KR200325733Y1

KR200325733Y1 - 회전체와 고정체 사이의 실링부재

Info

Publication number: KR200325733Y1
Application number: KR20-2003-0016093U
Authority: KR
Inventors: 김대중
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2003-09-13

Abstract

본 고안은 회전체와 이런 회전체를 회전 가능하게 지지하는 고정체의 사이로 누설되는 유체의 양을 감소하기 위한 실링부재에 있어서, 회전체와 접하여 마모되더라도 초기의 간극을 유지하여 누설되는 유체의 양을 지속적으로 균일하게 유지하는 실링부재를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 회전체(1)가 회전 가능하도록 회전체(1)의 둘레를 감싸 지지하는 고정체(2)와 회전체(1)의 사이로 누설되는 유체의 양을 감소시키기 위한 실링부재에 있어서, 회전체(1)와 대응하는 고정체(2)의 내주면을 따라 형성된 슬롯(140)과, 슬롯(140)의 내부에서 회전체(1)가 위치한 방향으로 회전하되 슬롯(140)의 입구에 걸려 슬롯(140)의 내부에 위치하는 몸체(110)와, 몸체(110)에 고정되며 슬롯(140)의 입구를 통해 회전체(1)의 방향으로 연장된 브러시(120)와, 몸체(110)와 슬롯(140)의 안쪽면의 사이에 위치하여 몸체(110)가 회전체(1) 쪽으로 회전하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재(130)를 포함하며, 슬롯(140)의 일측에는 몸체(110)를 슬롯(140)을 따라 내부에 장전하도록 몸체(110)의 길이보다 큰 공간부가 형성되게 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 회전체와 고정체 사이의 실링부재는 회전체와 접하여 실링부재가 마모되더라도 브러시 자체를 이동하여 회전체와 브러시 사이의 간극을 일정하게 유지함으로써, 유체의 누설량의 변화를 줄이면서 누설량을 최소화 하여 발전효율을 향상시킨다는 장점이 있다.

또한, 본 고안의 회전체와 고정체 사이의 실링부재는 회전체와 접하는 실링부재가 부하의 정도에 따라 마모되는 부위가 달리짐으로써, 브러시의 수명을 연장할 수 있다는 장점이 있다.

Description

회전체와 고정체 사이의 실링부재{SEALING DEVICE BETWEEN ROTOR AND FIXZTION}

본 고안은 회전체와 이런 회전체를 회전 가능하게 지지하는 고정체의 사이로 누설되는 유체의 양을 감소하기 위한 실링부재에 관한 것이며, 특히, 회전체와 접하여 마모되더라도 초기의 간극을 유지하여 누설되는 유체의 양을 지속적으로 균일하게 유지하는 실링부재를 제공하는데 그 목적이 있다.

일반적인 회전기계장치에 있어서, 고정체와 회전체의 사이로 유체가 누설되는 것을 차단하기 위해 다양한 모양 및 방식의 실링부재가 개발되었다.

그 대표적인 예로 증기터빈을 들 수 있으며, 터빈의 회전체인 로터를 감싸 위치하는 고정체인 버켓팁부, 다이아프레임 패킹부 및, 축 단부의 패킹부에는 다수 개의 실링부재가 설치되어 회전체와 고정체의 사이로 누설되는 유체의 양을 감소한다. 이와 같이 실링부재에 의해 누설되는 유체의 양이 감소됨으로써, 그 만큼 발전효율이 향상된다.

도면에서, 도 1은 종래 기술에 따른 실링부재를 나타낸 단면도이다.

도 1에 보이듯이, 회전체(1)와 고정체(2)의 사이로 누설되는 유체의 양을 감소하기 위해 설치되는 종래의 실링부재(3)는 일반적으로 고정체(2)에 고정되어 회전체(1)의 원주방향을 따라 고정된다. 즉, 회전체(1)와 그 둘레를 감싸는 구조의 고정체(2)에 있어서, 고정체(2)에 실링부재(3)의 일단부가 부착되고, 타단은 회전체(1)의 외주면 방향으로 연장된다. 이와 같은 실링부재(3)의 실링효율을 증가시키기 위해서는 실링부재(3)의 타단이 회전체(1)의 외주면에 최대한 근접해 위치하는 것이 바람직하다.

하지만, 증기터빈과 같이 고온고압의 증기가 회전체(1)로 유입되면,회전체(1)는 열팽창하게 된다. 이와 같이 열팽창된 회전체(1)는 실링부재(3)의 단부와 접한 상태로 회전한다. 그러면 회전체(1)와 접한 실링부재(3)의 단부는 마모되고, 마모량 만큼의 간극이 회전체(1)와 실링부재(3)의 사이에 형성된다. 이와 같은 간극을 통해 유체가 누설되며, 그럼으로써 발전효율은 떨어진다.

한편, 앞에서는 실링부재(3)의 마모가 회전체(1)의 열팽창에 의해 발생한다라고 설명하였으나, 열팽창 뿐만 아니라, 회전체(1)의 오정렬 및 진동에 의해 발생할 수 있다.

본 고안은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 실링부재가 마모되더라도 탄성력에 의해 실링부재가 회전체의 외주면으로 이동하여 일정한 간극을 유지하여 일정한 실링조건을 형성하는 회전체와 고정체 사이의 실링부재를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 실링부재를 나타낸 단면도이고,

도 2는 본 고안의 한 실시예에 따른 실링부재를 나타낸 사시도이고,

도 3은 도 2에 도시된 실링부재가 저부하시에 작동상태를 나타낸 단면도이며,

도 4는 도 2에 도시된 실링부재가 고부하시에 작동상태를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 회전체 2 : 고정체

100 : 실링부재 110 : 몸체

120 : 브러시 130 : 탄성부재

140 : 슬롯

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 회전체가 회전 가능하도록 상기 회전체의 둘레를 감싸 지지하는 고정체와 상기 회전체의 사이로 누설되는 유체의 양을 감소시키기 위한 실링부재에 있어서, 상기 회전체와 대응하는 상기 고정체의 내주면을 따라 형성된 슬롯과, 상기 슬롯의 내부에서 상기 회전체가 위치한 방향으로 회전하되 상기 슬롯의 입구에 걸려 상기 슬롯의 내부에 위치하는 몸체와, 상기 몸체에 고정되며 상기 슬롯의 입구를 통해 상기 회전체의 방향으로 연장된 브러시와, 상기 몸체와 상기 슬롯의 안쪽면의 사이에 위치하여 상기 몸체가 상기 회전체 쪽으로 회전하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하며, 상기 슬롯의 일측에는 상기 몸체를 상기 슬롯을 따라 내부에 장전하도록 상기 몸체의 길이보다 큰 공간부가 형성되게 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 상기 몸체는 그 길이방향으로 상기 고정체의 내주면과 대응하여 만곡되며 상기 몸체의 횡단면은 이등변삼각형의 형태로서, 상기 이등변삼각형에서 밑면에 해당하는 면에는 걸림부가 형성된다.

또한, 본 고안의 상기 슬롯에는 그 내부에 위치한 상기 몸체에 고정된 브러시가 상기 슬롯의 외부로 돌출되도록 내부면적보다 좁은 입구가 형성되며, 상기 몸체의 밑면과 대응하는 상기 슬롯의 내측면에는 요홈이 형성되어 상기 몸체의 걸림부가 상기 요홈에 삽입되어 상기 회전체 쪽으로 선회 가능한다.

또한, 본 고안의 상기 유체의 누설방향에 있어 상기 몸체에는 상기 브러시의 후방에 백플레이트가 고정되어 상기 브러시를 지지한다.

아래에서, 본 고안에 따른 회전체와 고정체 사이의 실링부재의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 2는 본 고안의 한 실시예에 따른 실링부재를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 실링부재가 저부하시에 작동상태를 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 실링부재가 고부하시에 작동상태를 나타낸 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실링부재(100)는 크게 고정체(2)의 내주면을 따라 형성된 슬롯(140)에 삽입되어 위치하는 몸체(110)와, 상기 몸체(110)에 고정되어 상기 회전체 방향으로 연장된 브러시(120)와, 슬롯(140) 안쪽면과 몸체(110)의 사이에 위치하여 몸체(110)가 회전체(1) 방향으로 회전하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함한다.

아래에서는 본 고안에 따른 회전체와 고정체 사이의 실링부재에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 2에 보이듯이, 실링부재(100)의 몸체(110)는 그 횡단면이 이등변삼각형의 형상으로서 몸체(110)의 길이방향에 있어서 고정체(2)의 내주면과 대응하게 만곡된다. 그리고 상기 이등변삼각형의 밑변에 상응하는 몸체(110)의 밑면(113)은 소정의 곡률반경으로 라운드 가공되며, 이런 밑면(113)의 상단에는 몸체(110)의 제1 빗면(111)과 연장된 걸림부(115)가 형성된다. 이런 걸림부(115)의 끝단면은 소정의 곡률반경으로 라운드 가공된다.

한편, 이런 몸체(110)에 있어서, 이등변삼각형의 제2 빗변에 상응하는 제2 빗면(112)에는 강재 모(121)로 이루어진 브러시(120)가 고정되어 몸체(110)의 길이방향으로 형성된다. 그리고, 이런 몸체(110)의 제2 빗면(112)에는 백플레이트(Back Plate)(125)가 고정된다. 이런 백플레이트(125)는 유체의 누설방향에 있어서, 브러시(120)의 후방에 위치하여 고정되며, 이런 백플레이트(125)는 유체의 압력에 의해 브러시(120)의 강재 모(121)가 소성변형되는 것을 방지한다.

또한, 이런 몸체(110)에 있어서, 제1 빗면(111)에는 코일스프링(130)이 몸체(110)의 길이방향으로 다수 지점에 위치하되, 코일스프링(130)의 일단은 몸체(110)의 제1 빗면(111)에 고정된다.

이와 같은 실링부재(100)는 고정체(2)의 내주면을 따라 위치하는 슬롯(140)에 삽입되어 위치한다. 고정체(2)의 슬롯(140)은 브러시(120)가 고정체(2)의 내주면 밖으로 돌출되며, 슬롯(140)에 삽입된 몸체(110)가 밖으로 이탈되지 않도록 2개의 걸림턱(141, 142)이 형성된다. 몸체(110)는 이런 2개의 걸림턱(141, 142)에 걸려 고정체(2)의 슬롯(140) 내부에 위치한다.

여기에서 2개의 걸림턱(141, 142) 중에 제1 걸림턱(141)은 몸체(110)의 제1 빗면(111)과 제2 빗면(112)이 만나는 모서리에 대응하는 부위에서 제2 빗면(112)과 마주하는 부분으로 연장되어 형성되고, 제2 걸림턱(142)은 몸체(110)의 모서리를 기점으로 몸체(110)가 회전할 때에 몸체(110)의 걸림부(115)가 하부방향으로 더 이상 회전하지 못하도록 걸림부(115)와 접하는 부분이다.

따라서, 슬롯(140)은 몸체(110)의 제1 빗면(111)과 제2 빗면(112)이 만나는 모서리를 기점으로 몸체(110)가 그 밑면(113)을 따라 소정의 각도만큼 회전할 수 있게 형성된다. 여기에서 몸체(110)의 밑면(113)과 대응하는 슬롯(140)의 밑면에는 몸체(110)의 걸림부(115)가 삽입되어 상기 몸체(110)의 회전각도만큼 회전 가능하게 요홈(143)이 형성되며, 요홈(143)의 내측면이 제2 걸림턱(142)에 해당한다.

한편, 코일스프링(130)은 몸체(110)와 슬롯(140)의 안쪽면과 접하여 압축된 상태로 위치하며, 코일스프링(130)의 탄성복원력은 몸체(110)가 상기 회전체(1)의 방향으로 이동하게 작용한다. 따라서, 몸체(110)는 이런 코일스프링(130)의 탄성복원력에 의해 회전체(1) 방향으로 회전하되, 몸체(110)의 걸림부(115)는 제2 걸림턱(142)에 접하면서 더 이상 회전체(1) 방향으로 회전하지 못하게 된다.

하지만, 몸체(110)의 걸림부(115)가 제2 걸림턱(142)과 접하는 지점까지 회전하게 되면, 브러시(120)의 자유단면은 도 3에 도시된 바와 같이, 회전체(1)와 소정의 각도(θ1)로 비스듬히 위치하게 된다.

이런 상태에서 회전체(1)가 고속 회전하게 되면, 도 4에 보이듯이, 몸체(110)에 고부하가 걸리면서 몸체(110)는 모서리를 기점으로 부양하게 되는데, 이때 브러시(120) 자유단면과 회전체(1)의 각도(θ2)는 저속회전시의 각도(θ1)보다 작다.

이와 같이, 회전체(1)의 회전속도에 따라 브러시(120)의 기울기가 가변하면서 회전체(1)와 접하는 부위도 가변한다. 따라서, 마모되는 부위가 회전속도에 따라 달라진다.

또한, 본 고안에서는 브러시(120)의 일부분이 마모되더라도 코일스프링(130)의 탄성복원력이 브러시(120)를 회전체(1)의 방향을 가압하기 때문에, 브러시(120)의 일부분이 마모되더라도 몸체(110)가 회전하여 회전체(1)와 브러시(120)의 간격을 일정하게 조절한다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같은 실링부재(100)를 고정체(2)에 설치함에 있어서, 고정체(2)의 일부분에는 상기 실링부재(100)를 슬롯에 삽입할 수 있는 공간부(도면에 도시안됨) 즉, 실링부재(100)의 길이이상으로 개방된 공간부가 슬롯(140)의 일측에 형성된다.

이런 공간부에 도 2에 도시된 실링부재(100)를 삽입하고, 실링부재(100)를 슬롯(140)을 따라 슬라이딩시켜 고정체(2)의 내주면을 따라 다수 개의 실링부재(100)를 장전하여 고정체(2)와 회전체(1)의 사이를 실링한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안의 회전체와 고정체 사이의 실링부재는 회전체와 접하여 실링부재가 마모되더라도 브러시 자체를 이동하여 회전체와 브러시 사이의 간극을 일정하게 유지함으로써, 유체의 누설량의 변화를 줄이면서 누설량을 최소화 하여 발전효율을 향상시킨다는 장점이 있다.

이상에서 본 고안의 회전체와 고정체 사이의 실링부재에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 고안의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다.

Claims

회전체가 회전 가능하도록 상기 회전체의 둘레를 감싸 지지하는 고정체와 상기 회전체의 사이로 누설되는 유체의 양을 감소시키기 위한 실링부재에 있어서,

상기 회전체와 대응하는 상기 고정체의 내주면을 따라 형성된 슬롯과,

상기 슬롯의 내부에서 상기 회전체가 위치한 방향으로 회전하되 상기 슬롯의 입구에 걸려 상기 슬롯의 내부에 위치하는 몸체와,

상기 몸체에 고정되며 상기 슬롯의 입구를 통해 상기 회전체의 방향으로 연장된 브러시와,

상기 몸체와 상기 슬롯의 안쪽면의 사이에 위치하여 상기 몸체가 상기 회전체 쪽으로 회전하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하며,

상기 슬롯의 일측에는 상기 몸체를 상기 슬롯을 따라 내부에 장전하도록 상기 몸체의 길이보다 큰 공간부가 형성된 것을 특징으로 하는 실링부재.
제1항에 있어서,

상기 몸체는 그 길이방향으로 상기 고정체의 내주면과 대응하여 만곡되며 상기 몸체의 횡단면은 이등변삼각형의 형태로서, 상기 이등변삼각형에서 밑면에 해당하는 면에는 걸림부가 형성된 것을 특징으로 하는 실링부재.
제2항에 있어서,

상기 슬롯에는 그 내부에 위치한 상기 몸체에 고정된 브러시가 상기 슬롯의 외부로 돌출되도록 내부면적보다 좁은 입구가 형성되며, 상기 몸체의 밑면과 대응하는 상기 슬롯의 내측면에는 요홈이 형성되어 상기 몸체의 걸림부가 상기 요홈에 삽입되어 상기 회전체 쪽으로 선회 가능한 것을 특징으로 하는 실링부재.
제1항에 있어서,

상기 유체의 누설방향에 있어 상기 몸체에는 상기 브러시의 후방에 백플레이트가 고정되어 상기 브러시를 지지하는 것을 특징으로 하는 실링부재.