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KR101119204B1 - 가변적인 설정 각도를 가진 블레이드를 위한 유동 보상이있는 제어 레버의 부착 - Google Patents

가변적인 설정 각도를 가진 블레이드를 위한 유동 보상이있는 제어 레버의 부착 Download PDF

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KR101119204B1
KR101119204B1 KR1020040031613A KR20040031613A KR101119204B1 KR 101119204 B1 KR101119204 B1 KR 101119204B1 KR 1020040031613 A KR1020040031613 A KR 1020040031613A KR 20040031613 A KR20040031613 A KR 20040031613A KR 101119204 B1 KR101119204 B1 KR 101119204B1
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blade
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샤뗄알랭장샤를르
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에스엔이씨엠에이
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
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    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

제어 장치의 제조 비용은 상대적으로 저렴하다.
이러한 장치는 주로 제 1 의 접촉 부위(41)를 통하여 블레이드(10)의 구동 부분(16)을 구동하는 드라이브 구멍(45)이 제공된 제어 레버(40)의 제 1 단부(46)를 구비한다. 이러한 부위에서 이들 2 개 부분들 사이의 밀접한 접촉은 유동 보상 플레이트((50)를 사용하여 얻어지는데, 유동 보상 플레이트는 제어 레버(40)의 측부 부분(47) 상에 유지되고, 블레이드(10)의 외부 피봇(11) 상으로 나사 결합된 너트(60)를 사용하여 조립체에 고정된다.

Description

가변적인 설정 각도를 가진 블레이드를 위한 유동 보상이 있는 제어 레버의 부착{Control lever attachment with play compensation for blades with variable setting angles}
도 1은 터보기계 콤프레서 단계에서의 본 발명에 따른 장치의 위치를 도시한다.
도 2는 선행 기술에 따른 전동 레버의 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 제어 레버를 도시한다.
도 5 는 본 발명에 따른 장치에서 사용된 보상 플레이트의 사시도를 도시한다.
도 6 은 본 발명에 따른 장치의 사시도를 도시한다.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >
10. 블레이드 11. 외부 피봇
40. 제어 레버 45. 드라이브 구멍
46. 제 1 단부 50. 유동 보상 플레이트
47. 측부 부분 60. 너트
본 발명은 터보 기계에서 가변적인 설정 각도를 가진 블레이드의 제어에 관한 것이다. 특히 항공기에서 사용되기 위한 터보 기계에 적용될 수 있으며, 특히 비행기 터보 제트와 같은 터보 기계 콤프레서에서 공기 유입 안내 베인(vane)의 제어를 위해서 적용될 수 있다.
특히 콤프레서 유입부에서, 터보기계의 가변적인 설정 각도를 가진 블레이드를 제어하기 위한 공지의 장치들은, 정상적으로는 몇 개의 레버들 또는 제어 로드들과 터보 기계의 케이싱을 둘러싸는 링의 형태인 제어 장치를 구비한다. 각 레버는 그것의 축이 블레이드의 피봇 축과 일치하는 상태로 블레이드의 피봇 상에 설치된 제 1 단부 및, 관절을 통하여 제어 링에 연결된 제 2 단부를 가진다. 따라서, 블레이드의 각도 위치는 터보기계의 축을 중심으로 링을 회전시킴으로써 동시에 수정된다. 레버와 링 사이의 연결은 제어 링의 회전 운동을 따라 갈 수 있도록, 대략 링에 대한 반경 방향에 있어서 축을 중심으로 하는 회전에서 적어도 하나의 자유도를 구비한다. 그러나, 레버는 대응하는 블레이드의 피봇상에 단단하게 설치되기 때문에, 링의 회전은 블레이드의 피봇상에 설치된 레버의 일부와 링 사이에서 상대적인 다른 운동을 유도한다.
블레이드에 적용된 회전 운동은 터보 기계의 효율과 "펌핑(pumping)"에 대한 마진(margin)을 최적화시키는데 필수적이다. 정밀성과 이력 현상(hysteresis)은 현대의 고온 고압 동체에 대하여 매우 중요하다. 즉, 블레이드의 피봇 위로 제어 레 버의 단부를 부착시키는 것은 매우 정밀하여야 한다.
도 1 은 그러한 기계를 도시한다. 콤프레서 케이싱과 부싱(2)이 도면에 도시되어 있으며, 블레이드(10)의 외부 피봇(11)이 부싱내에 설치되어서 자유롭게 회전한다. 이러한 블레이드(10)의 내측 피봇(62)은 내부 링(3)의 부싱(4)안에 자유롭게 회전하도록 설치된다. 제어 레버(20)에는 너트(63)를 사용하여 블레이드(10)의 외부 피봇(11)에 견고하게 고정된 제 1 부분(21)이 제공된다. 제어 레버(20)의 제 2 단부(22)에는 제어 링(30)의 구멍 안에 자유롭게 회전되도록 설치된 제어 피봇(23)이 제공된다.
이것을 달성하도록, 그리고 도 2를 참조하면, 제어 레버(21)의 제 1 부분(21)에는 정사각형의 구멍(24)이 제공된다. 역으로, 블레이드(10)의 외부 피봇(11)에는 정사각형의 비트 드라이브(bit drive, 64)가 제공된다. 정사각형 비트 드라이브를 제어 레버(24)의 드라이브 구멍(24) 안으로 끼우는 것은 매우 정밀하여야 한다. 따라서, 이것은 모든 정사각형 드라이브와 같은 방식으로 곤란하고 값비싼 기계 가공을 필요로 한다.
본 발명의 목적은 블레이드의 외부 피봇에 제어 레버를 부착하기 위한 다른 시스템을 제안함으로써 상기의 단점을 극복하는 것이다.
이러한 관점에서, 본 발명의 주요 목적은, 제어 링과 몇 개의 제어 레버들을 구비하는 터보 기계에서 가변적인 설정 각도를 가진 블레이드들을 위한 제어 장치 에 관한 것으로서, 제어 레버들 각각은, 그 안에 드라이브 구멍이 있고 대응하는 블레이드의 외부 피봇의 드라이브 부분이 그 위에 장착되는 제 1 단부 및, 터보 기계의 축을 중심으로 하는 제어 링의 회전이 블레이드 설정 각도에서의 변화를 야기하도록, 관절을 통하여 제어 링에 연결된 제 2 단부를 가진다.
본 발명에 따르면, 제어 레버는 박판 금속으로 만들어지고, 그것의 드라이브 구멍은, 접촉 부위에 직각인 방향에서 제어 레버의 드라이브 구멍과 블레이드의 외부 피봇의 드라이브 부분 사이에 잔류하는 유동(遊動;play)과 함께, 제어 레버와 외부 피봇 사이에서 제 1 의 접촉 부위를 한정하는 외부 피봇의 드라이브 부분과 접촉되는 제 1 의 드라이브 부분을 가지고, 블레이드의 드라이브 부분상의 제어 레버의 제 1 단부의 회전 구동은 제어 레버의 제 1 단부에 대략 직각인 제어 레버의 측부 부분상에 유지되는 유동 보상 플레이트를 통하여, 제어 레버와 유동 보상 플레이트 사이의 제 2 접촉 부위를 통해서, 대략 제 1 접촉 부위에 평행하게 이루어져서 블레이드의 드라이브 부분을 제어 레버의 제 1 단부상으로 제 1 접촉 부위를 통하여 강제한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 제어 레버와 유동 보상 플레이트 사이의 제 2 접촉 부위가 위치되는 제어 레버의 측부 부분은, 제어 레버를 형성하는 유동 보상 플레이트의 평면에 직각이며, 유동 보상 플레이트에는 제어 레버와 유동 보상 플레이트 사이의 제 2 접촉 부위를 통하여 제어 레버의 측부 부분상에 유지되는 만곡된 부분이 제공된다.
바람직스럽게는, 유동 보상 플레이트에는 제어 레버에서 사용된 드라이브 구 멍과 유사한 구멍이 제공되며, 그에 대하여 일 측부가 외부 피봇의 저부에 위치된 블레이드 안의 요부의 벽과 접촉되어서, 유동 보상 플레이트와 외부 피봇 사이에 제 3 의 접촉 부위를 형성한다.
바람직스럽게는, 제어 레버와 드라이브 부분 사이의 제 1 접촉 부위가 형상에 있어서 평면이다.
본 발명과 그것의 다양한 기술적인 특징들은 첨부된 도면과 함께 다음에 주어진 설명을 읽음으로써 보다 잘 이해될 것이다.
모든 혁신적인 주요 요소들은 도 3 에 도시되어 있다.
우선, 블레이드(10)와 보다 엄밀하게는 그것의 외측 단부인, 즉, 드라이브 부분(16)을 통하여 블레이드(10)에 연결된 외부 피봇(11) 사이의 구분이 이루어진다. 이러한 드라이브 부분(drive part)은 외부 피봇(11)의 직경에 대한 요부(12) 또는 협소부에 의해서 특징지워진다. 장치의 제 2 의 필수적인 부분은 제어 레버(40)이며, 이것은 제 1 단부(46)를 가장 명확하게 관찰할 수 있다. 이러한 제 1 의 단부에는 외부 피봇(11)과 블레이드(10)의 드라이드 부분(16)의 단면 보다 약간 넓은 드라이브 구멍(45)이 제공되지만, 제어 레버(40)가 블레이드(10) 상에 유지될 수 있도록 블레이드(10)의 주 부분과 같이 넓지는 않다.
제어 레버(40)를 통한 블레이드(10)의 회전 구동은, 제어 레버(40)의 드라이브 구멍(45)의 내측벽과 접촉된, 블레이드(10)의 드라이브 부분(16)의 접촉 부분(13)상에서 제 1 접촉 부위(41)에 의해 이루어진다. 이러한 제 1 의 접촉 부위(41)는 측부 부분(47)에 반대인 측부상에서 제어 레버(40)의 제 1 단부(46)에 위치되며 제 1 단부(46)와 비교하여 약 90 °로 만곡된다. 본 발명에 따른 원리의 목적은 제 1 의 접촉 부위(41)에서 블레이드(10)의 드라이브 부분(16)의 접촉 부분(13)과 제어 레버(40)의 제 1 단부(46) 사이의 확고한 접촉을 제공하는 것이다.
결국, 제어 레버(40)의 드라이브 구멍(45)의 폭과 등가인 폭을 가진 구멍(54)을 가지는 유동 보상 플레이트(play compensation plate, 50)가 사용됨으로써, 그것이 외부 피봇(11) 상으로 미끌어질 수 있다. 이러한 유동 보상 플레이트(50)는 만곡된 부분(51)을 가져서 유동 보상 플레이트(50)의 클램핑 표면(57)과 약 90°의 각도를 만들며, 제 2 의 접촉 부위(42)를 통하여 제어 레버(40)의 측부 부분(47)의 내측상에 베어링 접촉될 것이다.
만곡된 부분(51)의 측부상에 있는 구멍(54)은 유동 보상 플레이트(50)와 외부 피봇(11) 사이의 제 3 의 접촉 부위(53)를 통하여 외부 피봇(11)의 저부에서 요부(12)의 벽(15)과 접촉하게 되는데, 이는 제 3 의 접촉 부위(53)를 제 2 의 접촉 부위(52)로부터 분리시키는 거리가 제어 레버(40)의 제 2 접촉 부위(42)로부터 제 1 접촉 부위(41)를 분리시키는 거리에서 요부(12)에 있는 블레이드(10)의 드라이브 부분(16)의 단면부를 차감한 것과 같기 때문이다. 결국, 유동 보상 플레이트(50)가 요부(12)를 둘러싸는 제어 레버(40)의 측부 부분(47)과 제 1 단부(46)에 의해 형성된 중공의 내측에 정위치 안에 두어졌을 때, 제 2 접촉 부위에서 측부 부분(47)과 접촉하여 유지되는 유동 보상 플레이트(50)는, 유동 보상 플레이트(50)와 블레이드의 외부 피봇(11) 사이에 있는 제 3 의 접촉 부위(53) 상에서, 제어 레버(40)가 외 부 피봇(11)과 제어 레버(40) 사이의 제 1 접촉 부위를 통하여 요부(12)의 접촉 부위(13)와 접촉되도록 강제한다.
따라서, 제 1 접촉 부위(41)상에서의 정밀하고 잘 한정된 접촉이 제 2 의 접촉 부위(42) 상에 유지되는 유동 보상 플레이트(50)의 만곡된 부분(51)에 의하여 획득되어서, 제어 레버(40)/유동 보상 플레이트(50)가 유동 보상 플레이트(50)와 외부 피봇(11) 사이의 접촉을 통하여 블레이드(10)의 요부(12)를 제어 레버(40)의 제 1 단부(46)와 접촉하도록 강제한다는 점을 용이하게 이해할 수 있다.
유동 보상 플레이트(50)는 너트(60)에 의해서 정위치로 위치되어 그곳에 유지되는데, 상기 너트는 블레이드(10)의 외부 피봇(11)으로 나사 결합되어서 유동 보상 플레이트(50)의 내측 표면(57)과 접촉 상태로 유지된다.
도 4 는 제어 레버(40) 만을 도시한다. 부싱(48)에 의해 종료되는 중앙 부분(49)에 의한 신장부와 함께, 제 1 의 단부(46)를 관찰할 수 있다. 이러한 부싱은 제어 링 상의 제어 레버(40)의 관절화를 위하여 사용된다.
측부 부분(47)은 제 1 단부(46)에 대하여 만곡되며, 제 1 단부 안에 요부(45)가 위치된다. 제어 레버(40)의 제 2 접촉 부분(42)은 만곡된 측부 부분(47)의 내측에 위치된다. 마지막으로, 제어 레버(40)의 제 1 접촉 부위(41)는 측부 부분(47)의 반대인 요부(45)의 일측상에 위치된다.
도 5 는 유동 보상 플레이트(50) 만을 도시한다. 대응하여, 만곡된 부분(51)의 외부 표면상에 위치된 제 2 접촉 부위(52)를 지니는 만곡된 부분(51)을 관찰할 수 있다.
제 3 의 접촉 부위(53)는 만곡된 부분(51)과 같은 측에서 구멍(54)의 일 측상에 위치된다.
마지막으로, 도 6 은 설치된 조립체의 사시도를 도시한다. 이러한 도면은 유동 보상 플레이트(50)를 도시하는데, 이것은 제어 레버(40)의 제 1 단부(46)상에 설치되고 그것의 만곡된 단부(51)를 통하여 만곡된 측부 부분(47)상에 유지된다. 조립체는 블레이드(10)의 외부 피봇(11) 상으로 나사 결합된 너트(60)를 사용하여 고정된다.
일단 너트가 블레이드(10)의 외부 피봇(11)으로부터 확실하게 당겨졌다면, 작업자가 유동 보상 플레이트(50)를 제어 레버(40)의 제 1 단부(46)에 설치하는 것이 용이하다는 점을 이해할 수 있다. 따라서 너트를 외부 피봇(11) 상을 나사 결합시키는 것은 유동 보상 플레이트(50)가 제어 레버(40)의 전체적인 제 1 단부(46)상으로 적용될 수 있고, 그리고 특히 그 것의 만곡된 부분(51)이 제어 레버의 만곡된 측부 부분(47)상에 적용될 수 있게 한다.
제 1 접촉 부위에서 접촉 표면들을 제외하면, 그 어떤 정밀한 기계 가공이 필요하지 않다는 점이 이해될 수 있다.
본 발명은 터보기계에 드라이브 부분 구성에 유용하게 이용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 제어 링(30)과 수개의 제어 레버(40)를 구비하는 터보 기계에서 가변적인 설정 각도를 가진 블레이드(10)를 위한 제어 장치로서, 각각의 제어 레버들은, 드라이브 구멍(45)이 있고 블레이드(10)의 외부 피봇(11)의 드라이브 부분(16)에 장착된 제 1 단부(46) 및, 관절을 통하여 제어 링(30)에 연결된 제 2 단부(22)를 가짐으로써, 터보 기계의 축을 중심으로 하는 제어 링(30)의 회전이 블레이드(10)의 설정 각도에서의 변화를 야기하고,
    각 제어 레버(40)는 박판 금속(sheet metal)으로 만들어지고, 블레이드(10)의 외부 피봇(11)의 드라이브 부분(16)과 제어 레버(40)의 드라이브 구멍(45) 사이에서 제 1 접촉 부위(41)에 직각인 방향으로 잔류하는 유동(play)과 함께, 제어 레버(40)의 드라이브 구멍(45)은 제어 레버(40)와 외부 피봇(11) 사이에서 제 1 접촉 부위(41)를 한정하는 블레이드(10)의 외부 피봇(11)의 드라이브 부분(16)과 접촉하도록 디자인된 제 1 드라이브 부분(13)을 가지고, 블레이드(10)의 드라이브 부분(16)상에서 제어 레버(40)의 제 1 단부(46)의 회전 구동은, 제어 레버(40)의 제 1 단부(46)에 대략 직각인 제어 레버(40)의 측부 부분(47)상에 유지되는 유동 보상 플레이트(50)를 통하여, 그리고 제어 레버(40)와 유동 보상 플레이트(50) 사이의 제 2 접촉 부위(42)를 통하여, 블레이드(10)의 드라이브 부분(16)을 제어 레버((40)의 제 1 단부(46)상으로 제 1 접촉 부위(41)를 통하여 강제하도록 제 1 접촉 부위에 대략 평행하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유동 보상 플레이트(50)에는 제어 레버(40)에서 사용된 드라이브 구멍(45)과 유사한 구멍(54)이 제공되며, 그에 대한 일 측부는 외부 피봇(11)의 저부에 위치된 블레이드(10)에서 요부(12)의 벽(15)과 접촉됨으로써, 유동 보상 플레이트(50)와 외부 피봇(11) 사이에 제 3 의 접촉 부위(53)를 형성하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제어 레버(40)와 유동 보상 플레이트(50) 사이에 있는 제 2 접촉 부위(42)가 위치되는 제어 레버(40)의 측부 부분(47)은 제어 레버(40)를 형성하는 플레이트의 평면에 직각이고, 유동 보상 플레이트(50)에는 제어 레버(40)와 유동 보상 플레이트(50) 사이의 제 2 접촉 부위(42)를 통하여 제어 레버(40)의 측부 부분(47) 상에 유지된 만곡 부분(51)이 제공된 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제어 레버(40)와 외부 피봇(11) 사이의 제 1 접촉 부위(41)는 형상에 있어서 평면인 것을 특징으로 하는 제어 장치.
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