KR101757119B1 - Method for manufacturing runner of micro francis turbine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 런너를 구성하는 허브, 블레이드 및 슈라우드를 각각 별도로 제작하되, 종래와 다른 구조를 통해 각각을 삽입방식으로 조립한 후 외측에서 용접결합함으로써 용접에 의한 결합의 견고성을 통해 내구성을 담보하고, 생산성 향상 및 생산단가를 저감시킬 수 있는 소형 프란시스 수차의 런너 제조방법에 관한 것으로, 소형 발전기의 회전축에 결합되는 허브와, 각각의 일단이 상기 허브에 결합되고, 유입되는 물의 흐름에 따라 회전력을 발생하는 복수의 블레이드 및 상기 블레이드 각각의 타단에 결합되는 환형의 슈라우드를 포함하는 소형 프란시스 수차의 런너를 제조하는 방법에 있어서, 허브측삽입부 및 슈라우드측삽입부가 돌출 형성되도록 상기 블레이드 각각을 제작하는 블레이드제작단계와, 복수의 허브측관통공이 관통 형성되도록 상기 허브를 제작하는 허브제작단계와, 복수의 슈라우드측관통공이 관통 형성되도록 상기 슈라우드를 환형으로 제작하는 슈라우드제작단계와, 허브투블레이드조립단계와, 블레이드투슈라우드조립단계와, 슈라우드투블레이드용접단계와, 허브투블레이드용접단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, hubs, blades, and shrouds constituting a runner are separately manufactured, and each of the hubs, blades, and shrouds is assembled in an insertion manner through a structure different from the conventional one, and welded from the outside, A hub which is coupled to a rotary shaft of a small generator, and a pair of hubs each of which is coupled to the hub and generates a rotational force in accordance with the flow of the introduced water. Side insert and the shroud-side insert are formed in such a manner that the hub-side insert and the shroud-side insert are protruded from each other, the method comprising the steps of: And a plurality of hub side through holes A shroud manufacturing step in which the shroud is formed in an annular shape so that a plurality of shroud through holes are formed so as to penetrate through the hub; a hub-to-blade assembly step; a blade-to-shroud assembly step; a shroud- , And a hub-to-blade welding step.

Description

소형 프란시스 수차의 런너 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING RUNNER OF MICRO FRANCIS TURBINE}METHOD FOR MANUFACTURING RUNNER OF MICRO FRANCIS TURBINE < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 물의 유량과 낙차를 이용하여 위치에너지를 운동에너지로 변환시켜 발전하는 수차 중에서 반동형 수차인 프란시스 수차 중에서도 1MW급 이하의 소형 프란시스 수차의 런너 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a small Francis aberration runner of 1 MW or less among the Francis aberration, which is a reactionary aberration among the aberrations generated by converting the kinetic energy into kinetic energy using the flow rate and fall of water.

일반적으로 수차는 수력에 의해 발전을 하는 기계장치로서, 주로 물의 낙차를 이용하여 발전기의 회전축을 회전시키는데, 상기 회전축을 회전시키는 장치를 수차(turbine)라고 한다. 즉, 수차 발전기는 물의 낙차를 이용하여 수차를 통해 발전기의 회전축을 회전시켜 전력을 생산하는 장치이다.Generally, an aberration is a mechanical device that generates power by a hydraulic power, and mainly rotates a rotary shaft of a generator by using a drop of water. The device for rotating the rotary shaft is called a turbine. That is, the water turbine generator is a device that generates electric power by rotating the rotary shaft of the generator through an aberration using the water drop.

이러한 수차는 크게 반동형과 충동형의 2가지로 분류할 수 있고, 반동형은 수차 전후 물의 압력 차이에서 에너지를 얻는 타입으로 수위 차이가 작지만 유량이 큰 조건에 적합하며, 프란시스형이나 프로펠러형 및 튜브형 등이 있다. 반면, 충동형은 물의 흐름의 운동에너지를 충돌시켜 에너지를 얻는 타입으로 유량은 적지만 수위 차이가 큰 조건에 적합하며, 펠톤형이나 타고형 및 크로스 흐름형 등이 있다.This type of aberration can be classified into two types, recoil type and impulsive type. The recoil type is a type that obtains energy from the pressure difference of water before and after the aberration. It is suitable for conditions with small water level difference but large flow rate. Tube type. On the other hand, the impulse type is a type that obtains energy by colliding the kinetic energy of the water flow. It is suitable for the condition where the flow rate is small but the water level difference is large, and there are the felt type, the ride type and the cross flow type.

우리나라의 경우 충동형 수차보다는 반동형 수차가 대부분이며, 반동형 수차 중에서도 프란시스형이 압도적이다. 이러한 프란시스 수차는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 런너(10)가 스파이럴(spiral) 형상의 케이싱(20)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 케이싱(20)의 외주와 연결된 유입관로(21)를 통해 물이 유입되어 런너(10)의 원주방향을 거쳐 축방향으로 유출된다. 런너(10) 또는 유입관로(21)의 설치 방식에 따라 수평형 또는 수직형으로 구분된다.In Korea, recoil type aberrations are more common than impulsive type aberrations, and Francis type is overwhelming among recurrent aberrations. As shown in Figs. 1 and 2, the Francis aberration is such that the runner 10 is rotatably installed in a spiral-shaped casing 20 and is connected to an inflow conduit 21 connected to the outer periphery of the casing 20 And flows out through the circumferential direction of the runner 10 in the axial direction. It may be classified into a horizontal type or a vertical type depending on the installation method of the runner 10 or the inflow pipe 21.

상기 프란시스 수차의 구성 중 런너(10)는, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 발전기(30)의 회전축(31)에 결합되는 허브(11)와, 각각의 일단이 상기 허브(11)에 결합되고, 유입되는 물의 흐름에 따라 회전력을 발생하는 복수의 블레이드(12) 및 상기 블레이드(12) 각각의 타단에 결합되는 환형의 슈라우드(13)를 포함하여 이루어지고, 각각의 구성을 용접하거나 절삭 또는 주조를 통하여 일체로 제작한다.2 to 4, each of the runners 10 includes a hub 11 coupled to the rotary shaft 31 of the generator 30, and a hub 11 coupled to one end of the hub 11, A plurality of blades 12 for generating a rotational force in accordance with the flow of the incoming water and an annular shroud 13 coupled to the other end of each of the blades 12, It is integrally manufactured through casting.

이러한 프란시스 수차의 런너 제조방법 중 각각의 구성을 별도로 제작하여 용접하는 방법은 런너(10)의 지름이 약 1m 이상이 되는 대형의 런너(10)에 적용이 가능하며, 이보다 작은 런너(10)의 경우에는 기계가공이나 주조를 통해 제작하고 있다. 즉, 기계가공의 경우에는 다축의 수치제어 밀링을 통해 설계된 형상과 동일하게 제작하는 방법이고, 절삭공구의 접근성이 확보되는 경우에만 가능하다. 왜냐하면, 지름 1m 이하의 런너(10)의 경우에는 복수의 블레이드(12) 사이의 간격이 좁기 때문으로 허브(11) 및 슈라우드(13) 사이로 절삭공구가 접근하기 어렵거나, 용접시 용접토치의 접근성이 확보되지 못하기 때문이다.A method of separately manufacturing and welding each of the Francis aberrant runner manufacturing methods is applicable to a large runner 10 having a diameter of about 1 m or more of the runner 10, In case of machining or casting is made. That is, in the case of machining, it is a method of making the same shape as that designed through numerical control milling of multiple axes, and only when the accessibility of the cutting tool is ensured. This is because in the case of the runner 10 having a diameter of 1 m or less, since the distance between the blades 12 is narrow, the cutting tool is difficult to approach between the hub 11 and the shroud 13, Is not secured.

한편, 소형의 런너를 제조하는 방법으로는 주조방법 중 인베스트먼트 주조법을 이용하는데, 소형의 런너(10)는 블레이드(12) 두께가 얇아짐에 따른 주조성 저하 및 변형에 대한 교정작업 제약 등의 한계가 따르고, 생산성 저하 및 생산단가가 급격하게 상승하는 문제가 있다.On the other hand, as an example of a method of manufacturing a small runner, an investment casting method is used as a casting method. The small runner 10 has a limitation on the casting reduction due to the thinning of the blade 12, There is a problem that the productivity is lowered and the unit cost of production is increased sharply.

즉, 1MW급 이하의 소형 또는 초소형 프란시스 수차에 대하여 상술한 일반 용접방법이나 절삭방법은 블레이드(12) 사이로 절삭공구 또는 용접공구의 접근이 불가능하고, 주조방법의 경우에는 주조성 저하 및 변형으로 인해 내구성을 담보하기 어려우며, 생산성 저하 및 생산단가가 상승하는 문제가 있다.That is, the general welding method and the cutting method described above for the small or very small Francis aberration of 1 MW or less can not access the cutting tool or the welding tool between the blades 12, and in the case of the casting method, It is difficult to ensure durability, and there is a problem that the productivity is lowered and the production cost is increased.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 런너를 구성하는 허브, 블레이드 및 슈라우드를 각각 별도로 제작하되, 종래와 다른 구조를 통해 각각을 삽입방식으로 조립한 후 외측에서 용접결합함으로써 용접에 의한 결합의 견고성을 통해 내구성을 담보하고, 생산성 향상 및 생산단가를 저감시킬 수 있는 소형 프란시스 수차의 런너 제조방법을 제공하는 데 있다.In order to solve the above-described problems, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a hub, a blade, and a shroud that are separately formed from each other, And to provide a method of manufacturing a small Francis aberration runner capable of securing durability through robustness of welding by welding, and improving productivity and production cost.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 소형 프란시스 수차의 런너 제조방법은, 소형 발전기의 회전축에 결합되는 허브와, 각각의 일단이 상기 허브에 결합되고, 유입되는 물의 흐름에 따라 회전력을 발생하는 복수의 블레이드 및 상기 블레이드 각각의 타단에 결합되는 환형의 슈라우드를 포함하는 소형 프란시스 수차의 런너를 제조하는 방법에 있어서, 설정된 피치각에 따라 날개 형상으로 제작하되, 일단에는 허브측삽입부가 돌출 형성되고, 타단에는 슈라우드측삽입부가 돌출 형성되도록 상기 블레이드 각각을 제작하는 블레이드제작단계와, 중앙에 상기 회전축이 삽입 결합되는 회전축결합공이 관통 형성되고, 상기 회전축결합공의 둘레를 따라 상기 블레이드 각각의 허브측삽입부가 삽입되는 복수의 허브측관통공이 관통 형성되도록 상기 허브를 제작하는 허브제작단계와, 상기 블레이드 각각의 슈라우드측삽입부가 삽입되는 복수의 슈라우드측관통공이 관통 형성되도록 상기 슈라우드를 환형으로 제작하는 슈라우드제작단계와, 상기 허브의 허브측관통공 각각에 상기 블레이드 각각의 허브측삽입부를 삽입하여 조립하는 허브투블레이드조립단계와, 상기 허브에 삽입 조립된 상기 블레이드 각각의 슈라우드측삽입부에 상기 슈라우드의 슈라우드측관통공 각각이 형합 삽입되도록 조립하는 블레이드투슈라우드조립단계와, 상기 허브 및 슈라우드 사이에 상기 블레이드가 삽입 조립된 상태에서 상기 슈라우드의 슈라우드측관통공 각각을 통해 외부로 노출된 상기 블레이드의 슈라우드측삽입부 각각을 상기 슈라우드측관통공과 함께 용접 결합하는 슈라우드투블레이드용접단계와, 상기 허브 및 슈라우드 사이에 상기 블레이드가 삽입 조립된 상태에서 상기 허브의 허브측관통공 각각을 통해 외부로 노출된 상기 블레이드의 허브측삽입부 각각을 상기 허브측관통공과 함께 용접 결합하는 허브투블레이드용접단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-mentioned object, a method of manufacturing a small Francis aberration runner according to the present invention includes: a hub coupled to a rotary shaft of a small generator; one end of each hub is coupled to the hub, And the annular shroud coupled to the other end of each of the blades, the method comprising the steps of: forming a blade shape in accordance with a set pitch angle, And each of the blades is formed so that the shroud-side inserting portion is protruded from the other end, and a rotary shaft coupling hole through which the rotary shaft is inserted and inserted is formed at the center, Side through holes into which the plurality of hub side through holes into which the side insert portions are inserted A shroud fabrication step of fabricating the shroud so as to form a plurality of shroud side through holes into which the shroud side insert portions of the respective blades are inserted through an annular shape; A hub-to-blade assembling step of assembling the hub-side inserting portions of each of the blades by inserting the hub-side inserting portions of the respective blades, and a blade-to-beer assembling step of inserting each of the shroud-side through holes of the shroud into the shroud- Side shroud-side insertion portions of the blades exposed to the outside through respective shroud-side through holes of the shroud in a state where the blades are inserted and assembled between the hub and the shroud are welded together with the shroud- A shroud-to-blade welding step, A hub-to-blade weld that welds each of the hub-side insert portions of the blade exposed to the outside through each hub-side through hole of the hub to the hub side through-hole together with the hub side through-hole while the blade is inserted and assembled between the hub and the shroud The method comprising the steps of:

또한, 상기 슈라우드의 슈라우드측관통공과 상기 블레이드의 슈라우드측삽입부 간의 용접결합면 및 상기 허브의 허브측관통과 상기 블레이드의 허브측삽입부 간의 용접결합면을 각각 연마작업하는 연마작업단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method further includes a polishing operation step of grinding each of the welded surfaces between the shroud-side through hole of the shroud and the shroud-side insert portion of the blade, and the welded surface between the hub-side penetration of the hub and the hub-side insert portion of the blade, respectively .

본 발명에 따른 소형 프란시스 수차의 런너 제조방법은, 런너를 구성하는 허브, 블레이드 및 슈라우드를 각각 별도로 제작하되, 종래와 다른 구조를 통해 각각을 삽입방식으로 조립한 후 외측에서 용접결합함으로써 용접에 의한 결합의 견고성을 통해 내구성을 담보하고, 생산성 향상 및 생산단가를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.The method of manufacturing a small Francis aberration runner according to the present invention is characterized in that a hub, a blade and a shroud constituting a runner are separately manufactured, respectively, The durability is ensured through the rigidity of the coupling, and the productivity and the production cost are reduced.

도 1은 일반적인 프란시스 수차를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 실시예의 요부 측단면도이며,
도 3은 도 2의 실시예 중 런너를 도시한 사시도이고,
도 4는 도 3의 실시예의 측단면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 소형 프란시스 수차의 런너 제조방법의 일 실시예를 도시한 순서도이고,
도 6은 도 5의 실시예 중 블레이드제작단계에 의해 제작된 블레이드를 도시한 사시도이며,
도 7은 도 5의 실시예 중 허브제작단계에 의해 제작된 허브를 도시한 사시도이고,
도 8은 도 5의 실시예 중 슈라우드제작단계에 의해 제작된 슈라우드를 도시한 사시도이며,
도 9 및 10은 도 5의 실시예 중 허브투블레이드조립단계 및 블레이드투슈라우드조립단계의 수행과정을 도시한 측단면도이고,
도 11 및 12는 도 5의 실시예 중 슈라우드투블레이드용접단계 및 허브투블레이드용접단계의 수행과정을 도시한 측단면도이며,
도 13은 본 발명에 따른 소형 프란시스 수차의 런너 제조방법을 통해 최종 제작완료된 런너의 일실시예를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing general Francis aberration,
Fig. 2 is a cross-sectional side view of the embodiment of Fig. 1,
FIG. 3 is a perspective view showing a runner in the embodiment of FIG. 2,
Figure 4 is a side cross-sectional view of the embodiment of Figure 3,
5 is a flowchart showing an embodiment of a method for manufacturing a small Francis aberration runner according to the present invention,
FIG. 6 is a perspective view showing the blades fabricated in the blade manufacturing step of the embodiment of FIG. 5,
FIG. 7 is a perspective view showing a hub manufactured by the hub manufacturing step in the embodiment of FIG. 5,
FIG. 8 is a perspective view showing a shroud manufactured by the shroud fabrication step in the embodiment of FIG. 5,
FIGS. 9 and 10 are side cross-sectional views illustrating the process of assembling the hub-to-blade assembly and the blade-to-shroud assembly in the embodiment of FIG. 5,
11 and 12 are side cross-sectional views illustrating the process of performing the shroud-to-blade welding step and the hub-to-blade welding step in the embodiment of FIG. 5,
FIG. 13 is a perspective view showing an embodiment of a finished runner through a method of manufacturing a small Francis aberration runner according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 소형 프란시스 수차의 런너 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a method for manufacturing a small Francis aberration runner according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 소형 프란시스 수차의 런너 제조방법은, 도 5 내지 13에 도시된 바와 같이 블레이드제작단계(S100), 허브제작단계(S200), 슈라우드제작단계(S300), 허브투블레이드조립단계(S400), 블레이드투슈라우드조립단계(S500), 슈라우드투블레이드용접단계(S600) 및 허브투블레이드용접단계(S700)를 포함하여 이루어지고, 연마작업단계(S800)를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a small Francis aberration runner according to the present invention may include a blade manufacturing step (S100), a hub manufacturing step (S200), a shroud making step (S300), a hub- , A blade-to-shroud assembly step S500, a shroud-to-blade welding step S600, and a hub-to-blade welding step S700, and may further include a polishing operation step S800.

먼저, 본 발명은 도 1 및 2를 참조하여 도 13에 도시된 바와 같이 소형 발전기(30)의 회전축(31)에 결합되는 허브(110)와, 각각의 일단이 상기 허브(110)에 결합되고, 유입되는 물의 흐름에 따라 회전력을 발생하는 복수의 블레이드(120) 및 상기 블레이드(120) 각각의 타단에 결합되는 환형의 슈라우드(130)를 포함하는 소형 프란시스 수차의 런너(100)를 제조하는 방법에 관한 것이다.1 and 2, the present invention includes a hub 110 coupled to a rotary shaft 31 of a small generator 30, one end of each of which is coupled to the hub 110 , A method of manufacturing a small Francis aberrant runner (100) including a plurality of blades (120) generating rotational force in accordance with a flow of incoming water and an annular shroud (130) coupled to the other end of each of the blades .

상기와 같은 구성의 소형 프란시스 수차의 런너(100)를 제조하기 위하여, 도 5 내지 8에 도시된 바와 같이 블레이드제작단계(S100), 허브제작단계(S200) 및 슈라우드제작단계(S300)를 통해 복수의 블레이드(120), 허브(110) 및 슈라우드(130)를 각각 개별적으로 제작한다.In order to manufacture the small Francis aberration runner 100 having the above-described configuration, a blade making step (S100), a hub making step (S200) and a shroud making step (S300) The hub 120, the hub 110, and the shroud 130 are separately fabricated.

즉, 블레이드제작단계(S100)는 도 6에 도시된 바와 같이 설정된 피치각에 따라 날개 형상으로 제작하되, 일단에는 허브측삽입부(121)가 돌출 형성되고, 타단에는 슈라우드측삽입부(122)가 돌출 형성되도록 상기 블레이드(120) 각각을 제작한다. 후술하겠지만, 상기 허브측삽입부(121)는 허브(110)의 허브측관통공(112)에 삽입 조립하기 위한 것이고, 상기 슈라우드측삽입부(122)는 슈라우드(130)의 슈라우드측관통공(131)에 삽입 조립하기 위한 것이다.6, the hub-side insertion portion 121 is protruded at one end and the shroud-side insertion portion 122 is formed at the other end, Each of the blades 120 is formed so as to protrude therefrom. The hub side insertion portion 121 is for inserting into the hub side through hole 112 of the hub 110 and the shroud side insertion portion 122 is formed in the shroud side through hole 112 of the shroud 130 131).

허브제작단계(S200)는 도 7에 도시된 바와 같이 중앙에 상기 회전축(31)이 삽입 결합되는 회전축결합공(111)이 관통 형성되고, 상기 회전축결합공(111)의 둘레를 따라 상기 블레이드(120) 각각의 허브측삽입부(121)가 삽입되는 복수의 허브측관통공(112)이 관통 형성되도록 상기 허브(110)를 제작한다.In the hub manufacturing step S200, a rotation shaft coupling hole 111 through which the rotation shaft 31 is inserted is formed at the center, as shown in FIG. 7, and the blade Side through holes 112 into which the hub-side insertion portions 121 of the respective hub-side insertion portions 121 are inserted.

또한, 슈라우드제작단계(S300)는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 블레이드(120) 각각의 슈라우드측삽입부(122)가 삽입되는 복수의 슈라우드측관통공(131)이 관통 형성되도록 상기 슈라우드(130)를 환형으로 제작한다.8, a plurality of shroud-side through holes 131 into which the shroud-side insertion portions 122 of the blades 120 are inserted are inserted into the shroud 130 (see FIG. 8) ).

상술한 블레이드제작단계(S100), 허브제작단계(S200) 및 슈라우드제작단계(S300)는 공정상 선후가 없으며, 각각을 별개로 제작하되 각각이 대응되어 삽입될 수 있도록 1조의 세트로서 정해진 크기에 맞게 제작되어야 한다. 이렇게, 복수의 블레이드(120), 허브(110) 및 슈라우드(130) 각각이 제작된 후 각각이 견고하게 조립된 후 용접 결합되어야 한다.The blade manufacturing step (S100), the hub manufacturing step (S200), and the shroud manufacturing step (S300) have no process steps. Each of the blades is manufactured separately, It should be tailored. In this way, each of the plurality of blades 120, the hub 110, and the shroud 130 are fabricated and then welded to each other after being firmly assembled.

이를 위하여 용접 작업을 수행하기 전에 조립과정을 수행하게 되는데, 도 5 및 9 내지 11에 도시된 바와 같이 허브투블레이드조립단계(S400) 및 블레이드투슈라우드조립단계(S500)를 수행하게 된다.To accomplish this, the assembly process is performed before performing the welding operation. As shown in FIGS. 5 and 9 to 11, the hub-to-blade assembly step (S400) and the blade-to-shroud assembly step (S500) are performed.

즉, 허브투블레이드조립단계(S400)는 도 9 및 10에 도시된 바와 같이 상기 허브(110)의 허브측관통공(112) 각각에 상기 블레이드(120) 각각의 허브측삽입부(121)를 삽입하여 조립한다.That is, in the hub-to-blade assembly step S400, the hub-side insertion portion 121 of each of the blades 120 is inserted into each of the hub-side through holes 112 of the hub 110 as shown in Figs. Insert it and assemble it.

또한, 블레이드투슈라우드조립단계(S500)는 도 10 및 11에 도시된 바와 같이 상기 허브(110)에 삽입 조립된 상기 블레이드(120) 각각의 슈라우드측삽입부(122)에 상기 슈라우드(130)의 슈라우드측관통공(131) 각각이 형합 삽입되도록 조립한다.In the blade-to-shroud assembly step S500, as shown in FIGS. 10 and 11, the shroud-side insertion portion 122 of each of the blades 120 inserted into the hub 110 is inserted into the shroud- The shroud side through holes 131 are assembled so as to be fitted together.

상기와 같이 허브투블레이드조립단계(S400)에 의해 허브(110)의 허브측관통공(112)에 블레이드(120)의 허브측삽입부(121)가 삽입하여 조립되면, 도면상 허브(110)의 하면방향으로 허브측관통공(112)을 통해 허브측삽입부(121)의 단면이 외부로 노출되고, 블레이드투슈라우드조립단계(S500)에 의해 블레이드(120)의 슈라우드측삽입부(122)에 상기 슈라우드(130)의 슈라우드측관통공(131)이 형합 삽입되면, 도면상 슈라우드(130)의 상면방향으로 슈라우드측관통공(131)을 통해 슈라우드측삽입부(122)의 단면이 외부로 노출된다.When the hub-side insertion portion 121 of the blade 120 is inserted and assembled into the hub-side through hole 112 of the hub 110 by the hub-to-blade assembly operation S400 as described above, Side insertion portion 121 is exposed to the outside through the hub side through hole 112 in the downward direction of the blade 120 and the shroud-side insertion portion 122 of the blade 120 by the blade-to-shroud assembly step S500, Side insertion hole 122 of the shroud 130 is inserted through the shroud side through hole 131 in the direction of the upper surface of the shroud 130 to the outside Exposed.

이렇게 허브(110), 복수의 블레이드(120) 및 슈라우드(130)가 삽입 조립된 상태에서, 도 5, 11 및 12에 도시된 바와 같이 슈라우드투블레이드용접단계(S600) 및 허브투블레이드용접단계(S700)를 수행하게 된다.In the state that the hub 110, the plurality of blades 120, and the shroud 130 are inserted and assembled, the shroud two-blade welding step S600 and the hub-to-blade welding step S700).

즉, 슈라우드투블레이드용접단계(S600)는 도 11에 도시된 바와 같이 상기 허브(110) 및 슈라우드(130) 사이에 상기 블레이드(120)가 삽입 조립된 상태에서 상기 슈라우드(130)의 슈라우드측관통공(131) 각각을 통해 외부로 노출된 상기 블레이드(120)의 슈라우드측삽입부(122) 각각을 상기 슈라우드측관통공(131)과 함께 용접 결합한다.That is, in the shroud-to-blade welding step S600, as shown in FIG. 11, when the blade 120 is inserted and assembled between the hub 110 and the shroud 130, the shroud- The shroud-side insertion portions 122 of the blade 120 exposed to the outside through the holes 131 are welded together with the shroud-side through holes 131.

또한, 허브투블레이드용접단계(S700)는 도 12에 도시된 바와 같이 상기 허브(110) 및 슈라우드(130) 사이에 상기 블레이드(120)가 삽입 조립된 상태에서 상기 허브(110)의 허브측관통공(112) 각각을 통해 외부로 노출된 상기 블레이드(120)의 허브측삽입부(121) 각각을 상기 허브측관통공(112)과 함께 용접 결합한다.In the hub-to-blade welding step S700, the hub 120 is inserted through the hub 110 in a state where the blade 120 is inserted and assembled between the hub 110 and the shroud 130, The hub side insertion portions 121 of the blade 120 exposed to the outside through the holes 112 are welded together with the hub side through holes 112.

상술한 슈라우드투블레이드용접단계(S600) 및 허브투블레이드용접단계(S700)를 통해 최종 조립 및 용접 결합이 완성된 런너(100)는 도 13에 도시하였다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이 슈라우드(130)의 슈라우드측관통공(131)에는 블레이드(120)의 슈라우드측삽입부(122)와 함께 용접결합된 용접결합면(WS)이 형성되고, 그 반대면인 허브(110)의 허브측관통공(112) 역시 도면에는 도시되지 않았으나 블레이드(120)의 허브측삽입부(121)와 함께 용접결합된 용접결합면(WS)이 형성된다.The runner 100 in which the final assembling and welding is completed through the shroud-to-blade welding step (S600) and the hub-to-blade welding step (S700) is shown in Fig. That is, as shown in FIG. 13, the shroud side through hole 131 of the shroud 130 is formed with a welded engagement surface WS welded together with the shroud-side insert 122 of the blade 120, The hub side through hole 112 of the hub 110 which is the opposite surface is also not shown in the drawing but a welded engagement surface WS welded together with the hub side insert 121 of the blade 120 is formed.

이렇게 최종 조립 및 용접결합된 상태의 런너(100)의 경우 용접결합면(WS)이 외부로 노출된 상태인데, 이 경우 용접결합면(WS)이 도면상 슈라우드(130)의 상면 또는 허브(110)의 하면과 일치하지 않고 돌출될 수 있다. 따라서, 이렇게 돌출된 용접결합면(WS)이 근접면과 일치하도록 연마작업을 수행하여 완성도를 높일 수 있으므로 연마작업단계(S800)를 더 포함할 수 있다. 즉, 연마작업단계(S800)는 도 5 및 13에 도시된 바와 같이 상기 슈라우드(130)의 슈라우드측관통공(131)과 상기 블레이드(120)의 슈라우드측삽입부(122) 간의 용접결합면(WS) 및 상기 허브(110)의 허브측관통공(112)과 상기 블레이드(120)의 허브측삽입부(121) 간의 용접결합면(WS)을 각각 연마작업한다.In this final assembled and welded state of the runner 100 the weld interface WS is exposed to the outside where the weld interface WS is in contact with the upper surface of the shroud 130 or the hub 110 The protrusions can be protruded without coinciding with the lower surface. Therefore, the polishing operation may be performed so that the welded engagement surface WS protruding in this manner coincides with the adjacent surface, so that the completion of the polishing operation can be further enhanced, so that the polishing operation step S800 may further be included. 5 and 13, the polishing operation step S800 is a step of connecting the shroud-side through hole 131 of the shroud 130 and the shroud-side insertion portion 122 of the blade 120 WS and the weld surface WS between the hub side through hole 112 of the hub 110 and the hub side insert portion 121 of the blade 120 are respectively polished.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 소형 프란시스 수차의 런너 제조방법은, 런너(100)를 구성하는 허브(110), 블레이드(120) 및 슈라우드(130)를 각각 별도로 제작하되, 종래와 다른 구조를 통해 각각을 삽입방식으로 조립한 후 외측에서 용접결합함으로써 용접에 의한 결합의 견고성을 통해 내구성을 담보하고, 생산성 향상 및 생산단가를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the method for manufacturing a small Francis aberration runner according to the present invention is a method for manufacturing a runner 100, a hub 120, a blade 120, and a shroud 130 separately from each other, Each of them is assembled in an insertion manner and welded on the outside, thereby ensuring durability through the firmness of the joint by welding, thereby improving the productivity and reducing the production cost.

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 기술분야에서 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 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.

100 : 런너
110 : 허브
111 : 회전축결합공 112 : 허브측관통공
120 : 블레이드
121 : 허브측삽입부 122 : 슈라우드측삽입부
130 : 슈라우드 131 : 슈라우드측관통공
WS : 용접결합면
S100 : 블레이드제작단계
S200 : 허브제작단계
S300 : 슈라우드제작단계
S400 : 허브투블레이드조립단계
S500 : 블레이드투슈라우드조립단계
S600 : 슈라우드투블레이드용접단계
S700 : 허브투블레이드용접단계
S800 : 연마작업단계100: Runner
110: Hub
111: rotating shaft coupling hole 112: hub side through hole
120: blade
121: hub side insertion portion 122: shroud side insertion portion
130: Shroud 131: Shroud side through hole
WS: Welding coupling surface
S100: Blade fabrication steps
S200: Hub making step
S300: Shroud production steps
S400: Hub-to-blade assembly phase
S500: Blade to shroud assembly phase
S600: Shroud-to-blade welding step
S700: Hub Two-blade Welding Step
S800: polishing step

Claims (2)

소형 발전기의 회전축에 결합되는 허브와, 각각의 일단이 상기 허브에 결합되고, 유입되는 물의 흐름에 따라 회전력을 발생하는 복수의 블레이드 및 상기 블레이드 각각의 타단에 결합되는 환형의 슈라우드를 포함하는 소형 프란시스 수차의 런너를 제조하는 방법에 있어서,
설정된 피치각에 따라 날개 형상으로 제작하되, 일단에는 허브측삽입부가 돌출 형성되고, 타단에는 슈라우드측삽입부가 돌출 형성되도록 상기 블레이드 각각을 제작하는 블레이드제작단계와,
중앙에 상기 회전축이 삽입 결합되는 회전축결합공이 관통 형성되고, 상기 회전축결합공의 둘레를 따라 상기 블레이드 각각의 허브측삽입부가 삽입되는 복수의 허브측관통공이 관통 형성되도록 상기 허브를 제작하는 허브제작단계와,
상기 블레이드 각각의 슈라우드측삽입부가 삽입되는 복수의 슈라우드측관통공이 관통 형성되도록 상기 슈라우드를 환형으로 제작하는 슈라우드제작단계와,
상기 허브의 허브측관통공 각각에 상기 블레이드 각각의 허브측삽입부를 삽입하여 조립하는 허브투블레이드조립단계와,
상기 허브에 삽입 조립된 상기 블레이드 각각의 슈라우드측삽입부에 상기 슈라우드의 슈라우드측관통공 각각이 형합 삽입되도록 조립하는 블레이드투슈라우드조립단계와,
상기 허브 및 슈라우드 사이에 상기 블레이드가 삽입 조립된 상태에서 상기 슈라우드의 슈라우드측관통공 각각을 통해 외부로 노출된 상기 블레이드의 슈라우드측삽입부 각각을 상기 슈라우드측관통공과 함께 용접 결합하는 슈라우드투블레이드용접단계와,
상기 허브 및 슈라우드 사이에 상기 블레이드가 삽입 조립된 상태에서 상기 허브의 허브측관통공 각각을 통해 외부로 노출된 상기 블레이드의 허브측삽입부 각각을 상기 허브측관통공과 함께 용접 결합하는 허브투블레이드용접단계와,
상기 슈라우드의 슈라우드측관통공과 상기 블레이드의 슈라우드측삽입부 간의 용접결합면 및 상기 허브의 허브측관통공과 상기 블레이드의 허브측삽입부 간의 용접결합면을 각각 연마작업하는 연마작업단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 프란시스 수차의 런너 제조방법.A plurality of blades each having one end coupled to the hub and generating a rotational force in accordance with the flow of the incoming water, and an annular shroud coupled to the other end of each of the blades, A method of manufacturing a runner of an aberration,
A blade manufacturing step of fabricating each of the blades so as to have a blade shape according to a set pitch angle, the hub side insert portion being protruded at one end and the shroud side insert portion being protruded at the other end,
And a plurality of hub side through holes through which the hub side insertion portions of the blades are respectively inserted are formed through the circumference of the rotary shaft coupling hole so as to penetrate the hub, Wow,
A shroud fabricating step of fabricating the shroud in an annular shape such that a plurality of shroud side through holes into which the shroud-side insertion portions of the blades are inserted are formed,
A hub-to-blade assembling step of assembling and inserting a hub-side inserting portion of each of the blades into each of the hub-side through holes of the hub,
A blade-to-shroud assembling step of assembling each of the shroud-side through holes of the shroud to be inserted into the shroud-side inserting portion of each of the blades inserted into the hub,
A shroud-to-blade welding process in which each of the shroud-side insertion portions of the blades exposed to the outside through each of the shroud-side through holes of the shroud is welded together with the shroud-side through hole while the blades are inserted and assembled between the hub and the shroud Step,
A hub-to-blade weld that welds each of the hub-side insert portions of the blade exposed to the outside through each hub-side through hole of the hub to the hub side through-hole together with the hub side through-hole while the blade is inserted and assembled between the hub and the shroud Step,
And a polishing operation step of grinding each of the welded surfaces between the shroud side through holes of the shroud and the shroud side insertions of the blades and the welded surfaces between the hub side through holes of the hub and the hub side inserts of the blades, respectively Of a small Francis aberration. 삭제delete
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190096219A (en) * 2018-02-08 2019-08-19 엘지전자 주식회사 A Manufacturing Method for Impeller
KR102038698B1 (en) 2019-06-27 2019-11-26 (주)대양수력 Method for Manufacturing Stay Vane Module of Large Francis Turbine
KR20220001574A (en) * 2020-06-30 2022-01-06 주식회사 에코닉스 How to Build Mixer Blades

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090095719A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Takeshi Tsukamoto Welding method and welding apparatus for an impeller
JP2010229944A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Toshiba Corp Francis type hydraulic machine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090095719A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Takeshi Tsukamoto Welding method and welding apparatus for an impeller
JP2010229944A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Toshiba Corp Francis type hydraulic machine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190096219A (en) * 2018-02-08 2019-08-19 엘지전자 주식회사 A Manufacturing Method for Impeller
KR102069575B1 (en) * 2018-02-08 2020-01-23 엘지전자 주식회사 A Manufacturing Method for Impeller
KR102038698B1 (en) 2019-06-27 2019-11-26 (주)대양수력 Method for Manufacturing Stay Vane Module of Large Francis Turbine
KR20220001574A (en) * 2020-06-30 2022-01-06 주식회사 에코닉스 How to Build Mixer Blades
KR102421401B1 (en) 2020-06-30 2022-07-15 주식회사 에코닉스 How to Build Mixer Blades

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