KR101204821B1 - 터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터빈에 관한 것으로, 상세하게는 터빈 내부에 배치되는 플랜지 및 베인이 열 변형에 의하여 마모 및 파손되는 것을 방지하는 터빈에 관한 것이다.

본 발명은, 터빈 스크롤; 상기 터빈 스크롤 내에 회전 가능하게 배치되는 터빈 휠; 상기 터빈 휠의 외측에 배치되는 플랜지; 및 상기 플랜지의 일 측에 설치되고, 회전가능하게 배치되는 복수 개의 베인을 포함하고, 상기 플랜지와 상기 베인 중 적어도 어느 하나에는, 상기 플랜지와 상기 베인의 접촉을 방지하는 접촉 방지부가 돌출 형성되어 있는 터빈을 개시한다.

터빈, 베인, 열 변형

Description

터빈{Turbine}

도 1 및 도 2는 일반적인 가스 터빈 엔진의 구조를 나타내는 측단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 터빈을 구비한 터보 차져(turbo charger)의 구조를 나타내는 측단면도이다.

도 4는 도 3의 터보 차져(turbo charger)에서 베인을 구비한 터빈의 구조를 나타내는 확대 단면도이다.

도 5는 도 4의 베인의 구조를 나타내는 사시도이다.

도 6은 도 4의 베인의 구조를 나타내는 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 터보 차져 110: 압축기

120: 터빈 121: 터빈 스크롤

122: 터빈 휠 123: 플랜지

124: 베인 124a: 날개부

124b: 결합부 125: 접촉 방지부

본 발명은 터빈에 관한 것으로, 상세하게는 터빈 내부에 배치되는 플랜지 및 베인이 열 변형에 의하여 마모 및 파손되는 것을 방지하는 터빈에 관한 것이다.

통상 연료 전지용 공기 공급기(또는 공기 압축기), 보조동력유닛(Auxiliary Power Unit: APU), 터보 차져(turbo charger) 등에 적용되는 가스 터빈 엔진은 공기를 압축하는 압축기와, 압축기로부터 압축된 공기와 연료를 혼합하여 고온, 고압의 가스를 발생시키는 연소기와, 연소기에서 발생된 가스를 이용하여 회전력을 얻는 터빈을 포함한다.

도 1 및 도 2는 이와 같은 일반적인 가스 터빈 엔진의 구조를 나타내는 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 가스 터빈 엔진(10)은 일 단부에 부착된 터빈 스크롤(14)을 구비한 중심 하우징(12) 및 압축기 하우징(16)을 포함한다.

압축기 하우징(16)은 일반적으로 압축기 받침판에 부착된다. 샤프트(18)는 중심 하우징(12) 내에 포함된 베어링 조립체 내에 회전가능하게 배치된다. 터빈이나 터빈 휠(20)은 하나의 샤프트(18) 단부에 부착되고, 터빈 스크롤(14) 내에서 지지되며, 압축기 임펠러(22)는 반대편 샤프트(18) 단부에 부착되고 압축기 하우징(16) 내에서 지지된다. 터빈과 압축기 받침판은 그 사이에서 연장된 볼트(24)에 의해 중심 하우징(12)에 부착된다.

터빈 스크롤(14)은 배기 가스를 수용하고 그것을 터빈 휠(20)로 유도하기 위한 배기 입구와 유동적으로 연결된 벌류트(26)를 포함한다. 터빈 스크롤(14)은 벌류트(26)와 터빈 휠(20) 사이에 삽입된 노즐벽(23)을 포함한다. 노즐벽(23)은 각각 의 베인(vane)으로부터 돌출한 핀을 수용하기 위해 배치된 복수의 구멍(30)을 포함한다.

중심 하우징(12)은 벌류트(26)로부터 터빈 휠(20)까지의 유로(34)를 형성하기 위해 함께 작동하고, 노즐벽(23)과 마주보는 면(32)을 포함한다. 면(32)은 반경 방향 및 축 방향의 하중을 지지할 목적으로 직접 환형 유니슨 링의 배치를 수용하도록 특별히 구성된 오목부(36)를 포함한다.

도 2는 도 1에서 도시된 가스 터빈 엔진과 동일하고 일반적인 다양한 부품을 포함하는 또 다른 종래의 가스 터빈 엔진(38)의 부분도를 나타낸다.

복수의 베인(40)은 터빈 스크롤(44)의 배기 유로(42) 내에 이동가능하게 배치되고, 포스트(46)는 각 베인(40)을 노즐벽(48)에 연결하기 위해 사용된다. 환형 유니슨 링(50)은 터빈 스크롤(44) 내에 배치되고, 중심 하우징 면의 숄더부(54)에 의해 지지된다. 유니슨 링은 중심 하우징(도 1의 12 참조)에 직접 접촉한다. 유니슨 링은 적절한 작동기 조립체를 경유하여 가스 터빈 엔진 내에 회전가능하게 이동할 수 있다.

중심 하우징 면은 숄더부에서 거리를 두고 반경 방향의 외측으로 연장되고, 유니슨 링의 내면과 중심 하우징 사이에 환형 공간(58)을 제공하는 오목부(56)를 더 포함한다. 오목부는 원하지 않은 수분의 축적을 제어하기 위해 유니슨 링의 뒤에서 순환하는 공기를 위한 통풍로를 제공하도록 작동한다.

숄더부(54)로부터 반경 방향의 내측 위치에, 중심 하우징은 복수의 볼트(62)에 의해 부착되는 환형 열 보호판(60)을 포함한다. 환형 열 보호판(60)은 대략 유 니슨 링과 중심 샤프트 구멍(64) 사이에 연장된 중심 하우징 면의 영역에 결합되도록 구성된 디스크 모양의 환형 구조이다. 환형 열 보호판(60)은 터빈 스크롤(44)로부터 중심 하우징으로의 열 전달량을 제어하도록 작동한다.

여기서, 터빈 상부에는 터빈과 연소기를 연결시키는 동시에, 연소기에서 발생되는 연소가스의 경로를 형성하는 플랜지(Flange)가 형성된다. 그리고, 베인(vane)은 연소가스가 터빈 휠에 고르게 분사될 수 있도록 연소가스를 조절하는 역할을 한다.

그런데, 터빈 부품을 통과하여 유동하는 가스의 온도는 금속의 용융온도보다 높은 것으로 알려져 있는바, 이러한 연소가스에 노출되어 있는 플랜지(Flange)가 열 변형될 경우, 플랜지(Flange) 및 상기 플랜지(Flange)의 일 측에 형성되는 베인(vane) 사이에 끼임 현상이 발생하여, 터빈의 원활한 작동이 불가능하게 되는 문제점이 존재하였다.

또한, 연소가스의 작동 온도에 의해 터빈과 압축기 등 각각의 구성요소의 공차(Clearance)가 달라짐에 따라 연소가스의 유출이 발생할 수 있는 문제점이 존재하였다.

또한, 이러한 차등적 열 변형으로 인한 문제점을 해결하기 위하여 별도의 구조물을 배치함으로써, 제품의 제조 공정이 복잡해지고, 제조 비용이 상승하고, 제품의 신뢰도가 하락하는 문제점이 존재하였다.

본 발명은 플랜지의 열 변형에 의한 플랜지와 베인의 직접적인 접촉을 방지 하고, 이에 의하여 제품의 마모 및 파손을 방지하고, 내구성이 향상된 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 터빈 스크롤; 상기 터빈 스크롤 내에 회전 가능하게 배치되는 터빈 휠; 상기 터빈 휠의 외측에 배치되는 플랜지; 및 상기 플랜지의 일 측에 설치되고, 회전가능하게 배치되는 복수 개의 베인을 포함하고, 상기 플랜지와 상기 베인 중 적어도 어느 하나에는, 상기 플랜지와 상기 베인의 접촉을 방지하는 접촉 방지부가 돌출 형성되어 있는 터빈을 개시한다.

상기와 같은 본 발명에 의해서, 접촉 방지부가 구비됨으로써, 플랜지(flange)와 베인(vane)의 직접적인 접촉이 방지되는 효과를 가질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 베인은 연소가스의 유로를 제공하는 동시에 연소가스의 유동을 제어하는 날개부를 포함하고, 상기 접촉 방지부는 상기 날개부의 일 측으로부터 돌출 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 접촉 방지부와 상기 날개부는 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 접촉 방지부는 그라파이트(Graphite)를 포함할 수 있다.

일반적으로 차량의 터보 차져(turbo charger)는 엔진의 출력 증가를 위하여 엔진에 공기가 과급될 수 있도록 배기 가스의 압력에 의하여 구동되어 엔진으로 흡 입되는 흡기를 고압으로 압축하는 장치이다. 이와 같은 터보 차져(turbo charger)에서는, 가변 터빈 베인(variable turbine vane)에 의하여 유도되는 고온 고압의 배기 가스의 압력에 의하여 터빈이 회전되고, 터빈과 구동축을 통하여 연결되는 압축기가 터빈의 회전력에 의하여 구동되어, 흡기를 압축한 후에 엔진으로 압송함으로써, 엔진의 효율을 높인다. 이때, 배기 가스의 상태에 따라 가변 터빈 베인의 개폐 정도가 조절된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 터빈을 구비한 터보 차져(turbo charger)의 구조를 나타내는 측단면도이다.

도 3을 참조하면, 터보 차져(100)는 엔진의 출력 증가를 위하여 엔진에 공기가 과급될 수 있도록 배기 가스의 압력에 의하여 구동되어 엔진으로 흡입되는 흡기를 고압으로 압축하는 장치로서, 압축기(110), 터빈(120), 흡입구(141), 토출구(142), 스테이터부(143), 로터부(144), 구동축(145), 트러스트 베어링(146), 저널 베어링(147), 연료 전지(151) 및 연소기(152)를 포함한다. 여기서, 터빈(120)은 터빈 스크롤(121) 내부에 회전 가능하도록 구비되어 배기 가스의 압력에 의해 회전된다. 그리고, 압축기(110)는 터빈(120)과 구동축(145)을 통하여 연결되어, 터빈(120)의 회전력에 의하여 구동되어 흡기를 압축한 후에 엔진으로 압송한다.

상세히, 흡입구(141)는 전방으로부터 외부 공기가 유입되며, 이렇게 전방으로부터 유입된 공기가 압축기(110)로 공급될 수 있도록 흡입구(141)의 후방은 압축기(110)의 전단과 연통되어 있다.

압축기(110)는 구동축(145)의 회전에 의해 회전가능하도록 구동축(145)에 결 합되는 압축기 임펠러(112)와, 압축기(110)의 외형을 이루는 동시에 유동하는 공기의 유로를 형성하는 압축기 스크롤(111) 및 압축기 플레이트(113)가 포함되어 구성된다.

이와 같은 압축기(110)는 터보 차져(100)의 앞쪽에 위치하며 흡입구(141)를 통하여 터보 차져(100)에 흡입되는 공기를 압축한다. 이러한 압축기(110)로는 터빈(120)의 출력을 일부 전달받아 고속으로 회전하는 축류형 압축기 또는 원심형 압축기와 같은 회전식 압축기가 이용될 수 있다.

터빈 휠(122)은 터빈 스크롤(121)내에 배치되며 연소기(152)를 통과하여 고온 고압의 상태를 갖는 작동 유체가 저온 저압의 상태로 팽창되면서 발생시키는 소정의 일을 회전에너지로 변환하는 역할을 수행한다. 그리고, 압축기 임펠러(112)는 터빈 휠(122)에 물리적으로 연결되어 터빈 휠(122)의 회전에너지가 전달된다. 이때, 압축기 임펠러(112)는 터빈 휠(122)의 중앙부에 고정되고, 후술하는 로터부(144)와 연결되거나 일체로 형성됨으로써, 물리적으로 압축기 임펠러(112)에 연결되는 구동축(145)에 의해 회전에너지를 전달받는다.

한편, 로터부(144)는 압축기 임펠러(112)에 고정되어, 압축기 임펠러(112)의 회전에너지를 전달받는다. 그리고, 스테이터부(143)는 로터부(144)를 둘러싸며 고정한다. 이때, 로터부(144)는 구동축(145)과 일체로 형성되거나, 로터부(144) 내에 구비되어, 로터부(144) 전체를 회전시키는 또 다른 회전축과 연결되거나, 구동축(145)들 끼리 서로 일체로 형성되어 압축기 임펠러(112)의 회전에너지를 전달받는다. 한편, 로터부(144)는 마그네틱을 구비하여 스테이터부(143)에 감겨진 도선에 자기장의 선속을 시간에 따라 변화시킴으로써 스테이터부(143)에 전류가 흐르도록 하여 전기에너지를 발생시킬 수도 있다. 한편, 스테이터부(143)에서의 전기에너지 발생은 반드시 필수적인 것은 아니다.

한편, 트러스트 베어링(146)은 로터부(144)의 축방향을 지지하고, 저널 베어링(147)은 로터부(144)의 축방향에 수직한 방향을 지지한다. 트러스트 베어링(146) 및 저널 베어링(147)은 축의 고속 회전시 마찰력을 저감시키고 회전축을 지지하여 일정한 위치에서 고정되도록 함으로써 적절히 회전되어 회전에너지를 전달할 수 있도록 하기 위해 사용되는 것으로서, 그 회전특성이 고속이므로 공기 베어링(air foil bearing)을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 관한 터빈을 구비한 터보 차져(turbo charger)의 동작 및 기능에 대하여 살펴본다.

흡입구(141)를 통하여 유입되는 작동 유체는 압축기 임펠러(112)의 회전에 의해 발생된 흡입력으로 압축기(110) 내로 유입되고, 압축기 임펠러(112)에서 유입된 작동 유체가 소정의 유동경로를 따라 회전 압축되면서 소정의 압력수준으로 압축된다. 이때, 압축된 고압의 작동 유체는 연료전지(151)에 공급되어 연료전지의 산화 환원반응의 반응물로 활용된다. 이때, 연료전지(151)는 메탄올을 연료로 하여 열과 전기를 동시에 얻거나, 수소와 산소의 산화 환원반응 등을 통해 전력을 얻는 장치이다. 이때, 연료전지(151)에서 발생하는 산화 환원반응은 발열반응이므로, 작동 유체는 이러한 산화 환원반응에서 발생된 열에 의해 가열되고, 발생된 열은 작동 유체에 공급되어 작동 유체를 가열시킨다. 그로 인해, 작동 유체는 고온 고압의 작동 유체가 되어 배출된다. 이때, 비록 연료전지의 반응이 발열반응이기 때문에 연료전지에서 배출된 작동 유체는 온도가 증대된 상태이기는 할지라도, 일반적으로 작동 유체가 압축기 임펠러(112)을 구동하고, 후술하는 시동을 위한 전력을 얻기 위해 터빈 휠(122)에 회전에너지를 발생시키기 위해서는 그 온도 등의 상태가 충분하지 않다. 따라서, 작동 유체는 연소기(152)에 유입되어 추가로 더 가열된다.

이후, 연소기(152)에서 배출된 고온 고압의 작동 유체는 터빈 휠(122)에 공급된다. 이때, 터빈에 유입되는 작동 유체는 고온 고압의 상태이며, 이 작동 유체가 터빈을 거치면서 팽창하여 일을 한다. 이때, 이러한 일은 터빈 휠(122)을 구동축(145)을 중심으로 고속 회전시키면서 회전에너지를 발생시키는 형태로 발현된다. 이때, 구동축(145)은 압축기 임펠러(112)에 연결되어 회전에너지를 압축기 임펠러(112)에 전달하고, 회전에너지에 의해 압축기 임펠러(112)가 구동된다. 그로 인해, 압축기 임펠러(112)의 구동으로 상술한 연료전지에 압축된 작동 유체를 지속적으로 공급할 수 있게 된다. 한편, 구동축(145)은 로터부(144)에도 연결되는데, 구동축(145)에 의해 전달된 에너지는 로터부(144)에 구비되는 마그네틱(미도시)을 회전시킨다. 이때, 마그네틱은 스테이터부(143)에 구비된 감겨진 도선에 회전에 의해 시간에 따른 자기장의 선속을 변화시키고, 이를 통해 도선에 전류를 흐르게 하여 전력에너지를 발생시킨다.

도 4는 도 3의 터보 차져(turbo charger)에서 베인을 구비한 터빈의 구조를 나타내는 확대 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 터빈(120)은 터빈 스크롤(121), 터빈 휠(122), 플랜지(123) 및 베인(124)을 포함한다.

터빈 스크롤(121)은, 구동축(145)에 결합되는 터빈 휠(122)을 수용하는 중공부가 형성되고, 모터부를 수용하는 하우징과 일체로 제작될 수 있다.

터빈 휠(122)은 외부에서 공급되어 베인(124)을 통과한 고온 고압의 유동에 의해 회전할 수 있도록 터빈 블레이드(미도시)가 그 둘레를 따라 다수 결합되어 있고, 구동축(145)이 그 중심에 결합된 상태로 터빈 스크롤(121)의 중공부 내에 수용된다.

베인(124)은, 일단은 터빈 스크롤(121)에 회전 가능하게 고정되고, 타단은 유니슨 링(미도시)에 회전 가능하게 고정된다. 베인(124)은 연소 가스가 소정의 압력과 유량으로 터빈 휠(122)에 충돌할 수 있도록 조절해주는 역할을 한다. 여기서, 베인(124)은 양단부의 고정 부분이 핀 조인트에 의해 결합될 수 있고, 양단부의 고정 부분 중 하나 이상의 부분에 슬롯이 형성되어 있다. 따라서, 슬롯을 따라 고정 부분의 핀 조인트가 소정 거리를 이동할 수 있다. 베인(124)은 대체로 부드러운 곡선을 이루는 외형을 가진 대칭형의 포일의 형태일 수 있지만, 베인(124)의 형상은 이에 한정되지 않고 비대칭 형상을 가지는 것도 가능하다. 이와 같은 베인(124)의 형상 및 기능에 대하여는 도 5 및 도 6에서 후술한다.

플랜지(123)는 터빈 휠(122)의 외측에 배치되며, 터보 차져 내의 터빈(120)과 압축기(110)를 연결하는 동시에, 연소기에서 발생하는 연소가스의 배출 경로를 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 관한 플랜지(123)는, 일 측에 슬롯을 형성하여, 열 변형 방향을 특정 방향으로 유도함으로써, 플랜지(123)와 베인(124)의 접촉, 마모 및 파손이 방지되도록 하는 것을 일 특징으로 한다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 베인(124)의 각도를 조절하기 위하여 유니슨 링, 모터 및 커넥팅 로드 등의 구성 요소가 더 구비될 수 있다. 상세히, 유니슨 링은 모터의 회전에 따라 터빈 스크롤(121)에 소정 각도 이상 회전 가능하게 고정될 수 있다. 유니슨 링은 터빈 스크롤(121)에 배치된 상태로 터빈 휠(122)을 수용하는 중공부가 형성될 수 있다. 한편, 모터는 유니슨 링을 구동하는 기능을 하는 것으로, 스텝 모터와 같이 회전 각도와 회전 방향의 제어가 용이한 회전 구동 수단인 것이 바람직하며, 터빈 스크롤(121)의 외측에 설치된다. 모터의 구동축의 단부에는 소정 지름을 가지는 디스크 또는 링크가 고정된다. 한편, 커넥팅 로드는, 일단은 모터에 고정된 디스크 또는 링크와 회전 가능하게 고정되고, 타단은 유니슨 링의 일 측에 회전 가능하게 고정된다. 여기서, 모터의 구동축은 터빈 휠(122)의 구동축(145)과 평행하게 배치되고, 커넥팅 로드는 모터의 구동축 및 터빈 휠(122)의 구동축(145)을 연결하는 중심선과 소정의 각도를 이루는 상태로 배치되는 것이 바람직하다. 그리고, 커넥팅 로드와 베인(124)에 있어서, 각각의 단부가 회전 가능하게 결합되는 부분은 터빈 휠(122)의 구동축(145) 또는 모터의 구동축과 평행하게 놓이는 구동축을 가지는 핀 조인트로 결합되는 것이 바람직하다.

도 5는 도 4의 베인의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 4의 베인의 구조를 나타내는 측면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 베인(124)은 결합부(124b)와, 날개부(124a)와, 접촉 방지부(125)가 포함되어 형성된다. 그리고, 베인(124)은 플랜지(123)와 소정 정도 이격되도록 형성되어 있다.

베인(124)은 연소 가스가 터빈 휠(122)에 고르게 분사될 수 있도록 조절한다. 상세히, 터빈(120)은 터빈 휠(122)에 분사되는 연소 가스의 유량 등이 변동되는 경우에도 터빈 휠(122)을 적정 속도로 회전시킬 수 있어야 한다. 즉, 연소 가스의 유량이 작은 범위에서도 원하는 연소 가스의 유량 및 압력으로 조절하여, 터빈(120)을 필요한 속도로 회전시킬 수 있어야 한다. 이를 위해서는 터빈 입구 측에 가변 베인을 사용하여 터빈으로 유입되는 연소 가스의 유량 및 압력을 조절하는 것이 필요하다.

이와 같은 이유로 인하여 터빈(120)에는 가변 베인(124)이 설치되는 것이 바람직하다. 가변 베인(124)은 연소 가스가 소정의 압력과 유량으로 터빈 휠(122)에 충돌할 수 있도록 조절해주는 역할을 한다. 그리하여, 터빈 휠(122)이 회전하여 작동 유체의 에너지가 터빈 휠이 고정된 구동축(145)의 회전 에너지로 변환된다.

그리고, 터빈 휠(122)이 회전함에 따라 터빈 휠(122)의 구동축(145)에 일체로 결합된 발전부의 마그네틱 로터(미도시)가 회전한다. 마그네틱 로터는 그 주위에 고정자에 의해 자기장이 형성된 상태에서 회전하게 되고, 이에 따라 마그네틱 로터는 고정자에 의해 형성된 자기장을 변화시키면서 전류를 발생시켜 발전기로서의 기능을 하도록 한다.

그런데 종래 터빈의 경우, 베인의 입구로 유입되는 고온, 고압의 가스로 인 하여, 고온의 터빈 스크롤과 상대적으로 저온인 압축기 하우징 간에 온도차가 발생하였다. 따라서 터빈 스크롤과 압축기 하우징을 연결하는 플랜지의 양측은 서로 다른 정도로 열 변형이 발생하였다. 다시 말하면, 고온인 터빈 스크롤 측의 플랜지는 열 변형이 많이 발생하고, 저온인 압축기 측의 플랜지는 열 변형이 적게 발생하여, 결과적으로 플랜지가 베인 방향으로 변형을 일으키게 되었다. 따라서, 초기에는 상호 간에 일정 정도 이격되도록 형성되어 있는 플랜지와 베인이, 서로 접촉하여 끼임 현상이 발생하게 되어 터빈의 원활한 작동이 불가능하게 되고, 나아가서는 각각의 구조물이 마모 또는 파손되는 문제점이 존재하였다.

따라서, 본 발명에서는 베인(124)의 일 측에 베인(124)과 플랜지(123)의 직접적인 접촉이 방지되도록 하는 접촉 방지부(125)를 구비하여 상기와 같은 문제점을 해결하였다.

상세히, 날개부(124a)는 베인(124)의 몸체를 이루며, 연소가스의 유로를 제공하는 동시에 연소가스의 유동을 제어한다.

결합부(124b)는 날개부(124a)의 외측으로 돌출 형성되고, 터빈 스크롤(121)과 베인(124)이 결합되도록 한다. 다시 말하면, 결합부(124b)가 터빈 스크롤(121) 내부에 삽입됨으로써 베인(124)의 고정 위치가 안정적으로 지지된다.

접촉 방지부(125)는 날개부(124a)의 타 측으로 돌출 형성되어, 베인(124)과 플랜지(123)의 직접적인 접촉을 방지한다. 즉, 날개부(124a)의 일 측, 다시 말하면 날개부(124a)와 플랜지(123)가 마주보는 측면에는 소정의 접촉 방지부(125)가 돌출 형성되어 있다.

여기서, 접촉 방지부(125)는 날개부(124a)와 일체로 형성될 수도 있고, 접촉 방지부(125)와 날개부(124a)가 별도로 형성되어 서로 결합될 수도 있다. 예를 들어, 날개부(124a)에는 소정의 홈(미도시)이 형성되고, 접촉 방지부(125)는 홈에 삽입 가능한 형상으로 형성되어, 별도의 접착 부재 등에 의하여 접촉 방지부(125)와 날개부(124a)가 결합할 수 있다.

이때, 접촉 방지부(125)는 그라파이트(Graphite) 재질로 형성될 수도 있다. 상기 그라파이트(Graphite) 소재의 주원료로 사용되는 카본(carbon)은 공업용 카본 원유에서 추출한 석유 코크스(petroleum coke), 석탄에서 추출한 피치 코크스(pitck cokes) 등을 주원료로 하고 콜타르(coal tar), 피치(pitch), 페놀계 수지 등을 결합재로 하여 성형한 후, 1000~1300℃로 소성하여 제작한다. 이와 같은 그라파이트(Graphite)는 내마모성, 내열성, 강도 등 기계적 특성이 뛰어나고 외부 충격에 강하여 쉽게 부서지지 않으며 두께가 보다 정밀하고 얇다.

본 발명의 일 실시예에 관한 터빈에서는, 베인의 일 측에 그라파이트(Graphite) 소재의 접촉 방지부(125)가 돌출 형성되어 베인(124)과 플랜지(123)의 직접적인 접촉을 방지한다. 즉, 베인(124) 또는 플랜지(123)에 일정 정도 열 변형이 발생하더라도, 베인(124)과 플랜지(123) 사이에 내마모성, 내열성, 강도 등 기계적 특성이 뛰어난 그라파이트(Graphite) 소재의 접촉 방지부(125)가 형성됨으로써, 베인(124)의 날개부(124a)와 플랜지(123)가 닿지 않도록 하여 베인(124)이 부드럽게 회전 및 구동 가능하도록 형성된다.

또한, 도 5 및 도 6에서는 접촉 방지부(125)가 베인(124)에 결합되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 접촉 방지부(125)는 베인(124)의 날개부(124a)와 플랜지(123)의 직접적인 접촉을 방지할 수 있는 위치, 예를 들면 플랜지(123)에서 베인(124)과 마주보는 면에 결합되는 것도 가능하다 할 것이다.

상기와 같은 구조에 의하여, 베인 및 베인의 일 측에 형성되는 플랜지 사이에 끼임 현상이 발생하는 것을 방지하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 이와 같이 플랜지와 베인 사이의 끼임 현상이 방지됨으로써, 터빈이 보다 원활하게 작동하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 불규칙한 열 변형에 의하여 연소가스가 유출되는 것을 방지하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 차등적 열 변형으로 인한 문제점을 해결하기 위하여 베인에 간결한 형상의 접촉 방지부를 형성함으로써, 별도의 구조물을 구비할 필요가 없어지고, 제품의 제조 공정이 간소화되고, 제조 비용이 절감하고, 제품의 신뢰도가 상승하는 효과를 가질 수 있다.

본 발명은 접촉 방지부를 구비함으로써, 플랜지와 베인의 직접적인 접촉이 방지되는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 터빈 스크롤;

   상기 터빈 스크롤 내에 회전 가능하게 배치되는 터빈 휠;

   상기 터빈 휠의 외측에 배치되는 플랜지; 및

   상기 플랜지의 일 측에 설치되고, 회전가능하게 배치되는 복수 개의 베인을 포함하고,

   상기 플랜지와 상기 베인 중 적어도 어느 하나에는, 상기 플랜지와 상기 베인의 접촉을 방지하는 접촉 방지부가 돌출 형성되며,

   상기 접촉 방지부는 상기 플랜지와 상기 베인 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈.
2. 터빈 스크롤;

   상기 터빈 스크롤 내에 회전 가능하게 배치되는 터빈 휠;

   상기 터빈 휠의 외측에 배치되는 플랜지; 및

   상기 플랜지의 일 측에 설치되고, 회전가능하게 배치되는 복수 개의 베인을 포함하고,

   상기 베인에는 상기 플랜지와 상기 베인의 접촉을 방지하는 접촉 방지부가 돌출 형성되어 있고,

   상기 베인은 연소가스의 유로를 제공하는 동시에 연소가스의 유동을 제어하는 날개부를 포함하고, 상기 접촉 방지부는 상기 날개부의 일 측으로부터 돌출 형성되어 있는 터빈.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 접촉 방지부와 상기 날개부는 서로 다른 재질로 형성되어 있는 터빈.
4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 접촉 방지부는 그라파이트(Graphite)를 포함하는 터빈.

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