KR102236266B1

KR102236266B1 - 회전체

Info

Publication number: KR102236266B1
Application number: KR1020170153978A
Authority: KR
Inventors: 한윤호
Original assignee: 한화에어로스페이스 주식회사
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2021-04-05
Also published as: KR20190056725A

Abstract

본 발명은 회전체를 개시한다. 본 발명은, 삽입홈이 원주 상에 형성된 회전축과, 상기 삽입홈에 삽입되는 적어도 한 개 이상의 블레이드와, 상기 삽입홈에 내부에 삽입되어 배치되는 결합부와, 상기 결합부에 삽입되어 상기 결합부에 고정되며, 상기 회전축에 일부가 삽입되는 삽입부를 포함한다.

Description

회전체{Rotating apparatus}

본 발명은 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터빈 또는 압축기에 사용되는 회전체에 관한 것이다.

일반적으로 회전체는 터빈 또는 압축기에 사용될 수 있다. 이때, 터빈에 사용되는 회전체는 외부로부터 유체를 공급받아 회전함으로써 동력을 생성할 수 있다. 또한, 압축기에 사용되는 회전체는 외부로부터 동력을 전달 받아 이동하는 유체를 압축할 수 있다.

이러한 회전체는 회전하면서 유체와 충돌할 수 있으며, 고속 및 고압, 저온, 고온 등의 환경에서 작동할 수 있다. 이때, 회전체는 회전축과 회전축에 결합하는 블레이드를 포함할 수 있다. 이러한 경우 회전축과 블레이드를 결합하기 위하여 다양한 구조가 차용될 수 있다. 뿐만 아니라 블레이드를 회전축에 결합한 후 블레이드를 회전축에 고정시키기 위하여 다양한 방법이 사용될 수 있다. 또한, 블레이드를 회전축에 결합 후 회전축의 회전 시 블레이와 회전축이 서로 분리되는 것을 방지하기 위하여 다양한 구조들이 개발되고 있다.

이러한 회전체를 조립하는 구조에 대해서는 대한민국공개특허공보 제2017-0103010호(발명의 명칭: 터빈 블레이드용 고정 장치를 갖는 블레이드 체결기구, 출원인 : 지멘스 악티엔게젤샤프트)에 구체적으로 개시되어 있다.

대한민국공개특허공보 제2017-0103010호

본 발명의 실시예들은 회전체에 관한 것을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면은, 삽입홈이 원주 상에 형성된 회전축과, 상기 삽입홈에 삽입되는 적어도 한 개 이상의 블레이드와, 상기 삽입홈에 내부에 삽입되어 배치되는 결합부와, 상기 결합부에 삽입되어 상기 결합부에 고정되며, 상기 회전축에 일부가 삽입되는 삽입부를 포함하는 회전체를 제공할 수 있다.

또한, 상기 결합부는, 상기 삽입홈 내부에 배치되어 상기 삽입홈 내부를 이동 가능한 슬라이딩부와, 상기 슬라이딩부로부터 돌출되며, 상기 삽입부 일부가 삽입되어 이동하는 가이드홀이 형성된 돌출부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 결합부는, 상기 가이드홀의 상단에 배치되며, 상기 삽입부의 삽입 후 절곡되는 절곡부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 삽입부는, 상기 결합부를 관통하도록 상기 결합부에 삽입되며, 일부가 상기 회전축에 삽입되는 제1 삽입부와, 상기 제1 삽입부로부터 돌출되도록 형성되며, 상기 가이드홀에 삽입되어 회전하는 제2 삽입부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 삽입부는 상기 제1 삽입부의 길이 방향에 대해서 수직하게 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 간단한 구조를 통하여 조립함으로써 조립이 간편할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 별도의 나사가 불필요함으로써 나사 풀림으로 인한 회전체의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체를 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 결합부 및 삽입부를 보여주는 분해사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 회전체의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 회전체의 일부를 보여주는 단면도이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 회전체(100)는 다양한 유체 장치에 사용될 수 있다. 예를 들면, 회전체(100)는 터빈에 사용될 수 있다. 다른 실시예로써 회전체(100)는 압축기에 사용될 수 있다. 이러한 경우 회전체(100)는 축류형 압축기에 사용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 회전체(100)가 압축기에 사용되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

회전체(100)는 회전축(110), 블레이드(120), 결합부(130) 및 삽입부(140)를 포함할 수 있다. 회전축(110)은 외부의 동력원과 직접 연결되거나 외부의 동력원과 연결된 샤프트 등에 연결될 수 있다. 이러한 경우 회전축(110)은 원 기둥 형태로 형성될 수 있다.

회전축(110)의 외면에는 삽입홈(111) 및 결합홈(112)이 형성될 수 있다. 이때, 삽입홈(111)은 블레이드(120) 및 결합부(130)가 삽입되어 슬라이딩하는 제1 삽입홈(111a)과 제1 삽입홈(111a)과 연결되며, 블레이드(120)의 일부 및 결합부(130)의 일부가 삽입되는 제2 삽입홈(111b)을 구비할 수 있다. 이때, 제1 삽입홈(111a)은 회전축(110)의 원주 둘레를 따라 회전축(110)의 원주 둘레를 일주하도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 삽입홈(111a)은 개구된 부분으로부터 저면으로 들어갈수록 내부 공간이 확장되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 삽입홈(111a)은 후술할 루트부(121)의 외면과 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 제2 삽입홈(111b)은 회전축(110)의 원주 둘레를 일주하는 제1 삽입홈(111a) 중 일부에 배치되어 제1 삽입홈(111a)과 연결될 수 있다. 제1 삽입홈(111a)의 개구된 부분의 폭(W1)은 제2 삽입홈(111b)의 개구된 부분의 폭(W2)과 상이할 수 있다. 이러한 경우 제1 삽입홈(111a)의 개구된 부분의 폭(W1) 및 제2 삽입홈(111b)의 개구된 부분의 폭(W2)은 회전축(110)의 원주 방향과 수직한 방향으로 측정될 수 있다. 결합홈(112)은 제1 삽입홈(111a)의 저면에 형성될 수 있으며, 삽입부(140)의 일부가 삽입될 수 있다.

블레이드(120)는 루트부(121), 날개부(122) 및 받침부(123)를 포함할 수 있다. 루트부(121)는 제2 삽입홈(111b)에 배치되어 제1 삽입홈(111a)을 따라 이동할 수 있다. 이때, 루트부(121)는 루트부(121)의 길이 방향과 수직한 방향으로 측정하는 루트부(121)의 폭은 루트부(121)의 길이 방향을 따라 상이하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 루트부(121)의 폭은 날개부(122)로부터 먼 부분이 날개부(122)와 가까운 부분보다 크게 형성될 수 있다. 이때, 루트부(121)의 폭 중 가장 큰 부분의 크기는 제2 삽입홈(111b)의 폭(W2)보다 작게 형성될 수 있다. 받침부(123)는 루트부(121)의 상면에 배치되어 루트부(121)와 연결될 수 있다. 이때, 받침부(123)는 루트부(121)의 길이 방향과 수직한 단면적 중 가장 큰 부분보다 크게 형성될 수 있다. 이러한 경우 받침부(123)는 회전축(110)의 외면 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 또한, 상기와 같은 결합부(130) 주변에 배치되는 블레이드(120)의 받침부(123)는 결합부(130)의 외면 일부가 삽입되도록 홈이 형성될 수 있다. 날개부(122)는 받침부(123)로부터 돌출되도록 형성될 수 있다. 이때, 날개부(122)의 길이 방향과 수직한 날개부(122)의 단면은 익형으로 형성될 수 있으며, 날개부(122)의 길이 방향으로 나선형으로 형성될 수 있다.

결합부(130)는 제2 삽입홈(111b)을 통하여 제1 삽입홈(111a)에 삽입될 수 있다. 이때, 결합부(130)는 제1 삽입홈(111a)에 삽입되는 슬라이딩부(131)를 포함할 수 있다. 또한, 결합부(130)는 슬라이딩부(131)로부터 돌출되며, 삽입부(140)의 일부가 삽입되는 돌출부(132)를 포함할 수 있다.

슬라이딩부(131)는 루트부(121)와 유사하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 슬라이딩부(131)는 돌출부(132)의 길이 방향에 대해서 수직한 방향으로 측정되는 슬라이딩부(131)의 폭은 돌출부(132)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 이때, 슬라이딩부(131)의 양단은 경사지게 형성될 수 있다. 이러한 경우 경사진 부분은 회전축(110)에 접촉할 수 있으며, 슬라이딩부(131)의 경사진 부분과 접촉하는 회전축(110) 부분도 경사지게 형성될 수 있다. 특히 회전축(110)의 경사진 부분은 제1 삽입홈(111a)의 내면에 형성될 수 있다.

돌출부(132)는 제1 삽입홈(111a)의 개구된 부분을 통하여 제1 삽입홈(111a) 외부로 인출될 수 있다. 이때, 돌출부(132)는 내부를 관통하는 삽입홀(132b)을 포함할 수 있으며, 외면에는 삽입부(140)의 일부가 삽입하여 회전하는 가이드홀(133)을 포함할 수 있다. 이러한 경우 가이드홀(133)은 돌출부(132)의 외면을 따라 서로 연결될 수 있다. 이때, 가이드홀(133)은 돌출부(132)의 상면으로부터 시작하여 돌출부(132)의 길이 방향과 수직한 방향으로 이동하도록 연장될 수 있다. 예를 들면, 가이드홀(133)은 'ㄴ'자 형상과 유사하게 형성될 수 있다. 이러한 경우 가이드홀(133)의 입구부에 배치된 돌출부(132) 부분은 경사지게 형성될 수 있다. 이러한 돌출부(132)의 경사진 부분(132c)은 삽입부(140)의 일부가 가이드홀(133)에 삽입될 때, 삽입부(140)의 일부의 운동을 가이드홀(133)로 정확하게 안내할 수 있다. 상기와 같은 돌출부(132)는 가이드홀(133)의 상면에 배치되는 절곡부(132a)를 포함할 수 있다. 이때, 절곡부(132a)는 초기에 돌출부(132)의 원주 방향으로 형성될 수 있다. 반면, 절곡부(132a)는 가이드홀(133)에 삽입부(140)의 일부가 삽입된 후 돌출부(132)의 길이 방향으로 절곡됨으로써 삽입부(140)의 일부가 가이드홀(133)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 절곡부(132a)는 가이드홀(133)에 삽입부(140)의 일부가 완전히 삽입되는 경우 삽입부(140)의 일부를 고정시키기 위하여 상측으로부터 하측으로 절곡시킴으로써 절곡부(132a)의 형태는 '┌'형태와 동일 또는 유사해질 수 있다.

삽입부(140)는 결합부(130)를 관통하여 회전축(110)에 삽입되는 제1 삽입부(141)와 제1 삽입부(141)로부터 돌출되도록 형성되는 제2 삽입부(142)를 포함할 수 있다. 이러한 경우 제1 삽입부(141)는 원기둥 형태로 형성될 수 있으며, 내부에 공구삽입부(143)가 배치될 수 있다. 이때, 공구삽입부(143)는 홈 또는 홀 형태로 형성될 수 있으며, 다각 기둥 형태로 형성될 수 있다. 제2 삽입부(142)는 제1 삽입부(141)의 길이 방향과 수직하게 제1 삽입부(141)의 외면으로부터 돌출될 수 있다. 이때, 제2 삽입부(142)의 단면은 다양한 형태일 수 있다. 예를 들면, 제2 삽입부(142)의 단면은 원형 또는 다각형, 타원형 등일 수 있다. 이러한 경우 제2 삽입부(142)는 가이드홀(133)에 삽입되어 이동함으로써 삽입부(140)와 결합부(130)를 결합시킬 수 있다.

한편, 상기와 같은 회전체(100)의 조립 순서를 살펴보면, 적어도 한 개 이상의 블레이드(120)를 회전축(110)에 설치할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 복수개의 블레이드(120)를 회전축(110)에 설치하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

구체적으로 복수개의 블레이드(120)를 순차적으로 제2 삽입홈(111b)에 삽입한 후 제1 삽입홈(111a)을 따라 이동시킬 수 있다. 이러한 경우 각 블레이드(120)의 루트부(121)는 제2 삽입홈(111b)으로 삽입될 수 있으며, 제1 삽입홈(111a)의 이동 시 루트부(121) 중 폭이 큰 부분은 제1 삽입홈(111a) 내부에 삽입된 상태가 되고, 루트부(121)와 받침부(123) 사이의 좁은 부분은 제1 삽입홈(111a)의 개구된 부분으로 노출되어 제1 삽입홈(111a)을 따라 각 블레이드(120)가 이동할 수 있다.

상기와 같이 복수개의 블레이드(120)가 제1 삽입홈(111a)에 삽입하거나, 복수개의 블레이드(120) 중 일부만을 제1 삽입홈(111a)에 삽입한 후, 복수개의 블레이드(120)를 삽입하기 전 등에 결합부(130)를 제2 삽입홈(111b)을 따라 삽입할 수 있다. 이때, 결합부(130)의 슬라이딩부(131)는 제2 삽입홈(111b)을 따라 삽입될 수 있으며, 돌출부(132)는 제2 삽입홈(111b)의 개구된 외부로 인출될 수 있다. 이후 결합부(130)는 제1 삽입홈(111a)을 따라 이동할 수 있다. 이때, 슬라이딩부(131)는 제1 삽입홈(111a) 내부에서 이동할 수 있으며, 돌출부(132)는 제1 삽입홈(111a)의 개구된 부분에 노출되어 제1 삽입홈(111a)의 개구된 부분을 따라 이동할 수 있다.

상기와 같이 결합부(130)의 삽입이 완료되면, 나머지 하나의 블레이드(120)를 제2 삽입홈(111b)에 삽입하여 제1 삽입홈(111a)에 나머지 하나의 블레이드(120)의 루트부(121)를 삽입한 후 결합부(130)의 위치를 회전축(110)에 형성된 결합홈(112)에 맞춘 후 삽입부(140)를 삽입하여 결합부(130)를 고정시킬 수 있다.

구체적으로 제1 삽입부(141)를 돌출부(132)에 삽입할 수 있다. 이때, 제2 삽입부(142)와 가이드홀(133)의 개구된 입구와 대응되도록 삽입부(140)를 배치하여 돌출부(132)에 삽입할 수 있다. 제2 삽입부(142)가 가이드홀(133)에 삽입되면, 절곡부(132a)의 일부를 구부림으로써 제2 삽입부(142)를 가이드홀(133) 내부에 고정시킬 수 있다. 이후 삽입부(140)를 회전시켜 가이드홀(133)을 따라 제2 삽입부(142)를 이동시킬 수 있다. 이러한 경우 제1 삽입부(141)는 결합부(130)를 완전히 관통하여 결합홈(112)에 일부가 삽입될 수 있다.

상기와 같이 복수개의 블레이드(120) 및 결합부(130)가 배치되는 경우 각 블레이드(120)의 받침부(123)는 제1 삽입홈(111a)을 차폐시킬 수 있다. 뿐만 아니라 결합부(130)에 인접한 블레이드(120)의 받침부(123)는 결합부(130)의 외면을 감싸도록 배치됨으로써 결합이 완료될 수 있다.

한편, 상기와 같은 회전체(100)는 외부의 동력원에 연결되어 외부의 동력원에 의하여 회전하거나 외부의 장치에 연결되어 회전함으로써 회전력을 외부의 장치에 전달할 수 있다.

이러한 경우 회전체(100)는 각 블레이드(120)가 움직이는 것을 방지할 뿐만 아니라 각 블레이드(120)가 제1 삽입홈(111a) 외부로 인출되는 것을 방지할 수 있다. 특히 상기와 같이 복수개의 블레이드(120)가 배치되는 경우 제2 삽입홈(111b)은 각 블레이드(120)의 루트부(121)와 완전히 중첩되도록 배치되지 않음으로써 각 블레이드(120)가 제2 삽입홈(111b)을 따라 외부로 인출되는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같은 회전체(100)는 사용 중 블레이드(120)가 파손되거나 손상되는 경우 손상되거나 파손된 블레이드(120)를 교체할 수 있다. 이러한 경우 상기와 반대로 작업을 수행할 수 있다. 구체적으로 절곡부(132a)의 구부러진 부분을 공구를 사용하여 초기와 유사하게 펼 수 있다. 이때, 가이드홀(133)의 입구부에 배치된 경사면에 공구를 지지함으로써 적은 힘을 통하여 절곡부(132a)의 구부러진 부분을 펼 수 있는 힘을 제공할 수 있다.

상기와 같이 절곡부(132a)가 초기와 유사해지면 가이드홀(133)은 외부와 연통될 수 있다. 이때, 사용자는 별도의 공구를 공구삽입부(143)에 삽입하여 삽입부(140)를 회전시켜 결합홈(112) 및 결합부(130)로부터 인출할 수 있다.

상기와 같은 경우 결합부(130)의 구속은 해제될 수 있으며, 결합부(130) 및 복수개의 블레이드(120)는 제1 삽입홈(111a) 내부에서 자유롭게 이동 가능할 수 있다. 이때, 사용자는 복수개의 블레이드(120)를 회전시켜 교체가 필요한 블레이드(120)만을 제2 삽입홈(111b)에 위치하도록 하여 회전축(110)으로부터 분리할 수 있다. 이후 새로운 블레이드(120)를 삽입하는 방법은 상기에서 설명한 것과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

따라서 회전체(100)는 간단한 구조를 통하여 블레이드(120)를 고정시키는 것이 가능하다. 또한, 회전체(100)는 블레이드(120)의 교체 시 간편하게 조작함으로써 블레이드(120)의 교체 시 필요한 시간을 절약할 수 있다.

또한, 회전체(100)는 블레이드(120)의 고정 시 나사를 사용하지 않음으로써 회전 시 발생할 수 있는 나사 풀림으로 인한 사고를 방지할 수 있다. 뿐만 아니라 회전체(100)는 블레이드(120) 고정 시 별도의 접착제를 사용하지 않음으로써 고온 고압에서도 사용이 가능하다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

100: 회전체
110: 회전축
120: 블레이드
130: 결합부
140: 삽입부

Claims

삭제
삭제
삽입홈이 원주 상에 형성된 회전축;
상기 삽입홈에 삽입되는 적어도 한 개 이상의 블레이드;
상기 삽입홈에 내부에 삽입되어 배치되는 결합부; 및
상기 결합부에 삽입되어 상기 결합부에 고정되며, 상기 회전축에 일부가 삽입되는 삽입부;를 포함하고,
상기 결합부는,
상기 삽입홈 내부에 배치되어 상기 삽입홈 내부를 이동 가능한 슬라이딩부; 및
상기 슬라이딩부로부터 돌출되며, 상기 삽입부 일부가 삽입되어 이동하는 가이드홀이 형성된 돌출부;를 포함하며,
상기 슬라이딩부의 폭은 상기 돌출부의 폭보다 크며,
상기 결합부는,
상기 가이드홀의 상단에 배치되며, 상기 삽입부의 삽입 후 절곡되는 절곡부;를 더 포함하는 회전체.
삽입홈이 원주 상에 형성된 회전축;
상기 삽입홈에 삽입되는 적어도 한 개 이상의 블레이드;
상기 삽입홈에 내부에 삽입되어 배치되는 결합부; 및
상기 결합부에 삽입되어 상기 결합부에 고정되며, 상기 회전축에 일부가 삽입되는 삽입부;를 포함하고,
상기 결합부는,
상기 삽입홈 내부에 배치되어 상기 삽입홈 내부를 이동 가능한 슬라이딩부; 및
상기 슬라이딩부로부터 돌출되며, 상기 삽입부 일부가 삽입되어 이동하는 가이드홀이 형성된 돌출부;를 포함하며,
상기 슬라이딩부의 폭은 상기 돌출부의 폭보다 크며,
상기 삽입부는,
상기 결합부를 관통하도록 상기 결합부에 삽입되며, 일부가 상기 회전축에 삽입되는 제1 삽입부; 및
상기 제1 삽입부로부터 돌출되도록 형성되며, 상기 가이드홀에 삽입되어 회전하는 제2 삽입부;를 포함하는 회전체.
제 4 항에 있어서,
상기 제2 삽입부는 상기 제1 삽입부의 길이 방향에 대해서 수직하게 배치된 회전체.