KR101043687B1 - 가스터빈 엔진에서 베인이 설치된 트랜지션 덕트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스터빈 엔진에서 베인(vane)이 설치된 트랜지션 덕트(transition duct)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스터빈 내부의 트랜지션 덕트에 베인을 설치함으로써 베인이 덕트의 가운데에 설치된 트랜지션 덕트에 관한 것이다.

본 발명에 따른 가스터빈 엔진에서 베인이 설치된 트랜지션 덕트는 압축기와 압축기 사이 또는 터빈과 터빈 사이에서 가스를 전달하며; 금속으로 형성된 외부 덕트 및 내부 덕트를 포함하고, 상기 덕트들과, 덕트 사이의 유로, 대략 원통형인 입구 연결부 및, 대략 원통형인 출구 연결부로 구성된 트랜지션 덕트를 구비한 가스터빈 엔진에서, 상기 트랜지션 덕트의 중간부에 베인이 설치되어, 상기 가스터빈 엔진이 컴팩트해진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 가스터빈 내부의 트랜지션 덕트에 베인을 설치함으로써, 트랜지션 덕트와 베인이 혼합되어 가스 유로의 길이를 변경시킬 뿐 아니라 베인을 통해 원주방향 유속도 전환시킬 수 있기에, 최종적으로는 베인의 길이만큼 엔진의 길이가 짧아질 수 있다.

또한, 단순히 베인의 길이만큼 짧아진 것이 아니라 엔진축, 케이스 등 엔진 전체의 길이가 그만큼 짧아지게 되고 이를 통해 엔진의 무게도 감소시킬 수 있다.

트랜지션 덕트, 전이 덕트, 가스터빈, 베인

Description

가스터빈 엔진에서 베인이 설치된 트랜지션 덕트{TRANSITION DUCT WITH VANES IN GAS TURBINE ENGINE}

본 발명은 가스터빈 엔진에서 베인(vane)이 설치된 트랜지션 덕트(transition duct)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스터빈 내부의 트랜지션 덕트에 베인을 설치함으로써 베인이 덕트의 가운데에 설치된 트랜지션 덕트에 관한 것이다.

일반적으로, 트랜지션 덕트는 가스터빈 내부에서 반경이 다른 회전체의 블레이드 또는 베인을 연결하는 유로이다. 이 트랜지션 덕트는 국내에서는 전이 덕트라는 이름으로 불리기도 한다.

이 트랜지션 덕트는 작은 반경에서 큰 반경으로 유로를 연결하거나 큰 반경에서 작은 반경으로 유로를 연결하므로 통상적으로 휘어진 형태(또는 S자 형태)의 모양을 가지고 있다.

이하, 도면을 참조하여, 종래의 트랜지션 덕트를 보다 상세히 기술하기로 한 다.

도 1은 종래의 트랜지션 덕트의 단면도이다.

도 1을 참조하면 트랜지션 덕트(10)는 대략 원통형인 입구 연결부(11), 대략 원통형인 출구 연결부(12), 덕트(15) 및 베인(20)을 포함한다. 덕트(15)는 외부 턱트(16)과 내부 덕트(17)를 포함하며, 상기 두 덕트(16, 17)와 입구 및 출구 연결부(11, 12), 베인(20)들은 통상 특수 합금으로 만들어 진다. 상기 입구 연결부(11) 및 출구 연결부(12)는 각각 터빈과 터빈 사이의 유로를 연결하거나 또는 압축기와 압축기 사이의 유로를 연결한다.

전술된 바와 같이, 종래에는 트랜지션 덕트(10)의 끝에 베인(20)을 설치하여 다음 단계의 블레이드에 맞도록 가스의 방향을 전환시키는 기술이 사용되고 있다. 트랜지션 덕트(10)의 끝에 설치된 베인(20)의 수는 엔진마다 차이가 있으며 통상적으로 수 십 개에서부터 백 개가 넘는 엔진도 있다. 여기서, 블레이드는 회전하는 부품으로서 트랜지션 덕트와 베인을 통과한 고온의 연소가스가 블레이드를 통과하면서 블레이드를 회전시키고 이 회전력으로 가스터빈 엔진이 에너지를 생성하게 된다.

기존의 트랜지션 덕트의 역할은 가스 유로의 반경 크기만 변경시키는 역할을 수행하는 것이다. 그러므로 이 트랜지션 덕트의 다음에는 반드시 베인이 있어서 가스의 원주방향 유속을 적절히 전환시켜야만 했고, 트랜지션 덕트의 끝에 연결된 베인으로 인해 가스터빈 엔진의 길이가 베인의 길이만큼 길어지게 되고, 이는 전체적으로 엔진의 길이가 길어지게 만드는 결과를 초래하였다.

이러한 가스터빈 엔진은 기존의 왕복동 엔진보다 가벼우면서도 훨씬 높은 파워를 낼 수 있고 대기 오염 물질의 배출량도 낮으므로 고출력 청정엔진으로 각광을 받고 있으며, 최근에는 환경문제로 인해 고효율 가스터빈 엔진이 부각되고 있으며 항공용 뿐 아니라 산업용 가스터빈 엔진의 무게와 크기를 줄이는 다양한 연구들이 시도되고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 트랜지션 덕트 내에 베인을 설치함으로써, 베인의 길이만큼 가스터빈 엔진의 길이를 줄이는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이를 통해 가스터빈 엔진의 무게를 줄이는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 안출한 본 발명에 따른 가스터빈 엔진에서 베인이 설치된 트랜지션 덕트는 압축기와 압축기 사이 또는 터빈과 터빈 사이에서 가스를 전달하며; 금속으로 형성된 외부 덕트 및 내부 덕트를 포함하고, 상기 덕트들과, 덕트 사이의 유로, 대략 원통형인 입구 연결부 및, 대략 원통형인 출구 연결부로 구성된 트랜지션 덕트를 구비한 가스터빈 엔진에서, 상기 트랜지션 덕트의 중간부에 베인이 설치되어, 상기 가스터빈 엔진이 컴팩트해진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트랜지션 덕트의 후방의 유로에는 블레이드가 연결되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 트랜지션 덕트 내부에 베인을 설치하게 되면, 트랜지션 덕트와 베인이 혼합되어 가스 유로의 반경 크기를 변경시킬 뿐 아니라 베인을 통해 원주방향 유속도 전환시킬 수 있기에, 최종적으로는 베인의 길이만큼 엔진의 길이가 짧아질 수 있다.

또한, 단순히 베인의 길이만큼 짧아진 것이 아니라 엔진축, 케이스 등 엔진 전체의 길이가 그만큼 짧아지게 되고 이를 통해 엔진의 무게도 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 가스터빈 엔진에서 베인이 설치된 트랜지션 덕트를 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도면 전체에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 구성 요소를 가리킨다.

도 2는 본 발명의 트랜지션 덕트의 단면도이다.

도 2를 참조하면 트랜지션 덕트(10)는 대략 원통형인 입구 연결부(11), 대략 원통형인 출구 연결부(12), 덕트(15) 및 베인(20)을 포함한다. 덕트(15)는 내부 덕트(16)와 외부 덕트(17)를 포함하며, 상기 덕트들(16, 17)과 입구 연결부(11) 및 출구 연결부(12)는 특수 합금으로 구성된다. 상기 입구 연결부(11) 및 출구 연결 부(12)는 각각 터빈과 터빈 사이의 유로를 연결하거나 또는 압축기와 압축기 사이의 유로를 연결한다.

전술된 바와 같이, 트랜지션 덕트(10)의 내부에 베인(20)이 설치된다. 이로 인해 트랜지션 덕트 내부로 삽입된 베인의 길이만큼 엔진의 길이가 컴택트해질 수 있고, 또한, 단순히 베인의 길이만큼 짧아진 것이 아니라 엔진축, 케이스 등 엔진 전체의 길이가 그만큼 짧아지게 되어 이를 통해 엔진의 무게도 감소시킬 수 있다.

다만, 베인(20)의 형상은 도 1과 같이 트랜지션 덕트(10)의 끝에 있는 베인(20)이 도 2와 같이 트랜지션 덕트(10)의 중간부로 이동할 때에는 이동하는 곳의 가스의 조건에 맞도록 상기 베인(20)의 형상이 수정 설계되어야 함은 당연하다.

이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 트랜지션 덕트의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 트랜지션 덕트의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 트랜지션 덕트 11: 입구 연결부

12: 출구 연결부 15: 덕트

16: 내부 덕트 17: 외부 덕트

20: 베인

Claims (2)

1. 압축기와 압축기 사이 또는 터빈과 터빈 사이에서 가스를 전달하며; 금속으로 형성된 외부 덕트 및 내부 덕트를 포함하고, 상기 덕트들과, 덕트 사이의 유로, 원통형인 입구 연결부 및, 원통형인 출구 연결부로 구성된 트랜지션 덕트를 구비한 가스터빈 엔진에서,

   상기 트랜지션 덕트의 중간부에 베인이 설치되어, 상기 가스터빈 엔진이 컴팩트해진 것을 특징으로 하는 가스터빈 엔진에서 베인이 설치된 트랜지션 덕트.
2. 제 1항에 있어서, 상기 트랜지션 덕트의 후방의 유로에는 블레이드가 연결되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 엔진에서 베인이 설치된 트랜지션 덕트.

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