KR100413754B1 - 가스터빈용압축기회전자냉각시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 압축기의 전방 단부에 있는 제1 스테이지와 압축기의 후방 단부에 있는 최종 스테이지 사이에서 연장되며, 주변 림과 그 림에 고정된 다중 날개가 있는 회전자 디스크를 각각 포함하는 다중 스테이지로 이루어지는 회전자와 보어를 구비하는 압축기와, 압축기로부터의 배출 공기를 이용하여 연소하는 복수의 연소기를 구비하는 연소 시스템과, 그 연소 시스템으로부터의 연소 가스에 의해 구동되는 다중 터빈 스테이지를 포함하는 가스 터빈으로서, 적어도 압축기의 최종 스테이지의 주변 림으로 냉각 공기를 공급하는 수단을 포함한다.

Description

가스 터빈용 압축기 회전자 냉각 시스템

본 발명은 고온 가스 터빈의 소정 부분을 냉각함에 있어 구성 요소를 그다지 변경시키지 않고도 사용자가 공기 냉각 방식 혹은 증기 냉각 방식을 선택할 수 있으며, 또한 소정의 터빈 구성요소를 교환하지 않고도 50 Hz 터빈과 60 Hz 터빈 모두에 사용될 수 있도록 설계 변경된, 단순 사이클 구조 또는 복합 사이클 구조의 신규한 랜드 베이스식(land based) 가스 터빈에 관한 것이다. 특히, 본원에 개시된 발명은, 가스 터빈의 축류형 압축기의 최종 스테이지를 냉각하여 압축기의 배출 압력을 증가시킴으로써 가스 터빈의 출력을 향상시키는 것에 관한 것이다.

현재 사용되는 대용량의 공업용(랜드 베이스식) 가스 터빈에 요구되는 요건으로는 최대 출력 조건에서 압축기 회전자의 크리프 파괴 수명이 240,000 시간 이상이 되어야 한다는 점이다. 압축기의 배출 압력 온도는 크리프 파괴 수명을 결정하는 주요 인자가 되는데, 이는 압축기 회전자의 최종 스테이지 림(압축기 "회전자"는 원주방향으로 이격된 복수의 축방향 연장 볼트에 의해 상호 고정된 여러 압축기 스테이지의 복수의 날개 디스크 또는 휠로 이루어짐)이 압축기 배출류 통로 공기 온도에 완전히 노출되기 때문이다. 따라서, 압축기 공기의 배출 온도에 따라 요구되는 크리프 파괴 수명을 얻을 수 있는 회전자의 재료를 결정하고 있다. 과거에는 압축기 배출 온도를 약 750 ℉ 정도로 제한하고, CrMoV 합금과 같은 값싼 재료를 사용할 수 있도록 최종 압축기의 회전자 디스크 림의 온도를 상기 온도 이하로 유지하기 위해 노력하였다.

압축기 회전자 디스크에 INCO-706과 같이 보다 비싼 재료를 사용할 수도 있지만, 기계의 크기가 대형이기 때문에 재료의 비용이 과도하게 소요되었다.

작동 비용이 중요시되는 전력 생산에 사용되는 신규한 소정의 가스 터빈 엔진에 있어서도, 전력 생산 단가를 절감하기 위한 필요성이 꾸준히 존재하였다. 이를 위해서는 엔진 크기를 증가시키지 않으면서도 가스 터빈의 출력을 향상시키는 것이 필요하다. 이러한 목적을 달성하기 위한 최선의 방법은 압축기의 압축비를 증가시킴으로써 압축기 배출 압력(CDP)도 증가되도록 하는 것이다. 본 발명의 예시된 실시예에 따른 CDP의 증가는 엔진/프레임의 크기를 증가시킬 필요가 없으면서도 압축기 흐름을 배가시키며 그에 따라 엔진 출력을 배가시킨다. 이 경우에, 이하의 방법에서는 압축기의 배출 온도도 약 150 내지 900 ℉ 정도로 증가하게 된다.

본 발명에 따르면, 개선된 공업용 가스 터빈 압축기에 비교적 값싼 재료인 CrMoV을 사용하기 위해서는, 최종 압축기 스테이지의 디스크 림 합금의 온도가 825 ℉를 초과하지 않고, 압축기 회전자 보어의 온도가 700 ℉를 초과하지 않게 하는 것이 필요한 것으로 판명되었다. CDP 증가에 따라 압축기 배출 온도가 약 900 ℉ 정도로 증가되기 때문에, 본 발명의 주요 목적중 하나는 약 900 ℉에 이르는 압축기 흐름 통로의 증가된 온도가 약 825 ℉ 이하의 온도로 떨어지도록, 그리고 압축기 보어 온도가 약 700 ℉로 유지되도록 최종 압축기 스테이지의 디스크 림을 냉각시키는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위한 첫번째 단계는 미세하게 정량 조절된 냉각 공기를 압축기 본류의 정압(靜壓)보다 높은 압력으로 최종 스테이지 디스크 림 부분에 공급하는 것이다. 본 발명에 따른 주요 접근 방안은 통상적인 구조의 연소기 케이싱(즉, 압축기 디퓨저의 하류)으로부터 압축기 배출 공기를 추출하여 압축기의 최종 스테이지를 냉각하기 위한 냉각 공기원으로 사용하는 것이다. 상기 연소기 케이싱에서 추출된 냉각 공기는 공기가 냉각되는 열교환기로 먼저 전달된다. 그 다음에, 흐름 조절 밸브와, 외부 매니폴드 시스템과, 원주 방향으로 배치된 반경 방향의 다중 이송 파이프를 통해 압축기 회전자로 다시 전달된다. 냉각 공기는 반경 방향 파이프를 통해 유동하여 환형 CDP 시일(seal)의 전방 상부쪽에 있는 내부 360° 챔버로 전달된다.

냉각 공기는 챔버에 진입한 후에, 압축기 회전자 후방의 공동부를 향해 후방으로(즉, 정상적인 압축기의 공기 흐름 방향에 대해 반대로) 유동한다. 그 후, 이러한 흐름은 3개의 성분으로 분기된다. 제1 성분은 압축기의 최종 스테이지 후방의 압축기 흐름 통로로 흘러 들어가는 압축기 정화용 흐름을 포함한다. 이러한 냉각공기의 성분은 고온의 압축기 흐름이 압축기 회전자의 공동부 내로 진입하는 것을 방지하는 데 사용된다. 제2 성분은 압축기 회전자의 냉각 공기를 포함한다. 이러한 제2 성분은 압축기의 최종 5개 스테이지에 있는 디스크 림을 냉각시키기 위해 압축기 회전자 후방의 냉각 플레이트에 있는 축방향 통로와, 날개 기둥부와 디스크 슬롯 하부 사이에 형성된 축방향 통로를 통해 흐른다. 제3 냉각 공기 성분 및 최종 냉각 공기 성분은 CDP 시일/회전자 온도 조절용 공기 공급 공동부로부터 압축기 후방의 회전자 공동부를 분리시키는 제동(discourager) 시일(CDP 시일의 일체 부분)을 우회하여 통과한다. 이러한 냉각 공기의 제3 성분의 일부는 보어와 회전자 디스크를 냉각하기 위해 반경 방향 파이프를 통해 압축기 회전자 보어로 유입되지만, 제3 요소의 나머지 부분은 소정 방법으로 CDP 시일을 통과하여 가스 터빈의 연소 가스와 혼합하게 된다.

본 발명의 특징중 하나는 압축기로의 유입시 냉각 공기의 흐름을 안내하도록 구성된 CDP 시일에 있다. 상기 CDP 시일은 부분적으로 상부 압축기 회전자 공동부와 하부 압축기 회전자 공동부를 형성하는 후방 연장 제동 시일(상기 언급됨)과 조합한다. 상부 공동부 흐름은 상술한 바와 같이 연속적으로 제1 흐름 성분과, 제2 흐름 성분으로 분할되지만, 하부 공동부 흐름은 냉각 공기 흐름의 제3 성분을 CDP 시일과 압축기 회전자 보어로 공급한다. 제동 시일은 하부 공동부로부터 다시 상부 공동부로 흐름이 재순환되는 것도 방지한다. 그 결과로, 하부 공동부에서의 흐름은 상부 공동부에서의 흐름보다 높은 온도를 유지하게 될 것이다. 이러한 접근 방법을 통해 압축기 디스크는 보어에서는 약 700 ℉의 온도로, 그리고 림에서는 약 800 ℉ 온도로 유지될 수 있다.

CDP 시일의 다른 특징은 회전자와 고정자(stator) 구성요소 모두를 동일한 냉각 공기 속에 위치하게 할 수 있다는 점이다. 따라서, 회전자와 고정자 구성요소 모두의 안정 상태에서의 열적 성장은 동등해지며 압축기 배출 공기(900 ℉)가 통과하는 시일에 비해서는 수치가 낮게 된다. 회전자와 고정자 구성요소의 질량과 열전달은 동등한 열응답 속도를 초래하도록 부합될 수 있다. 이것으로 인해 CDP 시일은어떠한 작동 조건에서도 타이트한 간극을 유지할 수 있다.

본 발명의 다른 특징은 제2 냉각 구성요소의 일부로서 압축기 디스크 림을 냉각시키는 데에 이용되는 공정에 있다. 상부 압축기 후방의 회전자 공동부에 670 ℉로 공급되는 저온의 CDP 공기는 후방의 냉각 플레이트의 축방향 구멍을 통해 회전자에 유입된다. 회전자에 유입된 냉각 공기는 관성 링과 림 사이의 최종 디스크 웨브의 후방 측부와 충돌한다. 이것은 압축기 디스크 웨브와 림의 냉각에 도움이 된다. 상당히 넓은 냉각용 열전달면 영역을 제공함으로써 최종 디스크 림은 CrMoV 디스크 재료의 크리프 파괴 수명이 240,000 시간 이상 지속될 수 있는 온도인 825 ℉ 이하로 비교적 용이하게 냉각될 수 있다. 공기의 상대 온도가 750 ℉인 회전자에 냉각 공기가 일단 유입되면, 디스크 슬롯 하부(혹은 라벳)와 최종 5개의 디스크에 있는 날개 기둥부 사이의 슬롯을 통해 축방향으로 유동될 수 있다.

본 발명의 다른 특징은 압축기 회전자의 온도 조절 시스템이다. CDP 시일 전방에 하부 후방의 공동부로부터 압축기 회전자로 유입되며, 냉각 공기의 제3 성분의 일부로서 압축기 보어로 유입되는 회전자 온도 조절용 공기에 의해 온도 조절이 이루어진다. 전체 압축기 보어 흐름은 반경 방향 외측으로 최종 5개의 압축기 디스크 사이의 방향으로 유도되는 소정의 흐름 성분으로 분기된다. 회전자 보어 흐름의 목적은 흐름이 잘 이루어지도록 하며 압축기의 최종 5개 스테이지의 각 디스크 주위에 열전달 분위기를 형성하기 위한 것이다. 상기 열전달은 고정자 구조의 열응답에 부합하는 지점까지 열응답 속도를 증가시킬 수 있을 정도로 충분히 높아야 한다. 회전자의 열응답 속도를 고정자 구조에 부합시킴으로써, 소정의 천이 상태 또는 안정 상태에 있는 동안 회전자와 고정자의 반경 방향 열 성장이 부합되는 열 성장 분위기가 형성된다. 압축기 회전자의 냉각 공기가 관성 링을 통해 반경 방향 외측으로 통과할 때 통과 공기는 디스크 라벳(rabbet)의 ID에 있는 축방향 슬롯 내에서 계량된다. 압축기 흐름 통로로 냉각 공기가 빠져나가는 데 있어 배출 압력이 다양하게 변화되는 것을 통해 알 수 있는 것은, 냉각 공기가 압축기의 공기 역학에 의해 제어된 미세 조정 흡입 압력으로 항상 유동하고 있다는 점이다. 이것은 압축기 회전자 냉각 구조가 설계 조건과 비설계 조건 모두에서 상세한 설계가 이루어지는 동안에 일관된 흐름 변수를 가질 수 있도록 한다.

본 발명에 포함되어 있는 기타 부가적인 특징들도 이후에 상세하게 설명된다.

폭넓은 양태에 있어서, 본 발명은, 압축기의 전방 단부에 위치한 제1 스테이지와 압축기의 후방 단부에 위치한 최종 스테이지 사이에서 연장되고, 주변 림과 그 림에 고정된 다중 날개로 구성된 회전자 디스크를 각각 포함하는 다중 스테이지로 이루어지는 회전자와 보어를 구비한 압축기와, 연소를 위해 압축기로부터의 배출 공기를 이용하는 연소기를 복수 구비하는 연소 시스템과, 그 연소 시스템으로부터의 연소 가스에 의해 구동되는 다중 터빈 스테이지를 포함하는 랜드 베이스식 가스 터빈으로서, 적어도 압축기의 최종 스테이지의 주변 림으로 냉각 공기를 공급하는 수단을 추가로 포함하는 랜드 베이스식 가스 터빈을 포함한다.

다른 양태에 있어서, 본 발명은 회전자와 복수의 날개 디스크와 압축기의 전방 단부로부터 후방 단부로 연장되는 관련 림을 포함하는 압축기와, 복수의 연소기와, 공기를 압축기로부터 연소기로 유도하도록 배치되어 상기 연소기를 둘러싸는 케이싱과, 복수의 연소기로부터의 연소 가스에 의해 구동되는 다중 스테이지를 포함하는 터빈을 구비하며, 냉각 공기가 압축기 회전자를 냉각하기 위해 이용되는 랜드 베이스식 가스 터빈으로서, 압축기 배출 공기를 복수의 날개 디스크중 적어도 일부에, 그리고 압축기의 후방 단부에 있는 대응 림에 냉각 공기로서 공급하기 위한 관련 파이프와 상기 케이싱에 적어도 하나의 추출 포트를 포함하는 랜드 베이스식 가스 터빈을 포함한다.

또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 회전자와 복수의 날개 디스크와 압축기의 전방 단부로부터 후방 단부로 연장되는 관련 림을 포함하는 압축기와, 복수의 연소기와, 압축기로부터 연소기로 공기를 유도하도록 배열되어 연소기를 둘러싸는 케이싱과, 복수의 연소기로부터의 연소 가스에 의해 구동되는 다중 스테이지가 있는 터빈을 포함하며, 냉각 공기가 압축기 회전자를 냉각하도록 이용되는 랜드 베이스식 가스 터빈에서, 적어도 최종 디스크와 그 관련 림을 소정 온도로 유지하는 방법으로서, a) 케이싱으로부터 냉각 공기를 추출하는 단계와; b) 연소 공기의 유동 방향과 반대 방향으로 냉각 공기를 압축기 내로 유입시키는 단계와; c) 최종 디스크와 그 관련 림을 소정 온도로 냉각시키는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 발명의 주요 장점은 다음과 같이 요약될 수 있다.

1. 압축기 배출 공기 온도가 약 150 ℉ 정도 상승함에도 불구하고 압축기 디스크와 그 관련 하드웨어(예를 들어, 스페이서 피스)에 값이 싼 CrMoV 재료를 사용할 수 있다. 이것은 각각의 가스 터빈 엔진에 대해 상당한 비용 절감 효과를 가져온다.

2. 압축기 회전자와 고정자 구성요소 모두를 동일 온도의 공기에 위치시킴으로써 CDP 시일 간극을 타이트하게 유지시킬 수 있다. CDP 시일이 위치한 공기는 열성장을 적게 유발하여 간극을 타이트하게 유지하는 약 150 ℉ 정도의 냉각제가 된다. CDP 시일은 회전자와 고정자의 열응답 속도가 상세한 설계가 이루어지는 동안에 정적 구조의 질량을 용이하게 조절함으로써 부합되도록 설정된다. 결과적으로, 누출이 감소하고 수명이 긴 CDP 시일이 얻어진다.

3. 압축기 날개와 외팔보식 베인의 팁 간극 조절은 정밀한 압축기 회전자의 냉각 시스템에 의해 상당히 개선된다. 회전자의 회전자 열응답 속도가 빨라지고, 종국에는 압축기 베인 지지 구조의 열응답과 부합할 정도로 근접된다.

다른 목적과 장점들은 이하의 설명을 통해 분명해질 것이다.

제1도는 단일 샤프트로 된 대형 가스 터빈(10)의 간단한 사이클을 개략적으로 도시한 다이어그램이다. 가스 터빈은 회전자 샤프트(14)가 있는 다단 축류형 압축기(12)를 구비하는 것으로 간주한다. 도면 부호 16에서 압축기 유입구로 유입된 공기는 축류형 압축기(12)에 의해 압축된 후에 천연 가스와 같은 연료가 연소되어 터빈(20)을 구동시키는 고에너지의 연소 가스를 제공하는 연소기(18)로 배출된다. 터빈(20)에 있어서, 일로 전환된 고온 가스 에너지의 일부는 샤프트(14)를 통해 압축기(12)를 구동시키는 데 사용되며, 나머지 부분은 회전자 샤프트(24)[샤프트(14)의 연장 부분임]를 사용하여 전기를 생산하는 발전기와 같은 대상물을 구동시키는데 유용하게 사용된다. 통상적인 간단한 사이클의 가스 터빈은 유입 연료의 30 내지 35 %를 회전자 샤프트 출력으로 전환한다. 그 잔여 부분 중 1 내지 2 %를 제외한 나머지 전부는 열의 형태로 도면 부호 26에서 터빈(20)을 빠져나간다.

제2도는 도면 부호 26에서 터빈(20)을 빠져나가는 배기 가스의 에너지가 유용한 추가 일로 전환되는 가장 간단한 형태로 조합형 사이클을 도시하고 있다. 배기 가스는 보일러 방식으로 물이 증기로 전환되는 열 회수 증기 발생기(HRSG)(28)로 유입된다. 그렇게 생산된 증기는 차례로 추가 전력을 생산하는 제2 발전기(34)와 같은 추가 대상물을 샤프트(32)를 통해 구동시키기 위해 추가 일이 추출되는 중기 터빈(30)을 구동시킨다. 몇가지 구성에 있어서, 터빈(20, 30)은 공통 발전기를 구동시킨다. 전력만을 생산하는 조합형 사이클은 보다 개선된 가스 터빈을 사용하여 50 내지 60 %의 열효율 범위에 있게 된다.

제3도는 본 발명의 핵심인 터빈(20)과 축류형 압축기(12) 사이의 계면을 보다 상세하게 도시하고 있다. 압축기(12)로부터의 공기는 통상적인 형태의 회전자 주위에서 원주 방향으로 배치되는 상이한 여러 개의 종래 연소기(36)(1개만 예시됨)로 배출된다. 본 발명에 따른 가스 터빈(10)은 축류형 압축기(12)와 도면 부호 62로 전체적으로 예시된 후방 단부의 최종 5개의 스테이지를 포함하는 것으로 도시되어 있다.

가스 터빈용 연소 시스템은, 통상적으로 연소기 후방으로 순환된 후에 연소 라이너와 관련 연소 지역을 통해 전방으로 순환되는 압축기 배출 공기를 사용하는 역류형 다중 연소 시스템이다. 연소 시스템 그 자체는 이미 공지된 사항이므로 더 이상의 추가 설명은 하지 않는다. 연소에 의해 생기는 가스는 터빈(20)을 구동시키는 데 사용되며, 본원에 예시된 터빈은 회전자(14)의 일체형 부품인 4개의 휠(38, 40, 42, 44)로 나타낸 4개의 연속 스테이지를 포함한다. 각각의 휠은 베인(54, 56, 58, 60)으로 나타낸 고정 고정자 사이에 교대로 배열되는 날개(46, 48, 50, 52)로 각각 도시된 부킷을 포함한다.

연소기를 둘러싸는 고정 터빈 케이싱(64)에 의해 부분적으로 형성되며 다중 연소기를 둘러싸는 영역에 있어서, 압축기 배출 공기를 추출하기 위한 포트(66)가 압축기 디퓨저(68)의 하류와 연소기의 "상류"에 포트(66)가 제공된다. 다시 말해, 공기는 압축기 배출 공기가 역류형 경로(우측에서 좌측으로 예시됨)에서 연소 라이너(좌측에서 우측으로 예시됨) 내의 전방 방향으로 다시 보내지는 연소기(36)의 후방 단부에 도달하기 이전에 포트(66)를 경유하여 추출된다. 적당량의 냉각 공기를 공급하기 위해 2개 이상의 추출용 포트(66)가 터빈 연소 케이싱(64) 주위에서 원주방향으로 이격된 상태로 제공된다. 도면 부호 70으로 개략적으로 도시된 매니폴드 시스템은 추출된 공기를 증기/공기 열 교환기(72)로 전달하는 데 사용된다. 압축기 디퓨저(68)를 빠져나간 압축기 배출 공기는 약 348 psia 정도의 압력을 나타내며, 연소기 케이싱(64)에서 용이하게 추출될 수 있다. 이 압력은 흐름 통로(ID)에서 최종 스테이지의 압축기 회전자 후방의 압축기 배출 정압인 약 326 psia보다 약 22 psia 정도 높은 압력이다. 이러한 22 psia의 압력차는 CDP 공기가 연소기 케이스(64)로부터 추출되어 공기가 냉각되는 열 교환기(72)로 전달된 다음 가스 터빈 압축기 회전자로 다시 전달될 수 있는 구동력으로 작용한다. 바람직한 구조에 있어서, 포트(66)를 통해 연소기 케이싱(64)에서 1.0 내지 2.0 %의 Wc(Wc는 전체압축기 공기 흐름을 말함)가 추출된다.

열 교환기(72)는 압축기 배출 공기를 약 900 ℉ 정도의 압축기 배출 온도의 수준에서 약 600 ℉ 이하로 냉각시킨다. 원하는 정도로 냉각하기 위해서, 중기는 약 600 ℉ 정도에서 열 교환기로 유입된다. 증기는 열 교환 중에 약 800 ℉ 정도로 가열되어 다시 동력원으로 전달된다. 제2도에 도시된 바와 같이, 증기 터빈용 증기를 제공하기 위해 가스 터빈의 배기가 사용되는 조합형 사이클 구조에서, 냉각용 증기는 열 회수 증기 발생기로부터 통상적으로 공급되며 열 교환기(72)로부터 가열된 증기는 새롭게 가열된 증기 흐름으로부터 보다 많은 일이 추출되는 기본 사이클 증기 터빈으로 회수된다.

냉각된 CDP 공기(약 600 ℉)는 압축기(12)로 회수될 냉각 공기의 양을 결정하는 흐름 조절 밸브(76)로 파이프(74)를 통해 전달된다.

터빈 케이싱(64) 외부에 있으며 도면 부호 78로 개략적으로 도시된 매니폴드 시스템은 다중(바람직하게는 12개) 단열 파이프(그 중 하나의 파이프가 도면 부호 80으로 예시됨)를 통해 냉각 공기를 압축기(12)로 다시 전달한다. 각각의 직경이 1.5 내지 2 인치인 것이 바람직한 이러한 파이프들은 연소기 케이싱(64)을 도면 부호 84로 대략적으로 지시되는 내부 터빈 노즐 지지 구조에 연결하는 반경 방향 지주(도면 부호 82로 예시됨) 내에 배치된다. 단열은 상기 지주와 파이프 사이에 직경 60 밀(1/1000 인치)인 진공 상태의 공동부로 이루어진다. 필요한 경우, 파이프(80)에서 냉각 공기의 열흡수를 더욱 감소시키기 위해 복사 차폐막(도시 생략)이 도포될 수 있다.

제4도를 참조하면, 냉각 공기는 파이프(80)를 통해 CrMoV 압축기 배출 시일(CDP 시일)(88)의 상부에서 위쪽의 다소 전방에 있는 360° 챔버(86)로 전달된다. 이 시일은 도면 부호 90에서 연결되는 터빈 케이싱 연결부 사이의 계면에서 비교적 얇은 웨브(92)를 거쳐 축방향으로 전방 연장되어 시일 본체(94)에 이르는 환형의 고정적인 구조로 이루어지며, 상기 시일 본체는 회전자 조립체의 후방 냉각 플레이트(98) 상의 밀봉용 돌출부(96)에 반경 방향으로 인접하게 위치한다. CDP 시일(88)은 부분적으로 환형의 냉각 공기 챔버(86)를 형성하며, 이하에서 더 설명되는 바와 같이 냉각류가 3 부분으로 분기되는 압축기 회전자 후방의 공동부(100)로 냉각 공기를 유도한다. 시일(88)의 본체(94)에는, 또한 본체(94)로부터 압축기(16)쪽으로 연장되어 있는 제동 시일 부분(102)이 형성되어 있다. 제동 시일 부분(102)은 후방 냉각 플레이트(98)의 환형 수평 선반부(104)에 맞물리며, 이에 따라 후방 공동부(100)가 상부 공동부(100A)와 하부 공동부(100B)로 분할된다.

압축기로의 총 냉각 흐름은 이하에 설명되는 바와 같이 흐름의 일부가 CDP 시일을 통해 배출되기 때문에 CDP 시일(88)의 흐름 요건에 좌우된다. 이러한 흐름은 돌출부(96) 사이의 시일 간극이 열화됨에 따라 변화할 수 있다. 따라서, 전체 시스템은 2 % Wc의 최대 흐름을 22 psi(△P)의 압력으로 조절할 수 있어야 한다. 그러므로, 설계상 상한점은 22 psi의 △P에서 폭넓게 개방된 밸브(76)에 의해 2 % Wc 냉각 공기를 압축기 회전자로 전달해야 하는 냉각 공급 시스템으로 된다. 그 후에, 밸브(76)는 CDP 시일의 흐름 요건에 따라 흐름을 2 % Wc 이하의 양으로 제한하는데 사용된다. 따라서, 흐름 조절 밸브(76)의 주요 목적은, 압축기 후방의공동부(100) 내에 냉각 공기를 충분하게 지속적으로 공급함으로써, 압축기 회전자로 공급되는 냉각 공기를 가열시키는 압축기 후방의 공동부(100) 내로 고온의 압축기 흐름 공기가 유입되지 않도록 하는 것이다. 이를 방지하기 위해서는 상부 압축기 후방의 회전자 공동부(100)의 온도를 열전쌍으로 측정하는 것이 필수적이다. 열전쌍의 온도 감지용 접합부는 상부 공동부(100A)에 배치한다. 신뢰도를 목적으로 2개의 열전쌍이 공동부에 설치될 수 있다. CDP 시일이 열화됨에 따라 누출 흐름이 약 0.419 % Wc에서 1.2 % Wc 정도로 증가한다. 효과적인 시일 간극은 약 20 내지 75 밀 정도로 개방된 간극인데, 상기 75 밀의 간극은 40 인치 직경의 시일이 열화된 것으로 간주한 간극이다. 시일 간극이 열화되면, 압축기 후방의 회전자 공동부의 열전쌍은 압축기 배기 공기가 후방 공동부(100) 내로 다소 유입될 때의 온도 상승을 감지한다. 이러한 온도 상승이 엔진 보호 검색 시스템에 의해 포착되는 경우, 열전쌍이 감지하는 온도가 약 670 ℉ 이하로 다시 감소될 때까지 흐름 조절 밸브를 개방하여 보다 많은 냉각 공기를 전달한다.

이상에서 간략하게 설명한 바와 같이, 압축기 회전자 후방의 공동부로 공급된 공기는 이후에 3개의 개별적인 흐름 성분으로 분할되며, 그 각각은 이하 상술된다.

제1 냉각 성분

파이프(80)와, 챔버(86)와, 압축기 회전자 후방의 공동부(100)를 통해 회수된 총 냉각 공기(예를 들어, 약 1.225 % Wc)의 제1 성분은 최종 회전자 후방의 압축기 흐름 경로 내로 유입된다. 특히, 약 0.195 % Wc의 공기가 이하 설명되는 방법으로 상부 공동부(100A)로부터 압축기 흐름 경로로 회수된다. 제5도를 참조하면, 이러한 제1 성분의 흐름 경로는 고정자 구조의 반경 방향 편향면(106, 108)에 의해 형성되어, 반경 방향 경사면(110)에 의해 연결된다. 동시에, 후방 냉각 플레이트(98)의 경사면(110)에 인접한 경사면(106)을 향해 반경 방향으로 연장되는 제동 시일 돌출부(114)가 제공되는 경사진 팁 부분(112)이 형성되어 있다. 제동 시일(114)의 하류(냉각제 이동 방향)에서 팁 부분(112)의 형태는 직경이 감소된 축방향 표면(116)과, 표면(106)의 에지 바로 뒤에서 종결되는 반경 방향 외측의 경사면(118)을 포함한다. 이러한 구조는 제동 시일(114)의 전방에 환형의 완충 공동부(120)를 형성한다.

제동 시일 돌출부(114)와 완충 공동부(120)는 압축기 디스크 림의 냉각 공기(이하 설명됨)를 오염시키는 고온의 압축기 배출 공기의 발생 가능성을 감소시킨다. 완충 공동부(120)는 또한 최종 스테이지 회전자 날개(B) 뒤쪽의 원주 방향 고정자 압력 성분을 차례로 감소시키는 원주 방향 흐름을 허용한다. 결국, 제동 시일 돌출부(114)는 더욱 효과적으로 작용한다. 시일 돌출부(114)를 가로질러 흐르는 0.195 % Wc의 최소 흐름에 의해서 단지 소폭의 압력 강하가 발생하더라도, 상부 공동부(100A)에 있는 회전자 림 냉각 공기(제2 냉각 성분)로 압축기 흐름(제5 도에 도시된 바와 같이 좌측에서 우측 방향)이 유입될 가능성은 매우 감소한다.

제2 냉각 성분

냉각 공기의 제2 성분은 축류형 압축기(16)의 최종 5개 스테이지의 압축기 디스크 림을 냉각시키도록 작용한다(제4도 참조). 편의상, 디스크 자체는 124,126, 128, 130 및 132로 지시되며, 반경 방향 외측의 디스크 림은 "A"를 병기한 동일한 숫자로 지시한다. 압축기 날개는 "B"를 병기한 동일한 숫자로 지시한다 제5도에 가장 잘 예시된 바와 같이, 상부 공동부(100A)로부터의 약 688 ℉의 냉각 공기는 압축기 후방의 냉각 플레이트(98)의 축방향 구멍들(그 중 하나가 134로 도시됨)에 의해 압축기 회전자에 유입된다. 상기 구멍(134)을 통해 약 0.35 % Wc 정도의 공기가 환형 디스크의 기둥부의 공동부(135) 내로 유동하며, 그 공동부에 유입된 공기는 최종 스테이지의 디스크(124)와 림(124A) 사이에서 반경 방향으로 웨브(138)의 후방 측면(136)에 부딪친다. 이러한 작용은 압축기 디스크 웨브(138)와 림(124A)을 냉각하는 데 도움이 된다. 상대 공기 온도가 약 750 ℉ 정도인 구멍 또는 통로(134)를 통해 압축기 회전자에 일단 유입된 냉각 공기는 공동부(135)에서 맴돌고 난 후에 30 내지 40 밀의 축방향 고속 슬롯(140, 142)(제6도 및 제7도 참조)을 통해 압축기의 전방 단부를 향해 축방향으로 이동되는데, 상기 슬롯은 날개 기둥부(144)와 관련 날개(144A)를 다른 일반적인 형태로 수용하는 디스크 이음 슬롯(혹은 라벳)의 기저면(146, 148)과 날개 기둥부(144)의 기저면 사이의 반경 방향 갭에 의해 형성된다. 반경 방향 위치 결정기(positioner)(150)는 통로(슬롯의 바닥 갭 통로로도 칭함)(140, 142)를 분리하며 디스크(124)의 림 부분(124A)에 있는 이음 슬롯(제7도로부터 명백한 바와 같이, 축에서 45° 로 배열됨)의 전체 길이에 걸쳐 분포한다. 각각의 디스크 림(124A 내지 132A)에는 압축기의 최종 5개 스테이지의 각 디스크의 각 날개와 전 날개를 위한 유사한 통로가 제공된다는 것을 알 수 있다.

140, 142를 통과하는 냉각 공기는 각 디스크 림(126A, 128A, 130A, 132A)에 있는 유사한 축방향 통로를 통해 계속 이동된다. 그러나, 통로는 축방향으로 정렬되지 않는다. 다시 말해, 통로(140')는 통로(140)로부터 어느 정도 원주 방향으로 편향된다. 그럼에도 불구하고, 냉각 공기는 림 사이의 환형 갭 주위로 유동하여 인접 림[림(126A)에서 140'으로 표기된 부분]의 축방향 통로로 유입된다. 디스크 림(132A)의 슬롯을 통과한 이후의 림 냉각 공기는 154에서 반경 방향 갭을 통해 압축기 흐름으로 복귀된다(제4도 참조). 그러나, 이하에 더 설명하겠지만, 냉각 공기의 제2, 제3 성분의 중간 혼합도 존재한다. 또한, 일부 공기는 디스크 림 사이(126A와 124A 사이, 128A와 126A 사이, 130A와 128A 사이, 132A와 130A 사이)에서 누출된다.

약 0.35 % Wc 정도의 공기가 공동부(135) 내로 유입되었을 때, 최종 압축기 디스크(124) 뒤쪽으로 플레이트(98)의 경사 팁(112)의 반경 방향 외측 에지에 있는 와이어 시일(152)을 통해 약 0.016 % Wc 정도의 공기가 빠져나간다. 상기 와이어 시일(152)은 공동부(135)에 있는 디스크 림 냉각 공기를 오염시키는 압축기 흐름 경로 공기의 발생 가능성을 감소시키도록 구성된다. 시일 와이어(152)가 임의로 이동되거나 불명확한 이유로 변위되면, 누출 흐름만이 미소하게 상승되고 최종 디스크 슬롯 기저부의 통로(140, 142)를 통한 흐름만이 미소하게 하강되도록 시스템이 구성된다. 따라서, 시스템의 신뢰도는 시일 와이어(152)의 성패 여부와 무관하다. 시일 와이어는 회전자로 향하는 총 흐름을 최소화되게 하는 압축기 흐름 경로 내로 냉각 공기의 누출을 감소시키도록 간단히 장착된다.

제3 냉각 성분

냉각 공기의 제3 성분은 CDP 누출/회전자 온도 조절 시스템으로 구성된다. 이러한 제3 성분 및 최종 성분(약 0.685 % Wc)은 제동 시일(102)을 우회하여 하부 공동부(100A) 내로 유동한다. 따라서, 제동 시일(102)은 CDP 시일(88)과 압축기 보어로 흐름을 공급하는 하부 공동부(100B)의 흐름으로부터 압축기 후방의 회전자 상부 공동부(100A)의 흐름이 분리되게 한다. 또한, 제동 시일(102)은 하부 공동부(100B)로부터 다시 상부 공동부(100A)로 흐름이 재순환되는 것을 방지한다. 따라서, 공동부 흐름이 감소되고 공기가 회전자에 유입되어 회전자 보어로 전달되기 이전에 회전자 드래그/편류(drag/windage) 온도가 크게 상승되기 때문에, 하부 공동부(100B)의 흐름은 상부 공동부(100A)의 흐름 보다 20 내지 30 ℉ 정도 온도가 상승하게 된다. 이러한 방식으로 인해 압축기 디스크는 보어에서 700 ℉로, 디스크 림에서는 800 ℉로 유지될 수 있다. 이러한 특징이 없는 경우, 압축기 디스크 온도는 20 내지 30 ℉ 정도 냉각되어, 타이트한 날개 간극을 얻기가 어려워진다.

CDP 시일(88)에 의해 회전자와 고정자 구성요소는 모두 동일한 냉각 공기 분위기에 놓여진다는 것을 또한 숙지해야 한다. 따라서, 회전자와 고정자 구성요소 모두의 안정 상태 열성장은 비슷해지고, 압축기 배출 공기(900 ℉)가 통과하는 시일에 비해서는 수치가 낮게 된다. 회전자와 고정자 구성요소의 질량과 열전달은 유사한 열응답 속도를 유발하도록 일치될 수 있다. 이것에 의해 모든 작동 조건에서 타이트한 간극을 제공하는 시일을 얻을 수 있다. 42 인치 직경의 CDP 시일의 경우 목표 간극이, 예를 들어 돌출부(96)와의 계면에서 약 21 밀 정도이기 때문에 이것이 중요한 특징이 된다.

약 0.266 % Wc의 공기는 원주 방향으로 이격되어 반경 방향으로 배열된 복수의 파이프(그 중 하나가 156에 도시됨)를 통해 하부 공동부(100B)로부터 압축기 회전자 보어(158)로 흐른다. 나머지 0.419 % Wc의 공기는 시일 돌출부(96)를 가로질러 시일(88)의 본체(94)를 우회하고 연소기로부터 나온 연소 가스와 혼합되는 공동부(160)를 경유하여 터빈쪽으로 다시 흐른다. 또한, 회전자 보어(158)로부터의 약 0.025 % Wc의 공기가 터빈 단부 플레이트 또는 캡(162)과 플레이트(98)의 계면에서 공동부(160)로 빠져나간다.

총 보어 흐름은 최종 5개 압축기 디스크(124, 126, 128, 130, 132) 사이(즉, 반경 방향 외측)와 디스크(124)와 플레이트(98) 사이로 진행되는 흐름 성분으로 분할된다. 그 이후 디스크 사이의 흐름은 디스크의 관성 링 부분에 있는 원주 방향으로 이격된 볼트 구멍(166) 사이의 반경 방향 슬롯(164)을 통해 유도된다. 회전자 보어의 반경 방향 흐름의 목적은 흐름을 미세하게 조절하고 압축기 디스크 주위에 열전달 분위기를 제공하기 위한 것이다. 열전달은 고정자 구조의 열응답과 부합하는 수준까지 열응답 속도를 증가시킬 정도로 충분히 높아야 한다. 초기에 지적한 바와 같이, 회전자의 열응답 속도를 고정자 구조의 열응답 속도와 일치시킴으로써, 소정의 천이 상태 조건 또는 안정 상태 조건에 있는 동안 열성장들이 일치되는 열성장 분위기를 성립할 수 있다. 이로 인해, 날개 팁의 간극을 더 타이트한 상태로 하여 엔진을 작동시키면서도 날개 팁이 마찰을 일으킬 가능성을 감소시킨다. 보다 타이트한 날개 팁 간극으로 인해 압축기의 효율이 높아지고 천이 장착 마진이 양호해진다.

냉각 공기는 슬롯(164)으로부터 인접한 디스크가 중첩되는 축방향 슬롯(178)(제5도에 3개가 도시됨)을 거쳐 냉각 공동부(168, 170, 172, 174, 176) 내로 반경 방향 외측을 향해 통과한다. 공동부(168, 170, 172, 174, 176) 내의 공기는 각각의 디스크 라벳의 ID에서 림(124A)의 흐름 조절 슬롯(140, 142)[그리고 디스크 림(126A, 128A, 130A, 132A)의 동일 통로에 있는 대응 슬롯] 내에서 계량된다. 냉각 공기는 항상 압축기의 공기 역학에 의해 미세 조절된 흡입 압력(압축기 흐름 압력)으로 유동한다. 이것에 의해 압축기 회전자 냉각 구조는 설계 조건과 비설계 조건에서의 상세한 설계 수행 중에 일관된 흐름 변수를 갖는 것이 보장된다.

공동부(168, 170, 172, 174, 176) 내에서, 보어 냉각 공기는 소용돌이를 이루며 축방향 통로(140, 142)에서 나온 냉각 공기와 혼합된다. 이런 관점에서, 디스크 림(126A, 128A, 130A, 132A)의 전방면상의 45° 경사면(180)은 디스크 슬롯 기저부의 입구에서 인접 디스크의 슬롯 기저부로부터 배출되는 제트류를 편향시키는 수단으로서 조합된다. 상기 45° 각도는 흐름의 각 운동량을 변화시키지 않으면서 제트류를 반경 방향 내측의 공동부(168, 170, 172, 174) 안으로 편향시킨다. 이것은 공동부에서의 소용돌이 인자를 회전자 속도보다 상당히 높은 수준으로 증가시킨다. 통로(178)를 통해 동일한 공동부 내로 공급되는 디스크 온도 조절 공기는 디스크 라벳의 ID에서 측정 슬롯의 각도 변화에 의해 역시 소용돌이를 일으킬 수 있다. 이것은 웨브 공동부에서의 소용돌이 인자를 더욱 증가시킨다. 증가된 소용돌이 인자는 열전달을 증가시킴으로써 림 금속의 온도를 감소시킨다.

다시 제5도를 참조하면, 림(124A, 126A)은 반경 방향 외측의 중첩부를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 특히, 림(124A)의 반경 방향 외측의 후방면은 축방향 표면(186)에 의해 연결되는 한 쌍의 편향 반경방향 표면(182, 184)에 의해 형성된다. 림(124A)의 최외측 에지는 압축기 경로의 고온 공기가 회전자 공동부(168) 내로 유입되는 것을 감소시키기 위해 모따기된다. 동시에, 반경 방향 외측의 림(126A)은 표면(180)으로부터 연장되는 반경방향 표면(188)을 포함하는 표면들의 복잡한 구조로 형성된다. 상기 반경방향 표면은 표면(184)에 거의 인접하여 평행하게 배열된다. 다른 축방향 표면(190)은 표면(188)에 평행하다. 이러한 2개의 반경 방향 표면(188, 190)은 축방향 표면(192)과 환형의 완충 공동부(196)를 형성하는 계단식 에지(194)에 의해 연결된다. 축방향 표면 사이(186과 192 사이)에는 20 내지 30 밀의 반경 방향 간격이 존재하며, 반경 방향 표면 사이(182와 192 사이)에는 50 밀의 축방향 간격이 존재한다. 전술한 최종 2개의 디스크(124, 126) 사이의 계면구성은 나머지 디스크 (128, 130, 132)의 계면에서도 동일한 구성으로 나타나는데, 그것은 상기 나머지 디스크들도 역시 그 정도보다는 덜하지만 냉각이 필요하기 때문이다. 요구되는 냉각 정도가 감소되는 이유는 제4도 및 제5도의 우측 스테이지에서 좌측 스테이지로 이동함에 따라 압축기 공기 온도가 스테이지당 약 50 ° 정도 하강하기 때문이다. 예를 들어, 디스크의 각 인접 쌍 사이의 약 0.22 % Wc 정도의 소량의 냉각 공기는 충분한 압력 강하로 다른 가스의 유입이 방지된 상태에서 상술한 중첩부를 경유하여 압축기 흐름 경로 내로 빠져나간다.

디스크 슬롯 기저부의 갭 통로(즉, 140, 142 및 이와 유사한 통로)를 통한압력 강하는 압축기의 스테이지간 정압에 의해 설정된다. 예를 들어, 최종 스테이지의 압축기 림(124A)에서, 배출 정압은 326 psia이며, 날개 이음 슬롯 기저부의 갭 통로로 공기를 이송하는 냉매 공급 압력은 327 psia보다 다소 높다. 최종 스테이지 압축기 디스크의 날개 이음 슬롯 기저부의 배출 압력은 299 psia이다. 이 배출 압력은 흐름 경로 허브에서 제2 스테이지 내지 최종 스테이지 고정자 베인(125)을 통해 중간점에 배치된다. 325 psia에서 299 psia로의 압력 강하는 압축기 흐름 경로 수준과 유사한 슬롯 기저부 갭 통로에서 열 전달 계수를 야기하는 고속의 슬롯 속도를 생성하는 데 충분하다. 상당량의 냉각용 열전달 표면 영역이 존재하기 때문에, CrMoV 디스크 재료의 크리프 파괴 수명이 목표인 240,000 시간 이상 될 수 있는 825 ℉로 최종 스테이지 디스크 림(124A)을 냉각시키는 것이 비교적 용이하다.

인접한 디스크 림의 표면(188, 192) 사이에 있는 50 밀의 축방향 갭의 특정 압력과 흐름은 작동 조건에 따라 변화될 수 있다 소정의 실시예에서, 림(124, 126) 사이의 갭을 빠져나가는 냉각 공기는 약 0.22 % Wc 정도이고, 림(126, 128)사이의 갭을 빠져나가는 냉각 공기는 약 0.156 % Wc 정도이다. 그러나, 본 발명은 압축기의 최종 5개 스테이지의 소정 지점에서 특정한 온도/압력/흐름 수치로 제한하지 않는다. 그러한 수치들은 특정 용도, 특정 조건 등에 따라 변화될 수 있다. 본원에서 특별히 중요하게 취급하는 매개 변수는 최종 스테이지 림과 압축기 보어의 온도인데, 본 발명에 따르면 이 부분의 온도는 약 825 ℉ 와 700 ℉로 각각 냉각된다.

본 발명을 가장 실제적이고 바람직한 실시예와 관련하여 설명하였지만 본 발명은 개시한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 반대로 첨부된 특허청구범위의 사상과 범위에 포함되는 여러 가지 변경예 및 그 등가물을 포괄할 수 있는 것으로 이해하여야 한다.

제1도는 단일 샤프트를 구비한 단순 사이클 대형 가스 터빈을 개략적으로 도시한 다이어그램.

제2도는 혼합 사이클 가스 터빈/증기 터빈을 가장 간단한 형태로 도시한 개략적 다이어그램.

제3도는 본 발명에 따른 축류형 압축기와 가스 터빈의 일부를 부분적으로 도시한 횡단면도.

제4도는 본 발명에 따른 축류형 압축기의 후방 스테이지를 확대하여 도시한 횡단면도.

제5도는 제4도를 확대하여 도시한 상세도.

제6도는 본 발명에 따른 압축기 회전자 디스크를 축방향으로 도시한 부분 단면도.

제7도는 제6도에 도시된 회전자 디스크에 대한 반경방향 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 가스 터빈

12 : 압축기

14 : 회전자 샤프트

18 : 연소기

20 : 터빈

38,40,42,44 : 휠

46,48,50,52 : 날개

54,56,58,60 : 베인

64 : 케이싱

66 : 포트

76 : 흐름 조절 밸브

80 : 파이프

86 : 챔버

88 : 시일

96 : 돌출부

98 : 냉각 플레이트

110,100A,100B : 공동부

102 : 제동 시일

106,108 : 편향면

110 : 경사면

112 : 팁

120 : 완충 공동부

124,126,128,130,132 : 디스크

140,142 : 슬롯

150 : 위치 결정기

Claims (14)

1. 압축기의 전방 단부에 위치한 제1 스테이지와 압축기의 후방 단부에 위치한 최종 스테이지(124) 사이에서 연장되는 다중 스테이지(124-132)로 이루어진, 회전자(14)와 보어(158)를 구비한 압축기로서, 각각의 스테이지는 주변 림(A)과 그 주변 림에 고정된 다중 날개(B)가 있는 회전자 디스크를 구비하는 것인 압축기와,

   압축기로부터의 배출 공기를 이용하여 연소를 행하는 복수의 연소기(36)를 구비하는 연소 시스템과,

   상기 연소 시스템으로부터의 연소 가스에 의해 구동되는 다중 터빈 스테이지(34, 40, 42, 44)

   를 포함하며, 상기 최종 스테이지에 인접하게 배치된 압축기 후방의 환형 공동부(100) 내로, 환형의 압축기 배출 압력 시일(88)에 의해 냉각 공기가 유입되며, 상기 환형의 압축기 배출 압력 시일(88)은 냉각 공기를, 상기 압축기의 최종 스테이지의 상기 주변 림(124A)을 냉각시키는 분리된 성분과 상기 보어(158)를 냉각시키는 분리된 성분으로 분할하며, 또 상기 환형의 압축기 배출 압력 시일(88)은 고온의 압축기 배출 공기가 상기 압축기 후방의 환형 공동부로 진입하는 것을 방지하는 것인 가스 터빈(20)에 있어서,

   상기 냉각 공기는 상기 압축기의 하류에서, 그리고 상기 복수의 연소기의 상류에서, 상기 연소 시스템으로부터 추출된 압축기 배출 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연소 시스템으로부터 추출 이후에 상기 냉각 공기를 냉각시키도록 배치된 열교환기(72)를 포함하는 것인 가스 터빈.
3. 제1항에 있어서,

   상기 환형의 압축기 배출 압력 시일(88)은 상기 압축기 후방의 환형 공동부(100)를 상부 공동부(100A)와 하부 공동부(100B)로 분할하며, 상기 냉각 공기는 상기 상부 공동부로 이송되는 것인 가스 터빈.
4. 제3항에 있어서,

   상기 환형의 압축기 배출 압력 시일은 상기 상부 공동부(100A)로부터 상기 하부 공동부(100B)로 소정량의 냉각 공기가 통과되게 하는 제동 시일 부분(102)을 포함하는 것인 가스 터빈.
5. 제4항에 있어서,

   상기 압축기 후방의 환형 공동부는 환형 냉각 플레이트(98)에 의해 부분적으로 형성되며, 압축기의 최종 스테이지에 있는 상기 주변 림을 냉각시키는 상기 냉각 공기는 상기 상부 공동부로부터 상기 환형 냉각 플레이트에 있는 복수의 축방향 통로(134)를 통해 흐르는 것인 가스 터빈.
6. 제5항에 있어서,

   상기 냉각 플레이트는 상기 하부 공동부(100B)와 상기 보어(158) 사이에서 연장되는 하나 이상의 반경 방향 통로(156)를 포함하며, 상기 보어를 냉각시키는 상기 분리된 성분은 상기 하나 이상의 반경 방향 통로를 통해 흐르는 것인 가스 터빈.
7. 제5항에 있어서,

   상기 냉각 플레이트는, 상기 냉각 공기가 상기 상부 공동부로부터 고온의 압축기 배출 공기로 흐르게 하여 상기 고온의 공기가 상부 공동부로 진입하는 것을 방지하도록 하는 수단을 구비하는 반경 방향 외측 팁(112)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
8. 제1항에 있어서,

   상기 연소기를 둘러싸는 케이싱(64)을 더 포함하며,

   상기 케이싱에 있는 하나 이상의 추출 포트(66)와, 압축기 배출 공기를 압축기의 후방 단부에 있는 로터 디스크와 관련 림 중 적어도 일부에 냉각 공기로서 공급하는 관련 파이프를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
9. 제8항에 있어서,

   상기 관련 파이프는 상기 냉각 공기를 상기 압축기 회전자에, 그리고 상기 로터 디스크와 관련 림 중 적어도 일부에 공급하기 위해 상기 압축기에 있는 통로(80, 82, 86)와 연통되는 것인 가스 터빈.
10. 제8항에 있어서,

    압축기 배출 공기가 상기 회전자에 도달하기 전에 상기 압축기 배출 공기를 냉각시키기 위해 상기 추출 포트와 압축기 회전자 사이에서 상기 파이프 내에 열교환기(72)가 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
11. 제10항에 있어서,

    상기 열교환기와 회전자 사이에 흐름 조절 밸브(76)를 포함하는 가스 터빈.
12. 제4항에 있어서,

    상기 공동부의 상부 부분에서 공기의 온도를 관측하기 위한 온도 지시 수단을 포함하는 가스 터빈.
13. 회전자(14)와 복수의 날개 디스크(124-132) 및 압축기의 전방 단부로부터 후방 단부로 연장되는 관련 림(A)을 포함하는 압축기(12)와,

    압축기로부터의 연소 공기를 수용하도록 배열된 케이싱(64)에 의해 둘러싸인 복수의 연소기(36)와,

    복수의 연소기로부터의 연소 가스에 의해 구동되는 다중 스테이지(38, 40, 42, 44)를 구비한 터빈

    을 포함하며, 압축기 회전자를 냉각하기 위해 냉각 공기가 이용되는 랜드 베이스 가스 터빈에서, 복수의 날개 디스크 중 적어도 최종 디스크와 그 관련 림을 예정된 온도로 유지하는 방법으로서,

    a) 상기 케이싱으로부터 냉각 공기를 추출하는 단계와;

    b) 연소 공기의 유동 방향과 반대 방향으로 상기 냉각 공기를 압축기 내로 유입시키는 단계와;

    c) 상기 최종 디스크와 그 관련 림을 예정된 온도로 냉각시키는 단계

    를 포함하는, 랜드 베이스 가스 터빈에서 복수의 날개 디스크 중 적어도 최종 디스크와 그 관련 림을 예정된 온도로 유지하는 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 예정된 온도는 약 441℃(825℉) 인 것인, 랜드 베이스 가스 터빈에서 복수의 날개 디스크 중 적어도 최종 디스크와 그 관련 림을 예정된 온도로 유지하는 방법.