KR102176509B1 - 전력계통의 서지 등에 의해 발전기에서 발생하는 충격토크 차단을 위한 장치 - Google Patents

전력계통의 서지 등에 의해 발전기에서 발생하는 충격토크 차단을 위한 장치 Download PDF

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Abstract

이 발명은 터빈 및 발전기의 동력을 전달하는 동력 전달 장치로서, 더욱 상세하게는, 상기 터빈 및 상기 발전기와 연결되며 회전축을 갖는 암 커플링 디스크 및 수 커플링 디스크가 구비되되, 상기 암 커플링 디스크에는 외측면 및 내측면이 형성되고, 상기 수 커플링 디스크에는 수 커플링 회전기둥 및 토크 전달부가 형성되며, 상기 토크 전달부는 상기 내측면에 맞닿도록 인입되며, 상기 암 커플링 디스크의 밑면에는 암 커플링과 상기 토크 전달부의 전달 마찰면에는 수 커플링이 마련된다.

Description

전력계통의 서지 등에 의해 발전기에서 발생하는 충격토크 차단을 위한 장치 {Device Interrupting Shock Torque Generated From Generator by Surge of Power System}
이 발명은 발전기의 샤프트(Shaft)와 가스터빈의 샤프트 사이의 동력전달에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각 샤프트 사이에 형성되어 발전기에서 발생하는 충격토크의 전달을 차단하는 안전장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축(R)을 중심으로 회전하면서 화학에너지를 운동에너지로 변환하는 터빈(T) 및 회전축(R)을 중심으로 회전하면서 터빈(T)에서 생성된 운동에너지를 전달받아 전기에너지로 변환하는 발전기(G)로 구성된다.
운동에너지는 샤프트의 회전을 통해 토크를 발생시키면서 터빈(T)에서 발전기(G)로 전달된다. 샤프트의 회전속도는 3600rpm을 유지하며, 회전 시 발생하는 토크를 견딜 수 있도록 샤프트는 강한 강성이 필요하다.
나아가, 터빈(T)의 출력 및 발전기(G)의 발전용량이 대용량화 될수록 발생하는 토크가 증가하면서, 고성능의 샤프트가 요구되고 있다.
한편, 터빈(T)과 발전기(T)를 이용하여 운전을 하는 도중, 전력계통의 서지(Surge)와 같은 비상상황이 발생할 수 있다. 전력계통의 서지는 낙뢰 또는 전선의 단락과 같은 이유로 비정상적이고 갑작스러운 전류의 흐름인데, 이러한 서지로 인하여 발전기(G)에 과부하가 생길 수 있다.
발전기(G)의 운영 도중에 서지가 발생하면, 발전기(G)는 전기를 생산하는 것이 아니라, 서지에 의한 전력을 소모하는 전동기의 역할을 수행하여 비이상적인 운영이 이루어진다.
위와 같은 서지가 발생할 경우, 발전기(G)는 전동기 역할을 수행하면서 샤프트를 회전시키는데, 이 때 발생하는 토크는 일반적인 상황에서의 토크보다 적게는 수 배에서 많게는 열 배 이상의 토크가 발생한다.
종래에는 서지에 의한 토크로부터 샤프트의 파손을 보호하기 위하여 샤프트의 설계 토크를 증가시키는 방법을 선택하였고, 이에 따른 샤프트의 대형화 및 과설계가 이루어졌다.
샤프트의 대형화 및 과설계를 통해 서지에 의한 토크로부터 샤프트의 파손이 방지될 수 있지만, 샤프트의 대형화를 통해 동력전달 효율이 저감될 수 있는 문제점이 있고, 과설계로 인한 재료비의 상승과 대형화로 인한 제조비용 및 운반비용의 상승이 있어, 이를 개선할 필요가 있다.
샤프트의 대형화 및 과설계를 이용한 방법 말고, 갑작스러운 서지를 방지하기 위한 액츄에이터(Actuator)를 고려할 수 있으나, 액츄에이터는 50ms정도의 반응시간이 소요되며, 이는 샤프트가 3회정도 회전할 수 있는 시간이므로, 샤프트의 파손을 막기 위해서는 이보다 더 즉각적인 반응이 필요하나 실제로 적용되고 있지 아니한 상황이다.
공개특허공보 제10-2018-0073397호
이 발명은 터빈 및 발전기의 동력전달 과정에서 갑작스런 토크의 변화에 파손되지 않는 동력 전달 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 일 실시예에 따른 터빈 및 발전기의 동력을 전달하는 동력 전달 장치에 있어서, 상기 터빈 및 상기 발전기와 연결되며 회전축을 갖는 암 커플링 디스크 및 수 커플링 디스크가 구비되되, 상기 암 커플링 디스크에는 외측면 및 내측면이 형성되고, 상기 수 커플링 디스크에는 수 커플링 회전기둥 및 토크 전달부가 형성되며, 상기 토크 전달부는 상기 내측면에 맞닿도록 인입되며, 상기 암 커플링 디스크의 밑면에는 암 커플링과 상기 토크 전달부의 전달 마찰면에는 수 커플링이 마련된다.
또한, 상기 암 커플링 및 상기 수 커플링이 서로 맞닿는 면에는 톱니가 형성될 수 있다.
또한, 상기 밑면에는 상기 회전축을 중심으로 하는 돌출부가 형성되고, 상기 수 커플링 회전기둥에는 상기 회전축을 중심으로 하는 홈부가 형성되어, 상기 돌출부가 상기 홈부에 인입될 수 있다.
또한, 상기 돌출부와 상기 홈부 사이에 베어링이 마련될 수 있다.
또한, 상기 암 커플링 디스크에는 외부가압수단이 구비되되, 상기 외부가압수단은 외부스프링 및 상기 외부스프링을 가이드하는 외부스프링 가이드로 구성되고, 상기 외부가압수단은 상기 암 커플링 디스크와 상기 수 커플링 디스크를 밀착시킬 수 있다.
또한, 상기 외부가압수단은 상기 외부스프링의 압축 정도를 조절 가능한 가압조절볼트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수 커플링 회전기둥에는 스플라인이 형성되고, 상기 토크 전달부는 상기 스플라인과 결합될 수 있다.
또한, 상기 톱니는 직각삼각형 형태일 수 있다.
또한, 상기 톱니는 사다리꼴 형태일 수 있다.
또한, 상기 톱니는 등변 사다리꼴 형태일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 이 발명의 동력 전달 장치에 의하면, 암, 수 커플링이 마련됨에 따라, 일정 수준 이상의 토크 변화 발생시 커플링의 슬립으로 인하여 충격 전달을 방지할 수 있다.
또한, 암, 수 커플링에 톱니가 형성됨에 따라, 동력을 효율적으로 전달할 수 있다.
나아가, 돌출부가 홈부에 인입됨에 따라, 동력 전달 장치의 회전축이 유지될 수 있다.
더욱이, 돌출부와 홈부에 베어링이 마련됨에 따라, 돌출부와 홈부 사이의 마찰을 줄일 수 있다.
추가적으로, 외부가압수단이 구비됨에 따라, 암, 수 커플링 디스크를 밀착시켜 동력을 효율적으로 전달할 수 있다.
더 나아가, 외부가압수단의 가압 정도를 조절 가능함에 따라, 충격 발생 수준에 따라 슬립되는 정도를 조절할 수 있다.
또, 스플라인이 형성됨에 따라, 비정상적인 운행 시 파손되는 부위를 특정 위치로 한정시킬 수 있고, 수리, 유지 및 보수를 위해 커플링 디스크를 분리하기 쉬울 수 있다.
또한, 톱니의 형태에 따라 동력 전달의 방향을 제한하거나 수정할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 발전기 및 터빈의 연결구조를 도시한 도면이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치를 도시한다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치의 세부구성을 도시한다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치의 분해도이다.
도 5는 이 발명의 일 실시예에 따른 커플링의 세부구성을 도시한다.
도 6은 이 발명의 일 실시예에 따른 커플링의 세부구성을 도시한다.
도 7은 이 발명의 일 실시예에 따른 커플링의 세부구성을 도시한다.
이 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이 명세서 전체에서, 어떤 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 이 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 도면을 참조하여 이 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 이 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 이 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 이 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 곶이 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 종래기술에 따른 발전기 및 터빈의 연결구조를 도시한 도면이다. 발전기(G)는 터빈(T)와 연결되어 있고, 터빈(T)에서의 회전에너지는 샤프트(Shaft)를 통해 발전기(G)로 전달된다. 회전에너지를 전달하는 샤프트는 높은 토크를 견딜 수 있을 정도로 설계되며, 발전기(G)에서의 서지(Surge)와 같은 비정상적인 상황에서도 파괴되지 않을 정도로 설계된다. 따라서, 샤프트는 통상적인 회전에너지로 인한 토크보다 더 높은 응력을 견딜 수 있을 정도로 설계되는 것이 일반적이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치를 도시한다.
동력 전달 장치(D)는 터빈(T)과 발전기(G)와 연결되며 그 사이에 마련되어 있다. 동력 전달 장치(D)는 터빈(T)에서 발생한 회전에너지를 발전기(G)로 전달한다. 터빈(T), 동력 전달 장치(D) 및 발전기(G)의 회전축(R)은 동일할 수 있다.
동력 전달 장치(D)는 정상적인 상황에서는 터빈(T)에서의 회전에너지를 발전기(G)로 전달할 수 있으며, 서지와 같은 비정상적인 상황이 어느 구성에서 전달되는 회전에너지를 다른 구성으로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 동력 전달 장치(D)는 특정 토크 이상의 회전에너지를 전달하지 않을 수 있다.
앞서 언급한 비정상적인 상황은 서지에 한정되는 것이 아니며, 터빈(T) 또는 발전기(G)의 갑작스런 정지, 터빈(T)의 과회전과 같이 전달되는 회전에너지가 급변하는 경우를 포함한다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치의 세부 구성을 도시한다. 동력 전달 장치(D)는 암 커플링 디스크(100), 수 커플링 디스크(200), 커플링(300), 스플라인(400)) 및 외부가압수단(500)을 포함한다.
암 커플링 디스크(100) 및 수 커플링 디스크(200)의 회전축(R)이 동일할 수 있다. 암 커플링 디스크(100)의 내부 경은 수 커플링 디스크(200)의 외부 직경보다 커서, 수 커플링 디스크(200)의 일부는 암 커플링 디스크(100)에 인입된다.
수 커플링 디스크(200)와 암 커플링 디스크(100)는 커플링(300)의 결합에 의해 회전이 동기화되어 회전에너지가 전달된다. 수 커플링 디스크(200)는 발전기(G) 또는 터빈(T)과 연결되며, 이와 동시에 암 커플링 디스크(100)는 터빈(T) 또는 발전기(G)와 연결된다.
커플링(300)은 암 커플링 디스크(100)와 수 커플링 디스크(200) 사이에 마련된다. 커플링(300)은 커플링 디스크(100, 200) 중 어느 하나로부터 회전에너지를 전달받아 커플링 디스크(100, 200) 중 어느 하나로 회전에너지를 전달한다.
스플라인(400)은 수 커플링 디스크(200)에 마련되며, 수 커플링 디스크(200)가 분리될 수 있다. 스플라인(400)을 통해 수 커플링 디스크(200)와 연결되는 토크 전달부(230, 도 4 참조)가 마련될 수 있다. 암 커플링 디스크(100), 커플링(300), 토크 전달부(230), 스플라인(400) 및 수 커플링 디스크(200) 순서로 회전 에너지가 전달되며 또는 그 역순으로 회전에너지가 전달될 수 있다.
발명의 설명에서 설명하는 스플라인(400)은 톱니 또는 키와 홈 등이 형성되어, 슬라이드 형식 또는 기타 다른 방식을 통해 결합되는 구조인 스플라인 축(Spline Shaft)을 의미하며, 결합되는 각각의 구성에 스플라인 축이 형성되어 있다고 할 것이다. 예를 들어, 수 커플링 회전기둥(210, 도 4 참조)에 스플라인(400)이 형성되면 수 커플링 회전기둥(210)과 결합되는 토크 전달부(230)에도 이에 대응하는 스플라인(400)이 형성되어 있다.
스플라인(400)이 형성됨에 따라, 수 커플링 디스크(200)의 분리가 쉬워서 유지, 수리 및 보수가 용이해지며, 설계를 통해 비정상적인 토크의 변화 시 스플라인(400)이 파손되도록 유도할 수도 있다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치의 분해도이다.
이하에서는, 암 커플링 디스크(100)의 세부 구성에 대하여 설명한다.
회전축(R)을 포함하는 암 커플링 디스크(100)의 단면은 'ㄷ' 형상을 가져서 외측면(110), 림(120), 내측면(130) 및 밑면(131)으로 구성된다.
림(120)은 외측면(110)과 내측면(130)의 경계에 마련되며, 외부가압수단(500)이 고정될 수 있다. 외부가압수단(500)의 상세한 설명은 후술한다.
밑면(131)은 커플링(300)이 마련되는 부분이며, 밑면(131)과 커플링(300)은 결합된다. 커플링(300)은 암 커플링(301, 도 5 참조) 및 수 커플링(302, 도 5 참조)으로 구성되며, 암 커플링(301)은 밑면(131)에 마련되며 수 커플링(302)은 토크 전달부(230)에 마련될 수 있다. 커플링(300)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
돌출부(132)는 밑면(131)에서 회전축(R)에 대응하는 부분에 형성될 수 있다. 돌출부(132)는 암 커플링 디스크(100)에서 개방된 방향으로 돌출되어 형성되며, 돌출부(132)의 일부는 후술하는 수 커플링 디스크(200)의 홈부(220)에 인입될 수 있다. 돌출부(132)가 형성됨에 따라, 회전축(R)을 포함하는 암 커플링 디스크(100)의 단면은 'E' 형상일 수 있다.
돌출부(132) 및 홈부(220)가 형성됨에 따라, 암 커플링 디스크(100) 및 수 커플링 디스크(200)의 회전축이 일치하도록 유도할 수 있다.
이하에서는 수 커플링 디스크(200)의 세부구성에 대하여 설명한다. 수 커플링 디스크(200)는 수 커플링 회전기둥(210), 홈부(220) 및 토크 전달부(230)로 구성될 수 있다.
수 커플링 회전기둥(210)은 수 커플링 디스크(200)의 회전축(R)에 대응하는 위치에 회전축(R)을 포함하는 기둥 형태로 형성된다. 수 커플링 회전기둥(210)의 외면에는 스플라인(400)이 형성된다. 스플라인(400)은 후술하는 토크 전달부(230)와 결합한다.
홈부(220)는 돌출부(132)에 대응하는 위치에 돌출부(132)가 인입될 수 있도록 수 커플링 회전기둥(210)에 형성된다.
토크 전달부(230)는 스플라인(400)과 결합하여 수 커플링 회전기둥(210)과 연결될 수 있다. 토크 전달부(230)는 수 커플링 회전기둥(210)과 동일한 회전축(R)을 가져서 회전이 동기화 된다. 토크 전달부(230)는 수 커플링 디스크(200)로부터 전달되는 회전에너지를 암 커플링 디스크(100)로 전달하거나, 암 커플링 디스크(100)로부터 전달되는 회전에너지를 수 커플링 디스크(200)로 전달한다.
토크 전달부(230)는 토크ㅈ 전달부 외측면(231) 및 윗면(232)으로 구성될 수 있다.
토크 전달부 외측면(231)은 암 커플링 디스크(100)의 내측면(130)과 대향하도록 구성될 수 있으며, 윗면(232)에는 커플링(300)이 마련될 수 있다.
베어링(240)은 돌출부(132)와 홈부(220) 사이에 마련되어, 돌출부(132)와 홈부(220)의 마찰을 최소화할 수 있다. 터빈(T) 및 발전기(G)가 비정상적으로 운행되는 동안에는 암 커플링 디스크(100)와 수 커플링 디스크(200)는 회전이 동기화 되지 않을 수 있으며, 어떠한 원인으로 인하여 커플링 디스크(100, 200)의 회전축(R)이 일치하지 않을 수 있다. 베어링(240)은 상기와 같은 비정상적인 상황에서 돌출부(132)와 홈부(220)의 마찰을 최소화하여 커플링 디스크(100, 200)의 파손을 방지할 수 있다.
커플링(300)은 도 5에서 자세히 설명하도록 한다.
이하에서는 외부가압수단(500)에 대하여 자세히 설명한다. 외부가압수단(500)은 외부스프링(510), 외부스프링 가이드(520), 심(530), 고정편(540), 고정볼트(550) 및 가압조절볼트(560)로 구성될 수 있다.
고정볼트(550)의 일부가 림(120)에 인입되고, 고정편(540)은 고정볼트(550)와 림(120) 사이에 마련될 수 있다.
고정편(540)의 일 단부에는 토크 전달부(230)와 접촉하는 외부스프링(510)이 마련될 수 있다. 외부스프링(510)은 고정편(540)과 토크 전달부(230)의 사이에 마련되어 커플링(300)의 마찰력이 증가하도록 힘을 가할 수 있다.
외부스프링 가이드(520)는 외부스프링(510)의 형태가 변형되지 않도록 외부스프링(510)의 내부에 마련될 수 있다. 외부스프링 가이드(520)는 토크 전달부(230) 또는 고정편과 연결될 수 있다.
심(530)은 외부스프링(510) 및 고정편(540) 사이에 마련될 수 있다. 심(530)은 외부스프링(510)의 탄성력이 고정편(540)의 일부분에 편중되지 않도록 할 수 있다.
가압조절볼트(560)는 고정편(540)에 마련되어 외부스프링(510)의 탄성력을 조절할 수 있다. 가압조절볼트(560)가 이동하여 외부스프링(510)의 길이를 변형하여 외부스프링(510)의 탄성력이 조절될 수 있다.
탄성력을 조절하는 대표적인 이유로는 전달되는 토크의 시간당 변화량의 상한 또는 샤프트의 각 가속도의 상한을 변경할 필요가 있기 때문이다.
예를 들어, 더 큰 회전에너지를 전달하기 위해서는 암 커플링 디스크(100)와 수 커플링 디스크(200)를 더욱 밀착시켜 커플링(300)의 슬립(Slip)이 없어야 한다. 이를 위해, 가압조절볼트(560)는 외부스프링(510)을 압축하여 외부스프링(510)의 탄성력을 증가시켜 커플링(300)의 슬립을 방지하여, 커플링 디스크(100, 200)의 회전 동기화가 유지될 수 있다.
반대로, 암 커플링 디스크(100)와 수 커플링 디스크(200) 사이에 전달되는 토크의 시간당 변화량의 상한 또는 샤프트의 각 가속도 상한을 감소시키기 위해서, 가압조절볼트(560)는 외부스프링(510)의 압축 정도를 약화하여, 외부스프링의 탄성력을 감소시켜 커플링(300)의 슬립을 유도할 수 있다. 이와 같이, 일정 수준 이상의 갑작스런 토크의 변화가 발생할 때, 커플링(300)의 슬립이 발생하여 커플링 디스크(100, 200)의 회전 동기화가 유지되지 않을 수 있다.
위와 같이, 가압조절볼트(560)를 조절하여, 갑작스런 토크 변화의 정도에 대응하여 커플링 디스크(100, 200)의 회전 동기화를 유지할지를 조절할 수 있다.
결론적으로, 특정 수준 이상의 토크 변화가 발생할 경우, 암 커플링 디스크(100)와 수 커플링 디스크(200)의 회전 동기화 여부를 가압조절볼트(560)를 이용하여 선택할 수 있다.
이에 따라, 서지(Surge)와 같은 비정상적인 상황에 대비하여 샤프트(Shaft)의 과설계가 필요 없어지고, 더 적은 양의 재료를 사용하여 샤프트를 제작할 수 있다.
나아가, 비정상적인 상황 후에도 샤프트가 파괴되지 않아 지속적으로 운행이 가능하며, 추가적인 설비의 교체나 유지 또는 보수에 대한 부담이 줄어드는 장점이 있다.
더욱이, 가압조절볼트(560)를 통해 커플링 디스크(100, 200)의 회전 동기화가 유지될 수 있는 토크의 변화 정도를 선택할 수 있으므로, 상황에 따라 동력 전달 장치(D)의 안정성을 조절할 수 있다.
도 5는 이 발명의 일 실시에에 따른 커플링의 세부 구성을 도시한다. 커플링(300)은 암 커플링(301) 및 수 커플링(302)으로 구성되며, 암 커플링(301) 및 수 커플링(302)이 맞닿는 면에는 톱니(303)이 형성된다.
톱니(303)가 형성됨에 따라, 암 커플링(301)에서 수 커플링(302)으로 또는 그 반대로 회전에너지가 전달될 수 있다.
톱니(303)의 기본적인 형태는 도 5에서와 같이 삼각형일 수 있다. 톱니(303)가 삼각형일 경우, 암 커플링(301) 및 수 커플링(302)의 회전 방향에 무관하게 회전력이 전달될 수 있다. 이에 따라, 급변하는 토크의 변화가 수 커플링(302)에서 전달되는 것이든, 암 커플링(301)에서 전달되는 것이든 회전에너지의 전달 방향에 관계없이 시간당 토크의 변화량이 일정 수준 이상인 경우에 대해서만 회전에너지의 전달을 차단할 수 있다.
커플링(300)에 톱니(303)이 형성됨에 따라, 선택적으로 회전에너지의 전달을 차단할 수 있으므로, 서지에 의해 급작스런 토크의 변화가 있는 경우 그 회전에너지의 전달을 차단할 수 있다.
톱니(303)의 삼각형은 정삼각형일 수 있고, 필요에 따라 톱니(303)의 높이(h)가 변경된 이등변 삼각형일 수 있다.
커플링(300)의 톱니(303)의 삼각형의 꼭지점 중 반대편 커플링(300)에 가까운 꼭지점의 각도는 도 5에서는 예각으로 표시하였으나, 설계에 따라 직각 또는 둔각일 수 있다.
도 6은 이 발명의 일 실시예에 따른 커플링의 세부 구성을 도시한다. 커플링(300)의 톱니(303-1)는 도 6에서와 같이 직각삼각형일 수 있다. 동일한 커플링(300)의 면에 접하는 두 꼭지점 중 하나의 꼭지점이 이루는 각이 90도 이고, 반대편 커플링(300)은 이에 대응하는 형태일 수 있다.
톱니(303-1)의 모양이 직각삼각형으로 형성되면, 특정 방향으로 회전에 대해 회전이 필수적으로 동기화 될 수 있다.
예를 들어, 암 커플링(301)에서 수 커플링(302)으로 회전에너지가 전달되고, 암 커플링(301)이 위로 움직이며 회전하는 경우, 톱니(303-1)의 경사가 없으므로 수 커플링(302)은 회전이 동기화 된다.
그러나, 암 커플링(301)에서 수 커플링으로 회전에너지가 전달되고, 암 커플링(301)이 위로 움직이며 회전하는 경우에서, 서지와 같은 비정상적인 상황으로 수 커플링(302)이 위로 급하게 회전하는 경우, 톱니(303-1)에 경사가 형성되어 있으므로, 수 커플링(302)은 암 커플링(301)과의 회전 동기화가 유지되지 않고, 더 빨리 회전할 수 있다.
톱니(303-1)의 모양은 직각삼각형일 수 있으나, 직각을 이루는 꼭지점의 각이 둔각을 이루어 둔각삼각형인 경우를 제외하는 것은 아니다.
도 7은 이 발명의 일 실시예에 따른 커플링의 세부 구성을 도시한다. 도 7에서의 톱니(303-2)는 사다리꼴이다. 톱니(303-2)의 하부와 상부가 평행을 이룸에 따라, 회전 동기화가 유지되지 않을 때 꼭지점 부분이 마모되는 것을 방지할 수 있다.
사다리꼴의 형태는 필요에 따라 꼭지점의 각도를 변경할 수 있으며, 사다리꼴의 형태는 등변사다리꼴일 수 있다.
도면에는 표시되어 있지 않으나, 커플링(300)이 마련된 공간, 즉, 내측면(130), 밑면(131) 및 윗면(232)으로 둘러쌓인 공간에는 윤활유가 채워질 수 있다.
해당 공간에 윤활유가 채워짐에 따라, 윤활유가 회전하며 커플링 디스크(100, 200) 간에 회전력을 전달할 수 있다. 또한, 윤활유는 커플링(300)과 맞닿으며 커플링(300)의 파손을 방지할 수 있다. 나아가, 윤활유로 인하여 커플링 디스크(100, 200)를 냉각시킬 수 있다.
앞선 도면을 통한 이 발명의 설명에 관해서, 설명의 편의를 위하여 모든 실시예를 도면에 도시한 것은 아니므로, 일 도면에만 있는 구성이 타 도면에 있는 실시예에 적용 가능한 것을 예상할 수 있다.
100 : 암 커플링 디스크
110 : 외측면 120 : 림 130 : 내측면
131 : 밑면 132 : 돌출부
200 : 수 커플링 디스크
210 : 수 커플링 회전기둥 220 : 홈부 230 : 토크 전달부
231 : 토크 전달부 외측면 232 : 윗면 240 : 베어링
300 : 커플링
301 : 암 커플링 302 : 수 커플링 303 : 톱니
400 : 스플라인
500 : 외부가압수단
510 : 외부스프링 520 : 외부스프링 가이드
530 : 심 540 : 고정편 550 : 고정볼트
560 : 가압조절볼트

Claims (10)

  1. 터빈(T) 및 발전기(G)의 동력을 전달하는 동력 전달 장치(D)에 있어서,
    상기 터빈(T) 및 상기 발전기(G)와 연결되며 회전축(R)을 갖는 암 커플링 디스크(100) 및 수 커플링 디스크(200)가 구비되되,
    상기 암 커플링 디스크(100)에는 외측면(110) 및 내측면(130)이 형성되고, 상기 수 커플링 디스크(200)에는 수 커플링 회전기둥(210) 및 토크 전달부(230)가 형성되며, 상기 토크 전달부(230)는 상기 내측면(130)에 맞닿도록 인입되고, 상기 암 커플링 디스크(100)의 밑면(131)에는 암 커플링(301)이 마련되고 상기 토크 전달부(230)의 전달 마찰면(232)에는 수 커플링(302)이 마련되며,
    상기 암 커플링(301) 및 상기 수 커플링(302)이 서로 맞닿는 면에는 톱니(303)가 형성되는 한편, 상기 암 커플링 디스크(100)에 구비되는 외부가압수단(500)은 상기 암 커플링 디스크(100)와 상기 수 커플링 디스크(200)를 밀착시키고,
    상기 암 커플링(301) 및 상기 수 커플링(302)에 상기 톱니(303)가 형성됨에 따라 시간당 토크의 변화량이 일정 수준 이상인 경우에는 상기 암 커플링(301)과 상기 수 커플링(302) 사이의 회전에너지의 전달이 차단되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밑면(131)에는 상기 회전축(R)을 중심으로 하는 돌출부(132)가 형성되고, 상기 수 커플링 회전기둥(210)에는 상기 회전축(R)을 중심으로 하는 홈부(220)가 형성되어, 상기 돌출부(132)가 상기 홈부(220)에 인입되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 돌출부(132)와 상기 홈부(220) 사이에 베어링(240)이 마련된 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외부가압수단(500)은 외부스프링(510) 및 상기 외부스프링(510)을 가이드하는 외부스프링 가이드(520)를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 외부가압수단(500)은 상기 외부스프링(510)의 압축 정도를 조절 가능한 가압조절볼트(560)를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수 커플링 회전기둥(210)에는 스플라인(400)이 형성되고, 상기 토크 전달부(230)는 상기 스플라인(400)과 결합되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 톱니(303)는 직각삼각형(303-1) 형태인 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 톱니(303)는 사다리꼴(303-2) 형태인 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 톱니(303)는 등변 사다리꼴 형태인 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
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