KR101123243B1 - AFT ring for gas turbine combustor and AFT assembly having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터빈공간과 연소실을 이어주는 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리 및 그 어셈블리에 구비되는 에프터링(AFT ring) 구조에 관한 것으로서, 특히, 가스터빈 연소기의 후단부(AFT 부분) 어셈블리에 있어서 에프터링의 외주면에 형성되는 분리격벽을 사다리꼴 단면 형상을 갖도록 형성함으로써, 분리격벽을 통해 인너링(inner ring)으로 전달되는 열응력을 효과적으로 분산시킬 수 있고, 열응력 집중으로 인한 인너링 외벽의 크랙(crack) 발생을 줄여 냉각성능 및 내구성을 향상시킬 수 있는 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리 및 그 어셈블리에 구비되는 에프터링 구조를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rear end assembly of a gas turbine combustor connecting a turbine space and a combustion chamber, and an after ring structure provided in the assembly. Particularly, the present invention relates to an after ring assembly of a gas turbine combustor. By forming the separation partition formed on the outer circumferential surface of the trapezoid having a trapezoidal cross-sectional shape, it is possible to effectively dissipate the thermal stress transmitted to the inner ring through the separation partition, and cracks on the outer ring outer wall due to thermal stress concentration. The present invention provides a rear end assembly of a gas turbine combustor and an after-sales structure provided in the assembly, which can reduce the occurrence and improve cooling performance and durability.

Description

가스터빈 연소기의 에프터링 및 이를 구비한 가스터빈 연소기 후단부 어셈블리 {AFT ring for gas turbine combustor and AFT assembly having the same}Afterturing of gas turbine combustor and rear end assembly of gas turbine combustor with same {AFT ring for gas turbine combustor and AFT assembly having the same}

본 발명은 가스터빈 연소기 후단부의 어셈블리 및 그 어셈블리에 구비되는 에프터링 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 가스터빈 연소기의 후단부 AFT 부분에서 에프터링의 분리격벽을 통해 인너링으로 전달되는 열응력을 효과적으로 분산시킬 수 있고, 열응력 집중으로 인한 인너링 외벽의 크랙(crack) 발생을 줄여 냉각성능 및 내구성을 향상시킬 수 있는 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리 및 그 어셈블리에 구비되는 에프터링 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an assembly of a rear end of a gas turbine combustor and an after-ring structure provided in the assembly, and more particularly, a thermal stress transmitted to the inner ring through a separating partition wall of the after ring in the rear end AFT portion of the gas turbine combustor. To the rear end assembly of the gas turbine combustor capable of distributing the cracks effectively and reducing the occurrence of cracks in the inner ring outer wall due to thermal stress concentration and improving the cooling performance and durability. will be.

일반적으로 가스터빈에 설치되는 연소실은 압축기로부터 공급된 고압의 공기를 연소시켜 고온 고압의 연소가스를 발생시키고 이를 터빈으로 공급하는 역할을 한다. 따라서 가스터빈에 설치되는 연소실은 매우 큰 열부하를 받는다. 열부하로부터 연소실을 보호하기 위해 다양한 냉각방법 및 이를 위한 다양한 연소실의 내벽 구조가 개발되어 왔다.In general, the combustion chamber installed in the gas turbine burns the high pressure air supplied from the compressor to generate a high temperature and high pressure combustion gas and supplies it to the turbine. Therefore, the combustion chamber installed in the gas turbine receives a very large heat load. Various cooling methods and various inner wall structures of the combustion chamber have been developed to protect the combustion chamber from heat load.

연소실을 냉각시키기 위한 방법들 중 대표적인 냉각방법에는 충돌제트 냉각방법 및 막 냉각방법 등이 있다. 충돌제트 냉각방법은 고온의 연소가스가 접촉하는 접촉면의 외부표면에 냉각유체의 제트(분류)를 분사시킴으로써 연소가스와 접촉하는 접촉면의 온도를 감소시키는 방법이다. 그리고 상기 막 냉각방법은 고온의 연소가스가 접촉하는 접촉면에 슬롯 또는 다수의 구멍을 형성시켜 이 구멍을 통해 원하는 냉각부위에 냉각공기를 제공함으로써 고온의 연소가스와 접촉하는 접촉면 사이에 일종의 냉각공기를 이용한 단열막을 형성시켜 접촉면을 보호하는 방법이다.Among the methods for cooling the combustion chamber, typical cooling methods include a collision jet cooling method and a membrane cooling method. The impingement jet cooling method is a method of reducing the temperature of the contact surface in contact with the combustion gas by injecting a jet (classification) of cooling fluid to the outer surface of the contact surface in which the high temperature combustion gas contacts. In the membrane cooling method, a slot or a plurality of holes are formed in a contact surface where hot combustion gas is contacted to provide cooling air to a desired cooling part through the hole, thereby providing a kind of cooling air between the contact surfaces which are in contact with the hot combustion gas. It is a method of protecting a contact surface by forming the used thermal insulation film.

도 1은 종래 가스터빈 연소실 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에서와 같이 종래 가스터빈 연소실은, 실질적으로 연소실 벽면을 형성하는 연소실 라이너(Combustion Liner; 1, 이하 'CL'이라 한다)와 상기 연소실 라이너(1)로부터의 고온의 연소가스를 터빈측으로 전달하는 도입관(Transition Piece; 2, 이하 'TP'라 한다)으로 구성되며, 상기 CL(1)과 TP(2)는 각각, 이너튜브(10)(20) 외부를 아우터튜브(12)(22)가 감싸는 이중관 구조를 가진다.1 is a view schematically showing a conventional gas turbine combustion chamber structure. As shown in FIG. 1, a conventional gas turbine combustion chamber delivers a combustion chamber liner (hereinafter, referred to as “CL”) and a high temperature combustion gas from the combustion chamber liner 1 to substantially form a combustion chamber wall. It is composed of an introduction tube (Transition Piece; 2, hereinafter referred to as 'TP'), the CL (1) and TP (2), respectively, the outer tube 12, 22 outside the outer tube (12, 22) ) Has a double tube structure.

상기 아우터튜브(12)(22)에는 외부의 냉각공기가 도입될 수 있도록, 도면과 같이 다수의 공기 유입구(14)(24)가 형성되어 있다. 따라서, 외부로부터 아우터튜브(12)(22)와 이너튜브(10)(20) 사이에 형성된 유로(16)(26)로 냉각공기가 지속적으로 공급되며, 상기 유로(16)(26)로 도입된 냉각공기는 규칙 또는 불규칙한 패턴의 유동을 유지하면서 유로를 따라 이동하면서 연소가스와 직접적으로 접촉하는 상기 이너튜브(10)(20)와 연소가스와는 직접적으로 접촉하지 않는 상기 아우터튜브(12)(22) 사이에 고온의 가스로부터 상기 CL(1) 및 TP(2)를 보호하기 위한 공기 층을 형성한다. A plurality of air inlets 14 and 24 are formed in the outer tubes 12 and 22 so that external cooling air can be introduced therein. Therefore, cooling air is continuously supplied from the outside to the flow paths 16 and 26 formed between the outer tubes 12 and 22 and the inner tube 10 and 20, and introduced into the flow paths 16 and 26. The cooled air is moved along the flow path while maintaining a regular or irregular pattern of flow while the inner tube 10 and 20 are in direct contact with the combustion gas and the outer tube 12 is not in direct contact with the combustion gas. An air layer is formed between the 22 to protect the CL 1 and the TP 2 from the hot gas.

도 2는 상기한 종래 가스터빈 연소실에서 연소실 라이너(CL)와 도입관(TP)이 상호 연결되는 이음부에 대한 구성을 보여주기 위한 연소실 후단부(AFT 부분)의 분해 사시도이다. 도 2와 같이 종래 가스터빈 연소실의 경우, 상기 CL(1)과 TP(2)의 연결을 위해 도 2에서와 같은 스프링 씰(Spring seal, 3)을 이용하고 있다. 상기 스프링 씰(3)은 도면에서와 같이 볼록하게 라운드진 형태로 구성되어 반경방향으로 탄성 확장이 가능하고, 따라서 상기 CL(1)와 TP(2) 사이에 개입되었을 때 상기 TP(2)의 도입구측 내단에 긴밀히 밀착될 수 있다.FIG. 2 is an exploded perspective view of a combustion chamber rear end portion (AFT portion) for showing a configuration of a joint portion in which a combustion chamber liner CL and an introduction tube TP are interconnected in the conventional gas turbine combustion chamber. In the case of a conventional gas turbine combustion chamber as shown in FIG. 2, a spring seal 3 as shown in FIG. 2 is used to connect the CL 1 and the TP 2. The spring seal 3 has a convex rounded shape as shown in the figure to enable elastic expansion in the radial direction, and thus, when the spring seal 3 is interposed between the CL 1 and the TP 2, It may be in close contact with the inner end of the inlet side.

상기 스프링 씰(3)을 통해 상호 연결이 이루어지는 CL(1)와 TP(2) 사이의 이음부의 경우 도 1을 통해 설명한 냉각방식을 이용한 냉각공기에 의해서도 직접적으로 보호가 되지 않는 관계로, 고온의 연소가스로부터 상기 이음부를 보호하기 위한 별도의 냉각수단이 요구된다. 종래에는 상기 CL(1) 배출측 외단에 도 2에서와 같은 별도의 냉각채널(Cooling Channel, 4, 5a)을 형성시켜 고온의 연소가스로부터 상기 이음부가 보호되도록 하였다. The joint between CL (1) and TP (2) interconnected via the spring seal 3 is not directly protected by cooling air using the cooling method described with reference to FIG. Separate cooling means are required to protect the joint from combustion gases. Conventionally, a separate cooling channel (Cooling Channel, 4, 5a) as shown in Figure 2 is formed at the outer end of the CL (1) discharge side to protect the joint from the hot combustion gas.

상기 냉각채널(4, 5a)은 에프터링(AFT ring, 5)의 길이방향을 따라 기계적인 가공을 통해 분리격벽(4a)을 형성하고 그 위에 인너링(inner ring, 4b)을 덮어 냉각유로를 형성시킨 것이다. 종래에는 이와 같은 구조의 냉각유로를 통한 직접적인 냉각방법을 이용하여 상기 CL(1)와 TP(2) 사이의 이음부가 고온의 연소가스로부터 보호되도록 하였다. The cooling channels 4 and 5a form a separation partition 4a through mechanical processing along the longitudinal direction of the AFT ring 5 and cover the inner ring 4b with an inner ring to cover the cooling flow path. It is formed. Conventionally, the joint between the CL (1) and the TP (2) is protected from the hot combustion gas by using a direct cooling method through the cooling passage of the structure.

여기서, 상기 에프터링(5)의 외측에 인너링(4b)을 결합하는 경우, 에프터 링(5)의 냉각채널(5a) 주위에 형성된 지지단(6)에 인너링(4b)을 지지한 상태에서 상기 에프터링(5)과 인너링(4b)이 만나게 되는 테두리 부분을 용접하여 결합하게 된다.In this case, when the inner ring 4b is coupled to the outside of the after ring 5, the inner ring 4b is supported on the support end 6 formed around the cooling channel 5a of the after ring 5. In the after ring 5 and the inner ring (4b) is joined to weld the edge portion that meets.

이때, 상기와 같은 종래의 가스터빈 연소기 이음부(후단부) 어셈블리는 고온에 노출되는 부품의 특성상 열적 파손이 빈번하게 발생하게 되며, 이러한 열적 파손 특성은 열응력의 분포와 대체적으로 일치하는 특성을 보인다. In this case, the conventional gas turbine combustor joint (rear end) assembly is frequently caused thermal breakage due to the characteristics of the components exposed to high temperature, the thermal breakage characteristics are generally consistent with the distribution of thermal stress see.

도 3은 종래의 가스터빈 연소기 후단부 부분에서의 열응력을 해석한 결과를 나타낸 시뮬레이션도로서, 도 3에서 볼 수 있듯이, 고온에 노출된 에프터링(5) 쪽의 열부하가 분리격벽(4a)을 통해 외부의 인너링(4b) 쪽으로 전달되어서 인너링(4b) 쪽에서 많은 열응력이 집중되는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 현상은 도 4에 도시된 실제 가스터빈 연소기의 실물 사진에서도 확인할 수 있는데, 사진에서 보는 것과 같이, 분리격벽(4a)이 위치된 부분인 인너링(4b) 외벽의 "A" 부분에서 크랙(crack)이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 인너링(4b)의 크랙에 의한 열적 파손은 결국 가스터빈 연소기의 내구성 및 냉각성능을 저하시키게 되고, 장치 유비 보수에 막대한 손실을 끼치게 되는 문제가 있었다.FIG. 3 is a simulation diagram showing a result of analyzing thermal stress at a rear end portion of a conventional gas turbine combustor. As shown in FIG. 3, the thermal load on the after-ring 5 exposed to high temperature is separated from the partition wall 4a. Through the inner ring (4b) is transmitted to the outside can be seen that a lot of thermal stress is concentrated on the inner ring (4b). This phenomenon can be seen in the real picture of the actual gas turbine combustor shown in FIG. It can be seen that (crack) occurs. Thermal breakage due to such cracking of the inner ring 4b eventually lowers the durability and cooling performance of the gas turbine combustor and causes a huge loss in equipment maintenance.

이에, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리에 있어서 에프터링의 외주면에 형성되는 분리격벽을 사다리꼴 단면 형상을 갖도록 형성함으로써, 분리격벽을 통해 인너링으로 전달되는 열응력을 효과적으로 분산시킬 수 있고, 열응력 집중으로 인한 인너링 외벽의 크랙(crack) 발생을 줄여 냉각성능 및 내구성을 향상시킬 수 있는 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리 및 그 어셈블리에 구비되는 에프터링 구조를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to form a separation partition formed on the outer peripheral surface of the after ring in the rear end assembly of the gas turbine combustor having a trapezoidal cross-sectional shape, separation partition The rear end assembly of the gas turbine combustor which can effectively distribute the thermal stress transmitted to the inner ring and improve the cooling performance and durability by reducing the occurrence of crack of the inner ring outer wall due to the thermal stress concentration It is to provide an after-structure to be provided in the assembly.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring) 구조에 있어서, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되, 상기 분리격벽은 사다리꼴 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.The present invention for solving the above technical problem, in the after ring (AFT ring) structure is installed on the rear end of the gas turbine combustor, the separation partition for forming a cooling oil flow through the cooling air is formed on the outer peripheral surface of the after ring The partition wall has a trapezoidal cross-sectional shape.

이때, 상기 분리격벽은 상기 에프터링의 축 방향과 평행하게 형성될 수 있다.In this case, the separation partition may be formed parallel to the axial direction of the after ring.

또는, 상기 분리격벽은 상기 에프터링의 축 방향에 대하여 일정 각도로 경사지게 형성될 수 있다.Alternatively, the separation partition may be formed to be inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the after ring.

아울러, 상기 분리격벽은 그 길이방향을 따라 일정 간격으로 단락되도록 형 성될 수 있다.In addition, the separation partition may be formed to be shorted at a predetermined interval along the longitudinal direction.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 형태로서 본 발명은, 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring) 구조에 있어서, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되, 상기 분리격벽은 상기 에프터링의 축 방향에 대하여 일정 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an after-ring (AFT ring) structure installed at a rear end of a gas turbine combustor, for forming a cooling oil through which cooling air flows on an outer circumferential surface of the after-ring. Separation partition is formed, the separation partition is characterized in that the inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the after ring.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 형태의 본 발명은, 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring) 구조에 있어서, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되, 상기 분리격벽은 상기 에프터링의 축 방향과 원주방향을 따라 복수 개가 일정 간격을 이루며 배열 형성된 것을 특징으로 한다.In another aspect of the present invention for solving the above technical problem, in the after-ring (AFT ring) structure is installed on the rear end of the gas turbine combustor, the outer circumferential surface of the after ring for forming a cooling oil flowing through the cooling air Separation partition is formed, the separation partition is characterized in that the plurality is arranged at a predetermined interval along the axial direction and the circumferential direction of the after ring.

이때, 상기 분리격벽은 상기 에프터링의 축 방향 및 원주방향을 따라 매트릭스(matrix) 형태로 배열 형성될 수 있다.In this case, the separation partition wall may be formed in a matrix form along the axial direction and the circumferential direction of the after ring.

또는, 상기 분리격벽은 상기 에프터링의 원주방향을 따라 지그재그(zigzag) 형태로 서로 엇갈리게 배열 형성될 수 있다.Alternatively, the separation barrier ribs may be alternately arranged in a zigzag form along the circumferential direction of the after ring.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리는, 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring); 일측에 냉각공기가 유입되는 냉각홀이 형성되며, 상기 에프터링의 외주부에 결합되는 인너링(inner ring); 반경방향으로 탄성 확장이 가능하도록 볼록하게 라운드진 형태를 이루며, 상기 인너링 외주부에 결합되는 스프링씰(spring seal)을 포함하며, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되, 상기 분리격벽은 사다리꼴 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.The rear end assembly of the gas turbine combustor of the present invention for solving the above technical problem, the after ring (AFT ring) is installed on the rear end of the gas turbine combustor; A cooling hole into which cooling air flows is formed at one side, and an inner ring coupled to an outer circumference of the after ring; A convex rounded shape is formed to allow elastic expansion in a radial direction, and includes a spring seal coupled to an outer circumferential portion of the inner ring, and a separation partition for forming a cooling oil flow through the cooling air on the outer circumferential surface of the after ring. Is formed, the separation partition is characterized in that it has a trapezoidal cross-sectional shape.

이때, 상기 분리격벽은 상기 에프터링의 축 방향과 평행하게 형성될 수 있다.In this case, the separation partition may be formed parallel to the axial direction of the after ring.

또는, 상기 분리격벽은 상기 에프터링의 축 방향에 대하여 일정 각도로 경사지게 형성될 수도 있다.Alternatively, the separation partition may be formed to be inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the after ring.

아울러, 상기 분리격벽은 그 길이방향을 따라 일정 간격으로 단락되도록 형성될 수 있다.In addition, the separating partition wall may be formed to be shorted at a predetermined interval along the longitudinal direction.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 형태의 본 발명의 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리는,가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring); 일측에 냉각공기가 유입되는 냉각홀이 형성되며, 상기 에프터링의 외주부에 결합되는 인너링(inner ring); 반경방향으로 탄성 확장이 가능하도록 볼록하게 라운드진 형태를 이루며, 상기 인너링 외주부에 결합되는 스프링씰(spring seal)을 포함하며, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되, 상기 분리격벽은 상기 에프터링의 축 방향에 대하여 일정 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, a rear end assembly of a gas turbine combustor of the present invention includes: an after ring installed at the rear end of the gas turbine combustor; A cooling hole into which cooling air flows is formed at one side, and an inner ring coupled to an outer circumference of the after ring; A convex rounded shape is formed to allow elastic expansion in a radial direction, and includes a spring seal coupled to an outer circumferential portion of the inner ring, and a separation partition for forming a cooling oil flow through the cooling air on the outer circumferential surface of the after ring. Is formed, the separation partition is characterized in that the inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the after ring.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 형태의 본 발명의 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리는, 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring); 일측에 냉각공기가 유입되는 냉각홀이 형성되며, 상기 에프터링의 외주부에 결합되는 인너링(inner ring); 반경방향으로 탄성 확장이 가능하도록 볼록하게 라 운드진 형태를 이루며, 상기 인너링 외주부에 결합되는 스프링씰(spring seal)을 포함하며, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되, 상기 분리격벽은 상기 에프터링의 축 방향과 원주방향을 따라 복수 개가 일정 간격을 이루며 배열 형성된 것을 특징으로 한다.Another aspect of the present invention provides a rear end assembly of a gas turbine combustor for solving the above technical problem, an after ring installed in the rear end of the gas turbine combustor (AFT ring); A cooling hole into which cooling air flows is formed at one side, and an inner ring coupled to an outer circumference of the after ring; It is convexly rounded to enable elastic expansion in the radial direction, and includes a spring seal coupled to the outer circumference of the inner ring, and the outer circumferential surface of the after ring is separated for forming a cooling oil through which cooling air flows. The partition wall is formed, the separation partition is characterized in that the plurality is arranged at a predetermined interval along the axial direction and the circumferential direction of the after ring.

이때, 상기 분리격벽은 상기 에프터링의 축 방향 및 원주방향을 따라 매트릭스(matrix) 형태로 배열 형성될 수 있다.In this case, the separation partition wall may be formed in a matrix form along the axial direction and the circumferential direction of the after ring.

또는, 상기 분리격벽은 상기 에프터링의 원주방향을 따라 지그재그(zigzag) 형태로 서로 엇갈리게 배열 형성될 수 있다.Alternatively, the separation barrier ribs may be alternately arranged in a zigzag form along the circumferential direction of the after ring.

아울러, 상기 분리격벽은 사다리꼴 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다.In addition, the separation partition may be formed to have a trapezoidal cross-sectional shape.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 가스터빈 연소기의 후단부(AFT 부분) 어셈블리에 있어서 에프터링(AFT ring)의 외주면에 형성되는 분리격벽을 사다리꼴 단면 형상을 갖도록 형성함으로써, 분리격벽을 통해 인너링(inner ring)으로 전달되는 열응력을 효과적으로 감소 및 분산시킬 수 있기 때문에 열응력 집중으로 인한 인너링 외벽의 크랙(crack) 발생을 줄이고, 파손을 방지할 수 있으며, 냉각성능 및 내구성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention having the above-described configuration, in the rear end (AFT part) assembly of the gas turbine combustor, by forming the separation partition formed on the outer peripheral surface of the AFT ring to have a trapezoidal cross-sectional shape, the inner partition through the separation partition By effectively reducing and dissipating the thermal stress transmitted to the inner ring, it is possible to reduce the occurrence of cracks in the inner ring outer wall due to thermal stress concentration, to prevent breakage, and to improve cooling performance and durability. Can be.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시 예를 상세히 설명하 기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5 본 발명에 따른 가스터빈 연소기 후단부(AFT 부분) 어셈블리(assembly)에 구비되는 에프터링(AFT ring) 구조를 도시한 것이다.FIG. 5 illustrates an after ring structure of the gas turbine combustor rear end (AFT part) assembly according to the present invention.

본 발명에 따른 가스터빈 연소기 후단부 어셈블리는, 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring 또는 After ring)과, 일측에 냉각공기가 유입되는 냉각홀이 형성되고 상기 에프터링의 외주부에 결합되는 인너링(inner ring)과, 반경방향으로 탄성 확장이 가능하도록 볼록하게 라운드진 형태를 이루며 상기 인너링 외주부에 결합되는 스프링씰(spring seal)을 포함하여 구성된다.The gas turbine combustor rear end assembly according to the present invention includes an after ring (AFT ring or After ring) installed at the rear end of the gas turbine combustor, and a cooling hole into which cooling air is introduced at one side thereof, and an outer peripheral portion of the after ring is formed. An inner ring to be coupled and a spring seal coupled to the inner circumference of the inner ring form a convex rounded shape to enable elastic expansion in the radial direction.

여기서, 상기 인너링, 스프링씰 등의 구조는 전술된 도 2에서 설명된 일반적 종래기술과 동일하기 때문에 이하에서는 본 발명의 특징적인 구성인 에프터링의 형상 구조만을 한정하여 구체적으로 설명하기로 한다.Here, since the structure of the inner ring, the spring seal and the like is the same as the general prior art described in FIG. 2 will be described in detail below by limiting only the shape structure of the after ring which is a characteristic configuration of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스터빈 연소기 후단부 어셈블리에 있어서 가장 안쪽에 위치되는 에프터링(30)은 그 외주면에 복수 개의 분리격벽(32)이 돌출 형성되어 있다. As shown in Figure 5, in the after-end assembly of the gas turbine combustor according to the present invention, the innermost after ring 30 is formed with a plurality of separation partitions 32 protruding on the outer peripheral surface.

상기 분리격벽(32)은 상기 에프터링(30)의 외부에 설치되는 인너링(미도시)의 내주면을 지지하는 동시에 상기 에프터링(30)과 인너링에 의해 형성된 2중관 내부로 냉각공기가 흐를 수 있는 일정한 통로(냉각유로)를 형성한다.The separating partition 32 supports the inner circumferential surface of the inner ring (not shown) installed outside the after ring 30 and cool air flows into the double pipe formed by the after ring 30 and the inner ring. Form a constant passageway (cooling flow path).

이때, 상기 분리격벽(32)은 에프터링(30)의 축 방향과 평행을 이루는 동시에 단면형상이 역사다리꼴 단면 형상을 갖도록 형성된다.At this time, the separation partition 32 is formed to be parallel to the axial direction of the after ring 30 and the cross-sectional shape has an inverted trapezoid cross-sectional shape.

이와 같이 형성하게 되면, 역사다리꼴 단면 형상을 갖는 분리격벽(32)의 넓 은 상부면이 인너링의 내주면과 넓은 면적을 가지면서 접촉하기 때문에 에프터링(30)에서 분리격벽(32)을 거쳐 인너링에 전달되는 열응력이 상기 인너링의 한 곳에 집중되지 않고 분산되는 효과가 발휘되어 열응력 분산 효율을 높일 수 있고, 내구성을 향상시켜 장치의 수명을 연장시킬수 있다.In this case, since the upper surface of the separating partition 32 having an inverted trapezoidal cross-sectional shape is in contact with the inner circumferential surface of the inner ring while having a large area, the inner ring passes through the separating partition 32 in the after ring 30. The thermal stress transmitted to the ring is dispersed without being concentrated in one place of the inner ring, so that the thermal stress dispersion efficiency can be increased, and durability can be extended to extend the life of the device.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예로서, 에프터링(30)의 분리격벽(32)의 단면 형상이 정사다리꼴로 형성된 경우를 예시하고 있다. FIG. 6 illustrates an example in which a cross-sectional shape of the separating partition 32 of the after ring 30 is formed in a quadrangular shape.

이 경우, 기존의 직사각형 단면을 갖는 분리격벽과 달리 분리격벽(32)의 상부면과 인너링의 내주면과의 접촉 면적은 작지만 상기 분리격벽(32)의 하부면과 에프터링(30)과의 접촉면적이 기존의 직사각형 형상을 갖는 분리격벽보다 넓기 때문에 연소가스의 높은 온도에 의한 분리격벽(32)의 반경방향으로의 열팽창을 구조적으로 지지해줄 수 있고, 이로 인하여 기존 직사각형 분리격벽보다 반경방향으로의 열팽창에 의한 인너링 부분에 발생하는 응력집중 현상을 상대적으로 줄일 수 있게 된다.In this case, unlike the separation partition having a conventional rectangular cross section, the contact area between the upper surface of the separation partition 32 and the inner circumferential surface of the inner ring is small, but the bottom surface of the separation partition 32 is in contact with the after ring 30. Since the area is wider than that of the existing partition having a rectangular shape, it is possible to structurally support the thermal expansion of the separation partition 32 in the radial direction due to the high temperature of the combustion gas. It is possible to relatively reduce the stress concentration phenomenon occurring in the inner ring portion due to thermal expansion.

도 7 및 도 8은 에프터링(30)의 분리격벽(32) 단면형상을 변경하여 열응력 테스트한 결과를 보여주는 시뮬레이션도로서, 도 7은 분리격벽(32)이 역사다리꼴 단면형태로 형성된 경우의 결과를 보여주고, 도 8은 분리격벽(32)이 사다리꼴 단면형태로 형성된 경우의 결과를 보여주고 있다.7 and 8 are simulation diagrams showing the results of the thermal stress test by changing the cross-sectional shape of the separating partition 32 of the after ring 30, Figure 7 is a case where the separating partition 32 is formed in an inverted trapezoidal cross-sectional shape The results are shown, and FIG. 8 shows the results when the separating partition 32 has a trapezoidal cross-sectional shape.

도 7 및 도 8의 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있듯이, 에프터링(30)의 분리격벽(32) 단면형상을 직사각형 단면이 아닌 역사다리꼴이나 사다리꼴 형태로 적용함으로써 분리격벽(32)에 의한 열응력 분산 효율을 높일 수 있다. 이에 따라, 가스 터빈 연소기 후단부 어셈블리의 내구성을 향상시켜 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.As can be seen from the simulation results of FIGS. 7 and 8, the thermal stress dispersion efficiency by the separating partition 32 is applied by applying the cross-sectional shape of the separating partition 32 of the after ring 30 in the inverted trapezoid or trapezoidal shape instead of the rectangular cross section. Can increase. Accordingly, the durability of the gas turbine combustor rear end assembly can be improved to extend the life of the apparatus.

한편, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 것으로서, 에프터링(40)의 외주면상에 스월(swirl) 형태의 분리격벽이 형성된 구조를 보여주고 있다.On the other hand, Figure 9 shows another embodiment of the present invention, shows a structure in which a separation partition of the swirl (swirl) form on the outer peripheral surface of the after ring (40).

도 9에 도시한 바와 같이, 에프터링(40)에 형성되는 분리격벽(42)을 상기 에프터링(40)의 축 방향에 대하여 일정 각도로 경사지게 형성함으로써, 상기 에프터링(40)과 인너링 사이를 유동하는 냉각공기가 일정 각도로 경사진 상기 분리격벽(42)에 경사 충돌하도록 하여 냉각공기의 난류유동에 따른 열응력 분산효과를 높일 수 있다.As shown in FIG. 9, the separation partition 42 formed on the after ring 40 is formed to be inclined at an angle with respect to the axial direction of the after ring 40, thereby between the after ring 40 and the inner ring. The cooling air flowing through the inclined collision to the separation partition 42 inclined at a predetermined angle can increase the thermal stress dispersion effect according to the turbulent flow of the cooling air.

한편, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예로서, 에프터링(50)의 외주면에 단락된 형태의 분리격벽이 형성된 구조를 보여준다.On the other hand, Figure 10 shows a structure in which the separation partition of the form of a short circuit is formed on the outer circumferential surface of the after ring 50 as another embodiment of the present invention.

도 10에 도시한 형태의 분리격벽(52)은 에프터링(50)의 축 방향으로 길게 배열되던 종래의 직선형 분리격벽을 축 방향을 따라 일정 간격으로 단락시켜 핀 형상을 갖는 다수의 분리격벽(52)으로 형성한 것이다.The separation partition wall 52 having the shape shown in FIG. 10 has a plurality of separation partitions 52 having a pin shape by shorting the conventional straight separation partitions arranged long in the axial direction of the after ring 50 at regular intervals along the axial direction. )

이러한 분리격벽(52)은 도 5에서 보는 것처럼, 에프터링(50)의 축 방향(Y방향) 및 원주방향(X방향)을 따라 일렬로 배열되어 축 방향의 복수의 행(行)과 원주방향의 복수의 열(列)이 조합된 매트릭스(matrix) 형태의 배열구조를 형성하고 있다.As shown in FIG. 5, the separating partitions 52 are arranged in a line along the axial direction (Y direction) and the circumferential direction (X direction) of the after ring 50 to form a plurality of rows and circumferential directions in the axial direction. A plurality of rows of columns form a matrix-like arrangement structure.

또한, 도 11은 본 발명의 에프터링(50) 구조에 있어서, 에프터링(50)의 외면에 형성되는 분리격벽(52)의 또 다른 배열 형태를 보여주는 것으로서, 도 11에 도 시된 바와 같이, 분리격벽(52)은 에프터링(50)의 축 방향(Y방향)으로 일렬로 배열되는 한편, 에프터링(50)의 원주방향(X방향)을 따라 지그재그(zigzag) 형태로 서로 엇갈리도록 배열될 수 있다.In addition, FIG. 11 shows another arrangement of the separating partition wall 52 formed on the outer surface of the after ring 50 in the after ring structure 50 of the present invention. As shown in FIG. The partition walls 52 may be arranged in a row in the axial direction (Y direction) of the after ring 50, and may be arranged to be staggered with each other in a zigzag form along the circumferential direction of the after ring 50 (X direction). have.

상술한 바와 같이, 본 발명은 에프터링(50)의 외주면에 복수의 분리격벽(52)을 축 방향(Y방향) 및 원주방향(X방향)으로 매트릭스 또는 지그재그 형태로 배열 형성함으로써, 분리격벽(52)을 통해 인너링(inner ring)으로 전달되는 열응력을 효과적으로 감소 및 분산시킬 수 있기 때문에 열응력 집중으로 인한 인너링 외벽의 크랙(crack) 발생 및 파손을 방지할 수 있고 내구성을 증대시킬 수 있다.As described above, in the present invention, a plurality of separation partitions 52 are formed on the outer circumferential surface of the after ring 50 in a matrix or zigzag form in an axial direction (Y direction) and a circumferential direction (X direction), thereby providing a separation partition ( 52), it is possible to effectively reduce and dissipate thermal stress transmitted to the inner ring, thereby preventing cracks and breakage of the inner ring outer wall due to thermal stress concentration and increasing durability. have.

이상에서는 본 발명과 관련하여 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.In the above described and described with respect to a specific embodiment with respect to the present invention, the present invention will be variously modified and changed without departing from the spirit or scope of the present invention provided by the claims below. It will be appreciated that one of ordinary skill in the art can readily understand that the present invention can be used.

도 1은 종래의 가스터빈 연소실 구조를 개략적으로 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional gas turbine combustion chamber structure.

도 2는 도 1의 가스터빈 연소실 라이너와 도입관의 연결부위인 후단부 어셈블리의 구성을 상세하게 보여주는 상세도.Figure 2 is a detailed view showing the configuration of the rear end assembly that is the connection portion of the gas turbine combustion chamber liner and the introduction tube of Figure 1 in detail.

도 3은 도 2에 도시된 연소실 라이너의 후단부 어셈블리 부분의 열응력 분포를 나타낸 도면3 is a thermal stress distribution of the rear end assembly portion of the combustion chamber liner shown in FIG.

도 4는 종래의 가스터빈 연소기 후단부 어셈블리의 인너링 외벽에서 크랙이 발생되는 모습을 보여주는 사진.Figure 4 is a photograph showing the appearance of cracks in the outer wall of the inner end of the conventional gas turbine combustor rear end assembly.

도 5 본 발명에 따른 가스터빈 연소기 후단부 어셈블리에 구비되는 에프터링 구조를 도시한 부분 사시도.5 is a partial perspective view showing an after-ring structure provided in the gas turbine combustor rear end assembly according to the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예로서, 에프터링의 분리격벽이 정사다리꼴 단면형상으로 형성된 모습을 보인 부분 사시도.FIG. 6 is a partial perspective view illustrating another embodiment of the present invention in which a separating partition wall of an after ring is formed in a quadrangular cross-sectional shape. FIG.

도 7은 분리격벽이 역사다리꼴 단면형태로 형성된 경우의 열응력 테스트 결과를 보여주는 시뮬레이션도.Figure 7 is a simulation showing the thermal stress test results when the separation partition is formed in an inverted trapezoidal cross-sectional shape.

도 8은 분리격벽이 사다리꼴 단면형태로 형성된 경우의 열응력 테스트 결과를 보여주는 시뮬레이션도.Figure 8 is a simulation showing the thermal stress test results when the separation partition is formed in a trapezoidal cross-sectional shape.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예로서, 에프터링에 스월(swirl) 형태의 분리격벽이 형성된 구조를 예시한 부분 사시도.FIG. 9 is a partial perspective view illustrating a structure in which a separation partition having a swirl shape is formed in the after-ring as another embodiment of the present invention.

도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 에프터링에 단락된 형태의 분리격벽이 형성된 구조를 보여주는 부분 사시도.10 and 11 are partial perspective views showing a structure in which a separation partition of a form shorted to the after ring is formed as another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]

30,40,50 : 에프터링(AFT ring) 32,42,52 : 분리격벽30,40,50: AFT ring 32,42,52: Separating bulkhead

Claims (17)

삭제delete 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring) 구조에 있어서,In the after ring (AFT ring) structure installed in the rear end of the gas turbine combustor, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되,On the outer circumferential surface of the after ring is formed a partition for forming a cooling flow path for cooling air, 상기 분리격벽은 역사다리꼴 횡단면 형상을 가지며 상기 에프터링의 축 방향과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기의 에프터링.The separating partition has a trapezoidal cross-sectional shape and is formed after the gas turbine combustor, characterized in that parallel to the axial direction of the after ring. 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring) 구조에 있어서,In the after ring (AFT ring) structure installed in the rear end of the gas turbine combustor, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되,On the outer circumferential surface of the after ring is formed a partition for forming a cooling flow path for cooling air, 상기 분리격벽은 역사다리꼴 횡단면 형상을 가지며 상기 에프터링의 축 방향에 대하여 일정 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기의 에프터링.The separating partition has an inverted trapezoidal cross-sectional shape is formed inclined at an angle with respect to the axial direction of the after ring of the gas turbine combustor, characterized in that. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 분리격벽은 그 길이방향을 따라 일정 간격으로 단락된 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기의 에프터링.The afterglow of the gas turbine combustor according to claim 2 or 3, wherein the separation partition is short-circuited at regular intervals along its longitudinal direction. 삭제delete 삭제delete 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring) 구조에 있어서,In the after ring (AFT ring) structure installed in the rear end of the gas turbine combustor, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되,On the outer circumferential surface of the after ring is formed a partition for forming a cooling flow path for cooling air, 상기 분리격벽은 역사다리꼴 횡단면 형상을 가지며, 복수 개가 상기 에프터링의 축 방향 및 원주방향을 따라 매트릭스(matrix) 형태로 배열 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기의 에프터링.The separating partition has an inverted trapezoidal cross-sectional shape, the plurality is arranged in a matrix form in the axial direction and the circumferential direction of the after ring of the gas turbine combustor, characterized in that. 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring) 구조에 있어서,In the after ring (AFT ring) structure installed in the rear end of the gas turbine combustor, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되,On the outer circumferential surface of the after ring is formed a partition for forming a cooling flow path for cooling air, 상기 분리격벽은 역사다리꼴 횡단면 형상을 가지며, 복수 개가 상기 에프터링의 원주방향을 따라 지그재그(zigzag) 형태로 서로 엇갈리게 배열 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기의 에프터링.The separating partition has an inverted trapezoidal cross-sectional shape, the plurality of the afterglow of the gas turbine combustor, characterized in that arranged in a zigzag form alternately arranged along the circumferential direction of the after ring. 삭제delete 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring);After ring installed in the rear end of the gas turbine combustor (AFT ring); 일측에 냉각공기가 유입되는 냉각홀이 형성되며, 상기 에프터링의 외주부에 결합되는 인너링(inner ring);A cooling hole into which cooling air flows is formed at one side, and an inner ring coupled to an outer circumference of the after ring; 반경방향으로 탄성 확장이 가능하도록 볼록하게 라운드진 형태를 이루며, 상기 인너링 외주부에 결합되는 스프링씰(spring seal)을 포함하며,Convexly rounded to enable elastic expansion in the radial direction, and includes a spring seal coupled to the inner circumference of the inner ring, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되,On the outer circumferential surface of the after ring is formed a partition for forming a cooling flow path for cooling air, 상기 분리격벽은 역사다리꼴 횡단면 형상을 가지며, 상기 에프터링의 축 방향과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리.The separating partition has a trapezoidal cross-sectional shape, the rear end assembly of the gas turbine combustor, characterized in that formed in parallel with the axial direction of the after ring. 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring);After ring installed in the rear end of the gas turbine combustor (AFT ring); 일측에 냉각공기가 유입되는 냉각홀이 형성되며, 상기 에프터링의 외주부에 결합되는 인너링(inner ring);A cooling hole into which cooling air flows is formed at one side, and an inner ring coupled to an outer circumference of the after ring; 반경방향으로 탄성 확장이 가능하도록 볼록하게 라운드진 형태를 이루며, 상기 인너링 외주부에 결합되는 스프링씰(spring seal)을 포함하며,Convexly rounded to enable elastic expansion in the radial direction, and includes a spring seal coupled to the inner circumference of the inner ring, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되,On the outer circumferential surface of the after ring is formed a partition for forming a cooling flow path for cooling air, 상기 분리격벽은 역사다리꼴 횡단면 형상을 가지며, 상기 에프터링의 축 방향에 대하여 일정 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리.The separating partition has a trapezoidal cross-sectional shape, the rear end assembly of the gas turbine combustor, characterized in that formed inclined at an angle with respect to the axial direction of the after ring. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 분리격벽은 그 길이방향을 따라 일정 간격으로 단락된 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리.12. The rear end assembly of a gas turbine combustor according to claim 10 or 11, wherein the separation partitions are short-circuited at regular intervals along their longitudinal directions. 삭제delete 삭제delete 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring);After ring installed in the rear end of the gas turbine combustor (AFT ring); 일측에 냉각공기가 유입되는 냉각홀이 형성되며, 상기 에프터링의 외주부에 결합되는 인너링(inner ring);A cooling hole into which cooling air flows is formed at one side, and an inner ring coupled to an outer circumference of the after ring; 반경방향으로 탄성 확장이 가능하도록 볼록하게 라운드진 형태를 이루며, 상기 인너링 외주부에 결합되는 스프링씰(spring seal)을 포함하며,Convexly rounded to enable elastic expansion in the radial direction, and includes a spring seal coupled to the inner circumference of the inner ring, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되,On the outer circumferential surface of the after ring is formed a partition for forming a cooling flow path for cooling air, 상기 분리격벽은 역사다리꼴 횡단면 형상을 가지며, 복수 개가 상기 에프터링의 축 방향 및 원주방향을 따라 매트릭스(matrix) 형태로 배열 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리.The separating partition wall has a trapezoidal cross-sectional shape, the rear end assembly of the gas turbine combustor, characterized in that the plurality is arranged in a matrix form along the axial direction and the circumferential direction of the after ring. 가스터빈 연소기의 후단부에 설치되는 에프터링(AFT ring);After ring installed in the rear end of the gas turbine combustor (AFT ring); 일측에 냉각공기가 유입되는 냉각홀이 형성되며, 상기 에프터링의 외주부에 결합되는 인너링(inner ring);A cooling hole into which cooling air flows is formed at one side, and an inner ring coupled to an outer circumference of the after ring; 반경방향으로 탄성 확장이 가능하도록 볼록하게 라운드진 형태를 이루며, 상기 인너링 외주부에 결합되는 스프링씰(spring seal)을 포함하며,Convexly rounded to enable elastic expansion in the radial direction, and includes a spring seal coupled to the inner circumference of the inner ring, 상기 에프터링의 외주면에는 냉각공기가 흐르는 냉각유로 형성을 위한 분리격벽이 형성되되,On the outer circumferential surface of the after ring is formed a partition for forming a cooling flow path for cooling air, 상기 분리격벽은 역사다리꼴 횡단면 형상을 가지며, 복수 개가 상기 에프터링의 원주방향을 따라 지그재그(zigzag) 형태로 서로 엇갈리게 배열 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기의 후단부 어셈블리.The separating partition wall has a trapezoidal cross-sectional shape, the rear end assembly of the gas turbine combustor characterized in that a plurality of staggered arranged in a zigzag form along the circumferential direction of the after ring. 삭제delete
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