KR100364177B1 - 증기 터빈의 연결 고정 블레이드 - Google Patents

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Abstract

증기 터빈의 고압 및 중압 터빈에 이용되는 2단 연결 고정 블레이드에 관한 것으로, 고정 블레이드를 용접 결합으로써 볼트 결합을 대신하여 분리 가능하게 하고 보수 및 점검을 용이하게 하며 조립 공정수를 감소한다.
고정 블레이드(전단)(2), 외측 링 전방부(1), 내측 링 전방부(3)는 용접에 의해 일체 구조로 되고, 외측 링 후방부(21), 고정 블레이드(후단)(22), 내측 링 후방부(23)도 용접에 의해 일체화한다. 외측 링 전방부(1), 외측 링 중앙부(10), 외측 링 후방부(21)는, 각각 결합부(4)와 결합부(11), 결합부(12)와 결합부(24)에서 결합되면, 볼트 구멍(5, 14, 25)은 위치가 정확히 일치하여, 연결 볼트(30)에 의해 3개의 구멍이 일체적으로 연결된다. 이와 같이 연결하여 가동 블레이드(33, 35) 사이에 배치하고, 시일 장착부(6, 26)에는 래버린스 시일부(32, 34)가, 시일 핀용 홈(13, 27)에는 시일 핀(31, 34)이 장착된다. 각 고정 블레이드는 연결 볼트(30)에 의해 연결되기 때문에 보수 및 점검이 용이하고 조립 공정수도 감소한다.

Description

증기 터빈의 연결 고정 블레이드{STEAM TURBINE JOINTED STATIONARY BLADE}
본 발명은 증기 터빈의 연결 고정 블레이드에 관한 것으로, 특히 고압 및 중압 터빈에 적용되는 2단 연결 고정 블레이드에 있어서 전단과 후단의 고정 블레이드를 고정하는 외측 링을 볼트 결합으로 하여 분리하기 용이한 구조로 하고 조립 공정수의 감소와 유지 보수성을 향상시킨 것이다.
증기 터빈의 고압 및 중압 터빈에서는 전후에 서로 인접하는 고정 블레이드를 연결하여 고정한 2단 연결 고정 블레이드를 이용하는 예가 시도되고 있고, 도 4는 이 2단 연결 고정 블레이드의 조립 상태를 나타내는 단면도이고, 도 5는 조립전의 상태를 나타내는 2개의 고정 블레이드 구조체를 도시하는 단면도이다. 도 5에 있어서, 종래의 2단 연결 고정 블레이드는 증기 흐름 방향(S)의 전류측(前流側)의 고정 블레이드(전단)(42)는 외측 링 전방부(41)와 내측 링 전방부(43)가 용접에 의해 고정되어 일체화 구조로 되어 있고, 후류(後流)의 고정 블레이드(후단)(52)도 외측 링 후방부(51)와 내측 링 후방부(53)가 용접에 의해 고정되어 일체화 구조로 되어 있다. 이들 일체화된 고정 블레이드(42, 52)는 외측 링 전방부(41)와후방부(51)가 참조부호(70)로 나타내는 위치에서 전자 빔 용접에 의해 고정되어 일체화 구조의 2단 연결 고정 블레이드를 구성하고 있다. 또, 후술하는 바와 같이, 내측 링 전방부(43), 내측 링 후방부(53)에는 각각 래버린스 시일부를 장착하는 시일 장착부(44, 54)가 가공되어 있다. 또, 외측 링 후방부(51)에는 시일 핀용 홈(55, 56)이 가공되어 있다.
도 5는 2단 연결 고정 블레이드의 결합전의 상태를 나타낸 것이고, 도 5a는 고정 블레이드(전단), 도 5b는 고정 블레이드(후단)의 일체화 구조를 각각 나타내며, 도 5a에 있어서, 고정 블레이드(전단)(42)에는 외측 링 전방부(41)가 용접부(45, 46)에 의해 외측에 고정되고, 내측 링 전방부(43)도 용접부(47, 48)에 의해 내측에 장착되며 일체화 구조로 되어 있다. 또 내측 링 전방부(43)에는 래버린스 시일부가 장착되는 시일 장착부(44)가 가공되어 있다.
도 5b에 있어서, 고정 블레이드(후단)(52)에는 외측 링 후방부(51)가 용접부(57, 59)에 의해 장착되지만, 외측 링 후방부(51)는 참조부호(51a), 참조부호(51b), 참조부호(51c)로 이루어지고, 각각 참조부호(51a)와 참조부호(51b)는 용접부(58)와 용접부(59)에 의해 고정되며, 참조부호(51b)와 참조부호(51c)는 용접부(56)와 용접부(57)에 의해 고정되어 일체화 구조로 되어 있다. 또, 고정 블레이드(후단)(52)의 내측에는 내측 링 후방부(53)가 용접부(60, 61)에 의해 장착되고, 내측 링 후방부(53)에도 시일 장착부(54)가 가공되며 또한 시일 핀용 홈(55, 56)도 가공되어 있다. 이와 같이 각각 일체화된 고정 블레이드(전단)(42)와 고정 블레이드(후단)(52)는 도 4에 도시하는 바와 같이 참조부호(70)의 위치에서 전자 빔 용접되어 2단 연결 고정 블레이드를 구성하고 있다.
전술한 바와 같이 종래의 2단 연결 고정 블레이드는, 외측 링, 고정 블레이드, 내측 링이 모두 TIG 또는 MAG 용접에 의해 일체화 구조로 되어 있고, 전단 및 후단의 구조체는 외측 링 전방부과 후방부가 전자 빔 용접에 의해 고정되어 2단 고정 블레이드가 일체 구조로 되어 있다. 따라서, 보수 및 점검시에는 전단과 후단을 분리할 수 없어 작업이 곤란하다. 또, 그 용접 작업도 상당한 공정수로 되고, 특히 외측 링 전방부(41)와 후방부(51)의 접합은 외측 링 전체 주위의 용접으로 되어 용접 지그 등도 대규모로 되며 공정수도 증대한다.
그러므로 본 발명에서는 외측 링 전방부과 외측 링 후방부의 연결을 종래의 용접 방식으로부터 볼트 결합 방식으로 하여 보수 및 점검을 용이하게 하고, 조립 작업의 공정수도 저감할 수 있는 구조의 증기 터빈의 연결 고정 블레이드를 제공하는 것을 과제로 하여 이루어진 것이다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해서 다음 수단을 제공한다.
외측 링과 고정 블레이드의 외측, 동일 고정 블레이드의 내측과 내측 링을 각각 용접에 의해 결합하여 일체화한 고정 블레이드 구조체를 전단과 후단에 배치하고 상기 각 외측 링끼리를 결합한 증기 터빈의 연결 고정 블레이드에 있어서, 상기 전단과 후단의 외측 링끼리는 볼트로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 증기 터빈의 연결 고정 블레이드를 제공한다.
본 발명의 연결 고정 블레이드에서는 일체화한 전단과 후단의 고정 블레이드 구조체가 각각 외측 링 측에서 볼트에 의해 결합되어 있기 때문에 분리가 가능하고 보수 및 점검이 용이해진다. 종래의 연결 고정 블레이드는 전단과 후단이 전자 빔 용접에 의해 고정되어 일체화 구조로 되어 있었기 때문에 분해를 할 수 없어 보수 및 점검 작업이 어려워지고 또 그 전자 빔 용접 작업도 외측 링의 전체 주위에 걸쳐 대규모의 지그를 필요로 하며 공정수도 증대하였지만, 본 발명에서는 볼트의 연결 작업만으로 되어 조립 공정수도 감소된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 터빈의 연결 고정 블레이드의 단면도,
도 2는 도 1에 있어서의 X-X선을 따라 절취한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 터빈의 연결 고정 블레이드의 조립전의 상태를 나타내는 단면도로서, 도 3a는 전방부, 도 3b는 중앙부, 도 3c는 후방부를 각각 나타내는 도면,
도 4는 종래의 증기 터빈의 연결 고정 블레이드의 단면도,
도 5는 종래의 증기 터빈의 연결 고정 블레이드의 결합전의 상태를 나타내는 단면도로서, 도 5a는 고정 블레이드 전단, 도 5b는 고정 블레이드 후단의 부분을 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 외측 링 전방부 2 : 고정 블레이드(전단)
3 : 내측 링 전방부 4, 11, 12, 24 : 결합부
5, 14, 25 : 볼트 구멍 6, 26 : 시일 장착부
10 : 외측 링 중앙부 13, 27 : 시일 핀용 홈
21 : 외측 링 후방부 22 : 고정 블레이드(후단)
23 : 내측 링 후방부 30 : 연결 볼트
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면에 근거하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 터빈의 연결 고정 블레이드의 단면도이고, 도 2는 도 1에 있어서의 X-X선을 따라 절취한 도면이고, 도 3은 연결전의 고정 블레이드의 각 분할 부분의 단면도이다. 우선 도 3에 있어서, 도 3a는 고정 블레이드(전단) 부분이고, 도 3b는 외측 링 중앙 부분이고, 도 3c는 고정 블레이드(후단) 부분의 단면도이다.
도 3a에 있어서, 고정 블레이드(전단)(2)의 외측에는 외측 링 전방부(1)가 종래와 마찬가지로 용접 결합되고, 내측에도 마찬가지로 내측 링 전방부(3)가 용접 결합되어 일체화 구조로 되어 있다. 내측 링 전방부(3)에는 래버린스 시일부가 장착되는 시일 장착부(6)가 가공되어 있다. 또, 외측 링 전방부(1)에는 볼트의 머리부의 구멍으로 되는 볼트 구멍(5)이 관통되어 가공되고, 우측 단부에는 결합부(4)의 단부가 가공되어 다음에 설명하는 외측 링 중앙부의 단부와 결합하여 연결된다.
도 3b는 외측 링 중앙부(10)를 나타내고, 양 단부에는 결합부(11, 12)가 형성되며, 결합부(11)는 외측 링 전방부(1)의 결합부(4)와 결합한다. 결합부(12)는 다음에 설명하는 외측 링 후방부의 단부와 결합하여 연결한다. 중앙부에는 외측 링 전방부(1)의 볼트 구멍과 연통하는 볼트 구멍(14)이 관통하여 형성되고, 또 시일 핀용 홈(13)이 형성되어 있다.
도 3c는 후단의 일체화 구조 부분을 나타내고, 고정 블레이드(후단)(22)의 외측에는 외측 링 후방부(21)가 종래와 마찬가지로 용접에 의해 장착되어 있고, 외측 링 후방부(21)의 좌측 단부측에는 외측 링 중앙부(10)의 결합부(12)와 결합하는 결합부(24)가 형성되며, 중앙부에는 외측 링 중앙부(10)의 볼트 구멍(14)과 연통하여 볼트 선단부가 들어가는 볼트 구멍(25)이 형성되어 있다. 또, 우측의 주위면에는 시일 핀용 홈(27)이 가공되어 있다. 또한, 고정 블레이드(후단)(22)의 내측에는 내측 링 후방부(23)가 종래와 마찬가지로 용접에 의해 장착되어 있고, 내측 링 후방부(23)에는 래버린스 시일부가 장착되는 시일 장착부(26)가 가공되어 있다.
도 1은 상기에서 설명한 도 3에 나타내는 각 분할 부분을 연결하여 일체화하여 증기 터빈의 블레이드를 구성한 도면이다. 도면에 있어서 외측 링 전방부(1), 외측 링 중앙부(10), 외측 링 후방부(21)는, 각각 결합부(4)와 결합부(11), 결합부(12)와 결합부(24)가 각각 맞물려 결합하고 있고, 이와 같이 결합함으로써 볼트 구멍(5, 14, 25)의 위치 정렬이 용이해져서 외측 링은 일체화하여 접합된다. 이 상태로 연결 볼트(30)를 볼트 구멍(5)으로부터 볼트 구멍(14)을 통과하여 볼트구멍(25)까지 나사 결합하여 삽입함으로써 외측 링(1, 10, 21)이 단단하게 고정되어 일체화된다.
도 2는 도 1에 있어서의 X-X선을 절취한 도면으로, 외측 링 전방부(1)는 환형이고, 주위에 복수의 연결 볼트(30)가 삽입되어 전후의 외측 링 전방부(1), 외측 링 후방부(21) 사이를 고정하고 있다. 또, 도면에서는 연결 볼트(30)의 간격은 링의 중심이 이루는 각도를 14˚로 설정하여 도시하고 있지만, 이 배열에는 한정되지 않는다.
도 1로 되돌아가서, 상기와 같이 연결 볼트(30)에 의해 연결된 2단 연결 고정 블레이드는, 가스 흐름 방향(S)으로 고정 블레이드(전단)(2), 가동 블레이드(33), 고정 블레이드(후단)(22), 가동 블레이드(35)를 배열하고, 내측 링 전방부(3)의 시일 장착부(6)에는 래버린스 시일부(32)가, 또 내측 링 후방부(23)의 시일 장착부(26)에는 래버린스 시일부(34)가 각각 장착되어 로터 디스크(38)측과 시일부를 구성한다.
또, 외측 링(10)의 시일 핀용 홈(13)에는 시일 핀(31)이 장착되어 가동 블레이드(33) 선단부와의 사이에 시일부를 구성하고, 외측 링(21)의 시일 핀용 홈(27)에도 시일 핀(34)이 장착되어 가동 블레이드(35) 선단부와 시일부를 구성한다.
이상에서 설명한 실시예의 연결 고정 블레이드에 의하면, 외측 링을 전방부(1), 중앙부(10), 후방부(21)의 3분할로 하고, 외측 링 전방부(1)와 고정 블레이드(전단)(2) 및 내측 링 전방부(3)는 용접에 의해 일체화 구조로 하며, 외측 링 후방부(21), 고정 블레이드(후단)(22) 및 내측 링 후방부(23)도 마찬가지로 용접에 의한 일체화 구조로 하며, 이들 외측 링 전방부(1), 중앙부(10), 후방부(21)를 연결 볼트(30)에 의해 단단히 연결하여 고정하도록 한다. 이에 의해 종래의 용접에 의해 일체화된 2단 연결 고정 블레이드에 비해서 분리 및 분해가 가능해지고 유지 보수가 용이하며 조립 공정수도 감소하게 된다.
본 발명의 증기 터빈의 연결 고정 블레이드는, 외측 링과 고정 블레이드의 외측, 동일 고정 블레이드의 내측과 내측 링을 각각 용접에 의해 결합하여 일체화한 고정 블레이드 구조체를 전단과 후단에 배치하고 상기 각 외측 링끼리를 결합한 증기 터빈의 연결 고정 블레이드에 있어서, 상기 전단과 후단의 외측 링끼리는 볼트에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 연결 구조에 의해 전단과 후단측의 분리가 가능해지고, 종래의 전자 빔 용접에 의한 일체화 구조에 비해서 보수 및 점검이 용이해지며 또한 조립 공정수도 볼트 결합의 작업만으로 되기 때문에 감소되는 것이다.

Claims (1)

  1. 외측 링과 고정 블레이드의 외측, 상기 고정 블레이드의 내측과 내측 링을 각각 용접에 의해 결합하여 일체화한 고정 블레이드 구조체를 전단과 후단에 배치하고 상기 각 외측 링끼리를 결합한 증기 터빈의 연결 고정 블레이드에 있어서,
    상기 전단과 후단의 외측 링끼리는 볼트에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는
    증기 터빈의 연결 고정 블레이드.
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