KR101580952B1 - 발전기 터빈 - Google Patents

Abstract

발전기 터빈이 개시된다. 발전기 터빈은, 베이스 블록에 커넥터에 의해 설치되는 하우징과, 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전 바디와, 회전 바디의 외측으로 돌출되어 하우징에 회전 가능하게 설치되는 회전축과, 회전 바디의 외주면에 돌출되는 복수개의 터빈 블레이드와, 하우징에 설치되며 터빈 블레이드에 회전력을 부여하는 가압 에어를 분사하는 에어 분사기와, 회전축과 커넥터의 사이에 설치되는 실링부를 포함한다.

Description

발전기 터빈{GENERATOR TURBIN}

본 발명은 발전 효율의 향상이 가능하고 내구성이 향상된 발전기 터빈에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는 터빈 블레이드의 고속 회전력을 제너레이터에 전달하여 발전 작용이 이루어진다.

보다 구체적으로 설명하면, 발전기는 작업 공간에 거치되는 발전 터빈과, 발전 터빈의 회전력을 전달받아 발전 작용이 이루어지는 제너레이터를 포함할 수 있다.

이러한 발전 터빈은 발전기 하우징에 회전축을 이용하여 회전 가능하게 설치될 수 있다. 여기서, 발전 터빈과 제너레이터는 작업 공간의 바닥면에 수평하게 설치된다. 따라서, 발전 터빈의 고속 회전 작용이 발생되는 경우, 발전 터빈의 자중에 의해 회전축에 편심 하중이 작용된다.

이에 따라, 발전기의 계속적인 구동시에 발전 터빈의 회전축에 변형이 발생되어 내구성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

아울러, 발전 터빈을 구동하는 가압 에어가 회전축 위치에서 외부로 누출되는 경우가 빈번하게 발생되어 발전 효율이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

공개특허공보 10-2014-0073788

본 발명의 일 실시예는, 내구성 및 발전 효율의 향상이 가능한 발전기 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는, 커넥터에 의해 베이스 블록에 설치되는 하우징과, 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전 바디와, 회전 바디의 외측으로 돌출되어 하우징에 회전 가능하게 설치되는 회전축과, 회전 바디의 외주면에 돌출되는 복수개의 터빈 블레이드와, 하우징에 설치되며 터빈 블레이드에 회전력을 부여하는 가압 에어를 분사하는 에어 분사기와, 회전축과 커넥터의 사이에 설치되는 실링부를 포함한다.

실링부는, 회전축의 외측에 설치되며 외주면을 따라 복수개로 형성되며 가압 에어의 일부분이 유입되는 관통공이 형성된 제1 실링 바디와, 제1 실링 바디의 외측면에 접하게 설치되며 관통공과 연통되어 상기 관통공을 통과한 가압 에어가 유입되는 복수개의 가압홈이 형성된 제2 실링 바디를 포함할 수 있다.

제1 실링 바디는 내부에 상기 회전축이 위치되는 공간이 형성된 원통형으로 형성되며, 관통공은 제1 실링 바디에 복수개의 열과 복수개의 행을 이루며 형성될 수 있다.

제2 실링 바디는 내부에 제1 실링 바디가 위치되는 공간이 형성된 원통형으로 형성되며, 가압홈은 제2 실링 바디의 내벽면에 복수개의 열과 복수개의 행을 이루며 형성될 수 있다.

하우징에는 에어 분사기로부터 분사된 가압 에어가 유입되는 복수개의 유입홀이 형성될 수 있다.

에어 분사기는, 하우징에 설치되며 유입홀과 연통되는 에어 유로가 형성되는 연결부와, 연결부에 설치되어 가압 에어를 분사하는 분사 펌프를 포함할 수 있다.

터빈 블레이드는 길이 방향의 중앙 부분을 기준으로 양측으로 굴곡될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는, 발전기 터빈의 구동 과정에서 터빈 블레이드의 회전축에 편심 하중이 작용되지 않아 내구성의 향상이 가능하다.

본 발명의 일 실시예는, 회전축의 외부에 실링부를 설치하여, 터빈 블레이드를 구동하는 가압 에어가 외부로 유출되지 않도록 한다. 따라서, 발전기 터빈의 구동 과정에서 가압 에어가 터빈 블레이드에 효과적으로 작용되어 발전 효율이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 터빈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 실링부가 설치된 부분을 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.
도 3은 도 1의 A-A 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 4는 실링부가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 5는 도 4의 실링부의 제1 실링바디를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 도 4의 실링부의 제2 실링바디를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 도 4의 B-B 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 터빈을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 실링부가 설치된 부분을 개략적으로 도시한 요부 단면도이며, 도 3은 도 1의 A-A 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 터빈(100)은, 베이스 블록(11)에 커넥터(12)에 의해 설치되는 하우징(10)과, 하우징(10)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전 바디(20)와, 회전 바디(20)의 외주면에 돌출되는 복수개의 터빈 블레이드(30)와, 회전 바디(20)의 외측으로 돌출되어 하우징(10)에 회전 가능하게 설치되는 회전축(32)과, 하우징(10)에 설치되며 터빈 블레이드(30)에 회전력을 부여하는 가압 에어(42)를 분사하는 에어 분사기(40)와, 회전축(32)과 하우징(10)의 사이에 설치되는 실링부(50)를 포함한다.

하우징(10)은 작업 공간의 바닥면(13)에 베이스 블록(11)을 통해 거치되는 부분을 말한다. 이러한 하우징(10)의 내부에는 터빈이 설치되는 설치 공간이 형성된다. 하우징(10)은 베이스 블록(11)에 지지된 상태로 바닥면(13)에 수직하게 설치될 수 있다.

이와 같이, 하우징(10)이 바닥면(13)에 수직하게 거치되는 것은, 본 실시예의 발전기 터빈(100)의 작동 과정에서 회전축(32) 부분에 과도한 편심 작동 압력이 발생되지 않도록 하기 위한 것이다. 이에 대해서는 이하에서 회전축(32)을 설명하면서 보다 구체적으로 설명한다. 이러한 하우징(10)의 내부에는 회전 바디(20)가 회전가능하게 설치된다.

회전 바디(20)는 하우징(10)의 내벽면으로부터 일정 거리 이격된 상태로 회전가능하게 설치된다. 이러한 회전 바디(20)의 회전을 위해, 회전 바디(20)의 회전 중심의 양측에는 회전축(32)이 설치된다. 회전축(32)은 회전 바디(20)의 회전 중심을 기준으로 일측과 타측에 동일한 형상의 동일 재질로 회전 바디(20)에 각각 설치될 수 있다.

회전축(32)은 커넥터(12)를 통해 베이스 블록(11)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 참조 번호 31은 회전축(32)의 회전을 위해 커넥터(12)와 회전축(32)의 사이에 설치되는 베어링부재를 말한다.

이러한 회전 바디(20)의 외주면에는 터빈 블레이드(30)가 설치된다.

터빈 블레이드(30)는 회전 바디(20)의 외주면을 따라 등간격의 복수개로 돌출된 상태로 설치될 수 있다. 본 실시예에서 터빈 블레이드(30)는 길이 방향의 중앙 부분을 기준으로 양측으로 굴곡되게 형성된다. 이와 같이, 터빈 블레이드(30)가 길이 방향의 중앙 부분을 중심으로 양측으로 굴곡되게 형성되는 것은, 터빈 블레이드(30)에 가해지는 고압의 에어가 원활하게 접촉되도록 하기 위한 것이다. 이에 따라, 터빈 블레이드(30)는 고압 에어의 압력을 회전 바디(20)로 원활하게 전달하는 것이 가능하여, 회전 바디(20)가 하우징(10)의 내부에서 안정적으로 회전되도록 할 수 있다.

한편, 하우징(10)의 외측에는 터빈 블레이드(30)에 가압 에어(42)를 분사하는 에어 분사기(40)가 설치된다.

에어 분사기(40)로부터 분사된 가압 에어(42)는 하우징(10)에 형성된 유입홀(14)을 통해 터빈 블레이드(30)에 분사될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 유입홀(14)은 하우징(10)의 외주면의 둘레를 따라 복수개가 등간격으로 형성될 수 있다. 따라서, 에어 분사기(40)로부터 분사된 가압 에어(42)는 복수개의 유입홀(14)을 통과하여 터빈 블레이드(30)의 각각에 분사되는 것이 가능하다.

에어 분사기(40)는, 하우징(10)에 설치되며 유입홀(14)과 연통되는 연결부(41)와, 연결부(41)에 설치되어 가압 에어(42)를 분사하는 분사 펌프(43)를 포함할 수 있다.

연결부(41)는 하우징(10)의 외측으로 돌출되며, 그 내부에는 유입홀(14)과 연통되는 에어 유로(41a)가 형성된다. 연결부(41)는 하우징(10)의 외측에 용접으로 고정되는 것도 가능하고, 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되는 것도 가능하다. 이러한 연결부(41)에는 에어 분사 펌프(43)가 설치된다.

에어 분사 펌프(43)는 연결부(41)에 설치되며 고압의 가압 에어(42)를 발생하여 연결부(41)의 에어 유로(41a)에 공급하는 것으로, 에어 컴프레서로 적용될 수 있다. 이와 같이, 에어 분사 펌프(43)에 의해 공급된 가압 에어(42)는 하우징(10)과 회전 바디(20)의 사이 부분으로 유입되어, 터빈 블레이드(30)로 공급될 수 있다.

한편, 회전축(32)과 커넥터(12)의 사이에는 가압 에어(42)의 가압력에 의해 실링 작용이 이루어지는 실링부(50)가 설치될 수 있다.

도 4는 실링부가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 실링부(50)는, 회전축(32)의 외측에 설치되며 외주면을 따라 복수개로 형성되며 관통공(51a)이 형성된 제1 실링 바디(51)와, 제1 실링 바디(51)의 외측면에 접하게 설치되며 관통공(51a)을 통과한 가압 에어(42)가 유입되는 복수개의 가압홈(53a)이 형성된 제2 실링 바디(53)를 포함할 수 있다.

도 5는 도 4의 실링부의 제1 실링바디를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 실링 바디(51)는 회전축(32)에 삽입되도록 내부가 중공된 원통 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1 실링 바디(51)는 회전축(32)의 외측을 모두 덮도록 형성되는 것도 가능하고, 회전축(32)의 적어도 1/2 이상을 덮도록 형성되는 것도 가능하다. 본 실시예에서 제1 실링 바디(51)는 회전축(32)에 베어링부재의 설치 공간을 마련하도록, 회전축(32)의 전체 길이에 대해 1/2 이하의 길이로 설치될 수 있다.

제1 실링 바디(51)의 외주면에는 둘레를 따라 복수개의 관통공(51a)이 형성된다. 본 실시예에서 관통공(51a)은 복수개의 열과 복수개의 행을 이루면서 제1 실링 바디(51)의 외주면 둘레를 따라 형성될 수 있다.

이와 같이, 관통공(51a)이 제1 실링 바디(51)에 형성되는 것은, 에어 분사기(40)를 통해 공급된 가압 에어(42)가 제2 실링 바디(53)로 이동되는 경로를 제공하기 위한 것이다.

즉, 가압 에어(42)는 에어 분사기(40)로부터 분사되어 하우징(10)의 유입홀(14)을 통과하여, 회전 바디(20) 방향으로 유입된다. 이와 같이, 회전 바디(20) 부분으로 유입된 가압 에어(42)는 터빈 블레이드(30)에 가압력을 제공하면서 일부분은 제1 실링 바디(51)의 관통공(51a)을 통과하여 제2 실링 바디(53) 방향으로 이동된다.

도 6은 도 4의 실링부의 제2 실링바디를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제2 실링 바디(53)는 제1 실링 바디(51)의 외주면에 접하게 설치되는 것으로서, 제1 실링 바디(51)가 삽입되는 공간이 내부에 마련되는 원통형으로 형성될 수 있다. 제2 실링 바디(53)는 제1 실링 바디(51)의 재질과 동일한 스틸 재질로 형성될 수 있다.

이러한 제2 실링 바디(53)의 내벽면에는 제1 실링 바디(51)의 관통공(51a)을 통과한 가압 에어(42)가 유입되는 가압홈(53a)이 형성될 수 있다.

가압홈(53a)은 제2 실링 바디(53)가 제1 실링 바디(51)의 외표면에 위치된 상태에서, 관통공(51a)에 연통되도록 제2 실링 바디(53)의 내벽면에 형성될 수 있다. 이러한 가압홈(53a)은 관통공(51a)의 개수와 동일한 개수로 제2 실링 바디(53)의 내벽면에 형성되는 것으로, 복수개의 열과 복수개의 행을 이루며 형성될 수 있다.

도 7은 도 4의 B-B 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 가압홈(53a)에는 발전기 터빈(100)의 구동 과정에서 하우징(10) 내부로 분사된 가압 에어(42)가 유입된다. 가압 에어(42)는 일부분은 터빈 블레이드(30)에 접촉되어 회전 바디(20)에 회전력을 제공할 수 있고, 나머지 일부분은 실링부(50)의 내부로 유입되어 가압홈(53a)을 가압할 수 있다.

위와 같이, 가압홈(53a)에 가압 에어(42)가 유입되면 제2 실링 바디(53)는 제1 실링 바디(51)로부터 이격되는 방향으로 가압될 수 있다. 제2 실링 바디(53)는 가압 에어(42)에 의해 제1 실링 바디(51)로부터 이격되는 방향으로 가압되면, 하우징(10)의 내벽면과 제2 실링 바디(53)의 외표면이 가압 접촉될 수 있다. 따라서, 제2 실링 바디(53)와 하우징(10)의 사이 부분이 가압 에어(42)의 가압력에 의해 견고하게 실링되는 것이 가능하다.

실링부(50)는 회전축(32)의 회전 중심의 양측에서 회전축(32)의 외측에 각각 설치된다. 따라서, 실링부(50)는 발전기 터빈(100)의 구동시에 가압 에어(42)의 가압력에 의해, 실링 작용이 더욱 원활하게 이루어질 수 있다. 즉, 실링부(50)는 가압 에어(42)의 가압력에 의해 제2 실링 바디(53)와 회전축(32)의 기계적인 접촉에 따라 실링되는 것이 가능하다. 따라서, 가압 에어(42)는 하우징(10)의 내부로 유입된 상태에서 실링부(50)에 의해 외부로 누출되지 않도록 함으로써, 가압 에어(42)가 터빈 블레이드(30)에 최대로 작용되도록 하여 발전기 터빈(100)의 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시예의 발전기 터빈(100)은 회전 바디(20)의 회전 중심이 설치 공간의 바닥면(13)에 대해 수직되게 설치된다. 따라서, 회전 바디(20)의 회전 작동 과정에서 작동 하중은 실링부(50)에 직접적으로 작용되지 않고, 하중의 일부만 작용된다.

즉, 종래 발전기 터빈이 설치 공간의 바닥면에 수평으로 위치되는 경우에는, 하중이 회전축의 길이 방향에 직교하는 방항으로 실링부에 과다하게 작용된다, 그러나 본 실시예의 발전기 터빈(100)은 바닥면에 수직으로 설치되어 작동 하중이 회전축(32)의 길이 방향에 직교하는 방향으로 작용되지 않아, 회전축(32)과 실링부(50)의 변형이 발생되지 않고 안정적인 실링 작용이 이루어질 수 있다.

상기 구성을 갖는 본 실시예의 발전기 터빈의 작용을 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 발전기 터빈(100)의 작동 온 상태에서, 에어 분사기(40)를 구동한다. 그러면, 에어 분사기(40)를 통해 발생된 가압 에어(42)는 하우징(10)의 내부로 유입되어 터빈 블레이드(30)에 작용된다. 따라서, 회전 바디(20)는 회전축(32)을 중심으로 하우징(10)의 내부에서 회전됨으로써, 하우징(10)의 상측에 설치된 제너레이터(60)를 발전 구동할 수 있다.

여기서, 가압 에어(42)는 회전축(32)의 회전 과정에서 실링부(50)의 내부로 유입된다. 따라서, 가압 에어(42)는 실링부(50)의 제2 실링 바디(53)를 커넥터(12) 방향으로 가압할 수 있다. 이에 따라서, 제2 실링 바디(53)와 커넥터(12)의 사이에는 가압 에어(42)의 가압력으로 밀착되는 것이 가능하여, 가압 에어(42)가 외부로 유출되지 않도록 실링하는 것이 가능하다.

이와 같이, 본 실시예의 발전기 터빈(100)은, 실링부(50)가 제1 실링 바디(51)와 제2 실링 바디(53)로 구성되어 가압 에어(42)의 가압력에 따라 기계적인 실링이 가능하다. 따라서, 가압 에어(42)는 터빈 블레이드(30)에 최대한으로 작용하는 것이 가능하여 발전기 터빈(100)을 이용한 발전 효율의 향상이 가능하게 된다.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다.

10...하우징 11...베이스 블록
12...커넥터 14...유입홀
20...회전 바디 31...베어링 부재
32...회전축 40...에어 분사기
41...연결부 42...가압 에어
41a..에어 유로 43...분사 펌프
50...실링부 51...제1 실링 바디
51a..관통공 53...제2 실링 바디
53a..가압홈 60...제너레이터

Claims (7)

1. 커넥터(12)에 의해 베이스 블록(11)에 설치되는 하우징(10);
   상기 하우징(10)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전 바디(20);
   상기 회전 바디(20)의 외측으로 돌출되어 상기 하우징(10)에 회전 가능하게 설치되는 회전축(32);
   상기 회전 바디(20)의 외주면에 돌출되는 복수개의 터빈 블레이드(30);
   상기 하우징(10)에 설치되며 상기 터빈 블레이드(30)에 회전력을 부여하는 가압 에어(42)를 분사하는 에어 분사기(40); 및
   상기 회전축(32)과 상기 커넥터(12)의 사이에 설치되는 실링부(50);
   를 포함하는 발전기 터빈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 실링부(50)는,
   상기 회전축(32)의 외측에 설치되며, 외주면을 따라 복수개로 형성되며 상기 가압 에어(42)의 일부분이 유입되는 관통공(51a)이 형성된 제1 실링 바디(51); 및
   상기 제1 실링 바디(51)의 외측면에 접하게 설치되며, 상기 관통공(51a)과 연통되어 상기 관통공(51a)을 통과한 상기 가압 에어(42)가 유입되는 복수개의 가압홈(53a)이 형성된 제2 실링 바디(53);
   를 포함하는 발전기 터빈.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 실링 바디(51)는 내부에 상기 회전축(32)이 위치되는 공간이 형성된 원통형으로 형성되며,
   상기 관통공(51a)은 상기 제1 실링 바디(51)에 복수개의 열과 복수개의 행을 이루며 형성되는 발전기 터빈.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 실링 바디(53)는 내부에 상기 제1 실링 바디(51)가 위치되는 공간이 형성된 원통형으로 형성되며,
   상기 가압홈(53a)은 상기 제2 실링 바디(53)의 내벽면에 복수개의 열과 복수개의 행을 이루며 형성되는 발전기 터빈.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 하우징(10)에는 상기 에어 분사기(40)로부터 분사된 가압 에어(42)가 유입되는 복수개의 유입홀(14)이 형성되는 발전기 터빈.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 에어 분사기(40)는,
   상기 하우징(10)에 설치되며 상기 유입홀(14)과 연통되는 에어 유로(41a)가 형성되는 연결부(41);
   상기 연결부(41)에 설치되어 가압 에어(42)를 분사하는 분사 펌프(43);
   를 포함하는 발전기 터빈.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 터빈 블레이드(30)는 길이 방향의 중앙 부분을 기준으로 양측으로 굴곡되는 발전기 터빈.

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