KR20170043571A

KR20170043571A - 회전기 유닛

Info

Publication number: KR20170043571A
Application number: KR1020177006869A
Authority: KR
Inventors: 게이스케 오키타; 아츠시 요시다
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2017-04-21
Also published as: US10487691B2; US20170234164A1; DE112015004124T5; KR101901079B1; JP6162667B2; CN106687664B; WO2016039040A1; JP2016056722A; CN106687664A

Abstract

서로 대향 배치된 제1 케이싱(11) 및 제2 케이싱(21)의 각각의 대향면(13b, 21b)을 관통하도록 설치된 회전축(30)을 구비하는 회전기 유닛에 있어서, 제1 케이싱(11)의 대향면(13b)에, 회전축(39)이 관통하고 있는 중심부로부터 주연부로 향하는 방향을 따라서 직선상으로 연장 설치된 제1 걸림 결합부(41)와, 제2 케이싱(21)의 대향면(21b)에, 제1 걸림 결합부(41)가 제1 걸림 결합부(41)의 연장 설치 방향으로 이동 가능한 상태에서 걸림 결합하도록 설치된 제2 걸림 결합부(42)를 구비하는 걸림 결합 기구(49)를 적어도 2개 구비하고, 걸림 결합 기구(42)는 회전축(30)의 축방향으로부터 보아, 서로 기울기를 갖고 설치되어 있다.

Description

회전기 유닛{ROTARY MACHINE UNIT}

본 발명은 회전기 유닛에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 서로 대향 배치된 제1 케이싱 및 제2 케이싱의 각각의 대향면을 관통하도록 회전축이 설치된 회전기 유닛에 관한 것이다.

회전축을 갖는 회전기 유닛을 정상적으로 가동시키기 위해서는, 회전축을 적절하게 센터링하는 것이 중요하다. 예를 들어 특허문헌 1, 2에 기술한 바와 같이, 회전축을 센터링하기 위한 기술이 종래부터 알려져 있다. 특허문헌 1에서는, 모터/제네레이터의 조립 시에, 스테이터에 설치한 센터링 가이드에 의해 로터를 적절한 위치로 안내함으로써, 로터에 연결된 회전축이 적절하게 센터링되는 구성으로 되어 있다. 또한, 특허문헌 2의 스크류 압축기는, 모터와 압축부 사이에 배치된 센터링 가이드에 의해, 모터의 회전축을 확실하게 센터링한 상태로 조립 가능하게 되어 있다.

일본 특허 공개 제2009-207212호 공보 일본 특허 공개 제2001-65480호 공보

그런데, 서로 대향 배치된 제1 케이싱 및 제2 케이싱의 각각의 대향면을 관통하도록 회전축이 설치된 회전기 유닛의 가동 중에, 예를 들어, 제1 케이싱이 제2 케이싱보다도 큰 온도 변화에 노출되면, 제1 케이싱의 열변형량(팽창량 또는 수축량)이 제2 케이싱보다도 커진다. 이 때문에, 당초, 제1 케이싱 및 제2 케이싱에 대하여 회전축이 적절하게 센터링되어 있는 경우에도, 회전기 유닛의 가동 중에, 변형량이 큰 제1 케이싱에 대하여 회전축이 중심 어긋남되는 경우가 있다. 이 중심 어긋남량이 큰 경우에는, 회전축이 제1 케이싱(또는 제1 케이싱에 설치된 시일 부재 등)에 접촉하여, 에너지 손실이나 회전축의 시징과 같은 문제가 일어날 수 있다. 이러한 문제는, 회전기 유닛의 가동 중에 제1 케이싱이 제2 케이싱보다도 크게 열변형되어버리는 것이 원인이기 때문에, 조립 시의 센터링만이 고려된 특허문헌 1, 2에 기재된 기술을 채용한 경우에는, 상기 문제를 해결할 수는 없었다.

따라서, 본 발명은 서로 대향 배치된 제1 케이싱 및 제2 케이싱의 각각의 대향면을 관통하도록 회전축이 설치된 회전기 유닛에 있어서, 제1 케이싱이 제2 케이싱보다도 큰 온도 변화에 노출되는 경우에도, 제1 케이싱에 대한 회전축의 중심 어긋남을 억제하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 회전기 유닛은, 서로 대향 배치된 제1 케이싱 및 제2 케이싱의 각각의 대향면을 관통하도록 설치된 회전축을 구비하는 회전기 유닛에 있어서, 상기 제1 케이싱의 상기 대향면에, 상기 회전축이 관통하고 있는 중심부로부터 주연부로 향하는 방향을 따라서 직선상으로 연장 설치된 제1 걸림 결합부와, 상기 제2 케이싱의 상기 대향면에, 상기 제1 걸림 결합부가, 상기 제1 걸림 결합부의 연장 설치 방향으로 이동 가능한 상태에서 걸림 결합하도록 설치된 제2 걸림 결합부를 구비하는 걸림 결합 기구를 적어도 2개 구비하고, 상기 걸림 결합 기구는, 상기 회전축의 축방향으로부터 보아, 서로 기울기를 갖고 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 회전기 유닛.

본 발명에서는, 제1 케이싱의 대향면에, 회전축이 관통하고 있는 중심부로부터 주연부로 향하는 방향을 따라서 직선상으로 제1 걸림 결합부가 연장 설치되어 있고, 이 제1 걸림 결합부는, 제2 케이싱의 대향면에 형성된 제2 걸림 결합부와 걸림 결합한 상태에서, 제1 걸림 결합부의 연장 설치 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 그리고, 제1 걸림 결합부와 제2 걸림 결합부로 이루어지는 걸림 결합 기구는, 적어도 2개, 회전축의 축방향으로부터 보아, 서로 기울기를 갖고 설치되어 있다. 이 때문에, 제1 케이싱이 제2 케이싱보다도 큰 온도 변화에 노출되는 환경 하에서 제1 케이싱이 열변형되는 경우에는, 제1 걸림 결합부가 제2 걸림 결합부에 각각 안내되어서 방사상으로 이동하고, 제1 케이싱의 대향면은 거의 동심원 형상으로 팽창 또는 수축하게 된다. 따라서, 회전축이 관통하고 있는 제1 케이싱의 대향면의 중심부에서는 거의 변위가 발생하지 않아, 제1 케이싱에 대한 회전축의 중심 어긋남을 억제하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 회전기 유닛의 실시 형태의 일례를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 터빈 케이싱의 대향면을 도시하는 도면이다.
도 3은 기어 케이싱의 대향면을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 1에 있어서의 A-A로부터 본 단면도이다.
도 5는 연장 설치 방향에 직교하는 단면에 있어서의 걸림 결합 기구의 단면도이다.
도 6은 연장 설치 방향에 직교하는 단면에 있어서의 걸림 결합 기구의 단면도이다.
도 7은 다른 실시 형태에 있어서의 걸림 결합 기구의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 8은 다른 실시 형태에 있어서의 걸림 결합 기구의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 9는 다른 실시 형태에 있어서의 걸림 결합 기구의 일례를 도시하는 단면도이다.

본 발명에 따른 회전기 유닛의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 회전기 유닛의 실시 형태의 일례를 도시하는 종단면도이다. 본 실시 형태의 회전기 유닛(1)은 예를 들어 공장에서 배출된 고온의 압축 증기를 팽창 터빈(10)에 도입하고, 이에 의해 발생하는 회전 동력을 증속기(20)를 통하여 다른 장치에 공급하는 것이다.

(팽창 터빈)

팽창 터빈(10)의 기본적인 구조는 일반적인 압축기와 동일하지만, 다음과 같은 차이가 있다. 즉, 압축기에 있어서는, 모터에 의해 회전 구동되고 있는 임펠러에 유체가 공급됨으로써, 유체가 압축된다. 이에 비해, 팽창 터빈(10)은 임펠러에 상당하는 터빈 러너(14)에 유체가 공급되고, 당해 유체가 터빈 러너(14)를 회전시킴으로써, 유체의 운동 에너지를 회전 운동의 에너지로 변환하는 유체 기계로서 기능한다.

팽창 터빈(10)은 원통형의 본체부(12)와, 본체부(12)의 단부를 폐색하는 원반형의 커버부(13)로 이루어지는 터빈 케이싱(11)의 내부에, 회전축(30)의 단부에 고정된 터빈 러너(14)가 배치된 구성으로 되어 있다. 본체부(12)에는, 직경 방향으로부터 터빈 러너(14)에 유체를 공급하기 위한 흡기구(12a), 및 터빈 러너(14)로부터 유체를 축방향으로 배출하기 위한 배기구(12b)가 형성되어 있다. 그리고, 흡기구(12a)로부터 터빈 러너(14)에 공급된 유체는 터빈 러너(14)를 회전시키고, 그 과정에서 팽창한 유체가 배기구(12b)로부터 배출된다(도 1의 화살표 참조).

터빈 케이싱(11)의 커버부(13)의 중심부에는 관통 구멍(13a)이 형성되어 있고, 관통 구멍(13a)의 내측에 시일 부재(15)가 설치되고, 또한 시일 부재(15)의 내측을 회전축(30)이 통과하고 있다. 회전축(30)의 회전을 방해하지 않도록 하기 위해서, 시일 부재(15)와 회전축(30) 사이에는 약간의 클리어런스가 형성되어 있지만, 유체가 누설되는 것을 최대한 방지하기 위해서, 이 클리어런스는 최저한의 치수로 되어 있다.

(증속기)

증속기(20)는 팽창 터빈(10)으로 얻은 회전 동력을 증속시키기 위한 장치이다. 구체적으로는, 기어 케이싱(21)의 내부에, 회전축(30)에 연결된 도시하지 않은 증속 기구가 배치되어 있다. 기어 케이싱(21) 중 팽창 터빈(10)측의 벽면에는, 회전축(30)을 통과시키기 위한 관통 구멍(21a)이 형성되어 있고, 이 관통 구멍(21a)에, 회전축(30)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(22)이 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 기어 케이싱(21)은 회전축(30)을 따른 원통형이며, 내부의 증속 기구의 메인터넌스 등을 위해, 기어 케이싱(21)의 상반부를 개폐할 수 있는 구성으로 되어 있다. 단, 기어 케이싱(21)의 구체적 구성은 이것에 한정되는 것은 아니다.

(중심 어긋남에 대해서)

회전기 유닛(1)에 있어서는, 터빈 케이싱(11) 및 기어 케이싱(21)은 서로 대향 배치되어 있고, 터빈 케이싱(11)의 대향면(13b) 및 기어 케이싱(21)의 대향면(21b) 각각을 관통하도록 회전축(30)이 배치되어 있다. 회전기 유닛(1)의 조립 시에는, 회전축(30)은 베어링(22)에 지지됨과 동시에, 터빈 케이싱(11)(커버부(13))에 대하여 센터링이 적절하게 이루어져 있다.

여기서, 팽창 터빈(10)에 고온의 유체가 공급되면, 터빈 케이싱(11)은 크게 온도 상승한다. 한편, 기어 케이싱(21)은 터빈 케이싱(11)으로부터 이격된 상태에서 배치되어 있으므로, 팽창 터빈(10)으로부터의 전열량은 작고, 온도는 그다지 상승하지 않는다. 이 때문에, 터빈 케이싱(11)의 열변형량(여기서는 팽창량)이 기어 케이싱(21)보다도 커진다. 또한, 터빈 케이싱(11)과 기어 케이싱(21)을 이격 배치하는 것은 필수는 아니고, 대향면(13b, 21b)끼리를 맞닿게 한 상태에서 배치해도 되고, 양자 사이에 단열재를 설치하여 배치해도 된다.

종래, 이러한 회전기 유닛(1)에 있어서는, 기어 케이싱(21)의 대향면(21b)의 하단부로부터 터빈 케이싱(11)측으로 돌출된 도시하지 않은 지지부를 설치하고, 이 지지부에 의해 터빈 케이싱(11)(커버부(13))을 지지한 상태에서, 터빈 케이싱(11)과 기어 케이싱(21)을 볼트 등에 의해 연결하고 있었다. 이 때문에, 터빈 케이싱(11)에 열팽창이 발생하면, 상기 지지부로부터 떨어질수록, 터빈 케이싱(11)의 기어 케이싱(21)에 대한 변위가 커져서, 회전축(30)이 터빈 케이싱(11)에 대하여 중심 어긋남되는 경우가 있었다. 그 중심 어긋남량이, 시일 부재(15)와 회전축(30) 사이의 클리어런스량을 초과하면, 회전축(30)이 시일 부재(15)에 접촉하여, 에너지 손실이나 회전축의 시징과 같은 문제가 발생할 우려가 있었다.

(걸림 결합 기구)

본 실시 형태의 회전기 유닛(1)은 이러한 문제를 회피하기 위해서, 터빈 케이싱(11)과 기어 케이싱(21)의 연결 방법에 연구를 집중한 것이다. 도 2는, 터빈 케이싱(11)의 대향면(13b)을 도시하는 도면이며, 도 3은, 기어 케이싱(21)의 대향면(21b)을 도시하는 도면이다. 또한, 이들 도면에 있어서, 시일 부재(15)나 베어링(22)의 도시는 생략되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 터빈 케이싱(11)의 원형 대향면(13b)에는, 직경 방향을 따라서 직선상으로 3개의 키 홈(13c)이 연장 설치되어 있고, 각 키 홈(13c)에는 키 부재(13d)가 고정되어 있다. 키 부재(13d)의 높이는 키 홈(13c)의 깊이보다도 커서, 키 부재(13d)가 키 홈(13c)으로부터 돌출됨으로써, 볼록부(41)가 형성되어 있다. 이렇게 하여 형성된 3개의 볼록부(41)는 모두 대향면(13b)의 하반부의 영역에서, 연직면에 대하여 대칭으로 설치되어 있다. 또한, 볼록부(41)는 키 홈(13c)과 키 부재(13d)를 조합하여 구성되는 것에 한정되지 않고, 대향면(13b)으로부터 기어 케이싱(21)의 대향면(21b) 측으로 돌출되는 것이라면, 어떤 구성이어도 상관없다.

도 3에 도시한 바와 같이, 기어 케이싱(21)의 원형 대향면(21b)에는, 터빈 케이싱(11)의 대향면(13b)에 설치된 3개의 볼록부(41)에 대응하는 위치에, 직경 방향을 따라서 직선상으로 3개의 홈 형상의 오목부(42)가 연장 설치되어 있다. 오목부(42)의 폭은, 볼록부(41)의 폭보다도 커져 있고, 볼록부(41)와 오목부(42)가 걸림 결합한 상태에서, 볼록부(41)가 직경 방향(볼록부(41)의 연장 설치 방향)으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 볼록부(41) 및 오목부(42)의 폭은, 볼록부(41)가 열팽창한 경우에도, 볼록부(41)가 오목부(42) 내에서 이동 가능한 상태를 유지할 수 있도록 결정된다. 본 실시 형태의 오목부(42)는 회전축(30)의 축방향으로부터 보아, 대향면(21b)의 중심부(베어링(22))와 대향면(21b)의 주연부 사이의 전체에 연장 설치되어 있다. 그러나, 오목부(42)는 대향면(21b)의 중심부보다도 주연부측에서 종단되어 있어도 된다. 또한, 오목부(42)는 대향면(21b)의 주연부보다도 중심부측에서 종단되어 있어도 된다.

도 4는, 도 1에 있어서의 A-A로부터 본 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 볼록부(41)와 오목부(42)를 걸림 결합시켜서 구성되는 걸림 결합 기구(40)는 당연히 볼록부(41) 및 오목부(42)와 동일한 배치 형태가 된다. 즉, 3개의 걸림 결합 기구(40)는 모두 회전축(30)의 축심 O보다도 하방의 영역에서, 연직면에 대하여 대칭으로 설치되어 있다. 또한, 모든 걸림 결합 기구(40)가 일직선 상에 배치되거나, 평행하게 배치되거나 하는 경우가 없도록, 적어도 2개의 걸림 결합 기구(40)가 회전축(30)의 축방향으로부터 보아, 서로 기울기를 갖고 설치되어 있다.

또한, 터빈 케이싱(11)(커버부(13))과 기어 케이싱(21)은, 걸림 결합 기구(40)에 의해 서로 걸림 결합한 상태에서, 도시하지 않은 볼트에 의해 연결되어 있다. 이 볼트가 삽입되는 볼트 구멍은, 터빈 케이싱(11)이 열변형되었을 때에, 그 변형이 볼트에 의해 구속되지 않도록, 볼트 직경보다도 큰 직경을 갖고 있다. 또한, 터빈 케이싱(11)과 기어 케이싱(21)을 볼트로 연결하는 것은 필수는 아니고, 다른 수단에 의해 연결해도 된다.

도 5 및 도 6은, 연장 설치 방향에 직교하는 단면에 있어서의 걸림 결합 기구(40)의 단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 연장 설치 방향에 직교하는 단면에 있어서, 볼록부(41)의 선단부의 코너가 모따기 가공되고, 선단으로 향할수록 협폭으로 되는 테이퍼부(41a)가 형성되어 있다면 바람직하다. 이러한 테이퍼부(41a)를 설치함으로써, 볼록부(41)를 용이하게 오목부(42)에 걸림 결합시킬 수 있다. 또는, 도 6에 도시한 바와 같이, 연장 설치 방향에 직교하는 단면에 있어서, 오목부(42)의 개구면의 코너가 모따기 가공되고, 개구면으로 향할수록 광폭으로 되는 테이퍼부(42a)가 형성되어 있어도 된다. 이러한 테이퍼부(42a)를 설치함으로써도, 볼록부(41)를 용이하게 오목부(42)에 걸림 결합시킬 수 있다. 또한, 다른 변형예로서는, 볼록부(41)의 선단부의 코너 및 오목부(42)의 개구면의 코너의 양쪽에 모따기 가공을 실시해도 된다. 또한, 모따기 가공을 대신하여, 볼록부(41)의 선단부의 코너 및 오목부(42)의 개구면의 코너 중, 적어도 어느 한쪽에 R 가공을 실시해도 동일한 효과를 얻는 것이 가능하다.

(효과)

본 실시 형태의 회전기 유닛(1)에 있어서는, 적어도 2개의 걸림 결합 기구(40)가 회전축(30)의 축방향으로부터 보아, 서로 기울기를 갖고 설치되어 있다. 이 때문에, 터빈 케이싱(11)(제1 케이싱)이 기어 케이싱(21)(제2 케이싱)보다도 큰 온도 변화에 노출되어서 열 팽창할 때, 그 팽창 형태는 다음과 같아진다. 터빈 케이싱(11)의 대향면(13b)은 각 걸림 결합 기구(40)의 연장선의 교점(본 실시 형태에서는 회전축(30)의 축심 O에 일치)을 중심으로, 볼록부(41)(제1 걸림 결합부)가 오목부(42)(제2 걸림 결합부)에 각각 안내되어서 방사상으로 이동함으로써, 거의 동심원 형상으로 팽창하게 된다. 따라서, 회전축(30)이 관통하고 있는 터빈 케이싱(11)의 대향면(13b)의 중심부에서는 거의 변위가 발생하지 않아, 터빈 케이싱(11)에 대한 회전축(30)의 중심 어긋남을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시 형태의 회전기 유닛(1)에 의하면, 터빈 케이싱(11)이 열팽창하는 경우 뿐만 아니라, 열수축하는 경우에도, 마찬가지로, 터빈 케이싱(11)에 대한 회전축(30)의 중심 어긋남을 억제하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 터빈 케이싱(11)의 대향면(13b)은 원형이며, 볼록부(41)의 연장 설치 방향은, 원형의 대향면(13b)의 직경 방향과 일치하고 있다. 이 때문에, 각 걸림 결합 기구(40)의 연장선 교점이 회전축(30)의 축심 O에 일치하여, 터빈 케이싱(11)의 대향면(13b)을 보다 정확한 동심원 형상으로 변형시킬 수 있다. 그 결과, 보다 확실하게 터빈 케이싱(11)에 대한 회전축(30)의 중심 어긋남을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 복수의 걸림 결합 기구(40)가 연직면에 대하여 대칭으로 배치되어 있기 때문에, 터빈 케이싱(11)을 좌우 균등하게 변형시키기 쉬운 것으로 되어 있다. 그로 인해, 터빈 케이싱(11)을 보다 확실하게 동심원 형상으로 변형시키기 쉬워진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 모든 걸림 결합 기구(40)가 회전축(30)의 축심 O보다도 하방의 영역에 설치되어 있다. 이 때문에, 상술한 바와 같이, 기어 케이싱(21)의 상반부를 개폐할 수 있게 되어 있는 경우에도, 걸림 결합 기구(40)에 의해 기어 케이싱(21)의 개폐가 방해되는 경우가 없다. 또한, 터빈 케이싱(11)(커버부(13))의 중량이 큰 경우에도, 터빈 케이싱(11)의 하부를 지지하면서 걸림 결합 기구(40)를 걸림 결합시키는 작업을 행하기 쉬워지므로, 조립 효율이 향상된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 걸림 결합 기구(40)를 볼록부(41)와 오목부(42)에 의해 구성하고 있기 때문에, 걸림 결합 기구(40)의 구성이 간이하게 되어, 걸림 결합 기구(40)를 설치하는 것에 의한 비용의 상승이나 공정수의 증가를 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 연장 설치 방향에 직교하는 단면에 있어서, 볼록부(41)의 선단부의 코너 및 오목부(42)의 개구면의 코너 중, 적어도 어느 한쪽이 모따기 가공 또는 R 가공되어 있다. 이 때문에, 볼록부(41)를 용이하게 오목부(42)에 걸림 결합시킬 수 있다.

[기타 실시 형태]

본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니라, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 상기 실시 형태의 요소를 적절히 조합 또는 여러가지 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 본 발명의 「제1 케이싱」이 팽창 터빈(10)의 터빈 케이싱(11)이며, 본 발명의 「제2 케이싱」이 증속기(20)의 기어 케이싱(21)인 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 서로 대향 배치된 2개의 케이싱의 각각의 대향면을 관통하도록 회전축이 설치된 회전기 유닛에 대하여 적용할 수 있는 것이며, 제1 케이싱 및 제2 케이싱이 구체적으로 어떤 장치의 케이싱인지는 묻지 않는다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 본 발명의 「제1 걸림 결합부」가 볼록부(41)이며, 본 발명의 「제2 걸림 결합부」가 오목부(42)인 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 제1 걸림 결합부, 제2 걸림 결합부는 이것에 한정되지 않고, 제1 걸림 결합부가 오목부이고, 제2 걸림 결합부가 볼록부여어도 된다. 나아가, 제1 걸림 결합부가 제2 걸림 결합부에 의해 연장 설치 방향으로 안내되는 구성이라면, 예를 들어 레일 등의 안내 수단과, 이것에 걸림 결합하는 부재를 조합한 구성이어도 상관없다.

또한, 걸림 결합 기구(40)의 구체적인 개수나 배치는 적절히 변경이 가능하다. 도 7∼도 9는, 다른 실시 형태에 있어서의 걸림 결합 기구의 일례를 도시하는 단면도이며, 도 1에 있어서의 A-A로부터 본 단면도에 상당하는 도면이다. 예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서의 중앙의 걸림 결합 기구(40)를 없애고, 도 7에 도시한 바와 같이, 걸림 결합 기구(40)를 2개로 해도 되고, 또는 4개 이상의 걸림 결합 기구(40)를 설치해도 된다. 또한, 기어 케이싱(21)의 상반부를 개폐할 수 있는 구성으로 되어 있지 않는 경우에는, 걸림 결합 기구(40)를 회전축(30)의 축심 O보다도 상방의 영역에 설치해도 되고, 도 8에 도시한 바와 같이, 회전축(30)의 축심 O와 동일한 높이에 걸림 결합 기구(40)를 설치하는 것도 가능하다. 터빈 케이싱(11)의 대향면(13b)을 동심원 형상으로 변형시킨다는 관점으로부터는, 3개 이상의 걸림 결합 기구(40)를 주위 방향으로 등간격으로 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 걸림 결합 기구(40)의 연장 설치 방향을 직경 방향에 일치시키는 것은 필수는 아니고, 걸림 결합 기구(40)의 연장선이 회전축(30)의 축심 O로부터 다소 어긋나게 배치되어 있어도 된다. 구체예로서는, 도 9에 도시한 바와 같이, 수평 방향을 따라서 연장 설치된 2개의 걸림 결합 기구(40)를 회전축(30)의 축심 O로부터 L[mm]만큼 어긋나게 하여 배치해도 된다. 이때 허용되는 어긋남량 L은, 이하와 같이 하여 구해진다.

도 9에 도시하는 걸림 결합 기구(40)를 설치한 경우, 터빈 케이싱(11)의 대향면(13b)은 각 걸림 결합 기구(40)의 연장선(일점쇄선으로 도시)의 교점 P를 중심으로 변형된다. 따라서, 교점 P로부터 L[mm]만큼 이격된 축심 O의 위치에 있어서의 대향면(13b)의 변위량 ΔL [mm]은, 다음 식에 의해 구해진다.

여기서,

α: 터빈 케이싱(11)의 선팽창 계수[1/K]

ΔT: 터빈 케이싱(11)의 온도 변화[K]

이다.

시일 부재(15)와 회전축(30) 사이의 클리어런스량을 G[mm]로 할 때, 다음 식의 관계가 성립하면, 터빈 케이싱(11)의 대향면(13b)이 열변형되어, 회전축(30)이 터빈 케이싱(11)에 대하여 중심 어긋남되었다고 해도, 회전축(30)이 시일 부재(15)에 접촉하는 것은 피할 수 있다.

여기서, 터빈 케이싱(11)이 철제이며(α=1.2×10-5), ΔT=300℃, G=0.5mm로 하면, 이하와 같다.

즉, 축심 O로부터 139mm 정도까지의 어긋남은 허용된다. 이와 같이, 걸림 결합 기구(40)의 연장 설치 방향이 직경 방향과 일치하는 것은 필수는 아니고, 걸림 결합 기구(40)가 중심부로부터 주연부로 향하여 연장 설치되어 있기만 하면, 걸림 결합 기구(40)의 연장선이 회전축(30)의 축심 O로부터 다소 어긋나는 경우에 있어서도 본 발명은 적용 가능하다.

1: 회전기 유닛
11: 터빈 케이싱(제1 케이싱)
13b: 대향면
21: 기어 케이싱(제2 케이싱)
21b: 대향면
30: 회전축
40: 걸림 결합 기구
41: 볼록부(제1 걸림 결합부)
42: 오목부(제2 걸림 결합부)

Claims

서로 대향 배치된 제1 케이싱 및 제2 케이싱의 각각의 대향면을 관통하도록 설치된 회전축을 구비하는 회전기 유닛에 있어서,
상기 제1 케이싱의 상기 대향면에, 상기 회전축이 관통하고 있는 중심부로부터 주연부로 향하는 방향을 따라서 직선상으로 연장 설치된 제1 걸림 결합부와,
상기 제2 케이싱의 상기 대향면에, 상기 제1 걸림 결합부가, 상기 제1 걸림 결합부의 연장 설치 방향으로 이동 가능한 상태에서 걸림 결합하도록 설치된 제2 걸림 결합부
를 구비하는 걸림 결합 기구를 적어도 2개 구비하고,
상기 걸림 결합 기구는, 상기 회전축의 축방향으로부터 보아, 서로 기울기를 갖고 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 회전기 유닛.
제1항에 있어서, 상기 제1 케이싱의 상기 대향면은 원형이며, 상기 연장 설치 방향은, 상기 원형의 대향면의 직경 방향에 일치하는 회전기 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서, 복수의 상기 걸림 결합 기구가, 연직면에 관하여 대칭으로 배치되어 있는 회전기 유닛.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 모든 상기 걸림 결합 기구가, 상기 회전축의 축심보다도 하방의 영역에 설치되어 있는 회전기 유닛.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 걸림 결합부 및 상기 제2 걸림 결합부 중, 한쪽이 오목부이며, 다른 쪽이 볼록부인 회전기 유닛.
제5항에 있어서, 상기 연장 설치 방향에 직교하는 단면에 있어서, 상기 볼록부의 선단부의 코너 및 상기 오목부의 개구면의 코너 중, 적어도 어느 한쪽이 모따기 가공 또는 R 가공되어 있는 회전기 유닛.