KR890001168B1 - 탄성 유체 기계용 로우터 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

탄성 유체 기계용 로우터

제1도는 본 발명에 따른 터빈과 로터의 부분 단면도.

제2도는 제3도의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 취한 부분 단면도.

제3도는 제2도의 선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 취한 부분 단면도.

제4도는 제3도의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 취한 확대 부분 단면도.

제5도는 제4도의 선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 취한 부분 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 탄성유체기계 3 : 케이스

5 : 로우터 7 : 저어널 베어링(journal bearing)

9 : 중기유입노즐 13 : 고정 블레이드

15 : 회전 블레이드 17 : 블레이드링

21 : 샤프트 23 :스템

25 : 블레이드 디스크 27 : 중앙 허브

29 : 중앙 보어 31 : 카운터 보어(counter bore)

33 : 플랜지 35 : 페이스 디스크

37 : 보어 38 : 보스

41 : 핑거키(finger key) 43 : 볼트

45 : 밀링 가공부 47 : 핑거부

49 : 노치 53, 55 : 홈

57 : 키 61 : 버튼

62 : 주위립 63 : 개구

본 발명은 축에 키고정된 디스크를 구비한 탄성 유체 기계용 로우터, 특히 증기터빈의 축에 블레이드 디스크를 키로 고정시키는 시스템에 관한 것이다.

대형 증기터빈에 있어서 터빈의 최종단의 블레이드는 직경이 약 1.2미터인 스핀들에서 연장된 약 1.2미터로서 매우 크게되어 있다. 그러므로 비교적 작은 직경의 축에 디스크를 수축 끼워 맞춤시킨 스핀들로 제작하는 것이 바람직 하다.비록 디스크가 축에 수축끼워 맞춤되어 있더라도 가열 온도차이와 디스크와 축사이에 전달되는 큰 토크(torque)때문에 보통 축에 디스크를 키결합시키는 것이 보통이다. 키가 날카로운 모서리를 가진 직사각형 단면이면 상기 모서리부에 응력이 집중하여 이 부분에서 균열의 발생 및 전파가 개시된다. 이와같은 응력의 집중을 감소시키기 위하여 원형 단면의 키를 이용하게 되었다. 그러나 이와같은 원형 단면의 키도 키홈내의 균열을 방지할 수 없었다. 본 발명의 주 목적은 터빈 로터의 디스크 보어내의 응력 집중을 제거하고, 가열 온도차이 또는 과속중 블레이드 디스크와 축사이의 상대적인 이동을 방지하는 것이다.

본 발명의 탄성 유체 기계용 로터는 축의 적어도 일단부로부터 형성된 다수의 원주 스텝(step), 특징의 원주 스텝에 끼워지는 보어를 구비한 다수의 블레이드 디스크, 특정의 원주 스텝에 끼워지는 보어를 가진 다수의 페이스 디스크(face disc) 및 이 페이스 디스크의 외주에 고정되는 다수의 1차 키를 포함한 로터로서, 상기 각 블레이드 디스크는 상기 다수의 제1키를 수납하기 위한 다수의 노치 (notch)를 구비하며 각 페이스 디스크는 그 보어내에 축내의 다수의 홈과 일치하는 다수의 홈을 구비하며, 상기 축에 대한 상기 블레이드 디스크의 회전운동을 방지하기 위하여 상기 축내의 홈과 페이스 디스크의 보어내의 홈내에 다수의 제2키가 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이하, 첨부한 도면상의 실시예를 기준으로 본원 발명에 대해 상세히 설명한다.

제1도는 저압 증기터빈 또는 탄성 유체 기계(1)을 도시한 것으로서 로터(5)는 밀폐된 하우징 즉 케이스(3)내에 설치되어 있다. 케이스(3)의 양단부에는 로터 (5)를 회전가능하게 지지하기 위한 저어널 베어링(journal bearing)이 설치되어 있다. 케이스 (3)의 중앙부에는 이 케이스(3)에 고정된 고정 블레이드(13)과 로터(5)에 고정된 회전 블레이드(15)의 각각에 증기를 공급하기 위한 증기 유입 노즐(9)가 형성되어 있다. 상기 고정 블레이드는 블레이드링 또는 다이아프램(diaphragms)내에 설치되며, 이 다이아프램은 증기가 터빈(1)을 통해 팽창하여 압력단계(pressure stage)을 형성하는 케이스에 설치되어 있다. 상기 케이스(3), 저어널 베어링(7) 및 블레이드 다이아프램(17)은 수평방향으로 분할되어 있어서 케이스의 상단부를 제거하면 로터(5)를 제거할 수 있도록 되어 있다.

로터(5)는 다수의 원주 스텝(23)을 구비한 축을 포함하고 있으며, 이 원주 스텝은 축의 양단부로부터 축의 중앙부를 향해 상승하는 형태로 되어 있다. 이 원주 스텝 (23)상에는 블레이드 디스크(25)가 설치되어 있으며, 이 블레이드 디스크에는 중앙 허브(27) 및 하나 이상의 회전 블레이드(15)가 구비되어 있다. 허브(27) 각각에는 축 (2 1)상의 특정의 스텝(23)에 끼워 맞춤될 수 있는 치수의 중앙 보어(29)가 형성되어 있다. 보어(29)의 직경은 통상 축의 직경보다 약간 작게되어 있어 수축결합을 이루고 있다.

제2-5도에 도시된 바와같이 블레이드 디스크(25)의 허브(27)에는 카운터 보어(21)와 그 일단부상에 반경 방향으로 연장한 플랜지(33)가 구비되어 있다. 상기 허브(27)에 인접 설치되어 있는 페이스 디스크(face disc)(35)에는 특정 스텝(23)에 끼워 맞춤되는 보어(37)이 형성되어 있다. 이 보어(37)에 인접 설치된 보스(38)은 카운터 보어(31)내에 끼워지며, 상기 페이스 디스크(35)는 블레이드 디스크의 플랜지(3 3)의 외주를 초과하여 반경 방향으로 연장해 있다. 상기 페이스 디스크(35)상에는 볼트(43)과 같은 체결수단에 의해 다수의 핑거키(finger key)(41)이 고정되어 있으며, 이 핑거키는 페이스 디스크(35)내의 리임가공된 구멍내에 끼워 맞춤되어 있다. 상기 핑거키(41)은 4개의 볼트를 수용할 수 있도록 기다란 형태로 되어 있으며, 또한 이 핑거키에는 핑거부(finger portion)(47)을 형성하는 밀링가공부(45)가 구비되어 있으며, 이 핑거부(47)은 블레이드 디스크(25)의 플랜지(33)내의 노치(49)에 끼워 맞춤된다. 상기 핑거부(47)의 반경 방향 내측 단부는 모따기 가공(chamfering)되어 있으며, 또한 상기 노치(49)의 모서리부는 응력의 집중을 방지하기 위해 반경이 큰 원형으로 되어 있다.

상기 축(21)내의 홈(53)과 페이스 디스크(35)의 보어(37)내의 홈(55)는 페이스 디스크(35)를 축(21)에 키결합시키기 위한 키(57)을 수납하는 구멍을 형성하며, 핑거키(41)과 노치(49)는 열적구배가 발생하거나 블레이드 디스크와 축사이의 결합상태가 헐거워졌을 때라도 축에 대한 블레이드 디스크의 상대 회전운동을 확실하게 방지해 준다.

버튼(button)(61)은 페이스 디스크(35)내의 구멍(63)내에 설치되어 있다. 버튼(51)은 블레이드 디스크 조립체내의 축방향 틈새를 설정하기 위하여 페이스 디스크 (35)의 두께보다 두꺼운 소정의 두께를 지니고 있다. 버튼(51)에는 기계가공된 외주 립(lip)(62)가 형성되어 있어서 페이스 디스크(35)내에 큰 응력을 유발함이 없이 구멍(63)내로 압입시킬 수 있고, 동시에 상기 구멍내에 안착될 수 있다.

전술한 바와 같이 페이스 디스크(35)는 블레이드 디스크(25)의 보어내의 응력 집중을 제거하도록 축(21)에 블레이드 디스크(25)를 키결합시키기 위한 중간 부재가 된다. 키(41)을 수납하는, 블레이드 디스크(25)내의 노치(49)는 그 종방향력이 상기 보어내의 응력보다 훨씬 낮은 부위에 형성되어 있으므로 노치에서 응력균열이 발생할 가능성이 감소되게 된다.

Claims (3)

1. 축의 적어도 일단부로부터 직경이 증가되도록 형성된 다수의 원주 스텝, 특정의 원주 스텝에 끼워지는 보어를 구비한 다수의 블레이드 디스크, 특정의 원주 스텝에 끼워지는 보어를 구비한 다수의 페이스 디스크(face disc), 및 이 페이스 디스크의 외주에 고정된 다수의 제 1키를 구비한 탄성 유체 기계용 로터에 있어서, 각 블레이드 디스크 (25)는 상기 다수의 제1키(41)을 수납하기 위한 다수의 노치(49)를 구비하며, 각 페이스 디스크(35)는 그 보어(37)내에 축(21)내의 다수의 홈(53)과 일치하는 다수의 홈 (55)를 구비하며, 상기 축(21)에 대한 상기 블레이드 디스크 (25)의 회전운동을 방지하기 위해 상기 축내의 홈(53)과 페이스 디스크의 보어(37)내의 홈(55)내에는 다수의 제 2키(57)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 유체 기계용 로터.
2. 제1항에 있어서, 블레이드 디스크(25)는 그 관련 페이스 디스크(35)가까이의 일단부상에 플랜지(33)를 구비하고 그 플랜지(33)에 노치(49)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 유체 기계용 로터.
3. 제1항에 있어서, 페이스 디스크(35)내에 버튼(61)이 설치되어 있으며, 블레이드 디스크(25)가 축(21)에 조립될때 축방향 틈새를 제공하기 위하여 그 버튼(61)이 소정의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 탄성 유체 기계용 로터.

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