KR102294821B1 - Bolt-NutAssembly Structure, manufacturing method of nut, rotor assembly with bolt-nut assembly structure and gas turbine including the same - Google Patents

Bolt-NutAssembly Structure, manufacturing method of nut, rotor assembly with bolt-nut assembly structure and gas turbine including the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 머리부와, 상기 머리부의 일면으로 돌출되고 둘레면에 나사산이 형성되는 몸체부를 포함하는 볼트와, 상기 볼트와 체결되며, 내측면에는 상기 나사산과 결합되는 나사홈이 형성되는 너트를 포함하고, 상기 볼트에 장력이 인가되는 경우 장력에 의하여 변형되는 몸체부의 나사산과 상기 너트의 나사홈이 결합되도록, 상기 너트의 내측면에 형성되는 나사홈의 유효경이 상기 몸체부의 둘레면에 형성된 나사산의 유효경보다 크게 형성되며, 상기 너트 나사홈의 유효경과 상기 볼트 나사산의 유효경 차이(D)는 [수학식 1]을 만족하고, 상기 너트 나사홈의 유효경은 나사홈의 바깥지름과 골지름의 평균값이고, 상기 볼트 나사산의 유효경은 나사산의 바깥지름과 골지름의 평균값이며, 상기 나사홈의 유효경이 [수학식 1]을 만족하도록 상기 나사산의 유효경 보다 크게 형성됨으로써 장력으로 상기 나사산이 변형되더라도 상기 볼트와 상기 너트가 원활하게 조립되는 것을 특징으로 하는 볼트-너트 조립 구조를 제공한다.
[수학식 1]

Figure 112021019855612-pat00020

여기서, D는 너트 나사홈과 볼트 나사산의 유효경 차이(mm), L은 너트의 축방향 길이(mm), ε는 장력으로 인한 볼트의 변형률, α는 볼트의 나사산 각도/2 이다.
따라서, 장력에 의해 변형되는 볼트의 나사산과 결합되는 너트 나사홈의 유효경을 볼트 나사산의 유효경보다 크게 형성함으로써 볼트의 나사산이 변형되더라도 볼트와 너트의 조립을 원활하게 수행할 수 있다.The present invention includes a bolt including a head, a body part protruding from one surface of the head and having a thread formed on a circumferential surface thereof, and a nut fastened with the bolt and having a threaded groove coupled to the thread on the inner surface thereof. And, when tension is applied to the bolt, the effective diameter of the screw groove formed on the inner surface of the nut is such that the screw thread of the body portion deformed by the tension and the screw groove of the nut are coupled. is formed larger than the effective diameter, the difference (D) between the effective diameter of the nut screw groove and the effective diameter of the bolt thread satisfies [Equation 1], and the effective diameter of the nut screw groove is the average value of the outer diameter and the trough diameter of the screw groove , the effective diameter of the bolt thread is an average value of the outer diameter and the trough diameter of the thread, and the effective diameter of the thread groove is formed larger than the effective diameter of the thread to satisfy [Equation 1], so that even if the thread is deformed by tension, the bolt and It provides a bolt-nut assembly structure, characterized in that the nut is smoothly assembled.
[Equation 1]
Figure 112021019855612-pat00020

Here, D is the difference in effective diameter between the nut thread groove and the bolt thread (mm), L is the axial length of the nut (mm), ε is the strain rate of the bolt due to tension, and α is the bolt thread angle/2.
Accordingly, by forming the effective diameter of the nut screw groove coupled with the screw thread of the bolt deformed by tension to be larger than the effective diameter of the bolt screw thread, even if the screw thread of the bolt is deformed, assembly of the bolt and the nut can be performed smoothly.

Description

볼트-너트 조립 구조, 너트의 제조방법, 볼트-너트 조립 구조가 적용된 로터 조립체 및 이를 포함하는 가스터빈{Bolt-NutAssembly Structure, manufacturing method of nut, rotor assembly with bolt-nut assembly structure and gas turbine including the same}Bolt-NutAssembly Structure, manufacturing method of nut, rotor assembly with bolt-nut assembly structure and gas turbine including the same}

본 발명은 볼트-너트 조립 구조, 너트의 제조방법, 볼트-너트 조립 구조가 적용된 로터 조립체 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조물 및 기기의 결합 시 사용되는 볼트-너트의 조립 구조와 이에 사용되는 너트의 제조방법, 볼트-너트 조립 구조가 적용된 로터 조립체 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관한 것이다.The present invention relates to a bolt-nut assembly structure, a method of manufacturing a nut, a rotor assembly to which the bolt-nut assembly structure is applied, and a gas turbine including the same, and more particularly, to a bolt-nut assembly used when a structure and a device are combined. It relates to a structure and a method for manufacturing a nut used therein, a rotor assembly to which a bolt-nut assembly structure is applied, and a gas turbine including the same.

한국 등록특허 제10-1175937호에 기재된 배경기술을 참조하면, 일반적으로 볼트 및 너트는 짝을 이루어 각종 기계부품을 기계구조물에 결합하기 위해 사용되는 기계요소로서, 볼트 및 너트의 자리면과 죔부 사이에는 풀림방지를 위해 와셔가 함께 사용되기도 한다. 이러한 볼트의 종류로는 육각 볼트, 죔 볼트, 특수 볼트, 나비 볼트 등이 있으며, 특히 머리모양이 육각형인 육각 볼트는 각종 부품을 결합하는데 널리 쓰이는 대표적인 체결수단으로 볼 수 있다.Referring to the background art described in Korean Patent Registration No. 10-1175937, in general, a bolt and a nut are a pair of mechanical elements used to couple various mechanical parts to a mechanical structure, and are used between the seat surface of the bolt and the nut and the fastening part. A washer is also used to prevent loosening. These types of bolts include hexagonal bolts, clamping bolts, special bolts, butterfly bolts, and the like. In particular, a hexagonal bolt with a hexagonal head can be seen as a representative fastening means widely used to combine various parts.

가스터빈 로터를 조립하는 경우, 볼트에 너트를 일부 조립 후, 볼트에 인장응력을 가하고, 볼트가 인장된 상태에서 너트를 체결하여야 한다. 상기 너트는 볼트에 인장응력이 가해지기 전후에 모두 볼트의 트래드에 조립될 수 있어야 한다. When assembling a gas turbine rotor, after assembling a part of the nut to the bolt, apply a tensile stress to the bolt and tighten the nut while the bolt is in tension. The nut should be able to be assembled on the tread of the bolt both before and after tensile stress is applied to the bolt.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래에 사용되고 있는 볼트(1) 및 너트(3)의 결합 및 조립 구조는 볼트(1)에 장력이 인가되는 경우 장력에 의하여 볼트(1)의 몸체부(2)가 늘어나면서 볼트의 나사산(3)이 변형될 경우에는 볼트(1)의 나사산(3)의 폭(w1)이 볼트(1)의 나사산(3)이 결합되는 너트(5) 나사홈(6)의 폭(w2)보다가 크게 변형되어 오버랩(o)되는 부위가 발생하여 오버랩(o)되는 부위에 의해 장력으로 변형된 볼트가 너트와 결합 및 조립이 원활히 수행되지 못하는 문제점이 발생하였다.1 and 2, the conventionally used combination and assembly structure of the bolt 1 and the nut 3 is the body portion 2 of the bolt 1 by the tension when tension is applied to the bolt 1 ) is increased and the screw thread (3) of the bolt is deformed, the width w1 of the thread (3) of the bolt (1) is the nut (5) thread groove (6) to which the thread (3) of the bolt (1) is coupled. ) was deformed larger than the width (w2) and overlapped (o) occurred, resulting in a problem that the bolt deformed by tension by the overlapping (o) could not be combined with the nut and assembled smoothly.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 볼트의 몸체부가 장력에 의해 변형되더라도 볼트와 너트를 원활하게 조립할 수 있도록 하는 볼트-너트 조립 구조와 이에 적용되는 너트의 제조 방법 및 볼트-너트 조립 구조가 적용된 로터 조립체와 이를 포함하는 가스터빈을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, and a bolt-nut assembly structure and a nut manufacturing method and bolt- An object of the present invention is to provide a rotor assembly to which a nut assembly structure is applied and a gas turbine including the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 머리부와, 상기 머리부의 일면으로 돌출되고 둘레면에 나사산이 형성되는 몸체부를 포함하는 볼트와, 상기 볼트와 체결되며, 내측면에는 상기 나사산과 결합되는 나사홈이 형성되는 너트를 포함하고, 상기 볼트에 장력이 인가되는 경우 장력에 의하여 변형되는 몸체부의 나사산과 상기 너트의 나사홈이 결합되도록, 상기 너트의 내측면에 형성되는 나사홈의 유효경이 상기 몸체부의 둘레면에 형성된 나사산의 유효경보다 크게 형성되며, 상기 너트 나사홈의 유효경과 상기 볼트 나사산의 유효경 차이(D)는 [수학식 1]을 만족하고, 상기 너트 나사홈의 유효경은 나사홈의 바깥지름과 골지름의 평균값이고, 상기 볼트 나사산의 유효경은 나사산의 바깥지름과 골지름의 평균값이며, 상기 나사홈의 유효경이 [수학식 1]을 만족하도록 상기 나사산의 유효경 보다 크게 형성됨으로써 장력으로 상기 나사산이 변형되더라도 상기 볼트와 상기 너트가 원활하게 조립되는 것을 특징으로 하는 볼트-너트 조립 구조를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a bolt comprising a head and a body part protruding from one surface of the head and having a thread formed on a circumferential surface thereof, and is fastened with the bolt, and is coupled with the thread on the inner surface. The effective diameter of the screw groove formed on the inner surface of the nut is such that the screw groove of the nut is coupled to the screw thread of the body portion deformed by the tension when tension is applied to the bolt. It is formed to be larger than the effective diameter of the thread formed on the circumferential surface of the body part, the difference (D) between the effective diameter of the nut thread groove and the effective diameter of the bolt thread satisfies [Equation 1], and the effective diameter of the nut thread groove is the thread groove is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the bolt thread, and the effective diameter of the bolt thread is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw thread. to provide a bolt-nut assembly structure, characterized in that the bolt and the nut are smoothly assembled even if the screw thread is deformed.

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[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020005198795-pat00001
Figure 112020005198795-pat00001

여기서, D는 너트 나사홈과 볼트 나사산의 유효경 차이(mm), L은 너트의 축방향 길이(mm), ε는 장력으로 인한 볼트의 변형률, α는 볼트의 나사산 각도/2 이다.Here, D is the difference in effective diameter between the nut thread groove and the bolt thread (mm), L is the axial length of the nut (mm), ε is the strain rate of the bolt due to tension, and α is the bolt thread angle/2.

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또한, 본 발명은 장력에 의해 몸체부의 길이가 변형되는 볼트에 결합되는 나사홈이 내측면에 형성되는 너트를 제조하기 위한 너트의 제조 방법에 있어서, 장력에 의해 변형되지 않은 몸체부에 형성된 볼트 나사산의 유효경을 결정하는 단계; 변형되지 않은 상기 볼트 나사산과 결합되는 너트 나사홈의 유효경을 결정하는 단계; 및 상기 볼트 나사산의 유효경보다 큰 나사홈의 유효경을 가지도록 너트의 내측면에 나사홈을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 너트 나사홈의 유효경과 상기 볼트 나사산의 유효경 차이(D)는 [수학식 1]을 만족하고, 상기 너트 나사홈의 유효경은 나사홈의 바깥지름과 골지름의 평균값이고, 상기 볼트 나사산의 유효경은 나사산의 바깥지름과 골지름의 평균값이며, 상기 나사홈의 유효경이 [수학식 1]을 만족하도록 상기 나사산의 유효경 보다 크게 형성됨으로써 장력으로 상기 나사산이 변형되더라도 상기 볼트와 상기 너트가 원활하게 조립되는 것을 특징으로 하는 너트의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention is a method of manufacturing a nut for manufacturing a nut in which a screw groove coupled to a bolt whose length is deformed by tension is formed on the inner surface of the nut, the bolt thread formed in the body portion that is not deformed by tension. determining the effective diameter of determining an effective diameter of a nut thread groove coupled to the undeformed bolt thread; and forming a screw groove on the inner surface of the nut to have an effective diameter of the screw groove larger than the effective diameter of the bolt thread, wherein the difference (D) between the effective diameter of the nut thread groove and the effective diameter of the bolt thread is [Equation 1], the effective diameter of the nut screw groove is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw groove, the effective diameter of the bolt thread is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw thread, and the effective diameter of the screw groove is [mathematics] It provides a method of manufacturing a nut, characterized in that the bolt and the nut are smoothly assembled even if the screw thread is deformed by tension by being formed larger than the effective diameter of the screw thread to satisfy Equation 1].

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[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020005198795-pat00002
Figure 112020005198795-pat00002

여기서, D는 너트 나사홈과 볼트 나사산의 유효경 차이(mm), L은 너트의 축방향 길이(mm), ε는 장력으로 인한 볼트의 변형률, α는 볼트의 나사산 각도/2 이다.Here, D is the difference in effective diameter between the nut thread groove and the bolt thread (mm), L is the axial length of the nut (mm), ε is the strain rate of the bolt due to tension, and α is the bolt thread angle/2.

또한, 본 발명은 가스터빈의 내부에 설치되어 회전하는 로터 조립체에 있어서, 압축기 디스크; 상기 압축기 디스크로부터 후방으로 이격되도록 설치되는 것으로서, 기저부와, 상기 기저부로부터 반경방향 외측으로 연장되는 연장부와, 상기 연장부의 반경방향 외측에 설치되는 체결부를 포함하는 터빈 디스크; 상기 압축기 디스크와 터빈 디스크 사이에 설치되는 토크튜브 디스크; 상기 압축기 디스크, 터빈 디스크 및 토크튜브 디스크를 관통하도록 설치되는 타이로드; 상기 터빈 디스크의 후방에 설치되며, 상기 타이로드의 외주면에 설치되고, 상기 터빈 디스크에 체결되어 상기 터빈 디스크를 상기 압축기 디스크 측으로 가압하는 가압디스크; 및 상기 가압디스크의 후방에 배치되어 상기 타이로드의 타단에 체결되며, 상기 가압디스크를 상기 터빈 디스크에 체결시키는 타이너트를 포함하되, 상기 타이로드의 타단 둘레면에는 나사산이 형성되고, 상기 타이너트의 내측면에는 상기 나사산과 결합되는 나사홈이 형성되며, 상기 타이로드에 장력이 인가되는 경우 장력에 의하여 변형되는 나사산과 상기 나사홈이 결합되도록, 상기 타이너트의 내측면에 형성되는 나사홈의 유효경은 상기 타이로드 타단 둘레면에 형성된 나사산의 유효경보다 크게 형성되고, 상기 타이너트의 내측면에 형성된 나사홈의 유효경과 상기 타이로드의 둘레면에 형성된 나사산의 유효경 차이는 [수학식 1]을 만족하며, 상기 타이너트 나사홈의 유효경은 나사홈의 바깥지름과 골지름의 평균값이고, 상기 타이로드의 둘레면에 형성된 나사산의 유효경은 나사산의 바깥지름과 골지름의 평균값이며, 상기 타이너트 나사홈의 유효경이 [수학식 1]을 만족하도록 상기 타이로드 나사산의 유효경 보다 크게 형성됨으로써 장력으로 상기 타이로드 나사산이 변형되더라도 상기 타이로드와 상기 타이너트가 원활하게 조립되는 것을 특징으로 하는 로터 조립체를 제공한다.
[수학식 1]

Figure 112021019855612-pat00016

여기서, D는 너트 나사홈과 볼트 나사산의 유효경 차이(mm), L은 너트의 축방향 길이(mm), ε는 장력으로 인한 볼트의 변형률, α는 볼트의 나사산 각도/2 이다.In addition, the present invention provides a rotating rotor assembly installed inside a gas turbine, comprising: a compressor disk; a turbine disk that is installed to be spaced apart from the compressor disk rearward, and includes a base, an extension extending radially outwardly from the base, and a fastening portion installed on a radially outer side of the extension; a torque tube disk installed between the compressor disk and the turbine disk; a tie rod installed to pass through the compressor disk, the turbine disk, and the torque tube disk; a pressure disk installed at the rear of the turbine disk, installed on an outer circumferential surface of the tie rod, and fastened to the turbine disk to press the turbine disk toward the compressor disk; and a tie nut disposed at the rear of the pressing disk and fastened to the other end of the tie rod, the tie nut fastening the pressing disk to the turbine disk, wherein a thread is formed on the circumferential surface of the other end of the tie rod, the tie nut A screw groove coupled to the screw thread is formed on the inner surface of the screw groove formed on the inner surface of the tie nut so that the screw thread deformed by the tension and the screw groove are coupled to each other when tension is applied to the tie rod. The effective diameter is formed to be larger than the effective diameter of the thread formed on the circumferential surface of the other end of the tie rod, and the difference between the effective diameter of the thread groove formed on the inner surface of the tie rod and the effective diameter of the thread formed on the peripheral surface of the tie rod is [Equation 1] Satisfied, the effective diameter of the tie nut screw groove is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw groove, the effective diameter of the thread formed on the circumferential surface of the tie rod is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw thread, and the tie nut screw The effective diameter of the groove is formed to be larger than the effective diameter of the tie rod thread to satisfy [Equation 1], so that even if the tie rod thread is deformed by tension, the tie rod and the tie nut are smoothly assembled. to provide.
[Equation 1]
Figure 112021019855612-pat00016

Here, D is the difference in effective diameter between the nut thread groove and the bolt thread (mm), L is the axial length of the nut (mm), ε is the strain rate of the bolt due to tension, and α is the bolt thread angle/2.

또한, 본 발명은 외부 공기가 내부를 통과하는 압축기 케이싱과, 상기 압축기 케이싱의 내측에 배치되며 다단(Multi-stage)으로 배치되는 압축기 디스크와, 상기 압축기 디스크의 반경방향 외측에 결합되며 흡입된 공기를 회전을 통해 압축시키는 압축기 블레이드를 포함하는 압축기; 상기 압축기로부터 발생된 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기; 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스가 내부로 통과되는 터빈 케이싱과, 상기 터빈 케이싱의 내측에 배치되며 다단으로 배치되는 터빈 디스크와, 상기 터빈 디스크의 반경방향 외측에 결합되며 연소가스가 통과됨에 따라 회전하는 터빈 블레이드를 포함하는 터빈; 상기 압축기 디스크 중 가장 후단(Rear-stage)에 배치된 것과, 상기 터빈 디스크 중 가장 전단(Front-stage)에 배치된 것의 사이에 설치되며, 상기 터빈 디스크에서 발생된 토크를 상기 압축기 디스크로 전달하는 토크튜브 디스크; 상기 압축기 디스크, 터빈 디스크 및 토크튜브 디스크를 관통하도록 설치되는 타이로드; 상기 터빈 디스크의 후방에 설치되며, 상기 타이로드의 외주면에 설치되고, 상기 터빈 디스크에 체결되어 상기 터빈 디스크를 상기 압축기 디스크 측으로 가압하는 가압디스크; 및 상기 가압디스크의 후방에 배치되어 상기 타이로드의 타단에 체결되며, 상기 가압디스크를 상기 터빈 디스크에 체결시키는 타이너트를 포함하되, 상기 타이로드의 타단 둘레면에는 나사산이 형성되고, 상기 타이너트의 내측면에는 상기 나사산과 결합되는 나사홈이 형성되며, 상기 타이로드에 장력이 인가되는 경우, 장력에 의하여 변형되는 나사산과 상기 나사홈이 결합되도록 상기 타이너트의 내측면에 형성되는 나사홈의 유효경은 상기 타이로드 타단 둘레면에 형성된 나사산의 유효경보다 크게 형성되고, 상기 타이너트 나사홈의 유효경과 상기 타이로드의 둘레면에 형성된 나사산의 유효경 차이는 [수학식 1]을 만족하며, 상기 타이너트 나사홈의 유효경은 나사홈의 바깥지름과 골지름의 평균값이고, 상기 타이로드의 둘레면에 형성된 나사산의 유효경은 나사산의 바깥지름과 골지름의 평균값이며, 상기 타이너트 나사홈의 유효경이 [수학식 1]을 만족하도록 상기 타이로드 나사산의 유효경 보다 크게 형성됨으로써 장력으로 상기 타이로드 나사산이 변형되더라도 상기 타이로드와 상기 타이너트가 원활하게 조립되는 것을 특징으로 하는 가스터빈을 제공한다.
[수학식 1]

Figure 112021019855612-pat00017

여기서, D는 너트 나사홈과 볼트 나사산의 유효경 차이(mm), L은 너트의 축방향 길이(mm), ε는 장력으로 인한 볼트의 변형률, α는 볼트의 나사산 각도/2 이다.In addition, the present invention relates to a compressor casing through which external air passes, a compressor disk disposed inside the compressor casing and disposed in a multi-stage, and air sucked while coupled to the radially outer side of the compressor disk A compressor comprising a compressor blade for compressing the through rotation; a combustor mixing the compressed air generated from the compressor with fuel and combusting it; A turbine casing through which the combustion gas supplied from the combustor passes to the inside, a turbine disk disposed inside the turbine casing and disposed in multiple stages, is coupled to the radially outer side of the turbine disk and rotates as the combustion gas passes a turbine comprising turbine blades; It is installed between the most rear-stage of the compressor disks and the front-stage ones of the turbine disks, and transmits the torque generated from the turbine disk to the compressor disk. torque tube disc; a tie rod installed to pass through the compressor disk, the turbine disk, and the torque tube disk; a pressure disk installed at the rear of the turbine disk, installed on an outer circumferential surface of the tie rod, and fastened to the turbine disk to press the turbine disk toward the compressor disk; and a tie nut disposed at the rear of the pressing disk and fastened to the other end of the tie rod, the tie nut fastening the pressing disk to the turbine disk, wherein a thread is formed on the circumferential surface of the other end of the tie rod, the tie nut A screw groove coupled to the screw thread is formed on the inner surface of the screw groove formed on the inner surface of the tie nut so that the screw thread deformed by the tension and the screw groove are coupled to each other when tension is applied to the tie rod. The effective diameter is formed to be larger than the effective diameter of the thread formed on the peripheral surface of the other end of the tie rod, and the difference between the effective diameter of the tie nut screw groove and the effective diameter of the thread formed on the peripheral surface of the tie rod satisfies [Equation 1], The effective diameter of the nut thread groove is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the thread groove, the effective diameter of the thread formed on the circumferential surface of the tie rod is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the thread, and the effective diameter of the tie nut thread groove is [ Equation 1] is provided to provide a gas turbine, characterized in that the tie rod and the tie nut are smoothly assembled even if the tie rod thread is deformed due to tension by being formed larger than the effective diameter of the tie rod thread to satisfy Equation 1].
[Equation 1]
Figure 112021019855612-pat00017

Here, D is the difference in effective diameter between the nut thread groove and the bolt thread (mm), L is the axial length of the nut (mm), ε is the strain rate of the bolt due to tension, and α is the bolt thread angle/2.

본 발명에 따른 볼트-너트 조립 구조, 너트의 제조방법, 볼트-너트 조립 구조가 적용된 로터 조립체 및 이를 포함하는 가스터빈은 장력에 의하여 볼트가 변형되더라도 볼트와 너트의 조립을 원활하게 수행할 수 있다.The bolt-nut assembly structure, the method for manufacturing a nut, the rotor assembly to which the bolt-nut assembly structure is applied, and the gas turbine including the same according to the present invention can smoothly assemble the bolt and the nut even if the bolt is deformed by tension. .

또한, 가압디스크가 타이로드로부터 반경방향 외측으로 이격되는 가압부와, 가압부의 후방에 배치되며 타이로드의 외주면에 배치되는 지지부와, 가압부와 지지부의 사이를 연결하며 가압부의 후방에서 타이로드 측으로 휘어져 지지부의 외측에 연결되는 연결부를 포함하는 구조로 설계됨으로써, 가압디스크가 압축기 디스크, 토크튜브 디스크 및 터빈 디스크의 축 방향 변화에 대응하여 탄성 변형되도록 할 수 있다. 이러한 가압디스크의 탄성 변형을 통해 압축기 디스크, 토크튜브 디스크 및 터빈 디스크의 축 방향 변화를 상쇄시킬 수 있으며, 가압디스크에 의한 체결력 및 가압력이, 가스터빈의 작동 중에도 초기 설계값 그대로 유지되도록 할 수 있다.In addition, a pressing part in which the pressing disk is spaced apart from the tie rod in a radial direction, a support part disposed behind the pressing part and disposed on the outer circumferential surface of the tie rod, and connecting the pressing part and the support part, from the rear of the pressing part to the tie rod side By designing a structure including a connecting part bent and connected to the outside of the support part, the pressure disk can be elastically deformed in response to changes in the axial direction of the compressor disk, the torque tube disk, and the turbine disk. The axial change of the compressor disk, the torque tube disk, and the turbine disk can be offset through the elastic deformation of the pressure disk, and the fastening force and pressure of the pressure disk can be maintained as they are at the initial design value even during the operation of the gas turbine. .

도 1은 장력에 의해 변형되지 않은 볼트와 너트가 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 볼트가 장력에 의해 변형 시 나사산이 너트의 나사홈에서 오버랩된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트-너트 조립 구조에 의한 볼트의 나사산과 너트의 나사홈이 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 종래의 너트 나사홈의 유효경 대비 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 너트 나사홈의 유효경이 확대된 상태를 비교한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트를 제조하기 위한 단계를 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트-너트 조립 구조가 적용된 가스터빈의 단면도이다.
도 7은 도 6에서 로터 조립체만을 별도로 도시한 도면이다.1 is a view showing a state in which a bolt and a nut that are not deformed by tension are coupled.
FIG. 2 is a view showing a state in which a screw thread overlaps in a screw groove of a nut when the bolt shown in FIG. 1 is deformed by tension.
3 is a view illustrating a state in which a screw thread of a bolt and a screw groove of a nut are coupled by a bolt-nut assembly structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view comparing the effective diameter of the nut screw groove according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 3 compared to the effective diameter of the conventional nut screw groove shown in FIG. 1 in an enlarged state.
5 is a flowchart illustrating steps for manufacturing a bolt according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a gas turbine to which a bolt-nut assembly structure according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 7 is a view separately illustrating only the rotor assembly in FIG. 6 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트-너트 조립 구조(100)는 볼트(120)와, 너트(140)를 포함한다. 상기 볼트(120)는 머리부(미도시)와, 몸체부(121)를 포함하고, 상기 몸체부(121)는 상기 머리부(미도시)의 일면으로 돌출되며, 그 둘레면에는 나사산(123)이 형성된다.3 and 4 , the bolt-nut assembly structure 100 according to an embodiment of the present invention includes a bolt 120 and a nut 140 . The bolt 120 includes a head (not shown) and a body 121, the body 121 protruding from one surface of the head (not shown), and a circumferential surface of the screw 123 ) is formed.

상기 볼트(120)는 상기 너트(140)와 체결되고, 상기 너트(140)의 내측면에는 상기 나사산(123)과 결합되는 나사홈(142)이 형성된다. 상기 너트(140)의 내측면에 형성되는 나사홈(142)의 유효경(D1)은 장력에 의해 변형되는 볼트(120)의 몸체부(122) 둘레면에 형성되는 나사산(123)의 유효경(D2) 보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.The bolt 120 is fastened to the nut 140 , and a screw groove 142 coupled to the screw thread 123 is formed on an inner surface of the nut 140 . The effective diameter D1 of the screw groove 142 formed on the inner surface of the nut 140 is the effective diameter D2 of the screw thread 123 formed on the circumferential surface of the body 122 of the bolt 120 deformed by tension. ) is preferably formed larger than that.

상기 나사홈(142)의 유효경(D1)은 상기 너트(140)의 내측면에 형성되는 나사홈(142)의 바깥지름(142a)과 골지름(142b)의 평균값이고, 상기 몸체부(122)의 둘레면에 형성되는 나사산(123)의 유효경(D2)은 나사산(123)의 바깥지름(123a)과 골지름(123b)의 평균값이며, 상기 너트(140)) 나사홈(142)의 유효경(D1)과 상기 볼트(120) 나사산(123)의 유효경(D2)의 차이(D)는 [수학식 1]을 만족하는 것이 바람직하다.The effective diameter D1 of the screw groove 142 is the average value of the outer diameter 142a and the rib diameter 142b of the screw groove 142 formed on the inner surface of the nut 140, and the body portion 122 The effective diameter D2 of the screw thread 123 formed on the circumferential surface of the screw thread 123 is the average value of the outer diameter 123a and the trough diameter 123b, and the effective diameter of the nut 140) screw groove 142 ( The difference D between D1) and the effective diameter D2 of the screw thread 123 of the bolt 120 preferably satisfies [Equation 1].

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020005198795-pat00003
Figure 112020005198795-pat00003

여기서, D는 너트 나사홈과 볼트 나사산의 유효경 차이(mm), L은 너트의 축방향 길이(mm), ε는 장력으로 인한 볼트의 변형률, α는 볼트의 나사산 각도/2 이다.Here, D is the difference in effective diameter between the nut thread groove and the bolt thread (mm), L is the axial length of the nut (mm), ε is the strain rate of the bolt due to tension, and α is the bolt thread angle/2.

상기 너트(140)의 축방향 길이는 별도의 계측수단을 이용하여 측정하고, 상기 볼트(120)의 변형률은 계측수단을 이용하여 측정한 장력으로 인해 볼트(120)의 늘어난 길이를 변형되기 전의 볼트(120)의 길이로 나눔으로써 계산할 수 있으며, 볼트(120)의 나사산 각도는 각도기를 이용하여 측정할 수 있다.The axial length of the nut 140 is measured using a separate measuring means, and the strain of the bolt 120 is measured by using the measuring means for the increased length of the bolt 120 due to the tension measured by the measuring means before being deformed. It can be calculated by dividing by the length of (120), the thread angle of the bolt 120 can be measured using a protractor.

일 예로, 상기 너트(140)의 축방향 길이가 350mm, 장력으로 인한 볼트(120)의 변형률이 0.0017, 상기 볼트(120)의 나사산(123)의 각도가 60ㅀ일 경우, 상기의 수치를 [수학식 1]에 대입하면 상기 너트(140) 나사홈(142)의 유효경(D1)과 상기 볼트(120) 나사산(123)의 유효경(D2)의 차이(D)는 1.03057 보다 큰 것이 바람직하다.As an example, when the axial length of the nut 140 is 350 mm, the strain of the bolt 120 due to the tension is 0.0017, and the angle of the thread 123 of the bolt 120 is 60 °, When substituting in Equation 1], it is preferable that the difference (D) between the effective diameter (D1) of the screw groove (142) of the nut (140) and the effective diameter (D2) of the thread (123) of the bolt (120) is greater than 1.03057.

상기 나사홈(142)의 유효경(D1)을 상기 나사산(123)의 유효경(D2)에 비해 1.03057 보다 크게 형성함으로써 장력으로 인해 변형되기 전의 나사산(123) 및 장력으로 인해 나사산(123)이 변형되더라도 변형된 나사산(123)이 유효경이 증대된 나사홈(142)의 내에 위치하게 됨으로써 상기 볼트(120)의 상기 너트(140)의 조립이 원활하게 된다.Even if the effective diameter D1 of the screw groove 142 is larger than 1.03057 compared to the effective diameter D2 of the screw thread 123, the screw thread 123 before deformation due to tension and the screw thread 123 due to the tension are deformed Since the deformed screw thread 123 is positioned in the screw groove 142 with an increased effective diameter, the assembly of the nut 140 of the bolt 120 is facilitated.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 너트의 제조 방법은 장력에 의해 변형되지 않은 몸체부에 형성된 볼트 나사산의 유효경을 결정하는 단계(S10)와, 변형되지 않은 볼트 나사산과 결합되는 너트 나사홈의 유효경을 결정하는 단계(S20)와, 볼트 나사산의 유효경보다 큰 나사홈의 유효경을 가지도록 너트의 내측면에 나사홈을 형성하는 단계(S30)를 포함한다.Referring to Figure 5, the method of manufacturing a nut according to an embodiment of the present invention comprises a step (S10) of determining an effective diameter of a bolt thread formed in a body portion that is not deformed by tension (S10), and is combined with a bolt thread that is not deformed. It includes the step of determining the effective diameter of the nut screw groove (S20), and the step of forming the screw groove on the inner surface of the nut to have an effective diameter of the screw groove larger than the effective diameter of the bolt thread (S30).

도 5를 참조하면, 장력에 의해 변형되지 않은 몸체부(121)에 형성된 볼트(20) 나사산(123)의 유효경(D2)을 결정하는 단계(S10)와, 변형되지 않은 볼트(20) 나사산(123)의 유효경(D2)과 결합되는 너트(140) 나사홈(142)의 유효경(D1)을 결정하는 단계(S20)는 별도의 계측수단에 의해 상기 나사산(123)의 유효경(D2)와 상기 나사홈(142)의 유효경(D1)이 측정됨으로써 결정되고, 상기 나사산(123)의 유효경(D2)를 결정하는 단계(S10)와 상기 나사홈(142)의 유효경(D1)을 결정하는 단계(S20)를 거친 후, 볼트(120) 나사산(123)의 유효경(D2) 보다 큰 나사홈(142)의 유효경(D1)을 가지도록 너트(140)의 내측면에 나사홈(142)을 형성하는 단계(S30)를 수행하게 된다.5, the step (S10) of determining the effective diameter (D2) of the screw thread 123 of the bolt 20 formed in the body portion 121 that is not deformed by the tension (S10) and the undeformed bolt 20 thread ( The step (S20) of determining the effective diameter D1 of the screw groove 142 of the nut 140 coupled with the effective diameter D2 of the 123) includes the effective diameter D2 of the screw thread 123 and the The effective diameter D1 of the screw groove 142 is determined by measuring, and the step of determining the effective diameter D2 of the screw thread 123 is (S10) and the step of determining the effective diameter D1 of the screw groove 142 ( After passing through S20), the screw groove 142 is formed on the inner surface of the nut 140 to have an effective diameter D1 of the screw groove 142 larger than the effective diameter D2 of the screw thread 123 of the bolt 120. Step S30 is performed.

상기 너트(140)의 내측면에 나사홈(142)을 형성하는 단계(S30)에서는 별도의 탭 가공기(미도시)를 이용하여 상기 너트(140)의 내측면에 나사홈(142)을 형성하며, 상기 너트(140)의 내측면에 나사홈(142)를 형성 시 너트의 나사홈 유효경(D1)과 볼트의 나사산 유효경(D2)의 차이(D)는 [수학식 1]를 만족하는 것이 바람직하다.In the step (S30) of forming the screw groove 142 on the inner surface of the nut 140, a screw groove 142 is formed on the inner surface of the nut 140 using a separate tap processing machine (not shown). , when the screw groove 142 is formed on the inner surface of the nut 140, it is preferable that the difference (D) between the effective screw groove diameter (D1) of the nut and the effective thread diameter (D2) of the bolt satisfies [Equation 1] do.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020005198795-pat00004
Figure 112020005198795-pat00004

여기서, D는 너트 나사홈과 볼트 나사산의 유효경 차이(mm), L은 너트의 축방향 길이(mm), ε는 장력으로 인한 볼트의 변형률, α는 볼트의 나사산 각도/2 이다.Here, D is the difference in effective diameter between the nut thread groove and the bolt thread (mm), L is the axial length of the nut (mm), ε is the strain rate of the bolt due to tension, and α is the bolt thread angle/2.

상기 너트(140)의 축방향 길이는 별도의 계측수단을 이용하여 측정하고, 상기 볼트(120)의 변형률은 계측수단을 이용하여 측정한 장력으로 인해 볼트(120)의 늘어난 길이를 변형되기 전의 볼트(120)의 길이로 나눔으로써 계산할 수 있으며, 볼트(120)의 나사산 각도는 각도기를 이용하여 측정할 수 있다.The axial length of the nut 140 is measured using a separate measuring means, and the strain of the bolt 120 is measured by using the measuring means for the increased length of the bolt 120 due to the tension measured by the measuring means before being deformed. It can be calculated by dividing by the length of (120), the thread angle of the bolt 120 can be measured using a protractor.

상기 너트(140)의 축방향 길이가 350mm, 장력으로 인한 볼트(120)의 변형률이 0.0017, 상기 볼트(120)의 나사산(123)의 각도가 60ㅀ일 경우, 상기의 수치를 [수학식 1]에 대입하면 상기 너트(140) 나사홈(142)의 유효경(D1)과 상기 볼트(120) 나사산(123)의 유효경(D2)의 차이(D)는 1.03057 보다 큰 것이 바람직하다.When the axial length of the nut 140 is 350 mm, the strain of the bolt 120 due to the tension is 0.0017, and the angle of the thread 123 of the bolt 120 is 60 °, the above numerical value is [Equation 1] When substituted in , the difference (D) between the effective diameter (D1) of the screw groove (142) of the nut (140) and the effective diameter (D2) of the thread (123) of the bolt (120) is preferably greater than 1.03057.

상기 나사홈(142)의 유효경(D1)을 상기 나사산(123)의 유효경(D2)에 비해 1.03057 보다 크게 형성함으로써 장력으로 인해 변형되기 전의 나사산(123) 및 장력으로 인해 나사산(123)이 변형되더라도 변형된 나사산(123)이 유효경이 증대된 나사홈(142)의 내에 위치하게 됨으로써 상기 볼트(120)의 상기 너트(140)의 조립이 원활하게 된다.Even if the effective diameter D1 of the screw groove 142 is larger than 1.03057 compared to the effective diameter D2 of the screw thread 123, the screw thread 123 before deformation due to tension and the screw thread 123 due to the tension are deformed Since the deformed screw thread 123 is positioned in the screw groove 142 with an increased effective diameter, the assembly of the nut 140 of the bolt 120 is facilitated.

따라서, 장력에 의해 변형되는 볼트(120)의 나사산(123)과 결합되는 너트(140) 나사홈(142)의 유효경(D1)을 볼트(120) 나사산(123)의 유효경(D2) 보다 크게 형성함으로써 볼트(120)의 나사산(123)이 변형되더라도 볼트(120)와 너트(140)의 조립을 원활하게 수행할 수 있다.Accordingly, the effective diameter D1 of the screw groove 142 of the nut 140 coupled with the screw thread 123 of the bolt 120 deformed by tension is formed larger than the effective diameter D2 of the screw thread 123 of the bolt 120 By doing so, even if the screw thread 123 of the bolt 120 is deformed, the assembly of the bolt 120 and the nut 140 can be smoothly performed.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트-너트 조립 구조가 적용된 가스터빈(1000)은 압축기(1100), 연소기(1200) 및 터빈(1300)을 포함한다. 기체 (압축공기 또는 연소가스)의 유동방향을 기준으로 하였을 때, 가스터빈(1000)의 상류 측에는 압축기(1100)가 배치되고 하류 측에는 터빈(1300)이 배치된다. 그리고 압축기(1100)와 터빈(1300) 사이에는 연소기(1200)가 배치된다.Referring to FIG. 6 , a gas turbine 1000 to which a bolt-nut assembly structure is applied according to an embodiment of the present invention includes a compressor 1100 , a combustor 1200 , and a turbine 1300 . Based on the flow direction of the gas (compressed air or combustion gas), the compressor 1100 is disposed on the upstream side of the gas turbine 1000 and the turbine 1300 is disposed on the downstream side. And a combustor 1200 is disposed between the compressor 1100 and the turbine 1300 .

압축기(1100)는 압축기 케이싱(1111) 내부에 압축기 베인(1112)과 압축기 로터(1120)를 수용하며, 터빈(1300)은 터빈 케이싱(1311) 내부에 터빈 베인(1312)과 터빈 로터(1320)를 수용한다. 이러한 압축기 베인(1112)과 압축기 로터(1120)는 압축공기의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치되며, 터빈 베인(1312)과 터빈 로터(1320) 역시 연소가스의 유동방향을 따라 다단으로 배치된다. 이때, 압축기(1100)는 흡입된 공기가 압축될 수 있게 전단(Front-stage)에서 후단(Rear-stage) 측으로 갈수록 내부공간이 줄어들며, 반대로 터빈(1300)은 연소기로부터 공급받은 연소가스가 팽창될 수 있게 전단에서 후단 측으로 갈수록 내부공간이 커지는 구조로 설계된다.The compressor 1100 accommodates the compressor vane 1112 and the compressor rotor 1120 inside the compressor casing 1111, and the turbine 1300 has the turbine vane 1312 and the turbine rotor 1320 inside the turbine casing 1311. accept the The compressor vane 1112 and the compressor rotor 1120 are arranged in multi-stage along the flow direction of the compressed air, and the turbine vane 1312 and the turbine rotor 1320 are also multi-staged along the flow direction of the combustion gas. is placed as At this time, in the compressor 1100, the internal space decreases from the front-stage to the rear-stage side so that the sucked air can be compressed. It is designed in such a way that the internal space increases from the front end to the rear end.

한편, 압축기(1100)의 최후단부 측에 위치한 압축기 로터(1120)와, 터빈(1300)의 최전단부 측에 위치한 터빈 로터(1320) 사이에는, 터빈(1300)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기(1100)로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브(1400)가 배치된다. 즉, 상기 토크튜브(1400)는, 상기 압축기 디스크(1121) 중 가장 후단(Rear-stage)에 배치된 것과, 상기 터빈 디스크(321) 중 가장 전단(Front-stage)에 배치된 것의 사이에 설치된다. 그리고 상기 토크튜브(1400)는, 상기 터빈 디스크(1321)에서 발생된 토크를 상기 압축기 디스크(1121)로 전달한다. 상기 토크튜브(1400)는 도 1에 도시된 바와 같이 총 3개의 단으로 이루어지는 복수개의 토크튜브 디스크(1410)로 구성될 수 있으나, 이는 본 발명의 여러 실시예 중 하나에 불과하며, 상기 토크튜브(1400)는 4개 이상의 단 또는 2개 이하의 단으로 이루어지는 복수개의 토크튜브 디스크(1410)로 구성될 수도 있다.On the other hand, between the compressor rotor 1120 located at the rearmost end of the compressor 1100 and the turbine rotor 1320 located at the most front end of the turbine 1300, the rotational torque generated in the turbine 1300 is applied to the compressor. A torque tube 1400 as a torque transmission member for transmitting to 1100 is disposed. That is, the torque tube 1400 is installed between the one disposed at the rear-stage of the compressor disk 1121 and the one disposed at the most front-stage of the turbine disk 321 . do. In addition, the torque tube 1400 transmits the torque generated by the turbine disk 1321 to the compressor disk 1121 . The torque tube 1400 may be composed of a plurality of torque tube disks 1410 having a total of three stages as shown in FIG. 1 , but this is only one of several embodiments of the present invention, and the torque tube 1400 may be composed of a plurality of torque tube disks 1410 consisting of four or more stages or two or less stages.

상기 압축기 로터(1120)는, 압축기 디스크(1121)와 압축기 블레이드(1122)를 포함한다. 상기 압축기 케이싱(1111)의 내부에는 복수개(예를 들어 14매)의 압축기 디스크(1121)가 구비되고, 상기 각각의 압축기 디스크(1121)들은 타이로드(Tie rod; 1420)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결된다. 더욱 상세하게는, 상기 각각의 압축기 디스크(1121)는 중심부가 상기 타이로드(1420)에 의해 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬된다. 그리고 인접하는 각각의 압축기 디스크(1121)는 대향하는 면이 상기 타이로드(1420)에 의해 압착되어, 서로 상대적인 회전을 할 수 없도록 배치된다.The compressor rotor 1120 includes a compressor disk 1121 and a compressor blade 1122 . A plurality (eg, 14 sheets) of compressor disks 1121 are provided inside the compressor casing 1111 , and each of the compressor disks 1121 is axially spaced apart by a tie rod 1420 . fastened so as not to More specifically, the respective compressor disks 1121 are aligned along the axial direction with each other with the central portion penetrated by the tie rod 1420 . In addition, each of the adjacent compressor disks 1121 is disposed so that the opposing surfaces are compressed by the tie rods 1420 so that they cannot rotate relative to each other.

상기 압축기 디스크(1121)의 외주면에는 복수개의 압축기 블레이드(1122)가 방사상으로 결합된다. 또한, 상기 압축기 블레이드(1122)의 사이에는, 동일한 단(Stage)을 기준으로 하였을 때 상기 압축기 케이싱(1111)의 내주면에 환상으로 설치되는 복수개의 압축기 베인(1112)이 각각 배치된다. 상기 압축기 베인(1112)은 상기 압축기 디스크(1121)와는 달리 회전하지 않도록 고정된 상태를 유지하며, 압축기 블레이드(1122)를 통과한 압축공기의 흐름을 정렬하여 하류 측에 위치하는 압축기 블레이드(1122)로 압축공기를 안내하는 역할을 한다. 이때, 상기 압축기 케이싱(1111)과 압축기 베인(1112)은, 상기 압축기 로터(1120)와 구분하기 위하여, 압축기 스테이터(1110)라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.A plurality of compressor blades 1122 are radially coupled to an outer circumferential surface of the compressor disk 1121 . In addition, between the compressor blades 1122, a plurality of compressor vanes 1112 installed in an annular shape on the inner circumferential surface of the compressor casing 1111 based on the same stage are respectively disposed. Unlike the compressor disk 1121, the compressor vane 1112 maintains a fixed state so as not to rotate, aligns the flow of compressed air passing through the compressor blade 1122, and the compressor blade 1122 located on the downstream side. It serves to guide the compressed air. In this case, in order to distinguish the compressor casing 1111 and the compressor vane 1112 from the compressor rotor 1120 , the compressor stator 1110 may be defined as a generic name.

상기 타이로드(1420)는 상기 복수개의 압축기 디스크(1121)와, 후술할 터빈 디스크(1321)의 중심부를 관통하도록 배치되며, 일 측 단부는 압축기(1100)의 최전단부 측에 위치한 압축기 디스크(1121) 내에 체결된 후, 최전단부 측 압축기 디스크(1121)의 전단에 배치된 압축기 체결수단(1430)에 삽입되며, 타 측 단부는 타이너트(Tie nut; 1440)에 의해 체결된다.The tie rod 1420 is disposed to pass through the center of the plurality of compressor disks 1121 and a turbine disk 1321 to be described later, and one end of the compressor disk is located at the frontmost end of the compressor 1100 ( After being fastened in 1121), it is inserted into the compressor fastening means 1430 disposed at the front end of the compressor disk 1121 at the front end, and the other end is fastened by a tie nut 1440.

상기 타이너트(1440)가 체결되는 상기 타이로드(1420)의 타 측 단부 둘레면에는 나사산(1422)이 형성되고, 상기 타이너트(1440)의 내측면에는 상기 나사산(1422)와 결합되는 나사홈(1442)이 형성되며, 상기 타이로드(1420)에 장력이 인가되는 경우, 장력에 의해 변형되는 나사산(1422)과 상기 나사홈(1442)이 결합되도록 상기 타이너트(1440)의 내측면에 형성되는 나사홈(1442)의 유효경은 나사산(1422)의 유효경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.A thread 1422 is formed on the circumferential surface of the other end of the tie rod 1420 to which the tie nut 1440 is fastened, and a thread groove coupled to the thread 1422 is formed on the inner surface of the tie nut 1440 . 1442 is formed, and is formed on the inner surface of the tie nut 1440 so that, when tension is applied to the tie rod 1420, the screw thread 1422 deformed by the tension and the screw groove 1442 are coupled. It is preferable that the effective diameter of the screw groove 1442 to be formed is larger than the effective diameter of the screw thread 1422 .

상기 타이로드(1420)에 형성되는 나사산(1422)과 상기 타이너트(1440)에 내측면에 형성되는 나사홈(1422)의 유효경의 차이는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트-너트 조립 구조(100)에서 설명된 바, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The difference between the effective diameter of the screw thread 1422 formed on the tie rod 1420 and the screw groove 1422 formed on the inner surface of the tie nut 1440 is a bolt-nut assembly structure ( 100), a detailed description thereof will be omitted.

상기 타이로드(1420)의 형태는 가스터빈(1000)에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 6에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드(1420)가 압축기 디스크(1121)와 터빈 디스크(1321)의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수개의 타이로드(1420)가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.Since the shape of the tie rod 1420 may have various structures depending on the gas turbine 1000 , it is not necessarily limited to the shape shown in FIG. 6 . That is, as shown, one tie rod 1420 may have a shape passing through the central portions of the compressor disk 1121 and the turbine disk 1321 , and a plurality of tie rods 1420 are arranged in a circumferential shape. may have, and a mixture thereof is also possible.

상기 연소기(1200)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈(1300)으로 공급된다. 터빈(1300)으로 공급된 고온 고압의 연소가스는 터빈(1300)의 내부를 통과하면서 팽창하게 되고, 그에 따라 후술할 터빈 블레이드(1322)에 충동 및 반동력을 가하여 회전토크가 발생되도록 한다. 이렇게 얻어진 회전토크는 상술한 토크튜브(1400)를 거쳐 압축기로 전달되고, 압축기(1100) 구동에 필요한 동력을 초과하는 부분은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.The high-temperature, high-pressure combustion gas from the combustor 1200 is supplied to the above-described turbine 1300 . The high-temperature and high-pressure combustion gas supplied to the turbine 1300 expands while passing through the inside of the turbine 1300 , and accordingly, an impulse and reaction force are applied to the turbine blade 1322 to be described later to generate rotational torque. The rotational torque thus obtained is transmitted to the compressor through the above-described torque tube 1400 , and a portion exceeding the power required to drive the compressor 1100 is used to drive a generator or the like.

상기 터빈(1300)은 기본적으로는 압축기(1100)의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈(1300)에도 압축기(1100)의 압축기 로터(1120)와 유사한 복수개의 터빈 로터(1320)가 구비된다. 따라서 상기 터빈 로터(1320) 역시, 터빈 디스크(1321)와, 이로부터 방사상으로 배치되는 복수개의 터빈 블레이드(1322)를 포함한다. 상기 터빈 블레이드(1322)의 사이에도, 동일한 단을 기준으로 하였을 때 상기 터빈 케이싱(11311)에 환상으로 설치되는 복수개의 터빈 베인(1312)이 구비되며, 상기 터빈 베인(1312)은 터빈 블레이드(1322)를 통과한 연소가스의 유동방향을 가이드하게 된다. 이때, 상기 터빈 케이싱(1311)과 터빈 베인(1312) 역시, 상기 터빈 로터(1320)와 구분하기 위하여, 터빈 스테이터(1310)라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.The turbine 1300 is basically similar to the structure of the compressor 1100 . That is, the turbine 1300 is also provided with a plurality of turbine rotors 1320 similar to the compressor rotor 1120 of the compressor 1100 . Thus, the turbine rotor 1320 also includes a turbine disk 1321 and a plurality of turbine blades 1322 disposed radially therefrom. Also between the turbine blades 1322, a plurality of turbine vanes 1312 installed in an annular shape on the turbine casing 11311 are provided on the same stage as a reference, and the turbine vanes 1312 are the turbine blades 1322. ) to guide the flow direction of the combustion gas passing through it. In this case, in order to distinguish the turbine casing 1311 and the turbine vane 1312 from the turbine rotor 1320 , the turbine stator 1310 may be defined as a generic name.

이하부터는, 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 로터 조립체(10)에 관해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the rotor assembly 10 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 7 .

상기 로터 조립체(10)는, 상술한 압축기 디스크(1121), 터빈 디스크(1321), 토크튜브 디스크(1410), 타이로드(1420), 압축기 체결수단(1430), 타이너트(1440)를 포함하며, 여기에 가압디스크(20)를 더 포함한다.The rotor assembly 10 includes the above-described compressor disk 1121, a turbine disk 1321, a torque tube disk 1410, a tie rod 1420, a compressor fastening means 1430, and a tie nut 1440, , further comprising a pressure disk 20 here.

상기 가압디스크(20)는, 상기 터빈 디스크(1321) 중 가장 후단부에 배치된 것의 후방에 설치된다. 그리고 상기 가압디스크(100)는, 상기 타이로드(1420)의 외주면에 설치되며, 상기 터빈 디스크(1321)에 체결되어, 상기 터빈 디스크(1321)를 상기 압축기 디스크(1121) 측으로 가압한다. 상기 가압디스크(20)의 후방에는, 상기 타이너트(1440)가 배치된다. 상기 타이너트(1440)는, 상기 타이로드(1420)를 감싸도록 설치되며, 상기 가압디스크(20)를 상기 터빈 디스크(1321)에 체결시킨다.The pressure disk 20 is installed at the rear of the turbine disk 1321 disposed at the rearmost end. And the pressure disk 100 is installed on the outer circumferential surface of the tie rod 1420 and is coupled to the turbine disk 1321 to press the turbine disk 1321 toward the compressor disk 1121 . The tie nut 1440 is disposed behind the pressure disk 20 . The tie nut 1440 is installed to surround the tie rod 1420 , and fastens the pressure disk 20 to the turbine disk 1321 .

상기 압축기 디스크(1121)의 최전단부에는, 상기 압축기 체결수단(1430)이 상기 압축기 디스크(1121)를 지지하고 있다. 따라서 상기 타이로드(1420)의 일단에 배치된 상기 압축기 체결수단(1430)과, 상기 타이로드(1420)의 타단에 배치된 상기 가압디스크(20) 및 상기 타이너트(1440)에 의해, 상기 압축기 디스크(1121), 상기 터빈 디스크(1321) 및 상기 토크튜브 디스크(1410)는 서로 맞물려 체결된 상태를 유지하게 된다. 상기 압축기 체결수단(1430), 압축기 디스크(1121), 토크튜브 디스크(1410), 터빈 디스크(1321), 가압디스크(20), 타이너트(1440)의 각 접촉면 사이에는, 각각이 체결될 수 있도록 나사산(미도시)이 형성될 수 있다.At the front end of the compressor disk 1121 , the compressor fastening means 1430 supports the compressor disk 1121 . Accordingly, by the compressor fastening means 1430 disposed at one end of the tie rod 1420 and the pressing disk 20 and the tie nut 1440 disposed at the other end of the tie rod 1420, the compressor The disk 1121, the turbine disk 1321, and the torque tube disk 1410 are engaged with each other to maintain a fastened state. Between each contact surface of the compressor fastening means 1430, the compressor disk 1121, the torque tube disk 1410, the turbine disk 1321, the pressure disk 20, and the tie nut 1440, so that each can be fastened A thread (not shown) may be formed.

상기 터빈 디스크(1321)는, 기저부(1323), 연장부(1324) 및 체결부(1325)를 포함한다. 상기 기저부(1323)는, 상기 타이로드(1420)의 반경방향 외측에 배치된다. 상기 연장부(1324)는, 상기 타이로드(1420)의 반경방향을 기준으로 하였을 때의 상기 기저부(1323)의 외측으로 연장 형성된다. 상기 체결부(1325)는, 상기 연장부(1324)의 외측에 설치되며, 외측에 상기 터빈 블레이드(1322)가 결합된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 압축기 디스크(1121) 역시 이러한 터빈 디스크(1321)와 유사한 형상으로 형성될 수 있다.The turbine disk 1321 includes a base portion 1323 , an extension portion 1324 , and a fastening portion 1325 . The base portion 1323 is disposed on the radially outer side of the tie rod 1420 . The extension portion 1324 is formed to extend outwardly of the base portion 1323 with respect to the radial direction of the tie rod 1420 . The fastening part 1325 is installed on the outside of the extension part 1324 , and the turbine blade 1322 is coupled to the outside. As shown in FIG. 7 , the compressor disk 1121 may also be formed in a shape similar to the turbine disk 1321 .

상기 가압디스크(20)는, 가압부(22), 지지부(24) 및 연결부(26)를 포함한다. 상기 가압부(22)는, 상기 타이로드(1420)로부터 반경방향 외측으로 이격되도록 배치되어, 최후단부에 배치된 터빈 디스크(1321)의 체결부(1323)에 체결된다. 상기 지지부(24)는, 상기 가압부(22)의 후방에 배치되며, 상기 타이로드(1420)의 외주면에 배치된다. 상기 연결부(26)는, 상기 가압부(22)와 상기 지지부(24)의 사이를 연결하는 것으로서, 상기 가압부(22)의 후방에서 상기 타이로드(1420) 측으로 휘어져, 상기 타이로드(1420)의 반경방향을 기준으로 하였을 때의 상기 지지부(24)의 외측에 연결된다. 따라서 상기 가압디스크(20)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 최후단부 측의 터빈 디스크(1321)의 기저부(1323) 및 연장부(1324) 측에, 단면이 부채꼴 형상으로 형성된 빈 공간, 즉 캐비티(21)가 형성된다. 한편, 상기 가압디스크(20)는, 상기 타이로드(1420)의 강성과 동일한 강성을 나타내도록 형성될 수 있다.The pressing disk 20 includes a pressing part 22 , a support part 24 , and a connection part 26 . The pressing part 22 is disposed to be spaced apart from the tie rod 1420 in a radial direction outward, and is fastened to the fastening part 1323 of the turbine disk 1321 disposed at the rearmost end. The support part 24 is disposed behind the pressing part 22 , and disposed on an outer peripheral surface of the tie rod 1420 . The connection part 26 connects between the pressing part 22 and the support part 24 , and is bent toward the tie rod 1420 from the rear of the pressing part 22 , and the tie rod 1420 . It is connected to the outside of the support part 24 when it is based on the radial direction of . Therefore, as shown in FIG. 7 , the pressure disk 20 is an empty space formed in a sector shape in cross section at the base 1323 and the extension 1324 side of the turbine disk 1321 on the rearmost end side, that is, as shown in FIG. A cavity 21 is formed. Meanwhile, the pressing disk 20 may be formed to exhibit the same rigidity as that of the tie rod 1420 .

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10 : 로터 조립체 20 : 가압디스크
100 : 볼트-너트 조립 구조 120 : 볼트
121 : 몸체부 123 : 나사산
140 : 너트 142 : 나사홈
1000 : 가스터빈 1100 : 압축기
1200 : 연소기 1300 : 터빈
1400 : 토크튜브 1410 : 토크튜브 디스크
1420 : 타이로드 1430 : 압축기 체결수단
1440 : 타이너트10: rotor assembly 20: pressure disk
100: bolt-nut assembly structure 120: bolt
121: body 123: thread
140: nut 142: screw groove
1000: gas turbine 1100: compressor
1200: combustor 1300: turbine
1400: torque tube 1410: torque tube disk
1420: tie rod 1430: compressor fastening means
1440: tienut

Claims (13)

머리부와, 상기 머리부의 일면으로 돌출되고 둘레면에 나사산이 형성되는 몸체부를 포함하는 볼트와,
상기 볼트와 체결되며, 내측면에는 상기 나사산과 결합되는 나사홈이 형성되는 너트를 포함하고,
상기 볼트에 장력이 인가되는 경우 장력에 의하여 변형되는 몸체부의 나사산과 상기 너트의 나사홈이 결합되도록, 상기 너트의 내측면에 형성되는 나사홈의 유효경이 상기 몸체부의 둘레면에 형성된 나사산의 유효경보다 크게 형성되며,
상기 너트 나사홈의 유효경과 상기 볼트 나사산의 유효경 차이(D)는 [수학식 1]을 만족하고,
상기 너트 나사홈의 유효경은 나사홈의 바깥지름과 골지름의 평균값이고, 상기 볼트 나사산의 유효경은 나사산의 바깥지름과 골지름의 평균값이며,
상기 나사홈의 유효경이 [수학식 1]을 만족하도록 상기 나사산의 유효경 보다 크게 형성됨으로써 장력으로 상기 나사산이 변형되더라도 상기 볼트와 상기 너트가 원활하게 조립되는 것을 특징으로 하는 볼트-너트 조립 구조.
[수학식 1]
Figure 112021019855612-pat00005

여기서, D는 너트 나사홈과 볼트 나사산의 유효경 차이(mm), L은 너트의 축방향 길이(mm), ε는 장력으로 인한 볼트의 변형률, α는 볼트의 나사산 각도/2 이다.
A bolt including a head and a body protruding from one surface of the head and having a thread formed on a circumferential surface thereof;
It is fastened with the bolt and includes a nut having a screw groove coupled to the screw thread on the inner surface thereof,
When tension is applied to the bolt, the effective diameter of the screw groove formed on the inner surface of the nut is greater than the effective diameter of the screw thread formed on the circumferential surface of the body so that the screw thread of the body portion deformed by the tension and the screw groove of the nut are coupled. formed large,
The difference (D) between the effective diameter of the nut thread groove and the effective diameter of the bolt thread satisfies [Equation 1],
The effective diameter of the nut screw groove is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw groove, and the effective diameter of the bolt thread is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw thread,
Bolt-nut assembly structure, characterized in that the effective diameter of the screw groove is formed to be larger than the effective diameter of the screw thread to satisfy [Equation 1], so that the bolt and the nut are smoothly assembled even if the screw thread is deformed by tension.
[Equation 1]
Figure 112021019855612-pat00005

Here, D is the difference in effective diameter between the nut thread groove and the bolt thread (mm), L is the axial length of the nut (mm), ε is the strain rate of the bolt due to tension, and α is the bolt thread angle/2.
 삭제delete 삭제delete 장력에 의해 몸체부의 길이가 변형되는 볼트에 결합되는 나사홈이 내측면에 형성되는 너트를 제조하기 위한 너트의 제조 방법에 있어서,
장력에 의해 변형되지 않은 몸체부에 형성된 볼트 나사산의 유효경을 결정하는 단계;
변형되지 않은 상기 볼트 나사산과 결합되는 너트 나사홈의 유효경을 결정하는 단계; 및
상기 볼트 나사산의 유효경보다 큰 나사홈의 유효경을 가지도록 너트의 내측면에 나사홈을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 너트 나사홈의 유효경과 상기 볼트 나사산의 유효경 차이(D)는 [수학식 1]을 만족하고,
상기 너트 나사홈의 유효경은 나사홈의 바깥지름과 골지름의 평균값이고, 상기 볼트 나사산의 유효경은 나사산의 바깥지름과 골지름의 평균값이며,
상기 나사홈의 유효경이 [수학식 1]을 만족하도록 상기 나사산의 유효경 보다 크게 형성됨으로써 장력으로 상기 나사산이 변형되더라도 상기 볼트와 상기 너트가 원활하게 조립되는 것을 특징으로 하는 너트의 제조방법.
[수학식 1]
Figure 112021019855612-pat00006

여기서, D는 너트 나사홈과 볼트 나사산의 유효경 차이(mm), L은 너트의 축방향 길이(mm), ε는 장력으로 인한 볼트의 변형률, α는 볼트의 나사산 각도/2 이다.
In the manufacturing method of a nut for manufacturing a nut in which a screw groove coupled to a bolt whose length is deformed by tension is formed on an inner surface thereof,
Determining an effective diameter of the bolt thread formed in the body portion that is not deformed by tension;
determining an effective diameter of a nut thread groove coupled to the undeformed bolt thread; and
and forming a screw groove on the inner surface of the nut to have an effective diameter of the screw groove larger than the effective diameter of the bolt thread,
The difference (D) between the effective diameter of the nut thread groove and the effective diameter of the bolt thread satisfies [Equation 1],
The effective diameter of the nut screw groove is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw groove, and the effective diameter of the bolt thread is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw thread,
The effective diameter of the screw groove is formed to be larger than the effective diameter of the screw thread to satisfy [Equation 1], so that the bolt and the nut are smoothly assembled even if the screw thread is deformed by tension.
[Equation 1]
Figure 112021019855612-pat00006

Here, D is the difference in effective diameter between the nut thread groove and the bolt thread (mm), L is the axial length of the nut (mm), ε is the strain rate of the bolt due to tension, and α is the bolt thread angle/2.
 삭제delete 가스터빈의 내부에 설치되어 회전하는 로터 조립체에있어서,
압축기 디스크;
상기 압축기 디스크로부터 후방으로 이격되도록 설치되는 것으로서, 기저부와, 상기 기저부로부터 반경방향 외측으로 연장되는 연장부와, 상기 연장부의 반경방향 외측에 설치되는 체결부를 포함하는 터빈 디스크;
상기 압축기 디스크와 터빈 디스크 사이에 설치되는 토크튜브 디스크;
상기 압축기 디스크, 터빈 디스크 및 토크튜브 디스크를 관통하도록 설치되는 타이로드;
상기 터빈 디스크의 후방에 설치되며, 상기 타이로드의 외주면에 설치되고, 상기 터빈 디스크에 체결되어 상기 터빈 디스크를 상기 압축기 디스크 측으로 가압하는 가압디스크; 및
상기 가압디스크의 후방에 배치되어 상기 타이로드의 타단에 체결되며, 상기 가압디스크를 상기 터빈 디스크에 체결시키는 타이너트를 포함하되,
상기 타이로드의 타단 둘레면에는 나사산이 형성되고, 상기 타이너트의 내측면에는 상기 나사산과 결합되는 나사홈이 형성되며,
상기 타이로드에 장력이 인가되는 경우 장력에 의하여 변형되는 나사산과 상기 나사홈이 결합되도록, 상기 타이너트의 내측면에 형성되는 나사홈의 유효경은 상기 타이로드 타단 둘레면에 형성된 나사산의 유효경보다 크게 형성되고,
상기 타이너트의 내측면에 형성된 나사홈의 유효경과 상기 타이로드의 둘레면에 형성된 나사산의 유효경 차이는 [수학식 1]을 만족하며,
상기 타이너트 나사홈의 유효경은 나사홈의 바깥지름과 골지름의 평균값이고, 상기 타이로드의 둘레면에 형성된 나사산의 유효경은 나사산의 바깥지름과 골지름의 평균값이며,
상기 타이너트 나사홈의 유효경이 [수학식 1]을 만족하도록 상기 타이로드 나사산의 유효경 보다 크게 형성됨으로써 장력으로 상기 타이로드 나사산이 변형되더라도 상기 타이로드와 상기 타이너트가 원활하게 조립되는 것을 특징으로 하는 로터 조립체.
[수학식 1]
Figure 112021019855612-pat00018

여기서, D는 너트 나사홈과 볼트 나사산의 유효경 차이(mm), L은 너트의 축방향 길이(mm), ε는 장력으로 인한 볼트의 변형률, α는 볼트의 나사산 각도/2 이다.
In the rotor assembly installed inside the gas turbine to rotate,
compressor disc;
a turbine disk that is installed to be spaced apart from the compressor disk rearward, and includes a base, an extension extending radially outwardly from the base, and a fastening portion installed on a radially outer side of the extension;
a torque tube disk installed between the compressor disk and the turbine disk;
a tie rod installed to pass through the compressor disk, the turbine disk, and the torque tube disk;
a pressure disk installed at the rear of the turbine disk, installed on an outer circumferential surface of the tie rod, and fastened to the turbine disk to press the turbine disk toward the compressor disk; and
and a tie nut disposed at the rear of the pressure disk and fastened to the other end of the tie rod, for fastening the pressure disk to the turbine disk,
A screw thread is formed on the circumferential surface of the other end of the tie rod, and a screw groove coupled to the screw thread is formed on the inner surface of the tie nut,
When tension is applied to the tie rod, the effective diameter of the screw groove formed on the inner surface of the tie nut is greater than the effective diameter of the screw thread formed on the circumferential surface of the other end of the tie rod so that the screw thread deformed by the tension and the screw groove are coupled. formed,
The difference between the effective diameter of the screw groove formed on the inner surface of the tie nut and the effective diameter of the thread formed on the circumferential surface of the tie rod satisfies [Equation 1],
The effective diameter of the tie nut screw groove is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw groove, and the effective diameter of the thread formed on the circumferential surface of the tie rod is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw thread,
The effective diameter of the tie rod screw groove is formed to be larger than the effective diameter of the tie rod thread to satisfy [Equation 1], so that even if the tie rod thread is deformed by tension, the tie rod and the tie nut are smoothly assembled rotor assembly.
[Equation 1]
Figure 112021019855612-pat00018

Here, D is the difference in effective diameter between the nut thread groove and the bolt thread (mm), L is the axial length of the nut (mm), ε is the strain rate of the bolt due to tension, and α is the bolt thread angle/2.
 청구항 6에 있어서
상기 가압디스크는,
상기 타이로드로부터 반경방향 외측으로 이격되며, 상기 체결부를 가압하는 가압부와,
상기 가압부의 후방에 배치되며, 상기 타이로드의 외주면에 배치되는 지지부와,
상기 가압부와 상기 지지부의 사이를 연결하며, 상기 가압부의 후방에서 상기 타이로드 측으로 휘어져 상기 지지부의 외측에 연결되는 연결부를 포함하는 로터 조립체.
7. The method of claim 6
The pressure disk,
A pressing part which is spaced apart from the tie rod radially outward and presses the fastening part;
a support part disposed behind the pressing part and disposed on an outer circumferential surface of the tie rod;
and a connecting part connecting the pressing part and the supporting part, the connection part being bent toward the tie rod from the rear of the pressing part, and connected to the outside of the supporting part.
 삭제delete 삭제delete 외부 공기가 내부를 통과하는 압축기 케이싱과, 상기 압축기 케이싱의 내측에 배치되며 다단(Multi-stage)으로 배치되는 압축기 디스크와, 상기 압축기 디스크의 반경방향 외측에 결합되며 흡입된 공기를 회전을 통해 압축시키는 압축기 블레이드를 포함하는 압축기;
상기 압축기로부터 발생된 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기;
상기 연소기로부터 공급받은 연소가스가 내부로 통과되는 터빈 케이싱과, 상기 터빈 케이싱의 내측에 배치되며 다단으로 배치되는 터빈 디스크와, 상기 터빈 디스크의 반경방향 외측에 결합되며 연소가스가 통과됨에 따라 회전하는 터빈 블레이드를 포함하는 터빈;
상기 압축기 디스크 중 가장 후단(Rear-stage)에 배치된 것과, 상기 터빈 디스크 중 가장 전단(Front-stage)에 배치된 것의 사이에 설치되며, 상기 터빈 디스크에서 발생된 토크를 상기 압축기 디스크로 전달하는 토크튜브 디스크;
상기 압축기 디스크, 터빈 디스크 및 토크튜브 디스크를 관통하도록 설치되는 타이로드;
상기 터빈 디스크의 후방에 설치되며, 상기 타이로드의 외주면에 설치되고, 상기 터빈 디스크에 체결되어 상기 터빈 디스크를 상기 압축기 디스크 측으로 가압하는 가압디스크; 및
상기 가압디스크의 후방에 배치되어 상기 타이로드의 타단에 체결되며, 상기 가압디스크를 상기 터빈 디스크에 체결시키는 타이너트를 포함하되,
상기 타이로드의 타단 둘레면에는 나사산이 형성되고, 상기 타이너트의 내측면에는 상기 나사산과 결합되는 나사홈이 형성되며,
상기 타이로드에 장력이 인가되는 경우, 장력에 의하여 변형되는 나사산과 상기 나사홈이 결합되도록 상기 타이너트의 내측면에 형성되는 나사홈의 유효경은 상기 타이로드 타단 둘레면에 형성된 나사산의 유효경보다 크게 형성되고,
상기 타이너트 나사홈의 유효경과 상기 타이로드의 둘레면에 형성된 나사산의 유효경 차이는 [수학식 1]을 만족하며,
상기 타이너트 나사홈의 유효경은 나사홈의 바깥지름과 골지름의 평균값이고, 상기 타이로드의 둘레면에 형성된 나사산의 유효경은 나사산의 바깥지름과 골지름의 평균값이며,
상기 타이너트 나사홈의 유효경이 [수학식 1]을 만족하도록 상기 타이로드 나사산의 유효경 보다 크게 형성됨으로써 장력으로 상기 타이로드 나사산이 변형되더라도 상기 타이로드와 상기 타이너트가 원활하게 조립되는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
[수학식 1]
Figure 112021019855612-pat00019

여기서, D는 너트 나사홈과 볼트 나사산의 유효경 차이(mm), L은 너트의 축방향 길이(mm), ε는 장력으로 인한 볼트의 변형률, α는 볼트의 나사산 각도/2 이다.
A compressor casing through which external air passes through, a compressor disk disposed inside the compressor casing and disposed in multi-stage, and a radially outer side of the compressor disk to compress the sucked air through rotation Compressor comprising a compressor blade to make;
a combustor mixing the compressed air generated from the compressor with fuel and combusting it;
A turbine casing through which the combustion gas supplied from the combustor passes to the inside, a turbine disk disposed inside the turbine casing and disposed in multiple stages, is coupled to the radially outer side of the turbine disk and rotates as the combustion gas passes a turbine comprising turbine blades;
It is installed between the most rear-stage of the compressor disks and the front-stage ones of the turbine disks, and transmits the torque generated from the turbine disk to the compressor disk. torque tube disc;
a tie rod installed to pass through the compressor disk, the turbine disk, and the torque tube disk;
a pressure disk installed at the rear of the turbine disk, installed on an outer circumferential surface of the tie rod, and fastened to the turbine disk to press the turbine disk toward the compressor disk; and
and a tie nut disposed at the rear of the pressure disk and fastened to the other end of the tie rod, for fastening the pressure disk to the turbine disk,
A screw thread is formed on the circumferential surface of the other end of the tie rod, and a screw groove coupled to the screw thread is formed on the inner surface of the tie nut,
When tension is applied to the tie rod, the effective diameter of the screw groove formed on the inner surface of the tie nut so that the screw thread deformed by the tension and the screw groove are coupled is greater than the effective diameter of the screw thread formed on the circumferential surface of the other end of the tie rod. formed,
The difference between the effective diameter of the tie nut screw groove and the effective diameter of the thread formed on the circumferential surface of the tie rod satisfies [Equation 1],
The effective diameter of the tie nut screw groove is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw groove, and the effective diameter of the thread formed on the circumferential surface of the tie rod is the average value of the outer diameter and the corrugation diameter of the screw thread,
The effective diameter of the tie rod screw groove is formed to be larger than the effective diameter of the tie rod thread to satisfy [Equation 1], so that even if the tie rod thread is deformed by tension, the tie rod and the tie nut are smoothly assembled gas turbine.
[Equation 1]
Figure 112021019855612-pat00019

Here, D is the difference in effective diameter between the nut thread groove and the bolt thread (mm), L is the axial length of the nut (mm), ε is the strain rate of the bolt due to tension, and α is the bolt thread angle/2.
 청구항 10에 있어서
상기 가압디스크는,
상기 타이로드로부터 반경방향 외측으로 이격되며, 상기 터빈 디스크의 체결부를 가압하는 가압부와,
상기 가압부의 후방에 배치되며, 상기 타이로드의 외주면에 배치되는 지지부와,
상기 가압부와 상기 지지부의 사이를 연결하며, 상기 가압부의 후방에서 상기 타이로드 측으로 휘어져 상기 지지부의 외측에 연결되는 연결부를 포함하는 가스터빈.
11. The method of claim 10
The pressure disk,
A pressing portion spaced apart from the tie rod radially outward and pressing the fastening portion of the turbine disk;
a support part disposed behind the pressing part and disposed on an outer circumferential surface of the tie rod;
and a connecting part connecting the pressing part and the supporting part, and bending toward the tie rod from the rear of the pressing part, and connected to the outside of the supporting part.
 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101509382B1 (en) * 2014-01-15 2015-04-07 두산중공업 주식회사 Gas turbine having damping clamp
JP5984329B2 (en) * 2010-10-01 2016-09-06 濱中ナット株式会社 Bolt rolling method

Patent Citations (2)

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