KR102305974B1 - 동력전달장치 및 이를 포함하는 발전설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 동력발생장치에서 발생되는 동력을 발전기로 전달하는 동력전달장치에 있어서, 상기 동력발생장치와 발전기 중 어느 하나에 연결되는 제1디스크부; 상기 동력발생장치와 발전기 중 다른 하나에 연결되며, 상기 제1디스크부의 후방에 배치되는 제2디스크부; 및 상기 제1디스크부와 제2디스크부를 연결하며, 길이방향을 따라 직경이 감소하다 증가하는 형상으로 형성된 연결부를 포함하는 동력전달장치 및 이를 포함하는 발전설비를 제공한다.

Description

동력전달장치 및 이를 포함하는 발전설비{Apparatus for conveying driving force and Equipment for generating power comprising the same}
본 발명은 동력전달장치 및 이를 포함하는 발전설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 가스터빈 또는 증기터빈과 같은 동력발생장치에서 발생되는 동력을 발전기로 전달하는 동력전달장치 및 이를 포함하는 발전설비에 관한 것이다.
일반적으로, 발전설비란 전기를 생성하기 위한 설비를 의미한다. 이러한 발전설비는, 전자기유도 원리에 기초하여 전기를 생성하는 발전기와, 상기 발전기를 구동시키기 위한 구동력을 발생시키는 동력발생장치를 구비한다. 여기서 동력발생장치는 가스터빈(Gas turbine) 또는 스팀터빈(Steam turbine) 중 하나에 해당될 수 있다. 가스터빈이란 외부로부터 흡입한 공기를 압축시킨 후, 이를 연료와 혼합하여 연소시킴에 따라 생성된 연소가스를 내부로 통과시켜 회전력을 발생시키는 장치를 의미한다. 스팀터빈이란 증기를 내부로 통과시켜 회전력을 발생시키는 장치를 의미한다.
상기 발전기와 동력발생장치는, 각각 축계(Shaft system)에 의해 연결된다. 즉, 발전기는 내부 중심으로 축이 관통 설치되며, 동력발생장치 역시 내부 중심으로 축이 관통 설치된다. 상기 발전기의 축이 상기 동력발생장치의 축과 연결됨에 따라, 상기 동력발생장치에서 발생된 회전 구동력이 상기 동력발생장치의 축을 통하여 상기 발전기의 축으로 전달된다.
한편, 발전설비의 운전 도중, 전력계통에는 서지(Surge)와 같은 비상상황이 발생할 수 있다. 서지란, 낙뢰 또는 전선의 단락과 같은 이유로 전력계통에 비정상적이고 갑작스러운 전류가 흐르는 현상을 의미한다. 이와 같이 발전기의 운영 도중에 서지가 발생하면, 발전기에는 과부하가 발생하게 되며, 발전기는 전기를 생성하는 것이 아니라 서지에 의한 전력을 소모하는 전동기의 역할을 수행하게 된다. 즉, 서지가 발생하면 발전기는 축을 회전시키게 되는데, 이때 발생하는 토크는 일반적인 상황에서 동력발생장치가 축을 회전시킬 때 나타나는 토크보다 약 5 내지 15배 큰 값을 나타낸다. 따라서 서지 상황에서는, 발전설비를 구성하는 축계나, 기타 다른 회전 부품들이 파손되는 문제가 있다.
서지에 의한 토크로부터 축계의 파손을 보호하기 위하여, 축계를 대형화하는 방법이 존재한다. 이 경우, 서지와 같은 비상상황에서 축계가 파손되는 것을 방지할 수는 있지만, 축계의 대형화에 따른 제품의 제조과정이 복잡해지고, 제품 전체의 제조비용이 증가하는 문제가 있다. 또한, 축계가 대형화되는 경우, 동력발생장치에서 발생되는 동력의 전달효율이 감소되는 문제 또한 존재한다.
축계를 대형화하는 방법 이외에, 능동형 액추에이터(Active actuator)를 사용하는 방법이 존재한다. 이러한 능동형 액추에이터는, 전력계통의 전류값을 실시간으로 피드백받아, 전력계통에 서지 현상이 발생된 경우 발전기의 축을 동력발생장치의 축과 분리시키도록 작동하는 장치를 의미한다. 이때, 이러한 능동형 액추에이터는 50ms 정도의 반응시간이 소요되며, 이는 발전설비의 축계가 3회 정도 회전할 수 있는 시간이다. 따라서 액추에이터를 사용하더라도 축계가 파괴되는 것은 근본적으로 막을 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 전력계통에 서지와 같은 비상상황이 발생하더라도 발전설비의 축계가 파손되는 것을 방지할 수 있는 동력전달장치 및 이를 포함하는 발전설비를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은, 동력발생장치에서 발생되는 동력을 발전기로 전달하는 동력전달장치에 있어서, 상기 동력발생장치와 발전기 중 어느 하나에 연결되는 제1디스크부; 상기 동력발생장치와 발전기 중 다른 하나에 연결되며, 상기 제1디스크부의 후방에 배치되는 제2디스크부; 및 상기 제1디스크부와 제2디스크부를 연결하며, 길이방향을 따라 직경이 감소하다 증가하는 형상으로 형성된 연결부를 포함하는 동력전달장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 외부로부터 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기와, 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기와, 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈을 포함하는 가스터빈; 상기 가스터빈의 일 측에 설치되며, 상기 가스터빈으로부터 발생된 동력에 기초하여 전기를 생성하는 발전기; 및 상기 가스터빈과 발전기의 사이에 설치되며, 상기 가스터빈에서 발생되는 동력을 상기 발전기로 전달하는 동력전달장치를 포함하되, 상기 동력전달장치는, 상기 가스터빈과 발전기 중 어느 하나에 연결되는 제1디스크부와, 상기 가스터빈과 발전기 중 다른 하나에 연결되며, 상기 제1디스크부의 후방에 배치되는 제2디스크부와, 상기 제1디스크부와 제2디스크부를 연결하며, 길이방향을 따라 직경이 감소하다 증가하는 형상으로 형성된 연결부를 포함하는 발전설비를 제공한다.
또한, 본 발명은, 외부로부터 물을 공급받아 증기를 생성하는 보일러와, 상기 보일러로부터 공급받은 증기를 내부로 통과시켜 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈을 포함하는 증기터빈; 상기 증기터빈의 일 측에 설치되며, 상기 증기터빈으로부터 발생된 동력에 기초하여 전기를 생성하는 발전기; 및 상기 증기터빈과 발전기의 사이에 설치되며, 상기 증기터빈에서 발생되는 동력을 상기 발전기로 전달하는 동력전달장치를 포함하되, 상기 동력전달장치는, 상기 증기터빈과 발전기 중 어느 하나에 연결되는 제1디스크부와, 상기 증기터빈과 발전기 중 다른 하나에 연결되며, 상기 제1디스크부의 후방에 배치되는 제2디스크부와, 상기 제1디스크부와 제2디스크부를 연결하며, 길이방향을 따라 직경이 감소하다 증가하는 형상으로 형성된 연결부를 포함하는 발전설비를 제공한다.
상기 연결부는, 외주면에 반경방향 내측으로 만입된 만입홈이 형성된다.
상기 제1디스크부는, 제1커플링디스크와, 상기 제1커플링디스크의 후방에 결합되는 제1디스크샤프트를 포함하며, 상기 제2디스크부는, 제2커플링디스크와, 상기 제2커플링디스크의 전방에 결합되는 제2디스크샤프트를 포함하고, 상기 연결부는, 상기 제1디스크샤프트와 제2디스크샤프트의 사이에서 상기 제1디스크샤프트와 제2디스크샤프트에 각각 연결된다.
본 발명에 따른 동력전달장치는, 상기 제1디스크부와 제2디스크부의 반경방향 외측에서 상기 제1디스크부와 제2디스크부를 지지하는 지지부를 더 포함한다.
상기 지지부는, 상기 제1디스크샤프트와 제2디스크샤프트의 반경방향 외측에 배치되는 지지본체와, 상기 지지본체의 내주면으로부터 반경방향 내측으로 연장되며, 상기 제1디스크샤프트를 지지하는 제1지지부재와, 상기 지지본체의 내주면으로부터 반경방향 내측으로 연장되며, 상기 제1지지부재보다 후방에 배치되어 상기 제2디스크샤프트를 지지하는 제2지지부재를 포함한다.
상기 지지부는, 상기 제1지지부재와 상기 제1디스크샤프트의 사이, 및 상기 제2지지부재와 상기 제2디스크샤프트의 사이에 각각 개재되며, 상기 제1디스크샤프트 및 제2디스크샤프트를 회전 가능하게 지지하는 백업베어링을 더 포함한다.
상기 제2디스크부는, 상기 제1디스크부에 대하여 회전 가능하게 설치된다.
상기 제1디스크부는, 제1커플링디스크와, 상기 제1커플링디스크의 후방에 결합되는 제1디스크샤프트와, 상기 제1디스크샤프트의 후방에 결합되는 제1디스크베이스와, 상기 제1디스크베이스의 반경방향 외측 단부로부터 후방으로 연장 형성된 제1디스크벽을 포함하며, 상기 제2디스크부는, 제2커플링디스크와, 상기 제2커플링디스크의 전방에 결합되며, 상기 제1디스크벽의 반경방향 내측에 배치되는 제2디스크샤프트와, 상기 제2디스크샤프트의 전방에 결합되며, 상기 제1디스크베이스와 대향하도록 배치되는 제2디스크베이스를 포함하고, 상기 연결부는, 상기 제1디스크베이스와 제2디스크베이스를 관통하도록 설치된다.
상기 제1디스크부는, 상기 제1디스크베이스로부터 후방으로 돌출되는 제1디스크돌기를 더 포함하며, 상기 제2디스크베이스는, 전방에 상기 제1디스크돌기가 삽입되는 베이스홈이 형성되고, 상기 제2디스크부는, 상기 베이스홈에 안착되며, 상기 제1디스크돌기가 내부로 삽입되고, 상기 제1디스크돌기를 회전 가능하게 지지하는 제1백업베어링을 더 포함한다.
상기 제2디스크부는, 상기 제1디스크벽과 상기 제2디스크베이스의 사이에 개재되며, 상기 제2디스크베이스를 회전 가능하게 지지하는 제2백업베어링을 더 포함한다.
상기 제1디스크부는, 상기 제1디스크베이스로부터 후방으로 돌출되는 제1디스크지지돌기를 더 포함하며, 상기 제1디스크돌기는, 상기 제1디스크지지돌기로부터 후방으로 돌출되며, 상기 제1디스크지지돌기보다 직경이 작다.
상기 제2디스크부는, 상기 제2디스크베이스로부터 전방으로 돌출되며, 반경방향 내측에 상기 베이스홈이 형성되고, 상기 제1디스크지지돌기와 대향하도록 배치되는 제2디스크지지돌기를 더 포함한다.
상기 연결부는, 상기 제1디스크베이스와 제2디스크베이스를 전후로 관통하며, 길이방향을 따라 직경이 감소하다 증가하는 형상으로 형성된 연결부재를 포함한다.
상기 연결부는, 상기 제1디스크베이스의 전방과 상기 제2디스크베이스의 후방으로 돌출된 상기 연결부재의 일단과 타단에 각각 결합되며, 상기 제1디스크베이스의 전방면과 상기 제2디스크베이스의 후방면에 각각 안착되는 한 쌍의 너트부재를 더 포함한다.
상기 제2디스크지지돌기는, 상기 제1디스크지지돌기와 접한다.
상기 연결부는, 상기 한 쌍의 너트부재의 외측에서 상기 한 쌍의 너트부재를 각각 덮는 한 쌍의 커버부재를 더 포함한다.
상기 연결부재는, 외주면에 반경방향 내측으로 만입된 만입홈이 형성되며, 상기 연결부는, 상기 제1디스크베이스와 제2디스크베이스의 사이에서 각각 상기 연결부재에 결합되며, 사이에 상기 만입홈이 배치되도록 전후로 서로 이격 배치되고, 각각 상기 제1디스크베이스의 후방면과 상기 제2디스크베이스의 전방면에 안착되는 한 쌍의 걸림부재를 더 포함한다.
상기 연결부는, 상기 제1디스크베이스와 제2디스크베이스를 전후로 관통하며, 길이방향을 따라 직경이 감소하다 증가하는 형상으로 형성된 연결부재를 포함하며, 상기 연결부재는, 외주면에 반경방향 내측으로 만입된 만입홈이 형성되고, 상기 제1디스크지지돌기와 제2디스크지지돌기의 사이 간격은, 상기 만입홈의 전후방향의 폭보다 크다.
본 발명에 따른 동력전달장치 및 이를 포함하는 발전설비에 의하면, 전력계통의 서지와 같은 비상상황에서 제1디스크부와 제2디스크부 중 어느 하나에 과도한 토크가 걸리는 경우, 제1디스크부와 제2디스크부를 연결하는 연결부에서 직경이 감소하다 증가하는 부위가 절단(또는 파손)됨으로써, 제1디스크부와 제2디스크부 중 어느 하나에 작용하는 과도한 토크가 다른 하나로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 전력계통의 서지와 같은 비상상황에서도 발전설비의 축계가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발전설비를 나타낸 것으로서, 동력발생장치가 가스터빈인 경우를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 발전설비를 나타낸 것으로서, 동력발생장치가 증기터빈인 경우를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 동력전달장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 동력전달장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 동력전달장치를 나타낸 도면이다.
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 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 발전설비(10,20)는, 전기를 생성하기 위한 설비로서, 동력발생장치(11,21), 발전기(15,24) 및 동력전달장치(100)를 포함한다. 상기 동력발생장치(11,21)는, 상기 발전기(15,24)에서 전력을 생성하기 위한 동력을 발생시키는 것으로서, 가스터빈(11) 혹은 증기터빈(21)이 될 수 있다. 상기 발전기(15,24)는, 상기 동력발생장치(11,21)로부터 전달받은 회전 구동력을 통해 전기를 생성한다. 상기 동력전달장치(100)는, 상기 동력발생장치(11,21)와 발전기(15,24)의 사이에 설치되며, 상기 동력발생장치(11,21)에서 발생된 회전 구동력을 상기 발전기(15,24)로 전달한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 발전설비(10)는, 가스터빈(11), 발전기(15) 및 동력전달장치(100)를 포함한다. 상기 가스터빈(11)은, 외부로부터 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기(12)와, 상기 압축기(12)로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합시켜 연소시키는 연소기(13)와, 상기 연소기(13)로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈(14)을 포함한다. 상기 발전기(15)는, 상기 가스터빈(11)의 일 측에 설치되며, 상기 가스터빈(11)으로부터 발생된 동력에 기초하여 전기를 생성한다. 상기 동력전달장치(100)는, 상기 가스터빈(11)과 발전기(15)의 사이에 설치되며, 상기 가스터빈(11)에서 발생되는 동력을 상기 발전기(15)로 전달한다.
본 발명에 따른 발전설비(10)는, 축계(Shaft system; 16)를 더 구비한다. 상기 축계(16)는, 상기 가스터빈(11)의 내부 중심을 관통하는 가스터빈 축(17)과, 상기 발전기(15)의 내부 중심을 관통하는 발전기 축(18)을 포함한다. 그리고 상기 동력전달장치(100)는, 상기 가스터빈 축(17)과 발전기 축(18)의 사이에 설치되며, 상기 가스터빈(11)이 구동함에 따라 발생되는 상기 가스터빈 축(17)의 회전 구동력을 상기 발전기 축(18)으로 전달한다. 이에 따라 상기 발전기(15)에서는, 전자기 유도 원리에 기초하여 전기가 생성된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 발전설비(20)는, 증기터빈(21), 발전기(24) 및 동력전달장치(100)를 포함한다. 상기 증기터빈(21)은, 외부로부터 물을 공급받아 증기를 생성하는 보일러(22)와, 상기 보일러(22)로부터 공급받은 증기를 내부로 통과시켜 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈(23)을 포함한다. 상기 발전기(24)는, 상기 증기터빈(21)의 일 측에 설치되며, 상기 증기터빈(21)으로부터 발생된 동력에 기초하여 전기를 생성한다. 상기 동력전달장치(100)는, 상기 증기터빈(21)과 발전기(24)의 사이에 설치되며, 상기 증기터빈(21)에서 발생되는 동력을 상기 발전기(24)로 전달한다.
본 발명에 따른 발전설비(20)는, 축계(Shaft system; 25)를 더 구비한다. 상기 축계(25)는, 상기 증기터빈(21)의 내부 중심을 관통하는 증기터빈 축(26)과, 상기 발전기(24)의 내부 중심을 관통하는 발전기 축(27)을 포함한다. 그리고 상기 동력전달장치(100)는, 상기 증기터빈 축(26)과 발전기 축(27)의 사이에 설치되며, 상기 증기터빈(21)이 구동함에 따라 발생되는 상기 증기터빈 축(26)의 회전 구동력을 상기 발전기 축(27)으로 전달한다. 이에 따라 상기 발전기(24)에서는, 전자기 유도 원리에 기초하여 전기가 생성된다.
이하부터는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 동력전달장치의 제1 내지 제3실시예에 관해 상세히 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 동력전달장치(100)는, 제1디스크부(110), 제2디스크부(120), 연결부(130) 및 지지부(140)를 포함한다.
상기 제1디스크부(110)는, 상기 동력발생장치(11,21)와 발전기(15,24) 중 어느 하나에 연결된다. 그리고 상기 제2디스크부(120)는, 상기 동력발생장치(11,21)와 발전기(15,24) 중 다른 하나에 연결된다. 예를 들어, 상기 제1디스크부(110)가 상기 가스터빈 축(17) 또는 상기 증기터빈 축(26)에 연결되는 경우, 상기 제2디스크부(120)는 상기 발전기 축(18,27)에 연결된다. 반대로, 상기 제1디스크부(110)가 상기 발전기 축(18,27)에 연결되는 경우, 상기 제2디스크부(120)는 상기 가스터빈 축(17) 또는 상기 증기터빈 축(26)에 연결된다. 이하부터는, 설명의 편의를 위하여, 상기 제1디스크부(110)가 발전기 축(18,27)에 연결되고, 상기 제2디스크부(120)가 상기 가스터빈 축(17) 또는 증기터빈 축(26)에 연결되는 것으로 가정한다.
상기 제2디스크부(120)는, 상기 제1디스크부(110)의 후방에 배치된다. 상기 연결부(130)는, 상기 제1디스크부(110)와 제2디스크부(120)의 사이에 배치되어 상기 제1디스크부(110)와 제2디스크부(120)를 연결한다. 상기 제1디스크부(110)와 제2디스크부(120)는, 상기 연결부(130)에 의해 서로 일체로 결합된 구조를 이루게 된다. 상기 지지부(140)는, 상기 제1디스크부(110)와 제2디스크부(120)의 반경방향 외측에 배치되며, 상기 제1디스크부(110)와 제2디스크부(120)를 지지한다.
상기 제1디스크부(110)는, 제1커플링디스크(111)와 제1디스크샤프트(112)를 포함한다. 상기 제1커플링디스크(111)는, 상기 발전기 축(18,27)에 결합된다. 상기 제2디스크샤프트(112)는, 상기 제1커플링디스크(111)의 후방면에 결합된다. 상기 제2디스크부(120)는, 제2커플링디스크(121)와 제2디스크샤프트(122)를 포함한다. 상기 제2커플링디스크(121)는, 상기 가스터빈 축(17) 또는 증기터빈 축(26)에 결합된다. 상기 제2디스크샤프트(122)는, 상기 제2커플링디스크(121)의 전방면에 결합된다. 상기 연결부(130)는, 상기 제1디스크샤프트(112)와 제2디스크샤프트(122)의 사이에 배치되며, 상기 제1디스크샤프트(112)와 제2디스크샤프트(122)에 일체로 결합된다.
상기 연결부(130)는, 길이방향(도 3 기준 전후방향)을 따라 직경이 감소하다 증가하는 형상으로 형성된다. 더욱 상세하게는, 상기 연결부(130)는, 외주면에 만입홈(131)이 형성된다. 상기 만입홈(131)은, 상기 연결부(130)의 외주면으로부터 반경방향 내측으로 만입된 형상으로 형성된다. 따라서 상기 연결부(130)는, 상기 만입홈(131)이 형성된 부분이 다른 부분보다 직경이 작게 형성된다. 한편, 상기 연결부(130)는, 상기 제1디스크샤프트(112) 및 제2디스크샤프트(122)와 동일한 직경을 갖는다. 따라서 상기 연결부(130)는, 상기 만입홈(131)이 형성된 부위가, 상기 연결부(130)의 다른 부위는 물론, 상기 제1디스크샤프트(112) 및 제2디스크샤프트(122)보다도 직경이 작게 형성된다고 할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 동력전달장치(100) 및 이를 포함하는 발전설비(10,20)에 의하면, 전력계통의 서지와 같은 비상상황에서 상기 발전기(15,24)가 전동기의 역할을 수행함에 따라 상기 제1디스크부(110)에 과도한 토크가 걸리게 되는 경우, 상기 연결부(130)에서 만입홈(131)이 형성된 부분이 상기 동력전달장치(100)의 다른 부위보다 가장 먼저 절단되도록 할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 비상상황에서 상기 제1디스크부(110)에 걸리게 되는 과도한 토크가 상기 제2디스크부(120)로 전달되는 것을 방지할 수 있으며, 발전설비(10,20)의 축계(16,25)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 3에서는 상기 만입홈(131)의 내벽이 곡률을 갖는 오목한 형상인 것으로 도시하고 있으나, 이는 일 예에 불과하며, 상기 만입홈(131)의 내벽은 서로 소정의 각도를 갖는 적어도 2개의 직선 부위를 갖는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 지지부(140)는, 상기 제1디스크부(110) 및 제2디스크부(120)를 반경방향 외측에서 지지하기 위한 것으로서, 지지본체(141), 제1지지본체(142), 제2지지본체(143), 백업베어링(144)을 포함한다.
상기 지지본체(141)는, 상기 제1디스크샤프트(112)와 제2디스크샤프트(122)의 반경방향 외측에 이격 배치되며, 상기 제1디스크샤프트(112) 및 제2디스크샤프트(122)와 평행하게 배치된다. 상기 제1지지부재(142)는, 상기 지지본체(141)의 내주면으로부터 반경방향 내측으로 연장되며, 상기 제1디스크샤프트(112)를 지지한다. 상기 제2지지부재(143)는, 상기 지지본체(141)의 내주면으로부터 반경방향 내측으로 연장되며, 상기 제1지지부재(142)의 후방으로 이격되도록 배치되어 상기 제2디스크스샤프트(122)를 지지한다.
상기 백업베어링(144)은, 한 쌍으로 구비되는 것으로서, 상기 제1지지부재(142)와 제1디스크샤프트(112)의 사이에 하나가 배치되고, 상기 제2지지부재(143)와 제2디스크샤프트(122)의 사이에 하나가 배치된다. 그리고 상기 백업베어링(144)은, 상기 제1디스크샤프트(112)와 제2디스크샤프트(122)를 각각 상기 제1지지부재(142)와 제2지지부재(143)에 대하여 회전 가능하게 지지한다.
한편, 상기 지지부(140)는, 상기 연결부(130)의 만입홈(131) 부위가 파손되어 파편이 발생될 경우에, 이러한 파편이 외부로 비산되는 것을 방지하는 역할도 수행한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 동력전달장치(200)는, 제1디스크부(210), 제2디스크부(220), 연결부(230)를 포함한다.
상기 제1디스크부(210)와 제2디스크부(220)는, 서로 회전 가능하게 결합된다. 그리고 상기 연결부(230)는, 상기 제1디스크부(210)와 제2디스크부(220)를 서로 결합시킨다. 따라서 상기 제1디스크부(210)와 제2디스크부(220)는, 상기 연결부(230)의 만입홈(232) 부위가 파손되지 않은 경우에는 서로 함께 회전하며, 상기 연결부(230)의 만입홈(232) 부위가 파손된 경우에는 서로 상대 회전을 하게 된다.
상기 제1디스크부(210)는, 제1커플링디스크(211), 제1디스크샤프트(212), 제1디스크베이스(213), 제1디스크벽(214), 제1디스크지지돌기(215), 제1디스크돌기(216)를 포함한다.
상기 제1커플링디스크(211)는, 상기 발전기 축(18,27)과 결합된다. 상기 제1디스크샤프트(212)는, 상기 제1커플링디스크(211)의 후방면에 결합된다. 상기 제1디스크베이스(213)는, 원판 형상으로 형성되며, 상기 제1디스크샤프트(212)의 후방 단부에 결합된다. 상기 제1디스크벽(214)은, 상기 제1디스크베이스(213)의 반경방향 외측 단부로부터 후방으로 연장 형성된다. 상기 제1디스크지지돌기(215)는, 상기 제1디스크베이스(213)의 후방면 중심부로부터 후방으로 돌출 형성된다. 상기 제1디스크돌기(216)는, 상기 제1디스크지지돌기(215)의 후방 단부로부터 후방으로 돌출 형성되며, 상기 제1디스크지지돌기(215)보다 직경이 작게 형성된다.
상기 제2디스크부(220)는, 상기 제1디스크부(210)의 후방에 배치되는 것으로서, 제2커플링디스크(221), 제2디스크샤프트(222), 제2디스크베이스(223), 제2디스크지지돌기(225), 제1백업베어링(226), 제2백업베어링(227)을 포함한다.
상기 제2커플링디스크(221)는, 가스터빈 축(17) 또는 증기터빈 축(20)에 결합된다. 상기 제2디스크샤프트(222)는, 상기 제2커플링디스크(221)의 전방명 중심부로부터 전방으로 돌출 형성된다. 상기 제2디스크베이스(223)는, 상기 제2디스크샤프트(222)의 전방 단부에 결합되며, 상기 제1디스크베이스(213)와 대향하도록 배치된다. 그리고 상기 제2디스크베이스(223)는, 전방 중심부에 상기 제1디스크돌기(216)가 삽입되는 베이스홈(224)이 형성된다. 상기 제2디스크지지돌기(225)는, 상기 제1디스크베이스(213)의 전방면으로부터 전방으로 돌출 형성되며, 반경방향 내측에 상기 베이스홈(224)이 형성된다. 그리고 상기 제2디스크지지돌기(225)는, 상기 제1디스크지지돌기(215)와 대향하도록 배치된다. 이때, 상기 제1디스크지지돌기(215)와 제2디스크지지돌기(225)는, 서로 접하도록 배치된다.
상기 제1백업베어링(226)은, 상기 베이스홈(224)에 안착되며, 상기 제1디스크돌기(216)가 내부로 삽입되고, 상기 제1디스크돌기(216)를 회전 가능하게 지지한다. 상기 제2백업베어링(227)은, 상기 제1디스크벽(214)과 제2디스크베이스(223)의 사이에 개재되며, 상기 제2디스크베이스(223)를 회전 가능하게 지지한다.
상기 제1백업베어링(226)은, 슬리브 베어링(Sleeve bearing), 구름 베어링(Rolling bearing), 미끄럼 베어링(Sliding bearing; 플레인 베어링(Plain bearing)이라고도 한다) 중에서 선택된 어느 하나의 구조로 설계될 수 있다. 그 중, 상기 제1백업베어링(226)은, 상기 제1디스크돌기(216)와 미끄럼 결합이 가능하도록, 슬리브 베어링의 일종인 부싱(Bushing) 구조로 설계될 수도 있다. 여기서 미끄럼 결합이란, 상기 제1디스크돌기(216)가 상기 베이스홈(224)에서 상기 제1백업베어링(226)과 함께 회전하는 것이 아니라, 상기 제1백업베어링(226)은 상기 베이스홈(224)에 고정 배치된 상태에서 상기 제1디스크돌기(216)만이 상기 제1백업베어링(226)의 내부에서 회전하는 경우를 의미한다.
상기 제2백업베어링(227) 역시, 슬리브 베어링(Sleeve bearing), 구름 베어링(Rolling bearing), 미끄럼 베어링(Sliding bearing; 플레인 베어링(Plain bearing)이라고도 한다) 중에서 선택된 어느 하나의 구조로 설계될 수 있다. 상기 제2백업베어링(227)의 역할은 상기 제1백업베어링(226)의 역할과 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 연결부(230)는, 상기 제1디스크베이스(213)와 제2디스크베이스(223)를 관통하도록 설치되어 상기 제1디스크부(210)와 제2디스크부(220)를 서로 결합시킨다. 이를 위하여, 상기 연결부(230)는, 연결부재(231) 및 너트부재(233)를 포함한다.
상기 연결부재(231)는, 봉 형상의 부재로서, 상기 제1디스크베이스(213)와 제2디스크베이스(223)를 전후로 관통하며, 길이방향(도 4 기준 전후방향)을 따라 직경이 감소하다 증가하는 형상으로 형성된다. 더욱 상세하게는, 상기 연결부재(231)는, 상기 제1디스크베이스(213)와 제2디스크베이스(223) 사이의 외주면 부위에 만입홈(232)이 형성된다. 상기 만입홈(232)은, 상기 연결부재(231)의 외주면으로부터 반경방향 내측으로 만입된 형상으로 형성된다. 따라서 상기 연결부재(231)는, 상기 만입홈(232)이 형성된 부분이 다른 부분보다 직경이 작게 형성된다. 한편, 도 4에서는 상기 만입홈(232)의 내벽이 곡률을 갖는 오목한 형상인 것으로 도시하고 있으나, 이는 일 예에 불과하며, 상기 만입홈(232)의 내벽은 서로 소정의 각도를 갖는 적어도 2개의 직선 부위를 갖는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 너트부재(233)는, 한 쌍으로 구비되며, 상기 제1디스크베이스(213)의 전방과 상기 제2디스크베이스(223)의 후방으로 돌출된 상기 연결부재(231)의 일단과 타단에 각각 결합된다. 그리고 상기 한 쌍의 너트부재(233)는, 각각 상기 제1디스크베이스(213)의 전방면과 상기 제2디스크베이스(233)의 후방면에 안착된다.
상기와 같이 설명된 본 발명의 제2실시예에 따른 동력전달장치(200)의 기능에 대해 설명하면, 발전설비(10,20)의 일반적인 작동상황에서 상기 제1디스크부(210)와 제2디스크부(220)는 상기 연결부(230)에 의해 함께 회전을 한다. 이때 전력계통의 서지와 같은 비상상황 시, 상기 발전기(15,24)는 전동기의 역할을 수행하며, 상기 제1디스크부(210)에는 과도한 토크가 걸리게 된다. 이 경우, 상기 연결부(230)는 상기 만입홈(232)이 형성된 부위가 파손되며, 상기 제1디스크부(210)와 제2디스크부(220)는 서로 상대 회전을 하게 된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 비상상황 발생 시 제1디스크부(210)와 제2디스크부(220) 중 어느 하나에 과도한 토크가 걸리게 되는 경우, 다른 하나로 과도한 토크가 전달되지 않도록 할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 전력계통의 서지와 같은 비상상황에서도 발전설비(10,20)의 축계를 보호할 수 있게 된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 동력전달장치(300)는, 제1디스크부(310), 제2디스크부(320), 연결부(330)를 포함한다.
상기 제1디스크부(310)는, 제1커플링디스크(311), 제1디스크샤프트(312), 제1디스크베이스(313), 제1디스크벽(314), 제1디스크지지돌기(315), 제1디스크돌기(316)를 포함한다. 상기 제2디스크부(320)는, 상기 제1디스크부(310)의 후방에 배치되는 것으로서, 제2커플링디스크(321), 제2디스크샤프트(322), 제2디스크베이스(323), 제2디스크지지돌기(325), 제1백업베어링(326), 제2백업베어링(327)을 포함한다. 본 발명의 제3실시예에서의 제1디스크부(310)와 제2디스크부(320)는, 제1디스크지지돌기(315)와 제2디스크지지돌기(325)의 배치관계를 제외하고는 본 발명의 제2실시예에서의 제1디스크부(210) 및 제2디스크부(220)와 동일하다. 따라서 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 연결부(330)는, 상기 제1디스크베이스(313)와 제2디스크베이스(323)를 관통하도록 설치되어 상기 제1디스크부(310)와 제2디스크부(320)를 서로 결합시킨다. 이를 위하여, 상기 연결부(330)는, 연결부재(331), 너트부재(333), 커버부재(334), 걸림부재(335)를 포함한다.
상기 연결부재(331)는, 봉 형상의 부재로서, 상기 제1디스크베이스(313)와 제2디스크베이스(323)를 전후로 관통하며, 길이방향(도 5 기준 전후방향)을 따라 직경이 감소하다 증가하는 형상으로 형성된다. 더욱 상세하게는, 상기 연결부재(331)는, 상기 제1디스크베이스(313)와 제2디스크베이스(323) 사이의 외주면 부위에 만입홈(332)이 형성된다. 상기 만입홈(332)은, 상기 연결부재(331)의 외주면으로부터 반경방향 내측으로 만입된 형상으로 형성된다. 따라서 상기 연결부재(331)는, 상기 만입홈(332)이 형성된 부분이 다른 부분보다 직경이 작게 형성된다. 한편, 도 5에서는 상기 만입홈(332)의 내벽이 곡률을 갖는 오목한 형상인 것으로 도시하고 있으나, 이는 일 예에 불과하며, 상기 만입홈(332)의 내벽은 서로 소정의 각도를 갖는 적어도 2개의 직선 부위를 갖는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 너트부재(333)는, 한 쌍으로 구비되며, 상기 제1디스크베이스(313)의 전방과 상기 제2디스크베이스(323)의 후방으로 돌출된 상기 연결부재(331)의 일단과 타단에 각각 결합된다. 그리고 상기 한 쌍의 너트부재(333)는, 각각 상기 제1디스크베이스(313)의 전방면과 상기 제2디스크베이스(333)의 후방면에 안착된다.
상기 커버부재(334)는, 한 쌍으로 구비되며, 각각 상기 한 쌍의 너트부재(333)의 외측에서 상기 한 쌍의 너트부재(333)를 덮는다. 따라서 상기 커버부재(334)는, 상기 연결부재(331)의 만입홈(332) 부위가 파손되는 경우, 상기 연결부재(331)가 상기 제1디스크베이스(313) 또는 제2디스크베이스(323)로부터 외부로 이탈되는 것을 방지한다.
상기 걸림부재(335)는, 상기 제1디스크베이스(313)와 제2디스크베이스(323)의 사이에 배치되며, 상기 연결부재(331)에 결합된다. 그리고 상기 걸림부재(335)는, 한 쌍으로 구비되며, 각각 그 사이에 상기 만입홈(332)이 배치되도록 전후로 서로 이격되도록 배치된다. 그리고 상기 한 쌍의 걸림부재(335)는, 각각 상기 제1디스크베이스(313)의 후방면과 제2디스크베이스(323)의 전방면에 안착된다. 이에 따라 상기 걸림부재(335)는, 상기 연결부재(331)가 상기 제1디스크베이스(313)와 제2디스크베이스(323)에 대하여 전후로 이동하는 것을 방지함은 물론, 상기 연결부재(331)의 만입홈(332) 부위가 파손된 경우 상기 연결부재(331)가 상기 제1디스크베이스(313)와 제2디스크베이스(323)의 외부로 이탈되는 것을 방지한다.
상기 제1디스크지지돌기(315)는, 제2디스크지지돌기(325)와 이격되도록 배치된다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 제2실시에와 비교하여, 본 발명의 제3실시예에서는, 상기 제1디스크지지돌기(315)와 상기 제2디스크지지돌기(325) 사이에 간격이 형성된다. 이때, 상기 제1디스크지지돌기(315)와 제2디스크지지돌기(325) 사이의 간격은, 상기 만입홈(332)의 전후방향의 폭보다는 크고, 상기 한 쌍의 걸림부재(335)의 이격된 간격보다는 작게 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제3실시예에 의하면, 전력계통의 서지와 같은 비상상황에서 제1디스크부(310)에 과도한 토크가 걸리는 경우, 상기 연결부재(331)의 만입홈(332) 부위가 절단됨으로써, 상기 제1디스크부(310)에 작용하는 과도한 토크가 다른 하나로 전달되는 것을 방지할 수 있으며, 전력계통의 서지와 같은 비상상황에서도 발전설비(10,20)의 축계(16,25)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3실시예에 의하면, 연결부(330)가 커버부재(334)와 걸림부재(335)를 구비함으로써, 연결부재(331)가 제1디스크부(310)와 제2디스크부(320)에 대하여 전후로 이동하는 것을 방지함은 물론, 연결부재(331)의 만입홈(332) 부위가 파손될 시에 연결부재(331)가 제1디스크부(310) 또는 제2디스크부(320)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
10,20 : 발전설비 11 : 가스터빈
21 : 증기터빈 15,24 : 발전기
100,200,300 : 동력전달장치

Claims (20)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
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  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 동력발생장치에서 발생되는 동력을 발전기로 전달하는 동력전달장치에 있어서,
    상기 동력발생장치와 발전기 중 어느 하나에 연결되는 제1디스크부;
    상기 동력발생장치와 발전기 중 다른 하나에 연결되며, 상기 제1디스크부의 후방에 배치되는 제2디스크부; 및
    상기 제1디스크부와 제2디스크부를 연결하며, 길이방향을 따라 직경이 감소하다 증가하는 형상으로 형성된 연결부를 포함하되,
    상기 제1디스크부는,
    제1커플링디스크와,
    상기 제1커플링디스크의 후방에 결합되는 제1디스크샤프트와,
    상기 제1디스크샤프트의 후방에 결합되는 제1디스크베이스와,
    상기 제1디스크베이스의 반경방향 외측 단부로부터 후방으로 연장 형성된 제1디스크벽을 포함하며,
    상기 제2디스크부는,
    제2커플링디스크와,
    상기 제2커플링디스크의 전방에 결합되며, 상기 제1디스크벽의 반경방향 내측에 배치되는 제2디스크샤프트와,
    상기 제2디스크샤프트의 전방에 결합되며, 상기 제1디스크베이스와 대향하도록 배치되는 제2디스크베이스를 포함하고,
    상기 연결부는,
    상기 제1디스크베이스와 제2디스크베이스를 관통하도록 설치되며,
    상기 제1디스크부는,
    상기 제1디스크베이스로부터 후방으로 돌출되는 제1디스크돌기를 더 포함하며,
    상기 제2디스크베이스는,
    전방에 상기 제1디스크돌기가 삽입되는 베이스홈이 형성되고,
    상기 제2디스크부는,
    상기 베이스홈에 안착되며, 상기 제1디스크돌기가 내부로 삽입되고, 상기 제1디스크돌기를 회전 가능하게 지지하는 제1백업베어링을 더 포함하는 동력전달장치.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2디스크부는,
    상기 제1디스크벽과 상기 제2디스크베이스의 사이에 개재되며, 상기 제2디스크베이스를 회전 가능하게 지지하는 제2백업베어링을 더 포함하는 동력전달장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1디스크부는,
    상기 제1디스크베이스로부터 후방으로 돌출되는 제1디스크지지돌기를 더 포함하며,
    상기 제1디스크돌기는,
    상기 제1디스크지지돌기로부터 후방으로 돌출되며, 상기 제1디스크지지돌기보다 직경이 작은 동력전달장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2디스크부는,
    상기 제2디스크베이스로부터 전방으로 돌출되며, 반경방향 내측에 상기 베이스홈이 형성되고, 상기 제1디스크지지돌기와 대향하도록 배치되는 제2디스크지지돌기를 더 포함하는 동력전달장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 제1디스크베이스와 제2디스크베이스를 전후로 관통하며, 길이방향을 따라 직경이 감소하다 증가하는 형상으로 형성된 연결부재를 포함하는 동력전달장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 제1디스크베이스의 전방과 상기 제2디스크베이스의 후방으로 돌출된 상기 연결부재의 일단과 타단에 각각 결합되며, 상기 제1디스크베이스의 전방면과 상기 제2디스크베이스의 후방면에 각각 안착되는 한 쌍의 너트부재를 더 포함하는 동력전달장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2디스크지지돌기는, 상기 제1디스크지지돌기와 접하는 동력전달장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 한 쌍의 너트부재의 외측에서 상기 한 쌍의 너트부재를 각각 덮는 한 쌍의 커버부재를 더 포함하는 동력전달장치.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 연결부재는, 외주면에 반경방향 내측으로 만입된 만입홈이 형성되며,
    상기 연결부는,
    상기 제1디스크베이스와 제2디스크베이스의 사이에서 각각 상기 연결부재에 결합되며, 사이에 상기 만입홈이 배치되도록 전후로 서로 이격 배치되고, 각각 상기 제1디스크베이스의 후방면과 상기 제2디스크베이스의 전방면에 안착되는 한 쌍의 걸림부재를 더 포함하는 동력전달장치.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 연결부는, 상기 제1디스크베이스와 제2디스크베이스를 전후로 관통하며, 길이방향을 따라 직경이 감소하다 증가하는 형상으로 형성된 연결부재를 포함하며,
    상기 연결부재는, 외주면에 반경방향 내측으로 만입된 만입홈이 형성되고,
    상기 제1디스크지지돌기와 제2디스크지지돌기의 사이 간격은, 상기 만입홈의 전후방향의 폭보다 큰 동력전달장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
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