KR20200105858A - 호스 연결 시스템 - Google Patents

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KR20200105858A KR1020207021551A KR20207021551A KR20200105858A KR 20200105858 A KR20200105858 A KR 20200105858A KR 1020207021551 A KR1020207021551 A KR 1020207021551A KR 20207021551 A KR20207021551 A KR 20207021551A KR 20200105858 A KR20200105858 A KR 20200105858A
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브라이언 케네스 바셋
로버트 스콧 필립스
제스 엘리스 바튼
피터 코펜호퍼
주니어 마이클 에프. 돌란
나탄 린 그린
리 유
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Abstract

따라서, 본 출원은 가스 터빈 엔진에 호스를 연결하기 위한 호스 연결 시스템을 제공한다. 호스 연결 시스템은 연결 피팅 및 연결 공구를 포함할 수 있다. 연결 피팅은 가스 터빈 엔진에 부착될 제1 부재, 호스에 부착될 정합 구성요소, 및 제1 부재 상으로 토크가 인가될 스플라인-형성된 제2 부재를 포함할 수 있다. 연결 공구는 다수의 구동 휠 스플라인들을 갖는 구동 휠을 포함하여, 구동 휠 스플라인들이 제1 부재 상으로 스플라인-형성된 제2 부재에 토크를 인가하도록 할 수 있다.

Description

호스 연결 시스템
본 출원 및 결과적인 특허는 일반적으로 가스 터빈 엔진에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 연소기 캔(combustor can)과 같은 터빈 구성요소에 대해 그리고 다른 곳에서 신속하고 효율적이며 안전한 방식으로 가요성 호스를 설치하거나 제거하는 데 사용되는 호스 연결 공구 및 호스 연결 피팅(fitting)을 포함하는 호스 연결 시스템에 관한 것이다.
가스 터빈 엔진 및 다른 유형의 터보 기계류(turbomachinery) 등의 소정 구성요소들은 조립 및/또는 수리가 어려울 수 있다. 예를 들어, 연소기는 연료의 하나 이상의 유동들 및 공기의 유동들과 연통할 수 있다. 연료 호스 및 공기 호스는 종래의 플랜지 조인트를 통해 연소 캔에 연결될 수 있다. 호스는 플랜지 볼트 체결, 스윙 클램프(swing clamp) 설치 기술 등을 통해 설치될 수 있다. 그러한 스윙 클램프 설치는 난제이고 시간 소모적일 수 있다. 더욱이, 플랜지 개스킷은 적절히 설치되지 않으면 손상될 수 있다. 따라서, 그러한 호스 설치는 상당한 크루(crew) 크기, 설치 시간을 필요로 하며, 흔히 상당한 재료 스크랩(scrap)으로 이어진다. 더욱이, 불편한 각도와 위치에서 연결부에 토크를 수동으로 가할 필요성을 고려할 때 물리적 손상이 가능한 일일 수 있다.
따라서, 본 출원 및 결과적인 특허는 호스를 가스 터빈 엔진에 연결하기 위한 호스 연결 시스템을 제공한다. 호스 연결 시스템은 연결 피팅 및 연결 공구를 포함할 수 있다. 연결 피팅은 가스 터빈 엔진에 부착될 제1 부재, 호스에 부착될 정합 구성요소, 및 제1 부재 상으로 토크가 인가될 스플라인-형성된(splined) 제2 부재를 포함할 수 있다. 연결 공구는 다수의 구동 휠 스플라인들을 갖는 구동 휠을 포함하여, 구동 휠 스플라인들이 제1 부재 상으로 스플라인-형성된 제2 부재에 토크를 인가하도록 할 수 있다.
본 출원 및 결과적인 특허는 또한 가스 터빈 엔진에 호스를 부착하는 방법을 제공한다. 이 방법은 가스 터빈 엔진에 연결 피팅의 제1 부재를 용접하는 단계, 연결 피팅의 스플라인-형성된 제2 부재를 통해 호스를 위치시키는 단계, 호스에 연결 피팅의 정합 구성요소를 용접하는 단계, 및 스플라인-형성된 연결 공구를 거쳐 제1 부재 상으로 스플라인-형성된 제2 부재에 토크를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 출원 및 결과적인 특허는 또한 가스 터빈 엔진의 단부 커버(endcover)에 가요성 호스를 연결하기 위한 호스 연결 시스템을 제공한다. 호스 연결 시스템은 연결 피팅 및 연결 공구를 포함할 수 있다. 연결 피팅은 단부 커버에 부착될 제1 부재, 가요성 호스에 부착될 정합 구성요소, 및 제1 부재 상으로 토크가 인가될 스플라인-형성된 제2 부재를 포함할 수 있다. 연결 공구는 다수의 구동 휠 스플라인들을 갖는 구동 휠 및 드릴을 포함하여, 구동 휠 스플라인들이 제1 부재 상으로 스플라인-형성된 제2 부재에 토크를 인가하도록 할 수 있다.
본 출원 및 결과적인 특허의 이들 및 다른 특징 및 개선은 몇몇 도면 및 첨부된 청구범위와 함께 취해질 때 하기의 상세한 설명을 검토할 때 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 압축기, 연소기, 터빈, 및 부하를 도시하는, 가스 터빈 엔진의 개략도.
도 2는 가요성 호스를 갖는 공지의 연소기 캔의 단부 커버의 평면도.
도 3은 본 명세서에 기술될 수 있는 바와 같은 호스 연결 시스템의 연결 피팅의 분해도.
도 4는 도 3의 연결 피팅을 설치하기 위해 사용되는 호스 연결 공구와 함께 사용하기 위한 드릴의 사시도.
도 5는 도 3의 연결 피팅을 설치하기 위해 사용되는 호스 연결 공구의 사시도.
도 6은 연결 피팅을 내부에 갖는 도 5의 호스 연결 공구의 단면도.
이제, 동일한 도면 부호가 몇몇 도면에 걸쳐 동일한 요소를 지칭하는 도면을 참조하면, 도 1은 본 명세서에 사용될 수 있는 바와 같은 가스 터빈 엔진(10)의 개략도를 도시한다. 가스 터빈 엔진(10)은 압축기(15)를 포함할 수 있다. 압축기(15)는 공기(20)의 유입 유동을 압축한다. 압축기(15)는 공기(20)의 압축된 유동을 연소기(25)로 전달한다. 연소기(25)는 공기(20)의 압축된 유동을 연료(30)의 가압된 유동과 혼합하고 혼합물을 점화시켜 연소 가스(35)들의 유동을 생성한다. 단일 연소기(25)만이 도시되어 있지만, 가스 터빈 엔진(10)은 임의의 개수의 연소기(25)들을 포함할 수 있다. 연소 가스(35)들의 유동은 이어서 터빈(40)으로 전달된다. 연소 가스(35)의 유동들은 터빈(40)을 구동하여 기계적 일을 생성한다. 터빈(40)에서 생성된 기계적 일은 샤프트(45)를 통해 압축기(15)를 그리고 발전기 등과 같은 외부 부하(50)를 구동한다.
가스 터빈 엔진(10)은 천연 가스, 다양한 유형의 합성 가스, 액체 연료, 및/또는 다른 유형의 연료 및 이들의 블렌드를 사용할 수 있다. 가스 터빈 엔진(10)은, 7 또는 9 시리즈 강력(heavy duty) 가스 터빈 엔진 등과 같은 것들을 포함하지만 이로 한정되지 않는, 미국 뉴욕주 스키넥터디 소재의 제너럴 일렉트릭 컴퍼니(General Electric Company)에 의해 제공되는 다수의 상이한 가스 터빈 엔진 중 임의의 것일 수 있다. 가스 터빈 엔진(10)은 상이한 구성을 가질 수 있고, 다른 유형의 구성요소를 사용할 수 있다. 다른 유형의 가스 터빈 엔진이 또한 본 발명에서 사용될 수 있다. 다수의 가스 터빈 엔진, 다른 유형의 터빈, 및 다른 유형의 발전 장비가 또한 본 발명에서 함께 사용될 수 있다.
도 2는 연소기(25)의 연소기 캔(65)의 단부 커버(60)와 같은 터빈 구성요소(55)의 예를 도시한다. 단부 커버(60)는 다수의 연료 및 공기 플랜지(70)를 가질 수 있다. 플랜지(70)는 종래의 ANSI 플랜지(미국 국가 표준 협회(American National Standards Institute)) 등일 수 있다. 각각의 플랜지(70)는 플랜지를 통해 연결 포트(75)를 한정할 수 있다. 가요성 금속 호스(80)가 연료의 유동 또는 공기의 유동을 위해 각각의 연결 포트(75)에 부착될 수 있다. 금속 호스(80)는 종래의 설계의 것일 수 있고, 튜브, 파이프 등을 포함할 수 있다. 다른 유형의 유체 유동이 본 발명에서 사용될 수 있다. 전술된 바와 같이, 단부 커버(60)로부터 또는 다른 곳에서 금속 호스(80)를 부착 또는 제거하는 것은 어렵고 시간 소모적일 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 명세서에 기술될 수 있는 바와 같은 호스 연결 시스템(100)을 도시한다. 호스 연결 시스템은 연결 피팅(110) 및 관련 연결 공구(120)를 포함한다. 도 3은 연결 피팅(110)의 예를 도시한다. 연결 피팅(110)은 고정식 또는 제1 부재(130), 회전식 또는 제2 부재(140), 및 이들 사이의 정합 구성요소(150)를 포함할 수 있다. 제1 부재(130)는 제1 부재 중공 튜브(160), 제1 부재 중공 튜브(160)를 둘러싸는 제1 부재 플랜지(170), 및 제1 부재 나삿니-형성 부분(180)을 포함할 수 있다. 제1 부재 플랜지(170)는 그 주위에서 연장되는 다수의 제1 부재 스플라인(190)을 포함할 수 있다. 임의의 개수의 제1 부재 스플라인(190)들이 사용될 수 있다. 제2 부재(140)는 제2 부재 나삿니-형성 부분(200) 및 그 주위에서 연장되는 다수의 제2 부재 스플라인(210)을 갖는 관형 형상일 수 있다. 임의의 개수의 제2 부재 스플라인(210)들이 사용될 수 있다. 제1 부재 스플라인(190) 및 제2 부재 스플라인(210)은 상보적으로 형상화될 수 있다. 제1 부재 나삿니-형성 부분(180)은 제2 부재 나삿니-형성 부분(200)을 수용하도록 구성된다. 정합 구성요소(150)는 정합 구성요소 중공 튜브(220) 및 정합 구성요소 플랜지(230)를 포함할 수 있다. 정합 구성요소(150)는 제1 부재(130) 및 제2 부재(140) 내에 끼워지는 크기로 될 수 있다. 다른 구성요소 및 다른 구성이 본 발명에서 사용될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 연결 피팅(110)과 함께 사용하기 위한 연결 공구(120)의 예를 도시한다. 연결 공구(120)는 드릴(125)에 의해 동력을 받을 수 있다. 드릴(125)은 종래의 고 토크 드릴일 수 있다. 드릴(125)은 현장에서 사용하기 위해 배터리 전력을 받을 수 있다. 다른 유형의 전원이 본 발명에서 사용될 수 있다. 드릴(125)은 정역가능(reversible)일 수 있다. 다른 유형의 토크 인가 장치가 본 발명에서 사용될 수 있다.
연결 공구(120)는 드릴 헤드를 수용하고 이와 함께 회전하는 크기로 된 드릴 어댑터(240)를 포함할 수 있다. 연결 공구(120)는 드릴 구동 피니언 또는 드릴 구동 휠(250)을 더 포함할 수 있다. 드릴 구동 휠(250)은 구동 휠 챔버(270) 내에서 구동 휠 액슬(axle)(260)을 중심으로 회전할 수 있다. 드릴 구동 휠(250)은 다수의 드릴 구동 휠 스플라인(275)을 가질 수 있다. 임의의 개수의 드릴 구동 휠 스플라인(275)들이 본 발명에서 사용될 수 있다. 다른 구성요소 및 다른 구성이 본 발명에서 사용될 수 있다.
연결 공구(120)는 한 쌍의 연결 아암(arm), 즉 제1 연결 아암(280) 및 제2 연결 아암(290)을 포함할 수 있다. 연결 아암(280, 290)들은 이들 사이에 피팅 개구(aperture)(300)를 한정할 수 있다. 피팅 개구(300)는 내부에 연결 피팅(110)을 수용하는 크기로 될 수 있다. 드릴 구동 휠 스플라인(275)들 구동 휠 스플라인(275)들은 연결 피팅(110)의 스플라인(190, 210)들을 수용하는 크기로 될 수 있다. 연결 아암(280, 290)들은 접근의 용이성을 위해 힌지 연결될 수 있다. 다른 구성은 회전식 피팅을 갖는 고정식 너트(nut), 고정식 피팅을 갖는 회전식 너트(이전에 언급된 경우), 및 너트와 피팅 둘 모두가 움직일 수 있는 상대(counter) 회전 조립체를 포함한다. 다른 구성요소 및 다른 구성이 본 발명에서 사용될 수 있다.
사용시, 연결 피팅(110)의 제1 부재(130)는 연소기 캔(65)의 플랜지(70)의 연결 포트(75) 주위에 또는 가스 터빈 엔진(10)에 대해 다른 곳에 용접될 수 있다. 종래의 용접 기술이 사용될 수 있다. 나삿니-형성된 구성요소, 성형된 구성요소 등과 같은 다른 연결 수단이 사용될 수 있다. 가요성 호스(80)는 연결 피팅(110)의 제2 부재(140)를 통과할 수 있다. 정합 구성요소(150)는 가요성 호스(80)에 용접될 수 있고, 제1 부재(130)와 제2 부재(140) 사이에 위치될 수 있다. 종래의 용접 기술이 사용될 수 있다. 제1 부재(130) 및 제2 부재(140)는 제1 부재 나삿니-형성 부분(180) 및 제2 부재 나삿니-형성 부분(200)을 통해 함께 연결될 수 있다.
이어서, 연결 공구(120)는 정확한 양의 토크를 인가할 수 있다. 제1 연결 아암(280) 및 제2 연결 아암(290)은 피팅 개구(300) 내부에 연결 피팅(110)을 수용할 수 있다. 제2 부재 스플라인(210)들 및 드릴 구동 휠 스플라인(275)들은 드릴 구동 휠 스플라인(275)들이 연결 피팅(110)에 토크를 인가할 수 있도록 정렬될 수 있다. 구체적으로, 드릴(125)은 드릴 구동 휠(250)을 구동하여, 연결 피팅(110)의 제2 부재(140)를 정확한 토크에 의해 제1 부재(130) 상으로 회전시킬 수 있다. 마찬가지로, 드릴(125)은 연결 공구(110)를 역으로 구동시켜 연결 피팅(110)을 제거할 수 있다.
따라서, 호스 연결 시스템(100)은 연소기 캔(65)으로부터 또는 다른 곳에서 자동화되고 안전한 방식으로 연결 피팅(110)과 가요성 호스(80)를 신속하게 설치 또는 제거한다. 정렬된 스플라인(210, 275)들은 개스킷 또는 다른 피팅 구성요소를 손상시킴이 없이 적절히 연결 공구(120)가 연결 피팅(110)에 토크를 인가하게 할 수 있다. 따라서, 호스 연결 시스템(100)은 종래의 플랜지 볼트 체결 및 스윙 클램프 설치를 없애서 연관된 크루 시간과 스크랩을 감소시킨다. 호스 연결 시스템(100)이 가스 터빈 엔진(10)에 관하여 기술되었지만, 호스 연결 시스템(100)은 임의의 유형의 고정식 부재와 함께 사용될 수 있다. 더욱이, 호스 연결 시스템(100)은 연료와 공기로 제한되지 않는 임의의 유체와 함께 사용될 수 있다.
전술한 내용이 단지 본 출원의 소정 실시예 및 결과적인 특허에 관한 것임이 명백해야 한다. 하기의 청구범위 및 그의 등가물에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 전반적인 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 본 발명에서 다수의 변경 및 수정이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 가스 터빈 엔진에 호스를 연결하기 위한 호스 연결 시스템으로서,
    가스 터빈 엔진에 부착될 제1 부재, 호스에 부착될 정합 구성요소, 및 제1 부재 상으로 토크가 인가될 스플라인-형성된(splined) 제2 부재를 포함하는 연결 피팅(fitting); 및
    복수의 구동 휠 스플라인들을 갖는 구동 휠을 포함하는 연결 공구
    를 포함하고,
    복수의 구동 휠 스플라인들은 제1 부재 상으로 스플라인-형성된 제2 부재에 토크를 인가하는, 호스 연결 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 가스 터빈 엔진은 단부 커버(endcover)를 포함하는, 호스 연결 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 제1 부재는 복수의 제1 부재 스플라인들을 포함하는, 호스 연결 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 제1 부재는 제1 부재 나삿니-형성(threaded) 부분을 포함하고, 제2 부재는 상보적인 제2 부재 나삿니-형성 부분을 포함하는, 호스 연결 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 연결 공구는 드릴을 포함하는, 호스 연결 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 드릴은 정역가능(reversible) 드릴을 포함하는, 호스 연결 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 연결 공구는 드릴 및 구동 휠과 연통하는 드릴 어댑터를 포함하는, 호스 연결 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 구동 휠은 구동 휠 액슬을 포함하고, 구동 휠은 구동 휠 챔버 내에서 구동 휠 축을 중심으로 회전하는, 호스 연결 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 스플라인-형성된 제2 부재는 복수의 제2 부재 스플라인들을 포함하고, 복수의 제2 부재 스플라인들은 복수의 구동 휠 스플라인들과 상호작용하는, 호스 연결 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 연결 공구는 제1 연결 아암(arm) 및 제2 연결 아암을 포함하는, 호스 연결 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 제1 연결 아암 및 제2 연결 아암은 힌지 연결되는, 호스 연결 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 제1 연결 아암 및 제2 연결 아암은 이들 사이에서 연결 피팅을 위한 피팅 개구(aperture)를 한정하는, 호스 연결 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 제1 연결 아암 및 제2 연결 아암은 제1 부재를 고정된 상태로 유지하면서 제2 부재에 토크를 인가하는, 호스 연결 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 호스는 가요성 가스 호스 또는 가요성 공기 호스를 포함하는, 호스 연결 시스템.
  15. 가스 터빈 엔진에 호스를 부착하는 방법으로서,
    가스 터빈 엔진에 연결 피팅의 제1 부재를 용접하는 단계;
    연결 피팅의 스플라인-형성된 제2 부재를 통해 호스를 위치시키는 단계;
    호스에 연결 피팅의 정합 구성요소를 용접하는 단계; 및
    스플라인-형성된 연결 공구를 거쳐 제1 부재 상으로 스플라인-형성된 제2 부재에 토크를 인가하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  16. 가스 터빈 엔진의 단부 커버에 가요성 호스를 연결하기 위한 호스 연결 시스템으로서,
    단부 커버에 부착될 제1 부재, 가요성 호스에 부착될 정합 구성요소, 및 제1 부재 상으로 토크가 인가될 스플라인-형성된 제2 부재를 포함하는 연결 피팅; 및
    복수의 구동 휠 스플라인들을 갖는 구동 휠 및 드릴을 포함하는 연결 공구
    를 포함하고,
    복수의 구동 휠 스플라인들은 제1 부재 상으로 스플라인-형성된 제2 부재에 토크를 인가하는, 호스 연결 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 제1 부재는 복수의 제1 부재 스플라인들을 포함하는, 호스 연결 시스템.
  18. 제16항에 있어서, 제1 부재는 제1 부재 나삿니-형성 부분을 포함하고, 제2 부재는 상보적인 제2 부재 나삿니-형성 부분을 포함하는, 호스 연결 시스템.
  19. 제16항에 있어서, 드릴은 정역가능 드릴을 포함하는, 호스 연결 시스템.
  20. 제16항에 있어서, 연결 공구는 드릴 및 드릴 구동 휠과 연통하는 드릴 어댑터를 포함하는, 호스 연결 시스템.
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