내열 강으로 형성되고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 전방 밴드 부재(20)의 두께 방향으로 보아 원환 띠 형상으로 연장되어 있고, 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 연장 방향에 직교하는 단면이 사각형으로 형성되어 있다. 이 전방 밴드 부재(20)는, 그 두께 방향을 주축방향(전후 방향)을 향하게 하여, 원환 띠 형상으로 연통되는 전방 끼워 맞춤 홈(12c)에 끼워 맞추고 있다. 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 이 전방 밴드 부재(20)의, 전방 끼워 맞춤 홈(12c)으로부터 외부에 노출되어 외륜(2b)에 대향하는 노출면(25)과, 외측 슈라우드(12)의 전방부(12a)의 표면이 서로 동일 평면을 이루도록 평탄하게 형성되어 있다.

후방 밴드 부재(30)는, 예를 들어 내열 강 등으로 형성되고, 도 4에 도시하는 바와 같이, 후방 밴드 부재(30)의 두께 방향으로 보아 원환 띠 형상으로 연장되어 있고, 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 연장 방향의 직교 단면이 직사각 형상으로 형성되어 있다. 이 후방 밴드 부재(30)는, 도 4 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 2개의 분할 밴드체(원호 띠 형상체)(31)로 분할되어 있고, 수평선 L을 사이에 두고 각각의 주위 방향의 양단부를 맞대도록 하여, 후방 끼워 맞춤 홈(12d)에 끼워 맞추어져 있다. 그리고, 복수의 정익 부재(10) 중 상측 절반수는, 상측의 분할 밴드체(31)와 전방 밴드 부재(20) 사이에 끼워져 체결되고, 복수의 정익 부재(10) 중 하측 절반수는, 하측의 분할 밴드체(31)와 전방 밴드 부재(20) 사이에 끼워져 체결되어 있다.

이들 상측 절반의 정익 부재(10)와 하측 절반의 정익 부재(10)는, 각각 서로의 외측 슈라우드(12)와 내측 슈라우드(13)를 주위 방향으로 밀착시키고 있다. 한편, 도 8에 도시하는 바와 같이, 상측 절반에 있어서의 주위 방향 양단부의 정익 부재(10)와, 하측 절반에 있어서의 주위 방향 양단부의 정익 부재(10)는, 간극 Z을 통해 분할선 N을 사이에 두고 서로 대향하고 있다. 이 분할선 N은, 수평선 L에 대해, 주위 방향의 일측으로 약간 어긋나게 되어 설정되어 있다.

각 분할 밴드체(31)의, 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이 후방 끼워 맞춤 홈(12d)으로부터 외부에 노출되어 외륜(2b)에 대향하는 노출면(35)과, 각 외측 슈라우드(12)의 후방부(12b)의 표면이 서로 대략 동일 평면을 이루도록 평탄하게 형성되어 있다. 또한, 각 분할 밴드체(31)의 노출면(35)의 외주연(31a)에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 홈 저부가 첨예 형상으로 된 절입 홈(32)이 형성되어 있고, 이 절입 홈(32)의 외주측 벽부(32a)가 외주측을 향해 압궤되어 후방 끼워 맞춤 홈(12d)의 내주 벽면(12x)에 밀착하고 있다.

이들 2개의 분할 밴드체(31)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 각각 외측 슈라우드(12)를 전후 방향으로 관통하는 복수의 체결 볼트(40)에 의해, 전방 밴드 부재(20)에 체결되어 있다.

체결 볼트(40)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 분할 밴드체(31)로부터 외측 슈라우드(12)를 통해 전방 밴드 부재(20)에 관통되어 있다. 또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 그 볼트 머리(41)가 분할 밴드체(31)의 외주연(31a)으로부터 내측을 향해 반원 형상으로 절결된 볼트 수용 구멍(33)에 수용되어 있다. 또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 그 볼트 선단을 전방 밴드 부재(20)의 노출면(25)으로부터 노출시키고 있다.

체결 볼트(40)는, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는 분할 밴드체(31)마다 복수개 배치되어 있고, 주위 방향으로 간격을 두고 있다. 보다 상세하게는, 상술한 상측 절반의 정익 부재(10)와 하측 절반의 정익 부재(10) 각각에 있어서, 주위 방향 양단부에 위치하는 정익 부재(10)에 한 쌍의 체결 볼트(40)가 배치되어 있다. 또한, 이 주위 방향 양단부에 위치하는 2개의 정익 부재(10)로부터 주위 방향을 향해 2개 간격으로 3쌍의 체결 볼트(40)가 배치되어 있다. 또한, 주위 방향 내측에 배치된 한 쌍의 체결 볼트(40) 사이에는, 주축방향으로 보아, 8개의 정익 부재(10)가 위치하고 있다. 또한, 이들 체결 볼트(40)의 수나 체결 볼트(40)가 결합되는 정익 부재(10)의 수는 임의로 설정해도 상관없다.

이와 같이, 4쌍의 체결 볼트(40)로, 각 분할 밴드체(31)를 전방 밴드 부재(20)에 대해 체결함으로써, 복수의 정익 부재(10) 중 상측 절반과 하측 절반이 결합된다. 또한, 복수의 정익 부재(10) 중 상측 절반과 하측 절반이 전방 밴드 부재(20)를 통해 일체적으로 결합되어 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 전방 밴드 부재(20)와 후방 밴드 부재(30)를 체결하여 복수의 정익 부재(10)의 외측 슈라우드(12)를 결합하므로, 정익 부재(10)의 결합을 위해 용접을 할 필요가 없어진다. 이에 의해, 정익 부재(10)의 조립 과정에 있어서 정익 부재(10)에 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 조립 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 설계값에 대한 정밀도가 높은 정익 유닛(9)을 얻을 수 있다.

또한, 전방 밴드 부재(20) 및 후방 밴드 부재(30)가 복수의 정익 부재(10)의 외측 슈라우드(12)에 대해 끼워 맞추어져 있으므로, 전방 밴드 부재(20) 및 후방 밴드 부재(30)의 외측 슈라우드(12)에 대한 위치 어긋남을 억제하여, 설계값에 대한 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 체결 볼트(40)가 외측 슈라우드(12)를 주축방향으로 관통하고 있으므로, 정익 유닛(9)의 내부에 체결 볼트(40)가 위치한다. 이에 의해, 체결 볼트(40)가 정익 유닛(9)의 외측으로 돌출되지 않으므로, 정익 유닛(9)의 구성을 콤팩트하게 할 수 있다.

또한, 2개의 체결 볼트(40) 사이에 정익 부재(10)가 복수 위치하고 있으므로, 2개의 체결 볼트(40)에 의해 복수의 정익 부재(10)를 체결할 수 있다. 이에 의해, 정익 부재(10)의 수량에 대해 체결 볼트(40)의 수량이 적어지므로, 부품 개수를 적게 할 수 있다.

또한, 전방 밴드 부재(20)가 원환 띠 형상이므로, 구조적으로 안정되어 강성이 향상된다. 이에 의해, 변형이 억제되어 설계값에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 후방 밴드 부재(30)가 분할 밴드체(31)로 분할되어 있으므로, 분할 밴드체(31)의 위치를 조정함으로써, 제작 공차를 조정하는 것이 가능해진다.

또한, 후방 밴드 부재(30)가, 외주측으로 압궤된 외주측 벽부(32a)를 구비하므로, 후방 밴드 부재(30)를 외측 슈라우드(12)를 향해 상대 변위시킴으로써 외주측 벽부(32a)가 밀착된다. 이에 의해, 후방 밴드 부재(30)와 외측 슈라우드(12)의 덜걱거림을 억제할 수 있다.

[정익 유닛의 제조 방법]

계속해서, 정익 유닛(9)의 제조 방법에 대해 설명한다. 이 정익 유닛(9)에 따르면, 상술한 정익 유닛(9)을 용이하고 또한 고정밀도로 조립하는 것이 가능하다.

본 실시 형태에 관한 정익 유닛(9)은, 정익 부재(60)와, 전방 밴드 부재(제1 밴드 부재)(70)와, 후방 밴드 부재(80)[제2 밴드 부재, 2개의 분할 밴드체(원호 띠 형상체)(81)]와, 체결 볼트(40)를 사용하여 제조된다.

도 9는 정익 부재(60)의 정면도이다.

도 10은 도 9에 있어서의 Ⅷ-Ⅷ선 단면도이다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 정익 부재(60)는, 외측 슈라우드(62)와 내측 슈라우드(63)를 갖고 있다.

외측 슈라우드(62)는, 정익 부재(10)의 외측 슈라우드(12)에 슈라우드 절삭 여유(65)가 형성된 것이다.

슈라우드 절삭 여유(65)는, 외측 슈라우드(62)에 있어서, 외측 슈라우드(12)의 외측 단부면(12f)에 상당하는 외측 단부(62f)와, 전방부(12a)에 상당하는 전방부(일단부)(62a)와, 후방부(12b)에 상당하는 후방부(타단부)(62b)에 형성되어 있다.

내측 슈라우드(63)는, 정익 부재(10)의 내측 슈라우드(13)에 슈라우드 절삭 여유(65)가 형성된 것이다.

슈라우드 절삭 여유(65)는, 내측 슈라우드(63)에 있어서, 내측 슈라우드(13)의 내측 단부면(13e)에 상당하는 내측 단부(63e)와, 전방부(63a)와 후방부(63b)에 형성되어 있다.

외측 슈라우드(62)의 전방부(62a)와 후방부(62b)에는, 각각, 외측 슈라우드(12)의 전방 끼워 맞춤 홈(12c)과 후방 끼워 맞춤 홈(12d)에 상당하는 위치에, 전방 끼워 맞춤 홈(오목부)(62c)과 후방 끼워 맞춤 홈(62d)이 형성되어 있다. 이 전방 끼워 맞춤 홈(62c)과 후방 끼워 맞춤 홈(62d)은, 각각 전방 끼워 맞춤 홈(12c)과 후방 끼워 맞춤 홈(12d)에 비해, 슈라우드 절삭 여유(65)에 상당하는 분만큼 홈 깊이가 깊게 되어 있다.

복수의 정익 부재(60) 중 체결 볼트(40)의 관통 대상으로 되는 정익 부재(60)에는, 전방 끼워 맞춤 홈(12c)과 후방 끼워 맞춤 홈(12d)을 관통하는 관통 구멍(관통부)(60a)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(60a)은 정익 부재(60)의 길이 방향의 치수에 비해 폭 방향의 치수가 길어지도록 긴 구멍 형상으로 형성되어 있다.

도 11은 전방 밴드 부재(70)의 평면도이다.

도 12는 도 11에 있어서의 Ⅸ-Ⅸ선 단면도이다.

전방 밴드 부재(70)는, 전방 밴드 부재(20)에 밴드 절삭 여유(75)가 형성된 것이며, 원환 띠 형상으로 연장되어 있다. 이 전방 밴드 부재(70)는, 밴드 절삭 여유(75)로 되는 기반부(71)와, 기반부(71)로부터 돌출되고, 전방 밴드 부재(20)에 상당하는 돌출부(볼록부)(72)를 갖고 있다.

기반부(71)는, 도 11 및 도 12에 도시하는 바와 같이, 외측 슈라우드(62)의 후방부(62b)의, 정익 부재(60)의 길이 방향의 치수보다도 큰 폭 치수로 설정되고, 돌출부(72)의 돌출 치수보다도 큰 두께 치수로 설정된다. 이에 의해, 전방 밴드 부재(70)의 굽힘 강성과 비틀림 강성을 향상시키고 있다.

이 기반부(71)는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 평탄하게 형성된 반면(71b)과, 반면(71b)에 배향하고, 돌출부(72)에 의해 폭 방향으로 2개로 분단된 반면(71a)을 갖고 있다. 이들 반면(71a, 71b)은, 각각 원환의 띠 형상으로 형성된다.

돌출부(72)는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 반면(71a)의 법선 방향을 향해 돌출되어 있다. 이 돌출부(72)는, 단면에서 볼 때 대략 사각형으로 형성되어 전방 끼워 맞춤 홈(62c)에 끼워 맞춤 가능하게 되어 있고, 돌출부(72)의 선단면(기준면)(72a)과 외주면(72b)과 내주면(72c)을, 전방 끼워 맞춤 홈(62c)의 홈 내벽면에 접촉 가능하다. 이 돌출부(72) 중 돌출 방향 기단부측은, 밴드 절삭 여유(75)로 되어 있다.

이 전방 밴드 부재(70)에는, 체결 볼트(40)의 배치 위치에 대응하여, 기반부(71) 및 돌출부(72)를 각각의 두께 방향으로 관통하여, 체결 볼트(40)가 나사 결합 가능한 암나사(73)가 복수 형성되어 있다.

도 13은 후방 밴드 부재(80)의 분할 밴드체(81)의 평면도이다.

도 14는 도 13에 있어서의 Ⅹ-Ⅹ선 단면도이다.

도 15는 도 13에 있어서의 주요부 XI의 확대도이다.

분할 밴드체(81)는, 분할 밴드체(31)에 밴드 절삭 여유(85)가 형성된 것이며, 후방 밴드 부재(30)보다도 두껍게 형성되어 있다. 이 분할 밴드체(81)는, 반원환 띠 형상으로 연장되어 있고, 후방 밴드 부재(30)의 절입 홈(32)에 상당하는 위치에, 절입 홈(82)이 형성되어 있다. 이 절입 홈(82)은, 도 14에 도시하는 바와 같이, 그 두께 방향을 따라 절단한 단면에서 볼 때, 4분의 1 원호 형상으로 형성되어 있다. 절입 홈(82)은, 후방 밴드 부재(80)의 외주측으로부터 내주측으로 진행함에 따라서, 홈 깊이의 증가율을 점차 작게 하는 만곡면(82a)과, 만곡면(82a)에 접속되어, 만곡면(82a)측으로부터 내주측으로 진행함에 따라서, 점차 홈 깊이를 작게 하는 경사면(82b)을 갖고 있다. 그리고, 밴드 절삭 여유(85)에 있어서는, 경사면(82b)으로부터 후방 밴드 부재(80)의 내주를 향해 연장되도록 연장 경사면(82c)이 연장되어 있다. 이 후방 밴드 부재(80)에는, 체결 볼트(40)의 체결 위치에 대응하여, 후방 밴드 부재(80)의 외주연에 형성된 볼트 수용 구멍(83)[볼트 수용 구멍(33)]과, 각 볼트 수용 구멍(83)에 있어서 후방 밴드 부재(80)의 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(84)이 형성되어 있다.

계속해서, 정익 유닛(9)의 구체적인 조립 방법에 대해 설명한다. 도 16은 정익 유닛(9)의 제조 공정을 나타내는 흐름도이고, 도 17 내지 도 19는 정익 유닛(9)의 제조 공정의 각 공정을 설명하기 위한 개략도이다.

도 16에 도시하는 바와 같이, 우선, 상술한 정익 부재(60)와, 전방 밴드 부재(70)와, 2개의 후방 밴드 부재(80)와, 복수의 체결 볼트(40)를 준비한다(준비 공정 S1).

다음에, 도 16 및 도 17에 도시하는 바와 같이, 작업 지지면(A)에 전방 밴드 부재(70)를 적재하고, 이 전방 밴드 부재(70)에 대해 각 정익 부재(60)의 전방부(62a)를, 끼워 맞춤시키면서 복수의 정익 부재(60)를 원주 형상으로 배열한다(배열 공정 S2, 도 11 참조). 보다 구체적으로는, 전방 밴드 부재(70)의 반면(71a) 및 돌출부(72)가 상측으로 되도록, 반면(71b)을 하측을 향하게 하여 전방 밴드 부재(70)를 작업 지지면(A)에 적재한다. 이 전방 밴드 부재(70)의 돌출부(72)에 대해 각 정익 부재(60)의 전방 끼워 맞춤 홈(62c)을 끼워 맞춤시키면서, 각 정익 부재(60)를 원환 띠 형상으로 배열한다.

이때, 전방 밴드 부재(70)에 형성된 암나사(73) 상에 배치되는 정익 부재(60)에 대해서는, 관통 구멍(60a)이 형성된 것을 배치하고, 전방 밴드 부재(70)의 암나사(73)와 정익 부재(60)의 관통 구멍(60a)을 겹친다. 이때, 암나사(73)의 위치에 맞추어, 관통 구멍(60a)이 형성된 정익 부재(60)를 배치하고, 그 사이에 정익 부재(60)를 배치함으로써, 정익 부재(60)를 용이하게 주위 방향으로 배열할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상측 절반의 정익 부재(60)와 하측 절반의 정익 부재(60)의 각각에 있어서, 서로의 외측 슈라우드(62)와 내측 슈라우드(63)를 주위 방향으로 밀착시킨다. 또한, 상측 절반의 정익 부재(60)에 있어서의 주위 방향 양단부의 정익 부재(60)와, 하측 절반의 정익 부재(60)에 있어서의 주위 방향 양단부의 정익 부재(60) 사이에, 간극(Z)을 형성하도록 배열한다. 이때, 정익 부재(60)의 관통 구멍(60a)이 긴 구멍 형상이므로, 관통 구멍(60a)과 암나사(73)가 겹쳐지는 범위에 있어서, 전방 밴드 부재(70)에 대한 정익 부재(60)의 상대 위치를 조정하는 것이 가능하다.

이와 같이 하여, 복수의 정익 부재(60)를 절반씩 반원환 띠 형상으로 배열하여, 전체적으로 원환 띠 형상으로 배열한다. 이때, 원환 띠 형상으로 배열된 복수의 정익 부재(60)의 각 외측 슈라우드(62)에 있어서는, 후방 끼워 맞춤 홈(62d)이 원환 띠 형상으로 연통된다.

다음에, 도 16 및 도 17에 도시하는 바와 같이, 전방 밴드 부재(70) 상에 원주 형상으로 배열된 복수의 정익 부재(60)의 각 외측 슈라우드(62)의 후방부(62b)에 후방 밴드 부재(80)를 끼워 맞춤시킨다(끼움 공정 S3).

구체적으로는, 후방 밴드 부재(80)를 원환 띠 형상으로 연통한 후방 끼워 맞춤 홈(62d)에, 2개의 반원호 띠 형상의 후방 밴드 부재(80)를, 각각의 절입 홈(82)을 위로 한 상태에서 끼워 맞춤시킨다. 이때, 후방 밴드 부재(80)의 복수의 관통 구멍(84)을, 전방 밴드 부재(70)의 암나사(73)와 정익 부재(60)의 관통 구멍(60a)에 겹친다.

다음에, 도 16 및 도 17에 도시하는 바와 같이, 전방 밴드 부재(70)와 후방 밴드 부재(80)를 체결하여 전방 밴드 부재(70)와 후방 밴드 부재(80)에 의해 복수의 정익 부재(60)의 외측 슈라우드(62)를 체결한다(체결 공정 S4).

구체적으로는, 서로 연통시킨 볼트 수용 구멍(83)과 암나사(73)와 관통 구멍(60a)에, 체결 볼트(40)를 삽입 관통시켜, 체결 볼트(40)를 암나사(73)에 나사 결합시킨다. 이때, 정익 부재(60)의 외측 슈라우드(62)의 전방 끼워 맞춤 홈(62c)의 내주면(62e)을, 전방 밴드 부재(70)의 내주면(72c)에 압박하고, 후방 밴드 부재(80)를 후방 끼워 맞춤 홈(62d)에 압박하면서, 체결 볼트(40)를 체결하는 것이 바람직하다.

다음에, 도 16 및 도 18에 도시하는 바와 같이, 후방 밴드 부재(80)에 외력을 부하하여 후방 밴드 부재(80)를 후방 밴드 부재(80)의 직경 방향으로 소성 변형시켜 후방 밴드 부재(80)와 각 정익 부재(60)의 간극을 메운다(압궤 공정 S5).

구체적으로는, 고압 에어에 의해 구동 가능한 제트 치즐[상품명 ; 닛또오 고오끼(日東工機)제]의 치즐부(T)(혹은 에어 해머의 해머부)를 연장 경사면(82c)을 따르게 한 상태에서, 경사 방향으로부터 만곡면(82a)을 압박하고, 후방 밴드 부재(80)의 만곡면(82a)을 내주 벽면(12x)을 향하게 하여 압궤시킨다. 이때, 치즐부(T)를 연장 경사면(82c)을 따르게 함으로써, 치즐부(T)를 안정적으로 지지할 수 있고, 후방 밴드 부재(80)의 만곡면(82a)을 압궤시켜 외주측 벽부(32a)를 얻을 수 있다.

이와 같이 하여, 후방 밴드 부재(80)와 외측 슈라우드(62)의 직경 방향의 간극을 메운다.

다음에, 도 16 및 도 19에 도시하는 바와 같이, 각 정익 부재(60)의 외측 슈라우드(62)를 체결하는 전방 밴드 부재(70)의 밴드 절삭 여유(75)와 후방 밴드 부재(80)의 밴드 절삭 여유(85)와, 정익 부재(60)의 슈라우드 절삭 여유(65)를 절삭하여 제거한다(제거 공정 S6).

구체적으로는, 세로 선반[바이트B)]을 사용하여, 우선 내측 슈라우드(63)를 파지하여 외측 슈라우드(62)측을 절삭 가공한다.

보다 상세하게는, 전방 밴드 부재(70)의 기반부(71) 전부와 돌출부(72)의 기단부측의 밴드 절삭 여유(75) 및 외측 슈라우드(62)에 있어서 전방부(62a)의 슈라우드 절삭 여유(65)를 제거한다. 이에 의해, 전방 밴드 부재(20)의 노출면(25) 및 이 노출면(25)과 동일 평면을 이루는 전방부(12a)의 표면이 형성된다. 한편, 후방 밴드 부재(80)의 연장 경사면(82c)을 포함하는 밴드 절삭 여유(85) 및 외측 슈라우드(62)의 후방부(62b)의 슈라우드 절삭 여유(65)를 제거함으로써, 후방 밴드 부재(30)의 노출면(35) 및 이 노출면(35)과 동일 평면을 이루는 후방부(12b)의 표면이 형성된다. 마찬가지로, 외측 슈라우드(62)의 외측 단부(62f)의 슈라우드 절삭 여유(65)가 절삭되어 외측 단부면(12f)이 형성된다.

다음에, 외측 슈라우드(62)측의 절삭 가공이 종료되어 형성된 외측 슈라우드(12)를 파지하여, 내측 슈라우드(63)의 슈라우드 절삭 여유(65)를 절삭 가공함으로써 내측 슈라우드(13)를 형성한다.

이와 같이 하여, 정익 유닛(9)의 제조를 종료한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 정익 유닛(9)의 제조 방법에 따르면, 작업 지지면(A)에 적재한 전방 밴드 부재(70)에 대해 정익 부재(60)의 외측 슈라우드(62)의 전방부(62a)를 끼워 맞춤시키면서 복수의 정익 부재(60)를 주위 방향으로 배열한다. 그리고, 주위 방향으로 연속된 복수의 외측 슈라우드(62)의 후방부(62b)에 후방 밴드 부재(80)를 끼워 맞춤시킨다. 그로 인해, 전방부(62a)와 전방 밴드 부재(70)의 끼워 맞춤 및 후방부(62b)와 후방 밴드 부재(80)의 끼워 맞춤에 의해, 외측 슈라우드(62)에 대한 전방 밴드 부재(70)와 후방 밴드 부재(80)의 각각의 위치 결정을 용이하게 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 전방 밴드 부재(70) 및 후방 밴드 부재(80)가 밴드로서 기능하는 것 외에, 조립 지그로서 기능하게 된다. 이에 의해, 작업성이 향상되므로, 정익 유닛(9)을 용이하고 또한 고정밀도로 조립할 수 있다.

또한, 정익 부재(60)의 연결에 의해 정익 부재(60)에 입열되는 일이 없다. 이에 의해, 정익 부재(60)의 조립 과정에 있어서 정익 부재(60)에 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 조립 정밀도를 향상시킬 수 있다.

따라서, 설계값에 대한 정밀도가 높은 정익 유닛(9)을 얻을 수 있다.

또한, 정익 부재(60)의 외측 슈라우드(62)의 전방부(62a)를 전방 밴드 부재(70)의 기반부(71)의 반면(71a)에 압박하면서 전방 밴드 부재(70)와 후방 밴드 부재(80)를 체결하므로, 전방 밴드 부재(70)의 비틀림이나 굽힘을 억제할 수 있다. 이에 의해, 전방 밴드 부재(70)와 복수의 정익 부재(60) 사이에 간극이 생기는 것을 억제할 수 있어, 정익 유닛(9)을 고정밀도로 조립할 수 있다.

또한, 전방 밴드 부재(70)와 후방 밴드 부재(80)에 형성된 밴드 절삭 여유(75, 85)가 절삭되어 제거되어 있다. 그로 인해, 전방 밴드 부재(70)와 후방 밴드 부재(80)를 대형화시켜 비틀림 강성이나 굽힘 강성을 높여 조립 정밀도의 향상을 도모하였다고 해도, 정익 유닛(9)을 소정의 크기로 억제할 수 있다.

특히, 본 실시 형태에 있어서는, 전방 밴드 부재(70)에 기반부(71)를 설치하여, 돌출부(72)의 비틀림 강성이나 굽힘 강성을 높여 지그로서의 기능을 높였다. 그러나, 지그로서의 기능이 불필요해지는 조립 완성시에 있어서 슈라우드 절삭 여유(65)를 제거함으로써 외측 슈라우드(12)를 용이하게 소형화할 수 있다.

또한, 밴드 절삭 여유(75, 85)와 함께, 정익 부재(60)의 슈라우드 절삭 여유(65)를 제거하므로, 제거 작업을 용이하게 할 수 있다.

또한, 후방 밴드 부재(80)와 외측 슈라우드(62)의 주위 방향의 간극을 메우므로, 후방 밴드 부재(80)와 외측 슈라우드(62) 사이에 발생하는 덜걱거림을 억제할 수 있다.

특히, 본 실시 형태에 있어서는, 기반부(71)를 설치하여 비틀림 강성이나 굽힘 강성을 높인 전방 밴드 부재(70)와 비교하여, 후방 밴드 부재(80)를 소형으로 형성하였다. 그로 인해, 후방 밴드 부재(80)가 비틀리거나, 구부러지거나 하여 외측 슈라우드(62)와의 사이에 주위 방향으로 간극이 형성되는 경우가 있다. 본 실시 형태에 따르면, 이러한 주위 방향의 간극을 메울 수 있으므로, 덜걱거림을 유효하게 억지할 수 있다.

또한, 회전 기계의 정익 유닛(9)의 결합 방법에 따르면, 전방 밴드 부재(70)와 후방 밴드 부재(80)를 체결하여 복수의 정익 부재(60)의 외측 슈라우드(62)를 결합하므로, 정익 부재(60)의 결합을 위해 용접을 할 필요가 없어진다. 이에 의해, 정익 부재(60)의 조립 과정에 있어서 정익 부재(60)에 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 조립 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 설계값에 대한 정밀도가 높은 정익 유닛(9)을 얻을 수 있다.

또한, 외측 슈라우드[12(62)]의 결합에 용접을 이용한 경우에는, 어닐링 처리를 행할 필요가 있어, 정익체(11)의 표면 조도의 악화나 열변형에 의해, 설계값에 대한 정밀도를 만족시키는 것이 곤란하다. 그러나, 본 실시 형태에 따르면 정익체(11)의 표면 조도가 양호하고 열변형이 없는 정익 유닛(9)을 얻는 것이 가능하다.

또한, 외측 슈라우드[12(62)]의 결합에 용접을 이용한 경우에는, 국소적으로 정익 부재[10(60)]에 손상이 발생하였을 때에, 외측 슈라우드[12(62)]끼리가 용융되어 일체화되어 있으므로, 교환을 행하는 것이 곤란하다. 그러나, 본 실시 형태에 따르면, 체결 볼트(40)를 풀어 정익 부재[10(60)]를 국소적으로 교환하는 것이 가능하므로, 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다.

또한, 외측 슈라우드(12)의 결합에 용접을 이용한 경우에는, 주축방향의 기계 가공 기준이 없으므로, 용접 결합 후의 가공이 곤란해진다. 그러나, 본 실시 형태에 따르면 선단면(72a)을 주축방향의 기계 가공 기준으로 함으로써, 결합 후의 가공을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서 나타낸 동작 수순, 혹은 각 구성 부재의 여러 형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서 설계 요구 등에 기초하여 다양한 변경이 가능이다.

예를 들어, 상술한 실시 형태에 따르면, 복수의 정익 부재[10(60)] 중 일부에 체결 볼트(40)를 관통시키는 구성으로 하였지만, 정익 부재[10(60)] 전부에 체결 볼트(40)를 관통시켜도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 전방 밴드 부재[20(70)]를 원환 띠 형상으로 형성하였지만, 복수의 분할 밴드체로 원환 띠 형상으로 구성해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 후방 밴드 부재(30)를 2개의 분할 밴드체(31)로 분할하였지만, 3개 이상으로 분할해도 되고, 분할하지 않고 하나로 이어진 구조로 해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 후방 밴드 부재[30(80)]의 외주측 벽부(32a)만을 압궤시키는 구성으로 하였지만, 전방 밴드 부재[20(70)]를 압궤시켜도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 전방 밴드 부재(70)의 기반부(71)로부터 돌출되는 돌출부(72)에 선단면(72a)을 형성하는 구성으로 하였지만, 후방 밴드 부재(80)에 기반부와 돌출부를 형성하여 돌출부의 선단면을 기준면으로 해도 된다. 또한, 슈라우드 절삭 여유(65), 밴드 절삭 여유(75, 85)는, 반드시 형성할 필요는 없다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 증기 터빈(1)에 본 발명의 정익 유닛(9)을 적용하였지만, 가스 터빈의 압축기나 터빈에 본 발명의 정익 유닛(9)을 적용해도 된다.

1 : 증기 터빈(회전 기계)
2 : 케이싱
9 : 정익 유닛
10 : 정익 부재
11 : 정익체
12 : 외측 슈라우드
12a : 전방부(일단부)
12b : 후방부(타단부)
20 : 전방 밴드 부재(제1 밴드 부재)
30 : 후방 밴드 부재(제2 밴드 부재)
31 : 분할 밴드체(원호 띠 형상체)
40 : 체결 볼트(체결 부재)
60 : 정익 부재
60a : 관통 구멍(관통부)
62 : 외측 슈라우드
62a : 전방부(일단부)
62b : 후방부(타단부)
62c : 전방 끼워 맞춤 홈(오목부)
65 : 슈라우드 절삭 여유
70 : 전방 밴드 부재(제1 밴드 부재)
71 : 기반부
72 : 돌출부(볼록부)
72a : 선단면(기준면)
75 : 밴드 절삭 여유
80 : 후방 밴드 부재(제2 밴드 부재)
81 : 분할 밴드체(원호 띠 형상체)
85 : 밴드 절삭 여유
S1 : 준비 공정
S2 : 배열 공정
S3 : 끼움 공정
S4 : 체결 공정
A : 작업 지지면
P : 중심축
R : 로터

Claims

중심축 주위에 복수의 정익 부재가 배열되고, 상기 각 정익 부재의 외주측에 형성된 외측 슈라우드가 주위 방향으로 연속됨과 동시에 서로 결합된 회전 기계의 정익 유닛이며,
상기 주위 방향으로 연장됨과 동시에 상기 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드에 대해 상기 중심축이 연장되는 주축방향의 일측으로부터 접촉하는 제1 밴드 부재와,
상기 주위 방향으로 연장됨과 동시에 상기 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드에 대해 상기 주축방향의 타측으로부터 접촉하는 제2 밴드 부재와,
상기 외측 슈라우드를 상기 주축방향으로 관통해, 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재를 체결하여 상기 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드를 결합하는 체결 부재를 구비하는, 회전 기계의 정익 유닛.
제1항에 있어서, 상기 제1 밴드 부재 및 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽은, 상기 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드에 대해 끼워 맞추어져 있는, 회전 기계의 정익 유닛.
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제1항에 있어서, 상기 체결 부재는, 상기 주위 방향으로 간격을 두고 복수 설치되고, 상기 주축방향으로 보아, 상기 주위 방향에 인접하여 쌍을 이루는 2개의 상기 체결 부재의 사이에, 적어도 하나의 상기 정익 부재가 위치하고 있는, 회전 기계의 정익 유닛.
제1항에 있어서, 상기 제1 밴드 부재 및 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽은 원환상으로 형성되어 있는, 회전 기계의 정익 유닛.
제1항에 있어서, 상기 제1 밴드 부재 및 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽은 원환상으로 형성됨과 동시에, 복수의 원호 띠 형상체로 분할되어 있는, 회전 기계의 정익 유닛.
제1항에 있어서, 상기 제1 밴드 부재 및 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽은 상기 정익 부재의 외측 슈라우드에 매설되고, 상기 외측 슈라우드측을 향해 소성 변형된 압궤부를 구비하는, 회전 기계의 정익 유닛.
제1항에 있어서, 상기 외측 슈라우드는, 상기 체결 부재가 관통함과 동시에, 상기 주위 방향의 일측으로부터 타측을 향해 연장되는 관통부를 갖는, 회전 기계의 정익 유닛.
중심축 주위에 복수의 정익 부재가 배열되고, 상기 각 정익 부재의 외주측에 형성된 외측 슈라우드가 주위 방향으로 연속됨과 동시에 서로 결합된 회전 기계의 정익 유닛의 제조 방법이며,
상기 복수의 정익 부재, 상기 주위 방향으로 연장됨과 동시에 상기 중심축이 연장되는 주축방향의 일측으로부터 상기 외측 슈라우드의 일단부에 끼워 맞춤 가능한 제1 밴드 부재 및 상기 중심축 주위에 상기 주위 방향으로 연장됨과 동시에 상기 주축방향의 타측으로부터 상기 외측 슈라우드의 타단부에 끼워 맞춤 가능한 제2 밴드 부재를 준비하는 준비 공정과,
작업 지지면에 적재한 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 한쪽에 대해 상기 정익 부재의 외측 슈라우드의 일단부를 끼워 맞춤시키면서 상기 복수의 정익 부재를 상기 주위 방향으로 배열하는 배열 공정과,
상기 주위 방향으로 연속된 복수의 외측 슈라우드의 타단부에 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 다른 쪽을 끼워 맞춤시키는 끼움 공정과,
상기 외측 슈라우드를 상기 주축방향으로 관통하는 체결 부재로, 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재를 체결하여 상기 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드를 결합하는 체결 공정을 갖는, 회전 기계의 정익 유닛의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 준비 공정은, 상기 정익 부재의 외측 슈라우드의 일단부에 오목부를 형성하는 한편, 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 한쪽에, 상기 주위 방향으로 연장됨과 동시에 평탄 형상으로 형성된 기반부와 수직 방향으로 돌출되어 주위 방향으로 연장되는 기준면을 포함하는 볼록부를 형성하고,
상기 체결 공정은, 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 한쪽의 볼록부를 상기 정익 부재의 오목부에 끼워 맞춤시킴과 동시에 상기 정익 부재의 외측 슈라우드의 일단부를 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 한쪽의 기준면에 압박하면서 상기 체결 부재로 체결하는, 회전 기계의 정익 유닛의 제조 방법.
제9항에 있어서, 미리 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽에 밴드 절삭 여유를 형성하고,
상기 체결 공정 후에 상기 밴드 절삭 여유를 절삭하여 크기를 조정하는, 회전 기계의 정익 유닛의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 밴드 절삭 여유에 연속되도록, 미리 상기 정익 부재의 외측 슈라우드에 슈라우드 절삭 여유를 형성하고,
상기 체결 공정 후에, 상기 밴드 절삭 여유와 함께 상기 슈라우드 절삭 여유를 절삭하여 크기를 조정하는, 회전 기계의 정익 유닛의 제조 방법.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 끼움 공정에 있어서 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 적어도 한쪽을 상기 정익 부재의 외측 슈라우드에 매설시키고,
상기 체결 공정 후에, 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재 중 상기 외측 슈라우드에 매설한 한쪽을, 상기 외측 슈라우드측을 향해 소성 변형시킴으로써, 상기 외측 슈라우드에 매설한 한쪽과 상기 외측 슈라우드의 간극을 메우는, 회전 기계의 정익 유닛의 제조 방법.
중심축 주위에 복수의 정익 부재가 배열되고, 상기 각 정익 부재의 외주측에 형성된 외측 슈라우드가 주위 방향으로 연속됨과 동시에 서로 결합된 회전 기계의 정익 유닛의 결합 방법이며,
상기 주위 방향으로 연속된 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드에 대해, 상기 주위 방향으로 연장되는 제1 밴드 부재를 상기 중심축이 연장되는 주축방향의 일측으로부터 설치함과 동시에,
상기 주위 방향으로 연장되는 제2 밴드 부재를 상기 주축방향의 타측으로부터 설치하고,
상기 외측 슈라우드를 상기 주축방향으로 관통하는 체결 부재로, 상기 제1 밴드 부재와 상기 제2 밴드 부재를 체결하여 상기 복수의 정익 부재의 외측 슈라우드를 결합하는, 회전 기계의 정익 유닛의 결합 방법.