KR100671573B1 - 가스 터빈 노즐 및 국부적인 영역 냉각 방법 - Google Patents

가스 터빈 노즐 및 국부적인 영역 냉각 방법 Download PDF

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Abstract

가스 터빈의 제 1 스테이지 노즐용 폐쇄 회로 증기 냉각 시스템에 있어서, 각 베인(10)은 인서트를 갖는 다수의 캐비티(42, 44, 46, 48, 50)를 구비한다. 제 2 캐비티(46)에 있어서, 메인 인서트(80)는 베인 측벽의 충돌포집 냉각용 내부 플리넘으로부터 냉각 증기를 수납하며, 사용된 냉각 증기는 메인 인서트(80)와 캐비티 벽 사이에서 증기 출구내로 배출된다. 외부 밴드에 인접한 베인의 국부적인 표면 영역을 증기 냉각시키기 위해서, 제 2 인서트(90)는 국부적인 표면 영역(86)의 충돌포집 냉각용 외부 밴드(12)의 제 1 챔버로부터 입구 조건하에서 증기를 수납한다. 제 2 인서트(90)로부터의 사용된 충돌포집 냉각 증기는 출구로 유동하기 위하여 메인 인서트(80)로부터의 사용된 냉각 증기와 결합한다. 따라서, 보다 냉각된 증기가 공급될 뿐만 아니라 제 2 인서트의 충돌포집 개구를 통과하도록 증기를 증가된 압력 강하 상태로 작동시키기 때문에 제 2 인서트에 의해 제공된 충돌포집 냉각에 의한 국부적인 영역에서의 저 사이클 피로는 개선된다.

Description

가스 터빈 노즐 및 국부적인 영역 냉각 방법{APPARATUS AND METHODS FOR LOCALIZED COOLING OF GAS TURBINE NOZZLE WALLS}
도 1은 종래 기술에 따른 제 1 스테이지 노즐 베인의 확대단면도,
도 2는 제조 및 조립 후의 도 3의 노즐 세그먼트의 사시도,
도 3은 메인 인서트 및 제 2 인서트, 출구 침니, 충돌포집 플레이트, 커버, 그리고 본 발명에 따른 세그먼트의 외부 밴드로의 출구 포트의 조립을 도시하는 하나의 베인을 구비하는 노즐 세그먼트의 분해 사시도,
도 4는 출구 침니와 함께 베인의 제 2 캐비티내의 메인 인서트 및 제 2 인서트와, 외부 밴드 냉각 시스템의 부분을 도시하는 부분 확대 단면도,
도 5는 노즐 출구 침니 및 제 2 인서트를 도시하는 분해 사시도,
도 6은 베인의 출구 침니를 통해 메인 인서트 및 제 2 인서트의 위치를 도시하는 개략도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 베인 11 : 세그먼트
12 : 외부 밴드 14 : 내부 밴드
22 : 냉각 증기 입구 24 : 복귀 증기 출구
70 : 리브 72 : 충돌포집 플레이트
80 : 메인 인서트 88 : 출구 침니
90 : 제 2 인서트 92 : 직선형 포켓
98 : 슬롯 100: 플랜지
본 발명은 하나 또는 그 이상의 노즐 스테이지용 폐쇄 회로 냉각 시스템을 구비하는 가스 터빈에 관한 것이며, 특히 노즐 벽부의 국부적인 영역을 냉각하는 폐쇄 회로 냉각 시스템을 구비하는 가스 터빈에 관한 것이다.
가스 터빈 노즐은 종종 개방 회로 및/또는 폐쇄 회로 냉각 시스템을 구비한다. 예를 들면 공기 냉각 노즐인 개방 시스템에서는, 압축기 방출 공기가 전형적으로 노즐 베인에 공급되며, 고온 가스 스트림으로 배출된다. 국부적인 공기막 냉각은 필요하거나 바람직한 경우 에어포일상의 국부적인 영역에 향상된 냉각을 공급하기 위해 제공된다. 폐쇄 회로 노즐 냉각 시스템에서, 예를 들면 증기와 같은 냉각 매체는 전형적으로 베인내의 다양한 캐비티를 통해 외부 밴드로부터 내부 밴드를 통해 유동하며, 복귀 통로를 거쳐 베인내 및 외부 밴드내의 캐비티를 통해 증기 출구로 복귀된다. 증기는 충돌포집 냉각에 의해 노즐 벽을 냉각시킨다. 가스 터빈용 폐쇄 회로 증기 냉각 노즐의 하나의 예는 본 출원인에게 공동 양도된 미국 특허 제 5,743,708 호에 개시되어 있으며, 상기 특허의 명세는 참고로 본원에 인용한다. 그 시스템은 또한 베인의 후단을 냉각시키기 위한 개방형 공기 냉각 시스템을 사용한다.
그러나, 폐쇄 회로 냉각 시스템에서, 폐쇄 냉각 회로의 단부 쪽에서는 다양한 표면의 효과적인 냉각이 감소되는 것은 이해될 것이다. 이는 주로 이들 국부적인 표면을 따라 낮은 충돌포집 압력 비율과 증가된 냉각 매체 온도 때문이다. 예를 들면, 냉각 매체 출구로 배출되는 냉각 매체에 인접한 캐비티의 벽은 냉각 회로의 단부에 놓여 있기 때문에 이들을 효과적으로 냉각하기는 어렵다. 냉각 매체는 상당한 열 상승이 진전되고, 압력 비가 상당히 감소되어 의도했던 것 보다 낮은 효과의 국부적인 충돌포집 냉각을 수행한다. 그 결과, 이러한 위치에서의 베인의 외부 벽 온도는 높아지며, 이러한 위치에서의 저 사이클 피로 수명을 초래한다. 따라서 폐쇄 냉각 회로의 단부 부근의 노즐 벽을 효과적으로 냉각시킬 필요가 있다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 폐쇄 냉각 회로의 단부에 인접하여 위치된 노즐 벽의 국부적인 표면을 효율적으로 냉각시켜 저 사이클 피로를 개선 또는 증가시키기 위한 장치와 방법이 제공된다. 이를 달성하기 위해서, 폐쇄 냉각 회로의 개시부에 공급될 냉각 매체의 일부, 즉 입구 조건에서의 냉각 매체의 일부는 노즐 베인의 캐비티내의 하나 또는 그 이상의 제 2 인서트로 전환되어, 폐쇄 냉각 회로의 단부에서 효율적인 냉각이 어려운 국부적인 영역을 냉각한다. 특히, 충돌포집 개구를 구비하는 제 2 인서트는 국부적인 영역, 즉 국부적인 냉각을 요구하는 고온 스폿에 인접한 노즐 캐비티내에 위치하며, 베인으로부터의 열을 수반하거나 어떠한 압력 강하도 없는 냉각 매체 즉, 증기를 공급받는다. 제 2 인서트는 냉각 회로 전체에 걸쳐서 압력 강하를 이용하여 국부적인 영역의 충돌포집 냉각용 충돌포집 개구를 통해 냉각 매체를 흘려 보낸다. 이것은 충돌포집 냉각되는 국부적인 영역내에서의 저 사이클 피로를 개선하며, 그 이유는 보다 냉각된 증기가 상당히 높은 압력비로 공급되어 폐쇄 냉각 회로의 단부에서 기본적으로 사용된 냉각 증기를 이용하는 것보다 실질적인 증가된 냉각을 야기시키기 때문이다. 상술된 미국 특허의 종래 기술에서 도시된 바와 같이 베인 캐비티내의 메인 인서트는 이 메인 인서트에 인접한 베인 벽의 충돌포집 냉각용 인서트를 통해 유동시키기 위해서 내부 밴드로부터 예를 들면 증기와 같은 냉각 매체를 내부 밴드로부터 수납한다. 이러한 국부적인 영역을 메인 인서트에 의해 충돌포집 냉각하는 대신 제 2 인서트가 국부적인 고온 지점에 인접하여 배치되어 보다 높은 압력비에서 냉각 증기를 제공함으로써 더 효과적으로 그 같은 국부적인 영역을 냉각한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 내부 및 외부 밴드와, 밴드 사이로 연장되는 베인을 구비하며, 베인이 이것의 측벽 사이로 연장되는 적어도 하나의 캐비티를 구비하는 가스 터빈 노즐에 있어서, 캐비티내에 있으며, 외부 밴드로부터 연장되며, 캐비티내에서 종료하는 베인의 측벽중 하나를 따라 그리고 그로부터, 베인의 길이의 절반의 짧은 거리로 이격된 인서트를 포함하며, 인서트는 냉각 매체를 수납하기 위한 통로를 규정하며, 그 벽을 관통하는 개구를 구비하여 이 개구를 통해 냉각 매체가 유동하여 베인의 하나의 측벽을 충돌포집 냉각시키며, 인서트는 또한 베인 캐비티로부터의 사용된 충돌포집 냉각 매체를 배출시키는 통로를 규정한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 내부 및 외부 밴드와, 이 밴드 사이로 연장되는 베인을 구비하며, 베인이 이것의 측벽 사이로 연장되는 적어도 하나의 캐비티를 구비하는 가스 터빈 노즐에 있어서, 냉각 매체를 수납하기 위한 하나의 캐비티내에 있으며, 측벽으로부터 이격된 횡방향 벽과 이를 관통하는 다수의 개구를 구비하여, 이 개구를 통해 냉각 매체가 베인의 측벽을 충돌포집 냉각시키는 제 1 인서트와, 하나의 캐비티내에 있으며, 관통된 다수의 개구를 구비한 측벽중 하나에 이격된 대향 관계의 횡방향 벽을 구비하여 충돌포집 유동시켜 하나의 측벽의 일부를 충돌포집 냉각시키는 제 2 인서트를 포함하는 가스 터빈 노즐이 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시에 있어서, 내부 및 외부 밴드와, 밴드 사이로 연장되는 베인으로서, 베인이 이것의 측벽 사이로 연장되는 적어도 하나의 캐비티를 구비하는, 베인과, 베인을 통하여 냉각 매체를 유동시켜 베인을 냉각하는 폐쇄 회로 냉각 시스템을 구비하는 가스 터빈에서, 베인 벽을 따라 국부적인 영역을 냉각하는 방법에 있어서, 하나의 캐비티내의 제 1 인서트를 통해 냉각 매체의 제 1 부분을 유동시켜서 베인의 측벽의 제 1 부분을 충돌포집 냉각시키는 단계와, 하나의 캐비티내의 제 2 인서트를 통해 냉각 매체의 제 2 부분을 유동시켜서 베인 벽의 국부적인 영역을 냉각하시키는 단계와, 제 1 인서트에 공급되는 냉각 매체의 온도 보다 낮은 온도에서 냉각 매체의 제 2 부분을 제 2 인서트에 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 있어서, 내부 및 외부 밴드와, 이 밴드 사이로 연장되는 베인으로서, 베인이 이것의 측벽 사이로 연장되는 적어도 하나의 캐비티를 구비하는, 상기 베인과, 베인을 통해 냉각 매체를 유동시켜 베인을 냉각하는 폐쇄 회로 냉각 시스템을 구비하는 가스 터빈에서, 베인 벽을 따라 국부적인 영역을 냉각하는 방법에 있어서, 하나의 캐비티내의 제 1 인서트를 통해 냉각 매체의 제 1 부분을 유동시켜서 베인의 측벽의 제 1 부분을 충돌포집 냉각시키는 단계와, 하나의 캐비티내의 제 2 인서트를 통해서 냉각 매체의 제 2 부분을 유동시켜서 베인 벽의 국부적인 영역을 냉각시키는 단계와, 제 1 인서트에 공급된 제 1 냉각 매체 부분의 압력보다 높은 압력에서 냉각 매체의 제 2 부분을 제 2 인서트에 공급하는 단계를 포함하는 국부적인 영역 냉각 방법이 제공된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 특히 터빈의 노즐 스테이지, 바람직하게 제 1 스테이지 노즐용 폐쇄 냉각 회로에 관한 것이며, 터빈, 터빈의 구조 및 작동 방법의 다양한 다른 실시예를 개시하는 상술한 특허를 참고하여 설명한다. 이제 도 1을 참조하면, 가스 터빈용 제 1 스테이지 노즐의 원주 방향으로 배열된 다수의 세그먼트(11)중 하나를 포함하는 베인(10)이 단면으로 계략적으로 도시되어 있다. 세그먼트(11)는 서로 결합되어 터빈의 제 1 노즐 스테이지를 통과하는 고온 가스 경로를 규정하는 세그먼트의 환상 어레이를 형성한다. 각 세그먼트는 각각 반경 방향으로 이격된 외부 밴드(12) 및 내부 밴드(14)를 구비하며, 하나 또는 그 이상의 노즐 베인(10)은 외부 밴드(12) 및 내부 밴드(14) 사이에 연장되어 있다. 세그먼트는 터빈의 내부 쉘(도시되지 않음) 주위에 지지되어 있으며, 인접한 세그먼트는 서로 밀봉되어 있다. 이러한 설명을 위해서, 베인(10)은 세그먼트의 유일한 베인을 구성하는 것으로써 설명될 것이며, 각 세그먼트(11)는 2개 또는 그 이상의 베인을 구비할 수 있다는 것으로 이해하면 된다. 도시된 바와 같이, 베인(10)은 선단(18) 및 후단(20)을 구비한다.
도 1에 도시되어 있는 제 1 스테이지 노즐 베인 세그먼트용 종래 기술 냉각 회로는 외부 밴드(12)로의 냉각 증기 입구(22)를 구비한다. 복귀 증기 출구(24) 또한 노즐 세그먼트와 연동되어 위치한다. 외부 밴드(12)는 외부 측벽 또는 측벽 레일(26), 전방 벽 또는 전단 레일(28) 및 플리넘(32)을 규정하는 후방 벽 또는 후단 레일(30)을 포함하며, 상측 커버(34) 및 충돌포집 플레이트(36)는 외부 밴드(12)에 위치된다.(외부 방향으로 및 내부 방향으로 또는 외부 및 내부라는 용어는 일반적으로 반경 방향을 의미한다). 충돌포집 플레이트(36)와 외부 밴드(12)의 내벽(38) 사이에 배치된 다수의 구조적 리브(40)는 측벽(26), 전방 벽(28) 및 후방 벽(30) 사이로 연장된다. 충돌포집 플레이트(36)는 플리넘(32)의 전체 범위에 걸쳐서 리브(40)상에 있다. 따라서, 입구(22)를 통해 플리넘(32)내로 유입하는 증기는 충돌포집 플레이트(36)내의 개구를 통과하여 외부 밴드(12)의 외벽(38)을 충돌포집 냉각시키며, 그에 따라 외부 밴드는 충돌포집 플레이트의 대향하는 측면상에 제 1 챔버(39) 및 제 2 챔버(41)를 구비한다.
또한, 제 1 스테이지 노즐 베인(10)은, 예를 들면 선단 캐비티(42), 후방 캐비티(44), 3개의 중간 복귀 캐비티(46, 48, 50) 및 후단 캐비티(52)와 같은 다수의 캐비티를 갖는다. 이들 캐비티는 베인의 대향하는 측벽 사이로 연장되는 횡방향으로 연장되는 리브에 의해 규정된다. 하나 또는 그 이상의 추가적인 또는 그보다 적은 개수의 캐비티가 제공될 수도 있다.
선단 캐비티(42) 및 후방 캐비티(44)는 각각 인서트(54, 56)를 각기 구비하는 반면에, 각각의 중간 캐비티(46, 48, 50)는 유사한 인서트(58, 60, 62)를 각각 구비하며, 이러한 모든 인서트는 대체로 중공형 슬리브 형태이다. 인서트는 이것이 제공되는 특정 캐비티의 형상에 대응하도록 형성될 수 있다. 슬리브의 측벽은 충돌포집 냉각되는 베인 벽에 대향적으로 위치하는 인서트의 부분을 따라 제공된 다수의 충돌포집 냉각 개구를 구비한다. 예를 들면 선단 캐비티(42)에 있어서, 인서트(54)의 전방 에지는 아치형이고, 측벽은 캐비티(42)의 측벽의 형상에 대체로 대응하며, 인서트의 이러한 모든 벽은 충돌포집 개구를 구비한다. 그러나, 캐비티(46)로부터 캐비티(42)를 분리하는 리브(64)에 대향하는 슬리브 또는 인서트(54)의 배면은 충돌포집 개구를 구비하지 않는다. 반대로, 후방 캐비티(44)에 있어서, 단지 인서트 슬리브(56)의 측벽만이 충돌포집 개구을 구비하며, 인서트 슬리브(56)의 전방 벽 및 후방 벽은 고형의 비천공형 재료로 되어 있다.
캐비티(42, 44, 46, 48, 50)내에 수납된 인서트는 캐비티의 벽으로부터 이격 되어, 예를 들면 증기와 같은 냉각 매체를 충돌포집 개구를 통해 통과시켜 캐비티의 내부 벽면에 대해 충돌시킴으로써 벽면을 냉각하는 것은 이해될 것이다. 하기로부터 이해되는 바와 같이, 인서트(54, 56)는 그들의 반경 방향 내부 단부에서 폐쇄되고, 반면에 인서트(58, 60, 62)는 그들의 반경방향 외부 단부에서 폐쇄된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 외벽(38)을 냉각하는 다음 충돌포집 냉각 증기는 인서트(54, 56)의 개방된 외부 단부내로 유동하여 베인의 길이를 따라 인서트내의 충돌포집 개구에 일치하는 베인 벽을 충돌포집 냉각한다. 다음에, 증기는 내부 커버 플레이트(68)에 의해 폐쇄된 내부 밴드(14)내의 플리넘(66)내로 유동한다. 구조적 보강 리브(70)는 밴드(14)의 내벽(69)에 일체적으로 주조된다. 리브(70)의 반경 내부 방향 부분은 충돌포집 플레이트(72)이다. 따라서, 캐비티(42, 44)로부터 유동하는 사용된 충돌포집 냉각 증기는 플리넘(66)내로 유입되고 충돌포집 플레이트(72)의 충돌포집 개구를 통과하여 내벽(69)을 충돌포집 냉각한다. 사용된 냉각 증기는 리브(70)의 방향에 의해서 리브(70)내의 개구(상세하게 도시되지 않음)를 향해 유동하여 캐비티(46, 48, 50)를 통해 증기 출구(24)로 복귀 유동한다. 특히, 인서트(58, 60, 62)는 각 캐비티를 규정하는 측벽과 리브로부터 이격된 관계로 캐비티(46, 48, 50)내에 배치된다. 인서트(58, 60, 62)의 충돌포집 개구는 베인 벽과 일치하는 그 대향 측면을 따라 놓여 있다. 따라서, 사용된 냉각 증기는 인서트(58, 60, 62)의 개방된 내부 단부를 통해 유동하고 충돌포집 개구를 통과하여 인접한 베인의 측벽을 충돌포집 냉각한다. 다음에, 사용된 냉각 증기는 출구(24)로 유출되어 예를 들면 증기 공급기로 복귀된다.
도 1에 도시된 베인의 조합된 증기 및 공기 냉각 회로의 후단 캐비티의 공기 냉각 회로는 상술한 미국 특허 제 5,743,708 호에 개시된 냉각 회로와 대체로 일치한다. 따라서, 그 상세한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 폐쇄 회로 노즐 설계에서, 특히 폐쇄 냉각 회로의 단부를 향하는 베인의 국부적인 영역은 의도된 바와 같이 효과적으로 냉각되지 않을 수 있다. 도 1의 종래 기술에서와 같이, 예를 들면 베인의 볼록한 전방 측벽을 향하여 인접한 국부적인 영역은 폐쇄 회로 냉각 시스템의 출구에 인접하는 사용된 냉각 증기를 사용하는 충돌포집 냉각에 노출된다. 냉각될 표면에 대한 사용된 냉각 증기의 온도차는 최소이고, 개구를 통해 사용된 냉각 증기를 작동하는 압력비 또한 최소이다. 그러나, 본 발명은 폐쇄 냉각 시스템의 단부에서 개선된 국부적인 표면 냉각을 제공한다.
이제 도 3 및 도 4를 참조하면, 개선된 폐쇄 냉각 회로, 특히 제 2 캐비티(46)에 관하여 도시되어 있으며, 개선된 냉각 회로가 다른 캐비티용으로 사용되고 있음에도 불구하고 캐비티(46)가 대표적인 예이다. 도시된 바와 같이, 캐비티(46)내의 인서트가 변형되어 있다. 이러한 변형된 인서트는 도 3, 도 4 및 도 6의 제 1 또는 메인 인서트를 구성한다. 인서트(58)와 유사한 인서트(80)는 충돌포집 개구가 관통된 대향하는 측벽을 구비하여 인서트(80)에 인접한 베인의 측벽을 충돌포집 냉각한다. 그러나, 외부밴드와 인접하고 베인의 오목한 면상에 있는 인서트는 내부 방향으로 단차가 형성되어 있고 충돌포집 개구를 포함하지 않는 벽(84)을 구비한다. 따라서, 도 4에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 그 외부 단부에서 폐쇄되어 있는 인서트(80)는 이 인서트(80)에서 유동하는 냉각 증기에 의해 충돌포집 냉각이 이뤄지지 않는 국부적인 영역(86)에 인접한 벽을 제외한 베인의 대향하는 벽을 충돌포집 냉각한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 베인의 측벽에 대향하게 배향된 충돌포집 냉각 증기는 침니(88)를 통해 캐비티(46)로부터 증기 출구(24)로 배출된다.
베인(10)의 볼록면 측면상의 국부적인 영역(86)을 효과적으로 냉각하기 위해서, 2차적인 또는 제 2 인서트가 제공된다. 이 제 2 인서트(90)는 기본적으로 그 하나의 측면을 관통하는 충돌포집 개구(94)를 구비하는 직선형 포켓(92)의 형태인 소형 인서트를 구성한다. 제 2 인서트(90)는 베인(10)내로, 예를 들면 메인 인서트(80)의 절반 길이보다 작은 매우 제한된 거리로만 연장되고, 인서트(80)의 내부 단부중 짧은 내부 단부에서 종단된다. 포켓(92)은 그 외부 단부에 인접한 개방된 증기 입구 통로(96)를 제외하고 기본적으로 폐쇄된다. 제 2 인서트(90)는 출구 침니(88)의 플랜지(100)내에 형성된 슬롯(98)(도 3)내에 고정된다. 바람직하게 제 2 인서트의 외부 단부는 플랜지(100)에 접합된다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 제 2 인서트(90)로의 입구 통로(96)는 외부 밴드 플리넘(32)의 외부 또는 제 1 챔버(39)와 연동되어 놓여 있다. 따라서, 입구 조건에서, 예를 들면 증기와 같은 냉각 매체는 공통 공급원, 즉 플리넘(32)으로부터 메인 인서트(80) 및 제 2 인서트(90)에 공급되며, 인서트(90)에 공급된 냉각 매체는 베인의 볼록한 측면상의 국부적인 영역(86)을 충돌포집 냉각시키는데 이용된다. 입구 증기의 극소량만이 제 2 인서트(90)에 공급되는 반면에, 입구 증기중 대량이 도 1에 관하여 상술된 냉 각 회로에 공급된다. 제 2 인서트(90)의 충돌포집 개구를 빠져나간 사용된 충돌포집 냉각 매체는 메인 인서트(80)의 개구(82)를 빠져나가는 사용된 냉각 매체와 결합됨으로써, 출구 침니(88) 및 출구(24)를 통해 유동한다. 따라서, 비효율적으로 냉각된는 베인의 영역에 개선된 국부적인 냉각이 제공되며, 이에 의해 저 사이클 피로가 이뤄진다.
본 발명이 가장 실용적이고 바람직한 실시예로써 현재 인식되고 있는 것과 관련해 기술되었으나 본 발명은 상술한 실시예에 국한되지 않으며, 오히려 첨부된 특허 청구 범위의 사상 및 범위내에 포함되는 여러 변경 및 동등한 배열을 포함하고자 한다는 것은 이해될 것이다.
본 발명에 따르면, 폐쇄 냉각 회로의 단부에 인접하여 위치된 노즐 벽의 국부적인 표면을 효과적으로 냉각하기 위한 장치와 방법이 제공되어 저 사이클 피로를 개선 또는 증가시킨다.

Claims (10)

  1. 내부 및 외부 밴드(14, 12)와, 상기 밴드 사이에서 연장되는 베인(10)을 구비하며, 상기 베인(10)이 이것의 측벽 사이에서 연장되는 적어도 하나의 캐비티(46)를 구비하는 가스 터빈 노즐에 있어서,
    상기 캐비티내에 배치되며, 상기 외부 밴드로부터 연장되고, 상기 외부 밴드로부터 상기 베인의 측벽중 하나를 따라 그로부터 이격하여 연장되고, 베인의 길이의 절반보다 짧은 거리로 상기 캐비티내에서 종단하는 인서트(90)를 포함하며,
    상기 인서트는 냉각 매체를 수납하기 위한 통로(96)를 규정하며, 그 벽을 관통하는 개구(94)를 구비하여 이 개구를 통해 냉각 매체가 유동하여 상기 베인의 상기 하나의 측벽을 충돌포집 냉각시키며,
    상기 인서트는 또한 상기 베인 캐비티로부터의 사용된 충돌포집 냉각 매체를 배출시키는 통로를 규정하는
    가스 터빈 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 밴드는 냉각 매체를 수납하기 위한 플리넘(32)을 포함하며 상기 인서트는 상기 플리넘과 연통하여 배치되는
    가스 터빈 노즐.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외부 밴드는 터빈을 통과하는 고온 가스 경로의 일부를 형성하는 상기 외부 밴드의 벽으로부터 이격되고 상기 플리넘내에 있는 충돌포집 플레이트(36)를 포함하며, 상기 충돌포집 플레이트는 플리넘을 그 대향하는 측면상에서 제 1 챔버와 제 2 챔버(39, 41)로 분할하고, 그곳을 관통하는 다수의 개구를 구비하여 상기 개구를 통하여 상기 제 1 챔버로부터 상기 제 2 챔버로 냉각매체를 유동시킴으로써 상기 외부 밴드 벽을 충돌포집 냉각시키며, 상기 인서트는 상기 제 1 챔버로부터 냉각 매체의 일부를 수납하기 위해 상기 제 1 챔버와 연통하여 배치되는
    가스 터빈 노즐.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나의 측벽은 베인의 볼록한 측벽인,
    가스 터빈 노즐.
  5. 내부 및 외부 밴드(14, 12)와, 상기 밴드 사이로 연장되는 베인(10)으로서, 상기 베인(10)이 이것의 측벽 사이로 연장되는 적어도 하나의 캐비티(46)를 구비하는, 상기 베인(10)과, 상기 베인을 통하여 냉각 매체를 유동시켜 베인을 냉각하는 폐쇄 회로 냉각 시스템을 구비하는 가스 터빈에서, 베인 벽을 따라 국부적인 영역을 냉각하는 방법에 있어서,
    하나의 캐비티내의 제 1 인서트(80)를 통해 냉각 매체의 제 1 부분을 유동시켜서 상기 베인의 측벽의 제 1 부분을 충돌포집 냉각시키는 단계와,
    상기 하나의 캐비티내의 제 2 인서트(90)를 통해 냉각 매체의 제 2 부분을 유동시켜서 상기 베인 벽의 국부적인 영역을 냉각시키는 단계와,
    상기 제 1 인서트에 공급되는 냉각 매체의 온도 보다 낮은 온도에서 냉각 매체의 제 2 부분을 상기 제 2 인서트에 공급하는 단계를 포함하는
    국부적인 영역 냉각 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    공통 공급원(32)으로부터의 냉각 매체의 제 1 부분 및 제 2 부분을 공급하는 단계와, 상기 공통 공급원으로부터의 냉각 매체의 제 1 부분을 제 1 방향으로 상기 베인을 통과시켜 상기 베인을 냉각시키는 단계와, 냉각 매체의 상기 제 1 부분을 제 2 방향으로 상기 베인을 통해 상기 제 1 인서트내로 통과시켜 상기 베인을 냉각시키는 단계를 더 포함하며, 상기 제 1 방향은 상기 제 2 방향과 반대 방향인
    국부적인 영역 냉각 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공통 공급원으로부터의 냉각 매체의 제 2 부분을 상기 제 2 인서트내로 직접 통과시키는 단계를 포함하는
    국부적인 영역 냉각 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 외부 밴드에 냉각 매체용 플리넘(32)을 제공하는 단계와, 상기 외부 밴드의 플리넘으로부터의 냉각 매체의 제 1 부분을 베인을 냉각하기 위하여 반경방향 내부 방향으로 상기 베인을 통해 내부 밴드의 플리넘(66)내로 통과시키는 단계와, 상기 내부 밴드내의 플리넘으로부터의 냉각 매체의 제 1 부분을 반경방향 외부 방향으로 유동시키기 위하여 상기 제 1 인서트내로 통과시켜 상기 베인을 냉각시키는 단계와, 상기 외부 밴드내의 플리넘으로부터의 냉각 매체의 제 2 부분을 상기 제 2 인서트내로 통과시키는 단계를 포함하는
    국부적인 영역 냉각 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 외부 밴드내의 사용된 냉각 매체 출구로 유동시키기 위해서 냉각 매체의 제 1 부분 및 제 2 부분을 조합하는 단계를 포함하는
    국부적인 영역 냉각 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 베인내에 상기 캐비티(46)외에 다수의 캐비티(42, 44, 48)를 형성하는 단계와, 상기 다수의 캐비티 중 하나에 또 하나의 인서트(54)를 제공하는 단계와, 상기 외부 밴드내에 냉각 매체용 플리넘(32)을 제공하는 단계와, 상기 외부 밴드의 플리넘으로부터의 냉각 매체의 제 1 부분을 반경방향 내부 방향으로 상기 베인 측벽의 다른 부분의 충돌포집 냉각용 상기 다른 인서트를 통해 그리고 상기 내부 밴드(14)내의 플리넘(66)내로 통과시키는 단계와, 반경 방향 외부 방향으로 유동시키기 위해 내부 밴드내의 플리넘으로부터의 냉각 매체의 제 1 부분을 상기 제 1 인서트(80)내로 통과시켜서 상기 베인의 상기 측벽을 충돌포집 냉각시키는 단계와, 냉각 매체의 제 2 부분을 상기 외부 밴드내의 플리넘으로부터 상기 제 2 인서트(90)내로 통과시키는 단계와, 냉각 매체의 사용된 제 1 부분 및 제 2 부분을 결합시켜 상기 외부 밴드내의 사용된 냉각 매체 출구로 유동시키는 단계를 포함하는
    국부적인 영역 냉각 방법.
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