KR101557453B1 - 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너 및 그 냉각방법 - Google Patents

가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너 및 그 냉각방법 Download PDF

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Abstract

가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너는, 연료의 연소공간을 제공하도록 터빈과 압축기 사이에 배치되되, 터빈으로 연소가스를 안내하도록 터빈에 연결되는 트랜지션피스에 연결되는 연소실유닛; 연소실유닛의 외부에 복수의 환형공간이 마련되도록 연소실유닛을 감싸면서 배치되며, 복수의 환형공간 중 적어도 어느 하나에 트랜지션피스로부터의 냉각공기가 공급되도록 마련되는 복수의 플로우슬리브유닛; 및 복수의 환형공간 중 적어도 다른 하나로 냉각공기를 공급하여 연소실유닛을 냉각시키도록 복수의 플로우슬리브유닛을 관통하여 배치되는 슬리브 관로유닛을 포함한다.

Description

가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너 및 그 냉각방법{LINER INCLUDING COOLING STRUCTURE PROVIDING DOUBLE SLEEVE OF GAS TURBINE AND COOLING METHOD THEREOF}
본 발명은 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너 및 그 냉각방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터빈을 구동시킬 수 있는 연소가스를 제공할 수 있는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너 및 그 냉각방법에 관한 것이다.
가스터빈은, 공기를 압축하는 압축기에 연소기가 연결되며, 연소기에 터빈이 연결된다. 이러한 압축기, 연소기, 그리고 터빈은 동일한 중심축선 상에 배치된다.
이들 중 연소기는, 연료를 분사하는 연료노즐, 연료노즐이 결합되며 공기와 혼합된 연료를 연소시킬 수 있는 점화플러그, 점화공간을 제공하는 라이너, 그리고 라이너에 연결되어 연소가스를 터빈 측으로 유동시키는 트랜지션피스를 포함한다.
라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함한다. 또한 라이너의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.
한편 라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 이러한 트랜지션피스는, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.
이때 트랜지션피스에는, 고온의 연소가스에 의한 파손이 방지되도록 라이너로 공급되는 압축기의 압축공기가 공급된다. 이러한 트랜지션피스에는, 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너 측으로 유동된다.
라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션피스를 냉각시킨 냉각공기가 유동된다. 또한 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리부에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌한다.
이러한 종래의 라이너는 플로우 슬리브의 냉각 홀들을 통해 공급되는 냉각공기와 트랜지션피스로부터 환형공간을 통과하는 냉각공기가 상호 교차하면서 간섭된다.
이처럼 종래의 라이너는, 라이너의 환형공간에서 상호 교차하는 냉각공기들이 상호 간섭되어 냉각공기 각각의 흐름을 방해하는 요인이 있었으며, 이에 따라 라이너의 연소공간에 대한 냉각효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
한국특허 제10-0753713호
본 발명의 일 실시 예는, 플로우슬리브부터 공급되는 냉각공기와 트랜지션피스로부터 유입되는 냉각공기가 간섭되는 현상이 방지되어 각각의 냉각공기들 상호 간의 주요한 냉각영역 및 유동영역이 분리되므로 냉각성능이 개선되는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너 및 그 냉각방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 연료의 연소공간을 제공하도록 터빈과 압축기 사이에 배치되되, 상기 터빈으로 연소가스를 안내하도록 상기 터빈에 연결되는 트랜지션피스에 연결되는 연소실유닛; 상기 연소실유닛의 외부에 복수의 환형공간이 마련되도록 상기 연소실유닛을 감싸면서 배치되며, 상기 복수의 환형공간 중 적어도 어느 하나에 상기 트랜지션피스로부터의 냉각공기가 공급되도록 마련되는 복수의 플로우슬리브유닛; 및 상기 복수의 환형공간 중 적어도 다른 하나로 냉각공기를 공급하여 상기 연소실유닛을 냉각시키도록 상기 복수의 플로우슬리브유닛을 관통하여 배치되는 슬리브 관로유닛을 포함하는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너가 제공될 수 있다.
상기 트랜지션피스는, 상기 트랜지션피스로부터의 상기 냉각공기가 상기 복수의 환형공간 중 상기 연소실유닛으로부터 이격되어 배치되는 환형공간으로 유입되도록 상기 연소실유닛에 결합되며, 상기 슬리브 관로유닛은, 상기 냉각공기를 상기 복수의 환형공간 중 상기 연소실유닛에 인접한 환형공간으로 유입시키도록 배치될 수 있다.
상기 복수의 플로우슬리브유닛은, 상기 연소실유닛을 감싸는 내부 플로우슬리브; 및 상기 내부 플로우슬리브를 감싸는 외부 플로우슬리브를 포함하며, 상기 복수의 환형공간은, 상기 연소실유닛과 상기 내부 플로우슬리브 사이에 배치되는 내부 환형공간과 상기 내부 플로우슬리브와 상기 외부 플로우슬리브 사이에 배치되는 외부 환형공간으로 마련될 수 있다.
상기 외부 플로우슬리브에는, 상기 압축기로부터의 냉각공기가 유입되도록 홀들이 마련되며,
상기 슬리브 관로유닛은, 상기 외부 플로우슬리브로부터 상기 내부 플로우슬리브까지 상기 홀들 중 어느 하나에 배치될 수 있다.
상기 슬리브 관로유닛은, 상기 연소실유닛의 외곽으로부터 유입되는 냉각공기가 상기 내부 환형공간으로 유입되어 상기 연소실유닛의 외벽부를 따라 유동되도록 곡선형상의 경사진 곡선형상의 유동통로를 제공할 수 있다.
상기 슬리브 관로유닛의 상기 냉각공기의 유동방향에 교차하는 라인에 대한 단면은, 상기 트랜지션피스로부터 유입되는 냉각공기의 유입방향 측으로 좁아지도록 마련될 수 있다.
상기 슬리브 관로유닛의 단면은, 삼각형상, 달걀형상, 및 마름모 형상 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 슬리브 관로유닛은, 상기 트랜지션피스로부터 유입되는 상기 냉각공기에 대한 유동저항이 줄어들도록 또는 냉각공기의 온도가 하강되도록 상단부 및 하단부로부터 중앙부로 단면이 좁아지는 오리피스 형상을 가질 수 있다.
상기 복수의 플로우슬리브유닛에는, 냉각핀이 배치될 수 있다.
상기 연소실유닛은, 연료가 공기와 혼합되어 점화되는 화염통; 및 상기 압축기의 압축공기가 상기 냉각공기로 유입되도록 마련되며, 상기 플로우슬리브유닛을 사이에 두고 상기 화염통을 감싸도록 상기 화염통의 외부에 배치되는 공기케이싱을 포함하며, 상기 화염통에는, 냉각핀이 배치될 수 있다.
상기 냉각핀에는, 상기 냉각공기가 통과하도록 냉각통로가 마련될 수 있다.
상기 냉각핀에는, 상기 냉각공기에 대한 유동저항을 줄일 수 있도록 원형의 홈 또는 돌기가 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 연료의 연소가 진행되는 동안 상기 압축기로부터 공급되는 냉각공기와 상기 트랜지션피스를 통과한 냉각공기에 의해 상기 연소실유닛을 냉각시키되, 상기 복수의 플로우슬리브유닛에 의해 마련되는 복수의 환형공간 중 어느 하나로는 상기 트랜지션피스로부터 유동되는 냉각공기를 유입시키며, 상기 복수의 환형공간 중 다른 하나로는 상기 복수의 플로우슬리브유닛을 관통하여 배치되는 상기 슬리브 관로유닛에 의해 상기 압축기로부터 공급되는 냉각공기를 공급하며, 상기 압축기와 상기 트랜지션피스로부터의 냉각공기는 유동방향을 상호 교차시키며 유동원으로부터의 유동라인들을 상호 분리하는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너의 냉각방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 플로우슬리브부터 공급되는 냉각공기와 트랜지션피스로부터 유입되는 냉각공기가 간섭되는 현상이 방지되어 각각의 냉각공기들 상호 간의 주요한 냉각영역 및 유동영역이 분리되므로 냉각성능이 개선되는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너 및 그 냉각방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 라이너의 복수의 플로우슬리브유닛에 대한 확대도이다.
도 3은 도 2의 슬리브 관로유닛의 단면도이다.
도 4는 도 2의 슬리브 관로유닛의 다른 단면도이다.
도 5는 도 2의 슬리브 관로유닛의 또 다른 단면도이다.
도 6은 도 1의 다른 실시 예에 따른 라이너의 복수의 플로우슬리브유닛에 대한 확대도이다.
도 7은 도 1의 또 다른 실시 예에 따른 라이너의 복수의 플로우슬리브유닛에 대한 확대도이다.
도 8은 도 6의 다른 실시 예에 따른 냉각핀의 확대도이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시 예들을 설명한다. 후술되는 본 발명의 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시 예에 관련하여 다른 실시 예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시 예에 따른 가스터빈(미도시)의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너(110)는, 연소기(100)의 내부에 배치된다. 이러한 라이너(110)는 연소실유닛(120), 복수의 플로우슬리브유닛(121), 그리고 슬리브 관로유닛(130)을 포함한다.
이들 중 연소실유닛(120)은, 연료의 연소공간을 제공하면서 터빈(미도시)과 압축기(미도시) 사이에 배치되며, 터빈(미도시)으로 연소가스를 안내하도록 터빈(미도시)에 연결되는 트랜지션피스(112)에 연결되고, 트랜지션피스(112)는 트랜지션피스 내벽(113)과 트랜지션피스 슬리브(114)를 포함하며, 연소실유닛(120)에는 연소공간에 분사되는 연료를 점화시키기 위한 점화플러그(111)와 연료노즐(미지시)이 결합된다.
이러한 연소실유닛(120)은, 연료의 연소가 진행되는 동안 압축기(미도시)로부터 공급되는 냉각공기와 트랜지션피스(112)를 통과한 냉각공기에 의해 냉각될 수 있다. 이러한 연소실유닛(120)의 냉각은, 공기와 혼합된 연료의 희박연소를 유발시켜 녹스(NOx)를 포함하는 오염물질의 발생을 저감시킬 수 있다.
또한 복수의 플로우슬리브유닛(121)은, 연소실유닛(120)의 외부에 복수의 환형공간(125)이 마련되도록 연소실유닛(120)을 감싸면서 배치되며, 복수의 환형공간(125) 중 적어도 어느 하나에 트랜지션피스(112)로부터의 냉각공기가 공급되도록 마련된다.
본 실시 예에 따르면, 복수의 플로우슬리브유닛(121)에 의해 마련되는 복수의 환형공간(125)에는, 각각 압축기(미도시)의 냉각공기와 트랜지션피스(112)로부터 유동되는 냉각공기가 각각 유입될 수 있다.
이러한 압축기(미도시)와 트랜지션피스(112)로부터의 냉각공기는, 유동방향이 상호 교차하므로 유동원으로부터의 유동라인들이 상호 분리될 때 상호 간의 간섭에 의한 유동저항이 줄어들 수 있다.
이를 위해서 슬리브 관로유닛(130)은, 복수의 환형공간(125) 중 적어도 다른 하나로 냉각공기를 공급하여 연소실유닛(120)을 냉각시키도록 복수의 플로우슬리브유닛(121)을 관통하여 배치된다.
본 실시 예에 따른 슬리브 관로유닛(130)은, 후술되는 바와 같이 복수의 플로우슬리브유닛(121)의 외곽으로부터 유입 가능한 압축기(미도시)로부터 유입된 압축공기, 즉 냉각공기를 트랜지션피스(112)로부터의 냉각공기와 분리시켜 연소실유닛(120)의 외벽부까지 안내할 수 있다.
이처럼 전술한 바와 같은 본 실시 예에 따른 가스터빈(미도시)의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너(110)는, 플로우슬리브유닛(121)의 외곽으로부터 공급되는 냉각공기와 트랜지션피스(112)로부터 유입되는 냉각공기가 간섭되는 현상을 방지하여, 냉각공기의 간섭에 따른 유동저항을 줄이어 연소실유닛(120)의 내부에 대한 냉각성능을 개선시킬 수 있다.
본 실시 예에서는, 슬리브 관로유닛(130)이 단면으로 도시되어 있을 뿐, 냉각공기의 전반적인 유로가 도시되어 있진 않으나, 연소실유닛(120)의 외벽부에 대해 원주방향으로 배치되어 있는 유로들을 평면 상에 투영할 때, 압축기로부터 유동되어온 냉각공기의 일부가 슬리브 관로유닛(130)에 의해서 복수의 환형공간(125) 중 안쪽의 내부 환형공간(126)으로 유동되는 유로가 마련되며, 다른 일부가 트랜지션피스(112)로부터의 냉각공기와 합류되도록 외부 환형공간(127)으로 유동 가능한 유로가 마련된다.
이하 본 실시 예에 따른 가스터빈(미도시)의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너(110)의 구성요소들을 살펴본다.
다시 도 1과 도 2를 참조하면, 먼저 라이너(110) 연결되는 트랜지션피스(112)는, 트랜지션피스 내벽(113)과 트랜지션피스 슬리브(114) 사이의 공간으로부터의 냉각공기가 복수의 환형공간(125) 중 연소실유닛(120)으로부터 이격되어 배치되는 하나의 환형공간으로 유입되도록 연소실유닛(120)에 결합된다.
즉 트랜지션피스(112)의 환형공간을 따라 유동된 냉각공기는 연소실유닛(120)과 떨어진 후술되는 외부 환형공간(127)으로 유입되어 전술한 복수의 플로우슬리브유닛(121)을 냉각시킬 수 있다. 이러한 트랜지션피스(112)의 냉각공기는 복수의 플로우슬리브유닛(121)의 냉각을 위한 유동영역으로 흐르게 된다.
이때 이러한 트랜지션피스(112)의 냉각공기는, 슬리브 관로유닛(130)을 통과한 후 후술되는 내부 플로우슬리브(122)에 간격을 두고 형성되는 홀들(미도시)을 통해 내부 환형공간(126)으로 일부가 유입되어 내부 환형공간(126)을 냉각하는데 사용될 수 있다.
이러한 구조를 제공하는 본 실시 예에 따른 복수의 플로우슬리브유닛(121)은, 연소실유닛(120)을 감싸는 내부 플로우슬리브(122)와, 내부 플로우슬리브(122)를 감싸는 외부 플로우슬리브(123)를 포함할 수 있다.
이에 따라 복수의 환형공간(125)은, 연소실유닛(120)과 내부 플로우슬리브(122) 사이에 배치되는 내부 환형공간(126)과 내부 플로우슬리브(122)와 외부 플로우슬리브(123) 사이에 배치되는 외부 환형공간(127)으로 배치될 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 내부 환형공간(126)으로 압축기(미도시)의 냉각공기가 유입되며, 외부 환형공간(127)으로 압축기(미도시)로부터 트랜지션피스(112)를 통과한 냉각공기가 유입된다.
본 실시 예에 따른 복수의 플로우슬리브유닛(121)을 관통하도록 배치되는 슬리브 관로유닛(130)은, 냉각공기를 복수의 환형공간(125) 중 연소실유닛(120)에 인접한 내부 환형공간(126)으로 유입시키도록 배치된다.
즉 본 실시 예에 다른 외부 플로우슬리브(123)에는, 압축기로부터의 냉각공기가 유입되도록 홀들(미도시)이 마련된다. 이때 슬리브 관로유닛(130)은 외부 플로우슬리브(123)로부터 내부 플로우슬리브(122)까지 외부 플로우슬리브(123)의 홀들 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다.
이에 따라 압축기의 냉각공기는, 외부 플로우슬리브(123)의 홀들을 통해 유입됨과 동시에, 일부는 슬리브 관로유닛(130)을 통해 바로 내부 환형공간(126)으로 유입될 수 있으며, 나머지는 외부 환형공간(127)으로 유입되어 흐르거나, 내부 플로우슬리브(122)의 홀들을 통해 내부 환형공간(126)으로 유동될 수 있다.
본 실시 예에 따르면 슬리브 관로유닛(130)은, 주로 트랜지션피스(112)에 인접한 영역에서 외부 플로우슬리브(123)로부터 내부 플로우슬리브(122)까지 배치될 수 있다.
이에 따라 압축기(미도시)의 냉각공기는, 외부 플로우슬리브(123) 및 내부 플로우슬리브(122)를 통과하여 내부 환형공간(126)으로 유동될 수 있다.
이러한 슬리브 관로유닛(130)은, 연소실유닛(120)의 외곽으로부터 유입되는 냉각공기가 내부 환형공간(126)으로 유입되어 연소실유닛(120)의 외벽부를 따라 유동되도록 곡선형상의 경사진 곡선형상의 유동통로(133)를 제공할 수 있다.
즉 냉각공기는 냉각공기의 유동방향으로 치우친 경사진 곡선형상의 유동통로(133)를 따라 유입되어 이에 의해 연소실유닛(120)의 외벽부를 따른 유동으로 부드럽게 안내될 수 있다.
또한 전술한 본 실시 예에 따른 슬리브 관로유닛(130)은, 냉각공기에 대한 입구 및 출구 측보다 입구와 출구 사이의 관로 내경이 좁게 마련될 수 있다.
이처럼 관로 내경이 좁게 형성됨으로써 통과하는 냉각공기는 이상 기체의 단열팽창 현상과 같은 압력저하와 속도증가에 따른 부피팽창으로 내부 환형공간(126)에 유입 시에 온도가 하강될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 더 참조하면, 전술한 슬리브 관로유닛(130)은, 통과하는 냉각공기의 유동방향에 교차하는 라인에 대한 단면이 트랜지션피스(112)로부터 유입되는 냉각공기의 유입방향 측으로 좁아지도록 형성될 수 있다.
이에 따라 트랜지션피스(112)로부터 유입되는 냉각공기에 대한 슬리브 관로유닛(130)의 유동저항이 줄어들 수 있으며, 냉각공기의 유동 측면에서는 슬리브 관로유닛(130)의 유동저항에 의한 유동손실이 줄어들 수 있다.
이를 위한 본 실시 예에 따른 슬리브 관로유닛(130)의 단면은, 몇 가지 예로서 삼각형상, 달걀형상, 및 마름모 형상 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
즉 도 3에 도시된 바와 같이, 슬리브 관로유닛(130)은, 트랜지션피스(112) 측으로 점차 단면이 좁아지는 삼각형상으로 형성될 수 있다.
또한 도 4에 도시된 바와 같이, 슬리브 관로유닛(130)은, 트랜지션피스(112) 측으로 점차 단면이 좁아지는 달걀형상으로 마련될 수 있다.
또한 도 5에 도시된 바와 같이, 슬리브 관로유닛(130)은, 트랜지션피스(112) 측으로 점차 단면이 좁아질 뿐만 아니라 반대 측으로도 단면이 점차 좁아지는 마름모 형상으로 마련될 수 있다.
이러한 슬리브 관로유닛(130)의 단면형상은, 전술한 바와 같이 한정되진 않으며 연소실유닛(120)을 따라 유동되는 냉각공기에 대한 다른 부재들의 유동저항을 줄일 수 있는 단면구조로 제공될 수도 있다.
도 1과 도 6을 참조하면, 전술한 실시 예뿐만 아니라 본 발명의 다른 실시 예에 따른 연소실유닛(120)은, 연료가 공기와 혼합되어 점화되는 화염통(135)과, 압축기(미도시)의 압축공기가 냉각공기로 유입되도록 마련되며 복수의 플로우슬리브유닛(121)을 사이에 두고 화염통(135)을 감싸도록 화염통(135)의 외부에 배치되는 공기케이싱(140)을 포함한다.
이러한 화염통(135)에는, 냉각영역을 확장하는 냉각핀(137)이 배치될 수 있다. 또한 이러한 냉각핀(137)에는, 냉각공기가 통과하도록 냉각통로(139)가 마련될 수 있다.
이에 따라 화염통(135)에 대한 냉각공기의 냉각효율이 향상될 수 있다.
한편, 도 1과 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 슬리브 관로유닛(231)은, 전술한 트랜지션피스(112)로부터 유입되는 냉각공기에 대한 유동저항이 줄어들도록 또는 냉각공기의 온도가 하강되도록 상단부(233) 및 하단부(234)로부터 중앙부(232)로 단면이 좁아지는 오리피스 형상을 가질 수 있다.
이러한 오리피스 형상은, 냉각공기의 유동속도가 가장 빠른 중앙부(232)에서의 단면을 상단부(233) 및 하단부(234)보다 줄이는 유동구조로서 제공될 수 있을 뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 통과하는 냉각공기의 단열팽창에 따른 온도를 낮추는 유동구조로 제공된다.
다시, 도 1과 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 복수의 플로우슬리브유닛(321)에는, 냉각공기의 스트림라인(stream line)을 따른 냉각핀(325)이 배치될 수 있다. 이러한 냉각핀(325)은, 내부 플로우 슬리브(322)의 냉각면적을 확장하여 냉각공기에 의한 내부 플로우 슬리브(322)의 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 전술한 실시 예들에 따른 냉각핀(325)에는, 냉각공기에 대한 유동저항을 줄일 수 있도록 원형의 홈(327) 또는 돌기(미도시)가 더 마련될 수 있다. 이러한 원형의 홈(327) 또는 돌기(미도시)는, 냉각공기의 속도증가에 따른 표면에서 경계층의 성장을 줄이어 유동손실을 감소시킬 수 있다.
한편, 본 실시 예에 따른 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너의 냉각방법은, 전술한 냉각공기에 의한 연소실유닛(120)의 냉각과정에 의해 설명된다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.
100: 연소기 110: 라이너
111: 점화플러그 112: 트랜지션피스
113: 트랜지션피스 내벽 114: 트랜지션피스 슬리브
120: 연소실유닛 121: 플로우슬리브유닛
122: 내부 플로우슬리브
123: 외부 플로우슬리브 125: 복수의 환형공간
126: 내부 환형공간 127: 외부 환형공간
130: 슬리브 관로유닛 133: 곡선형상의 유동통로
135: 화염통 137: 냉각 핀
139: 냉각통로 140: 공기케이싱
231: 슬리브 내부관로 232: 중앙부
233: 상단부 234: 하단부
321: 플로슬리브유닛 322: 내부 플로우 슬리브
325: 냉각핀 327: 홈

Claims (13)

  1. 연료의 연소공간을 제공하도록 터빈과 압축기 사이에 배치되되, 상기 터빈으로 연소가스를 안내하도록 상기 터빈에 연결되는 트랜지션피스에 연결되는 연소실유닛;
    상기 연소실유닛의 외부에 복수의 환형공간이 마련되도록 상기 연소실유닛을 감싸면서 배치되며, 상기 복수의 환형공간 중 적어도 어느 하나에 상기 트랜지션피스로부터의 냉각공기가 공급되도록 마련되는 복수의 플로우슬리브유닛; 및
    상기 복수의 환형공간 중 적어도 다른 하나로 냉각공기를 공급하여 상기 연소실유닛을 냉각시키도록 상기 복수의 플로우슬리브유닛을 관통하여 배치되는 슬리브 관로유닛을 포함하며,
    상기 복수의 플로우슬리브유닛은,
    상기 연소실유닛을 감싸는 내부 플로우슬리브; 및
    상기 내부 플로우슬리브를 감싸는 외부 플로우슬리브를 포함하며,
    상기 복수의 환형공간은,
    상기 연소실유닛과 상기 내부 플로우슬리브 사이에 배치되는 내부 환형공간과 상기 내부 플로우슬리브와 상기 외부 플로우슬리브 사이에 배치되는 외부 환형공간으로 마련되며,
    상기 트랜지션피스는 트랜지션피스 내벽과 트랜지션피스 슬리브를 포함하되,
    상기 트랜지션피스는 상기 트랜지션피스 내벽과 프랜지션피스 슬리브 사이의 공간으로부터의 냉각공기가 상기 외부 환형공간으로 유입되도록 상기 연소실유닛에 결합되며,
    상기 슬리브 관로유닛은 트랜지션피스 슬리브 외부로부터의 냉각공기가 상기 내부 환형공간으로 유입되도록 배치되며,
    상기 외부 플로우슬리브에는, 상기 압축기로부터의 냉각공기가 유입되도록 홀들이 마련되며,
    상기 슬리브 관로유닛은, 상기 외부 플로우슬리브로부터 상기 내부 플로우슬리브까지 상기 홀들 중 어느 하나에 배치되는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 슬리브 관로유닛은, 상기 연소실유닛의 외곽으로부터 유입되는 냉각공기가 상기 내부 환형공간으로 유입되어 상기 연소실유닛의 외벽부를 따라 유동되도록 곡선형상의 경사진 곡선형상의 유동통로를 제공하는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 슬리브 관로유닛의 상기 냉각공기의 유동방향에 교차하는 라인에 대한 단면은, 상기 트랜지션피스로부터 유입되는 냉각공기의 유입방향 측으로 좁아지도록 마련되는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 슬리브 관로유닛의 단면은, 삼각형상, 달걀형상, 및 마름모 형상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 슬리브 관로유닛은, 상기 트랜지션피스로부터 유입되는 상기 냉각공기에 대한 유동저항이 줄어들도록 또는 냉각공기의 온도가 하강되도록 상단부 및 하단부로부터 중앙부로 단면이 좁아지는 오리피스 형상을 갖는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너.
  9. 연료의 연소공간을 제공하도록 터빈과 압축기 사이에 배치되되, 상기 터빈으로 연소가스를 안내하도록 상기 터빈에 연결되는 트랜지션피스에 연결되는 연소실유닛;
    상기 연소실유닛의 외부에 복수의 환형공간이 마련되도록 상기 연소실유닛을 감싸면서 배치되며, 상기 복수의 환형공간 중 적어도 어느 하나에 상기 트랜지션피스로부터의 냉각공기가 공급되도록 마련되는 복수의 플로우슬리브유닛; 및
    상기 복수의 환형공간 중 적어도 다른 하나로 냉각공기를 공급하여 상기 연소실유닛을 냉각시키도록 상기 복수의 플로우슬리브유닛을 관통하여 배치되는 슬리브 관로유닛을 포함하며,
    상기 복수의 플로우슬리브유닛은,
    상기 연소실유닛을 감싸는 내부 플로우슬리브; 및
    상기 내부 플로우슬리브를 감싸는 외부 플로우슬리브를 포함하며,
    상기 복수의 환형공간은,
    상기 연소실유닛과 상기 내부 플로우슬리브 사이에 배치되는 내부 환형공간과 상기 내부 플로우슬리브와 상기 외부 플로우슬리브 사이에 배치되는 외부 환형공간으로 마련되며,
    상기 트랜지션피스는 트랜지션피스 내벽과 트랜지션피스 슬리브를 포함하되,
    상기 트랜지션피스는 상기 트랜지션피스 내벽과 프랜지션피스 슬리브 사이의 공간으로부터의 냉각공기가 상기 외부 환형공간으로 유입되도록 상기 연소실유닛에 결합되며,
    상기 슬리브 관로유닛은 트랜지션피스 슬리브 외부로부터의 냉각공기가 상기 내부 환형공간으로 유입되도록 배치되며,
    상기 복수의 플로우슬리브유닛에는, 냉각핀이 배치되는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 연소실유닛은,
    연료가 공기와 혼합되어 점화되는 화염통; 및
    상기 압축기의 압축공기가 상기 냉각공기로 유입되도록 마련되며, 상기 플로우슬리브유닛을 사이에 두고 상기 화염통을 감싸도록 상기 화염통의 외부에 배치되는 공기케이싱을 포함하며,
    상기 화염통에는, 냉각핀이 배치되는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너.
  11. 제9 항 또는 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각핀에는, 상기 냉각공기가 통과하도록 냉각통로가 마련되는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너.
  12. 제9 항 또는 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각핀에는, 상기 냉각공기에 대한 유동저항을 줄일 수 있도록 원형의 홈 또는 돌기가 마련되는 가스터빈의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너.
  13. 가스터빈 라이너의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너의 냉각방법으로서,
    상기 라이너는,
    연료의 연소공간을 제공하도록 터빈과 압축기 사이에 배치되되, 상기 터빈으로 연소가스를 안내하도록 상기 터빈에 연결되는 트랜지션피스에 연결되는 연소실유닛;
    상기 연소실유닛의 외부에 복수의 환형공간이 마련되도록 상기 연소실유닛을 감싸면서 배치되며, 상기 복수의 환형공간 중 적어도 어느 하나에 상기 트랜지션피스로부터의 냉각공기가 공급되도록 마련되는 복수의 플로우슬리브유닛; 및
    상기 복수의 환형공간 중 적어도 다른 하나로 냉각공기를 공급하여 상기 연소실유닛을 냉각시키도록 상기 복수의 플로우슬리브유닛을 관통하여 배치되는 슬리브 관로유닛을 포함하며,
    상기 복수의 플로우슬리브유닛은,
    상기 연소실유닛을 감싸는 내부 플로우슬리브; 및
    상기 내부 플로우슬리브를 감싸는 외부 플로우슬리브를 포함하며,
    상기 복수의 환형공간은,
    상기 연소실유닛과 상기 내부 플로우슬리브 사이에 배치되는 내부 환형공간과 상기 내부 플로우슬리브와 상기 외부 플로우슬리브 사이에 배치되는 외부 환형공간으로 마련되며,
    상기 트랜지션피스는 트랜지션피스 내벽과 트랜지션피스 슬리브를 포함하되,
    상기 트랜지션피스는 상기 트랜지션피스 내벽과 프랜지션피스 슬리브 사이의 공간으로부터의 냉각공기가 상기 외부 환형공간으로 유입되도록 상기 연소실유닛에 결합되며,
    상기 슬리브 관로유닛은 트랜지션피스 슬리브 외부로부터의 냉각공기가 상기 내부 환형공간으로 유입되도록 배치되며,
    연료의 연소가 진행되는 동안 상기 압축기로부터 공급되는 냉각공기와 상기 트랜지션피스를 통과한 냉각공기에 의해 상기 연소실유닛을 냉각시키되, 상기 복수의 플로우슬리브유닛에 의해 마련되는 복수의 환형공간 중 어느 하나로는 상기 트랜지션피스로부터 유동되는 냉각공기를 유입시키며, 상기 복수의 환형공간 중 다른 하나로는 상기 복수의 플로우슬리브유닛을 관통하여 배치되는 상기 슬리브 관로유닛에 의해 상기 압축기로부터 공급되는 냉각공기를 공급하며, 상기 압축기와 상기 트랜지션피스로부터의 냉각공기는 유동방향을 상호 교차시키며 유동원으로부터의 유동라인들을 상호 분리하는 가스터빈 라이너의 이중벽 슬리브 냉각구조를 구비한 라이너의 냉각방법.
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