KR101711777B1

KR101711777B1 - 터빈 로터, 터빈 및 실 판 탈착 방법

Info

Publication number: KR101711777B1
Application number: KR1020157020508A
Authority: KR
Inventors: 도쿠히토 다나카
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2017-03-02
Also published as: DE112014002068B4; WO2014148566A1; US20150369062A1; CN104956034A; CN104956034B; DE112014002068T5; JP5358031B1; US10060276B2; KR20150103172A; JP2014185552A

Abstract

본 발명의 터빈 로터(10)는 로터 축부(11A)와 로터 축부(11A)의 외주에 고정되어 있는 여러 개의 운동 날개(21)와 운동 날개(21)의 플랫폼(23)에 형성되어 반경 방향 외측을 향하여 오목하고 또한 원주 방향Dc로 뻗는 홈(23d)에 끼워져, 축 방향Da의 기체의 흐름을 밀폐하는 실 판(41)을 구비한다. 실 판(41)에서 운동 날개(21)의 날개 뿌리(25)와 대향하는 면인 내측면(41i)과 반대측의 면인 외측면(41o)에 탈착용 공구(90)를 삽입 가능하게 비관통한 공구 구멍(42)이 형성되어 있다.

Description

터빈 로터, 터빈 및 실 판 탈착 방법{TURBINE ROTOR, TURBINE, AND METHOD FOR ATTACHING SEAL PLATE}

본 발명은 운동 날개의 날개 뿌리에 따른 축 방향의 적어도 한쪽 측에 배치되어, 축 방향의 기체의 흐름을 밀폐하는 실(Seal) 판을 구비하고 있는 터빈 로터, 이 터빈 로터를 구비하고 있는 터빈 및 실 판의 탈착 방법에 관한 것이다. 본 출원은 2013년 3월 22일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-060143호에 의거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 이곳에 원용한다.

가스 터빈의 터빈 로터는 축선을 중심으로 축 방향으로 뻗는 로터 축부와 축선에 대한 원주 방향으로 배열하여 로터 축부에 고정되어 있는 여러 개의 운동 날개를 구비하고 있다.

터빈 로터는 또한 운동 날개의 플랫폼보다도 반경 방향 내측의 영역에서 원주 방향에서 서로 이웃하는 운동 날개 상호 간에 따른 공간의 축 방향의 기체의 흐름을 밀폐하기 위하여 실 어셈블리를 구비하고 있다.

이와 같은 실 어셈블리로서는 예를 들어, 이하의 특허문헌 1에 개시되어 있는 것이 있다. 이 실 어셈블리는 전술한 공간의 축 방향의 기체의 흐름을 밀폐하는 실 판과 실 판의 원주 방향의 이동을 규제하기 위한 볼트 및 와셔를 갖고 있다.

운동 날개의 플랫폼에 따른 축 방향의 단부에는 반경 방향 외측을 향하여 오목하고 또한 원주 방향으로 뻗어 있는 외측 홈이 형성되어 있다. 또한 로터 축부에는 운동 날개의 외측 홈과 반경 방향으로 대향하는 위치에 반경 방향 내측을 향하여 오목하고 또한 원주 방향으로 뻗어 있는 내측 홈이 형성되어 있다.

실 판은 그 반경 방향 외측 단부가 플랫폼의 외측 홈에 끼워지고, 그 반경 방향 내측 단부가 로터 축부의 내측 홈에 끼워져 있다.

미국 특허 제4021138호 명세서

상기 특허문헌 1에 기재한 기술로는 터빈을 장시간 운전하면, 실 판이 분진 등과 함께 홈에 고착된 상태가 되어, 이 실 판을 홈으로부터 떼어내는 작업이 극도로 어려워진다. 또한 이 실 판을 홈으로부터 무리하게 떼어내려고 하면 실 판을 손상시킬 우려가 있다.

그래서 본 발명은 용이하게 홈으로부터 떼어낼 수 있는 실 판을 구비하고 있는 터빈 로터, 이 터빈 로터를 구비하고 있는 터빈 및 실 판의 탈착 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 발명에 관한 하나의 형태로서의 터빈 로터는,

축 방향으로 뻗은 로터 축부와 상기 로터 축부의 외주에 고정되어 있는 여러 개의 운동 날개와 상기 운동 날개의 날개 뿌리에 따른 상기 축 방향의 적어도 한쪽 측에 상기 날개 뿌리와 대향 배치되고, 상기 운동 날개의 플랫폼에 형성되어 반경 방향 외측을 향하여 오목하고 또한 원주 방향으로 뻗은 홈에 끼워져, 상기 축 방향의 기체의 흐름을 밀폐하는 실 판과 상기 실 판의 반경 방향 내측에 배치되어 상기 실 판의 반경 방향 내측 단부와 일부가 반경 방향으로 서로 오버랩한 상태로 계합(係合)하고 있는 로킹 플레이트를 구비하고, 상기 실 판의 면으로서 상기 날개 뿌리와 대향하는 면인 내측면과 반대측 면인 외측면에 탈착용 공구를 끼워 넣을 수 있고 비관통한 구멍이 형성되고, 상기 실 판의 상기 내측면은 상기 반경 방향의 전체에 걸쳐 평탄하고, 상기 실 판의 상기 외측면은 상기 구멍을 제외하고 상기 반경 방향의 전체에 걸쳐 평탄하다.

또한 이상에 있어서 축 방향이란 로터 축부의 중심이 되는 축선이 뻗어 있는 방향이고, 반경 방향이란 이 축선을 기준으로 한 반경 방향이며, 원주 방향이란 이 축선을 기준으로 한 원주 방향이다.

해당 터빈 로터에서는 실 판에 형성되어 있는 구멍에 탈착용 공구를 끼워 넣고, 이 탈착용 공구에 반경 방향 내측에의 힘, 필요하면 원주 방향에의 힘을 가함으로써 이 실 판을 홈으로부터 용이하게 떼어낼 수 있다.

전술한 바와 같이 탈착용 공구에 힘을 가하고 있을 시, 이 탈착용 공구의 삽입 부분이 구멍으로부터 떨어지지 않도록 하기 위해, 이 탈착용 공구에는 날개 뿌리에 가까워지는 방향의 힘도 근소하게 가하는 것이 바람직하다. 이와 같이 날개 뿌리에 가까워지는 방향의 힘을 탈착용 공구에 더했다고 해도 해당 구멍은 비관통이므로 이 탈착용 공구의 삽입 부분이 실 판을 관통하는 일은 없다. 따라서 해당 터빈 로터에서는 용이하게 탈착용 공구를 조작하는 것이 가능하다.

해당 터빈 로터에서는 실 판의 내측면이 반경 방향의 전제에 걸쳐 평탄하므로, 이 실 판을 홈으로부터 떼어낼 시에 이 실 판을 반경 방향 내측에 이동시키는 과정에서 실 판의 내측면과 대향하는 날개 뿌리 등에 걸리지 않는다. 따라서 해당 터빈 로터에서는 이 관점에서도 실 판을 홈으로부터 용이하게 분리할 수 있다. 또한 해당 터빈 로터에서는 실 판의 내측면이 반경 방향의 전체에 걸쳐 평탄하므로, 실 판과 운동 날개의 날개 뿌리 간에 여분의 간격이 생기지 않고, 실 효과가 보다 발휘되기 쉬워진다.

해당 터빈 로터에서는 실 판의 외측면이 구멍을 제외하고 반경 방향의 전체에 걸쳐 평탄하므로, 제조 비용을 억제하는 것이 가능하다. 특히 내측면도 반경 방향의 전체에 걸쳐 평탄한 경우에는, 해당 실 판은 구멍의 부분을 제외하고 평판상이므로, 제조 비용을 보다 억제하는 것이 가능하다.

또한 이상의 어느 하나의 상기 터빈 로터의 실 판에 있어서, 상기 원주 방향 및 상기 반경 방향의 중앙부에 상기 구멍이 형성되어 있어도 된다.

해당 실 판에서는 원주 방향 및 반경 방향의 중앙부에 구멍이 형성되어 있으므로, 축 방향에 수직인 각 방향으로부터 탈착용 공구를 구멍에 어프로치시키기 쉽다.

또한 이상의 어느 하나의 상기 터빈 로터의 실 판에 있어서, 상기 구멍의 개구 형상은 상기 구멍에 끼워 넣는 상기 탈착용 공구에 따른 삽입 부분의 단면 형상에 대응하고 있어도 된다.

해당 실 판에서는 탈착용 공구의 삽입 부분과 공구 구멍이 피트(fit)하기 쉽고, 탈착용 공구의 조작성이 향상한다.

또한 이상의 어느 하나의 상기 터빈 로터의 실 판에 있어서, 상기 구멍의 개구 형상은 원형이어도 된다.

해당 실 판에서는 구멍의 개구의 사이즈에 따른 외경의 엔드 밀 또는 드릴을 사용하여, 상당히 간단하게 이 구멍을 형성하는 것이 가능하다. 따라서 구멍의 개구 형상을 원형으로 함으로써, 해당 실 판의 제조 비용을 억제하는 것이 가능하다. 또한 해당 실 판에서는 구멍의 개구 형상이 원형이므로, 탈착용 공구를 끼워 넣는 각도에 관계없이 탈착용 공구로부터 실 판에 힘을 가하기 쉬우므로, 스페이스가 좁은 경우에 있어서도 작업을 행하기 쉽다.

또한 이상의 어느 하나의 상기 터빈 로터의 실 판에 있어서, 상기 구멍의 개구 형상은 다각형이어도 된다.

구멍의 개구 형상이 다각형이면 개구의 모서리를 이루는 변에 대하여 수직인 방향으로 탈착용 공구로부터 실 판에 대한 힘을 가하기 쉬워진다. 특히 다각형의 상기 개구의 모서리를 이루는 변이고, 어느 한 변이 반경 방향에 대하여 수직인 경우에는, 반경 방향에 탈착용 공구로부터 실 판에 힘을 가하기 쉬워진다. 또한 구멍의 개구 형상이 다각형이면, 다각형의 각을 이용함으로써 탈착용 공구로부터 실 판에 대한 힘을 가하기 쉬워진다.

또한 이상의 어느 하나의 상기 터빈 로터의 실 판에 있어서, 상기 구멍의 깊이가 상기 반경 방향 측에서 반대측의 반경 방향 내측을 향함에 따라 점차 깊어져도 된다.

해당 실 판의 구멍의 저면은 반경 방향 외측으로부터 반경 방향 내측을 향함에 따라 점차 날개 뿌리에 가까운 방향으로 기울어진다. 따라서 해당 실 판에서는 구멍에 대하여 탈착용 공구를 반경 방향 외측으로부터 반경 방향 내측인 날개 뿌리에 가까운 측에 어프로치시키기 쉬워진다. 또한 해당 실 판에서는 탈착용 공구를 구멍에 삽입하고, 반경 방향 내측을 향하여 탈착용 공구에 힘을 가할 시, 구멍 속에 깊이가 가장 깊은 위치에 탈착용 공구의 삽입단이 위치하게 되므로, 탈착용 공구의 삽입 부분이 구멍으로부터 떨어지기 힘들어진다.

또한 상기 과제를 해결하기 위한 발명에 관한 하나의 형태로서의 터빈은,

상기 터빈 로터와 상기 터빈 로터를 회전 가능하게 덮는 케이싱을 구비하고 있다.

또한 상기 과제를 해결하기 위한 발명에 관한 하나의 형태로서의 터빈 로터의 실 판의 탈착 방법은,

축 방향으로 뻗은 로터 축부와 상기 로터 축부의 외주에 고정되어 있는 여러 개의 운동 날개와 상기 운동 날개의 날개 뿌리에 따른 상기 축 방향의 적어도 한쪽 측에 상기 날개 뿌리와 대향 배치되고, 상기 운동 날개의 플랫폼에 형성되어 반경 방향 외측을 향하여 오목하고 또한 원주 방향으로 뻗은 홈에 끼워져, 상기 축 방향의 기체의 흐름을 밀폐하는 실 판과 상기 실 판의 반경 방향 내측에 배치되어 상기 실 판의 반경 방향 내측 단부와 일부가 반경 방향으로 서로 오버랩한 상태로 계합하고 있는 로킹 플레이트를 구비하고 있는 터빈 로터의 실 판의 탈착 방법으로서, 상기 실 판의 상기 날개 뿌리와 대향하는 면과 반대측의 면에 탈착용 공구를 삽입 가능하게 비관통한 구멍을 사전에 형성해 두고, 상기 로킹 플레이트를 분리한 후, 상기 구멍에 상기 탈착용 공구를 삽입하고, 상기 탈착용 공구를 조작하여 상기 터빈 로터에 대하여 상기 원주 방향과 상기 반경 방향 내측 중, 적어도 상기 반경 방향 내측에 상기 실 판을 이동시켜 상기 실 판을 분리한다.

상기 과제를 해결하기 위한 발명에 관한 하나의 형태로서의 터빈 로터의 실 판은,

로터 축부에 고정되어 있는 운동 날개의 날개 뿌리에 따른 축 방향의 적어도 한쪽 측에 상기 날개 뿌리와 대향 배치되고, 상기 운동 날개의 플랫폼에 형성되어 반경 방향 외측을 향하여 오목하고 또한 원주 방향으로 뻗은 홈에 끼워져, 상기 축 방향의 기체의 흐름을 밀폐하는 터빈 로터의 실 판으로서, 상기 날개 뿌리와 대향하는 면인 내측면과 반대측의 면인 외측면에 탈착용 공구를 삽입 가능하게 비관통인 구멍이 형성되어 있다.

본 발명의 하나의 형태에 의하면, 실 판의 구멍에 탈착용 공구를 삽입하고, 이 탈착용 공구에 반경 방향 내측에의 힘, 필요하면 원주 방향에의 힘을 가함으로써 이 실 판을 홈으로부터 용이하게 떼어낼 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련한 일 실시형태에 따른 가스 터빈의 주요 부분 노치 측면도이다.
도 2는 본 발명에 관련한 일 실시형태에 따른 운동 날개의 주요 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명에 관련한 일 실시형태에 따른 로터 디스크의 주요 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명에 관한 일 실시형태에 따른 로터 디스크의 반경 방향 외측 부분을 하류 측으로부터 본 도이다.
도 5는 도 4에 따른 V-V선 단면도이다.
도 6은 도 4에 따른 VI-VI선 단면도이다.
도 7은 본 발명에 관련한 일 실시형태에 따른 하류 측 실 어셈블리의 사시도이다.
도 8a는 본 발명에 관한 일 실시형태에 따른 하류 측 실 판의 평면도이다.
도 8b는 도 8a에 따른 B-B선 단면도이다.
도 9는 본 발명에 관한 제1 변형예에 따른 하류 측 실 판의 평면도이다.
도 10은 본 발명에 관한 제2 변형예에 따른 하류 측 실 판의 평면도이다.
도 11a는 본 발명에 관한 제3 변형예에 따른 하류 측 실 판의 평면도이다.
도 11b는 도 11a에 따른 B-B선 단면도이다.

이하 본 발명에 관한 터빈의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 소상하게 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 가스 터빈은 외기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기(1)와 연료 공급원으로부터의 연료를 압축 공기에 혼합하여 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기(2)와 연소 가스에 의해 구동하는 터빈(3)을 구비하고 있다.

터빈(3)은 케이싱(4)과 이 케이싱(4) 안에서 회전하는 터빈 로터(10)를 구비하고 있다. 이 터빈 로터(10)는 예를 들어, 이 터빈 로터(10)의 회전으로 발전하는 발전기(도시되어 있지 않음)와 접속되어 있다. 또한 이하에서는 터빈 로터(10)의 회전 중심이 되는 축 선Ar이 뻗어 있는 방향을 축 방향Da라고 한다. 또한 축 선Ar에 대한 반경 방향Dr에서 축 선Ar에 가까워지는 측을 반경 방향 내측, 축 선Ar로부터 멀어지는 측을 반경 방향 외측이라고 한다. 또한 축 방향Da에 따른 연소 가스의 흐름에 따른 상류 측 및 하류 측을 단순히 상류측, 하류측이라고 한다.

터빈 로터(10)는 축 선Ar을 중심으로 하여 축 방향Da로 뻗어 있는 로터 축부(10A)와 축 선Ar을 기준으로 한 원주 방향Dc와 배열하여 로터 축부(10A)의 외주에 고정되어 있는 여러 개의 운동 날개(21)를 갖고 있다. 로터 축부(10A)는 축 방향Da로 배열하는 여러 개의 로터 디스크(11)가 번갈아 연결되어 형성되어 있다. 각 로터 디스크(11)의 외주에는 전술한 여러 개의 운동 날개(21)가 고정되어 있다. 케이싱(4)의 외주에는 각 로터 디스크(11)의 운동 날개(21)의 상류측에 각각 여러 개의 고정 날개(5)가 원주 방향Dc로 배열하여 고정 날개 열(列)로서 고정되어 있다.

운동 날개(21)는 도2에 나타낸 바와 같이 반경 방향Dr로 뻗어 있는 날개체(22)와 이 날개체(22)의 반경 방향 내측에 설치되어 있는 플랫폼(23)과 플랫폼(23)의 반경 방향 내측에 설치되어 있는 생크(24)와 생크(24)의 반경 방향 내측에 설치되어 있는 날개 뿌리(25)를 갖고 있다. 플랫폼(23)보다도 반경 방향 외측, 다시 말해 날개체(22)가 존재하는 영역은 연소기(2)로부터의 연소 가스G가 통과하는 연소 가스 유로(8)를 형성한다. 한편 운동 날개(21)의 플랫폼(23)보다도 반경 방향 내측의 영역에서 원주 방향Dc에서 서로 이웃하고 있는 운동 날개(21) 상호간의 공간은 냉각 공기A가 흘러드는 냉각 공기 공간(9)을 형성하고 있다.

플랫폼(23)의 상류 단부 및 하류 단부에는 각각 반경 방향 내측에서 반경 방향 외측을 향하여 오목하고, 또한 원주 방향Dc로 뻗어 있는 외측 홈(23u), (23d)가 형성되어 있다. 또한 날개 뿌리(25)는 날개체(22)의 상류단과 하류단을 연결하는 날개 현이 뻗어 있는 날개 시위 방향에 대하여 수직인 단면 형상이 반경 방향 내측을 향하여 폭 확장부와 폭 축소부가 번갈아 반복되는 크리스마스 트리 형상을 이루고 있다.

로터 디스크(11)에는 도 3에 나타낸 바와 같이 운동 날개(21)의 날개 뿌리(25)가 끼워지는 날개 뿌리 홈(12)이 형성되어 있다. 이 날개 뿌리 홈(12)은 로터 디스크(11)를 축 방향Da로 관통하고 있고, 그 단면 형상이 날개 뿌리(25)의 크리스마스 트리 형상의 단면 형상에 대응한 형상을 이루고 있다. 따라서 이 날개 뿌리 홈(12)은 반경 방향 내측을 향하여 날개 뿌리(25)의 폭 확장부가 수납되는 폭 확장실과 날개 뿌리(25)의 폭 축소부가 수납되는 폭 축소실이 번갈아 반복되는 형상을 이루고 있다. 단, 본 실시 형태에 있어서 날개 뿌리 홈(12)의 여러 개의 폭 확장실 중 가장 반경 방향 내측에 위치하는 폭 확장실은 날개 뿌리(25)의 여러 개의 폭 확장부의 사이즈보다도 훨씬 크게 형성되어 있다. 따라서 본 실시 형태에서는 운동 날개(21)의 날개 뿌리(25)를 로터 디스크(11)의 날개 뿌리 홈(12)에 끼워 넣을 시, 날개 뿌리(25)에서 가장 반경 방향 내측의 면, 다시 말해 날개 뿌리(25)의 저면(25b)과 날개 뿌리 홈(12)에서 가장 반경 방향 내측에 위치하는 폭 확장실의 반경 방향 내측의 면, 다시 말해 날개 뿌리 홈(12)의 홈 저면(12b) 간에는 반경 방향에 간격이 있다. 본 실시 형태에서는 날개 뿌리 홈(12)의 홈 저면(12b)과 날개 뿌리(25)의 저면(25b) 간의 간격이 홈 안 냉각 공기 통로(19)를 이루고 있다. 이 홈 안 냉각 공기 통로(19)는 로터 디스크(11)를 축 방향Da로 관통하고 있다.

로터 디스크(11)에는 또한, 이 날개 뿌리 홈(12)의 상류측 및 하류측의 각각에 반경 방향 외측에서 반경 방향 내측으로 오목하고, 또한 원주 방향Dc로 뻗어 있는 내측 홈(13, 15)이 형성되어 있다. 상류측의 내측 홈(13)은 플랫폼(23)에 따른 상류측의 외측 홈(23u)과 반경 방향Dr에서 대향하고 있다. 또한 하류측의 내측 홈(15)은 플랫폼(23)에 따른 하류측의 외측 홈(23d)과 반경 방향Dr에서 대향하고 있다. 상류측의 내측 홈(13)에 따른 축 방향Da와 대향하는 한 쌍의 면 중, 상류측의 면은 상류측 보(堰)(14)에 형성되어 있다. 또한 하류측의 내측 홈(15)에 따른 축 방향Da에서 대향하는 한 쌍의 면 중, 하류측의 면은 하류 보(16)에 형성되어 있다.

하류 보(16)에는 반경 방향 외측에서 반경 방향 내측을 향하여 패어 들어가 축 방향Da로 관통하고 있는 여러 개의 나사 조작 개구(17)가 형성되어 있다. 여러 개의 나사 조작 개구(17)는 모두 축 방향Da에서 날개 뿌리 홈(12)과 대향하는 위치, 다시 말해 원주 방향Dc에 있어서 날개 뿌리 홈(12)과 같은 위치에 형성되어 있다.

로터 디스크(11)에는 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 반경 방향 내측에서 반경 방향 외측으로 뻗어 날개 뿌리 홈(12)의 홈 저면(12b)에서 개구하는 반경 방향 냉각 공기 통로(11a)가 형성되어 있다. 또한 도 4는 로터 디스크(11)의 반경 방향 외측 부분을 하류측에서 본 도이고, 도 5는 도 4에 따른 V-V선 단면도이며, 도 6은 도 4에 따른 VI-VI선 단면도이다. 반경 방향 냉각 공기 통로(11a)를 통과해 온 냉각 공기A(도 5)는 홈 안 냉각 공기 통로(19) 안에 유입하고, 일부가 운동 날개(21)의 날개 뿌리(25)에 형성되어 있는 냉각 공기 통로(도시하지 않음)를 통과하여 운동 날개(21)를 냉각하고, 다른 일부가 전술한 냉각 공기 공간(9)(도2, 도6)에 흘러든다.

터빈 로터(10)는 또한, 운동 날개(21)의 플랫폼(23)의 상류 단부의 위치에서 전술한 냉각 공기 공간(9)을 밀폐하는 상류측 실 어셈블리(30)와 운동 날개(21)의 플랫폼(23)의 하류 단부의 위치에서 냉각 공기 공간(9)을 밀폐하는 하류측 실 어셈블리(40)를 구비하고 있다.

상류측 실 어셈블리(30)는 날개 뿌리(25)의 상류측에 대향 배치되어 있는 상류측 실 판(31)과 이 상류측 실 판(31)의 반경 방향 내측에 배치되어 있는 상류측 로킹 플레이트(33)를 갖고 있다. 상류측 실 판(31) 및 상류측 로킹 플레이트(33)는 모두 판상을 이루고, 그 두께 방향이 축 방향Da를 향하고 있다. 상류측 실 판(31)의 반경 방향 외측 단부는 플랫폼(23)에 따른 상류측의 외측 홈(23u)에 끼워져 있다. 또한 상류측 로킹 플레이트(33)의 반경 방향 내측 단부는 로터 디스크(11)에 따른 상류측의 내측 홈(13)에 끼워져 있다. 상류측 실 판(31)의 반경 방향 내측 단부와 상류측 로킹 플레이트(33)의 반경 방향 외측 단부는 반경 방향으로 상호 오버랩한 상태로 계합하고 있다.

하류측 실 어셈블리(40)는 도 4 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 날개 뿌리(25)의 하류측에 대향 배치되어 있는 하류측 실 판(41)과 이 하류측 실 판(41)의 반경 방향 내측에 배치되어 있는 하류측 로킹 플레이트(43)와 이 하류측 로킹 플레이트(43)를 상류측으로 누르기 위한 받침판(48) 및 누름 나사(49)를 갖고 있다.

하류측 실 판(41) 및 하류측 로킹 플레이트(43)는 모두 판상을 이루고, 그 두께 방향이 축 방향Da를 향하고 있다. 하류측 실 판(41)의 반경 방향 외측 단부는 플랫폼(23)에 따른 하류측의 외측 홈(23d)에 끼워져 있다. 또한 하류측 로킹 플레이트(43)의 반경 방향 내측 단부는 로터 디스크(11)에 따른 하류측의 내측 홈(15)에 끼워져 있다. 하류측 실 판(41)은 냉각 공기 공간(9)에 따른 축 방향Da의 하류 단부를 막고, 하류측 로킹 플레이트(43)는 홈 안 냉각 공기 통로(19)에 따른 축 방향Da의 하류측 단부를 막는다. 하류측 실 판(41)의 반경 방향 내측 단부와 하류측 로킹 플레이트(43)의 반경 방향 외측 단부는 반경 방향Dr에 서로 오버랩한 상태로 계합하고 있다.

하류측 실 판(41)에는 날개 뿌리(25)와 대향하는 내측면(41i)과 반대측의 외측면(41o)에는 날개 뿌리 측 다시 말해 상류측을 향하여 오목한 비관통의 공구 구멍(42)이 형성되어 있다. 이 외측면(41o)은 이 공구 구멍(42)을 제외하고 반경 방향Dr의 전체에 걸쳐 평탄하다. 또한 외측면(41o)과 반대측의 내측면(41i)은 반경 방향Dr의 전체에 걸쳐 평탄하다. 공구 구멍(42)은 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, 하류측 실 판(41)의 반경 방향Dr 및 원주 방향Dc의 중앙부에 형성되어 있다. 이 공구 구멍(42)은 축 방향Da를 향하는 축을 중심으로 원주 형상을 이루고, 예를 들어 드릴이나 엔드 밀 등으로 형성된다. 이 공구 구멍(42)의 원형의 개구의 내경은 공구 구멍(42) 안에 탈착용 공구(90)의 삽입 부분(91)이 삽입 가능한 치수로 설정되어 있다. 탈착용 공구(90)는 예를 들어, 마이너스 드라이버, 플러스 드라이버 등이다.

하류측 로킹 플레이트(43)는 도 4 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 평판상을 이루고 원주 방향Dc로 뻗어, 로터 디스크(11)의 하류측의 내측 홈(15)에 흘러든 플레이트 본체부(44)와 플레이트 본체부(44)의 반경 방향 외측 단부에서 하류측으로 뻗는 직립부(45)와 직립부(45)의 하류 단부에서 반경 방향 외측으로 뻗는 랩부(46)를 갖고 있다. 즉, 이 하류측 로킹 플레이트(43)는 그 단면 형상이 크랭크형을 이루고 있다. 이 하류측 로킹 플레이트(43)에 따른 플레이트 본체부(44)의 하류측을 향하는 외측면에는 누름 나사(49)의 선단이 당접하는 나사 당접부(44a)(도 5)가 형성되어 있다. 하류측 실 판(41)의 반경 방향 내측 단부는 하류측 로킹 플레이트(43)의 직립부(45)보다도 반경 방향 외측이며 랩부(46)보다도 상류측에 위치하여, 이 랩부(46)와 반경 방향Dr에서 오버랩하고 있다.

받침판(48)은 판상을 이루고, 그 두께 방향이 축 방향Da를 향하고 있는 상태로 하류측 로킹 플레이트(43)의 플레이트 본체부(44)와 동시에 로터 디스크(11)의 하류측의 내측 홈(15) 안에 들어가진다. 이때, 받침판(48)은 축 방향Da에 있어서 하류측 로킹 플레이트(43)의 플레이트 본체부(44)와 하류 보(16) 간에 위치하고, 원주 방향Dc에 있어서 하류 보(16)의 나사 조작 개구(17)와 같은 위치에 위치한다. 이 받침판(48)은 원주 방향Dc의 치수가 나사 조작 개구(17)의 원주 방향Dc의 치수보다도 크고, 반경 방향Dr의 치수도 나사 조작 개구(17)의 반경 방향Dr의 치수보다도 크다. 이 받침판(48)에는 축 방향Da로 관통하고, 누름 나사(49)가 서로 잘 조여지도록 암나사 구멍(48a)이 형성되어 있다.

하류측 로킹 플레이트(43) 및 받침판(48)을 하류측의 내측 홈(15)에 배치할 시에는 하류측 로킹 플레이트(43)의 플레이트 본체부(44)와 받침판(48)을 하류측의 내측 홈(15)에 넣고, 받침판(48)에 누름 나사(49)를 돌려넣는다.

여러 개의 하류측 실 판(41)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 축선Ar을 중심으로서 환상으로 배치되고, 각각의 하류측 실 판(41)의 원주 방향 단부(41a)는 원주 방향Dc에서 인접하는 다른 하류측 실 판(41)의 원주 방향 단부(41a)와 서로 중합하는 오버랩 구조를 이루고 있다. 이것에 의해 냉각 공기 공간(9) 안의 냉각 공기가 원주 방향Dc와 인접하는 하류측 실 판(41)의 원주 방향 단부(41a)의 상호간에서 연소 가스 속으로 누출되는 것을 방지하고 있다.

또한 하류측 실 판(41)의 반경 방향 외측 단부에는 반경 방향 외측을 향하여 돌출하는 돌기부(41b)가 설치되어 있다. 돌기부(41b)를 구비한 하류측 실 판(41)의 반경 방향 외측 단부는 외측 홈(23d) 안에 끼워진다. 이때, 하류측 실 판(41)의 돌기부(41b)가 외측 홈(23d) 안에 설치된 단차(도시하지 않음)와 맞닿으며, 이 하류측 실 판(41)의 원주 방향Dc의 움직임을 규제한다.

이어서 이상에서 서술한 하류측 실 어셈블리(40)의 분해 순서(하류측 실 판(41)의 탈착 순서)에 대하여 설명한다. 이 하류측 실 어셈블리(40)의 분해는 예를 들어, 터빈(3)의 점검 시에 실행된다.

먼저 받침판(48)에 돌려넣어진 누름 나사(49)를 돌려, 이 누름 나사(49)를 받침판(48)으로부터 분리한다. 이어서 누름 나사(49)가 분리된 받침판(48)을 반경 방향 외측을 향하여 이동시키고, 이 받침판(48)을 하류측의 내측 홈(15) 안으로부터 떼어낸다. 이 결과 내측 홈(15) 안에 플레이트 본체부(44)가 들어가 있는 하류측 로킹 플레이트(43)는 내측 홈(15) 안에 있어서, 축 방향Da로 이동 가능하게 됨과 동시에 원주 방향Dc로도 이동 가능해진다.

이때 이 하류측 로킹 플레이트(43)를 축 방향Da의 하류측에 이동시키면서, 원주 방향Dc로도 이동시켜 이 하류측 로킹 플레이트(43)도 하류측의 내측 홈(15) 안으로부터 떼어낸다. 이와 같이 하류측 로킹 플레이트(43)가 분리되면 하류측 실 판(41)은 기본적으로 반경 방향 내측으로 이동 가능해진다.

한편 터빈(3)을 장시간 운전하면 하류측 실 판(41)의 반경 방향 외측 단부와 하류측의 외측 홈(23d)의 근소한 간격에 이물질 등이 들어가, 이 하류측 실 판이 외측 홈(23d)에 고착된 상태 또는 그것에 가까운 상태가 된다. 따라서 전술한 바와 같이 하류측 로킹 플레이트(43)가 분리되어, 하류측 실 판(41)이 반경 방향 내측으로 이동 가능해져도 이 하류측 실 판(41)을 외측 홈(23d)으로부터 용이하게 떼어내는 것은 기본적으로 어렵다.

그러나 본 실시 형태에서는 도 7, 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, 탈착용 공구(90)를 사용함으로써 이 하류측 실 판(41)을 외측 홈(23d)으로부터 용이하게 떼어내는 것이 가능하다. 구체적으로는 하류측 실 판(41)에 형성되어 있는 공구 구멍(42)에 마이너스 드라이버나 플러스 드라이버 등의 탈착용 공구(90)의 삽입 부분(91)을 삽입하고, 이 탈착용 공구(90)에 반경 방향 내측에의 힘, 필요하면 원주 방향Dc에의 힘을 가함으로써 이 하류측 실 판(41)을 외측 홈(23d)으로부터 용이하게 떼어내는 것이 가능하다.

탈착용 공구(90)에 힘을 가하고 있을 시, 이 탈착용 공구(90)의 삽입 부분(91)이 공구 구멍(42)으로부터 분리되지 않도록 하기 위해, 이 탈착용 공구(90)에는 날개 뿌리(25)에 가까운 방향의 힘, 다시 말해 상류측을 향하는 힘도 근소하게 가하는 것이 바람직하다. 이와 같이 탈착용 공구(90)에 상류측을 향하는 힘을 가한다고 해도 본 실시 형태의 공구 구멍(42)이 비관통이므로 이 탈착용 공구(90)의 삽입 부분(91)이 하류측 실 판(41)을 관통하는 일은 없다. 따라서 본 실시 형태에서는 용이하게 탈착용 공구(90)를 조작하는 것이 가능하다.

또한 본 실시 형태에서는 하류측 실 판(41)의 내측면(41i)이 반경 방향Dr의 전체에 걸쳐 평탄하므로, 이 하류측 실 판(41)을 외측 홈(23d)에서 분리할 시에 이 하류측 실 판(41)을 반경 방향 내측으로 이동시키는 과정에서 하류측 실 판(41)의 내측면(41i) 측, 다시 말해서 상류측 날개 뿌리(25) 등에 걸리지 않는다. 따라서 본 실시 형태에서는 이 관점에서도 하류측 실 판(41)을 외측 홈(23d)에서 용이하게 분리하는 것이 가능하다. 또한 본 실시 형태에서는 하류측 실 판(41)과 운동 날개(21)의 날개 뿌리(25) 간에 여분인 간격이 생기지 않고, 실 효과가 보다 발휘되기 쉬워진다.

또한 본 실시 형태에서는 하류측 실 판(41)의 외측면(41o)도 이 공구 구멍(42)을 제외하고 반경 방향Dr의 전체에 걸쳐 평탄하다. 따라서 본 실시 형태의 하류측 실 판(41)은 공구 구멍(42)의 부분을 제외하고 평탄상이므로 제조 비용을 억제하는 것이 가능하다. 또한 본 실시 형태의 공구 구멍(42)의 구멍 형상이 원주 형상이므로, 이 공구 구멍(42)의 개구의 사이즈에 따른 외경의 엔드 밀 또는 드릴을 사용하여, 상당히 간단하게 이 공구 구멍(42)을 형성하는 것이 가능하다. 따라서 본 실시 형태에서는 이 관점에서도 제조 비용을 억제할 수 있다.

또한 본 실시 형태에 있어서 상류측 실 판(31)은 운동 날개(21)를 로터 디스크(11)에 대하여 하류측으로 이동시키고, 이 운동 날개(21)를 로터 디스크(11)에서 분리한 후에 분리된다. 따라서 상류측 실 판(31)에는 하류측 실 판(41)과 동일한 공구 구멍이 형성되어 있지 않아도 된다.

(실 판의 제1 변형예)

이어서 도 9를 참조하여 하류측 실 판의 제1 변형예에 대하여 설명한다. 또한 제1 변형예 및 이하의 제2 및 제3 변형예에서는 모두 하류측 실 판의 공구 구멍의 형상만이 상이하고, 그 외의 구성은 이상의 실시 형태와 동일하다. 따라서 제1 내지 제3 변형예에서는 주로 공구 구멍의 형상에 대하여 설명한다.

본 변형예의 하류측 실 판(41A)의 공구 구멍(42A)의 형상은 정사각주 형상이다. 따라서 공구 구멍(42A)의 개구 형상은 정방형이다. 이 공구 구멍(42A)은 예를 들어, 공구 구멍(42A)의 개구의 사이즈보다도 훨씬 작은 외경의 엔드 밀 또는 드릴을 사용하여 형성한다. 이 공구 구멍(42A)의 내주면 중, 서로 대향하는 한 쌍의 면(42a)은 바꿔 말하면 정방형의 개구 모서리를 이루는 변이며, 서로 대향하는 한 쌍의 변은 반경 방향Dr에 대하여 수직으로 원주 방향Dc로 커져 있다. 따라서 공구 구멍(42A)의 내주면 중, 서로 대향하는 다른 한 쌍의 면(42b)은 원주 방향Dc에 대하여 수직으로 반경 방향Dr로 커져 있다.

이상과 같이 본 변형예의 공구 구멍(42A)의 내주면은 반경 방향Dr에 대하여 수직이며 원주 방향Dc로 커져 있는 면(42a)과 원주 방향Dc에 대하여 수직이며 반경 방향Dr로 커져 있는 면(42b)으로 형성되어 있다. 따라서 본 변형예에서는 마이너스 드라이버의 탈착용 공구(90A)를 사용하여, 이 공구 구멍(42A)이 형성되어 있는 하류측 실 판(41A)을 반경 방향 내측 및 원주 방향Dc로 이동시킬 시, 공구 구멍(42A)의 내주면(42a), (42b)와 이 탈착용 공구(90A)의 삽입단(92a)의 접촉 면적이 커진다. 따라서 본 변형예에서는 하류측 실 판(41A)을 반경 방향 내측 및 원주 방향Dc로 이동시킬 시, 마이너스 드라이버의 탈착용 공구(90A)에서 공구 구멍(42A)에 대하여 반경 방향 내측 및 원주 방향Dc의 힘을 전하기 쉬워진다. 또한 공구 구멍(42A)의 모서리를 이용함으로써 탈착용 공구에서 실 판에 대한 힘을 가하기 쉬워진다.

또한 본 변형예에서는 공구 구멍(42A)의 형상을 정사각주 형상으로 하고 있으나, 직방체 형상 등의 다각주 형상이어도 된다. 다시 말해, 공구 구멍의 개구 형상은 정방형이 아니어도 직사각형, 사다리꼴, 평행사변형, 오각형, 육각형 등이어도 된다. 또한 여기에서는 탈착용 공구(90A)가 마이너스 드라이버인 예를 설명하였으나, 본 변형예에 있어서 탈착용 공구는 공구 구멍(42A)에 걸리는 것이 가능한 것이라면, 마이너스 드라이버가 아니어도 된다.

(실 판의 제2 변형예)

이어서 도 10을 참조하여 하류측 실 판의 제2 변형예에 대하여 설명한다.

본 변형예의 하류측 실 판(41B)의 공구 구멍(42B)의 개구 형상은 십자 형상이다. 따라서 이 공구 구멍(42B)의 개구 형상은 플러스 드라이버를 탈착용 공구(90B)로 한 경우에 이 탈착용 공구(90B)에 따른 삽입 부분(91b)의 단면 형상에 대응한다.

따라서 본 변형예에서는 플러스 드라이버의 탈착용 공구(90B)를 사용하는 경우, 이 탈착용 공구(90B)의 삽입 부분(91b)과 공구 구멍(42B)이 피트하기 쉽고, 탈착용 공구(90B)의 조작성이 향상한다. 또한 실 판의 제1 변형예에 있어서, 공구 구멍의 개구 형상을 장방형으로 한 경우, 이 개구 형상은 마이너스 드라이버의 탈착용 공구를 사용하는 경우, 이 탈착용 공구의 삽입 부분의 단면 형상에 대응하게 된다.

(실 판의 제3 변형예)

이어서 도 11a 및 도 11b를 참조하여 하류측 실 판의 제3 변형예에 대하여 설명한다.

본 변형예의 하류측 실 판(41C)의 공구 구멍(42C) 축(Ah)은 이 하류측 실 판(41C)의 외측면(41o)에서 내측면(41i)을 향함에 따라 점차 반경 방향 외측을 향하여 기울어져 있다. 다시 말하면 공구 구멍(42C)의 깊이가 반경 방향 외측에서 반경 방향 내측을 향함에 따라 점차 깊어진다. 따라서 본 변형예에서는 공구 구멍(42C)의 저면(42c)이 반경 방향 외측에서 반경 방향 내측을 향함에 따라 점차 하류측 실 판(41C)의 내측면(41i) 측에 가까워지도록 기울어져 있다.

따라서 본 변형예에서는 공구 구멍(42C)에 대하여 탈착용 공구(90)를 반경 방향 외측에서 반경 방향 내측이며 상류측, 다시 말해 운동 날개에 가까운 측에 어프로치 되기 쉬워진다. 또한 탈착용 공구(90)의 삽입 부분(91)을 공구 구멍(42C)에 삽입하고, 반경 방향 내측을 향하여 탈착용 공구(90)에 힘을 가할 시, 공구 구멍(42C) 중에 깊이가 가장 깊은 위치에 탈착용 공구(90)의 삽입단(92)이 위치하게 되므로, 탈착용 공구(90)의 삽입 부분(91)이 공구 구멍(42C)으로부터 분리되기 어려워진다.

또한 도 11a 및 도 11b에서는 이 공구 구멍(42C)의 개구 형상이 원형이지만 본 변형예는 이것에 한정되는 것이 아니며, 공구 구멍의 개구 형상은 제1 변형예와 같이 정방형상이나 제2 변형예처럼 십자형상 등이어도 된다.

(기타 변형예)

이상의 실시 형태 및 각 변형예에서는 하류측 실 판에 공구 구멍을 형성하였으나, 상류측 실 판에 동일한 공구 구멍을 형성해도 된다.

또한 이상의 실시 형태의 실 어셈블리는 실 판(41)과 로킹 플레이트(43)와 받침판(48)과 누름 나사(49)를 갖고 있다. 그러나 실 판을 갖고 있으면 로킹 플레이트나 받침판 등을 갖고 있지 않은 다른 구성의 실 어셈블리의 실 판에 대해서도 이상의 실시 형태 및 각 변형예와 동일하게 공구 구멍을 형성하고 있어도 된다.

본 발명에 관한 하나의 형태에 의하면 터빈 로터에 따른 실 판을 홈에서 용이하게 분리하는 것이 가능하다.

1 : 압축기
2 : 연소기
3 : 터빈
4 : 케이싱
5 : 고정 날개
9 : 냉각 공기 공간
10 : 터빈 로터
11 : 로터 디스크
11A : 로터 축부
12 : 날개 뿌리 홈
13, 15 : 내측 홈
14 : 상류 보
16 : 하류 보
17 : 나사 조작 개구
21 : 운동 날개
22 : 날개체
23 : 플랫폼
23u, 23d : 외측 홈(또는 단순히 홈)
25 : 날개 뿌리
30 : 상류측 실 어셈블리
31 : 상류측 실 판
33 : 상류측 로킹 플레이트
40 : 하류측 실 어셈블리
41, 41A, 41B, 41C : 하류측 실 판(또는 단순히 실 판)
41o : 외측면
41i : 내측면
42, 42A, 42B, 42C : 공구 구멍
43 : 하류측 로킹 플레이트
48 : 받침판
49 : 누름 나사

Claims

축 방향으로 뻗는 로터 축부와,
상기 로터 축부의 외주에 고정되어 있는 여러 개의 운동 날개와,
상기 운동 날개의 날개 뿌리에 따른 상기 축 방향의 적어도 한쪽 측에 상기 날개 뿌리와 대향 배치되고, 상기 운동 날개의 플랫폼에 형성되어 반경 방향 외측을 향하여 오목하고 또한 원주 방향으로 뻗은 홈에 끼워져, 상기 축 방향의 기체의 흐름을 밀폐하는 실 판과,
상기 실 판의 반경 방향 내측에 배치되어 상기 실 판의 반경 방향 내측 단부와 일부가 반경 방향으로 서로 오버랩한 상태로 계합하고 있는 로킹 플레이트를 구비하고,
상기 실 판의 면으로서 상기 날개 뿌리와 대향하는 면인 내측면과 반대측 면인 외측면에 탈착용 공구를 끼워 넣을 수 있고 비관통한 구멍이 형성되고,
상기 실 판의 상기 내측면은 상기 반경 방향의 전체에 걸쳐 평탄하고, 상기 실 판의 상기 외측면은 상기 구멍을 제외하고 상기 반경 방향의 전체에 걸쳐 평탄한
터빈 로터.
제 1 항에 있어서,
상기 실 판에 따른 상기 원주 방향 및 상기 반경 방향의 중앙부에 상기 구멍이 형성되어 있는
터빈 로터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 구멍의 개구 형상은 상기 구멍에 끼워 넣는 상기 탈착용 공구에 따른 삽입 부분의 단면 형상에 대응하고 있는
터빈 로터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 구멍의 개구 형상은 원형인
터빈 로터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 구멍의 개구 형상은 다각형인
터빈 로터.
제 5 항에 있어서,
다각형의 상기 개구의 모서리를 이루는 변이고, 어느 한 변이 상기 반경 방향에 대하여 수직인
터빈 로터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 구멍의 깊이가 상기 반경 방향 외측에서 반대측의 반경 방향 내측을 향함에 따라 점차 깊어지는
터빈 로터.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 터빈 로터와,
상기 터빈 로터를 회전 가능하게 덮는 케이싱을 구비하고 있는
터빈.
축 방향으로 뻗는 로터 축부와,
상기 로터 축부의 외주에 고정되어 있는 여러 개의 운동 날개와,
상기 운동 날개의 날개 뿌리에 따른 상기 축 방향의 적어도 한쪽 측에 상기 날개 뿌리와 대향 배치되고, 상기 운동 날개의 플랫폼에 형성되어 반경 방향 외측을 향하여 오목하고 또한 원주 방향으로 뻗은 홈에 끼워져, 상기 축 방향의 기체의 흐름을 밀폐하는 실 판과,
상기 실 판의 반경 방향 내측에 배치되어 상기 실 판의 반경 방향 내측 단부와 일부가 반경 방향으로 서로 오버랩한 상태로 계합하고 있는 로킹 플레이트를 구비하고 있는 터빈 로터의 실 판의 탈착 방법으로서,
상기 실 판의 상기 날개 뿌리와 대향하는 면과 반대측의 면에 탈착용 공구를 삽입 가능하게 비관통한 구멍을 사전에 형성해 두고,
상기 로킹 플레이트를 분리한 후, 상기 구멍에 상기 탈착용 공구를 삽입하고, 상기 탈착용 공구를 조작하여 상기 터빈 로터에 대하여 상기 원주 방향과 상기 반경 방향 내측 중, 적어도 상기 반경 방향 내측에 상기 실 판을 이동시켜 상기 실 판을 분리하는
실 판의 탈착 방법.