KR101306057B1 - 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진모듈; 상기 엔진모듈과 일정간격으로 이격되어 일정공간의 공간부가 형성되게 대향되며 설치되는 발전기모듈; 및 상기 공간부에 설치되어 상기 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물;을 포함하고, 상기 다기능 구조물은, 상기 공간부에 설치되며, 구동축에 결합되는 관통홀이 형성된 결합몸체와, 상기 결합몸체의 외주면에 일정높이로 돌출된 돌출부와, 상기 돌출부의 일측 끝단에 환형상으로 형성되어, 상기 엔진모듈의 측부와 결합되는 제1환형체 및 상기 돌출부의 타측 끝단에 환형상으로 형성되어, 상기 발전기모듈의 측부와결합되는 제2환형체를 포함하는 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈을 제공한다.
본 발명에 의하면, 다기능 구조물에 압축공기가 통과하는 메인유로와 냉각공기가 통과하는 냉각유로가 일체형으로 형성됨으로써, 단순한 구조의 다기능 구조물만으로 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하며 지지할 수 있어 추가적인 기계적 구조물의 설치가 필요없고, 조립작업을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

Description

엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈{GAS TURBINE HAVING MULTI-FUNCTIONAL STRUCTURE FOR CONNECTING ENGINE MODULE AND GENERATOR MODULE}

본 발명은 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 다기능 구조물에 압축공기가 통과하는 메인유로와 냉각공기가 통과하는 냉각유로가 일체형으로 형성되어 단순한 구조의 다기능 구조물로 인해 조립작업 및 발전효율을 향상시킬 수 있는 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈에 관한 것이다.

일반적으로 가스터빈엔진은 이상적인 기본 열역학적 사이클인 브레이턴 사이클에 의해서 작동하는 장치로서, 가스 상태의 작동유체를 압축 및 팽창하는 과정에서 동력을 연속적으로 얻어내는 엔진이다. 상기 가스터빈엔진은 윤활유의 소비량이 매우 적으며, 고속운전이 가능하면서도 엔진 구조의 소형화, 집약화를 이룩할 수 있다는 장점 때문에 항공기의 동력기계로서 아주 적합하며, 선박, 산업용으로도 그 응용 분야가 증가하고 있다.

또한, 가스터빈엔진은, 압축부에서 흡입된 외기를 압축하여 이를 연소부로 보내고, 이 연소부에서 점화되어 고온으로 가열되어 에너지 수준이 높아진 공기는 터빈부를 통해 팽창되면서 가스터빈 엔진의 출력을 발생시킨다. 또한, 터빈부에서의 출력은 구동축을 통하여 다시 그 일부가 압축기를 회전시키기 위한 구동원으로 귀환된다.

또한, 그 구동원은 압축기를 다시 회전시키는데 사용도 되지만, 발생한 회전력을 커플링을 통해 발전기에 연결하면 출력을 얻게 된다. 발전기에도 엔진 코어부와 같이 공기베어링이 설치되며 냉각시켜주기 위해 냉각공기가 공기베어링을 통해 유입된다.

엔진부의 회전력을 발전기로 연결시켜주는 역할을 하는 커플링은 유연한 구조로 설계가 되는데, 이는 비틀림과 충격 및 진동부하를 흡수하는 역할을 하기 때문이다. 그래서 커플링을 지지하는 구조는 엔진모듈과 완전 고정 조립되어서는 안되며 자유단을 두어 커플링에 의해 연결되는 구조를 지녀야한다.

보통 스트럿(Strut)은 부품을 지지하는 구조물을 말하는데, 가스터빈에서는 엔진모듈과 발전기 모듈을 지지하는 구조로 쓰이고 있다.

종래의 스트럿구조는 엔진모듈과 발전기 모듈사이에 설치되고, 발전기 냉각공기의 유입구를 추가로 형성하여 메인유로의 유입되는 미약한 유량의 손실과 냉각시키는 부위가 많고 길이가 길어져 냉각효율이 떨어지는 단점이 있었다.

또한, 스트럿의 설치 위치가 압축기의 흡입구의 가까이에 있어 유량의 흐름을 방해시켜 흡입손실의 원인이 될 수 있는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 다기능 구조물에 압축공기가 통과하는 메인유로와 냉각공기가 통과하는 냉각유로가 일체형으로 형성됨으로써, 단순한 구조의 다기능 구조물만으로 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하며 지지할 수 있어 추가적인 기계적 구조물의 설치가 필요없고, 조립작업을 용이하게 할 수 있는 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 결합몸체에 방사형으로 돌출되는 돌출부가 형성되며 압축공기가 통과할 수 있는 메인유로가 형성됨으로써, 발전기모듈에서 흡입되는 압축공기의 흐름에 방해되지 않고 원활한 통과로 압축공기의 손실을 최대한 줄여 발전효율을 극대화 할 수 있는 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 돌출부 상측의 외주면이 개구되어 내부로 냉각공기가 유입되고, 유입된 냉각공기가 통과하며 발전기모듈에 대향하는 돌출부의 측면이 개구되어 냉각공기가 외부로 배출되는 냉각유로가 형성됨으로써, 다기능 구조물이 단순한 구조로 형성되며 메인유로를 통과하는 압축공기의 흐름을 방해하지 않고 냉각공기를 통과시켜 발전기의 내부를 효과적으로 냉각할 수 있어 가스터빈의 효율을 향상시킬 수 있는 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 엔진모듈; 상기 엔진모듈과 일정간격으로 이격되어 일정공간의 공간부가 형성되게 대향되며 설치되는 발전기모듈; 및 상기 공간부에 설치되어 상기 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물;을 포함하고, 상기 다기능 구조물은, 상기 공간부에 설치되며, 구동축에 결합되는 관통홀이 형성된 결합몸체와, 상기 결합몸체의 외주면에 일정높이로 돌출된 돌출부와, 상기 돌출부의 일측 끝단에 환형상으로 형성되어, 상기 엔진모듈의 측부와 결합되는 제1환형체 및 상기 돌출부의 타측 끝단에 환형상으로 형성되어, 상기 발전기모듈의 측부와결합되는 제2환형체를 포함하는 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈을 제공한다.

또한, 상기 돌출부는, 내부가 빈 스트로우 형상으로 형성되되, 상측의 외주면이 개구되어 내부로 냉각공기가 유입되고, 유입된 냉각공기가 통과하며 상기 발전기모듈에 대향하는 측면이 개구되어 외부로 배출되는 냉각유로가 형성되어 발전기의 내부를 냉각할 수 있는 것을 특징으로 하는 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈을 제공한다.

또한, 상기 돌출부는, 상기 결합몸체의 외주면에 돌출되되, 다수개가 일정한 간격으로 이격되어 메인유로가 형성될 수 있도록 방사형으로 돌출되어 압축된 공기가 통과할 때, 압축력을 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈을 제공한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 다기능 구조물에 압축공기가 통과하는 메인유로와 냉각공기가 통과하는 냉각유로가 일체형으로 형성됨으로써, 단순한 구조의 다기능 구조물만으로 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하며 지지할 수 있어 추가적인 기계적 구조물의 설치가 필요없고, 조립작업을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 결합몸체에 방사형으로 돌출되는 돌출부가 형성되며 압축공기가 통과할 수 있는 메인유로가 형성됨으로써, 발전기모듈에서 흡입되는 압축공기의 흐름에 방해되지 않고 원활한 통과로 압축공기의 손실을 최대한 줄여 발전효율을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 돌출부 상측의 외주면이 개구되어 내부로 냉각공기가 유입되고, 유입된 냉각공기가 통과하며 발전기모듈에 대향하는 돌출부의 측면이 개구되어 냉각공기가 외부로 배출되는 냉각유로가 형성됨으로써, 다기능 구조물이 단순한 구조로 형성되며 메인유로를 통과하는 압축공기의 흐름을 방해하지 않고 냉각공기를 통과시켜 발전기의 내부를 효과적으로 냉각할 수 있어 가스터빈의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈을 나타낸 측단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈을 나타낸 사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈의 다기능 구조물을 나타낸 측단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈의 다기능 구조물을 나타낸 정면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈의 메인유로와 냉각유로의 유동을 나타낸 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈을 나타낸 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈은 엔진모듈(100), 발전기모듈(200) 및 다기능 구조물(300)을 포함한다.

엔진모듈(100)은 엔진이 설치되어 있다. 발전기모듈(200)에서 공급되는 압축공기로 운전된다.

발전기모듈(200)은 엔진모듈(100)과 일정간격으로 이격되게 일정공간의 공간부가 형성되게 대향되며 설치된다. 또한, 발전기모듈(200)은 압축공기를 만들어 엔진모듈(100)에 공급한다.

다기능 구조물(300)은 공간부에 설치되어 엔진모듈(100)과 발전기모듈(200)을 연결하며 지지한다. 즉, 다기능 구조물(300)은 단순한 구조로 엔진모듈(100)과 발전기모듈(200)을 연결 및 지지하여 구조적으로 안정성과 기계적 정밀도를 향상시킨다.

도 2는 본 발명에 따른 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈의 다기능 구조물(300)을 나타낸 측단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈의 다기능 구조물(300)을 나타낸 정면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 다기능 구조물(300)은 결합몸체(310)와, 돌출부(320)와, 제1환형체(330) 및 제2환형체(340)를 포함한다.

결합몸체(310)는 공간부에 설치되며, 구동축에 결합되는 관통홀이 형성되어 있다.

돌출부(320)는 결합몸체(310)의 외주면에 일정높이로 돌출된다.

이때, 돌출부(320)는, 결합몸체(310)의 외주면에 돌출되면서 메인유로(324)가 형성되고, 돌출부(320)를 관통하는 냉각유로(321)가 형성된다.

즉, 돌출부(320)는 내부가 빈 스트로우 형상으로 형성되어 냉각유로(321)가 형성되고, 그 냉각유로(321)를 냉각공기가 통과하여 발전기모듈(200)를 냉각시킨다.

또한, 돌출부(320)는, 상측의 외주면이 개구되어 내부로 냉각공기가 유입되고, 유입된 냉각공기가 통과하며 발전기모듈(200)에 대향하는 측면이 개구되어 외부로 배출된다.

즉, 돌출부(320)는 스트로우의 형상으로 형성되며, 상측 외주면이 개구되어 내부와 관통된 유입구(322)가 형성되고, 발전기모듈(200)에 대향하는 측면이 개구되어 내부와 관통된 배출구(323)가 형성된다.

도 5는 본 발명에 따른 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈의 메인유로(324)와 냉각유로(321)의 유동을 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 돌출부(320)로 유입되는 냉각공기는 돌출부(320)의 유입구(322)로 유입된 후, 내부를 통과하고, 돌출부(320)의 배출구(323)로 배출되는 것이다.(도 5의 파란색의 화살표 참조)

따라서, 냉각유로(321)는 돌출부(320)를 관통하여 형성되고, 발전기의 내부를 냉각할 수 있어 후술할 메인유로(324)를 통과하는 압축공기의 흐름을 방해하지 않을 뿐더러, 다기능 구조물(300)이 단순한 구조로 형성될 수 있는 것이다.

또한, 돌출부(320)는 결합몸체(310)의 외주면에 돌출되어 형성되되, 다수개가 일정한 간격으로 이격되어 메인유로(324)가 형성될 수 있도록 방사형으로 돌출되어 형성된다.(도 4 참조)

도 5를 참조하면, 압축공기는 메인유로(324)를 통과할 때, 돌출부(320)가 방사형으로 돌출되어 형성됨으로써 압축공기의 압축력을 유지하며 통과할 수 있는 것이다.(도 5의 빨간색 화살표 참조)

다시 말해, 돌출부(320)는 방사형으로 형성되기 때문에 발전기모듈(200)에서 흡입되는 압축공기의 흐름에 방해되지 않고 원활한 통과로 압축공기의 손실을 최대한 줄여 발전효율을 극대화 할 수 있다.

제1환형체(330)는 돌출부(320)의 일측 끝단에 환형상으로 형성되어, 엔진모듈(100)의 측부와 결합된다.

제2환형체(340)는 돌출부(320)의 타측 끝단에 환형상으로 형성되어, 발전기모듈(200)의 측부와 결합된다.

이로써, 본 발명에 따른 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈은, 압축공기가 통과하는 메인유로(324)와 냉각공기가 통과하는 냉각유로(321)가 일체형으로 형성됨으로써, 단순한 구조의 다기능 구조물(300)만으로 엔진모듈(100)과 발전기모듈(200)을 연결하며 지지할 수 있어 추가적인 기계적 구조물의 설치가 필요없고, 조립작업을 용이하게 할 수고, 가스터빈의 효율을 향상시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동일한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 엔진모듈 200: 발전기모듈
300: 다기능 구조물 310: 결합몸체
320: 돌출부 321: 냉각유로
322: 유입구 323: 배출구
324: 메인유로 330: 제1환형체
340: 제2환형체

Claims (3)

1. 엔진모듈;
   상기 엔진모듈과 일정간격으로 이격되어 일정공간의 공간부가 형성되게 대향되며 설치되는 발전기모듈; 및
   상기 공간부에 설치되어 상기 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물;을 포함하고,
   상기 다기능 구조물은,
   상기 공간부에 설치되며, 구동축에 결합되는 관통홀이 형성된 결합몸체와,
   상기 결합몸체의 외주면에 일정높이로 돌출된 돌출부와,
   상기 돌출부의 일측 끝단에 환형상으로 형성되어, 상기 엔진모듈의 측부와 결합되는 제1환형체 및
   상기 돌출부의 타측 끝단에 환형상으로 형성되어, 상기 발전기모듈의 측부와결합되는 제2환형체를 포함하는 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈.
2. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는,
   내부가 빈 스트로우 형상으로 형성되되, 상측의 외주면이 개구되어 내부로 냉각공기가 유입되고, 유입된 냉각공기가 통과하며 상기 발전기모듈에 대향하는 측면이 개구되어 외부로 배출되는 냉각유로가 형성되어 발전기의 내부를 냉각할 수 있는 것을 특징으로 하는 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈.
3. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는,
   상기 결합몸체의 외주면에 돌출되되, 다수개가 일정한 간격으로 이격되어 메인유로가 형성될 수 있도록 방사형으로 돌출되어 압축된 공기가 통과할 때, 압축력을 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 엔진모듈과 발전기모듈을 연결하는 다기능 구조물이 구비된 가스터빈.

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