KR101544593B1 - 공기 정압베어링을 이용한 부상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전기의 로터와 같은 대형 중량물을 인출하기 위해 공기 정압베어링을 형성하여 대형 중량물을 비접촉식으로 부상시킴으로써 로터의 인출작업을 효율적으로 수행 가능케 하는 공기 정압베어링을 이용한 부상장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 발전기의 로터를 인출하기 위해 상기 로터를 부상시키는 장치에 있어서, 상기 로터의 하부에 설치되는 곡면플레이트; 상기 곡면플레이트의 하부면에서 로터가 인출되는 경로를 따라 순차적으로 설치되는 베어링플레이트; 상기 베어링플레이트 상부면에 복수개로 형성되는 포켓; 상기 베어링플레이트의 내부에 관로를 형성하여 각각의 포켓과 베어링플레이트의 외부를 연통시키는 내부공기관로; 및, 상기 내부공기관로와 콤프레셔를 연통시켜 각각의 포켓에 로터를 부상시키기 위한 공기 정압 베어링이 형성되도록 고압의 공기를 공급하는 외부공기관로;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 정압베어링을 이용한 부상장치 {The Floating apparatus in use of air hydrostatic bearing}

본 발명은 공기 정압베어링을 이용한 부상장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 공기 정압베어링을 형성하여 대형발전기의 로터와 같은 중량물의 인출작업을 위해 중량물을 비접촉식으로 부상시킬 수 있는 공기 정압베어링을 이용한 부상장치에 관한 것이다.

일반적으로, 화력 및 원자력 발전소 등에서는 대형발전기가 구비된다. 이러한, 발전기 내부의 로터(rotor, 회전자)를 유지보수하기 위해 스테이터(stator, 고정자)로부터 인출하는데는 다음과 같은 문제점이 있어 왔다.

먼저, 로터는 수십톤에 달하는 중량물이기 때문에 발전소에 구비된 크레인과 같은 인양장비와 견인줄 및 레버블록, 체인블록과 같은 치공구를 이용하여 인출작업을 수행함에 있어 작업자의 안전사고의 위험이 크다.

그리고, 크레인이 없이는 로터의 인출이 불가능하며, 작업준비에 투입되는 시간또한 많이 소요된다. 이러한 관계로 인해 발전소의 계획예방정비 기간내에 다른 작업에 투여되는 크레인의 사용으로 인하여 모터의 분해정비 작업 공정이 차질이 생기며, 크레인 사용시간 등에 따른 불협화 및 공정상의 문제가 발생하고 있다.

또한, 로터를 스테이터에서 분해시에 로터의 외원주면과 스테이터의 내원주면의 틈새를 일정하게 유지하여 분해하는 작업이 대단히 어려운 단점이 있다.

아울러, 인출되는 로터를 지지하기 위해 대차 또는 지그를 설치하는데 인출도중 로터가 지그에서 이탈되어 전도 및 협착등의 안전사고가 뒤따르고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-0285300호 (2001.01.03) 대한민국 등록특허 제10-0740495호 (2007.07.11)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발전기의 로터와 같은 대형 중량물을 인출하기 위해 공기 정압베어링을 형성하여 대형 중량물을 비접촉식으로 부상시킴으로써, 로터의 인출작업을 효율적으로 수행 가능케 하는 공기 정압베어링을 이용한 부상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기 정압베어링을 이용한 부상장치는, 발전기의 로터를 인출하기 위해 상기 로터를 부상시키는 장치에 있어서, 상기 로터의 하부에 설치되는 곡면플레이트; 상기 곡면플레이트의 하부면에서 로터가 인출되는 경로를 따라 순차적으로 설치되는 베어링플레이트; 상기 베어링플레이트 상부면에 복수개로 형성되는 포켓; 상기 베어링플레이트의 내부에 관로를 형성하여 각각의 포켓과 베어링플레이트의 외부를 연통시키는 내부공기관로; 및, 상기 내부공기관로와 콤프레셔를 연통시켜 각각의 포켓에 로터를 부상시키기 위한 공기 정압 베어링이 형성되도록 고압의 공기를 공급하는 외부공기관로;를 포함하여 이루어지되, 상기 내부공기관로의 양측에는 핀이 눌러지면 내부공기관로를 개방하고, 핀이 복원되면 내부공기관로를 폐쇄하는 위치감지체크밸브가 구비되어, 상기 곡면플레이트의 위치에 따라 내부공기관로를 개폐할 수 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 포켓 각각의 입구에는 오리피스가 구비되는 것을 특징으로 한다.

삭제

아울러, 상기 외부공기관로 상에는 레귤레이터가 설치되어 각각의 포켓에 일정 압력의 고압공기를 공급할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

공기 정압베어링을 형성시켜 로터를 부상시킴으로써 인출 작업에 소요되는 인적, 물적, 시간적 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

아울러, 스테이터로부터 로터가 부상됨으로써 스테이터의 내경에서 안전하게 로터를 인출할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 정압베어링을 이용한 부상장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기 정압베어링을 이용한 부상장치에 의해 로터가 인출되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 공기 정압베어링을 이용한 부상장치의 베어링플레이트를 나타낸 전개도이다.
도 4는 도 3에 도시된 A-A단면을 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 X를 나타낸 확대도이다.
도 6은 도 3에 도시된 B-B단면을 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 Y를 나타낸 확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 본 발명은 화력 및 원자력 발전소 등에 설치되는 대형 발전기의 로터(rotor, 회전자)와 같은 대형 중량물의 인출작업을 효율적으로 수행하기 위해 로터를 비접촉식으로 부상(浮上)시키기 위한 것임을 주지하여 본 명세서의 이해를 돕고자 한다.

본 발명에 따른 공기 정압베어링을 이용한 부상장치를 사시도로 나타낸 도 1과 베어링플레이트를 전개도로 나타낸 도 3과 상기 도 3에 도시된 A-A단면 및 B-B단면을 나타낸 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명은 곡면플레이트(100), 베어링플레이트(200) 및 외부공기관로(300)를 포함하여 이루어진다.

상기 곡면플레이트(100)는 로터(R)의 하부에 설치되어 베어링플레이트(200)에 의해 부상되는 것으로, 로터(R)의 하부측에 밀착될 수 있도록 로터(R) 외주면의 곡률에 대응되는 곡률로 형성된 단면을 가지는 곡면으로 이루어진다.

다음으로, 상기 베어링플레이트(200)는 도 2와 같이 곡면플레이트(100)의 곡률과 대응되는 단면을 가지는 곡면 형태로 이루어지며, 상기 곡면플레이트(100) 하부면의 후단에서 로터(R)가 인출되는 경로를 따라 순차적으로 설치된다. 즉, 복수개의 베어링플레이트(200)가 상호 인접되게 로터(R)의 인출경로를 따라 설치된다.

이러한, 상기 베어링플레이트(200)에는 곡면플레이트(100)의 하부에서 로터(R)를 부상시키기 위한 공기 정압베어링을 형성하기 위해 복수개의 포켓(210)과 내부공기관로(230)가 형성된다.

상기 포켓(210)은 베어링플레이트(200)의 상부면에 복수개로 함몰 형성되어 공기 정압베어링이 형성되는 공간을 제공하는 것으로, 자세하게 상기 포켓(210)은 베어링플레이트(200) 상부면의 둘레 즉, 곡면형태로 이루어지는 베어링플레이트(200) 상부면의 곡률반경을 따라 복수개로 형성된다.

이와 함께, 상기 내부공기관로(230)는 베어링플레이트(200)의 내부에 관로를 형성하여 각각의 포켓(210)과 베어링플레이트(200)의 외부를 연통시키는 것으로, 자세하게 상기 내부공기관로(230)는 고압의 공기를 각각의 포켓(210)에 공급하기 위해 베어링플레이트(200)의 내부에 관로를 형성하는데 각각의 포켓(210)의 중심에서 베어링플레이트(200)의 양측면으로 관로를 형성하여 베어링플레이트(200)의 외부에서 고압의 공기가 공급되면 각각의 포켓(210)에 공급할 수 있게 한다. 여기에서, 상기 내부공기관로(230)는 베어링플레이트(200)의 일측면으로만 관로를 형성할 수 있으나 각각의 포켓(210)에 고압공기를 더욱 효과적으로 공급하기 위해 상기한 바와 같이 베어링플레이트(200)의 양측면으로 관로를 형성할 수 있게 하는 것을 바람직할 것이다.

이어서, 상기 외부공기관로(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 내부공기관로(230)와 콤프레셔(400)를 연통시켜 각각의 포켓(210)에 로터(R)를 부상시키기 위한 공기 정압베어링이 형성되도록 고압 공기를 공급하는 관로를 제공하게 된다. 자세하게, 외부공기관로(300)는 콤프레셔(400)로부터 발생된 고압 공기를 내부공기관로(230)에 공급하기 위한 관로로써 상기 내부공기관로(230)의 양단 즉, 상기 베어링플레이트(200)의 양측면에 형성된 내부공기관로(230)의 양단에 연결되어 각각의 포켓(210)으로 고압공기를 공급할 수 있게 한다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 베어링플레이트(200)는 로터(R)의 인출방향으로 순차적으로 설치됨으로 상기 외부공기관로(300) 역시 베어링플레이트(200)의 개수에 대응하여 순차적으로 각 베어링플레이트(200)의 내부공기관로(230)와 연결된다. 아울러, 상기 외부공기관로(300) 상에는 레귤레이터(500)가 설치되어 각ㄱ가의 포켓(210)에 일정 압력의 고압공기를 공급할 수 있게 하는 것이 바람직할 것이다.

여기에서, 상기한 도면들과 도 4의 X를 확대하여 나타낸 도 5에 도시된 바와 같이 상기 포켓(210) 각각의 입구에는 오리피스(231, oriffice)가 구비되어 고압 공기의 분사 및 공기 압력과 유량을 조절할 수 있게 된다. 자세하게, 상기 오리피스(231)는 내부공기관로(230)로부터 고압 공기가 포켓(210)으로 들어오는 입구측에 구비되어 포켓(210)에 공기 정압베어링을 형성을 이롭게 한다.

그리고, 상기한 도면들과 도 6의 Y를 확대하여 나타낸 도 7에 도시된 바와 같이 상기 내부공기관로(230)의 양측에는 위치감지체크밸브(232)가 구비되어 곡면플레이트(100)의 위치를 감지하여 내부공기관로(230)를 개폐할 수 있게 한다. 자세하게, 상기 위치감지체크밸브(232)는 내부공기관로(230)의 양측에 구비되되 상기 베어링플레이트(200)의 상부면으로 탄성지지 가능하게 돌출되 핀(232a)이 설치되며, 상기 핀(232a)이 눌러지면 내부공기관로(230)를 개방하고, 상기 핀(232a)이 복원되면 내부공기관로(230)를 폐쇄하는 구조로 이루어진다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기 정압베어링을 이용한 부상장치의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스테이터(S, stator 고정자)의 내부에 설치된 로터(R)의 하부에 곡면플레이트(100)와 베어링플레이트(200)를 설치하기 위해 로터(R) 회전축의 양측을 인양하여 공간을 확보한다. 확보된 공간상으로 곡면플레이트(100)와 외부공기관로(300)와 연결된 복수개의 베어링플레이트(200)를 차례대로 설치한다. 여기에서, 곡면플레이트(100)와 로터(R)는 서로 이탈되지 않게 고정시켜 주는 것이 바람직하다. 이렇게 되면 로터(R)의 자중에 의해 로터(R)와 곡면플레이트(100) 및 베어링플레이트(200)는 서로 밀착되며 콤프레셔(400)를 가동하여 고압의 공기를 각 베어링플레이트(200) 각각의 포켓(210)에 공급하면 곡면플레이트(100)의 하부에 위치된 포켓(210)에서 공기 정압베어링이 형성되어 상부에 로터(R)가 위치된 곡면플레이트(100)를 미세하게 부상시킬 수 있게 된다. 이렇게 부상된 로터(R)와 곡면플레이트(100)는 인출방향으로 서서히 잡아당기게 되면 스테이터(S)의 외부로 빠져나올 수 있게되는데, 여기서 상기한 위치감지체크밸브(232)가 곡면플레이트(100)에 의해 눌러진 상태에서 곡면플레이트(100)가 인출되면서 복원되어 곡면플레이트(100)가 지나친 포켓(210)에는 고압공기의 공급을 차단하여 공기의 낭비를 최소화할 수 있게 된다. 이와 같은 작동 과정으로 로터(R)를 스테이터(S)로부터 안전하고 편리하게 인출시킬 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이, 본 발명의 기본적인 기술적 사상은 발전기의 로터와 같은 대형 중량물을 인출하기 위해 공기 정압베어링을 형성하여 대형 중량물을 비접촉식으로 부상시킴으로써 인출작업을 효율적으로 수행 가능케 하는 공기 정압베어링을 이용한 부상장치를 제공하는 것임을 알 수 있다.

이러한 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주내에서 당업계의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가능함은 물론이며, 따라서 본 발명의 범주는 다양한 변형 예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위 내에서 해석되어야 할 것이다.

100: 곡면플레이트
200: 베어링플레이트 210: 포켓
230: 내부공기관로 231: 오리피스
232: 위치감지체크밸브 232a: 핀
300: 외부공기관로 400: 콤프레셔
500: 레귤레이터
R: 로터 S: 스테이터

Claims (4)

1. 발전기의 로터(R)를 인출하기 위해 상기 로터(R)를 부상시키는 장치에 있어서,
   상기 로터(R)의 하부에 설치되는 곡면플레이트(100);
   상기 곡면플레이트(100)의 하부면에서 로터(R)가 인출되는 경로를 따라 순차적으로 설치되는 베어링플레이트(200);
   상기 베어링플레이트(200) 상부면에 복수개로 형성되는 포켓(210);
   상기 베어링플레이트(200)의 내부에 관로를 형성하여 각각의 포켓(210)과 베어링플레이트(200)의 외부를 연통시키는 내부공기관로(230); 및,
   상기 내부공기관로(230)와 콤프레셔(400)를 연통시켜 각각의 포켓(210)에 로터(R)를 부상시키기 위한 공기 정압 베어링이 형성되도록 고압의 공기를 공급하는 외부공기관로(300);를 포함하여 이루어지되,
   상기 내부공기관로(230)의 양측에는 핀(232a)이 눌러지면 내부공기관로(230)를 개방하고, 핀(232a)이 복원되면 내부공기관로(230)를 폐쇄하는 위치감지체크밸브(232)가 구비되어, 상기 곡면플레이트(100)의 위치에 따라 내부공기관로(230)를 개폐할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기 정압베어링을 이용한 부상장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 포켓(210) 각각의 입구에는 오리피스(231)가 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 정압 베어링을 이용한 부상 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 외부공기관로(300) 상에는 레귤레이터(500)가 설치되어 각각의 포켓(210)에 일정 압력의 고압공기를 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기 정압베어링을 이용한 부상장치.

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