WO2012046919A1 - 발전 터빈의 다이아프램용 실 - Google Patents

발전 터빈의 다이아프램용 실 Download PDF

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WO2012046919A1
WO2012046919A1 PCT/KR2010/009057 KR2010009057W WO2012046919A1 WO 2012046919 A1 WO2012046919 A1 WO 2012046919A1 KR 2010009057 W KR2010009057 W KR 2010009057W WO 2012046919 A1 WO2012046919 A1 WO 2012046919A1
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WO
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seal
diaphragm
power turbine
main body
steam
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Application number
PCT/KR2010/009057
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English (en)
French (fr)
Inventor
홍선영
김영철
Original Assignee
Hong Sun Young
Kim Yeong Cheol
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/441—Free-space packings with floating ring
    • F16J15/442—Free-space packings with floating ring segmented
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/447—Labyrinth packings
    • F16J15/4472—Labyrinth packings with axial path

Definitions

  • the present invention relates to a diaphragm seal of a power turbine, and more particularly, to a diaphragm that induces a flow of steam or gas introduced in a power turbine that generates power through rotation of a rotor. Therefore, the present invention relates to a seal for diaphragm of a ring-shaped power turbine for further improving power generation efficiency by blocking unnecessary steam or gas flow paths other than the optimized steam or gas flow path.
  • a turbine for power generation has hot or high pressure steam or gas generated from a boiler, etc., flowing into a turbine casing through a turbine stop valve and a control valve. Power is obtained as the generator rotates by the rotor by rotating a moving blade assembled to the rotor via a diaphragm.
  • the diaphragm serves to rotate the rotor blades assembled in the turbine rotor by inducing the flow of steam or gas so that the introduced steam or gas moves in an optimal flow path for increasing power generation efficiency. It has a configuration as shown in 10.
  • a schematic diagram of the overall configuration of the diaphragm includes an outer ring 100, which is assembled and fixed to a turbine casing, an inner ring 200, and an outer ring surrounding the rota shaft. It is configured to include a fixed blade 300 provided in a type of partition (partition) for inducing the flow of steam or gas introduced between the inner ring to the rotor blade side.
  • partition partition
  • a metal material is a ring-shaped seal (seal) is inserted into the seal mounting groove 210 formed on the inner peripheral surface of the inner ring 200.
  • This seal may be inserted into the outer ring 100 by additionally forming a seal mounting groove.
  • the seal is mounted on the inner circumferential surface of the inner ring 200 or on the outer ring 100 is that steam or gas introduced into the turbine housing can pass through the fixed blade 300 and enter the rotor blade as much as possible. It is used to restrict the flow path of steam or gas. In other words, the seal serves to limit the flow path of steam or gas between the rota shaft and the inner ring and between the rotor blades and the outer ring.
  • diaphragms and seals are manufactured in units divided into two or more parts for convenience of fabrication and assembly with the turbine casing and diaphragm, respectively, and then inserted into the diaphragm mounting groove and the seal mounting groove 210, respectively. It is assembled and assembled to finally have a ring shape by combining.
  • the diaphragm unit or the seal unit provided to be divided into two or more portions is provided in a state in which the diaphragm unit or the seal unit is vertically cut in the depth direction accurately based on the center of the ring shape, that is, the origin. Therefore, when the seal units are assembled together, some of the steam or gas introduced at a high pressure between the gaps between the joint surfaces of the two adjacent seal units escapes, thereby lowering the power generation efficiency.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to solve the above problems, the seal unit as a unit piece to the diaphragm is assembled and coupled into the gap between the joint surface between the adjacent seal units constituting the ring-shaped seal as a whole
  • An object of the present invention is to provide a diaphragm seal for a power turbine in which power generation efficiency is improved by interrupting the flow of steam or gas.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to interrupt the flow of steam or gas introduced into the gap between the inner ring and the rota shaft of the power turbine and the outer ring and the end of the rotor blade is inserted and coupled ring-shaped seal
  • An object of the present invention is to provide a diaphragm seal for a power generation turbine with improved power generation efficiency.
  • the diaphragm seal of the power generation turbine according to the present invention for solving the above technical problem is divided into at least two parts or more, the ring on at least a portion of the plurality of diaphragms mounted between the rotor and the turbine casing is equipped with a plurality of rotor blades
  • a plurality of seal units are mounted and assembled to have a shape, the seal unit is a main body portion having a joint surface formed obliquely to have a predetermined angle with respect to the vertical direction in both ends, protrudingly formed toward the outer peripheral surface of the main body portion
  • a mounting portion and a plurality of strip-shaped flow suppressing portions protruding toward the inner circumferential surface of the main body portion.
  • the diaphragm includes an inner ring and an outer ring, and a fixed blade provided between the inner ring and the outer ring, wherein the seal unit is assembled to a gap between the inner ring and the rotor and the first seal unit And a second seal unit mounted and assembled in the gap between the ring and the end of the rotor blade.
  • the main body may have a groove formed on an inner circumferential surface thereof.
  • the groove is preferably about 0.5 to 30 mm in diameter and 0.1 to 15 mm in depth.
  • the groove may be formed by applying pressure using a punching machine.
  • the predetermined angle of the said joining surface is 5 degrees-45 degrees.
  • the flow inhibiting part is provided in the shape of a saw blade having an acute angle or a right angle in which steam or gas flows into the main body part.
  • the diaphragm seal of the power turbine according to the present invention prevents the flow of steam or gas flowing into and exiting between the gaps between the joining surfaces between the seal units forming the ring-shaped seal by assembling.
  • Most of the steam or gas introduced into the through the fixed blades to be introduced into the rotor blades has an advantageous effect that can improve the power generation efficiency.
  • the gap between the inner ring and the rota shaft of the power turbine and the outer ring and the end of the rotor blade is inserted into the ring-shaped seal inserted into and exited
  • the gap between the inner ring and the rota shaft of the power turbine and the outer ring and the end of the rotor blade is inserted into the ring-shaped seal inserted into and exited
  • FIG. 1 is a perspective view of main parts of a diaphragm unit to which a seal for diaphragm of a power turbine according to an embodiment of the present invention is mounted;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a diaphragm equipped with a diaphragm seal of a power turbine according to an embodiment of the present invention is mounted on a turbine casing of a power turbine so as to surround a rota shaft;
  • FIG. 3 is an assembled perspective view of a diaphragm seal of a power turbine according to an embodiment of the present invention showing a state in which assembly assembly of each seal unit, which is a part of a diaphragm seal of a power turbine, is finally completed;
  • FIG. 4 is a perspective view of the seal unit shown in FIG. 3, FIG.
  • FIG. 5 is a state diagram for explaining a state in which the flow of steam or gas is disturbed by the diaphragm seal of the power turbine according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a perspective view of main parts of a diaphragm seal of a power turbine according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are side cross-sectional and bottom views, respectively, of the seal for diaphragm of the power turbine of FIG. 6;
  • FIG. 9 is a side cross-sectional view of a diaphragm seal of a power turbine according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of a general diaphragm unit to which the diaphragm seal of the power turbine according to various embodiments of the present invention is assembled.
  • diaphragm 15 diaphragm unit
  • groove 520 mounting portion
  • FIG. 1 is a perspective view of an essential part of a diaphragm unit in which a diaphragm seal of a power turbine according to an embodiment of the present invention is mounted
  • FIG. 2 is a diaphragm seal of a power turbine according to an embodiment of the present invention
  • 3 is a cross-sectional view showing a state in which a diaphragm is mounted on a turbine casing of a power turbine so as to surround the rota shaft
  • FIG. 3 is a view of the present invention showing a state in which assembly assembly of each seal unit, which is a part of a diaphragm seal of a power turbine, is finally completed.
  • FIG. 4 is a perspective view of an assembly of a diaphragm seal of a power turbine according to an embodiment
  • FIG. 4 is a perspective view of the seal unit shown in FIG. 3
  • FIG. 5 is steam by a diaphragm seal of a power turbine according to an embodiment of the present invention.
  • it is a state diagram for demonstrating the state to which gas flow is interrupted.
  • the power generation turbine includes a plurality of diaphragms 10 fixedly installed to the turbine casing 40 between the rotor 20 and the turbine casing 40.
  • the diaphragm 10 includes an outer ring 100 which is in contact with the inner surface of the turbine casing 40 and an inner ring 200 which is disposed at a predetermined distance from the rota 20, and the outer ring 100 and the inner ring. It includes a plurality of fixed blades 300 provided in a partition type so as to have a predetermined interval through which the steam or gas passes between the rings 200.
  • the diaphragm 10 has a diaphragm unit 15 separated by at least two or more parts to be combined with each other to finally form a ring shape.
  • the rotor blade 20 is provided with a rotor blade coupling portion 22 which protrudes toward the turbine casing 40 and fixedly couples the rotor blades 30 alternately installed between the fixed blades 300 of the diaphragm 10.
  • the inner ring 200 is formed with a first seal mounting groove 210 for accommodating and coupling the ring-shaped first seal 50 to a portion facing the rotor 20, the outer ring 100 has a rotor blade ( A second seal mounting groove 110 for receiving and coupling the ring-shaped second seal 60 is formed at a portion facing the end of 30.
  • a power turbine according to an embodiment of the present invention has a ring shape made of a metal material that fills the gap and interrupts the flow of steam or gas introduced into the gap.
  • the first chamber 50 and the second chamber 60 for diaphragm are mounted in the first chamber mounting groove 210 and the second chamber mounting groove 110, respectively.
  • first chamber 50 and the second chamber 60 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
  • the first seal 50 is inserted into and coupled to the first seal mounting groove 210 in order to be inserted into the plurality of first seal units 55 divided into two or more portions, as shown in FIG. 4. It forms a ring shape as a whole, and fills the gap between the rota 20 and the inner ring 200 to hinder the flow of steam or gas introduced into the gap.
  • the first seal unit 55 includes a main body portion 510, a mounting portion 520, and a flow suppressing portion 530.
  • the main body 510 forms a skeleton of the entire unit and provides an installation space for the mounting portion 520 and the flow suppressing portion 530.
  • Both ends of the main body portion 510 that is, the joining surface 512 which is mutually bonded to the other first seal units 55, are formed obliquely to have a predetermined angle with respect to the vertical direction that is the depth direction of the main body portion 510.
  • the predetermined angle is preferably 5 degrees to 45 degrees, and more preferably 20 degrees.
  • the reason for limiting the predetermined angle is 5 degrees to 45 degrees here is less than 5 degrees because the length of the gap 514 is too short by the proximity to the vertical direction, which is the depth direction of the main body portion 510 is introduced steam or gas This is because there is a problem that cannot delay the passage time of the gap 514 of the present invention.
  • the temperature exceeds 45 degrees, the uniform bonding ability of the joint surfaces 512 between the adjacent first seal units 55 decreases, thereby increasing the gap distance. This is because a problem such as a misalignment of the junction may occur, which may cause a problem that does not prevent the flow of steam or gas introduced into the gap.
  • the mounting portion 520 protrudes outward from the outer circumferential surface of the main body portion 510, and is mounted and coupled to the first seal unit mounting groove 210.
  • the flow suppressing portion 530 is provided in the form of a plurality of saw blades protruding inward from the inner circumferential surface of the main body portion 510.
  • the flow suppressing unit 530 narrows the gap gap between the inner ring 200 and the rota 20 and has a complicated configuration to prevent movement of the steam or gas introduced into the gap among the steam or gas introduced into the turbine casing 40. It serves as a blocking wall to block and forms a valley between the flow suppressing portion 530 to form a vortex to further prevent the movement of steam or gas.
  • the second seal 60 includes a plurality of second seal units 65 divided into two or more portions, similar to the first seal 50, to the second seal mounting groove 110.
  • the second seal 60 By inserting in turn to form a ring shape as a whole, fill the gap between the end of the rotor blade 30 and the outer ring 100 to prevent the flow of steam or gas flowing into the gap.
  • the second seal unit 65 also includes a main body portion 610, a mounting portion 620, and a flow suppressing portion 630.
  • the functions and shapes of the second seal unit 65 are the same as those of the first seal unit 55 except for the difference in size, and thus a detailed description thereof is omitted. do.
  • each joining surface 512, 612 has a depth of the main body 510, 610.
  • the total length of the gap 514 can be artificially lengthened, which delays the time that the introduced steam or gas passes through the gap 514 and makes it more difficult to pass. .
  • through the gap of the steam or gas introduced into the turbine casing 40 can effectively interfere with the flow of steam or gas out of the senseless to be able to further improve the power generation efficiency.
  • FIG. 6 is a perspective view of a main portion of a diaphragm seal of a power turbine according to another embodiment of the present invention
  • FIGS. 7 and 8 are side cross-sectional and bottom views, respectively, of the diaphragm seal of the power turbine of FIG. 6.
  • the first chamber 51 for diaphragm of the power turbine according to another embodiment of the present invention may be minutely recessed in the inner circumferential surface of the main body 510 of the first chamber unit 56.
  • the groove 515 has a diameter of about 0.5 to 30 mm and a depth of about 0.1 to 15 mm so that the introduced steam or gas can form a vortex well.
  • the groove 515 is preferably formed by applying pressure to the inner circumferential surface of the main body 510 using a sharp punching machine, but other well-known methods may be used.
  • the recess 515 may further increase the efficiency of power generation by further preventing the movement of steam or gas by further forming and forming a vortex in the flow path of the steam or gas passing through the flow suppressor 530.
  • grooves may also be formed on the inner circumferential surface of the main body part 610 of the second seal unit 65 of the second seal 60.
  • FIG. 9 is a side cross-sectional view of a diaphragm seal of a power turbine according to another embodiment of the present invention.
  • the flow restrictor 530 of the first chamber unit 57 is symmetrically symmetrically based on a cross section.
  • the first chamber unit 55 of the diaphragm first chamber 50 of the power generation turbine according to an embodiment of the present invention except that the steam or gas flow is provided to form an acute angle or a right angle same.
  • the flow suppressing unit 530 when the flow suppressing unit 530 is provided to have an acute angle or a right angle to the side where steam or gas is introduced, rather than symmetrical with respect to the cross section, the steam or gas introduced into the gap easily crosses the flow suppressing unit 530. Due to the formation of vortices, it is possible to more effectively hinder the movement of steam or gas and further improve the power generation efficiency.
  • the diaphragm seal of the power generation turbine prevents the flow of steam or gas introduced into and out of the diaphragm by interfering with the gap between the joint surfaces between the seal units forming the ring-shaped seal by assembly. It is an industrially useful invention that can improve the power generation efficiency by allowing most of the inflow to the rotorcraft through a fixed blade.
  • the diaphragm seal of the power generating turbine according to the present invention is the steam or gas flowing into and out of the gap between the inner ring and the rota shaft of the power turbine and the outer ring and the end of the rotor blade is inserted and coupled ring-shaped seal It is an industrially useful invention that can further improve the power generation efficiency by disturbing the flow to allow most of the vapor or gas introduced into the diaphragm to flow further into the rotor blade through the fixed blade.

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Abstract

본 발명인 발전 터빈의 다이어프램용 실은 적어도 이등분 이상으로 분할 제조되며, 복수개의 회전익이 장착된 로타와 터빈 케이싱 사이에 장착되는 복수개의 다이아프램의 적어도 일부에 링 형상을 갖도록 장착 조립되는 복수개의 실 유닛을 포함하며, 상기 실 유닛은 양단이 깊이 방향인 수직 방향에 대해 소정 각도를 갖도록 비스듬히 형성된 접합면을 갖는 본체부, 상기 본체부의 외주면을 향해 돌출 형성되어 있는 장착부, 그리고, 상기 본체부의 내주면을 향해 돌출 형성되어 있는 복수개의 띠 형상의 흐름 억제부를 포함한다.

Description

발전 터빈의 다이아프램용 실
본 발명은 발전 터빈의 다이아프램용 실에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로타(rotor)의 회전을 통해 전력을 생산하는 발전 터빈에 있어 유입된 증기 또는 가스의 흐름을 유도하는 다이어프램(diaphragm)에 장착되어 최적화된 증기 또는 가스 흐름 경로 이외의 불필요한 증기 또는 가스 흐름 경로를 차단하여 발전 효율을 더욱 향상시키기 위한 링(ring) 형상의 발전 터빈의 다이아프램용 실(seal)에 관한 것이다.
일반적으로 발전용 터빈은 보일러 등으로부터 생성된 고온 고압의 증기나 가스가 터빈 스톱 밸브(stop valve) 및 컨트롤 밸브(control valve)를 지나 터빈 케이싱 내부로 유입되고, 케이싱 내부로 유입된 증기 또는 가스는 다이아프램(diaphragm)을 거쳐 로타에 조립된 회전익(moving blade)을 회전시킴으로써 로타에 의해 발전기가 회전하면서 전력이 얻어진다.
이때 다이아프램은 발전 효율 증대를 위해 유입된 증기 또는 가스가 최적의 흐름 경로로 이동하도록 증기 또는 가스의 흐름을 유도하여 터빈 로타(Turbine Rotor)에 조립된 회전익을 회전시키는 역할을 하며, 일반적으로 도 10에 도시된 바와 같은 구성을 가진다.
도 10을 참조하여 다이어프램의 전반적인 구성을 개략적으로 살펴보면, 다이어프램은 터빈 케이싱에 조립되어 고정되는 외부링(outer-ring, 100)과, 로타 축을 둘러싸는 내부링(Inner web, 200) 및 외부링과 내부링 사이에 마련되어 유입된 증기 또는 가스를 회전익 측으로 흐름을 유도하기 위한 타피션(partition) 타입으로 마련된 고정익(300)을 포함하여 구성된다.
한편 도 10에는 도시되지 않았으나 금속 재질로 마련되며 링 형상인 실(seal)이 내부링(200)의 내주면에 형성된 실 장착홈(210)에 삽입 장착된다. 이러한 실은 외부링(100)에도 씰 장착홈을 추가로 형성시켜 삽입 장착될 수 있다.
이처럼 실이 내부링(200)의 내주면에 장착되거나 더불어 외부링(100)에 장착되는 이유는 터빈 게이싱 내부로 유입된 증기 또는 가스가 고정익(300)을 통과하여 회전익으로 최대한 많이 유입될 수 있도록 증기 또는 가스의 흐름 경로를 제한하기 위해 사용된다. 즉 실이 로타 축과 내부링 사이 및 회전익과 외부링 사이의 증기 또는 가스의 흐름 경로를 제한하는 역할을 한다.
이러한 다이아프램 및 실은 제작의 편의성과 각각 터빈 케이싱 및 다이아프램과의 조립의 편의를 위해 2등분 이상으로 분할된 유닛(unit)으로 제작된 후 다이아프램 장착홈 및 씰 장착홈(210)에 각각 삽입 결합시켜 최종적으로 링 형상을 갖도록 조립 장착된다.
이처럼 2등분 이상으로 분할되도록 마련된 다이아프램 유닛 또는 실 유닛은 도 10에 도시된 바와 같이 링 형상의 중심 즉 원점을 기준으로 정확하게 깊이 방향으로 수직 절단된 상태로 마련된다. 따라서 실 유닛이 상호 조립된 경우 인접한 두 실 유닛의 접합면의 틈 사이로 고압으로 유입된 증기 또는 가스의 일부가 빠져 나가 발전 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라 링 형상의 실이 삽입 결합된 내부링(200)과 로타축 사이 틈새 및 외부링과 회전익의 끝단 사이의 틈새로도 유입된 증기 또는 가스의 일부가 빠져 나가 발전 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하여 다이아프램에 단위 조각인 실 유닛이 조립 결합되어 전체적으로 링 형상의 실을 구성하는 인접 실 유닛 사이의 접합면의 틈 사이로 유입되어 빠져나가는 증기 또는 가스의 흐름을 방해하여 발전 효율이 향상된 발전 터빈의 다이아프램용 실을 제공하는데 있다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 링 형상의 실이 삽입 결합된 내부링과 발전 터빈의 로타축 사이 틈새나 외부링과 회전익의 끝단 사이의 틈새로 유입된 증기 또는 가스의 흐름을 방해하여 발전 효율이 더욱 향상된 발전 터빈의 다이아프램용 실을 제공하는데 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실은 적어도 이등분 이상으로 분할 제조되며, 복수개의 회전익이 장착된 로타와 터빈 케이싱 사이에 장착되는 복수개의 다이아프램의 적어도 일부에 링 형상을 갖도록 장착 조립되는 복수개의 실 유닛을 포함하며, 상기 실 유닛은 양단이 깊이 방향인 수직 방향에 대해 소정 각도를 갖도록 비스듬히 형성된 접합면을 갖는 본체부, 상기 본체부의 외주면을 향해 돌출 형성되어 있는 장착부, 그리고, 상기 본체부의 내주면을 향해 돌출 형성되어 있는 복수개의 띠 형상의 흐름 억제부를 포함한다.
상기 다이아프램은 내부링과 외부링 및 상기 내부링과 상기 외부링 사이에 마련되어 있는 고정익을 포함하며, 상기 실 유닛은 상기 내부링과 상기 로타 사이의 틈새에 장착 조립된 제1 실 유닛과 상기 외부링과 상기 회전익의 끝단 사이의 틈새에 장착 조립된 제 2 실 유닛을 포함할 수 있다.
상기 본체부는 내주면에 요홈이 형성되어 있을 수 있다.
상기 요홈은 지름이 0.5 내지 30 mm 정도이며 그 깊이는 0.1 내지 15 mm인 것이 바람직하다.
상기 요홈은 펀칭기를 이용하여 압력을 가해 형성시킬 수 있다.
상기 접합면의 소정 각도는 5도 내지 45도인 것이 바람직하다.
상기 흐름 억제부는 상기 본체부에 대해 증기 또는 가스가 유입되는 쪽은 예각 또는 직각을 이루는 톱날띠 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실에 의하면, 조립에 의해 링 형상의 실을 형성하는 실 유닛 사이의 접합면의 틈 사이로 유입되어 빠져나가는 증기 또는 가스의 흐름을 방해하여 다이아프램으로 유입된 증기 또는 가스의 대부분이 고정익을 거쳐 회전익으로 유입되도록 함으로써 발전 효율을 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실에 의하면, 링 형상의 실이 삽입 결합된 내부링과 발전 터빈의 로타축 사이 틈새나 외부링과 회전익의 끝단 사이의 틈새로 유입되어 빠져나가는 증기 또는 가스의 흐름을 방해하여 다이아프램으로 유입된 증기 또는 가스의 대부분이 고정익을 거쳐 회전익으로 더욱 유입되도록 함으로써 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실이 장착되는 다아이프램 유닛의 요부 사시도,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실이 장착된 다이아프램이 로타축을 감싸도록 발전 터빈의 터빈 케이싱에 장착된 상태를 나타내는 단면도,
도 3은 발전 터빈의 다이아프램용 실의 부분인 실 유닛 각각의 조립 결합이 최종적으로 완료된 상태를 나타내는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실의 조립 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 실 유닛의 사시도,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실에 의해 증기 또는 가스의 흐름이 방해되는 상태를 설명하기 위한 상태도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실의 요부 사시도,
도 7 및 도 8은 각각 도 6의 발전 터빈의 다이아프램용 실의 측단면도 및 저면도,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실의 측단면도, 그리고,
도 10은 본 발명의 여러 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실이 조립 결합되는 일반적인 다이아프램 유닛의 사시도이다.
*도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명*
10 : 다이아프램 15 : 다이아프램 유닛
20 : 로타22 : 회전익 결합부
30 : 회전익40 : 터빈 케이싱
50, 51, 52, 60 : 실55, 56, 57, 65 : 실 유닛
100 : 외부링110, 210 : 실 장착홈
200 : 내부링510 : 본체부
512 : 접합면514 : 틈새
515 : 요홈520 : 장착부
530, 532 : 흐름 억제부
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 사시도, 단면도, 상태도 및 저면도를 참고하여 설명될 것이다.
이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실에 대해 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하되 발전 터빈의 다이아프램용 실이 장착되는 발전 터빈을 먼저 전체적으로 설명한 후 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실이 장착되는 다아이프램 유닛의 요부 사시도, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실이 장착된 다이아 프램이 로타축을 감싸도록 발전 터빈의 터빈 케이싱에 장착된 상태를 나타내는 단면도, 도 3은 발전 터빈의 다이아프램용 실의 부분인 실 유닛 각각의 조립 결합이 최종적으로 완료된 상태를 나타내는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실의 조립 사시도, 도 4는 도 3에 도시된 실 유닛의 사시도, 그리고 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실에 의해 증기 또는 가스의 흐름이 방해되는 상태를 설명하기 위한 상태도이다.
도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 발전 터빈은 로타(20)와 터빈 케이싱(40) 사이에서 터빈 케이싱(40)에 고정 결합 설치되는 복수개의 다이아프램(10)을 포함한다.
다이아프램(10)은 터빈 케이싱(40)의 내면에 접촉 결합되는 외부링(100)과 로타(20)와 소정 간격을 두고 배치되는 내부링(200)을 포함하며, 외부링(100)과 내부링(200) 사이에 증기 또는 가스가 통과하는 소정 간격을 갖도록 파티션 타입으로 마련되어 있는 복수개의 고정익(300)을 포함한다. 다이아프램(10)은 적어도 2등분 이상으로 분리된 다이아프램 유닛(15)이 상호 결합하여 최종적으로 링 형상을 이루게 된다.
로타(20)에는 터빈 케이싱(40)을 향해 돌출되어 다이아프램(10)의 고정익(300) 사이에 교대로 설치되는 회전익(30)을 고정 결합하는 회전익 결합부(22)가 형성되어 있다.
한편 내부링(200)에는 로타(20)와 대면하는 부분에 링 형상의 제1 실(50)을 수용 결합하는 제1 실 장착홈(210)이 형성되어 있으며, 외부링(100)에는 회전익(30)의 끝단과 대면하는 부분에 링 형상의 제2 실(60)을 수용 결합하는 제2 실 장착홈(110)이 형성되어 있다.
도 2에 도시된 화살표와 같이 터빈 케이싱(40) 내로 유입된 증기 또는 가스의 대부분은 회전익(30)을 통과하면서 회전익(30)을 회전시키고, 다시 고정익(300)에 의해 다음 회전익(30)으로 유도되어 다음 회전익(30)을 회전시키는 방식으로 유동하면서 최종적으로 외부로 배출되게 된다. 이 과정에서 각 회전익(30)이 회전하면 회전익(30)에 고정된 로타(20)가 회전을 하게 되면서 발전이 이루어지게 된다.
그런데 터빈 케이싱(40) 내로 유입된 증기 또는 가스의 일부는 로타(20)와 내부링(200)의 틈새 및 회전익(30)의 끝단과 외부링(100)의 틈새로 빠져 나가게 되며 이렇게 빠져나가는 증기 또는 가스는 회전익(30)으로 직접 유입이 되지 않기 때문에 발전 효율을 저해하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 이러한 틈새를 메워 틈새로 유입되는 증기 또는 가스의 흐름을 방해하는 금속 재질의 링 형상을 갖는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 제1 실(50) 및 제2 실(60)이 각각 제1 실 장착홈(210) 및 제2 실 장착홈(110)에 각각 장착되어 있다.
이하에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 제1 실(50) 및 제2 실(60)을 상세히 설명한다.
제1 실(50)은 도 4에 도시된 바와 같이 2등분 이상으로 분할된 복수개의 제1 실 유닛(55)이 제1 실 장착홈(210)에 차례대로 삽입 결합됨으로써 도 3에 도시된 바와 같이 전체적으로 링 형상을 이루며, 로타(20)와 내부링(200)의 틈새를 메워 틈새로 유입되는 증기 또는 가스의 흐름을 방해한다.
제1 실 유닛(55)은 본체부(510), 장착부(520) 및 흐름 억제부(530)를 포함한다.
본체부(510)는 전체적인 유닛의 골격을 이루며, 장착부(520) 및 흐름 억제부(530)에 설치 공간을 제공한다.
본체부(510)의 양 끝단 즉 다른 제1 실 유닛(55)과 상호 접합하는 접합면(512)은 본체부(510)의 깊이 방향인 수직 방향에 대해 소정 각도를 갖도록 비스듬히 형성되어 있다. 여기서 소정 각도는 5도 내지 45도가 바람직하며 더욱 바람직하게는 20도 각도를 갖는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 바와 같이 제1 실 유닛(55)이 상호 조립 결합되어 제1 실(50)을 형성하는 경우라도 인접한 제1 실 유닛(55)의 접합면(512) 사이에는 미세한 틈새(514)가 형성되게 된다. 그런데 접합면(512)이 본체부(510)의 깊이 방향인 수직 방향에 대해 소정 각도를 갖도록 비스듬히 형성되면, 이 틈새(514)의 전체 길이가 길어짐에 따라 화살표 방향과 같이 유입된 증기 또는 가스의 틈새(514) 통과 시간을 지연시키고 통과를 더욱 어렵게 만들 수 있다. 따라서 터빈 케이싱(40) 내로 유입된 증기 또는 가스 중 틈새를 통과하여 외부로 무의미하게 빠져나가는 증기 또는 가스의 흐름을 더욱 효율적으로 방해할 수 있어 전체적으로 발전 터빈의 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 여기서 소정 각도를 5도 내지 45도로 제한하는 이유는 5도 보다 작은 경우 본체부(510)의 깊이 방향인 수직 방향에 거의 근접함으로써 틈새(514)의 길이가 너무 짧아져 유입된 증기 또는 가스의 틈새(514) 통과 시간을 지연시킬 수 없는 문제점이 발생하기 때문이며, 반대로 45도 이상이 되면 인접한 제1 실 유닛(55) 간 접합면(512)의 균일 접합 능력이 떨어져 틈새의 간격이 증대되거나 접합이 어긋나는 등의 문제가 발생하여 오히려 틈새로 유입되는 증기 또는 가스의 흐름을 방해하지 못하는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
장착부(520)는 본체부(510)의 외주면으로부터 외부를 향해 돌출 형성되어 있으며, 제1 실 유닛 장착홈(210)에 장착되어 결합된다.
흐름 억제부(530)는 본체부(510)의 내주면으로부터 내부를 향해 돌출된 복수개의 톱날띠 형상으로 마련되어 있다. 흐름 억제부(530)는 내부링(200)과 로타(20) 사이의 틈새 간격을 좁히고 복잡한 구성을 갖도록 하여 터빈 케이싱(40) 내로 유입된 증기 또는 가스 중 틈새로 유입된 증기 또는 가스의 이동을 방해하는 차단벽 역할을 수행하고 흐름 억제부(530) 사이에 골을 형성하여 와류를 형성시켜 증기 또는 가스의 이동을 더욱 방해한다.
한편, 제2 실(60)은 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼 제1 실(50)과 마찬가지로 2등분 이상으로 분할된 복수개의 제2 실 유닛(65)이 제2 실 장착홈(110)에 차례대로 삽입 결합됨으로써 전체적으로 링 형상을 이루며, 회전익(30)의 끝단과 외부링(100)의 틈새를 메워 틈새로 유입되는 증기 또는 가스의 흐름을 방해한다.
제2 실 유닛(65)도 본체부(610), 장착부(620) 및 흐름 억제부(630)를 포함하며 크기 차이 이외에 그 기능 및 형상은 제1 실 유닛(55)과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 제1 실(50) 및 제2 실(60)에 의하면 각 접합면(512, 612)이 본체부(510, 610))의 깊이 방향인 수직 방향에 대해 소정 각도를 갖도록 비스듬히 형성됨으로써, 틈새(514)의 전체 길이를 인위적으로 길게 하여 유입된 증기 또는 가스가 틈새(514)를 통과하는 시간을 지체시키고 통과를 더욱 어렵게 만들 수 있다. 이를 통해 터빈 케이싱(40) 내로 유입된 증기 또는 가스 중 틈새를 통과하여 외부로 무의미하게 빠져나가는 증기 또는 가스의 흐름을 효율적으로 방해할 수 있어 발전 효율을 더욱 향상 시킬 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실에 대해 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실과의 차이점을 중심으로 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실의 요부사시도이고, 도 7 및 도 8은 각각 도 6의 발전 터빈의 다이아프램용 실의 측단면도 및 저면도이다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 제1 실(51)은 제1 실 유닛(56)의 본체부(510)의 내주면에 함몰된 미세한 요홈(515)이 더 형성되어 있는 것을 제외하고는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 제1 실(50)의 제1 실 유닛(55)과 동일하다.
여기서, 요홈(515)은 유입된 증기 또는 가스가 와류를 잘 형성할 수 있도록 하기 위해 지름이 0.5 내지 30 mm 정도이며 그 깊이는 대략 0.1 내지 15 mm 정도이다. 요홈(515)은 날카로운 펀칭기를 이용하여 본체부(510)의 내주면에 압력을 가해 형성시키는 것이 바람직하나 기타 공지의 다른 방법을 사용하여도 무방하다.
요홈(515)은 흐름 억제부(530)를 통과하는 증기 또는 가스의 흐름 경로를 더욱 복잡하고 만들고 와류를 더욱 형성시킴으로써 증기 또는 가스의 이동을 더욱 방해하여 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편 제2 실(60)의 제2 실 유닛(65)도 본체부(610)의 내주면에 요홈이 형성될 수 있음은 물론이다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실에 대해 도 9을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실과의 차이점을 중심으로상세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실의 측단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 제1 실(52)은 제1 실 유닛(57)의 흐름 억제부(530)가 단면을 기준으로 좌우 대칭이 아니라 증기 또는 가스가 유입되는 쪽은 예각 또는 직각을 이루도록 마련되어 있는 것을 제외하고는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 제1 실(50)의 제1 실 유닛(55)과 동일하다.
이와 같이 흐름 억제부(530)가 단면을 기준으로 좌우 대칭이 아니라 증기 또는 가스가 유입되는 쪽은 예각 또는 직각을 이루도록 마련되면 틈새로 유입된 증기 또는 가스가 쉽사리 흐름 억제부(530)를 타고 넘지 못하고 와류를 형성하기 때문에 증기 또는 가스의 이동을 더욱 효율적으로 방해하여 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태의 공정 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실은 조립에 의해 링 형상의 실을 형성하는 실 유닛 사이의 접합면의 틈 사이로 유입되어 빠져나가는 증기 또는 가스의 흐름을 방해하여 다이아프램으로 유입된 증기 또는 가스의 대부분이 고정익을 거쳐 회전익으로 유입되도록 함으로써 발전 효율을 향상시킬 수 있는 산업상 유용한 발명이다.
또한, 본 발명에 따른 발전 터빈의 다이아프램용 실은 링 형상의 실이 삽입 결합된 내부링과 발전 터빈의 로타축 사이 틈새나 외부링과 회전익의 끝단 사이의 틈새로 유입되어 빠져나가는 증기 또는 가스의 흐름을 방해하여 다이아프램으로 유입된 증기 또는 가스의 대부분이 고정익을 거쳐 회전익으로 더욱 유입되도록 함으로써 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 산업상 유용한 발명이다.

Claims (7)

  1. 적어도 이등분 이상으로 분할 제조되며, 복수개의 회전익이 장착된 로타와 터빈 케이싱 사이에 장착되는 복수개의 다이아프램의 적어도 일부에 링 형상을 갖도록 장착 조립되는 복수개의 실 유닛
    을 포함하며,
    상기 실 유닛은,
    양단이 깊이 방향인 수직 방향에 대해 소정 각도를 갖도록 비스듬히 형성된 접합면을 갖는 본체부,
    상기 본체부의 외주면을 향해 돌출 형성되어 있는 장착부, 그리고,
    상기 본체부의 내주면을 향해 돌출 형성되어 있는 복수개의 띠 형상의 흐름 억제부
    를 포함하는
    발전 터빈의 다이아프램용 실.
  2. 제1항에서,
    상기 다이아프램은 내부링과 외부링 및 상기 내부링과 상기 외부링 사이에 마련되어 있는 고정익을 포함하며,
    상기 실 유닛은,
    상기 내부링과 상기 로타 사이의 틈새에 장착 조립된 제1 실 유닛과 상기 외부링과 상기 회전익의 끝단 사이의 틈새에 장착 조립된 제 2 실 유닛
    을 포함하는
    발전 터빈의 다이아프램용 실.
  3. 제1항에서,
    상기 본체부는 내주면에 요홈이 형성되어 있는
    발전 터빈의 다이아프램용 실.
  4. 제3항에서,
    상기 요홈은 지름이 0.5 내지 30 mm 정도이며 그 깊이는 0.1 내지 15 mm인
    발전 터빈의 다이아프램용 실.
  5. 제3항에서,
    상기 요홈은 펀칭기를 이용하여 압력을 가해 형성시킨
    발전 터빈의 다이아프램용 실.
  6. 제1항에서,
    상기 접합면의 소정 각도는 5도 내지 45도인
    발전 터빈의 다이아프램용 실.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
    상기 흐름 억제부는
    상기 본체부에 대해 증기 또는 가스가 유입되는 쪽은 예각 또는 직각을 이루는 톱날띠 형상으로 마련된
    발전 터빈의 다이아프램용 실.
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