극저온 초전도 회전기의 커플링 구조
COUPLING STRUCTURE FOR CRYOGENIC SUPERCONDUCTING ROTATING MACHINE
특허 요약
본 발명의 일실시예에 따른 극저온 초전도 회전기의 커플링 구조는, 극저온의 초전도 상태에서 회전되고 극저온의 냉매가 유동되기 위한 제1 냉매 유로가 내부에 마련된 회전부, 상기 회전부를 회전 가능하게 지지하도록 상기 회전부에 커플링 연결되고 상기 제1 냉매 유로에 대한 상기 냉매의 공급과 배출이 가능하도록 상기 제1 냉매 유로에 연결된 제2 냉매 유로가 내부에 마련된 정지부, 및 상기 정지부와 상기 회전부의 커플링부에 배치되고 상기 정지부와 상기 회전부의 커플링부를 밀봉하여 진공 상태를 유지하는 자성유체 씰을 포함한다. 여기서, 상기 정지부의 커플링부에는 원통 형상의 정지부 연결배관이 형성될 수 있고, 상기 회전부의 커플링부에는 상기 정지부 연결배관에 축방향으로 커플링 결합되도록 상기 정지부 연결배관과 삽입 가능한 직경으로 형성된 원통 형상의 회전부 연결배관이 형성될 수 있다.
청구항
번호청구항
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극저온의 초전도 상태에서 회전되고, 극저온의 냉매가 유동되기 위한 제1 냉매 유로가 내부에 마련된 회전부;상기 회전부를 회전 가능하게 지지하도록 상기 회전부에 커플링 연결되고, 상기 제1 냉매 유로에 대한 상기 냉매의 공급과 배출이 가능하도록 상기 제1 냉매 유로에 연결된 제2 냉매 유로가 내부에 마련된 정지부; 및상기 정지부와 상기 회전부의 커플링부에 배치되고, 상기 정지부와 상기 회전부의 커플링부를 밀봉하여 진공 상태를 유지하는 자성유체 씰;을 포함하며,상기 정지부의 커플링부에는 원통 형상의 정지부 연결배관이 형성되고, 상기 회전부의 커플링부에는 상기 정지부 연결배관에 축방향으로 커플링 결합되도록 상기 정지부 연결배관과 삽입 가능한 직경으로 형성된 원통 형상의 회전부 연결배관이 형성되며, 상기 회전부 연결배관과 상기 정지부 연결배관의 연결부에 배치되고, 상기 냉매의 누설을 저감하는 비접촉 씰;을 더 포함하고,상기 비접촉 씰은, 상기 냉매의 유동을 방해하면서 상기 냉매의 유동 경로를 늘리는 제1 비접촉 씰 또는 상기 냉매의 유동을 아르키메데스 나선 양수기의 원리에 따라 역류시키는 제2 비접촉 씰 중 적어도 하나로 제공되며,상기 제1 비접촉 씰은, 상기 회전부 연결배관과 상기 정지부 연결배관의 연결부 중 어느 하나의 표면에 원통 형상으로 장착되는 제1 씰 장착부; 및 상기 회전부 연결배관과 상기 정지부 연결배관의 연결부 중 다른 하나의 표면에 비접촉되도록 상기 제1 씰 장착부의 내주면 또는 외주면에서 링형 구조로 돌출된 링형 돌기부;를 포함하고,상기 제2 비접촉 씰은, 상기 회전부 연결배관과 상기 정지부 연결배관의 연결부 중 어느 하나의 표면에 원통 형상으로 장착되는 제2 씰 장착부; 및 상기 회전부 연결배관과 상기 정지부 연결배관의 연결부 중 다른 하나의 표면에 비접촉되도록 상기 제2 씰 장착부의 내주면 또는 외주면에서 나선형 구조로 돌출된 나선형 돌기부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 초전도 회전기의 커플링 구조.

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제1항에 있어서,상기 회전부 연결배관은, 동일한 하나의 제1 동심축을 서로 공유하면서 서로 다른 직경을 갖는 다중 동심 배관 구조로 마련되고, 상기 정지부 연결배관은, 상기 제1 동심축과 동일한 제2 동심축을 서로 공유하면서 상기 회전부 연결배관에 대응하는 서로 다른 직경을 갖는 다중 동심 배관 구조로 마련된 것을 특징으로 하는 극저온 초전도 회전기의 커플링 구조.

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제2항에 있어서,상기 회전부 연결배관과 상기 정지부 연결배관은, 상기 제1 동심축과 상기 제2 동심축을 따라 서로 가까워지는 연결 방향으로 이동됨에 따라 서로 삽입되면서 회전 가능하게 연결되고, 상기 제1 동심축과 상기 제2 동심축을 따라 서로 멀어지는 분리 방향으로 이동됨에 따라 분리되는 것을 특징으로 하는 극저온 초전도 회전기의 커플링 구조.

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제3항에 있어서,상기 회전부 연결배관은, 상기 정지부 연결배관에서 상기 냉매를 전달받아서 상기 회전부의 내부로 공급하는 제1 냉매 공급유로를 형성하는 제1 냉매 공급관;상기 제1 냉매 공급관보다 더 큰 직경으로 형성되어 상기 제1 냉매 공급관이 내부에 배치되고, 상기 제1 냉매 공급관과의 사이에 상기 회전부에서 상기 정지부 연결배관으로 상기 냉매를 배출하는 제1 냉매 배출유로를 형성하는 제1 냉매 배출관; 및 상기 제1 냉매 배출관의 외측을 둘러싸는 진공 공간을 형성하도록 마련된 제1 진공관;을 포함하는 극저온 초전도 회전기의 커플링 구조.

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제4항에 있어서,상기 정지부 연결배관은, 상기 제1 냉매 공급관에 회전 가능하게 연결되고, 상기 제1 냉매 공급관으로 상기 냉매를 공급하는 제2 냉매 공급유로를 형성하는 제2 냉매 공급관;상기 제2 냉매 공급관보다 더 큰 직경으로 형성되어 상기 제2 냉매 공급관이 내부에 배치되고, 상기 제1 냉매 배출관에 회전 가능하게 연결되며, 상기 제2 냉매 공급관과의 사이에 상기 제1 냉매 배출관에서 상기 정지부의 외부로 상기 냉매를 배출하는 제2 냉매 배출유로를 형성하는 제2 냉매 배출관; 및 상기 제1 진공관에 회전 가능하게 연결되고, 상기 제2 냉매 배출관의 외측을 둘러싸는 진공 공간을 형성하도록 마련된 제2 진공관;을 포함하는 극저온 초전도 회전기의 커플링 구조.

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제5항에 있어서,상기 회전부의 내부에는, 상기 제1 냉매 공급관으로 공급되는 상기 냉매를 상기 회전부의 로터로 안내한 후 상기 로터를 냉각시킨 상기 냉매를 상기 제1 냉매 배출관으로 안내하는 냉매 순환유로를 형성하는 냉매 순환관이 마련되고, 상기 냉매 순환관은 상기 로터의 배치 위치에 따라 상기 제1 냉매 배출관을 중심으로 복수개가 방사형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 극저온 초전도 회전기의 커플링 구조.

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제5항에 있어서,상기 제1 진공관의 단부에는 상기 제2 진공관이 삽입 방식으로 결합되기 위한 원통 형상의 진공관 결합부가 형성되고,상기 자성유체 씰은 상기 진공관 결합부와 상기 제2 진공관 사이의 틈새를 밀봉하도록 상기 진공관 결합부와 상기 제2 진공관의 연결부에 배치되며,상기 진공관 결합부와 상기 제2 진공관 사이의 틈새에는 상기 자성유체 씰과 연통하는 연결 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 극저온 초전도 회전기의 커플링 구조.

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제7항에 있어서,상기 진공관 결합부의 일단부는 상기 진공관 결합부를 상기 제2 냉매 배출관과 함께 회전시키도록 상기 제2 냉매 배출관에 연결되고, 상기 진공관 결합부의 타단부는 상기 자성유체 씰에 연결되며,상기 진공관 결합부의 외측에는 상기 진공관 결합부를 보호하도록 상기 진공관 결합부를 둘러싸는 형상으로 커플링 배관이 배치되는 것을 특징으로 하는 극저온 초전도 회전기의 커플링 구조.

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제5항에 있어서,상기 회전부 연결배관과 상기 정지부 연결배관의 연결부는, 상기 제1 냉매 공급관과 상기 제2 냉매 공급관의 연결부, 및 상기 제1 냉매 배출관과 상기 제2 냉매 배출관의 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 초전도 회전기의 커플링 구조.

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제1항에 있어서,상기 비접촉 씰은,상기 회전부 연결배관과 상기 정지부 연결배관의 연결부로 유동되는 상기 냉매의 유량이 설정 유량보다 많으면, 상기 냉매의 유동 경로를 늘리기 위해서 상기 제1 비접촉 씰 또는 단일 나선 구조의 상기 제2 비접촉 씰을 설치하고,상기 회전부 연결배관과 상기 정지부 연결배관의 연결부로 유동되는 상기 냉매의 유량이 설정 유량보다 적으면, 상기 냉매의 역류 효율을 높이기 위해서 다중 나선 구조의 상기 제2 비접촉 씰을 설치하는 것을 특징으로 하는 극저온 초전도 회전기의 커플링 구조.