KR20170061154A - 클리어런스 제어형 시일 구조 - Google Patents

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Abstract

터빈에 있어서의 하우징(22)의 내주면에 대하여, 축 방향으로 복수 개 나란히 형성된 원호상 홈(23)과, 상기 홈(23)에 소정의 간극을 갖고 감합된 감합부(11a, 12a), 및 하우징(22)으로부터 직경 방향 내측으로 노출되어 축 방향으로 확장된 확장부(11b, 12b)를 가지며, 운전 중, 홈(23) 내부의 배면 압력에 의해 직경 방향 내측을 향해 이동하는 힘을 받는 마모성 시일 링(11, 12)을 구비하며, 확장부(12b)에는, 상류 측 단부의 외주면에 있어서, 축 방향 상류 측을 향해 더욱 확장된 볼록부(12b-2)가 형성되고, 확장부(11b)에는, 하류 측 단부의 외주면에 있어서, 볼록부(12b-2)에 대응하는 오목부(11b-2)가 형성되어, 볼록부(12b-2)가 오목부(11b-2)에 삽입되도록 한다.

Description

클리어런스 제어형 시일 구조{CLEARANCE-CONTROL-TYPE SEAL STRUCTURE}
본 발명은 클리어런스 제어형 시일 구조에 관한 것이다.
종래, 증기 터빈이나 가스 터빈의 구조로서, 하기 특허문헌 1, 2에 개시되는 바와 같이, 로터-하우징 사이의 시일의 역할을 담당하는 마모성 시일 링(abradable seal ring) 및 ACC(액티브 클리어런스 제어)(active clearance control) 기능을 탑재한 ACC 시일 구조가 있다.
ACC 시일 구조란, 마모성 시일 링의 로터 또는 로터에 배치된 핀과의 간격을 자동 조정하는 구조이다.
일본 공개특허공보 2000-120879호 일본 공개특허공보 2003-65076호
예를 들어, 증기 터빈에 있어서는, ACC 시일 구조의 작동 설계 최적화를 위해, 연속한 4개 정도의 마모성 시일 링을 연결시킨 구조를 적용하고 있고, 각각의 마모성 시일 링으로 작동시키는 압력을 설계하고 있어, 각각 작동하는 압력이 다르다.
터빈이 기동하여 정격 운전에 가까워지면, 배면 압력(증기 압력)의 상승에 따라, 작동 압력을 낮게 설계한 마모성 시일 링이 최초로 작동한다.
그 후에 고부하 작동의 마모성 시일 링이 작동하도록 설계하고 있지만, 하우징과의 마찰의 영향으로 작동하지 않는 경우가 있다. 또한, 마찰계수에는 차이가 있어, 고부하 작동의 마모성 시일 링 쪽이 저부하 작동의 마모성 시일 링보다도 작동하기 어려운 것이 확인되어 있다.
따라서, 본 발명에서는 각각의 마모성 시일 링을 소망의 타이밍으로 확실하게 작동시킬 수 있는 클리어런스 제어형 시일 구조 및 이 클리어런스 제어형 시일 구조를 갖는 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제1 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는,
터빈에 있어서의 하우징의 내주면에 대해, 축 방향으로 복수로 나란히 형성된 원호상 홈과,
상기 홈에 소정의 간극을 갖고 감합된 감합부, 및 상기 하우징으로부터 직경 방향 내측으로 노출되어 축 방향으로 확장된 확장부를 가지며, 운전 중, 상기 홈 내부의 배면 압력에 의해 직경 방향 내측을 향해 이동하는 힘을 받는 복수의 시일 링을 구비하며,
상기 복수의 시일 링 중 적어도 축 방향으로 인접하는 제1 시일 링 및 제2 시일 링에 있어서,
상기 제1 시일 링은 상기 제2 시일 링보다도 고부하로 작동하는 것으로 하고,
상기 제2 시일 링의 상기 확장부인 제2 확장부가, 상기 제1 시일 링의 상기 확장부인 제1 확장부를 직경 방향 내측으로 가압 가능으로 하도록, 서로의 일부가 직경 방향으로 중복되어 있는
것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제2 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는,
상기 제1 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조에 있어서,
상기 제2 확장부에는,
상기 제1 시일 링 측 단부의 외주면에 있어서, 상기 제1 시일 링 측을 향해 더욱 확장된 볼록부가 형성되고,
상기 제1 확장부에는,
상기 제2 시일 링 측 단부의 외주면에 있어서, 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되며,
상기 볼록부가 상기 오목부에 삽입되어 있는
것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제3발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는,
상기 제1 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조에 있어서,
상기 제2 확장부에는,
상기 제1 시일 링 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 상기 제1 시일 링 측을 향해 더욱 확장된 볼록부가 형성되고,
상기 제1 확장부에는,
상기 제2 시일 링 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되며,
상기 볼록부가 상기 오목부에 삽입되어 있는
것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제4 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는,
상기 제1 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조에 있어서,
상기 제1 확장부에는,
상기 제2 시일 링 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 상기 제2 시일 링 측을 향해 더욱 확장된 볼록부가 형성되고,
상기 제2 확장부에는,
상기 제1 시일 링 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되며,
상기 볼록부가 상기 오목부에 삽입되어 있는
것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제5 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는,
상기 제1 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조에 있어서,
상기 제2 확장부에는,
상기 제1 시일 링 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 제2 오목부가 형성되고,
상기 제2 오목부에는, 상기 제2 오목부에 대응하는 형상의 원호상 평판부의 일부가 삽입되며,
상기 제1 확장부에는,
상기 원호상 평판부에 대응하는 제1 오목부가 형성되고,
상기 원호상 평판부가 상기 제1 오목부에 일부 삽입되어 있는
것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제6 발명에 관한 터빈은,
상기 제1 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제7 발명에 관한 터빈은,
상기 제2 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제8 발명에 관한 터빈은,
상기 제3 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제9 발명에 관한 터빈은,
상기 제4 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제10 발명에 관한 터빈은,
상기 제5 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조 및 터빈에 의하면, 각각의 마모성 시일 링을 소망의 타이밍으로 확실하게 작동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조를 설명하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조를 설명하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조를 설명하는 단면도이다.
이하, 본 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조 및 터빈을 실시예에서 도면을 이용하여 설명한다.
[실시예 1]
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조를 설명하는 단면도이다. 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는 터빈에 이용되는 것이며, 도 1에 도시하는 바와 같이, 먼저 마모성 시일 링(11, 12) 및 복수의 홈(23)을 구비하고 있다.
또한, 본 실시예에서는 마모성 시일 링을 2개 구비하는 것으로만 한정되지 않으며, 마모성 시일 링은 2개 이상이라면 몇 개를 구비해도 좋다. 단, 간략화를 위해, 이하에서는 축 방향으로 인접하는, 전단(前段)의 제1 마모성 시일 링(11) 및 후단(後段)의 제2 마모성 시일 링(12)에 대해서 설명한다. 또한, 전단의 제1 마모성 시일 링(11)이 후단의 제2 마모성 시일 링(12)보다도 고부하 작동인 것으로 한다.
제1 마모성 시일 링(11)은 제1 감합부(11a) 및 제1 확장부(11b)를 구비하고 있다. 또한, 제2 마모성 시일 링(12)은 제2 감합부(12a) 및 제2 확장부(12b)를 구비하고 있다.
로터(21)를 둘러싸는 하우징(22)의 내주면에는, 원호상 홈(23)이 축 방향으로 복수로 나란히 형성되어 있다. 각각의 홈(23)은 축 방향으로 확장된 확대부(23a)를 내부에 갖고 있다.
마모성 시일 링(11, 12)은 각각 홈(23)에 대응하는 원호상 시일 링이다. 그리고, 마모성 시일 링(11, 12)의 감합부(11a, 12a)는 각각 홈(23)의 확대부(23a)에 대해 소정의 간격을 갖고 감합되어 있다. 또한, 마모성 시일 링(11, 12)의 확장부(11b, 12b)는 각각 하우징(22)으로부터 직경 방향 내측으로 노출되어 있고, 축 방향으로 확장되어 있다.
마모성 시일 링(11, 12)의 확장부(11b, 12b)의 내주면에는, 쾌삭성 부재로 이루어지는 마모성 부분(11b-1, 12b-1)이 각각 배치되어 있다. 마모성 부분(11b-1, 12b-1)은 로터(21)에 배치되는 핀(21a)에 대향하고 있다.
터빈 작동(운전) 중, 핀(21a)이 마모성 부분(11b-1, 12b-1)에 접촉한 경우, 마모성 부분(11b-1, 12b-1)은 쾌삭성 부재로 이루어지기 때문에 절삭되지만, 터빈 성능에의 영향은 적고, 핀(21a)에 대해서는 결손되는 일이 거의 없다. 따라서, 마모성 부분(11b-1, 12b-1)을 핀(21a)에 접촉시키는 한계 위치까지 가깝게 할 수 있다.
환언하면, 마모성 시일 링(11, 12)에 쾌삭성 부재의 마모성 부분(11b-1, 12b-1)을 설치함으로써, 정격 운전 시에, 로터(21)(또는 로터(21)에 배치되는 핀(21a))와 마모성 시일 링(11, 12)과의 클리어런스를 최소한으로 설정할 수 있고, 누설량을 저감하는 것이 가능하다.
또한, 기동 시 및 정지 시의 축 신장 등에 의한 핀(21a)의 마모성 부분(11b-1, 12b-1)과의 접촉을 방지하고, 마모성 부분(11b, 12b)의 절삭량을 최소한으로 하기 위해서, 마모성 시일 링(11, 12)은 ACC 시일 구조를 갖고 있다.
구체적으로는, 마모성 시일 링(11, 12)의 위치를 각각 배치된 스프링(도시 생략)에 의해 조정하고, 정격 도달 직전에 배면 압력(증기 압력)에 의해 로터(21) 측으로 작동시키는 구조이다. 즉, 마모성 시일 링(11, 12)이 직경 방향 외측으로 가압되도록 스프링 힘이 걸리도록 한다. 그리고 하기 1~3의 제어를 수행한다.
1. 작동 전(차압 0)
마모성 시일 링(11, 12)은 스프링 힘에 의해 홈(23)의 확대부(23a)의 외주 측벽면(23a-1)을 향해 가압된다.
2. 기동 시(부하 상승 시, 차압 저)
홈(23)의 확대부(23a)의 내부에 있어서, 마모성 시일 링(11, 12)을 직경 방향 내측으로 가압하는 배면 압력이 발생하지만, 스프링 힘 > 배면 압력의 범위에서는, 마모성 시일 링(11, 12)은 여전히 외주 측벽면(23a-1)을 향해 가압되어 있다. 또한, 정지 시도 마찬가지이다.
3. 정격 운전 시(부하 50% 이상, 차압 고)
정격 운전 직전에, 배면 압력 > (스프링 힘 + 마찰력)으로 되면, 마모성 시일 링(11, 12)은 홈(23)의 내주 측벽면(23a-2)에 가압된다.
여기에서, 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조에서는, 후단의 제2 마모성 시일 링(12)의 제2 확장부(12b)가, 전단의 제1 마모성 시일 링(11)의 제1 확장부(11b)를 직경 방향 내측으로 가압 가능으로 하도록, 서로의 일부가 직경 방향으로 중복되어 있다. 이하, 이 점에 대해서 상세히 설명한다.
후단의 제2 마모성 시일 링(12)의 제2 확장부(12b)에는, 상류 측(제1 마모성 시일 링(11) 측)의 일부가 더욱 확장된 볼록부(12b-2)가 형성되어 있다. 또한, 볼록부(12b-2)는 확장부(12b)의 원주 방향으로 연신되어 있다.
또한, 전단의 제1 마모성 시일 링(11)의 제1 확장부(11b)는, 하류 측(제2 마모성 시일 링(12) 측)의 일부가 함몰된 오목부(11b-2)가 형성되어 있다. 또한, 오목부(11b-2)는 확장부(11b)의 원주 방향으로 연신되어 있다.
또한, 도 1 에 도시하는 바와 같이, 오목부(11b-2) 및 볼록부(12b-2)는 각각 확장부(11b, 12b)의 외주면에 형성되는 것으로 한다(즉, 상기 「일부」란, 확장부(11b, 12b)의 외주면을 지칭한다).
그리고, 오목부(11b-2)는 볼록부(12b-2)에 대응한 형상이며, 오목부(11b-2)의 함몰부에 볼록부(12b-2)가 삽입됨으로써, 제1 마모성 시일 링(11)의 오목부(11b-2)의 벽면과 제2 마모성 시일 링(12)의 볼록부(12b-2)가 중복하도록 한다.
즉, 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는, 전단의 제1 마모성 시일 링(11)의 확장부(11b)의 축 방향 단부를, 대향하는 후단의 제2 마모성 시일 링(12)의 확장부(12b)의 축 방향 단부에 의해, 직경 방향으로 가압 가능으로 하도록, 서로의 축 방향 단부가 직경 방향으로 중복되어 있는 구조이다.
상술의 구성으로 함으로써, 상기 「2. 기동 시」로부터 상기 「3. 정격 운전 시」의 사이에, 후단의 제2 마모성 시일 링(12)이 직경 방향 내측으로 작동하면, 제2 확장부(12b)의 상류 측 단부가 제1 확장부(11b)의 하류 측 단부에 간섭하고, 전단의 제1 마모성 시일 링(11)을 직경 방향 내측으로 이동시키는 힘이 동작한다. 즉, 후단의 제2 마모성 시일 링(12)의 움직임에 맞춰 전단의 제1 마모성 시일 링(11)에도 직경 방향 내측으로 작동하는 힘이 동작한다(도 1 중의 백색 화살표).
이에 의해, 종래의 문제였던, 전단의 제1 마모성 시일 링(11)이 하우징(22)과의 마찰의 영향으로 작동하지 않는 경우를 회피할 수 있다.
또한, 각각의 마모성 시일 링(11, 12)에는 작동 타이밍에 차이가 발생하지 않고, 부드럽게 직경 방향 내측으로 작동할 수 있다.
또한, 정지 시에는, 배면 압력이 발생하지 않게 되고, 스프링 힘에 의해, 마모성 시일 링(11, 12)은 서로 영향을 받지 않고, 직경 방향 외측으로 움직이고, 외주 측벽면(23a-1)을 향해 가압되어, 작동 전의 상태로 되돌아간다. 또는, 전단의 제1 마모성 시일 링(11)이 작동 전의 상태로 되돌아갈 때에, 오목부(11b-2)의 벽면에 의해 볼록부(12b-2)가 직경 방향 외측으로 가압됨으로써, 후단의 제2 마모성 시일 링(12)도 작동 전의 상태로 되돌아간다.
또한, 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는, 후단의 제2 마모성 시일 링(12)으로부터 먼저 조립함으로써, 비교적 용이하게 조립하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조에 대해서 설명하였지만, 환언하면, 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는, 터빈에 있어서의 하우징의 내주면에 대해, 축 방향으로 복수 개 나란히 형성된 원호상 홈과, 상기 홈에 소정의 간극을 갖고 감합된 감합부, 및 상기 하우징으로부터 직경 방향 내측으로 노출되어 축 방향으로 확장된 확장부를 가지며, 운전 중, 상기 홈 내부의 배면 압력에 의해 직경 방향 내측을 향해 이동하는 힘을 받는 복수의 시일 링을 구비하며, 상기 복수의 시일 링 중 적어도 축 방향으로 인접하는 전단의 제1 시일 링 및 후단의 제2 시일 링에 있어서, 상기 제2 시일 링의 상기 확장부인 제2 확장부가, 상기 제1 시일 링의 상기 확장부인 제1 확장부를 직경 방향 내측으로 가압 가능으로 하도록, 서로의 일부가 직경 방향으로 중복되어 있는 것이다.
특히, 상기 제2 확장부에는, 상류 측 단부의 외주면에 있어서, 축 방향 상류 측을 향해 더욱 확장된 볼록부가 형성되고, 상기 제1 확장부에는, 하류 측 단부의 외주면에 있어서, 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되며, 상기 볼록부가 상기 오목부에 삽입되어 있는 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조에서는 각각의 마모성 시일 링을 소망의 타이밍으로 확실하게 작동시킬 수 있다.
[실시예 2]
본 발명의 실시예 2에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조의 일부를 변경한 것이다. 이하, 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조와 다른 점을 중심으로 설명하고, 동일한 구성에 대해서는 최대한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조를 설명하는 단면도이다. 또한, 도 2에서는, 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는 도 1과 동일한 부호를 붙이고 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 실시예 2에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는, 제1 마모성 시일 링(31) 및 제2 마모성 시일 링(32)의, 제1 확장부(31b) 및 제2 확장부(32b)에 있어서의, 오목부(31b-2) 및 볼록부(32b-2)의 형성되는 위치가, 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조의, 제1 확장부(11b) 및 제2 확장부(12b)에 있어서의, 오목부(11b-2) 및 볼록부(12b-2)와 다르다.
즉, 본 발명의 실시예 2에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조에서는, 오목부(31b-2) 및 볼록부(32b-2)가 각각 제1 확장부(31b) 및 제2 확장부(32b)의 외주면으로부터 소정 길이(길이 a분) 직경 방향 내측의 위치에 형성되어 있다.
그리고, 제2 확장부(32b)의 볼록부(32b-2)는, 제1 확장부(31b)의 오목부(31b-2)에 삽입되어, 오목부(31b-2)의 직경 방향 측 양쪽 벽면이 볼록부(32b-2)를 직경 방향으로 협지하는 바와 같은 상태가 된다.
따라서, 본 발명의 실시예 2에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는, 승압 시뿐만 아니라, 강압 시(정지 시)에 마모성 시일 링(31, 32)이 직경 방향 외측으로 되돌아갈 때도, 후단의 제2 마모성 시일 링(32)이 전단의 제1 마모성 시일 링(31)을 가압할 수 있다.
또한, 상술한 바에서는, 제1 마모성 시일 링(31)의 제1 확장부(31b)에 오목부(31b-2)가 형성되고, 제2 마모성 시일 링(32)의 제2 확장부(32b)에 볼록부(32b-2)가 형성되는 것으로 했지만, 이와는 반대로, 제1 마모성 시일 링(31)의 제1 확장부(31b)에 볼록부(32b-2)가 형성되고, 제2 마모성 시일 링(32)의 제2 확장부(32b)에 오목부(31b-2)가 형성되는 것으로 해도 좋다.
이상, 본 발명의 실시예 2에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조에 대해서 설명하였지만, 환언하면, 본 발명의 실시예 2에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는, 상기 제2 확장부에는, 상류 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 축 방향 상류 측(제1 마모성 시일 링(11) 측)을 향해 더욱 확장된 볼록부가 형성되고, 상기 제1 확장부에는, 하류 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되며, 상기 볼록부가 상기 오목부에 삽입되어 있는 것이다.
또한, 상술한 바와 같이, 볼록부와 오목부를 반대로 해도 좋다. 즉, 상기 제1 확장부에는, 하류 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 축 방향 하류 측(제2 마모성 시일 링(12) 측)을 향해 더욱 확장된 볼록부가 형성되고, 상기 제2 확장부에는, 상류 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되며, 상기 볼록부가 상기 오목부에 삽입되어 있는 것으로 해도 좋다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예 2에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는 각각의 마모성 시일 링을 소망의 타이밍으로 확실하게 작동시킬 수 있다.
[실시예 3]
본 발명의 실시예 3에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조의 일부를 변경한 것이다. 이하, 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조와 다른 점을 중심으로 설명하고, 동일한 구성 부분에 대해서는 최대한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조를 설명하는 단면도이다. 또한, 도 3에서는, 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는 도 1과 동일한 부호를 붙이고 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 실시예 3에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는, 제2 확장부(42b)의 형상이 본 발명의 실시예 1에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조의 제2 확장부(12b)의 형상과 다르다.
본 발명의 실시예 3에 관한 클리어런스 제어형 시일은, 제2 마모성 시일 링(42)의 제2 확장부(42b)가 금속제의 원호상 평판부(42b-2) 및 제2 오목부(42b-3)를 갖고 있다.
제2 오목부(42b-3)는 제2 확장부(42b)의 상류 측 단부의 외주면으로부터 소정 길이(길이 b분) 직경 방향 내측의 위치에 형성되어 있고, 원호상 평판부(42b-2)는 제2 오목부(42b-3)에 대응하는 형상이며, 축 방향에 있어서의 일부가 제2 오목부(42b-3)에 삽입되어, 축 방향으로 소정의 폭(길이 c분)을 가짐으로써, 실시예 1, 2에 있어서의 볼록부(12b-2, 32b-2)의 역할을 담당한다.
또한, 제1 마모성 시일 링(41)의 제1 확장부(41b)의 하류 측에는, (제1) 오목부(41b-2)가 형성되어 있다. 오목부(41b-2)는 원호상 평판부(42b-2)에 대응한 형상이다.
오목부(41b-2)의 함몰부에 원호상 평판부(42b-2)가 일부 삽입됨으로써, 제1 마모성 시일 링(41)의 오목부(41b-2)의 벽면과 제2 마모성 시일 링(42)의 원호상 평판부(42b-2)가 중복되도록 한다.
또한, 도 3에 있어서, 오목부(41b-2)는 실시예 1의 오목부(11b-2)(도 1)처럼 직경 방향 측 벽면이 한쪽만의 형상으로서 도시되어 있지만, 본 실시예는 이에 한정되는 것이 아니며, 실시예 2의 오목부(31b-2)(도 2)처럼 직경 방향 측 벽면이 양측에 있는 것으로 해도 좋다.
즉, 본 발명의 실시예 3에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는 제1 마모성 시일 링(41)과 제2 마모성 시일 링(42)의 축 방향 단부 사이에 원호상 평판부(42b-2)를 삽입함으로써, 원호상 평판부(42b-2)가 실시예 1, 2에 있어서의 볼록부(12b-2, 32b-2)의 역할을 담당하고, 후단의 제2 마모성 시일 링(42)의 작동을 전단의 제1 마모성 시일 링(41)으로 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예 3에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조에서는, 상기 구성으로 함으로써, 마모성 시일 링(41, 42)을 개별로 조립한 후에, 원호상 평판부(42b-2)를 삽입하는 것으로 되기 때문에, 조립성이 향상된다.
이상, 본 발명의 실시예 3에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조에 대하여 설명하였지만, 환언하면, 본 발명의 실시예 3에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는, 상기 제2 확장부에는, 상류 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 제2 오목부가 형성되고, 상기 제2 오목부에는, 상기 제2 오목부에 대응하는 형상의 원호상 평판부의 일부가 삽입되고, 상기 제1 확장부에는, 상기 원호상 평판부에 대응하는 제1 오목부가 형성되며, 상기 원호상 평판부가 상기 제1 오목부에 일부 삽입되어 있는 것이다.
이상, 실시예 1~4에 의해 본 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조를 설명했지만, 본 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조는 일련의 마모성 시일 링 모두에 적용해도 좋고, 작동성이 나쁜 일부의 마모성 시일 링에만 적용해도 좋다.
또한, 실시예 1~4에 있어서, 전단을 제1 마모성 시일 링(11), 후단을 제2 마모성 시일 링(12)으로서 설명했지만, 제1 마모성 시일 링(11)과 제2 마모성 시일 링(12)은 어느 것이 전단이고 어느 것이 후단인지는 중요하지 않다. 즉, 제1 마모성 시일 링(11)과 제2 마모성 시일 링(12)은 전후 관계가 아니고, 작동하는 부하의 크기가 중요하게 된다.
따라서, 이미 말한 바와 같이, 제1 마모성 시일 링(11)이 제2 마모성 시일 링(12)보다도 고부하 작동이라면, 실시예 1~4에 있어서의 설명은 전후 관계를 바꿔 넣어도 성립한다.
이와 같이 하여, 본 발명에 관한 클리어런스 제어형 시일 구조에서는, ACC를 작동시킬 때, 마찰의 저항의 영향을 저감시켜, 각각의 마모성 시일 링을 소망의 타이밍으로 확실하게 작동시킬 수 있다.
본 발명은 클리어런스 제어형 시일 구조로서 적합하다.
11, 31, 41: 제1 마모성 시일 링
11a: 제1 감합부
11b, 31b: 제1 확장부
11b-1: 제1 마모성 부분
11b-2, 31b-2, 41b-2: 오목부
12, 32, 42: 제2 마모성 시일 링
12a: 제2 감합부
12b, 32b: 제2 확장부
12b-1: 제2 마모성 부분
12b-2, 32b-2: 볼록부
42b-2: 원호상 평판부
42b-3: 제2 오목부
21: 로터
21a: 핀
22: 하우징
23: 홈
23a: 확대부
23a-1: 외주 측 벽면
23a-2: 내주 측 벽면

Claims (10)

  1. 터빈에 있어서의 하우징의 내주면에 대해, 축 방향으로 복수 개 나란히 형성된 원호상 홈과,
    상기 홈에 소정의 간극을 갖고 감합된 감합부, 및 상기 하우징으로부터 직경 방향 내측으로 노출되어 축 방향으로 확장된 확장부를 갖고, 운전 중, 상기 홈 내부의 배면 압력에 의해 직경 방향 내측을 향해 이동하는 힘을 받는 복수의 시일 링을 구비하며,
    상기 복수의 시일 링 중 적어도 축 방향으로 인접하는 제1 시일 링 및 제2 시일 링에 있어서,
    상기 제1 시일 링은 상기 제2 시일 링보다도 고부하로 작동하는 것으로 하고,
    상기 제2 시일 링의 상기 확장부인 제2 확장부가, 상기 제1 시일 링의 상기 확장부인 제1 확장부를 직경 방향 내측으로 가압 가능으로 하도록, 서로의 일부가 직경 방향으로 중복하고 있는
    것을 특징으로 하는, 클리어런스 제어형 시일 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 확장부에는,
    상기 제1 시일 링 측 단부의 외주면에 있어서, 상기 제1 시일 링 측을 향해 더욱 확장된 볼록부가 형성되고,
    상기 제1 확장부에는,
    상기 제2 시일 링 측 단부의 외주면에 있어서, 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되며,
    상기 볼록부가 상기 오목부에 삽입되어 있는
    것을 특징으로 하는, 클리어런스 제어형 시일 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 확장부에는,
    상기 제1 시일 링 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 상기 제1 시일 링 측을 향해 더욱 확장된 볼록부가 형성되고,
    상기 제1 확장부에는,
    상기 제2 시일 링 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되며,
    상기 볼록부가 상기 오목부에 삽입되어 있는
    것을 특징으로 하는, 클리어런스 제어형 시일 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 확장부에는,
    상기 제2 시일 링 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 상기 제2 시일 링 측을 향해 더욱 확장된 볼록부가 형성되고,
    상기 제2 확장부에는,
    상기 제1 시일 링 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되며,
    상기 볼록부가 상기 오목부에 삽입되어 있는
    것을 특징으로 하는, 클리어런스 제어형 시일 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 확장부에는,
    상기 제1 시일 링 측 단부의 외주면으로부터 소정의 장경 방향 내측에 있어서, 제2 오목부가 형성되고,
    상기 제2 오목부에는, 상기 제2 오목부에 대응하는 형상의 원호상 평판부의 일부가 삽입되며,
    상기 제1 확장부에는,
    상기 원호상 평판부에 대응하는 제1 오목부가 형성되고,
    상기 원호상 평판부가 상기 제1 오목부에 일부 삽입되어 있는
    것을 특징으로 하는, 클리어런스 제어형 시일 구조.
  6. 제1항에 기재된 클리어런스 제어형 시일 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 터빈.
  7. 제2항에 기재된 클리어런스 제어형 시일 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 터빈.
  8. 제3항에 기재된 클리어런스 제어형 시일 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 터빈.
  9. 제4항에 기재된 클리어런스 제어형 시일 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 터빈.
  10. 제5항에 기재된 클리어런스 제어형 시일 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 터빈.
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