WO2017069582A1 - 터빈의 실링 조립체 - Google Patents

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WO2017069582A1
WO2017069582A1 PCT/KR2016/011930 KR2016011930W WO2017069582A1 WO 2017069582 A1 WO2017069582 A1 WO 2017069582A1 KR 2016011930 W KR2016011930 W KR 2016011930W WO 2017069582 A1 WO2017069582 A1 WO 2017069582A1
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fluid
turbine
sealing
sealing member
leakage
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PCT/KR2016/011930
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Inventor
김경국
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두산중공업 주식회사
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    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/04—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
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    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/25—Three-dimensional helical

Definitions

  • the present invention relates to a sealing assembly of a turbine, and more particularly to a sealing assembly of a turbine that can create a reverse fluid flow between the rotor and the stationary to prevent the leakage of the fluid and lower the wear rate of the seal. will be.
  • a turbine is a power generating device that converts thermal energy of a fluid, such as gas and steam, into rotational force, which is mechanical energy, and includes a rotor including a plurality of buckets to be axially rotated by the fluid. rotor and a casing installed around the rotor and provided with a plurality of diaphragms.
  • the gas turbine includes a compressor, a combustor, and a turbine, and after the outside air is sucked and compressed by the rotation of the compressor, the gas turbine is sent to the combustor, and combustion is performed by mixing compressed air and fuel in the combustor.
  • the high-temperature, high-pressure gas generated by the combustor rotates the rotor of the turbine to drive the generator while passing through the turbine.
  • the rotor In the case of a steam turbine, the rotor is rotated by connecting a high pressure turbine, a medium pressure turbine, and a low pressure turbine in series or in parallel. In the case of a series structure, the high pressure turbine, the medium pressure turbine, and the low pressure turbine share a single rotor.
  • each turbine has a fixed blade and a rotor blade around the rotor inside the casing, and the steam can pass through the fixed blade and the rotor blade to rotate the rotor to drive the generator.
  • the gas turbine and the steam turbine has a structure in which the rotor (rotor) is relatively rotated with respect to the stationary body (fixed vane), the fluid leakage of the high temperature and high pressure occurs in the gap between the stationary body and the rotor, the leakage of such fluid Is one of the causes of the energy efficiency decrease due to power loss, and efforts are continuously made to reduce the fluid leakage generated in the gap between the rotor and the stationary body.
  • the gap between the fixture and the rotor should be minimized first, but there are various restrictions in narrowing the gap.
  • the steam turbine since hot steam flowing from the boiler heats the rotating body and the fixed body, the steam turbine expands or contracts from several mm to several tens of mm depending on the position at the time of operation and start-stop.
  • the rotor and the stationary body is not only differentially expanded due to the characteristics of the material, but also expands according to the structure of the turbine, so that the rotor and the stationary body may cause interference during operation and rubbing may occur.
  • the honeycomb seal 3 is disposed on the stationary body 4 of the turbine, and the rotation of the turbine is disposed adjacent to the honeycomb seal 3.
  • the labyrinth seal 2 is arranged on the whole 1. At this time, the gap between the honeycomb thread 3 and the labyrinth thread 2 is narrowed and the number of teeth of the labyrinth thread 2 is increased in order to prevent leakage of a fluid such as an arrow shown in the drawing.
  • Narrowing the gap so that the honeycomb seal 3 and the labyrinth seal 2 do not come into contact with each other reduces the leakage space of the fluid, while increasing the number of teeth of the labyrinth seal 2 reduces the hydraulic pressure each time the fluid passes through the teeth. This slows down the flow of leaking fluid. This prevents or minimizes the leakage of fluid into the gap between the rotor 1 and the stationary body 4 of the turbine.
  • the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to reduce the sealing wear rate between the rotor and the fixed body, regardless of the operating environment of the turbine, and to create a reverse fluid flow An object of the present invention is to provide a device capable of preventing residual fluid regression and fluid leakage between sealing gaps.
  • the present invention for achieving the above object relates to a sealing assembly of the turbine, a first sealing member disposed on the inner peripheral surface of the turbine and a second disposed on the outer peripheral surface of the turbine adjacent to the first sealing member And a sealing member, wherein, when the second sealing member is rotated, the first sealing member and the second sealing member are interlocked and configured to prevent fluid leakage by forming a fluid transfer or a fluid barrier in a reverse direction of the leakage flow.
  • a sealing assembly of the turbine a first sealing member disposed on the inner peripheral surface of the turbine and a second disposed on the outer peripheral surface of the turbine adjacent to the first sealing member
  • a sealing member wherein, when the second sealing member is rotated, the first sealing member and the second sealing member are interlocked and configured to prevent fluid leakage by forming a fluid transfer or a fluid barrier in a reverse direction of the leakage flow.
  • the second sealing member includes a sealing body portion mounted to the outer circumferential surface of the turbine and the sealing body portion, and at least a portion thereof includes a tooth portion having a spiral portion in a direction opposite to the flow of the leakage fluid.
  • the teeth rotate, the fluid is transferred in a direction opposite to the leakage flow, and may be configured to form a fluid barrier in the gap with the first sealing member.
  • the spiral portion may be integrally formed by winding a plurality of times on the sealing body portion.
  • the spiral portion may be disposed on the inflow direction side of the leakage fluid on the sealing body portion.
  • the tooth portion may further include a step portion disposed on the sealing body portion so that the fluid rotated in the inflow direction side of the leakage fluid.
  • the stepped portion may be arranged to be connected to the spiral portion at an angle.
  • the second sealing member may further include a protrusion which is disposed in association with the teeth on the sealing body so that the fluid is pushed outward in the rotational direction.
  • the protrusion may be arranged to form a predetermined angle with the teeth.
  • the protrusion may be disposed between the spiral portion wound in a plurality of times.
  • a plurality of protrusions may be provided, and each of the protrusions may be configured to be located on the same line between the spiral parts wound in a plurality of times.
  • a plurality of protrusions may be provided, and each of the protrusions may be configured to be positioned on different lines between the spiral parts wound in a plurality of circuits.
  • At least one side of the protrusion may have a curved slope portion formed thereon.
  • the height of the protrusion may be configured to be lower than the height of the teeth.
  • this can minimize the power loss due to the leakage of fluid, thereby improving the efficiency of the turbine, and extending the life and replacement cycle of the seal can reduce the maintenance and repair costs of the turbine.
  • FIG. 1 is a view showing a sealing structure of a conventional turbine.
  • Figure 2 is a partial perspective view showing a first embodiment of the sealing assembly of the present invention turbine.
  • FIG. 3 is a partial side view of the invention shown in FIG. 2;
  • FIG. 4 is a partial perspective view showing a second embodiment of the sealing assembly of the present invention turbine.
  • FIG. 5 is a partial side view of the invention shown in FIG. 4;
  • Figure 6 is a partial perspective view showing a third embodiment of the sealing assembly of the present invention turbine.
  • FIG. 7 is an enlarged partial view of the invention shown in FIG.
  • FIG. 8 is a partial perspective view showing a fourth embodiment of the sealing assembly of the turbine of the present invention.
  • FIG. 9 is a partial side view of the invention shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a partial perspective view showing a fifth embodiment of the sealing assembly of the present invention turbine.
  • FIG. 2 is a partial perspective view showing a first embodiment of the sealing assembly of the turbine of the present invention
  • Figure 3 is a partial side view of the invention shown in FIG.
  • a first embodiment of the sealing assembly of the present invention turbine may include a first sealing member 20 and a second sealing member 40.
  • the first sealing member 20 may be disposed in the circumferential direction on the inner circumferential surface of the fixed body 10 of the turbine, it may be provided in a ring shape.
  • the stationary body 10 of the turbine may be a concept including a diaphram and a casing of the turbine on which the fixed blade is mounted.
  • the material of the first sealing member 20 may be a honeycomb seal having a honeycomb structure.
  • the second sealing member 40 may be disposed in a circumferential direction on an outer circumferential surface of the rotor 30 of the turbine while facing the first sealing member 20, and may be provided in a ring shape.
  • the rotor 30 of the turbine may be a concept including a rotor and a rotor in which the rotor is mounted.
  • the material of the second sealing member 40 may be a labyrinth seal in which a plurality of protrusions are formed.
  • the second sealing member 40 may include a sealing body portion 41 and a tooth 43.
  • the sealing body portion 41 may be circumferentially mounted on the outer circumferential surface of the rotating body 30 of the turbine, and the teeth 43 may be protruded on the sealing body portion 41.
  • At least a portion of the teeth 43 may be formed with a spiral (S1) in the direction opposite to the flow of the leakage fluid.
  • a spiral (S1) in the direction opposite to the flow of the leakage fluid.
  • the rotor 30 of the turbine rotates integrally, and the second sealing member 40 mounted on the rotor 30 of the turbine also rotates together. Accordingly, the spiral part S1 rotates to move the leaked fluid back in the reverse direction of the leakage flow through the gap with the first sealing member 20. The leaked fluid flows in the circumferential direction along the spiral portion S1 and is returned to the inflow area F1 of the leaking fluid to block the leakage of the fluid.
  • the fluid barrier (area A1 of FIG. 3) is formed.
  • the spiral part S1 may be provided integrally by winding a plurality of times on the sealing body part 41.
  • the leakage fluid is basically a honeycomb structure and a labyrinth seal of the honeycomb thread.
  • the hydraulic pressure is reduced each time a plurality of projections are passed.
  • the flow of fluid becomes weaker from the inflow area F1 of the leaking fluid to the outflow area F2 of the leaking fluid, so that the leakage is blocked or minimized.
  • the honeycomb yarn and labyrinth seal of the conventional structure are not able to return the fluid remaining between the gap back to the inflow direction of the leaking fluid.
  • the spiral part S1 of the present invention is wound around a plurality of circuits integrally with the sealing body part 41, so that the first sealing member 20 and the second sealing member 40 are provided.
  • the leakage fluid does not remain in the gap between the gaps) and the spiral portion S1 rotates in response to the rotation of the rotor, whereby the leakage fluid can be effectively returned to the leakage fluid inflow region F1.
  • the fluid leaked by the rotation of the spiral part S1 may be transferred in the reverse direction of the leakage flow, and the air flow generated by the rotation of the rotor 30 of the turbine may be used.
  • the air flow generated by the rotation of the rotor 30 of the turbine may be used.
  • FIG. 4 is a partial perspective view showing a second embodiment of the sealing assembly of the turbine of the present invention
  • FIG. 5 is a partial side view of the invention shown in FIG.
  • the second embodiment of the sealing assembly of the turbine of the present invention may include a first sealing member 20 and a second sealing member 40.
  • the description of the arrangement and the material for the first sealing member 20 and the second sealing member 40 is the same as the first embodiment of the present invention and will be omitted.
  • the second sealing member 40 may include a sealing body portion 41 and the teeth 43.
  • the sealing body portion 41 may be circumferentially mounted on the outer circumferential surface of the rotating body 30 of the turbine, and the teeth 43 may be protruded on the sealing body portion 41.
  • At least a portion of the teeth 43 may be formed with a spiral (S2) in the direction opposite to the flow of the leakage fluid.
  • the spiral portion S2 is disposed on the sealing body portion 41.
  • the teeth 43 are divided into two regions. One region is the spiral portion S2 and the other region is the garden portion C.
  • the garden portion C may be disposed on the sealing body portion 41 in the singular or plural in the circumferential direction on the outlet region F2 side of the leaking fluid.
  • the garden portion C may be provided in the form of a protrusion, and when a plurality of the garden portions C are disposed on the sealing body portion 41, the leaked fluid may be disposed between the first sealing member 20 and the garden portion C.
  • the hydraulic pressure gradually decreases as it passes through. As a result, the leakage flow of the fluid is weakened, and the movement of the fluid to the outlet area F2 of the leaked fluid is slowed (area A3 in FIG. 5).
  • the spiral portion S2 may be disposed on the sealing body portion 41 on the inflow area F1 side of the leakage fluid (area A2 in FIG. 5).
  • the rotor 30 of the turbine rotates integrally, and the second sealing member 40 mounted on the rotor 30 of the turbine also rotates together. Accordingly, the spiral portion S2 rotates to move the leaked fluid back in the reverse direction of the leakage flow through the gap with the first sealing member 20.
  • the leaked fluid flows in the circumferential direction along the spiral portion S2 and is returned to the inflow area F1 of the leaking fluid to block the leakage of the fluid.
  • the spiral portion S2 is the sealing body portion 41. It may be the most preferable form is disposed close to the inlet region (F1) side of the leakage fluid, the garden portion (C) is disposed close to the outlet region (F2) side of the leakage fluid on the sealing body portion (41). .
  • the fluid barrier (area A2 in Figure 5) is formed.
  • the spiral portion S2 may be provided integrally with a plurality of windings on the sealing body portion 41. Accordingly, no leakage fluid remains in the gap between the first sealing member 20 and the second sealing member 40, and the spiral part S2 rotates in response to the rotation of the rotor, thereby effectively regenerating the leakage fluid. Can be returned to the leaking fluid inlet zone (F1).
  • the fluid leaked by the rotation of the spiral portion S2 may be transferred in the reverse direction of the leakage flow, and the air flow generated by the rotation of the rotor 30 of the turbine may be used.
  • a fine fluid barrier (area A2 in FIG. 5) may be formed in the gap between the first sealing member 20 and the second sealing member 40 to prevent leakage of the fluid.
  • the fluid passing through the spiral (S2) is to reduce the hydraulic pressure in the garden portion (C) to weaken the flow to block the leakage, ultimately can prevent the leakage of the fluid.
  • FIG. 6 is a partial perspective view showing a third embodiment of the sealing assembly of the turbine of the present invention
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of the invention shown in FIG.
  • a third embodiment of the sealing assembly of the turbine of the present invention may include a first sealing member 20 and a second sealing member 40.
  • the description of the arrangement and the material for the first sealing member 20 and the second sealing member 40 is the same as the first embodiment of the present invention and will be omitted.
  • the configuration of the second sealing member 40 may include a sealing body part 41 and a toothed part 43.
  • the sealing body portion 41 may be circumferentially mounted on the outer circumferential surface of the rotating body 30 of the turbine, and the teeth 43 may be protruded on the sealing body portion 41.
  • At least a portion of the teeth 43 may be formed with a spiral (S3) in the direction opposite to the flow of the leakage fluid.
  • a spiral S3 in the direction opposite to the flow of the leakage fluid.
  • the teeth 43 may further include a stepped portion.
  • the stepped portion may be disposed on the sealing body portion 41 so that the fluid rotated toward the inflow region F1 side of the leakage fluid is pushed.
  • the stepped portion may be disposed in connection with the spiral portion S3. Accordingly, the fluid that is rotated and conveyed along the spiral portion S3 is moved by pushing one step toward the inflow region F1 of the leakage fluid from the step portion, so that the fluid can be quickly reversed.
  • the stepped portion may be arranged to form a predetermined angle ( ⁇ 1, ⁇ 2) and the spiral portion (S3).
  • the angle formed by the stepped portion and the spiral portion S3 may be appropriately selected according to the operating environment such as the rotational speed of the rotor and the characteristics of the working fluid.
  • the stepped portion and the spiral portion S3 are provided to smooth the flow of the fluid. Angles ⁇ 1 and ⁇ 2 may be largely implemented. On the contrary, when the fluidity is ensured due to a relatively low operating speed of the rotor or a low viscosity of the working fluid, the stepped portion and the spiral portion S3 may be By making the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 smaller, the fluid may be further pushed toward the inflow region F1 of the leakage fluid.
  • FIG. 8 is a partial perspective view showing a fourth embodiment of the sealing assembly of the turbine of the present invention
  • FIG. 9 is a partial side view of the invention shown in FIG.
  • a fourth embodiment of the sealing assembly of the turbine of the present invention may include a first sealing member 20 and a second sealing member 40.
  • the description of the arrangement, shape and material of the first sealing member 20 and the second sealing member 40 is the same as in the first embodiment of the present invention and thus will be omitted.
  • the configuration of the second sealing member 40 may include a sealing body part 41, a tooth part 43, and a protrusion part 50.
  • the sealing body portion 41 may be circumferentially mounted on the outer circumferential surface of the rotating body 30 of the turbine, and the teeth 43 may be protruded on the sealing body portion 41.
  • the teeth 43 may be formed with a spiral (S4) in the direction opposite to the flow of the leakage fluid.
  • a spiral S4 in the direction opposite to the flow of the leakage fluid.
  • the protrusion 50 is additionally included in the configuration of the second sealing member 40.
  • the protrusion 50 may be disposed in association with the teeth 43 on the sealing body 41 so that the fluid is pushed outward in the rotational direction.
  • the protrusions 50 may be disposed in the singular or plural in a predetermined angle between the spiral parts S4.
  • the protrusion 50 is disposed on the same line perpendicular to the spiral portion S4.
  • the height L2 of the protrusion 50 is preferably lower than the height L1 of the spiral part S4.
  • the height of the protrusion part 50 is equal to or greater than the height of the spiral part S4, the flow of the fluid flowing between the spiral parts S4 is disturbed, so that the leaked fluid flows back into the leaking fluid. There is a problem with the transfer.
  • the height of the protrusion 50 When the height of the protrusion 50 is lower than the height of the spiral portion S4, it is possible to form a reinforced fluid barrier at the same time without disturbing the flow of the fluid, thereby deriving the features of the protrusion 50 more clearly. can do.
  • the height of the protrusion 50 may be formed to be less than half of the height of the spiral portion S4.
  • the protrusion 50 may be formed on at least one side of the curved inclined portion (50a) so that the fluid gently pushes out of the rotation direction. Since the fluid is pushed outwardly along the curved slope 50a, the fluid barrier (area A5 in FIG. 9) can be stably generated without vortexing.
  • the fluid barrier is further strengthened through the protrusions 50 with the effects presented in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partial perspective view showing a fifth embodiment of the sealing assembly of the turbine of the present invention.
  • a fifth embodiment of the sealing assembly of the present invention turbine may include a first sealing member 20 and a second sealing member 40.
  • the description of the arrangement, shape and material of the first sealing member 20 and the second sealing member 40 is the same as in the first embodiment of the present invention and thus will be omitted.
  • the configuration of the second sealing member 40 may include a sealing body part 41, a tooth part 43, and a protrusion part 50.
  • the sealing body portion 41 may be circumferentially mounted on the outer circumferential surface of the rotating body 30 of the turbine, and the teeth 43 may be protruded on the sealing body portion 41.
  • the teeth 43 may be formed with a spiral (S4) in the direction opposite to the flow of the leakage fluid.
  • S4 a spiral in the direction opposite to the flow of the leakage fluid.
  • the spiral portion S4 is disposed on the sealing body portion 41.
  • the shape and function of the spiral portion S4 are the same as in the first embodiment of the present invention, it will be omitted.
  • the protrusion 50 is additionally included in the configuration of the second sealing member 40.
  • the protrusion 50 may be disposed in association with the teeth 43 on the sealing body 41 so that the fluid is pushed in the rotational direction.
  • the protrusions 50 may be disposed in the singular or plural in a predetermined angle between the spiral parts S4.
  • the protrusions 50 may be arranged in plural on different lines with a predetermined interval between the spiral parts S4.
  • the fluid barrier is stepped up by a certain time through the protrusions 50, and ultimately, the fluid leakage can be prevented.
  • the present invention relates to a sealing assembly of a turbine which can create a reverse fluid flow between the rotor and the stationary to prevent leakage of the fluid and lower the wear rate of the seal.

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Abstract

본 발명은 터빈의 실링 조립체에 관한 것으로, 터빈의 고정체에 배치되는 제1 실링부재 및 상기 제1 실링부재를 마주보며 터빈의 회전체에 배치되는 제2 실링부재를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 제2 실링부재의 회전시, 상기 제1 실링부재와 상기 제2 실링부재는 연동되며 역방향 유체 흐름의 생성 및 유체장벽을 형성하여 유체의 누설을 방지하게 된다.

Description

터빈의 실링 조립체
본 발명은 터빈의 실링 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전체와 고정체 사이에 역방향 유체 흐름을 생성하여 유체의 누설을 방지할 수 있고 더불어 실링의 마모율을 낮출 수 있는 터빈의 실링 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 터빈(turbine)은 가스(gas), 스팀(steam) 등 유체의 열에너지를 기계에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생 장치로, 유체에 의해 축회전되도록 복수 개의 회전익(bucket)을 포함하는 로터(rotor)와, 로터의 둘레를 감싸며 설치되고 복수 개의 고정익(diaphram)이 구비된 케이싱(casing)을 포함하고 있다.
여기서, 가스터빈은 압축기와 연소기 및 터빈을 포함하여 구성되고, 압축기의 회전에 의해 외부 공기가 흡입, 압축된 후 연소기로 보내지고, 연소기에서 압축공기와 연료의 혼합에 의해 연소가 이루어진다. 연소기에서 발생된 고온·고압의 가스는 터빈을 통과하면서 터빈의 로터를 회전시켜 발전기를 구동시킨다.
스팀터빈의 경우, 고압터빈과 중압터빈 및 저압터빈을 직렬 또는 병렬로 연결하여 로터를 회전시키는데, 직렬구조로 이루어지는 경우에는 고압터빈과 중압터빈 및 저압터빈이 하나의 로터를 공유한다.
스팀터빈에서 각각의 터빈들은 케이싱 내부의 로터를 중심으로 고정익과 회전익을 구비하고 있으며, 스팀이 고정익과 회전익을 통과하면서 로터를 회전시켜 발전기를 구동시킬 수 있다.
이때, 가스터빈과 스팀터빈은 고정체(고정익)에 대해 회전체(로터)가 상대적으로 회전하는 구조이므로, 고정체와 회전체 사이 간극으로 고온·고압의 유체 누설이 발생하며, 이러한 유체의 누설은 동력 손실에 따른 에너지 효율 저하의 한 원인이 되고 있으며 상기 회전체와 고정체 사이 간극에서 발생되는 유체 누설을 감소시키기 위한 노력이 지속적으로 이루어지고 있다.
유체 누설을 최소화하기 위해서는 우선적으로 고정체와 회전체 사이의 간극을 최소화해야 하나, 간극을 좁히는 데에도 여러 가지 제약이 발생된다.
예를 들어, 간극이 지나치게 좁은 경우에는, 회전체가 축회전 될 때 회전체와 고정체가 서로간에 간섭을 일으켜 러빙(rubbing)에 의한 진동이 발생하게 되고, 이는 터빈에 중대한 손상을 일으키게 된다.
한편, 스팀터빈은 보일러에서 유입되는 고온의 스팀이 회전체와 고정체에 열을 가하기 때문에, 운전 및 기동 정지시 위치에 따라 수 mm 내지 수십 mm까지 팽창 또는 수축하게 된다. 이때, 회전체와 고정체는 소재의 특성이 달라 차등 팽창할 뿐만 아니라, 터빈의 구조에 따라 팽창하는 방향도 상이하여 회전체와 고정체가 운전 중 간섭을 일으켜 러빙이 발생하기도 한다.
최근에는 가스터빈과 스팀터빈에서 허니콤 실(honeycomb seal)과 라비린스 실(labyrinth seal)을 적용하여 실링(sealing)하여 고정체와 회전체 사이 간극을 줄이고 유연하게 서로 접촉하는 형태로 실링하는 기술이 사용되고 있다.
이러한 허니콤 실과 라비린스 실을 사용하는 실링 방식은 도 1를 참고하면, 터빈의 고정체(4)상에 허니콤 실(3)을 배치하고, 허니콤실(3)에 인접하여 마주보도록 터빈의 회전체(1)상에 라비린스 실(2)을 배치한다. 이때 도면에 도시된 화살표와 같은 유체의 누설을 방지하기 위해 허니콤 실(3)과 라비린스 실(2)간의 간극을 좁게 하고 라비린스 실(2)의 치형(tooth)의 개수를 늘린다.
허니콤 실(3)과 라비린스 실(2)이 맞닿지 않게 간극을 좁히면 유체의 누설 공간이 축소되고, 라비린스 실(2)의 치형의 개수를 늘리면 유체가 치형을 통과할 때마다 유압이 감소되어 누설 유체의 흐름은 둔화된다. 이에 따라 터빈의 회전체(1)와 고정체(4) 사이의 간극으로 유체의 누설을 방지하거나 최소화하게 된다.
그런데 종래 실링방식의 경우, 허니콤 실(3)과 라비린스 실(2)간의 일정 간극을 형성하였더라도, 터빈의 작동과정에서 진동, 소재의 열팽창 등으로 인해 간극이 변경되어 러빙(rubbing)으로 인한 실링의 마모율이 높아지게 된다. 이는 궁극적으로 블레이드나 터빈 부품의 손상으로 이어질 수 있으며, 실링의 마모에 따라 실링능력이 저하되고 유체 유실이 발생되어 터빈의 출력효율이 떨어지는 문제가 있다.
따라서 회전체(1)와 고정체(4)간의 실링 간극을 터빈의 작동환경에 맞춰 적당히 이격시키더라도 실링능력이 유지될 수 있는 장치가 요구된다.
본 발명은 상기와 같이 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 터빈의 작동환경에 상관없이 회전체와 고정체 사이의 실링 마모율을 낮출 수 있으며, 역방향 유체 흐름을 생성하여 실링 간극 사이의 잔류유체 회귀 및 유체 누설을 방지할 수 있는 장치를 제공하는데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 터빈의 실링 조립체에 관한 것으로, 터빈의 고정체 내주면에 배치되는 제1 실링부재 및 상기 제1 실링부재에 인접하여 터빈의 회전체 외주면에 배치되는 제2 실링부재를 포함하되, 상기 제2 실링부재의 회전시, 상기 제1 실링부재와 상기 제2 실링부재는 연동되며 누설 흐름의 역방향으로 유체이송 또는 유체장벽을 형성하여 유체의 누설을 방지하도록 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 실링부재는, 터빈의 회전체 외주면에 장착되는 실링바디부 및 상기 실링바디부에 배치되고, 적어도 일부는 누설유체의 흐름 반대방향으로 나선부가 형성된 치형부를 포함하되, 상기 치형부의 회전시 유체가 누설 흐름의 반대방향으로 이송되며, 상기 제1 실링부재와의 간극에서 유체장벽을 형성하도록 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 나선부는 상기 실링바디부상에 복수회로 감기며 일체로 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 나선부는 상기 실링바디부상에서 누설유체의 유입방향측에 배치될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 치형부는 누설유체의 유입방향측으로 회전되는 유체가 밀리도록, 상기 실링바디부상에 배치되는 단턱부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 단턱부는 상기 나선부와 일정각도를 이루며 연결되어 배치될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 실링부재는, 회전방향의 외측으로 유체가 밀리도록, 상기 실링바디부상에 상기 치형부와 연계되며 배치되는 돌기부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 돌기부는 상기 치형부와 일정각도를 이루며 배치될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 돌기부는 복수회로 감긴 상기 나선부 사이에 배치될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 돌기부는 복수개로 제공되되, 각각의 상기 돌기부는 복수회로 감긴 상기 나선부 사이에서 동일선상에 위치하도록 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 돌기부는 복수개로 제공되되, 각각의 상기 돌기부는 복수회로 감긴 상기 나선부 사이에서 서로 다른 선상에 위치하도록 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 돌기부는 적어도 일측면은 곡면경사부가 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 돌기부의 높이는 상기 치형부의 높이보다 낮도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 회전체와 고정체 사이의 실링에 유체의 누설 방향에 대해 역방향인 나선을 형성하여, 누설된 유체를 다시 유체의 유입 방향으로 되돌려 보냄으로써, 유체의 누설을 방지하는 효과가 있다.
그리고, 회전체의 고속회전시 유체가 회전체에서 고정체 방향으로 밀리는 원심력을 이용하여 회전체와 고정체 사이에 미세한 유체 장벽을 형성함으로써, 유체의 누설을 방해하는 효과가 있다.
또한, 회전체의 실링과 고정체의 실링이 직접 접촉되지 않고 일정 간극을 유지된 상태에서 유체의 누설을 방지하게 되므로, 실링의 러빙(rubbing) 및 파손을 방지하는 효과가 있다.
이는 궁극적으로, 유체의 누설로 인한 출력 손실을 최소화시킬 수 있으므로 터빈의 효율을 향상시킬 수 있고, 실링의 수명 및 교체주기를 연장시켜 주어 터빈의 유지 및 보수비용을 절감시키는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 종래 터빈의 실링 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 첫번째 실시예를 나타낸 부분사시도.
도 3는 도 2에 도시된 발명의 부분측면도.
도 4는 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 두번째 실시예를 나타낸 부분사시도.
도 5는 도 4에 도시된 발명의 부분측면도.
도 6는 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 세번째 실시예를 나타낸 부분사시도.
도 7는 도 6에 도시된 발명의 부분확대도.
도 8는 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 네번째 실시예를 나타낸 부분사시도.
도 9는 도 8에 도시된 발명의 부분측면도.
도 10은 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 다섯번째 실시예를 나타낸 부분사시도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 터빈의 실링 조립체의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
먼저 도 2는 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 첫번째 실시예를 나타낸 부분사시도이고, 도 3는 도 2에 도시된 발명의 부분측면도이다.
도 2 및 도 3를 참고하면, 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 첫번째 실시예는 제1 실링부재(20) 및 제2 실링부재(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 제1 실링부재(20)는 터빈의 고정체(10) 내주면에 원주방향으로 배치될 수 있으며, 링 형상으로 제공될 수 있다. 여기서 터빈의 고정체(10)는 고정익(diaphram)과 고정익이 장착된 터빈의 케이싱(casing)을 포함하는 개념일 수 있다. 상기 제1 실링부재(20)의 재질은 벌집 구조를 가진 허니콤 실(honeycomb seal)일 수 있다.
그리고 상기 제2 실링부재(40)는 상기 제1 실링부재(20)를 마주보며 터빈의 회전체(30) 외주면에 원주방향으로 배치될 수 있으며, 링 형상으로 제공될 수 있다. 여기서 터빈의 회전체(30)는 회전익(bucket)과 회전익이 장착된 로터(rotor)을 포함하는 개념일 수 있다. 상기 제2 실링부재(40)의 재질은 복수의 돌기가 형성된 라비린스 실(rabyrinth seal)일 수 있다.
상기 제2 실링부재(40)는 실링바디부(41) 및 치형부(43)를 포함하여 구성될 수 있다. 우선 상기 실링바디부(41)는 터빈의 회전체(30) 외주면에 원주방향으로 장착될 수 있으며, 상기 치형부(43)는 상기 실링바디부(41)상에 돌기되어 배치될 수 있다.
여기서 상기 치형부(43)의 적어도 일부는 누설유체의 흐름 반대방향으로 나선부(S1)가 형성될 수 있다. 다시 도 2 및 도 3를 참고하면, 상기 나선부(S1)가 상기 실링바디부(41)상에 배치된 형상을 볼 수 있다.
로터가 구동되면 터빈의 회전체(30)는 일체로 회전하게 되고, 터빈의 회전체(30)에 장착된 상기 제2 실링부재(40)도 함께 회전하게 된다. 이에 따라 상기 나선부(S1)가 돌면서 상기 제1 실링부재(20)와의 간극을 통해 누설된 유체를 다시 누설 흐름의 역방향으로 이동시키게 된다. 누설된 유체는 상기 나선부(S1)를 따라 원주방향으로 흐르며 다시 누설유체의 유입영역(F1)으로 되돌려 보내어 유체의 누설을 차단하게 된다.
이때 상기 제2 실링부재(40)가 회전함에 따라 상기 제1 실링부재(20)와의 간극에서 상기 제2 실링부재(40)의 주변부 둘레를 따라 약간의 회전 기류가 발생하게 된다. 이는 누설유체의 유입영역(F1) 방향으로 이송되는 유체를 상기 제2 실링부재(40) 외측 원주방향으로 밀어주는 힘으로 작용되며, 결과적으로 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40) 사이의 간극에 누설 흐름의 역방향 유체장벽(도 3의 A1구역)이 미세하게 형성되게 된다.
상기 나선부(S1)의 회전에 의해 유체는 누설 흐름 역방향으로 이송되는 과정에서 외측으로 약간씩 원심력에 의해 밀리며 이송되므로 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)의 간극에 유체장벽(도 3의 A1구역)이 형성되는 것이다.
이 또한 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40) 사이의 간극을 통과하는 유체의 누설을 방해하게 되어, 궁극적으로는 유체의 누설을 방지하는 작용을 하게 된다.
이러한 상기 나선부(S1)는 상기 실링바디부(41)상에 복수회로 감기며 일체로 형성되어 제공될 수 있다. 상기 제1 실링부재(20)가 허니콤 실(honeycomb seal)이고 상기 제2 실링부재(40)가 라비린스 실(rabyrinth seal)로 구현될 때, 기본적으로 누설유체는 허니콤실의 벌집 구조와 라비린스 실의 복수의 돌기를 지날 때마다 유압이 감소되어, 결과적으로는 누설유체의 유입영역(F1)에서 누설유체의 유출영역(F2)으로 갈수록 유체의 흐름이 약해져, 누설이 차단되거나 또는 최소화되는 구조를 가진다. 다만 종래 구조의 허니콤 실과 라비린스 실은 그 간극 사이에 잔류되는 유체를 다시 누설유체의 유입방향으로 되돌려 보낼 수는 없는 구조이다.
본 발명의 상기 나선부(S1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실링바디부(41)에 일체로 복수회로 감겨 제공됨에 따라 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)의 간극에 누설유체가 잔류되지 않고, 로터의 회전에 대응하여 상기 나선부(S1)가 회전함으로써, 누설유체를 효과적으로 다시 누설유체 유입영역(F1)으로 되돌려 보낼 수 있다.
이렇듯 본 발명의 첫번째 실시예에서는 상기 나선부(S1)의 회전에 의해 누설된 유체를 누설 흐름의 역방향으로 이송시킬 수 있고, 터빈의 회전체(30)의 회전에 의해 발생되는 기류를 이용하여 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40) 사이의 간극에 미세한 유체장벽을 형성하여 유체의 누설 흐름을 방해하여, 궁극적으로는 유체의 누설을 방지하게 된다.
다음으로, 도 4는 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 두번째 실시예를 나타낸 부분사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 발명의 부분측면도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 두번째 실시예는 제1 실링부재(20) 및 제2 실링부재(40)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1 실링부재(20) 및 상기 제2 실링부재(40)에 대한 배치 및 재질에 관한 설명은 본 발명의 첫번째 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
상기 제2 실링부재(40)의 구체적인 구성을 살펴보면 실링바디부(41) 및 치형부(43)를 포함할 수 있다. 우선 상기 실링바디부(41)는 터빈의 회전체(30) 외주면에 원주방향으로 장착될 수 있으며, 상기 치형부(43)는 상기 실링바디부(41)상에 돌기되어 배치될 수 있다.
여기서 상기 치형부(43)의 적어도 일부는 누설유체의 흐름 반대방향으로 나선부(S2)가 형성될 수 있다. 다시 도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 나선부(S2)가 상기 실링바디부(41)상에 배치된 형상을 볼 수 있다.
다만 본 발명의 두번째 실시예에서는 본 발명의 첫번째 실시예와는 달리, 상기 치형부(43)가 두 개의 영역으로 분리된 것을 볼 수 있다. 하나의 영역은 상기 나선부(S2)이고 다른 하나의 영역은 정원부(C)이다.
먼저 상기 정원부(C)는 상기 실링바디부(41)상에서 누설유체의 유출영역(F2)측에 원주방향으로 단수 또는 복수개로 배치될 수 있다. 상기 정원부(C)는 돌기 형태로 제공될 수 있으며, 상기 실링바디부(41)상에 복수개로 배치되는 경우, 누설된 유체가 상기 제1 실링부재(20)와 상기 정원부(C) 사이를 통과하면서 점차로 유압이 감소하게 된다. 이에 따라 유체의 누설 흐름이 약해지게 되고, 누설유체의 유출영역(F2)으로 유체의 이동을 둔화하게 된다(도 5의 A3구역) .
다음 상기 나선부(S2)는 상기 실링바디부(41)상에서 누설유체의 유입영역(F1)측에 배치될 수 있다(도 5의 A2구역). 로터가 구동되면 터빈의 회전체(30)는 일체로 회전하게 되고, 터빈의 회전체(30)에 장착된 상기 제2 실링부재(40)도 함께 회전하게 된다. 이에 따라 상기 나선부(S2)가 돌면서 상기 제1 실링부재(20)와의 간극을 통해 누설된 유체를 다시 누설 흐름의 역방향으로 이동시키게 된다. 누설된 유체는 상기 나선부(S2)를 따라 원주방향으로 흐르며 다시 누설유체의 유입영역(F1)으로 되돌려 보내어 유체의 누설을 차단하게 된다.
따라서, 누설된 유체를 1차적으로 다시 되돌려 보내고, 상기 나선부(S2)를 통과한 유체는 유압을 감소시켜 잔류되어 누설되지 않도록 하기 위해서는, 상기 나선부(S2)가 상기 실링바디부(41)상에서 누설유체의 유입영역(F1)측에 가깝게 배치되고, 상기 정원부(C)가 상기 실링바디부(41)상에서 누설유체의 유출영역(F2)측에 가깝게 배치되는 것이 가장 바람직한 형태일 수 있다.
이때 상기 제2 실링부재(40)가 회전함에 따라 상기 제1 실링부재(20)와의 간극에서 상기 제2 실링부재(40)의 주변부 둘레를 따라 약간의 회전 기류가 발생하게 된다. 이는 누설유체의 유입영역(F1) 방향으로 이송되는 유체를 상기 제2 실링부재(40) 외측 원주방향으로 밀어주는 힘으로 작용되며, 결과적으로 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40) 사이의 간극에 누설 흐름의 역방향 유체장벽(도 5의 A2구역)이 미세하게 형성되게 된다.
상기 나선부(S2)의 회전에 의해 유체는 누설 흐름 역방향으로 이송되는 과정에서 외측으로 약간씩 원심력에 의해 밀리며 이송되므로 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)의 간극에 유체장벽(도 5의 A2구역)이 형성되는 것이다.
이 또한 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40) 사이의 간극을 통과하는 유체의 누설을 방해하게 되어, 궁극적으로는 유체의 누설을 방지하는 작용을 하게 된다.
이러한 상기 나선부(S2)는 상기 실링바디부(41)상에 복수회로 감기며 일체로 형성되어 제공될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)의 간극에 누설유체가 잔류되지 않고, 로터의 회전에 대응하여 상기 나선부(S2)가 회전함으로써, 누설유체를 효과적으로 다시 누설유체 유입영역(F1)으로 되돌려 보낼 수 있다.
이렇듯 본 발명의 두번째 실시예에서는 상기 나선부(S2)의 회전에 의해 누설된 유체를 누설 흐름의 역방향으로 이송시킬 수 있고, 터빈의 회전체(30)의 회전에 의해 발생되는 기류를 이용하여 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40) 사이의 간극에 미세한 유체장벽(도 5의 A2구역)을 형성하여 유체의 누설 흐름을 방해할 수 있다.
또한, 상기 나선부(S2)를 통과한 유체는 상기 정원부(C)에서 유압이 감소되도록 하여 그 흐름을 약화시켜 누설을 차단함으로써, 궁극적으로는 유체의 누설을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 6는 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 세번째 실시예를 나타낸 부분사시도이고, 도 7는 도 6에 도시된 발명의 부분확대도이다.
도 6 및 도 7를 참고하면, 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 세번째 실시예는 제1 실링부재(20) 및 제2 실링부재(40)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1 실링부재(20) 및 상기 제2 실링부재(40)에 대한 배치 및 재질에 관한 설명은 본 발명의 첫번째 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
구체적으로 상기 제2 실링부재(40)의 구성을 살펴보면 실링바디부(41) 및 치형부(43)를 포함할 수 있다. 우선 상기 실링바디부(41)는 터빈의 회전체(30) 외주면에 원주방향으로 장착될 수 있으며, 상기 치형부(43)는 상기 실링바디부(41)상에 돌기되어 배치될 수 있다.
여기서 상기 치형부(43)의 적어도 일부는 누설유체의 흐름 반대방향으로 나선부(S3)가 형성될 수 있다. 다시 도 6 및 도 7를 참고하면, 상기 나선부(S3)가 상기 실링바디부(41)상에 배치된 형상을 볼 수 있다. 상기 나선부(S3)에 대한 형상 및 기능은 본 발명의 첫번째 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
본 발명의 세번째 실시예에서는 상기 치형부(43)가 단턱부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 단턱부는 누설유체의 유입영역(F1)측으로 회전되는 유체가 밀리도록 상기 실링바디부(41)상에 배치될 수 있다.
구체적으로 상기 단턱부는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 나선부(S3)와 연결되어 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 나선부(S3)를 따라 회전하며 이송되는 유체는 상기 단턱부에서 누설유체의 유입영역(F1)측으로 한 단계씩 밀리면서 이동되게 되므로, 보다 빠르게 역방향으로 되돌릴 수 있게 된다.
이러한 상기 단턱부는 상기 나선부(S3)와 일정각도(Φ1,Φ2)를 이루며 연결되어 배치될 수 있다. 여기서 상기 단턱부와 상기 나선부(S3)가 이루는 각도는 로터의 회전속도, 작동유체의 특성 등의 작동환경에 따라 적절히 선택될 수 있다.
예를 들어 로터의 회전속도가 큰 작동환경 또는 가스(gas), 스팀(steam) 등의 작동유체에 관한 점성이 큰 경우에는 유체의 흐름을 원활히 하기 위해 상기 단턱부와 상기 나선부(S3)가 이루는 각도(Φ1,Φ2)는 크게 구현될 수 있으며, 반대로 상대적으로 로터의 회전속도가 작은 작동환경이나 또는 작동유체의 점성이 낮아 유동성이 보장된 경우에는 상기 단턱부와 상기 나선부(S3)가 이루는 각도(Φ1,Φ2)을 작게 하여 유체를 보다 더 누설유체의 유입영역(F1)측으로 밀어주도록 구현할 수도 있다.
이렇듯 본 발명의 세번째 실시예에서는 본 발명의 첫번째 실시예에서 제시된 유체의 누설을 방지하는 효과와 더불어, 상기 단턱부를 통해 회전되는 유체를 보다 빠르게 누설유체의 유입방향측으로 밀어줌으로써, 누설 유체를 보다 신속히 역방향으로 되돌릴 수 있다.
다음으로, 도 8는 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 네번째 실시예를 나타낸 부분사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 발명의 부분측면도이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 네번째 실시예는 제1 실링부재(20) 및 제2 실링부재(40)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1 실링부재(20) 및 상기 제2 실링부재(40)에 대한 배치, 형상 및 재질에 관한 설명은 본 발명의 첫번째 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
구체적으로 상기 제2 실링부재(40)의 구성을 살펴보면 실링바디부(41), 치형부(43) 및 돌기부(50)를 포함할 수 있다. 우선 상기 실링바디부(41)는 터빈의 회전체(30) 외주면에 원주방향으로 장착될 수 있으며, 상기 치형부(43)는 상기 실링바디부(41)상에 돌기되어 배치될 수 있다.
여기서 상기 치형부(43)의 적어도 일부는 누설유체의 흐름 반대방향으로 나선부(S4)가 형성될 수 있다. 다시 도 8 및 도 9를 참고하면, 상기 나선부(S4)가 상기 실링바디부(41)상에 배치된 형상을 볼 수 있다. 다만 상기 나선부(S4)에 대한 형상 및 기능은 본 발명의 첫번째 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
본 발명의 네번째 실시예에서는 상기 제2 실링부재(40)의 구성에 상기 돌기부(50)가 추가적으로 포함된다. 상기 돌기부(50)는 회전방향 외측으로 유체가 밀리도록, 상기 실링바디부(41)상에 상기 치형부(43)와 연계되며 배치될 수 있다.
구체적으로 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 돌기부(50)는 상기 나선부(S4) 사이에 일정각도를 이루며 단수 또는 복수개로 배치될 수 있다. 본 발명의 네번째 실시예에서는 상기 돌기부(50)는 상기 나선부(S4)에 수직하게 동일선상에 배치된다.
*도 9를 참고하면, 터빈의 회전체(30)가 회전할 때 상기 돌기부(50)로 함께 회전되고, 상기 나선부(S4) 사이를 흐르는 유체는 상기 돌기부(50)를 타고 외측 방향으로 밀리게 된다. 이 경우 유체가 더 상기 제1 실링부재(20) 방향으로 밀리게 되므로, 본 발명의 첫번째 실시예보다 더 강한 유체장벽(도 9의 A5구역)을 형성할 수 있게 된다. 이는 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)를 통과하는 유체의 흐름을 더욱 강력하게 방해할 수 있게 되므로, 궁극적으로는 유체의 누설을 보다 확실하게 차단할 수 있게 된다.
여기서 상기 돌기부(50)의 높이(L2)는 상기 나선부(S4)의 높이(L1)보다 낮은 것이 바람직하다.
만약 상기 돌기부(50)의 높이가 상기 나선부(S4)의 높이와 동일하거나 클 경우에는 상기 나선부(S4) 사이를 흐르는 유체의 유동을 방해하게 되므로, 누설된 유체를 다시 누설유체의 유입방향으로 이송시키는데 장애가 있게 된다.
상기 돌기부(50)의 높이가 상기 나선부(S4)의 높이보다 낮을 경우에는 유체의 흐름을 방해하지 않으면서, 동시에 강화된 유체장벽을 형성할 수 있어 상기 돌기부(50)의 특징을 보다 분명히 도출할 수 있다. 보다 자세하게는 상기 돌기부(50)의 높이는 상기 나선부(S4)의 높이의 절반 이하로 형성됨이 바람직할 수 있다.
또한 상기 돌기부(50)는 회전방향의 외측으로 유체가 부드럽게 밀리도록 곡면경사부(50a)가 적어도 일측면에 형성될 수 있다. 유체는 곡면경사부(50a)를 따라 유연하게 외측으로 밀리므로, 유체장벽(도 9의 A5구역)도 와류현상 없이 안정적으로 생성될 수 있다.
이렇듯 본 발명의 네번째 실시예에서는 본 발명의 첫번째 실시예에서 제시된 효과와 더불어, 상기 돌기부(50)를 통해 유체장벽을 보다 강화하여 보다 확실히 유체의 누설을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 10은 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 다섯번째 실시예를 나타낸 부분사시도이다.
도 10을 참고하면, 본 발명인 터빈의 실링 조립체의 다섯번째 실시예는 제1 실링부재(20) 및 제2 실링부재(40)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1 실링부재(20) 및 상기 제2 실링부재(40)에 대한 배치, 형상 및 재질에 관한 설명은 본 발명의 첫번째 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
구체적으로 상기 제2 실링부재(40)의 구성을 살펴보면 실링바디부(41), 치형부(43) 및 돌기부(50)를 포함할 수 있다. 우선 상기 실링바디부(41)는 터빈의 회전체(30) 외주면에 원주방향으로 장착될 수 있으며, 상기 치형부(43)는 상기 실링바디부(41)상에 돌기되어 배치될 수 있다.
여기서 상기 치형부(43)의 적어도 일부는 누설유체의 흐름 반대방향으로 나선부(S4)가 형성될 수 있다. 다시 도 10을 참고하면, 상기 나선부(S4)가 상기 실링바디부(41)상에 배치된 형상을 볼 수 있다. 다만 상기 나선부(S4)에 대한 형상 및 기능은 본 발명의 첫번째 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
본 발명의 다섯번째 실시예에서는 상기 제2 실링부재(40)의 구성에 상기 돌기부(50)가 추가적으로 포함된다. 상기 돌기부(50)는 회전방향으로 유체가 밀리도록, 상기 실링바디부(41)상에 상기 치형부(43)와 연계되며 배치될 수 있다.
구체적으로 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 돌기부(50)는 상기 나선부(S4) 사이에 일정각도를 이루며 단수 또는 복수개로 배치될 수 있다. 본 발명의 다섯번째 실시예에서는 본 발명의 네번째 실시예와는 달리 상기 돌기부(50)는 상기 나선부(S4) 사이에 일정간격을 두고 서로 다른 선상에 복수개로 배치될 수 있다.
상기 돌기부(50)의 높이 및 곡면경사부(50a)에 대한 내용은 본 발명의 네번째 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
도 10을 참고하면, 터빈의 회전체(30)가 회전할 때 상기 돌기부(50)로 함께 회전되고, 상기 나선부(S4) 사이를 흐르는 유체는 상기 돌기부(50)를 타고 외측 방향으로 밀리게 된다. 이 경우 유체가 더 상기 제1 실링부재(20) 방향으로 밀리게 되므로, 본 발명의 첫번째 실시예보다 더 강한 유체장벽을 형성할 수 있게 된다. 이는 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)를 통과하는 유체의 흐름을 더욱 강력하게 방해할 수 있게 되므로, 궁극적으로는 유체의 누설을 보다 확실하게 차단할 수 있게 된다.
이때 상기 돌기부(50)가 상기 나선부(S4) 사이에서 일정간격을 두고 배치됨에 따라, 터빈의 회전체(30)가 회전할 때 상기 제1 실링부재(20)와 상기 제2 실링부재(40)의 간극에 단계적으로 시간차를 두고 강화된 유체장벽이 형성됨으로써, 유체의 누설을 방해하게 된다.
이렇듯 본 발명의 다섯번째 실시예에서는 본 발명의 첫번째 실시예에서 제시된 효과와 더불어, 상기 돌기부(50)를 통해 일정 시간차를 두고 유체장벽이 단계적으로 강화되며, 궁극적으로 유체의 누설을 방지할 수 있다.
이상의 사항은 터빈의 실링 조립체에 대한 실시예들을 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
본 발명은 회전체와 고정체 사이에 역방향 유체 흐름을 생성하여 유체의 누설을 방지할 수 있고 더불어 실링의 마모율을 낮출 수 있는 터빈의 실링 조립체에 관한 것이다.

Claims (13)

  1. 터빈의 고정체 내주면에 배치되는 제1 실링부재; 및
    상기 제1 실링부재에 인접하여 터빈의 회전체 외주면에 배치되는 제2 실링부재;
    를 포함하되, 상기 제2 실링부재의 회전시, 상기 제1 실링부재와 상기 제2 실링부재는 연동되며 누설 흐름의 역방향으로 유체이송 또는 유체장벽을 형성하여 유체의 누설을 방지하는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 실링부재는,
    터빈의 회전체 외주면에 장착되는 실링바디부; 및
    상기 실링바디부에 배치되고, 적어도 일부는 누설유체의 흐름 반대방향으로 나선부가 형성된 치형부;
    를 포함하되, 상기 치형부의 회전시 유체가 누설 흐름의 반대방향으로 이송되며, 상기 제1 실링부재와의 간극에서 유체장벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 나선부는 상기 실링바디부상에 복수회로 감기며 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 나선부는 상기 실링바디부상에서 누설유체의 유입방향측에 배치되는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 치형부는 누설유체의 유입방향측으로 회전되는 유체가 밀리도록, 상기 실링바디부상에 배치되는 단턱부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단턱부는 상기 나선부와 일정각도를 이루며 연결되어 배치되는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2 실링부재는, 회전방향의 외측으로 유체가 밀리도록, 상기 실링바디부상에 상기 치형부와 연계되며 배치되는 돌기부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 치형부와 일정각도를 이루며 배치되는 것을 특징을 하는 터빈의 실링 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 돌기부는 복수회로 감긴 상기 나선부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 돌기부는 복수개로 제공되되, 각각의 상기 돌기부는 복수회로 감긴 상기 나선부 사이에서 동일선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 돌기부는 복수개로 제공되되, 각각의 상기 돌기부는 복수회로 감긴 상기 나선부 사이에서 서로 다른 선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 돌기부는 적어도 일측면은 곡면경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 돌기부의 높이는 상기 치형부의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 터빈의 실링 조립체.
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