KR101463647B1 - 유체 회전자 - Google Patents

Abstract

2개 이상의 플라이팅을 가진 회전자이며, 상기 회전자는 축방향으로 이격된 간격으로 제1 플라이팅의 외부 에지와 다른 플라이팅의 내부 에지를 견고하게 상호 연결하는 복수의 긴 지지 리브를 포함하고, 상기 리브는 말단부의 연결 보스 및 기단부와 상기 말단부의 사이의 균형 질량부를 가진 회전자이다. 또한, 상기 리브를 형성하는 방법이 포함된다.

Description

유체 회전자 {FLUID ROTOR}

본 발명은 국제 특허 출원 공보 제WO 81/01443호 및 캐나다 특허 제1,236,030호에 개시된 종류의 터빈 장치의 회전자에 관한 것이다.

상기 종래 기술 장치는 이하를 포함한다.

- 기저부

- 상기 기저부에 회전 가능하게 연결된 프레임

- 외부 에지와 내부 에지 및 예를 들어 반원형과 같은 커브형 단면을 가지고, 플라이팅(flighting)의 오목부가 서로 부분적으로 겹치도록 대칭 형식으로 기하학적 축을 중심으로 축방향으로 배열된 한 쌍의 긴 플라이팅을 포함하는 회전자이며, 상기 회전자는 상기 플라이팅의 내부 에지 사이에서 축방향 통로를 형성하고, 상기 플라이팅은 서로에 대해 나선 형상의 형식으로 비틀린 회전자

- 회전 가능한 방식으로 상기 회전자의 하나 이상의 단부를 프레임에 종방향으로 연결하는 연결부

- 축 방향으로 이격된 간격으로 각각의 플라이팅의 외부 에지와 다른 플라이팅의 내부 에지를 견고하게 상호 연결하는 한 쌍의 긴 일반적으로 에어포일형의 리브이며, 상기 리브는 상기 기하학적 축에 대해 실질적으로 수직으로 배열되고, 상기 리브의 단면은 상기 기하학적 축의 한 방향 그리고 동일한 방향으로 볼록인 리브.

상기 회전자가 적절히 균형을 이루고 회전자의 고유 주파수를 야기시키지 않도록 회전하는 것은 수명을 위해서 매우 중요하다.

상기 설명된 종래 기술 회전자는 용이하게 상기 회전자의 균형을 맞추고 상기 회전자의 공진 주파수에 영향을 미치는 편리한 수단이 없다. 또한 상기 종래 기술 회전자는 회전자의 가장 비용 효율적인 구조를 위한 수단을 필요로 한다.

본 발명은 이격된 에어포일 형상의 지지 리브를 구비한 상기 종류의 회전자를 제공하고 균형 질량부 및 연결 질량부를 포함함으로써 상기 회전자에서 특히 유리한 균형 조건이 달성된다는 개념에 기반한다. 또한, 상기 회전자는 쉽게 그리고 비용 효율적으로 조립된다.

본 발명에 따른 회전자는 주로, 축방향으로 이격된 간격으로 각각의 플라이팅의 외부 에지와 다른 플라이팅의 내부 에지를 견고하게 상호 연결하는 일반적으로 에어포일형의 복수의 긴 지지 리브를 특징으로 하고, 상기 리브는 기하학적 축에 대해 실질적으로 수직으로 배열되고, 상기 리브의 단면은 기하학적 축의 한 방향 그리고 동일 방향으로 볼록하다. 상기 리브는 말단부의 연결 보스 및 중간 균형 질량부를 가진다.

본 발명은 2개 이상의 플라이팅을 가지고 축방향으로 이격된 간격으로 제1 플라이팅의 외부 에지와 다른 플라이팅의 내부 에지를 견고하게 상호 연결하는 복수의 긴 지지 리브를 포함하는 회전자이고, 상기 리브는 말단부의 연결 보스 및 기단부와 말단부의 사이의 균형 질량부를 가진다. 또한, 본 발명은 상기 리브를 형성하는 방법이다.

본 발명에 따른 회전자는 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

이격된 에어포일 형상의 지지 리브를 구비한 상기 종류의 회전자를 제공하고 균형 질량부 및 연결 질량부를 포함함으로써 상기 회전자에서 특히 유리한 균형 조건이 달성된다. 또한, 상기 회전자는 쉽게 그리고 비용 효율적으로 조립된다.

도 1은 본 발명에 따른 회전자의 일 실시예의 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예의 도면이다.
도 3은 리브의 사시도이다.
도 4는 도 3의 선 4-4를 따라 취한 3개의 다른 지지 리브 형상의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 샤프트 및 리브 배열의 사시도이다.

본 발명의 회전자는 도면에서 일반적으로 1로 도시된다. 본 발명에 따른 회전자(1)는 커브형, 바람직하게는 반원형 단면을 가진 한 쌍의 긴 플라이팅(2a,2b)을 포함한다.

상기 플라이팅(2a,2b)은 플라이팅(2a,2b)의 오목측이 부분적으로 서로 겹치도록 대칭 형식으로 종방향 기하학적 축(5)(도 1 참조)을 중심으로 축방향으로 배열된다. 따라서 상기 플라이팅(2a,2b)의 내부 에지들 사이에서 축 방향 통로가 형성된다. 상기 플라이팅(2a,2b)은 실질적으로 180°만큼 서로에 대해 나선 형상으로 비틀린다. 상기 회전자(1)의 길이는 바람직하게 그 지름의 4배 이상이다.

축 방향 샤프트(3)는 하나 이상의 단부가 회전 가능한 방식으로 지지 프레임(도시되지 않음)에 연결된다. 상기 샤프트(3)는 상기 축(5)과 동심이다. 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 연결부는 또한 회전 가능할 수 있다. 상기 경우에 상기 회전자(1)를 탄성적으로 지지 프레임에 대하여 제1 축 방향으로 유지하지만 상기 회전자(1)를 상기 회전자(1)에 영향을 미치는 풍력의 함수로서 회전 가능하게 하는 수단이 제공된다.

복수의 긴, 일반적으로 블레이드형의 지지 리브(30)는 바람직하게 축 방향으로 등간격으로 상기 각각의 플라이팅(2a,2b)의 각각의 외부 에지를 다른 플라이팅(2b,2a)의 내부 에지와 견고하게 상호 연결하고, 플라이팅(2a)의 외부 에지는 플라이팅(2b)의 내부 에지에 연결되고, 플라이팅(2b)의 외부 에지에 대해서도 마찬가지이다. 상기 리브(30)은 상기 종축(5)에 대해 실질적으로 수직으로 배열되고, 그 단면은 도 4에 도시된 바와 같이 수직으로 장착된 회전자(1)에 대해 위쪽 방향으로 볼록하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 블레이드(30)의 단면은 볼록한 상부면과 직선 하부면으로 구성된다(실시예 A). 상기 단면은 에어포일 설계의 일반적인 방식으로 오목한 하부면을 더 가질 수 있다(실시예 B,C).

상기 샤프트(3)는 도 1의 경우에서처럼 상기 회전자(1)의 총 축방향 길이 이상으로 뻗어있을 수 있고 또는 상기 회전자는 오직 짧은 샤프트부(3)로 구성될 수 있다(도 2).

상기 회전자(1)의 리브는 도 3에서 일반적으로 도면부호 4로 도시된다. 상기 리브(4)는 2개의 주요 소부품, 즉 허브(10) 및 블레이드(30)로 형성된다.

상기 리브(4)의 허브(10)는 허브 본체(12)를 포함한다. 축방향 보어(14)는 상기 허브 본체(12)에 형성된다. 상기 축방향 보어(14)는 상기 회전자(1)의 종축(5)과 동축으로 형성된다.

한 쌍의 나사형 보어(18)는 상기 허브 본체(12)를 관통하고 상기 축방향 보어(14)와 교차한다. 상기 리브(4)가 상기 샤프트(3)에 배치될 때, 볼트(도시되지 않음)는 나사 방식으로 상기 각각의 나사형 보어(18)에 배치될 수 있고, 상기 각각의 볼트의 단부는 상기 리브(4)를 상기 샤프트(3)에 고정식으로 결합시키도록 상기 샤프트(3)의 외부 가장자리를 지지한다.

한 쌍의 대향 플라이팅 내부 에지 지지부(20)는 바람직하게 상기 허브 본체(12)와 일체로 형성된다. 상기 플라이팅 내부 에지 지지부(20)의 각각은 각도진 지지부면(21)을 포함한다. 블라인드 나사형 보어(22)는 각각의 지지부면(21)에서 시작되고 상기 각각의 플라이팅 내부 에지 지지부(20)로 안쪽으로 뻗어있다.

선택가능한 균형 질량부(24)는 상기 플라이팅 내부 에지 지지부(20)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 선택가능한 균형 질량부(24)는 바람직하게 상기 허브 본체(12)로부터 반경 방향으로 뻗어있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 선택가능한 균형 질량부(24)는 내부 가장자리(26) 및 외부 가장자리(28)를 가진다. 상기 내부 가장자리(26) 및 외부 가장자리(28) 사이의 거리는 선택가능한 질량부(24)의 질량에 적절히 영향을 미칠 수 있도록 바람직하게 변경될 수 있다. 예를 들어 상기 균형 질량부(24)의 외부 가장자리(29)를 변경하는 수단 및 상기 균형 질량부(24)를 필요에 따라 더 큰 또는 더 적은 질량을 가진 재료로 형성하는 수단과 같은 다른 공지된 수단이 상기 질량에 영향을 미치도록 사용될 수 있다.

상기 블레이드(30)는 상기 허브(10)로부터 반경 방향으로 바깥쪽으로 뻗어있고, 상기 블레이드(30)의 기단부(32)에서 상기 선택가능한 균형 질량부(24)에 결합된다. 결합 보스(36)는 상기 블레이드(30)의 말단부(34)에서 형성된다. 상기 결합 보스(36)는 내부에 형성된 블라인드 나사형 보어(38)를 가진 플라이팅 외부 에지 지지면(40)을 제공한다.

상기 리브(4)는 바람직하게 금속으로 만들어지지만, 상기 플라이팅(2a,2b)은 금속 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있다.

상기 허브(10)의 선택가능한 균형 질량부(24)는 상기 회전자(1)의 회전 질량의 균형을 적절히 맞추도록 선택된다. 상기 균형을 맞추는 것은 상기 회전자(1)에 의해 실시되는 회전 속도의 알려진 범위에 대해 상기 샤프트(3), 상기 플라이팅(2) 및 상기 리브(4) 자체의 질량의 효과를 고려한다. 또한, 상기 선택가능한 균형 질량부(24)의 질량은 상기 회전자(1)의 공진 주파수가 상기 회전자(1)에 의해 실시되는 회전 속도의 범위보다 작거나 큰 곳에 있도록 선택된다. 상기 회전자(1)가 그 고유 주파수에 근접하여 작동하는 것을 방지하는 것은 상기 회전식 회전자(1)의 잠재적인 파괴적 공진을 최소화하는데 중요하다.

조립체에서, 상기 개별 리브(4)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 샤프트(3)에 배치될 수 있다. 그리고 상기 플라이팅(2a,2b)은 상기 개별 리브(4)에 결합될 수 있다. 플라이팅(2a)의 내부 가장자리는 상기 블라인드 나사형 보어(22)에 배치된 볼트(도시되지 않음)에 의해 결합되고, 따라서 상기 플라이팅을 플라이팅 내부 에지 지지면(21)에 결합시킨다. 그리고 상기 플라이팅(2a)의 외부 가장자리는 대향 블레이드(30)의 블라인드 나사형 보어(38)에 배치된 볼트(도시되지 않음)에 의해 결합된다. 상기 볼트 체결로써 상기 플라이팅(2a)의 외부 가장자리가 상기 플라이팅 외부 가장자리 지지면(40)에 결합된다. 그리고 상기 플라이팅(2b)은 유사한 방식으로 상기 리브(4)에 결합될 수 있다.

본 발명이 다양한 변형 및 대체적인 형태로 수정될 수 있지만, 본 발명의 세부 사항은 도면에서 예시로서 도시되었고 자세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 설명된 특정 실시예로 제한되어서는 안 됨을 이해하여야 한다. 반면 본 발명은 모든 변형, 균등 및 대체안을 포함한다.

Claims (18)

1. 2개 이상의 플라이팅을 가지고, 축방향으로 이격된 간격으로 제1 플라이팅의 외부 에지와 제2 플라이팅의 내부 에지를 견고하게 상호 연결하는 복수의 긴 지지 리브를 포함하는 회전자이며,
   상기 리브는 말단부의 연결 보스 및 기단부와 상기 말단부의 사이의 균형 질량부를 가지는 회전자.
2. 제1항에 있어서, 상기 리브는 허브를 가지고,
   상기 균형 질량부는 상기 허브와 일체로 형성된 회전자.
3. 제1항에 있어서, 상기 균형 질량부는 회전식 회전자의 공진에 영향을 미치도록 가변적인 회전자.
4. 제1항에 있어서, 상기 균형 질량부는 리브의 허브를 형성하는 재료와 다른 재료로 형성되는 회전자.
5. 제1항에 있어서, 상기 연결 보스는 연결 보스 내부에 형성된 나사형 보어를 포함하는 회전자.
6. 제1항에 있어서, 상기 연결 보스 및 상기 균형 질량부의 사이에 배치된 에어포일 형상부를 포함하는 회전자.
7. 2개 이상의 플라이팅을 가진 회전자의 리브이며,
   상기 회전자는 축방향으로 이격된 간격으로 제1 플라이팅의 외부 에지와 제2 플라이팅의 내부 에지를 견고하게 상호 연결하는 리브 조립체를 포함하고,
   상기 리브 조립체는 말단부의 연결 보스와, 기단부 및 상기 말단부의 사이의 균형 질량부를 가진 리브.
8. 제7항에 있어서, 상기 리브 조립체는 허브를 가지고,
   상기 균형 질량부는 상기 허브와 일체로 형성된 리브.
9. 제7항에 있어서, 상기 균형 질량부는 회전식 회전자의 공진에 영향을 미치도록 가변적인 리브.
10. 제7항에 있어서, 상기 균형 질량부는 리브의 허브를 형성하는 재료와 다른 재료로 형성되는 리브.
11. 제7항에 있어서, 상기 연결 보스는 연결 보스 내부에 형성된 나사형 보어를 포함하는 리브.
12. 제7항에 있어서, 상기 연결 보스 및 상기 균형 질량부의 사이에 배치된 에어포일 형상부를 포함하는 리브.
13. 2개 이상의 플라이팅을 가진 회전자의 리브를 형성하는 방법이며,
    축방향으로 이격된 간격으로 제1 플라이팅의 외부 에지와 제2 플라이팅의 내부 에지를 견고하게 상호 연결하는 리브 조립체를 형성하는 단계 및
    말단부의 연결 보스와, 기단부 및 상기 말단부의 사이의 균형 질량부를 가진 리브를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 리브 조립체는 허브를 포함하고,
    상기 허브와 일체인 상기 균형 질량부를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
15. 제13항에 있어서, 회전식 회전자의 공진에 영향을 미치도록 상기 균형 질량부를 가변적으로 형성하는 단계를 포함하는 방법.
16. 제13항에 있어서, 상기 균형 질량부를 리브의 허브를 형성하는 재료와 다른 재료로 형성하는 단계를 포함하는 방법.
17. 제13항에 있어서, 연결 보스 내부에 형성된 나사형 보어를 구비한 연결 보스를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
18. 제13항에 있어서, 상기 연결 보스 및 상기 균형 질량부의 사이에 배치된 에어포일 형상부를 포함하는 방법.
    

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