KR101930600B1

KR101930600B1 - 너트 및 회전 기계

Info

Publication number: KR101930600B1
Application number: KR1020167010545A
Authority: KR
Inventors: 다카히로 곤도; 신야 하시모토
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2018-12-18
Also published as: US10273806B2; JP6096639B2; CN105658968A; US20160258292A1; CN105658968B; JP2015086912A; KR20160058929A; DE112014004932T5; WO2015064502A1

Abstract

축선(A)이 연장하는 축방향으로 여러 개의 회전부재가 겹쳐지고, 축선(A)을 중심으로 한 둘레방향의 여러 곳에서 축방향으로 여러 개의 회전부재를 관통하는 여러 개의 볼트(11)의 제1 측의 단부에 나합되는 너트(12)이고, 너트의 표면 중에 적어도 볼트(11)의 제1 측과는 반대 측인 제2 측을 향하는 면과는 반대 측의 면인 제1 커버면(35)이, 다른 너트(12)의 제1 커버면(35)과 협동하여, 축선(A)을 중심으로 연속한 환상의 표면을 이루는 형상인 너트를 제공한다.

Description

너트 및 회전 기계{NUT AND ROTARY MACHINE}

본 발명은 여러 개의 회전부재 간을 체결하는 여러 개의 볼트에 나합(螺合)되는 너트 및 이 너트를 이용하여 조립되는 회전기계에 관한 것이다.

본 출원은 2013년 10월 29일에 출원된 일본특허출원 제2013-224343호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 이곳에 원용한다.

가스터빈의 로터로서 여러 개의 디스크로 구성되어 있는 것이 알려져 있다. 여러 개의 디스크에는 로터의 축선에 평행한 방향으로 관통한 관통홈이 로터의 둘레방향으로 여러 개 형성되어 있다. 여러 개의 디스크는 스핀들 볼트와 너트로 체결되어 있다. 이와 같은 구성의 로터에는 너트를 설치하기 위한 캐비티가 형성되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조).

한편 가스터빈에 있어서는 한층 더 고효율화가 기대되고 있다. 가스터빈에 있어서는 예를 들어, 로터 회전 시에 따른 근소한 풍손(風損)도 배제되는 것이 요구되고 있다.

특허문헌 1에는 캐비티에 스핀들 볼트로 고정된 실(Seal) 부재를 배설함으로써, 캐비티 내에 작동유체가 유입하는 것을 방지하는 구조가 개시되어 있다. 즉, 이 구조는 캐비티 내에 유입하는 작동유체가 저감됨으로써 풍손을 저감하고, 가스터빈의 효율을 향상시키는 구조이다.

일본특허공개 제2001-323820호 공보

그러나 특허문헌 1에 기재된 구조에서는 너트가 배치되어 있는 캐비티는 어느 정도는 밀폐되어 있으나, 실 부재를 개재하여 이 공간에 유입하는 작동유체는 존재한다. 그리고 캐비티 내에 유입하는 작동유체는 캐비티 내에 있어서 소용돌이를 형성한다. 이 소용돌이가 너트와 충돌함으로써 너트와 너트 주변의 작동유체 사이에서 풍손이 발생한다. 이 영향으로 너트 주위의 분위기 온도가 상승하고, 결과적으로 가스터빈의 효율이 저하한다.

이 발명은 여러 개의 회전부재 간을 체결하는 여러 개의 볼트에 설치되는 너트에 있어서, 너트와 너트 주위의 유체 사이의 풍손을 저감하는 것이 가능한 너트 및 이 너트를 이용한 회전기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 실시형태의 제1 형태에 의하면, 너트는 축선이 연장하는 축방향으로 여러 개의 회전부재가 겹쳐지고, 상기 축선을 중심으로 한 둘레방향의 여러 곳에서 상기 축방향으로 여러 개의 상기 회전부재를 관통하는 여러 개의 볼트의 제1 측의 단부에 나합하는 너트이고, 상기 너트의 표면 중에 적어도 상기 볼트의 제1 측과는 반대 측인 제2 측을 향하는 면과는 반대 측의 면인 제1 커버면이, 다른 너트의 상기 제1 커버면과 협동하여, 상기 축선을 중심으로 연속한 환상의 표면을 이루는 형상인 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면 여러 개의 너트에 의해 형성되는 환상의 표면에 의해, 회전부재가 회전할 시에 너트 간에 유입하는 유체가 저감되므로, 너트와 너트 주위의 유체 사이의 풍손을 저감할 수 있다.

상기 너트에 있어서, 상기 너트는 나사홈을 갖는 너트 본체부와, 상기 너트 본체부에 설치되는 판상의 커버부를 갖고, 상기 커버부가 상기 제1 커버면을 이루는 구성으로 해도 된다.

상기 구성에 의하면, 제1 커버면을 구성하는 부위를 판상으로 함으로써 너트의 경량화가 가능해진다.

상기 너트에 있어서, 상기 제1 커버면은 평면이어도 된다.

상기 구성에 의하면 너트 주위의 유체의 흐름을 매끄럽게 할 수 있고, 풍손을 더욱 저감할 수 있다.

상기 너트에 있어서, 상기 제1 커버면은 상기 축선에 대하여 수직이어도 된다.

상기 구성에 의하면, 회전부재가 회전할 시에 커버면에 걸리는 원심력에 의해 커버면이 감아 올라가는 것을 방지할 수 있다.

상기 너트에 있어서 상기 표면 중에 상기 축선을 기준으로 외측을 향하는 면인 외측 커버면이 다른 너트의 상기 외측 커버면과 협동하여, 상기 축선을 중심으로 연속한 환상의 표면을 이루는 형상인 구성으로 해도 된다.

상기 구성에 의하면 회전부재가 회전할 시에 지름방향 외주 측에서 너트 사이로 유입하는 유체가 저감되므로, 너트와 너트 주위의 유체 사이의 풍손을 저감할 수 있다.

상기 너트에 있어서 상기 표면 중에 상기 축선을 기준으로 내측을 향하는 면인 내측 커버면이 다른 너트의 상기 내측 커버면과 협동하여, 상기 축선을 중심으로 연속한 환상의 표면을 이루는 형상인 구성으로 해도 된다.

상기 구성에 의하면 회전부재가 회전할 시에 지름방향 내주 측에서 너트 사이로 유입하는 유체가 저감되므로, 너트와 너트 주위의 유체 사이의 풍손을 저감하는 것이 가능하다.

상기 너트는 상기 축선과 나사홈의 중심축을 포함하는 면에 대하여 면대칭이 되도록 형성되어 있는 구성이어도 된다.

상기 구성에 의하면 너트가 축선을 중심으로 회전할 시에, 원심력에 의해 느슨해지는 것을 방지할 수 있다.

상기 너트에 있어서, 상기 볼트의 상기 제1 측의 단부가 나합하는 나사홈이 여러 개 형성되어 있는 구성이어도 된다.

상기 구성에 의하면 연속된 환상의 표면을 구성하는 커버면 간의 틈새가 작아지게 되므로, 너트 간에 유입하는 작동유체를 보다 저감할 수 있다.

또한 본 발명은 회전체를 구비하고, 상기 회전체는 여러 개의 상기 회전부재와, 여러 개의 상기 볼트와, 상기 어느 하나에 기재된 여러 개의 상기 너트를 갖고, 여러 개의 상기 회전부재가 여러 개의 상기 볼트 및 여러 개의 상기 너트에 의해 상호적으로 체결되어 있는 회전기계를 제공한다.

상기 구성에 의하면 회전기계가 운전할 시에 너트 간에 유입하는 유체가 저감되므로, 너트와 너트 주위의 유체 사이의 풍손을 저감하는 것이 가능하다.

본 발명에 의하면 여러 개의 너트에 의해 형성되는 환상체에 의해, 회전체가 회전할 시에 너트 간에 유입하는 유체가 저감되므로, 너트와 너트 주위의 유체 사이의 풍손을 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 가스터빈의 주요부 노치 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태의 가스 터빈의 로터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태의 로터의 일체화 디스크의 캐비티의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태의 커버 부착 너트의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태의 스핀들 볼트 및 커버 부착 너트를 둘레방향으로 배열한 상태의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태의 너트의 효과를 설명하는 캐비티의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태의 변형예의 커버 부착 너트의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태의 커버 부착 너트의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태의 변형예의 커버 부착 너트의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시형태의 커버 부착 너트의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시형태의 커버 부착 너트의 사시도이다.

(제1 실시형태)

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도1에 나타낸 바와 같이, 가스터빈(1)은 외기를 압축하여 압축공기를 생성하는 압축기(2)와, 연료 공급원으로부터의 연료를 압축공기에 혼합하여 연소시켜 연소가스를 생성하는 연소기(3)와, 연소 가스에 의해 구동하는 터빈(4)을 구비하고 있다.

터빈(4)은 축선(A)을 중심으로 회전하는 회전체인 터빈로터(5)와, 이 터빈로터(5)를 회전 가능하게 덮는 터빈케이싱(6)을 갖는 회전기계이다.

압축기(2)는 축선을 중심으로 회전하는 회전체인 압축기로터(7)와, 이 압축기로터(7)를 회전 가능하게 덮는 압축기케이싱(8)을 갖는 회전기계이다.

또한 이하의 설명에 있어서는, 터빈로터(5) 및 압축기로터(5) 및 압축기로터(7)의 축선(A)이 연장해 있는 방향을 축방향으로 하고, 축선(A)에 대한 지름방향만을 지름방향으로 한다. 또한 축방향에서, 터빈(4)을 기준으로 하여 압축기(2) 측을 제1 측, 압축기(2)를 기준으로 하여 터빈(4) 측을 제2 측(제1 측과는 반대 측)이라고 한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 압축기로터(7)와 터빈로터(5)는 중간축(10)을 개재하여 연결되어 일체화되어 있다. 압축기로터(7)는 스핀들 볼트(11)(가스터빈용 체결 볼트), 및 너트(12), (13)에 의해 체결되어 있는 회전부재인 일체화 디스크(19) 및 여러 장의 디스크(14)와, 여러 장의 디스크(14)에 고정되어 있는 압축기 운동날개(15)로 구성되어 있다.

환언하면, 압축기로터(7)는 축선(A)이 연장하는 축방향으로 겹쳐진 여러 개의 디스크(14), (19)가 축선(A)을 중심으로 한 둘레방향의 여러 곳에서 여러 개의 디스크(14), (19)를 관통하는 스핀들 볼트(11) 및 스핀들 볼트(11)의 양단에 나합하는 너트(12), (13)에 의해 체결되어 있다.

여러 개의 스핀들 볼트(11)는 둘레방향으로 거의 등간격으로 배치되어 있다. 본 실시형태의 압축기로터(7)는 12개의 스핀들 볼트(11)에 의해 체결되어 있다. 즉, 스핀들 볼트(11)는 예를 들어, 축선(A)을 중심으로 30도 간격으로 설치되어 있다.

마찬가지로 터빈로터(5)는 스핀들 볼트(16) 및 너트(17), (18)에 의해 체결되어 있는 여러 장의 터빈 디스크(50)와, 여러 장의 터빈 디스크(50)에 고정되어 있는 터빈 운동날개(51)로 구성되어 있다.

여기서 너트(스핀들 너트)란 스핀들 볼트와 같은 볼트 등의 수나사 부품과 조합되어 사용되는 것이며, 볼트의 수나사에 나합 가능한 암나사가 형성된 체결부품이다.

압축기로터(7)에 있어서는, 여러 장의 디스크(14) 중 전단 측의 여러 장은 겹쳐진 구조로는 되어 있지 않고, 일체화 디스크(19)로서 일체화함으로써 강성을 높이는 구조로 되어 있다. 압축기로터(7)는 이 일체화 디스크(19)와 후단 측의 여러 장의 디스크(14)를 스핀들 볼트(11) 및 스핀들 볼트(11)의 양단에 나합하는 너트(12), (13)에 의해 체결되어 있다.

일체화 디스크(19)는 압축기 운동날개(15)가 고정되는 여러 개의 대경부(20)와, 대경부(20) 간에 배치되어 대경부(20)보다도 소경이 된 소경부(21)를 갖고 있다. 본 실시형태의 일체화 디스크(19)는 세 개의 대경부(20)와 두 개의 소경부(21)를 갖고 있다.

스핀들 볼트(11) 및 너트(12), (13)는 여러 장의 디스크(14)와, 여러 장의 디스크(14)의 축방향의 제1 측에 배치된 일체화 디스크(19)와, 여러 장의 디스크(14)의 축방향의 제2 측에 배치된 중간축(10)을 동시 고정함으로써 체결하고 있다. 여러 장의 디스크(14)와 일체화 디스크(19), 중간축(10)에는 스핀들 볼트(11)를 삽통하기 위한 볼트 삽통홈(22)이 둘레방향으로 등간격으로 형성되어 있다.

본 실시형태의 압축기로터(7)에 있어서는, 스핀들 볼트(11)의 제1 측(일체화 디스크(19) 측)의 단부에는 커버 부착 너트(12)가 나합되고, 스핀들 볼트의 제1 측과는 반대 측의 제2 측(중간축(10) 측)의 단부에는 통상의 너트(13)가 나합되어 있다.

일체화 디스크(19)는 여러 장의 디스크(14)에 당접하는 측의 대경부(20)(이하, 제1 대경부(20a)라고 함)에만 볼트 삽통홈(22)이 형성되어 있다. 즉, 일체화 디스크(19)는 축방향의 제2 측의 제1 대경부(20a)에 의해 여러 장의 디스크(14)와 체결되어 있다.

커버 부착 너트(12)는 축방향의 제2 측의 제1 대경부(20a)와 축방향 중앙의 대경부(20)(이하, 제2 대경부(20b)라고 함) 사이의 캐비티(24)에 노출되는 스핀들 볼트(11)의 일단부에 나합된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 캐비티(24)는 제1 대경부(20a)의 축방향의 제1 측의 면(이하, 제1 측면(25)이라고 함)과, 제2 대경부(20b)의 축방향의 제2 측의 면(이하, 제2 측면(26)이라고 함)과, 제1 대경부(20a)와 제2 대경부(20b) 사이의 소경부(21)의 외주면(이하, 소경부 외주면(27)이라고 함)에 의해 형성되는 공간이다.

볼트 삽통홈(22)은 캐비티(24)의 제1 측면(25)의 지름방향 내측에 형성되어 있다. 환언하면, 볼트 삽통홈(22)은 스핀들 볼트(11)가 가능한 한 지름방향 내측에 배치되도록 형성되어 있다. 즉, 커버 부착 너트(12)는 캐비티(24)의 저부 근방에 배치되게 된다.

캐비티(24)의 제1 측면(25)에는 제1 측면(25)에서 축방향의 제1 측에 돌출함과 동시에 둘레방향으로 연재하는 너트 보지 돌기(28)가 형성되어 있다. 너트 보지 돌기(28)는 스핀들 볼트에 커버 부착 너트(12)를 설치할 시에, 커버 부착 너트(12)의 지름방향 외주 측에 당접하도록 형성되어 있다.

또한 캐비티(24)의 제1 측면(25)에는 실 핀(Seal Fin) 돌기(29)가 형성되어 있다. 실 핀 돌기(29)는 압축기 고정날개(52)의 내측 슈라우드(53)(도 6 참조)의 내주면에 형성된 실 재(54)와 협동하여, 공기 등의 작동유체의 유입을 방지한다. 실 핀 돌기(29)에는 실 핀 돌기(29)의 지름방향 외측으로 돌출함과 동시에, 둘레방향으로 연재하는 여러 개의 실 핀(30)이 형성되어 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 커버 부착 너트(12)는 원주형상의 너트 본체부(32)와 너트 본체부(32)의 축방향 일단에 설치된 판상의 커버부(33)를 갖고 있다. 커버 부착 너트(12)에는 너트 본체부(32)와 커버부(33)를 관통하도록 나사홈(34)이 설치되어 있다.

너트 본체부(32)는 원주형상을 이루고, 나사홈(34)은 너트 본체부(32)와 같은 축이 되도록 형성되어 있다. 즉, 나사홈(34)은 나사홈(34)의 중심축(NA)과 원주형상의 너트 본체부(32)의 중심축이 일치하도록 형성되어 있다. 나사홈(34)의 내주면에는 스핀들 볼트(11)에 대응하는 수나사가 형성되어 있다.

커버부(33)는 너트 본체부(32)의 축방향의 제2 측에 일체로 설치된 판상부재이다. 커버 부착 너트(12)는 이 커버부(33)가 축방향의 제1 측에 배치되도록 스핀들 볼트(11)에 설치된다. 커버부(33)의 너트 본체부(32)와는 반대 측(축방향의 제1 측)의 면(이하, 제1 커버면(35)이라고 함)은 평면으로 되어 있다. 또한 제1 커버면(35)은 축선(A)에 대하여 수직이 되도록 형성되어 있다.

커버부(33)의 축방향에서 본 형상은 원호가 압축기로터(7)와 동심을 이루는 부채꼴이다.

커버부(33)의 외형은 제1 원호(36)와, 제2 원호(37)와, 직선부(38)로 구성되어 있다. 제1 원호(36)는 커버 부착 너트(12)를 스핀들 볼트(11)에 나합시킬 시에 캐비티(24)의 소경부 외주면(27)을 따르는 호이다. 제2 원호(37)는 너트 보지 돌기(28)의 내주면을 따르는 호이다. 직선부(38)는 제1 원호(36) 및 제2 원호(37)의 양단을 접속하는 직선이다.

또한 너트 본체부(32)와 커버부(33)는 너트 본체부(32)의 중심축이 커버부(33)의 둘레방향 중심에 위치하도록 형성되어 있다. 즉, 커버 부착 너트(12)의 나사홈(34)은 제1 커버면(35)의 중앙에 형성되어 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 커버 부착 너트(12)의 커버부(33)는 본 실시형태의 12개의 스핀들 볼트(11)의 각각에 커버 부착 너트(12)를 설치할 시에, 압축기로터(7)의 축선(A)을 중심으로 한 환상체(C)가 되도록 형성되어 있다. 환언하면 커버부(33)(커버면(35))는 압축기로터(7)의 축선(A)을 중심으로 한 환상체(C)의 표면을 둘레방향으로 분할한 형상이 되어 있다. 즉, 제1 커버면(35)은 다른 커버 부착 너트(12)의 제1 커버면(35)과 협동하여, 축선(A)을 중심으로 연속한 환상의 표면을 이루고 있다.

상기 커버 부착 너트(12)는 축선(A)과 나사홈(34)의 중심축(NA)을 포함하는 면에 대하여 면대칭이 되도록 형성되어 있다.

본 실시형태의 커버부(33)는 그 부채꼴의 중심각이(360°/12=)30°로 되어 있다.

이 구성은 스핀들 볼트(11)의 개수에 관계없이 예를 들어, 스핀들 볼트(11)가 N개 설치되어 있는 구성인 경우, N개의 커버부(33)가 모여 전체로서 연속한 환형체(C)가 형성된다. 즉, 커버부(33)의 부채꼴 중심각은(360°/N)°가 된다.

본 실시형태의 커버 부착 너트(12)는 예를 들어, 스테인리스강 같은 강재를 절삭가공함으로써 일체로 형성되어 있다. 단, 너트 본체부(32)와 커버부(33) 간의 접합 강도를 충분히 확보 가능하다면, 너트 본체부(32)와 커버부(33)를 따로 형성한 후, 용접에 의해 일체화해도 된다.

압축기로터(7)를 조립할 시에는 일체화 디스크(19), 여러 장의 디스크(14) 및 중간축(10)을 배치하고, 커버 부착 너트(12)를 캐비티(24)의 소정 위치에 배치한 후, 축방향의 제2 측에서 스핀들 볼트(11)를 삽입하여 커버 부착 너트(12)와 스핀들 볼트(11)의 축방향의 제1 측의 단부를 나합시킨다. 이때, 커버 부착 너트(12)의 너트 본체부(32)의 축방향의 제2 측의 면이 캐비티(24)의 제1 측면(25)에 당접하도록 배치한다.

이어서 너트(13)를 스핀들 볼트(11)의 축방향의 제2 측의 단부에 나합시키고, 일체화 디스크(19), 여러 장의 디스크(14) 및 중간축(10)을 체결한다. 즉, 체결 시는 커버 부착 너트(12)를 회전시키는 일은 없다.

이어서 본 실시형태의 커버 부착 너트(12)의 작용에 대하여 설명한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 압축기(2)가 운전을 개시하면 압축기 고정날개(52)의 내측 슈라우드(53)와 일체화 디스크(19)의 제2 대경부(20b) 사이의 축방향 틈새에서 작동유체가 캐비티(24) 내로 유입한다. 작동유체는 캐비티(24) 내에서 소용돌이(E)를 형성한다.

여기서, 캐비티(24) 내에 있어서 스핀들 볼트(11)의 제1 측의 단부에 나합되는 너트인 커버 부착 너트(12)에 커버부(33)가 설치되어 있음으로써, 작동유체는 커버 부착 너트(12)의 영역으로 유입하지 않는다. 즉, 스핀들 볼트(11) 및 커버 부착 너트(12) 주위의 작동유체에 따라 회전이 저감된다.

환언하면, 12개의 스핀들 볼트(11)의 각각에 설치되어 있는 커버 부착 너트(12)의 커버부(33)에 의해 형성되는 환상체(C)에 의해, 작동유체는 커버 부착 너트(12)의 너트 본체부(32)에 간섭하는 일이 없다.

상기 실시형태에 의하면 여러 개의 커버 부착 너트(12)에 의해 형성되는 환상체(C)에 의해, 압축기로터(7)가 회전할 시에 너트 본체부(32) 간에 유입하는 유체가 저감되므로, 너트 본체부(32)와 커버 부착 너트(12) 주위의 유체 사이의 풍손을 저감할 수 있다.

또한 제1 커버면(35)이 평면임으로써, 커버 부착 너트(12) 주위의 작동유체의 흐름을 매끄럽게 할 수 있고, 풍손을 더욱 저감할 수 있다.

또한 제1 커버면(35)이 축선(A)에 대하여 수직임으로써, 압축기로터(7)가 회전할 시에 커버면(33)에 걸리는 원심력에 의해 커버부(33)가 감아 올라가는 것을 방지할 수 있다.

또한 커버 부착 너트(12)가 나사홈(34)을 갖는 너트 본체부(32)와, 너트 본체부(32)에 설치되는 판상의 커버부(33)를 갖고, 이 커버부(33)가 제1 커버면(35)을 이루는 구성으로 함으로써, 너트(12)의 경량화가 가능해진다.

또한 커버 부착 너트(12)의 나사홈(34)이 제1 커버면(35)의 중앙에 형성되어 있음과 동시에, 커버 부착 너트(12)는 축선(A)과 나사홈(34)의 중심축(NA)을 포함하는 면에 대하여 면대칭이 되도록 형성되어 있다. 이것에 의해 커버 부착 너트(12)의 회전중심이 되는 나사홈(34)에 대한 커버부(33)의 중량 밸런스가 향상하므로, 압축기로터(7)의 회전 시에 커버 부착 너트(12)가 부주의하게 회전하는 것을 방지할 수 있다.

또한 스핀들 볼트(11)의 제1 측의 단부에 설치되는 너트의 노출을 저감하기 위하여, 제1 측면(25)에 너트가 매몰되도록 가공, 이른바 스폿 페이싱(Spot Facing)을 행하는 것이 어려울 경우에도 너트에 의한 풍손을 저감할 수 있다.

또한 캐비티(24)의 제1 측면(25)에 너트 보지 돌기(28)가 형성되어 있음으로써, 커버 부착 너트(12)에 걸리는 원심력을 억제할 수 있다. 또한 지름방향 외주 측에서 커버 부착 너트(12)로 유입하는 작동유체를 저감할 수 있다.

또한 상기 설명에 있어서는, 커버 부착 너트(12)를 각각의 스핀들 볼트(11)에 설치할 시에, 서로 이웃하는 커버부(33) 간에 틈새가 발생하지 않는 연속하는 환상체(C)가 형성된다고 설명하였으나, 커버부(33) 사이에는 소정의 틈새가 생겨 있어도 된다. 즉, 커버부(33)에 의해 형성되는 환상체(C)는 완전히 연속하고 있을 필요는 없다.

(제1 실시형태의 변형예)

여기서 제1 실시형태의 변형예에 대하여 설명한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 실시형태의 변형예의 커버 부착 너트(12)는 하나의 커버부(33)에 두 개의 너트 본체부(32)가 형성된 구성이다. 즉, 본 변형예의 커버 부착 너트(12)는 둘레방향으로 서로 이웃하는 두 개의 스핀들 볼트(11)에 대응한 두 개의 나사홈(34)을 갖는 형상이 되어 있다.

스핀들 볼트(11)가 둘레방향으로 N개 설치되어 있는 구성인 경우, 본 변형예의 커버부(33)는 압축기로터(7)의 축선을 중심으로 한 환상체를 둘레방향으로 N/2 분할한 형상이다.

이 변형예에 의하면 커버부(33)와 커버부(33) 사이의 틈새가 작아지므로, 커버 부착 너트(12)의 너트 본체부(32) 측으로 유입하는 작동유체를 보다 저감할 수 있다.

또한 이 변형예에서는 두 개의 너트 본체부(32)를 하나의 커버부(33)에서 일체화하는 예를 나타내었으나 이것에 한정되지 않고, 세 개 이상의 너트 본체부(32)를 하나의 커버부(33)에서 일체화하는 구성으로 해도 된다.

(제2 실시형태)

이하, 본 발명의 제2 실시형태의 커버 부착 너트(12B)를 도면에 의거하여 설명한다. 또한 본 실시형태에서는 상술한 제1 실시형태와의 상이점을 중심으로 서술하고, 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 커버 부착 너트(12B)는 축방향에서 볼 때 제1 실시형태의 커버부(33)와 같은 형상의 부채꼴이 된 블록형상으로 되어 있다. 구체적으로는 본 실시형태의 커버 부착 너트(12B)는 커버면(35)과, 반대면(40)과, 제1 원호면(41)과, 제2 원호면(42)과, 당접면(43)으로 구성되어 있다.

반대면(40)은 커버면(35)에 대하여 축방향의 제2 측의 면이다. 제1 원호면(41)은 스핀들 볼트(11)에 설치했을 시에 소경부 외주면(27)에 접하는 면이다. 제2 원호(42)는 너트 보지 돌기(28)의 내주면에 접하는 면이다. 당접면(43)은 서로 당접하는 면이다.

그리고 커버 부착 너트(12)의 커버면(35)과, 커버면(35)과 축방향인 제2 측의 반대면(40)을 관통하도록 나사홈(34)이 형성되어 있다.

본 실시형태의 커버 부착 너트(12B)는 스핀들 볼트(11)에 나합되고, 캐비티(24)의 소정 위치에 배치했을 시에 단면 직사각형상의 환상체가 되는 형상으로 되어 있다.

본 실시형태에 의하면, 보다 간소한 가공공정으로 커버 부착 너트를 형성할 수 있다.

또한 스핀들 볼트(11)의 일단부 주위의 공간이 커버 부착 너트(12B) 자신에 의해 충전된다. 이것에 의해 커버 부착 너트(12B) 주위로 유입하는 작동유체를 보다 저감할 수 있다.

(제2 실시형태의 변형예)

도 9에 나타낸 바와 같이, 제1 실시형태의 변형예와 동일하게 하나의 커버 부착 너트(12B)로 두 개의 스핀들 볼트(11)에 나합하는 구성으로 해도 된다. 즉, 본 변형예의 커버 부착 너트(12B)는 커버면(35)의 중심각이 제2 실시형태의 커버 부착 너트(12B)의 2배가 됨과 동시에, 둘레방향으로 서로 이웃하는 두 개의 스핀들 볼트(11)에 대응한 두 개의 나사홈(34)이 형성되어 있다.

(제3 실시형태)

이하, 본 발명의 제3 실시형태의 커버 부착 너트(12C)에 대하여 설명한다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 커버 부착 너트(12C)는 제1 실시형태의 너트 본체부(32)와 같은 형상의 너트 본체부(32)와, 제1 실시형태의 커버부(33)와 같은 형상의 커버부(33)와, 커버부(33)를 연장하는 형태로 커버부(33)에 접속된 제2 커버부(45)를 갖고 있다.

제2 커버부(45)는 커버부(33)의 지름방향 외주 측의 변(제2 원호(37))에서 축방향 다른 쪽 측으로 연재하도록 형성되어 있다. 환언하면, 제2 커버부(45)는 커버 부착 너트(12C)의 너트 본체부(32)의 지름방향 외주 측을 덮도록 형성되어 있다.

또한 제2 커버부(45)는 커버 부착 너트(12C)를 각각의 스핀들 볼트(11)에 나합시킬 시에, 압축기로터(7)의 축선(A)을 중심으로 한 환상체(C)가 되도록 형성되어 있다. 즉, 제2 커버부(45)의 주면이고, 축선(A)을 기준으로 외측을 향하는 면인 외측 커버면(45a)이 타 커버 부착 너트(12C)와 협동하여, 축선(A)을 중심으로 연속한 환상의 표면을 이루는 형상이다.

상기 실시형태에 의하면 캐비티(24)의 제1 측면(25)에 너트 보지 돌기(28)가 형성되어 있지 않은 경우에 있어서도, 지름방향 외주 측에서 유입하는 작동유체를 저감할 수 있다.

(제4 실시형태)

이하, 본 발명의 제4 실시형태의 커버 부착 너트(12D)에 대하여 설명한다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 커버 부착 너트(12D)는 제1 실시형태의 너트 본체부(32)와 같은 형상의 너트 본체부(32)와, 제1 실시형태의 커버부(33)와 같은 형상의 커버부(33)와, 커버부(33)를 연장하는 형태로 커버부(33)에 접속된 제3 커버부(46)를 갖고 있다.

제3 커버부(46)는 커버부(33)의 지름방향 내주 측의 변(제1 원호(36))에서 축방향 다른 쪽 측으로 연재하도록 형성되어 있다. 환언하면, 제3 커버부(46)는 커버 부착 너트(12D)의 너트 본체부(32)의 지름방향 내주 측을 덮도록 형성되어 있다.

또한 제3 커버부(46)는 커버 부착 너트(12D)를 각각의 스핀들 볼트(11)에 나합시킬 시에, 압축기로터(7)의 축선을 중심으로 한 환상체가 되도록 형성되어 있다. 즉, 제3 커버부(46)의 주면이고, 축선(A)을 기준으로 내측을 향하는 면인 내측 커버면(46a)이 다른 커버 부착 너트(12D)와 협동하여, 축선(A)을 중심으로 연속한 환상의 표면을 이루는 형상으로 되어 있다.

상기 실시형태에 의하면 지름방향 내주 측에서 유입하는 작동유체를 저감하는 것이 가능하다.

또한 본 발명의 기술 범위는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 변경을 가하는 것이 가능하다. 또한 상기 여러 개의 실시형태에서 설명한 특징을 임의로 조합한 구성이어도 된다.

예를 들어, 상기 각 실시형태의 나사홈(34)은 너트 본체부(32)와 커버부(33)를 관통하고 있으나 이것에 한정되지 않으며, 나사홈(34)이 너트 본체부(32)에만 형성되는 구성이어도 된다.

이 너트에 의하면 여러 개의 너트에 의해 형성되는 환상의 표면에 의해, 회전부재가 회전할 시에 너트 간에 유입하는 유체가 저감되므로, 너트와 너트 주위의 유체 사이의 풍손을 저감할 수 있다.

1 가스터빈
2 압축기
3 연소기
4 터빈
5 터빈로터
6 터빈케이싱
7 압축기 로터
8 압축기케이싱
10 중간축(회전부재)
11 스핀들 볼트(볼트)
12 커버 부착 너트(너트)
13 너트
14 디스크(회전부재)
15 압축기 운동날개
16 스핀들 볼트
17 너트
18 너트
19 일체화 디스크(회전부재)
20 대경부
20a 제1 대경부
20b 제2 대경부
21 소경부
22 볼트 삽통홈
24 캐비티
25 제1 측면
26 제2 측면
27 소경부 외주면
28 너트 보지 돌기
29 실 핀 돌기
30 실 핀
32 너트 본체부
33 커버부
34 나사홈
35 제1 커버면
36 제1 원호
37 제2 원호
38 직선부
40 반대면
41 제1 원호면
42 제2 원호면
43 당접면
45 제2 커버부
45a 외측 커버면
46 제3 커버부
46a 내측 커버면
50 터빈 디스크
51 터빈 운동날개
52 압축기 고정날개
53 내측 슈라우드
54 실 재
A 축선
C 환상체
E 유체의 소용돌이
NA 너트의 중심축

Claims

축선이 연장하는 축방향으로 적층된 여러 개의 회전부재와,
상기 축선을 중심으로 한 둘레방향의 여러 곳에서 상기 축방향으로 여러 개의 상기 회전부재를 관통하는 여러 개의 볼트와,
상기 볼트의 제1 측에 나합(螺合)되어 나사홈을 갖는 너트 본체부와, 상기 너트 본체부의 제1 측에 마련되는 커버부를 갖는 너트로서, 상기 커버부의 표면 중에 적어도 상기 볼트의 제1 측의 면인 제1 커버면이, 다른 너트의 상기 제1 커버면과 협동하여, 상기 축선을 중심으로 연속한 환상의 표면을 이루는 형상인 여러 개의 너트를 갖고,
축방향의 가장 제1 측의 회전부재는, 축방향으로 서로 이웃하는 2개의 대경부와, 상기 2개의 대경부 사이의 소경부에 의해 형성되고, 상기 볼트의 일단이 노출하는 캐비티와, 상기 캐비티의 축방향의 제1 측을 향하는 면으로부터 축방향의 제1 측에 돌출함과 동시에 둘레방향으로 연재하는 너트 보지 돌기를 갖고,
상기 너트 보지 돌기는, 상기 볼트에 커버부를 설치할 때에, 상기 너트의 상기 커버부의 지름방향 외주 측에 당접하도록 형성되고,
여러 개의 상기 회전부재가 여러 개의 상기 볼트 및 여러 개의 상기 너트에 의해 상호적으로 체결되어 있는, 회전기계.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 커버면은 평면인, 회전기계.
제3항에 있어서,
상기 제1 커버면은 상기 축선에 대하여 수직인, 회전기계.
제1항에 있어서,
상기 표면 중에 상기 축선을 기준으로 외측을 향하는 면인 외측 커버면이 다른 너트의 상기 외측 커버면과 협동하여, 상기 축선을 중심으로 연속한 환상의 표면을 이루는 형상인, 회전기계.
제1항에 있어서,
상기 표면 중에 상기 축선을 기준으로 내측을 향하는 면인 내측 커버면이 다른 너트의 상기 내측 커버면과 협동하여, 상기 축선을 중심으로 연속한 환상의 표면을 이루는 형상인, 회전기계.
제1항에 있어서,
상기 너트는 상기 축선과 나사홈의 중심축을 포함하는 면에 대하여 면대칭이 되도록 형성되어 있는, 회전기계.
제1항에 있어서,
상기 볼트의 상기 제1 측의 단부가 나합하는 나사홈이 여러 개 형성되어 있는, 회전기계.
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