KR101821503B1 - 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조 - Google Patents

터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조에 관한 것으로, 상부케이싱 및 하부케이싱을 연결하는 플랜지부 및 상기 플랜지부에 배치되고, 상기 플랜지부에 인접하여 흐르는 유체의 흐름을 안내하도록 제공되는 흐름가이드수단을 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 터빈의 내부케이싱 플랜지 부근에서의 증기 흐름 저항을 완화하여 증기 흐름을 원활하게 하는 효과가 있다.

Description

터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조{FLOW GUIDE STRUCTURE FOR TURBINE'S INNER CASING FLANGE}
본 발명은 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터빈의 내부케이싱 플랜지 부근에서의 증기 흐름 저항을 완화하여 증기 흐름을 원활하게 하는 구조에 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 압축기 섹션와 연소기 및 터빈 섹션을 포함하여 구성되고, 압축기 섹션의 회전에 의해 외부 공기가 흡입, 압축된 후 연소기로 보내지고, 연소기에서 압축공기와 연료의 혼합에 의해 연소가 이루어진다. 연소기에서 발생된 고온·고압의 가스는 터빈 섹션을 통과하면서 터빈의 로터를 회전시켜 발전기를 구동시킨다.
스팀터빈의 경우, 고압터빈 섹션과 중압터빈 섹션 및 저압터빈 섹션을 직렬 또는 병렬로 연결하여 로터를 회전시키는데, 직렬구조로 이루어지는 경우에는 고압터빈 섹션과 중압터빈 섹션 및 저압터빈 섹션이 하나의 로터를 공유한다.
스팀터빈에서 각각의 터빈들은 케이싱 내부의 로터를 중심으로 고정익과 회전익을 구비하고 있으며, 스팀이 고정익과 회전익을 통과하면서 로터를 회전시켜 발전기를 구동시킬 수 있다.
도 1에서는, 스팀터빈 내부에서 저압터빈의 내부케이싱이 도시된다. 동력증기는 고압터빈, 중압터빈, 저압터빈을 차례로 지나 마지막으로 저압터빈의 하단부에 배치되는 응축기로 흐르게 된다. 따라서 저압터빈의 다이아프램(2)을 통해 배출되는 동력증기는 저압터빈의 하단방향으로 이동하게 된다.
이때 다이아프램(2)에서 배치되는 일부 증기는 내부케이싱의 외측 둘레를 따라 상방향에서 하방향으로 흐르게 된다. 내부케이싱은 상부케이싱(3)과 하부케이싱(4)이 각각 플랜지(5a, 5b)에 의해 결합되는데, 대부분 외측 방향으로 단턱진 형상으로 제공된다.
결국 저압터빈의 외측 둘레를 따라 흐르는 증기는 도면부호 X 부근의 플랜지(5a, 5b)에서, 도 2에서와 같이 유동 저항을 받게 된다. 상부케이싱의 외측 둘레를 따라 하방향으로 이동하던 증기는 도면부호 Y 부근의 플랜지(5a)에서 90도 각도로 꺾이는 유동 저항을 받고, 이후 유속이 크게 저하되고 유동방향도 급격한 변화를 꺾게 된다.
일부는 플랜지(5b)의 하단부에서 난류를 발생시키기도 한다. 이는 플랜지(5a, 5b)의 단턱진 형상에 기인한다.
미국특허 등록번호:635204
본 발명은 상기와 같이 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 터빈의 내부케이싱 플랜지 부근에서의 증기 흐름 저항을 완화하여 증기 흐름을 원활하게 하는 구조를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조에 관한 것으로, 상부케이싱 및 하부케이싱을 연결하는 플랜지부를 밀폐하며 배치되고, 상기 플랜지부에 인접하여 흐르는 유체의 흐름을 안내하도록 제공되는 흐름가이드수단을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 흐름가이드수단은, 상기 플랜지부에 밀접하여 배치되는 플랫부와 상기 플랫부의 상단에 소정각도로 휘어 연결되고, 상기 상부케이싱에 고정되며, 상방향에서 하방향으로 흐르는 유체의 흐름을 안내하는 경사부 및 상기 플랫부의 하단에 절곡되어 연결 고정되는 절곡부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 흐름가이드수단은, 상기 플랜지부에 밀접하여 배치되는 플랫부와 상기 플랫부의 상단에 소정각도로 휘어 연결되고, 상기 상부케이싱에 고정되며, 상방향에서 하방향으로 흐르는 유체의 흐름을 안내하는 경사부 및 상기 플랫부의 하단에 소정각도로 휘어 연결되고, 상기 하부케이싱에 고정되며, 상기 경사부에 의해 안내된 유체의 난류 발생을 방지하도록 제공되는 슬로프부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 흐름가이드수단은, 상기 경사부에 배치되고, 상방향에서 하방향으로 흐르는 유체의 흐름을 상기 플랜지부 외측으로 분산시키는 가이드윙부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 경사부의 내측면에 고정핀으로 고정되는 완충바를 포함하되, 상기 완충바의 일단부는 상기 경사부에 밀접되고, 상기 완충바의 타단부는 상기 상부케이싱에 밀접되도록, 벤딩될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 경사부를 지지하도록, 상기 경사부와 상기 상부케이싱간에 배치되는 지지수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 지지수단은, 상기 경사부의 내측면 상부와 상기 상부케이싱간에 배치되는 제1 지지부재를 포함하되, 상기 제1 지지부재는, 상기 경사부의 내측면에 배치되는 제1 상측블록 및 상기 상부케이싱에 고정되고, 상기 제1 상측블록과 접촉되며 배치되는 제1 하측블록을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 지지부재는, 상기 제1 상측블록의 내부에 형성되고, 개방구측에 제1 가이드돌기가 배치된 제1 내부하우징과 상기 제1 내부하우징에 배치되고, 상기 제1 하측블록에 접촉되는 제1 탄성체 및 상기 제1 하측블록의 외측면에 형성되고, 상기 제1 가이드돌기가 안착되는 제1 가이드홈을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 지지수단은, 상기 경사부의 내측면 하부와 상기 상부케이싱간에 배치되는 제2 지지부재를 포함하되, 상기 제2 지지부재는, 상기 경사부의 내측면에 배치된 제2 상판에 고정된 제2 상측블록 및 상기 상부케이싱에 배치된 제2 하판에 고정되고, 상기 제2 상측블록과 접촉되며 배치되는 제2 하측블록을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 지지부재는, 상기 제2 상측블록의 내부에 형성되고, 개방구측에 제2 가이드돌기가 배치된 제2 내부하우징과 상기 제2 내부하우징에 배치되고, 상기 제2 하측블록에 접촉되는 제2 탄성체 및 상기 제2 하측블록의 외측면에 형성되고, 상기 제2 가이드돌기가 안착되는 제2 가이드홈을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 터빈의 내부케이싱 플랜지 부근에서의 유체 흐름을 안내하여 흐름 저항을 완화시킴으로써, 유체 흐름을 원활하게 하여, 궁극적으로는 터빈의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 터빈의 내부케이싱에서 증기 흐름을 나타낸 도면.
도 2는 종래 터빈의 내부케이싱 플랜지 부근에서의 증기 흐름을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명인 흐름가이드수단의 제1 실시예를 나타낸 도면.
도 4은 본 발명인 흐름가이드수단의 제2 실시예를 나타낸 도면.
도 5은 본 발명인 흐름가이드수단의 제3 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명인 흐름가이드수단의 제4 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명인 흐름가이드수단의 제5 실시예를 나타낸 도면.
도 8 및 도 9는 본 발명인 흐름가이드수단의 유무에 따른 터빈의 내부케이싱 플랜지 부근에서의 증기 압력 상태를 도시한 도면.
도 10 및 도 11은 본 발명인 흐름가이드수단의 유무에 따른 터빈의 내부케이싱 플랜지 부근에서의 증기 속도 상태를 도시한 도면.
도 12 및 도 13은 본 발명인 흐름가이드수단의 유무에 따른 터빈의 내부케이싱 플랜지 부근에서의 증기 속도 상태를 다른 지점에서 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명인 흐름가이드수단(100)의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3를 참고하면, 본 발명인 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조는 상부케이싱(20) 및 하부케이싱(30)을 연결하는 플랜지부(50)를 밀폐하며 배치되고, 상기 플랜지부(50)에 인접하여 흐르는 유체의 흐름을 안내하도록 제공되는 흐름가이드수단(100)을 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 상기 흐름가이드수단(100)은 플랫부(120), 경사부(110) 및 절곡부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 플랫부(120)는 상부케이싱(20)의 플랜지(51)과 하부케이싱(30)의 플랜지(53)의 외측 단부에 밀접하며 배치될 수 있다.
상기 플랜지부(50)는 상부플랜지(51)과 하부플랜지(53)을 지칭한다. 상부플랜지(51)과 하부플랜지(53)은 체결구(40)에 의해 결합될 수 있다.
그리고 상기 경사부(110)는 상기 플랫부(120)의 상단에 소정각도로 휘어 연결되고, 상기 상부케이싱(20)에 고정되며, 상방향에서 하방향으로 흐르는 유체의 흐름을 안내하도록 제공될 수 있다. 도 3에서와 같이 경사부(110)의 상측에 형성된 체결홀에 볼트(113)으로 고정될 수 있다. 체결홀은 증기의 흐름을 방해하지 않도록 내측으로 함몰된 형태로 가공될 수 있다.
다음 상기 절곡부(130)는 상기 플랫부(120)의 하단에 절곡되어 연결 고정될 수 있다. 볼트(133)에 의해 하부케이싱(30)의 플랜지(53) 하단에 고정될 수 있다.
이러한 구조로 인해 도 1에서와 같이 터빈의 인너 케이싱에서 분출되어 우회하여 흐르는 일부 증기는, 상기 경사부(110)를 따라 이동하게 되므로, 밀폐되어 있는 플랜지부(50)의 상단에서 흐름 저항을 받지 않게 된다. 즉 내부케이싱의 플랜지부(50)에서의 흐름이 원활하게 되는 것이다.
한편, 도 4은 본 발명인 흐름가이드수단(100)의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에서는 플랫부(120), 경사부(110) 및 절곡부(130)를 포함하는 상기 흐름가이드수단(100) 및 상기 경사부(110)의 내측면에 고정핀(143)으로 고정되는 완충바(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 플랫부(120), 경사부(110) 및 절곡부(130)에 대한 설명은 본 발명의 제1 실시예와 동일하므로, 이하 설명을 생략하도록 한다.
상기 완충바(140)는, 일단부는 상기 경사부(110)에 밀접되고, 타단부는 상기 상부케이싱(20)에 밀접되도록, 벤딩된 형태로 제공될 수 있다. 이러한 상기 완충바(140)는 판스프링과 같은 탄성이 있는 내열성 금속재질로 구현될 수 있다.
상기 완충바(140)는 터빈의 작동 중 진동, 충격 등에 의해 경사부(110)에 발생될 수 있는 눌림에 의한 홈, 손상 또는 열팽창에 의한 경사부(110)의 비틀림, 변형 등을 탄성에 의해 반작용으로 밀어주어 경사부(110)의 변형을 완화하는 기능을 하게 된다.
이러한 구조로 인해 도 1에서와 같이 터빈의 인너 케이싱에서 분출되어 우회하여 흐르는 일부 증기는, 상기 경사부(110)를 따라 이동하게 되므로, 밀폐되어 있는 플랜지부(50)의 상단에서 흐름 저항을 받지 않게 된다. 즉 내부케이싱의 플랜지부(50)에서의 흐름이 원활하게 되는 것이다.
그리고 완충바(140)에 의해 터빈의 작동 중 경사부(110)에 발생될 수 있은 눌림에 의한 손상, 열팽창에 의한 변형 등이 완화되어, 경사부(110)의 경사 형상이 비교적 일정하게 유지되므로, 증기의 흐름을 안정적으로 가이드할 수 있게 된다.
한편, 도 5은 본 발명인 흐름가이드수단(100)의 제3 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에서는 플랫부(120), 경사부(110) 및 절곡부(130)를 포함하는 상기 흐름가이드수단(100) 및 상기 경사부(110)를 지지하도록, 상기 경사부(110)와 상기 상부케이싱(20)간에 배치되는 지지수단(150)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 플랫부(120), 경사부(110) 및 절곡부(130)에 대한 설명은 본 발명의 제1 실시예와 동일하므로, 이하 설명을 생략하도록 한다.
상기 지지수단(150)은 상기 경사부(110)의 내측면 상부와 상기 상부케이싱(20)간에 배치되는 제1 지지부재(155) 및 상기 경사부(110)의 내측면 하부와 상기 상부케이싱(20)간에 배치되는 제2 지지부재(159)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 지지부재(155)는 제1 상측블록(151), 제1 하측블록(154), 제1 내부하우징(151a), 제1 가이드돌기(151b), 제1 탄성체(152) 및 제1 가이드홈(154a)을 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 제1 상측블록(151)은 상기 경사부(110)의 내측면 상단에 배치될 수 있으며, 내부에는 제1 내부하우징(151a)이 형성될 수 있고, 제1 내부하우징(151a)의 개방구측에는 제1 가이드돌기(151b)가 가공될 수 있다. 그리고 제1 내부하우징(151a) 내부에는 제1 탄성체(152)가 배치될 수 있다.
상기 제1 하측블록(154)은 상기 상부케이싱(20)에 고정되고, 상기 제1 상측블록(151)과 접촉되며 배치될 수 있으며, 상기 제1 상측블록(151)의 외측면에는 상기 제1 가이드돌기(151b)가 안착되는 제1 가이드홈(154a)이 가공될 수 있다.
상기 제1 탄성체(152)는 코일 스프링 형태로 구현될 수 있으며, 제1 탄성체(152)의 탄성력에 의해 제1 가이드돌기(151b)가 제1 가이드홈(154a)을 따라 이동하면서, 터빈의 작동 중 상기 경사부(110)에 발생될 수 있는 눌림에 의한 홈, 손상 또는 열팽창에 의한 변형 등을 완화시키게 된다.
이러한 기능은 상기 제2 지지부재(159)에 의해서도 함께 이뤄지게 된다.
상기 제2 지지부재(159)는 제2 상측블록(156), 제2 하측블록(158), 제2 내부하우징(156a), 제2 가이드돌기(156b), 제2 탄성체(157) 및 제2 가이드홈(158a)을 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 제2 상측블록(156)은 상기 경사부(110)의 내측면 하단에 배치될 수 있으며, 내부에는 제2 내부하우징(156a)이 형성될 수 있고, 제2 내부하우징(156a)의 개방구측에는 제2 가이드돌기(156b)가 가공될 수 있다. 그리고 제2 내부하우징(156a) 내부에는 제2 탄성체(157)가 배치될 수 있다.
상기 제2 하측블록(158)은 상기 상부케이싱(20)에 고정되고, 상기 제2 상측블록(156)과 접촉되며 배치될 수 있으며, 상기 제2 상측블록(156)의 외측면에는 상기 제1 가이드돌기(151b)가 안착되는 제2 가이드홈(158a)이 가공될 수 있다.
상기 제2 탄성체(157)는 코일 스프링 형태로 구현될 수 있으며, 제2 탄성체(157)의 탄성력에 의해 제2 가이드돌기(156b)가 제2 가이드홈(158a)을 따라 이동하면서, 터빈의 작동 중 상기 경사부(110)에 발생될 수 있는 눌림에 의한 홈, 손상 또는 열팽창에 의한 변형 등을 완화시키게 된다.
한편, 도 6은 본 발명인 흐름가이드수단(100)의 제4 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6를 참고하면 본 발명의 제4 실시예에서는 상기 흐름가이드수단(100)은 플랫부(120), 경사부(110) 및 슬로프부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 플랫부(120)는 상부케이싱(20)의 플랜지(51)과 하부케이싱(30)의 플랜지(53)의 외측 단부에 밀접하며 배치될 수 있다.
그리고 상기 경사부(110)는 상기 플랫부(120)의 상단에 소정각도로 휘어 연결되고, 상기 상부케이싱(20)에 고정되며, 상방향에서 하방향으로 흐르는 유체의 흐름을 안내하도록 제공될 수 있다.
다음 상기 슬로프부(160)는 상기 플랫부(120)의 하단에 소정각도로 휘어 연결되고, 상기 하부케이싱(30)에 고정되며, 상기 경사부(110)에 의해 안내된 유체의 난류 발생을 방지하도록 제공될 수 있다.
이러한 구조로 인해 도 1에서와 같이 터빈의 인너 케이싱에서 분출되어 우회하여 흐르는 일부 증기는, 상기 경사부(110)를 따라 이동하게 되므로, 밀폐되어 있는 플랜지부(50)의 상단에서 흐름 저항을 받지 않게 된다. 즉 내부케이싱의 플랜지부(50)에서의 흐름이 원활하게 되는 것이다.
그리고 플랜지부(50)의 하단에서는 상기 슬로프부(160)를 따라 증기가 이동하게 되므로 하부플랜지(53)의 하단에서 일부 증기의 난류 현상이 발생되지 않는다.
한편, 도 7은 본 발명인 흐름가이드수단(100)의 제5 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7를 참고하면, 본 발명의 제5 실시예에서는 상기 흐름가이드수단(100)은 플랫부(120), 경사부(110), 슬로프부(160) 및 가이드윙부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 플랫부(120)는 상부케이싱(20)의 플랜지(51)과 하부케이싱(30)의 플랜지(53)의 외측 단부에 밀접하며 배치될 수 있다.
그리고 상기 경사부(110)는 상기 플랫부(120)의 상단에 소정각도로 휘어 연결되고, 상기 상부케이싱(20)에 고정되며, 상방향에서 하방향으로 흐르는 유체의 흐름을 안내하도록 제공될 수 있다.
다음 상기 슬로프부(160)는 상기 플랫부(120)의 하단에 소정각도로 휘어 연결되고, 상기 하부케이싱(30)에 고정되며, 상기 경사부(110)에 의해 안내된 유체의 난류 발생을 방지하도록 제공될 수 있다.
또한 상기 가이드윙부(170)는 상기 경사부(110)에 배치되고, 상방향에서 하방향으로 흐르는 유체의 흐름을 상기 플랜지부(50) 외측으로 분산시키도록 제공될 수 있다. 상기 가이드윙부(170)가 상기 경사부(110)와 이루는 경사각도는 내부케이싱과 외부케이싱사이에 배치된 부품에 의해 증기의 흐름이 영향을 받지 않는 범위내에서 결정될 수 있다.
그리고 이러한 가이드윙부(170)는 경사부(110)상에서 플랜지부(50)의 길이방향 전체에 일체로 배치될 수도 있으며, 또는 경사부(110)상에서 플랜지부(50)의 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 짧게 분할되어 복수개가 배치되는 구조로 이뤄질 수도 있다.
이러한 구조로 인해 도 1에서와 같이 터빈의 인너 케이싱에서 분출되어 우회하여 흐르는 일부 증기는, 상기 경사부(110)를 따라 이동하게 되므로, 밀폐되어 있는 플랜지부(50)의 상단에서 흐름 저항을 받지 않게 된다. 즉 내부케이싱의 플랜지부(50)에서의 흐름이 원활하게 되는 것이다.
이때 가이드윙부(170)에 의해 증기의 흐름이 외측으로 분산되므로, 증기 흐름 저항은 더 낮아질 수 있다.
그리고 플랜지부(50)의 하단에서는 상기 슬로프부(160)를 따라 증기가 이동하게 되므로 하부플랜지(53)의 하단에서 일부 증기의 난류 현상이 발생되지 않는다.
본 발명의 실시예들에 설명은 상기와 같으며, 이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 증기 흐름에 대한 실험데이터를 살펴보도록 한다.
도 8 및 도 9는 본 발명인 흐름가이드수단의 유무에 따른 터빈의 내부케이싱 플랜지 부근에서의 증기 압력 상태를 도시한 도면이고, 도 10 및 도 11은 본 발명인 흐름가이드수단의 유무에 따른 터빈의 내부케이싱 플랜지 부근에서의 증기 속도 상태를 도시한 도면이며, 도 12 및 도 13은 본 발명인 흐름가이드수단의 유무에 따른 터빈의 내부케이싱 플랜지 부근에서의 증기 속도 상태를 다른 지점에서 나타낸 도면이다.
이하 도면에 게시된 압력값은 기본적으로 [Pa] 단위를 사용하고, 속도는 기본적으로 [m/s] 단위이나, 수치는 임의로 설정된 것으로서 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 적용되는 터빈에 따라 다른 수치값을 가질 수 있다.
우선 도 8 및 도 9를 참고하면, 도 8에서는 상부케이싱(3)과 하부케이싱(4)이 결합되는 플랜지부(5)가 단턱진 상태에서, 그대로 증기 흐름에 노출되어 있는 경우, 플랜지부(5)의 상측 단턱부에서 증기 흐름이 저항을 많이 받아, 주변부에 비해 붉은 색 또는 주황색 지수가 높게 나타나고 있다.
그에 비해 도 9를 참고하면, 플랜지부(50)를 덮고 있는 흐름가이드수단(100)에 의해 증기가 부드럽게 흐름을 유지하므로, 주변부에 비해 붉은색 또는 주황색 지수가 도 8에 비해 상대적으로 낮은 것을 보이고 있다.
다만 경사부(110)가 시작되는 부분에서는 증기 흐름이 약간 경사방향으로 흐르게 되므로, 주변에 비해 옅은 주황색 지수가 나타나기도 한다. 그리나 실제 증기 흐름에 큰 영향을 주는 것은 짙은 주황색 지수나 붉은 색이므로, 결과적으로 전체적인 증기 흐름은 향상되게 된다.
본 실험데이터상에서는 붉은색 지수가 짙어 질수록 압력이 높게 형성되는 영역이고, 푸른색 지수가 짙어 질수록 압력이 낮게 형성되는 영역이다.
다음 도 10 및 도 11를 참고하면, 도 10에서는 상부케이싱(3)과 하부케이싱(4)이 결합되는 플랜지부(5)가 단턱진 상태에서, 그대로 증기 흐름에 노출되어 있어, 플랜지부(5) 외측으로 증기 흐름이 상당히 많이 꺾이면서 유동하는 것을 볼 수 있다. 화살표는 증기 흐름의 속도 벡터를 나타낸다. 이에 따라 플랜지부(5)의 상단부를 지난 후에는 증기 유속이 청녹색에서 녹색 또는 노랑색으로 급격히 저하되는 것을 볼 수 있다.
그에 비해 도 10에서는 흐름가이드수단(100)이 플랜지부(50)를 덮으며 배치됨에 따라 증기 흐름이 경사부(110)를 따라 이동하므로, 속도 벡터의 흐름도 부드럽게 이어진다. 이로 인해 플랜지부(50)에 접해있는 플랫부(120)에 이르러서도 유속의 급격한 변화를 꺾지 않게 된다. 즉 증기 흐름 방향의 급격한 변화를 방지하여, 내부케이싱의 외주면에서의 증기 흐름을 보다 원활하게 할 수 있는 것이다.
본 실험데이터상에서는 노란색, 붉은색으로 짙어 질수록 유속 벡터 흐름 저항이 많이 받는 영역이고, 녹색, 푸른색으로 짙어 질수록 유속 벡터 흐름 저항이 적게 받는 영역이다.
다음 도 12 및 도 13를 참고하면, 도 12에서는 상부케이싱(3)과 하부케이싱(4)이 결합되는 플랜지부(5)가 단턱진 상태에서, 그대로 증기 흐름에 노출되어 있어, 플랜지부(5) 외측으로 증기 흐름이 상당히 많이 꺾이면서 유동하게 된다. 이에 따라 증기의 유속이 플랜지부(5)에서 급격히 감소하게 된다.
이에 비해 도 13를 참고하면 흐름가이드수단(100)이 배치됨에 따라 도 12에 비해 플랜지부(50)에서의 증기 흐름 유속이 상대적으로 빠르게 유지되고 있는 것을 볼 수 있다. 즉 흐름가이드수단(100) 주변부에서 푸른색 영역이 도 12에서보다 넓게 형성되어 있는 것을 파악할 수 있다.
본 실험데이터상에서는 붉은색으로 짙어 질수록 유속이 낮은 영역이고, 푸른색으로 짙어 질수록 유속이 빠른 영역이다.
본 발명은 상기 실험데이터와 같이 흐름가이드수단(100)를 플랜지부(50)에 배치함에 따라 내부케이싱의 외측 둘레를 따라 흐르는 증기 흐름이 플랜지부(50)에서 저항을 받지 않아, 증기 흐름이 부드럽게 이어질 뿐 아니라, 이에 따라 흐름 방향의 급격한 변화를 방지할 수 있으며, 유속이 저하되는 문제를 완화할 수 있게 된다.
이상의 사항은 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조의 특정한 실시예를 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.
20:상부케이싱 30:하부케이싱
40:체결구 50:플랜지부
51:상부 플랜지 53:하부 플랜지
100:흐름가이드수단 110:경사부
120:플랫부 130:절곡부
140:완충바 143:고정핀
150:지지수단 151:제1 상측블록
151a:제1 내부하우징 151b:제1 가이드돌기
152:제1 탄성체 154:제1 하측블록
154a:제1 가이드홈 155:제1 지지부재
156:제2 상측블록 156a:제2 내부하우징
156b:제2 가이드돌기 157:제2 탄성체
158:제2 하측블록 158a:제2 가이드홈
159:제2 지지부재 160:슬로프부
170:가이드윙부

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 상부케이싱 및 하부케이싱을 연결하는 플랜지부를 밀폐하며 배치되고, 상기 플랜지부에 인접하여 흐르는 유체의 흐름을 안내하도록 제공되는 흐름가이드수단; 및
    상기 흐름가이드수단을 지지하도록, 상기 흐름가이드수단과 상기 상부케이싱간에 배치되는 지지수단;을 더 포함하되,
    상기 흐름가이드수단은,
    상기 플랜지부에 밀접하여 배치되는 플랫부;
    상기 플랫부의 상단에 소정각도로 휘어 연결되고, 상기 상부케이싱에 고정되며, 상방향에서 하방향으로 흐르는 유체의 흐름을 안내하는 경사부; 및
    상기 플랫부의 하단에 절곡되어 연결 고정되는 절곡부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조.
  3. 상부케이싱 및 하부케이싱을 연결하는 플랜지부를 밀폐하며 배치되고, 상기 플랜지부에 인접하여 흐르는 유체의 흐름을 안내하도록 제공되는 흐름가이드수단; 및
    상기 흐름가이드수단을 지지하도록, 상기 흐름가이드수단과 상기 상부케이싱간에 배치되는 지지수단;을 더 포함하되,
    상기 흐름가이드수단은,
    상기 플랜지부에 밀접하여 배치되는 플랫부;
    상기 플랫부의 상단에 소정각도로 휘어 연결되고, 상기 상부케이싱에 고정되며, 상방향에서 하방향으로 흐르는 유체의 흐름을 안내하는 경사부; 및
    상기 플랫부의 하단에 소정각도로 휘어 연결되고, 상기 하부케이싱에 고정되며, 상기 경사부에 의해 안내된 유체의 난류 발생을 방지하도록 제공되는 슬로프부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 흐름가이드수단은,
    상기 경사부에 배치되고, 상방향에서 하방향으로 흐르는 유체의 흐름을 상기 플랜지부 외측으로 분산시키는 가이드윙부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 경사부의 내측면에 고정핀으로 고정되는 완충바;를 포함하되,
    상기 완충바의 일단부는 상기 경사부에 밀접되고, 상기 완충바의 타단부는 상기 상부케이싱에 밀접되도록, 벤딩되어 있는 것을 특징으로 하는 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조.
  6. 삭제
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 지지수단은,
    상기 경사부의 내측면 상부와 상기 상부케이싱간에 배치되는 제1 지지부재;를 포함하되,
    상기 제1 지지부재는,
    상기 경사부의 내측면에 배치되는 제1 상측블록; 및
    상기 상부케이싱에 고정되고, 상기 제1 상측블록과 접촉되며 배치되는 제1 하측블록;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 지지부재는,
    상기 제1 상측블록의 내부에 형성되고, 개방구측에 제1 가이드돌기가 배치된 제1 내부하우징;
    상기 제1 내부하우징에 배치되고, 상기 제1 하측블록에 접촉되는 제1 탄성체; 및
    상기 제1 하측블록의 외측면에 형성되고, 상기 제1 가이드돌기가 안착되는 제1 가이드홈;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지수단은,
    상기 경사부의 내측면 하부와 상기 상부케이싱간에 배치되는 제2 지지부재;를 포함하되,
    상기 제2 지지부재는,
    상기 경사부의 내측면에 배치된 제2 상판에 고정된 제2 상측블록; 및
    상기 상부케이싱에 배치된 제2 하판에 고정되고, 상기 제2 상측블록과 접촉되며 배치되는 제2 하측블록;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 지지부재는,
    상기 제2 상측블록의 내부에 형성되고, 개방구측에 제2 가이드돌기가 배치된 제2 내부하우징;
    상기 제2 내부하우징에 배치되고, 상기 제2 하측블록에 접촉되는 제2 탄성체; 및
    상기 제2 하측블록의 외측면에 형성되고, 상기 제2 가이드돌기가 안착되는 제2 가이드홈;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 내부케이싱 플랜지의 흐름 가이드 구조.


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