KR100637810B1 - 터빈 가동 블레이드 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 조립을 쉽게 하고, 일체형 커버부와 블레이드부의 뿌리부에 발생하는 응력을 저감하는 동시에, 블레이드 뿌리부와 디스크의 결합부의 한 쪽으로 치우침을 억제하는 터빈 가동 블레이드를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 터빈 가동 블레이드는 그 뿌리로부터 선단부에 걸쳐서 연신하는 블레이드부와, 상기 블레이드부의 뿌리부에 형성되고 터빈 회전자의 디스크 홈에 차례로 결합되는 블레이드 뿌리부와, 상기 블레이드부의 선단부에 상기 블레이드부와 일체적으로 형성된 일체형 커버를 구비하고, 상기 일체형 커버는 가동 블레이드의 부착시에 비틀림 변형시킨 블레이드의 탄성 복원력을, 인접하는 블레이드와의 일체형 커버끼리를 접촉시켜 구속하도록 터빈 회전축 방향에 대해 경사진 적어도 한 쌍의 배면측 및 앞면측 경사면을 갖는 터빈 가동 블레이드에 있어서 상기 일체형 커버는 반경 방향으로부터 보아 상기 배면측 경사면에 있어서의 접촉하는 면의 경사면 방향의 중점을 지나는 상기 배면측 경사면의 법선이, 상기 블레이드부와 교차하지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

일체형 커버, 배면측 경사면, 단부 블레이드, 디스크, 증기 터빈

Description

터빈 가동 블레이드 {TURBINE MOVING BLADE}

본 발명은, 블레이드 선단부에 일체형 커버를 구비한 터빈 가동 블레이드에 관한 것이다.

인접하는 터빈 가동 블레이드를 연결하는 구조로서는, 블레이드와 일체형으로 형성되고 블레이드의 배면측과 앞면측에 원주 방향으로 연장되는 연결 커버(일체형 커버)를 설치하고, 인접 블레이드의 배면측 및 앞면측의 일체형 커버를 서로 접촉시킴으로써 연결하는 일체형 커버 블레이드 구조가 있다. 이러한 블레이드 연결 구조의 이점은, 블레이드와 일체형으로 형성된 일체형 커버가 원심력 등에 대해 강도적으로 우수한 것, 일체형 커버끼리의 접촉 연결부의 마찰에 의해 큰 진동 감쇠를 얻을 수 있는 것 등으로부터 신뢰성이 높은 블레이드 연결 구조를 제공할 수 있는 것을 예로 들 수 있다.

블레이드의 선단부에 일체형 커버를 구비한 터빈 가동 블레이드의 종래 기술로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평5-98906호 공보에 기재된 것이 있다. 이 일본 특허 공개 평5-98906호 공보에는, 일체형 커버에 터빈 회전축 방향에 대해 경사진 한 쌍의 배면측 및 앞면측 측면을 설치하고, 블레이드의 배면측 및 앞면측 측면의 원주 방향 피치를, 그 커버의 부착 반경 위치에 있어서의 원주를 전체 둘레 블 레이드 개수로 나눈 피치(이하, 기하학적 피치라 함)보다 크게 형성하고, 블레이드를 터빈 원주 방향으로 압박하여 조립함으로써 블레이드를 비틀림 변형시키고, 그 반력을 구속하여 인접 블레이드끼리를 강하게 연결하도록 한 구성이 기재되어 있다.

이들 일체형 커버를 구비한 블레이드를 원주 방향으로 압박하여 조립할 때에, 커버의 원주 방향 피치가 기하학 피치보다도 크게 제작되어 있으므로, 필연적으로 커버에 반력이 발생된다. 이로 인해, 조립 중인 단부에 위치하는 블레이드(이하 단부 블레이드라 함)에는, 배면측 경사면 혹은 앞면측 경사면 중 어느 한 쪽으로만 반력을 받으므로 인접하는 블레이드로부터 멀어지는 방향, 즉 접촉면에 작용하는 반력의 원주 방향 성분이 약해지도록 떨어지고자 하기 때문에, 블레이드의 조립을 곤란하게 해 버린다. 특히 블레이드의 강성이 높은 블레이드 길이가 짧은 블레이드에 관해서는, 원주 방향으로 작용하는 반력이 크고 블레이드 뿌리부 훅과 디스크 홈 사이의 마찰에 의해 블레이드 뿌리부만이 고정된 경우, 인접 블레이드의 배면측 및 앞면측에 있는 단부 블레이드의 일체형 커버의 각각 배면측 및 앞면측의 경사면에 강제 변위가 부여되어 블레이드는 굽힘 변형을 한다. 그로 인해, 커버부와 블레이드부의 뿌리부에 높은 응력이 작용한다. 또한, 그 굽힘 변형의 원주 방향 분력에 의해 블레이드를 조립하는 방향과는 반대 방향으로 블레이드는 굽힘 변형하여 블레이드의 조립이 곤란해질 뿐만 아니라, 블레이드 뿌리부 훅과 디스크 홈에 한 쪽으로 치우침이 발생하여 높은 응력이 발생해 버린다. 블레이드 뿌리부 훅이나 디스크 홈은 터빈 회전시에 블레이드에 작용하는 큰 원심력을 지지하고 있다. 따라서, 조립시에 높은 응력을 작용시킨 상태에서 터빈을 고속 회전시키면, 강도상의 문제가 발생될 우려가 있었다.

본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는 조립을 쉽게 하여 일체형 커버부와 블레이드부와의 뿌리부에 발생하는 응력을 저감시키는 동시에, 블레이드 뿌리부와 디스크의 결합부의 한 쪽으로 치우침을 억제하는 터빈 가동 블레이드를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 터빈 가동 블레이드는 조립시에 하중을 가함으로써 비틀림 변형시킨 블레이드의 탄성 복원력을 인접 블레이드의 일체형 커버끼리를 접촉시켜 구속하도록 구성된 터빈 가동 블레이드이며, 상기 탄성 복원력을 구속하는 일체형 커버의 경사면 상에 있어서의 인접 블레이드와 접촉하는 접촉면의 경사면 방향의 중점을 지나서 경사면에 직교하는 법선이, 블레이드의 프로파일부와 비교차의 위치 관계가 되도록 형성한 것이다.

구체적으로는, 그 뿌리로부터 선단부에 걸쳐서 연신하는 블레이드부와, 상기 블레이드부의 뿌리부에 형성되고 터빈 회전자의 디스크 홈에 차례로 결합되는 블레이드 뿌리부와, 상기 블레이드부의 선단부에 상기 블레이드부와 일체적으로 형성된 일체형 커버를 구비하고, 상기 일체형 커버는 가동 블레이드의 부착시에 비틀림 변형시킨 블레이드의 탄성 복원력을, 인접하는 블레이드와의 일체형 커버끼리를 접촉시켜 구속하도록 터빈 회전축 방향에 대해 경사진 적어도 한 쌍의 배면측 및 앞면측 경사면을 갖는 터빈 가동 블레이드에 있어서, 상기 일체형 커버는 반경 방향으 로부터 보아 상기 배면측 경사면 상에 있어서의 인접 블레이드와 접촉하는 접촉면의 경사면 방향의 중점을 지나서 상기 배면측 경사면에 직교하는 법선이, 상기 블레이드부와 교차하지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

도1은 본 발명의 제1 실시예가 되는 블레이드 구조를 도시한 부분의 사시도.

도2는 1개의 블레이드 커버를 반경 방향으로부터 본 평면도.

도3은 종래의 블레이드 커버를 변형 방향으로부터 본 평면도.

도4는 종래의 인접 블레이드의 인접 블레이드 앞면측 단부 블레이드의 굽힘 변형 상태를 도시한 개략도.

도5는 본 발명의 제1 실시예가 되는 복수개의 블레이드 커버를 반경 방향으로부터 본 평면도.

도6은 본 발명의 제2 실시예가 되는 복수개의 블레이드 커버를 반경 방향으로부터 본 평면도.

도7은 본 발명의 제4 실시예가 되는 블레이드 구조를 도시한 부분의 사시도.

도8은 본 발명의 제4 실시예가 되는 복수개의 블레이드 뿌리 부분의 평면도.

도9는 본 발명의 제5 실시예가 되는 블레이드 구조를 도시한 부분의 사시도.

도10은 본 발명의 제5 실시예가 되는 복수개의 블레이드 뿌리 부분의 평면도.

도11은 본 발명의 제3 실시예가 되는 복수개의 블레이드 커버를 반경 방향으로부터 본 평면도.

도12는 본 발명의 블레이드 및 블레이드 구조를 채용한 증기 터빈의 평면도.

도13은 본 발명의 블레이드 및 블레이드 구조를 채용한 컴바인드 사이클 발전 장치의 구성도.

도14는 본 발명의 제6 실시예가 되는 블레이드 구조를 도시한 부분의 사시도.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 설명한다.

도1은 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 블레이드 구조를 도시한 사시도, 도2는 일체형 커버를 반경 방향 외주측으로부터 본 평면도이다. 터빈 가동 블레이드는, 블레이드 프로파일부(1), 블레이드 프로파일부(1)의 뿌리부에 형성되는 블레이드 뿌리부(2), 블레이드 선단부에 블레이드 프로파일부와 일체형으로 형성된 일체형 커버(3)로 구성되어 있다. 이와 같이 구성된 터빈 가동 블레이드는, 터빈 회전자의 디스크(4)의 외주에 마련된 디스크 홈(5)의 노치부(33)에 반경 방향으로부터 삽입되고, 블레이드 뿌리부(2)에 형성된 블레이드 뿌리부 훅(6)을 결합하여, 차례로 원주 방향으로 미끄럼 이동함으로써 조립된다.

다음에, 일체형 커버(3)의 형상에 대해 도2를 이용하여 설명한다. 도2에서는, 일체형 커버(3)는 원주 방향(30)으로 구획되고 원주 방향(30)으로부터 시계 방향으로 측정하여 양의 예각인 경사각(7)에 형성된 배면측 경사면(8)과 앞면측 경사면(9)을 갖고, 배면측 경사면(8)과 앞면측 경사면(9)의 원주 방향 피치(10)는 기하학 피치보다도 약간 크게 형성되고, 인접하는 블레이드끼리는 서로의 배면측 경사 면(8)과 앞면측 경사면(9)으로 접촉하는 구성을 나타내고 있다. 또한, 경사각(7)은 일체형 커버(3)를 반경 방향 외주측으로부터 보아 배면측 경사면 상에 있어서의 접촉면의 중점을 지나서 경사면에 직교하는 수선(14)이, 경사면(8, 9)을 갖는 블레이드 프로파일부(1)와 교차하지 않도록 설정된다.

즉, 일체형 커버(3)의 표면 외측으로 연장시킨 법선을 외법선, 표면 내부로 연장시킨 법선을 내법선이라 하면, 도시하는 본 실시예에서는 배면측 경사면(8) 상에 있어서의 접촉면의 중점을 지나는 배면측 경사면(8)의 수선(14) 상을, 일체형 커버(3)의 내측에서 터빈축 방향(31) 상류측으로 연장시킨 내법선이 블레이드 프로파일부(1)와 교차하지 않도록 인접 블레이드의 일체형 슈라우드부와의 접촉면이 되는 배면측 경사면(8)을 형성하고 있다.

이러한 일체형 커버를 갖는 가동 블레이드의 커버부에 발생하는 힘 및 모멘트에 대해 도2를 이용하여 설명한다. 가동 블레이드를 차례로 디스크 홈에 결합하고 원주 방향으로 미끄럼 이동하여 조립한 경우, 일체형 커버의 원주 방향 피치(10)가 기하학적 피치보다 크게 형성되어 있으므로, 블레이드를 원주 방향으로 압박함으로써 배면측 경사면(8)과 앞면측 경사면(9)이 인접 블레이드의 경사면과 접촉한다. 각각의 일체형 커버(3)에는 배면측 경사면에 대한 수직 방향력(11)과, 앞면측 경사면에 대한 수직 방향력(12)이 작용한다. 그리고, 이들의 우력(偶力)에 의해 일체형 커버(3)에 비틀림 모멘트(13)가 작용하여 블레이드부는 비틀림 변형을 한다. 이러한 블레이드의 비틀림 변형에 의해 생기는 탄성 복원력에 의해, 블레이드(1)의 배면측 경사면(8)과 앞면측 경사면(9)의 접촉면에 반력을 발생시켜 인접 블레이드 사이의 연결을 달성할 수 있다.

여기서, 도3을 이용하여 종래의 일체형 커버에 대해 설명한다. 도3은 일체형 커버를 반경 방향 외주측으로부터 본 평면도이다. 도3의 구조는 반경 방향 외주측으로부터 보아 배면측 경사면(8) 상에 있어서의 접촉면의 중점을 지나서 경사면에 직교하는 내법선이, 경사면을 갖는 블레이드(1)의 프로파일과 교차하도록 형성된 것이다. 터빈 블레이드를 차례로 원주 방향으로 미끄럼 이동하여 조립해 갈 때에, 조립 중인 인접 블레이드 앞면측에 있는 단부 블레이드(1')의 일체형 커버(3)에는 배면측 경사면(8)에 경사면에 대해 수직 방향으로 강제 변위가 부여되어 블레이드는 굽힘 변형하고자 한다. 그러나, 블레이드의 탄성 복원력에 대응하여 발생하는 경사면에 대한 수직 방향력(11)의 연장선, 즉 반경 방향으로부터 보아 경사면 상에 있어서의 접촉면의 중점을 지나는 수선(14)이 블레이드 프로파일부와 교차하기 때문에 단부 블레이드(1')가 크게 굽힘 변형하고, 그 성분으로서 원주 방향으로도 굽힘 변형한다.

도4는 단부 블레이드(1')의 굽힘 변형을 도3 중 화살표 A 방향으로부터 본 개략도이다. 조립시에 블레이드가 원주 방향으로 굽힘 변형한 경우에는, 블레이드의 삽입 방향과는 반대 방향으로 힘이 작용하므로, 조립이 방해될 뿐만 아니라 일체형 커버(3)와 단부 블레이드의 뿌리부에 높은 응력(16)이 발생하고, 또한 디스크 홈(5)과 블레이드 뿌리부 훅(6)의 결합부에 한 쪽으로 치우침이 발생하여 높은 응력이 발생될 우려가 있다. 단부 블레이드(1')에 굽힘 변형이 발생된 상태에서, 다음 블레이드를 차례로 원주 방향으로 삽입한 경우에는 단부 블레이드(1') 이후 삽입한 블레이드에도 굽힘 변형이 발생된 상태로 조립될 우려가 있다. 디스크 홈(5)과 블레이드 뿌리부 훅(6)은 터빈 회전 중에 블레이드에 작용하는 원심력을 지지하고 있다. 따라서, 조립시에 디스크 홈(5)과 블레이드부 훅(6)의 결합부에 높은 응력이 작용한 상태에서 터빈을 고속 회전시키면, 회전 중에 더욱 응력이 증대하여 강도상 문제가 될 우려가 있었다.

도5에 본 발명을 적용한 터빈 가동 블레이드의 일체형 커버를 반경 방향 외주측으로부터 본 도면을 도시한다. 터빈 블레이드를 차례로 원주 방향으로 미끄럼 이동하여 조립해 갈 경우, 조립 중인 인접 블레이드 앞면측에 있는 단부 블레이드(1')의 일체형 커버(3)에는 배면측 경사면(8)에 경사면에 대해 수직 방향으로 강제 변위가 부여되어 블레이드는 굽힘 변형하고자 한다. 그러나, 본 실시예에서는 블레이드의 탄성 복원력에 대응하여 발생하는 경사면에 대한 수직 방향력(12)의 연장선, 즉 반경 방향으로부터 보아 배면측 경사면(8) 상에 있어서의 접촉면의 중점을 지나서 경사면에 직교하는 수선(14)이 블레이드 프로파일부와 교차하지 않으므로, 경사면에 대한 수직 방향력과 블레이드의 탄성 복원력(17)에 의해 일체형 커버(3)에는 우력(13)이 작용하여 단부 블레이드(1')는 비틀림 변형을 한다.

즉, 배면측 경사면(8)에 경사면에 대해 수직 방향으로 부여된 강제 변위는 블레이드의 비틀림 변형과 굽힘 변형으로 분해되고, 단부 블레이드(1')의 굽힘 변형은 작아진다. 따라서, 조립시에 블레이드에 발생되는 원주 방향 굽힘을 작게 할 수 있고, 조립 중에 블레이드 뿌리부 훅(6)과 디스크 홈(5)에 한 쪽으로 치우침이 발생되는 것을 억제하여 큰 응력은 발생되지 않는다. 이 결과, 조립이 용이하고 신뢰성이 높은 터빈 블레이드를 제공할 수 있다.

인접 블레이드 배면측에 있는 단부 블레이드(1")의 일체형 커버에는, 앞면측 경사면(9)에 경사면에 대해 수직 방향으로 강제 변위가 부여되지만, 블레이드 후방 모서리부는 굽힘 강성이 낮아 블레이드에는 비틀림 변형이 발생되기 때문에 문제가 되지 않는다.

터빈 가동 블레이드의 회전 방향이 도2에 도시된 터빈 가동 블레이드와 반대 방향인 경우, 즉 반경 방향 외주측으로부터 보아 터빈 가동 블레이드 프로파일부가 터빈축 방향(31)에 대해 좌우 반전된 형상인 경우에는, 도2에 도시된 일체형 커버 형상을, 마찬가지로 터빈축 방향에 대해 좌우 반전된 형상으로 하면 좋다.

도6에 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도6은 일체형 커버를 반경 방향 외주측으로부터 본 도면이다. 본 실시예의 일체형 커버(3)는, 원주 방향(30)으로부터 반시계 방향으로 측정하여 양의 예각인 경사각(7)으로 가공된 배면측 경사면(8)과 앞면측 경사면(9)을 갖고, 인접하는 블레이드끼리는 서로의 배면측 경사면(8)과 앞면측 경사면(9)이 접촉하는 구조로 되어 있다.

또한, 배면측 경사면(8)은 일체형 커버(3)를 반경 방향 외주측으로부터 보아 배면측 경사면(8) 상에 있어서의 접촉면의 중점을 지나서 경사면에 직교하는 내법선(14)이, 경사면을 갖는 단부 블레이드(1')의 블레이드 배면측부의 블레이드 프로파일부와 교차하지 않도록 설정된다. 또한, 앞면측 경사면(9)은 앞면측 경사면(9) 상에 있어서의 접촉면의 중점을 지나서 경사면에 직교하는 내법선(14)이, 경사면을 갖는 단부 블레이드(1")의 블레이드 앞면측의 블레이드 프로파일부와 교차하지 않 도록 설정된다.

즉, 도시하는 본 실시예에서는 배면측 경사면(8) 상에 있어서의 접촉면의 중점을 지나서 배면측 경사면(8)에 직교하는 수선(14) 상의, 일체형 커버(3)'의 내법선(11)이 블레이드(1')의 프로파일부와 교차하지 않도록 인접 블레이드의 일체형 슈라우드부와의 접촉면이 되는 배면측 경사면(8)을 형성하고 있다. 또한, 이 배면측 경사면(8)과 쌍을 이루는 블레이드 앞면측 경사면(9)은, 앞면측 경사면(9) 상에 있어서의 접촉면의 중점을 지나서 배면측 경사면(9)의 수선(14') 상의, 일체형 커버(3")의 내법선(12)이 블레이드(1")의 프로파일부와 교차하지 않도록 형성되어 있다. 그로 인해, 조립시에 블레이드에 발생하는 원주 방향 굽힘을 작게 할 수 있고, 디스크 홈(5)과 블레이드 뿌리부 훅(6)의 결합부에 큰 응력은 발생되지 않아 조립이 용이하고 신뢰성이 높은 터빈 블레이드를 제공할 수 있다.

터빈 가동 블레이드의 회전 방향이 도6에 도시된 터빈 가동 블레이드와 반대 방향인 경우, 즉 반경 방향 외주측으로부터 보아 터빈 가동 블레이드 프로파일이 터빈축 방향(31)에 대해 좌우 반전된 형상인 경우에는, 도6에 도시된 일체형 커버 형상을, 마찬가지로 터빈축 방향에 대해 좌우 반전된 형상으로 하면 좋다.

본 발명의 다른 실시예인 터빈 블레이드 구조를 도11을 이용하여 설명한다. 도11은 반경 방향 외주측으로부터 본 평면도이다. 본 실시예에서는, 일체형 커버(3)의 경사각(7)을 원주(30) 방향으로부터 시계 방향으로 혹은 반시계 방향으로 측정한 예각이 6 내지 12도가 되도록 형성한 것이다. 도11에는 시계 방향으로 측정하여 6 내지 12도인 예를 나타내고 있다.

터빈 블레이드를 차례로 원주 방향으로 미끄럼 이동하여 조립해 갈 때에, 커버부에 원주 방향 하중을 작용시킨 상태에서는, 조립 중인 인접 블레이드 앞면측에 있는 단부 블레이드(1')의 일체형 커버(3)에는 배면측 경사면(8)에 터빈축 방향으로 강제 변위가 부여되고, 그리고 블레이드의 탄성 복원력에 대응하여 발생하는 축 방향력(22)이 작용한다. 축 방향력(22)은 경사면 방향 분력(23)과 경사면 수직 방향 분력(24)으로 분해된다. 경사면 방향 분력(23)에 대해, 경사면 수직 방향 분력(24)과 정지 마찰 계수에 의해 표시되는 마찰력(25)이 상회하는 경우에는, 조립시에 작용시킨 원주 방향 하중을 해방해도 블레이드의 원주 방향 굽힘을 억제할 수 있어 용이하게 터빈 블레이드를 조립할 수 있다. 조립 중인 인접 블레이드 배면측에 있는 단부 블레이드(1")에 대해서도 동일한 것이라 할 수 있다. 이러한 각도를 마찰각이라 한다. 경사면의 각도가 마찰각 이하가 되도록 일체형 커버를 형성함으로써, 조립시에 블레이드에 발생되는 원주 방향 굽힘을 작게 할 수 있고, 디스크 홈(5)과 블레이드 뿌리부 훅(6)의 결합부에 큰 응력은 발생되지 않아 조립이 용이하고 신뢰성이 높은 터빈 블레이드를 제공할 수 있다.

여기서 정지 마찰 계수 0.1을 가정하면 마찰각 6도, 또한 정지 마찰 계수 0.2를 가정하면 마찰각 12도가 된다. 정지 마찰 계수 0.1, 0.2는 재료의 마찰 계수로서 일반적인 것이다. 경사면 각도가 지나치게 작아지면, 일체형 커버의 코너부(35)에 발생되는 응력 집중이 커지므로, 마찰각 이하의 범위에서 가능한 한 경사면 각도가 커지도록 해야 한다. 따라서, 재료의 정지 마찰 계수에 의해 경사면의 각도를 6도 내지 12도로 함으로써, 블레이드에 발생되는 원주 방향 굽힘을 작게 할 수 있어, 조립이 용이하고 신뢰성이 높은 터빈 블레이드를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예를 도7 및 도8을 이용하여 설명한다. 도7은 본 실시예의 블레이드 구조를 도시한 사시도, 도8은 도7 중 A-A' 화살표도이다.

전술한 일체형 커버를 채용한 터빈 가동 블레이드에 관해서는, 조립 중인 인접 블레이드 앞면측에 있는 단부 블레이드 및 인접 블레이드 배면측에 있는 단부 블레이드(1', 1")의 일체형 커버(3)에는, 도5에 도시한 바와 같이 배면측 및 앞면측 각각의 경사면에 대한 수직 방향력(8, 9)만이 작용한다. 따라서 단부 블레이드(1', 1")는 굽힘 변형을 하고, 그리고 블레이드의 복원력이 작용하여 블레이드는 비틀힘 변형을 한다. 이 경우, 블레이드가 굽힘 및 비틀림 변형을 하여 디스크(4)의 외주에 설치된 디스크 홈(5)과 블레이드 뿌리부 훅(6)에 그 반력이 발생한다. 따라서, 조립시에 응력이 작용한 상태에서 터빈을 고속 회전시키므로 강도상의 문제점이 발생될 우려가 있다.

이에 대해 본 실시예에서는, 도7 및 도8에 도시한 바와 같이 블레이드 뿌리부(2)의 블레이드 배면측의 측면에는 축 방향 폭의 중간부에 있어서 블레이드의 배면측으로 돌출하고, 또한 블레이드 프로파일부의 뿌리로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 볼록부(18)를 설치하여, 한 쪽 블레이드 앞면측의 측면에는 축 방향 폭의 중간부에 있어서 블레이드의 앞면측으로 움푹하게 패이고, 또한 블레이드 프로파일부의 뿌리로부터 반경 방향 내주측으로 연장되는 오목부(19)를 설치하고 있다. 그리고 볼록부와 오목부에는 터빈축 방향으로 수직인 면에 평행한 2개의 면을 설치하여, 이들 면에 의해 인접하는 블레이드 뿌리의 볼록부와 오목부가 서로 결합하도록 되어 있다. 이에 의해, 디스크(4)의 외주에 마련된 디스크 홈(5)과 블레이드 뿌리부 훅(6)에 과대한 응력이 가해지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 조립이 용이하고 신뢰성이 높은 터빈 블레이드를 조립할 수 있다.

도9 및 도10에 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도9는 본 실시예의 블레이드 구조를 도시한 사시도, 도10는 도9 중 A-A' 화살표도이다. 블레이드의 배면측 및 앞면측에 설치하는 볼록부(18) 및 오목부(19)는 반경 방향으로 통과할 수 없는 구조라도 좋다.

도14에 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도1로부터 주위 방향 삽입형인 안장형 블레이드 뿌리부를 갖는 블레이드에 관하여 나타내고 있지만, 도14에 도시된 역크리스마스 트리형 블레이드 뿌리부(51)나 T 루트형 블레이드 뿌리부(52), 포크형 블레이드 뿌리부(53)를 갖는 블레이드에 적용할 수 있고, 조립시에 작용하는 블레이드의 원주 방향 굽힘을 억제함으로써 역크리스마스 트리형 블레이드 뿌리부(51)나 T 루트형 블레이드 뿌리부(52)를 갖는 블레이드에서는, 디스크 홈(54)과 블레이드 뿌리부 훅(55)의 한 쪽으로 치우침을 억제하고, 포크형 블레이드 뿌리부(53)를 갖는 블레이드에서는 포크핀(56)과 포크핀 구멍(57)의 한 쪽으로 치우침을 억제하여, 조립이 용이하고 신뢰성이 높은 터빈 구조로 할 수 있다.

도12는 상술한 터빈 가동 블레이드를 증기 터빈에 적용한 경우의 터빈 구조예의 일부를 도시한 것이다. 도12에 도시한 본 실시예에서는, 가동 블레이드(20)와 정지 블레이드(21)의 조합으로 이루어지는 단락이 형성되어 있다. 도면에 도시한 바와 같이, 전술한 터빈 가동 블레이드를 복수단에 적용함으로써 조립이 용이하 고 터빈 전체의 신뢰성이 우수한 터빈을 제공할 수 있다.

다음에, 본 발명의 다른 실시예를 도13을 이용하여 설명한다. 도13은 가스 터빈(41), 연소기(42), 압축기(43), 배기열 회수 보일러(44), 증기 터빈(45), 발전기(46)에 의해 구성되는 컴바인드 사이클 발전 플랜트를 도시한다. 본 발명의 터빈 가동 블레이드는 이들 가스 터빈, 가스 터빈로부터의 배기 가스 열원으로서 증기를 발생시키는 배열 회수 보일러, 배열 회수 보일러에서 발생한 증기에 의해 구동되는 증기 터빈 등을 구비한 컴바인드 사이클 발전 플랜트의 증기 터빈에 적용하는 것도 가능하다.

도시한 컴바인드 사이클에서는, 증기 터빈(45)은 도12와 같이 가동 블레이드및 정지 블레이드로 이루어지는 단락을 복수개 구비하고, 가동 블레이드는 도2, 도5 내지 도11에 도시한 가동 블레이드를 적용할 수 있다. 이에 의해, 안정적이고 신뢰성이 높은 컴바인드 플랜트를 제공할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 터빈 가동 블레이드를 채용함으로써 터빈 조립 중, 운전 중을 통해 전체 둘레 모든 블레이드에 대해 인접 블레이드와의 연결 상태를 유지하는 동시에, 조립을 용이하게 행할 수 있어 조립시에 블레이드 뿌리부 훅과 디스크 홈의 결합부의 한 쪽으로 치우침을 억제함으로써, 결합부에 발생하는 응력을 저감하여 신뢰성이 높은 터빈 가동 블레이드 구조로 할 수 있다.

본 발명의 터빈 가동 블레이드는, 전력을 생산하는 발전 분야에 사용한다.

Claims (8)

1. 그 뿌리로부터 선단부에 걸쳐서 연신하는 블레이드부와, 상기 블레이드부의 뿌리부에 형성되고 터빈 회전자의 디스크 홈에 차례로 결합되는 블레이드 뿌리부와, 상기 블레이드부의 선단부에 상기 블레이드부와 일체적으로 형성된 일체형 커버를 구비하고, 상기 일체형 커버는 터빈 회전축 방향에 대해 경사진 적어도 한 쌍의 배면측 및 앞면측 경사면을 갖고, 상기 일체형 커버의 원주 방향 피치를 기하학적 피치보다 크게 형성하고, 가동 블레이드의 부착시에 가동 블레이드를 터빈 원주 방향으로 압박하여 조립함으로써 비틀림 변형시킨 블레이드의 탄성 복원력을 인접하는 블레이드와의 일체형 커버끼리를 접촉시켜 구속하도록 한 터빈 가동 블레이드에 있어서,

   상기 일체형 커버는 반경 방향으로부터 보아 상기 배면측 경사면 상에 있어서의 접촉하는 면의 경사면 방향의 중점을 지나는 상기 배면측 경사면의 법선이 상기 블레이드부와 교차하지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터빈 가동 블레이드.
2. 제1항에 있어서, 상기 일체형 커버는 반경 방향으로부터 보아 상기 배면측 경사면에 있어서의 접촉하는 면의 경사면 방향의 중점을 지나서 상기 배면측 경사면의 내측으로 연장시킨 상기 배면측 경사면의 법선이 상기 블레이드부와 교차하지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터빈 가동 블레이드.
3. 제1항에 있어서, 상기 일체형 커버는 반경 방향으로부터 보아 상기 배면측 경사면에 있어서의 접촉하는 면의 경사면 방향의 중점을 지나서 상기 배면측 경사면의 내측에서 터빈축 방향 상류측으로 연장시킨 상기 배면측 경사면의 법선이 상기 블레이드부와 교차하지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터빈 가동 블레이드.
4. 그 뿌리로부터 선단부에 걸쳐서 연신하는 블레이드부와, 상기 블레이드부의 뿌리부에 형성되고 터빈 회전자의 디스크 홈에 차례로 결합되는 블레이드 뿌리부와, 상기 블레이드부의 선단부에 상기 블레이드부와 일체적으로 형성된 일체형 커버를 구비하고, 상기 일체형 커버는 터빈 회전축 방향에 대해 경사진 적어도 한 쌍의 배면측 및 앞면측 경사면을 갖고, 상기 일체형 커버의 원주 방향 피치를 기하학적 피치보다 크게 형성하고, 가동 블레이드의 부착시에 가동 블레이드를 터빈 원주 방향으로 압박하여 조립함으로써 비틀림 변형시킨 블레이드의 탄성 복원력을 인접하는 블레이드와의 일체형 커버끼리를 접촉시켜 구속하도록 한 터빈 가동 블레이드에 있어서,

   상기 일체형 커버는 반경 방향으로부터 보아 상기 앞면측 경사면에 있어서의 접촉하는 면의 경사면 방향의 중점을 지나서 상기 앞면측 경사면의 내측에서 상류측으로 연장시킨 상기 앞면측 경사면의 법선이 상기 블레이드부와 교차하지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터빈 가동 블레이드.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 일체형 커버의 배면측 경사면 및 앞면측 경사면의 각도를 원주 방향으로부터 측정한 예각이 6 내지 12도가 되도록 형성한 것을 특징으로 하는 터빈 가동 블레이드.
6. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 블레이드 뿌리부는 상기 디스크 홈의 원주 방향에 따라 배치된 인접하는 한 쪽 가동 블레이드의 블레이드 뿌리부에 면한 측면에 볼록부를 형성하고, 상기 디스크 홈의 원주 방향에 따라서 인접하는 다른 쪽 가동 블레이드의 블레이드 뿌리부에 면한 측면에 오목부를 형성하고, 인접하는 복수의 가동 블레이드의 블레이드 뿌리부의 상기 볼록부와 오목부가 서로 결합하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터빈 가동 블레이드.
7. 복수의 정지 블레이드와 가동 블레이드가 터빈 회전자의 주위 방향으로 배치되고, 상기 정지 블레이드와 가동 블레이드의 블레이드열에 의해 단락을 형성하도록 구성된 터빈에 있어서,

   상기 가동 블레이드는 그 뿌리로부터 선단부에 걸쳐서 연신하는 블레이드부와, 상기 블레이드부의 뿌리부에 형성되고 터빈 회전자의 디스크 홈에 차례로 결합되는 블레이드 뿌리부와, 상기 블레이드부의 선단부에 상기 블레이드부와 일체적으로 형성된 일체형 커버를 구비하고,

   상기 일체형 커버는 터빈 회전축 방향에 대해 경사진 적어도 한 쌍의 배면측 및 앞면측 경사면을 갖고, 상기 일체형 커버의 원주 방향 피치를 기하학적 피치보다 크게 형성하고, 가동 블레이드의 부착시에 가동 블레이드를 터빈 원주 방향으로 압박하여 조립함으로써 비틀림 변형시킨 블레이드의 탄성 복원력을 인접하는 블레이드와의 일체형 커버끼리를 접촉시켜 구속하도록 하여 반경 방향으로부터 보아 상기 배면측 경사면에 있어서의 접촉하는 면의 경사면 방향의 중점을 지나는 상기 배면측 경사면의 내측으로 연장시킨 법선이 상기 블레이드부와 교차하지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터빈.
8. 가스 터빈과, 상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스 열원으로서 증기를 발생시키는 배열 회수 보일러와, 상기 배열 회수 보일러에서 발생한 증기에 의해 구동되는 증기 터빈을 구비한 컴바인드 사이클 발전 플랜트에 있어서,

   상기 증기 터빈은 그 뿌리로부터 선단부에 걸쳐서 연신하는 블레이드부와, 상기 블레이드부의 뿌리부에 형성되고 터빈 회전자의 디스크 홈에 차례로 결합되는 블레이드 뿌리부와, 상기 블레이드부의 선단부에 상기 블레이드부와 일체적으로 형성된 일체형 커버를 구비한 터빈 가동 블레이드를 갖고,

   상기 일체형 커버는 터빈 회전축 방향에 대해 경사진 적어도 한 쌍의 배면측 및 앞면측 경사면을 갖고, 상기 일체형 커버의 원주 방향 피치를 기하학적 피치보다 크게 형성하고, 가동 블레이드의 부착시에 가동 블레이드를 터빈 원주 방향으로 압박하여 조립함으로써 비틀림 변형시킨 블레이드의 탄성 복원력을 인접하는 블레이드와의 일체형 커버끼리를 접촉시켜 구속하도록 하고, 반경 방향으로부터 보아 상기 배면측 경사면에 있어서의 접촉하는 면의 경사면 방향의 중점을 지나는 상기 배면측 경사면의 내측으로 연장시킨 법선이 상기 블레이드부와 교차하지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 컴바인드 사이클 발전 플랜트.

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