KR101898389B1

KR101898389B1 - 브러시 실 어셈블리

Info

Publication number: KR101898389B1
Application number: KR1020170078146A
Authority: KR
Inventors: 파루크 아싯 마흐믓
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2018-09-12
Also published as: US20180363780A1; JP6554713B2; US10663064B2; EP3418499B1; EP3418499A1; JP2019007613A

Abstract

브러시 실 어셈블리가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리는 케이싱의 내부에서 회전되는 회전체의 외주면을 감싸며 위치되고, 상기 회전체를 향해 경사지게 연장된 브러시 부; 상기 브러시 부와 밀착되어 지지하고 상기 회전체에 대해 경사지게 연장된 지지 브러시 부; 및 상기 브러시 부와 상기 지지 브러시 부가 부분 삽입된 상태로 감싸며 지지하는 지지부를 포함한다.

Description

브러시 실 어셈블리{Brush seal assembly}

본 발명은 브러시 실 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압의 유체에 의한 브러시 부의 변형을 방지하기 위한 브러시 실 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 터빈(turbine)은 가스나 스팀(steam) 등 유체의 열에너지를 기계에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생 장치로, 유체에 의해 축 회전되도록 복수 개의 회전익(bucket)을 포함하는 로터(rotor)와, 로터의 둘레를 감싸며 설치되고 복수 개의 고정익(diaphram)이 구비된 케이싱(casing)을 포함하고 있다.

상기 터빈 중 가스터빈은 압축기와 연소기 및 터빈을 포함하여 구성되고, 압축기의 회전에 의해 외부 공기가 흡입, 압축된 후 연소기로 공급된다. 연소기에서는 압축공기와 연료의 혼합에 의해 연소가 이루어지고 상기 연소기에서 발생된 고온, 고압의 가스는 터빈을 통과하면서 터빈의 로터를 회전시켜 발전기를 구동 시킨다.

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.

종래에는 통상적으로 라비린스 실(labyrinth seal)을 적용하여 실링(sealing)하였고, 최근에는 라비린스 실에 브러시(brush)를 결합한 브러시 실(brush seal)을 적용하여 고정체와 회전체 사이 간극을 없애고 유연하게 서로 접촉하는 형태로 실링하는 기술이 개발되고 있다.

US 6790001B2 (2004. 9. 14 등록)

본 발명의 실시 예들은 회전체와, 상기 회전체를 감싸는 브러시 실 어셈블리의 실링 안전성 향상을 통해 가스터빈의 안정적인 작동과 출력 향상을 도모하고자 한다.

본 발명의 실시 예들은 가스터빈에 구비된 로터를 감싸는 브러시 실 어셈블리의 실링 안전성과, 브러시 실 어셈블리를 구성하는 구성요소들의 변형과 응력 집중으로 인한 문제점을 최소화 하고자 한다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 브러시 실 어셈블리는 케이싱(3)의 내부에서 회전되는 회전체(2)의 외주면을 감싸며 위치되고, 상기 회전체(2)를 향해 경사지게 연장된 브러시 부(10); 상기 브러시 부(10)와 밀착되어 지지하고 상기 회전체(2)에 대해 경사지게 연장된 지지 브러시 부(20); 및 상기 브러시 부(10)와 상기 지지 브러시 부(20)가 부분 삽입된 상태로 감싸며 지지하는 지지부(30)를 포함하고, 상기 지지부(30)는 상기 브러시 부(10)의 측면과 부분적으로 접촉되는 제1 지지부(32)와, 상기 브러시 부(10)와 밀착된 반대측인 상기 지지 브러시 부(20)의 타측을 지지하는 제2 지지부(34)와, 상기 제1 지지부(32)와 상기 제2 지지부(34) 사이에 위치되고 상기 브러시 부(10)와 상기 지지 브러시 부(20)를 동시에 지지하는 제3 지지부(36)를 포함하되, 상기 브러시 부(10)는 상기 제1,3 지지부(32, 36)에 반경방향으로 연장된 일측 단부가 부분 삽입되어 면접촉된 상태가 유지되고, 상기 제3 지지부(36)는 상기 제1,2 지지부(32, 34)와 각각 면접촉된 부분이 비대칭으로 접촉되며, 상기 제1 지지부(32)는 상기 제3 지지부(36)와 밀착된 구간에 형성된 제1 경사부(32a)와, 상기 제1 경사부(32a)가 상기 회전체(2)를 향해 연장된 단부에서 상기 브러시부(10)와 부분 접촉되도록 연장된 제1 절곡부(32b)와, 상기 제1 절곡부(32b)의 연장된 단부에서 상기 브러시 부(10)의 외측으로 연장되고 단부가 상기 회전체(2)를 향해 수직으로 절곡된 제2 절곡부(32c)를 포함하고,
상기 제3 지지부(36)는 상기 제1 경사부(32a)와 마주보며 대응되는 길이로 접촉되는 제3 경사부(36a)와, 상기 브러시 부(10)를 향해 연장된 제3 경사부(36a)의 연장된 단부에서 상기 브러시 부(10)의 외측을 감싸며 절곡된 제3 절곡부(36b)와, 상기 제3 절곡부(36b)의 절곡된 단부에서 상기 지지 브러시 부(20)의 외측과 면접촉되어 회전체(2)의 축 방향으로 연장된 제4 연장부(36c)와, 상기 제4 연장부(36c)의 연장된 단부에서 상기 지지 브러시 부(20)의 반경 방향 외측으로 연장된 제5 연장부(36d)와, 상기 제5 연장부(36d)의 연장된 단부에서 반경 방향 외측을 향해 일측 방향으로 경사진 제4 경사부(36e)를 포함하며,
상기 제2 지지부(34)는 상기 제3 지지부(36)와 경사지게 부분적으로 밀착된 제2 경사부(34a)와, 상기 제2 경사부(34a)의 연장된 단부에서 상기 지지 브러시 부(20)를 향해 연장된 제1 연장부(34b)와, 상기 제1 연장부(34b)의 단부에서 상기 지지 브러시 부(20)가 부분 삽입되는 홈부(34c)와, 상기 홈부(34c)에서 상기 지지 브러시 부(20)와 마주보며 상기 회전체(2)를 향해 연장된 제2 연장부(34d)를 포함하고,
상기 제3 경사부(36a)와 제5 연장부(36d)가 비대칭으로 형성되어 고압의 유체에 의한 가압력이 가해지는 경우에도 상기 제1 지지부(32)와 제2 지지부(34)로 응력이 지지 분산되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 경사부(32a)는 상기 브러시 부(10)의 전방을 향해 경사진다.
상기 제1 지지부(32)는 상기 브러시 부(10)로 유입되는 고압의 유체를 상기 회전체(2)와 인접한 상기 브러시 부(10)의 단부로 가이드 하기 위해 전면에서 상기 회전체(2)를 향해 경사진 유체 가이드 부(32d)를 포함한다.
상기 브러시 부(10)와 마주보는 상기 제1 지지부(32) 사이에는 이격된 제1 공간(S1)이 형성된다.
상기 제1 절곡부(32b)와 상기 제3 절곡부(36b)는 서로 마주보며 동일 길이로 연장된다.
상기 제4 연장부(36c)는 상기 지지 브러시 부(20)의 축 방향 전체 길이를 L이라 할 때 2/3L 이상의 길이로 면접촉된다.
상기 제2 지지부(34)는 상기 지지 브러시 부(20)를 경유한 유체가 상기 제2 지지부(34)를 최단 거리로 경유하여 상기 회전체(2)의 축 방향으로 이동 되도록 상기 제2 연장부(34d)의 연장된 단부에서 상측을 향해 경사진 제3 경사부(34e); 상기 제3 경사부(34e)의 경사진 단부에서 상기 회전체(2)의 축 방향으로 소정의 길이로 연장된 제3 연장부(34f)를 포함한다.
상기 제3 연장부(34f)는 상기 홈부(34c)가 축 방향으로 연장된 길이 보다 길게 연장된다.
상기 홈부(34c)는 상기 회전체(2)의 축 방향에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 홈부(34c)에 상기 지지 브러시 부(20)가 밀착되게 삽입된다.
상기 브러시 부(10)와 상기 지지 브러시 부(20)는 각각 서로 다른 각도로 상기 회전체(2)를 향해 연장된다.
상기 브러시 부(10)는 상기 회전체(2)의 회전 방향으로 경사진다.
상기 브러시 부(10)는 제1 경사각(α1)으로 상기 회전체(2)를 향해 경사지게 연장되고, 상기 지지 브러시 부(20)는 제2 경사각(α2)으로 상기 회전체(2)를 향해 경사지며, 상기 제2 경사각(α2)이 상기 제1 경사각(α1)보다 경사 각도가 크게 경사진다.
상기 브러시 부(10)는 상기 회전체(2)의 외주면과 접촉되고, 상기 지지 브러시 부(20)는 상기 회전체(2)의 외주면과 이격된다.
상기 브러시 부(10)는 소정의 직경을 갖는 다수개의 단위 브러시로 구성되고, 상기 지지 브러시 부(20)는 상기 회전체의 축 방향으로 상기 브러시 부(10)의 폭에 따른 길이보다 길게 연장된다.
상기 브러시 부(10)는 동일한 직경과 길이 및 간격으로 독립적으로 배치된 다수개의 단위 브러시로 구성되거나, 다수개의 단위 브러시가 하나의 군을 이뤄 상기 회전체를 향해 배치된 어느 하나의 구성으로 이루어진다.
상기 지지 브러시 부(20)는 소정의 두께와 폭 및 길이를 갖는 플레이트 형태
상기 지지 브러시 부(20)와 마주보는 상기 제2 지지부(34) 사이에는 이격된 제2 공간(S2)이 형성된다.

본 발명의 다른 실시 예에 의한 브러시 실 어셈블리는 터빈의 케이싱(3) 내부에서 회전되는 로터(2a)의 외주면을 감싸며 위치되고, 상기 로터(2a)를 향해 경사지게 연장된 브러시 부(100); 상기 브러시 부(100)와 밀착되고 상기 브러시 부(100)를 지지하며 상기 로터(2a)에 대해 경사지게 연장된 지지 브러시 부(200); 및 상기 브러시 부(100)와 상기 지지 브러시 부(200)를 지지하는 지지부(300)를 포함하되, 상기 지지 브러시 부(200)는 상기 로터(2a)를 향해 연장된 길이가 상기 브러시 부(100)를 향해 연장된 길이 보다 길게 연장되고, 상기 지지부(300)는 상기 브러시 부(100)의 측면과 부분적으로 접촉되는 제1 지지부(320)와, 상기 브러시 부(100)와 밀착된 반대측인 상기 지지 브러시 부(200)의 타측을 지지하는 제2 지지부(340)와, 상기 제1 지지부(320)와 상기 제2 지지부(340) 사이에 위치되고 상기 브러시 부(100)와 상기 지지 브러시 부(200)를 동시에 지지하는 제3 지지부(360)를 포함하며,
상기 브러시 부(100)는 상기 제1,3 지지부(320, 360)에 반경방향으로 연장된 일측 단부가 부분 삽입되어 면접촉된 상태가 유지되고, 상기 제3 지지부(360)는 상기 제1,2 지지부(320, 340)와 각각 면접촉된 부분이 비대칭으로 접촉되며, 상기 제1 지지부(320)는 상기 제3 지지부(360)와 밀착된 구간에 형성된 제1 경사부(320a)와, 상기 제1 경사부(320a)가 상기 로터(2a)를 향해 연장된 단부에서 상기 브러시 부(100)와 부분 접촉되도록 연장된 제1 절곡부(320b)와, 상기 제1 절곡부(320b)의 연장된 단부에서 상기 브러시 부(100)의 외측으로 연장되고 단부가 상기 로터(2a)를 향해 수직으로 절곡된 제2 절곡부(320c)를 포함하고,
상기 제3 지지부(360)는 상기 제1 경사부(320a)와 마주보며 대응되는 길이로 접촉되는 제3 경사부(360a)와, 상기 브러시 부(100)를 향해 연장된 제3 경사부(360a)의 연장된 단부에서 상기 브러시 부(100)의 외측을 감싸며 절곡된 제3 절곡부(360b)와, 상기 제3 절곡부(360b)의 절곡된 단부에서 상기 지지 브러시 부(200)의 외측과 면접촉되어 로터(2a)의 축 방향으로 연장된 제4 연장부(360c)와, 상기 제4 연장부(360c)의 연장된 단부에서 상기 지지 브러시 부(200)의 반경 방향 외측으로 연장된 제5 연장부(360d)와, 상기 제5 연장부(360d)의 연장된 단부에서 반경 방향 외측을 향해 일측 방향으로 경사진 제4 경사부(360e)를 포함하며,
상기 제2 지지부(340)는 상기 제3 지지부(360)와 경사지게 부분적으로 밀착된 제2 경사부(340a)와, 상기 제2 경사부(340a)의 연장된 단부에서 상기 지지 브러시 부(200)를 향해 연장된 제1 연장부(340b)와, 상기 제1 연장부(340b)의 단부에서 상기 지지 브러시 부(200)가 부분 삽입되는 홈부(340c)와, 상기 홈부(340c)에서 상기 지지 브러시 부(200)와 마주보며 상기 로터(2a)를 향해 연장된 제2 연장부(340d)를 포함하고,
제3 경사부(360a)와 제5 연장부(360d)가 비대칭으로 형성되어 고압의 유체에 의한 가압력이 가해지는 경우에도 상기 제1 지지부(320)와 제2 지지부(340)로 응력이 지지 분산되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 경사부(320a)는 상기 브러시 부(100)의 전방을 향해 경사진다.
상기 제1 지지부(320)는 상기 브러시 부(100)로 유입되는 고압의 유체를 상기 로터(2a)와 인접한 상기 브러시 부(100)의 단부로 가이드 하기 위해 전면에서 상기 로터(2a)를 향해 경사진 유체 가이드 부(320d)를 포함한다.
상기 브러시 부(100)와 마주보는 상기 제1 지지부(320) 사이에는 이격된 제1 공간(S1)이 형성된다.
상기 지지 브러시 부(200)와 마주보는 상기 제2 지지부(340) 사이에는 이격된 제2 공간(S2)이 형성된다.
상기 제1 절곡부(320b)와 상기 제3 절곡부(360b)는 서로 마주보며 동일 길이로 연장된다.
상기 제4 연장부(360c)는 상기 지지 브러시 부(200)의 축 방향 전체 길이를 L이라 할 때 2/3L 이상의 길이로 면접촉된다.
상기 제2 지지부(340)는 상기 지지 브러시 부(200)를 경유한 유체가 상기 제2 지지부(340)를 최단 거리로 경유하여 상기 로터(2a)의 축 방향으로 이동 되도록 상기 제2 연장부(340d)의 연장된 단부에서 상측을 향해 경사진 제3 경사부(340e); 상기 제3 경사부(340e)의 경사진 단부에서 상기 로터(2a)의 축 방향으로 소정의 길이로 연장된 제3 연장부(340f)를 포함한다.
상기 제2 지지부(340)는 상기 제1 지지부(320) 보다 상기 로터(2a)의 축 방향에서 연장된 길이가 길게 연장된다.
상기 로터(2a)의 축 방향으로 이동하는 유체는 상기 브러시 부(100)가 위치된 곳이 고압 영역에 해당되고, 상기 지지 브러시 부(200)가 위치된 곳이 저압 영역에 해당되며, 상기 브러시 부(100)가 상기 로터(2a)의 외주면과 접촉되고 상기 지지 브러시 부(200)는 상기 로터(2a)의 외주면과 이격 간격이 유지된다.
상기 브러시 부(100)는 제1 경사각(α1)으로 상기 로터(2a)를 향해 경사지게 연장되고, 상기 지지 브러시 부(200)는 제2 경사각(α2)으로 상기 로터(2a)를 향해 경사지며, 상기 제2 경사각(α2)이 상기 제1 경사각(α1)보다 경사 각도가 크게 경사진다.
상기 지지 브러시 부(200)는 소정의 두께와 폭 및 길이를 갖는 플레이트 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 브러시 부(100)와 상기 지지 브러시 부(200)는 모두 유연한 재질로 구성되거나, 상기 지지 브러시 부(200) 보다 상기 브러시 부(100)가 상대적으로 더 유연한 것을 특징으로 한다.
상기 지지 브러시 부(200)는 상기 로터(2a)의 반경 방향으로 서로 다른 열팽창율을 갖는 재질로 이루어진다.
상기 지지 브러시 부(200)는 상기 지지부(300)에서부터 상기 로터(2a)를 향해 제1 길이로 연장되고 제1 열팽창율을 갖는 제1 지지 브러시(210); 상기 제1 지지 브러시(210)가 상기 로터(2a)를 향해 연장된 단부에서부터 상기 로터(2a)의 외주면을 향해 제2 길이로 연장되고 제2 열팽창율을 갖는 제2 지지 브러시(220)를 포함한다.
상기 제2 지지 브러시(220)는 상기 제1 지지 브러시(210)보다 작은 열팽창율을 갖는다.
상기 지지 브러시 부(200)는 상기 케이싱(3)에서 상기 로터(2a)로 갈수록 두께가 감소된다.

삭제

본 발명의 실시 예들은 회전체 또는 로터와 접촉되는 브러시 부가 열과 마모에 지속적으로 노출되는 조건에도 변형을 최소화 할 수 있어 내구성이 향상되고 안정적인 실링을 도모할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 로터에 접촉된 브러시 실이 고압의 유체에 의해 휘어지는 경우에도 지지 브러시 부가 이를 안정적으로 지지할 수 있어 상기 브러시 부의 파손 또는 변형을 최소화 할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 지지부의 밀착에 따른 외력 저항력이 증가되어 브러시 실 어셈블리의 실링 안정성과 개별 구성들의 결합 관계에 따른 안정성이 향상된다.

본 발명의 실시 예들은 브러시 부에 의해 로터의 외측에 국부적인 흔적 또는 고착이 발생되지 않아 상기 로터의 진동 발생을 최소화 할 수 있어 가스터빈의 효율 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리의 분해도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리의 정면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리에 가해진 유체의 압력을 지지 분산하는 상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리의 측면도.
도 7 내지 도 8은 회전체를 향해 배치된 브러시 실 어셈블리의 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리가 케이싱의 내측에 위치된 상태를 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리를 도시한 사시도.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리의 분해도.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리의 정면도
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리의 측면도.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리가 가스터빈에 적용된 상태를 도시한 도면.

본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리에 대한 설명전에 상기 브러시 실 어셈블리가 설치되는 가스터빈의 기본 구성에 대해 설명한다. 참고로 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리를 도시한 사시도 이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리의 분해도 이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시 실 어셈블리의 정면도 이다.

우선 첨부된 도 1을 참조하여 가스터빈의 주요 구성에 대해 설명한다.

가스 터빈은 외형을 이루는 케이싱(15)이 구비되고, 상기 케이싱(15)의 후측에는 터빈을 통과한 연소가스가 배출되는 디퓨저가 구비된다. 그리고, 상기 디퓨저의 앞쪽으로 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(11)가 배치된다.

공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 케이싱(15)의 상류측에 압축기 섹션(12)이 위치하고, 하류측에 터빈 섹션(13)이 구비된다.

상기 압축기 섹션(12)과 상기 터빈 섹션(13)의 사이에는 상기 터빈 섹션(13)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기 섹션으로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브(14)가 구비된다.

상기 압축기 섹션(12)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크가 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크들은 타이로드에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결된다.

상기 각각의 압축기 로터 디스크 중앙을 상기 타이로드가 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 상기 압축기 로터 디스크의 외주부 부근에는 이웃한 로터 디스크에 상대 회전이 불가능하도록 결합되는 플랜지가 축 방향으로 돌출되게 형성된다.

상기 압축기 로터 디스크의 외주면에는 복수 개의 블레이드가 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 블레이드는 도브 테일부를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크에 체결된다.

도브 테일부의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 도브 테일외의 다른 체결장치를 이용하여 상기 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.

상기 타이로드는 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 타측 단부는 상기 토크튜브에 고정된다.

상기 타이로드의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다.

하나의 타이로드가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.

도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨저(diffuser)의 다음 위치에 안내깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(desworler)라고 한다.

상기 연소기(11)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압 연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.

가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 케이싱 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연소기는 연료 분사 노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다. 또한 라이너의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.

한편 라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다.

상기 트랜지션피스는 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.

이를 위해 상기 트랜지션피스에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너 측으로 유동된다.

상기 라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션피스를 냉각시킨 냉각공기가 유동되며, 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리부에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.

한편, 일반적으로 터빈에서는 연소기에서 나온 고온, 고압의 연소가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충동, 반동력을 주어 기계적인 에너지로 변환한다.

터빈에서 얻은 기계적 에너지는 압축기에서 공기를 압축하는데 필요한 에너지로 공급되며 나머지는 발전기를 구동하는데 이용되어 전력을 생산하게 된다.

상기 터빈에는 차실 내에 복수의 정익 및 동익이 교대로 배치 형성되어 구성되어 있고, 연소 가스에 의해 동익을 구동시킴으로써 발전기가 연결되는 출력축을 회전 구동시키고 있다.

이를 위해, 상기 터빈 섹션(12)에는 복수의 터빈 로터 디스크가 구비된다. 상기 각각의 터빈 로터 디스크는 기본적으로는 상기 압축기 로터 디스크와 유사한 형태를 갖는다.

따라서, 상기 터빈 로터 디스크 역시 이웃한 터빈 로터 디스크와 결합되기 위한 구비한 플랜지를 구비하고, 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드도 포함한다. 상기 터빈 블레이드 역시 도브테일 방식으로 상기 터빈 로터 디스크에 결합될 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 가스터빈에 있어서, 유입된 공기는 압축기 섹션(12)에서 압축되고, 연소기(11)에서 연소된 후, 터빈 섹션(13)으로 보내져 터빈을 구동하고, 디퓨저를 통해 대기중으로 배출된다.

이하 에서는 브러시 실 어센블리가 회전체에 설치된 상태를 기준으로 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시 예에 의한 브러시 실 어셈블리(1)는 케이싱(15)의 내부에서 회전되는 회전체(2)의 외주면을 감싸며 위치되고, 상기 회전체(2)를 향해 경사지게 연장된 브러시 부(10)와, 상기 브러시 부(10)와 밀착되어 지지하고 상기 회전체(2)에 대해 경사지게 연장된 지지 브러시 부(20) 및 상기 브러시 부(10)와 상기 지지 브러시 부(20)가 부분 삽입된 상태로 감싸며 지지하는 지지부(30)를 포함한다.

상기 회전체(2)는 케이싱(15)의 내측 중앙을 경유하여 소정의 길이로 연장되는데, 상기 케이싱(15)은 반구 형태로 이루어져 상하 방향으로 서로 마주보며 조립된다.

상기 회전체(2)는 상기 케이싱(15)의 내측 중앙을 경유하여 소정의 길이로 연장되고, 상기 회전체(2)의 축 방향을 따라 다수개의 구성품이 설치된다.

상기 회전체(2)는 일 예로 터보장치에 구비될 수 있으나 반드시 한정하지 않는다.

본 실시 예는 브러시 부(10)가 상기 회전체(2)에 대해 도면에 도시된 배치 관계를 갖고 위치되고, 상기 회전체(2)는 화살표 방향으로 소정의 속도로 회전된다.

그리고 본 실시 예는 브러시 실 어셈블리(1)를 기준으로 좌측은 고압의 압력 상태(PH)가 유지되고, 우측은 저압의 압력 상태(PL)가 유지된다.

즉 고압의 유체는 상기 회전체(2)의 축 방향을 따라 이동될 경우 상기 브러시 부(10)와 상기 지지 브러시 부(20)를 경유하여 이동되는데, 상기 브러시 실 어셈블리(1)와 회전체(2) 사이에 이격된 간극을 통해 발생되는 유체의 누설을 최소한으로 유지시켜 불필요한 동력 손실 및 에너지의 효율 저하를 도모할 수 있다.

본 실시 예는 상기 브러시 부(10)와 지지 브러시 부(20)를 통해 실링이 이루어지는데, 상기 브러시 부(10)와 상기 지지 브러시 부(20)는 각각 서로 다른 각도로 상기 회전체(2)를 향해 연장된다.

일 예로 상기 브러시 부(10)는 상기 회전체(2)의 회전 방향으로 경사지게 배치된다. 상기 브러시 부(10)가 경사지는 이유는 상기 지지 브러시 부(20)의 이격된 공간으로 브러시 부(10)가 유입되는 현상을 방지하기 위해서이다.

즉 상기 회전체(2)가 화살표 방향으로 회전하면서 상기 브러시 부(10)와 마찰이 발생되고, 상기 브러시 부(10)는 상기 회전체(2)의 반경 방향으로 가압력을 받는다.

상기 가압력은 상기 브러시 부(10)에 지속적인 마찰과 응력 집중으로 인한 변형을 유발하고 상기 브러시 실 어셈블리(1)를 경유하는 유체의 실링을 불안정하게 유발할 수 있다.

본 실시 예는 유체가 상기 브러시 실 어셈블리(1)를 경유할 때 상기 브러시 부(10)에 가해지는 마찰과 응력 집중을 후술할 지지 브러시 부(20)를 통해 최소화 하여 상기 브러시 부(10)의 변형을 예방하고 실링 효과를 보다 향상시키며 불필요한 진동을 최소화 하고자 한다.

이에 대해 보다 상세하게 설명하면, 유체는 회전체(2)의 축 방향을 따라 화살표 방향으로 이동되고, 상기 브러시 부(10)에 고압의 유체가 공급된다. 상기 브러시 부(10)는 회전체(2)의 외주면과 접촉된 상태가 유지되고, 상기 회전체(2)가 화살표 방향(시계 방향)으로 회전될 경우 상기 브러시 부(10)는 상기 회전체(2)의 반경 방향으로 가압된다.

상기 브러시 부(10)는 유연한 재질로 이루어지므로 회전체(2)와 접촉된 조건에서 상기 회전체(2)가 회전될 경우 반경방향으로 구부러지고 유체의 압력에 의해 상기 지지 브러시 부(20)를 향해 휘어진다.

이때 상기 브러시 부(10)는 상기 지지 브러시 부(20)와 접촉되면서 상기 브러시 부(10)가 상기 회전체(2)의 반경 방향으로 과도하게 구부러지지 않고 회전체(2)와 일정한 간극을 유지할 수 있다.

본 실시 예에 의한 브러시 부(10)는 직경이 0.2mm ~ 0.26mm 사이에서 선택되는 어느 하나의 직경으로 구성될 수 있다. 바람직 하게는 길이가 20mm ~ 23mm에서 선택되는 어느 하나의 길이로 구성될 수 있다.

본 발명의 브러시 부(10)는 전술한 길이와 직경으로 연장될 경우 상대적으로 큰 직경을 갖는 종래의 브러시 부에 비해 고온의 온도 조건과 회전체(2)와의 마찰이 발생되는 조건과 대비해 볼 때 낮은 응력집중과 마모가 감소되고 위치에 따른 불규칙한 마모량도 최소화 될 수 있다.

특히 본 실시 예는 상기 브러시 부(20)의 직경이 종래에 비해 작게 형성되므로 회전체(2)와 접촉에 따른 가압력으로 인한 응력 집중이 직경이 굵게 형성된 종래의 브러시 부에 비해 적게 발생된다. 이 경우 브러시 부(20)는 응력 집중으로 인한 파손 또는 변형이 최소화 될 수 있다.

또한 본 실시 예에 의한 브러시 부(20)는 회전체(2)와 접촉된 단부가 고온의 유체로 인한 온도 조건과 회전하는 회전체(2)와의 마찰로 인해 상기 회전체(2)의 외주면에 변형을 유발하지 않으므로 상기 회전체(2)의 안정적인 작동을 도모할 수 있다.

본 실시 예에 의한 지지 브러시(20)는 회전체(2)의 외주면으로부터 이격되어 위치되므로 상기 회전체(2)와 직접적인 접촉으로 인한 마찰이 발생되지 않는다. 또한 상기 지지 브러시(20)가 위치된 곳은 저온 저압상태의 유체가 이동하므로 변형 또는 응력 집중으로 인한 문제점의 발생도 최소화 된다.

본 실시 예에 의한 지지부에 대해 보다 상세하게 설명한다.

지지부(30)는 상기 브러시 부(10)의 측면과 부분적으로 접촉되는 제1 지지부(32)와, 상기 브러시 부(10)와 밀착된 반대측인 상기 지지 브러시 부(20)의 타측을 지지하는 제2 지지부(34)와, 상기 제1 지지부(32)와 상기 제2 지지부(34) 사이에 위치되고 상기 브러시 부(10)와 상기 지지 브러시 부(20)를 동시에 지지하는 제3 지지부(36)를 포함한다.

지지부(30)는 도면을 기준으로 유체의 이동 방향을 따라 좌측에서부터 제1 지지부(32)와 제3 지지부(36) 및 제2 지지부(34)가 서로 간에 밀착된다.

본 실시 예에 의한 제1 지지부(32)는 상기 제3 지지부(36)와 밀착된 구간에 형성된 제1 경사부(32a)와, 상기 제1 경사부(32a)가 상기 회전체(2)를 향해 연장된 단부에서 상기 브러시부(10)와 부분 접촉되도록 연장된 제1 절곡부(32b)와, 상기 제1 절곡부(32b)의 연장된 단부에서 상기 브러시 부(10)의 외측으로 연장되고 단부가 상기 회전체(2)를 향해 수직으로 절곡된 제2 절곡부(32c)를 포함한다.

제1 경사부(32a)는 지지부(30)에 가해지는 유체의 고압의 압력을 밀착된 제3 지지부(36)로 분산시키기 위해 형성된다. 제1 경사부(32a)는 제3 지지부(36)와의 접촉 면적 증가로 인해 지지부(30)의 원주 방향에서 보다 면적 증가에 따른 외력을 보다 안정적으로 지지할 수 있다. 상기 제1 경사부(32a)는 경사 각도를 특별히 한정하지 않으나 직각 보다는 작은 각도로 경사진다.

상기 제1 경사부(32a)는 상기 브러시 부(10)의 전방을 향해 경사지므로 유체의 압력 변동으로 인한 가압력이 경사 구간에 가해지는 경우 브러시 부(10)에 최소한의 영향을 미치며 분산된다. 따라서 상기 브러시 부(10)에 직접적으로 가해지는 유체의 가압력은 회전체(2)와 접촉된 구간으로 한정되고 반경 방향 전체에 미치는 영향은 감소되므로 떨림 또는 진동 발생이 최소화 될 수 있다.

브러시 부(10)는 제1 절곡부(32b)에 전면 일측이 안정적으로 지지될 수 있고, 나머지 구간은 제3 지지부(36)에 의해 지지된다.

제2 절곡부(32c)는 회전체(2)를 향해 연장되는데, 연장된 단부가 회전체(2)와 직접적으로 접촉되지는 않고 도면에 도시된 바와 같이 이격 간격이 유지된다. 유체는 상기 회전체(2)와 상기 제2 절곡부(32c)의 연장된 단부 사이의 이격 간격으로 이동되어 브러시 부(10)로 이동한다.

상기 제1 지지부(32)는 상기 브러시 부(10)로 유입되는 고압의 유체를 상기 회전체(2)와 인접한 상기 브러시 부(10)의 단부로 가이드 하기 위해 전면에서 상기 회전체(2)를 향해 경사진 유체 가이드 부(32d)를 포함한다.

상기 유체 가이드 부(32d)는 유체의 이동 방향을 화살표 방향으로 안내하는데, 일 예로 회전체(2)의 반경 방향 외측에서 내측으로 안내할 수 있다. 이 경우 유체는 회전체(2)의 외주면으로 일부가 이동되고 축 방향을 따라 이동하는 이동 흐름과 함께 혼합되어 브러시 부(10)와 지지 브러시 부(20)를 경유해서 제2 지지부(34)로 이동된다.

이와 같이 유체의 이동 방향을 회전체(2)의 축 방향을 따라 일정하게 유도하여 브러시 부(10)와 지지 브러시 부(20)를 경유 시키면 상기 회전체(2)의 외주면에서 박리되지 않고 축 방향을 따라 상기 유체가 안정적으로 이동될 수 있다.

또한 상기 유체의 이동 흐름이 안정화되어 브러시 부(10) 또는 지지 브러시 부(20)의 떨림 또는 진동 발생으로 인한 문제점이 최소화 된다.

상기 브러시 부(10)와 마주보는 상기 제1 지지부(32) 사이에는 이격된 제1 공간(S1)이 형성된다. 상기 제1 공간(S1)은 전술한 유체 가이드 부(32d)를 통해 이동 방향이 안내된 유체 중의 일부가 유입되는 공간을 제공하는데, 상기 제1 공간(S1)은 브러시 부(10)를 향해 직접적으로 고압의 압력을 갖는 유체의 직접적인 충돌을 최소화 시켜 상기 브러시 부(10)의 떨림 및 진동 발생을 최소화 할 수 있다.

또한 유체가 제1 공간(S1)으로 유입될 경우 일부의 유체는 브러시 부(10)를 향해 이동하고 나머지 유체는 반경 방향 외측으로 이동된 후에 회전체(2)를 향해 압력이 감소된 후에 하강 되어 축 방방을 따라 이동된다.

본 실시 예에 의한 제3 지지부(36)는 상기 제1 경사부(32a)와 마주보며 대응되는 길이로 접촉되는 제3 경사부(36a)와, 상기 브러시 부(10)를 향해 연장된 제3 경사부(36a)의 연장된 단부에서 상기 브러시 부(10)의 외측을 감싸며 절곡된 제3 절곡부(36b)와, 상기 제3 절곡부(36b)의 절곡된 단부에서 상기 지지 브러시 부(20)의 외측과 면접촉되어 회전체(2)의 축 방향으로 연장된 제4 연장부(36c)와, 상기 제4 연장부(36c)의 연장된 단부에서 상기 지지 브러시 부(20)의 반경 방향 외측으로 연장된 제5 연장부(36d)와, 상기 제5 연장부(36d)의 연장된 단부에서 반경 방향 외측을 향해 일측 방향으로 경사진 제4 경사부(36e)를 포함한다.

제3 지지부(36)는 제1 지지부(32)와 제2 지지부(34) 사이에 위치되고 브러시 부(10)와 지지 브러시 부(20)를 동시에 안정적으로 고압의 유체가 이동하는 조건에서 안정적인 실링을 도모할 수 있다.

상기 제1 절곡부(32b)와 상기 제3 절곡부(36b)는 서로 마주보며 동일 길이로 연장되므로 특정 위치에서 이격된 공간이 존재하지 않고 서로 간에 밀착된 상태가 안정적으로 유지된다.

제4 연장부(36c)는 지지 브러시 부(20)의 축 방향으로 연장되는데, 상기 지지 브러시 부(20)의 축 방향 전체 길이를 L이라 할 때 2/3L 이상의 길이로 면접촉된다.

상기 제4 연장부(36c)가 전술한 길이로 연장될 경우 지지 브러시 부(20)에 대한 안정적인 지지가 가능해지고, 상기 제1 지지부(32)와의 밀착된 결합 상태도 안정적으로 유지된다.

제5 연장부(36d)는 제3 지지부(36)의 반경 방향 외측으로 소정의 길이로 연장되고, 후술할 제2 지지부(34)를 향해 단부가 경사진 제4 경사부(36e)가 소정의 길이로 연장된다.

제3 지지부(36)는 제3 경사부(36a)와 제5 연장부(36d)가 대칭으로 형성되어 있지 않아 고압의 유체에 의한 가압력이 가해지는 경우에도 밀착된 제1 지지부(32)와 제2 지지부(34)로 응력이 지지 분산될 수 있고, 특정 위치에 응력 집중이 발생되는 현상이 최소화 된다.

따라서 고압의 압력을 갖는 유체가 브러시 부(10)와 지지 브러시 부(20)를 경유하는 조건에서도 불필요한 진동 발생을 최소화 할 수 있고 떨림으로 인한 노이즈 발생을 억제 할 수 있다.

또한 브러시 부(10) 또는 지지 브러시 부(20)가 회전체(2)와 직간접적인 마찰로 인한 변형도 최소화 할 수 있어 장기간 사용하는 경우에도 변형 발생이 최소화 될 수 있다.

제4 경사부(36e)는 전술한 제3 경사부(36a)와 상이한 방향으로 경사지므로 외력이 각각 상기 제3 경사부(36e)에 가해질 경우와 제4 경사부(36e)에 가해질 경우 확산되는 방향과 위치가 서로 상이해 진다.

이 경우 외력은 서로 간에 중첩되지 않고 이웃한 구성품으로 확산과 동시에 지지되는 것이 불필요한 응력 집중을 최소화 하는데 가장 유리하며 본 실시 예는 전술한 구성에 의해 응력 집중을 최소화 하고 안정적인 지지 분산을 도모할 수 있다.

본 실시 예에 의한 제2 지지부(34)는 상기 제3 지지부(36)와 경사지게 부분적으로 밀착된 제2 경사부(34a)와, 상기 제2 경사부(34a)의 연장된 단부에서 상기 지지 브러시 부(20)를 향해 연장된 제1 연장부(34b)와, 상기 제1 연장부(34b)의 단부에서 상기 지지 브러시 부(20)가 부분 삽입되는 홈부(34c)와, 상기 홈부(34c)에서 상기 지지 브러시 부(20)와 마주보며 상기 회전체(2)를 향해 연장된 제2 연장부(34d)를 포함한다.

제2 경사부(34a)는 제4 경사부(36e)와 소정의 길이로 서로 마주보며 밀착되며 유체의 이동에 따른 외력이 가해질 경우 밀착된 구간에서 주변으로 응력을 지지 및 확산시켜 특정 위치에 응력이 집중되는 현상을 최소화 할 수 있다.

상기 유체의 이동에 따른 외력이 가해질 경우 반경 방향으로 응력을 일부 전달하고 이웃한 제2 경사부(34a)와 제4 경사부(36e) 또는 제5 연장부(36d)를 통해 전달 및 지지할 수 있다.

제1 연장부(34b)는 지지 브러시 부(20)를 향해 연장되고 제3 지지부(36)의 후면에 밀착되어 외력을 지지하므로 지지 브러시 부(20)의 안정적인 지지를 도모할 수 있다.

상기 홈부(34c)는 상기 회전체(2)의 축 방향에 형성되고 상기 지지 브러시 부(20)가 밀착되게 삽입된다. 지지 브러시 부(20)는 회전체(2)를 향해 연장된 부분 중 일부가 홈부(34c)에 삽입되므로 회전체(2)의 축 방향으로 가해지는 외력 중의 일부를 홈부(34c)로 유도하여 지지 분산시킬 수 있다. 이 경우 제2 지지부(34)는 지지 브러시 부(20)로 가해지는 외력을 도면 기준으로 반경 방향 중앙 상부 위치로 집중시켜 회전체(2)와 인접한 위치로 외력이 집중되는 현상을 최소화 할 수 있다.

따라서 제2 지지부(34)는 지지 브러시 부(20)를 외력으로부터 안정적으로 지지하고, 특정 위치에 집중되는 현상을 최소화 할 수 있다.

제2 연장부(34d)는 회전체(2)를 향해 연장되나 도면에 도시된 바와 같이 소정의 간격으로 이격되어 단부가 위치되므로 유체는 상기 간격으로 이동된다.

상기 제2 지지부(34)는 상기 지지 브러시 부(20)를 경유한 유체가 상기 제2 지지부(34)를 최단 거리로 경유하여 상기 회전체(2)의 축 방향으로 이동 되도록 상기 제2 연장부(34d)의 연장된 단부에서 상측을 향해 경사진 제3 경사부(34e)와, 상기 제3 경사부(34e)의 경사진 단부에서 상기 회전체(2)의 축 방향으로 소정의 길이로 연장된 제3 연장부(34f)를 포함한다.

상기 제3 경사부(34e)는 유체의 이동에 따른 안정성과 난류 발생을 최소화 하기 위해 도면에 도시된 바와 같은 각도와 형태로 구성된다.

제3 경사부(34e)는 유체의 이동 방향을 화살표 방향으로 안내하는데, 일 예로 회전체(2)의 반경 방향 내측에서 외측으로 안내할 수 있다. 이 경우 유체는 회전체(2)의 축 방향에서 밀착되기 보다는 반경 방향 외측으로 일부 분리되어 축 방향을 따라 이동된다.

따라서 유체는 지지 브러시 부(20)를 경유한 이후에는 회전체(2)의 축 방향을 따라 안정적으로 이동될 수 있다.

이와 같이 유체가 회전체(2)의 축 방향을 따라 이동하는 동안 브러시 부(10)와 지지 브러시 부(20)를 경유할 때 발생되는 진동 및 소음이 최소화 되도록 지지부(30)의 세부 구성을 도면에 도시된 바와 같이 구성할 경우 회전체(2)의 외주면을 따라 일정한 이동 흐름이 유발될 수 있어 박리되지 않고 축 방향을 따라 상기 유체가 안정적으로 이동될 수 있다.

상기 제3 연장부(34f)는 상기 홈부(34c)가 축 방향으로 연장된 길이 보다 길게 연장되므로 지지 브러시 부(20)를 경유한 유체는 상기 제3 연장부(34f)의 연장된 방향을 따라 도면 기준 저압 영역을 향해 안정적으로 이동될 수 있다.

상기 지지 브러시 부(20)와 마주보는 상기 제2 지지부(34) 사이에는 이격된 제2 공간(S2)이 형성된다.

상기 제2 이격공간(S2)은 전술한 제1 이격공간(S1)보다는 작게 형성되는데, 고압의 유체가 지지 브러시 부(20)를 겨유하여 제2 지지부(34)로 이동될 경우에는 제1 이격공간(S1) 보다 적은 공간으로도 유체의 이동에 따른 유동 공간을 제공하여 안정적인 이동을 도모할 수 있다.

상기 지지 브러시 부(20)는 회전체(2)의 축 방향으로 연장된 폭(W)과, 상기 회전체(2)의 반경 방향으로 연장된 길이(L)와, 상기 회전체(2)의 원주 방향에서 연장된 두께(t)를 갖는 플레이트로 형성된다.

지지 브러시 부(20)는 금속 또는 비금속 재질로 구성되고, 고압의 유체가 경유하여 이동되는 경우에도 길이방향에서 떨리는 문제점이 최소화 된다. 따라서 상기 지지 브러시 부(20)는 브러시 부(10)에 대한 안정적인 지지와 동시에 회전체(2)와 일정한 간격이 유지될 수 있어 실링 안정성도 향상된다.

브러시 부(10)는 고온의 온도를 갖는 유체가 공급될 경우 상기 회전체(2)와 접촉된 조건이 유지되는 것이 실링 안전성이 향상된다. 이 경우 브러시 부(10)는 고온의 유체가 회전체(2)를 따라 이동되는 가스터빈에 적용시켜 사용된다.

또한 상기 브러시 부(10)는 전술한 고온의 유체 보다 상대적으로 저온의 유체가 이동되는 스팀터빈에 적용시켜 사용될 수 있다. 상기 스팀터빈은 초기온도가 낮고 상기 회전체(2)가 회전될 경우 특정 온도로 상승되므로 상기 회전체(2)와 접촉되지 않는 조건에서도 사용할 수 있다. 이 경우 스팀터빈 내부의 온도가 상승되면 회전체에 브러시 부가 접촉된다.

따라서 본 발명은 상기 브러시 부(10)가 설치되는 대상물의 온도 조건에 따라 회전체와 접촉 또는 비접촉된 상태로 사용될 수 있다.

상기 브러시 부(10)는 동일한 직경과 길이 및 간격으로 독립적으로 배치된 다수개의 단위 브러시로 구성되거나, 다수개의 단위 브러시가 하나의 군을 이뤄 상기 회전체(2)를 향해 배치된 어느 하나의 구성으로 이루어진다.

예를 들어 브러시 부(10)가 독립적인 단위 브러시로 구성될 경우 케이싱의 원주 방향을 따라 소정의 간격으로 다수개가 배치되며 상기 브러시 부(10)는 케이싱의 내측에 용접된다.

또한 다수개의 단위 브러시가 하나의 군을 이룰 경우 케이싱의 원주 방향을 따라 다수개의 군으로 이루어진 브러시 부가 설치된다. 이 경우 특정 위치에 위치된 브러시 부(10)가 변형되거나 마모될 경우 해당 위치에 위치된다.

전술한 지지부(30)는 반원 형태 또는 특정 곡률을 갖고 라운드 진 형태 중의 어느 하나의 형태로 구성된다. 특히 케이싱(3)의 내측 형상과 대응되는 형태로 구성되는 것이 작업자가 설치하기 용이 해져 작업성이 향상된다.

본 실시 예는 브러시 부(10)와 지지 브러시 부(20) 및 지지부(30)가 구비된 브러시 실 어셈블리를 갖는 가스터빈에 적용시켜 사용할 수 있다.

가스터빈은 고압의 유체가 회전체(2)의 축 방향으로 이동되고 이에 대한 실링을 위한 용도로 브러시 실 어셈블리가 사용된다.

첨부된 도 6을 참조하면, 본 실시 예에 의한 브러시 부(10)는 제1 경사각(α1)으로 상기 회전체(2)를 향해 경사지게 연장되고, 상기 지지 브러시 부(20)는 제2 경사각(α2)으로 상기 회전체(2)를 향해 경사지며, 상기 제2 경사각(α2)이 상기 제1 경사각(α1)보다 경사 각도가 크게 경사진다.

상기 브러시 부(10)와 지지 브러시 부(20)가 경사지는 이유는 고압의 유체가 상기 브러시 부(10)와 지지 브러시 부(20)를 경유하여 이동될 때 상기 브러시 부(10)가 상기 지지 브러시 부(20)의 이격된 공간으로 이동되는 문제를 방지하기 위해서 이다.

상기 브러시 부(10)는 유연한 재질로 구성되므로 고압의 유체가 상기 브러시 부(10)를 경유하여 지지 브러시 부(20)로 이동될 경우 상기 지지 브러시 부(20)가 위치된 곳으로 휘어진다.

브러시 부(10)는 회전체(10)의 반경 방향으로 유연하게 구부러지는 것이 바람직한데, 이 경우 상기 회전체(2)의 축 방향으로도 유연하게 휘어질 수 있다.

본 실시 예는 상기 브러시 부(10)가 지지 브러시 부(20)방향으로 휘어질 경우 상기 지지 브러시 부(20)가 상기 브러시 부(10)를 지지할 수 있도록 구성하여 상기 브러시 부(10)의 변형 발생과 응력 집중 현상을 최소화 할 수 있다.

본 실시 예는 브러시 부(10)와 지지 브러시 부(20)가 서로 다른 경사각으로 경사지게 설치되므로 상기 브러시 부(10)가 지지 브러시 부(20)를 향해 휘어질 경우 도면 기준으로 상기 브러시 부(10)의 우측이 상기 지지 브러시 부(20)의 좌측과 대부분 직접적으로 접촉되고, 이격된 지지 브러시 부(20)의 틈새로 유입되지 않는다.

이 경우 상기 브러시 부(10)는 지지 브러시 부(20)로 인해 회전체(2)의 축 방향에서 과도하게 휘어지지 않고 안정적으로 지지된 상태가 유지된다. 또한 고압의 유체는 브러시 실 어셈블리(1)를 그대로 경유하지 않고 특정 비율로 이동량이 조절된다.

본 실시 예는 고압의 유체가 브러시 실 어셈블리(1)를 경유하여 이동할 때 브러시 부(10)를 통해 실링이 안정적으로 유지되는 것이 가장 바람직하고, 고압의 유체로 인한 변형을 방지하기 위해 지지 브러시 부(20)를 통해 안정적으로 지지된 상태를 유지하고자 한다.

본 실시 예에 의한 브러시 부(10)의 제1 경사각(α1)과 상기 지지 브러시 부(20)의 제2 경사각(α2)은 특별히 한정하지 않으나 상기 제1,2 경사각(α1, α2)은 30도 또는 30도 전후의 각도로 서로 경사지게 배치된다.

상기 제1,2 경사각(α1, α2)은 상기 브러시 부(10)가 지지 브러시 부(20)의 사이로 이동되지 않는 각도일 경우 전술한 각도로 한정하지 않는다.

브러시 부(10)는 전술한 바와 같이 소정의 직경을 갖는 다수개의 단위 브러시로 구성되고, 상기 지지 브러시 부(20)는 상기 회전체(2)의 축 방향으로 소정의 폭으로 연장된다.

첨부된 도 7 내지 도 8을 참조하면, 본 실시 예에 의한 브러시 부(10)는 회전체(2)의 회전 방향으로 경사지게 배치된다. 상기 브러시 부(10)가 경사지는 이유는 상기 지지 브러시 부(20)의 이격된 공간으로 브러시 부(10)가 유입되는 현상을 방지하기 위해서 이다.

또한 브러시 부(10)는 전술한 도2와 다른 방향으로 배치될 수 있으며 회전체(2)와의 일정한 간극을 형성하여 안정적인 실링을 도모할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 의한 브러시 실 어셈블리에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 본 실시 예는 브러시실 어셈블리가 가스터빈에 설치된 것으로 설명하나 스팀터빈 또는 터보장치에도 설치될 수 있으며 음을 밝힌다.

첨부된 도 9 내지 내지 도 12를 참조하면, 본 실시 예에 의한 브러시 실 어셈블리(1a)는 터빈의 케이싱(15) 내부에서 회전되는 로터(2a)(도10 참조)의 외주면을 감싸며 위치되고, 상기 로터(2a)를 향해 경사지게 연장된 브러시 부(100)와, 상기 브러시 부(100)와 밀착되고 상기 브러시 부(100)를 지지하며 상기 로터(2a)에 대해 경사지게 연장된 지지 브러시 부(200) 및 상기 브러시 부(100)와 상기 지지 브러시 부(200)를 지지하는 지지부(300)를 포함하되, 상기 상기 지지 브러시 부(200)는 상기 로터(2a)를 향해 연장된 길이가 상기 브러시 부(100)를 향해 연장된 길이 보다 길게 연장된 것을 특징으로 한다.

본 실시 예에 의한 로터(2a)는 케이싱(15)의 내측 중앙을 경유하여 소정의 길이로 연장되는데, 상기 케이싱(15)은 반구 형태로 이루어져 상하 마주보며 서로 조립되고, 상기 로터(2a)의 축 방향을 따라 다수개의 구성품이 설치된다.

상기 케이싱(15)은 도면의 빗금친 부분에 해당되고 브러시실 조립체(1a)가 도면에 도시된 바와 같이 위치된다. 참고로 고정익(4)과 회전익(6)이 상기 케이싱(15)의 내부에 구비된다.

상기 로터(2a)는 일 예로 터보장치에 구비될 수 있으나 반드시 한정하지 않는다.

본 실시 예는 브러시 부(100)가 상기 로터(2a)에 대해 도면에 도시된 배치 관계를 갖고 위치되고, 상기 로터(2a)는 화살표 방향으로 소정의 속도로 회전된다.

본 실시 예는 브러시 실 어셈블리(1a)를 기준으로 좌측은 고압의 압력 상태(PH)가 유지되고, 우측은 저압의 압력 상태(PL)가 유지된다.

즉 고압의 유체는 상기 로터(2a)의 축 방향을 따라 이동될 경우 상기 브러시 부(100)와 상기 지지 브러시 부(200)를 경유하여 이동되는데, 상기 브러시 실 어셈블리(1a)와 로터(2a) 사이에 이격된 간극을 통해 발생되는 유체의 누설을 최소한으로 유지시켜 불필요한 동력 손실 및 에너지의 효율 저하를 도모할 수 있다.

상기 브러시(100)와 상기 지지 브러시(200)와 상기 지지부(300)는 상기 케이싱의 내측에 단부가 고정되는 방식 또는 상기 케이싱의 내측에 위치되고 삽입 홈(410)이 형성된 패킹 바디(400)에 상기 브러시(100)와 상기 지지 브러시(200)와 상기 지지부(300)가 상기 삽입 홈(410)에 삽입되는 방식 중의 어느 하나의 방식으로 고정된다.

상기 패킹 바디(400)는 반원 형태 또는 링 형태 또는 소정의 길이를 갖는 아크 형태 중의 어느 하나의 형태가 선택적으로 사용될 수 있다.

본 실시 예는 상기 브러시 부(100)와 지지 브러시 부(200)를 통해 실링이 이루어지는데, 상기 브러시 부(100)와 상기 지지 브러시 부(200)는 각각 서로 다른 각도로 상기 로터(2a)를 향해 연장된다.

일 예로 상기 브러시 부(100)는 상기 로터(2a)의 회전 방향으로 경사지게 배치된다. 상기 브러시 부(100)가 경사지는 이유는 상기 지지 브러시 부(200)의 이격된 공간으로 브러시 부(100)가 유입되는 현상을 방지하기 위해서이다.

즉 상기 로터(2a)가 화살표 방향으로 회전하면서 상기 브러시 부(100)와 마찰이 발생되고, 상기 브러시 부(100)는 상기 로터(2a)의 반경 방향으로 가압력을 받는다.

상기 가압력은 상기 브러시 부(100)에 지속적인 마찰과 응력 집중으로 인한 변형을 유발하고 상기 브러시 실 어셈블리(1a)를 경유하는 유체의 실링을 불안정하게 유발할 수 있다.

본 실시 예는 유체가 상기 브러시 실 어셈블리(1a)를 경유할 때 상기 브러시 부(100)에 가해지는 마찰과 응력 집중을 후술할 지지 브러시 부(200)를 통해 최소화 하여 상기 브러시 부(100)의 변형을 예방하고 실링 효과를 보다 향상시키며 불필요한 진동을 최소화 하고자 한다.

이에 대해 보다 상세하게 설명하면, 유체는 로터(2a)의 축 방향을 따라 화살표 방향으로 이동되고, 상기 브러시 부(100)에 고압의 유체가 공급된다. 상기 브러시 부(100)는 로터(2a)의 외주면과 접촉된 상태가 유지되고, 상기 로터(2a)가 화살표 방향(시계 방향)으로 회전될 경우 상기 브러시 부(100)는 상기 로터(2a)의 반경 방향으로 가압된다.

상기 브러시 부(100)는 유연한 재질로 이루어지므로 로터(2a)와 접촉된 조건에서 상기 로터(2a)가 회전될 경우 반경방향으로 구부러지고 유체의 압력에 의해 상기 지지 브러시 부(200)를 향해 휘어진다.

이때 상기 브러시 부(100)는 상기 지지 브러시 부(200)와 접촉되면서 상기 브러시 부(100)가 상기 로터(2a)의 반경 방향으로 과도하게 구부러지지 않고 로터(2a)와 일정한 간극을 유지할 수 있다.

본 실시 예에 의한 브러시 부(100)는 직경이 0.2mm ~ 0.26mm 사이에서 선택되는 어느 하나의 직경으로 구성될 수 있다. 바람직 하게는 길이가 20mm ~ 23mm에서 선택되는 어느 하나의 길이로 구성될 수 있다.

본 발명의 브러시 부(100)는 전술한 길이와 직경으로 연장될 경우 상대적으로 큰 직경을 갖는 종래의 브러시 부에 비해 고온의 온도 조건과 로터(2a)와의 마찰이 발생되는 조건과 대비해 볼 때 낮은 응력집중과 마모가 감소되고 위치에 따른 불규칙한 마모량도 최소화 될 수 있다.

특히 본 실시 예는 상기 브러시 부(100)의 직경이 종래에 비해 작게 형성되므로 로터(2a)와 접촉에 따른 가압력으로 인한 응력 집중이 직경이 굵게 형성된 종래의 브러시 부에 비해 적게 발생된다. 이 경우 브러시 부(100)는 응력 집중으로 인한 파손 또는 변형이 최소화 될 수 있다.

또한 본 실시 예에 의한 브러시 부(100)는 로터(2a)와 접촉된 단부가 고온의 유체로 인한 온도 조건과 회전하는 로터(2a)와의 마찰로 인해 상기 로터(2a)의 외주면에 변형을 유발하지 않으므로 상기 로터(2a)의 안정적인 작동을 도모할 수 있다.

본 실시 예에 의한 지지 브러시 부(200)는 로터(2a)의 외주면으로부터 이격되어 위치되므로 상기 로터(2a)와 직접적인 접촉으로 인한 마찰이 발생되지 않는다. 또한 상기 지지 브러시(200)가 위치된 곳은 저온 저압상태의 유체가 이동하므로 변형 또는 응력 집중으로 인한 문제점의 발생도 최소화 된다.

본 실시 예에 의한 브러시 부(100)는 케이싱에서 로터(2a)를 향해 연장된 전체 길이 중 중간 부분에서 상기 케이싱과 상기 로터(2a)로 갈수록 직경이 증가되게 구성될 수 있다.

브러시 부(100)는 회전체(20)와 접촉된 상태가 유지되므로 반경 방향에서 발생되는 가압력과 고온의 유체로 인한 열팽창이 동시에 발생된다. 상기 브러시 부(100)는 로터(2a)에 의해 반경 방향으로 응력이 가해질 경우 유연하게 구부러지는 것이 응력 집중을 줄일 수 있다.

본 발명은 이를 위해 브러시 부(100)의 직경이 일정한 타입과 전술한 바와 같이 중간 부분의 직경이 작고 케이싱(15)과 로터(2a)로 갈수록 증가되는 구성으로 이루어진다.

이 경우 브러시 부(100)에 로터(2a)의 가압력이 가해질 경우 상기 브러시 부(100)의 하단은 로터(2a)의 외주면과 접촉 상태가 유지되고, 반경 방향으로 보다 유연하게 휘어질 수 있다.

따라서 브러시 부(100)에 의한 실링 안전성 향상과 상기 브러시 부(100)의 변형 및 로터(2a)의 변형 발생이 최소화 될 수 있다.

본 발명의 브러시 부(100)는 상기 로터(2a)의 축 방향과 반경 방향으로 거동이 이루어지고, 상기 지지 브러시 부(200)는 상기 로터(2a)의 반경 방향으로만 거동이 이루어진다. 특히 지지 브러시 부(200)는 플레이트 형태로 이루어지므로 반경 방향으로 휘어진다.

본 실시 예에 의한 브러시 부(100)와 상기 지지 브러시 부(200)는 모두 유연한 재질로 구성되거나, 상기 지지 브러시 부(200) 보다 상기 브러시 부(100)가 상대적으로 더 유연한 것을 특징으로 한다. 예를 들어 의한 브러시 부(100)와 상기 지지 브러시 부(200)는 금속 또는 비금속 재질이 사용되고, 상기 지지 브러시 부(200)는 플레이트의 금속판이 사용된다.

본 실시 예에 의한 지지부에 대해 보다 상세하게 설명한다.

지지부(300)는 상기 브러시 부(100)의 측면과 부분적으로 접촉되는 제1 지지부(320)와, 상기 브러시 부(100)와 밀착된 반대측인 상기 지지 브러시 부(200)의 타측을 지지하는 제2 지지부(340)와, 상기 제1 지지부(320)와 상기 제2 지지부(340) 사이에 위치되고 상기 브러시 부(100)와 상기 지지 브러시 부(200)를 동시에 지지하는 제3 지지부(360)를 포함한다.

지지부(300)는 도면을 기준으로 유체의 이동 방향을 따라 좌측에서부터 제1 지지부(320)와 제3 지지부(360) 및 제2 지지부(340)가 서로 간에 밀착된다.

본 실시 예에 의한 제1 지지부(320)는 상기 제3 지지부(360)와 밀착된 구간에 형성된 제1 경사부(320a)와, 상기 제1 경사부(320a)가 상기 로터(2a)를 향해 연장된 단부에서 상기 브러시부(100)와 부분 접촉되도록 연장된 제1 절곡부(320b)와, 상기 제1 절곡부(320b)의 연장된 단부에서 상기 브러시 부(100)의 외측으로 연장되고 단부가 상기 로터(2a)를 향해 수직으로 절곡된 제2 절곡부(320c)를 포함한다.

제1 경사부(320a)는 지지부(300)에 가해지는 유체의 고압의 압력을 밀착된 제3 지지부(360)로 분산시키기 위해 형성된다. 제1 경사부(320a)는 제3 지지부(360)와의 접촉 면적 증가로 인해 지지부(300)의 원주 방향에서 보다 면적 증가에 따른 외력을 보다 안정적으로 지지할 수 있다. 상기 제1 경사부(320a)는 경사 각도를 특별히 한정하지 않으나 직각 보다는 작은 각도로 경사진다.

상기 제1 경사부(320a)는 상기 브러시 부(100)의 전방을 향해 경사지므로 유체의 압력 변동으로 인한 가압력이 경사 구간에 가해지는 경우 브러시 부(100)에 최소한의 영향을 미치며 분산된다.

따라서 상기 브러시 부(100)에 직접적으로 가해지는 유체의 가압력은 로터(2a)와 접촉된 구간으로 한정되고 반경 방향 전체에 미치는 영향은 감소되므로 떨림 또는 진동 발생이 최소화 될 수 있다.

브러시 부(100)는 제1 절곡부(320b)에 전면 일측이 안정적으로 지지될 수 있고, 나머지 구간은 제3 지지부(360)에 의해 지지된다.

제2 절곡부(320c)는 로터(2a)를 향해 연장되는데, 연장된 단부가 로터(2a)와 직접적으로 접촉되지는 않고 도면에 도시된 바와 같이 이격 간격이 유지된다. 유체는 상기 로터(2a)와 상기 제2 절곡부(320c)의 연장된 단부 사이의 이격 간격으로 이동되어 브러시 부(100)로 이동한다.

상기 제1 지지부(320)는 상기 브러시 부(100)로 유입되는 고압의 유체를 상기 로터(2a)와 인접한 상기 브러시 부(100)의 단부로 가이드 하기 위해 전면에서 상기 로터(2a)를 향해 경사진 유체 가이드 부(320d)를 포함한다.

상기 유체 가이드 부(320d)는 유체의 이동 방향을 화살표 방향으로 안내하는데, 일 예로 로터(2a)의 반경 방향 외측에서 내측으로 안내할 수 있다.

이 경우 유체는 로터(2a)의 외주면으로 일부가 이동되고 축 방향을 따라 이동하는 이동 흐름과 함께 혼합되어 브러시 부(100)와 지지 브러시 부(200)를 경유해서 제2 지지부(340)로 이동된다.

이와 같이 유체의 이동 방향을 로터(2a)의 축 방향을 따라 일정하게 유도하여 브러시 부(100)와 지지 브러시 부(200)를 경유 시키면 상기 로터(2a)의 외주면에서 박리되지 않고 축 방향을 따라 상기 유체가 안정적으로 이동될 수 있다.

또한 상기 유체의 이동 흐름이 안정화되어 브러시 부(100) 또는 지지 브러시 부(200)의 떨림 또는 진동 발생으로 인한 문제점이 최소화 된다.

상기 브러시 부(100)와 마주보는 상기 제1 지지부(320) 사이에는 이격된 제1 공간(S1)이 형성된다. 상기 제1 공간(S1)은 전술한 유체 가이드 부(320d)를 통해 이동 방향이 안내된 유체 중의 일부가 유입되는 공간을 제공하는데, 상기 제1 공간(S1)은 브러시 부(100)를 향해 직접적으로 고압의 압력을 갖는 유체의 직접적인 충돌을 최소화 시켜 상기 브러시 부(100)의 떨림 및 진동 발생을 최소화 할 수 있다.

또한 유체가 제1 공간(S1)으로 유입될 경우 일부의 유체는 브러시 부(100)를 향해 이동하고 나머지 유체는 반경 방향 외측으로 이동된 후에 로터(2a)를 향해 압력이 감소된 후에 하강 되어 축 방방을 따라 이동된다.

본 실시 예에 의한 제3 지지부(360)는 상기 제1 경사부(320a)와 마주보며 대응되는 길이로 접촉되는 제3 경사부(360a)와, 상기 브러시 부(100)를 향해 연장된 제3 경사부(360a)의 연장된 단부에서 상기 브러시 부(100)의 외측을 감싸며 절곡된 제3 절곡부(360b)와, 상기 제3 절곡부(360b)의 절곡된 단부에서 상기 지지 브러시 부(200)의 외측과 면접촉되어 로터(2a)의 축 방향으로 연장된 제4 연장부(360c)와, 상기 제4 연장부(360c)의 연장된 단부에서 상기 지지 브러시 부(200)의 반경 방향 외측으로 연장된 제5 연장부(360d)와, 상기 제5 연장부(360d)의 연장된 단부에서 반경 방향 외측을 향해 일측 방향으로 경사진 제4 경사부(360e)를 포함한다.

제3 지지부(360)는 제1 지지부(320)와 제2 지지부(340) 사이에 위치되고 브러시 부(100)와 지지 브러시 부(200)를 동시에 안정적으로 고압의 유체가 이동하는 조건에서 안정적인 실링을 도모할 수 있다.

상기 제1 절곡부(320b)와 상기 제3 절곡부(360b)는 서로 마주보며 동일 길이로 연장되므로 특정 위치에서 이격된 공간이 존재하지 않고 서로 간에 밀착된 상태가 안정적으로 유지된다.

제4 연장부(360c)는 지지 브러시 부(200)의 축 방향으로 연장되는데, 상기 지지 브러시 부(200)의 축 방향 전체 길이를 L이라 할 때 2/3L 이상의 길이로 면접촉된다.

상기 제4 연장부(360c)가 전술한 길이로 연장될 경우 지지 브러시 부(200)에 대한 안정적인 지지가 가능해지고, 상기 제1 지지부(320)와의 밀착된 결합 상태도 안정적으로 유지된다.

제5 연장부(360d)는 제3 지지부(360)의 반경 방향 외측으로 소정의 길이로 연장되고, 후술할 제2 지지부(340)를 향해 단부가 경사진 제4 경사부(360e)가 소정의 길이로 연장된다.

제3 지지부(360)는 제3 경사부(360a)와 제5 연장부(360d)가 대칭으로 형성되어 있지 않아 고압의 유체에 의한 가압력이 가해지는 경우에도 밀착된 제1 지지부(320)와 제2 지지부(340)로 응력이 지지 분산될 수 있고, 특정 위치에 응력 집중이 발생되는 현상이 최소화 된다.

따라서 고압의 압력을 갖는 유체가 브러시 부(100)와 지지 브러시 부(200)를 경유하는 조건에서도 불필요한 진동 발생을 최소화 할 수 있고 떨림으로 인한 노이즈 발생을 억제 할 수 있다.

또한 브러시 부(100) 또는 지지 브러시 부(200)가 로터(2a)와 직간접적인 마찰로 인한 변형도 최소화 할 수 있어 장기간 사용하는 경우에도 변형 발생이 최소화 될 수 있다.

제4 경사부(360e)는 전술한 제3 경사부(360a)와 상이한 방향으로 경사지므로 외력이 각각 상기 제3 경사부(360e)에 가해질 경우와 제4 경사부(360e)에 가해질 경우 확산되는 방향과 위치가 서로 상이해 진다.

본 실시 예에 의한 제2 지지부(340)는 상기 제3 지지부(360)와 경사지게 부분적으로 밀착된 제2 경사부(340a)와, 상기 제2 경사부(340a)의 연장된 단부에서 상기 지지 브러시 부(200)를 향해 연장된 제1 연장부(340b)와, 상기 제1 연장부(340b)의 단부에서 상기 지지 브러시 부(200)가 부분 삽입되는 홈부(340c)와, 상기 홈부(340c)에서 상기 지지 브러시 부(200)와 마주보며 상기 로터(2a)를 향해 연장된 제2 연장부(340d)를 포함한다.

제2 경사부(340a)는 제4 경사부(360e)와 소정의 길이로 서로 마주보며 밀착되며 유체의 이동에 따른 외력이 가해질 경우 밀착된 구간에서 주변으로 응력을 지지 및 확산시켜 특정 위치에 응력이 집중되는 현상을 최소화 할 수 있다.

상기 유체의 이동에 따른 외력이 가해질 경우 반경 방향으로 응력을 일부 전달하고 이웃한 제2 경사부(340a)와 제4 경사부(360e) 또는 제5 연장부(360d)를 통해 전달 및 지지할 수 있다.

제1 연장부(340b)는 지지 브러시 부(200)를 향해 연장되고 제3 지지부(360)의 후면에 밀착되어 외력을 지지하므로 지지 브러시 부(200)의 안정적인 지지를 도모할 수 있다.

상기 홈부(340c)는 상기 로터(2a)의 축 방향에 형성되고 상기 지지 브러시 부(200)가 밀착되게 삽입된다. 지지 브러시 부(200)는 로터(2a)를 향해 연장된 부분 중 일부가 홈부(340c)에 삽입되므로 로터(2a)의 축 방향으로 가해지는 외력 중의 일부를 홈부(340c)로 유도하여 지지 분산시킬 수 있다.

이 경우 제2 지지부(340)는 지지 브러시 부(200)로 가해지는 외력을 도면 기준으로 반경 방향 중앙 상부 위치로 집중시켜 로터(2a)와 인접한 위치로 외력이 집중되는 현상을 최소화 할 수 있다.

따라서 제2 지지부(340)는 지지 브러시 부(200)를 외력으로부터 안정적으로 지지하고, 특정 위치에 집중되는 현상을 최소화 할 수 있다.

제2 연장부(34d)는 로터(2a)를 향해 연장되나 도면에 도시된 바와 같이 소정의 간격으로 이격되어 단부가 위치되므로 유체는 상기 간격으로 이동된다.

상기 제2 지지부(340)는 상기 지지 브러시 부(200)를 경유한 유체가 상기 제2 지지부(340)를 최단 거리로 경유하여 상기 로터(2a)의 축 방향으로 이동 되도록 상기 제2 연장부(340d)의 연장된 단부에서 상측을 향해 경사진 제3 경사부(340e)와, 상기 제3 경사부(340e)의 경사진 단부에서 상기 로터(2a)의 축 방향으로 소정의 길이로 연장된 제3 연장부(340f)를 포함한다.

상기 제3 경사부(340e)는 유체의 이동에 따른 안정성과 난류 발생을 최소화 하기 위해 도면에 도시된 바와 같은 각도와 형태로 구성된다.

제3 경사부(340e)는 유체의 이동 방향을 화살표 방향으로 안내하는데, 일 예로 로터(2a)의 반경 방향 내측에서 외측으로 안내할 수 있다. 이 경우 유체는 로터(2a)의 축 방향에서 밀착되기 보다는 반경 방향 외측으로 일부 분리되어 축 방향을 따라 이동된다.

따라서 유체는 지지 브러시 부(200)를 경유한 이후에는 로터(2a)의 축 방향을 따라 안정적으로 이동될 수 있다.

이와 같이 유체가 로터(2a)의 축 방향을 따라 이동하는 동안 브러시 부(100)와 지지 브러시 부(200)를 경유할 때 발생되는 진동 및 소음이 최소화 되도록 전술한 바와 같이 지지부(300)의 세부 구성을 도면에 도시된 바와 같이 구성할 경우 로터(2a)의 외주면을 따라 일정한 이동 흐름이 유발될 수 있어 박리되지 않고 축 방향을 따라 상기 유체가 안정적으로 이동될 수 있다.

상기 제3 연장부(340f)는 상기 홈부(340c)가 축 방향으로 연장된 길이 보다 길게 연장되므로 지지 브러시 부(200)를 경유한 유체는 상기 제3 연장부(340f)의 연장된 방향을 따라 도면 기준 저압 영역을 향해 안정적으로 이동될 수 있다.

상기 지지 브러시 부(200)와 마주보는 상기 제2 지지부(340) 사이에는 이격된 제2 공간(S2)이 형성된다.

상기 제2 이격공간(S2)은 전술한 제1 이격공간(S1)보다는 작게 형성되는데, 고압의 유체가 지지 브러시 부(200)를 겨유하여 제2 지지부(340)로 이동될 경우에는 제1 이격공간(S1) 보다 적은 공간으로도 유체의 이동에 따른 유동 공간을 제공하여 안정적인 이동을 도모할 수 있다.

상기 지지 브러시 부(200)는 로터(2a)의 축 방향으로 연장된 폭(W)과, 상기 로터(2a)의 반경 방향으로 연장된 길이(L)와, 상기 로터(2a)의 원주 방향에서 연장된 두께(t)를 갖는 플레이트로 형성된다.

지지 브러시 부(200)는 금속 또는 비금속 재질로 구성되고, 고압의 유체가 경유하여 이동되는 경우에도 길이방향에서 떨리는 문제점이 최소화 된다.

따라서 상기 지지 브러시 부(200)는 브러시 부(100)에 대한 안정적인 지지와 동시에 로터(2a)와 일정한 간격이 유지될 수 있어 실링 안정성도 향상된다.

브러시 부(100)는 고온의 온도를 갖는 유체가 공급될 경우 상기 로터(2a)와 접촉된 조건이 유지되는 것이 실링 안전성이 향상된다. 이 경우 브러시 부(100)는 고온의 유체가 로터(2a)를 따라 이동되는 가스터빈에 적용시켜 사용된다.

또한 상기 브러시 부(100)는 전술한 고온의 유체 보다 상대적으로 저온의 유체가 이동되는 스팀터빈에 적용시켜 사용될 수 있다. 상기 스팀터빈은 초기온도가 낮고 상기 로터(2a)가 회전될 경우 특정 온도로 상승되므로 상기 로터(2a)와 접촉되지 않는 조건에서도 사용할 수 있다. 이 경우 스팀터빈 내부의 온도가 상승되면 회전체에 브러시 부가 접촉된다.

따라서 본 발명은 상기 브러시 부(100)가 설치되는 대상물의 온도 조건에 따라 회전체와 접촉 또는 비접촉된 상태로 사용될 수 있다.

상기 브러시 부(100)는 동일한 직경과 길이 및 간격으로 독립적으로 배치된 다수개의 단위 브러시로 구성되거나, 다수개의 단위 브러시가 하나의 군을 이뤄 상기 로터(2a)를 향해 배치된 어느 하나의 구성으로 이루어진다.

예를 들어 브러시 부(100)가 독립적인 단위 브러시로 구성될 경우 케이싱의 원주 방향을 따라 소정의 간격으로 다수개가 배치되며 상기 브러시 부(100)는 케이싱의 내측에 용접된다.

또한 다수개의 단위 브러시가 하나의 군을 이룰 경우 케이싱의 원주 방향을 따라 다수개의 군으로 이루어진 브러시 부가 설치된다. 이 경우 특정 위치에 위치된 브러시 부(100)가 변형되거나 마모될 경우 해당 위치에 위치된다.

전술한 지지부(300)는 반원 형태 또는 특정 곡률을 갖고 라운드 진 형태 중의 어느 하나의 형태로 구성된다. 특히 케이싱(3)의 내측 형상과 대응되는 형태로 구성되는 것이 작업자가 설치하기 용이 해져 작업성이 향상된다.

본 실시 예는 브러시 부(100)와 지지 브러시 부(200) 및 지지부(300)가 구비된 브러시 실 어셈블리를 갖는 가스터빈에 적용시켜 사용할 수 있다.

가스터빈은 고압의 유체가 로터(2a)의 축 방향으로 이동되고 이에 대한 실링을 위한 용도로 브러시 실 어셈블리가 사용된다.

전술한 지지부(300)는 반원 형태 또는 특정 곡률을 갖고 라운드 진 형태 중의 어느 하나의 형태로 구성된다. 특히 케이싱의 내측 형상과 대응되는 형태로 구성되는 것이 작업자가 설치하기 용이 해져 작업성이 향상된다.

본 실시 예에 의한 브러시 부(100)는 제1 경사각(α1)으로 상기 로터(2a)를 향해 경사지게 연장되고, 상기 지지 브러시 부(200)는 제2 경사각(α2)으로 상기 로터(2a)를 향해 경사지며, 상기 제2 경사각(α2)이 상기 제1 경사각(α1)보다 경사 각도가 크게 경사진다.

상기 브러시 부(100)와 지지 브러시 부(200)가 경사지는 이유는 고압의 유체가 상기 브러시 부(100)와 지지 브러시 부(200)를 경유하여 이동될 때 상기 브러시 부(100)가 상기 지지 브러시 부(200)의 이격된 공간으로 이동되는 문제를 방지하기 위해서 이다.

상기 브러시 부(100)는 유연한 재질로 구성되므로 고압의 유체가 상기 브러시 부(100)를 경유하여 지지 브러시 부(200)로 이동될 경우 상기 지지 브러시 부(200)가 위치된 곳으로 휘어진다.

브러시 부(100)는 로터(10)의 반경 방향으로 유연하게 구부러지는 것이 바람직한데, 이 경우 상기 로터(2a)의 축 방향으로도 유연하게 휘어질 수 있다.

본 실시 예는 상기 브러시 부(100)가 지지 브러시 부(200)방향으로 휘어질 경우 상기 지지 브러시 부(200)가 상기 브러시 부(100)를 지지할 수 있도록 구성하여 상기 브러시 부(100)의 변형 발생과 응력 집중 현상을 최소화 할 수 있다.

본 실시 예는 브러시 부(100)와 지지 브러시 부(200)가 서로 다른 경사각으로 경사지게 설치되므로 상기 브러시 부(100)가 지지 브러시 부(200)를 향해 휘어질 경우 도면 기준으로 상기 브러시 부(100)의 우측이 상기 지지 브러시 부(200)의 좌측과 대부분 직접적으로 접촉되고, 상기 이격된 지지 브러시 부(200)의 틈새로 유입되지 않는다.

이 경우 상기 브러시 부(100)는 지지 브러시 부(200)로 인해 로터(2a)의 축 방향에서 과도하게 휘어지지 않고 안정적으로 지지된 상태가 유지된다. 또한 고압의 유체는 브러시 실 어셈블리(1)를 그대로 경유하지 않고 특정 비율로 이동량이 조절된다.

본 실시 예는 고압의 유체가 브러시 실 어셈블리(1a)를 경유하여 이동할 때 브러시 부(100)를 통해 실링이 안정적으로 유지되는 것이 가장 바람직하고, 고압의 유체로 인한 변형을 방지하기 위해 지지 브러시 부(200)를 통해 안정적으로 지지된 상태를 유지하고자 한다.

본 실시 예에 의한 브러시 부(100)의 제1 경사각(α1)과 상기 지지 브러시 부(200)의 제2 경사각(α2)은 특별히 한정하지 않으나 상기 제1,2 경사각(α1, α2)은 30도 또는 30도 전후의 각도로 서로 경사지게 배치된다.

상기 제1,2 경사각(α1, α2)은 상기 브러시 부(100)가 지지 브러시 부(200)의 사이로 이동되지 않는 각도일 경우 전술한 각도로 한정하지 않는다.

브러시 부(100)는 전술한 바와 같이 소정의 직경을 갖는 다수개의 단위 브러시로 구성되고, 상기 지지 브러시 부(200)는 상기 로터(2a)의 축 방향으로 소정의 폭으로 연장된다.

지지 브러시 부(200)는 금속 또는 비금속 재질로 구성되고, 고압의 유체가 경유하여 이동되는 경우에도 길이방향에서 떨리는 문제점이 최소화 된다. 따라서 상기 지지 브러시 부(200)는 브러시 부(100)에 대한 안정적인 지지와 동시에 로터(2a)와 일정한 간격이 유지될 수 있어 실링 안정성도 향상된다.

상기 브러시 부(100)는 상기 지지 브러시 부(200) 보다 많은 개수로 이루어지는데, 상기 브러시 부(100)가 고압의 유체에 대한 실링을 위해 구비되므로 브러시 부(100)를 지지하기 위한 목적으로 구비된 지지 브러시 부(200) 보다 개수가 적게 구성된다.

또한 상기 브러시 부(100)는 전술한 고온의 유체 보다 상대적으로 저온의 유체가 이동되는 스팀터빈에 적용시켜 사용될 수 있다. 상기 스팀터빈은 초기온도가 낮고 상기 로터(2a)가 회전될 경우 특정 온도로 상승되므로 상기 로터(2a)와 접촉되지 않는 조건에서도 사용할 수 있다. 이 경우 스팀터빈 내부의 온도가 상승되면 로터에 브러시 부가 접촉된다.

따라서 본 발명은 상기 브러시 부(100)가 설치되는 대상물의 온도 조건에 따라 로터와 접촉 또는 비접촉된 상태로 사용될 수 있다.

첨부된 도 13을 참조하면, 지지 브러시 부(200)는 상기 로터(2a)의 반경 방향으로 서로 다른 열팽창율을 갖는 재질로 이루어진다. 일 예로 상기 지지 브러시 부(200)는 상기 제3 지지부(360)에서부터 상기 로터(2a)를 향해 제1 길이(L1)로 연장되고, 제1 열팽창율을 갖는 제1 지지 브러시(210)와, 상기 제1 지지 브러시(210)가 상기 로터(2a)를 향해 연장된 단부까지 로터(2a)의 외주면을 향해 제2 길이(L2)로 연장되고 제2 열팽창율을 갖는 제2 지지 브러시(220)를 포함한다.

상기 제2 지지 브러시(220)는 상기 제1 지지 브러시(210)보다 작은 열팽창율을 갖는데, 로터(200)를 향해 연장된 구간에서는 최소한의 열팽창이 이루어지도록 하여 상기 로터(200)의 외주면과 일정한 간격을 유지하기 위해서이다.

따라서 지지 브러시(200)는 유체에 대한 실링은 제2 지지 브러시(220)에 의해 안정적으로 유지되고, 고온의 유체로 인한 열팽창은 제1 지지 브러시(210)에 의해 로터(2a)의 반경 방향으로 이루어진다.

지지 브러시 부(200)는 상기 케이싱(3)에서 상기 로터(2a)로 갈수록 두께가 감소되며 연장될 수 있다. 지지 브러시 부(200)는 브러시 부(100)가 유체의 압력에 의해 상기 지지 브러시 부(200)가 위치된 방향으로 휘어질 때 이를 지지하는 역할을 하고, 이와 동시에 유체로 인한 떨림 또는 진동이 발생되지 않아야 한다.

상기 로터(2a)의 축 방향으로 이동하는 유체는 고압의 압력으로 브러시 부(100)와 지지 브러시 부(200)를 향해 이동하므로 상기 지지 브러시 부(200) 또한 로터(2a)의 축 방향과 반경 방향으로 가압력이 가해진다.

상기 지지 브러시 부(200)는 전술한 바와 같이 상기 로터(2a)를 향해 동일한 두께로 형성되거나, 상기 로터(2a)로 갈수록 두께가 일정하게 감소될 경우 전체가 떨리는 문제점이 최소화 되거나 딸림이 거의 발생되지 않아 불필요한 진동 소음이 발생되지 않는다.

첨부된 도 14를 참조하면, 본 실시 예에 따른 브러시 부(100)와 지지 브러시 부(200) 및 지지부(300)가 구비된 가스터빈이 제공되며 상기 가스터빈에 전술한 구성들을 구비할 경우 고압의 유체로 인한 브러시 부(100)의 변형을 예방할 수 있다.

또한 로터(2a)의 변형을 예방하고, 지지 브러시 부(200)의 떨림을 방지할 수 있어 상기 가스터빈의 내구성 향상과 발전 효율 증대를 도모할 수 있다. 또한 고압의 유체가 가지고 있는 열 에너지의 손실도 최소화 할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

2 : 회전체
2a : 로터
10, 100 : 브러시 부
20, 200 : 지지 브러시 부
30, 300 : 지지부
32, 320 : 제1 지지부
34, 340 : 제2 지지부
36, 360 : 제3 지지부
34c, 340c : 홈부

Claims

케이싱(3)의 내부에서 회전되는 회전체(2)의 외주면을 감싸며 위치되고, 상기 회전체(2)를 향해 경사지게 연장된 브러시 부(10);
상기 브러시 부(10)와 밀착되어 지지하고 상기 회전체(2)에 대해 경사지게 연장된 지지 브러시 부(20); 및
상기 브러시 부(10)와 상기 지지 브러시 부(20)가 부분 삽입된 상태로 감싸며 지지하는 지지부(30)를 포함하고,
상기 지지부(30)는 상기 브러시 부(10)의 측면과 부분적으로 접촉되는 제1 지지부(32)와, 상기 브러시 부(10)와 밀착된 반대측인 상기 지지 브러시 부(20)의 타측을 지지하는 제2 지지부(34)와, 상기 제1 지지부(32)와 상기 제2 지지부(34) 사이에 위치되고 상기 브러시 부(10)와 상기 지지 브러시 부(20)를 동시에 지지하는 제3 지지부(36)를 포함하되,
상기 브러시 부(10)는 상기 제1,3 지지부(32, 36)에 반경방향으로 연장된 일측 단부가 부분 삽입되어 면접촉된 상태가 유지되고,
상기 제3 지지부(36)는 상기 제1,2 지지부(32, 34)와 각각 면접촉된 부분이 비대칭으로 접촉되며,
상기 제1 지지부(32)는 상기 제3 지지부(36)와 밀착된 구간에 형성된 제1 경사부(32a)와, 상기 제1 경사부(32a)가 상기 회전체(2)를 향해 연장된 단부에서 상기 브러시부(10)와 부분 접촉되도록 연장된 제1 절곡부(32b)와, 상기 제1 절곡부(32b)의 연장된 단부에서 상기 브러시 부(10)의 외측으로 연장되고 단부가 상기 회전체(2)를 향해 수직으로 절곡된 제2 절곡부(32c)를 포함하고,
상기 제3 지지부(36)는 상기 제1 경사부(32a)와 마주보며 대응되는 길이로 접촉되는 제3 경사부(36a)와, 상기 브러시 부(10)를 향해 연장된 제3 경사부(36a)의 연장된 단부에서 상기 브러시 부(10)의 외측을 감싸며 절곡된 제3 절곡부(36b)와, 상기 제3 절곡부(36b)의 절곡된 단부에서 상기 지지 브러시 부(20)의 외측과 면접촉되어 회전체(2)의 축 방향으로 연장된 제4 연장부(36c)와, 상기 제4 연장부(36c)의 연장된 단부에서 상기 지지 브러시 부(20)의 반경 방향 외측으로 연장된 제5 연장부(36d)와, 상기 제5 연장부(36d)의 연장된 단부에서 반경 방향 외측을 향해 일측 방향으로 경사진 제4 경사부(36e)를 포함하며,
상기 제2 지지부(34)는 상기 제3 지지부(36)와 경사지게 부분적으로 밀착된 제2 경사부(34a)와, 상기 제2 경사부(34a)의 연장된 단부에서 상기 지지 브러시 부(20)를 향해 연장된 제1 연장부(34b)와, 상기 제1 연장부(34b)의 단부에서 상기 지지 브러시 부(20)가 부분 삽입되는 홈부(34c)와, 상기 홈부(34c)에서 상기 지지 브러시 부(20)와 마주보며 상기 회전체(2)를 향해 연장된 제2 연장부(34d)를 포함하고,
상기 제3 경사부(36a)와 제5 연장부(36d)가 비대칭으로 형성되어 고압의 유체에 의한 가압력이 가해지는 경우에도 상기 제1 지지부(32)와 제2 지지부(34)로 응력이 지지 분산되는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
삭제
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제1 항에 있어서,
상기 제1 경사부(32a)는 상기 브러시 부(10)의 전방을 향해 경사진 브러시 실 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 제1 지지부(32)는 상기 브러시 부(10)로 유입되는 고압의 유체를 상기 회전체(2)와 인접한 상기 브러시 부(10)의 단부로 가이드 하기 위해 전면에서 상기 회전체(2)를 향해 경사진 유체 가이드 부(32d)를 포함하는 브러시 실 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 브러시 부(10)와 마주보는 상기 제1 지지부(32) 사이에는 이격된 제1 공간(S1)이 형성된 브러시 실 어셈블리.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제1 절곡부(32b)와 상기 제3 절곡부(36b)는 서로 마주보며 동일 길이로 연장된 브러시 실 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 제4 연장부(36c)는 상기 지지 브러시 부(20)의 축 방향 전체 길이를 L이라 할 때 2/3L 이상의 길이로 면접촉되는 브러시 실 어셈블리.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제2 지지부(34)는 상기 지지 브러시 부(20)를 경유한 유체가 상기 제2 지지부(34)를 최단 거리로 경유하여 상기 회전체(2)의 축 방향으로 이동 되도록 상기 제2 연장부(34d)의 연장된 단부에서 상측을 향해 경사진 제3 경사부(34e);
상기 제3 경사부(34e)의 경사진 단부에서 상기 회전체(2)의 축 방향으로 소정의 길이로 연장된 제3 연장부(34f)를 포함하는 브러시 실 어셈블리.
제11 항에 있어서,
상기 제3 연장부(34f)는 상기 홈부(34c)가 축 방향으로 연장된 길이 보다 길게 연장된 브러시 실 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 홈부(34c)는 상기 회전체(2)의 축 방향에 형성된 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 홈부(34c)에 상기 지지 브러시 부(20)가 밀착되게 삽입되는 브러시 실 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 브러시 부(10)와 상기 지지 브러시 부(20)는 각각 서로 다른 각도로 상기 회전체(2)를 향해 연장된 브러시 실 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 브러시 부(10)는 상기 회전체(2)의 회전 방향으로 경사진 브러시 실 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 브러시 부(10)는 제1 경사각(α1)으로 상기 회전체(2)를 향해 경사지게 연장되고, 상기 지지 브러시 부(20)는 제2 경사각(α2)으로 상기 회전체(2)를 향해 경사지며, 상기 제2 경사각(α2)이 상기 제1 경사각(α1)보다 경사 각도가 크게 경사진 브러시 실 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 브러시 부(10)는 상기 회전체(2)의 외주면과 접촉되고, 상기 지지 브러시 부(20)는 상기 회전체(2)의 외주면과 이격된 브러시 실 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 브러시 부(10)는 소정의 직경을 갖는 다수개의 단위 브러시로 구성되고, 상기 지지 브러시 부(20)는 상기 회전체의 축 방향으로 상기 브러시 부(10)의 폭에 따른 길이보다 길게 연장된 브러시 실 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 브러시 부(10)는 동일한 직경과 길이 및 간격으로 독립적으로 배치된 다수개의 단위 브러시로 구성되거나, 다수개의 단위 브러시가 하나의 군을 이뤄 상기 회전체를 향해 배치된 어느 하나의 구성으로 이루어진 브러시 실 어셈블리.
삭제
제1항에 있어서,
상기 지지 브러시 부(20)는 소정의 두께와 폭 및 길이를 갖는 플레이트 형태인 브러시 실 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 지지 브러시 부(20)와 마주보는 상기 제2 지지부(34) 사이에는 이격된 제2 공간(S2)이 형성된 브러시 실 어셈블리.
터빈의 케이싱(3) 내부에서 회전되는 로터(2a)의 외주면을 감싸며 위치되고, 상기 로터(2a)를 향해 경사지게 연장된 브러시 부(100);
상기 브러시 부(100)와 밀착되고 상기 브러시 부(100)를 지지하며 상기 로터(2a)에 대해 경사지게 연장된 지지 브러시 부(200); 및
상기 브러시 부(100)와 상기 지지 브러시 부(200)를 지지하는 지지부(300)를 포함하되,
상기 지지 브러시 부(200)는 상기 로터(2a)를 향해 연장된 길이가 상기 브러시 부(100)를 향해 연장된 길이 보다 길게 연장되고,
상기 지지부(300)는 상기 브러시 부(100)의 측면과 부분적으로 접촉되는 제1 지지부(320)와, 상기 브러시 부(100)와 밀착된 반대측인 상기 지지 브러시 부(200)의 타측을 지지하는 제2 지지부(340)와, 상기 제1 지지부(320)와 상기 제2 지지부(340) 사이에 위치되고 상기 브러시 부(100)와 상기 지지 브러시 부(200)를 동시에 지지하는 제3 지지부(360)를 포함하며,
상기 브러시 부(100)는 상기 제1,3 지지부(320, 360)에 반경방향으로 연장된 일측 단부가 부분 삽입되어 면접촉된 상태가 유지되고,
상기 제3 지지부(360)는 상기 제1,2 지지부(320, 340)와 각각 면접촉된 부분이 비대칭으로 접촉되며,
상기 제1 지지부(320)는 상기 제3 지지부(360)와 밀착된 구간에 형성된 제1 경사부(320a)와, 상기 제1 경사부(320a)가 상기 로터(2a)를 향해 연장된 단부에서 상기 브러시 부(100)와 부분 접촉되도록 연장된 제1 절곡부(320b)와, 상기 제1 절곡부(320b)의 연장된 단부에서 상기 브러시 부(100)의 외측으로 연장되고 단부가 상기 로터(2a)를 향해 수직으로 절곡된 제2 절곡부(320c)를 포함하고,
상기 제3 지지부(360)는 상기 제1 경사부(320a)와 마주보며 대응되는 길이로 접촉되는 제3 경사부(360a)와, 상기 브러시 부(100)를 향해 연장된 제3 경사부(360a)의 연장된 단부에서 상기 브러시 부(100)의 외측을 감싸며 절곡된 제3 절곡부(360b)와, 상기 제3 절곡부(360b)의 절곡된 단부에서 상기 지지 브러시 부(200)의 외측과 면접촉되어 로터(2a)의 축 방향으로 연장된 제4 연장부(360c)와, 상기 제4 연장부(360c)의 연장된 단부에서 상기 지지 브러시 부(200)의 반경 방향 외측으로 연장된 제5 연장부(360d)와, 상기 제5 연장부(360d)의 연장된 단부에서 반경 방향 외측을 향해 일측 방향으로 경사진 제4 경사부(360e)를 포함하며,
상기 제2 지지부(340)는 상기 제3 지지부(360)와 경사지게 부분적으로 밀착된 제2 경사부(340a)와, 상기 제2 경사부(340a)의 연장된 단부에서 상기 지지 브러시 부(200)를 향해 연장된 제1 연장부(340b)와, 상기 제1 연장부(340b)의 단부에서 상기 지지 브러시 부(200)가 부분 삽입되는 홈부(340c)와, 상기 홈부(340c)에서 상기 지지 브러시 부(200)와 마주보며 상기 로터(2a)를 향해 연장된 제2 연장부(340d)를 포함하고,
제3 경사부(360a)와 제5 연장부(360d)가 비대칭으로 형성되어 고압의 유체에 의한 가압력이 가해지는 경우에도 상기 제1 지지부(320)와 제2 지지부(340)로 응력이 지지 분산되는 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
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제24 항에 있어서,
상기 제1 경사부(320a)는 상기 브러시 부(100)의 전방을 향해 경사진 브러시 실 어셈블리.
제24 항에 있어서,
상기 제1 지지부(320)는 상기 브러시 부(100)로 유입되는 고압의 유체를 상기 로터(2a)와 인접한 상기 브러시 부(100)의 단부로 가이드 하기 위해 전면에서 상기 로터(2a)를 향해 경사진 유체 가이드 부(320d)를 포함하는 브러시 실 어셈블리.
제24 항에 있어서,
상기 브러시 부(100)와 마주보는 상기 제1 지지부(320) 사이에는 이격된 제1 공간(S1)이 형성된 브러시 실 어셈블리.
제24 항에 있어서,
상기 지지 브러시 부(200)와 마주보는 상기 제2 지지부(340) 사이에는 이격된 제2 공간(S2)이 형성된 브러시 실 어셈블리.
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제24 항에 있어서,
상기 제1 절곡부(320b)와 상기 제3 절곡부(360b)는 서로 마주보며 동일 길이로 연장된 브러시 실 어셈블리.
제24 항에 있어서,
상기 제4 연장부(360c)는 상기 지지 브러시 부(200)의 축 방향 전체 길이를 L이라 할 때 2/3L 이상의 길이로 면접촉되는 브러시 실 어셈블리.
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제24 항에 있어서,
상기 제2 지지부(340)는 상기 지지 브러시 부(200)를 경유한 유체가 상기 제2 지지부(340)를 최단 거리로 경유하여 상기 로터(2a)의 축 방향으로 이동 되도록 상기 제2 연장부(340d)의 연장된 단부에서 상측을 향해 경사진 제3 경사부(340e);
상기 제3 경사부(340e)의 경사진 단부에서 상기 로터(2a)의 축 방향으로 소정의 길이로 연장된 제3 연장부(340f)를 포함하는 브러시 실 어셈블리.
제35 항에 있어서,
상기 제2 지지부(340)는 상기 제1 지지부(320) 보다 상기 로터(2a)의 축 방향에서 연장된 길이가 길게 연장된 브러시 실 어셈블리.
제24 항에 있어서,
상기 로터(2a)의 축 방향으로 이동하는 유체는 상기 브러시 부(100)가 위치된 곳이 고압 영역에 해당되고, 상기 지지 브러시 부(200)가 위치된 곳이 저압 영역에 해당되며, 상기 브러시 부(100)가 상기 로터(2a)의 외주면과 접촉되고 상기 지지 브러시 부(200)는 상기 로터(2a)의 외주면과 이격 간격이 유지되는 브러시 실 어셈블리.
제24 항에 있어서,
상기 브러시 부(100)는 제1 경사각(α1)으로 상기 로터(2a)를 향해 경사지게 연장되고, 상기 지지 브러시 부(200)는 제2 경사각(α2)으로 상기 로터(2a)를 향해 경사지며, 상기 제2 경사각(α2)이 상기 제1 경사각(α1)보다 경사 각도가 크게 경사진 브러시 실 어셈블리.
제24항에 있어서,
상기 지지 브러시 부(200)는 소정의 두께와 폭 및 길이를 갖는 플레이트 형태인 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
제24 항에 있어서,
상기 브러시 부(100)와 상기 지지 브러시 부(200)는 모두 유연한 재질로 구성되거나, 상기 지지 브러시 부(200) 보다 상기 브러시 부(100)가 상대적으로 더 유연한 것을 특징으로 하는 브러시 실 어셈블리.
제24 항에 있어서,
상기 지지 브러시 부(200)는 상기 로터(2a)의 반경 방향으로 서로 다른 열팽창율을 갖는 재질로 이루어진 브러시 실 어셈블리.
제24 항에 있어서,
상기 지지 브러시 부(200)는 상기 지지부(300)에서부터 상기 로터(2a)를 향해 제1 길이로 연장되고 제1 열팽창율을 갖는 제1 지지 브러시(210);
상기 제1 지지 브러시(210)가 상기 로터(2a)를 향해 연장된 단부에서부터 상기 로터(2a)의 외주면을 향해 제2 길이로 연장되고 제2 열팽창율을 갖는 제2 지지 브러시(220)를 포함하는 브러시 실 어셈블리.
제42 항에 있어서,
상기 제2 지지 브러시(220)는 상기 제1 지지 브러시(210)보다 작은 열팽창율을 갖는 브러시 실 어셈블리.
제24 항에 있어서,
상기 지지 브러시 부(200)는 상기 케이싱(3)에서 상기 로터(2a)로 갈수록 두께가 감소되는 브러시 실 어셈블리.
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