KR101662129B1 - 피스톤로드용 칼라 - Google Patents

Abstract

피스톤로드에 체결되는 칼라가 설계된 형태를 잘 유지하고, 칼라의 손상 및 변형이 방지되도록 한 본 발명에 따른 피스톤로드용 칼라는 피스톤로드에 너트 체결시, 상기 너트와 함께 회전되는 것을 방지하기 위하여 회전방지막대를 삽입하는 삽입홈이 형성되는 칼라본체부 및 상기 피스톤로드에 너트를 체결하는 회전력에 의해 상기 삽입홈의 개방단부가 상기 회전방지막대에 간섭되어 상기 칼라본체부의 외주면으로부터 돌출되는 돌출부위가 상기 칼라본체부의 외경을 벗어나는 것을 방지하는 외경유지부를 포함할 수 있다.

Description

피스톤로드용 칼라{collar of piston rod}

본 발명은 피스톤로드용 칼라에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압액추에이터에 설치되는 피스톤로드에 체결되는 피스톤로드용 칼라에 관한 것이다.

대용량 발전소의 터빈은 대형 발전기(Generator)와 직결되어 고속 회전하여 전기를 생산한다. 터빈의 회전력은 유입 증기량에 의해 결정되며 유입 증기량은 터빈 증기 조절밸브(Steam Valve)를 통해 조절된다. 증기 조절밸브의 개도를 조절하는 구동력은 고출력의 터빈밸브 구동용 유압액추에이터(Turbine valve hydraulic actuator)에 의해 발생되며, 터빈 보호를 위해 발전설비의 고장과 같은 터빈 보호신호 발생 시 터빈증기 조절밸브가 급속전폐 되도록 하는 설비 보호 역할을 가지고 있다. 이와 같이 터빈밸브 구동용 유압 액추에이터는 터빈 유입 증기량 조절 및 터빈 보호기능을 가진 핵심설비이며, 고도의 신뢰성이 요구되는 기기이다.

이러한 터빈밸브 구동용 유압액추에이터에 대해서는 본 출원인에 의해 출원되고 등록된 바 있는 '대한민국 등록특허 제0865347호'에 의해 이미 개시된 바 있다.

한편, 피스톤로드의 설치, 피스톤로드의 분리, 유압액추에이터의 운용 중에 다른 요소와의 직접적인 접촉 등에 의하여 손상될 수 있기 때문에, 터빈밸브 구동용 유압액추에이터에 사용되는 피스톤로드에는 칼라(collar)가 설치될 수 있다. 피스톤로드로부터 칼라를 간편하게 탈착가능하고 칼라가 피스톤로드에 견고하게 지지되도록, 피스톤로드에는 나사부가 형성되고 칼라가 결합된 피스톤로드에 너트를 체결하여 피스톤로드에 칼라를 결합한다.

이러한 칼라의 외주면이 설계된 바와 같이 유지되지 못하고 손상되거나 변형된다면, 피스톤로드를 유압액추에이터에 원활하게 설치할 수 없으며, 유압액추에이터로부터 피스튼로드를 분리하기가 곤란한 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제0865347호 (2008. 10. 24. 공고)

본 발명의 목적은 피스톤로드에 체결되는 칼라가 설계된 형태를 잘 유지하고, 칼라의 손상 및 변형이 방지되도록 한 피스톤로드용 칼라를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 피스톤로드용 칼라는 피스톤로드에 너트 체결시, 상기 너트와 함께 회전되는 것을 방지하기 위하여 회전방지막대를 삽입하는 삽입홈이 형성되는 칼라본체부 및 상기 피스톤로드에 너트를 체결하는 회전력에 의해 상기 삽입홈의 개방단부가 상기 회전방지막대에 간섭되어 상기 칼라본체부의 외주면으로부터 돌출되는 돌출부위가 상기 칼라본체부의 외경을 벗어나는 것을 방지하는 외경유지부를 포함할 수 있다.

상기 외경유지부는 상기 삽입홈이 형성된 상기 칼라본체부의 외주면을 평면가공하여 마련될 수 있다.

상기 칼라본체부에는 상기 칼라본체부의 외주면과 상기 칼라본체부가 외접하는 요소의 내측면 사이에 이격 공간을 형성하는 이격홈이 형성될 수 있다.

상기 피스톤로드용 칼라는 상기 칼라본체부의 외주면에 체결되어 상기 칼라본체부의 외주면과 상기 칼라본체부가 외접하는 요소의 내측면을 이격시키는 웨어링을 더 포함할 수 있다.

상기 웨어링의 외측면에는 돌기가 형성될 수 있다.

상기 웨어링은 비금속 재료로 이루어질 수 있다.

상기 칼라본체부에는 상기 칼라본체부의 견인을 위한 아이너트가 체결되는 견인홀이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 피스톤로드용 칼라는 설계된 형태를 잘 유지할 수 있으며, 그 형태가 변형된다 하더라도 피스톤로드를 실린더에 설치 및 분리시 칼라가 다른 요소에 간섭되지 않고 간편하게 피스톤로드를 실린더에 설치 및 분리할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 피스톤로드용 칼라는 칼라의 외주면에 형성되는 이격홈에 의해 다른 요소와의 접촉하는 면적을 최소화하여 금속과 금속이 접촉됨에 따라 발생될 수 있는 부식, 고착, 융착 등을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 피스톤로드용 칼라는 칼라의 외주면에 비금속 재료로 이루어지는 웨어링이 부가 설치되어 금속과 금속의 접촉 구조를 회피하여 금속과 금속이 접촉됨에 따라 발생될 수 있는 부식, 고착, 융착 등을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 피스톤로드용 칼라가 설치된 발전소 터빈밸브 구동용 유압엑츄에이터의 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 칼라가 결합된 피스톤로드의 일단부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 칼라와 피스톤로드와의 결합관계를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 피스톤로드용 칼라가 피스톤로드의 결합된 상태를 도 2에 표기된 Ⅰ-Ⅰ'선을 기준으로 절단한 단면도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 피스톤로드용 칼라가 피스톤로드의 결합된 상태를 도 2에 표기된 Ⅱ-Ⅱ'선을 기준으로 절단한 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 피스톤로드용 칼라가 설치된 발전소 터빈밸브 구동용 유압엑츄에이터의 구성도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 피스톤로드용 칼라가 피스톤로드의 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명에 따른 피스톤로드용 칼라에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 실시예에 따른 피스톤로드용 칼라가 설치된 발전소 터빈밸브 구동용 유압엑츄에이터의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 터빈밸브 구동용 유압액추에이터(1)는 실린더(10), 실린더(10)에 삽입되는 피스톤로드(30), 실린더(10)의 일측방에 배치되는 스프링하우징(50) 및 피스톤로드(30)의 일단부에 배치되는 완충부(70)를 포함할 수 있다.

피스톤로드(30)는 실린더(10)에 삽입되어 피스톤헤드(30a)가 설치되는 헤드결합부(31)와, 헤드결합부(31)로부터 실린더(10)의 외부로 연장되는 로드본체부(33)와, 로드본체부(33)로부터 일측방으로 연장되어 칼라(100)가 결합되는 칼라결합부(35), 칼라결합부(35)로부터 일측방으로 연장되는 나사부(37)를 포함할 수 있다.

스프링하우징(50)은 실린더(10)의 외측에 노출된 피스톤로드(30)의 일측을 감싸는 형태로 마련될 수 있다. 스프링하우징(50)의 내부에는 스프링(51)이 내설될 수 있다. 스프링(51)은 피스톤로드(30)를 탄성지지하기 위한 것으로, 스프링(51)의 일단부는 스프링하우징(50)의 내측벽에 지지되고, 스프링(51)의 타단부는 푸시링(53)에 지지될 수 있다. 푸시링(53)은 피스톤로드(30)가 왕복 구동됨에 따라 스프링(51)이 신축되도록 스프링(51)을 지지한다.

칼라결합부(35)에는 칼라(100)가 결합된다. 칼라(100)는 피스톤로드(30)가 푸시링(53) 등과 같은 다른 요소들에 직접 접촉되어 피스톤로드(30)가 손상 및 파손되는 것을 방지하기 위한 것으로, 피스톤로드(30)의 외경보다 큰 외경을 가질 수 있다. 이러한 칼라(100)는 피스톤로드(30)의 나사부(37)에 너트(101)가 체결되고, 나사부(37)와 너트(101)가 체결된 후에는 나사부(37)와 너트(101)의 체결상태를 유지하기 위하여 분할핀(103)(도 2 내지 도 5 참조.)이 삽입됨에 따라 피스톤로드(30)에 견고한 결합상태를 유지할 수 있다.

완충부(70)는 푸시링(53)의 일단부에 체결된다. 푸시링(53)의 일단부에 체결된 완충부(70)는 칼라(100)의 일단면을 압착한다. 완충부(70)에 대해서는 '대한민국 등록특허 제0865347호'에 의해 이미 개시된 바 있으므로, 상세한 설명은 생략하도록 한다.

이러한 터빈밸브 구동용 유압액추에이터(1)는, 실린더(10) 내부에 유압이 형성되면, 피스톤로드(30)는 일측방으로 직선 이송되고 완충부(70)를 일측방으로 가압한다. 완충부(70)가 일측방으로 가압됨에 따라 푸시링(53)이 일측방으로 견인된다. 푸시링(53)이 일측방으로 견인됨에 따라 스프링(51)은 압축된다.

반대로, 실린더(10) 내부에 유압이 해제되면, 스프링(51)의 탄성력에 의해 스프링(51)이 신장된다. 스프링(51)이 신장됨에 따라 푸시링(53)은 타측방으로 견인된다. 푸시링(53)에 체결된 완충부(70)는 푸시링(53)과 함께 타측방으로 이송되어 피스톤로드(30)를 가압하여 피스톤로드(30)를 복귀시킨다.

도 2는 본 실시예에 따른 칼라가 결합된 피스톤로드의 일단부를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 실시예에 따른 칼라와 피스톤로드와의 결합관계를 나타낸 분해사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 칼라(100)는 칼라본체부(110)를 포함할 수 있다. 칼라본체부(110)는 칼라결합부(35)가 삽입되는 로드결합공(111)이 형성될 수 있다. 칼라결합부(35)와 로드결합공(111)에는 칼라(100)가 피스톤로드(30)에 구속되도록 하는 키(90)를 설치하기 위한 키홈(113, 35a)이 각각 형성될 수 있다.

그리고 칼라본체부(110)의 외경부에는 삽입홈(115)이 형성될 수 있다. 상술된 바와 같이 칼라결합부(35)에 칼라(100)가 삽입된 후, 칼라(100)를 피스톤로드(30)에 고정하기 위해, 나사부(37)에 너트(101)를 체결해야한다. 피스톤로드(30)에 칼라(100)를 체결하는 공정은 피스톤로드(30)를 실린더(10)에 삽입하기 이전에 이루어질 수 있다.

너트(101)의 회전력에 의해 피스톤로드(30)와 칼라(100)가 너트(101)와 함께 회전되는 것을 방지하기 위하여, 작업자는 회전방지막대(115a)를 삽입홈(115)에 삽입하고 회전방지막대(115a)를 파지한 상태에서 너트(101)의 체결 공정을 수행한다. 칼라(100)와 피스톤로드(30)는 키(90)에 의해 서로 구속되어 있고, 회전방지막대(115a)를 작업자가 파지한 상태이므로, 칼라(100)와 피스톤로드(30)는 너트(101)와 함께 회전되지 않고 너트(101)는 나사부(37)에 원활하게 체결될 수 있다.

이때, 너트(101) 체결을 위한 회전력은 칼라(100)로 전달되고, 칼라(100)에 회전력이 전달됨에 따라 삽입홈(115)의 개방단부는 회전방지막대(115a)에 간섭되어 그 형상이 변형되면서 칼라(100)의 외측으로 돌출되는 돌출부위가 형성될 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 피스톤로드용 칼라가 피스톤로드의 결합된 상태를 도 2에 표기된 Ⅰ-Ⅰ'선을 기준으로 절단한 단면도이며, 도 5는 본 실시예에 따른 피스톤로드용 칼라가 피스톤로드의 결합된 상태를 도 2에 표기된 Ⅱ-Ⅱ'선을 기준으로 절단한 단면도이다.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 피스톤로드용 칼라(100)는 외경유지부(117)를 포함할 수 있다. 외경유지부(117)는 삽입홈(115)이 변형된 돌출부위(110a)가 칼라(100)의 외경을 벗어나지 않도록, 돌출부위(110a)를 수용하는 공간을 형성한다. 이러한 외경유지부(117)는 삽입홈(115)이 형성된 칼라본체부(110)의 일부를 평면 가공함으로써 마련될 수 있다.

따라서 본 실시예에 따른 피스톤로드용 칼라(100)는 피스톤로드(30)에 너트(101)를 체결할 때, 너트(101)를 체결하기 위한 회전력에 의해 삽입홈(115)의 개방단부가 변형되어 돌출되는 돌출부위(110a)가 칼라(100)의 외경을 벗어나지 않기 때문에, 유압액추에이터(1)에 피스톤로드(30)를 원활하게 설치할 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 칼라(100)가 결합된 피스톤로드(30)를 실린더(10)에 삽입하면, 피스톤로드(30)의 일단부와 칼라(100)는 푸시링(53)의 내측에 위치하게 된다.

통상적으로, 칼라(100)와 푸시링(53)은 모두 금속 재료로 이루어진다. 그리고 칼라(100)와 푸시링(53)은 피스톤로드(30)의 왕복에 따라 함께 이송되기 때문에, 칼라(100)의 내측면과 푸시링(53)의 내측면은 접촉된 상태를 유지한다. 따라서 칼라(100)의 외주면과 푸시링(53)의 내측면은 금속 재료의 접촉에 의한 부식, 마모 등에 의하여 내구성이 저하될 수 있다. 특히, 대형 발전소에서 사용되는 유압액추에이터(1)는 발전소 운영 특성상 고온부에서 동작되며, 장기간 운전이 가능하여야 하는 가혹 조건에서 사용되는 특성에 따라, 접촉 상태를 유지하는 칼라(100)의 외측면과 푸시링(53)의 내측면은 고온에 의해 융착될 수 있다.

본 실시예에 따른 피스톤로드용 칼라(100)의 외주면에는 이격홈(121)이 형성될 수 있다. 이격홈(121)은 칼라(100)의 외주면과 푸시링(53)과 같은 칼라(100)의 내측면에 접촉되는 요소의 사이에 이격되는 공간을 형성하여 접촉면의 부식, 마모, 융착 등을 방지하여, 칼라(100)와 칼라(100)에 접촉되는 요소의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한 이격홈(121)은 유압액추에이터(1)에 피스톤로드를 삽입하거나, 유압액추에이터(1)에 삽입된 피스톤로드(30)를 분리할 때, 칼라(100)의 외주면과 푸시링(53)의 내주면에 작용하는 마찰력을 감소시켜 피스톤로드(30)의 삽입 또는 분리가 용이하도록 한다.

한편, 피스톤로드(30)를 실린더(10)에 삽입하거나, 피스톤로드(30)를 실린더(10)로부터 원활하게 분리하기 위하여, 칼라(100)의 일측면에는 견인홀(131)이 형성될 수 있다. 작업자는 견인홀(131)에 아이볼트(131a)를 체결하고, 아이볼트(131a)를 파지하여 칼라(100)에 구속된 피스톤로드(30)를 간편하게 견인할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 피스톤로드용 칼라(100)는 견인홀(131)을 통해 피스톤로드(30)의 견인에 필요한 부가적인 도구를 사용할 수 있으며, 칼라(100)의 외측면과 푸시링(53)의 내측면 사이의 마찰력을 감소할 수 있기 때문에, 실린더(10)에 피스톤로드(30)를 삽입하거나 분리하기가 용이하다.

한편, 상술된 설명에서 칼라(100)의 외주면과 푸시링(53)의 내측면의 마찰력을 감소시키기 위하여, 칼라(100)의 외주면에 이격홈(121)이 형성되는 실시예에 대하여 설명하고 있다.

다른 실시예로, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 칼라(100)의 외주면에는 마찰을 감소시키기 위한 웨어링(120)이 추가로 체결될 수 있다. 웨어링(120)의 외주면에는 효율적인 마찰 감소를 위해 마찰감소 돌기(120a)가 형성될 수 있다. 이러한 웨어링(120)은 금속으로 이루어지는 칼라본체부(110)와, 금속으로 이루어지는 푸시링(53)과 같은 외부 요소와의 접촉을 미연에 방지하도록, 카본과 같은 비금속 재료로 이루어질 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.

1 : 유압액추에이터 10 : 실린더
30 : 피스톤로드 50 : 스프링하우징
70 : 완충부 100 : 칼라
110 : 칼라본체부 117 : 외경유지부
120 : 웨어링 120a : 마찰감소 돌기
121 : 이격홈

Claims (7)

1. 피스톤로드에 결합되는 칼라본체부;
   상기 칼라본체부의 외측면에 형성되어 상기 피스톤로드에 너트 체결시, 상기 너트와 함께 회전되는 것을 방지하기 위하여 회전방지막대가 삽입되는 삽입홈;
   상기 삽입홈이 형성된 상기 칼라본체부의 외주면을 평면가공하여 마련되며, 상기 피스톤로드에 너트를 체결하는 회전력에 의해 상기 삽입홈의 개방단부가 상기 회전방지막대에 간섭되어 상기 칼라본체부가 변형되어 상기 칼라본체부의 외주면으로부터 돌출되는 돌출부위가 상기 칼라본체부의 외경을 벗어나는 것을 방지하는 외경유지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤로드용 칼라.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 칼라본체부에는 상기 칼라본체부의 외주면과 상기 칼라본체부가 외접하는 요소의 내측면 사이에 이격 공간을 형성하는 이격홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤로드용 칼라.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 칼라본체부의 외주면에 체결되어 상기 칼라본체부의 외주면과 상기 칼라본체부가 외접하는 요소의 내측면을 이격시키는 웨어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤로드용 칼라.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 웨어링의 외측면에는 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤로드용 칼라.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 웨어링은 비금속 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피스톤로드용 칼라.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 칼라본체부에는 상기 칼라본체부의 견인을 위한 아이너트가 체결되는 견인홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤로드용 칼라.

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