KR101741332B1 - 터빈의 실링 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터빈의 실링 조립체에 관한 것으로, 터빈의 고정체에 배치되는 제1 실링부재 및 상기 제1 실링부재를 마주보며 터빈의 회전체에 배치되는 제2 실링부재를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 제1 실링부재와 상기 제2 실링부재는 점 접촉하며 유체의 누설을 방지하게 된다.

Description

터빈의 실링 조립체{Assembly for turbine's sealing}
본 발명은 터빈의 실링 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전체의 실링과 고정체의 실링간의 점 접촉 방식을 통해, 실링의 마모율 감소 및 유체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있는 터빈의 실링 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 터빈(turbine)은 가스(gas), 스팀(steam) 등 유체의 열에너지를 기계에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생 장치로, 유체에 의해 축회전되도록 복수 개의 회전익(bucket)을 포함하는 로터(rotor)와, 로터의 둘레를 감싸며 설치되고 복수 개의 고정익(diaphram)이 구비된 케이싱(casing)을 포함하고 있다.
여기서, 가스터빈은 압축기와 연소기 및 터빈을 포함하여 구성되고, 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 구동시킨다.
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 구동시킬 수 있다.
이때, 가스터빈과 스팀터빈은 고정체(고정익)에 대해 회전체(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 되고 있으며 상기 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 좁히는 데에도 여러 가지 제약이 발생된다.
예를 들어, 간극이 지나치게 좁은 경우에는, 회전체가 축회전 될 때 회전체와 고정체가 서로간에 간섭을 일으켜 러빙(rubbing)에 의한 진동이 발생하게 되고, 이는 터빈에 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.
최근에는 가스터빈과 스팀터빈에서 허니콤 실(honeycomb seal)과 라비린스 실(labyrinth seal)을 적용하여 실링(sealing)하여 고정체와 회전체 사이 간극을 줄이고 유연하게 서로 접촉하는 형태로 실링하는 기술이 사용되고 있다.
이러한 허니콤 실과 라비린스 실을 사용하는 실링 방식은 도 1를 참고하면, 터빈의 고정체(4)상에 허니콤 실(3)을 배치하고, 허니콤실(3)에 인접하여 마주보도록 터빈의 회전체(1)상에 라비린스 실(2)을 배치한다. 이때 도면에 도시된 화살표와 같은 유체의 누설을 방지하기 위해 허니콤 실(3)과 라비린스 실(2)간의 간극을 좁게 하고 라비린스 실(2)의 치형(tooth)의 개수를 늘린다.
허니콤 실(3)과 라비린스 실(2)이 맞닿지 않게 간극을 좁히면 유체의 누설 공간이 축소되고, 라비린스 실(2)의 치형의 개수를 늘리면 유체가 치형을 통과할 때마다 유압이 감소되어 누설 유체의 흐름은 둔화된다. 이에 따라 터빈의 회전체(1)와 고정체(4) 사이의 간극으로 유체의 누설을 방지하거나 최소화하게 된다.
그런데 종래 실링방식의 경우, 허니콤 실(3)과 라비린스 실(2)간의 일정 간극을 형성하였더라도, 터빈의 작동과정에서 진동, 소재의 열팽창 등으로 인해 간극이 변경되어 러빙(rubbing)으로 인한 실링의 마모율이 높아지게 된다. 이는 궁극적으로 블레이드나 터빈 부품의 손상으로 이어질 수 있으며, 실링의 마모에 따라 실링능력이 저하되고 유체 유실이 발생되어 터빈의 출력효율이 떨어지는 문제가 있다.
한국특허 등록번호: KR 1507500 B1(출원일 : 2013.09.30)
본 발명은 상기와 같이 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 회전체의 실링과 고정체의 실링간의 점 접촉 방식을 통해, 실링의 마모율 감소 및 유체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있는 장치를 제공하는데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 터빈의 실링 조립체에 관한 것으로, 터빈의 고정체 내주면에 배치되는 제1 실링부재 및 상기 제1 실링부재에 인접하여 터빈의 회전체 외주면에 배치되는 제2 실링부재를 포함하되, 상기 제1 실링부재와 상기 제2 실링부재는 점 접촉하며 유체의 누설을 방지하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제2 실링부재는, 터빈의 회전체 외주면에 장착되는 제2 실링바디부 및 상기 제2 실링바디부에 복수회로 감겨 나선형으로 배치되고, 상기 제1 실링부재 방향으로 돌출되어 제공되는 제2 치형부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 제2 치형부는, 누설유체의 흐름 반대방향으로 나선형을 이루도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제2 실링부재는, 회전방향의 외측으로 유체가 밀리도록, 상기 제2 실링바디부상에 상기 제2 치형부과 연계되며 배치되는 돌기부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 돌기부는, 상기 제2 치형부과 일정각도를 이루며 배치될 수 있다.
또한, 상기 돌기부의 높이는 상기 치형부의 높이보다 낮도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 돌기부는 복수개로 제공되되, 각각의 상기 돌기부는 상기 제2 치형부 사이에서 동일선상에 위치하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 돌기부는 복수개로 제공되되, 각각의 상기 돌기부는 상기 제2 치형부 사이에서 일정간격을 두고 서로 다른 선상에 위치하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 실링부재는, 터빈의 고정체에 장착되는 제1 실링바디부 및 상기 제1 실링바디부에 배치되고, 상기 제2 실링부재 방향으로 돌출되어 제공되는 제1 치형부를 포함하되, 상기 제2 치형부의 회전시 상기 제1 치형부과 상기 제2 치형부이 점 접촉하며 유체의 누설을 방지하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 치형부는 복수개로 제공되되, 적어도 일부는 상기 제1 실링바디부에 서로 다른 간격으로 배치되도록 구성될 수 있다.
또한, 복수의 상기 제1 치형부는, 상기 제1 실링바디부상에서 누설유체의 유입방향측에서 누설유체의 유출방향측으로 갈수록 좁은 간격으로 배치되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 실링부재와 상기 제2 실링부재는 라비린스 실(labyrinth seal)으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 회전체의 실링과 고정체의 실링이 서로 점 접촉하며 유체의 누설을 방지하는 구조로 되어 있어 실링의 러빙(rubbing) 현상을 완화하여 마모율을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 회전체의 실링과 고정체의 실링이 서로 접촉되어 있어, 유체가 흐를 수 있는 공간을 차단함에 따라 회전체와 고정체 사이로 유체의 누설을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고정체의 실링이 유체의 유출영역측으로 갈수록 밀접 구조로 되어 있어, 회전체와의 점 접촉 간격을 좁힘으로써, 유체를 누설이 보다 확실하게 차단되도록 하는 효과가 있다.
더하여, 회전체의 실링이 유체의 누설 방향에 대해 역방향으로 나선이 형성되어 있어, 누설된 유체를 다시 유체의 유입 영역측으로 되돌려 보냄으로써, 유체의 누설을 부가적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.
이는 궁극적으로, 유체의 누설로 인한 터빈의 출력 손실을 최소화할 수 있어 터빈의 효율을 향상시킴은 물론, 회전체의 실링과 고정체의 실링간의 접촉 영역이 적어 실링의 수명 및 교체주기를 연장할 수 있으므로 터빈의 유지 및 보수비용을 절감하는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 종래 터빈의 실링 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 일 실시예를 나타낸 부분사시도.
도 3은 도 2에 도시된 발명의 고정체 실링 구조를 나타낸 부분측면도.
도 4는 도 2에 도시된 발명의 부분측면도.
도 5는 도 2에 도시된 발명의 고정체 및 회전체의 실링간 점 접촉 상태를 나타낸 도면.
도 6a는 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 다른 실시예를 나타낸 부분사시도.
도 6b는 도 6a에 도시된 발명의 부분측면도
도 7은 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 또 다른 실시예를 나타낸 부분사시도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 터빈의 실링 조립체의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
먼저 도 2는 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 일 실시예를 나타낸 부분사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 발명의 고정체 실링 구조를 나타낸 부분측면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 발명의 부분측면도이고, 도 5는 도 2에 도시된 발명의 고정체 및 회전체의 실링간 점 접촉 상태를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참고하면, 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 일 실시예는 제1 실링부재(20) 및 제2 실링부재(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 제1 실링부재(20)는 터빈의 고정체(10) 내주면에 원주방향으로 배치될 수 있으며, 링 형상으로 제공될 수 있다. 여기서 터빈의 고정체(10)는 고정익(diaphram)과 고정익이 장착된 터빈의 케이싱(casing)을 포함하는 개념일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1 실링부재(20)의 재질은 복수의 돌기가 형성된 라비린스 실(rabyrinth seal)일 수 있다.
구체적으로 상기 제1 실링부재(20)는 제1 실링바디부(21) 및 제1 치형부(23)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1 실링바디부(21)가 터빈의 고정체(10) 내주면에 원주방향으로 장착될 수 있고, 상기 제1 치형부(23)는 상기 제1 실링바디부(21)에 배치되고, 상기 제2 실링부재(40) 방향으로 돌출되어 제공될 수 있다.
여기서 상기 제1 치형부(23)는 복수개로 제공될 수 있으며, 적어도 일부는 상기 제1 실링바디부(21)에 서로 다른 간격으로 배치될 수 있다. 도 3를 참고하면 누설유체의 유입영역(F1)에서 누설유체의 유출영역(F2)로 갈수록 상기 제1 실링바디부(21)상에 상기 제1 치형부(23)가 밀집되어 좁은 간격으로 배치되는 것을 볼 수 있다.
상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)의 간극을 통해 흐르는 유체는, 누설유체의 유입영역(F1)에서 누설유체의 유출영역(F2) 방향으로 갈수록 상기 제1 치형부(23)의 배치 간격이 좁아지고, 동시에 상기 제1 치형부(23)가 상기 제2 실링부재(20 ; 자세하게는 이하 검토할 제2 치형부)와 점 접촉 연동을 하므로, 누설이 한층 더 제한되게 된다.
이는 상기 제1 실링바디부(21)상에서 각각의 상기 제1 치형부(23)가 본 발명의 일 실시예보다 상대적으로 넓게 균일 간격을 유지하며 배치되는 경우에 비해, 누설유체의 유출영역(F2)측에서 유체의 누설을 보다 효과적으로 방지하게 된다.
또한 본 발명의 일 실시예보다 상대적으로 좁게 균일 간격을 유지하며 배치되는 경우보다 상기 제1 치형부(23) 및 상기 제2 실링부재(40)간의 마모 발생율이 낮아지게 된다. 즉 전반적으로 밀집되어 배치되는 경우에는 유체의 누설을 방지하는 효과는 한층 상승할 것이나, 점 접촉영역이 늘어나므로 실링 마모율이 현저히 높아지게 된다.
따라서, 실링 마모율을 적당히 유지하면서 실링 효과를 최대화하기 위해서는 상기 제1 실링바디부(21)상에 누설유체의 유입영역(F1)측은 상기 제1 치형부(23)의 간격을 상대적으로 넓게 배치하고(도 3의 A2구역), 상기 제1 실링바디부(21)상에 누설유체의 유출영역(F2)측은 상기 제1 치형부(23)의 간격을 상대적으로 좁게 밀집배치하는 것(도 3의 A3구역)이 바람직할 수 있다.
다음으로, 상기 제2 실링부재(40)는 상기 제1 실링부재(20)를 마주보며 터빈의 회전체(30) 외주면에 원주방향으로 배치될 수 있으며, 링 형상으로 제공될 수 있다. 여기서 터빈의 회전체(30)는 회전익(bucket)과 회전익이 장착된 로터(rotor)을 포함하는 개념일 수 있다. 상기 제2 실링부재(40)의 재질은 라비린스 실(rabyrinth seal)일 수 있다.
상기 제1 실링부재(20) 및 상기 제2 실링부재(40)가 모두 라비린스 실(rabyrinth seal)로 구현될 때, 기본적으로 누설유체는 라비린스 실의 복수의 돌기를 지날 때마다 유압이 감소되어, 결과적으로는 누설유체의 유입영역(F1)에서 누설유체의 유출영역(F2)으로 갈수록 유체의 흐름이 약해져, 누설이 차단되거나 또는 최소화되는 구조를 가진다.
또한 상기 제2 실링부재(40)는 제2 실링바디부(41) 및 제2 치형부(43)를 포함하여 구성될 수 있다. 우선 상기 제2 실링바디부(41)는 터빈의 회전체(30) 내주면에 원주방향으로 장착될 수 있으며, 상기 제2 치형부(43)는 상기 제2 실링바디부(41)상에 돌기되어 배치될 수 있다.
여기서 상기 제2 치형부(43)의 적어도 일부는 누설유체의 흐름 반대방향으로 나선형으로 형성될 수 있다. 도 2 및 도 4을 참고하면, 나선형의 상기 제2 치형부(43)가 상기 제2 실링바디부(41)상에 배치된 형상을 볼 수 있다.
도 5를 참고하면, 상기 제1 치형부(23)와 상기 제2 치형부(43)가 서로 점 접촉(A6)되는 상태를 확인할 수 있다. 이는 상기 제1 치형부(23)는 상기 제1 실링바디부(21)상에 원주방향으로 원형으로 배치되어 있고, 상기 제2 치형부(43)는 상기 제2 실링바디부(41)상에 나선형으로 배치됨에 따라, 로터의 회전시 상기 제1 치형부(23)와 상기 제2 치형부(43)는 서로 점 접촉(A6)하며 계속하여 회전하며 유체의 누설공간을 제한하게 된다.
그리고 점 접촉(A6) 간격은 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)간의 간극에서 누설유체의 유입영역(F1)에서 누설유체의 유출영역(F2) 방향으로 갈수록 더욱 좁아지는 것을 볼 수 있으며, 이에 따라 유체의 누설 가능성도 더욱 낮아지게 된다.
또한 상기 제2 치형부(43)가 나선형으로 제공됨에 따라 누설유체를 다시 누설유체의 유입영역(F1)측으로 되돌려 보낼 수 있다. 이하 이에 대해 살펴보면, 로터가 구동되면 터빈의 회전체(30)는 일체로 회전하게 되고, 터빈의 회전체(30)에 장착된 상기 제2 실링부재(40)도 함께 회전하게 된다.
이에 따라 상기 제2 치형부(43)가 돌면서 상기 제1 치형부(23)와의 간극을 통해 누설된 유체를 다시 누설 흐름의 역방향으로 이동시키게 된다. 누설된 유체는 나선형의 상기 제2 치형부(43)를 따라 원주방향으로 흐르며 다시 누설유체의 유입영역(F1)으로 되돌려 보내어 유체의 누설을 차단하게 된다.
상기 제2 치형부(43)는 도 2 및 도4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 실링바디부(41)에 일체로 복수회로 감겨 제공됨에 따라 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)의 간극에 누설유체가 잔류되지 않고, 로터의 회전에 대응하여 상기 제2 치형부(43)가 회전함으로써, 누설유체를 효과적으로 다시 누설유체 유입영역(F1)으로 되돌려 보낼 수 있다.
이렇듯 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1 치형부(23)와 상기 제2 치형부(43)간의 점 접촉으로 실링 마모율을 최소화하면서 동시에 유체의 누설을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 나선형으로 제공되는 상기 제2 치형부(43)의 회전에 의해 누설유체가 다시 누설 흐름의 역방향으로 이송되므로 추가적으로 유체의 잔류 및 누설을 방지하게 된다.
다음으로, 도 6a는 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 다른 실시예를 나타낸 부분사시도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 발명의 부분측면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참고하면, 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 다른 실시예는 제1 실링부재(20) 및 제2 실링부재(40)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1 실링부재(20) 및 상기 제2 실링부재(40)에 대한 배치, 형상 및 재질에 관한 설명은 본 발명의 첫번째 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
구체적으로 상기 제2 실링부재(40)의 구성을 살펴보면 제2 실링바디부(41) 및 제2 치형부(43)를 포함할 수 있다. 우선 상기 제2 실링바디부(41)는 터빈의 회전체(30) 내주면에 원주방향으로 장착될 수 있으며, 상기 제2 치형부(43)는 상기 실링바디부(41)상에 돌기되어 배치될 수 있다.
여기서 상기 제2 치형부(43)의 적어도 일부는 누설유체의 흐름 반대방향으로 나선형으로 형성될 수 있다. 다시 도 6a 및 도 6b를 참고하면, 상기 나선형의 상기 제2 치형부(43)가 상기 제2 실링바디부(41)상에 배치된 형상을 볼 수 있다. 다만 상기 제2 치형부(43)의 나선형에 대한 기능은 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 상기 제2 실링부재(40)의 구성에 상기 돌기부(50)가 추가적으로 포함된다. 상기 돌기부(50)는 회전방향의 외측으로 유체가 밀리도록, 상기 제2 실링바디부(41)상에 상기 제2 치형부(43)와 연계되며 배치될 수 있다.
구체적으로 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 돌기부(50)는 상기 나선부(S4) 사이에 일정각도를 이루며 단수 또는 복수개로 배치될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 돌기부(50)는 상기 제2 치형부(43)에 수직하게 동일선상에 배치된다.
도 6b를 참고하면, 터빈의 회전체(30)가 회전할 때 상기 돌기부(50)도 함께 회전되고, 상기 제2 치형부(43) 사이를 흐르는 유체는 상기 돌기부(50)를 타고 외측 방향으로 밀리게 된다. 이 경우 유체가 상기 제1 실링부재(20) 방향으로 밀리게 되므로, 유체장벽(도 6b의 A5구역)을 형성할 수 있게 된다. 이는 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)를 통과하는 유체의 흐름을 방해할 수 있게 되므로, 궁극적으로는 유체의 누설을 차단할 수 있게 된다.
여기서 상기 돌기부(50)의 높이(L2)는 상기 제2 치형부(43)의 높이(L1)보다 낮은 것이 바람직할 수 있다.
만약 상기 돌기부(50)의 높이가 상기 제2 치형부(43)의 높이와 동일하거나 클 경우에는 상기 제2 치형부(43) 사이를 흐르는 유체의 유동을 방해하게 되므로, 누설된 유체를 다시 누설유체의 유입방향으로 이송시키는데 장애가 있게 된다.
상기 돌기부(50)의 높이가 상기 제2 치형부(43)의 높이보다 낮을 경우에는 유체의 흐름을 방해하지 않으면서, 동시에 유체장벽을 형성할 수 있어 상기 돌기부(50)의 특징을 보다 분명히 도출할 수 있다. 보다 자세하게는 상기 돌기부(50)의 높이는 상기 제2 치형부(43)의 높이의 절반 이하로 형성됨이 바람직할 수 있다.
또한 상기 돌기부(50)는 회전방향의 외측으로 유체가 부드럽게 밀리도록 곡면경사부(50a)가 적어도 일측면에 형성될 수 있다. 유체는 곡면경사부(50a)를 따라 유연하게 외측으로 밀리므로, 유체장벽(도 6b의 A5구역)도 와류현상 없이 안정적으로 생성될 수 있다.
이렇듯 본 발명의 다른 실시예에서는 본 발명의 첫번째 실시예에서 제시된 효과와 더불어, 상기 돌기부(50)를 통해 유체장벽을 형성하여 유체의 누설을 방해할 수 있다.
다음으로, 도 7은 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 또 다른 실시예를 나타낸 부분사시도이다.
도 7를 참고하면, 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 또 다른 실시예는 제1 실링부재(20) 및 제2 실링부재(40)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1 실링부재(20) 및 상기 제2 실링부재(40)에 대한 배치, 형상 및 재질에 관한 설명은 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
구체적으로 상기 제2 실링부재(40)의 구성을 살펴보면 제2 실링바디부(41) 및 제2 치형부(43)를 포함할 수 있다. 우선 상기 제2 실링바디부(41)는 터빈의 회전체(30) 내주면에 원주방향으로 장착될 수 있으며, 상기 제2 치형부(43)는 상기 제2 실링바디부(41)상에 돌기되어 배치될 수 있다.
여기서 상기 제2 치형부(43)의 적어도 일부는 누설유체의 흐름 반대방향으로 나선형으로 형성될 수 있다. 다시 도 7을 참고하면, 나선형의 상기 제2 치형부(43)가 상기 실링바디부(41)상에 배치된 형상을 볼 수 있다. 다만 상기 제2 치형부(43)의 나선형에 대한 기능은 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 제2 실링부재(40)의 구성에 상기 돌기부(50)가 추가적으로 포함된다. 상기 돌기부(50)는 회전방향으로 유체가 밀리도록, 상기 제2 실링바디부(41)상에 상기 제2 치형부(43)와 연계되며 배치될 수 있다.
구체적으로 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 돌기부(50)는 상기 제2 치형부(43) 사이에 일정각도를 이루며 단수 또는 복수개로 배치될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는 본 발명의 다른 실시예와는 달리 상기 돌기부(50)는 상기 제2 치형부(43) 사이에 일정간격을 두고 서로 다른 선상에 복수개로 배치될 수 있다.
상기 돌기부(50)의 높이 및 곡면경사부(50a)에 대한 내용은 본 발명의 다른 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
도 7을 참고하면, 터빈의 회전체(30)가 회전할 때 상기 돌기부(50)로 함께 회전되고, 상기 제2 치형부(43) 사이를 흐르는 유체는 상기 돌기부(50)를 타고 외측 방향으로 밀리게 된다. 이 경우 유체가 상기 제1 실링부재(20) 방향으로 밀리게 되므로 유체장벽을 형성할 수 있게 된다. 이는 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)를 통과하는 유체의 흐름을 방해할 수 있게 되므로, 궁극적으로는 유체의 누설을 차단할 수 있게 된다.
이때 상기 돌기부(50)가 상기 제2 치형부(43) 사이에서 일정간격을 두고 배치됨에 따라, 터빈의 회전체(30)가 회전할 때 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)의 간극에 단계적으로 시간차를 두고 강화된 유체장벽이 형성됨으로써, 유체의 누설을 방해하게 된다.
이렇듯 본 발명의 또 다른 실시예에서는 본 발명의 일 실시예에서 제시된 효과와 더불어, 상기 돌기부(50)를 통해 일정 시간차를 두고 유체장벽을 단계적으로 형성하여 유체의 누설을 방지할 수 있다.
이상의 사항은 터빈의 실링 조립체에 대한 실시예들을 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
10:고정체 20:제1 실링부재
21:제1 실링바디부 23:제1 치형부
30:회전체 40:제2 실링부재
41:제2 실링바디부 43:제2 치형부
50:돌기부 50a:곡면경사부
F1:누설유체 유입영역 F2:누설유체 유출영역

Claims (12)

  1. 터빈의 고정체 내주면에 배치되는 제1 실링부재; 및
    상기 제1 실링부재에 인접하여 터빈의 회전체 외주면에 배치되는 제2 실링부재;
    를 포함하되, 상기 제1 실링부재와 상기 제2 실링부재는 점 접촉하며 유체의 누설을 방지하는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 실링부재는,
    터빈의 회전체 외주면에 장착되는 제2 실링바디부; 및
    상기 제2 실링바디부에 복수회로 감겨 나선형으로 배치되고, 상기 제1 실링부재 방향으로 돌출되어 제공되는 제2 치형부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 치형부는, 누설유체의 흐름 반대방향으로 나선형을 이루는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 실링부재는, 회전방향의 외측으로 유체가 밀리도록, 상기 제2 실링바디부상에 상기 제2 치형부과 연계되며 배치되는 돌기부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌기부는, 상기 제2 치형부과 일정각도를 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 돌기부의 높이는 상기 제2 치형부의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 돌기부는 복수개로 제공되되, 각각의 상기 돌기부는 상기 제2 치형부 사이에서 동일선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 돌기부는 복수개로 제공되되, 각각의 상기 돌기부는 상기 제2 치형부 사이에서 일정간격을 두고 서로 다른 선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1 실링부재는,
    터빈의 고정체에 장착되는 제1 실링바디부; 및
    상기 제1 실링바디부에 배치되고, 상기 제2 실링부재 방향으로 돌출되어 제공되는 제1 치형부;
    를 포함하되, 상기 제2 치형부의 회전시 상기 제1 치형부과 상기 제2 치형부이 점 접촉하며 유체의 누설을 방지하는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 치형부는 복수개로 제공되되, 적어도 일부는 상기 제1 실링바디부에 서로 다른 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    복수의 상기 제1 치형부는, 상기 제1 실링바디부상에서 누설유체의 유입방향측에서 누설유체의 유출방향측으로 갈수록 좁은 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 실링부재와 상기 제2 실링부재는 라비린스 실(labyrinth seal)인 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
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