KR100252629B1 - 가스터빈엔진연소기 - Google Patents

Abstract

스크롤 케이싱(26)에 부착과 분리가 가능하게 결합되고 점화장치(14)가 부착되는 몸체 케이싱(12)과, 상기 몸체 케이싱(12)에 부착과 분리가 가능하게 결합되고 연료분사장치(20)가 부착되는 덮개 케이싱(18)과, 몸체 케이싱(12)의 안에 설치되고 복수의 냉각구멍(17)이 형성된 연소 라이너(16)와, 연소 라이너(16) 위쪽에 연료분사장치(20)와 연결되어 설치되고 공급되는 압축공기에 와류를 발생시키는 공기공급용 스월러(30)를 포함하는 가스 터빈 엔진 연소기를 제공한다.

공기 공급용 스월러(30)는 상기한 연료분사장치(20)의 분사노즐의 끝부분이 삽입되는 노즐구멍(38)이 형성되고 압축공기가 흡입되는 흡입구(33)가 형성된 몸체(32)와, 몸체(32)의 안에 설치되고 흡입구(33)를 통과한 압축공기에 와류를 발생시키는 복수의 제1와류형성수단과, 상기한 몸체(32)의 아래에 부착되고 제1와류형성수단과 별도로 공급되는 압축공기에 와류를 발생시키는 제2와류형성수단과, 제2와류형성수단의 아래에 부착되고 제1와류형성수단과 제2와류형성수단에 의하여 와류가 형성되어 공급되는 압축공기를 혼합하여 상기한 연소라이너(16) 안으로 배출하는 배출구(48)가 형성된 배출부재(46)를 포함한다.

Description

가스 터빈 엔진 연소기

제1도는 본 발명 가스 터빈 엔진 연소기의 일실시예가 적용된 가스 터빈 엔진을 개략적으로 나타내는 단면도.

제2도는 본 발명 가스 터빈 엔진 연소기의 일실시예를 나타내는 부분 단면도.

제3도는 공기 공급용 스월러를 나타내는 단면도.

제4도는 제3도의 A-A 단면도.

제5도는 제3도의 B-B단면도.

[산업상의 이용분야]

본 발명은 가스 터빈 엔진 연소기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 설치 및 분해가 간단하고 이중으로 와류를 형성하는 공기 공급용 스윌러를 구비한 가스 터빈 엔진 연소기에 관한 것이다.

[종래의 기술]

일반적으로 가스 터빈 엔진의 연소기는 외부 케이싱, 다수의 구멍이 형성된 연소 라이너, 연료 공급장치로부터 공급되는 연료를 분사하는 연료분사장치, 점화장치 등으로 구성된다.

상기한 연소기의 형식으로 멀티플캔형, 캔-애뉼러형, 애뉼러-직선 흐름형, 애뉼러-역류 흐름형 등이 있으며, 이들은 대개 항공기용 가스 터빈 엔진에 사용된다.

상기한 멀티플캔형과 캔-애뉼러형은 원주방향으로 복수의 캔형 연소기를 배치한 것이고, 애뉼러-직선 흐름형과 애뉼러-역류 흐름형은 고리형상의 통으로 이루어진 연소기이다.

상기한 연소기들은 모두 구조가 복잡하고 정비하기 위하여 연소기를 분해하는데 어려움이 많다는 문제가 있다.

그래서 산업용 가스 터빈 엔진에 있어서는 상기한 연소기 외에 수직형 연소기도 사용된다. 수직형 연소기는 고리형상의 통으로 이루어진 스크롤의 한쪽에 축방향과 수직으로 형성한 연소기이다.

그러나 상기한 종래의 수직형 가스 터빈 엔진 연소기에 있어서도 멀티플캔형 등의 연소기에 비해서는 구조가 간단하지만, 스크롤 케이싱과 일체로 연소기 케이싱을 형성하기 때문에 설치할 때나 정비 등을 위해서 분해하기가 어렵다는 문제가 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 스크롤 케이싱과 분리된 연소기 케이싱을 구비하고, 연소 효율을 높이기 위하여 공급되는 압축공기를 이중으로 와류를 형성하여 공급하는 공기 공급용 스월러를 설치한 가스 터빈 엔진 연소기를 제공한다.

본 발명 가스 터빈 엔진 연소기는 스크롤 케이싱에 부착과 분리가 가능하게 결합되고 점화장치가 부착되는 몸체 케이싱과, 상기한 몸체 케이싱에 부착과 분리가 가능하게 결합되고 연료분사장치가 부착되는 덮개 케이싱과, 상기 몸체 케이싱의 안에 설치되고 복수의 냉각구멍이 형성된 연소 라이너와, 상기 연소라이너 위쪽에 상기한 연료분사장치와 연결되어 설치되고 공급되는 압축공기에 와류를 발생시키는 공기 공급용 스월러를 포함한다.

상기한 공기 공급용 스월러는 상기한 연료분사장치의 분사노즐의 끝부분이 삽입되는 노즐 구멍이 형성되고 압축공기가 흡입되는 흡입구가 형성된 몸체와, 상기한 몸체의 안에 설치되고 상기한 흡입구를 통과한 압축공기에 와류를 발생시키는 복수의 제1와류형성수단과, 상기한 몸체의 아래에 부착되고 상기한 제1와류형성수단과 별도로 공급되는 압공기에 와류를 발생시키는 제2와류형성수단과, 상기한 제2와류형성수단의 아래에 부착되고 상기한 제1와류형성수단과 제2와류형성수단에 의하여 와류가 형성되어 공급되는 압축공기를 혼합하여 상기한 연소 라이너 안으로 배출하는 배출구가 형성된 배출부재를 포함한다.

상기한 제1와류형성수단은 원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치되며 각각 원의 접선에 대하여 일정한 각으로 회전하여 나선형상으로 설치되는 복수의 판형상 날개로 이루어진다.

상기한 제1와류형성수단은 상기한 몸체의 아래면에 부착되는 고리형상의 수평부재와, 상기한 수평부재에 원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치되며 각각 원의 접선에 대하여 일정한 각으로 회전하여 나선형상으로 설치되는 복수의 판형상 날개와, 상기한 수평부재의 안쪽 면에서 수직으로 연장되고 상기한 제1와류형성수단에 의하여 와류가 형성된 압축공기가 배출되는 배출구인 원통형상의 수직부재로 이루어진다.

[기능 및 작용]

상기와 같이 구성되는 본 발명 가스 터빈 엔진 연소기에 의하면, 상기 몸체 케이싱이 스크롤 케이싱에 부착과 분리가 가능하게 결합되고, 상기한 덮개 케이싱이 상기한 몸체 케이싱에 부착과 분리가 가능하게 결합되므로, 필요에 따라 다른 부품과 관계없이 상기한 몸체 케이싱 또는 덮개 케이싱을 분해하여 상기한 덮개 케이싱에 설치된 연료분사장치와 상기한 몸체 케이싱에 설치된 점화장치 및 연소 라이너와 공기 공급용 스월러 등에 대한 점검 및 정비를 행하고 조립하는 것이 매우 용이하다.

또 상기와 같이 구성되는 공기 공급용 스월러를 사용하면, 압축기로부터 압축되어 공급되는 압축공기의 일부가 상기한 흡입구를 통하여 흡입되어 상기한 제1와류형성수단을 통과하면서 와류가 형성되고, 상기한 덮개 케이싱에 설치된 연료분사장치의 분사노즐에서 분사되는 연료와 혼합되어 상기한 제2와류형성수단의 수직부재를 통하여 상기한 배출부재로 흐르게 되고, 압축공기의 또 다른 일부는 상기한 제2와류형성수단의 수평부재에 설치된 상기한 날개 사이를 통과하면서 와류가 형성되고, 상기한 수직부재를 통과한 연료와 혼합된 압축공기와 다시 혼합되어 상기한 배출부재를 통하여 연소 라이너 안으로 배출된다.

상기와 같이 제1와류형성수단과 제2와류형성수단에 의하여 압축공기가 와류를 형성하며 연료와 혼합되어 연소 라이너 안으로 공급되면, 상기한 몸체 케이싱에 설치된 점화장치에서 점화시키는 것에 의하여 연소가 진행된다.

상기에서 연료의 혼합이 골고루 이루어지면 완전연소가 이루어지므로 질산 가스 등의 발생기 감소한다.

[실시예]

다음으로 본 발명 가스 터빈 엔진 연소기의 가장 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 제2도에 나타낸 바와 같이, 본 발명 가스 터빈 엔진 연소기의 일실시예는 스크롤 케이싱(26)에 부착과 분리가 가능하게 결합되고 점화장치(14)가 부착되는 몸체 케이싱(12)과, 상기 몸체 케이싱(12)에 부착과 분리가 가능하게 결합되고 연료분사장치(20)가 부착되는 덮개 케이싱(18)과, 상기한 몸체 케이싱(12)의 안에 설치되고 복수의 냉각구멍(17)이 형성된 연소 라이너(16)와, 상기한 연소 라이너(16)위쪽에 상기한 연료분사장치(20)와 연결되어 설치되고 공급되는 압축공기에 와류를 발생시키는 공기공급용 스월러(30)를 포함한다.

상기한 스크롤 케이싱(26)과 몸체 케이싱(12)은 다수의 볼트(22)와 너트(24)를 사용하여 부착과 분리가 가능하게 결합하는 것이 바람직하다.

또 상기한 몸체 케이싱(12)과 덮개 케이싱(14)도 다수의 볼트(22)와 너트(24)를 사용하여 부착과 분리가 가능하게 결합시키는 것이 바람직하다.

상기한 연소 라이너(16)는 판금 제품으로 형성하는 것이 바람직하고, 고리형상의 원통에 다수의 냉각구멍(17)을 형성하고 조금씩 서로 겹치게 하여 연결시키는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 형성된 연소 라이너(16)에 의하면, 연소 라이너(16)와 상기한 몸체 케이싱(12) 사이에 채워진 압축공기가 상기한 냉각구멍(17)을 통하여 연소 라이너(16)안으로 흡입되어 연소 라이너(16)에 대한 막냉각을 행하게 되므로, 고온의 연소가스에 의한 연소 라이너(16)의 손상을 방지할 수가 있고 연소 라이너(16)의 수명이 연장된다.

상기한 공기 공급용 스월러(30)는 상기한 연료분사장치(20)의 분사노즐의 끝부분이 삽입되는 노즐구멍(38)이 형성되고 압축공기가 흡입되는 흡입구(33)가 형성된 몸체(32)와, 상기한 몸체(32)의 안에 설치되고 상기한 흡입구(33)를 통과한 압축공기에 와류를 발생시키는 복수의 제1와류형성수단과, 상기한 몸체(32)의 아래에 부착되고 상기한 제1와류형성수단과 별도로 공급되는 압축공기에 와류를 발생시키는 제2와류형성수단과, 상기한 제2와류형성수단의 아래에 부착되고 상기한 제1와류형성수단과 제2와류형성수단에 의하여 와류가 형성되어 공급되는 압축공기를 혼합하여 상기한 연소라이너(16)안으로 배출하는 배출구(48)가 형성된 배출부재(46)를 포함한다.

상기한 제1와류형성수단은 원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치되며 각각 원의 접선에 대하여 일정한 각으로 회전하여 나선형상으로 설치되는 복수의 판형상 날개(34)로 이루어진다.

상기한 제2와류형성수단은 상기한 몸체(32)의 아래면에 부착되는 고리형상의 수평부재(42)와, 상기한 수평부재(42)의 원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치되며 각각 원의 접선에 대하여 일정한 각으로 회전하여 나선형상으로 설치되는 복수의 판형상 날개(44)와, 상기한 수평부재(42)의 안쪽 면에서 수직으로 연장되고 상기한 제1와류형성수단에 의하여 와류가 형성된 압축공기가 배출되는 배출구인 원통형상의 수직부재(36)로 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 가스 터빈 엔진 연소기에 의하면, 상기한 몸체 케이싱(12)이 스크롤 케이싱(26)에 부착과 분리가 가능하게 결합되고, 상기한 덮개 케이싱(14)이 상기한 몸체 케이싱(12)에 부착과 분리가 가능하게 결합되므로, 필요에 따라 다른 부품과 관계없이 상기한 몸체 케이싱(12) 또는 덮개 케이싱(14)을 분해하여 상기한 덮개 케이싱(14)에 설치된 연료분사장치(20)와 몸체 케이싱(12)에 설치된 점화장치(14) 및 연소 라이너(16)와 공기 공급용 스월러(30)등에 대한 점검 및 정비를 행하고 조립하는 것이 매우 용이하다.

또 상기와 같이 구성되는 공기 공급용 스월러(30)를 사용하면, 압축기로터 압축되어 공급되는 압축공기의 일부가 상기한 흡입구(33)를 통하여 흡입되어 상기한 제1와류형성수단을 통과하면서 와류가 형성되고, 상기한 덮개 케이싱(14)에 설치된 연료분사장치(20)의 분사 노즐에서 분사되는 연료와 혼합되어 상기한 제2와류형성수단의 수직 부재(36)를 통하여 상기한 배출부재(46)안으로 흐르게 되고, 압축공기의 또 다른 일부는 상기한 제2와류형성수단의 수평부재(42)에 설치된 상기한 날개(44) 사이의 공간(43)을 통과하면서 와류가 형성되고, 상기한 수직부재(36)를 통과한 연료와 혼합된 압축공기와 다시 혼합되어 상기한 배출부재(46)를 통하여 연소 라이너(16)안으로 배출된다.

상기와 같이 제1와류형성수단과 제2와류형성수단에 의하여 압축공기가 와류를 형성하며 연료와 혼합되어 연소 라이너(16)안으로 공급되면, 상기한 몸체 케이싱(12)에 설치된 점화장치(14)에서 점화시키는 것에 의하여 연소가 진행된다.

이어서 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명 가스 터빈 엔진 연소기의 일실시예를 가스 터빈 엔진에 적용한 경우에 대하여 설명한다.

먼저 제1도에 나타낸 바와 같이, 공기 흡입구(2)로 흡입된 공기가 압축기(4)에서 압축되고 디퓨저부를 통과하면서 동압이 정압으로 전환되어 연소기(10)로 흡입되며, 연소기(10)로 흡입된 압축공기의 일부는 보기류부(도면에 나타내지 않음)의 연료 펌프를 통하여 연소기(10)로 공급되는 연료와 혼합되어 연소기(10) 연소 라이너(16)에서 연소되고, 연소된 고온의 가스로부터 열전달을 받아 연소 라이너(16)안으로 흡입된 나머지의 압축공기가 팽창하고 연소기(10) 출구에 연결된 터빈부(8)의 스크롤(6)을 통과하면서 일정한 흐름방향이 형성되고, 터빈부(8)의 블레이드를 통과하면서 운동에너지를 전달하여 터빈부(8)와 결합된 터빈(9)을 회전시킨다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 특허 청구의 범위 및 발명의 상세한 설명과 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지 변형이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

[발명의 효과]

상기와 같이 구성되는 본 발명 가스 터빈 엔진 연소기를 사용하면, 필요에 따라 다른 부품과 관계없이 분해 및 조립이 가능하므로 정비가 용이하고 조립공정도 간단하다.

또 종래 멀티플캔형 등에 비하여 구조가 간단하므로 제작이 용이하고 제조원가도 절감된다.

그리고 공기 공급용 스월러에서 이중으로 공급되는 압축공기에 와류를 형성시켜 연료와 혼합하므로 압축공기와 연료의 혼합이 잘 이루어지고 완전연소가 이루어진다. 따라서 불완전연소에 따른 공해 문제가 거의 발생하지 않는다.

Claims (4)

1. 스크롤 케이싱에 부착과 분리가 가능하게 결합되고 점화장치가 부착되는 몸체 케이싱과,

   상기 몸체 케이싱에 부착과 분리가 가능하게 결합되고 연료분사장치가 부착되는 덮개 케이싱과,

   상기 몸체 케이싱의 안에 설치되고 복수의 냉각구멍이 형성된 연소 라이너와,

   상기 연소 라이너 위쪽에 상기한 연료분사장치와 연결 설치되어 공급되는 압축공기에 2회에 걸쳐 와류를 발생시키는 공기 공급용 스월러.
2. 제1항에 있어서, 상기 공급용 스월러는

   상기 연료분사장치의 분사노즐의 끝 부분이 삽입되는 노즐구멍이 형성되고 압축공기가 흡입되는 흡입구가 형성된 몸체와,

   상기 몸체 안에 설치되고 상기 흡입구를 통과한 압축공기에 와류를 발생시키는 복수의 제1와류형성수단과,

   상기 몸체 아래에 부착되고 상기한 제1와류형성수단과 별도로 공급되는 압축기에 와류를 발생시키는 제2와류형성수단과,

   상기 제2와류형성수단의 아래에 부착되고 상기한 제1와류형성수단과 제2와류형성수단에 의하여 와류가 형성되어 공급되는 압축공기를 혼합하여 상기 연소 라이너 안으로 배출하는 배출구가 형성된 배출부재,

   를 포함하는 가스 터빈 엔진 연소기.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1와류형성수단은

   원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치되며 각각 원의 접선에 대하여 일정한 각으로 회전하여 나선형상으로 설치되는 복수의 판형상의 날개를 구비하고 있는 가스 터빈 엔진 연소기.
4. 제2항에 있어서, 상기 제2와류형성수단은

   상기 몸체의 아래면에 부착되는 고리형상의 수평부재와,

   상기 수평부재에 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 배치되며 각각 원의 접선에 대하여 일정한 각으로 회전하여 나선형상으로 설치되는 복수의 판형상 날개와,

   상기 수평부재의 안쪽 면에서 수직으로 연장되고 상기한 제1와류형성수단에 의하여 와류가 형성된 압축공기가 배출되는 배출구인 원통형상의 수직부재,

   를 구비하고 있는 가스 터빈 엔진 연소기.