KR850001183B1 - 터어빈의 회전날개를 지니는 프로펠러 러너 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

터어빈의 회전날개를 지니는 프로펠러 러너

제1도는 종래의 러너의 허브에 설치되는 날개와 저어널의 연결부를 러너의 축을 따라 도시한 종단면도.

제2도는 날개를 회전시키기 위한 종래의 제어레버를 도시하는 제1도의 선 II-II부분 단면도.

제3도는 본 발명에 따른 양호한 실시예를 도시하는 제1도와 유사한 종단면도.

제4도는 제3도의 선 IV-IV를 따라 단면한 스파이더의 상세도.

본 발명은 프로펠러 날개의 피치를 변화시켜 터어빈의 작동 특성을 변화시키는 터어빈의 회전날개를 지니는 프로펠러 러너에 관한 것이다.

종래 대개 프로펠러 날개는 러너의 축에 대하여 수직인 축을 따라서 러너의 허브에 설치된 저어널에 조립되는 구조이다. 날개 전체가 내측 허브(9)와 허브동체(8)에 설치된 2개의 베어링(5,6)에 의해서 러너의 축방향과 접선 방향에 대해 지지되며, 스러스트 베어링(10)에 의해서 러너의 반경방향에 대해 지지된다. 제1도, 제2도 도시된 바와같이 저어널(3)에는 제어레버(12)가 측면에 일체로 형성되어 있고 그 일단은 연결봉(17)의 일단에 힌지로 연결되며 그 연결봉(17)의 타단은 연결판(16)의 일단에 힌지로 연결되고 그 연결판(16)의 타단은 중앙로드(14)에 고정되어 있어서 날개를 회전시키기 위한 러너 내부의 조절장치에 의해 서어보 모우터(도시안됨)를 통해 중앙로드(14)를 축방향으로 이동시킴으로써 날개의 경사각을 제어한다.

운전시 날개에 작용되는 힘은 다음과 같은 힘으로 분해된다.

(1) 러너 축에 수직이고 저어널 축에 수직인 접선방향의 힘. (터어빈의 구동토오크를 결정하는 것임)

(2) 러너 축에 평행이고 저어널 축에 수직인 축방향의 힘.

(3) 저어널 축에 평행한 반경방향 원심력.

상기 접선방향의 힘과 축방향 힘은 2개의 베어링(5,6)에 의해서 지지된다. 따라서, 이 두 힘에 대해서는 서어보 모우터로부터의 힘에 의해 평행을 이룬다. 또는 윈심력은 스러스트 베어링부(10)를 통해서 허브동체(8)에 의해서 지지된다.

이러한 종래의 구조로는 큰 터어빈을 작동시키는 경우 몇 천톤에 달하는 큰 원심력으로 인하여 많은 단점이 초래된다. 즉, 이러한 원심력은 날개 밑부분의 직경과 상응한 큰 직경의 구멍을 다수 지니는 허브동체(8)에 전달되게 되어 다공동체에 관한 이론에 따르면 그 강도가 두께에 비해 현저히 감소하게 된다. 그 결과 허브동체에는 변형이 발생하게 되고 스러스트 베어링부(10)의 면이 경사지게 되어 더욱 스러스트 베어링부(10)에 대한 압력분배가 심히 균형을 잃게 된다. 그러므로, 허브동체의 구상 부분의 두께가 증대되어야하며, 따라서 주조에 의해서 허브동체를 제작하지 아니하면 안되게 된다. 더우기, 스라스트 베어링부(10)의 링직경이 크기 때문에 날개의 경사를 조절하기 위한 힘에 대한 저항하는 마찰 토오크가 크고, 따라서, 강력한 서어보 모우터가 필요하며 그에 따른 동력 전달부재의 두께도 두꺼워진다. 이러한 모든 것이 날개의 직경 크기에 따른 비용에 추가된다.

본 발명은 프로펠러 러너의 허브에 날개를 설치하는 데 대한 상기의 문제점을 해결한 것이다. 즉 본 발명은 회전날개를 지니는 프로펠러 러너에 관한 것으로, 각각의 날개가 허브에 방사상으로 설치된다. 1차 및 2차 원통형 베어링면이 동축상에서 거리를 두고 날개의 하부에 형성되여 날개의 회전축을 구성하며, 그 회전축을 통해 날개를 회전시켜 경사를 조절하는 데, 이러한 회전은, 모든 날개의 경사각을 동시에 조절하도록 러너의 내부조절장치에 의해서 동시에 제어되어 이동하는 각각의 날개에 연결된 연결봉에 의해서 행하여 진다.

본 발명에 의하면, 각각의 날개를 1차 원통형 베어링면이 허브의 외측 반경방향 단면에 형성된 베어링부에 결합되고 2차 원통형 베어링면은 스파이더 저어널에 결합되며 각 날개를 원심력은 스라스트 베어링부를 통해서 스파이더 아암에 전달되도록 구성된 스파이더(spider)가 허브의 중앙부분에 견고하게 고정된다. 따라서 그 스파이더는 각 날개를 설치하기 위한 스파이더아암을 지니며 그 스파이더 아암에는 스파이더 저어널이 형성되고 날개의 원심력을 지지하기 위한 스러스트 베어링부가 형성된다.

4개의 날개를 지닌 러너의 경우에 대한 본 발명의 한 실시예에서 스파이더는 직경방향으로 대향한 2개의 스파이더 아암이 일체로 형성된 코어와, 그 코어의 중앙부 구멍에 압입되어 상기 일체로 형성된 2개의 스파이더 아암에 수직한 스파이더 아암을 형성하는 횡단축으로 구성된다. 각 스파이더 아암은, 내측에 스파이더저어널이 형성되어 날개의 저어널에 형성된 2차 원통형 베어링면에 결합되며, 외측에는 나선부가 형성되고 너트(33)가 거기에 체결되어 스러스트 베어링부를 구성한다. 또한, 날개를 조정하는 연결봉이 축상의 잭의 보스부에 힌지로 연결되어 있고, 그 잭의 고정된 피스톤과 고정로드는 러너의 축상에서 스파이더에 고정되게 연결되거나 일체로 형성된다.

본 발명은 첨부된 도면의 한 실시예를 참조로 더욱 명백해진다.

제3도를 참조하면, 날개(21)는 종래와 같은 형태로 날개 저어널(23) 위에 조립되고 전체가 1차 베어링(25)에 의해서 허브(28)에 지지된다. 나선부(32)를 지니는 스파이더 저어널(31)이 고정된 각 날개용 스파이더(29)는 허브(28)의 중앙부분(53)에 설치된다. 날개 저어널(23)은 스파이더 저어널(31)에 그 단부의 구멍이 결합되며 2차 베어링부를 개재하여 방사상으로 지지된다. 날개 저어널(23)은 축방향 스러스트 베어링부(30)의 접촉면과 나선부(32)에 체결되는 너트(33)에 의해 축방향에 대하여 스파이더 아암에 지지된다.

허브(28)의 일단에 형성된 방사상 접합면(50)은 토크전달축(51)의 일단에 형성된 방사상 접합면(52)에 접합된다. 이러한 상태에서 허브(28)는 토크전달축(51)에 견교하게 축방향으로 고정된다. 허브(28)의 다른 단부에는 날개의 경사각을 제어하고 날개를 지지하는 내부 조절장치등 모두를 둘러싸는 노우스콘(nose cone)(54)이 동축상으로 설치된다. 허브(28)는 스파이더(29)를 견고하게 연결하는 중앙부분(53)을 지닌다. 노우스콘(54), 허브(28) 및 토크전달축(51)의 최대직경은 허브주위의 러너의축방향으로 흐르는 유체의 흐름을 도모하기 위해 동일하게 한다.

스파이더(29)가 2개의 부품(제4도)으로 구성되는데 그 중 하나는 장치속에서 서로 마주보는 2개의 스파이더 저어널(31)이 일체로 형성된 코어(39)이면 이들 각각의 단부에는 나선부(32)가 형성된다. 코어(39)에는 횡단축(40)을 수용하도록 일체로 형성된 스파이더 저어널의 축에 수직으로 구멍이 관통되고, 그 일측에 스파이더 저어널(31)을 형성하고 코어(39)의 구멍속에 횡단축을 고정하도록 부싱(41)이 횡단축(40)의 일단에 삽입된다.

제3도를 다시 참조하면, 각각의 날개 저어널(23)과 각각의 날개(21)는, 조종을 위해 연결봉(37)이 연결된 보스(45)가 일단에 형성된 잭(44)의 축방향이동에 의해서 회전이 제어된다. 캡(43)에 의해서 밀폐된 잭(44)은 스파이더(29)에 체결된 고정 로드(46)상에서 이동한다. 고정로드(46)에 고정된 피스톤(47)이 잭(44)의 내부를 2개의 챔버로 분리시키고 이들 각각이 유로(48) 또는 (49)에 관통된다. 유압을 공급하는 조절기에 통상의 방법으로 연결되는 유로(48) 및 (49)로부터의 배출구가 간단히 도시된다. 2개의 챔버중 어느곳에 공급되는가에 따라서, 잭(44)이 날개(21)의 회전을 조절하도록 축방향으로 이동된다.

본 발명의 장치에서, 날개의 접선성분의 힘과 반경방향의 힘은 종래의 장치에서와 같이 1차 및 2차 원통형 베어링면(25) 및 (26)으로부터의 반작용과 연결봉(37)을 통하여 전달되는 서보모우터로부터의 힘에 의해서 평형이 된다. 그러나 원심력은 스파이더 저어널(31)과 나선부(32)에 대한 인장의 형태로 전달된다.

그러므로, 큰 원심력에 견디기에 충분한 크기로 할 수 있는 비교적 작은 크기의 부품에 원심력이 전달된다. 더우기 1차 및 2차 원통형 베어링면(25) 및 (26)으로부터 똑같은 거리에 있는 스러스트 베어링(30)이 변형하더라도 그 변형이 축에 대하여 대칭으로되고 스러스트-베어링부의 링에 대해 균일하게 부하가 분배된다. 더우기, 스러스트 베어링부의 직경의 감소로 마찰 토오크가 감소되는 결과를 가져오게 되어 조종을 위한 구동장치의 동력과 크기를 감소시키는 것이 가능하게 한다.

결국 원심력을 전달하지 않게되기 때문에 허브(28)는 단지 1차 원통형 베어링면(25)으로부터의 반작용만을 받는다는 것을 알 수 있다. 따라서 날개의 밑부분이 수용되는 구멍을 지니는 부분의 허브(28)의 두께가 감소될 수 있어 경량화 될 수 있다. 허브(28)를, 주조대신에 비용이 매우 감소되는 용접에 의해서 생산할 수 있다. 따라서 날개의 직경과 동력증대에 대한 허브의 직경의 비율을 보다 낮은 값으로 할 수 있어 종래보다 훨씬 작은 직경의 허브로 된다.

물론, 본 발명은 설명된 실시예에 제힌되지 않으며 등가의 장치를 사용하거나 약간 변화시키는 것도 포함한다.

따라서 본 발명은 러너가 일정수의 날개를 지니고 중앙의 고정된 스파이더가 날개만큼의 스파이더 저어널을 지니며 각각의 스파이더 저어널은 상응한 날개저어널에 결합된다.

그러나, 4개의 날개를 지니는 러너의 경우가 횡단축을 코어의 구멍에 압입시켜 스파이더를 구성할 수 있어 주조보다 값싼 기계적인 용접구조로 할 수 있다는 것을 알 수 있다

일체로 된 주형 스파이더인 경우에 있어서, 스파이더를 관통하여 제1도에 따라 종래의 실시예에 대한것과 같은 종류의 중앙 로드에 의해서 날개의 회전을 제어하는 장치가 제공될 수 있다. 제3도에 도시된 것 같은 잭에 의한 경우 스파이더를 통과하는 중앙로드를 지니지 않게 되어 스파이더의 코어를 약화시키지 않는 장점을 제공한다. 또한, 원심력에 대해 저항할 수 있는 방사상의 체적을 극소화할 수 있다.

Claims (1)

1. 허브(28)에 반경방향으로 날개(1)를 설치하고 그 날개의 경사각을 조절하기 위한 날개의 회전축을 형성하도록 동축상에서 거리를 두고 1차 및 2차 원통형 베어링면(25,26)이 날개의 밑부분에 형성되고, 러너 내부의 조절장치에 의해서 모든 날개의 경사각에 대해 동시에 제어되어 연결봉을 모든 날개의 경사각을 동시에 조절하는 프로펠러 러너에 있어서, 각 날개의 1차 원통형 베어링면(25)이 허브(28)의 외측 반경방향단면에 형성된 베어링부에 결합되며 2차 원통형 베어링면(26)은 스파이더 저어널(31)에 결합되고 각 날개의 원심력을 전달하는 스라스트 베어링부(30)가 스파이더 아암(31,32,33)에 형성되도록 나선부(32), 너트(33) 및 스파이더 저어널(31)을 지니는 직경방향으로 대향한 2개의 스파이더 아암(31,32,33)이 일체로 형성된 코어(39)와, 그 코어의 중앙부 구멍에 압입되어 그 일체로 형성된 스파이더 아암에 수직인 다른 2개의 스파이더 아암을 형성하는 횡단축(40)으로 구성된 스파이더(29)가 허브(28)의 중앙부분(53)에 견고하게 체결된 것을 특징으로 하는 회전날개를 지니는 프로펠러 러너.

Images