KR20180099483A

KR20180099483A - 축류 터빈의 노즐 링을 주조하기 위한 환상 코어를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20180099483A
Application number: KR1020180019978A
Authority: KR
Inventors: 헬무트 마우러
Original assignee: 만 디젤 앤 터보 에스이
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2018-09-05
Also published as: CH713505A2; DE102017104014A1; JP2018140439A; CN108500213A

Abstract

본 발명에 따른 축류 터빈의 노즐 링을 주조하기 위한 환상 코어를 제조하는 방법에서는, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들이, 제조 대상 노즐 링의 외측 커버 링에 대응하는 외측 베어링 요소에, 그리고 제조 대상 노즐 링의 내측 커버 링에 대응하는 내측 베어링 요소에 장착되고; 상기 외측 베어링 요소와, 상기 내측 베어링 요소, 그리고 이들 베어링 요소에 장착되는 상기 요소들을 포함하는 장치는 제거되며, 그 후에 세라믹 재료로 구성된 잔여 블랭크가 상기 환상 코어를 마련하기 위해 경화되고; 상기 장치를 세라믹 재료로 재주조하기 전에, 상기 가이드 베인들과 적어도 하나의 커버 링, 바람직하게는 상기한 두 커버 링의 사이에 정해진 전이 반경을 획정하는 부착 부재들이, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들에 장착된다.

Description

축류 터빈의 노즐 링을 주조하기 위한 환상 코어를 제조하는 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A TOROIDAL CORE FOR CASTING A NOZZLE RING OF AN AXIAL TURBINE}

본 발명은 축류 터빈의 노즐 링을 주조하기 위한 환상 코어를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기한 환상 코어를 사용하여 노즐 링을 주조하는 방법에 관한 것이다.

DE 20 2014 002 981 U1에는, 축류 터빈의 노즐 링의 기본 구조 설계가 알려져 있다. 축류 터빈의 노즐 링은 외측 커버 링과, 내측 커버 링 뿐만 아니라, 상기 외측 커버 링과 상기 내측 커버 링의 사이에서 연장되는 가이드 베인들을 구비한다.

상기 노즐 링의 가이드 베인들은 통상적으로 전이 반경없이 상기 내측 커버 링과 상기 외측 커버 링으로 수직하게 넘어간다. 이러한 노즐 링에서는, 노즐 링의 수명을 저하시키는 균열이 내측 커버 링과 외측 커버 링의 영역에 형성된다는 점이 중요하다. 노즐 링의 수명을 증대시키기 위해, 가이드 베인들이 내측 커버 링과 외측 커버 링으로 전이되는 영역에 소정의 전이 반경이 형성되는 것이 바람직하다.

노즐 링을 제조하는 데에는, 코어가 주형의 일부분으로서 사용되는 주조 프로세스가 사용된다. 코어, 즉 일체형 코어가, 통상적으로 여기서 환상 코어로서 사용된다. 이러한 환상 코어는 비교적 비용 효과적으로 노즐 링을 제조하는 데 사용될 수 있지만, 가이드 베인들이 노즐 링의 커버 링들로 전이되는 영역에 전이 반경이 형성될 수 없다.

노즐 링의 가이드 베인들과 커버 링들 사이의 전이 영역에 전이 반경을 갖는 노즐 링들을 제공하기 위해서는, 환상 코어 기술에서부터 세그먼트 코어 기술로 전환하는 것이, 즉 노즐 링 주조용 주형의 일부분으로서 세그먼트형 멀티파트 코어를 사용하는 것이 필요하다. 그러나, 이러한 세그먼트 코어는 제조하기에 복잡하여, 결국에는 노즐 링의 제조 비용이 두 배 이상 늘어나게 될 수 있다. 따라서, 세그먼트 링의 사용은 바람직하지 않다.

노즐 링을 주조할 때 환상 코어를 사용하는 것에 대한 요구가 있는데, 본원에 있는 발명은, 특히 노즐 링의 가이드 베인들과 커버 링들 사이의 전이 영역에 전이 반경을 형성하는 것을 허용하는, 노즐 링 주조용 환상 코어를 제조하는 방법을 제안한다.

이상의 내용에서 비롯되어, 본 발명은 축류 터빈의 노즐 링을 주조하기 위한 환상 코어를 제조하는 신규 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적은, 청구항 1에 따른 축류 터빈의 노즐 링을 주조하기 위한 환상 코어를 제조하는 방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 장치를 세라믹 재료로 재주조하기 전에, 상기 가이드 베인들과 적어도 하나의 커버 링, 바람직하게는 두 커버 링의 사이에 정해진 전이 반경을 획정하는 부착 부재들이, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들에 장착된다.

본 발명에 따른 방법은, 노즐 링의 가이드 베인들과 노즐 링의 커버 링들 사이에 전이 반경을 형성하는 것을 허용하는, 축류 터빈의 노즐 링을 주조하기 위한 환상 코어를 제공하는 데 사용될 수 있다. 이에 따라, 환상 코어를 사용하여, 가이드 베인들과 커버 링들 사이의 전이 영역에 전이 반경을 갖는 노즐 링들을 비용 효과적으로 제조하는 것이 처음으로 가능해진다.

다른 개선예에서는, 상기 장치를 세라믹 재료로 재주조하는 동안에, 상기 부착 부재들이 상기 베어링 요소들에 달라붙어 있도록, 상기 부착 부재들이 유연한 재료로 구성된다. 이러한 부작 부재들이 특히 바람직하다. 상기 장치를 세라믹 재료로 재주조할 때, 각 부착 부재에 있어서, 상기 장치의 베어링 요소들과 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들에 면하는 섹션들이, 해당 요소들에 달라붙는다. 그 결과, 전이 반경을 매우 정확한 설계로 제공할 수 있다.

청구항 9는, 전술한 방식으로 제조된 상기한 환상 코어를 이용하여 노즐 링을 주조하기 위한 본 발명에 따른 방법을 규정한다.

본 발명의 더 바람직한 개선예는, 종속 청구항과 이하의 상세한 설명으로부터 유추될 수 있다. 도면에 기초하여 본 발명의 예시적인 실시형태를 보다 상세히 설명할 것이지만, 이 도면에 제한되는 것은 아니다. 도면에서:

도 1은 환형 몰드를 제조하는 데 사용되는 부착 부재의 사시도이고;
도 2는 상기 환형 몰드를 제조하는 데 사용되는 요소로서, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인에 대응하는 요소를, 상기 요소에 장착되는 2개의 부착 부재와 함께 도시하는 사시도이다.

본 발명은 축류 터빈의 노즐 링을 주조하기 위한 환상 코어를 제조하는 방법에 관한 것이다.

여기서 다뤄지는 전문가는, 환상 코어를 이용하여 축류 터빈의 노즐 링을 주조하는 기본 프로세스에 익숙하다. 완벽을 기하기 위해, 이 시점에서, 환상 코어가 먼저 제조된 후, 노즐 링을 주조하기 위한 주형의 일부분으로서 사용된다는 점을 알려드린다.

내측 커버 링과, 외측 커버 링 뿐만 아니라 상기 내측 커버 링과 상기 외측 커버 링의 사이에서 연장되는 가이드 베인들을 포함하는 노즐 링을 주조하기 위한 상기 환상 코어를 제조하는 프로세스에서는, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들이, 제조 대상 노즐 링의 상기 외측 커버 링에 대응하는 외측 베어링 요소에, 그리고 제조 대상 노즐 링의 상기 내측 커버 링에 대응하는 내측 베어링 요소에 장착된다. 이를 목적으로, 이들 베어링 요소는 수 개의 슬롯형 리세스를 구비하고, 이들 리세스에는 상기 가이드 베인들에 대응하는 요소들이 그 길이 방향으로 삽입된다.

그 후에, 베어링 요소들과 이들 베어링 요소에 장착된 요소들을 포함하는 이러한 장치는, 세라믹, 액체 재료로 재주조된다.

세라믹 재료가 부분적으로 경화된 후, 베어링 요소들과, 이들 베어링 요소에 장착되고 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들은, 재주조된 장치로부터 제거되는데, 부분적으로 건조된 세라믹 재료로 구성된 잔여 블랭크가, 환상 코어를 마련하기 위해 경화되며, 특히 노 안에서 소성된다.

지금까지 종래 기술에서는, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들을, 제조 대상 노즐 링의 커버 링들에 장착하고 분리할 수 있도록, 가이드 베인들과 제조 대상 노즐 링의 커버 링들 사이의 전이 영역에, 전이 반경이 형성될 수 없다.

이제, 본원에 있는 발명은, 가이드 베인들과 제조 대상 노즐 링의 커버 링들 사이에 전이 반경을 획정하는 부착 부재들이, 상기 장치를 세라믹 재료로 재주조하기 전에, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는, 환상 코어 제조용 장치의 요소들에 장착되는 것을 제안한다. 뒤이어, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인에 대응하는 요소의 일단부를, 베어링 요소들 중의 어느 하나의 리세스 안에 끼워넣은 후, 상기 요소를 다른 베어링 요소의 대응 리세스에 삽입하기 전에, 2개의 부착 부재가 각 요소에 끼워넣어지는 것이 바람직하다.

2개의 부착 부재 각각이 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인에 대응하는 각 요소에 끼워넣어지는 경우, 제1 부착 부재가 가이드 베인과 내측 커버 링의 사이에 정해진 전이 반경을 제공하는 역할을 하고, 제2 부착 부재가 가이드 베인과 외측 커버 링의 사이에 정해진 전이 반경을 제공하는 역할을 한다.

단 1개의 부착 부재가 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인에 대응하는 각 요소에 끼워넣어지는 경우, 각 요소가 가이드 베인과 내측 커버 링의 사이에 정해진 전이 반경을 제공하는 역할을 하가나, 가이드 베인과 외측 커버 링의 사이에 정해진 전이 반경을 제공하는 역할을 한다.

상기한 두 커버 링의 가이드 베인 사이에 정해진 전이 반경을 제공하도록, 2개의 부착 부재 각각이 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인에 대응하는 요소에 끼워넣어지는 것이 바람직하다.

뒤이어, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인에 대응하는 요소가 2개의 베어링 요소에 장착된 후, 상기 부착 부재들이 각 베어링 요소를 향해, 구체적으로 제1 부착 부재가 외측 베어링 요소를 향해, 그리고 제2 부착 부재가 내측 베어링 요소를 향해 옮겨진다. 상기 베어링 요소들의 반대쪽을 향하고 있는 상기 부착 부재들의 윤곽들이, 가이드 베인들과 제조 대상 노즐 링의 커버 링들 사이에 전이 반경을 결정한다.

도 1은 상기한 부착 부재(10)만을 보여준다. 상기 부착 부재(10)는, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인에 대응하는 요소에 부착 부재를 끼워넣는 데 사용될 수 있는 리세스(11)를 포함한다.

도 2는 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인에 대응하는 요소(12)를, 상기 요소(12)에 끼워넣어지는 2개의 부착 부재들(10)과 함께 도시한다.

각 부착 부재(10)는 2개의 둘레방향 윤곽(13, 14)을 구비하는데, 도 1과 도 2에 있어서 각 부착 부재(10)의 윤곽(13)은, 가이드 베인과 제조 대상 노즐 링의 각 커버 링의 사이에 전이 반경을 획정하고, 상대 윤곽(14)은 환상 코어의 제조 중에 각 베어링 요소에 접하게 된다.

부착 부재들(10)은 유연한 재료로 제조된다. 제조 대상 노즐 링의 커버 링들에 대응하는 베어링 요소들과, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들, 그리고 부착 부재들(10)을 포함하는 장치를 재주조하는 동안에, 부착 부재들(10)이 베어링 요소들에 달라붙어 있도록, 부착 부재들(10)의 재료가 유연하다.

여기서, 부착 부재들(10)은 고무 재료 또는 고무유사 재료로, 특히 실리콘 재료 또는 다른 탄성 고무로 구성될 수 있다.

베어링 요소들과, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들(12), 그리고 부착 부재들(10)을 포함하는 장치가 액체 세라믹 재료로 재주조된 후에는, 베어링 요소들과, 이들 베어링 요소에 장착되고 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들(12)뿐만 아니라, 유연한 재료로 구성되는 부착 부재들(10)도 또한, 블랭크를 포함하는 부분적으로 건조 및 경화된 세라믹 재료로부터 제거된다. 뒤이어, 블랭크는 건조 및 경화를 목적으로 노 안에서 소성된 후, 노즐 링 주조용 주형의 일부분으로서 사용된다. 이 경우에, 본 발명에 따라 제조된 환상 코어는 금속 재료로 재주조되어, 제조 대상 노즐 링을 이룬다.

노즐 링의 커버 링들에 대응하는 베어링 요소들과, 상기 베어링 요소들에 장착되고 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들은, 금속 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 부착 부재들은 유연한 비금속 재료로 구성된다.

본 발명은, 노즐 링의 가이드 베인들과 커버 링들 사이에 전이 반경을 갖는 노즐 링을, 특히 환상 코어 기술을 이용하여, 비용 효과적으로 용이하게 제조하는 데 사용될 수 있다.

10 : 부착 부재 11 : 리세스
12 : 요소 13 : 윤곽
14 : 윤곽

Claims

축류 터빈의 노즐 링을 주조하기 위한 환상 코어를 제조하는 방법에 있어서,
제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들이, 제조 대상 노즐 링의 외측 커버 링에 대응하는 외측 베어링 요소에, 그리고 제조 대상 노즐 링의 내측 커버 링에 대응하는 내측 베어링 요소에 장착되고,
상기 외측 베어링 요소와, 상기 내측 베어링 요소, 그리고 이들 베어링 요소에 장착되는 상기 요소들을 포함하는 장치는 제거되며, 그 후에 세라믹 재료로 구성된 잔여 블랭크가 상기 환상 코어를 마련하기 위해 경화되는 것인 환상 코어의 제조 방법으로서,
상기 장치를 세라믹 재료로 재주조하기 전에, 상기 가이드 베인들과 적어도 하나의 커버 링, 바람직하게는 상기한 두 커버 링의 사이에 정해진 전이 반경을 획정하는 부착 부재들이, 제조 대상 노즐 링의 가이드 베인들에 대응하는 요소들에 장착되는 것을 특징으로 하는 환상 코어의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 부착 부재들은 유연한 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 환상 코어의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치를 세라믹 재료로 재주조하는 동안에, 상기 부착 부재들이 상기 베어링 요소들에 달라붙어 있도록, 상기 부착 부재들의 재료가 유연한 것을 특징으로 하는 환상 코어의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부착 부재들은 고무 재료 또는 고무유사 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 환상 코어의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부착 부재들은 실리콘 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 환상 코어의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부착 부재들은 플라스틱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 환상 코어의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기한 베어링 요소들과 이들 베어링 요소에 장착된 요소들 이외에도, 상기 부착 부재들도 또한, 상기 블랭크의 경화 이전에, 재주조된 장치로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 환상 코어의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기한 베어링 요소들과 이들 베어링 요소에 장착된 요소들은, 금속 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 환상 코어의 제조 방법.
축류 터빈의 노즐 링을 제조하는 방법으로서,
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따라 환상 코어를 제조하는 단계와,
금속 재료로 구성되는 노즐을 주조하는 동안에, 상기 환상 코어를 주형으로서 또는 주형의 일부분으로서 사용하는 단계
를 포함하는 축류 터빈의 노즐 링의 제조 방법.