KR102011578B1 - 버킷의 커버 구조와 이를 포함하는 로터 및 증기터빈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 버킷의 커버 구조와 이를 포함하는 로터 및 증기터빈에 관한 것으로, 로터디스크의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드 중 어느 하나의 외측단부에 배치되는 제1 커버몸체 및 로터디스크의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드 중 상기 제1 커버몸체에 인접한 버킷 블레이드의 외측단부에 배치되는 제2 커버몸체를 포함하되, 상기 제1 커버몸체의 단부에는 제1 접촉부가 형성되고, 상기 제1 커버몸체의 외측면에는 제1 실링빔이 형성되며, 상기 제2 커버몸체에서 상기 제1 접촉부를 마주하는 단부에는 제2 접촉부가 형성되고, 상기 제2 커버몸체의 외측면에는 제2 실링빔이 형성되며, 로터디스크의 회전속도에 따라 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부의 접촉영역이 가변되며 진동을 완화하거나 또는 상기 제1 실링빔의 일단면과 상기 제2 실링빔의 일단면간의 접촉영역이 가변되며 실링이 유지되도록 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 인접하는 버킷의 커버간에 항시 접촉면을 형성하여 진동을 완화하고 작동유체의 누설을 방지하여 실링능력을 향상하는 효과가 있다.

Description

버킷의 커버 구조와 이를 포함하는 로터 및 증기터빈{COVER STRUCTURE OF BUCKET AND ROTOR AND STEAMTURBINE HAVING THE SAME}
본 발명은 버킷의 커버 구조와 이를 포함하는 로터 및 증기터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인접하는 버킷의 커버간에 항시 접촉면을 형성하여 진동을 완화하고 작동유체의 누설을 방지하여 실링능력을 향상시킨 구조에 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, 저압터빈에는 각종 터빈을 일체로 연결하는 로터의 외주면에 축방향을 따라 복수의 단으로 배치되는 로터디스크가 장착되고, 로터디스크의 외주면에는 원주방향을 따라 복수개의 버킷이 장착된다.
종래 버킷의 외측단부에는 커버가 배치되고, 인접하는 버킷의 커버는 각종 터빈의 작동간에 서로 접하게 된다.
도 1a 및 도 1b에는 종래 버킷(1)의 커버 구조를 도시되어 있는데, 도 1a와 같이 터빈의 비작동시에는 인접하는 일측 커버(2)와 타측 커버(3)은 떨어져 있으며, 도 1b와 같이 터빈의 작동시에는 로터의 회전방향(P)의 반대측으로 일측 커버(2)에 회전에 의한 관성에 의해 밀리면서 타측 커버(3)과 접촉하며 접촉면을 형성하게 된다.
그런데 이러한 접촉면 형성은 일정 속도 이상의 회전속도에서 발생되고, 일정 속도 이하에서는 회전에 의한 관성이 충분하지 못하여 접촉면을 형성하지 못하게 된다. 이는 진동발생을 완화하지 못하며, 작동유체의 누설이 발생하는 문제를 야기한다.
국내특허 등록번호:10-0785544
본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인접하는 버킷의 커버간에 항시 접촉면을 형성하여 진동을 완화하고 작동유체의 누설을 방지하여 실링능력을 향상시킨 구조를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 버킷의 커버 구조와 이를 포함하는 로터 및 증기터빈에 관한 것으로, 로터디스크의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드 중 어느 하나의 외측단부에 배치되는 제1 커버몸체 및 로터디스크의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드 중 상기 제1 커버몸체에 인접한 버킷 블레이드의 외측단부에 배치되는 제2 커버몸체를 포함하되, 상기 제1 커버몸체의 단부에는 제1 접촉부가 형성되고, 로터의 중심축을 기준으로 상기 제1 커버몸체의 외측면에는 제1 실링빔이 형성되며, 상기 제2 커버몸체에서 상기 제1 접촉부를 마주하는 단부에는 제2 접촉부가 형성되고, 로터의 중심축을 기준으로 상기 제2 커버몸체의 외측면에는 제2 실링빔이 형성되며, 로터디스크의 회전속도에 따라 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부의 접촉영역이 가변되며 진동을 완화하거나 또는 상기 제1 실링빔의 일단면과 상기 제2 실링빔의 일단면간의 접촉영역이 가변되며 실링이 유지되도록 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 실링빔의 단부에는 상기 제1 접촉부의 형상에 대응되는 제1 신장부가 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 실링빔의 단부에는 상기 제2 접촉부의 형상에 대응되는 제2 신장부가 형성되고, 상기 제1 신장부와 상기 제2 신장부는 로터디스크의 회전속도에 따라 접촉영역이 가변될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 접촉부는 둥근 형상일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 접촉부는 복수의 곡면부로 이뤄지되, 상기 복수의 곡면부의 곡률은 서로 다를 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 접촉부는 제1 외곡면부와 제1 내곡면부로 구획되고, 상기 제1 외곡면부의 곡률은 상기 제1 내곡면부의 곡률보다 클 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 신장부는 곡면 형상으로 이뤄지되, 상기 제1 신장부의 일부는 상기 제1 내곡면부에 대응되는 곡률로 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 접촉부는 둥근 형상일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 접촉부는 복수의 곡면부로 이뤄지되, 상기 복수의 곡면부의 곡률은 서로 다를 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 접촉부는 제2 외곡면부와 제2 내곡면부로 구획되고, 상기 제2 외곡면부의 곡률은 상기 제2 내곡면부의 곡률보다 클 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 신장부는 곡면 형상으로 이뤄지되, 상기 제2 신장부의 일부는 상기 제2 내곡면부에 대응되는 곡률로 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 외곡면부와 상기 제2 외곡면부의 곡률 또는 상기 제1 내곡면부와 상기 제2 내곡면부의 곡률은 서로 동일할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 로터디스크의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드 중 어느 하나의 외측단부에 배치되는 제1 커버몸체 및 로터디스크의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드 중 상기 제1 커버몸체에 인접한 버킷 블레이드의 외측단부에 배치되는 제2 커버몸체를 포함하되, 상기 제1 커버몸체의 단부에는 제1 접촉부가 형성되고, 상기 제1 커버몸체의 외측면에는 제1 실링빔이 형성되며, 상기 제2 커버몸체에서 상기 제1 접촉부를 마주하는 단부에는 제2 접촉부가 형성되고, 상기 제2 커버몸체의 외측면에는 제2 실링빔이 형성되며, 로터디스크의 회전속도에 따라 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부의 접촉영역이 가변되며 진동을 완화하거나 또는 상기 제1 실링빔의 일측면과 상기 제2 실링빔의 일측면이 서로 중첩되며 실링이 유지될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 실링빔의 단부는 상기 제1 접촉부의 단부에서 상기 제2 커버몸체의 외측단부로 돌출된 제1 돌출부가 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 실링빔의 단부는 상기 제2 접촉부의 단부에서 상기 제1 커버몸체의 외측단부로 돌출된 제2 돌출부가 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 실링빔의 돌출부 길이는 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부간의 이격거리의 50 ~ 100 % 범위내일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 실링빔의 돌출부 길이는 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부간의 이격거리의 50 ~ 100 % 범위내일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 로터디스크의 비회전 또는 저속회전시에는 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부가 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부간의 이격거리의 중심선상에 중첩되게 위치하며 실링을 유지하고, 로터디스크의 고속회전시에는 상기 제1 돌출부의 일측면과 상기 제2 돌출부의 일측면이 서로 중첩 접촉되며 실링을 유지하도록 구성될 수 있다.
본 발명인 로터는 상기 버킷의 커버 구조를 구비하는 버킷과 상기 버킷이 외주면을 따라 원주방향으로 복수로 장착되는 로터디스크 및 상기 로터디스크가 복수의 열로 장착되고, 상기 로터디스크의 중심부를 관통하며 배치되는 로터샤프트를 포함할 수 있다.
본 발명인 증기터빈은 작동유체가 유입되는 고압터빈과 상기 고압터빈과 연결되고, 상기 고압터빈으로부터 작동유체가 유입되는 중압터빈과 상기 중압터빈과 연결되고, 상기 중압터빈으로부터 작동유체가 유입되는 저압터빈과 상기 저압터빈과 연결되고, 상기 저압터빈으로부터 유입되는 작동유체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축기와 상기 고압터빈간에 연결되며, 상기 응축기에서 상기 고압터빈으로 흐르는 작동유체를 가열하는 보일러를 포함하되, 상기 로터는 상기 고압터빈, 중압터빈 및 저압터빈을 일체로 연결할 수 있다.
본 발명에 따르면, 터빈의 비작동 및 작동간에도 회전속도에 관계없이 인접하는 버킷의 커버간에 항시 접촉면을 형성하도록 하여 진동을 완화할 수 있으며, 추가적으로 별도의 실링을 위한 빔이 커버에 배치되고, 인접하는 커버에 배치된 빔간에도 접촉면을 형성하여 작동유체의 누설을 방지할 수 있다.
도 1a는 종래 버킷의 커버 구조를 나타낸 도면.
도 1b는 도 1a에 게시된 버킷의 커버 구조에 대한 터빈의 작동간에 접촉을 나타낸 도면.
도 2은 본 발명인 버킷의 커버 구조의 제1 실시예를 로터의 축방향에서 도시한 도면.
도 3a는 본 발명인 버킷의 커버 구조의 제1 실시예를 나타낸 도면.
도 3b는 도 3a에 게시된 X 부분을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명인 버킷의 커버 구조의 제2 실시예를 로터의 축방향에서 도시한 도면.
도 5a는 본 발명인 버킷의 커버 구조의 제2 실시예를 나타낸 도면.
도 5b는 도 5a에 게시된 Y 부분을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명이 적용된 가스터빈의 기본 구조를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 버킷의 커버 구조와 이를 포함하는 로터 및 증기터빈의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
[제1 실시예]
도 2은 본 발명인 버킷의 커버 구조를 로터의 축방향에서 도시한 도면이고, 도 3a는 본 발명인 버킷의 커버 구조의 제1 실시예를 나타낸 도면이며, 도 3b는 도 3a에 게시된 X 부분을 나타낸 도면이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b를 참고하면, 본 발명인 버킷의 커버 구조의 제1 실시예에서는 제1 커버몸체(20), 제2 커버몸체(30), 제1 접촉부(21), 제2 접촉부(31), 제1 실링빔(26), 제2 실링빔(36), 제1 신장부(27) 및 제2 신장부(37)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선 본 발명이 적용되는 버킷(10)은 로터디스크(40)의 외주면에 형성된 장착홈(41)에 결합되는 도브테일부(15,16)와 작동유체의 흐름을 제어하는 블레이드(11,12) 및 도브테일부(15,16)과 블레이드(11,12)를 지지하는 플랫폼(13,14)로 구성될 수 있다. 그리고 블레이드(11,12)의 중간에는 서로 접촉되는 미드스팬(17,18)이 배치될 수 있다.
상기 제1 커버몸체(20)는 로터디스크(40)의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드(11) 중 어느 하나의 외측단부에 배치될 수 있다. 상기 제1 커버몸체(20)는 로터디스크(40)의 원주율과 동일한 비율로 곡선형으로 굽어진 형상일 수 있다.
상기 제2 커버몸체(30)는 로터디스크(40)의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드(12) 중 상기 제2 커버몸체(30)에 인접한 버킷 블레이드(11)의 외측단부에 배치될 수 있다. 상기 제2 커버몸체(30)는 상기 제1 커버몸체(20)의 곡률 및 상기 로터디스크(40)의 원주율과 동일한 비율로 곡선형으로 굽어진 형상일 수 있다.
그리고 상기 제1 접촉부(21)는 상기 제1 커버몸체(20)의 단부에 형성되고, 상기 제2 접촉부(31)는 상기 제2 커버몸체(30)에서 상기 제1 접촉부(21)를 마주하는 단부에 형성된다.
상기 제1 실링빔(26)은 로터의 중심축을 기준으로 상기 제1 커버몸체(20)의 외측면에 형성되고, 상기 제2 실링빔(36)은 로터의 중심축을 기준으로 상기 제2 커버몸체(30)의 외측면에 형성된다.
또한 상기 제1 실링빔(26)의 단부에는 상기 제1 접촉부(21)의 형상에 대응되는 제1 신장부(27)이 형성될 수 있으며, 상기 제2 실링빔(36)의 단부에는 상기 제2 접촉부(31)의 형상에 대응되는 제2 신장부(37)가 형성될 수 있다. 상기 제1 신장부(27)과 상기 제2 신장부(37)는 로터디스크(40)의 회전속도에 따라 접촉영역이 가변된다.
본 발명의 제1 실시예에서는 상기 제1 접촉부(21)는 둥근 형상으로 형성될 수 있다. 이때 상기 제1 접촉부(21)는 복수의 곡면부로 이뤄지되, 상기 복수의 곡면부의 곡률은 서로 다르게 구성될 수 있다.
구체적으로 상기 제1 접촉부(21)는 제1 외곡면부(22)와 제1 내곡면부(23)로 구획되고, 상기 제1 외곡면부(22)의 곡률(Φ1)은 상기 제1 내곡면부(23)의 곡률(Φ2)보다 크게 구성될 수 있다.
그리고 상기 제2 접촉부(31)도 둥근 형상으로 형성될 수 있으며, 복수의 곡면부로 이뤄지되, 상기 복수의 곡면부의 곡률은 서로 다르게 구성될 수 있다.
즉 상기 제2 접촉부(31)는 제2 외곡면부(32)와 제2 내곡면부(33)로 구획되고, 상기 제2 외곡면부(32)의 곡률(Φ3)은 상기 제2 내곡면부(33)의 곡률(Φ4)보다 크게 구성될 수 있다.
터빈의 작동시 제2 커버몸체(30)가 회전에 의한 관성으로 제1 커버몸체(20)방향으로 이동할 때, 제2 접촉부(31)의 제2 내곡면부(33)는 제1 접촉부(21)의 제1 내곡면부(23) 형상을 미끄러지며 이동하게 된다.
도 3a에서와 같이 터빈의 비작동시에는 제1 접촉부(21)와 제2 접촉부(31)간의 일부가 서로 접촉 상태를 유지하고 있으며, 도 3b에서와 같이 터빈의 작동시에는 로터의 회전방향(D)에 따라 제2 접촉부(31)가 제1 접촉부(21)의 형상을 따라 이동하게 되는데, 이때에도 접촉 상태를 유지하면서 이동하게 된다.
상기 제1,2 내곡면부(22,32)의 곡률을 상기 제1,2 외곡면부(23,33)의 곡률보다 완만하게 되어 있으므로, 보다 부드러운 움직임이 보장되게 된다.
여기서 상기 제1 외곡면부(22)와 상기 제2 외곡면부(32)의 곡률 또는 상기 제1 내곡면부(23)와 상기 제2 내곡면부(33)의 곡률은 서로 동일할 수 있다.
또한 상기 제1 신장부(27)은 곡면 형상으로 이뤄지되, 상기 제1 신장부(27)의 일부는 상기 제1 내곡면부(23)에 대응되는 곡률로 형성될 수 있다. 상기 제2 신장부(37)는 곡면 형상으로 이뤄지되, 상기 제2 신장부(37)의 일부는 상기 제2 내곡면부(33)에 대응되는 곡률로 형성될 수 있다.
이에 따라 도 3a에서와 같이 터빈의 비작동시에는 제1 신장부(27)과 제2 신장부(37)간의 일부가 서로 접촉을 유지하는 상태에서 도 3b에서와 같이 터빈의 작동시에는 로터의 회전방향(D)에 따라 제2 신장부(37)가 제1 신장부(27)의 형상을 따라 이동하게 된다. 역시 제1 접촉부(21)와 제2 접촉부(31)가 접촉 상태를 유지하며 이동하는 것과 같은 효과를 얻게 된다.
여기서 상기 제1 접촉부(21)와 상기 제2 접촉부(31)의 접촉면 형성 이동은 터빈의 작동간에 진동을 완화하는 기능을 수행하게 된다. 도 3a에서와 같이 터빈의 비작동시에도 일부는 접촉면을 형성하고 있으며, 터빈의 작동간에는 회전속도에 따라 접촉면의 위치만이 변경될 뿐, 역시 접촉 상태를 항시 유지하고 있다.
결과적으로는 터빈의 회전속도에 관계없이 접촉상태를 유지하는 것이 된다. 이는 터빈의 회전속도에 구애되지 않고 복수의 버킷(10)간에 발생될 수 있는 진동을 완화할 수 있음을 의미한다. 이는 터빈의 보다 안정적인 운용관리를 가능하게 된다.
그리고 상기 제1 신장부(27)과 상기 제2 신장부(37)의 접촉면 형성 이동은 터빈의 작동간에 작동유체의 누설을 완화하는 기능을 수행한다. 도 3a에서와 같이 터빈의 비작동시에도 일부는 접촉면을 형성하고 있으며, 터빈의 작동간에는 회전속도에 따라 접촉면의 위치만이 변경될 뿐, 역시 접촉 상태를 항시 유지하고 있다.
즉 상기 제1 접촉부(21)와 상기 제2 접촉부(31)는 로터디스크의 정지 중에는 서로 점접촉 상태를 유지하고, 그리고 로티디스크의 회전속도가 증가함에 대응하여 접촉영역이 증가하면서 점접촉에서 면접촉으로 변화하며 점차 면접촉 면적이 증가된다. 동일하게 상기 제1 실링빔(26)의 제1 신장부(27)와 상기 제2 실링빔(36)의 제2 신장부(37)는 로터디스크의 정지 중에는 서로 점접촉 상태를 유지하고, 로티디스크의 회전에 따라 점차 점접촉에서 면접촉으로 변화하며, 회전속도에 대응하여 면접촉 면적이 증가되게 된다.
상기와 같이 항상 접촉상태를 유지하므로, 작동유체의 누설을 방지하는 실링력은 그대로 유지되며, 로터디스크의 회전중에는 접촉영역이 증가하기 때문에 진동을 완화하는 효과 또한 상승하게 되는 것이다.
결과적으로는 터빈의 회전속도에 관계없이 작동유체의 누설을 완화할 수 있는 것이다. 작동유체의 누설 저감은 작동유체를 보다 더 동력생산에 활용할 수 있어 터빈의 효율을 높이는데 기여하게 된다.
[제2 실시예]
도 4은 본 발명인 버킷의 커버 구조를 로터의 축방향에서 도시한 도면이고, 도 5a는 본 발명인 버킷의 커버 구조의 제2 실시예를 나타낸 도면이며,도 5b는 도 5a에 게시된 Y 부분을 나타낸 도면이다.
도 4, 도 5a 및 도 5b를 참고하면, 본 발명인 버킷의 커버 구조의 제2 실시예에서는 제1 커버몸체(20), 제2 커버몸체(30), 제1 접촉부(21), 제2 접촉부(31), 제1 실링빔(26), 제2 실링빔(36), 제1 돌출부(28) 및 제2 돌출부(38)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선 본 발명이 적용되는 버킷(10)은 로터디스크(40)의 외주면에 형성된 장착홈(41)에 결합되는 도브테일부(15,16)와 작동유체의 흐름을 제어하는 블레이드(11,12) 및 도브테일부(15,16)과 블레이드(11,12)를 지지하는 플랫폼(13,14)로 구성될 수 있다.
상기 제1 커버몸체(20)는 로터디스크(40)의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드(11) 중 어느 하나의 외측단부에 배치될 수 있다. 상기 제1 커버몸체(20)는 로터디스크(40)의 원주율과 동일한 비율로 곡선형으로 굽어진 형상일 수 있다.
상기 제2 커버몸체(30)는 로터디스크(40)의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드(12) 중 상기 제2 커버몸체(30)에 인접한 버킷 블레이드(11)의 외측단부에 배치될 수 있다. 상기 제2 커버몸체(30)는 상기 제1 커버몸체(20)의 곡률 및 상기 로터디스크(40)의 원주율과 동일한 비율로 곡선형으로 굽어진 형상일 수 있다.
그리고 상기 제1 접촉부(21)는 상기 제1 커버몸체(20)의 단부에 형성되고, 상기 제2 접촉부(31)는 상기 제2 커버몸체(30)에서 상기 제1 접촉부(21)를 마주하는 단부에 형성된다.
상기 제1 실링빔(26)은 로터의 중심축을 기준으로 상기 제1 커버몸체(20)의 외측면에 형성되고, 상기 제2 실링빔(36)은 로터의 중심축을 기준으로 상기 제2 커버몸체(30)의 외측면에 형성된다.
또한 상기 제1 실링빔(26)의 단부에는 상기 제1 접촉부(21)의 단부에서 상기 제2 커버몸체(30)의 외측단부로 돌출된 제1 돌출부(28)가 형성될 수 있으며, 상기 제2 실링빔(36)의 단부에는 상기 제2 접촉부(31)의 단부에서 상기 제1 커버몸체(20)의 외측단부로 돌출된 제2 돌출부(38)가 형성될 수 있다.
여기서 상기 제1 실링빔(26)의 돌출부 길이(D1)는 상기 제1 접촉부(21)와 상기 제2 접촉부(31)간의 이격거리의 50 ~ 100 % 범위내일 수 있다. 그리고 상기 제2 실링빔(36)의 돌출부 길이(D2)도 상기 제1 접촉부(21)와 상기 제2 접촉부(31)간의 이격거리의 50 ~ 100 % 범위내일 수 있다.
상기와 같은 길이범위를 한정한 것은, 비접촉상태에서도 상기 제1 돌출부(28)와 상기 제2 돌출부(38)간의 중첩되는 범위가 존재하게 하여 실링효과를 유지하기 위함이다.
본 발명의 제2 실시예에서는 상기 제1,2 접촉부(21,31)는 평평한 형상으로 형성될 수 있다.
터빈의 작동시 제2 커버몸체(30)가 회전에 의한 관성으로 제1 커버몸체(20) 방향으로 이동하게 되고, 이로 인해 제2 접촉부(31)는 제1 접촉부(21)에 접촉되게 된다.
도 5a에서와 같이 터빈의 비작동시에는 제1 접촉부(21)와 제2 접촉부(31)간에 서로 비접촉 상태에 있다가, 도 5b에서와 같이 터빈의 작동시에는 로터의 회전방향(D)에 따라 제2 접촉부(31)가 제1 접촉부(21) 방향으로 이동하며 접촉 상태로 변경되게 된다. 상기 제1 접촉부(21)와 상기 제2 접촉부(31)의 접촉면 형성은 터빈의 작동간에 진동을 완화하는 기능을 수행하게 된다.
그리고 상기 제1,2 돌출부(28,38)의 길이(D1,D2)는 제1 접촉부(21)와 제2 접촉부(31)간의 이격거리의 50~100% 범위내로 형성되므로 도 5a에서와 같이 터빈의 비작동시 또는 터빈이 저속상태로 운전시에도 중첩 범위가 형성되어 있어, 비교적 작동유체의 누설을 방해할 수 있게 된다. 물론 터빈이 일정속도 이상의 고속으로 작동하여 도 5b에서와 같이 제1,2 돌출부(28,38)의 일측면이 서로 중첩되며 접촉면을 형성하는 경우에는 보다 더 실링효과를 높일 수 있게 된다.
즉 로터디스크(40)의 비회전 또는 저속회전시에는 상기 제1 돌출부(28)와 상기 제2 돌출부(38)가 상기 제1 접촉부(21)와 상기 제2 접촉부(31)간의 이격거리의 중심선상에 중첩되게 위치하며 실링을 유지하고, 로터디스크(40)의 고속회전시에는 상기 제1 돌출부(28)의 일측면과 상기 제2 돌출부(38)의 일측면이 서로 중첩 접촉되며 실링을 유지하게 된다.
한편, 본 발명인 로터(R)는 상기 버킷의 커버 구조를 구비하는 버킷(10)과 상기 버킷(10)이 외주면을 따라 원주방향으로 복수로 장착되는 로터디스크(40) 및 상기 로터디스크(40)가 복수의 열로 장착되고, 상기 로터디스크(40)의 중심부를 관통하며 배치되는 로터샤프트(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 도 6에서와 같이 본 발명인 증기터빈은 작동유체가 유입되는 고압터빈(HP)과 상기 고압터빈(HP)과 연결되고, 상기 고압터빈(HP)으로부터 작동유체가 유입되는 중압터빈(IP)과 상기 중압터빈(IP)과 연결되고, 상기 중압터빈(IP)으로부터 작동유체가 유입되는 저압터빈(LP)과 상기 저압터빈(LP)과 연결되고, 상기 저압터빈(LP)으로부터 유입되는 작동유체를 응축시키는 응축기(C) 및 상기 응축기(C)와 상기 고압터빈(HP)간에 연결되며, 상기 응축기(C)에서 상기 고압터빈(HP)으로 흐르는 작동유체를 가열하는 보일러(H)를 포함하되, 상기 로터(R)는 상기 고압터빈(HP), 중압터빈(IP) 및 저압터빈(LP)을 일체로 연결되는 구조로 구성될 수 있다.
이상의 사항은 버킷의 커버 구조와 이를 포함하는 로터 및 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:버킷
11,12:블레이드
13,14:플랫폼
15,16:도브테일부
17,18:미드스팬
20:제1 커버몸체
21:제1 접촉부
22:제1 외곡면부
23:제1 내곡면부
26:제1 실링빔
27:제1 신장부
28:제1 돌출부
30:제2 커버몸체
31:제2 접촉부
32:제2 외곡면부
33:제2 내곡면부
36:제2 실링빔
37:제2 신장부
38:제2 돌출부
40:로터디스크
50:로터샤프트

Claims (20)

  1. 로터디스크의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드 중 어느 하나의 외측단부에 배치되는 제1 커버몸체; 및
    로터디스크의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드 중 상기 제1 커버몸체에 인접한 버킷 블레이드의 외측단부에 배치되는 제2 커버몸체;를 포함하되,
    상기 제1 커버몸체의 단부에는 제1 접촉부가 형성되고, 로터의 중심축을 기준으로 상기 제1 커버몸체의 외측면에는 제1 실링빔이 형성되며,
    상기 제2 커버몸체에서 상기 제1 접촉부를 마주하는 단부에는 제2 접촉부가 형성되고, 로터의 중심축을 기준으로 상기 제2 커버몸체의 외측면에는 제2 실링빔이 형성되며,
    로터디스크의 회전속도에 따라 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부의 접촉영역이 가변되며 진동을 완화하거나 또는 상기 제1 실링빔의 일단면과 상기 제2 실링빔의 일단면간의 접촉영역이 가변되며 실링이 유지되며,
    상기 제1 실링빔의 단부에는 상기 제1 접촉부의 형상에 대응되는 제1 신장부가 상기 제1 접촉부의 접촉면 양방향으로 신장되게 형성되고,
    상기 제2 실링빔의 단부에는 상기 제2 접촉부의 형상에 대응되는 제2 신장부가 상기 제2 접촉부의 접촉면 양방향으로 신장되게 형성되며,
    상기 제1 신장부와 상기 제2 신장부는 로터디스크의 회전속도에 따라 접촉영역이 가변되는 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접촉부는 둥근 형상인 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 접촉부는 복수의 곡면부로 이뤄지되, 상기 복수의 곡면부의 곡률은 서로 다른 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 접촉부는 제1 외곡면부와 제1 내곡면부로 구획되고, 상기 제1 외곡면부의 곡률은 상기 제1 내곡면부의 곡률보다 큰 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 신장부는 곡면 형상으로 이뤄지되, 상기 제1 신장부의 일부는 상기 제1 내곡면부에 대응되는 곡률로 형성된 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 접촉부는 둥근 형상인 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 접촉부는 복수의 곡면부로 이뤄지되, 상기 복수의 곡면부의 곡률은 서로 다른 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 접촉부는 제2 외곡면부와 제2 내곡면부로 구획되고, 상기 제2 외곡면부의 곡률은 상기 제2 내곡면부의 곡률보다 큰 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 신장부는 곡면 형상으로 이뤄지되, 상기 제2 신장부의 일부는 상기 제2 내곡면부에 대응되는 곡률로 형성된 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 외곡면부와 상기 제2 외곡면부의 곡률 또는 상기 제1 내곡면부와 상기 제2 내곡면부의 곡률은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부는 로터디스크의 정지 중에는 서로 점접촉 상태를 유지하고, 로터디스크의 회전속도가 증가함에 대응하여 점차 면접촉 상태로 변화하며 면접촉 면적이 증가되고,
    상기 제1 실링빔과 상기 제2 실링빔은 로터디스크의 정지 중에는 서로 점접촉 상태를 유지하고, 로터디스크의 회전속도가 증가함에 대응하여 점차 면접촉 상태로 변화하며 면접촉 면적이 증가되고는 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  14. 로터디스크의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드 중 어느 하나의 외측단부에 배치되는 제1 커버몸체; 및
    로터디스크의 외주면에 장착되는 복수의 버킷 블레이드 중 상기 제1 커버몸체에 인접한 버킷 블레이드의 외측단부에 배치되는 제2 커버몸체;를 포함하되,
    상기 제1 커버몸체의 단부에는 제1 접촉부가 형성되고, 상기 제1 커버몸체의 외측면에는 제1 실링빔이 형성되며,
    상기 제2 커버몸체에서 상기 제1 접촉부를 마주하는 단부에는 제2 접촉부가 형성되고, 상기 제2 커버몸체의 외측면에는 제2 실링빔이 형성되며,
    로터디스크의 회전속도에 따라 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부의 접촉영역이 가변되며 진동을 완화하거나 또는 상기 제1 실링빔의 일측면과 상기 제2 실링빔의 일측면이 서로 중첩되며 실링이 유지되며,
    상기 제1 실링빔의 단부는 상기 제1 접촉부의 단부에서 상기 제2 커버몸체의 외측단부로 돌출된 제1 돌출부가 형성되고,
    상기 제2 실링빔의 단부는 상기 제2 접촉부의 단부에서 상기 제1 커버몸체의 외측단부로 돌출된 제2 돌출부가 형성되며,
    비접촉상태에서도 제1,2 돌출부간의 중첩되는 범위가 존재하여 실링상태가 유지되도록, 상기 제1 실링빔의 제1 돌출부 길이는 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부간의 이격거리의 50 ~ 100 % 범위내이고, 상기 제2 실링빔의 제2 돌출부 길이는 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부간의 이격거리의 50 ~ 100 % 범위내인 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제14항에 있어서,
    로터디스크의 비회전 또는 저속회전시에는 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부가 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부간의 이격거리의 중심선상에 중첩되게 위치하며 실링을 유지하고, 로터디스크의 고속회전시에는 상기 제1 돌출부의 일측면과 상기 제2 돌출부의 일측면이 서로 중첩 접촉되며 실링을 유지하는 것을 특징으로 하는 버킷의 커버 구조.
  19. 제1항 또는 제14항의 버킷의 커버 구조를 구비하는 버킷;
    상기 버킷이 외주면을 따라 원주방향으로 복수로 장착되는 로터디스크; 및
    상기 로터디스크가 복수의 열로 장착되고, 상기 로터디스크의 중심부를 관통하며 배치되는 로터샤프트;
    를 포함하는 로터.
  20. 작동유체가 유입되는 고압터빈;
    상기 고압터빈과 연결되고, 상기 고압터빈으로부터 작동유체가 유입되는 중압터빈;
    상기 중압터빈과 연결되고, 상기 중압터빈으로부터 작동유체가 유입되는 저압터빈;
    상기 저압터빈과 연결되고, 상기 저압터빈으로부터 유입되는 작동유체를 응축시키는 응축기; 및
    상기 응축기와 상기 고압터빈간에 연결되며, 상기 응축기에서 상기 고압터빈으로 흐르는 작동유체를 가열하는 보일러;를 포함하되,
    제19항의 로터는 상기 고압터빈, 중압터빈 및 저압터빈을 일체로 연결하는 것을 특징으로 하는 증기터빈.
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