KR101985104B1 - 로터의 냉각구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 로터의 냉각구조에 관한 것으로, 로터디스크의 원주방향을 따라 배치되고, 버킷이 장착되는 암도브테일부과 버킷의 일단부에 배치되고, 상기 암도브테일부에 결합되는 수도브테일부 및 냉각유체가 흐르도록, 상기 로터디스크상에서 상기 암도브테일부의 측면을 절개하며 형성되는 절개홀을 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 증기터빈의 버킷과 로터디스크의 장착부위에 냉각유체가 흐르는 공간을 형성하여 로터를 효과적으로 냉각할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 증기터빈 로터의 냉각구조에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 증기터빈의 한 종류는 고압터빈, 중압터빈, 저압터빈, 응축기, 보일러 등을 포함하여 구성될 수 있다.
증기터빈의 동력 생산에 사용되는 작동유체는 먼저 고압터빈을 거쳐 중압터빈으로 유입된 후 저압터빈을 통해 응축기로 흐르는 동안 터빈을 작동시켜 동력을 생산하게 된다. 이때 고압터빈에서 배출되고 중압터빈으로 유입되는 작동유체는, 응축기를 거쳐 고압터빈으로 유입되는 작동유체와, 보일러(원자력의 경우 습분분리 재열기)에서 열교환되며 재열과정을 거치도록 구성되기도 한다.
여기서 고압터빈, 중압터빈 및 저압터빈은 하나의 로터샤프트로 연결되어 작동될 수 있으며, 로터샤프트의 외주면에는 복수의 열로 로터디스크가 배치될 수 있다. 로터디스크의 외주면에는 원주방향을 따라 복수개의 버킷이 장착되어 작동유체의 흐름을 제어하게 된다.
도 1에는 종래 로터디스크(2)의 버킷장착부(3)에 장착된 버킷(5)의 한 형태가 게시된다. 도 1를 참고하면, 종래 버킷(5)은 블레이드(6), 플랫폼(7) 및 수도브테일(8)로 구성될 수 있으며, 수도브테일(8)의 형상에 대응되는 암도브테일 형상으로 이뤄진 버킷장착부(3)에 끼움 결합된다.
종래 구조는 증기터빈의 작동 중 열팽창 보상을 위한 공차간격을 제외하고 수도브테일(8)과 버킷장착부(3)는 거의 공간이 없도록 결합된다. 이러한 장착 형태는 결합력은 좋을 수 있으나, 증기터빈의 작동 중 발생되는 열을 제거하기 위한 냉각유체의 흐름에는 장애가 된다. 냉각유체의 흐름이 원활하지 않으면, 로터(1)의 냉각이 제대로 이뤄질 수 없으며, 이는 지속적 열응력 노출에 의한 부품의 수명단축 및 열변형을 일으킨다.
따라서 당해기술분야에서는 버킷의 결합력을 유지하면서도 냉각유체의 유동공간을 확보하여 로터디스크 및 버킷의 냉각능력 향상을 높일 수 있는 구조가 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 증기터빈의 버킷과 로터디스크의 장착부위에 냉각유체가 흐르는 공간을 형성하여 로터를 효과적으로 냉각할 수 있는 구조를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 로터의 냉각구조에 관한 것으로, 로터디스크의 외주면에서 원주방향을 따라 배치되고, 버킷이 장착되는 암도브테일부와 버킷의 일단부에 배치되고, 상기 암도브테일부에 장착되는 수도브테일부 및 상기 암도브테일부와 상기 수도브테일부간의 장착부위에 냉각유체가 흐르도록, 상기 로터디스크상에서 상기 암도브테일부의 측면을 절개하며 형성되는 절개홀을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 절개홀은, 상기 암도브테일부의 양측면에서 서로 대칭되는 위치에 복수개가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 절개홀은, 상기 암도브테일의 양측면에서 서로 비대칭되는 위치에 복수개가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 절개홀에는 로터의 축방향을 따라 배치되는 적어도 하나 이상의 차단벽을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 수도브테일부를 관통하며 냉각유체가 흐르도록, 상기 수도브테일부에 형성되는 센터홀을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 센터홀은, 상기 수도브테일부상에서 상기 로터디스크의 중심방향을 따라 복수의 단으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 센터홀은, 상기 수도브테일부의 양측에서 상기 로터디스크의 중심방향을 따라 대칭되는 위치에 복수의 단으로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 로터디스크의 축방향에서 바라볼 때, 상기 센터홀의 형상은 반원 형상일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 수도브테일부의 양측에서 대칭되는 위치에 배치되는 상기 센터홀의 단면적은 상기 수도브테일부의 양측 곡률에 대응될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 로터디스크를 냉각하도록, 상기 로터디스크상에서 인접하는 상기 암도브테일부 사이에 배치되는 디스크홀을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 로터디스크의 원주방향을 따라 배치되고, 버킷이 장착되는 암도브테일부와 버킷의 일단부에 배치되고, 상기 암도브테일부에 결합되는 수도브테일부 및 냉각유체가 버킷의 내부로 흐르도록, 상기 수도브테일부의 측면을 관통하며 형성되는 사이드홀을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 암도브테일부와 상기 수도브테일부간의 장착부위에 냉각유체가 흐르도록, 상기 로터디스크상에서 상기 암도브테일부의 측면을 절개하며 형성되는 절개홀을 더 포함하되, 상기 절개홀은 상기 사이드홀에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 수도브테일부를 관통하며 냉각유체가 흐르도록, 상기 수도브테일부에 형성되는 센터홀을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 센터홀은, 상기 수도브테일부의 중앙측에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 로터디스크를 냉각하도록, 상기 로터디스크상에서 인접하는 상기 암도브테일부 사이에 배치되는 디스크홀을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 로터디스크의 원주방향을 따라 배치되고, 버킷이 장착되는 암도브테일부와 버킷의 일단부에 배치되고, 상기 암도브테일부에 결합되는 수도브테일부와 버킷의 내부에 배치되고 냉각유체가 흐르도록 제공되는 내부유로 및 냉각유체가 버킷의 내부로 흐르도록, 상기 내부유로와 연결되고 상기 수도브테일부의 정면을 관통하며 형성되는 센터홀을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 센터홀은, 상기 수도브테일부상에서 상기 로터디스크의 중심방향을 따라 복수개로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 센터홀은, 상기 수도브테일부의 양측에서 상기 로터디스크의 중심방향을 따라 대칭되는 위치에 복수의 단으로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 로터디스크의 축방향에서 바라볼 때, 상기 센터홀의 형상은 반원 형상일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 수도브테일부의 양측에서 대칭되는 위치에 배치되는 상기 센터홀의 단면적은 상기 수도브테일부의 양측 곡률에 대응될 수 있다.
본 발명에 따르면, 증기터빈의 버킷과 로터디스크의 장착부위에 냉각유체가 흐르는 공간을 형성하여 냉각유체의 흐름영역을 확보함으로써, 로터를 종래 구조보다 효과적으로 냉각할 수 있다.
도 1은 종래 증기터빈의 버킷과 로터디스크의 장착부위를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제1 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제2 실시예를 나타낸 도면.
도 4a는 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제3 실시예를 나타낸 도면.
도 4b는 도 4a에 게시된 발명에서 A 영역에 대한 로터의 축방향 측단면도.
도 5a는 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제4 실시예를 나타낸 도면.
도 5b는 도 5a에 게시된 발명에서 B 영역에 대한 로터의 축방향 측단면도.
도 6a는 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제5 실시예를 나타낸 도면.
도 6b는 도 6a에 게시된 발명에서 C 영역에 대한 로터의 축방향 측단면도.
도 2는 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제1 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제2 실시예를 나타낸 도면.
도 4a는 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제3 실시예를 나타낸 도면.
도 4b는 도 4a에 게시된 발명에서 A 영역에 대한 로터의 축방향 측단면도.
도 5a는 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제4 실시예를 나타낸 도면.
도 5b는 도 5a에 게시된 발명에서 B 영역에 대한 로터의 축방향 측단면도.
도 6a는 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제5 실시예를 나타낸 도면.
도 6b는 도 6a에 게시된 발명에서 C 영역에 대한 로터의 축방향 측단면도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 로터의 냉각구조의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
[제1 실시예]
도 2는 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명인 버킷의 냉각구조(10)의 제1 실시예에서는 암도브테일부(30), 수도브테일부(80) 및 절개홀(32)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 암도브테일부(30)는 로터디스크(20)의 외주면에서 원주방향을 따라 형성되고, 버킷(50)이 장착되는 부위일 수 있다. 상기 암도브테일부(30)는 로터의 축방향을 기준으로 복수의 단으로 형성된 물결 모양의 곡면 형태일 수 있다.
상기 수도브테일부(80)는 버킷(50)의 일단부에 배치되고, 상기 암도브테일부(30)에 결합되는 부위일 수 있다. 버킷(50)은 작동유체의 흐름을 제어하는 블레이드(60)와 블레이드(60)의 일단부를 안정적으로 지지하는 플랫폼(70) 및 상기 암도브테일부(30)에 장착되는 상기 수도브테일부(80)로 구성될 수 있다. 상기 수도브테일부(80)는 상기 암도브테일부(30)에 대응되는 형상으로 이뤄질 수 있으며, 증기터빈의 작동간에 열팽창 공차를 위해 상기 암도브테일부(30)보다는 약간 작게 형성될 수 있다.
상기 절개홀(32)은 상기 암도브테일부(30)와 상기 수도브테일부(80)간의 장착 부위에 냉각유체가 흐르도록, 상기 로터디스크(20)상에서 상기 암도브테일부(30)의 측면을 절개하며 형성될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는 도 2에서와 같이, 상기 절개홀(32)은 상기 암도브테일부(30)의 양측면에서 서로 대칭되는 위치에 복수개가 형성될 수 있다. 상기 절개홀(32)을 대칭되는 위치에 형성되는 경우 암도브테일부(30)의 특정 단에서의 냉각능력을 집중시킬 수 있는 특징이 있다.
상기 암도브테일부(30)는 기본적으로 상기 수도브테일부(80)의 형상에 대응되는 장착홀(31)을 구비할 수 있으며, 장착홀(31) 중 일부는 양측으로 보다 절개된 절개홀(32)이 형성될 수 있다.
상기 절개홀(32)은 냉각유체의 흐름을 원활하게 하기 위해 둥근 형상으로 구현될 수 있으며, 냉각유체는 상기 절개홀(32)에서 보다 많이 관통하며 흐르게 되어 암도브테일부(30)와 수도브테일부(80)간의 장착부위의 냉각효과를 향상하게 된다.
이러한 대칭된 절개홀(32)은 도 2에 게시된 부위에 한정될 것은 아니며, 상기 암도브테일부(30)의 다른 단에 형성될 수도 있다. 상기 암도브테일부(30)의 복수 단이 보다 많이 형성된 경우에는 대층된 절개홀(32)은 보다 많은 단에 형성될 수 있다.
그리고 상기 절개홀(32)은 로터디스크(20)의 외주면에서 원주방향을 따라 각각의 암도브테일부(30)에 형성되므로 전반적으로 로터디스크(20)의 외주면에서의 냉각 효과를 향상하게 된다.
[제2 실시예]
도 3은 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3를 참고하면, 본 발명인 버킷의 냉각구조(10)의 제2 실시예에서는 암도브테일부(30), 수도브테일부(80) 및 절개홀(33,34)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 암도브테일부(30)는 로터디스크(20)의 외주면에서 원주방향을 따라 형성되고, 버킷(50)이 장착되는 부위일 수 있다. 상기 암도브테일부(30)는 로터의 축방향을 기준으로 복수의 단으로 형성된 물결 모양의 곡면 형태일 수 있다.
상기 수도브테일부(80)는 버킷(50)의 일단부에 배치되고, 상기 암도브테일부(30)에 결합되는 부위일 수 있다. 버킷(50)은 작동유체의 흐름을 제어하는 블레이드(60)와 블레이드(60)의 일단부를 안정적으로 지지하는 플랫폼(70) 및 상기 암도브테일부(30)에 장착되는 상기 수도브테일부(80)로 구성될 수 있다. 상기 수도브테일부(80)는 상기 암도브테일부(30)에 대응되는 형상으로 이뤄질 수 있으며, 증기터빈의 작동간에 열팽창 공차를 위해 상기 암도브테일부(30)보다는 약간 작게 형성될 수 있다.
상기 절개홀(33,34)은 상기 암도브테일부(30)와 상기 수도브테일부(80)간의 장착 부위에 냉각유체가 흐르도록, 상기 로터디스크(20)상에서 상기 암도브테일부(30)의 측면을 절개하며 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에서는 도 3에서와 같이, 상기 절개홀(33,34)은 상기 암도브테일부(30)의 양측면에서 서로 비대칭되는 위치에 복수개가 형성될 수 있다. 상기 절개홀(33,34)을 비대칭되는 위치에 형성되는 경우 암도브테일부(30)의 여러 단에서의 냉각능력을 분산시킬 수 있어 균형적인 냉각효과를 달성할 수 있다. 또한 냉각하고자 하는 특정 부위를 선택할 수 있어 냉각하고자 하는 부위의 냉각능력을 개별적으로 향상시킬 수 있다.
상기 암도브테일부(30)는 기본적으로 상기 수도브테일부(80)의 형상에 대응되는 장착홀(31)을 구비할 수 있으며, 장착홀(31) 중 일부는 양측으로 보다 절개된 절개홀(33,34)이 형성될 수 있다.
상기 절개홀(33,34)은 냉각유체의 흐름을 원활하게 하기 위해 둥근 형상으로 구현될 수 있으며, 냉각유체는 상기 절개홀(33,34)에서 보다 많이 관통하며 흐르게 되어 암도브테일부(30)와 수도브테일부(80)간의 장착부위의 냉각효과를 향상하게 된다.
이때 비대칭적 절개홀(33,34)은 단순히 암도브테일부(30)에서 위치의 비대칭뿐만 아니라, 냉각유체의 유동면적에 대한 비대칭도 고려될 수 있다. 따라서 복수개의 비대칭적 절개홀(33,34)의 단면적을 조절함으로써, 특정 단에서의 냉각능력을 개별적으로 조절할 수 있다. 예를 들어 도 3에서 절개홀(33)은 절개홀(34)과 다른 단면적으로 형성될 수 있으며, 만약 절개홀(33)이 절개홀(34)보다 보다 큰 단면적으로 형성된다면, 냉각유체는 절개홀(34)에서보다 절개홀(33)에서 더 많이 흐르게 되어 절개홀(33) 부위에서의 냉각능력을 높일 수 있게 된다.
한편, 비대칭된 절개홀(33,34)은 도 3에 게시된 부위에 한정될 것은 아니며, 상기 암도브테일부(30)의 다른 단에 형성될 수도 있다. 상기 암도브테일부(30)의 복수 단이 보다 많이 형성된 경우에는 비대층된 절개홀(33,34)은 보다 많은 단에 형성될 수 있다.
그리고 상기 절개홀(33,34)은 로터디스크(20)의 외주면에서 원주방향을 따라 각각의 암도브테일부(30)에 형성되므로 전반적으로 로터디스크(20)의 외주면에서의 냉각 효과를 향상하게 된다.
[제3 실시예]
도 4a는 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제3 실시예를 나타낸 도면이고, 도 4b는 도 4a에 게시된 발명에서 A 영역에 대한 로터의 축방향 측단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참고하면, 본 발명인 버킷의 냉각구조(10)의 제3 실시예에서는 암도브테일부(30), 수도브테일부(80), 절개홀(32), 센터홀(81), 사이드홀(82), 디스크(20)홀(25) 및 내부유로(51,52)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 암도브테일부(30)는 로터디스크(20)의 외주면에서 원주방향을 따라 형성되고, 버킷(50)이 장착되는 부위일 수 있다. 상기 암도브테일부(30)는 로터의 축방향을 기준으로 복수의 단으로 형성된 물결 모양의 곡면 형태일 수 있다.
상기 수도브테일부(80)는 버킷(50)의 일단부에 배치되고, 상기 암도브테일부(30)에 결합되는 부위일 수 있다. 버킷(50)은 작동유체의 흐름을 제어하는 블레이드(60)와 블레이드(60)의 일단부를 안정적으로 지지하는 플랫폼(70) 및 상기 암도브테일부(30)에 장착되는 상기 수도브테일부(80)로 구성될 수 있다. 상기 수도브테일부(80)는 상기 암도브테일부(30)에 대응되는 형상으로 이뤄질 수 있으며, 증기터빈의 작동간에 열팽창 공차를 위해 상기 암도브테일부(30)보다는 약간 작게 형성될 수 있다.
상기 절개홀(32)은 상기 암도브테일부(30)와 상기 수도브테일부(80)간의 장착 부위에 냉각유체가 흐르도록, 상기 로터디스크(20)상에서 상기 암도브테일부(30)의 측면을 절개하며 형성될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에서는 도 4a 및 도 4b에서와 같이, 상기 절개홀(32)은 상기 암도브테일부(30)의 양측면에서 서로 대칭되는 위치에 복수개가 형성될 수 있다. 상기 절개홀(32)을 대칭되는 위치에 형성되는 경우 암도브테일부(30)의 특정 단에서의 냉각능력을 집중시킬 수 있는 특징이 있다.
상기 암도브테일부(30)는 기본적으로 상기 수도브테일부(80)의 형상에 대응되는 장착홀(31)을 구비할 수 있으며, 장착홀(31) 중 일부는 양측으로 보다 절개된 절개홀(32)이 형성될 수 있다.
상기 절개홀(32)은 냉각유체의 흐름을 원활하게 하기 위해 둥근 형상으로 구현될 수 있으며, 냉각유체는 상기 절개홀(32)에서 보다 많이 관통하며 흐르게 되어 암도브테일부(30)와 수도브테일부(80)간의 장착부위의 냉각효과를 향상하게 된다.
이러한 대칭된 절개홀(32)은 도 4a 및 도 4b에 게시된 부위에 한정될 것은 아니며, 상기 암도브테일부(30)의 다른 단에 형성될 수도 있다. 상기 암도브테일부(30)의 복수 단이 보다 많이 형성된 경우에는 대층된 절개홀(32)은 보다 많은 단에 형성될 수 있다.
그리고 상기 절개홀(32)은 로터디스크(20)의 외주면에서 원주방향을 따라 각각의 암도브테일부(30)에 형성되므로 전반적으로 로터디스크(20)의 외주면에서의 냉각 효과를 향상하게 된다.
한편, 상기 센터홀(81)은 상기 수도브테일부(80)를 관통하며 냉각유체가 흐르도록, 상기 수도브테일부(80)에 형성될 수 있다. 본 발명의 제3 실시예에서는 상기 센터홀(81)은 상기 수도브테일부(80)의 중앙측에 원형 단면 형상으로 배치될 수 있다.
상기 사이드홀(82)은 냉각유체가 버킷(50)의 내부로 흐르도록, 상기 수도브테일부(80)의 측면을 관통하며 형성될 수 있다. 이때 상기 버킷(50)의 내부에는 내부유로(51,52)가 복수개로 형성되고, 각각의 내부유로(51,52)는 상기 센터홀(81) 및 상기 사이드홀(82)에 연결되어, 상기 센터홀(81) 및 상기 사이드홀(82)로 유입된 냉각유체를 버킷(50)의 내부로 유입시켜 버킷(50)이 냉각되도록 할 수 있다.
상기 디스크(20)홀(25)은 상기 로터디스크(20)를 냉각하도록, 상기 로터디스크(20)상에서 인접하는 상기 암도브테일부(30) 사이에 원형 단면 형상으로 배치될 수 있다.
상기 센터홀(81), 사이드홀(82) 및 디스크(20)홀(25)은 로터의 강성에 영향이 없는 한도내에서 적절할 크기로 가공될 수 있으며, 이로 인해 로터 부품의 냉각효과는 보다 향상될 수 있다.
[제4 실시예]
도 5a는 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제4 실시예를 나타낸 도면이고, 도 5b는 도 5a에 게시된 발명에서 B 영역에 대한 로터의 축방향 측단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참고하면, 본 발명인 버킷의 냉각구조(10)의 제4 실시예에서는 암도브테일부(30), 수도브테일부(80), 절개홀(32), 센터홀(83,84,85), 디스크(20)홀(25) 및 내부유로(53)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 암도브테일부(30)는 로터디스크(20)의 외주면에서 원주방향을 따라 형성되고, 버킷(50)이 장착되는 부위일 수 있다. 상기 암도브테일부(30)는 로터의 축방향을 기준으로 복수의 단으로 형성된 물결 모양의 곡면 형태일 수 있다.
상기 수도브테일부(80)는 버킷(50)의 일단부에 배치되고, 상기 암도브테일부(30)에 결합되는 부위일 수 있다. 버킷(50)은 작동유체의 흐름을 제어하는 블레이드(60)와 블레이드(60)의 일단부를 안정적으로 지지하는 플랫폼(70) 및 상기 암도브테일부(30)에 장착되는 상기 수도브테일부(80)로 구성될 수 있다. 상기 수도브테일부(80)는 상기 암도브테일부(30)에 대응되는 형상으로 이뤄질 수 있으며, 증기터빈의 작동간에 열팽창 공차를 위해 상기 암도브테일부(30)보다는 약간 작게 형성될 수 있다.
상기 절개홀(32)은 상기 암도브테일부(30)와 상기 수도브테일부(80)간의 장착 부위에 냉각유체가 흐르도록, 상기 로터디스크(20)상에서 상기 암도브테일부(30)의 측면을 절개하며 형성될 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에서는 도 5a 및 도 5b에서와 같이, 상기 절개홀(32)은 상기 암도브테일부(30)의 양측면에서 서로 대칭되는 위치에 복수개가 형성될 수 있다. 상기 절개홀(32)을 대칭되는 위치에 형성되는 경우 암도브테일부(30)의 특정 단에서의 냉각능력을 집중시킬 수 있는 특징이 있다.
상기 암도브테일부(30)는 기본적으로 상기 수도브테일부(80)의 형상에 대응되는 장착홀(31)을 구비할 수 있으며, 장착홀(31) 중 일부는 양측으로 보다 절개된 절개홀(32)이 형성될 수 있다.
상기 절개홀(32)은 냉각유체의 흐름을 원활하게 하기 위해 둥근 형상으로 구현될 수 있으며, 냉각유체는 상기 절개홀(32)에서 보다 많이 관통하며 흐르게 되어 암도브테일부(30)와 수도브테일부(80)간의 장착부위의 냉각효과를 향상하게 된다.
이러한 대칭된 절개홀(32)은 도 5a 및 도 5b에 게시된 부위에 한정될 것은 아니며, 상기 암도브테일부(30)의 다른 단에 형성될 수도 있다. 상기 암도브테일부(30)의 복수 단이 보다 많이 형성된 경우에는 대층된 절개홀(32)은 보다 많은 단에 형성될 수 있다.
그리고 상기 절개홀(32)은 로터디스크(20)의 외주면에서 원주방향을 따라 각각의 암도브테일부(30)에 형성되므로 전반적으로 로터디스크(20)의 외주면에서의 냉각 효과를 향상하게 된다.
한편, 상기 센터홀(83,84,85)는 상기 수도브테일부(80)를 관통하며 냉각유체가 흐르도록, 상기 수도브테일부(80)에 형성될 수 있다. 본 발명의 제4 실시예에서는 상기 센터홀(83,84,85)는 상기 수도브테일부(80)의 중앙측에 로터디스트(20)의 축방향에서 바라볼 때, 센터홀(83,84,85)의 형상은 반원 형상으로 배치될 수 있다.
이때 상기 로터디스크(20)의 중심방향을 따라 대칭되는 위치에 복수의 단으로 배치될 수 있다.
그리고 각각의 단에 배치된 센터홀(83,84,85)은 각각의 단에 대응되는 위치에 형성된 상기 수도브테일부(80)의 양측 곡률에 대응될 수 있다. 즉 도 5a 및 도 5b에서와 같이 상기 수도브테일부(80)는 로터디스크(20)의 중심방향으로 갈수록 그 곡률이 점점 작아질 수 있으며, 이에 대응되는 센터홀(83,84,85)의 단면적 크기도 대응되게 점점 작아질 수 있다. 물론 반드시 이에 한정될 것은 아니다.
이러한 센터홀(83,84,85)의 단면적 크기 변화는 상기 수도브테일부(80)상에 가공할 때, 강성 약화를 최대한 방지하기 위함이다.
여기서 상기 버킷(50)의 내부에는 내부유로(53)이 복수개로 형성되고, 각각의 내부유로(53)은 상기 센터홀(83,84,85)에 연결되어, 상기 센터홀(83,84,85) 및 상기 사이드홀(82)로 유입된 냉각유체를 버킷(50)의 내부로 유입시켜 버킷(50)이 냉각되도록 할 수 있다.
상기 센터홀(83,84,85) 및 디스크(20)홀(25)은 로터의 강성에 영향이 없는 한도내에서 적절할 크기로 가공될 수 있으며, 이로 인해 로터 부품의 냉각효과는 보다 향상될 수 있다.
[제5 실시예]
도 6a는 본 발명인 버킷의 냉각구조의 제5 실시예를 나타낸 도면이고, 도 6b는 도 6a에 게시된 발명에서 C 영역에 대한 로터의 축방향 측단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참고하면, 본 발명인 버킷의 냉각구조(10)의 제5 실시예에서는 암도브테일부(30), 수도브테일부(80) 및 절개홀(32)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 암도브테일부(30)는 로터디스크(20)의 외주면에서 원주방향을 따라 형성되고, 버킷(50)이 장착되는 부위일 수 있다. 상기 암도브테일부(30)는 로터의 축방향을 기준으로 복수의 단으로 형성된 물결 모양의 곡면 형태일 수 있다.
상기 수도브테일부(80)는 버킷(50)의 일단부에 배치되고, 상기 암도브테일부(30)에 결합되는 부위일 수 있다. 버킷(50)은 작동유체의 흐름을 제어하는 블레이드(60)와 블레이드(60)의 일단부를 안정적으로 지지하는 플랫폼(70) 및 상기 암도브테일부(30)에 장착되는 상기 수도브테일부(80)로 구성될 수 있다. 상기 수도브테일부(80)는 상기 암도브테일부(30)에 대응되는 형상으로 이뤄질 수 있으며, 증기터빈의 작동간에 열팽창 공차를 위해 상기 암도브테일부(30)보다는 약간 작게 형성될 수 있다.
상기 절개홀(32)은 상기 암도브테일부(30)와 상기 수도브테일부(80)간의 장착 부위에 냉각유체가 흐르도록, 상기 로터디스크(20)상에서 상기 암도브테일부(30)의 측면을 절개하며 형성될 수 있다.
본 발명의 제5 실시예에서는 도 6a 및 도 6b에서와 같이, 상기 절개홀(32)은 상기 암도브테일부(30)의 양측면에서 서로 대칭되는 위치에 복수개가 형성될 수 있다. 상기 절개홀(32)을 대칭되는 위치에 형성되는 경우 암도브테일부(30)의 특정 단에서의 냉각능력을 집중시킬 수 있는 특징이 있다.
상기 암도브테일부(30)는 기본적으로 상기 수도브테일부(80)의 형상에 대응되는 장착홀(31)을 구비할 수 있으며, 장착홀(31) 중 일부는 양측으로 보다 절개된 절개홀(32)이 형성될 수 있다.
상기 절개홀(32)은 냉각유체의 흐름을 원활하게 하기 위해 둥근 형상으로 구현될 수 있으며, 냉각유체는 상기 절개홀(32)에서 보다 많이 관통하며 흐르게 되어 암도브테일부(30)와 수도브테일부(80)간의 장착부위의 냉각효과를 향상하게 된다.
한편, 본 발명의 제5 실시예에서는 상기 절개홀(32)의 내측에는 소정간격 또는 불규칙한 간격을 두고 차단벽(32a)가 배치될 수 있다. 이러한 차단벽(32a)는 냉각유체의 흐름 일부를 차단하여 우회시킴으로써, 난류발생을 통한 암도브테일부(30)과 수도브테일부(80)의 측면 냉각효과를 높일 수 있다.
이러한 대칭된 절개홀(32)은 도 6a 및 도 6b에 게시된 부위에 한정될 것은 아니며, 상기 암도브테일부(30)의 다른 단에 형성될 수도 있다. 상기 암도브테일부(30)의 복수 단이 보다 많이 형성된 경우에는 대층된 절개홀(32)은 보다 많은 단에 형성될 수 있다.
그리고 상기 절개홀(32)은 로터디스크(20)의 외주면에서 원주방향을 따라 각각의 암도브테일부(30)에 형성되므로 전반적으로 로터디스크(20)의 외주면에서의 냉각 효과를 향상하게 된다.
이상의 사항은 로터의 냉각구조의 특정한 실시예를 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:버킷의 냉각구조
20:로터디스크
25;디스크홀
30:암도브테일부
31:장착홀
32,33,34:절개홀
50:버킷
51,52,53:내부유로
60:블레이드
70:플랫폼
80:수도브테일부
81,83,84,85:센터홀
82:사이드홀
20:로터디스크
25;디스크홀
30:암도브테일부
31:장착홀
32,33,34:절개홀
50:버킷
51,52,53:내부유로
60:블레이드
70:플랫폼
80:수도브테일부
81,83,84,85:센터홀
82:사이드홀
Claims (20)
- 로터디스크의 외주면에서 원주방향을 따라 배치되고, 버킷이 장착되는 암도브테일부;
버킷의 일단부에 배치되고, 상기 암도브테일부에 장착되는 수도브테일부;
상기 암도브테일부와 상기 수도브테일부간의 장착부위에 냉각유체가 흐르도록, 상기 로터디스크상에서 상기 암도브테일부의 측면을 절개하며 형성되는 절개홀; 및
상기 수도브테일부를 관통하며 냉각유체가 흐르도록, 상기 수도브테일부에 형성되는 센터홀;을 포함하되,
상기 센터홀은, 상기 수도브테일부의 양측에서 상기 로터디스크의 중심방향을 따라 대칭되는 위치에 복수의 단으로 배치되는 것을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
- 제1항에 있어서,
상기 절개홀은, 상기 암도브테일부의 양측면에서 서로 대칭되는 위치에 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
- 제1항에 있어서,
상기 절개홀은, 상기 암도브테일의 양측면에서 서로 비대칭되는 위치에 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
- 제1항에 있어서,
상기 절개홀에는 로터의 축방향을 따라 배치되는 적어도 하나 이상의 차단벽;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 로터디스크의 축방향에서 바라볼 때, 상기 센터홀의 형상은 반원 형상인 것 을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
- 제8항에 있어서,
상기 수도브테일부의 양측에서 대칭되는 위치에 배치되는 상기 센터홀의 형상은 상기 수도브테일부의 양측 곡률에 대응되는 것을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
- 제1항에 있어서,
상기 로터디스크를 냉각하도록, 상기 로터디스크상에서 인접하는 상기 암도브테일부 사이에 배치되는 디스크홀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
- 로터디스크의 원주방향을 따라 배치되고, 버킷이 장착되는 암도브테일부;
버킷의 일단부에 배치되고, 상기 암도브테일부에 결합되는 수도브테일부;
냉각유체가 버킷의 내부로 흐르도록, 상기 수도브테일부의 측면을 관통하며 형성되는 사이드홀; 및
상기 수도브테일부를 관통하며 냉각유체가 흐르도록, 상기 수도브테일부에 형성되는 센터홀;을 포함하되,
상기 센터홀은, 상기 수도브테일부의 양측에서 상기 로터디스크의 중심방향을 따라 대칭되는 위치에 복수의 단으로 배치되는 것을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
- 제11항에 있어서,
상기 암도브테일부와 상기 수도브테일부간의 장착부위에 냉각유체가 흐르도록, 상기 로터디스크상에서 상기 암도브테일부의 측면을 절개하며 형성되는 절개홀;을 더 포함하되, 상기 절개홀은 상기 사이드홀에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
- 삭제
- 삭제
- 제11항에 있어서,
상기 로터디스크를 냉각하도록, 상기 로터디스크상에서 인접하는 상기 암도브테일부 사이에 배치되는 디스크홀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
- 로터디스크의 원주방향을 따라 배치되고, 버킷이 장착되는 암도브테일부;
버킷의 일단부에 배치되고, 상기 암도브테일부에 결합되는 수도브테일부;
버킷의 내부에 배치되고 냉각유체가 흐르도록 제공되는 내부유로; 및
냉각유체가 버킷의 내부로 흐르도록, 상기 내부유로와 연결되고 상기 수도브테일부의 정면을 관통하며 형성되는 센터홀;을 포함하되,
상기 센터홀은, 상기 수도브테일부의 양측에서 상기 로터디스크의 중심방향을 따라 대칭되는 위치에 복수의 단으로 배치되는 것을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
- 삭제
- 삭제
- 제16항에 있어서,
상기 로터디스크의 축방향에서 바라볼 때, 상기 센터홀의 형상은 반원 형상인 것을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
- 제19항에 있어서,
상기 수도브테일부의 양측에서 대칭되는 위치에 배치되는 상기 센터홀의 형상은 상기 수도브테일부의 양측 곡률에 대응되는 것을 특징으로 하는 로터의 냉각 구조.
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