KR20220074655A - 증기터빈장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기대와, 상기 기대 위에 얹혀 고정되고 내부에 회전체를 구비하는 본체와, 상기 본체를 관통한 상태로 회전체에 결합되는 회전축과, 상기 회전체에 고압의 증기를 공급하기 위한 증기공급관과, 상기 본체 내부에 공급된 증기를 배출하기 위한 증기배출관으로 이루어지는 증기터빈장치에 있어서, 상기 본체로 부터 각각 소정 간격 이격되어 설치되고 회전축을 회전가능토록 지지하기 위한 한 쌍의 베어링과, 상기 베어링의 하단을 소정의 높이로 안정적으로 지탱하기 위해 기대의 상단에 설치되는 베어링지지대와, 상기 본체와 회전축 사이의 틈을 커버하여 본체 외부로 증기가 누출되는 것을 방지하기 위한 실링수단을 구비하는 커버부재로 구성되는 증기터빈장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 효과로는 터빈의 회전축을 지지하는 한쌍의 베어링을 본체로 부터 이격시켜 설치함으로써 베어링들이 고온의 증기(유체)에 노출되지 않도록 하고, 또 고온으로 인해 베어링이 손상을 입거나 오일(구리스)의 증발되는 것을 방지하여 베어링의 내구성을 강화시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

증기터빈장치{STEAM TURBINE}

본 발명은 증기터빈장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터빈의 축을 지지하는 베어링이 본체로 부터 이격되어 설치되도록 함으로써 스팀의 공급으로 열이 발생하는 본체로 부터 베어링을 보호하기 위한 증기터빈장치에 관한 것이다.

일반적으로 터빈(turbine)장치는 물 또는 기름, 공기, 증기 등의 유체가 가지는 에너지를 유용한 기계적 일로 변환시키는 기계로, 회전운동을 하는 것이 특징이다. 보통 도 1에 도시한 바와 같이 회전체의 원주에 여러 개의 블레이드(blade) 또는 날개를 형성하고 거기에 유체를 내뿜어 회전축을 고속 회전시키는 터보형의 기계를 말한다.

특히 화력발전소를 비롯하여 원자력발전소, 선박 등에서 많이 사용되는 증기터빈장치는 고압의 증기를 노즐을 통해 분출시키고 이를 날개에 부딪치게 하여 발생하는 충격력만을 이용한 충동식 회전축과, 분류 외에 날개 사이의 단면적을 바꿔서 생긴 반동력을 이용한 반동식 회전축과, 회전체 자체에서의 증기 분사에 의한 반작용을 이용한 반작용식 회전축이 사용되고 있다.

상기한 증기터빈장치들은 열효율이 낮고 연료소비가 크며, 회전체의 구조가 복잡하고 대형이고 축방향으로 넓은 공간이 필요하므로 설치가 용이하지 못하다는 단점때문에 하나의 블레이드를 이용하는 소형터빈장치 개발되어 다양한 분야에 사용되고 있다.

그러나 도 1에 도시한 바와 같은 이들 소형터빈장치(10)의 가장 큰 문제점은 고온의 증기분사로 인해 본체(10) 내부가 고온으로 가열되고 또 고속으로 회전하는 회전체의 회전축(13)을 지지하는 베어링(12)이 증기와 열에 노출되어 오일(구리스)의 증발 및 빠른 소모로 인해 내구성이 현저히 약해지는 폐단을 갖는다.

[선행기술문헌]

1. 대한민국 등록특허 제10-1597538호

본 발명의 목적은, 터빈의 회전축을 지지하는 한쌍의 베어링을 본체로 부터 이격시켜 설치함으로써 베어링들이 고온의 증기(유체)에 노출되지 않도록 하고, 또 고온으로 인해 베어링이 손상을 입거나 오일(구리스)의 증발되는 것을 방지하여 베어링의 내구성을 강화시키기 위함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 증기터빈장치는, 기대와, 상기 기대 위에 얹혀 고정되고 내부에 회전체를 구비하는 본체와, 상기 본체를 관통한 상태로 회전체에 결합되는 회전축과, 상기 회전체에 고압의 증기를 공급하기 위한 증기공급관과, 상기 본체 내부에 공급된 증기를 배출하기 위한 증기배출관으로 이루어지되, 상기 본체로 부터 각각 소정 간격 이격되어 설치되고 회전축을 회전가능토록 지지하기 위한 한 쌍의 베어링과, 상기 베어링의 하단을 소정의 높이로 안정적으로 지탱하기 위해 기대의 상단에 설치되는 베어링지지대와, 상기 본체와 회전축 사이의 틈을 커버하여 본체 외부로 증기가 누출되는 것을 방지하기 위한 실링수단을 구비하는 커버부재로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 베어링은 오일냉각식 베어링을 사용함을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 효과로는 터빈의 회전축을 지지하는 한쌍의 베어링을 본체로 부터 이격시켜 설치함으로써 베어링들이 고온의 증기(유체)에 노출되지 않도록 하고, 또 고온으로 인해 베어링이 손상을 입거나 오일(구리스)의 증발되는 것을 방지하여 베어링의 내구성을 강화시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래 증기터빈장치의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증기터빈장치의 분리사시도.
도 3은 도 2의 결합사시도.
도 4는 도 3의 단면도.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다. 다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예들은 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예들에 대해 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증기터빈장치의 분리사시도이고, 도 3은 도 2의 결합사시도이며, 도 4는 도 3의 단면도이다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.

*본 발명 증기터빈장치의 구성은 다음과 같다.

기대(101)와, 상기 기대(101) 위에 얹혀 고정되고 내부에 회전체를 구비하는 본체(110)와, 상기 본체(110)를 관통한 상태로 회전체에 결합되는 회전축(111)과, 상기 회전체에 고압의 증기를 공급하기 위한 증기공급관(110a)과, 상기 본체(110) 내부에 공급된 증기를 배출하기 위한 증기배출관(110b)으로 이루어지되, 상기 본체(110)로 부터 각각 소정 간격 이격되어 설치되고 회전축(111)을 회전가능토록 지지하기 위한 한 쌍의 베어링(120)과, 상기 베어링(120)의 하단을 소정의 높이로 안정적으로 지탱하기 위해 기대(101)의 상단에 설치되는 베어링지지대(140)와, 상기 본체(110)와 회전축(111) 사이의 틈을 커버하여 본체(110) 외부로 증기가 누출되는 것을 방지하기 위한 실링(130a)을 구비하는 커버부재(130)로 구성된다.

상기 본체(110)는 원통형의 몸체와 상기 몸체 양쪽을 밀폐시키기 위한 한 쌍의 판부재로 이루어지는데, 상기 판부재의 중앙에 축공이 뚫려 회전축(111)이 삽입된다.

종래 소형 증기터빈의 경우 본체(110)의 축공을 베어링(120)에 의해 막는 구조이나, 본 발명은 베어링(120)이 본체(110)로 부터 각각 소정 간격 이격되어 설치되는 구조여서 본체(110)와 회전축(111) 사이의 틈으로 필연적으로 증기가 누출될 수 밖에 없다.

이처럼 증기가 누출되면 증기공급관(110a)을 통해 유입된 증기가 회전체를 회전시키고 증기배출구를 통과하게 되는 과정에 있어 증기의 압력이 약해질 수 밖에 없고 결국 회전체의 회전력이 약해질 수 밖에 없다.

따라서 본 발명은 종래 베어링(120)의 자리에 실링(130a)을 구비하는 커버부재(130)를 덧대고 볼트로 본체(110), 즉 판부재의 측면에 고정함으로써 이를 방지할 수 있도록 하였다.

본 발명에서 사용되는 베어링(120)은 오일냉각식 베어링(120)을 사용함이 바람직한데, 이는 오일이 순환하면서 회전축(111)의 회전으로 부터 발생하는 열을 냉각시킴으로써 베어링(120)의 효율을 높게 하고 내구성을 좋게 한다. 따라서 상기 오일냉각식 베어링(120)에는 오일순환관(120a)이 연결되어 오일공급장치(미도시)와 연결되도록 한다.

본 발명은 베어링(120)이 본체(110)로 부터 이격된 상태로 회전축(111)을 지지하는 구조여서 베어링(120)의 높이가 매우 중요하다. 따라서 상기 베어링(120)을 가장 최적의 높이로 또 회전축(111)이 완전한 수평상태로 지탱하기 위해서는 기대(101)에 고정된 상태로 베어링(120)을 지탱하기 위한 베어링지지대(140)의 구성이 반드시 필요하다.

이처럼 견고하고 안정적인 베어링지지대(140)의 지탱이 가능해야만 베어링(120)을 본체(110)로 이격시킬 수 있고, 이로 인해 베어링(120)이 고온의 증기(유체)에 노출되지 않도록 할 수 있으며, 오일(구리스)의 증발되는 것을 방지할 수 있어 베어링(120)이 파손되는 것을 방지할 수 있어 내구성을 좋게 한다.

상기 베어링지지대(140)는 기대(101)와 베어링에 결합되도록 함에 있어 볼트체결 또는 용접에 의해 결합되도록 구성함이 바람직하다.

상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예들에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

100: 본 발명 증기터빈
101: 기대
110: 본체
111: 회전축
120: 베어링
130: 커버부재
131: 실링(seal ring)
140: 베어링지지대

Claims (2)

1. 기대와, 상기 기대 위에 얹혀 고정되고 내부에 회전체를 구비하는 본체와, 상기 본체를 관통한 상태로 회전체에 결합되는 회전축과, 상기 회전체에 고압의 증기를 공급하기 위한 증기공급관과, 상기 본체 내부에 공급된 증기를 배출하기 위한 증기배출관으로 이루어지는 증기터빈장치에 있어서,
   상기 본체로 부터 각각 소정 간격 이격되어 설치되고 회전축을 회전가능토록 지지하기 위한 한 쌍의 베어링과,
   상기 베어링의 하단을 소정의 높이로 안정적으로 지탱하기 위해 기대의 상단에 설치되는 베어링지지대와,
   상기 본체와 회전축 사이의 틈을 커버하여 본체 외부로 증기가 누출되는 것을 방지하기 위한 실링수단을 구비하는 커버부재로 구성됨을 특징으로 하는 증기터빈장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 베어링은 오일냉각식 베어링을 사용함을 특징으로 하는 증기터빈장치.
   

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