KR20150132537A - 커버 플레이트 초기 응력의 복원 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 블레이드는 커버 플레이트(1, 2)를 포함하며, 커버 플레이트들(1, 2) 사이에 방해가 되는 갭(6)이 형성될 때의, 블레이드 열의 수리 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 제1 방법 단계에서, 브레이싱 요소(7)가 커버 플레이트들(1, 2) 사이의 갭(6)에 배열되어, 제2 방법 단계에서 서로 용접되는 것을 특징으로 한다.

Description

커버 플레이트 초기 응력의 복원 방법{METHOD FOR RESTORING A COVER PLATE PRE-TENSION}

본 발명은 커버 플레이트를 구비한 블레이드가 형성되며, 인접한 블레이드의 두 개의 커버 플레이트들 사이에 손상으로 인한 갭이 형성될 때의, 터빈 블레이드 열의 커버 플레이트 초기 응력의 복원 방법에 관한 것이다.

예를 들어 증기 터빈과 같은 터보 기계에서, 유동 매체는 이른바 가이드 베인과 로터 블레이드 사이에서 이동한다. 로터 블레이드는 로터의 표면에 배열되며, 로터는 회전 축을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 개별 로터 블레이드는 이른바 로터 블레이드 열을 구성하는데, 이는, 개별 로터 블레이드가 주연 방향으로 로터 표면에 배열된다는 것을 의미한다.

로터는 유동 방향으로 차례로 배열된 블레이드 열을 구비하여 하우징 내에 배열되며, 하우징의 내측 면 상에 가이드 베인이 배열된다. 이 경우에, 가이드 베인은 마찬가지로 주연 방향으로 차례로 배열되어 가이드 베인 열을 형성하도록 배열된다. 이에 의해, 가이드 베인과 로터 블레이드 열 사이에는 유동 매체가 관류하는 유동 채널이 형성된다. 터보 기계에 대한 예로서의 증기 터빈에서 유동 매체로서의 증기가 유동 채널을 따라 유동한다.

유동 채널 내에서 유동 매체가 이동함으로써 로터가 회전 운동으로 전환된다. 이러한 회전은 예를 들어 전기 발전기를 구동하기 위해 사용될 수 있다.

로터 블레이드는 공기 역학적 프로파일을 포함하며, 로터 블레이드는 회전 축에서 볼 때 단부 측에 이른바 커버 플레이트를 포함한다. 이러한 커버 플레이트는 로터 블레이드 단부에 배열되어 유동 채널에 대한 경계를 형성한다. 이렇게 구성된 터보 기계의 작동 중에, 로터 블레이드 열의 개별 슈라우드(shroud)와, 이에 대향하여 놓인 하우징 내의 밀폐 스트립 또는 가이드 베인의 경우에는 이에 대향하여 놓인 로터 사이에 접촉이 발생할 수 있는데, 이는 높은 재료 부하를 야기할 수 있다. 이는 원하지 않는 슈라우드에 대한 손상을 야기할 수 있다. 손상은, 작동 중에 블레이드의 방해되는 진동을 야기할 수도 있는 예를 들어 개별 커버 플레이트들 사이의 갭일 수도 있다.

상술된 유형의 갭은 가소화로 인해 가이드 베인 또는 로터 블레이드에 형성될 수 있다.

추가의 손상을 방지하기 위해, 훼손된 로터 블레이드 또는 가이드 베인이 교체되어야 하는데, 이는 큰 낭비일 수 있고, 단지 계획된 점검 중에만 실행된다. 이러한 교체는 당연히, 대체 블레이드의 상응하는 재고품이 제공되는 경우에만 실행될 수 있다.

이러한 손상에 대처하기 위한 다른 가능성은 상태를 문서화하고, 결정된 수리를 후속되는 점검으로 미루는 것이다. 그러나 이에 의해, 가능한 블레이드 균열로 인해 작동 위험이 증가된다. 다른 가능성은, 전체 블레이드 조립체가 결함있는 갭에 의해 전체적으로 위험에 처하게 될 수도 있다는 것이다.

본 발명은 이를 시정하는 것이다.

본 발명의 과제는, 두 개의 커버 플레이트들 사이에 손상으로 인한 갭이 발생할 때 손상의 추가의 증가를 방지하는, 슈라우드를 구비한 블레이드에 사용되는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제는 커버 플레이트를 구비한 블레이드가 형성되며, 인접한 블레이드의 두 개의 커버 플레이트들 사이에 손상으로 인한 갭이 형성될 때의, 터빈 블레이드 열의 커버 플레이트 초기 응력의 복원 방법에 의해 해결되며,

되며, 상기 방법은

- 브레이싱(bracing) 요소를 갭 내에 삽입하는 단계,

- 브레이싱 요소를 슈라우드와 용접하는 단계를 포함한다.

브레이싱 요소는 쐐기 편을 구비하여 형성되며, 쐐기 편은 쐐기 형태이며 갭 내에 배치된다. 따라서, 브레이싱 요소는 갭 내로 돌출하며 쐐기 형태로 형성된 쐐기 편을 포함한다. 쐐기 편의 이러한 특수 형태에 의해 두 개의 슈라우드들 사이에 힘이 인가됨으로써, 슈라우드 내에 초기 응력이 다시 형성될 수 있다. 다시 말해, 그 커버 플레이트가 슈라우드 조립체를 형성하는 블레이드 열은 초기 응력이 형성되도록 다시 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 추가의 구성 부품, 즉, 브레이싱 요소를 커버 플레이트들 사이에 배열함으로써, 블레이드의 비싼 교체에 대처하는 것이 제안된다. 이러한 브레이싱 요소는 블레이드 열의 내측 면으로부터 갭 내로 삽입되고, 내측으로부터 또는 외측으로부터 용접된다.

본 발명에 따른 방법의 장점은 블레이드 열이 다시 초기 응력을 가질 수 있다는 것이다. 따라서, 그 다음 검사 시까지 블레이드 열의 이러한 브레이싱이 비용 효율적으로 보장된다. 이에 의해, 터빈의 작동상 안전한 이용이 경우에 따른 손상을 방지하며, 블레이드 열의 추가의 훼손이 방지될 수 있다. 블레이드 열은 블레이드 조립체를 형성한다. 이에 의해, 블레이드 조립체가 추가의 손상 발생에 대해 보호된다.

바람직한 개선예는 종속 청구항에 명시된다.

바람직한 다른 개선예에서, 브레이싱 요소가 T-형으로 형성되며 쐐기 편은 가로 바아에 대해 수직으로 배열된다.

이러한 T-형 형태를 통해 브레이싱 요소가 결함있는 갭 내로 삽입되는 것이 쉬워진다. 또한, 예를 들어 원심력과 같은 힘으로 인해, 슈라우드들 사이에서 브레이싱 요소의 운동이 효과적으로 방지된다.

가로 바아가 슈라우드 하부에 놓이도록 브레이싱 요소가 배열되는 것은 바람직하다. 이는, 가로 바아가 유동 채널 내에 배열된다는 것을 의미한다. 따라서, 가로 바아가 불필요하게 큰 형태를 가질 필요가 없다.

바람직한 다른 개선예에서, 브레이싱 요소의 삽입을 통해 슈라우들 사이에 힘이 인가되는데, 이는 슈라우드들의 상호 가압을 유도한다. 이에 의해, 슈라우드 조립체 또는 블레이드 조립체 내의 초기 응력이 다시 가능하게 된다.

본 발명의 상술된 특성, 특징 및 장점, 그리고 어떻게 이들이 달성되는지는, 도면을 참조로 상세히 설명되는 이하의 실시예의 설명을 참조로 명료하고 명확하게 이해될 것이다.

이하, 본 발명의 실시예가 도면을 참조로 설명된다. 도면은 실시예를 척도에 따라 도시하는 것이 아니라, 오히려, 설명을 위해 유효한 도면은 개략적이고 그리고/또는 약간 왜곡된 형태로 도시된다. 도면에서 직접 인식 가능한 교시의 보충과 관련하여, 대응하는 종래 기술이 참조된다.

도 1은 두 개의 슈라우드의 평면도를 도시한다.
도 2는 블레이드 열의 일 부분의 단면도를 도시한다.
도 3은 블레이드 열의 일 부분의 사시도를 도시한다.
도 4는 블레이드 열의 일 부분의 사시도를 도시한다.

도 1에는 제1 커버 플레이트(1) 및 제2 커버 플레이트(2)의 평면도가 도시된다. 제1 커버 플레이트(1) 및 제2 커버 플레이트(2)는 블레이드 프로파일(3)의 단부 측에 배열된다. 블레이드 프로파일(3)은 도 1에서 점선으로 도시된다. 제1 커버 플레이트(1) 및 제2 커버 플레이트(2)는 블레이드 프로파일(3) 및 블레이드 기부(4)와 함께 각각 하나의 블레이드를 형성한다. 가이드 베인의 경우에, 블레이드 기부는 하우징 내에 배열된다. 로터 블레이드의 경우에, 블레이드 기부(4)는 로터 상에 배열된다. 본 발명은, 가이드 베인뿐만 아니라 로터 블레이드에 대해서도 적용 가능하다. 제1 커버 플레이트(1) 및 제2 커버 플레이트(2)는 주연 방향(5)으로 배열된다. 제1 커버 플레이트(1) 및 제2 커버 플레이트(2) 사이에는 손상으로 표시될 수 있는 갭(6)이 형성될 수 있다. 블레이드는 주연 방향(5)으로 블레이드 열의 차례로 배열된 배열을 형성한다. 도 1에서, 인접한 두 개의 블레이드의 제1 커버 플레이트(1) 및 제2 커버 플레이트(2) 사이에 손상으로 인한 갭(6)이 형성된다. 블레이드 열의 수리 방법은, 제1 단계에서, 브레이싱 요소(7)가 갭(6) 내로 삽입되는 것을 제공한다. 제2 단계에서, 브레이싱 요소가 커버 플레이트(1, 2)와 용접된다.

용접은 제1 커버 플레이트(1) 또는 제2 커버 플레이트(2)의 하부, 외부 또는 전방측에서 수행될 수 있으며, 또한 제1 커버 플레이트(1) 또는 제2 커버 플레이트(2)의 외부에서도 수행될 수 있다.

커버 플레이트(1, 2)는 조립체 내에서 주연부를 둘러싸도록 배열되어 슈라우드를 형성한다.

브레이싱 요소(7)는 쐐기 형태이며 갭(6) 내에 배열된 쐐기 편(8)을 구비하여 형성된다. 이 경우에, 쐐기 편(8)은, 제1 커버 플레이트(1) 또는 제2 커버 플레이트(2) 방향으로의 쐐기 편(8)의 운동이 제1 커버 플레이트(1) 또는 제2 커버 플레이트(2)의 상호 가압을 유도하는 힘을 인가하는 쐐기 형태로 형성된다.

브레이싱 요소(7)는 T-형으로 형성되며, 쐐기 편(8)은 가로 바아(9) 상에 수직으로 배열된다. 따라서, 가로 바아(9)는 내측에서 제1 커버 플레이트(1) 또는 제2 커버 플레이트(2) 상에 배열된다.

브레이싱 요소(7)의 삽입은 제1 커버 플레이트(1) 또는 제2 커버 플레이트(2)의 상호 가압을 유도하는, 제1 커버 플레이트(1) 또는 제2 커버 플레이트(2) 사이의 힘을 형성한다.

도 2는 블레이드 열의 일 부분의 단면도를 도시한다. 이 경우에, 브레이싱 요소(7)는 조립된 상태, 즉, 본 발명에 따른 수리 공정 후를 도시한다. 브레이싱 요소(7)는 제1 커버 플레이트(1) 또는 제2 커버 플레이트(2)와 용접된다. 용접은 슈라우드 표면(10) 또는 슈라우드 내측 면(11)에서 수행될 수 있다.

도 3에는 블레이드 열의 사시도가 도시된다. 명확성을 위해, 도면에는 단지 하나의 브레이싱 요소(7) 만이 도시된다. 블레이드 열의 수리를 위한 본 발명에 따른 방법에 의해, 복수의 브레이싱 요소(7)가 인접한 두 개의 커버 플레이트들 사이에 배열되는 것이 물론 가능하다.

도 4는 브레이싱 요소(7)의 대안적인 실시예를 도시한다. 도 3과는 반대로, 브레이싱 요소(7)가 대략 180°회전되어 형성된다. 이는, 가로 바아(9)가 커버 플레이트(2)의 상부에 배열되는 것을 의미한다. 따라서, 쐐기 편(8)이 두 개의 커버 플레이트들(2) 사이에 놓인다. 그러나 이는 쐐기 형태로 형성될 필요는 없다. 오히려, 쐐기 편(8)이 실질적으로 커버 플레이트(2)의 지지 면에 대해 평행으로 구성될 수 있다. 브레이싱 요소(7)가 작동 중에 슈라우드로부터 이탈되지 않도록, 브레이싱 요소가 커버 플레이트(2)에 용접된다.

본 발명은 증기 터빈에 적용될 수 있다.

본 발명이 바람직한 실시예에서 상세히 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 공개된 실시예로 한정되지 않으며, 다른 변형예들이 발명의 보호 범위를 벗어나지 않으면서 통상의 기술자에 의해 도출될 수 있다.

Claims (4)

1. 커버 플레이트(1, 2)를 구비한 블레이드가 형성되며, 인접한 블레이드의 두 개의 커버 플레이트들(1, 2) 사이에 손상으로 인한 갭(6)이 형성될 때의, 터빈 블레이드 열의 커버 플레이트 초기 응력의 복원 방법이며, 상기 방법은,
   - 브레이싱 요소(7)를 갭(6) 내에 삽입하는 단계와,
   - 브레이싱 요소(7)를 커버 플레이트(1, 2)와 용접하는 단계를 포함하는 커버 플레이트 초기 응력의 복원 방법에 있어서,
   브레이싱 요소(7)는 쐐기 편(8)을 구비하여 형성되며, 쐐기 편은 쐐기 형태이며 갭(6) 내에 배치되는, 커버 플레이트 초기 응력의 복원 방법.
2. 제1항에 있어서, 브레이싱 요소(7)는 T-형으로 형성되며, 쐐기 편(8)은 가로 바아(9)에 대해 수직으로 배열되는, 커버 플레이트 초기 응력의 복원 방법.
3. 제2항에 있어서, 브레이싱 요소(7)는, 가로 바아(9)가 커버 플레이트(1, 2)의 하부에 놓이도록 배열되는, 커버 플레이트 초기 응력의 복원 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 브레이싱 요소(7)의 삽입을 통해, 커버 플레이트들(1, 2)의 상호 가압을 유도하는 힘이 커버 플레이트들(1, 2) 사이에 형성되는, 커버 플레이트 초기 응력의 복원 방법.

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