WO2015046704A1 - 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체 - Google Patents

반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체 Download PDF

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오성근
이재준
이상명
이상훈
김기태
장영일
천현주
하용식
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Definitions

  • the present invention relates to a nozzle rotating body in which a rotational motion is performed by ejecting a fluid in a reaction steam turbine.
  • a steam turbine is a prime mover that converts a mechanical work using steam in a high temperature and high pressure state, and is widely used as a main engine for thermal power generation or a ship.
  • Steam turbines include impulse turbines using only the impact force generated by the jet by ejecting high pressure steam from the nozzle and ejecting them to the blades, and reaction turbines using the reaction force generated by changing the cross-sectional area between the blades in addition to the jet.
  • reaction steam turbines using reactions by steam injection from the rotor itself have been proposed, and the reaction steam turbine obtains rotational energy by reaction of the discharged steam energy, while the structure is simple. It is suitable for small and medium capacity prime movers because of its high thermal efficiency.
  • Patent Publication No. 10-2012-47709 (published date: May 14, 2012), Patent Publication No. 10-2013-42250 (published date: April 26, 2013) and Patent No. 10-1229575 (registration date) (January 29, 2013) shows a reaction turbine system.
  • Such a reaction turbine device includes a housing having a housing flow passage, a turbine shaft rotatably coupled to the housing to transmit rotational force, and rotatably disposed in the housing flow passage of the housing coupled to the turbine shaft to inject high pressure fluid in the circumferential direction. And a plurality of nozzle assemblies to generate rotational force.
  • FIG. 1 is a view showing a planar structure of the nozzle plate for the reaction steam turbine according to the prior art, the nozzle plate is a disk-like cover of the same size is assembled on the top to constitute one nozzle assembly.
  • the conventional nozzle plate 1 has a shaft hole 11 coupled to a rotating shaft (turbine shaft) at the center of a disc-shaped body portion 10, and is formed around the shaft hole 11.
  • a plurality of injection communication port 12 is formed.
  • the spray communication port 12 has a first spray communication hole 12a which communicates with a spray suction hole of a cover (not shown), and a second spray communication hole which connects the first spray communication hole 12a and the jet discharge port 13 to each other. It consists of 12b.
  • the jet communication port 12 and the jet discharge port 13 are provided by a square (or rectangular) groove by a milling operation on a disc-shaped body part having a constant thickness.
  • the nozzle 20 Adjacent to the jet discharge port 13, the nozzle 20 is assembled with the body portion 10 by bolts or rivets.
  • Reference numeral 23 is a bolt fastening hole for bolt assembly.
  • the nozzle 20 has a nozzle hole 21 formed therethrough, and a part of the nozzle hole 21 has a small diameter portion 22 having a small diameter.
  • the nozzle 20 is assembled separately from the body portion 10 is formed with a nozzle hole by a drilling (drilling) operation.
  • the injection communication hole 12 and the injection discharge port 13 of the body portion 10 is manufactured by milling operation and the nozzle hole of the nozzle is manufactured by drilling operation, the injection communication port has a rectangular cross section (or Rectangular nozzle, the nozzle hole of the nozzle has a circular cross section. Therefore, a step is inevitably generated between the circular nozzle hole 21 and the square jet discharge port 13, and this step may be a great obstacle to the flow of the fluid, and a decrease in efficiency may occur due to the pressure drop in the corresponding part. .
  • the nozzle 20 should be fixed at the outermost side of the body portion 10 in order to obtain a large rotational force, and thus, a bolt fastening portion (bolt fastening hole) of the nozzle 20 assembled with the body portion 10. (A region) is supported only on the inside, and the outside of the nozzle 20 to which the centrifugal force acts is not supported on the body portion.
  • the bolt is vulnerable to shear stress, so when the nozzle 20 is assembled only with the bolt, the nozzle 20 is exposed to a large pressure and impact along with the centrifugal force during the long-term operation of the turbine. The 20 may be dislodged from the body 10 and cause serious damage to the turbine.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art, in the nozzle plate for the reaction steam turbine (hereinafter referred to as "nozzle rotor"), to improve the nozzle structure to minimize the pressure drop of the fluid on the flow path, It is an object of the present invention to provide a nozzle rotor for a reaction steam turbine that can increase the durability of the nozzle.
  • the nozzle rotor for the reaction steam turbine according to the present invention for achieving the above object is a disk-shaped body portion is formed with a shaft hole coupled to the rotating shaft in the center; A guide part integrally protruding in the vertical direction integrally with the body part to have a guide side surface which provides a plurality of exhaust flow paths that are equal to each other in a spiral direction with respect to the shaft hole; A nozzle piece having a cross section of the same shape as the cross section of the exhaust flow path and positioned at each end of the exhaust flow path to be assembled with the body portion so as to have a section in which the width is narrowed; And a fastening member including at least one bolt and an assembly pin for coupling the nozzle piece to the body portion.
  • the nozzle piece is characterized in that the exhaust passage of the narrow section with the guide side surface of the guide portion which is fixed to the outer side at the tip of the exhaust passage facing the nozzle piece.
  • the guide portion further includes a release prevention jaw to support the outer surface of the nozzle piece in the radial direction of the body portion.
  • the cross section of the exhaust flow path is characterized in that the square, more preferably, the edge of the exhaust flow path is characterized in that the curved surface.
  • the guide portion is characterized in that the hollow hole is formed in the guide side surface.
  • Nozzle rotor for reaction steam turbine according to the present invention, the nozzle portion constituting the nozzle portion in the body portion can be replaced so that the capacity of the turbine can be easily changed while improving the nozzle structure to minimize the pressure drop due to fluid resistance It can be, and there is an effect that can increase the durability of the nozzle portion.
  • FIG. 1 is a view showing a planar structure of a nozzle plate for a reaction steam turbine according to the prior art
  • FIG. 2 is a plan view of a nozzle rotating body for a reaction steam turbine according to the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view of a nozzle rotor for a reaction steam turbine according to the present invention.
  • Figure 4 (a) (b) (c) (d) is a view showing the cross-sectional configuration A-A and B-B of Figure 2,
  • FIG. 5 is a plan view of a nozzle rotating body for a reaction steam turbine according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG.
  • first and / or second in the present invention may be used to describe various components, but the components are not limited to the terms.
  • the above terms are for the purpose of distinguishing one component from other components only, for example, within the scope not departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first component may be called a second component, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 2 is a plan view of a nozzle rotor for a reaction steam turbine according to the present invention
  • Figure 3 is a perspective view of a nozzle rotor for a reaction steam turbine according to the present invention.
  • the nozzle rotating body 100 of the present invention has a disk-shaped body portion 110, and the flow path guide side 121a protruding in a vertical direction integrally with the body portion 110.
  • the body portion 110 is formed in the center of the shaft hole 111 in the form of a disk of a predetermined thickness, the guide portion 120 to provide a plurality of exhaust passage 121 around the shaft hole 111 is the body portion ( It is configured to protrude integrally with the 110, and preferably the exhaust passage 121 is provided by the guide side surface GS of the groove formed by the milling operation on the disk substrate to constitute the guide portion 120.
  • the inner circumferential surface of the shaft hole 111 may be formed with a key groove 111a that is engaged with the rotation shaft (turbine shaft).
  • Exhaust flow passage 121 is formed with a plurality of each is formed in a spiral with each other around the shaft hole 111, the nozzle piece 130 is assembled by a fastening member on one end of each exhaust flow passage 121.
  • the nozzle piece 130 is narrow in width with the guide side surface GS of the guide part 120 which is fixed to the outer side at the tip of each exhaust passage 121 to face the nozzle piece 130.
  • the nozzle piece 130 has a fastening hole 131 is formed, and may be assembled with the body portion 110 by a known bolt or rivet as a fastening member.
  • the nozzle piece 130 assembled to the body part 110 by the fastening member can be easily replaced in the body part 110, so that only the nozzle piece 130 is replaced in the turbine device to change the width of the exhaust flow path. Turbine capacity can be easily changed.
  • Figure 4 (a) (b) is a view showing the cross-sectional configuration of A-A and B-B of Figure 2, respectively, (c) (d) is a view showing a different embodiment respectively.
  • the exhaust passage 121 has a rectangular (or rectangular) cross section, and as illustrated in (b), the nozzle piece 130 fixed to the outer side at the tip side of the exhaust passage and
  • a rectangular (or rectangular) exhaust passage 121 may be provided by the guide side GS facing the same, thereby minimizing fluid resistance discharged along the exhaust passage 121.
  • the lower edge of the exhaust passage 121 may have a curved surface rather than a right angle.
  • the guide part 120 may further include a departure preventing jaw 122 contacting the outer surface of the nozzle piece 130.
  • the release prevention jaw 122 can firmly support the nozzle piece 130 against the centrifugal force of the nozzle piece 130 that acts in the radial direction during the rotational drive of the nozzle rotor, thereby preventing the nozzle piece from being detached from the body portion. have.
  • FIG. 5 is a plan view of a nozzle rotating body for a reaction steam turbine according to another embodiment of the present invention.
  • the nozzle rotating body 200 is provided with a disc-shaped body portion 210 and a body having a plurality of exhaust passages 221 integrally provided with the body portion 210.
  • Including the portion 220 and the nozzle piece 230 positioned at each tip of the exhaust passage 221 and assembled with the body portion 210 is substantially the same as the above-described embodiment (see FIGS. 2 and 3). The same will be described below based on the differences.
  • the nozzle piece 230 is fixed inward at the tip of each exhaust flow path 221 and has a narrow section along with the guide side surface GS of the guide part 220 facing the nozzle piece 230.
  • An exhaust passage is provided to eject the fluid.
  • the guide part 220 has a hollow hole 222 provided therein to minimize the turbine startup time by reducing the weight of the rotor, and reduce the frictional loss of the bearing for supporting the rotor to reduce the efficiency of the turbine. It can be improved.
  • the nozzle piece 230 in the present embodiment is characterized in that the assembly with the body portion 210 by a fastening member including at least one or more bolts, at least one assembly pin.
  • one side of the nozzle piece 230 is in close contact with the guide part 220, and is assembled with the body part 210 by two bolts 241 and one assembly pin 242. .
  • the assembly pin 242 supports a shear stress greater than that of the bolt 241, the assembly pin 242 can be firmly fixed to the nozzle piece 230 even under a large impact load acting on the nozzle piece 230 as compared with the case of using only the bolt. .
  • Reference numeral CV is a cover which is combined with the nozzle rotating body to constitute the nozzle assembly.

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Abstract

본 발명은 반작용식 스팀 터빈에 있어서, 유체를 분출하여 회전 운동이 이루어지게 되는 노즐 회전체에 관한 것으로, 중앙에 회전축과 결합되는 축공이 형성되는 디스크 형상의 몸체부(210)와; 상기 축공에 대해 나선 방향으로 서로 등각을 이루는 다수의 배기유로(221)를 제공하게 되는 가이드측면(GS)을 갖도록 상기 몸체부(210)와 일체로 연직 방향으로 돌출 형성된 가이드부(220)와; 상기 배기유로(221)의 단면과 동일한 형상의 단면을 갖고 폭이 좁아지는 구간을 갖도록 상기 배기유로(221)의 각 선단에 위치하여 상기 몸체부(210)와 조립되는 노즐편(230)과; 상기 노즐편(230)과 상기 몸체부(210)를 결합하는 최소한 하나 이상의 볼트(241) 및 조립핀(242)을 포함하는 체결부재;를 포함한다.

Description

반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체
본 발명은 반작용식 스팀 터빈에 있어서, 유체를 분출하여 회전 운동이 이루어지게 되는 노즐 회전체에 관한 것이다.
스팀 터빈은 고온, 고압 상태인 스팀을 이용하여 기계적인 일로 변환시키는 원동기로써, 화력발전이나 선박 등의 주기관으로 널리 사용되고 있다.
스팀 터빈은 고압의 스팀을 노즐에서 분출시키고 이를 날개에 분출시켜서 분류에 의해 발생되는 충격력만을 이용한 충동식 터빈과, 분류 외에 날개 사이의 단면적을 바꿔서 생긴 반동력을 이용한 반동식 터빈 등이 있다.
한편 이러한 일반적인 스팀 터빈 이외에도 회전체 자체에서의 스팀 분사에 의한 반작용을 이용한 반작용식 스팀 터빈이 다수 제안되어 있으며, 반작용식 스팀 터빈은 배출되는 스팀 에너지의 반작용에 의해 회전 에너지를 얻게 되어 구조가 간단하면서도 높은 열효율을 얻을 수 있어서 중소 용량의 원동기로 적합하다.
예를 들어, 공개특허 제10-2012-47709호(공개일자: 2012.05.14), 공개특허 제10-2013-42250호(공개일자: 2013.04.26) 및 등록특허 제10-1229575호(등록일자: 2013.01.29)에서는 반작용식 터빈장치를 보여주고 있다.
이러한 반작용식 터빈장치는 하우징유로를 갖는 하우징과, 하우징에 회전 가능하게 결합되어 회전력을 전달하는 터빈축과, 터빈축에 결합되고 하우징의 하우징유로에 회전 가능하게 배치되어 원주방향으로 고압 유체를 분사하여 회전력을 발생시키게 되는 다수 개의 노즐조립체를 포함한다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여 공개특허 제10-2012-47709호(공개일자: 2012.05.14)에서 개시하고 있는 노즐플레이트를 설명한다.
도 1은 종래기술에 따른 반작용식 스팀 터빈용 노즐플레이트의 평면 구조를 보여주는 도면으로, 노즐플레이트는 같은 크기의 디스크 형태의 커버가 상부에 조립되어 하나의 노즐조립체를 구성한다.
도 1을 참고하면, 종래의 노즐플레이트(1)는, 디스크 형태인 몸체부(10)의 중앙에 회전축(터빈축)과 결합되는 축공(11)이 형성되며, 축공(11)을 중심으로 하여 다수의 분사연통구(12)가 형성된다.
분사연통구(12)는 커버(미도시)의 분사흡입구와 연통되는 제1분사연통구(12a)와, 제1분사연통구(12a)와 분사토출구(13)를 연결하는 제2분사연통구(12b)로 이루어진다. 분사연통구(12)와 분사토출구(13)는 일정한 두께를 갖는 디스크 형태의 몸체부에 밀링(miling) 작업에 의해 사각(또는 직사각형)의 요홈에 의해 제공된다.
분사토출구(13)와 인접하여 노즐(20)이 볼트 또는 리벳에 의해 몸체부(10)와 조립된다. 도면부호 23은 볼트 조립을 위한 볼트체결공이다. 노즐(20)은 노즐구멍(21)이 관통 형성되며, 노즐구멍(21)의 일부는 직경이 작은 소경부(22)가 마련된다. 한편, 몸체부(10)와 별도로 조립이 이루어지는 노즐(20)은 드릴(drilling) 작업에 의해 노즐구멍이 형성된다.
그러나 이와 같은 종래의 노즐플레이트는 제1분사연통구(12a)로 유입되어 노즐(20)을 통해 작동유체가 분출되는 과정에서 유체의 압력강하에 의한 효율 저하가 발생되며, 장기간 터빈의 운전과정에서 몸체부(10)와 조립되는 노즐(20)이 원심력과 함께 큰 압력과 충격에 노출됨에 따라서 노즐(20)이 몸체부(10)에서 이탈되어 터빈에 심각한 손상을 발생시킬 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 몸체부(10)의 분사연통구(12)와 분사토출구(13)는 밀링 작업에 의해 제작되고 노즐의 노즐구멍은 드릴 작업에 의해 제작이 이루어져 분사연통구는 그 단면이 사각형(또는 직사각형)인 반면에, 노즐의 노즐구멍은 원형의 단면을 갖는다. 따라서 원형의 노즐구멍(21)과 사각형의 분사토출구(13) 사이에는 필연적으로 단턱이 발생되며, 이러한 단턱은 유체의 흐름에 큰 방해가 되어 해당 부위에서 압력강하에 의한 효율 저하가 발생될 수 있다.
다음으로 노즐(20)은 큰 회전력을 얻기 위하여 몸체부(10)의 가장 바깥 측에 위치하여 고정이 이루어져야 하며, 따라서 몸체부(10)와 조립되는 노즐(20)의 볼트 체결부위(볼트체결공)(A 영역)는 안쪽에서만 지지가 이루어지고 원심력이 작용하게 되는 노즐(20) 외측은 몸체부에 대해 지지되지 못한다. 또한 볼트는 전단 응력에 취약한 특성이 있어서 볼트만으로 노즐(20)의 조립이 이루어지는 경우에 장기간 터빈의 운전과정에서 노즐(20)은 원심력과 함께 큰 압력과 충격에 노출되며, 볼트의 파손에 의해 노즐(20)이 몸체부(10)에서 이탈되어 터빈에 심각한 손상을 발생시킬 수 있다.
[선행기술문헌]
공개특허공보 제10-2012-0047709호(공개일자: 2012.05.14)
공개특허공보 제10-2013-0042250호(공개일자: 2013.04.26)
등록특허공보 제10-1229575호(등록일자: 2013.01.29)
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반작용식 스팀 터빈용 노즐플레이트(이하, "노즐 회전체"로 지칭함)에 있어서, 노즐 구조를 개선하여 유로 상에서 유체의 압력강하를 최소화하며, 노즐의 내구성을 높일 수 있는 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체는, 중앙에 회전축과 결합되는 축공이 형성되는 디스크 형상의 몸체부와; 상기 축공에 대해 나선 방향으로 서로 등각을 이루는 다수의 배기유로를 제공하게 되는 가이드측면을 갖도록 상기 몸체부와 일체로 연직 방향으로 돌출 형성된 가이드부와; 상기 배기유로의 단면과 동일한 형상의 단면을 갖고 폭이 좁아지는 구간을 갖도록 상기 배기유로의 각 선단에 위치하여 상기 몸체부와 조립되는 노즐편과; 상기 노즐편과 상기 몸체부를 결합하는 최소한 하나 이상의 볼트 및 조립핀을 포함하는 체결부재;를 포함한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 노즐편은 배기유로의 선단에서 바깥 측에 고정되어 노즐편과 대면하게 되는 가이드부의 가이드측면과 함께 폭이 좁은 구간의 배기유로를 제공하게 되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 가이드부는 상기 몸체부의 반경방향에 대해 상기 노즐편의 바깥 면을 지지하게 되는 이탈방지턱을 더 포함한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 배기유로의 단면은 사각형인 것을 특징으로 하며, 보다 바람직하게는, 상기 배기유로의 모서리는 곡면인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 가이드부는 가이드측면 안쪽으로 중공홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체는, 몸체부에서 노즐부를 구성하는 노즐편의 교체가 가능하여 터빈의 용량을 쉽게 변경할 수 있으면서도 유체 저항에 의한 압력강하를 최소화할 수 있도록 노즐 구조를 개선할 수 있으며, 노즐부의 내구성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 반작용식 스팀 터빈용 노즐플레이트의 평면 구조를 보여주는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체의 사시도,
도 4의 (a)(b)(c)(d)는 도 2의 A-A 와 B-B 단면 구성을 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체의 평면도,
도 6은 도 5의 C-C 단면 구성도.
[부호의 설명]
100, 200 : 노즐 회전체 110, 210 : 몸체부
111 : 축공 120, 220 : 가이드부
121, 221 : 배기유로 122 : 이탈방지턱
130, 230 : 노즐편 GS : 가이드측면
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다"등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체의 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체의 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 노즐 회전체(100)는 디스크 형상의 몸체부(110)와, 몸체부(110)와 일체로 연직 방향으로 돌출 형성된 유로 가이드측면(121a)을 갖는 다수의 배기유로(121)를 제공하게 되는 가이드부(120)와, 배기유로(121)의 각 선단에 위치하여 체결부재에 의해 몸체부(110)와 조립되는 노즐편(130)을 포함한다.
몸체부(110)는 소정 두께의 디스크 형태로써 중앙에 축공(111)이 형성되며, 축공(111)을 중심으로 하여 다수의 배기유로(121)를 제공하게 되는 가이드부(120)가 몸체부(110)와 일체로 돌출되어 구성되며, 바람직하게는 디스크 기재에 밀링 작업에 의해 형성된 요홈의 가이드측면(GS)에 의해 배기유로(121)가 제공되어 가이드부(120)를 구성된다.
축공(111) 내주면에는 회전축(터빈축)과 결합이 이루어지는 키홈(111a)이 형성될 수 있다.
배기유로(121)는 축공(111)을 중심으로 하여 서로 등각을 이루고 다수 개가 나선형으로 마련되며, 각 배기유로(121)의 선단 일측에는 체결부재에 의해 노즐편(130)이 조립된다.
본 실시예에서 노즐편(130)은 각 배기유로(121)의 선단에서 바깥 측에 고정되어 노즐편(130)과 대면하게 되는 가이드부(120)의 가이드측면(GS)과 함께 폭이 좁은 구간(W1<W2)의 배기유로(121)를 제공하여 좁은 단면적을 갖는 배기유로에서 배출되는 유체의 분사속도를 크게 할 수 있다.
노즐편(130)은 체결공(131)이 형성되며, 체결부재로써 주지의 볼트 또는 리벳에 의해 몸체부(110)와 조립될 수 있다.
이와 같이 체결부재에 의해 몸체부(110)에 조립되는 노즐편(130)은 몸체부(110)에서 쉽게 교체가 가능하므로, 터빈장치에서 노즐편(130) 만을 교체하여 배기유로의 폭을 변경하여 터빈 용량을 쉽게 변경할 수 있다.
도 4의 (a)(b)는 각각 도 2의 A-A와 B-B 단면 구성을 보여주는 도면이며, (c)(d)는 각각 그 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 4의 (a)에서와 같이 배기유로(121)는 사각형(또는 직사각형)의 단면을 가지며, 한편 (b)에 예시한 것과 같이 배기유로의 선단 측에서는 바깥 측에 고정되는 노즐편(130)과, 이와 대면하는 가이드측면(GS)에 의해 사각형(또는 직사각형)의 배기유로(121)가 제공되어 배기유로(121)를 따라서 배출되는 유체 저항을 최소화할 수 있다.
한편 도 4의 (c)(d)에서와 같이, 배기유로(121)의 하단 모서리는 직각이 아닌 곡면을 가질 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참고하면, 가이드부(120)는 노즐편(130) 바깥 면과 접하게 되는 이탈방지턱(122)을 더 포함할 수 있다.
이탈방지턱(122)은 노즐 회전체의 회전 구동 시에 반경방향으로 작용하게 되는 노즐편(130)의 원심력에 대해 노즐편(130)을 견고히 고정 지지하여 몸체부에서 노즐편이 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체의 평면도이다.
도 5에 예시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 노즐 회전체(200)는 디스크 형상의 몸체부(210)와, 몸체부(210)와 일체로 제공되어 다수의 배기유로(221)를 갖는 가이드부(220)와, 배기유로(221)의 각 선단에 위치하여 몸체부(210)와 조립되는 노즐편(230)을 포함하는 것은 앞서 설명된 실시예(도 2 및 도 3 참고)와 실질적으로 동일하며, 이하 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
본 실시예에서 노즐편(230)은 각 배기유로(221)의 선단에서 안쪽에 고정되어 노즐편(230)과 대면하게 되는 가이드부(220)의 가이드측면(GS)과 함께 폭이 좁은 구간의 배기유로를 제공하여 유체의 분출이 이루어진다.
바람직하게는 가이드부(220)는 안쪽에 중공홀(222)이 마련되어 회전체를 경량화하여 터빈 기동 시간을 최소화할 수 있으며, 회전체를 축 지지하기 위한 베어링의 마찰 손실을 저감하여 터빈의 효율을 개선할 수 있다.
특히 본 실시예에서 노즐편(230)은 최소한 하나 이상의 볼트와, 최소한 하나 이상의 조립핀을 포함하는 체결부재에 의해 몸체부(210)와 조립이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 6에 예시된 것과 같이, 노즐편(230)은 일 측면이 가이드부(220)와 밀착되어 두 개의 볼트(241)와, 하나의 조립핀(242)에 의해 몸체부(210)와 조립된다.
조립핀(242)은 볼트(241)보다 큰 전단응력을 지지하게 되므로, 볼트만을 사용하는 경우와 비교하여 노즐편(230)에 작용하는 큰 충격 하중에도 노즐편(230)을 견고히 고정할 수 있다.
도면부호 CV는 노즐 회전체와 결합되어 노즐조립체를 구성하게 되는 커버이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (6)

  1. 중앙에 회전축과 결합되는 축공이 형성되는 디스크 형상의 몸체부와;
    상기 축공에 대해 나선 방향으로 서로 등각을 이루는 다수의 배기유로를 제공하게 되는 가이드측면을 갖도록 상기 몸체부와 일체로 연직 방향으로 돌출 형성된 가이드부와;
    상기 배기유로의 단면과 동일한 형상의 단면을 갖고 폭이 좁아지는 구간을 갖도록 상기 배기유로의 각 선단에 위치하여 상기 몸체부와 조립되는 노즐편과;
    상기 노즐편과 상기 몸체부를 결합하는 최소한 하나 이상의 볼트 및 조립핀을 포함하는 체결부재;를 포함하는 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노즐편은 배기유로의 선단에서 바깥 측에 고정되어 노즐편과 대면하게 되는 가이드부의 가이드측면과 함께 폭이 좁은 구간의 배기유로를 제공하게 되는 것을 특징으로 하는 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가이드부는 상기 몸체부의 반경방향에 대해 상기 노즐편의 바깥 면을 지지하게 되는 이탈방지턱을 더 포함하는 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 배기유로의 단면은 사각형인 것을 특징으로 하는 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 배기유로의 모서리는 곡면인 것을 특징으로 하는 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가이드부는 가이드측면 안쪽으로 중공홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체.
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