KR101790247B1 - 터빈용 더미링장치 - Google Patents

Abstract

케이싱과 로터 사이로 유동되는 유체에 대한 실링성능 및 유지보수 편의성이 개선되도록, 본 발명은 제1압력 및 제2압력에 의해 각각 구동되도록 로터부의 축방향을 따라 배열된 제1압력터빈부와 제2압력터빈부 사이를 구획하는 터빈용 더미링장치에 있어서, 상기 제1압력터빈부 및 상기 제2압력터빈부 사이에 배치되도록 케이싱에 결합되어 상기 로터부의 둘레를 따라 환형 공간부를 형성하되 상기 로터부와 대향되는 내주면에 원호형 베이스홈이 축방향으로 복수 형성된 더미베이스부; 복수로 구비되어 각각이 상기 더미베이스부의 내주면을 기설정된 비율로 커버하도록 상기 각 베이스홈에 착탈되되, 내주면에 원호형 장착홈이 형성된 더미미들부; 및 상기 장착홈에 슬라이드 결합되어 상기 로터부의 외주를 따라 유동되는 유체 흐름을 실링하는 더미실링부를 포함하는 터빈용 더미링장치를 제공한다.

Description

터빈용 더미링장치{dummy ring apparatus for turbine}

본 발명은 터빈용 더미링장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 케이싱과 로터 사이로 유동되는 유체에 대한 실링성능 및 유지보수 편의성이 개선되는 터빈용 더미링장치에 관한 것이다.

일반적으로, 증기 터빈은 단일 케이싱 내에, 고압 증기에 의해 구동되는 고압 터빈부, 중간압 증기에 의해 구동되는 중압 터빈부, 저압 증기에 의해 구동되는 저압 터빈부 등과 같이 상이한 압력범위의 증기에 의해 구동되는 복수의 터빈부를 포함하여 구비된다.

그리고, 각 터빈부는 로터부의 축방향을 따라 배열되며, 하나의 터빈부는 로터부를 따라 다단 배치된 복수의 고정블레이드와 회전블레이드로 구비된다. 이때, 증기의 운동에너지를 최대한 이용하기 위해 증기 터빈 내부로 유입된 증기는 각 터빈부를 순차적으로 거치며 각 터빈부 내의 회전블레이드에 회전력을 공급한 후 최종 배출된다.

즉, 고압 터빈부로 유입된 증기는 고압 터빈부 내의 회전블레이드에 에너지를 전달하고, 고압터빈부로부터 배출 및 재가열되어 중압 터빈부로 유입된다. 그리고, 중압 터빈부로 유입된 증기는 중압 터빈부 내의 회전블레이드에 에너지를 전달하고 중앙 터빈부로부터 배출되어 저압 터빈부로 유입된다.

이때, 고압 터빈부 및 중압 터빈부 사이, 중압 터빈부 및 저압 터빈부 사이의 증기 누출량이 큰 경우에 각 터빈부의 성능이 저하되어 실질적인 발전량이 감소될 수 있으므로 각 터빈부 사이에서 케이싱과 로터부 사이 공간을 밀폐/구획하도록 더미링장치가 장착된다.

도 1은 종래의 더미링장치를 나타낸 단면도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 종래의 더미링장치(1)는 외주부가 증기 터빈의 케이싱(미도시)에 결합되되 로터부(R)와 대향되는 내주부에 도브테일홈(2a)이 형성된 더미몸체부(2)와, 상기 도브테일홈(2a)에 장착되는 더미실링부(3)를 포함한다.

이때, 상기 도브테일홈(2a)은 상기 더미몸체부(2)의 내주에 축방향으로 다단 형성되며, 상기 더미실링부(3)는 상기 각 도브테일홈(2a)을 따라 상기 로터부(R)의 축방향을 따라 다단으로 설치될 수 있다.

그리고, 상기 각 더미실링부(3)는 내주면에 복수의 래비린스형 투쓰(3a)가 구비되며, 투스(3a) 단부와 로터부(R) 외주 사이의 간격 변화를 통한 유체의 교축작용(throttling process)을 이용하여 로터부(R)의 외주를 따라 유동되는 증기의 누설 유량이 감소될 수 있다.

그러나, 종래에는 로터부(R)와 래비린스 투쓰(3a) 사이로 유동되는 증기가 축방향으로 다단 배열된 더미실링부(3) 사이의 공간으로 유동되어 더미몸체부(2)와 직접 접촉되는 문제점이 있었다.

즉, 더미실링부(3) 사이의 간극으로 더미몸체부(2)를 향해 유동된 증기에 의해, 더미몸체부(2)의 도브테일홈(2a) 또는 더미몸체부(2)의 내주면(2b)이 쉽게 침식되었으며, 더미실링부(3)에 대한 지지력 약화로 누설 유량이 증가되거나 침식부로 유입된 증기에 의해 불필요한 진동 및 소음이 발생되는 문제점이 있었다.

더욱이, 더미몸체부(2)는 케이싱에 일체화되도록 결합되는 고가의 대형 정밀 부품이므로 교체 등의 유지보수시 특수 장비가 요구될 뿐만 아니라 많은 작업 시간과 비용이 요구되는 문제점이 있었다.

한국 등록특허 제10-0354353호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 케이싱과 로터 사이로 유동되는 유체에 대한 실링성능 및 유지보수 편의성이 개선되는 터빈용 더미링장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1압력 및 제2압력에 의해 각각 구동되도록 로터부의 축방향을 따라 배열된 제1압력터빈부와 제2압력터빈부 사이를 구획하는 터빈용 더미링장치에 있어서, 상기 제1압력터빈부 및 상기 제2압력터빈부 사이에 배치되도록 케이싱에 결합되어 상기 로터부의 둘레를 따라 환형 공간부를 형성하되 상기 로터부와 대향되는 내주면에 원호형 베이스홈이 축방향으로 복수 형성된 더미베이스부; 복수로 구비되어 각각이 상기 더미베이스부의 내주면을 기설정된 비율로 커버하도록 상기 각 베이스홈에 착탈되되, 내주면에 원호형 장착홈이 형성된 더미미들부; 및 상기 장착홈에 슬라이드 결합되어 상기 로터부의 외주를 따라 유동되는 유체 흐름을 실링하는 더미실링부를 포함하되, 상기 각 더미미들부는 상기 베이스홈의 원주방향 단면에 대응되는 도브테일형상의 베이스결합부와, 상기 베이스결합부의 반경방향 내측단에 연결되어 인접한 다른 더미미들부와 접촉되도록 축방향으로 확장 형성되되 축방향 단부에 원호형 링크결합홈이 형성된 커버몸체부를 포함하고, 상기 각 더미미들부는 상기 링크결합홈 중 상호 대면 배치된 한쌍에 연통 삽입된 링크부재에 의해 연결되되, 상기 링크부재는 상기 각 링크결합홈 간의 연통공간에 대응되도록 연장된 베이스링부와, 상기 각 링크결합홈 간 대향면을 커버하도록 상기 베이스링부의 축방향 양단부로부터 반경방향으로 연장 형성된 커버날개부를 포함하며, 상기 각 커버날개부는 상기 각 대향면에 밀착되도록 축방향 일측 및 타측으로 탄발 지지됨을 특징으로 하는 터빈용 더미링장치를 제공한다.

여기서, 상기 장착홈은 상기 더미실링부의 반경방향 외측단에 구비된 장착돌기의 원주방향 단면에 대응되는 도브테일 형상의 제1장착홈부와, 상기 제1장착홈부의 중앙라인을 따라 반경방향 외측으로 함몰 형성된 제2장착홈부를 포함하되, 상기 제2장착홈부에는 상기 장착돌기를 반경방향 내측으로 탄발 가압하는 탄성부재가 개재됨이 바람직하다.

또한, 상기 제1장착홈부는 상기 장착돌기의 반경방향 두께로부터 기설정된 제1유격간격에 대응되도록 반경방향으로 확장되어 형성되되, 상기 제1유격간격은 상기 로터부의 최대편심진동거리에 대응되도록 설정됨이 바람직하다.

그리고, 상기 링크부재는 기설정된 제1온도 이상에서 상기 커버날개부 및 상기 베이스링부 간 연결각도가 증가되도록 변형되는 형상기억합금으로 구비됨이 바람직하다.

삭제

상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 상기 케이싱에 고정된 더미베이스부가 더미미들부에 의해 커버된 후, 더미미들부를 통해 더미실링부가 장착됨에 따라 로터부측 증기로 인한 침식이 더미미들부에 집중되므로 고가의 대형 정밀 부품인 더미베이스부의 교체 없이 침식이 발생된 더미미들부만을 간단하게 교체 사용할 수 있어 장치의 유지 보수 편의성 및 경제성이 개선될 수 있다.

둘째, 상기 더미실링부가 로터부의 고속 및 저속시 회전궤적의 최대편차량에 대응되는 간격 내에서 유체 압력 변화에 따라 탄발 이동되며 더미실링부 및 로터부 사이의 간극이 자동 조절되므로 과대 간극으로 인한 유체 누설 및 과소 간극으로 인한 접촉 마모 손상이 최소화되어 장치의 실링성능 및 내구성이 개선될 수 있다.

셋째, 상기 링크결합홈에 축방향으로 탄성 변형되는 링크부재가 삽입되어 더미미들부 사이의 간극이 안정적으로 밀폐될 수 있으므로, 다단 배열된 더미미들부 사이 간극을 통한 증기 유동과 그에 따른 더미베이스부의 침식/마모 손상이 최소화되어 제품의 실링성능 및 내구성이 더욱 개선될 수 있다.

넷째, 상기 링크부재가 설정된 온도 이상에서 축방향으로 확장 변형되는 형상기억합금으로 구비되므로, 저온상태에서 링크부재 및 링크결합홈 간 유격을 통해 각 더미미들부가 상호 독립적으로 반경방향 유동되며 더미실링부의 내주측 최대간극이 조절되고 고온상태에서 링크부재의 확장에 따른 축방향 압력으로 각 더미미들부가 고정되어 조절된 최대간극이 유지되므로 장치의 실링성능이 개선될 수 있다.

도 1은 종래의 더미링장치를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터빈용 더미링장치를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터빈용 더미링장치의 링크부재를 나타낸 사시도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터빈용 더미링장치를 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터빈용 더미링장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터빈용 더미링장치를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터빈용 더미링장치의 링크부재를 나타낸 사시도이다.

도 2 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 터빈용 더미링장치(100)는 더미베이스부(10), 더미미들부(20), 그리고 더미실링부(30)를 포함한다. 여기서, 상기 터빈용 더미링장치(100)는 제1압력 및 제2압력에 의해 각각 구동되도록 로터부(R)의 축방향을 따라 배열된 제1압력터빈부와 제2압력터빈부 사이를 구획한다.

상세히, 상기 터빈(미도시)은 단일 케이싱(미도시) 내에 구비된 복수의 압력터빈부(미도시)를 포함한다. 즉, 터빈 전체를 덮는 케이싱(미도시)의 내부에 로터부(R)가 배치되되, 상기 로터부(R)의 축방향을 따라 복수의 압력터빈부(미도시)가 배열된다. 이때, 각 압력터빈부는 고압, 중압, 저압 등 상호 상이한 압력범위의 증기에 의해 구동될 수 있다. 즉, 상기 제1압력 및 제2압력은 고압/중압, 중압/저압, 혹은 고압/저압 등과 같이 상호 상이한 두 개의 압력범위를 의미한다.

예를 들어, 고압증기가 유입되는 상기 로터부(R)의 전단측에 고압 압력터빈부가 배치되고, 고압 압력터빈부의 후방을 따라 중압 압력터빈부, 저압 압력터빈부 등이 순차 배치될 수 있다. 이때, 고압 압력터빈부로 유입된 증기는 고압 압력터빈부 내의 회전블레이드에 에너지를 전달하고 고압 압력터빈부로부터 배출 및 재가열되어 중압 압력터빈부로 유입된다. 또한, 중압 압력터빈부로 유입된 증기는 중압 압력터빈부 내의 회전블레이드에 에너지를 전달하고 중압 압력터빈부로부터 배출되어 저압 압력터빈부로 유입된다.

그리고, 상기 더미링장치(100)는 고압 압력터빈부 및 중압 압력터빈부 사이, 중압 압력터빈부 및 저압 압력터빈부 사이 등과 같이 상호 상이한 압력범위의 증기로 구동되는 두 압력터빈부 사이를 구획하도록 배치되며, 두 압력터빈부 사이의 증기누출량을 저감시켜 각 압력터빈부의 발전 효율을 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 더미베이스부(10)는 상기 제1압력터빈부 및 상기 제2압력터빈부 사이에 배치된다. 여기서, 상기 제1압력터빈부 및 상기 제2압력터빈부는 고압 압력터빈부 및 중압 압력터빈부, 중압 압력터빈부 및 저압 압력터빈부, 고압 압력터빈부 및 저압 압력터빈부 등과 같이 상호 상이한 두개의 압력범위에서 구동되는 압력터빈부를 의미한다.

상세히, 상기 더미베이스부(10)는 상기 케이싱의 내주로부터 상기 케이싱 중앙측 로터부(R)의 외주 사이의 영역 중 상기 케이싱의 내주에 인접한 외곽영역에 대응되는 링 형상의 부재로 구비되어, 외측단이 상기 케이싱의 내주에 결합된다.

이때, 상기 더미베이스부(10)는 둘 이상의 원호형으로 분할되어, 분할된 각각의 외측단이 케이싱의 내주를 따라 순차 결합됨에 따라 상기 로터부(R)의 외경을 완전하게 감싸도록 배치될 수 있으며, 상기 더미베이스부(10)의 내측단과 상기 로터부(R)의 외주면 사이에는 소정의 환형 공간부가 형성된다.

또한, 상기 더미베이스부(10)에는 상기 로터부(R)의 외주면과 대향되는 내주면에 원호형 베이스홈(11)이 축방향으로 복수 형성되며, 각 원호형 베이스홈(11)에 각 더미미들부(20)가 장착됨에 따라 상기 더미베이스부(10)의 내주에 복수의 더미미들부(20)가 축방향으로 다단 배열될 수 있다.

상세히, 하나의 베이스홈(11)은 원주방향 단면이 도브테일 형상을 갖도록 더미베이스부(10)의 내주면으로부터 반경방향 외측을 향해 함몰 형성되며, 더미베이스부(10)의 원주방향을 따라 연속된 원호형태로 구비된다. 이때, 상기 베이스홈(110)의 원주방향 양단부는 원호형으로 분할된 더미베이스부(10)의 양단부를 통해 노출되며, 상기 더미미들부(20)는 노출된 베이스홈(11)의 원주방향 양단부 중 하나를 통해 슬라이드 삽입 및 인출되어 착탈될 수 있다.

그리고, 상기 베이스홈(11)은 상기 더미베이스부(10)의 내주면에 축방향으로 복수 형성되며, 각각이 축방향을 따라 소정의 간격으로 이격 배치되도록 형성된다.

여기서, 상기 더미베이스부(10)는 원심주조를 통해 완전한 링 형상을 갖는 일체형 부재로 제조된 후 기설정된 각도로 절삭되어 분할될 수 있으며, 부품의 형상 정밀도 및 생산성이 개선될 수 있다.

한편, 상기 더미미들부(20)는 복수로 구비되어 각각이 상기 더미베이스부(10)의 내주면을 기설정된 비율로 커버하도록 상기 각 베이스홈(11)에 착탈된다.

상세히, 상기 더미미들부(20)는 상기 더미베이스부(10)의 내주로부터 상기 로터부(R)의 외주 사이의 영역 중 상기 더미베이스부(10)의 내주에 인접한 외곽영역에 대응되는 링 형상의 부재로 구비된다.

이때, 상기 각 더미미들부(20)는 둘 이상의 원호형으로 분할되어, 분할된 각각의 외측단이 베이스홈(11)을 따라 순차 결합되어, 상기 더미베이스부(10)의 내주 및 상기 로터부(R)의 외주를 완전하게 감싸도록 배치될 수 있으며, 상기 더미미들부(20)의 내측단과 상기 로터부(R) 사이에는 소정의 환형 공간부가 형성된다.

여기서, 상기 더미미들부(20)는 원심주조를 통해 완전한 링 형상을 갖는 일체형 부재로 제조된 후 기설정된 각도로 절삭되어 분할될 수 있으며, 부품의 형상 정밀도 및 생산성이 개선될 수 있다.

또한, 상기 더미미들부(20)는 상기 더미베이스부(10)에 형성된 베이스홈(11)의 개수에 대응되는 개수로 복수 구비되며, 하나의 더미미들부(20)는 상기 더미베이스부(10)의 전체 내주면 중 베이스홈(11)의 개수로 분할된 하나의 영역에 대응되는 크기로 형성된다.

즉, 상기 더미미들부(20)의 모든 베이스홈(11)에 더미미들부(20)가 장착되면, 상기 더미베이스부(10)의 내주면이 완전하게 커버될 수 있다. 이때, 상기 각 더미미들부(20)는 교체 편의성을 위해 상호 동일한 규격으로 구비됨이 더욱 바람직하다. 예를 들어, 상기 더미베이스부(10)에 축방향으로 2개의 베이스홈(11)이 형성된 경우, 상기 더미미들부(20)는 일측 베이스홈(11)에 대응되는 더미베이스부(10)의 내주 전방영역을 감싸는 크기로 형성된 하나와, 타측 베이스홈(11)에 대응되는 더미베이스부(10)의 내주 후방영역을 감싸는 크기로 형성된 다른 하나(20c)로 구비될 수 있다. 이때, 두 더미미들부(20)가 2개의 베이스홈(11)에 각각 장착되면, 상기 더미베이스부(10)의 내주면이 완전하게 커버될 수 있다.

또한, 상기 더미미들부(20)는 상기 베이스홈(11)의 원주방향 단면에 대응되는 도브테일 형상의 베이스결합부(20a)와 상기 베이스결합부(20a)의 반경방향 내측단에 연결된 커버몸체부(20b)를 포함한다.

상세히, 상기 커버몸체부(20b)는 상기 베이스결합부(20a)가 장착되는 베이스홈(11)과 인접한 더미베이스부(10)의 내주면을 커버하는 링형상으로 구비되며, 인접한 다른 더미미들부(20c)의 커버몸체부에 접촉되도록 축방향으로 확장 형성되어 구비된다.

즉, 각 베이스홈에 장착되는 커버몸체부(20b)는 전단부 또는 후단부 혹은 양단부가 인접한 다른 베이스홈에 장착된 커버몸체부(20c)와 접하도록 상기 더미베이스부(10)의 전체 축방향 길이 및 베이스홈(11) 개수에 따라 축방향 길이가 설정됨이 바람직하다.

이에 따라, 상기 각 더미미들부(20)가 장착된 상기 더미베이스부(10)의 내주면이 완전하게 커버되어 로터부(R)의 외주를 따라 유동되는 증기에 대한 직접 노출이 원천적으로 차단될 수 있다.

즉, 상기 로터부(R)의 외주를 따라 유동되는 증기로 인한 침식 또는 마모 손상이 더미미들부(20)의 내주면으로 집중될 수 있으므로, 고가의 대형 정밀 부품인 더미베이스부(10)의 교체 없이 침식이 발생된 소형의 더미미들부(20)만을 간단하게 교체 사용함에 따라 장치의 유지 보수 편의성 및 경제성이 개선될 수 있다.

또한, 상기 커버몸체부(20b)에는 상기 로터부(R)와 대향되는 내주면을 따라 원호형 장착홈(21)이 형성된다.

이때, 상기 장착홈(21)은 상기 커버몸체부(20b)의 내주면으로부터 반경방향 외측으로 향해 함몰 형성되며, 상기 커버몸체부(20b)의 원주방향을 따라 연속된 원호형태로 구비된다.

여기서, 상기 장착홈(21)는 하나의 커버몸체부(20b)에 하나로 형성될 수 있으나, 상기 커버몸체부(20b)의 상기 커버몸체부(20b)의 축방향 길이에 따라 하나의 커버몸체부(20b)에 둘 이상이 형성되는 것도 가능하다. 즉, 상기 장착홈(21)은 상기 커버몸체부(20b)의 내주면에 축방향을 따라 다단으로 형성될 수 있으며, 각각이 축방향을 따라 소정의 간격으로 이격 배치되도록 형성됨이 바람직하다.

이때, 상기 장착홈(21)의 원주방향 양단부는 원호형으로 분할된 더미미들부(20)의 원주방향 양단부를 통해 노출되며, 상기 더미실링부(30)는 노출된 장착홈(21)의 원주방향 양단부 중 하나를 통해 슬라이드 삽입 및 인출되어 착탈될 수 있다. 여기서, 상기 장착홈(21)은 원주방향 단면이 도브테일 형상으로 구비된 제1장착홈부(21a)와, 상기 제1장착홈부(21a)의 내측단 중앙라인으로부터 반경방향 외측으로 함몰 형성된 제2장착홈부(21b)를 포함함이 바람직하다.

한편, 상기 더미실링부(30)는 상기 장착홈(21)에 슬라이드 결합되어 상기 로터부(R)의 외주를 따라 유동되는 유체 흐름을 실링한다.

상세히, 상기 더미실링부(30)는 상기 더미미들부(20)의 내주로부터 상기 로터부(R)의 외주 사이의 영역 중 상기 더미미들부(20)의 내주에 인접한 외곽영역에 대응되는 링 형상의 부재로 구비된다.

그리고, 상기 더미실링부(30)는 둘 이상의 원호형으로 분할되어, 분할된 각각의 외측단이 장착홈(21)을 따라 순차 결합됨에 따라 상기 로터부(R)의 외경을 완전하게 감싸도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 더미실링부(30)는 원심주조를 통해 완전한 링 형상을 갖는 일체형 부재로 제조된 후 기설정된 각도로 절삭되어 분할될 수 있으며, 부품의 형상 정밀도 및 생산성이 개선될 수 있다.

한편, 상기 더미실링부(30)는 하나의 더미미들부(20)에 하나씩 장착되며 복수의 더미미들부(20)를 통해 축방향으로 다단 배열될 수 있으며, 하나의 더미미들부(20)마다 복수 장착되어 축방향으로 다단 배열되는 것도 가능하며, 상기 로터부(R) 및 상기 더미미들부(20)의 사이의 유체 흐름을 실링할 수 있다.

상세히, 상기 더미실링부(30)는 도브테일 형상으로 구비되어 상기 제1장착홈부(21a)에 슬라이드 삽입 및 분리되는 장착돌기(30a)와, 상기 장착돌기(30a)의 반경방향 내측단에 연결된 실링몸체부(30b)를 포함한다.

이때, 상기 실링몸체부(30b)의 내주면에는 복수의 라비린스 투쓰(31)가 돌설되며, 투쓰(31)의 단부 및 로터부(R) 표면 사이의 간극 변화를 통한 유체의 교축작용(throttling process)을 통해 로터부(R)의 외주를 따라 유동되는 증기의 누설 유량이 저감될 수 있으며, 각 압력터빈부를 통한 발전효율이 개선될 수 있다.

물론, 상기 실링몸체부(30b)의 내주면에는 유연성 브리스틀(bristle)의 집합체인 브러시실링 또는 유연성 박판의 집합체인 리프실링 등이 구비되는 것도 가능하며, 이러한 부가적인 밀폐구조는 자유롭게 선택되어 부가될 수 있으며, 상기 라비린스 투쓰(31)를 대체하여 적용되는 것도 가능하다.

여기서, 상기 제2장착홈부(21a)에는 상기 더미실링부(30)의 장착돌기(30a)를 반경방향 내측으로 탄발 가압하는 탄성부재(29)가 개재됨이 바람직하다.

상세히, 상기 탄성부재(29)는 상기 제2장착홈부(21a)의 축방향 길이에 대응되는 축방향 길이의 원호형 판스프링부재로 구비되어 상기 장착돌기(30a)의 외측단 및 상기 제2장착홈부(21a) 사이에 삽입될 수 있다.

이에 따라, 별도의 고정수단 없이도 상기 제2장착홈부(21a)에 고정될 수 있으며, 축방향 유동 없이 상기 더미실링부(30)에 반경방향 내측을 향한 탄성력을 제공할 수 있다.

이때, 상기 탄성부재(29)에는 상기 제2장착홈부(21a)의 곡률을 초과하는 곡률을 갖는 하나 이상의 C자형 탄성구간이 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 제2장착홈부(21a)에는 물결 형상으로 연결된 원호형 판스프링부재, C자형 판스프링부재가 원주방향으로 다단 배치되도록 삽입될 수 있다.

여기서, 상기 탄성부재(29)는 상기 장착돌기(30a)의 반경방향 외측단을 반경방향 내측으로 탄발 가압하여, 실링몸체부(30b)의 내주면에 형성된 라비린스 투쓰(31) 등의 실링구조가 상기 로터부(R)의 외주로부터 균일한 간격으로 정렬 배치되도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 상기 로터부(R)의 외주를 따라 유동되는 유체 흐름이 안정적으로 실링될 수 있다.

한편, 상기 제1장착홈부(21b)는 상기 장착돌기(30a)의 반경방향 두께(a1,a2)로부터 기설정된 제1유격간격(c1,c2)에 대응되도록 반경방향으로 확장되어 형성됨이 바람직하다.

즉, 상기 제1장착홈부(21b)의 반경방향 두께(b1,b2)는 상기 장착돌기(30a)의 반경방향 두께(a1,a2)를 초과하도록 구비되며, 상기 장착돌기(30a)의 반경방향 두께(a1,a2)에 상기 제1유격간격(c1,c2)를 포함하여 구비될 수 있다.

상세히, 상기 제1장착홈부(21b)는 도브테일 형상으로 반경방향 내측단이 좁고 반경방향 외측단측이 축방향으로 확장된 형상으로 구비되며, 상기 장착돌기(30a) 역시 동일한 도브테일 형상으로 반경방향 내측단측이 좁고 반경방향 외측단측이 축방향으로 확장된 형상으로 구비된다.

이때, 상기 장착돌기(30a)의 반경방향 두께(a1,a2)는 반경방향 내측단측 좁은 부분의 반경방향 두께(a2)와, 반경방향 외측단측 확장된 부분의 반경방향 두께(a1)를 포괄하는 의미로 이해함이 바람직하다.

그리고, 상기 제1장착홈부(21b)의 반경방향 두께(b1,b2)는 반경방향 내측단측 좁은 부분의 반경방향 두께(b2)와, 반경방향 외측단측 확장된 부분의 반경방향 두께(b1)를 포괄하는 의미로 이해함이 바람직하다.

즉, 상기 제1장착홈부(21b)는 반경방향 내측단측 좁은 부분의 반경방향 두께(b2)가 상기 장착돌기(30a)의 반경방향 내측단측 좁은 부분의 반경방향 두께(a2)로부터 제1유격간격(c2)에 대응되도록 확장되도록 구비된다.

그리고, 상기 제1장착홈부(21b)는 반경방향 외측단측 넓은 부분의 반경방향 두께(b1)가 상기 장착돌기(30a)의 반경방향 외측단측 넓은 부분의 반경방향 두께(a1)로부터 제1유격간격(c1)에 대응되도록 확장되도록 구비된다.

이에 따라, 상기 더미실링부(30)가 상기 제1장착홈부(21b)에 결합된 상태에서 반경방향 외측 및 내측을 향해 탄발 유동될 수 있다.

즉, 상기 장착돌기(30a)의 반경방향 외측단측 넓은 부분이 상기 제1장착홈부(21b)의 반경방향 외측단측 넓은 부분에 삽입된 상태에서 상기 장착돌기(30a)와 상기 제1장착홈부(21b) 사이에 상기 제1유격간격(c1)에 대응되는 여유공간이 형성되고, 상기 더미미들부(20)의 내주면 및 상기 실링몸체부(30b)의 외주면 사이에 상기 제1유격간격(c2)에 대응되는 여유공간이 형성될 수 있다.

이때, 상기 더미실링부(30)는 상기 제1장착홈부(21b)의 내부측 제1유격간격(c1)과, 상기 더미미들부(20)의 반경방향 내측단측 제1유격간격(c2) 중 작은 하나에 대응되는 간격으로 반경방향 탄발 이동될 수 있다.

한편, 상기 제1유격간격(c1,c2)은 상기 로터부(R)의 최대편심진동거리에 대응되도록 설정됨이 바람직하다. 즉, 상기 제1장착홈부(21b)의 내부측 제1유격간격(c1)과, 상기 더미미들부(20)의 반경방향 내측단측 제1유격간격(c2) 중 상기 더미실링부(30)의 반경방향 탄발 이동을 제한하는 작은 하나가 상기 최대편심진동거리에 대응되도록 설정된다.

이때, 상기 로터부(R)의 최대편심진동거리는 상기 로터부(R)의 정지 또는 저속회전상태에서 외주면측 회전궤적으로부터 상기 로터부(R)의 고속회전상태에서 외주면측 회전궤적 간의 편차를 의미한다.

상세히, 상기 로터부(R)는 불가피한 가공편차나 운동에너지를 공급하는 증기의 온도로 인한 열변형으로 회전시 진동이 발생하게 되며, 정지/저속시 회전궤적과, 고속시 회전궤적 간의 편차가 존재하게 된다. 그리고, 상기 로터부(R)의 정지/저속 회전시 및 고속 회전시, 상기 더미실링부(30)의 라비린스 투쓰(31) 단부로부터 로터부(R)의 외주면 사이에 간격이 변화된다.

이때, 상기 라비린스 투쓰(31) 단부로부터 로터부(R) 사이의 간격이 과도하게 감소되면, 로터부(R)의 외주를 따라 유동되는 유체가 과압축되어 로터부(R)의 진동량이 증가되거나 소음을 유발할 우려가 있으며, 로터부(R)의 외주면과 라비린스 투쓰(31)가 상호 접촉되어 마모 손상을 유발할 우려가 있다.

또한, 상기 라비린스 투쓰(31) 단부로부터 로터부(R) 사이의 간격이 과도하게 증가되면, 로터부(R)의 외주를 따라 유동되는 누설 유량이 증가되어 각 압력터빈부의 발전 효율이 저감될 우려가 있다.

이때, 상기 더미실링부(30)가 상기 탄성부재(29)에 탄발 지지된 상태에서, 상기 로터부(R)의 최대편심진동거리에 대응되는 제1유격간격으로 탄발 이동될 수 있으므로, 상기 로터부(R)의 외주를 따라 유동되는 유체 압력에 대응하여 상기 더미실링부(30)의 반경방향 위치가 자동 조절될 수 있다.

즉, 상기 라비린스 투쓰(31) 단부 및 로터부(R) 사이의 유체 압력이 증가되면 상기 더미실링부(30)가 반경방향 외측으로 탄발 이동되고, 상기 라비린스 투쓰(31) 단부 및 로터부(R) 사이의 유체 압력이 감소되면 탄성력에 의해 상기 더미실링부(30)가 반경방향 내측으로 복원 이동될 수 있다.

이처럼, 상기 더미실링부(30)가 로터부(R)의 고속 및 저속시 회전궤적의 최대편차량에 대응되는 간격 내에서 로터부(R)의 외주측 유체 압력 변화에 따라 탄발 이동되며 더미실링부(30) 및 로터부(R) 사이의 간극이 자동 조절되므로 과대 간극으로 인한 유체 누설 및 과소 간극으로 인한 접촉 마모 손상이 최소화되고, 간극을 통한 유체 흐름이 안정화됨에 따라 장치의 실링성능 및 내구성이 개선될 수 있다.

한편, 상기 각 더미미들부(20)의 커버몸체부(20b)에는 다른 더미미들부와 대향되는 축방향 단부를 따라 원호형 링크결합홈(22)가 형성되되, 축방향으로 상호 인접 배치된 한쌍의 더미미들부(20)는 상기 링크결합홈(22) 중 상호 대면 배치된 한쌍에 연통 삽입된 링크부재(40)에 의해 연결됨이 바람직하다.

즉, 상기 더미베이스부(10)의 전방측 베이스홈(11)에 결합된 더미미들부(20)에는 커버몸체부(20b)의 축방향 후단부에 링크결합홈(22)이 형성되고, 상기 더미미베이스부(10)의 후방측 베이스홈에 결합된 더미미들부(20c)에는 커버몸체부의 축방향 전단부에 링크결합홈(22c)이 형성된다.

그리고, 전방측 더미미들부(20)의 링크결합홈(22)은 커버몸체부(20b)의 축방향 후단부가 전방측으로 함몰 형성된 원호형으로 구비되며, 후방측 더미미들부(20c)의 링크결합홈(22c)은 커버몸체부의 축방향 전단부가 후방측으로 함몰 형성되어 상호 대면 배치 및 연통될 수 있다.

이때, 상호 대면 배치된 한쌍의 링크결합홈(22,22c) 중 전방측 하나에는 상기 링크부재(40)의 축방향 전방측 일부분이 삽입되고, 상호 대면 배치된 한쌍의 링크결합홈(22,22c) 중 후방측 하나에는 상기 링크부재(40)의 축방향 후방측 일부분이 삽입될 수 있다.

즉, 상기 링크부재(40)는 축방향 전단부 및 후단부가 한쌍의 링크결합홈(22,22c)에 연통 삽입되어, 상호 인접하게 배치된 더미미들부(20) 사이를 연결할 수 있다.

이처럼, 상기 더미베이스부(10)의 내주면이 상기 각 더미미들부(20)에 의해 1차 커버되되, 더미미들부(20) 사이 공간이 링크부재(40)에 의해 2차 커버되므로 로터부(R)의 외주를 따라 유동되는 증기 및 더미베이스부(10) 간 직접 접촉이 완전하게 차단될 수 있다.

한편, 상기 링크부재(40)는 상기 각 링크결합홈(22,22c) 간의 연통공간에 대응되도록 연장된 베이스링부(40c)와, 상기 베이스링부(40c)의 축방향 양단부로부터 반경방향으로 연장 형성된 커버날개부(40a,40b)를 포함함이 바람직하다.

상세히, 상기 연통공간은 상호 대면 배치된 한쌍의 링크결합홈(22,22c) 간의 연결된 내부공간을 의미하며, 상기 베이스링부(40c)는 상기 연통공간의 축방향 길이에 대응되는 두께의 띠부재가 원주형으로 휘어져 형성될 수 있다.

그리고, 상기 커버날개부(40a,40b)는 상기 베이스링부(40c)의 축방향 양단부로부터 상기 링크결합홈(22,22c)의 방향방향 두께에 대응되도록 연장되어 형성되되, 내측단부가 축방향 일측 및 타측으로 상호 이격되도록 탄발 지지되어 상기 베이스링부(40c)의 테두리에 연결된다.

즉, 상기 링크부재(40)는 상기 커버날개부(40a,40b)가 축방향 일측 및 타측으로 상호 이격되도록 탄발 지지되는 원호형상의 'ㄷ'자형 판스프링부재로 구비됨이 바람직하다. 물론, 상기 커버날개부(40a,40b) 사이에 탄성력이 보강되도록 코일 형태나 판 형태의 스프링부재가 더 배치되는 것도 가능하다.

이때, 상기 베이스링부(40c)가 상기 연통공간을 따라 배치되면, 상기 커버날개부(40a,40b)는 상기 링크결합홈(22,22c) 간의 대향면을 커버할 수 있다.

여기서, 상기 링크결합홈(22,22c) 간의 대향면은 상호 연통된 한쌍의 링크결합홈(22,22c)에서 서로 마주보는 면을 의미하며, 전방측 링크결합홈(22)의 축방향 후면부와 후방측 링크결합홈(22c)의 축방향 전면부를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.

그리고, 상기 베이스링부(40c)의 축방향 길이 및 상기 커버날개부(40a,40b)의 내측단부 사이 간격은 상기 연통공간의 축방향 길이 미만으로 구비되며, 상기 커버날개부(40a,40b)의 외측단부 사이 간격은 상기 연통공간의 축방향 길이를 초과하도록 구비된다.

즉, 상기 커버날개부(40a,40b)는 상기 베이스링부(40c)와 연결된 내측단부로부터 외측단부를 향해 갈수록 축방향 간격이 증가되는 V자 형태로 경사지게 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 링크부재(40)가 상기 연통공간에 삽입되면, 상기 커버날개부(40a,40b)는 외측단부 간의 축방향 간격이 좁아지도록 탄성 변형된 상태에서 상기 각 대향면에 밀착될 수 있다.

이에 따라, 상기 링크부재(40)의 축방향 양단부가 상기 링크결합홈(22,22c)에 정확하게 밀착된 상태를 유지할 수 있으며, 상기 더미미들부(20,20c) 사이의 간극이 안정적으로 밀폐될 수 있다.

즉, 상기 링크결합홈(22,22c)에 축방향으로 탄성 변형되는 링크부재(40)가 삽입되어, 축방향으로 다단 배열 더미미들부(20)가 일체로 링크 연결되며 더미미들부(20) 사이의 간극이 안정적으로 밀폐될 수 있으므로 상기 더미미들부(20,20c) 간 간극을 통한 증기 유입 및 상기 더미베이스부(10)의 침식/마모 손상이 최소화될 수 있으며, 제품의 실링성능 및 내구성이 더욱 개선될 수 있다.

한편, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터빈용 더미링장치를 나타낸 단면도이다. 본 다른 실시예에서는 링크부재(240)를 제외한 기본적인 구성이 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 4a 내지 도 4b에서 보는 바와 같이, 상기 링크부재(240)는 기설정된 제1온도 이상에서 상기 커버날개부(240a,240b) 및 상기 베이스링부(240c) 간 연결각도가 증가되도록 변형되는 형상기억합금으로 구비됨이 바람직하다.

상세히, 상기 더미미들부(220,220c)의 베이스결합부 및 상기 베이스홈 사이, 상기 더미베이스부(210)의 내주면으로부터 상기 더미미들부(220,220c)의 커버몸체부 사이에는 소정의 유격공간이 형성된다. 이에 따라, 상기 터빈의 작동 단계별 로터부(R)의 회전량 또는 유체의 유동량에 대응하여 상기 각 더미미들부(220,220c)가 반경방향으로 유격 이동될 수 있다.

이때, 상기 링크부재(240)는 상기 커버날개부(240a,240b)의 반경방향 두께가 상기 링크결합홈(222,222c)의 반경방향 두께미만으로 구비됨이 바람직하며, 상기 링크부재(240)가 상기 각 링크결합홈(222,222c)에 연통 삽입된 상태에서도 상기 각 더미미들부(220,220c)가 반경방향으로 유격 이동될 수 있다.

여기서, 상기 형상기억합금은 미리 지정된 일정한 온도에서 정해진 형상으로 복귀되는 특성을 가진 합금을 의미하며, 니켈(Ni)/티타늄(Ti) 합금, 구리/아연 합금, 금/구리/아연 합금 등 다양한 종류로 구비될 수 있다.

상세히, 상기 링크부재(240)는 상기 제1온도 미만의 저온에서 상기 커버날개부(240a,240b) 및 상기 베이스링부(240c) 간 연결각도가 제1각도(θ1)를 유지하되, 기설정된 제1온도 이상의 정상 고온 상태에서 상기 연결각도가 제1각도(θ1)를 초과하는 제2각도(θ2)로 변형되도록 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 제1온도는 상기 터빈이 구동 초기 상태에서 벗어나 정상 구동되어, 상기 로터부(R)의 정상상태로 고속 회전될 수 있는 시점에서의 내부 온도를 의미하며, 터빈의 규격 등에 따라 실험적으로 도출 및 설정될 수 있다.

즉, 상기 링크부재(240)는 저온상태에서 상기 각 커버날개부(240a,240b)의 외측단부 사이 간격이 상기 각 커버날개부(240a,240b)의 내측단부 사이 간격 이하로 유지하며 각 커버날개부(240a,240b)의 외측단이 상기 각 링크결합홈(222,222c)의 대향면으로부터 소정의 유격을 가질 수 있다.

그리고, 상기 링크부재(240)가 제1온도 이상으로 가열되면, 상기 각 커버날개부(240a,240b)의 외측단부 사이 간격이 상기 각 커버날개부(240a,240b)의 내측단부 사이 간격을 초과하도록 변형되며, 각 커버날개부(240a,240b)의 외측단이 상기 각 링크결합홈(222,222c)의 대향면에 밀착될 수 있다.

이때, 상기 각 커버날개부(240a,240b)의 외측단부가 상기 링크결합홈(222,222c)의 대향면으로부터 소정의 유격을 가진 상태에서는 상기 각 더미미들부(220,220c)가 상호 독립적으로 반경방향으로 이동될 수 있다.

그리고, 상기 각 커버날개부(240a,240b)의 외측단부가 상기 링크결합홈(222,222c)의 대향면에 밀착되면 상기 각 더미미들부(220,220c)가 상호 반대되는 축방향으로 가압되며 반경방향 위치가 고정될 수 있다.

이처럼, 상기 링크부재(240)가 설정된 온도 이상에서 축방향으로 확장 변형되도록 구비되므로, 터빈의 구동 초기 저온 상태에서 링크부재(240) 및 링크결합홈(222,222c) 간 유격을 통해 각 더미미들부(220,220c)가 상호 독립적으로 반경방향 유동되며 로터부(R)로부터 더미실링부(230) 사이 최대간극이 조절될 수 있다.

이때, 최대간극은 상기 더미미들부(220,220c)에 탄발지지된 더미실링부(230)가 반경방향 외측으로 최대 이동된 상태에서의 더미실링부(230) 및 로터부(R) 사이 간극을 의미한다.

상세히, 로터부(R)의 회전, 유체의 유동량/압력 등에 대응하여 각 더미미들부(220,220c)가 반경방향 내측 및 외측으로 탄발 이동되며, 라비린스 투쓰의 마모/변형 상태에 따라 각 더미실링부(230)가 정렬 배치될 수 있다.

즉, 각 더미실링부(230)의 라비린스 투쓰 또는 내주면의 마모/변형 상태에 따라 각 더미실링부(230)가 반경방향 외측으로 탄발 이동될 수 있는 최대 유격거리가 조절될 수 있다.

그리고, 상기 터빈이 정상 구동되어 상기 링크부재(240)가 가열되면, 링크부재(240) 및 링크결합홈(222,222c) 간 유격이 제거되고, 더미미들부(220,220c)가 상호 간의 축방향 가압에 의해 지지 및 고정되고, 상기 더미실링부(230) 및 로터부(R) 사이의 최대간극이 고정된 상태에서, 더미실링부(230)가 탄발 변형되며 로터부(R) 표면을 따라 유동되는 유체의 흐름이 안정적으로 제어될 수 있다.

즉, 터빈의 초기 구동시 로터부(R)의 축방향으로 다단 배열된 복수의 더미미들부(220,220c)가 유체 압력에 따라 각각 반경방향으로 유동되며 상호 독립적으로 자동 조심될 수 있으며, 터빈의 정상 작동시 유체에 의해 가열된 링크부재(240)가 축방향으로 확장 변형됨에 따라 각 더미미들부(220,220c)가 축방향으로 가압되어 조심된 위치로 고정 및 유지되므로 제품의 실링 성능이 개선될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구한 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

100,200: 터빈용 더미링장치 10,210: 더미베이스부
20,220: 더미미들부 30,230: 더미실링부
40,240: 링크부재

Claims (5)

1. 제1압력 및 제2압력에 의해 각각 구동되도록 로터부의 축방향을 따라 배열된 제1압력터빈부와 제2압력터빈부 사이를 구획하는 터빈용 더미링장치에 있어서,
   상기 제1압력터빈부 및 상기 제2압력터빈부 사이에 배치되도록 케이싱에 결합되어 상기 로터부의 둘레를 따라 환형 공간부를 형성하되 상기 로터부와 대향되는 내주면에 원호형 베이스홈이 축방향으로 복수 형성된 더미베이스부;
   복수로 구비되어 각각이 상기 더미베이스부의 내주면을 기설정된 비율로 커버하도록 상기 각 베이스홈에 착탈되되, 내주면에 원호형 장착홈이 형성된 더미미들부; 및
   상기 장착홈에 슬라이드 결합되어 상기 로터부의 외주를 따라 유동되는 유체 흐름을 실링하는 더미실링부를 포함하되,
   상기 각 더미미들부는 상기 베이스홈의 원주방향 단면에 대응되는 도브테일형상의 베이스결합부와, 상기 베이스결합부의 반경방향 내측단에 연결되어 인접한 다른 더미미들부와 접촉되도록 축방향으로 확장 형성되되 축방향 단부에 원호형 링크결합홈이 형성된 커버몸체부를 포함하고,
   상기 각 더미미들부는 상기 링크결합홈 중 상호 대면 배치된 한쌍에 연통 삽입된 링크부재에 의해 연결되되, 상기 링크부재는 상기 각 링크결합홈 간의 연통공간에 대응되도록 연장된 베이스링부와, 상기 각 링크결합홈 간 대향면을 커버하도록 상기 베이스링부의 축방향 양단부로부터 반경방향으로 연장 형성된 커버날개부를 포함하며, 상기 각 커버날개부는 상기 각 대향면에 밀착되도록 축방향 일측 및 타측으로 탄발 지지됨을 특징으로 하는 터빈용 더미링장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 장착홈은 상기 더미실링부의 반경방향 외측단에 구비된 장착돌기의 원주방향 단면에 대응되는 도브테일 형상의 제1장착홈부와, 상기 제1장착홈부의 중앙라인을 따라 반경방향 외측으로 함몰 형성된 제2장착홈부를 포함하되,
   상기 제2장착홈부에는 상기 장착돌기를 반경방향 내측으로 탄발 가압하는 탄성부재가 개재됨을 특징으로 하는 터빈용 더미링장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1장착홈부는 상기 장착돌기의 반경방향 두께로부터 기설정된 제1유격간격에 대응되도록 반경방향으로 확장되어 형성되되,
   상기 제1유격간격은 상기 로터부의 최대편심진동거리에 대응되도록 설정됨을 특징으로 하는 터빈용 더미링장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 링크부재는 기설정된 제1온도 이상에서 상기 커버날개부 및 상기 베이스링부 간 연결각도가 증가되도록 변형되는 형상기억합금으로 구비됨을 특징으로 하는 터빈용 더미링장치.

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