KR101361687B1 - 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동축에 일정간격 이격되며 공간부가 형성되게 설치된 터빈과 압축부를 감싸는 노즐케이싱; 상기 공간부에 설치되며 상기 구동축에 결합된 베어링을 감싸는 하우징; 상기 공간부에 설치되어 상기 하우징을 감싸는 디퓨저케이싱; 및 상기 디퓨저케이싱과 볼트결합되며 터빈부의 사이에 설치되고, 상기 베어링을 구동축에 고정시키는 방열판부;를 포함하는 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈을 제공한다.
본 발명의 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈은, 방열판부가 디퓨저케이싱과 볼트결합되며 터빈부의 사이에 설치되고, 베어링을 구동축에 고정시키되 돌출부에 의해 베어링이 고정됨으로써, 베어링의 고정에 필요했던 스냅링 또는 핀 등의 부재사용의 줄고, 부재의 결합에 따른 가공단계의 공정이 줄어 원가와 인건비 절감 및 베어링의 고정으로 가스터빈의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈{GAS TURBINE HAVING A HEAT RADIATING MEMBER OF FIXING BEARING}

본 발명은 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 방열판부가 디퓨저케이싱과 볼트결합되며 터빈부의 사이에 설치되고, 베어링을 구동축에 고정시키되 돌출부에 의해 베어링이 고정으로 가스터빈의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있는 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 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.

한편, 압축부와 터빈부는 엔진의 소형화를 꾀하기 위하여 밀접하게 대향되어 위치하고 있고, 터빈부와 압축부 사이에는 압축부에서 압축된 공기가 터빈부로 직접 유동되는 것을 막는 것과 동시에 고온의 터빈부에서의 저온의 압축부로의 열유동을 차단하기 위하여 환형의 좁은 공간부가 마련된다.

이 공간부에는 환형의 실링 구조체가 설치되는데, 이러한 실링 구조체를 방열판이라 칭한다. 이 구조체는 압축부와 터빈부 사이에 존재하는 유체 압력차와 열에 의하여 변형이 발생하게 되는데, 고정부와 자유부를 두어 변형이 일어나더라도 터빈부의 백플레이트와 공차를 유지하여야 한다.

통상 방열판이란, 고온부와 저온부의 열을 차폐시키는 장치로서, 그 방식은 방열판의 고정 위치와 용도에 따라 여러 종류가 있다.

터빈부과 압축부를 연결하는 구동축을 지지하며 구동을 윤활작용을 하는 베어링이 터빈부과 압축부 사이에 배치되는데, 종래에 이를 고정하기 위해서는 스냅링을 설치해야 하며 별도의 슬리브 홈을 가공하여야 하여 많은 부재들을 사용함에 따라 구조가 복잡해지는 단점이 있었다.

또한, 스냅링은 베어링을 완벽하게 고정시키는 장치가 아니라 공차범위 내에서 움직임을 발생시켜 베어링의 효율에 영향을 미치고, 결국 가스터빈의 전체적인 효율성을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 방열판부가 디퓨저케이싱과 볼트결합되며 터빈부의 사이에 설치되고, 베어링을 구동축에 고정시키되 돌출부에 의해 베어링이 고정됨으로써, 베어링의 고정에 필요했던 스냅링 또는 핀 등의 부재사용의 줄고, 부재의 결합에 따른 가공단계의 공정이 줄어 원가와 인건비 절감 및 베어링의 고정으로 가스터빈의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있는 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 백플레이트가 방열판의 일측면에 설치되어 냉각공기의 유실을 방지하는 밀폐역할을 하고, 인슐레이션이 방열판과 백플레이트 사이의 공간에 채워져 터빈부에서 발생하는 고열을 압축부로 이동되지 못하도록 하며, 씰이 터빈부와 대향되는 타측면에 형성되어 열의 유동을 제한하며 냉각공기의 배압을 형성시킬 수 있어 가스터빈의 효율을 향상시킬 수 있는 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구동축에 일정간격 이격되며 공간부가 형성되게 설치된 터빈과 압축부를 감싸는 노즐케이싱; 상기 공간부에 설치되며 상기 구동축에 결합된 베어링을 감싸는 하우징; 상기 공간부에 설치되어 상기 하우징을 감싸는 디퓨저케이싱; 및 상기 디퓨저케이싱과 볼트결합되며 터빈부의 사이에 설치되고, 상기 베어링을 구동축에 고정시키는 방열판부;를 포함하는 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈을 제공한다.

또한, 상기 방열판부는, 상기 터빈부의 일단에 일정공간이 형성되게 이격되어 설치된 방열판과, 상기 방열판과 대응되게 형성되어 방열판의 가장자리와 맞닿으며 중심부에 공간이 형성되도록 설치된 백플레이트 및 상기 방열판과 백플레이트 사이의 공간을 채워주고 열의 이동을 차단하는 인슐레이션을 포함하는 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈을 제공한다.

또한, 상기 방열판은, 상기 터빈부와 대향되는 타측면에 형성되어 냉각공기의 배압을 형성하는 씰이 형성된 것을 특징으로 하는 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈을 제공한다.

또한, 상기 방열판은, 상기 구동축을 관통하며 형성된 관통공의 끝단이 일정두께로 상기 압축부에 대향하는 일측면으로 돌출형성된 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부의 내주면은 베어링의 외주면에 밀착되어 상기 베어링을 고정축에 고정시키고, 상기 돌출부의 외주면에는 상기 디퓨저케이싱의 내주면과 밀착결합되는 것을 특징으로 하는 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈을 제공한다.

또한, 냉각공기가 통과될 수 있도록 상기 하우징과 베어링 사이에 설치되어 상기 구동축을 냉각시키며 윤활시키는 포일;을 포함하는 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈을 제공한다.

이와 같은 본 발명의 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈은, 방열판부가 디퓨저케이싱과 볼트결합되며 터빈부의 사이에 설치되고, 베어링을 구동축에 고정시키되 돌출부에 의해 베어링이 고정됨으로써, 베어링의 고정에 필요했던 스냅링 또는 핀 등의 부재사용의 줄고, 부재의 결합에 따른 가공단계의 공정이 줄어 원가와 인건비 절감 및 베어링의 고정으로 가스터빈의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈은, 백플레이트가 방열판의 일측면에 설치되어 냉각공기의 유실을 방지하는 밀폐역할을 하고, 인슐레이션이 방열판과 백플레이트 사이의 공간에 채워져 터빈부에서 발생하는 고열을 압축부로 이동되지 못하도록 하며, 씰이 터빈부와 대향되는 타측면에 형성되어 열의 유동을 제한하며 냉각공기의 배압을 형성시킬 수 있어 가스터빈의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈을 나타낸 측단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈의 방열판부를 나타낸 정면분해사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈의 방열판부를 나타낸 후면분해사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈의 방열판을 나타낸 측단면도이다.

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 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈을 나타낸 측단면도이다.

도 1를 참조하면, 본 발명에 따른 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈은 노즐케이싱(300), 하우징(600), 디퓨저케이싱(400) 및 방열판부(500)를 포함한다.

노즐케이싱(300)은 구동축(10)에 일정간격 이격되며 공간부(20)가 형성되게 설치된 터빈부(100)와 압축부(200)를 감싼다. 또한, 노즐케이싱(300)은 터빈부(100)와 압축부(200)의 사이에 형성된 공간부(20)를 감싸며 터빈부(100)와 압축부(200)를 연결할 수도 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 중심에 구동축(10)이 있고, 우측에 터빈부(100), 좌측에 압축부(200)가 각각 설치되되, 터빈부(100)와 압축부(200)의 사이에 공간부(20)가 형성되도록 설치된다.

하우징(600)은 공간부(20)에 설치되며 구동축(10)에 결합된 베어링(620)을 감싼다.

여기서, 베어링(620)을 고정시키기 위해서 스냅링, 핀 등을 이용하여야 하나, 후술할 방열판(510)에 의해 고정되어 스냅링, 핀 등과 같은 추가적인 부품이 필요지 않다. 또한, 스냅링, 핀 등을 결합하기 위해 가공할 필요가 없어 원가 절감이 가능하다.

디퓨저케이싱(400)은 공간부(20)에 설치되어 하우징(600)을 감싼다. 이때, 노즐케이싱(300)이 외부를 감싸고, 디퓨저케이싱(400)이 하우징(600)을 감싸며 냉각공간(30)이 생기는데 그 냉각공간(30)으로 냉각공기가 유입된다. 여기서, 냉각공간(30)에 유입된 냉각공기의 유실을 방지하기 위하여 후술할 방열판부(500)의 백플레이트(520)가 디퓨저케이싱(400)의 터빈부(100)에 대향하는 끝단에 결합되어 냉각공간(30)을 밀폐시킨다.

방열판부(500)는 디퓨저케이싱(400)과 볼트(540)결합되며 디퓨저케이싱(400)과 터빈부(100)의 사이에 설치되고고, 베어링(620)을 구동축(10)에 고정시킨다.

도 2는 본 발명에 따른 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈의 방열판부를 나타낸 정면분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈의 방열판부를 나타낸 후면분해사시도이고 도 4는 본 발명에 따른 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈의 방열판을 나타낸 측단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 방열판부(500)는 방열판(510), 백플레이트(520) 및 인슐레이션(530)을 포함한다.

방열판(510)은 터빈부(100)의 일단에 일정공간이 형성되게 이격되어 설치된다.

또한, 방열판(510)은 터빈부(100)와 대향되는 타측면에 형성되어 냉각공간(30)에 유입되는 즉, 방열판(510)의 일측면부에 있는 냉각공기의 배압을 형성하는 씰(511)이 형성된다.

씰(511)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 방열판(510)의 중심축을 따라 원호를 그리며 띠형상으로 방열판(510)의 타측면에서 터빈부(100) 측으로 돌출되어 있으며, 다수개로 형성된다.

즉, 씰(511)이 방열판(510)에 형성되어 터빈부(100)에서 발생하는 고열을 냉각시키며 고열이 압축부(200)로 이동되지 못하도록 고열의 유동을 제한한다.

또한, 방열판(510)은 돌출부(512)를 포함하고, 돌출부(512)의 외측으로 후술할 백플레이트(520)와 디퓨저케이싱(400)을 서로 결합시키는 결합공(550)이 형성되며, 결합공(550)에 볼트(540)가 결합된다.

돌출부(512)는 구동축(10)을 관통하여 형성된 관통공(513)의 끝단이 일정두께로 압축부에 대향하는 일측면에 돌출형성된다.

또한, 돌출부(512)의 내주면은 베어링(620)의 외주면에 밀착되어 베어링(620)을 고정축에 고정시키고, 돌출부(512)의 외주면는 디퓨저케이싱(400)의 내주면과 밀착결합되며, 돌출부(512)의 측면은 하우징(600)의 끝단과 밀착되어 하우징(600)을 축방향으로 고정시킨다.

따라서, 본 발명에 따른 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈은, 방열판부(500)가 디퓨저케이싱(400)과 나사결합되며 터빈부(100)의 사이에 설치되고, 베어링(620)을 구동축(10)에 고정시키되 돌출부(512)에 의해 베어링(620)이 고정됨으로써, 베어링(620)의 고정에 필요했던 스냅링 또는 핀 등의 부재사용의 줄고, 부재의 결합에 따른 가공단계의 공정이 줄어 원가와 인건비 절감 및 베어링(620)의 고정으로 가스터빈의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있다.

백플레이트(520)는, 방열판(510)의 중심부와 볼트(540)결합되며, 외측으로 갈수록 방열판(510)의 일측면과 이격되며 가장자리가 노즐케이싱(300)의 일단에 밀착되게 결합된다.

즉, 백플레이트(520)는 상술한 냉각공간(30)에 유입된 냉각공기가 유실되지 않도록 냉각공간(30)과 터빈부(100) 사이에 설치되어 냉각공간(30)을 밀폐시킨다.

또한, 백플레이트(520)의 중앙부에는 볼트(540)가 결합될 수 있도록 결합공(550)이 방열판(510)에 형성된 결합공(550)과 대응되게 형성된다.

인슐레이션(530)은 방열판(510)과 백플레이트(520) 사이에 형성된 공간을 채워주고 열의 이동을 차단한다.

즉, 인슐레이션(530)은 백플레이트(520)가 방열판(510)의 일측면과 대향하는 측면에 용접으로 고정되어 있으며, 터빈부(100)에서 발생하는 고열이 압축부(200)로 이동되지 못하도록 열의 이동을 차단한다.

본 발명에 따른 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈은, 포일(610)을 더 포함한다.

포일(610)은 냉각공기가 통과될 수 있도록 하우징(600)과 베어링(620) 사이에 설치된다.

또한, 포일(610)은 냉각공기가 통과하며 그 냉각공기에 의해 전달되는 열로 구동축(10)을 냉각시키며 윤활시키는 역할을 한다.

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.

10: 구동축 20: 공간부
30: 냉각공간 100: 터빈부
200: 압축부 300: 노즐케이싱
400: 디퓨저케이싱 500: 방열판부
510: 방열판 511: 씰
512: 돌출부 513: 관통공
520: 백플레이트 530: 인슐레이션
540: 볼트 550: 결합공
600: 하우징 610: 포일
620: 베어링

Claims (5)

1. 구동축에 일정간격 이격되며 공간부가 형성되게 설치된 터빈부와 압축부를 감싸는 노즐케이싱;
   상기 공간부에 설치되며 상기 구동축에 결합된 베어링을 감싸는 하우징;
   상기 공간부에 설치되어 상기 하우징을 감싸는 디퓨저케이싱; 및
   상기 디퓨저케이싱과 볼트결합되며, 디퓨저케이싱과 터빈부의 사이에 설치되고, 상기 베어링을 구동축에 고정시키는 방열판부를 포함하고,
   상기 방열판부는,
   상기 터빈부의 일단에 일정공간이 형성되게 이격되어 설치된 방열판과,
   상기 방열판의 중심부와 볼트결합되며, 외측으로 갈수록 방열판의 일측면과 이격되며 가장자리가 노즐케이싱의 일단에 밀착되게 결합된 백플레이트 및
   상기 방열판과 백플레이트 사이의 형성된 공간을 채워주고 열의 이동을 차단하는 인슐레이션을 포함하는, 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 방열판은,
   상기 터빈부와 대향되는 타측면에 형성되어 냉각공기의 배압을 형성하는 씰이 형성된 것을 특징으로 하는, 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈.
4. 제1항에 있어서, 상기 방열판은,
   상기 구동축을 관통하며 형성된 관통공의 끝단이 일정두께로 상기 압축부에 대향하는 일측면에 돌출형성된 돌출부를 포함하고,
   상기 돌출부의 내주면은 베어링의 외주면에 밀착되어 상기 베어링을 고정축에 고정시키고, 상기 돌출부의 외주면은 상기 디퓨저케이싱의 내주면과 밀착결합되는 것을 특징으로 하는, 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈.
5. 제1항에 있어서,
   냉각공기가 통과될 수 있도록 상기 하우징과 베어링 사이에 설치되어 상기 구동축을 냉각시키며 윤활시키는 포일;을 더 포함하는, 베어링의 고정이 가능한 방열판부가 구비된 가스터빈.

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