KR101363975B1 - 버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈 및 그 조립방법 - Google Patents

버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈 및 그 조립방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈 및 그 조립방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 버너 가이드의 외주면 일측에 결합나사를 형성하고, 결합나사와 대응되는 나사가 구비된 결합부재를 라이너에 장착한 후, 버너 조립체를 회전시켜 버너 가이드와 결합부재를 나사결합함으로써, 라이너와 버너 가이드 간의 기밀을 유지하여 압축공기와 연료의 혼합가스가 누출되는 것을 방지하여 마이크로 가스터빈의 효율저하를 방지할 수 있는 버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈 및 그 조립방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 버너(Burner); 상기 버너를 둘러싸서 상기 버너와 결합되고, 단부의 외주면에 결합나사가 구비되는 버너 가이드(Burner Guide); 및 연소기의 라이너(Liner)에 장착되며, 내주면에 상기 결합나사와 대응되는 나사가 구비되는 결합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈을 제공한다.

Description

버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈 및 그 조립방법{Micro gas turbine including burner combination structure and Method for assembling the same}
본 발명은 버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈 및 그 조립방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 버너 가이드의 외주면 일측에 결합나사를 형성하고, 결합나사와 대응되는 나사가 구비된 결합부재를 라이너에 장착한 후, 버너 조립체를 회전시켜 버너 가이드와 결합부재를 나사결합함으로써, 라이너와 버너 가이드 간의 기밀을 유지하여 압축공기와 연료의 혼합가스가 누출되는 것을 방지하여 마이크로 가스터빈의 효율저하를 방지할 수 있는 버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈 및 그 조립방법에 관한 것이다.
집중형의 대형발전소와 달리, 최근에는 분산형 전원으로서 연료전지나 마이크로 가스터빈을 이용한 발전시스템이 각광을 받고 있다. 특히, 마이크로 가스터빈은 동일한 출력을 가진 왕복동식 엔진에 비해 초기투자비가 낮고 소형 경량화를 구현할 수 있으며, 구조가 간단하여 유지보수비가 낮다는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 마이크로 가스터빈의 연소기 주변의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 연소기 라이너(10)의 일측에는 축에 수직인 방향(Radial)으로 점화기(Ignitor)(20)가 장착되어 점화기 역할을 수행하고, 축 방향(Axial)으로 버너(burner)(30)가 장착되어 압축공기와 연료의 혼합가스를 분사한다. 이때, 점화기(20)와 버너(30)는 벨로즈(bellows)(40)에 결합되어 일체로 구성되어 있다.
이러한 일반적인 마이크로 가스터빈의 구조에 의하면 연소기(10)를 둘러싸는 라이너 케이싱(Liner Casing)(50)에 하우징(5)을 조립할 경우, 구조상 미리 점화기(20)와 버너(30)를 장착한 후 하우징(5)을 조립하기 불가능하므로, 라이너 케이싱(50)에 하우징(5)을 먼저 조립한 후 점화기(20)와 버너(30)를 삽입하는 방식으로 이루어지고 있다.
따라서, 버너 가이드(32)의 하단과 라이너(10) 간에는 단순히 물리적인 접촉만 되어 있어 기밀이 유지될 수 없다. 이 경우 압축공기와 연료의 혼합가스가 누출되어 효율이 감소되는 문제점이 있다.
따라서, 버너와 라이너 및 하우징 간의 결합관계를 개선하여 조립이 용이하도록 하고, 버너와 라이너 간의 기밀을 확보할 수 있는 구조 및 조립방법에 대한 기술개발의 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 라이너와 버너 가이드 간의 기밀을 유지하여 압축공기와 연료의 혼합가스가 누출되는 것을 방지하여 마이크로 가스터빈의 효율저하를 방지할 수 있는 마이크로 가스터빈 및 그 조립방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈은 버너(Burner); 상기 버너를 둘러싸서 상기 버너와 결합되고, 단부의 외주면에 결합나사가 구비되는 버너 가이드(Burner Guide); 및 연소기의 라이너(Liner)에 장착되며, 내주면에 상기 결합나사와 대응되는 나사가 구비되는 결합부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로 가스터빈은 상기 버너 가이드의 일부를 둘러싸며, 상기 버너에 결합되는 브래킷(Bracker); 상기 브래킷을 둘러싸며, 일측 단부는 상기 브래킷에 용접되고 타측 단부는 하우징에 용접되는 벨로즈(Bellows)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 가스터빈의 조립방법은 (a) 내주면에 나사가 구비된 결합부재를 연소기 라이너의 축 방향(Axial)에 장착하는 단계; (b) 상기 결합부재 내주면의 나사와 대응되는 결합나사가 외주면 단부에 구비된 버너 가이드에 버너 및 브래킷이 결합된 버너 조립체와 벨로즈를 용접하여 일체화시키는 단계; (c) 상기 버너 조립체와 벨로즈의 일체를 하우징 내부로 삽입한 후, 상기 버너 조립체를 회전시켜 상기 버너 가이드의 결합나사와 상기 결합부재 내주면의 나사를 상호 결합시키는 단계; 및 (d) 상기 벨로즈와 상기 하우징의 접촉부위를 용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 버너 가이드의 외주면 일측에 결합나사를 형성하고, 결합나사와 대응되는 나사가 구비된 결합부재를 라이너에 장착한 후, 버너 조립체를 회전시켜 버너 가이드와 결합부재를 나사결합함으로써, 라이너와 버너 가이드 간의 기밀을 유지하여 압축공기와 연료의 혼합가스가 누출되는 것을 방지하여 마이크로 가스터빈의 효율저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 마이크로 가스터빈의 연소기 주변의 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈의 연소기 주변의 수직단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 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 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈의 연소기 주변의 수직단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈은, 도 2를 참조하면, 하우징(105), 연소기 라이너(110), 점화기 조립체(120), 버너 조립체(Burner Assembly)(130), 벨로즈(Bellows)(140), 라이너 케이싱(Liner Casing)(150)을 포함하여 이루어진다.
하우징(105)은 라이너 케이싱(150)을 커버하면서, 점화기 조립체(120)의 일부와 버너 조립체(130)의 일부가 외부로 노출되도록 한다.
점화기 조립체(120)는 점화기와 점화기 프랜지(Ignitor Frange)를 포함한다.
버너 조립체(130)는 버너(132)와 버너 가이드(134) 및 브래킷(136)을 포함한다.
버너(132)는 일측 단부가 하우징(105) 외부로 노출되고, 타측 단부가 연소기의 라이너(110) 방향으로 배치된다.
버너 가이드(134)는 버너(132)를 둘러싸면서 버너(132)와 결합된다. 버너 가이드(134)의 일측 단부는 결합부재(160)에 결합되고, 타측 단부는 버너(132)에 결합된다. 이때, 버너 가이드(134)의 일측 단부의 외주면에는 결합나사(135)가 구비된다.
브래킷(136)은 버너 가이드(134)의 일부를 둘러싸며, 버너(132)에 결합된다. 구체적으로, 브래킷(136)의 일측 단부는 라이너 케이싱(150)에 밀착되고, 타측 단부는 버너(132)에 결합된다. 도시되지 않았으나, 라이너 케이싱(150)에 밀착되는 브래킷(136)의 일측 단부에도 결합나사를 형성하고, 내주면에 나사가 구비된 결합부재를 라이너 케이싱에 용접 등의 방법으로 장착하여, 브래킷(136)과 라이너 케이싱(150) 간에도 기밀이 유지되도록 구성할 수 있다.
벨로즈(140)는 브래킷(136)을 둘러싸며, 용접 등의 방법에 의해 브래킷(136)과 일체화된다.
결합부재(160)는 라이너(110)에 용접 등의 방법으로 장착된다. 결합부재(160)의 내주면에는 버너 가이드(134)의 일측 단부에 구비된 결합나사(135)와 대응되는 나사가 구비된다..
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 가스터빈의 조립방법에 대해 설명한다.
먼저, 라이너 케이싱(150)의 외부에 하우징(105)을 결합한다(제1 단계).
다음으로, 내주면에 나사가 구비된 결합부재(160)를 연소기의 라이너(110)에 장착한다. 장착방법으로는 용접 등이 사용될 수 있다(제2 단계). 도시되지 않았으나, 라이너 케이싱(150)에도 내주면에 나사가 구비된 결합부재(이하, "제2 결합부재")를 용접 등의 방법으로 추가로 장착할 수 있다.
다음으로, 결합부재(160) 내주면의 나사와 대응되는 결합나사(135)가 외주면 일측에 구비된 버너 가이드(134)에 버너(132)와 브래킷(136)이 결합된 버너 조립체(130)와 벨로즈(140)를 용접하여 일체화시킨다(제3 단계). 버너 가이드(134)의 외주면 일측에 결합나사(135)를 형성하고, 버너 조립체(130)와 벨로즈(140)를 용접하는 제3 단계 공정은 제1 단계 공정 또는 제2 단계 공정 이전에 완료될 수도 있음은 물론이다. 도시되지 않았으나, 브래킷(136)의 외주면 일측에도 추가적으로 결합나사를 형성할 수 있다.
다음으로, 버너 조립체(130)와 벨로즈(140)의 일체를 하우징(105) 내부로 삽입한 후, 버너 조립체(130)를 회전시켜 버너 가이드(134)의 결합나사(135)와 결합부재(160) 내주면의 나사를 상호 결합시킨다(제4 단계). 도시되지 않았으나, 이 과정에서 브래킷의 결합나사와 제2 결합부재 내주면의 나사도 상호 결합될 수 있다.
마지막으로, 벨로즈(140)와 하우징(105)의 접촉부위를 용접한다(제5 단계).
이와 같은 버너 결합구조를 이용하여 마이크로 가스터빈의 연소기 주변을 조립하면 버너 가이드의 단부와 라이너가 단순히 물리적으로 접촉하고 있던 기존의 구조를 탈피하여, 버너 가이드와 결합부재의 나사결합에 의해 버너 가이드와 라이너 간의 기밀이 유지될 수 있다. 그에 따라 압축공기와 연료의 혼합가스의 누출을 방지함으로써 마이크로 가스터빈의 효율 저하를 방지할 수 있다.
즉, 버너 가이드의 단부는 결합부재와 나사결합되어 있고, 벨로즈와 브래킷은 용접에 의해 결합되어 있으며, 벨로즈와 하우징은 용접에 의해 결합되어 있기 때문에 전체적으로 기밀이 유지될 수 있다. 또한, 브래킷과 제2 결합부재간의 나사결합을 추가적으로 형성할 경우, 기밀이 보다 효과적으로 유지될 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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
105 - 하우징 110 - 연소기 라이너
120 - 점화기 조립체 130 - 버너 조립체
140 - 벨로즈 150 - 라이너 케이싱

Claims (3)

  1. 버너(Burner);
    상기 버너를 둘러싸서 상기 버너와 결합되고, 단부의 외주면에 결합나사가 구비되는 버너 가이드(Burner Guide); 및
    연소기의 라이너(Liner)에 장착되며, 내주면에 상기 결합나사와 대응되는 나사가 구비되는 결합부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버너 가이드의 일부를 둘러싸며, 상기 버너에 결합되는 브래킷(Bracker);
    상기 브래킷을 둘러싸며, 일측 단부는 상기 브래킷에 용접되고 타측 단부는 하우징에 용접되는 벨로즈(Bellows)
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버너 결합구조를 구비하는 마이크로 가스터빈.
  3. (a) 내주면에 나사가 구비된 결합부재를 연소기 라이너의 축 방향(Axial)에 장착하는 단계;
    (b) 상기 결합부재 내주면의 나사와 대응되는 결합나사가 외주면 단부에 구비된 버너 가이드에 버너 및 브래킷이 결합된 버너 조립체와 벨로즈를 용접하여 일체화시키는 단계;
    (c) 상기 버너 조립체와 벨로즈의 일체를 하우징 내부로 삽입한 후, 상기 버너 조립체를 회전시켜 상기 버너 가이드의 결합나사와 상기 결합부재 내주면의 나사를 상호 결합시키는 단계; 및
    (d) 상기 벨로즈와 상기 하우징의 접촉부위를 용접하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 가스터빈의 조립방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4582479A (en) 1984-12-31 1986-04-15 The Cadre Corporation Fuel cooled oxy-fuel burner

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