KR20160067160A - 회전 기계용 케이싱 및 이를 포함하는 회전 기계 - Google Patents

회전 기계용 케이싱 및 이를 포함하는 회전 기계 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 회전 기계(10)용 케이싱(1)은:
- 상기 회전 기계(10)의 로터를 수용하는 내부 용적(V)을 획정하는 내면(S);
- 분할 가능한 방식으로 결합되는 제1 쉘(11) 및 제2 쉘(12)로서, 이들 쉘의 결합시에 서로 접촉하는 제1 분할면(13a) 및 제2 분할면(14a)을 구비하는 제1 분할 플랜지(13) 및 제2 분할 플랜지(14)를 각각 포함하는 것인 제1 쉘 및 제2 쉘;
- 상기 제1 분할면(13a) 및 제2 분할면(14a)을 통과하며 복수의 볼트를 수용하는 상기 제1 분할 플랜지(13) 및 제2 분할 플랜지(14) 상의 복수의 구멍(17);
- 상기 복수의 구멍을 연결하는 제1 홈(21);
- 상기 제1 홈(21)과 상기 케이싱(1)의 상기 내면(S)의 사이에 있는 제2 홈(22); 및
- 상기 제1 홈(21) 및 제2 홈(22)으로 그리고 상기 제1 홈(21) 및 제2 홈(22)으로부터 유체를 각각 순환하기 위한 제1 덕트(23) 및 제2 덕트(24)를 포함한다.

Description

회전 기계용 케이싱 및 이를 포함하는 회전 기계{CASING FOR A ROTATING MACHINE AND ROTATING MACHINE INCLUDING SUCH CASING}
본 발명은, 예를 들어 가스 압축기 또는 증기 터빈 등과 같은 터보 기계 등의, 회전 기계용의 케이싱으로서, 케이싱의 밀봉 성능을 제어하는 밀봉 장치를 포함하는 케이싱에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 케이싱을 포함하는 회전 기계에 관한 것이다.
전술한 분야에서, 각각의 분할 플랜지를 따라 결합되는 2개의 하프 쉘을 구비하는 케이싱으로서, 복수의 볼트를 통해 분할 플랜지들에 가해지는 당김 힘에 의해 밀봉이 허용되는 케이싱을 구축하는 것은 알려져 있다. 일부 용례에서는, 볼트 구멍 주위의 영역을 가공하여 접촉 면적을 감소시키고, 이를 통해 밀봉을 개선한다.
통상적으로, 분할 플랜지로부터의 가스 누출을 검출하는 수단은 회전 기계 내부에 존재하지 않는다. 외부로의 가스 누출을 방지하기 위한 기존의 해결 방안, 예컨대 US 8118551호에 기술되어 있는 해결 방안은, 생산 중에 추가적인 구성요소 또는 작업을 수반하고, 분할 플랜지의 볼트를 프로세스 가스에의 노출로부터 보호하는 것을 허용하지 않는다. 기존의 해결 방안, 특히 US 8118551호에 기술되어 있는 해결 방안의 단점은 다음과 같다:
- 인력 또는 기계에 대한 위험을 방지하기 위한 예방 동작이 불가능함. 특히 유해하거나 공격적인 가스를 처리하는 경우, 누출의 발생시에는 비상 대응만이 채택될 수 있다;
- 프로세스 가스의 누출의 발생시에는, 누출 근원의 제어가 불가능하고, 점검을 위해서는 그리고 가능한 시정 조치를 정하기 위해서는, 일반적으로 기계의 정지가 요구된다;
- 알려진 해결 방안은 API 617에서 벗어나 있거나 혹은 생산 및 유지 보수 동안에 비용 및 복잡도를 증가시키는 추가적인 구성요소 또는 작업을 수반한다;
- 밀봉 성능 및 궁극적인 누출을 수동적으로 또는 능동적으로 제어하기 위한 내장 제어 시스템이 적용될 수 없다.
따라서, 전술한 애로 사항을 방지할 수 있는 개선된 케이싱을 제공하는 것은 바람직할 것이다.
제1 실시형태에 따르면, 본 발명은 회전 기계용 케이싱을 제공함으로써 상기한 목적을 달성하는데, 이 회전 기계용 케이싱은:
- 상기 회전 기계의 로터를 수용하는 내부 용적을 획정하는 내면;
- 상기 내부 용적을 구성하기 위해 분할 가능한 방식으로 결합되는 제1 및 제2 쉘로서, 이들 쉘의 결합시에 서로 접촉하는 제1 및 제2 분할면을 각각 구비하는 제1 및 제2 분할 플랜지를 각각 포함하는 것인 제1 및 제2 쉘;
- 상기 제1 및 제2 분할면을 통과하는 상기 제1 및 제2 분할 플랜지 상의 복수의 구멍으로서, 상기 제1 및 제2 쉘을 연결하는 복수의 볼트를 수용하도록 치수가 설정되어 있는 것인 복수의 구멍;
- 상기 제1 및 제2 분할면 중의 어느 한쪽에 있고 상기 복수의 구멍을 연결하는 제1 홈;
- 상기 제1 및 제2 분할면 중의 어느 한쪽에 있고 상기 제1 홈과 상기 케이싱의 상기 내면의 사이에 있는 제2 홈;
- 상기 제1 및 제2 플랜지 중의 어느 한쪽의 안에 있고 상기 제1 홈으로 그리고 상기 제1 홈으로부터 유체를 순환하기 위한 제1 덕트; 및
- 상기 제1 및 제2 플랜지 중의 어느 한쪽의 안에 있고 상기 제2 홈으로 그리고 상기 제2 홈으로부터 유체를 순환하기 위한 제2 덕트를 포함하는 것이다.
볼트 구멍의 주위에 분리 홈이 존재하고, 이 분리 홈과 케이싱의 내경부의 사이에 다른 홈, 즉 제어 홈이 존재함으로써, 회전 기계의 내부 용적으로부터의 프로세스 가스의 누출을 유효하게 모니터링 및 제어하는 것이 가능해진다.
본 발명의 그 밖의 객체 특징 및 이점은, 이하의 도면과 함께 본 발명의 실시형태들에 대한 이하의 설명을 읽음으로써 명백해질 것이다.
- 도 1은 본 발명에 따른 케이싱을 포함하는 회전 기계를 보여주는 도면이고;
- 도 2는 도 1에 도시된 케이싱의 세부 구성을 보여주는 단면도이며;
- 도 3은 도 1에 도시된 케이싱의 세부 구성을 보여주는 종단면도이고;
- 도 4는 도 3에서의 세부 구성 의 확대도이며;
- 도 5는 본 발명의 케이싱을 포함하는 기계의 부분 개략도이다.
첨부 도면들을 참조해 보면, 예를 들어 증기 터빈(도시 생략) 또는 가스 압축기(도 1) 등의, 회전 기계(10)용의 케이싱(1)은, 회전 기계(1)의 로터를 수용하는 내부 용적(V)을 획정하는 내면(S)을 포함한다. 케이싱(1)은 내부 용적(V)을 구성하기 위해 분할 가능한 방식으로 결합되는 제1 상측 쉘(11) 및 제2 하측 쉘(12)을 포함한다. 제1 상측 쉘(11) 및 제2 하측 쉘(12)은, 제1 분할면(13a) 및 제2 분할면(13a)을 각각 구비하는 제1 분할 플랜지(13) 및 제2 분할 플랜지(14)를 각각 포함한다. 제1 상측 쉘(11) 및 제2 하측 쉘(12)이 결합되어 케이싱(1)을 형성할 때, 제1 분할면(13a) 및 제2 분할면(13a)은 분할 평면(A)을 따라 서로 접촉하고, 이에 따라 회전 기계(10)의 로터를 수용하는 내부 용적(V)을 구성한다.
케이싱(1)은 제1 상측 쉘(11) 및 제2 하측 쉘(12)을 연결하기 위한 복수의 블라인드 홀(17)을 제1 분할 플랜지(13) 및 제2 분할 플랜지(14)에 포함한다. 상기 복수의 블라인드 홀은 제1 분할면(13a) 및 제2 분할면(13a)을 통과하고, 복수의 볼트(도시 생략)를 수용하도록 치수 설정되어 있다. 각 블라인드 홀(17)은 제1 관통부(17a)와 제2 블라인드 바닥부(17b)로 구성된다. 제1 관통부(17a)는 제1 분할 플랜지(13)를 통과하며, 제1 분할면(13a)으로부터 그 반대측 면(13b)까지 연장된다. 제2 블라인드 바닥부(17b)는 나사산을 포함하고, 제2 분할 플랜지(14)에서 연장되며, 제2 분할면(14a)으로부터 연장된다. 제1 상측 쉘(11)과 제2 하측 쉘(12)이 결합되어 케이싱(1)을 형성할 때, 각 블라인드 홀(17)은, 서로 정렬되어 있는 제1 관통부(17a)와 제2 블라인드 바닥부(17b)의 각 쌍으로 구성된다. 제1 상측 쉘(11)과 제2 하측 쉘(12)을 결합한 후, 제1 상측 쉘(11)과 제2 하측 쉘(12)은 복수의 블라인드 홀(17)에 각각 수용되는 복수의 볼트(도시 생략)에 의해 함께 체결된다. 각 볼트는 일단부에서는 각 제2 블라인드 바닥부(17b)에 나사 결합되고, 타단부에서는 상기 반대측 면(13b)에 작용하는 각각의 너트(도시 생략)에 나사 결합된다.
케이싱(1)은 복수의 블라인드 홀(17) 모두를 서로 연결하는 제1 분리 홈(21)을 제2 분할면(14a)에 더 포함한다. 제2 플랜지(14)에서는, 각 블라인드 홀(17)의 각각의 제2 블라인드 바닥부(17b)의 개방 단부가 제1 분리 홈(21)과 연통해 있다. 제1 분리 홈(21)은 분할 평면(A)에 평행한 바닥 평탄면(25)을 포함한다. 따라서, 분할 평면(A)에 수직한 단면도(도 2)에서, 제1 분리 홈(21)은 그 형상이 직사각형이다. 제1 분리 홈(21)은 그 폭이, 즉 분할 평면(A)에 평행하고 블라인드 홀(17)의 축에 수직한 방향을 따라서의 치수가, 블라인드 홀(17)의 직경보다 크고, 각 블라인드 홀(17)을 완전히 에워싸도록 배치되어 있다.
본 발명의 (도면에 도시되어 있지 않은) 다른 실시형태에 따르면, 제1 분리 홈은 제1 분할면(13a)에 형성되어 있다.
본 발명의 (도면에 도시되어 있지 않은) 다른 실시형태에 따르면, 제1 분리 홈은 제1 분할면(13a)과 제2 분할면(14a) 모두에 형성되어 있다.
케이싱(1)은 제2 분할면(14a)에 있어서 제1 분리 홈(21)과 케이싱(1)의 내면(S)의 사이에, 협폭의 제2 제어 홈(22)을 더 포함한다.
본 발명의 (도면에 도시되어 있지 않은) 다른 실시형태에 따르면, 제2 제어 홈은 제1 분할면(13a)에 형성되어 있다.
본 발명의 (도면에 도시되어 있지 않은) 다른 실시형태에 따르면, 제2 제어 홈은 제1 분할면(13a)과 제2 분할면(14a) 모두에 형성되어 있다.
케이싱(1)은, 제1 분리 홈(21) 및 제2 제어 홈(22)으로 그리고 제1 분리 홈(21) 및 제2 제어 홈(22)으로부터 유체를 각각 순환하기 위한 제1 덕트(23) 및 제2 덕트(24)를 제2 플랜지(14)에 포함한다.
별법으로서, 본 발명의 (도면에 도시되어 있지 않은) 다른 실시형태에 따르면, 제1 덕트(23) 및 제2 덕트(24) 중 어느 하나 또는 양자 모두가 제1 플랜지(13)에 마련된다.
제1 덕트(23) 및 제2 덕트(24)는 제1 유체 회로(31) 및 제2 유체 회로(32)를 통해, 불활성 가스의, 예를 들어 질소(N2) 등의, 공급원과 각각 연결되어 있다.
제1 유체 회로(31)는 불활성 가스의 제1 공급원(41)을 제1 덕트(23)에 연결하기 위한 제1 유입 지관(31a)과, 제1 분리 홈(21)을 제1 벤트(51)에 연결하기 위한 제1 유출 지관(31b)을 포함한다. 제1 유출 지관(31b)은 압력 변환기(53)를 적어도 포함한다.
제2 유체 회로(32)는 불활성 가스의 제2 공급원(42)을 제2 덕트(24)에 연결하기 위한 제2 유입 지관(32a)과, 제2 제어 홈(22)을 제2 벤트(52)에 연결하기 위한 제2 유출 지관(32b)을 포함한다. 제2 유출 지관(32b)은 적어도 제2 압력 변환기(54)와, 제2 제어 홈(22)으로부터의 가스 누출을 검출하기 위한 가스 검출기(55)를 포함한다.
결과적으로, 내부 용적(V) 내부의 프로세스 가스가, 케이싱(1)의 제1 분할 플랜지(13) 및 제2 분할 플랜지(14) 사이에 존재하는 접촉 압력을 이겨낸 경우, 제2 제어 홈(22)은 누출 가스를 모아 이 누출 가스를 벤트를 통해 내보낸다.
또한, 제1 분리 홈(21)은, 누출 가스를 능동적으로 차단하는 추가적인 가스 배리어를 구성하도록 가압되어, 프로세스 가스가 볼트에 이르는 것을 허용하지 않는다.
전술한 해결 방안의 이점은 다음과 같다:
- 기계의 정지 없이 시정 조치를 취하는 것이 가능함;
- 발생 가능한 가스 누출로부터 분할 플랜지 내의 볼트를 격리시킴;
- 매우 제한된 비용으로 기존의 기계에 통합되는 것이 가능함;
- 분할면에 개스킷이 포함되어 있지 않으므로 API 617을 준수함;
- 접촉 면적의 감소로 인한 접촉 개선.

Claims (6)

  1. 회전 기계(10)용 케이싱(1)으로서:
    - 상기 회전 기계(10)의 로터를 수용하는 내부 용적(V)을 획정하는 내면(S);
    - 상기 내부 용적(V)을 구성하기 위해 분할 가능한 방식으로 결합되는 제1 쉘(11) 및 제2 쉘(12)로서, 이들 쉘의 결합시에 서로 접촉하는 제1 분할면(13a) 및 제2 분할면(14a)을 각각 구비하는 제1 분할 플랜지(13) 및 제2 분할 플랜지(14)를 각각 포함하는 것인 제1 쉘 및 제2 쉘;
    - 상기 제1 분할면(13a) 및 제2 분할면(14a)을 통과하는 상기 제1 분할 플랜지(13) 및 제2 분할 플랜지(14) 상의 복수의 구멍(17)으로서, 상기 제1 쉘(11) 및 제2 쉘(12)을 연결하는 복수의 볼트를 수용하도록 치수가 설정되어 있는 것인 복수의 구멍;
    - 상기 제1 분할면 및 제2 분할면 중의 어느 한쪽에 있고 상기 복수의 구멍(17)을 연결하는 제1 홈(21);
    - 상기 제1 분할면(13a) 및 제2 분할면(14a) 중의 어느 한쪽에 있고 상기 제1 홈과 상기 케이싱(1)의 상기 내면(S)의 사이에 있는 제2 홈(22);
    - 상기 제1 플랜지(13) 및 제2 플랜지(14) 중의 어느 한쪽의 안에 있고 상기 제1 홈(21)으로 그리고 상기 제1 홈(21)으로부터 유체를 순환하기 위한 제1 덕트(23); 및
    - 상기 제1 플랜지(13) 및 제2 플랜지(14) 중의 어느 한쪽의 안에 있고 상기 제2 홈(22)으로 그리고 상기 제2 홈(22)으로부터 유체를 순환하기 위한 제2 덕트(24)
    를 포함하는 회전 기계용 케이싱.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 홈은 상기 제1 덕트를 통해 불활성 가스 공급원과 연결되는 것인 회전 기계용 케이싱.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 홈은 상기 제2 덕트를 통해 불활성 가스 공급원과 연결되는 것인 회전 기계용 케이싱.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 회전 기계용 케이싱을 포함하는 회전 기계(10).
  5. 제4항에 있어서, 상기 회전 기계(10)는 제1 유체 회로(31) 및 제2 유체 회로(32)를 포함하고, 상기 제1 유체 회로(31) 및 제2 유체 회로(32) 각각은, 유체의 공급원을 각각 상기 제1 덕트(23) 및 제2 덕트(24)와 연결하기 위한 유입 지관(31a, 32a)과, 상기 제1 홈(21) 또는 제2 홈(22)을 각각 벤트에 연결하기 위한 유출 지관(31b, 32b)을 포함하며, 상기 유출 지관(31b, 32b)은 상기 제1 홈(21) 및 제2 홈(22) 내부의 압력을 모니터링하기 위한 압력 변환기(53, 54)를 구비하는 것인 회전 기계.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 유체 회로(32)의 상기 유출 지관(32b)은, 프로세스 유체가 상기 내부 용적으로부터 상기 제2 유체 회로(32)로 유출되는가를 검출하기 위한 유체 검출기를 더 포함하는 것인 회전 기계.
KR1020167011783A 2013-10-08 2014-10-01 회전 기계용 케이싱 및 이를 포함하는 회전 기계 KR20160067160A (ko)

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