KR101986908B1 - 냉각유체 흐름 조절 구조 및 이를 포함하는 증기터빈 - Google Patents

냉각유체 흐름 조절 구조 및 이를 포함하는 증기터빈 Download PDF

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

본 발명은 냉각유체 흐름 조절 구조 및 이를 포함하는 증기터빈에 관한 것으로, 스테이터에 형성된 블록하우징에 배치되는 제1 블록과 상기 제1 블록에 연결되고, 스테이터와 로터 사이에 형성되는 냉각유체 유동공간상에 배치되며, 상기 제1 블록과는 다른 열팽창 계수를 가지는 제2 블록 및 상기 제2 블록의 일단부에 상기 로터를 바라보는 방향으로 배치되는 브러시실을 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 서로 다른 열팽창계수를 가진 재질을 사용하여 브러시실 조립체가 실링 기능뿐만 아니라 증기터빈의 작동온도에 따라 냉각유체 유동공간의 크기를 조절할 수 있는 효과가 있다.

Description

냉각유체 흐름 조절 구조 및 이를 포함하는 증기터빈{CONTROL STRUCTURE FOR COOLING FLOW AND STEAM TURBINE HAVING THE SAME}
본 발명은 냉각유체 흐름 조절 구조 및 이를 포함하는 증기터빈에 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.
증기터빈의 작동은 고온, 고압의 환경에서 이뤄지므로, 열손상 방지를 위해 작동간에 증기터빈의 냉각은 필수적으로 요구된다.
도 1에는 종래 증기터빈(1)에서의 스테이터(2)의 내주면을 따라 원주방향으로 배치되는 브러시실 조립체(4)의 일 형태가 게시되어 있다. 브러시실 조립체(4)는 냉각유체의 유동공간(5)상에 배치되어 로터(3)와 스테이터(2)간의 냉각유체 누설을 방지하는 기능을 한다.
그런데 종래의 브러시실 조립체(4)는 스테이터(2)상에 고정되어 있어, 증기터빈(1)의 작동 온도에 따른 냉각유체의 유동공간(5)의 크기를 조절할 수 없다. 이는 단순히 실링 기능만을 수행할 뿐, 온도에 따른 냉각유체의 흐름을 조절할 수 없다.
미국특허 등록번호: US 8348608 A1
본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 서로 다른 열팽창계수를 가진 재질을 사용하여 브러시실 조립체가 실링 기능뿐만 아니라 증기터빈의 작동온도에 따라 냉각유체 유동공간의 크기를 조절할 수 있는 구조를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 냉각유체 흐름 조절 구조 및 이를 포함하는 증기터빈에 관한 것으로, 스테이터에 형성된 블록하우징에 배치되는 제1 블록과 상기 제1 블록에 연결되고, 스테이터와 로터 사이에 형성되는 냉각유체 유동공간상에 배치되며, 상기 제1 블록과는 다른 열팽창 계수를 가지는 제2 블록 및 상기 제2 블록의 일단부에 상기 로터를 바라보는 방향으로 배치되는 브러시실을 포함하며, 온도에 따라 상기 제1 블록과 상기 제2 블록이 서로 다른 크기로 열변형되며 냉각유체 유동공간의 크기를 변경하여 냉각유체의 흐름을 조절하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 블록의 열팽창 계수는 상기 제2 블록의 열팽창 계수보다 크도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 블록과 상기 블록하우징 사이에 배치되고, 상기 블록하우징 내부에서 상기 제1 블록의 유동을 완충해주는 탄성체를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 탄성체는, 원주방향을 기준으로 상기 제1 블록의 외측면과 상기 블록하우징의 내면간에 연결되며 배치되는 제1 스프링을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 탄성체는, 원주방향을 기준으로 상기 제1 블록의 내측면과 상기 블록하우징의 내면간에 연결되며 배치되는 제2 스프링을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 일부는 스테이터에 형성된 블록하우징에 배치되고, 다른 일부는 스테이터와 로터 사이에 형성된 냉각유체 유동공간상에 배치되는 브러시바디와 상기 브러시바디의 다른 일부상에 형성된 바디하우징상에 배치되고, 상기 브러시바디와는 다른 열팽창 계수를 가지는 신축블록 및 상기 브러시바디와 상기 신축블록의 일단부에 상기 로터를 바라보는 방향으로 배치되는 브러시실을 포함하며, 온도에 따라 상기 브러시바디와 상기 신축블록이 서로 다른 크기로 열변형되며 냉각유체 유동공간의 크기를 변경하여 냉각유체의 흐름을 조절하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 바디하우징은 상기 브러시바디에서 상기 로터를 마주하는 방향의 양측부에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 신축블록의 열팽창계수는 상기 브러시바디의 열팽창계수보다 크도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 브러시바디와 상기 블록하우징 사이에 배치되고, 상기 블록하우징 내부에서 상기 브러시바디의 유동을 완충해주는 탄성체를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 탄성체는, 원주방향을 기준으로 상기 브러시바디의 외측면과 상기 블록하우징의 내면간에 연결되며 배치되는 제1 스프링을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 탄성체는, 원주방향을 기준으로 상기 브러시바디의 내측면과 상기 블록하우징의 내면간에 연결되며 배치되는 제2 스프링을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명인 증기터빈은 중앙부가 관통되고, 내주면에는 다수의 블록하우징이 형성된 스테이터와 상기 스테이터의 중앙부에 배치되는 로터와 상기 스테이터와 상기 로터 사이에 형성되는 냉각유체 유동공간 및 일부는 상기 다수의 블록하우징에 배치되며, 다른 일부는 상기 냉각유체 유동공간에 배치되는 다수의 냉각유체 흐름 조절 구조를 포함하되, 상기 다수의 냉각유체 흐름 조절 구조는 서로 다른 열팽창계수를 가지는 재질로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유체 흐름 조절 구조는, 상기 스테이터에 형성된 상기 블록하우징에 배치되는 제1 블록과 상기 제1 블록에 연결되고, 상기 스테이터와 상기 로터 사이에 형성되는 상기 냉각유체 유동공간상에 배치되며, 상기 제1 블록과는 다른 열팽창 계수를 가지는 제2 블록 및 상기 제2 블록의 일단부에 상기 로터를 바라보는 방향으로 배치되는 브러시실을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유체 흐름 조절 구조는, 일부는 상기 스테이터에 형성된 상기 블록하우징에 배치되고, 다른 일부는 상기 스테이터와 상기 로터 사이에 형성된 상기 냉각유체 유동공간상에 배치되는 브러시바디와 상기 브러시바디의 다른 일부상에 형성된 바디하우징상에 배치되고, 상기 브러시바디와는 다른 열팽창 계수를 가지는 신축블록 및 상기 브러시바디와 상기 신축블록의 일단부에 상기 로터를 바라보는 방향으로 배치되는 브러시실을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 다수의 냉각유체 흐름 조절 구조는 상기 냉각유체 유동공간을 따라 길이방향으로 배치되고, 상기 다수의 냉각유체 흐름 조절 구조의 서로 다른 열팽창계수는 상기 냉각유체 유동공간의 각 배치 영역에서의 작동시 분위기 온도에 따라 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 블록의 열팽창 계수는 상기 제2 블록의 열팽창 계수보다 클 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 블록과 상기 블록하우징 사이에 배치되고, 상기 블록하우징 내부에서 상기 제1 블록의 유동을 완충해주는 탄성체;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 바디하우징은 상기 브러시바디의 다른 일부에서 양측부에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 브러시바디와 상기 블록하우징 사이에 배치되고, 상기 블록하우징 내부에서 상기 브러시바디의 유동을 완충해주는 탄성체를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 열팽창계수를 가진 재질을 사용하여 브러시실 조립체가 실링 기능뿐만 아니라 증기터빈의 작동온도에 따라 냉각유체 유동공간의 크기를 조절할 수 있다.
도 1은 종래 증기터빈의 냉각유체 유동공간에 배치된 브러시실 조립체를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명인 냉각유체 흐름 조절 구조의 제1 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 게시된 발명에서 다른 탄성체 형태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명인 냉각유체 흐름 조절 구조의 제2 실시예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예를 로터의 축방향으로 배치한 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예를 로터의 축방향으로 배치한 상태를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 냉각유체 흐름 조절 구조 및 이를 포함하는 증기터빈의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
[제1 실시예]
도 2는 본 발명인 냉각유체 흐름 조절 구조의 제1 실시예를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 게시된 발명에서 다른 탄성체 형태를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시예를 로터의 축방향으로 배치한 상태를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3를 참고하면, 본 발명인 냉각유체 흐름 조절 구조(10)의 제1 실시예에서는 제1 블록(20), 제1 블록(20) 및 브러시실(50)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 블록(20)은 증기터빈의 스테이터(11)에 형성된 블록하우징(13)에 배치될 수 있다. 상기 제1 블록(20)은 스테이터(11)의 내주면 원주방향을 따라 링 형상으로 구성될 수 있다.
상기 제2 블록(30)은 상기 제1 블록(20)에 연결되고, 스테이터(11)와 로터(14) 사이에 형성되는 냉각유체 유동공간(A)상에 배치되며, 상기 제1 블록(20)과는 다른 열팽창 계수를 가지도록 구성될 수 있다. 상기 제1 블록(20)과 상기 제1 블록(20)은 용접 또는 구조적 결합에 의해 연결될 수 있으나, 그 형상은 제한되지 않는다. 상기 제1 블록(20) 또한 스테이터(11)의 내주면 원주방향을 따라 링 형상으로 구성될 수 있다.
상기 브러시실(50)은 상기 제2 블록(30)의 일단부에 상기 로터(14)를 바라보는 방향으로 상기 로터(14)의 외주면을 감싸며 배치될 수 있다.
여기서 본 발명은 온도에 따라 상기 제1 블록(20)과 상기 제2 블록(30)이 서로 다른 크기로 열변형되며 냉각유체 유동공간(A)의 크기를 변경하여 냉각유체의 흐름을 조절하도록 하는 것이다.
구체적으로는 상기 제1 블록(20)의 열팽창 계수는 상기 제2 블록(30)의 열팽창 계수보다 크도록 구성될 수 있다. 증기터빈의 작동 중 온도가 상승함에 따라 제1 블록(20)이 상대적으로 더 많이 열팽창되며, 제2 블록(30)을 로터(14) 방향으로 이동시키면, 제2 블록(30)의 단부에 배치된 브러시실(50)과 로터(14)의 외주면과의 간격이 좁아지게 된다. 이를 통해 냉각유체의 유동공간(A)이 변경되게 된다.
또한 본 발명은 상기 제1 블록(20)과 상기 블록하우징(13) 사이에 배치되고, 상기 블록하우징(13) 내부에서 상기 제1 블록(20)의 유동을 완충해주는 탄성체(40)를 더 포함할 수 있다.
상기 탄성체(40)는 원주방향을 기준으로 상기 제1 블록(20)의 외측면과 상기 블록하우징(13)의 내면간에 연결되며 배치되는 제1 스프링(41) 및 원주방향을 기준으로 상기 제1 블록(20)의 내측면과 상기 블록하우징(13)의 내면간에 연결되며 배치되는 제2 스프링(43)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 스프링(41)과 상기 제2 스프링(43)은 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 블록하우징(13)의 내부에서 원주방향을 따라 소정간격을 두고 복수의 열로 배치될 수 있다.
상기 제1 스프링(41)과 상기 제2 스프링(43)은 증기터빈의 작동 중 진동이나 또는 온도에 의한 열변형에 의해 상기 제1 블록(20)에 발생될 수 있는 급격한 움직임을 완충해 주며, 비교적 상기 블록하우징(13) 내부에서 안정된 위치에 고정되도록 한다.
이러한 제1,2 스프링(41,43)은 도 2에서와 같이 코일 스프링 형태로 제공될 수 있으며, 도 3에서와 같이 판 스프링 형태로도 제공될 수 있으나, 반드시 이에 한정될 것은 아니다.
한편, 도 5에서는 본 발명의 제1 실시예가 증기터빈에서 로터(14)의 축 방향을 따라 복수의 단으로 배치된 상태가 게시된다.
본 발명인 증기터빈은 중앙부가 관통되고, 내주면에는 다수의 블록하우징(12)이 형성된 스테이터(11)와 상기 스테이터(11)의 중앙부에 배치되는 로터(14)와 상기 스테이터(11)와 상기 로터(14) 사이에 형성되는 냉각유체 유동공간(A) 및 일부는 상기 다수의 블록하우징(12)에 배치되며, 다른 일부는 상기 냉각유체 유동공간(A)에 배치되는 다수의 냉각유체 흐름 조절 구조(10)를 포함하되, 상기 다수의 냉각유체 흐름 조절 구조(10)는 서로 다른 열팽창계수를 가지는 재질로 구성될 수 있다.
도 5를 참고하면, 본 발명인 냉각유체의 흐름 조절 구조의 제1 실시예가 5개의 단(S1, S2, S3, S4, S5)으로 분리된 구획공간에 배치되어 있고, 각 단의 분위기 온도는 각 T1, T2, T3, T4, T5로 형성된다. 다만 이는 일 예를 들어 배치 구조를 설명하기 위한 것이므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
증기터빈, 예를 들어 버킷이 장착된 로터디스크가 복수의 단으로 구성된 고압터빈의 경우, 통계적으로 각 단마다 서로 다른 분위기 온도로 형성된다. 특정 수치 범위내의 온도로 각 단을 구획하고, 본 발명인 냉각유체 흐름 조절 구조를 배치하면, 증기터빈의 작동시 각 단에서의 제1 블록(20)의 열팽창 범위는 서로 다르게 된다.
통상 냉각유체의 유입측에 해당하는 S1 단의 온도 T1이 가장 높게 형성되고, S5 단의 온도 T5가 가장 낮게 형성된다. 전체적으로는 T1>T2>T3>T4>T5 로 온도가 형성되고, 이에 따라 각 단에서의 제1 블록(20)의 열팽창 범위가 달라 각 단의 브러시실(50)과 로터(14)간의 간격에도 차이가 나게 된다.
따라서 고압터빈의 축 방향을 따라 비교적 균일한 간격으로 냉각유체 유동공간(A)의 크기가 조절되도록 하기 위해, 각 단에서 다수의 제1 블록(20)의 열팽창 계수를 분위기 온도를 고려하여 서로 다른 재질을 적용하여 다르게 형성하는 것이다. 이를 실험결과를 통해 결정될 수 있다.
즉 각 단(S1, S2, S3, S4, S5)의 다수의 제1 블록(21,22,23,24,25)의 재질을 서로 다르게 하여 열팽창 정도에 차이를 두는 것이다. 냉각유체의 흐름방향을 고려하고 각 간의 분위기 온도를 고려하여, S1 단의 제1 블록(21)에서 S5 단의 제1 블록(25)로 갈수록 더 낮은 온도에서 비교적 유사한 열팽창 정도를 보이는 재질로 설정하는 것이다.
상기와 같은 배치를 통해 각 단에서의 냉각유체의 유량을 변경하게 된다.
[제2 실시예]
도 4는 본 발명인 냉각유체 흐름 조절 구조의 제2 실시예를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예를 로터의 축방향으로 배치한 상태를 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 본 발명인 냉각유체 흐름 조절 구조(10)의 제2 실시예에서는 브러시바디(60), 신축블록(70) 및 브러시실(50)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 브러시바디(60)는 일부는 스테이터(11)에 형성된 블록하우징(13)에 배치되고, 다른 일부는 스테이터(11)와 로터(14) 사이에 형성된 냉각유체 유동라인상에 배치될 수 있으며, 전반적으로 링 형상으로 구성될 수 있다.
상기 신축블록(70)은 상기 브러시바디(60)의 다른 일부상에 형성된 바디하우징(62)상에 배치되고, 상기 브러시바디(60)와는 다른 열팽창 계수를 가지도록 구성될 수 있으며, 전반적으로 링 형상으로 구성될 수 있다. 상기 바디하우징(62)은 상기 브러시바디(60)에서 상기 로터(14)를 마주하는 방향의 양측부에 형성될 수 있다.
상기 브러시실(50)은 상기 브러시바디(60)와 상기 신축블록(70)의 일단부에 상기 로터(14)를 바라보는 방향으로 배치될 수 있다.
여기서 본 발명은 온도에 따라 상기 브러시바디(60)와 상기 신축블록(70)이 서로 다른 크기로 열변형되며 냉각유체 유동공간(A)의 크기를 변경하여 냉각유체의 흐름을 조절하도록 하는 것이다.
구체적으로는 상기 신축블록(70)의 열팽창 계수는 상기 브러시바디(60)의 열팽창 계수보다 크도록 구성될 수 있다. 증기터빈의 작동 중 온도가 상승함에 따라 신축블록(70)이 상대적으로 더 많이 열팽창되며, 신축블록(70)을 로터(14) 방향으로 이동시키면, 신축블록(70)의 단부에 배치된 브러시실(50)과 로터(14)의 외주면과의 간격이 좁아지게 된다. 이를 통해 냉각유체의 유동공간(A)이 변경되게 된다.
이 경우 브러시실(50)은 서로 다른 높이의 2단 구조로 배치된 것과 동일한 효과를 얻는다. 즉 브러시바디(60)의 중앙측에 배치된 브러시실(50)과 신축블록(70)상에 배치된 브러시실(50)은 서로 다른 높이가 되므로, 다단의 실링 효과를 얻는다.
또한 본 발명은 상기 브러시바디(60)와 상기 블록하우징(13) 사이에 배치되고, 상기 블록하우징(13) 내부에서 상기 브러시바디(60)의 유동을 완충해주는 탄성체(40)를 더 포함할 수 있다.
상기 탄성체(40)는 원주방향을 기준으로 상기 브러시바디(60)의 외측면과 상기 블록하우징(13)의 내면간에 연결되며 배치되는 제1 스프링(41) 및 원주방향을 기준으로 상기 브러시바디(60)의 내측면과 상기 블록하우징(13)의 내면간에 연결되며 배치되는 제2 스프링(43)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 스프링(41)과 상기 제2 스프링(43)은 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 블록하우징(13)의 내부에서 원주방향을 따라 소정간격을 두고 복수의 열로 배치될 수 있다.
상기 제1 스프링(41)과 상기 제2 스프링(43)은 증기터빈의 작동 중 진동이나 또는 온도에 의한 열변형에 의해 상기 브러시바디(60)에 발생될 수 있는 급격한 움직임을 완충해 주며, 비교적 상기 블록하우징(13) 내부에서 안정된 위치에 고정되도록 한다. 이러한 제1,2 스프링(41,43)은 도 4에서와 같이 코일 스프링 형태로 제공될 수 있으나, 반드시 이에 한정될 것은 아니다.
한편, 도 6에서는 본 발명의 제2 실시예가 증기터빈에서 로터(14)의 축 방향을 따라 복수의 단으로 배치된 상태가 게시된다.
본 발명인 증기터빈은 중앙부가 관통되고, 내주면에는 다수의 블록하우징(12)이 형성된 스테이터(11)와 상기 스테이터(11)의 중앙부에 배치되는 로터(14)와 상기 스테이터(11)와 상기 로터(14) 사이에 형성되는 냉각유체 유동공간(A) 및 일부는 상기 다수의 블록하우징(12)에 배치되며, 다른 일부는 상기 냉각유체 유동공간(A)에 배치되는 다수의 냉각유체 흐름 조절 구조(10)를 포함하되, 상기 다수의 냉각유체 흐름 조절 구조(10)는 서로 다른 열팽창계수를 가지는 재질로 구성될 수 있다.
도 6를 참고하면, 본 발명인 냉각유체의 흐름 조절 구조의 제2 실시예가 5개의 단(S1, S2, S3, S4, S5)으로 분리된 구획공간에 배치되어 있고, 각 단의 분위기 온도는 각 T1, T2, T3, T4, T5로 형성된다. 다만 이는 일 예를 들어 배치 구조를 설명하기 위한 것이므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
증기터빈, 예를 들어 버킷이 장착된 로터디스크가 복수의 단으로 구성된 고압터빈의 경우, 통계적으로 각 단마다 서로 다른 분위기 온도로 형성된다. 특정 수치 범위내의 온도로 각 단을 구획하고, 본 발명인 냉각유체 흐름 조절 구조를 배치하면, 증기터빈의 작동시 각 단에서의 신축블록(70)의 열팽창 범위는 서로 다르게 된다.
통상 냉각유체의 유입측에 해당하는 S1 단의 온도 T1이 가장 높게 형성되고, S5 단의 온도 T5가 가장 낮게 형성된다. 전체적으로는 T1>T2>T3>T4>T5 로 온도가 형성되고, 이에 따라 각 단에서의 신축블록(70)의 열팽창 범위가 달라 각 단의 브러시실(50)과 로터(14)간의 간격에도 차이가 나게 된다.
따라서 고압터빈의 축 방향을 따라 비교적 균일한 간격으로 냉각유체 유동공간(A)의 크기가 조절되도록 하기 위해, 각 단에서 다수의 신축블록(70)의 열팽창 계수를 분위기 온도를 고려하여 서로 다른 재질을 적용하여 다르게 형성하는 것이다. 이를 실험결과를 통해 결정될 수 있다.
즉 각 단(S1, S2, S3, S4, S5)의 다수의 신축블록(71,72,73,74,75)의 재질을 서로 다르게 하여 열팽창 정도에 차이를 두는 것이다. 냉각유체의 흐름방향을 고려하고 각 간의 분위기 온도를 고려하여, S1 단의 신축블록(71)에서 S5 단의 신축블록(75)로 갈수록 더 낮은 온도에서 비교적 유사한 열팽창 정도를 보이는 재질로 설정하는 것이다.
상기와 같은 배치를 통해 각 단에서의 냉각유체의 유량을 변경하게 된다.
이상의 사항은 냉각유체 흐름 조절 구조 및 이를 포함하는 증기터빈의 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:냉각유체 흐름 조절 구조
11:스테이터
13:블록하우징
14:로터
20:제1 블록
30:제2 블록
40:탄성체
41:제1 스프링
43:제2 스프링
50:브러시실
60:브러시바디
62:바디하우징
70:신축블록
A:냉각유체 유동공간

Claims (19)

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  6. 일부는 스테이터에 형성된 블록하우징에 배치되고, 다른 일부는 스테이터와 로터 사이에 형성된 냉각유체 유동공간상에 배치되는 브러시바디;
    상기 브러시바디의 다른 일부상에 형성된 바디하우징상에 배치되고, 상기 브러시바디와는 다른 열팽창 계수를 가지는 신축블록; 및
    상기 브러시바디와 상기 신축블록의 일단부에 상기 로터를 바라보는 방향으로 배치되는 브러시실;을 포함하며,
    온도에 따라 상기 브러시바디와 상기 신축블록이 서로 다른 크기로 열변형되며 냉각유체 유동공간의 크기를 변경하여 냉각유체의 흐름을 조절하고,
    상기 바디하우징은 상기 브러시바디에서 상기 로터를 마주하는 방향의 양측부에 형성되며,
    상기 신축블록의 열팽창계수는 상기 브러시바디의 열팽창계수보다 크게 구성되고,
    온도가 상승함에 따라 신축블록이 브러시바디보다 상대적으로 더 열팽창하며, 신축블록상에 배치된 브러시실과 브러시바디에 배치된 브러시실이 다단의 실링을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉각유체 흐름 조절 구조.
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  9. 제6항에 있어서,
    상기 브러시바디와 상기 블록하우징 사이에 배치되고, 상기 블록하우징 내부에서 상기 브러시바디의 유동을 완충해주는 탄성체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각유체 흐름 조절 구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 탄성체는,
    원주방향을 기준으로 상기 브러시바디의 외측면과 상기 블록하우징의 내면간에 연결되며 배치되는 제1 스프링;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각유체 흐름 조절 구조.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 탄성체는,
    원주방향을 기준으로 상기 브러시바디의 내측면과 상기 블록하우징의 내면간에 연결되며 배치되는 제2 스프링;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각유체 흐름 조절 구조.
  12. 중앙부가 관통되고, 내주면에는 다수의 블록하우징이 형성된 스테이터;
    상기 스테이터의 중앙부에 배치되는 로터;
    상기 스테이터와 상기 로터 사이에 형성되는 냉각유체 유동공간; 및
    일부는 상기 다수의 블록하우징에 배치되며, 다른 일부는 상기 냉각유체 유동공간에 배치되는 다수의 냉각유체 흐름 조절 구조;를 포함하되,
    상기 다수의 냉각유체 흐름 조절 구조는 서로 다른 열팽창계수를 가지는 재질로 구성되고,
    상기 다수의 냉각유체 흐름 조절 구조는 상기 냉각유체 유동공간을 따라 길이방향으로 배치되며,
    상기 다수의 냉각유체 흐름 조절 구조의 서로 다른 열팽창계수는 상기 냉각유체 유동공간의 각 배치 영역에서의 작동시 분위기 온도에 따라 결정되되,
    상기 서로 다른 열팽창계수는 상기 냉각유체 유동공간이 길이방향을 따라 균일한 간격으로 유지되는 범위값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 증기터빈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 냉각유체 흐름 조절 구조는,
    상기 스테이터에 형성된 상기 블록하우징에 배치되는 제1 블록;
    상기 제1 블록에 연결되고, 상기 스테이터와 상기 로터 사이에 형성되는 상기 냉각유체 유동공간상에 배치되며, 상기 제1 블록과는 다른 열팽창 계수를 가지는 제2 블록; 및
    상기 제2 블록의 일단부에 상기 로터를 바라보는 방향으로 배치되는 브러시실;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기터빈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 냉각유체 흐름 조절 구조는,
    일부는 상기 스테이터에 형성된 상기 블록하우징에 배치되고, 다른 일부는 상기 스테이터와 상기 로터 사이에 형성된 상기 냉각유체 유동공간상에 배치되는 브러시바디;
    상기 브러시바디의 다른 일부상에 형성된 바디하우징상에 배치되고, 상기 브러시바디와는 다른 열팽창 계수를 가지는 신축블록; 및
    상기 브러시바디와 상기 신축블록의 일단부에 상기 로터를 바라보는 방향으로 배치되는 브러시실;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기터빈.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1 블록의 열팽창 계수는 상기 제2 블록의 열팽창 계수보다 큰 것을 특징으로 하는 증기터빈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 블록과 상기 블록하우징 사이에 배치되고, 상기 블록하우징 내부에서 상기 제1 블록의 유동을 완충해주는 탄성체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기터빈.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 바디하우징은 상기 브러시바디의 다른 일부에서 양측부에 형성되는 것을 특징으로 하는 증기터빈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 브러시바디와 상기 블록하우징 사이에 배치되고, 상기 블록하우징 내부에서 상기 브러시바디의 유동을 완충해주는 탄성체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기터빈.



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