KR101438107B1 - 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치에 관한 것으로서, 특히 가스터빈엔진의 구동장치와 피동장치의 직접적인 조작없이 개별적으로 각 장치에 로터의 정렬상태 측정이 가능하도록 하는 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치에 관한 것이다.
이에 본 발명은, 관통공이 형성되어 기어박스와 가스터빈엔진의 로터 축이 연결되는 디스크; 상기 디스크의 관통공에 구비되고, 상기 로터 축 정렬을 위해 고정하는 로터고정장치; 상기 로터의 축정렬을 위해 디스크를 미세 조정하는 디스크미세조정장치; 및 상기 디스크미세조정장치를 통해 축정렬을 한 후 디스크를 고정시키는 미세회전조정공;을 포함하는 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치를 제공한다.

Description

가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치 { A MEASURING APPARATUS FOR ROTOR ALIGNMENT OF DRIVING PORTION AND PASSIVE PORTION AT A GAS TURBINE ENGINE }

본 발명은 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치에 관한 것으로서, 특히 가스터빈엔진의 구동장치와 피동장치의 직접적인 조작없이 개별적으로 각 장치에 로터의 정렬상태 측정이 가능하도록 하는 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치에 관한 것이다.

가스터빈은 고온·고압의 연소가스로 터빈을 가동시키는 회전형 열기관으로서, 압축기, 연소기, 터빈으로 이루어져 있다. 보다 구체적으로, 가스터빈은 압축기로 공기를 압축하고 연소실에서 압축된 공기와 연료를 연소한다. 이때 생긴 고온, 고압의 가스를 터빈에 내뿜으면서 팽창시켜 터빈을 회전시킨다. 보통 압축기와 터빈은 직접 또는 간접적으로 1개의 축으로 연결되어 있는데, 압축기를 가동시키는 동력은 터빈에서 발생하는 출력의 25~30%를 사용한다. 따라서 가스터빈으로 발전기, 프로펠러 등을 회전시키는 출력은 터빈에서 발생하는 출력에서 압축기를 가동시키는 데 소요되는 출력을 뺀 것이 된다.

이러한 가스터빈엔진은 발전기와 가스터빈엔진을 결합시킨 후에 동일한 축 선상에 위치되도록 정렬하여 고정시켜야 한다. 상기 발전기와 가스터빈엔진의 축이 정확히 일치하지 않거나 가스터빈엔진의 수평이 맞지 않는 경우, 성능이 제대로 발현되지 않게 된다.

이러한 이유로, 가스터빈엔진이 장착되는 베이스 프레임과 상기 보조플레이트의 사이에 심(shim)과 같은 스페이서(spacer)를 개재하여 가스터빈엔진의 높이 및 수평을 조정하고 있으나, 이러한 방법은 정렬의 정밀도를 저하시킬 뿐만 아니라 정렬 작업을 수행하는데 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

또한, 스페이서로는 발전기와 가스터빈엔진의 기울기를 정렬하는데 한계가 있어, 정렬의 정밀도가 더욱 악화되고 있다.

더 나아가 가스터빈엔진의 활주부인 스키드(skid)와 베이스프레임 사이에 엔진 위치 조정이 빈번하게 일어나게 되는데, 위치 조정시 일반적으로 일부 부품은 볼트, 너트 체결홀을 뚫어야 하는 관계로 매번 새로운 부품을 제작해야 하고 시간과 제작 비용이 많이 들게 되었다.

그리고, 상기 가스터빈엔진은 큰 중량으로 인해 작업자가 정렬을 맞추는 경우 매우 큰 힘을 가해야 하고, 이러한 큰 힘을 가하는 경우 정밀한 조절이 힘들게 된다. 또한, 이러한 위치 고정장치는 무거운 엔진의 진동과 움직임이 일어나지 않도록 견고하게 고정되어야 한다.

이와 같이 가스터빈엔진의 위치는 엔진 및 관련 시스템과의 축정렬 등에 의해 정밀하게 조정되어야 하므로, 엔진의 축정렬 및 위치조정, 자세 조정을 위한 별도의 장치가 필요하게 되었다.

이러한 축 정렬 및 위치조정을 위한 장치는 작동이 쉬워야 하고 신뢰성이 확보되어야 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 가스터빈엔진에서 엔진부의 구동장치와 기어박스의 피동장치를 직접적으로 위치 조작하지 않고 개별적으로 각 장치 로터의 정렬상태를 측정이 가능한 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 앞서 상술한 목적을 달성하기 위하여 바람직한 양태로써 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의하여 구현될 것이다. 본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 다음과 같은 기술적인 구성을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 관통공이 형성되어 기어박스와 가스터빈엔진의 로터 축이 연결되는 디스크; 상기 디스크의 관통공에 구비되고, 상기 로터 축 정렬을 위해 고정하는 로터고정장치; 상기 로터의 축정렬을 위해 디스크를 미세 조정하는 디스크미세조정장치; 및 상기 디스크미세조정장치를 통해 축정렬을 한 후 디스크를 고정시키는 미세회전조정공;을 포함하여 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치를 제공한다.

이에 상기 디스크는, 가장자리에 가스터빈엔진에 고정시키는 고정공을 포함하도록 한다.

또한, 상기 로터고정장치는 상기 디스크의 관통공 내에서 환형으로 구비되며, 로터의 일측에서 고정시키는 압박고정핀; 및 상기 압박고정핀 측으로 압박하여 로터를 환형 내부에서 고정하는 피스톤 및 스프링을 포함한다.

그리고, 상기 디스크미세조정장치는, 디스크를 상하로 미세조절하는 상하조절볼트; 및 디스크를 좌우로 미세조절하는 좌우조절볼트;를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 미세회전조정공은, 상기 디스크의 가장자리에 형성된 조절공; 및 상기 조절공에 내입되어 상기 디스크를 상하 좌우로 미세 조정하도록 하는 부싱;을 포함한다.

그리고, 상기 부싱은, 체결 압박볼트가 내입되어 미세조정된 디스크를 견고히 압박고정하는 부싱공이 형성되어 압박볼트 또는 체결핀이 디스크가 가스터빈엔진에 고정되도록 한다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 전술한 과제 해결 수단 및 후술할 구성과 결합, 작동관계에 의해서 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

본 발명은, 가스터빈엔진의 구동장치와 피동장치의 직접적인 조작없이 개별적으로 각 장치에 로터의 정렬상태 측정이 가능하다.

본 발명은 또한, 구동장치와 피동장치의 연결용 미세회전조정공(precision hole)에 별도의 체결핀 등을 사용하여 측정장치를 고정시킴으로써 각 로터의 상대적인 정렬 상태의 확인이 가능하도록 한다.

본 발명은 또한, 디스크 중심부 회전장치인 로터고정장치를 압박고정핀과 스프링, 피스톤으로 지지 압박함으로써 각 로터에 대한 측정 오차를 최소화시킬 수 있게 된다.

본 발명은 또한, 구동장치와 피동장치의 축 정렬 불량시 미세회전조정공의 위치 및 크기를 수정, 보정하기 위하여 별도의 부싱을 설치하고 디스크미세조정장치를 통해 고정 설치하도록 한다.

도 1은 로터정렬을 위한 측정장치가 장착되는 기어박스 및 가스터빈엔진을 도시한 사시도.
도 2는 가스터빈엔진 측에서 로터 정렬을 위한 장치를 도시한 단면도.
도 3은 가스터빈엔진과 기어박스를 연결하는 디스크를 가스터빈엔진을 바라보며 도시한 입면도.
도 4는 가스터빈엔진 내부에 포함된 로터 정렬을 위한 장치를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 디스크에서 로터 정렬상태 측정을 위해 로터 축 고정장치를 도시한 입면도.
도 6은 상기 도 5의 로터축 고정장치의 고정단을 도시한 상세도.
도 7은 상기 도 5의 로터축 고정장치의 압박단을 도시한 상세도.
도 8은 본 발명의 로터정렬을 위한 측정장치에서 미세조절정치를 도시한 입면도.
도 9는 상기 도 8의 미세조절장치에서 미세회전조정공을 통해 미세조절과정을 도시한 상세도.

이하에서는 본 발명에 따른 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 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 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하에서는 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은, 가스터빈엔진에서 엔진부의 구동장치와 기어박스의 피동장치를 직접적으로 위치 조작하지 않고 개별적으로 각 장치 로터의 정렬상태를 측정이 가능하도록 한다.

이에 본 발명의 구성을 살펴보면, 본 발명은 관통공이 형성되어 기어박스(10)와 가스터빈엔진(10)의 로터(60) 축이 연결되는 디스크(300); 상기 디스크(300)의 관통공에 구비되고, 상기 로터(60) 축 정렬을 위해 고정하는 로터고정장치(350); 상기 로터(60)의 축정렬을 위해 디스크(300)를 미세 조정하는 디스크미세조정장치(370); 및 상기 디스크미세조정장치(370)를 통해 축정렬을 한 후 디스크(300)를 고정시키는 미세회전조정공(390);을 포함하여 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정하는 장치를 제공한다.

이에 상기 디스크(300)는, 가장자리에 가스터빈엔진(10)에 고정시키는 고정공(380)을 포함하도록 한다.

또한, 상기 로터고정장치(350)는 상기 디스크(300)의 관통공 내에서 환형으로 구비되며, 로터(60)의 일측에서 고정시키는 압박고정핀(351); 및 상기 압박고정핀(351) 측으로 압박하여 로터(60)를 환형 내부에서 고정하는 피스톤(353) 및 스프링(355)을 포함한다.

그리고, 상기 디스크미세조정장치(370)는, 디스크(300)를 상하로 미세조절하는 상하조절볼트(371); 및 디스크(300)를 좌우로 미세조절하는 좌우조절볼트(372);를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 미세회전조정공(390)은, 상기 디스크(300)의 가장자리에 형성된 조절공(392); 및 상기 조절공(392)에 내입되어 상기 디스크(300)를 상하 좌우로 미세 조정하도록 하는 부싱(391);을 포함한다.

그리고, 상기 부싱(391)은, 체결 압박볼트 또는 압박핀이 내입되어 미세조정된 디스크(300)를 견고히 압박고정하는 부싱공(391a)이 형성되어 압박볼트 또는 체결핀이 디스크가 가스터빈엔진에 고정되도록 한다.

이하에서는 각 도면을 참조하여 본 발명을 설명하도록 한다.

도 1은 로터정렬을 위한 측정장치가 장착되는 기어박스 및 가스터빈엔진을 도시한 사시도인데, 이에 따르면 가스엔진터빈의 받침대 및 고정대인 스키드(30) 상면에 가스터빈엔진(10)과 기어박스(20)가 상호 로터 축이 정렬되도록 안착된다.

그리고, 도 2는 가스터빈엔진 측에서 로터 정렬을 위한 장치를 도시한 단면도인데, 상기 가스터빈엔진(10)의 내부에서 로터(60) 축의 정렬상태는 터빈엔진 안측에 위치한 레이져발사기(40)에서 레이져(L)를 발사하여 터빈엔진 전방에 위치한 레이져 리시버(50)를 통해 레이져(L)를 수신받아 정렬상태를 측정한다.

다음, 도 3은 가스터빈엔진과 기어박스를 연결하는 디스크를 가스터빈엔진을 바라보며 도시한 입면도로써, 상기 기어박스(20)와 가스터빈엔지(10)은 사이에 디스크(300)에 의해 연결되고, 상기 디스크(300)에서 로터(60)의 축 정렬이 가능하도록 중앙부에 로터의 직경보다 큰 관통공을 형성하여 미세조정을 하여 정렬상태를 맞추게 된다.

도 4는 가스터빈엔진 내부에 포함된 로터 정렬을 위한 장치를 도시한 사시도로써, 앞선 도 3의 단면도와 마찬가지로 가스터빈엔진의 내부에서 디스크(300)와 로터축의 상태를 도시한 사시도이다.

이에 따르면 상기 레이져발사기(40) 및 리시버(50)를 통해 로터(60)의 축정렬상태를 먼저 측정하고, 다음 로터축을 디스크(300)의 중앙부 관통공에 형성된 로터고정장치(350)를 통해 로터(60)를 상,하 압박하여 고정한다.

그리고, 상기 로터(6) 축 정렬상태의 조절을 위하여 상기 디스크(300)의 외주 하부에 설치된 디스크미세조정장치(370)를 조정하여 로터축을 기어박스(10)와 정렬되도록 한다.

이에 상기 디스크미세조정장치(370)는 상하조절볼트(371) 및 좌우조절볼트(372)를 포함하고 있어 볼트의 조임과 풀림으로써 디스크의 상하 좌우의 미세 이동을 조절하게 된다.

도 5는 본 발명의 디스크에서 로터 정렬상태 측정을 위해 로터 축 고정장치를 도시한 입면도로써, 상기 로터고정장치(350)는 상기 디스크(300)의 중앙부 관통공에 밀착되는 환형으로 이루어져 있으며, 상측 내주면에는 2 곳에 고정핀(351)이 구비되어 있어 고정단을 이루고, 하측에는 피스톤, 스프링 및 지지대가 구비되어 있어 압박단을 형성한다.

이에 도 6 및 도 7은 상기 도 5의 로터축 고정장치의 고정단(A-A') 및 압박단(B-B')을 도시한 상세도이다. 먼저 도 6의 고정단의 단면 상세(A-A')를 살펴보면, 로터(60)가 접촉하여 지지될 수 있는 고정핀(351)이 돌출되도록 형성되어 있다. 다음 도 7의 압박단의 단면 상세(B-B')를 살펴보면, 로터(60)에 접촉하여 로터를 상기 고정단에 압박하는 스프링(355), 피스톤(355) 및 지지대(352)가 형성되어 있다.

도 8은 본 발명의 로터정렬을 위한 측정장치에서 디스크의 미세조절정치를 도시한 입면도이다. 이에 디스크미세조정장치(370)는 디스크의 외주 하단 양측에 구비되어 디스크의 상하, 좌우의 미세이동을 조절할 수 있도록 한다. 이에 상하조절볼트(371)는 조임 풀림에 따라 디스크의 상측이동 및 하측이동을 가능하게 하고, 좌우조절볼트(372)는 조임 풀림에 따라 디스크의 좌우이동을 가능하게 한다.

더 나아가 상기 디스크(300)의 양측에 있는 상하조절볼트(371)의 조임 풀림에 따라 디스크(300)의 미세 회전도 가능하도록 한다.

그리고, 상기 디스크(300)의 외주 가장자리에는 디스크(300)를 체결볼트로 압박 고정시킬 수 있는 고정공(380)이 형성되고, 이와 더불어 상기 디스크를 미세하게 상하좌우, 회전시킬 수 있는 미세회전조정공(390)이 형성되어 있다.

도 9는 미세조절장치에서 미세회전조정공을 통해 미세조절과정을 도시한 상세도로써, 도 8의 미세회전조정공(390)이 형성된 C-C' 단면상세를 제공한다.

이에 상기 미세회전조정공(390)에는 부싱(391)이 삽입되어 체결될 수 있는데, 상기 부싱(391)이 삽입된 후에도 미세회전조정공(390)에서 여유공간인 조절공(392)이 확보되어 디스크(300) 미세하게 이동될 수 있도록 한다.

상기 디스크미세조정장치(370)를 이용하여 상기 조절공(392)을 통해 디스크(300) 미세 이동하여 축정렬을 위하여 위치고정되면, 상기 부싱(391)의 부싱공(391a)에 압박체결볼트 또는 체결 압박핀을 통해 가스터빈엔진에 디스크(300)를 견고히 고정하게 된다.

앞서 살펴본 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명에 따른 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치를 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시예일 뿐, 전술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.

10 : 가스터빈 엔진 20 : 기어박스
30 : 스키드 40 : 레이져발사기
50 : 리시버 60 : 로터
70 : 다이얼인디게이터 L : 레이져
300 : 디스크 350 : 로터고정장치
351 : 압박고정핀 352 : 지지대
353 : 피스톤 355 : 스프링
370 : 디스크미세조정장치 371 : 상하조절볼트
372 : 좌우조절볼트 380 : 고정공
390 : 미세회전조정공 391 : 부싱
391a : 부싱공 392 : 조절공

Claims (6)

1. 관통공이 형성되어 기어박스와 가스터빈엔진의 로터 축이 연결되는 디스크;
   상기 디스크의 관통공에 구비되고, 상기 로터 축 정렬을 위해 로터를 고정하는 로터고정장치;
   상기 로터의 축정렬을 위해 디스크를 미세 조정하는 디스크미세조정장치; 및
   상기 디스크미세조정장치를 통해 축정렬을 한 후 디스크를 고정시키는 미세회전조정공;을 포함하는 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 디스크는,
   가장자리에 가스터빈엔진에 고정시키는 고정공을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 로터고정장치는 상기 디스크의 관통공 내에서 환형으로 구비되며,
   로터의 일측에서 고정시키는 압박고정핀; 및
   상기 압박고정핀 측으로 압박하여 로터를 환형 내부에서 고정하는 피스톤 및 스프링을 포함하는 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 디스크미세조정장치는,
   디스크를 상하로 미세조절하는 상하조절볼트; 및
   디스크를 좌우로 미세조절하는 좌우조절볼트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 미세회전조정공은,
   상기 디스크의 가장자리에 형성된 조절공; 및
   상기 조절공에 내입되어 상기 디스크를 상하 좌우로 미세 조정하도록 하는 부싱;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 부싱은,
   체결 압박볼트 또는 압박핀이 내입되어 미세조정된 디스크를 견고히 압박고정하는 부싱공이 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈엔진의 구동부 및 피동부 로터의 개별적 정렬상태 측정용 장치.
   

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