KR102540275B1 - 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치 - Google Patents

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KR102540275B1 KR1020230013938A KR20230013938A KR102540275B1 KR 102540275 B1 KR102540275 B1 KR 102540275B1 KR 1020230013938 A KR1020230013938 A KR 1020230013938A KR 20230013938 A KR20230013938 A KR 20230013938A KR 102540275 B1 KR102540275 B1 KR 102540275B1
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turbine shaft
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구자용
배상식
정영일
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부경엔지니어링주식회사
주식회사 부성
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Abstract

본 발명은, 일단부에 수차 발전기용 터빈샤프트가 삽입되고, 타단부에 구동축이 삽입되며, 일단부 및 타단부에 플랜지가 형성되는 커플링슬리브; 상기 커플링슬리브 일단부에 삽입되어 상기 커플링슬리브와 상기 구동축 또는 상기 터빈샤프트 사이에 개재되는 테이퍼링; 상기 플랜지에 대향되도록 상기 구동축 또는 상기 터빈샤프트가 삽입되고, 상기 플랜지와 체결부재에 의해 결합되어 상기 테이퍼링을 상기 커플링슬리브에 압입시키는 파워링; 상기 체결부재를 상기 파워링으로부터 결합상태를 해제시키면 상기 체결부재를 상기 파워링 외측 방향으로 가압하여 배출시키는 제1해제부; 및 상기 체결부재가 상기 제1해제부에 의해 상기 파워링으로부터 분리된 후에 상기 테이퍼링과 상기 플랜지 사이의 간격을 넓혀 상기 테이퍼링을 상기 커플링슬리브로부터 분리시키는 제2해제부를 포함하고, 상기 체결부재를 회전시켜 상기 체결부재의 결합상태를 해제시키면 상기 제1해제부의 작동에 의해 상기 체결부재가 상기 파워링 외측으로 분리되고, 상기 파워링을 상기 커플링슬리브로부터 분리시킨 후에 상기 제2해제부를 상기 테이퍼링에 결합시키면 상기 테이퍼링과 상기 플랜지 사이의 간격으로 상기 제2해제부가 삽입되면서 상기 테이퍼링을 상기 플랜지로부턴 멀게 이동시키면서 상기 테이퍼링을 상기 커플링슬리브로부터 분리시키는 것을 특징으로 한다.

Description

수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치 {Turbine shaft coupling device for water turbine generator}
본 발명은 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 터빈샤프트와 커플링슬리브 사이의 조립 공차를 증가시켜 정비작업에 의해 터빈샤프트와 커플링슬리브를 분해할 때에 커플링슬리브가 터빈샤프트로부터 용이하게 분해되어 커플링슬리브가 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있고, 터빈샤프트와 커플링슬리브 사이에 테이퍼링을 개재시켜 터빈샤프트와 커플링슬리브 사이의 결합강도를 향상시킬 수 있으며, 커플링슬리브로부터 테이퍼링을 분리시키는 해제부가 구비되어 테이퍼링 및 커플링슬리브의 분해작업을 손쉽게 진행할 수 있고, 해제부의 조작에 의해 커플링슬리브에 가해지는 압력이 커플링슬리브의 플랜지 어느 일부분에 집중되는 것을 방지하고 커플링슬리브의 플랜지 전체에 해제부의 가압력을 균일하게 전달하는 균일확장부가 구비되므로 해제부 조작에 의해 테이퍼링과 커플링슬리브가 이격되면서 테이퍼링의 분해작업이 어려워지는 것을 방지할 수 있는 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치에 관한 것이다.
일반적으로 가스터빈은 엔진의 배기가스에 의해 발생된 동력을 프로펠러와 같은 추진장치 또는 전기를 생산하기 위한 발전기 등에 전달하기 위해 샤프트를 이용하여 감속기어에 연결된다.
이러한 샤프트 중 하나가 고속 회전 커플링 샤프트(High Speed Coupling Shaft)이고, 고속 회전 커플링 샤프트(HSCS)는 일측이 가스터빈의 회전축에 결합되고, 타측이 감속기어의 회전축에 결합된다.
고속 회전 커플링 샤프트(HSCS)는 가스터빈의 회전축과 감속기어의 회전축에 대해 일렬로 정렬되지 않으면 회전 중심이 샤프트 중심에 위치하지 않고 한쪽으로 치우치게 되므로 편심 회전하게 된다.
이 경우, 고속 회전 커플링 샤프트(HSCS)와 가스터빈의 회전축이 연결된 부분, 또는 고속 회전 커플링 샤프트(HSCS)와 감속기어의 회전축이 연결된 부분이 쉽게 손상 내지 파손되어 안전사고가 발생하거나 추진 정지 및 발전 정지와 같이 소정의 목적이 지연되거나 달성될 수 없는 문제가 발생한다.
따라서 고속 회전 커플링 샤프트(HSCS)는 가스터빈의 회전축과 감속기어의 회전축에 대해 정확하게 위치되도록 정렬시키는 과정을 거치고, 이러한 정렬과정은 가스터빈용 샤프트 정렬장치에 의해 수행된다.
종래 기술에 따른 가스터빈용 샤프트 정렬장치는 샤프트의 정확한 설치위치를 파악하기 위해 레이저 장비를 이용하여 가스터빈의 회전축과 감속기어의 회전축에 대해 샤프트를 정렬시키는 작업을 수행한다.
이에 따라, 종래기술에 따른 가스터빈용 샤프트 정렬장치는 다음과 같은 문제가 있다.
첫째, 종래 기술에 따른 가스터빈용 샤프트 정렬장치는 레이저 장비가 고가(高價)이므로 구입비용이 클 뿐만 아니라, 레이저 장비에 대한 유지비용 및 보수비용이 많이 소요되므로, 샤프트를 정렬시키기 위한 전체적인 비용이 증대되는 문제가 있다.
둘째, 종래 기술에 따른 가스터빈용 샤프트 정렬장치는 레이저 장비를 설치하기 위한 설치공간이 별도로 필요하므로 공간이 협소한 곳에서는 샤프트를 정렬하는 것이 어려운 문제가 있다.
셋째, 종래 기술에 따른 가스터빈용 샤프트 정렬장치는 샤프트를 이동시키거나 샤프트를 분해한 후 재조립할 때마다 레이저 장비를 설치한 후에 정렬작업이 수행되므로, 샤프트 정렬 작업에 대한 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 가스터빈용 고속 회전 커플링 정렬장치가 개발되었으며, 종래기술에 따른 정렬장치는, 샤프트가 삽입되는 본체와, 본체를 지지하기 위한 지지부와, 본체에 표시되는 복수개의 표시부를 포함하고, 표시부들은 샤프트의 외주면이 본체의 내주면으로부터 동일한 거리로 이격된 위치에 위치하도록 본체의 원주를 따라 서로 동일한 간격으로 이격되게 본체에 표시된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0121765호(2017년 11월 03일 공개, 발명의 명칭 : 가스터빈용 고속 회전 커플링 샤프트 정렬장치)에 개시되어 있다.
종래기술에 따른 정렬장치는, 터빈샤프트와 감속기의 구동축을 연결하는 슬리브가 터빈샤프트 및 구동축과의 공차가 설정치 이하로 설계되어 설치되기 때문에 정기적으로 진행되는 터빈샤프트의 정비작업이 진행되어 슬리브를 터빈샤프트 및 구동축으로부터 분리시킬 때에 슬리브가 터빈샤프트 또는 구동축에 밀착되어 분해작업 중에 슬리브가 변형되나 파손되어 정기적인 정비작업이 진행될 때마다 새로운 슬리브를 설치해야 하므로 터빈샤프트 정비작업에 소요되는 시간 및 비용을 절감하기 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 터빈샤프트와 커플링슬리브 사이의 조립 공차를 증가시켜 정비작업에 의해 터빈샤프트와 커플링슬리브를 분해할 때에 커플링슬리브가 터빈샤프트로부터 용이하게 분해되어 커플링슬리브가 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있고, 터빈샤프트와 커플링슬리브 사이에 테이퍼링을 개재시켜 터빈샤프트와 커플링슬리브 사이의 결합강도를 향상시킬 수 있으며, 커플링슬리브로부터 테이퍼링을 분리시키는 해제부가 구비되어 테이퍼링 및 커플링슬리브의 분해작업을 손쉽게 진행할 수 있고, 해제부의 조작에 의해 커플링슬리브에 가해지는 압력이 커플링슬리브의 플랜지 어느 일부분에 집중되는 것을 방지하고 커플링슬리브의 플랜지 전체에 해제부의 가압력을 균일하게 전달하는 균일확장부가 구비되므로 해제부 조작에 의해 테이퍼링과 커플링슬리브가 이격되면서 테이퍼링의 분해작업이 어려워지는 것을 방지할 수 있는 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 일단부에 수차 발전기용 터빈샤프트가 삽입되고, 타단부에 구동축이 삽입되며, 일단부 및 타단부에 플랜지가 형성되는 커플링슬리브; 상기 커플링슬리브 일단부에 삽입되어 상기 커플링슬리브와 상기 구동축 또는 상기 터빈샤프트 사이에 개재되는 테이퍼링; 상기 플랜지에 대향되도록 상기 구동축 또는 상기 터빈샤프트가 삽입되고, 상기 플랜지와 체결부재에 의해 결합되어 상기 테이퍼링을 상기 커플링슬리브에 압입시키는 파워링; 상기 체결부재를 상기 파워링으로부터 결합상태를 해제시키면 상기 체결부재를 상기 파워링 외측 방향으로 가압하여 배출시키는 제1해제부; 및 상기 체결부재가 상기 제1해제부에 의해 상기 파워링으로부터 분리된 후에 상기 테이퍼링과 상기 플랜지 사이의 간격을 넓혀 상기 테이퍼링을 상기 커플링슬리브로부터 분리시키는 제2해제부를 포함하고, 상기 체결부재를 회전시켜 상기 체결부재의 결합상태를 해제시키면 상기 제1해제부의 작동에 의해 상기 체결부재가 상기 파워링 외측으로 분리되고, 상기 파워링을 상기 커플링슬리브로부터 분리시킨 후에 상기 제2해제부를 상기 테이퍼링에 결합시키면 상기 테이퍼링과 상기 플랜지 사이의 간격으로 상기 제2해제부가 삽입되면서 상기 테이퍼링을 상기 플랜지로부턴 멀게 이동시키면서 상기 테이퍼링을 상기 커플링슬리브로부터 분리시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 구동축 또는 상기 터빈샤프트와, 상기 커플링슬리브 사이의 조립 공차는 4.0~6.0mm로 이루어지므로 상기 터빈샤프트 정비작업이 진행되어 상기 터빈샤프트로부터 상기 커플링슬리브를 분리시킬 때에 상기 커플링슬리브가 변형되거나 파손되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 테이퍼링은, 상기 커플링슬리브 일단에 삽입되고, 상기 구동축과 상기 커플링슬리브 사이에 개재되는 제1경사면이 형성되며, 상기 커플링슬리브의 일단에 형성되는 제1플랜지와 결합되는 제1돌출부를 구비하는 제1테이퍼링; 및 상기 커플링슬리브 타단에 삽입되고, 상기 터빈샤프트와 상기 커플링슬리브 사이에 개재되는 제2경사면이 형성되며, 상기 커플링슬리브의 타단에 형성되는 제2플랜지와 결합되는 제2돌출부를 구비하는 제2테이퍼링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 파워링은, 상기 제1테이퍼링에 대향되도록 상기 구동축이 삽입되고, 상기 체결부재가 삽입되는 제1결합홀부가 형성되는 제1파워링; 및 상기 제2테이퍼링에 대향되도록 상기 터빈샤프트가 삽입되고, 상기 체결부재가 삽입되는 제2결합홀부가 형성되는 제2파워링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제1해제부는, 상기 제1플랜지에 삽입되는 상기 체결부재의 머리부와 상기 제1플랜지 사이에 개재되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제2해제부는, 상기 제1돌출부 또는 상기 제2돌출부에 형성되는 해제홀부; 및 상기 해제홀부에 체결되면 상기 제1플랜지 또는 상기 제2플랜지 측으로 돌출되면서 상기 제1돌출부와 상기 제1플랜지 사이의 간격 또는 상기 제2돌출부와 상기 제2플랜지 사이의 간격을 넓히면서 상기 제1테이퍼링 또는 상기 제2테이퍼링을 상기 커플링슬리브 외측으로 분리시키는 해제볼트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제2해제부는, 상기 해제볼트를 상기 해제홀부에 체결하여 상기 해제볼트가 상기 플랜지와 상기 제1돌출부 또는 상기 제2돌출부 사이의 간격으로 돌출될 때에 상기 해제볼트에 의해 가압되는 상기 제1플랜지 또는 상기 제2플랜지의 어느 한 부분에 가압력이 집중되면서 상기 테이퍼링이 상기 커플링슬리브로부터 이격되는 것을 방지하는 균일확장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 균일확장부는, 상기 플랜지와 상기 제1돌출부 또는 상기 제2돌출부 사이의 간격에 개재되는 튜브부재; 상기 제1플랜지 또는 상기 제2플랜지 일측면 전체를 동시에 가압하도록 상기 튜브부재에 충전되는 작동유체; 및 상기 작동유체를 상기 튜브부재 내측으로 가압하여 충전시킬 수 있도록 상기 튜브부재로부터 돌출되는 분기관에 설치되는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치는, 터빈샤프트 및 구동축과 커플링슬리브 사이의 조립공차를 4.0~6.0mm로 증가시켜 커플링슬리브를 터빈샤프트 및 구동축으로부터 분리시킬 때에 커플링슬리브가 용이하게 분리될 수 있도록 하여 터빈샤프트 정비작업 중에 커플링슬리브가 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치는, 터빈샤프트 및 구동축과 커플링샤프트 사이에 압입되는 테이퍼링이 구비되므로 터빈샤프트 및 구동축과 커플링슬리브 사이의 결합강도를 향상시켜 터빈샤프트 및 구동축과 커플링슬리브 사이의 조립공차가 증가되어도 터빈샤프트로부터 전달되는 동력이 구동축에 효과적으로 전달되고, 터빈샤프트와 구동축 사이의 연결부위가 수차 발전기 구동 중에 파손되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치는, 터빈샤프트 정비작업이 진행되어 터빈샤프트 및 구동축으로부터 커플링슬리브를 분리시킬 때에 커플링슬리브와 테이퍼링 사이의 간격을 넓히면서 테이퍼링을 커플링슬리브로부터 분리시키는 해제부가 구비되므로 테이퍼링을 커플링슬리브로부터 용이하게 배출시키면서 터빈샤프트 및 구동축으로부터 커플링슬리브를 손쉽게 분리시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치는, 해제부의 조작에 의해 커플링슬리브에 가해지는 가압력을 커플링슬리브의 플랜지 전체에 고르게 전달하는 균일확장부가 구비되므로 해제부의 조작에 의해 테이퍼링를 커플링슬리브로부터 분리시킬 때에 해제부의 가압력이 커플링슬리브의 플랜지 일 부분에 집중되는 것을 방지할 수 있어 테이퍼링이 커플링슬리브로부터 이격되면서 분리되지 않는 오작업을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치의 제1해제부가 도시된 작동상태도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치의 제2해제부가 도시된 작동상태도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치의 균일확장부가 도시된 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치의 제1해제부가 도시된 작동상태도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치의 제2해제부가 도시된 작동상태도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치는, 일단부에 수차 발전기용 터빈샤프트(10)가 삽입되고, 타단부에 구동축(12)이 삽입되며, 일단부 및 타단부에 플랜지가 형성되는 커플링슬리브(14)와, 커플링슬리브(14) 일단부에 삽입되어 커플링슬리브(14)와 구동축(12) 또는 터빈샤프트(10) 사이에 개재되는 테이퍼링과, 플랜지에 대향되도록 구동축(12) 또는 터빈샤프트(10)가 삽입되고, 플랜지와 체결부재(59)에 의해 결합되어 테이퍼링을 커플링슬리브(14)에 압입시키는 파워링과, 체결부재(59)를 파워링으로부터 결합상태를 해제시키면 체결부재(59)를 파워링 외측 방향으로 가압하여 배출시키는 제1해제부(80)와, 체결부재(59)가 제1해제부(80)에 의해 파워링으로부터 분리된 후에 테이퍼링과 플랜지 사이의 간격을 넓혀 테이퍼링을 커플링슬리브(14)로부터 분리시키는 제2해제부(84)를 포함한다.
따라서 터빈샤프트(10)와 구동축(12)을 연결할 때에는 구동축(12)에 제1파워링(52) 및 제1테이퍼링(30)을 삽입하고, 터빈샤프트(10)에 제2파워링(54) 및 제2테이퍼링(35)을 삽입하고, 커플링슬리브(14) 일단에 구동축(12)을 삽입하고, 커플링슬리브(14) 타단에 터빈샤프트(10)를 삽입한 후에 제1파워링(52)과 제1플랜지(16)를 체결부재(59)를 결합시키고, 제2파워링(54)과 제2플랜지(17)를 결합시키면 제1테이퍼링(30)과 제2테이퍼링(35)이 커플링슬리브(14) 일단 및 타단으로 압입되면서 터빈샤프트(10)와 구동축(12)이 결합된다.
상기한 바와 같이 터빈샤프트(10)와 구동축(12)을 연결하여 장기간 수차 발전기를 구동시켜 발전작동을 진행하고, 설정된 기간이 경과되면 터빈샤프트(10)와 구동축(12)을 분리시켜 정비작업을 진행하게 된다.
정비작업이 진행되어 체결부재(59)를 회전시켜 체결부재(59)의 결합상태를 해제시키면 제1해제부(80)의 작동에 의해 체결부재(59)가 파워링 외측으로 분리되고, 파워링을 커플링슬리브(14)로부터 분리시킨 후에 제2해제부(84)를 테이퍼링에 결합시키면 테이퍼링과 플랜지 사이의 간격으로 제2해제부(84)가 삽입되면서 테이퍼링을 플랜지로부턴 멀게 이동시키면서 테이퍼링을 커플링슬리브(14)로부터 분리시키게 된다.
상기한 바와 같이 테이퍼링이 커플링슬리브(14)로부터 분리되면 커플링슬리브(14)로부터 구동축(12) 및 터빈샤프트(10)를 분리시키는데, 본 실시예는, 구동축(12) 또는 터빈샤프트(10)와, 커플링슬리브(14) 사이의 조립 공차가 4.0~6.0mm로 이루어지므로 터빈샤프트(10) 정비작업이 진행되어 터빈샤프트(10)로부터 커플링슬리브(14)를 분리시킬 때에 커플링슬리브(14)가 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
따라서 정기적으로 진행되는 정비작업에 의해 터빈샤프트(10)로부터 커플링슬리브(14)를 분리시킬 때에 커플링슬리브(14)가 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있고, 커플링슬리브(14)의 분리작업을 용이하게 진행할 수 있어 터빈샤프트(10) 정비작업에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있게 된다.
본 실시예의 테이퍼링은, 커플링슬리브(14) 일단에 삽입되고, 구동축(12)과 커플링슬리브(14) 사이에 개재되는 제1경사면(32)이 형성되며, 커플링슬리브(14)의 일단에 형성되는 제1플랜지(16)와 결합되는 제1돌출부(34)를 구비하는 제1테이퍼링(30)과, 커플링슬리브(14) 타단에 삽입되고, 터빈샤프트(10)와 커플링슬리브(14) 사이에 개재되는 제2경사면(36)이 형성되며, 커플링슬리브(14)의 타단에 형성되는 제2플랜지(17)와 결합되는 제2돌출부(38)를 구비하는 제2테이퍼링(35)을 포함한다.
또한, 본 실시예의 파워링은, 제1테이퍼링(30)에 대향되도록 구동축(12)이 삽입되고, 체결부재(59)가 삽입되는 제1결합홀부(56)가 형성되는 제1파워링(52)과, 제2테이퍼링(35)에 대향되도록 터빈샤프트(10)가 삽입되고, 체결부재(59)가 삽입되는 제2결합홀부(58)가 형성되는 제2파워링(54)을 포함한다.
따라서 제1테이퍼링(30)을 커플링슬리브(14)에 삽입하면 제1테이퍼링(30)의 제1경사면(32)이 커플링슬리브(14) 일단 내부로 삽입되면서 커플링슬리브(14) 내벽이 제1경사면(32)에 밀착되면서 제1테이퍼링(30)이 커플링슬리브(14) 내부로 압입되고, 제2테이퍼링(35)을 커플링슬리브(14)에 삽입하면 제2테이퍼링(35)의 제2경사면(36)이 커플링슬리브(14) 타단 내부로 삽입되면서 커플링슬리브(14) 내벽이 제2경사면(36)에 밀착되면서 제2테이퍼링(35)이 커플링슬리브(14) 내부로 압입된다.
이후에, 제1파워링(52)을 제1플랜지(16)에 체결부재(59)에 의해 결합시키면 제1파워링(52)이 제1테이퍼링(30)을 커플링슬리브(14) 내측으로 가압하게 되고, 제2파워링(54)을 제2플랜지(17)에 체결부재(59)에 의해 결합시키면 제2파워링(54)이 제2테이퍼링(35)을 커플링슬리브(14) 내측으로 가압하게 된다.
본 실시예의 제1해제부(80)는, 제1플랜지(16) 또는 제2플랜지(17)에 체결되는 체결부재(59)의 머리부와 제1플랜지(16), 제2플랜지(17), 제1파워링(52) 또는 제2파워링(54) 사이에 개재되는 탄성부재(82)를 포함하므로 체결부재(59)를 제1플랜지(16) 또는 제2플랜지(17)에 체결하면 머리부와 제1플랜지(16), 제2플랜지(17), 제1파워링(52) 또는 제2파워링(54) 사이의 간격이 좁아지면서 탄성부재(82)가 압축되고, 체결부재(59)의 체결상태를 해제시키면 압축되었던 탄성부재(82)가 팽창되면서 체결부재(59)를 제1플랜지(16), 제2플랜지(17), 제1파워링(52) 또는 제2파워링(54) 외측으로 분리시키게 된다.
상기한 바와 같이 작업자는 체결부재(59)를 역방향으로 회전시켜 체결부재(59)의 체결상태를 해제시키는 작업만으로도 체결부재(59)를 제1플랜지(16), 제2플랜지(17), 제1파워링(52) 또는 제2파워링(54)으로부터 외측 방향으로 분리시킬 수 있게 되어 체결부재(59)의 해체작업을 손쉽게 진행할 수 있게 된다.
본 실시예의 제2해제부(84)는, 제1돌출부(34) 또는 제2돌출부(38)에 형성되는 해제홀부(88)와, 해제홀부(88)에 체결되면 제1플랜지(16) 또는 제2플랜지(17) 측으로 돌출되면서 제1돌출부(34)와 제1플랜지(16) 사이의 간격 또는 제2돌출부(38)와 제2플랜지(17) 사이의 간격을 넓히면서 제1테이퍼링(30) 또는 제2테이퍼링(35)을 커플링슬리브(14) 외측으로 분리시키는 해제볼트(86)를 포함한다.
따라서 체결부재(59)를 분리시켜 제1파워링(52) 및 제2파워링(54)을 제1플랜지(16) 및 제2플랜지(17)로부터 먼 방향으로 이동시킨 후에 제1테이퍼링(30) 및 제2테이퍼링(35)의 해제홀부(88)에 해제볼트(86)를 결합시키면 해제볼트(86)가 제1플랜지(16) 또는 제2플랜지(17)를 가압하면서 제1테이퍼링(30) 또는 제2테이퍼링(35)을 커플링슬리브(14)로부터 배출시키게 된다.
상기한 바와 같이 작업자가 제1테이퍼링(30)과 제2테이퍼링(35)에 해제볼트(86)를 체결하는 작업만으로 제1테이퍼링(30)과 제2테이퍼링(35)을 커플링슬리브(14)로부터 분리시킬 수 있어 커플링슬리브(14)가 변형되거나 파손되지 않게 터빈샤프트(10) 및 구동축(12)으로부터 분리시킬 수 있게 된다.
미설명 부호 16a 및 17a는 제1플랜지(16)에 구비되는 제1체결홀부(16a) 및 제2플랜지(17)에 구비되는 제2체결홀부(17a)이고, 미설명 부호 18은 커플링슬리브(14) 일단 내벽에 형성되는 제1가압경사(18)이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치의 균일확장부가 도시된 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치의 제2해제부(84)는, 해제볼트(86)를 해제홀부(88)에 체결하여 해제볼트(86)가 플랜지와 제1돌출부(34) 또는 제2돌출부(38) 사이의 간격으로 돌출될 때에 해제볼트(86)에 의해 가압되는 제1플랜지(16) 또는 제2플랜지(17)의 어느 한 부분에 가압력이 집중되면서 테이퍼링이 커플링슬리브(14)로부터 이격되는 것을 방지하는 균일확장부(90)를 더 포함한다.
본 실시예의 균일확장부(90)는, 플랜지와 제1돌출부(34) 또는 제2돌출부(38) 사이의 간격에 개재되는 튜브부재(92)와, 제1플랜지(16) 또는 제2플랜지(17) 일측면 전체를 동시에 가압하도록 튜브부재(92)에 충전되는 작동유체(94)와, 작동유체(94)를 튜브부재(92) 내측으로 가압하여 충전시킬 수 있도록 튜브부재(92)로부터 돌출되는 분기관에 설치되는 밸브(96)를 포함한다.
커플링슬리브(14) 해체작업이 개지되면 밸브(96)를 개방시켜 튜브부재(92) 내부로 작동유체(94)를 충전시키게 되므로 플랜지와 테이퍼링 사이의 간격이 넓어지도록 튜브부재(92)가 팽창된다.
이때, 작업자의 조작에 의해 테이퍼링에 체결되는 해제볼트(86)가 플랜지를 가압하게 되면 테이퍼링의 일부분에 체결되는 해제볼트(86)가 플랜지의 일부분만을 가압하게 되면서 테이퍼링이 커플링슬리브(14)로부터 이격되면서 테이퍼링이 커플링슬리브(14) 외측으로 분리되지 않는 오작업이 이루어질 수 있는데, 본 실시예는, 해제볼트(86)에 가압되지 않는 부분에서 튜브부재(92) 내부의 압력이 상대적으로 증가하면서 테이퍼링과 플랜지 사이의 간격을 벌리게 된다.
따라서 플랜지 어느 일부분에 가압되는 해제볼트(86)의 가압력이 튜브부재(92)에 의해 플랜지 전체에 전달되어 테이퍼링이 커플링슬리브(14)로부터 이격되지 않고 구동축(12) 또는 터빈샤프트(10)를 따라 슬라이딩되면서 커플링슬리브(14)로부터 손쉽게 분리될 수 있게 된다.
본 실싱예의 튜브부재(92)는, 링 모양으로 형성되어 테이퍼링과 플랜지 사이에 개재되고, 튜브부재(92)에는 복수 개의 통과홀부가 형성되는 해제볼트(86)를 테이퍼링에 체결하면 통과홀부를 통해 튜브부재(92)를 관통하여 플랜지에 접촉되면서 가압력을 전달하게 된다.
이로써, 터빈샤프트와 커플링슬리브 사이의 조립 공차를 증가시켜 정비작업에 의해 터빈샤프트와 커플링슬리브를 분해할 때에 커플링슬리브가 터빈샤프트로부터 용이하게 분해되어 커플링슬리브가 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있고, 터빈샤프트와 커플링슬리브 사이에 테이퍼링을 개재시켜 터빈샤프트와 커플링슬리브 사이의 결합강도를 향상시킬 수 있으며, 커플링슬리브로부터 테이퍼링을 분리시키는 해제부가 구비되어 테이퍼링 및 커플링슬리브의 분해작업을 손쉽게 진행할 수 있고, 해제부의 조작에 의해 커플링슬리브에 가해지는 압력이 커플링슬리브의 플랜지 어느 일부분에 집중되는 것을 방지하고 커플링슬리브의 플랜지 전체에 해제부의 가압력을 균일하게 전달하는 균일확장부가 구비되므로 해제부 조작에 의해 테이퍼링과 커플링슬리브가 이격되면서 테이퍼링의 분해작업이 어려워지는 것을 방지할 수 있는 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치를 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치가 아닌 다른 제품에도 본 발명의 커플링장치가 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 터빈샤프트 12 : 구동축
14 : 커플링슬리브 16 : 제1플랜지
16a : 제1체결홀부 17 : 제2플랜지
17a : 제2체결홀부 18 : 제1가압경사
19 : 제2가압경사 30 : 제1테이퍼링
32 : 제1경사면 34 : 제1돌출부
35 : 제2테이퍼링 36 : 제2경사면
38 : 제2돌출부 52 : 제1파워링
54 : 제2파워링 56 : 제1결합홀부
58 : 제2결합홀부 59 : 체결부재
80 : 제1해제부 82 : 탄성부재
84 : 제2해제부 86 : 해제볼트
88 : 해제홀부 90 : 균일확장부
92 : 튜브부재 94 : 작동유체
96 : 밸브

Claims (8)

  1. 일단부에 수차 발전기용 터빈샤프트가 삽입되고, 타단부에 구동축이 삽입되며, 일단부 및 타단부에 플랜지가 형성되는 커플링슬리브;
    상기 커플링슬리브 일단부에 삽입되어 상기 커플링슬리브와 상기 구동축 또는 상기 터빈샤프트 사이에 개재되는 테이퍼링;
    상기 플랜지에 대향되도록 상기 구동축 또는 상기 터빈샤프트가 삽입되고, 상기 플랜지와 체결부재에 의해 결합되어 상기 테이퍼링을 상기 커플링슬리브에 압입시키는 파워링;
    상기 체결부재를 상기 파워링으로부터 결합상태를 해제시키면 상기 체결부재를 상기 파워링 외측 방향으로 가압하여 배출시키는 제1해제부; 및
    상기 체결부재가 상기 제1해제부에 의해 상기 파워링으로부터 분리된 후에 상기 테이퍼링과 상기 플랜지 사이의 간격을 넓혀 상기 테이퍼링을 상기 커플링슬리브로부터 분리시키는 제2해제부를 포함하고,
    상기 체결부재를 회전시켜 상기 체결부재의 결합상태를 해제시키면 상기 제1해제부의 작동에 의해 상기 체결부재가 상기 파워링 외측으로 분리되고, 상기 파워링을 상기 커플링슬리브로부터 분리시킨 후에 상기 제2해제부를 상기 테이퍼링에 결합시키면 상기 테이퍼링과 상기 플랜지 사이의 간격으로 상기 제2해제부가 삽입되면서 상기 테이퍼링을 상기 플랜지로부턴 멀게 이동시키면서 상기 테이퍼링을 상기 커플링슬리브로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 수차 발전기용 터빈사프트 커플링장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동축 또는 상기 터빈샤프트와, 상기 커플링슬리브 사이의 조립 공차는 4.0~6.0mm로 이루어지므로 상기 터빈샤프트 정비작업이 진행되어 상기 터빈샤프트로부터 상기 커플링슬리브를 분리시킬 때에 상기 커플링슬리브가 변형되거나 파손되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 수차 발전기용 터빈사프트 커플링장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 테이퍼링은,
    상기 커플링슬리브 일단에 삽입되고, 상기 구동축과 상기 커플링슬리브 사이에 개재되는 제1경사면이 형성되며, 상기 커플링슬리브의 일단에 형성되는 제1플랜지와 결합되는 제1돌출부를 구비하는 제1테이퍼링; 및
    상기 커플링슬리브 타단에 삽입되고, 상기 터빈샤프트와 상기 커플링슬리브 사이에 개재되는 제2경사면이 형성되며, 상기 커플링슬리브의 타단에 형성되는 제2플랜지와 결합되는 제2돌출부를 구비하는 제2테이퍼링을 포함하는 것을 특징으로 하는 수차 발전기용 터빈사프트 커플링장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 파워링은,
    상기 제1테이퍼링에 대향되도록 상기 구동축이 삽입되고, 상기 체결부재가 삽입되는 제1결합홀부가 형성되는 제1파워링; 및
    상기 제2테이퍼링에 대향되도록 상기 터빈샤프트가 삽입되고, 상기 체결부재가 삽입되는 제2결합홀부가 형성되는 제2파워링을 포함하는 것을 특징으로 하는 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1해제부는, 상기 제1플랜지에 삽입되는 상기 체결부재의 머리부와 상기 제1플랜지 사이에 개재되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제2해제부는,
    상기 제1돌출부 또는 상기 제2돌출부에 형성되는 해제홀부; 및
    상기 해제홀부에 체결되면 상기 제1플랜지 또는 상기 제2플랜지 측으로 돌출되면서 상기 제1돌출부와 상기 제1플랜지 사이의 간격 또는 상기 제2돌출부와 상기 제2플랜지 사이의 간격을 넓히면서 상기 제1테이퍼링 또는 상기 제2테이퍼링을 상기 커플링슬리브 외측으로 분리시키는 해제볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2해제부는, 상기 해제볼트를 상기 해제홀부에 체결하여 상기 해제볼트가 상기 플랜지와 상기 제1돌출부 또는 상기 제2돌출부 사이의 간격으로 돌출될 때에 상기 해제볼트에 의해 가압되는 상기 제1플랜지 또는 상기 제2플랜지의 어느 한 부분에 가압력이 집중되면서 상기 테이퍼링이 상기 커플링슬리브로부터 이격되는 것을 방지하는 균일확장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 균일확장부는,
    상기 플랜지와 상기 제1돌출부 또는 상기 제2돌출부 사이의 간격에 개재되는 튜브부재;
    상기 제1플랜지 또는 상기 제2플랜지 일측면 전체를 동시에 가압하도록 상기 튜브부재에 충전되는 작동유체; 및
    상기 작동유체를 상기 튜브부재 내측으로 가압하여 충전시킬 수 있도록 상기 튜브부재로부터 돌출되는 분기관에 설치되는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 수차 발전기용 터빈샤프트 커플링장치.
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