JP6459134B2 - リテーナー組立構造を含むガスタービンブレード組立体及びこれを含むガスタービン - Google Patents

リテーナー組立構造を含むガスタービンブレード組立体及びこれを含むガスタービン Download PDF

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Description

本発明は、リテーナー組立構造を含むガスタービンブレード組立体及びこれを含むガスタービンに関するもので、より詳しくは、分解及び組立が容易であり、完全なシーリングを具現することができる構造を含むガスタービンブレード組立体及びこれを含むガスタービンに関するものである。
一般に、タービンとは、蒸気、ガスのような圧縮性流体の流れを用いて衝動力又は反動力で回転力を得る機械装置であり、蒸気を用いれば蒸気タービン（Ｓｔｅａｍ Ｔｕｒｂｉｎｅ）、燃焼ガスを用いればガスタービン（Ｇａｓ Ｔｕｒｂｉｎｅ）という。
ガスタービンの熱サイクルはブレイトンサイクル（Ｂｒａｙｔｏｎ Ｃｙｃｌｅ）であり、大気から空気を吸入して上昇させた後、燃焼機に燃焼用空気を供給する圧縮機、流入した圧縮空気を燃料と混合させてから燃消させることで高いエネルギーの燃焼ガスを生成する燃焼機、及び燃焼機から出た高温及び高圧の燃焼ガスが膨脹しながらタービンの回転羽に衝動して反動力を与えて機械的エネルギーに変換するタービンから構成される。
このように、タービンで得た機械的エネルギーは圧縮機で空気を圧縮するのに必要なエネルギー（タービンの総動力の約６０％）として供給され、残りは発電機を駆動するのに用いられることによって電力を生産するものである。
このようなガスタービンの作動原理は、まず大気の空気を吸入して圧縮機で圧縮した後、燃焼機に送って高温及び高圧のガスを生成してタービンを動作させ、排気ガスを大気中に放出することで、つまり圧縮、加熱、膨脹及び放熱の４過程でなる。
このように、通常的なガスタービンの重要構成要素の中でも回転ディスクから流動する冷却気体（ｃｏｏｌｉｎｇ ａｉｒ）のシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）と流動路（ｐａｔｈ）を作るために、ブレードと回転ディスクと隣接してリテーナー（ｒｅａｉｎｅｒ）を取り付けている。
図１及び図２は従来技術によるリテーナーが装着されたガスタービンブレード組立体の一部を示す断面図を示す。
従来技術によれば、リテーナーを組み立てるのに多様な方法が用いられている。
従来技術によれば、図１及び図２に示したように、リテーナーをブレード又は回転ディスクの側面に締まりばめして固定させるとか結束部材を用いて結束させている。
しかし、従来技術による方法は、組立のために準備しなければならない部材が多数必要であり、組立過程及び分解過程が非常に複雑であって作業効率性が著しく低いという問題点を持っている。
従来技術によるリテーナーは、冷却気体のシーリングと流動路を形成するために非常に複雑な構造を有しているため、製作及び設置が容易でないという問題点を持っている。
したがって、前述したような従来技術による問題点を解決することができるガスタービンブレード組立体に対する技術が必要な実情である。
このような目的を達成するための本発明の一側面によるガスタービンブレード組立体は、ガスタービン回転ディスクの外周面に円周方向に沿って一定距離だけ離隔して取り付けられた複数のガスタービンブレードを含む組立体であって、前記回転ディスクの上端の一側に形成され、リテーナーの下端部の形状と対応するように所定深みだけ湾入した構造のリテーナー挿入具；ガスタービンブレードの下端部に形成され、リテーナーの上端部の形状と対応するように所定深みだけ湾入した構造のリテーナー結束具；及び前記リテーナー結束具と隣接して締結され、リテーナーとガスタービンブレードを互いに結束させる結束部材；を含む。
本発明の一実施例において、前記ガスタービンブレードは回転ディスクの外周面に円周方向に沿って設けられたダブテールスロットに装着され、前記ガスタービンブレードはリテーナーによって軸方向に整列できる。
本発明の一実施例において、前記回転ディスクの側面から所定長さだけ突起構造が突出することができ、前記突起構造の上面にリテーナー挿入具が形成可能である。
本発明の一実施例において、前記突起構造は回転ディスクの円周方向に沿って形成され、平面上で環状構造を成すことができる。
本発明の一実施例において、前記リテーナー挿入具の内側面にはリテーナーと面接触するベアリング面が形成可能である。
本発明の一実施例において、前記リテーナーの下端部はリテーナー挿入具の底面から所定距離だけ離隔してもよく、前記リテーナー結束具の湾入した深みはリテーナーの下端部とリテーナー挿入具の底面が離隔した距離と同じかそれより短くてもよい。
本発明の一実施例において、前記ガスタービンブレード組立体は、前記ガスタービンブレードの下端部にリテーナー結束具と隣接して形成され、結束部材と対応するように湾入した構造の結束部材挿入溝をさらに含むことができる。
この場合、前記結束部材挿入溝とリテーナー結束具の間には、結束部材の外周面と対応する形状のスロット溝が形成可能である。
また、前記スロット溝の形成方向はリテーナーの延長方向に平行な方向であってもよい。
本発明の一実施例において、前記結束部材はボルト構造であり、前記結束部材のボルト頭部は結束部材挿入溝に挿入され、前記結束部材のネジ形成部はリテーナー結束具の方向に所定長さだけ突出してリテーナーの上端部と締結できる。
また、前記結束部材のネジ形成部にはナットが締結されて結束部材とリテーナーを互いに結束させ、前記ナットの外面はガスタービンブレードの下端部の外面に連続する曲面構造を形成することができる。
本発明の一実施例において、前記ガスタービンブレードの下端部には、隣接した他のガスタービンブレードの方向に所定長さだけ突出するシーリング突起が形成可能である。
本発明の一実施例において、前記リテーナーの上端部には、シーリング突起と対応するように所定長さだけ突出する補助シーリング突起が形成可能である。
本発明の一実施例において、前記リテーナーの一側面には、ガスタービンブレードの下端部の方向に伸び、ガスタービンブレードの一側面と対応する接触面が形成された支持突起部が形成されることができ、前記支持突起部の接触面にはシーリングワイヤが装着できる。
また、本発明は、前記ガスタービンブレード組立体を含むガスタービンを提供する。本発明の一側面によるガスタービンは、ガスタービン回転ディスクの外周面に円周方向に沿って一定距離だけ離隔して取り付けられた複数のガスタービンブレードを備えるブレード組立体を含むガスタービンであって、前記ブレード組立体は、ガスタービンブレード固定端に形成され、リテーナーの下端部の形状と対応するように所定深みだけ湾入した構造のリテーナー挿入具；ガスタービンブレードの下端部に形成され、リテーナーの上端部の形状と対応するように所定深みだけ湾入した構造のリテーナー結束具；及び前記リテーナー結束具と隣接して締結されてリテーナーとガスタービンブレードを互いに結束させる結束部材を含む。
本発明の一実施例において、前記回転ディスクの側面から所定長さだけ突起構造が突出することができ、前記突起構造の上面にリテーナー挿入具が形成可能である。
本発明の一実施例において、前記突起構造は回転ディスクの円周方向に沿って形成され、平面上で環状構造を成すことができる。
本発明の一実施例において、前記リテーナーの下端部はリテーナー挿入具の底面から所定距離だけ離隔し、前記リテーナー結束具の湾入した深みは、リテーナーの下端部とリテーナー挿入具底面が離隔した距離と同じかそれより短くてもよい。
本発明の一実施例において、前記ブレード組立体は、前記ガスタービンブレードの下端部にリテーナー結束具と隣接して形成され、結束部材と対応する構造の湾入した構造の結束部材挿入溝をさらに含むことができる。
本発明の一実施例において、前記ブレード組立体は、前記ガスタービンブレードの下端部にリテーナー結束具と隣接して形成され、結束部材と対応するように湾入した構造の結束部材挿入溝をさらに含むことができる。
以上で説明したように、本発明のガスタービンブレード組立体によれば、特定構造のリテーナー挿入具、リテーナー結束具及び結束部材を備えることにより、分解及び組立が容易であり、完全なシーリングを具現することができる構造を含むガスタービンブレード及びこれを含むガスタービンを提供することができる。
また、本発明のガスタービンブレード組立体によれば、特定構造の突起構造を回転ディスクの側面に形成し、突起構造の上面にリテーナー挿入具を形成することにより、分解及び組立が容易であるとともに完全なシーリングを具現することができる構造を提供することができる。
また、本発明のガスタービンブレード組立体によれば、リテーナー挿入具の内側面にはリテーナーと面接触するベアリング面を形成することにより、ガスタービンブレード、回転ディスク及びリテーナーの完全なシーリングを具現することができる。
また、本発明のガスタービンブレード組立体によれば、リテーナーの下端部はリテーナー挿入具の底面から所定距離だけ離隔し、リテーナー結束具の湾入した深みは、リテーナーの下端部とリテーナー挿入具底面が離隔した距離と同じか短いように形成することにより、リテーナー分解作業及び組立作業を従来技術に比べて手軽く遂行することができる。
また、本発明のガスタービンブレード組立体によれば、特定構造の結束部材挿入溝、結束部材、リテーナー結束具を備えることにより、リテーナーを手軽く分解するとか組立てることができ、安定的な結束構造を具現することができる。
また、本発明のガスタービンブレード組立体によれば、結束部材挿入溝とリテーナー結束具の間に特定構造のスロット溝を形成し、スロット溝を用いて結束部材を装着した後、リテーナーとガスタービンブレードを結束させることにより、より手軽く組立作業を具現することができるとともに安定的な結束構造を具現することができる。
また、本発明のガスタービンブレード組立体によれば、ガスタービンブレード下端部の外面に連続する曲面構造が形成されたナットを用いてガスタービンブレードを固定させることにより、より安定的な結束構造を具現することができる。
また、本発明のガスタービンブレード組立体によれば、特定構造のシーリング突起、補助シーリング突起、支持突起部及びシーリングワイヤを備えることにより、分解及び組立が容易であるとともに完全なシーリングを具現することができる構造を提供することができる。
また、本発明のガスタービンによれば、特定構造のガスタービンブレード組立体を備えることにより、分解及び組立が容易であり、完全なシーリングを具現することができる構造を含むガスタービンを提供することができる。
従来技術によるリテーナーを装着したガスタービンブレード組立体の一部を示す断面図である。 従来技術によるリテーナーを装着したガスタービンブレード組立体の一部を示す断面図である。 本発明の一実施例によるガスタービンブレード組立体の一部を示す断面図である。 本発明の一実施例によるガスタービンブレードを装着するダブテールスロットが形成された回転ディスクを示す部分拡大図である。 図３のＡ部の分拡大図である。 図３に示したリテーナーのスロット溝部を示した部分拡大図である。 本発明の他の実施例によるガスタービンブレード組立体の一部を示す断面図である。 本発明の一実施例によるガスタービンブレードのリテーナーを分離する過程を示す模式図である。
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を詳細に説明する。これに先たち、この明細書及び請求範囲に使われた用語又は単語は通常的或いは辞書的な意味に限定して解釈されてはいけなく、本発明の技術的思想に適合した意味と概念に解釈されなければならない。
この明細書全般にわたって、ある部材が他の部材"上"に位置していると言うとき、これはある部材が他の部材に接している場合だけではなく両部材間にさらに他の部材が存在する場合も含む。この明細書全般にわたって、ある部分がある構成要素を"含む"と言うとき、これは特に反対する記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
図３は本発明の一実施例によるガスタービンブレード組立体の一部を示す断面図を示す。
図３を参照すると、本実施例によるガスタービンブレード組立体１００はガスタービン回転ディスク１２０の外周面に円周方向に沿って一定距離だけ離隔して取り付けられた複数のガスタービンブレード１１０を含む組立体であり、特定構造のリテーナー挿入具１２２、リテーナー結束具１１２及び結束部材１４０を備えることにより、分解及び組立が容易であり、完全なシーリングを具現することができる構造を含むガスタービンブレード及びこれを含むガスタービンを提供することができる。
以下では図面に基づいて本発明によるガスタービンブレード組立体１００を構成する各構成について詳細に説明する。
図４は本発明の一実施例によるガスタービンブレードを装着するダブテールスロットが形成された回転ディスクを示す部分拡大図を示し、図５は図３のＡ部の拡大図を示す。また、図６は図３に示したリテーナーのスロット溝部を示した部分拡大図を示す。
これらの図面を図３と一緒に参照すると、本実施例によるリテーナー挿入具１２２は回転ディスクの上端１２１の一側に形成され、リテーナー１３０の下端部の形状と対応するように所定の深みだけ湾入した構造であってもよい。
場合によって、図３に示したように、回転ディスク１２０の側面から所定長さだけ突出した突起構造１２４が形成され、突起構造１２４の上面にリテーナー挿入具１２２が形成可能である。
この際、突起構造１２４は回転ディスク１２０の円周方向に沿って形成され、平面上で環状構造を成すことができる。
また、リテーナー挿入具１２２の内側面にリテーナー１３０と面接触するベアリング面１２５が形成可能である。
リテーナー結束具１１２はガスタービンブレード１１０の下端部に形成され、リテーナー１３０の上端部の形状と対応するように所定の深みだけ湾入した構造であってもよい。
好ましくは、リテーナー１３０の下端部はリテーナー挿入具１２２の底面から所定距離（ｄ１）だけ離隔し、リテーナー結束具１１２の湾入した深み（ｄ２）はリテーナー１３０の下端部とリテーナー挿入具１２２の底面から離隔した距離と同じかそれより短い。
この場合、図８に示したように、リテーナー１３０を分解するとか組立てる過程を非常に手軽く誘導することができる。
また、結束部材１４０はリテーナー結束具１１２と隣接して締結されてリテーナー１３０とガスタービンブレード１１０を互いに結束させることができる。
図４に示したように、本実施例によるガスタービンブレード１１０は回転ディスク１２０の外周面に円周方向に沿って設けられたダブテールスロット（ｄｏｖｅｔａｉｌ ｓｌｏｔ）１２３に装着できる。この際、ガスタービンブレード１１０はリテーナー１３０によって軸方向に整列できる。
場合によって、図３及び図５に示したように、ガスタービンブレード１１０の下端部にリテーナー結束具１１２と接して結束部材挿入溝１１３が形成可能である。この際、結束部材挿入溝１１３は結束部材１４０と対応する構造であることが好ましい。
また、図５及び図６に示したように、結束部材挿入溝１１３とリテーナー結束具１１２の間には、結束部材１４０の外周面と対応する形状のスロット溝１１４が形成可能である。この際、スロット溝１１４の形成方向はリテーナー１３０の延長方向に平行な方向であることが好ましい。
この場合、スロット溝１１４を用いて結束部材１４０を易しく締結するとか分離することができ、リテーナーの組立作業及び分解作業をより手軽く誘導することができる。
一方、図５に示したように、本実施例による結束部材１４０はボルトの構造を有するもので、ボルト頭部１４１及びネジ形成部１４２を含む構成であってもよい。
より具体的に、結束部材１４０のボルト頭部１４１は結束部材挿入溝１１３に挿入され、結束部材のネジ形成部１４２はリテーナー結束具１１２の方向に所定長さだけ突出してリテーナー１３０の上端部と締結されることが好ましい。なお、図５に示したように、ボルト頭部１４１が結束部材挿入溝１１３に挿入されるときに、ボルト頭部１４１と結束部材挿入溝１１３との間にシーリング部材１４４を設けてもよい。
また、結束部材１４０のネジ形成部１４２にはナット１４３が締結されることで、結束部材１４０とリテーナー１３０を互いに結束させることができる。
場合によって、図５に示したように、ナット１４３の外面はガスタービンブレード１１０の下端部の外面に連続する曲面構造１４５となることができる。
図７は本発明の他の実施例によるガスタービンブレード組立体の一部を示す断面図を示す。
図７を参照すると、本実施例によるガスタービンブレード組立体１００は、ガスタービンブレード１１０の下端部に、隣接した他のガスタービンブレードの方向に所定長さだけ突出するシーリング突起１１５をさらに含むことができる。
また、図７に示したように、リテーナー１３０の上端部には、シーリング突起１１５と対応するように所定長さだけ突出する補助シーリング突起１３１が形成可能である。
場合によって、リテーナー１３０の一側面には、ガスタービンブレード１１０の下端部の方向に伸び、ガスタービンブレード１１０の一側面と対応する接触面が形成された支持突起部１３２が形成可能である。
この際、支持突起部１３２の接触面にはシーリングワイヤ１３３が装着されることが好ましい。
したがって、本発明のガスタービンブレード組立体１００によれば、特定構造のシーリング突起１１５、補助シーリング突起１３１、支持突起部１３２及びシーリングワイヤ１３３を備えることにより、分解及び組立が容易であるとともに完全なシーリングを具現することができる構造を提供することができる。
また、本発明は、前述したような本発明によるガスタービンブレード組立体１００を含むガスタービンを提供することができる。すなわち、図８に示したように、分解及び組立が容易であり、完全なシーリングを具現することができる構造を含むガスタービンを提供することができる。
以上の本発明の詳細な説明では本発明の特定実施例についてのみ記述した。しかし、本発明は詳細な説明で言及した特定の形態に限定されるものではなく、むしろ添付の請求範囲によって定義される本発明の精神及び範囲内の全ての変形物、均等物及び代替物を含むものとして理解されなければならない。
すなわち、本発明は上述した特定の実施例及び説明に限定されなく、請求範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなしに本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形実施が可能であり、そのような変形は本発明の範囲内にあるものである。
１００ ガスタービンブレード組立体
１１０ ガスタービンブレード（ｇａｓｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ、ａｉｒ ｆｏｉｌ）
１１１ ダブテール（ｄｏｖｅｔａｉｌ）
１１２ リテーナー結束具
１１３ 結束部材挿入溝
１１４ スロット溝
１１５ シーリング突起
１２０ 回転ディスク
１２１ 回転ディスクの上端
１２２ リテーナー挿入具
１２３ ダブテールスロット（ｄｏｖｅｔａｉｌ ｓｌｏｔ）
１２４ 突起構造
１２５ ベアリング面
１３０ リテーナー（ｒｅｔａｉｎｅｒ）
１３１ 補助シーリング突起
１３２ 支持突起部
１４０ 結束部材
１４１ ボルト頭部
１４２ ネジ形成部
１４３ ナット
１４４ シーリング部材
１４５ 曲面構造
ｄ１ リテーナーの下端部とリテーナー挿入具の底面が離隔した距離
ｄ２ リテーナー結束具の湾入した深み

Claims (12)

  1. ガスタービン回転ディスクの外周面に円周方向に沿って一定距離だけ離隔して取り付けられた複数のガスタービンブレードを含む組立体であって、
    前記ガスタービン回転ディスクの上端の一側に形成され、リテーナーの下端部の形状と対応するように所定深みだけ湾入した構造のリテーナー挿入具；
    ガスタービンブレードの下端部に形成され、リテーナーの上端部の形状と対応するように所定深みだけ湾入した構造のリテーナー結束具；及び
    前記リテーナー結束具と隣接して締結されてリテーナーとガスタービンブレードを互いに結束させる結束部材；を含み、
    前記組立体は、
    前記ガスタービンブレードの下端部にリテーナー結束具と隣接して形成され、結束部材と対応するように湾入した構造の結束部材挿入溝；をさらに含み、
    前記結束部材挿入溝とリテーナー結束具の間には、結束部材の外周面と対応する形状のスロット溝が形成され、
    前記スロット溝の形成方向はリテーナーの延長方向に平行な方向である、ガスタービンブレード組立体。
  2. 前記ガスタービンブレードは回転ディスクの外周面に円周方向に沿って設けられたダブテールスロット（ｄｏｖｅｔａｉｌ ｓｌｏｔ）に装着され、
    前記ガスタービンブレードはリテーナーによって軸方向に整列される、請求項１に記載のガスタービンブレード組立体。
  3. 前記ガスタービン回転ディスクの側面から所定長さだけ突起構造が突出し、
    前記突起構造の上面にリテーナー挿入具が形成されている、請求項１に記載のガスタービンブレード組立体。
  4. 前記突起構造は回転ディスクの円周方向に沿って形成され、平面上で環状構造を成す、請求項３に記載のガスタービンブレード組立体。
  5. 前記リテーナー挿入具の内側面にはリテーナーと面接触するベアリング面が形成されている、請求項１に記載のガスタービンブレード組立体。
  6. 前記リテーナーの下端部はリテーナー挿入具の底面から所定距離（ｄ１）だけ離隔し、前記リテーナー結束具の湾入した深み（ｄ２）はリテーナーの下端部とリテーナー挿入具の底面が離隔した距離と同じかそれより短い、請求項１に記載のガスタービンブレード組立体。
  7. 前記結束部材はボルト構造であり、
    前記結束部材のボルト頭部は結束部材挿入溝に挿入され、
    前記結束部材のネジ形成部はリテーナー結束具の方向に所定長さだけ突出してリテーナーの上端部と締結される、請求項１に記載のガスタービンブレード組立体。
  8. 前記結束部材のネジ形成部にはナットが締結されて結束部材とリテーナーを互いに結束させ、
    前記ナットの外面はガスタービンブレードの下端部の外面に連続する曲面構造を形成する、請求項７に記載のガスタービンブレード組立体。
  9. 前記ガスタービンブレードの下端部には、隣接した他のガスタービンブレードの方向に所定長さだけ突出するシーリング突起が形成されている、請求項１に記載のガスタービンブレード組立体。
  10. 前記リテーナーの上端部には、シーリング突起と対応するように所定長さだけ突出する補助シーリング突起が形成されている、請求項９に記載のガスタービンブレード組立体。
  11. 前記リテーナーの一側面には、ガスタービンブレードの下端部の方向に伸び、ガスタービンブレードの一側面と対応する接触面が形成された支持突起部が形成され、
    前記支持突起部の接触面にはシーリングワイヤが装着される、請求項１に記載のガスタービンブレード組立体。
  12. ガスタービン回転ディスクの外周面に円周方向に沿って一定距離だけ離隔して取り付けられた複数のガスタービンブレードを備えるブレード組立体を含むガスタービンであって、
    前記ブレード組立体は、
    ガスタービンブレード固定端に形成され、リテーナーの下端部の形状と対応するように所定深みだけ湾入した構造のリテーナー挿入具；
    ガスタービンブレードの下端部に形成され、リテーナーの上端部の形状と対応するように所定深みだけ湾入した構造のリテーナー結束具；及び
    前記リテーナー結束具と隣接して締結されてリテーナーとガスタービンブレードを互いに結束させる結束部材；を含み、
    前記ブレード組立体は、
    前記ガスタービンブレードの下端部にリテーナー結束具と隣接して形成され、結束部材と対応するように湾入した構造の結束部材挿入溝；をさらに含み、
    前記結束部材挿入溝とリテーナー結束具の間には、結束部材の外周面と対応する形状のスロット溝が形成され、
    前記スロット溝の形成方向はリテーナーの延長方向に平行な方向である、ガスタービン。
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