KR101620166B1 - 브러시 실 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터빈의 고정익과 로터 사이 간극을 실링하는 브러시 실 어셈블리에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예는, 터빈의 고정익과 로터 사이 간극을 실링하는 브러시 실 어셈블리에 있어서, 상기 고정익의 일측에 일단이 삽입되고 타단이 상기 로터 방향으로 돌출되는 브러시; 상기 브러시의 일측을 지지하는 지지 스트립; 및 상기 브러시와 상기 지지 스트립의 둘레를 감싸는 보조 스트립을 포함하되, 상기 보조 스트립의 중간부가 상기 고정익의 저면에 형성되는 브러시 삽입홈에 삽입되고, 상기 보조 스트립의 양측이 상기 브러시 삽입홈의 양측에 형성되는 보조 스트립 삽입홈에 각각 삽입되는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리를 제공한다.

Description

브러시 실 어셈블리{Brush seal assembly}

본 발명은 브러시 실 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터빈의 고정익과 로터 사이 간극을 실링하는 브러시 실 어셈블리에 관한 것이다.

터빈(turbine)은 가스나 스팀(steam) 등 유체의 열에너지를 기계에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생 장치로, 유체에 의해 축회전하도록 복수 개의 회전익(bucket)이 구비되는 로터(rotor)와, 로터의 둘레를 감싸도록 설치되며 복수 개의 고정익(diaphram)이 구비되는 케이싱(casing)을 포함하고 있다.

여기서, 가스터빈은 압축기와 연소기 및 터빈을 포함하여 구성된다. 압축기의 회전에 의해 외부 공기가 흡입, 압축된 후 연소기로 보내지고, 연소기에서 압축공기와 연료의 혼합에 의해 연소가 이루어진다. 연소기에서 발생된 고온·고압의 가스는 터빈을 통과하면서 터빈의 로터를 회전시켜 발전기를 구동시키게 된다.

스팀터빈의 경우, 고압터빈과 중압터빈 및 저압터빈을 직렬 또는 병렬로 연결하여 로터를 회전시키는데, 직렬구조로 이루어지는 경우에는 고압터빈과 중압터빈 및 저압터빈이 하나의 로터를 공유한다.

스팀터빈에서 각각의 터빈들은 케이싱 내부의 로터를 중심으로 고정익과 회전익을 구비하고 있으며, 스팀이 고정익과 회전익을 통과하면서 로터를 회전시켜 발전기를 구동시키게 된다.

이때, 가스터빈과 스팀터빈은 고정체(예컨대, 고정익)에 대해 회전체(예컨대, 로터)가 상대적으로 회전하는 구조이므로, 고정체와 회전체 사이 간극으로 고온·고압의 유체 누설이 발생하며, 이러한 유체의 누설은 동력 손실에 따른 에너지 효율 저하의 한 원인이 된다.

이에, 회전체와 고정체 사이 간극에서 발생되는 유체 누설을 감소시키기 위한 노력이 지속적으로 이루어지고 있다.

유체 누설을 최소화하기 위해서는 우선적으로 고정체와 회전체 사이의 간극을 최소화해야 하나, 간극을 좁히는데에도 갖가지 제약에 의한 한계가 있다.

예를 들어, 간극이 지나치게 좁은 경우에는, 회전체의 축회전시 회전체와 고정체가 서로 간섭을 일으켜 러빙(rubbing)에 의한 진동이 발생하게 되고, 이는 기기에 중대한 손상을 일으키게 된다.

한편, 스팀터빈은 보일러에서 유입되는 고온의 스팀이 회전체와 고정체에 열을 가하기 때문에, 운전 및 기동 정지시 위치에 따라 수 mm 내지 수십 mm까지 팽창 또는 수축하게 된다. 이때, 회전체와 고정체는 소재의 특성이 달라 차등 팽창할 뿐만 아니라, 터빈의 구조에 따라 팽창하는 방향도 상이하여 회전체와 고정체가 운전 중 간섭을 일으켜 러빙이 발생하기도 한다.

종래에는 통상적으로 라비린스 실(labyrinth seal)을 적용하여 실링(sealing)하였고, 최근에는 라비린스 실에 브러시(brush)를 결합한 브러시 실(brush seal)을 적용하여 고정체와 회전체 사이 간극을 없애고 유연하게 서로 접촉하는 형태로 실링하는 기술이 개발되고 있다.

도 1은 스팀터빈의 고정체와 회전체 사이 간극에 라비린스 실(1)과 브러시 실(2)이 적용된 일 예를 도시한 것으로, 고정체는 케이싱(3)과 고정익(4)을 포함하고, 회전체는 로터(5)와 회전익(6)을 포함한다.

고정익(4)은 케이싱(3)에 고정 결합되고 회전익(6)에 인접하게 구비되며, 회전익(6)은 고정익(4)에 인접한 상태로 로터(5)와 일체로 축회전한다.

이때, 고정익(4)과 회전익(6) 사이의 간극 및 고정익(4)과 로터(5) 사이의 간극에는 기밀을 위한 실링이 필요하다.

도 2는 미국등록특허 US 6,790,001(특허문헌 1)에서 개시된 브러시 실로서, 실 링(seal ring)(40)의 저면에 라비린스 실(50)과 브러시 실(42)이 구비되고, 브러시(44)의 끝단부(52)가 로터(14) 외주면에 접촉하는 예를 도시하고 있다.

여기서, 브러시 실(42)은 브러시(44)와, 브러시(44)의 전·후 양측에 배치되어 브러시(44)를 지지하는 한 쌍의 플레이트(46,48)를 포함하는데, 플레이트(46,48)와 로터(14) 접촉시 열 발생을 방지하기 위해, 플레이트(46,48)의 끝단부는 로터(14)의 외주면으로부터 이격하여 위치하게 된다.

이때, 플레이트(46,48)의 끝단부와 로터(14) 사이 간격이 멀면 그 사이로 유체 누설량이 증가하게 되고, 간격이 좁으면 플레이트(46,48)와 로터(14)의 러빙(rubbing)으로 인해 열과 진동이 발생하게 되는 문제가 있다.

US6790001B2 (2004. 9. 14 등록)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 실시예는 로터와의 러빙으로 인한 열 발생과 마모를 줄일 수 있는 브러시 실 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 실링 효과 향상으로 인해 터빈 효율을 증대시킬 수 있는 브러시 실 어셈블리를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 간단한 구성으로서 조립이 용이하고 가격 경쟁력을 가진 브러시 실 어셈블리를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 터빈의 고정익과 로터 사이 간극을 실링하는 브러시 실 어셈블리에 있어서, 상기 고정익의 일측에 일단이 삽입되고 타단이 상기 로터 방향으로 돌출되는 브러시; 상기 브러시의 일측을 지지하는 지지 스트립; 및 상기 브러시와 상기 지지 스트립의 둘레를 감싸는 보조 스트립을 포함하되, 상기 보조 스트립의 중간부가 상기 고정익의 저면에 형성되는 브러시 삽입홈에 삽입되고, 상기 보조 스트립의 양측이 상기 브러시 삽입홈의 양측에 형성되는 보조 스트립 삽입홈에 각각 삽입되는 것을 특징으로 한다.

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보조 스트립 삽입홈은 상기 브러시 삽입홈의 양측에 소정 간격 이격하여 형성된다.

또한, 상기 보조 스트립은, 상기 브러시 삽입홈의 내벽과 상기 보조 스트립 삽입홈의 내벽, 및 상기 고정익의 저면을 따라 밀착된다.

이때, 상기 보조 스트립은, 상기 브러시 삽입홈에 삽입되는 제1 삽입부와, 상기 보조 스트립 삽입홈에 삽입되는 제2 삽입부와, 상기 제1 삽입부의 양단과 상기 제2 삽입부의 일단을 연결하는 연결부를 포함한다.

또한, 상기 보조 스트립은, 상기 제2 삽입부의 타단에서 상기 로터 방향으로 연장 형성되는 날개부를 더 포함할 수 있다.

상기 브러시 삽입홈의 깊이는 상기 보조 스트립 삽입홈의 깊이보다 더 깊은 것이 바람직하다.

또한, 상기 보조 스트립의 양단이 상기 보조 스트립 삽입홈으로부터 상기 로터 방향으로 연장 형성될 수 있으며, 상기 보조 스트립의 양단이 상기 보조 스트립 삽입홈 내에 수용되는 것도 가능하다.

한편, 상기 보조 스트립의 일측이 상기 보조 스트립 삽입홈 내에 고정되도록, 상기 보조 스트립 삽입홈에 앵커링 부재가 압입된다.

이때, 상기 지지 스트립의 일단이 상기 브러시의 일단을 감싸는 것이 바람직하다.

상기 지지 스트립은, 상기 브러시의 일측면을 지지하는 지지부와, 상기 지지부의 일단에서 상기 브러시의 일단을 감싸도록 형성되는 라운드부를 포함한다.

또한, 상기 지지 스트립은, 상기 라운드부의 일단에서 상기 브러시의 타측면 일부를 덮도록 연장되는 연장부를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 지지 스트립의 상기 로터 대향단은, 상기 브러시의 타단 보다 상기 로터의 반경 방향 외측으로 더 이격하여 배치된다.

또한, 상기 보조 스트립의 상기 로터 대향단은, 상기 브러시의 타단 보다 상기 로터의 반경 방향 외측으로 더 이격하여 배치된다.

상기 지지스트립은 라운드부가 탄성 복원력을 갖는 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 지지스트립은 상기 지지부가 길이 방향에서 탄성 복원력이 유지되도록 탄성 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 날개부는 탄성 복원력이 유지되는 탄성 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 날개부는 하단에서 상부를 향해 연장된 제1 탄성부; 상기 제1 탄성부의 상단에서 횡 방향으로 연장된 제2 탄성부를 포함한다.

상기 앵커링 부재는 상기 보조 스트립 삽입홈과 대응되는 형상을 갖고 삽입되는 앵커링 바디; 상기 앵커링 바디에서 보조 스트립에 밀착된 상태로 하측으로 연장된 앵커링 연장부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리에 의하면, 브러시의 일면을 얇은 두께의 지지 스트립이 지지하므로, 로터와의 러빙에 의한 열과 마모 발생이 종래에 비해 감소하게 되는 효과가 있다.

이에 따라, 브러시를 지지하는 지지 스트립과 로터 사이 간격을 줄여 유체 누설을 최소화할 수 있어 실링 효과 및 터빈 효율을 향상시킬 수 있다.

아울러, 간단한 구조로서 조립이 용이하며, 비용이 저렴한 브러시 실 어셈브리를 제공할 수 있다.

도 1은 스팀터빈의 고정체와 회전체 사이 간극에 라비린스 실과 브러시 실이 적용된 일 예를 도시한 개략도이다.
도 2는 종래의 브러시 실 어셈블리의 일 예를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리의 사용 상태도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리의 또 다른 사용 상태도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리의 개략도이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 지지 스트립의 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 앵커링 부재의 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 10 내지 도 11은 보조 스트립의 다른 실시 예를 도시한 도면.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.

본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접 연결되어 있다거나 직접 접속되어 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.

또한, 이하의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 로터(5)와 대향하는 고정익(4)의 일 면에 실 장착홈(7)이 형성되고, 실링 몸체(8)가 실 장착홈(7)에 결합한다.

실링 몸체(8)는 전체적으로 로터(5)의 외측을 둘러싸는 링(ring) 형태로서, 실 장착홈(7)에 삽입·결합되는 결합부(9)와, 결합부(9)의 일측에서 로터(5)의 외주면 방향으로 폭이 확장 형성되는 몸체부(12)를 포함한다.

이때, 실링 몸체(8)의 결합부(9)는, 실 장착홈(7)으로 삽입되는 삽입부(10)와, 삽입부(10)의 일측에서 폭이 확장 형성되고 실 장착홈(7)의 단턱(7a)에 걸려서 결합되는 걸림부(11)를 포함한다.

실링 몸체(8)의 몸체부(12)는 걸림부(11)와 대향하도록 삽입부(10)의 반대쪽에 폭이 확장되어 형성되며, 저면에 복수 개의 라비린스 실(1)이 폭 방향을 따라 서로 이격하여 돌출 형성된다.

여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리(100)는 그 일측 단부가 몸체부(12)의 저면에 마련되는 홈에 삽입·장착되며, 도 3에 도시된 바와 같이 브러시(200)와, 브러시(200)의 일측을 지지하는 지지 스트립(300), 그리고 브러시(200)와 지지 스트립(300)의 둘레를 감싸는 보조 스트립(400)을 포함한다.

본 발명의 제1 실시예에 의하면, 몸체부(12)의 저면에 브러시 삽입홈(13a)과 보조 스트립 삽입홈(13b)이 각각 형성된다. 이때, 브러시 삽입홈(13a)은 몸체부(12)의 저면 중앙에 형성되며, 보조 스트립 삽입홈(13b)은 브러시 삽입홈(13a)의 양측에 소정 간격 이격하여 형성된다. 브러시 삽입홈(13a)과 보조 스트립 삽입홈(13b)의 단면 형상은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 바람직하게는 그 바닥면이 오목한 라운드 형상으로 형성된다.

브러시 삽입홈(13a)과 보조 스트립 삽입홈(13b)에 보조 스트립(400)이 삽입되는데, 보조 스트립(400)은 얇은 플레이트의 링 형상이며, 금속뿐만 아니라 합성수지와 같은 열에 비교적 강하되 탄성을 가진 재질로 이루어질 수 있다.

보조 스트립(400) 장착시, 보조 스트립(400)의 중간부가 브러시 삽입홈(13a)에 삽입되고, 보조 스트립(400)의 양측이 보조 스트립 삽입홈(13b)에 삽입된다.

이때, 보조 스트립(400)은 브러시 삽입홈(13a)의 내벽과 보조 스트립 삽입홈(13b)의 내벽, 및 몸체부(12)의 저면을 따라 밀착한다. 브러시 삽입홈(13a)의 깊이가 보조 스트립 삽입홈(13b)의 깊이보다 깊게 형성되므로, 브러시 삽입홈(13a)과 보조 스트립 삽입홈(13b)에 장착된 보조 스트립(400)은 전체적으로 '山'자 형태를 이룬다.

예컨대, 보조 스트립(400)은 브러시 삽입홈(13a)에 삽입되는 제1 삽입부(410)와, 보조 스트립 삽입홈(13b)에 각각 삽입되는 제2 삽입부(420), 및 제1 삽입부(410)의 양단과 제2 삽입부(420)의 일단을 각각 연결하는 연결부(430)를 포함한다.

이때, 본 발명의 제1 실시예에 의하면, 제2 삽입부(420)의 타단에서 로터(5) 방향으로 날개부(440)가 각각 연장 형성된다. 날개부(440)와 로터(5) 사이의 이격 거리는 후술하는 브러시(200)와 로터(5) 사이의 이격 거리보다 더 먼 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 후술하는 지지 스트립(300)과 로터(5) 사이의 이격 거리와 동일하다.

즉, 보조 스트립(400)과 로터(5)의 러빙 방지를 위해, 보조 스트립(400)의 로터(5) 대향단은 후술하는 브러시(200)의 로터(5) 대향단 보다 로터(5)의 반경 방향 외측으로 더 이격하여 배치된다.

한편, 브러시(200)는 복수 개의 강모(bristle)를 포함하여 이루어지며, 브러시(200)를 이루는 강모의 두께 등 규격은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.

브러시(200)의 일단은 몸체부(12)의 저면 중앙에 형성되는 브러시 삽입홈(13a)으로 삽입되고, 타단은 로터(5)의 외주면 방향으로 연장되어 그 끝단이 로터(5) 외주면에 접촉한다. 이에 따라, 브러시(200)를 기준으로 로터(5)의 축 방향 양측이 브러시(200)에 의해 실링된다.

더욱 상세하게는, 도면상 브러시(200) 우측의 압력(PH)이 좌측의 압력(PL)보다 상대적으로 고압이며, 브러시(200)는 고압 영역에서 저압 영역으로 유동하는 유체를 실링한다.

이때, 브러시(200)의 일면 즉, 저압 영역 쪽 일면(210)에 지지 스트립(300)이 밀착하도록 구비되며, 이 지지 스트립(300)은 브러시(200) 양측의 압력차에 의한 브러시(200)의 변형을 지지하는 역할을 한다.

지지 스트립(300)은 "J"자형 단면을 가진 얇은 플레이트의 링 형상이며, 금속뿐만 아니라 합성수지와 같은 열에 비교적 강하되 탄성을 가진 재질로 이루어질 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 의하면, 지지 스트립(300)은 브러시(200)의 일측면을 지지하는 지지부(310)와, 지지부(310)의 일단에서 브러시(200)의 일단을 감싸도록 원호 형태로 라운드지게 형성되는 라운드부(320)를 포함한다.

또한, 지지 스트립(300)의 이탈 방지를 위해, 라운드부(320)의 일단에서 연장부(330)가 소정 길이 연장 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 지지 스트립(300)의 일단이 브러시(200)의 일단을 감싸도록 굽어져서 브러시(200)의 타측면 일부를 덮게 된다.

이때, 지지 스트립(300)의 타단은 브러시(200)의 타단 내측에 위치한다. 이는 지지 스트립(300)과 로터(5)의 러빙 방지를 위한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 브러시(200)의 끝단부에 비해 지지 스트립(300)의 끝단부가 로터(5)의 외주면으로부터 더 이격한 지점에 위치하게 된다.

즉, 지지 스트립(300)의 로터(5) 대향단은, 브러시(200)의 로터(5) 대향단 보다 로터(5)의 반경 방향 외측으로 더 이격하여 배치된다.

다만, 지지 스트립(300)은 얇은 플레이트 형상으로서 탄성을 가지므로, 로터(5)와의 러빙에 따른 열 발생과 마모가 저감되는 효과가 있으며, 종래의 플레이트(46,48, 도 2 참조)에 비해 로터(5)와의 간격을 줄여 실링 효율을 증대시킬 수 있다.

브러시(200)와 지지 스트립(300)은 브러시(200)의 일단이 지지 스트립(300)의 라운드부(320)에 의해 감싸진 상태로 실링 몸체(8, 도 1 참조)의 몸체부(12) 저면 중앙에 형성된 브러시 삽입홈(13a)에 삽입된다.

이때, 브러시 삽입홈(13a)에는 보조 스트립(400)이 먼저 장착되어 있으며, 브러시(200)와 지지 스트립(300)은 브러시 삽입홈(13a)에 압입되어 보조 스트립(400)에 의해 그 둘레가 감싸진다. 즉, 브러시(200)와 지지 스트립(300)은 브러시 삽입홈(13a)의 내벽을 따라 둘러진 보조 스트립(400) 사이에 끼워져 고정되는 것이다.

보조 스트립 삽입홈(13b)에서 보조 스트립(400)의 이◎을 방지하기 위해, 앵커링 부재(500)가 보조 스트립 삽입홈(13b)에 압입된다.

이 앵커링 부재(500)는 보조 스트립(400)의 일측을 보조 스트립 삽입홈(13b)의 내벽 방향으로 가압하여, 보조 스트립(400)이 보조 스트립 삽입홈(13b) 내에 견고히 고정되게끔 한다.

일 예로서, 앵커링 부재(500)는 링 형상의 탄성체로 이루어질 수 있고, 외주 방향으로 길게 연장되므로, 길이 방향으로 다수 개의 가닥이 꼬인 와이어 형상을 이룰 수도 있다.

본 발명의 제1 실시예에 의하면, 한 쌍의 보조 스트립 삽입홈(13b)에 삽입된 보조 스트립(400)의 양측은 앵커링 부재(500)에 의해 보조 스트립 삽입홈(13b) 내에 고정된다. 아울러, 브러시 삽입홈(13a) 내에 보조 스트립(400)과 브러시(200) 및 지지 스트립(300)이 압입됨으로써, 서로 간의 가압력에 의해 브러시 삽입홈(13a) 내에 견고히 고정된다.

이때, 브러시(200)의 저압 영역 쪽 일면(210)을 지지 스트립(300)의 지지부(310)가 지지하는 한편, 지지 스트립(300)의 지지부(310)는 브러시 삽입홈(13a)의 내벽과 지지 스트립(300) 사이에 개재되는 보조 스트립(400)에 의해 지지되므로, 브러시(200) 양측의 압력차에 의한 브러시(200)의 변형과 이에 따른 유체 누설이 저감되는 효과가 있다.

또한, 브러시(200)의 양측에 보조 스트립(400)의 날개부(440)가 로터(5) 방향으로 연장 형성되므로, 브러시(200)와 함께 보조 스트립(400)에 의해 실링 효과가 증대되는 효과가 있다.

아울러, 본 발명의 제1 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리(100)는, 브러시 삽입홈(13a)과 보조 스트립 삽입홈(13b)에 보조 스트립(400)을 삽입한 후, 브러시 삽입홈(13a)에 브러시(200)와 지지 스트립(300)을 압입하고, 보조 스트립 삽입홈(13b)에 앵커링 부재(500)를 압임함으로써 설치가 완료된다. 따라서, 간단한 구조로서 조립이 용이하여 제작 및 조립 비용이 절감되는 효과가 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리의 사용 상태도이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 실링 몸체(8)의 저면 중앙에 본 발명의 제1 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리(100)를 장착하는 한편, 실링 몸체(8)의 폭 방향을 따라 복수 개의 실 스트립(50')이 서로 이격하여 구비될 수 있다.

이때, 실 스트립(50')은 일단이 실 스트립 장착홈(13')에 삽입·고정되고, 타단이 로터(5, 도 1 참조) 방향으로 연장된다. 실 스트립(50')은 전체적으로 'J'자 형태를 이루며, 전술한 지지 스트립 또는 보조 스트립과 같은 재질로 이루어질 수 있다.

실 스트립(50')은 실 스트립 장착홈(13')으로 압입되어 실 스트립 장착홈(13')의 벽면을 따라 라운드지게 형성되는 고정부(51')와, 고정부(51')의 일단에서 로터(5) 방향으로 연장 형성되는 실링부(52')를 포함한다.

이 경우, 종래의 라비린스 실(1, 도 1 참조)을 형성하는 예에 비해 그 구조가 간단하므로, 더욱 저렴한 비용으로 고정체와 회전체 사이 실링을 구현할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리(100)와 종래의 라비린스 실(1)을 함께 적용할 수도 있다. 도 5는 이처럼 본 발명의 제1 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리(100)와 종래의 라비린스 실(1)이 함께 적용된 다른 예를 도시한 사용 상태도이다.

아울러, 이하에서 설명하는 제2 실시예의 블러시 실 어셈블리(100a) 역시, 도 4에 도시된 바와 같이 실링 몸체(8)의 폭 방향을 따라 복수 개가 서로 이격하여 구비되는 실 스트립(50')과 함께 사용되거나, 도 5에 도시된 바와 같이 종래의 라비린스 실(1)과 함께 사용될 수 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리의 개략도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리(100a)는, 도 3을 참조하여 전술한 제1 실시예에 따른 브러시 실 어셈블리(100)와 기본적인 구성이 유사하며, 다만 보조 스트립(400)의 양단이 보조 스트립 삽입홈(13b)의 내부에 수용된다는 점에서 차이가 있다.

따라서, 전술한 제1 실시예의 구성과 동일 기능의 동일 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 부여하고, 이하 중복 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예에 의하면, 보조 스트립(400)의 양단이 보조 스트립 삽입홈(13b) 내부에 위치한다. 즉, 전술한 제1 실시예와 같은 날개부(440, 도 3 참조)의 구성이 없다.

본 발명의 제2 실시예는, 브러시(200)를 보조하여 실링하는 역할이 도 4의 실 스트립(50') 또는 도 5의 라비린스 실(1)에 충분히 수행되는 경우에 적용 가능하며, 이때 보조 스트립(400)은 브러시(200)와 지지 스트립(300)을 브러시 삽입홈(13a) 내에 견고히 고정시키는 역할을 수행하게 된다.

본 발명의 제1 실시 예에 의한 브러시 실 어셈블리의 다른 실시 예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 7 내지 도 8을 참조하면, 지지스트립(300)은 라운드부(320)가 탄성 복원력을 갖는 재질로 이루어지는데, 이 경우 브러시(200)에 하중이 가해지는 경우 상기 라운드부(320)가 탄성 변형되면서 브러시(200)가 상측으로 일정량 만큼 이동될 수 있으므로 변형 발생이 최소화된다.

지지스트립(300)은 지지부(310)가 길이 방향에서 탄성 복원력이 유지되도록 탄성 재질로 형성되는데, 이 경우 고압의 유체가 브러시(200)를 향해 이동되는 경우 상기 브러시(200)에 대한 지지력이 향상되고, 브러시(200)가 지지스트립(300)이 위치된 방향으로 휘어지는 경우에도 상기 지지부(310)가 순간적으로 탄성 변형되었다가 원 위치되면서 브러시(200) 전체를 최초의 위치로 용이하게 브러시(200)를 경유하여 이동되는 유체의 이동량을 일정하여 유지시켜 실링 효율이 향상된다.

본 발명의 다른 실시 예에의한 앵커링 부재에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 9를 참조하면, 앵커링 부재(500)는 보조 스트립 삽입홈(13b)과 대응되는 형상을 갖고 삽입되는 앵커링 바디(510)와, 상기 앵커링 바디(510)에서 보조 스트립(400)에 밀착된 상태로 하측으로 연장된 앵커링 연장부(520)를 포함한다.

앵커링 바디(510)는 상면이 상측을 향해 라운드진 형태로 형성되고 하면은 가로 방향을 향해 수평하게 연장되어 상기 보조 스트립 삽입홈(13b)에 안정적으로 삽입된다.

또한 앵커링 연장부(520)는 날개부(440)의 외주면에 밀착된 상태로 일정 길이만큼 연장되어 상기 날개부(440)에 대한 지지를 동시에 구현할 수 있어 보조 스트립(400)에 대한 지지력이 향상된다.

첨부된 도 10을 참조하면, 날개부(440)는 탄성 복원력이 유지되는 탄성 재질로 이루어지는데, 이 경우 브러시(200)와 함께 고압의 유체가 이동되면서 발생되는 압력 차이로 인해 상기 유체의 이동 방향으로 일시적으로 탄성 변형되었다가 원 위치될 수 있으므로 항시 일정량의 유체를 이동시켜 실링 효율이 향상된다.

첨부된 도 11을 참조하면, 날개부(440)는 하단에서 상부를 향해 연장된 제1 탄성부(441)와, 상기 제1 탄성부(441)의 상단에서 횡 방향으로 연장된 제2 탄성부(442)를 포함한다.

제1 탄성부(441)는 세로 방향 또는 가로 방향에서 가해지는 압력 변동 또는 외력으로 인한 탄성 복원력을 일정하게 유지시켜 보조 스트립(400)을 통한 실링 효율을 향상시킨다.

제2 탄성부(442)는 보조 스트립 삽입홈(13b)의 라운드진 형태가 시작되기 이전 위치에 형성되어 유체로 인한 응력 집중이 최대로 발생되는 위치에서의 탄성 복원력을 이용하여 효과적으로 지지 분산시켜 응력 집중으로 인한 변형 및 파손을 방지할 수 있다. 이로 인해 장기간 보조 스트립(400)이 사용되는 경우에도 내구성이 일정하게 유지되고 교체 시기가 상대적으로 길어질 수 있어 교체에 따른 수리 비용이 감소된다.

100, 100a : 브러시 실 어셈블리
200 : 브러시
300 : 지지 스트립
310 : 지지부
320 : 라운드부
330 : 연장부
400 : 보조 스트립
410 : 제1 삽입부
420 : 제2 삽입부
430 : 연결부
440 : 날개부
500 : 앵커링 부재

Claims (20)

1. 터빈의 고정익과 로터 사이 간극을 실링하는 브러시 실 어셈블리에 있어서,
   상기 고정익의 일측에 일단이 삽입되고 타단이 상기 로터 방향으로 돌출되는 브러시;
   상기 브러시의 일측을 지지하는 지지 스트립; 및
   상기 브러시와 상기 지지 스트립의 둘레를 감싸는 보조 스트립을 포함하되,
   상기 보조 스트립의 중간부가 상기 고정익의 저면에 형성되는 브러시 삽입홈에 삽입되고, 상기 보조 스트립의 양측이 상기 브러시 삽입홈의 양측에 형성되는 보조 스트립 삽입홈에 각각 삽입되는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 브러시 삽입홈의 양측에 상기 보조 스트립 삽입홈이 소정 간격 이격하여 형성되는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 보조 스트립은,
   상기 브러시 삽입홈의 내벽과 상기 보조 스트립 삽입홈의 내벽, 및 상기 고정익의 저면을 따라 밀착되는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 보조 스트립은,
   상기 브러시 삽입홈에 삽입되는 제1 삽입부와, 상기 보조 스트립 삽입홈에 삽입되는 제2 삽입부와, 상기 제1 삽입부의 양단과 상기 제2 삽입부의 일단을 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 보조 스트립은,
   상기 제2 삽입부의 타단에서 상기 로터 방향으로 연장 형성되는 날개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 브러시 삽입홈의 깊이가 상기 보조 스트립 삽입홈의 깊이보다 더 깊은 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 보조 스트립의 양단이 상기 보조 스트립 삽입홈으로부터 상기 로터 방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 보조 스트립의 양단이 상기 보조 스트립 삽입홈 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조 스트립의 일측이 상기 보조 스트립 삽입홈 내에 고정되도록, 상기 보조 스트립 삽입홈에 앵커링 부재가 압입되는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지 스트립의 일단이 상기 브러시의 일단을 감싸는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
    
12. 청구항 1에 있어서, 상기 지지 스트립은,
    상기 브러시의 일측면을 지지하는 지지부와, 상기 지지부의 일단에서 상기 브러시의 일단을 감싸도록 형성되는 라운드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
    
13. 청구항 12에 있어서, 상기 지지 스트립은,
    상기 라운드부의 일단에서 상기 브러시의 타측면 일부를 덮도록 연장되는 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
    
14. 청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 스트립의 상기 로터 대향단은, 상기 브러시의 타단 보다 상기 로터의 반경 방향 외측으로 더 이격하여 배치되는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
    
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 보조 스트립의 상기 로터 대향단은, 상기 브러시의 타단 보다 상기 로터의 반경 방향 외측으로 더 이격하여 배치되는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
16. 청구항 12에 있어서,
    상기 지지스트립은,
    상기 라운드부가 탄성 복원력을 갖는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
17. 청구항 12에 있어서,
    상기 지지스트립은,
    상기 지지부가 길이 방향에서 탄성 복원력이 유지되도록 탄성 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
18. 청구항 6에 있어서,
    상기 날개부는,
    탄성 복원력이 유지되는 탄성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
19. 청구항 6에 있어서,
    상기 날개부는,
    하단에서 상부를 향해 연장된 제1 탄성부;
    상기 제1 탄성부의 상단에서 횡 방향으로 연장된 제2 탄성부를 포함하는 브러시 실 어셈블리.
20. 청구항 10에 있어서,
    상기 앵커링 부재는,
    상기 보조 스트립 삽입홈과 대응되는 형상을 갖고 삽입되는 앵커링 바디;
    상기 앵커링 바디에서 보조 스트립에 밀착된 상태로 하측으로 연장된 앵커링 연장부를 포함하는 브러시 실 어셈블리.
    

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