KR101695138B1 - Rotor assembly with a sealing means and a turbine apparatus including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실링 수단을 갖는 로터 어셈블리 및 그를 포함하는 터빈 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일측면에 의하면, 임의의 고정 부재와의 사이에서 간극을 갖고, 상대 회전하는 로터; 상기 로터에 고정되어 함께 회전하는 적어도 하나의 버켓; 및 상기 로터에 설치되며, 상기 간극을 실링하는 브러시 실;을 포함하는 로터 어셈블리가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a rotor assembly having a sealing means and a turbine apparatus including the rotor assembly, wherein the rotor assembly has a clearance between any fixed member and a relatively rotating rotor; At least one bucket fixed to the rotor and rotating together; And a brush seal installed in the rotor, the brush seal sealing the gap.

Description

실링 수단을 갖는 로터 어셈블리 및 그를 포함하는 터빈 장치{ROTOR ASSEMBLY WITH A SEALING MEANS AND A TURBINE APPARATUS INCLUDING THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a rotor assembly having a sealing means, and a turbine device including the rotor assembly.

본 발명은 실링 수단을 갖는 로터 어셈블리 및 그를 포함하는 터빈 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 터빈 장치에 구비되는 버킷과 회전축 사이를 실링하기 위한 수단을 갖는 로터 어셈블리 및 그를 포함하는 터빈 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor assembly having a sealing means and a turbine apparatus comprising the same, and more particularly to a rotor assembly having a means for sealing between a bucket and a rotary shaft of a turbine apparatus, and a turbine apparatus including the rotor assembly .

증기 터빈 및 가스 터빈은 고온고압의 증기 또는 압축기를 통과한 고압의 압축공기와 연료를 혼합한 혼합기를 연소시켜서 발생되는 고온고압의 연소가스를 터빈 측으로 분사하여 회전력을 얻는 동력발생기기의 일종이다. 이러한 터빈 장치의 효율을 향상시키기 위해서 여러 측면에서의 개선이 있어왔으며, 그러한 개선의 대상 중 하나가 각각의 구성 요소들 사이에서의 유체 누설을 최소화하기 위한 실링 수단이다.A steam turbine and a gas turbine are a type of power generating apparatus that obtains a rotational force by injecting a high-temperature, high-pressure steam or a high-temperature and high-pressure combustion gas generated by burning a mixture of fuel and high-pressure compressed air passed through a compressor. Improvements have been made in many aspects to improve the efficiency of such a turbine device, and one of the objects of such improvement is sealing means to minimize fluid leakage between the respective components.

터빈 장치의 내부에는 서로 상대 운동을 하는 다양한 구성요소들이 포함되며, 정지된 구성요소와 이동하는 구성요소 사이에는 상술한 바와 같은 유체 누설을 방지하기 위한 실링 수단이 설치되게 된다. 이러한 실링 수단이 설치되는 장소 중 하나가 다이어프램과 로터 어셈블리 사이이다.Inside the turbine device, there are various components that perform relative motion with respect to each other, and a sealing means is provided between the stationary component and the moving component to prevent fluid leakage as described above. One of the places where such a sealing means is installed is between the diaphragm and the rotor assembly.

도 1은 이러한 실링 수단이 적용된 터빈 장치의 일 예를 도시한 측면도이다. 도 1을 참조하면, 터빈 장치 중 버켓 및 로터 어셈블리의 일부가 도시되어 있다. 상기 다이어프램(10)은 환형의 아우터 링(12)의 내주면에 방사상으로 복수 개가 설치되며, 반경 방향으로 내측에는 상기 아우터 링 보다 작은 직경을 갖는 웨브(14)가 위치한다.1 is a side view showing an example of a turbine apparatus to which such sealing means is applied. Referring to Figure 1, a portion of a turbine assembly and a portion of a turbine assembly are shown. A plurality of diaphragms 10 are radially provided on the inner circumferential surface of the annular outer ring 12, and a web 14 having a diameter smaller than that of the outer ring is located radially inward.

상기 웨브(14)와 대향하도록 로터(16)가 위치한다. 상기 로터(16)에는 복수 개의 버켓(18)이 도브테일과 같은 결합부에 의해 결합되어 있어, 다이어프렘을 통과한 가스가 상기 버켓측으로 유입되도록 배치된다. 이때, 유입되는 가스 중 일부는 상기 웨브(14)와 로터(16) 사이의 갭을 통해 누설될 수 있으므로, 이를 차단하기 위한 실링 수단(20)이 상기 웨브(14)에 장착된다. 상기 실링 수단(20)은 소위 패킹 실로 알려진 형태의 것으로서, 복수 개의 티쓰(teeth)가 나란히 배치된 형태를 갖는다.A rotor (16) is positioned to face the web (14). A plurality of buckets (18) are coupled to the rotor (16) by a coupling portion such as dovetail, so that gas passing through the diaphragm is introduced into the bucket. At this time, a part of the introduced gas may leak through the gap between the web 14 and the rotor 16, so that a sealing means 20 for blocking the gas is mounted on the web 14. The sealing means 20 is of a type known as a so-called packing chamber, and has a shape in which a plurality of teeth are arranged side by side.

이러한 패킹 실의 경우 다이어프렘의 하부에 웨브를 별도로 용접 또는 조립하는 것이 필요하지만, 로터의 축방향 리액션이 커지는 최근의 설계 추세에는 적용이 어려운 문제가 있다. 즉, 로터의 축방향 이동이 커짐으로 해서, 그를 벌충하기 위해 다이어프렘을 종래에 비해 작은 폭을 갖도록 하는 소위 슬림 타입의 형태를 갖게 된다. 이로 인해서, 종래와 같은 넓은 폭을 갖는 웨브를 부착하는 것이 사실상 불가능하므로, 상기와 같은 패킹 실을 사용할 수 없게 된다.In the case of such a packing chamber, it is necessary to separately weld or assemble the web at the lower portion of the diaphragm, but it is difficult to apply it to recent design trends in which axial axial reaction of the rotor becomes large. That is, since the axial movement of the rotor is increased, the diaphragm has a so-called slim type configuration in which the diaphragm has a smaller width than the conventional one in order to compensate for the axial movement. As a result, it is virtually impossible to attach a web having a wide width as in the prior art, so that the above-mentioned packing chamber can not be used.

아울러, 버켓의 루트(root) 직경과 로터의 직경에 큰 차이가 없는 소위 드럼 타입의 로터를 사용하는 경우에도, 상기와 같은 웨브를 장착하는 것이 곤란하므로 역시 패킹 실을 사용할 수 없게 된다.Further, even in the case of using a so-called drum type rotor in which the diameter of the root of the bucket and the diameter of the rotor do not differ greatly, it is also difficult to mount the web as described above, so that the packing chamber can not be used either.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 충분한 정도의 실링 성능을 제공하면서도 용이하게 설치할 수 있는 실링 수단을 갖는 로터 어셈블리를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rotor assembly having a sealing means that can be easily installed while providing a sufficient degree of sealing performance.

본 발명은 또한, 상기와 같은 로터 어셈블리를 포함하는 터빈 장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.Another object of the present invention is to provide a turbine device including such a rotor assembly.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 임의의 고정 부재와의 사이에서 간극을 갖고, 상대 회전하는 로터; 상기 로터에 고정되어 함께 회전하는 적어도 하나의 버켓; 및 상기 로터에 설치되며, 상기 간극을 실링하는 브러시 실;을 포함하는 로터 어셈블리가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a rotor comprising: a rotor having a clearance between an arbitrary fixing member and a relatively rotating rotor; At least one bucket fixed to the rotor and rotating together; And a brush seal installed in the rotor, the brush seal sealing the gap.

여기서, 상기 브러시 실의 축 방향 폭은 상기 고정 부재의 대향하는 단부의 축 방향 폭 보다 작게 형성될 수 있다.Here, the axial width of the brush chamber may be smaller than the axial width of the opposite end of the fixing member.

그리고, 상기 로터는 작동 과정에서 축 방향을 따라서 이동 또는 변형되도록 구성되고, 상기 브러시 실은 로터가 최대로 이동 또는 변형하더라도, 상기 고정 부재의 대향하는 단부로부터 축 방향으로 벗어나지 않도록 배치될 수 있다.The rotor is configured to move or deform along the axial direction in the course of operation, and the brush chamber can be arranged so as not to deviate axially from the opposite end of the fixing member even if the rotor is moved or deformed to the maximum.

그리고, 상기 로터는 작동 과정에서 축 방향을 따라서 이동 또는 변형되도록 구성되고, 상기 로터의 최대 이동 또는 변형량을 A, 상기 브러시 실의 폭과 상기 고정 부재의 대향하는 단부의 폭을 각각 B, C라고 할 때, A ≤ (C - B) / 2 의 관계를 만족할 수 있다.The maximum movement or deformation amount of the rotor is A, the width of the brush seal and the widths of opposite ends of the fixing member are B and C, respectively, and the rotor is moved or deformed along the axial direction during the operation , The relationship A? (C - B) / 2 can be satisfied.

한편, 상기 고정 부재는 터빈 장치에 구비되는 다이어프렘일 수 있다.Meanwhile, the fixing member may be a diaphragm provided in the turbine device.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 케이스; 상기 케이스에 대해서 움직이지 않도록 배치되는 다이어프렘; 상기 다이어프렘의 단부와 간극을 갖고, 상대 회전하는 로터; 상기 로터에 고정되어 함께 회전하는 적어도 하나의 버켓; 및 상기 로터에 설치되며, 상기 간극을 실링하는 브러시 실;을 포함하는 터빈 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, A diaphragm disposed so as not to move relative to the case; A relatively rotating rotor having an end and a gap of the diaphragm; At least one bucket fixed to the rotor and rotating together; And a brush seal installed in the rotor, the brush seal sealing the gap.

여기서, 상기 로터는 스러스트 베어링에 의해 지지되는 지지 단부 및 축 방향으로 변형 또는 이동 가능한 이동 단부를 포함하고, 상기 브러시 실은 상기 지지 단부와 이동 단부 사이에 배치될 수 있다.Here, the rotor includes a support end supported by a thrust bearing and a movable end which is axially deformable or movable, and the brush chamber can be disposed between the support end and the moving end.

또한, 상기 브러시 실의 축 방향 폭은 상기 다이어프렘의 대향하는 단부의 축 방향 폭 보다 작게 형성될 수 있다.The axial width of the brush chamber may be smaller than the axial width of the opposite end of the diaphragm.

또한, 상기 브러시 실은 로터가 최대로 이동 또는 변형하더라도, 상기 다이어프렘의 대향하는 단부로부터 축 방향으로 벗어나지 않도록 배치될 수 있다.In addition, the brush seals can be arranged so that they do not deviate axially from the opposite ends of the diaphragm, even if the rotor is maximally moved or deformed.

또한, 상기 로터의 최대 이동 또는 변형량을 A, 상기 브러시 실의 폭과 상기 다이어프렘의 대향하는 단부의 폭을 각각 B, C라고 할 때, A ≤ (C - B) / 2의 관계를 만족할 수 있다.When the maximum movement or deformation amount of the rotor is A, the width of the brush seal and the widths of opposite ends of the diaphragm are B and C, respectively, the relationship A? (C - B) / 2 can be satisfied have.

그리고, 상기 다이어프렘의 대향 단부에는 상기 브러시 실의 단부가 수용되는 홈이 형성될 수 있다.The opposite end of the diaphragm may be formed with a groove receiving the end of the brush seal.

여기서, 상기 홈의 폭은 상기 브러시 실의 폭 보다 크게 형성될 수 있다.Here, the width of the groove may be larger than the width of the brush chamber.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일측면에 의하면, 실링 수단이 다이어프렘 측이 아니라 로터에 고정되므로 다이어프렘에 별도의 웨브 등을 장착할 필요가 없어지므로 설치 자유도를 증가시킬 수 있게 된다.According to an aspect of the present invention, since the sealing means is fixed to the rotor rather than the diaphragm, there is no need to attach a separate web or the like to the diaphragm, thereby increasing the degree of freedom of installation.

아울러, 다이어프렘의 폭보다 작은 브러시 실을 실링 수단으로 사용함으로써 로터의 열 팽창 또는 압력에 의한 축 방향 이동이 있는 경우에도 브러시 실의 전부가 다이어프렘과 접촉한 상태를 유지할 수 있으므로, 실링 성능의 변화를 최소화할 수 있다.Further, by using a brush seal smaller than the width of the diaphragm as a sealing means, even when there is axial movement due to thermal expansion or pressure of the rotor, the entire brush seal can be kept in contact with the diaphragm. The change can be minimized.

도 1은 터빈 장치에 장착되는 종래의 실링 수단을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 로터 어셈블리의 일 실시예가 적용된 터빈 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 로터가 이동한 경우에 종래의 실링 수단에서의 변화를 도시한 측면도이다.
도 4는 로터가 이동한 경우에 상기 실시예에서의 실링 수단에서의 변화를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 로터 어셈블리의 다른 실시예가 적용된 터빈 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 6은 로터가 이동한 경우에 도 5의 실시예에서의 실링 수단에서의 변화를 도시한 측면도이다.Figure 1 is a side view schematically showing a conventional sealing means mounted on a turbine device.
2 is a side view schematically illustrating an internal structure of a turbine apparatus to which an embodiment of the rotor assembly according to the present invention is applied.
Fig. 3 is a side view showing a change in the conventional sealing means when the rotor moves. Fig.
Fig. 4 is a side view showing a change in the sealing means in the above embodiment when the rotor moves. Fig.
5 is a side view schematically illustrating the internal structure of a turbine apparatus to which another embodiment of the rotor assembly according to the present invention is applied.
Fig. 6 is a side view showing a change in the sealing means in the embodiment of Fig. 5 when the rotor is moved; Fig.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 로터 어셈블리의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of a rotor assembly according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 로터 어셈블리의 제1 실시예(100)가 적용된 터빈 장치의 일부가 도시되어 있다. 상기 터빈 장치는 고정 프레임으로서 기능하게 되는 케이스(110)와 상기 케이스(110)에 고정되는 복수 개의 다이어프렘(112)을 구비한다. 상기 케이스(110)는 대략 링 형태를 갖는다. 상기 다이어프렘(112)은 복수 개가 방사상으로 배치되어 상기 케이스의 내측면에 고정된다.Referring to FIG. 2, there is shown a portion of a turbine apparatus to which a first embodiment 100 of a rotor assembly according to the present invention is applied. The turbine apparatus includes a case 110 which functions as a fixed frame and a plurality of diaphragms 112 fixed to the case 110. The case 110 has a substantially ring shape. A plurality of diaphragms 112 are radially arranged and fixed to the inner surface of the case.

도 2에서 상기 케이스 및 다이어프렘은 개략적으로 도시되어 있으며, 상기 케이스의 외측에 별도의 케이스 또는 프레임이 구비될 수 있음을 배제하는 것은 아니다. The case and the diaphragm are schematically shown in Fig. 2, and it is not excluded that a separate case or frame may be provided outside the case.

상기 다이어프렘(112)은 상술한 바와 같이, 상기 케이스(110)의 내면에 고정되어 있으므로, 유입되는 증기 또는 가스에 대해서 고정된 위치를 갖는다. 즉, 상기 다이어프렘은 고정된 상태를 유지하는 것으로 볼 수 있다. 그리고, 상기 다이어프렘(112)은 가스의 유입 방향을 기준으로 하여, 선단부에 리딩 엣지(112a)를, 말단부에 트레일링 엣지(112b)를 갖는다. 상기 리딩 엣지(112a)와 트레일링 엣지(112b)는 다이어프렘의 측면부에 의해 연결되며, 그 단면은 대략 에어포일의 형태를 갖도록 형성된다.As described above, since the diaphragm 112 is fixed to the inner surface of the case 110, the diaphragm 112 has a fixed position with respect to the introduced steam or gas. That is, the diaphragm can be regarded as being fixed. The diaphragm 112 has a leading edge 112a at its leading end and a trailing edge 112b at its distal end with respect to the gas flow direction. The leading edge 112a and the trailing edge 112b are connected by a side portion of the diaphragm, and the cross section is formed to have a substantially airfoil shape.

상기 다이어프렘(112)의 하측 단부에는 대략 직사각형의 단면을 갖는 이너링(114)이 장착된다. 상기 이너링(114)은 상기 케이스(110)와 대략 동심의 형태로 배치되며, 그 내측에는 후술할 로터가 수용되기 위한 공간부가 마련되어 있다.An inner ring 114 having a substantially rectangular cross section is mounted on the lower end of the diaphragm 112. The inner ring 114 is disposed substantially concentrically with the case 110, and a space for accommodating a rotor to be described later is provided inside the inner ring 114.

상기 로터(120)는 길이 방향을 따라서 연장되며, 원형 단면을 갖는 회전체로서 구성된다. 상기 로터(120)는 후술할 스러스트 베어링 등에 의해 상기 다이어프렘 및 상기 케이스 등에 대해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 여기서, 상기 로터(120)는 전체가 하나로 이루어진 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 디스크가 서로 결합된 형태를 가질 수도 있다.The rotor 120 extends along the longitudinal direction and is configured as a rotating body having a circular cross section. The rotor 120 is rotatably supported by the diaphragm and the case by a thrust bearing or the like to be described later. Here, the rotor 120 may have a single shape, or a plurality of disks may be coupled to each other.

로터(120)의 외주면에는 복수 개의 버켓(122)이 장착된다. 상기 버켓(122)은 상기 다이어프렘과 유사한 형태를 갖는다. 즉, 상기 버켓(122)은 상기 다이어프렘과 인접한 선단부에 리딩 엣지(122a)를, 말단부에 트레일링 엣지(122b)를 가지며, 단면은 에어포일의 형태를 갖는다. 그리고, 상기 버켓(122)은 상기 로터(120)에 대해서 탈부착 가능하게 장착될 수 있다. 이러한 장착 방식의 일 예로서, 도브테일이 상기 버켓 또는 상기 로터에 형성될 수 있고, 다른 일측에는 상기 도브테일이 결합되기 위한 결합홈이 형성될 수 있다.A plurality of buckets 122 are mounted on the outer circumferential surface of the rotor 120. The bucket 122 has a shape similar to that of the diaphragm. That is, the bucket 122 has a leading edge 122a at the tip portion adjacent to the diaphragm and a trailing edge 122b at the distal portion, and the cross section has the shape of an airfoil. The bucket 122 may be detachably mounted to the rotor 120. [ As an example of such a mounting method, a dovetail may be formed on the bucket or the rotor, and on the other side, a coupling groove for coupling the dovetail may be formed.

그 외에, 상기 버켓(122)은 키이 결합과 같은 방식을 이용하여서도 결합될 수 있고, 경우에 따라서는 로터와 일체로 형성되는 예도 고려할 수 있다.In addition, the bucket 122 may be coupled using a method such as a key coupling, and in some cases, it may be formed integrally with the rotor.

도시된 예에서, 상기 버켓(122)의 루트부(122c)는 상기 로터의 외측표면으로부터 약간 돌출된 형태를 갖지만, 그 차이는 크지 않다. 즉, 상기 로터는 소위 드럼 타입의 형태를 갖고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 버켓의 루트부가 로터의 외측면으로부터 상당량 돌출된 형태를 갖는 예도 고려할 수 있다.In the illustrated example, the root portion 122c of the bucket 122 is slightly protruded from the outer surface of the rotor, but the difference is not large. That is, although the rotor has a so-called drum type configuration, the present invention is not necessarily limited to this configuration, and a configuration in which the root portion of the bucket projects a substantial amount from the outer surface of the rotor may be considered.

상기 다이어프렘 및 로터는 터빈 장치 중 압축부 또는 터빈부에 배치될 수 있다. 만일, 상기 다이어프램 및 로터가 압축부에 배치되는 경우, 상기 로터는 터빈부로부터 전달되는 회전력에 의해 상기 다이어프렘에 대해서 상대회전하게 된다. 만일, 상기 다이어프렘 및 로터가 터빈부에 배치되는 경우에는, 상기 로터는 연소 가스 또는 증기에 의해 상기 버켓에 가해지는 회전력에 의해 회전되게 된다.The diaphragm and the rotor may be disposed in the compression section or the turbine section of the turbine device. If the diaphragm and the rotor are disposed in the compression section, the rotor rotates relative to the diaphragm by the rotational force transmitted from the turbine section. If the diaphragm and the rotor are disposed in the turbine portion, the rotor is rotated by the rotational force applied to the bucket by the combustion gas or steam.

따라서, 고정 부재인 다이어프렘과 회전 부재인 로터의 사이에는, 로터가 원활하게 회전할 수 있도록 하기 위한 간극(G)이 존재하고, 이러한 간극은 가스 또는 증기가 누설되어 효율을 저하시키는 원인으로서 작용하게 된다. 이를 방자하기 위하여, 실링 수단으로서의 브러시 실(130)이 상기 갭을 실링하기 위해 구비된다.Therefore, there is a gap G between the diaphragm, which is a fixing member, and the rotor, which is a rotating member, so that the rotor can smoothly rotate. Such a gap is a cause of lowering efficiency due to leakage of gas or vapor . To prevent this, a brush chamber 130 as a sealing means is provided for sealing the gap.

상기 브러시 실(130)은 일측이 상기 로터(120)의 표면에 고정되어 있다. 따라서, 상기 브러시 실(130)은 로터와 함께 회전하게 된다. 브러시 실을 상기 로터에 고정함으로써, 실링 수단을 다이어프렘 측에 고정하는 것에 비해서 설계 자유도 면에서 잇점을 갖게 된다. 즉, 다이어프렘의 폭이 좁은 경우에는 설치될 수 있는 실링 수단의 종류 및 폭이 제한되지만, 상대적으로 넓은 공간을 갖는 로터의 표면에 설치함으로써 이러한 제약에서 벗어날 수 있게 된다.One side of the brush chamber 130 is fixed to the surface of the rotor 120. Therefore, the brush chamber 130 rotates together with the rotor. By fixing the brush seal to the rotor, it is advantageous in terms of design freedom compared to fixing the sealing means to the diaphragm side. That is, when the width of the diaphragm is narrow, the type and the width of the sealing means that can be installed are limited, but it is possible to escape from this limitation by installing the spacer on the surface of the rotor having a relatively large space.

아울러, 터빈장치는 고온의 연소가스 또는 증기로 인해서 높은 온도로 가열되게 된다. 따라서, 터빈장치에 구비되는 각종 구성요소들은 열팽창으로 인한 치수변화를 겪게 된다. 또한, 상기 로터의 경우 가스 또는 증기의 압력으로 인해서 축 방향으로의 이동이 있게 된다. 결과적으로, 정지된 상태에 비해서 로터는 축 방향을 따라서 이동된 위치에서 작동하게 된다.In addition, the turbine unit is heated to a high temperature due to the high temperature combustion gas or steam. Accordingly, various components included in the turbine device undergo a dimensional change due to thermal expansion. Further, in the case of the rotor, there is a movement in the axial direction due to the pressure of gas or vapor. As a result, compared to the stationary state, the rotor is operated in a position shifted along the axial direction.

도 3은 종래의 터빈장치에 있어서 정지 및 운전 시의 로터의 위치 변화를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 로터(16)는 쓰러스트 베어링(T)에 의해 일측 단부가 지지되어 있다. 따라서, 열팽창 또는 가스의 압력이 가해지는 경우 상기 쓰러스트 베어링에 의해 지지되는 지지단부는 실질적으로 동일한 위치에 있게 된다. 반면에, 쓰러스트 베어링에 의해 지지되지 않는 자유단부는 화살표 방향으로 이동하게 된다. 도 3에서 점선은 정지된 상태를, 실선은 작동 중의 상태를 각각 나타낸다.Fig. 3 shows the positional change of the rotor during stoppage and operation in the conventional turbine device. As shown in the figure, the rotor 16 is supported at one end thereof by a thrust bearing (T). Thus, when thermal expansion or gas pressure is applied, the support end supported by the thrust bearing is in substantially the same position. On the other hand, the free end which is not supported by the thrust bearing moves in the direction of the arrow. In Fig. 3, a dotted line indicates a stopped state, and a solid line indicates a state during operation.

종래의 패킹 실(20)의 경우 도시된 바와 같이 웨브(14)의 폭과 대략 일치하는 폭을 갖게 되며, 로터의 이동으로 인해서 도시된 바와 같이 웨브(14)의 외측으로 teeth의 일부가 노출된다. 노출된 teeth는 실링을 수행할 수 없어, 결과적으로 실링 성능의 저하가 야기된다.A conventional packing chamber 20 has a width substantially coinciding with the width of the web 14 as shown and a portion of the teeth is exposed to the outside of the web 14 as shown by the movement of the rotor . Exposed teeth can not perform sealing, resulting in a reduction in sealing performance.

도 4는 본 발명에 따른 상기 실시예에서의 정지 및 운전 시의 로터의 위치 변화를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서도 상기 로터(120)는 쓰러스트 베어링(T)에 의해 일측 단부가 지지되어 있다. 따라서, 열팽창 또는 가스의 압력이 가해지는 경우 상기 쓰러스트 베어링에 의해 지지되는 지지단부는 실질적으로 동일한 위치에 있게 된다. 반면에, 쓰러스트 베어링에 의해 지지되지 않는 자유단부는 화살표 방향으로 이동하게 된다. 도 4에서 점선은 정지된 상태를, 실선은 작동 중의 상태를 각각 나타낸다.4 shows the positional change of the rotor at the time of stopping and operation in the embodiment according to the present invention. As shown in the drawings, the rotor 120 is supported at one end thereof by a thrust bearing T. Thus, when thermal expansion or gas pressure is applied, the support end supported by the thrust bearing is in substantially the same position. On the other hand, the free end which is not supported by the thrust bearing moves in the direction of the arrow. In Fig. 4, the dotted line indicates the stopped state, and the solid line indicates the operating state.

도시된 바와 같이, 로터(120)에 장착된 브러시 실(130)의 폭은 상기 이너링(114)의 폭 보다 작게 설정된다. 구체적으로는, 상기 브러시 실(130)의 우측 측단부(도 4 기준)와 이너링(114)의 우측 측단부 사이의 거리는 상기 브러시 실이 장착된 위치에서 로터(120)가 최대로 이동할 수 있는 거리 보다 작게 설정된다. 이를 수식으로 표현하면, 상기 로터의 최대 이동 또는 변형량을 A, 상기 브러시 실의 폭과 상기 이너링 폭을 각각 B, C라고 할 때,As shown in the figure, the width of the brush chamber 130 mounted on the rotor 120 is set to be smaller than the width of the inner ring 114. Specifically, the distance between the right side end (refer to FIG. 4) of the brush chamber 130 and the right side end of the inner ring 114 is set so that the rotor 120 can move to the maximum Is set smaller than the distance. If the maximum movement or deformation amount of the rotor is A, the width of the brush seal and the inner ring width are B and C, respectively,

A ≤ (C - B) / 2A? (C - B) / 2

의 관계를 만족하도록 설정된다.Is satisfied.

따라서, 로터(120)가 최대로 열팽창되거나 이동된 경우에도 브러시 실 전체가 항상 이너링과 접촉한 상태를 유지하게 되므로, 실링 성능은 대략 일정하게 유지될 수 있다.Therefore, even when the rotor 120 is thermally expanded or moved to the maximum extent, the entire brush chamber is always kept in contact with the inner ring, so that the sealing performance can be kept substantially constant.

경우에 따라서는 반드시 상기 식을 따를 필요는 없으며, 브러시 실과 이너링의 폭에 상관없이, 상기 브러시 실(130)의 우측 측단부(도 4 기준)와 이너링(114)의 우측 측단부 사이의 거리가 로터의 최대 이동량 보다 작게 설정할 수도 있다.(Refer to FIG. 4) of the brush chamber 130 and the right side end portion of the inner ring 114, regardless of the width of the brush chamber and the inner ring, The distance may be set to be smaller than the maximum movement amount of the rotor.

한편, 본 발명은 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있다. 도 5 및 도 6은 이러한 변형예를 도시한 것으로서, 상기 도 5 및 도 6에 도시된 변형예에 대한 설명에 있어서, 상기 도 2에 도시된 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다.The present invention may be embodied in various other forms. 5 and 6 illustrate this modification. In the description of the modification shown in FIGS. 5 and 6, the same components as those of the embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals And redundant description will be omitted.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 이너링(114)의 로터측 대향 단부에는 실링 홈(114a)이 형성되어 있다. 상기 실링 홈(114a)은 로터의 축 방향을 따라서 연장되고, 로터의 반경 방향 외측으로 오목하게 형성되어 있다. 상기 실링 홈(114a)의 깊이는 상기 브러시 실의 높이 보다 작게 형성되며, 바람직하게는 절반 이하로 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6, a sealing groove 114a is formed at the rotor-side opposite end of the inner ring 114. As shown in FIG. The sealing groove 114a extends along the axial direction of the rotor and is recessed radially outward of the rotor. The depth of the sealing groove 114a may be smaller than the height of the brush chamber, and preferably less than half.

상기 실링 홈(114a)의 내측 면은 상기 브러시 실(130)의 단부와 접촉하는 실링표면을 제공한다. 그리고, 상기 실링 홈(114a)의 축 방향 폭은 상기 로터의 최대 변형량을 고려하여 결정될 수 있다. 일 예로서, 상기 브러시 실이 장착된 위치에서의 로터의 최대 이동 또는 변형량이 A, 상기 브러시 실의 폭과 상기 실링 홈의 폭을 각각 B, D라고 할 때,The inner surface of the sealing groove 114a provides a sealing surface that contacts the end of the brush seal 130. [ The axial width of the sealing groove 114a may be determined in consideration of the maximum deformation amount of the rotor. For example, when the maximum movement or deformation amount of the rotor at the position where the brush seal is mounted is A, the width of the brush seal and the width of the sealing groove are B and D, respectively,

A ≤ (D - B) / 2A? (D - B) / 2

의 관계를 만족하도록 설정될 수 있다. As shown in FIG.

이와 달리, 상기 로터가 최대로 변형되더라도 상기 브러시 실의 우측 측단부가 상기 실링 홈의 우측 단부를 벗어나지 않도록 설정할 수도 있다. 어느 경우이던, 상기 실링 홈은 로터가 설계한계치 이상으로 이동되는 경우에도 브러시 실이 외부로 노출되는 것을 방지하여 실링 성능을 더욱 일정하게 유지할 수 있도록 한다.Alternatively, even if the rotor is deformed to the maximum, the right side end portion of the brush chamber may be set not to deviate from the right end portion of the sealing groove. In either case, the sealing groove prevents the brush seal from being exposed to the outside even when the rotor is moved beyond the design limit, so that the sealing performance can be maintained more constant.

110 : 케이스
112 : 다이어프렘
114 : 이너링
120 : 로터
122 : 버켓
130 : 브러시 실110: Case
112: Diaphram
114: Inner ring
120: Rotor
122: Bucket
130: Brushroom

Claims (6)

임의의 고정 부재와의 사이에서 간극을 갖고, 상대 회전하는 로터;
상기 로터에 고정되어 함께 회전하는 적어도 하나의 버켓; 및
상기 로터에 설치되며, 상기 간극을 실링하는 브러시 실;을 포함하고,
상기 브러시 실의 축 방향 폭은 상기 고정 부재의 대향하는 단부의 축 방향 폭 보다 작게 형성되고,
상기 로터는 작동 과정에서 축 방향을 따라서 이동 또는 변형되도록 구성되고, 상기 로터의 최대 이동 또는 변형량을 A, 상기 브러시 실의 폭과 상기 고정 부재의 대향하는 단부의 폭을 각각 B, C라고 할 때,
A ≤ (C - B) / 2
의 관계를 만족하는 로터 어셈블리.A relatively rotatable rotor having a gap with any fixed member;
At least one bucket fixed to the rotor and rotating together; And
And a brush seal installed in the rotor and sealing the gap,
Wherein an axial width of the brush chamber is formed to be smaller than an axial width of an opposite end of the fixing member,
The maximum movement or deformation amount of the rotor is A, the width of the brush seal and the width of the opposite end portions of the fixing member are B and C, respectively, when the rotor is moved or deformed along the axial direction during the operation ,
A? (C - B) / 2
Of the rotor assembly. 제1항에 있어서,
상기 고정 부재는 터빈 장치에 구비되는 다이어프렘인 로터 어셈블리.The method according to claim 1,
Wherein the fixing member is a diaphragm provided in the turbine device. 케이스;
상기 케이스에 대해서 움직이지 않도록 배치되는 다이어프렘;
상기 다이어프렘의 단부와 간극을 갖고, 상대 회전하는 로터;
상기 로터에 고정되어 함께 회전하는 적어도 하나의 버켓; 및
상기 로터에 설치되며, 상기 간극을 실링하는 브러시 실;을 포함하고,
상기 다이어프렘의 대향 단부에는 상기 브러시 실의 단부가 수용되는 홈이 형성되고,
상기 로터의 최대 이동 또는 변형량을 A, 상기 브러시 실의 폭과 상기 다이어프렘의 대향하는 단부의 폭을 각각 B, C라고 할 때,
A ≤ (C - B) / 2
의 관계를 만족하는 터빈 장치.case;
A diaphragm disposed so as not to move relative to the case;
A relatively rotating rotor having an end and a gap of the diaphragm;
At least one bucket fixed to the rotor and rotating together; And
And a brush seal installed in the rotor and sealing the gap,
Grooves are formed at opposite ends of the diaphragm to receive the end portions of the brush seats,
A maximum movement or deformation amount of the rotor is A, a width of the brush seal and a width of an opposite end portion of the diaphragm are B and C, respectively,
A? (C - B) / 2
Of the turbine. 제3항에 있어서,
상기 로터는 스러스트 베어링에 의해 지지되는 지지 단부 및 축 방향으로 변형 또는 이동 가능한 이동 단부를 포함하고,
상기 브러시 실은 상기 지지 단부와 이동 단부 사이에 배치되는 터빈 장치.The method of claim 3,
The rotor comprising a support end supported by the thrust bearing and a movable end which is axially deformable or movable,
Wherein the brush seal is disposed between the support end and the moving end. 제3항에 있어서,
상기 브러시 실은 로터가 최대로 이동 또는 변형하더라도, 상기 다이어프렘의 대향하는 단부로부터 축 방향으로 벗어나지 않도록 배치되는 터빈 장치.The method of claim 3,
Wherein the brush chamber is disposed so as not to deviate axially from the opposite end of the diaphragm, even if the rotor is maximally moved or deformed. 제3항에 있어서,
상기 홈의 폭은 상기 브러시 실의 폭 보다 크게 형성되는 터빈 장치.The method of claim 3,
Wherein a width of the groove is larger than a width of the brush chamber.
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