KR102038698B1 - Method for Manufacturing Stay Vane Module of Large Francis Turbine - Google Patents

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KR102038698B1
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서인호
추진훈
황태규
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(주)대양수력
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Abstract

본 발명은 대용량 프란시스 수차에서의 스테이베인 모듈 제조방법에 관한 것으로, (a) 상부스테이링(230)과 상기 상부스테이링(210)의 하측면에 복수의 상부스테이베인(240)이 접합부 없이 일체로 형성된 상부스테이베인 모듈(210)을 제작하는 단계;와 (b) 하부스테이링(250)과, 복수의 하부스테이베인(260)이 접합부 없이 일체로 형성된 하부스테이베인 모듈(220)을 제작하는 단계;와 (c) 상기 각 상부스테이베인(240)의 하단에 형성된 제1 결합부(241)와 상기 각 하부스테이베인(260)의 상단에 형성된 제2 결합부(261)가 맞닿도록 상기 상부, 하부스테이베인 모듈(210, 200)을 배치한 후, 상기 상부, 하부스테이베인(240, 260)을 용접 결합하는 스테이베인 모듈 용접 단계; 및 (d) 상기 용접부를 연마하는 연마단계;를 포함하고 있다, The present invention relates to a method of manufacturing a stay vane module in a large capacity Francis aberration, (a) a plurality of upper stay vanes 240 on the lower side of the upper staying 230 and the upper staying (210) integrally without a joint Producing an upper stay vane module 210 formed of; and (b) The lower stay vane 250, and a plurality of lower stay vanes 260, the lower stay vane module 220 is formed integrally without a joint And (c) the upper portion such that the first coupling portion 241 formed at the lower end of each upper stay vane 240 and the second coupling portion 261 formed at the upper end of each lower stay vane 260 abut. A stay vane module welding step of welding the upper and lower stay vanes 240 and 260 after arranging the lower stay vane modules 210 and 200; And (d) a polishing step of polishing the weld portion.

Description

대용량 프란시스 수차의 스테이베인 모듈 제조방법{Method for Manufacturing Stay Vane Module of Large Francis Turbine}Method for Manufacturing Stay Vane Module of Large Francis Turbine

본 발명은 물의 낙차를 이용하여 발전하는 프란시스 수차의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대용량 프란시스 수차에서의 스테이베인 모듈 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing Francis aberrations that generate power using water drops, and more particularly, to a method of manufacturing a stay vane module in a large capacity Francis aberration.

일반적으로 수차는 수력에 의해 발전을 하는 기계장치로서, 물의 낙차를 이용하여 수차를 통해 발전기의 회전축을 회전시켜 전력을 생산하는 장치이다.In general, aberration is a mechanical device that generates power by hydraulic power, and is a device that generates electric power by rotating a rotating shaft of a generator through aberration using water drops.

이러한 수차는 크게 물의 운동에너지를 주로 사용하는 충동형 수차와 물의 압력에너지를 주로 사용하는 반동형 수차가 있으며, 반동형 수차는 수위 차이가 작지만 유량이 큰 조건에 적합하여 우리나라에서 많이 사용되고 있고, 그 타입에 따라 프란시스형이나 프로펠러형 및 튜브형 수차가 있다.These aberrations are largely impulsive aberrations that mainly use the kinetic energy of water, and reactionary aberrations that mainly use the pressure energy of water. Depending on the type, there are Francis, propeller and tubular aberrations.

프란시스 수차는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스파이럴 형상의 케이싱(100), 상기 스파이럴 형상의 케이싱(100)의 중앙부에 회전가능하게 설치되며 발전기의 회전축과 결합되는 러너(300), 상기 케이싱(100)의 외주와 연결된 유입관로를 통해 유입된 물이 러너의 외주방향으로 케이싱(100) 내측의 유출부에 설치된 스테이베인 모듈(200, 도 1에서는 스테이베인(270)을 볼 수 있도록 하기 위하여 스테이링(210, 220)을 제거한 상태임), 및 상기 스테이베인 모듈(200)의 스테이베인(270)을 경유한 물을 상기 러너(300)의 외주로 유입되도록 안내하는 가이드베인(400)으로 구성되어 있다.Francis aberration, as shown in Figure 1, the spiral casing 100, the runner 300, rotatably installed in the central portion of the spiral casing 100 and coupled to the rotating shaft of the generator, the casing ( In order to view the stay vane module 200 (see FIG. 1, the stay vane 270) installed in the outlet portion of the casing 100 in the outer circumferential direction of the runner, the water introduced through the inlet pipe connected to the outer circumference of the runner 100. Rings 210 and 220 are removed), and guide vanes 400 for guiding water passing through the stay vanes 270 of the stay vane module 200 to the outer periphery of the runner 300. It is.

상기 스파이럴 형상의 케이싱(100)은 유입관로의 끝단부로부터 360도 회전하면서 유로 단면적이 서서히 작아지는 형상으로 설계되며, 러너(300)의 외주방향으로 케이싱 내측의 유출부에 스테이베인(200)이 설치되어 유입관로를 통해 유입된 물은 스파이럴 형상의 케이싱(100)을 지나 케이싱(100) 중앙부에 위치한 러너(300)의 원주방향으로 흘러가도록 가이드한다.The spiral casing 100 is designed in such a manner that the flow path cross-sectional area is gradually reduced while rotating 360 degrees from the end of the inflow pipe, and the stay vane 200 is disposed at the outlet of the casing in the outer circumferential direction of the runner 300. Installed water is introduced through the inlet pipe guides to flow in the circumferential direction of the runner 300 located in the central casing 100 through the casing 100 of the spiral shape.

프란시스 수차의 구성 중 스테이베인 모듈(200)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상하로 배치된 중공 형상의 상부스테이링(230) 및 하부스테이링(250), 상기 상부스테이링(230) 및 하부스테이링(250) 사이에 배치되어 케이싱(100)으로 유입된 물을 복수의 가이드베인(400)으로 안내하는 복수의 스테이베인(270)을 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 2, the stay vane module 200 of the Francis aberration includes a hollow upper and lower staying 230 and a lower staying 250, the upper staying 230, and a lower portion that are disposed up and down. The plurality of stay vanes 270 are disposed between the stairs 250 to guide water introduced into the casing 100 to the plurality of guide vanes 400.

본 발명은 대용량의 프란시스 수차의 제작에 관한 것인데, 본 발명에서 대용량의 수차라고 함은 100MW급 이상의 프란시스 수차를 의미하며, 이와 같은 대용량의 수차는 상기 상부, 하부 스테이링(230, 250)의 직경이 수 m에 이르고, 두께도 수십cm 정도에 달하며, 스테이베인(270)의 상하방향 길이도 1m 이상이 되는 규모를 갖게 된다.The present invention relates to the manufacture of a large-scale Francis aberration, in the present invention, a large-capacity aberration means a Francis aberration of 100MW or more, such a large-capacity aberration is the diameter of the upper, lower sting (230, 250) The number reaches several meters, the thickness reaches several tens of centimeters, and the length of the stay vane 270 in the vertical direction is 1 m or more.

따라서, 통상적으로 대용량의 프란시스 수차에서 상기 스테이베인 모듈(200)을 제작할 때, 상부스테이링(230), 하부스테이링(250) 및 복수의 스테이베인(270)을 각각 별도로 제작한 다음, 상기 상부, 하부스테이링(230, 250) 사이에 스테이베인(270)을 위치시킨 후, 용접 가공 및 용접부를 연마하는 방법으로 제작해 왔다. 그리고, 완성된 스테이베인 모듈(200)에 스파이럴 형상을 이루는 케이싱(100)의 각 케이싱 요소(100a, ... 100n)를 용접 결합하여 케이싱(100)과 스테이베인 모듈(200)을 결합시킨다. Therefore, when manufacturing the stay vane module 200 in a large amount of Francis aberration, the upper staying 230, the lower staying 250 and the plurality of staying vanes 270 are separately manufactured, respectively, and then the upper After the stay vane 270 is positioned between the lower stays 230 and 250, it has been produced by welding and polishing a weld. Then, each casing element (100a, ... 100n) of the casing 100 forming a spiral shape to the completed stay vane module 200 is welded to couple the casing 100 and the stay vane module 200.

등록특허공보 제10-1757119호의 종래기술에 나타나 있듯이 대형 수차에서는 러너를 제작할 때에서 동일한 방법으로 제작해 오고 있다.As shown in the prior art of Korean Patent Publication No. 10-1757119, a large aberration has been produced in the same way when manufacturing a runner.

하지만, 종래의 스테이베인 모듈 제조방법에서는 상부, 하부스테이링(230, 250) 사이에 복수의 스테이베인(270)을 정위치에 위치시킨 다음 상, 하부의 접합부에 용접 가공을 해야 하므로, 용접부가 많은 문제점이 있고, 또한, 용접 가공 중에 복수의 스테이베인(270)을 상부, 하부스테이링(230, 250) 사이의 정위치에 위치한 상태로 유지시키는 것도 쉽지 않을 뿐 아니라, 용접되지 않은 상태로 결합되어 있는 스테이베인 모듈(200) 구조물은 안정적인 구조물이 아니므로, 안전한 작업환경을 구성하기 위해 이를 준비하는데 많은 장비 및 시간이 소요되는 문제점이 있다. However, in the conventional stay vane module manufacturing method, since the plurality of stay vanes 270 are positioned between the upper and lower stayings 230 and 250 in the correct positions, the welding process must be performed on the upper and lower joints. There are many problems, and also, it is not easy to keep the plurality of stay vanes 270 in the same position between the upper and lower stayings 230 and 250 during welding, as well as joining them in a non-welded state. Since the stay vane module 200 structure is not a stable structure, there is a problem in that it takes a lot of equipment and time to prepare for configuring a safe working environment.

또한, 복수의 스테이베인(270)을 상부, 하부스테이링(230, 250)에 용접을 할 때에도 상부와 하부에 모두 용접을 해야 하므로, 숙련된 용접공이 장시간의 작업시간에 걸쳐 용접을 수행해야 되고, 용접 부분이 많을수록 용접 부분에서의 열변형 또는 비틀림 또는 파손의 위험이 높은 문제점도 있다.In addition, even when welding the plurality of stay vanes 270 to the upper, lower staying 230, 250, both the upper and the lower should be welded, so a skilled welder should perform welding over a long working time. In addition, the more welded parts, the higher the risk of thermal deformation or twisting or breakage in the welded parts.

등록특허공보 제10-1757119호(2017.07.112. 공고)Patent Application Publication No. 10-1757119 (August 1, 2017)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 대용량 프란시스 수차의 스테이베인 모듈에 비하여 제조하기 용이하고, 복수의 스테이베인을 설계와 동일하게 배치시킬 수 있고, 용접에 의한 열 변형 또는 비틀림에 대한 영향을 현저히 감소시켜 파손의 위험도 현저히 감소시킬 수 있으며, 스테이베인을 통과하는 유량의 손실도 현저히 감소시킬 수 있는 대용량 프란시스 수차의 스테이베인 모듈 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, the object of the present invention is easier to manufacture compared to the conventional large-capacity Francis aberration stay vane module, it is possible to arrange a plurality of stay vanes as the design, The present invention provides a method for manufacturing a stay vane module with a large amount of Francis aberration, which can significantly reduce the risk of breakage and significantly reduce the loss of flow rate through the stay vane.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 대용량 프란시스 수차의 스테이베인 모듈 제조 방법은, (a) 상기 케이싱(100)과 결합되는 상부스테이링(230)과 상기 상부스테이링(210)의 하측면에 복수의 상부스테이베인(240)이 접합부 없이 일체로 형성된 상부스테이베인 모듈(210)을 제작하는 단계;와, (b) 상기 케이싱(100)과 결합되는 하부스테이링(250)과, 상기 하부스테이링(250)의 상측면에 복수의 하부스테이베인(260)이 접합부 없이 일체로 형성된 하부스테이베인 모듈(220)을 제작하는 단계;와, (c) 상기 각 상부스테이베인(240)의 하단에 형성된 제1 결합부(241)와 상기 각 하부스테이베인(260)의 상단에 형성된 제2 결합부(261)가 맞닿도록 상기 상부, 하부스테이베인 모듈(210, 200)을 배치한 후, 상기 상부, 하부스테이베인(240, 260)을 용접 결합하는 스테이베인 모듈 용접 단계; 및 (d) 상기 용접부를 연마하는 연마단계;를 포함하고 있다. 이 때, 상기 상부스테이베인(240)과 하부스테이베인(260)은 용접 결합되어 완성된 스테이베인(270)을 형성하게 된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a large capacity Francis vane stay vane module, (a) of the upper staying 230 and the upper staying 210 coupled to the casing 100. Manufacturing an upper stay vane module 210 having a plurality of upper stay vanes 240 integrally formed on a lower side thereof without a joint; and (b) a lower staying 250 coupled to the casing 100; Manufacturing a lower stay vane module 220 having a plurality of lower stay vanes 260 integrally formed on the upper side of the lower staying 250 without a joint; and (c) each of the upper stay vanes 240. The upper and lower stay vane modules 210 and 200 are disposed to contact the first coupling part 241 formed at the bottom of the second coupling part 261 formed at the top of each lower stay vane 260. Stay-vane module for welding the upper and lower stay vanes (240, 260) Welding step; And (d) a polishing step of polishing the weld portion. At this time, the upper stay vane 240 and the lower stay vane 260 is welded to form a completed stay vane 270.

또한, 상기 상부스테이베인(240)의 하단에 형성된 제1 결합부(241)에는 제1 결합면(242)를 포함하고, 상기 제1 결합면(242)의 내부에는 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 측면(243a)과 곡률을 갖는 하단면(243b)을 포함하는 돌기부(243)가 형성되어 있고, 상기 하부스테이베인(260)의 상단에 형성된 제2 결합부(261)에는 상기 제1 결합면(242)과 동일한 제2 결합면(262)을 포함하고, 상기 제2 결합면(262)의 내부에는 상기 돌기부(243)와 서로 교합될 수 있도록 형성된 오목부(263)가 형성되어 있을 수 있다.In addition, the first coupling part 241 formed at the lower end of the upper stay vane 240 includes a first coupling surface 242, and the width of the first coupling surface 242 becomes narrower toward the bottom. A protrusion 243 including a side surface 243a and a bottom surface 243b having a curvature is formed, and the first coupling surface 261 is formed on the second coupling portion 261 formed at the upper end of the lower stay vane 260. A concave portion 263 including a second coupling surface 262 identical to that of 242, and formed to engage with the protrusion 243 may be formed inside the second coupling surface 262.

또한, 상기 (a) 단계에서, 상기 상부스테이링(230)의 하부면에는 외주방향을 따라 상부측으로 향하는 상부경사면(231)이 형성되어 있고, 상기 (b) 단계에서, 상기 하부스테이링(250)의 상부면에는 외주방향을 따라 하부측으로 향하는 하부경사면(251)이 형성되어 있으며, 상기 상부, 하부경사면(231, 251)의 적어도 일부는 각각 상기 상부, 하부스테이베인(240, 260)의 단부의 일부와 접합부 없이 일체로 형성되어 있을 수 있다.In addition, in step (a), an upper inclined surface 231 is formed on the lower surface of the upper staying ring 230 toward the upper side in the circumferential direction, and in the step (b), the lower staying 250 The lower surface 251 is formed on the upper surface of the bottom toward the lower side along the outer circumferential direction, and at least a portion of the upper and lower sloped surfaces 231 and 251 are end portions of the upper and lower stay vanes 240 and 260, respectively. It may be formed integrally with no part of the junction.

또한, 상기 (a) 단계에서, 상기 상부스테이링(230)의 상부면에는 외주방향을 따라 일체로 형성되는 상부유동안내부(232)가 형성되어 있고, 상기 (b) 단계에서, 상기 하부스테이링(250)의 하부면에는 외주방향을 따라 일체로 형성되는 하부유동안내부(232)가 형성되어 있으며, 상기 상부, 하부유동안내부(232, 252)의 내면은 각각 결합되는 상기 케이싱(100)의 내면과 동일한 형상을 갖도록 형성되어 있을 수 있다.In addition, in the step (a), the upper surface of the upper staying 230 is formed inside the upper oil 232 integrally formed along the outer circumferential direction, and in the step (b), the lower stay An inner surface 232 of the lower oil is formed integrally along the outer circumferential direction of the lower surface of the ring 250. The inner surfaces of the upper and lower oil inner portions 232 and 252 are respectively coupled to the casing 100. It may be formed to have the same shape as the inner surface of).

본 발명에 따른 실시예에 따르면, 상부스테이링(230)과 상부스테이베인(240)을 접합부 없이 일체형으로 형성한 상부스테이베인 모듈(210)과, 하부스테이링(250)과 하부스테이베인(260)을 접합부 없이 일체형으로 형성한 하부스테이베인 모듈(220)을 각각 제작한 후 상부스테이베인(240)의 하단에 형성된 제1 결합부(241)와 대응되는 하부스테이베인(250)의 상단에 형성된 제2 결합부(261)를 용접 결합하여 스테이베인 모듈(200)을 제작함으로써, 종래기술에 비해 조립이 용이하고, 용접부의 수가 감소할 뿐 아니라, 용접이 용이한 위치에서 용접부가 형성되어 있으므로, 용업가공 시간을 현저히 감소시킬 수 있고, 용접에 의한 열변형이나 비틀림 또는 파손의 위험 등을 감소시킬 수 있어 생산성 및 내구성을 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the upper stay vane module 210 and the lower stay 250 and the lower stay vane 260 having the upper stay 230 and the upper stay vane 240 integrally formed without a joint. ) Are manufactured on the lower stay vane module 220, which is formed integrally without a joint, and formed on the upper end of the lower stay vane 250 corresponding to the first coupling part 241 formed at the lower end of the upper stay vane 240. By welding the second coupling part 261 to produce the stay vane module 200, the welding part is formed at a position where welding is easy, as well as the number of welding parts is reduced, and the welding is easy, as compared with the prior art. It is possible to significantly reduce the processing time of the industry, and to reduce the risk of thermal deformation, torsion or breakage due to welding, thereby improving productivity and durability.

또한, 상부, 하부스테이링(230, 250)과 상부, 하부스테이베인(240, 260)이 연결되는 부분이 접합부 없이 일체형으로 형성되어 있어, 상기 연결부분에서의 결함 및/또는 파손이 발생할 가능성을 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, since the upper, lower staying 230 and 250 and the upper and lower stay vanes 240 and 260 are integrally formed without a joint, the possibility of defects and / or breakage in the connecting portion may occur. There is an advantage that can be significantly reduced.

또한, 본 발명의 스테이베인 모듈(200) 제조방법에 따르면, 수차의 유동 효율을 향상시키기 위하여 상부, 하부스테이링(230, 250)에 각각 상부, 하부경사면(231, 251)을 형성하고, 이와 연결되는 상부, 하부스테이베인(240, 260)의 단부의 적어도 일부에 경사부를 형성하더라도, 상기 상부, 하부경사면(231, 251)과 각 경사부가 접합부 없이 일체로 형성되어 있어, 용접 결합을 하지 않아도 되므로, 효율 향상을 위한 스테이베인 모듈의 구조 변경을 보다 용이하게 할 수 있고, 생산성 및 내구성도 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, according to the method of manufacturing the stay vane module 200 of the present invention, in order to improve the flow efficiency of the aberration, the upper and lower inclined surfaces 231 and 251 are respectively formed on the upper and lower stayings 230 and 250, and Even if the inclined portion is formed on at least part of the ends of the upper and lower stay vanes 240 and 260 to be connected, the upper and lower inclined surfaces 231 and 251 and the respective inclined portions are integrally formed without a joint, so that welding is not necessary. Therefore, it is possible to more easily change the structure of the stay vane module for efficiency, and there is an advantage of improving productivity and durability.

또한, 상기 상부스테이베인(240)의 하단에 형성된 제1 결합부(241)와 상기 하부스테이베인(260)의 상단에 형성된 제2 결합부(261)에는 각각 서로 교합되는 돌기부(243)와 오목부(263)를 추가로 형성하여, 상기 상부, 하부스테이베인 모듈(210, 220)을 정위치에 위치시키고 그 상태를 유지시키는 것이 용이하며, 이를 위한 특별한 지그(jig)들이 추가로 필요하지 않으며, 상부, 하부스테이베인 모듈(210, 220)이 정위치에서 맞닿은 상태에서의 용접 작업도 종래보다 훨씬 쉽게 수행할 수 있는 장점이 있다. In addition, the first coupling portion 241 formed at the lower end of the upper stay vane 240 and the second coupling portion 261 formed at the upper end of the lower stay vane 260, respectively, protrusions 243 and concave with each other. By further forming the portion 263, it is easy to position the upper, lower stay vane module (210, 220) in place and maintain its state, and no special jig for this is additionally required The upper and lower stay vane modules 210 and 220 may also be welded in a state where they are in contact with each other.

또한, 본 발명의 스테이베인 모듈(200) 제조방법에 따르면, 상기 상부, 하부스테이링(230, 250)에 의한 손실을 감소시킬 수 있도록 상부스테이링(220)의 상부면에 상부돌출부(232)를, 하부스테이링(250)의 하부면에는 하부돌출부(252)를 형성하여 케이싱(100)과 스테이베인 모듈(200)의 결합을 가능하게 할 수도 있다.In addition, according to the method of manufacturing the stay vane module 200 of the present invention, the upper protrusion 232 on the upper surface of the upper staying 220 to reduce the loss caused by the upper, lower staying (230, 250) To form a lower protrusion 252 on the lower surface of the lower staying 250 may enable the coupling of the casing 100 and the stay vane module 200.

도 1은 프란시스 수차를 나타낸 개략도.
도 2는 프란시스 수차의 스테이베인 모듈의 분해도.
도 3은 본 발명에 따른 프란시스 수차의 스테이베인 모듈의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 스테이베인 모듈의 제1 실시예.
도 5는 본 발명에 따른 상부, 하부스테이베인의 결합부의 일 실시예.
도 6는 본 발명에 따른 스테이베인 모듈의 제2 실시예.
도 7은 스테이베인 모듈에 대한 종래기술과 본 발명의 용접부 비교도
도 8은 본 발명에 따른 스테이베인 모듈의 제3 실시예.1 is a schematic diagram showing Francis aberrations.
2 is an exploded view of the stay vane module of Francis aberration.
Figure 3 is a block diagram of the stay vane module of Francis aberration according to the present invention.
Figure 4 is a first embodiment of the stay vane module according to the present invention.
Figure 5 is an embodiment of the coupling portion of the upper, lower stay vanes according to the present invention.
Figure 6 is a second embodiment of the stay vane module according to the present invention.
7 is a comparison of the welded portion of the prior art and the present invention for the stay vane module
8 is a third embodiment of the stay vane module according to the present invention;

이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 대용량 프란시스 수차의 스테이베인 모듈 제조방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a stay vane module for a large-scale Francis aberration according to an embodiment of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 대용량 프란시스 수차의 스테이베인 모듈 제조방법은 (a) 상부스테이베인 모듈(210)을 제작하는 단계, (b) 하부스테이베인 모듈(220)을 제작하는 단계, (c) 상부, 하부스테이베인 모듈(210, 220)을 용접하여 결합하는 단계, 및 (d) 상기 용접결합부를 연마하는 단계를 포함한다. As shown in Figure 3 to 8, the method of manufacturing a large capacity Francis vane stay vane module according to the present invention comprises the steps of (a) manufacturing the upper stay vane module 210, (b) the lower stay vane module 220 Manufacturing a step, (c) welding and bonding the upper and lower stay-vane modules 210 and 220, and (d) polishing the weld joint.

먼저, (a) 상부스테이베인 모듈(210)을 제작하는 단계에서는 환형의 상부스테이링(230)에 복수의 상부스테이베인(240)을 일체로 제작한다. First, (a) in the step of manufacturing the upper stay vane module 210, the plurality of upper stay vanes 240 are integrally manufactured to the annular upper staying 230.

다음으로, (b) 하부스테이베인 모듈(220)을 제작하는 단계에서는 환형의 하부스테이링(250)에 복수의 하부스테이베인(260)을 일체로 제작한다. Next, (b) in the step of manufacturing the lower stay vane module 220, a plurality of lower stay vanes 260 are integrally manufactured to the annular lower staying 250.

종래의 프란시스 수차에서는 도 2에 도시된 바와 같이 스테이베인 모듈(200)을 제작할 때 별도의 상부스테이링(230), 하부스테이링(250) 및 복수의 스테이베인(270)을 제작하고 이를 용접하여 제작했다. In the conventional Francis aberration, when manufacturing the stay vane module 200, as shown in Figure 2 by manufacturing a separate upper stay 230, the lower stay 250 and a plurality of stay vanes 270 and welded it Made.

하지만, 종래의 제작방법은 복수의 스테이베인(270)을 상기 상부, 하부스테이링(230, 250)의 정위치에 위치 또는 임시 결합을 시켜야 하는데, 복수의 스테이베인(270)의 상부와 하부에 접합부가 있어, 정위치에 위치시키는데 어려움이 있고, 서로 직교하는 접합부에 용접을 해야 하므로, 용접이 어려울 뿐 아니라 물의 유동에 영향을 주는 접합부에 형성되는 용접부를 연마하는 공정에 있어서도 어려움이 있다. However, in the conventional manufacturing method, a plurality of stay vanes 270 are to be positioned or temporarily coupled to the upper positions of the upper and lower stayings 230 and 250, and the upper and lower portions of the plurality of stay vanes 270 may be adjusted. Since there is a joining portion, it is difficult to position it in position, and welding must be performed on joining portions that are orthogonal to each other, so that not only welding is difficult but also a process of polishing a weld portion formed at the joining portion that affects the flow of water is difficult.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 상부스테이링(230)과 상부스테이베인(240)를 접합부 없이 일체형으로 형성한 상부스테이베인 모듈(210)과, 하부스테이링(250)과 하부스테이베인(260)을 접합부 없이 일체형으로 형성한 하부스테이베인 모듈(220)로 각각 제작하였다.In the present invention, to solve this problem, as shown in Figures 3 and 4, the upper stay vane module 210 and the lower stay stay formed integrally without the upper staying 230 and the upper stay vane 240, the junction The ring 250 and the lower stay vane 260 were manufactured as the lower stay vane module 220 formed integrally without a joint.

이 때, 상부스테이베인(240)과 하부스테이베인(270)은 서로 결합하여 완전한 스테이베인(270)을 이루는 부품이다.At this time, the upper stay vanes 240 and the lower stay vanes 270 are combined with each other to form a complete stay vane 270.

상부스테이링(230)과 복수의 상부스테이베인(240)를 접합부 없이 일체형으로 형성되는 상기 상부스테이베인 모듈(210)은, 정밀기계가공을 통해 제작할 수 있을 것이다. 이 때, 하부스테이베인 모듈(220)도 동일하게 정밀기계가공 등을 통해 제작할 수 있을 것이다.The upper stay vane module 210, which is formed integrally with the upper staying 230 and the plurality of upper stay vanes 240 without a joint, may be manufactured by precision machining. At this time, the lower stay vane module 220 may be produced through the same precision machining.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 복수의 상부스테이베인(240)은 상부스테이링(230)의 하부면에 배치되며, 복수의 하부스테이베인(260)은 하부스테이링(250)의 상부면에 배치된다. As shown in FIG. 3, the plurality of upper stay vanes 240 is disposed on the lower surface of the upper staying 230, and the plurality of lower stay vanes 260 is disposed on the upper surface of the lower staying 250. do.

이 때, 결합하여 스테이베인(270)을 이루는 상기 상부스테이베인(240)과 하부스테이베인(260)은 서로 다른 형상으로 제작될 수도 있지만, 도 4에 도시된 바와 같이, 외부에서 보았을 때, 상기 스테이베인(270)를 상하로 반반씩 나눈 형상으로 제작할 수 있을 것이다.At this time, the upper stay vanes 240 and the lower stay vanes 260, which are combined to form the stay vanes 270, may be manufactured in different shapes, as shown in FIG. 4, when viewed from the outside, the The stay vane 270 may be manufactured in a shape divided in half up and down.

상부스테이베인(240)의 하단에는 제1 결합부(241)가 형성되어 있고 상기 제1 결합부(241)는 제1 결합면(242)을 포함하고 있을 수 있다. A first coupling part 241 may be formed at a lower end of the upper stay vane 240, and the first coupling part 241 may include a first coupling surface 242.

하부스테이베인(260)의 상단에는 제2 결합부(261)가 형성되어 있으며, 상기 제2 결합부(262)는 상기 제1 결합면(242)과 대응되는 제2 결합면(262)를 포함하고 있을 수 있다. A second coupling part 261 is formed at an upper end of the lower stay vane 260, and the second coupling part 262 includes a second coupling surface 262 corresponding to the first coupling surface 242. You may be doing

상기 제1, 2 결합부(241, 261)는 제1 결합면(242)과 제2 결합면(262)으로만 형성되어 있을 수 있다.The first and second coupling parts 241 and 261 may be formed only of the first coupling surface 242 and the second coupling surface 262.

이러한 구성을 통해, 상기 상부, 하부스테이베인(240, 260)이 결합되었을 때, 외부에는 상기 제1, 2결합면(242, 262)의 가장자리로 형성된 폐곡선이 접합부로 나타나게 된다. Through this configuration, when the upper and lower stay vanes 240 and 260 are coupled to each other, a closed curve formed by the edges of the first and second coupling surfaces 242 and 262 is displayed as a junction.

한편, 상기 제1 결합면(242)의 내부에 도 5에 도시된 바와 같이 돌기부(243)를 추가로 형성할 수 있다. 이 때, 상기 돌기부(243)는 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 측면(243a)을 갖고 하단(243b)은 곡률을 갖도록 형성할 수 있다. 이러한 구성을 통해 상기 제1 결합부(241)는 제1 결합면(242) 및 상기 제1 결합면(242)의 내부에 형성된 돌기부(243)로 구성된다. Meanwhile, as illustrated in FIG. 5, the protrusion 243 may be further formed in the first coupling surface 242. At this time, the protrusion part 243 may be formed to have a side surface 243a, the width of which narrows toward the lower side and the lower end 243b to have a curvature. Through this configuration, the first coupling part 241 is configured by the first coupling surface 242 and the protrusion 243 formed inside the first coupling surface 242.

또한, 상기 제2 결합면(262)의 내부에는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 돌기부(243)와 서로 교합되는 오목부(263)가 추가로 형성되어 있을 수 있다. 이 때 상기 오목부(263)의 측면(263a)과 하단(263b)을 상기 돌기부(243)의 측면(243a) 및 하단(243b)과 동일한 형상으로 형성하여 서로 교합될 수 있도록 구성하는 것이 보다 바람직할 것이다. 이러한 구성을 통해 상기 제2 결합부(261)는 제2 결합면(262) 및 상기 제2 결합면(262)의 내부에 형성된 오목부(263)으로 구성된다. In addition, as shown in FIG. 5, the second coupling surface 262 may further include a concave portion 263 that mates with the protrusion 243. At this time, it is more preferable that the side surface 263a and the lower end 263b of the concave portion 263 are formed in the same shape as the side surfaces 243a and the lower end 243b of the protrusion 243 so that they can be mated with each other. something to do. Through this configuration, the second coupling part 261 includes a second coupling surface 262 and a recess 263 formed inside the second coupling surface 262.

이 때, 상기 상부, 하부스테이베인(240, 260)이 서로 결합되면, 내부에서는 상기 돌기부(243)와 상기 오목부(263)이 서로 교합되어 결합력이 향상될 수 있고, 외부에서는 서로 맞닿는 상기 제1 결합면(242)과 제2 결합면(262)의 가장자리로 형성된 폐곡선이 접합부로 나타나게 된다. 즉, 외부에 나타나는 접합부는 상기 돌기부(243)와 오목부(263)가 없을 때와 동일하게 된다. In this case, when the upper and lower stay vanes 240 and 260 are coupled to each other, the protrusions 243 and the concave portions 263 may be engaged with each other to improve coupling force, and the first and second contact vanes 240 and 260 may be in contact with each other. The closed curve formed by the edges of the first coupling surface 242 and the second coupling surface 262 is shown as a junction. That is, the junction part which appears outside becomes the same as when the said projection part 243 and the recessed part 263 do not exist.

다음으로, (c) 상부, 하부스테이베인 모듈(210, 220)을 용접하여 결합하는 단계는, 상부스테이베인 모듈(210)과 하부스테이베인 모듈(220)을 정위치로 맞닿게 하여 접합부를 용접하여 스테이베인 모듈(200)을 형성하는 단계이다.Next, in the step (c) of joining the upper and lower stay vane modules 210 and 220 by welding, the joint is welded by bringing the upper stay vane module 210 and the lower stay vane module 220 into contact with each other. By forming the stay vane module 200.

종래의 프란시스 수차의 스테이베인 모듈(200)은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 스테이베인(270)의 양측 끝단을 상부스테이링(230)과 하부스테이링(250)에 각각 용접하는 반면, 도 3, 4에서 보듯이, 본 발명에 의한 프란시스 수차의 스테이베인 모듈(200)은, 상부스테이베인 모듈(210)의 상부스테이베인(240)의 하단에 형성된 제1 결합부(241)와 하부스테이베인 모듈(220)의 하부스테이베인(260)의 상단에 형성된 제2 결합부(261)를 서로 맞닿게 하여 각 접합부를 용접 결합하여 스테이베인 모듈(200)을 제작할 수 있다. As shown in FIG. 2, the conventional Francis aberration stay vane module 200 welds both ends of the plurality of stay vanes 270 to the upper staying 230 and the lower staying 250, respectively. 3 and 4, the stay vane module 200 of the Francis aberration according to the present invention, the first coupling portion 241 and the lower formed on the lower end of the upper stay vane 240 of the upper stay vane module 210 The stay vane module 200 may be manufactured by welding the second joining portions 261 formed at the upper end of the lower stay vane 260 of the stay vane module 220 to each other by welding the joints.

상부스테이베인(240)들의 제1 결합부(241)와 대응되는 하부스테이베인(260)들의 제2 결합부(261)를 서로 맞닿게 하면, 상기 제1, 2 결합부(241, 242)의 제1, 2 결합면(242, 262)이 맞닿아서 생기는 상기 제1, 2 결합면(242, 262)의 가장자리로 이루어진 단순한 형상의 접합부가 외부에 나타나고, 상기 접합부를 용접하여 스테이베인(270)들을 형성하고, 또한 스테이베인 모듈(200)을 형성할 수 있다. When the first coupling portion 241 of the upper stay vanes 240 and the second coupling portion 261 of the lower stay vanes 260 abut each other, the first and second coupling portions 241 and 242 A simple joining portion consisting of an edge of the first and second joining surfaces 242 and 262 formed by abutment of the first and second joining surfaces 242 and 262 appears on the outside, and is welded to the stay vane 270. ) And also the stay vane module 200.

또한, 상기 제1, 2 결합면(242, 262)의 내부에 각각 돌기부(243)와 오목부(263)가 형성되어 있는 경우에는 상기 돌기부(243)와 오목부(263)가 서로 교합되므로, 상기 상부, 하부스테이베인 모듈(210, 220)이 용접을 하기 전에 정위치에서 보다 안정적으로 결합시킬 수 있을 것이다. In addition, when the protrusions 243 and the concave portions 263 are formed in the first and second engagement surfaces 242 and 262, respectively, the protrusions 243 and the concave portions 263 are occluded with each other. The upper and lower stay vane modules 210 and 220 may be more stably coupled in place before welding.

대용량 프란시스 수차에서는 상기 상부, 하부스테이베인 모듈(210, 220)은 크기가 크고, 무게도 무거우므로, 상기 돌기부(243)와 오목부(263)은 각 측면(243a, 263a)에 동일한 경사면을 갖도록 형성하고, 각 하단(243b, 263b)에는 동일한 곡률을 형성하여 결합이 용이하게 하고 손상을 방지할 수 있도록 하는 것이 보다 바람직할 것이다. In the high-capacity Francis aberration, the upper and lower stay-vane modules 210 and 220 are large in size and heavy, so that the protrusions 243 and the concave portions 263 have the same inclined surfaces on the side surfaces 243a and 263a. It is more preferable to form to have, and to form the same curvature on each of the lower ends (243b, 263b) to facilitate the coupling and to prevent damage.

한편, 상기 돌기부(243)와 오목부(263)의 주위로는 제1, 2 결합면(242, 262)이 각각 형성되어 있으므로, 상기 제1, 2 결합부(241, 242)를 맞닿게 하면 동일하게 상기 제1, 2 결합면(242, 262)의 가장자리로 이루어진 단순한 형상의 접합부가 외부에 나타나고, 상기 접합부를 용접하여 스테이베인(270)들과 스테이베인 모듈(200)을 완성할 수 있다. On the other hand, since the first and second coupling surfaces 242 and 262 are formed around the protrusion 243 and the recess 263, respectively, the first and second coupling portions 241 and 242 are brought into contact with each other. In the same manner, a simple connection portion formed by the edges of the first and second coupling surfaces 242 and 262 may appear on the outside, and the joints may be welded to complete the stay vanes 270 and the stay vane module 200. .

즉, 종래에 비해 용접을 해야 하는 접합부의 수가 크게 감소하게 되고, 용접을 하는 접합부도 스테이베인(270)의 중앙부에 단순한 폐곡선으로 형성되므로, 용접 작업도 훨씬 쉽게 할 수 있다. 또한, 접합부는 스테이베인 모듈(200)의 상하 방향에서 중앙부에 형성되어 있고, 상부, 하부스테이링(220, 250)과 최종 스테이베인(270)은 서로 접합부 또는 용접부 없이 일체로 형성되어 있으므로, 각 스테이링(220, 250)과 스테이베인(270)의 연결부 또는 결합부에서의 결함이나 파손 위험도 현저히 감소시킬 수 있다.That is, compared with the prior art, the number of joints to be welded is greatly reduced, and the joints to be welded are also formed in a simple closed curve at the center of the stay vane 270, so that the welding operation can be much easier. In addition, the joint is formed in the center portion in the vertical direction of the stay vane module 200, and the upper, lower staying 220, 250 and the final stay vane 270 is integrally formed without each other joint or weld, The risk of defects or breakage at the connection or coupling portion of the staying 220 and 250 and the stay vane 270 can also be significantly reduced.

또한, 본 발명에서는, 상기 상부, 하부스테이링(220, 250)과 상부, 하부스테이베인(220, 250)이 각각 서로 접합부 없이 일체로 형성되어 있으므로, 수차의 효율을 향상시키기 위한 상부, 하부스테이링(220, 250) 및 상부, 하부스테이베인(240, 260)의 형상 변경이 보다 자유로울 수 있다. 아래에서 이에 대하여 구체적으로 살펴본다.In addition, in the present invention, since the upper, lower staying 220 and 250 and the upper and lower stay vanes 220 and 250 are integrally formed without joining each other, the upper and lower stays for improving the efficiency of aberration. The shape change of the rings 220 and 250 and the upper and lower stay vanes 240 and 260 may be more free. This is described in detail below.

도 4에 도시된 바와 같이 대용량 수차에서는 유입되는 물의 양 및 유속이 크므로 내구성 등을 고려하여 불가피하게 상부, 하부스테이링(230, 250)의 단부가 케이싱(100)의 내부로 돌출되도록 구성되고, 이로 인한 효율 손실이 발생하게 된다. As shown in FIG. 4, in the large-capacity aberration, the amount and flow velocity of water are large, so that the ends of the upper and lower stayings 230 and 250 inevitably are projected into the casing 100 in consideration of durability. This results in loss of efficiency.

상기 상부, 하부스테이링(230, 250)에 의한 효율 손실을 저감하기 위하여 본 발명자는 도 6에 도시된 바와 같이, 상부스테이링(230)에는 그 하부면에 외주방향을 따라 상부경사면(231)을 형성하고, 하부스테이링(250)에는 그 상부면에 외주방향을 따라 하부경사면(251)을 형성하고, 이에 일체로 결합된 각 상부, 하부 스테이링(240, 260)의 형상도 변형되어 상기 상부, 하부경사면(231, 251)의 적어도 일부와 연결되도록 구성하는 기술을 개발하였다. In order to reduce the efficiency loss caused by the upper and lower staying (230, 250), the present inventors, as shown in Figure 6, the upper inclined surface 231 along the outer circumferential direction to the lower surface thereof And a lower inclined surface 251 along the outer circumferential direction on the upper surface of the lower staying 250, and shapes of the upper and lower stayings 240 and 260 integrally coupled thereto are also deformed. The technology has been developed to be connected to at least a portion of the upper, lower inclined surfaces (231, 251).

구체적으로, 상부경사면(231)은 상부스테이링(230)의 외측면과 하측면이 만나는 모서리에 형성된 테이퍼면으로 볼 수 있으며, 하부경사면(251)은 하부스테이링(250)의 외측면과 상측면이 만나는 모서리에 형성된 테이퍼면으로 볼 수 있다.Specifically, the upper inclined surface 231 may be viewed as a tapered surface formed at the corner where the outer surface and the lower surface of the upper staying ring 230 meets, and the lower sloped surface 251 is upper and outer sides of the lower staying 250. It can be seen as a tapered surface formed at the corner where the sides meet.

이를 통해, 물이 케이싱(100)에서 스테이베인(200)으로 유입될 때, 상부, 하부스테이링(230, 250)과의 충돌, 데드존 등의 발생을 줄이고 자연스러운 물의 흐름을 만들어 손실을 최소화하여 프란시스 수차의 성능을 향상시킬 수 있다.Through this, when water is introduced into the stay vane 200 from the casing 100, collision with the upper and lower staying (230, 250), the occurrence of dead zones, and the like to reduce the natural water flow to minimize the loss Can improve the performance of Francis aberration.

이 때, 상부경사면(231)과 하부경사면(251)은 서로 기울어진 정도가 동일할 수도 있고 상이하게 형성될 수도 있는데, 각 스테이링(230, 250)과 스테이베인(270)으로 유입되는 물의 유선(stream line) 또는 유적선(path line)을 시뮬레이션하는 단계를 통해 미리 계산하여, 효율 손실을 최소화시킬 수 있는 형상을 선정하는 것이 보다 바람직할 것이다. At this time, the upper inclined surface 231 and the lower inclined surface 251 may be the same inclination degree or may be formed differently, the streamline of water flowing into each of the stair 230, 250 and stay vane 270 It may be more desirable to select a shape that can minimize the loss of efficiency by precomputing through simulating a stream line or a path line.

즉, 상기 상부경사면(231)과 하부경사면(251) 및 각각에 연결되는 상부, 하부 스테이베인(240, 260)의 형상을 선정하기 위하여 상부, 하부 스테이베인 모듈 제작단계 전에 프란시스 수차 내부에서의 물의 흐름에 대한 시뮬레이션 단계가 더 포함될 수 있다. That is, in order to select the shape of the upper and lower stay vanes 240 and 260 connected to the upper inclined surface 231 and the lower inclined surface 251, the water inside the Francis aberration before the manufacturing step of the upper and lower stay vanes. Simulation steps for the flow may be further included.

그런데, 이와 같은 각 스테이링(230, 250)과 스테이베인(270)의 형상을 변경시킨 스테이베인 모듈(200)을 종래기술로 제작하기에는 많은 어려움이 있다. However, there are many difficulties in manufacturing the stay vane module 200 in which the shapes of the stays 230 and 250 and the stay vane 270 are changed in the related art.

도 7(a)에 도시된 바와 같이, 상부스테이링(230)에 상부경사면(231)이 형성되고, 하부스테이링(250)에 하부경사면(251)이 형성되며 별도로 제작된 스테이베인(270)의 양단부도 곡률을 갖고 복잡한 형상이 된다. As shown in FIG. 7 (a), the upper inclined surface 231 is formed on the upper staying 230, the lower inclined surface 251 is formed on the lower staying 250, and the stay vane 270 manufactured separately. Both ends also have curvature and form a complicated shape.

이로 인하여, 스테이베인(270)은 곡률을 갖는 양 단부가 상부, 하부 스테이링(230, 250)에 각각 형성된 상부, 하부경사면(231, 251)에 곡면을 따라 결합을 하고 용접을 해야 하는데, 정위치에 결합시키기 어려운 문제점이 있고, 용접의 난이도 또한 높아질 뿐 아니라, 곡면에 용접되어 뒤틀림 현상 또는 응력 집중 현상이 발생할 수도 있다. For this reason, the stay vane 270 is to be bonded and welded to the upper and lower inclined surfaces (231, 251) formed at both ends having curvature at the upper and lower stairs (230, 250), respectively, There is a problem in that it is difficult to couple to the position, the difficulty of welding is also increased, as well as welded to the curved surface may cause distortion or stress concentration phenomenon.

하지만, 본 발명에 나타난 스테이베인 모듈 제조방법을 통해서는 도 (4)에 나타난 스테이베인 모듈을 제조할 때와 큰 차이 없이 도 7(b)에 나타난 스테이베인 모듈(270)을 제작할 수 있다. However, through the method of manufacturing the stay vane module shown in the present invention it is possible to manufacture the stay vane module 270 shown in Figure 7 (b) without a significant difference when manufacturing the stay vane module shown in Figure (4).

도 7(b)에 도시된 바와 같이 상부, 하부스테이링(230, 250)에 각각 상부, 하부 스테이베인(240, 260)이 접합부 없이 일체로 형성되기 때문에 형상의 변화에도 용접부의 위치변화가 없으므로, 각 스테이링(230, 250)과 상부, 하부 스테이베인(240, 260)의 형상에 변화가 있더라도 스테이베인 모듈(200)을 쉽게 제작할 수 있다. As shown in FIG. 7B, since the upper and lower stay vanes 240 and 260 are formed integrally with the upper and lower stayings 230 and 250, respectively, without a joint, there is no change in the position of the weld even when the shape is changed. In addition, even if there is a change in the shape of each of the stair 230 and 250 and the upper and lower stay vanes 240 and 260, the stay vane module 200 can be easily manufactured.

또한, 각 스테이링(230, 250)과 접하는 스테이베인(270)의 양단부에서는 용접 공정이 없으므로, 종래기술에 의해 제작하는 스테이베인 모듈(200)보다 내구성도 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, since there is no welding process at both ends of the stay vanes 270 in contact with each of the stayings 230 and 250, durability of the stay vane module 200 manufactured by the prior art may be significantly improved.

한편, 도 4 및 도 7(b)에서는 상부스테이베인(240)의 하단에 형성된 제1 결합부(241)와 하부스테이베인(250)의 상단에 형성된 제2 결합부(242)에 의한 접합부가 완성된 스테이베인(270)의 중앙에서 수평으로 형성되어 있으나, 본 발명에 따르면, 상기 접합부가 중앙 부근에서 수평이 아니고 다른 형상으로 변형시키더라도, 제작, 결합 및 용접 결합을 쉽게 할 수 있을 것이다. Meanwhile, in FIGS. 4 and 7 (b), the joint part formed by the first coupling part 241 formed at the lower end of the upper stay vane 240 and the second coupling part 242 formed at the upper end of the lower stay vane 250 is provided. Although it is formed horizontally in the center of the completed stay vane 270, according to the present invention, even if the junction portion is deformed to a different shape than the horizontal in the vicinity of the center, it will be easy to manufacture, joining and welding.

예를 들면, 상부스테이베인(240)의 하단에 형성된 제1 결합부(241)를 스테이베인(270)을 지나는 물의 유선 또는 유적선과 동일하게 형성될 수 있으며, For example, the first coupling part 241 formed at the lower end of the upper stay vane 240 may be formed in the same manner as the streamline or the remains of water passing through the stay vane 270.

이를 통해 물의 흐름이 상부스테이베인(240)와 대응되는 하부스테이베인(260)의 용접부에 작용하는 비틀림, 복합 굽힘 작용 등을 최소화하여, 용접 부분에서의 손상 위험을 저감시킬 수도 있을 것이다. 이 경우에도 스테이베인(270)을 지나는 물의 유선 또는 유적선을 위에서 살펴본 바와 같이 시뮬레이션을 통해 미리 계산하여, 최적 조건에서의 제1, 2 결합부(241, 261)의 형상을 선정하는 것이 보다 바람직할 것이다. Through this, the flow of water may minimize torsion, compound bending, and the like acting on the welded portion of the lower stay vane 260 corresponding to the upper stay vane 240, thereby reducing the risk of damage in the welded portion. Also in this case, it is more preferable to select the shapes of the first and second coupling parts 241 and 261 under optimum conditions by calculating the wires or the remains of the water passing through the stay vane 270 through simulation as described above. something to do.

상기 시뮬레이션을 통해 제1, 2 결합부(241, 261)가 형성하는 접합부의 위치 및 형상에서 도 4, 및 도7(b)에 나타난 접합부와 미세한 차이가 있을 수도 있을 것이다. Through the simulation, there may be a slight difference from the junction shown in FIGS. 4 and 7 (b) in the position and shape of the junction formed by the first and second coupling parts 241 and 261.

하지만, 이를 고려하더라도 본 발명의 제작방법에 따르면, 앞서 살펴본 제작방법과 별다른 차이가 없이 스테이베인 모듈(200)을 제작할 수 있을 것이다.However, even considering this, according to the manufacturing method of the present invention, the stay vane module 200 may be manufactured without any difference from the manufacturing method described above.

그 다음으로, (d) 용접부를 연마하는 연마단계를 거쳐 스테이베인 모듈(200)을 완성할 수 있다. 이처럼 완성된 스테이베인 모듈(200)에 도 4에 도시된 바와 같이 케이싱(100)이 용접으로 결합된다. 케이싱(100)은 각 케이싱 요소들(100a, 100n, 100f)을 상기 스테이베인 모듈(200)에 결합시키는 방법으로 스테이베인 모듈(200)과 결합된다.Next, the stay vane module 200 may be completed through a polishing step of polishing (d) the weld. As shown in FIG. 4, the casing 100 is coupled to the completed stay-vane module 200 by welding. The casing 100 is coupled to the stay vane module 200 by coupling the respective casing elements 100a, 100n, 100f to the stay vane module 200.

한편, 도 8에는 또 다른 실시예로, 상부, 하부스테이링(230, 250)에 의한 효율 손실을 저감시키기 위하여 상부스테이링(230)의 상부면에 외주방향을 따라 일체로 상부유동안내부(232)가 형성되어 있고, 하부스테이링(250)의 하부면에 외주방향을 따라 일체로 하부유동안내부(252)가 형성되어 있는 스테이베인 모듈(200)을 제작하는 방법이 나타나 있다.Meanwhile, in another embodiment of FIG. 8, in order to reduce the efficiency loss caused by the upper and lower stayings 230 and 250, the upper oil inside of the upper oil may be integrally formed along the outer circumferential direction of the upper surface of the upper staying 230. 232 is formed, and a method of manufacturing the stay vane module 200 in which the lower oil inner portion 252 is integrally formed along the outer circumferential direction on the lower surface of the lower staying 250 is shown.

구체적으로, 상부스테이링(230)의 외주 끝단이 케이싱(100)의 내측면보다 안쪽에 위치함으로써 형성되는 상부스테이링(230)과 케이싱(100)의 내측면 사이의 유동저항부가 형성된다. 이로 인하여, 케이싱(100)에서 스테이베인(270)으로 유입되는 물의 흐름을 방해하는 저항이 되고 효율 손실을 발생시킨다. Specifically, a flow resistance portion is formed between the upper staying 230 and the inner side of the casing 100, which are formed by the outer peripheral end of the upper staying 230 located inside the inner side of the casing 100. Due to this, the resistance to disturb the flow of water flowing from the casing 100 to the stay vane 270, and generates an efficiency loss.

이 때, 상부유동안내부(232)를 상기 유동저항부에 형성하여 케이싱(100)에서 스테이베인(270)으로 유입되는 물의 저항을 감소시켜 손실을 최소화할 수 있고, 프란시스 수차의 성능을 향상시킬 수 있을 것이다. 이는 하부스테이링(250)에 형성된 하부유동안내부(252)도 마찬가지이다.At this time, the inner portion 232 during the upper oil is formed in the flow resistance portion to reduce the resistance of water flowing from the casing 100 to the stay vane 270 to minimize the loss, and improve the performance of the Francis aberration Could be. The same applies to the lower oil inner portion 252 formed in the lower staying 250.

이 때, 상부유동안내부(232)은 도 8에 도시된 바와 같이 그 외측면은 상부스테이링(230)의 외측면에서 상기 케이싱(100)의 내측면과 만나게 형성되고, 상부유동안내부(232)의 내측면은 케이싱(100)의 내측면과 동일한 형상을 갖도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. At this time, the inner side during the upper oil 232 is formed as the outer surface of the upper oil to meet the inner surface of the casing 100 at the outer surface of the upper staying 230, as shown in FIG. The inner side surface of the 232 is preferably formed to have the same shape as the inner side surface of the casing 100.

이 경우에도 각 스테이링(230, 250)과 스테이베인(270)을 지나는 물의 유선 또는 유적선을 위에서 살펴본 바와 같이 시뮬레이션을 통해 미리 계산하여, 최적 조건에서의 상부, 하부유동안내부(232, 252)의 형상을 선정하는 것이 보다 바람직할 것이다. In this case, the streamline or the remains of the water passing through each of the stairs 230 and 250 and the stay vane 270 is calculated in advance through simulation, and the inside and the upper and lower oil flows under the optimum conditions 232 and 252. It would be more desirable to select the shape of

상기 상부유동안내부(232)는 케이싱(100)과 추가로 용접 결합을 하여 상부유동안내부(232)의 내측면과 케이싱(100)이 서로 맞닿아 고정되어 상부유동안내부(232)의 외측면에 작용하는 물의 압력에 의해 상부스테이베인 모듈(210)과 케이싱(100)의 결합력을 높여주어 파손의 위험을 줄일 수도 있다.The upper oil inner portion 232 is further welded to the casing 100 so that the inner surface of the upper oil inner portion 232 and the casing 100 are fixed to each other to be fixed to the outside of the upper oil inner portion 232. The pressure of the water acting on the side surface may increase the coupling force of the upper stay vane module 210 and the casing 100, thereby reducing the risk of breakage.

상기 상부유동안내부(232)와 마찬가지로 하부유동안내부(252)도 하부스테이링(250)의 하부면에 형성될 수 있을 것이다. Like the upper oil inner portion 232, the lower oil inner portion 252 may be formed on the lower surface of the lower staying 250.

이와 같이, 상부스테이링(230)에 상부유동안내부(232)가 포함되고, 하부스테이링(250)에 하부유동안내부(252)가 포함되는 경우는, 상기 상부, 하부유동안내부(232, 252)가 돌출되어 있으므로, 스테이베인 모듈(200)을 제작한 다음, 이에 케이싱 요소들(100a, 100n, 100f)을 용접하면서 결합할 수 있다. As such, when the upper sting 230 includes the upper oil inner 232 and the lower stay 250 includes the lower oil inner 252, the upper and lower oil inner 232 is included. , 252 is protruded, so that the stay vane module 200 can be manufactured, and then joined while welding the casing elements 100a, 100n, and 100f.

이 경우에는, 케이싱(100)을 상부케이싱(100-1)과 하부케이싱(100-2)으로 나누어 제작할 필요가 있다.In this case, it is necessary to manufacture the casing 100 by dividing it into the upper casing 100-1 and the lower casing 100-2.

케이싱 요소들(100a, 100n, 100f)을 상부케이싱 요소들(100a-1, 100n-1, 100f-1)과 하부케이싱 요소들(100a-2, 100n-2, 100f-2)로 나누어 제작하고, 상기 상부케이싱 요소들(100a-1, 100n-1, 100f-1)을 결합하면 상부케이싱(100-1)이 되고, 상기 하부케이싱 요소들(100a-2, 100n-2, 100f-2)을 결합하면 하부케이싱(100-2)이 된다.Casing elements 100a, 100n, 100f are divided into upper casing elements 100a-1, 100n-1, 100f-1 and lower casing elements 100a-2, 100n-2, 100f-2, and When the upper casing elements 100a-1, 100n-1 and 100f-1 are combined, the upper casing 100-1 becomes the lower casing elements 100a-2, 100n-2 and 100f-2. When combined, the lower casing 100-2 is obtained.

제작된 상부스테이베인 모듈(210)의 상부스테이링(230)에 상부케이싱 요소들(100a-1, 100n-1, 100f-1)을 용접하여 상부스테이베인 모듈(210)에 상부케이싱(100-1)을 결합한다,The upper casing elements 100a-1, 100n-1, 100f-1 are welded to the upper staying 230 of the manufactured upper stay vane module 210, and the upper casing 100- 100 is welded to the upper stay vane module 210. Combines 1),

또한, 제작된 하부스테이베인 모듈(230)의 하부스테이링(250)에 하부케이싱 요소들(100a-2, 100n-2, 100f-2)을 용접하여 하부스테이베인 모듈(220)에 하부케이싱(100-2)을 결합한다, In addition, the lower casing elements 100a-2, 100n-2, and 100f-2 are welded to the lower staying 250 of the manufactured lower stay vane module 230 to lower casing the lower stay vane module 220. 100-2),

다음으로 상기 상부, 하부스테이베인 모듈(210, 220)을 결합하여 상기 상부, 하부스테이베인(230, 250)을 용접결합한다.Next, the upper and lower stay vanes (210 and 220) are combined to weld the upper and lower stay vanes (230 and 250).

다음으로, 상부케이싱(100-1)과 하부케이싱(100-2)을 용접 결합하여 최종적으로 스테이베인 모듈(200)이 결합된 케이싱(100)을 제작하게 된다. Next, the upper casing 100-1 and the lower casing 100-2 are welded to manufacture a casing 100 to which the stay vane module 200 is finally combined.

따라서, 본 실시예에서는, (a)상부스테이베인 모듈(210) 제작단계와 (b)하부스테이베인 모듈(220) 제작단계는 위의 다른 실시예와 동일하다. 하지만, 상기 (c)상부, 하부스테이베인(230, 250)을 용접하는 단계 전에, i)케이싱 요소들(100a, 100n, 100f)을 상부케이싱 요소들(100a-1, 100n-1, 100f-1)과 하부케이싱 요소들(100a-2, 100n-2, 100f-2)로 준비하는 단계, ii) 상부스테이베인 모듈(210)에 상기 상부케이싱 요소들(100a-1, 100n-1, 100f-1)을 결합하여 상부 케이싱(100-1)을 상부스테이베인 모듈(210)에 결합시키는 단계, iii)하부스테이베인 모듈(220)에 상기 하부케이싱 요소들(100a-2, 100n-2, 100f-2)을 결합하여 하부 케이싱(100-2)을 하부스테이베인 모듈(220)에 결합시키는 단계가 추가로 더 포함될 수 있다. Therefore, in the present embodiment, (a) the upper stage vane module 210 manufacturing step and (b) the lower stay vane module 220 manufacturing step is the same as the other embodiment above. However, before the step (c) of welding the upper and lower stay vanes 230 and 250, i) the casing elements 100a, 100n and 100f are replaced by the upper casing elements 100a-1, 100n-1 and 100f-. 1) and preparing the lower casing elements 100a-2, 100n-2, 100f-2, ii) the upper casing elements 100a-1, 100n-1, 100f in the upper stay vane module 210; -1) to couple the upper casing 100-1 to the upper stay vane module 210, iii) the lower casing elements 100a-2, 100n-2, Coupling the lower casing 100-2 to the lower stay vane module 220 by combining 100f-2) may be further included.

다음으로, (c)상부, 하부스테이베인(230, 250)을 용접하는 단계를 마친 후에, iv) 상부케이싱(100-1)과 하부케이싱(100-2)을 용접 결합하여 케이싱을 완성하는 단계가 추가로 이루어질 수 있고, 마지막으로 (d) 용접부를 연마하는 단계를 거치게 될 성이다. Next, (c) after finishing the step of welding the upper and lower stay vanes (230, 250), iv) welding the upper casing (100-1) and the lower casing (100-2) to complete the casing Can be made further, and finally (d) the castle to be subjected to the step of polishing the weld.

즉, 본 실시예에서는 케이싱(100)과 스테이베인 모듈(200)을 함께 제작하는 방법이 나타나 있는 것이다.That is, in this embodiment, a method of manufacturing the casing 100 and the stay vane module 200 together is shown.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application of the present invention is not limited to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made.

100 : 케이싱 100a, 100n, 100f: 케이싱 요소
100-1 : 상부케이싱 100-2 : 하부케이싱
200 : 스테이베인 모듈 210 : 상부스테이베인
220 : 하부스테이베인 230 : 상부스테이링
231 : 상부경사면 232 : 상부유동안내부
240 : 상부스테이베인 241: 제1 결합부 242: 제1 결합면
243: 돌기부 243a: 돌기부 측면 243b: 돌기부 하단
250 : 하부스테이링 251 : 하부경사면 252 : 하부유동안내부
260 : 하부스테이베인 261: 제2 결합부 262: 제2 결합면
263: 오목부 263a: 오목부 측면 263b: 오목부 하단
270 : 스테이베인 300 : 가이드베인 400 : 러너100: casing 100a, 100n, 100f: casing element
100-1: upper casing 100-2: lower casing
200: stay vane module 210: upper stay vane
220: lower stay vane 230: upper stay
231: upper sloped surface 232: inside of the upper oil
240: upper stay vane 241: first coupling portion 242: first coupling surface
243: protrusion 243a: protrusion side 243b: bottom of protrusion
250: lower staying 251: lower inclined surface 252: inside the lower oil
260: lower stay vane 261: second coupling portion 262: second coupling surface
263: recess 263a: recess side 263b: recess bottom
270: stay vane 300: guide vane 400: runner

Claims (4)

스파이럴 형상의 케이싱(100)의 유입구로 유입된 물을 상기 케이싱(100) 내측에 형성된 스테이베인 모듈(200)과 가이드베인(300) 및 회전가능하며 발전기와 연결된 러너(400)로 순차적으로 안내하며, 상기 러너(400)의 원주방향으로 유입된 물을 상기 러너(400)의 축방향으로 유출하도록 구성된 대용량 프란시스 수차의 스테이베인 모듈 제조방법에 있어서,
(a) 상기 케이싱(100)과 결합되는 상부스테이링(230)과 상기 상부스테이링(230)의 하측면에 복수의 상부스테이베인(240)이 접합부 없이 일체로 형성되어 있고, 상기 상부스테이링(230)의 상부면에는 외주방향을 따라 일체로 형성되는 상부유동안내부(232)가 형성되어 있는 상부스테이베인 모듈(210)을 제작하는 단계;
(b) 상기 케이싱(100)과 결합되는 하부스테이링(250)과, 상기 하부스테이링(250)의 상측면에 복수의 하부스테이베인(260)이 접합부 없이 일체로 형성되어 있고, 상기 하부스테이링(250)의 하부면에는 외주방향을 따라 일체로 형성되는 하부유동안내부(252)가 형성되어 있는 하부스테이베인 모듈(220)을 제작하는 단계;
(c) 상기 각 상부스테이베인(240)의 하단에 형성된 제1 결합부(241)와 상기 각 하부스테이베인(260)의 상단에 형성된 제2 결합부(261)가 맞닿도록 상기 상부, 하부스테이베인 모듈(210, 200)을 배치한 후, 상기 상부, 하부스테이베인(240, 260)을 용접 결합하는 스테이베인 모듈 용접 단계;
(d) 상기 용접부를 연마하는 연마단계;를 포함하여 상기 상부스테이베인(240)과 하부스테이베인(260)은 용접 결합되어 완성된 스테이베인(270)을 형성하되,
상기 (c) 단계 전에,
(i) 상기 케이싱(100)을 이루는 케이싱 요소들(100a, 100n, 100f)을 상부케이싱 요소들(100a-1, 100n-1, 100f-1)과 하부케이싱 요소들(100a-2, 100n-2, 100f-2)로 준비하는 단계;
(ii) 상부스테이베인 모듈(210)에 상기 상부케이싱 요소들(100a-1, 100n-1, 100f-1)을 결합하여 상부 케이싱(100-1)을 상부스테이베인 모듈(210)에 결합시키는 단계; 및
(iii)하부스테이베인 모듈(220)에 상기 하부케이싱 요소들(100a-2, 100n-2, 100f-2)을 결합하여 하부 케이싱(100-2)을 하부스테이베인 모듈(220)에 결합시키는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 프란시스 수차의 스테이베인 모듈 제조방법.
It guides the water introduced into the inlet of the spiral casing 100 to the stay vane module 200 and the guide vane 300 and the rotatable and runner 400 connected to the generator sequentially formed inside the casing 100. In the method of manufacturing the stay vane module of the large-capacity Francis aberration configured to flow in the circumferential direction of the runner 400 in the axial direction of the runner 400,
(A) a plurality of upper stay vanes 240 are integrally formed on the lower surface of the upper staying ring 230 and the upper staying ring 230, which are combined with the casing 100, without a joint, and the upper staying ring Manufacturing an upper stay vane module 210 having an inner portion 232 formed therein on an upper surface of the upper portion 230 integrally formed along an outer circumferential direction;
(b) a lower staying ring 250 coupled to the casing 100 and a plurality of lower stay vanes 260 are integrally formed on the upper side of the lower staying 250 without a joint, and the lower stay Manufacturing a lower stay vane module 220 having an inner portion 252 formed on a lower surface of the ring 250 integrally formed along an outer circumferential direction thereof;
(c) the upper and lower stays so that the first coupling part 241 formed at the lower end of each upper stay vane 240 and the second coupling part 261 formed at the upper end of each lower stay vane 260 abut. Stay vane module welding step of arranging the vane module (210, 200), welding the upper and lower stay vanes (240, 260);
(d) a polishing step of polishing the weld; the upper stay vane 240 and the lower stay vane 260 is welded to form a completed stay vane 270,
Before step (c),
(i) The casing elements 100a, 100n, 100f constituting the casing 100 are replaced by upper casing elements 100a-1, 100n-1, 100f-1 and lower casing elements 100a-2, 100n-. 2, 100f-2);
(ii) coupling the upper casing 100-1 to the upper stay vane module 210 by coupling the upper casing elements 100a-1, 100n-1, 100f-1 to the upper stay vane module 210. step; And
(iii) coupling the lower casing elements 100a-2, 100n-2, 100f-2 to the lower stay vane module 220 to couple the lower casing 100-2 to the lower stay vane module 220. Method of manufacturing a stay vane module of large-scale Francis aberration, characterized in that it further comprises.
제1항에 있어서,
상기 상부스테이베인(240)의 하단에 형성된 제1 결합부(241)에는 제1 결합면(242)를 포함하고,
상기 제1 결합면(242)의 내부에는 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 측면(243a)과 곡률을 갖는 하단면(243b)을 포함하는 돌기부(243)가 형성되어 있고,
상기 하부스테이베인(260)의 상단에 형성된 제2 결합부(261)에는 상기 제1 결합면(242)과 동일한 제2 결합면(262)을 포함하고,
상기 제2 결합면(262)의 내부에는 상기 돌기부(243)와 서로 교합될 수 있도록 형성된 오목부(263)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대용량 프란시스 수차의 스테이베인 모듈 제조방법.
The method of claim 1,
The first coupling part 241 formed at the lower end of the upper stay vane 240 includes a first coupling surface 242,
Inside the first coupling surface 242, a protrusion 243 including a side surface 243a, the width of which is narrowed toward the bottom, and a bottom surface 243b having a curvature, is formed.
The second coupling part 261 formed at the upper end of the lower stay vane 260 includes a second coupling surface 262 identical to the first coupling surface 242.
Method of manufacturing a stay vane module of a large capacity Francis aberration, characterized in that the concave portion 263 is formed in the second coupling surface (262) to be mated with the protrusion (243).
제2항에 있어서,
상기 (a) 단계에서, 상기 상부스테이링(230)의 하부면에는 외주방향을 따라 상부측으로 향하는 상부경사면(231)이 형성되어 있고,
상기 (b) 단계에서,
상기 하부스테이링(250)의 상부면에는 외주방향을 따라 하부측으로 향하는 하부경사면(251)이 형성되어 있으며,
상기 상부, 하부경사면(231, 251)의 적어도 일부는 각각 상기 상부, 하부스테이베인(240, 260)의 단부의 일부와 접합부 없이 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대용량 프란시스 수차의 스테이베인 모듈 제조방법.
The method of claim 2,
In the step (a), the lower surface of the upper staying 230 is formed with an upper inclined surface 231 toward the upper side in the circumferential direction,
In step (b),
On the upper surface of the lower staying 250 is formed a lower inclined surface 251 toward the lower side in the outer circumferential direction,
At least some of the upper and lower inclined surfaces 231 and 251 are integrally formed without a joint with a part of the ends of the upper and lower stay vanes 240 and 260, respectively. Way.
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