KR101343640B1

KR101343640B1 - 유압 다이내믹 베어링을 채용한 원자력 및 화력발전소의 터빈제어용 스팀밸브의 유압서보 액추에이터

Info

Publication number: KR101343640B1
Application number: KR1020120046770A
Authority: KR
Inventors: 이용범
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2013-12-20
Also published as: WO2013165185A1; JP5728132B2; KR20130123559A; JP2014521026A

Abstract

본 발명은 유압 다이내믹 베어링을 채용한 원자력 및 화력발전소의 터빈제어용 스팀밸브의 유압서보 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액추에이터의 구성 중 실린더 튜브 내에서 상하로 유동되는 피스톤 로드에 일방향을 향해 테이퍼진 유압 다이내믹 베어링을 형성함으로써, 피스톤과 실린더 상호간의 마찰을 최소화할 수 있도록 하되, 이러한 상기 유압 다이내믹 베어링의 직경이 줄어드는 외주연에 버퍼링을 설치하여, 유압 다이내믹 베어링 외주연으로 미세유동되는 유압작동유 내 이물질이 여과되어, 이물질로 인한 고장을 사전에 방지할뿐만 아니라, 상기 유압 다이내믹 베어링의 직경이 증가되는 외주연에는 웨어링을 설치하여, 압력변화가 발생시 피스톤의 유동을 방지하면서 이동방향을 가이드할 수 있도록 한 유압 다이내믹 베어링을 채용한 원자력 및 화력발전소의 터빈제어용 스팀밸브의 유압서보 액추에이터에 관한 것이다.

Description

유압 다이내믹 베어링을 채용한 원자력 및 화력발전소의 터빈제어용 스팀밸브의 유압서보 액추에이터 {Hydraulic Servo Actuator for Turbine Control Steam Valve of Nuclear and Thermal Power Plants using Hydrodynamic Bearing}

본 발명은 원자력 및 화력발전소의 터빈회전을 제어하는 스팀밸브의 유압액추에이터에 있어서, 피스톤과 실린더의 마찰을 최소화하기 위한 유압 다이내믹 베어링(hydrodynamic bearing)의 채용기술과 유압작동유의 오염에 따른 고장을 방지하기 위하여 이물질을 흡입 할 수 있는 다공질 물질의 버퍼링의 내장과, 급작스런 압력 변화가 발생할 때 가이드 역할을 하는 웨어링이 내장된 터빈제어용 스팀밸브의 유압서보액추에이터에 관한 것이다.

1) 유압 다이내믹 베어링(hydrodynamic bearing) : 피스톤을 테이퍼로 가공하여 압력차이나 피스톤의 이동에 의해 유체가 흐를 때 간극의 차이(편심)가 발생하면 간극이 작은 쪽에서 축 직각 방향으로 힘 발생하여 자동으로 동일한 간극(동심)을 유지해주는 기술로서 즉, 힘(F)은 유체의 질량(m)과 가속도(a)의 곱에 해당된다.

2) 정압베어링(hydrostatic bearing) : 유압포켓(recess)을 만들고 일정한 압력을 연속적으로 공급하는 것으로 유압포켓과 랜드 면적에 압력을 곱한 것에 비례한 힘으로 축을 띄우는 기술로서 즉, 힘(F)은 압력(P)과 면적(A)의 곱에 해당된다.

원자력 및 화력발전소 등의 대형 발전기를 구동하여 전기를 생산하기 위해서는 발전기에 연결된 고압 및 저압터빈에 최적량의 스팀을 공급하여야 하고, 고속으로 회전하는 터빈이나 스팀계통에 이상이 발생할 경우에는 터빈의 과속방지를 위하여, 즉시 터빈으로 공급되는 스팀을 차단하여 터빈을 보호해야 한다.

이를 위한 것이 도 1에 도시된 터빈출력제어장치(제어밸브, 300)이며, 상기 터빈출력제어장치(300)는 원자력 및 화력발전소에서 스팀터빈에 유체에너지인 스팀을 최적으로 공급하여 터빈을 회전시키고, 이 기계적 에너지가 발전기를 구동하여 전기를 생산할 수 있도록 하는 것으로, 터빈의 속도와 계통의 스팀량을 제어하는 것이다.

이러한 상기 터빈출력제어장치(300)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 단동(single)형 유압서보 액추에이터(200)에 의해 작동되는데, 이러한 기존의 유압서보 액추에이터(200)는 유압서보 액추에이터(200) 내부에 형성된 실린더 튜브(10)와, 상기 실린더 튜브(10)의 내부에 일단부가 길이방향으로 내설되는 피스톤 로드(20)와, 상기와 같이 실린더 튜브(10)에 내설된 피스톤 로드(20)의 일단부에 형성되는 피스톤 헤드(31)로 이루어져, 상기 실린더 튜브(10)로 유입되는 유압유에 의해 상, 하로 유동되는 피스톤(30)과, 상승된 피스톤(30)에 의해 압축되었다가, 원상태로 복귀되면서 피스톤(30)을 하강시키는 스프링(40)과, 유압서보 액추에이터의 급속 복귀 시 유압유를 외부로 배출하는 급속배유밸브(덤프 밸브, 50)로 이루어지며, 도 3에 도시되어 있듯이, 1000 MW급 원자력발전소의 스팀터빈에는 20개의 스팀을 공급밸브가 장착되어 있고, 500 MW급 화력발전소에는 10개의 스팀밸브가 장착되어 있다.

상기 터빈출력제어장치(300)는 발전소별로 발전량제어에 따라서 일부는 100% 열림 상태로 제어되고 일부는 10~100%까지 작동을 하고, 액추에이터의 고착상태를 막기 위해서 상시 미세하게 움직임을 가지고 있으며, 3개월에 1회 이상 순차적으로 열림과 닫힘을 점검한다.

또한, 고열과 오염 입자 등으로 인하여 실린더 튜브와 피스톤 실(seal, S)부분이 고착되는 고장발생사례가 있기 때문에, 원자력 발전소의 경우, 핵연료 교체주기인 18개월에 1회씩 유압서보 액추에이터(200) 전체를 분해정비(overhaul)한다.

발전소의 단동 형 유압서보 액추에이터(200)는 긴 행정거리를 자주 선회(직선운동)를 하지 못하고, 압력에 의해서 실린더 튜브에 피스톤 실(S)이 강하게 밀착된 상태로 아주 미세하게 움직이게 됨으로서 마찰열이 발생하여 소착이 발생하게 되고, 이때 유압작동유 속에 혼입된 오염 입자들이 쐬기 형태로 낌이 발생함으로서 정상작동을 하지 못하는 등의 고장이 증가되는 원인이 되었다.

또한 상용화는 이루어지지 않았지만 정압베어링(hydrostatic bearing)을 로드에 채용하는 기술이 특허로 출원되었지만, 이는 단동 실린더의 특성이 반영되지 못했다. 즉, 피스톤 로드(20) 부분은 저압의 누유량만 채워져 있는 상태로 압력이 존재하지 않기 때문에 거의 실 마찰이 존재하지 않고, 피스톤 로드(20)의 정압베어링에 압력을 가해야 함으로서, 이 높은 압력이 실 마찰을 증가시키는 악영향을 미칠 수 있다.

상기 특허에 "복동 실린더(양 로드 실린더)와 각각의 로드에 정압베어링 채용기술"은 발전소 계통에 이상이 발생 할 경우 비상정지를 위해 액추에이터가 급속하게 후진하여 스팀을 차단하는데 이 경우는 액추에이터 하단에 설치된 큰 강철스프링에 의해서 급속하게 작동됨으로서 액추에이터 행정거리 끝단에 기계적 충격이 발생하여, 파손이 됨으로 유압 쿠션(완충)기능이 존재하는데 이를 설치 할 수 없는 기구학적 문제를 가지고 있다.

또한 정압베어링은 압력이 공급되지 않을 경우 즉시 베어링의 역할을 상실하는데 실제로 발전소에서는 정전 등의 이상이 발생했을 때 액추에이터가 스프링에 의해서 급속하게 차단되어야 할 경우에 베어링 역할을 하지 못하는 치명적인 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원자력 및 화력 발전기에 연결된 고압 및 저압 스팀터빈으로 적정량의 스팀을 공급하거나 또는 비상시 스팀의 공급을 차단하는 유압서보 액추에이터에 있어서, 유압서보 액추에이터의, 피스톤에 테이퍼 형 유압 다이내믹 베어링(hydrodynamic bearing)을 채용하여 마찰을 최소화하고, 유압작동유 내부에 혼입된 미세한 오염입자(contamination particle)들을 흡수할 수 있는 다공질 물질 버퍼링(buffer ring)을 설치하여 흡착하고, 갑작스런 압력변화에 따른 피스톤 흔들림을 방지하고 가이드 역할을 위하여 웨어링(wearing)을 설치한 원자력 및 화력발전소 터빈제어 액추에이터를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시 예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 원자력 발전 및 화력 발전기용 스팀터빈에 연결되어, 스팀을 공급하여 스팀터빈을 회전시키고, 비상시에는 스팀공급을 차단하는 액추에이터에 있어서, 실린더 튜브(10) 내에서 상, 하 왕복되는 피스톤 로드(20)의 단부 외주연에 형성되어, 피스톤과 실린더 상호간의 마찰을 감소시키기 위한 유압 다이내믹 베어링(32); 상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연에 설치되어, 유압작동유의 이물질로 인한 고장을 방지하기 위한 버퍼링(33); 상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연에 설치되어, 상기 실린더 내 압력변화시 피스톤의 이동방향을 가이드하기 위한 웨어링(34); 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 유압서보 액추에이터의 분해정비 후 조립을 할 때, 웨어링에 의해서 금속마찰이 발생하지 않고, 작동 중 실 마찰이 발생하지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 버퍼링에 의해 압력작동유가 함유하고 있는 이물질이 여과되도록 함으로써, 오염물질에 의한 고장을 방지함으로서 유압서보 액추에이터의 제어 안정성 발휘하는 효과가 있다.

도 1은 터빈제어 액추에이터가 설치되어 있는 터빈출력제어장치를 나타낸 일실시예의 도면.
도 2는 종래 원자력 및 화력발전소 터빈제어 유압서보 액추에이터를 나타낸 일실시예의 정면 단면도.
도 3은 원자력 및 화력발전소의 터빈 제어밸브 및 스팀 계통도.
도 4는 종래 터빈제어용 유압서보 액추에이터를 나타낸 일실시예의 정면 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 유압 다이내믹 베어링을 사용한 터빈제어용 유압서보 액추에이터를 나타낸 일실시예의 정면 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 유압서보 액추에이터가 스프링에 의해 후진할 경우 최종 단에서 나타나는 쿠션작용도를 나타낸 정면 단면도.
도 7은 유압 다이내믹 베어링의 다이어그램
도 8은 유압 다이내믹 베어링의 유막 틈새(유막)변화에 따른 유량곡선
도 9는 기존 액추에이터의 구조도를 나타내는 단면도.
도 10은 유압 다이내믹 베어링이 장착된 액추에이터의 구조도를 나타내는 단면도.
도 11은 유압 다이내믹 베어링과 웨어링이 장착된 액추에이터의 구조도를 나타내는 단면도.
도 12는 유압 다이내믹 베어링과 웨어링 및 버퍼링이 장착된 액추에이터의 구조도를 나타내는 단면도.

본 발명의 여러 실시 예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이러한 본 발명의 일실시예를 살펴보면,

원자력 발전 및 화력 발전기용 스팀터빈에 연결되어, 스팀을 공급하여 스팀터빈을 회전시키고, 비상시에는 스팀공급을 차단하는 액추에이터에 있어서, 실린더 튜브(10) 내에서 상, 하 왕복되는 피스톤 로드(20)의 단부 외주연에 형성되어, 피스톤과 실린더 상호간의 마찰을 감소시키기 위한 유압 다이내믹 베어링(32); 상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연에 설치되어, 유압작동유의 이물질로 인한 고장을 방지하기 위한 버퍼링(33); 상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연에 설치되어, 상기 실린더 내 압력변화시 피스톤의 이동방향을 가이드하기 위한 웨어링(34); 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유압 다이내믹 베어링(32)은 상기 피스톤 로드(20)의 일단부를 향해 직경이 점차 감소되는 테이퍼 진 형태를 가지도록 하며, 외주연측으로 유압작동유가 미세 유동되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 버퍼링(33)은 상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 양측 외주연 중, 직경이 작아지는 일측 외주연에 형성되는 제 1원주형 홈(G1)에 대응설치되어, 상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연으로 유동되는 유압작동유 내 오염입자를 흡착하기 하는 것으로, 다공성 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 웨어링(34)은 상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 양측 외주연 중, 직경이 넓어지는 타측 외주연에 형성되는 제 2원주형 홈(G2)에 대응설치되어, 상기 실린더 튜브(10) 내 압력변화로 인한 피스톤의 유동을 방지하면서 피스톤의 이동방향을 가이드 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 다이내믹 베어링을 채용한 원자력 및 화력발전소의 터빈제어용 스팀밸브의 유압서보 액추에이터를 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유압 다이내믹 베어링을 채용한 원자력 및 화력발전소의 터빈제어용 스팀밸브의 유압서보 액추에이터(100)는 유압 다이내믹 베어링(32), 버퍼링(33), 웨어링(34)을 포함한다.

상기 유압 다이내믹 베어링(32)은 원자력 및 화력발전소의 터빈회전을 제어하는 스팀밸브의 유압액추에이터의 구성 중 실린더 튜브(실린더, 10) 내에 길이방향으로 내설되는 피스톤 로드(20)의 일단부에 형성되는 것이다.(이러한 상기 피스톤 로드(20)는 실린더 튜브(10) 내부에 위치된 일단부 외주연에 테이퍼 진 쿠션 테이퍼(22)를 형성하여, 스프링(40)에 의해 피스톤 로드(20)가 하강될 시, 쿠션 테이퍼(22) 외주연측으로 유압작동유가 헤드블럭(74)으로 서서히 빠지면서 헤드블럭(74)을 닫을 수 있도록 하여, 유압 다이내믹 베어링(32)과 헤드블럭(74) 사이의 유압작동유에 의해 쿠션압력이 작용될 수 있도록 되어 있다.)

기존에는 상기 피스톤 로드(20)의 일단부에 형성되는 피스톤 헤드(31)의 경우, 외주연에 피스톤 실(S)을 형성하며 실린더 튜브(10)의 내주연과 접촉되면서, 피스톤 로드(20)가 상, 하로 유동되는 형태를 가졌다. 하지만, 이러한 경우 피스톤 헤드(31) 외주연에 마찰열이 발생하게 되어 장비의 수명단축과 함께, 실린더 튜브(10)와 피스톤(30)(더욱 자세히는 피스톤 헤드(31)) 상호간의 접촉부위에 이물질이 끼는 문제가 발생했다.

이에, 본 발명에서는 길이방향 일측을 향해 직경이 점차 감소되거나 증가되는 테이퍼 진 형상의 유압 다이내믹 베어링(32)을 피스톤 로드(20)의 일단 외주연에 피스톤 로드로 형성하여 사용한 것이다.

이러한 상기 유압 다이내믹 베어링(32)은 실린더 튜브(10)에 내설되어 있는 피스톤 로드(20)의 단부측을 향할수록 직경이 점차 감소되는 형태를 가지도록 하며, 상기와 같은 테이퍼 진 형상의 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연은 실린더 튜브(10) 내주연과 접촉되지 않고 간극의 형태로 상호간 이격되어 있는 형태가 되도록 한다.

즉, 상기 유압 다이내믹 베어링(32)은 압력(P1)을 받는 헤드측에 위치한 일단의 직경(피스톤 지름, d0)을 타단보다 작게 하되, 상시 탱크로 연결되어 압력(P2)이 거의 없는 로드측에 위한 타단의 직경(피스톤 지름(d1))을 일단보다 상대적으로 크게 하여, 결국 일방향으로 향해 직경이 점차 감소되거나 또는 증가되는 테이퍼 진 형태를 가지도록 함으로써, 유압 다이내믹 베어링(32) 길이를 'L'이라 했을 때, 본 발명 액추에이터의 작동 시, 유압 다이내믹 베어링(32)의 양측의 편심량(e) 변화에 따라서, 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연과 실린더 튜브(10) 상호간의 간극이 작은 쪽에서 축 직각 방향으로 힘이 발생하여, 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연 전체에 걸쳐, 실린더 튜브(10) 내주연과의 간극이 자동으로 어느 방향에서도 동일한 간극을 유지(실린더 튜브(10) 내 유압 다이내믹 베어링(32)의 양측이 동심을 유지)됨으로써, 실린더 튜브(10) 내주연과 유압 다이내믹 베어링(32) 외주연(또는 피스톤 헤드 외주연) 상호간의 실(Seal) 마찰이 존재하지 않아, 마찰 마모고장을 근원적으로 해결하고, 급속한 작동에 스틱 슬립(stick slip)이 발생하지 않는 것을 특징으로 한다. (즉, 상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연과 실린더 튜브(10) 내주연 사이로 미세유량(유압작동유)이 유동되도록 함으로써, 유압 다이내믹 베어링(32)이 실린더 튜브(10) 내에서 실린더 튜브(10)의 폭방향으로 왔다갔다 이동되면서 자체적으로 중심을 잡게 되는 것으로, 상기 유압 다이내믹 베어링(32)과 실린더 튜브(10) 상호간은 접촉되지 않되, 상호간의 간극 사이로 유압작동유는 미세유동이 가능한 구조이다.)

이는 유체동력학적 기술을 사용함으로써, 압력을 공급했을 때와 공급하지 않고 스프링(40)에 의해서 급속하게 피스톤이 움직일 때 발생하는 유체의 가속도에 의하여 발생하는 유체흐름으로 베어링 기능이 가능하며, 기존 액추에이터에 설치된 오리피스(60)에서 누유 되는 허용유량(0.2 ~ 0.4 GPM, 약 0.757 ~ 1.514 l/min)을 감안하여, 본 발명의 도 7에 도시된 다이아그램과 같은 구조를 가진 본 발명의 유압 다이내믹 베어링(32)을 하기의 제 1식으로 시뮬레이션 한 결과, 본 발명의 도 8에 도시된 바와 같은 유막 틈새(유막)변화에 따른 유량곡선을 특징으로 한다.

(참고로, 상기 도 7에 도시된 부호의 경우, c: 틈새(clearance), t: 테이퍼 높이(taper height), L: 테이퍼 길이(taper length), e: 편심(eccentric), d: 실린더 튜브 내경을 의미한다.)

(제 1식)

상기 버퍼링(buffer ring, 33)은 전술된 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연에 형성되는 것으로서, 테이퍼 진 상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 양측 외주연 중, 직경이 점차 작아지는 일측 외주연에 제 1원주형 홈(grove, G1)을 형성하고, 이러한 제 1원주형 홈(G1)에 대응설치된 것이다.

이러한, 즉, 이러한 상기 버퍼링(33)은 전술된 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연 측으로 미세이동되는 유압작동유 내부에 혼입된 미세한 오염입자(contamination particle)들을 흡수 또는 흡착하여 이들로 인한 막힘이나 손상을 방지한 것으로, 유압작동유가 함유하고 있는 이물질은 여과하면서 유압작동유는 이동을 시키는 형태이다. 이를 위한 상기 버퍼링(33)은 망 형태 등과 같이 다공성 형태가 될 수 있음이다.

상기 웨어링(wearing, 34)은 전술된 버퍼링(33)과 마찬가지로 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연에 형성되는 것이되, 버퍼링(33)의 반대측에 형성되는 것으로, 테이퍼 진 상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 양측 외주연 중, 직경이 점차 커지는 타측 외주연에 제 2원주형 홈(grove, G2)을 형성하고, 이러한 제 2원주형 홈(G2)에 대응설치된 것이다.

이러한, 상기 웨어링(34)은 본 발명에 따른 액추에이터의 초기 조립 및 작동 중에 갑작스런 압력 변화가 있을 시, 상기 웨어링(34)이 실린더 튜브(10)의 내주연과 접촉되면서 액추에이터의 피스톤(30)(또는 유압 다이내믹 베어링(32))의 흔들림을 방지하고, 이러한 피스톤(30)의 원활한 이동이 가능하도록 이동방향을 가이드 역할을 하는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 실린더 튜브 11: 장착 플레이트
20: 피스톤 로드 21: 로드 실
22: 쿠션 테이퍼 30: 피스톤
31: 피스톤 헤드 32: 유압 다이내믹 베어링
33: 버퍼링 34: 웨어링
50: 덤프 밸브 60: 오리피스
70: 밸브 매니폴드 71: 서보 밸브
72: 급속차단 밸브 73: 솔레노이드 작동 급속차단 밸브
74: 헤드블럭
L1: 탱크 귀환라인 L2: 탱크 귀환포트
R: 오링(O-Ring) S: 피스톤 실

Claims

원자력 발전 및 화력 발전기용 스팀터빈에 연결되어, 스팀을 공급하여 스팀터빈을 회전시키고, 비상시에는 스팀공급을 차단하는 액추에이터에 있어서,
실린더 튜브(10) 내에서 상, 하 왕복되는 피스톤 로드(20)의 단부 외주연에 형성되어, 피스톤과 실린더 상호간의 마찰을 감소시키기 위한 유압 다이내믹 베어링(32);
상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연에 설치되어, 유압작동유의 이물질로 인한 고장을 방지하기 위한 버퍼링(33);
상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연에 설치되어, 상기 실린더 내 압력변화시 피스톤의 이동방향을 가이드하기 위한 웨어링(34);으로 이루어지며,
상기 유압 다이내믹 베어링(32)은 피스톤 로드(20)의 일단부를 향해 직경이 점차 감소되는 테이퍼 진 형태를 가지도록 하며, 외주연측으로 유압작동유가 미세 유동되며 베어링 기능을 하며,
상기 버퍼링(33)은 유압 다이내믹 베어링(32)의 양측 외주연 중, 직경이 작아지는 일측 외주연에 형성되는 제 1원주형 홈(G1)에 대응설치되어, 상기 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연으로 유동되는 유압작동유 내 오염입자를 흡착하기 하는 것으로, 다공성 형태를 가지며,
상기 웨어링(34)은 유압 다이내믹 베어링(32)의 양측 외주연 중, 직경이 넓어지는 타측 외주연에 형성되는 제 2원주형 홈(G2)에 대응설치되어, 상기 실린더 튜브(10) 내 압력변화 발생시, 상기 웨어링(34)이 실린더 튜브(10)의 내주연과 접촉되면서 액추에이터의 피스톤(30) 또는 유압 다이내믹 베어링(32)의 흔들림을 방지하고 피스톤의 유동을 방지하면서 피스톤의 이동방향을 가이드 하며,
테이퍼 진 형상의 유압 다이내믹 베어링(32)의 외주연은 실린더 튜브(10) 내주연과 접촉되지 않고 간극의 형태로 상호간 이격되어 있는 형태가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 유압 다이내믹 베어링을 채용한 원자력 및 화력발전소의 터빈제어용 스팀밸브의 유압서보 액추에이터.
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