KR101584156B1 - Seal for gas turbine and seal assembly having the same - Google Patents

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KR101584156B1 KR1020140186145A KR20140186145A KR101584156B1 KR 101584156 B1 KR101584156 B1 KR 101584156B1 KR 1020140186145 A KR1020140186145 A KR 1020140186145A KR 20140186145 A KR20140186145 A KR 20140186145A KR 101584156 B1 KR101584156 B1 KR 101584156B1
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김병수
정창환
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주식회사 포스코
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Abstract

The present invention relates to a seal for a gas turbine, and a seal assembly including the same, capable of sealing a gap between the inner surface of a gas turbine and a blade, installed on the inner surface of the gas turbine to be connected to a rotor. The seal assembly includes: a casing including a combination groove formed into a ring shaped groove along the edge of the inner surface, and a gas hole supplying high pressure gas to the combination groove; and a seal ring sealing a gap between the casing and the blade, installed in the combination groove to be connected to the rotor. The seal ring includes: a non-penetrable seal part formed outside the sealing ring, and heading for the casing; a porous seal part formed inside the non-penetrable seal part; and a ring-shaped balance groove formed between the non-penetrable seal part and the porous seal part, and having the same central axis as the seal ring. The high pressure gas is supplied to the balance groove through the gas hole, therefore, sealing is performed while there is not contact between a blade tip, formed at an end part of the blade, and the non-penetrable seal part.

Description

가스 터빈용 씨일 및 이를 구비하는 씨일 조립체{SEAL FOR GAS TURBINE AND SEAL ASSEMBLY HAVING THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a seal for a gas turbine,

본 발명은 가스 터빈용 씨일 및 이를 구비하는 씨일(seal) 조립체에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 연소가스가 이동하는 터빈의 내부와 블레이드 사이를 씰링(sealing)하는 터빈용 씨일 및 이를 구비하는 씨일 조립체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a seal for a gas turbine and a seal assembly comprising the same, and more particularly, to a seal assembly for a turbine, which seals between an inside of a turbine in which a combustion gas moves, .

가스 터빈은 연소기로부터 인입된 고온, 고압의 연소가스를 블레이드와 충돌시킴으로써 터빈 출력축을 회전시켜 동력을 얻는 장치이다.The gas turbine is a device for obtaining the power by rotating the turbine output shaft by colliding the high-temperature and high-pressure combustion gas introduced from the combustor with the blade.

가스 터빈은 씨일(seal) 성능 향상을 도모하여 터빈의 성능을 향상시킬 수 있다.The gas turbine can improve the performance of the turbine by improving the seal performance.

도 1은 종래의 가스 터빈의 씨일 구조를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a seal structure of a conventional gas turbine.

연소가스가 블레이드(11)에 충돌되지 않고 블레이드(11)의 선단부와 가스 터빈의 케이싱(20) 사이로 누출되면, 연소가스의 에너지가 낭비되는 문제점이 발생한다. 이러한 연소가스의 누출을 방지하기 위하여 블레이드(11)와 케이싱(20) 사이의 씰링(sealing)이 요구된다.When the combustion gas leaks between the leading end of the blade 11 and the casing 20 of the gas turbine without colliding with the blade 11, the energy of the combustion gas is wasted. Sealing between the blade 11 and the casing 20 is required to prevent leakage of such combustion gas.

종래에는 블레이드(11)와 케이싱(20) 사이를 씰링하기 위하여, 블레이드팁(12)에 뾰족한 돌기 형상의 씨일(13)을 형성시켜 케이싱(20)의 슈라우드(30)에 밀착시키거나, 케이싱(20)에 슈라우드(30)를 장착하고 슈라우드(30)에 씨일(31)을 설치하여 블레이드팁(12)에 밀착시키는 방법이 이용되었다. Conventionally, in order to seal between the blade 11 and the casing 20, a sharp protrusion 13 is formed on the blade tip 12 so as to be brought into close contact with the shroud 30 of the casing 20, A shroud 30 is mounted on the shroud 20 and a seal 31 is provided on the shroud 30 to be brought into close contact with the blade tip 12.

가스 터빈이 작동하면, 블레이드(11)의 씨일(13)은 케이싱(20)에 연결된 슈라우드(30)와 접촉하며, 슈라우드(30)의 씨일(31)은 블레이드팁(12)과 접촉한 상태에서 블레이드(11)가 회전한다The seal 13 of the blade 11 is in contact with the shroud 30 connected to the casing 20 and the seal 31 of the shroud 30 is in contact with the blade tip 12 The blade 11 rotates

가스 터빈을 통과하는 고온, 고압의 연소가스에 의한 열변형으로 블레이드(11)의 길이가 변할 수 있다. 이러한 열변형에 의해 블레이드(11)와 케이싱(20)의 간격이 좁아져서 씨일(13, 31)이 마모될 수 있으며, 연소가스가 마모된 부분으로 누출되어 가스 터빈의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.The length of the blade 11 can be changed by thermal deformation due to the high-temperature and high-pressure combustion gas passing through the gas turbine. This thermal deformation has a problem that the gap between the blades 11 and the casing 20 becomes narrow and the seals 13 and 31 are worn and the combustion gas leaks to the worn portion and the efficiency of the gas turbine is lowered .

가스 터빈이 작동되지 않는 상태에서는 로터를 지지하는 베어링과 로터의 회전축은 서로 접촉한다. 터빈이 작동되어 로터가 회전하게 되면, 초기에 서로 접촉되어 있던 베어링과 로터의 사이에 소정의 이격이 발생된다. 베어링과 로터가 이격되는 만큼 케이싱(20)과 블레이드(11) 사이의 간격이 좁아지게 되며, 이 때 필연적으로 씨일(13, 31)이 마모된다.When the gas turbine is not operated, the rotating shaft of the rotor and the bearing supporting the rotor come into contact with each other. When the turbine is operated and the rotor is rotated, a predetermined gap is generated between the bearing and the rotor which were initially in contact with each other. The spacing between the casing 20 and the blade 11 becomes narrower as the bearing and the rotor are spaced apart, and the seals 13 and 31 are inevitably worn at this time.

또한, 가스 터빈이 정지한 상태와 작동하는 상태 사이에서 로터의 하중에 의해 로터의 회전축의 위치가 변할 수 있다. 이 경우에도 씨일(13, 31)이 마모되는 문제점이 발생한다.Further, the position of the rotation axis of the rotor can be changed by the load of the rotor between the state where the gas turbine is stopped and the state where the gas turbine is stopped. Also in this case, the seals 13 and 31 are worn out.

공개특허공보 제특2001-0105147호 (2001.11.28 공개)Patent Publication No. 2001-0105147 (published on November 28, 2001) 공개특허공보 제특2000-0071649호 (2000.11.25 공개)Published Japanese Patent Application No. 2000-0071649 (published Nov. 25, 2000) 공개특허공보 제10-2014-0052864호 (2014.05.07 공개)Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2014-0052864 (published Apr. 20, 2014)

본 발명에 따른 가스 터빈용 씨일 및 이를 구비하는 씨일 조립체는 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기존의 가스 터빈의 씨일의 구조를 개선하여 터빈 구성의 열변형, 로터를 지지하는 베어링의 이격 및 로터의 회전축의 이격 등이 발생하더라도, 가스 터빈의 내주면과 블레이드의 선단부를 씰링하는 동시에, 가스 터빈의 내주면과 블레이드의 선단부를 씰링하는 씨일의 마모를 최소화하고, 연소가스가 터빈의 내주면과 블레이드 사이로 누출되는 것을 방지하고 터빈의 효율을 증가시키는 것을 목적으로 한다.The seal for a gas turbine according to the present invention and the seal assembly having the seal for the gas turbine according to the present invention have been developed to solve the above-mentioned problems of the prior art. It is possible to seal the inner circumferential surface of the gas turbine and the tip end of the blade while minimizing the wear of the seal sealing the inner circumferential surface of the gas turbine and the tip of the blade, To prevent leakage between the inner peripheral surface and the blade, and to increase the efficiency of the turbine.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명에 따른 가스 터빈용 씨일 및 이를 구비하는 씨일 조립체는 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.The seal for a gas turbine according to the present invention and the seal assembly having the same have the following problems in order to solve the above problems.

본 발명에 따른 가스 터빈용 씨일 링은 가스 터빈의 내주면에 설치되어 로터에 연결된 블레이드와 상기 가스 터빈의 내주면 사이를 씰링하며, 외주 측에 형성되는 비투과성 씨일부, 상기 비투과성 씨일부의 내주측에 형성되는 다공성 씨일부 및 기 비투과성 씨일부와 상기 다공성 씨일부 사이에 형성되는 환 형상의 홈을 포함하는 것을 특징할 수 있다.A sealing for a gas turbine according to the present invention is characterized in that the sealing for a gas turbine is provided on an inner circumferential surface of a gas turbine and seals between a blade connected to the rotor and an inner circumferential surface of the gas turbine, And a ring-shaped groove formed between the porosity seed part and the porous seed part.

본 발명에 따른 씨일 조립체는 케이싱 및 씨일 링을 포함하며, 상기 케이싱은 내주면의 둘레를 따라 환 형상의 홈으로 형성된 결합홈과 상기 결합홈에 고압기체를 공급시키는 기체홀을 포함하며, 환 형상의 상기 씨일 링은 상기 결함홈에 설치되어 로터에 연결된 블레이드와 상기 케이싱 사이를 씰링하는 것을 특징으로 할 수 있다.A seal assembly according to the present invention includes a casing and a seal, wherein the casing includes an engagement groove formed in an annular groove along the circumference of the inner circumferential surface, and a gas hole for supplying a high-pressure gas to the engagement groove, The seal may be provided in the defect groove to seal between the blade connected to the rotor and the casing.

본 발명에 따른 씨일 조립체는 상기 씨일 링이 상기 씨일 링의 외주측에 형성되며 상기 케이싱을 향하는 비투과성 씨일부, 상기 비투과성 씨일부의 내주측에 형성되는 다공성 씨일부 및 상기 비투과성 씨일부와 상기 다공성 씨일부 사이에 형성되며 상기 씨일 링과 동일한 중심축을 가지는 환 형상의 밸런스홈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The seal assembly according to the present invention is characterized in that the seal is formed on the outer circumferential side of the seal ring and includes a non-permeable seed portion facing the casing, a porous seed portion formed on the inner peripheral side of the non-permeable seed portion, And an annular balance groove formed between the porous seed portions and having the same central axis as the seal ring.

본 발명에 따른 씨일 조립체는 상기 고압기체가 상기 기체홀을 통해 상기 밸런스홈으로 공급되어 상기 블레이드의 단부에 형성된 블레이드팁과 상기 비투과성 씨일부가 비접촉된 상태에서 씰링이 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.The seal assembly according to the present invention is characterized in that the high pressure gas is supplied to the balance groove through the gas hole so that the blade tip formed at the end of the blade and the non-permeable seed part are sealed in a non-contact state .

본 발명에 따른 씨일 조립체는 상기 결합홈에 설치되어 상기 씨일 링이 상기 케이싱의 내주면으로부터 멀어지도록 가압하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The seal assembly according to the present invention may further include an elastic member installed in the coupling groove to press the seal ring away from the inner circumferential surface of the casing.

본 발명에 따른 씨일 조립체는 상기 결합홈과 상기 비투과성 씨일부 사이의 공간과 상기 케이싱의 내부를 연결하는 밸런스홀을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The seal assembly according to the present invention may further comprise a balance hole connecting the space between the coupling groove and the non-permeable seed part to the interior of the casing.

본 발명에 따른 씨일 조립체는 상기 다공성 씨일부의 내주면에는 환 형상의 씨일홈이 형성되고, 상기 블레이드의 단부에 형성된 블레이드팁으로부터 돌출된 돌기가 상기 씨일홈에 삽입된 상태에서 상기 블레이드가 회전하는 것을 특징으로 할 수 있다.The seal assembly according to the present invention is characterized in that the annular seal groove is formed on the inner circumferential surface of the porous seed part and the blade protrudes from the blade tip formed at the end of the blade is rotated in the state that the blade is inserted into the seal groove .

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 가스 터빈용 씨일 및 이를 구비하는 씨일 조립체는 다음과 같은 효과를 가진다.The seal for a gas turbine according to the present invention having the above-described structure and the seal assembly having the same have the following effects.

첫째, 터빈의 내주면과 블레이드 사이를 최소한의 간극을 일정하게 유지하면서 비접촉 씰링할 수 있다.First, non-contact sealing can be performed while maintaining a minimum clearance between the inner peripheral surface of the turbine and the blade.

둘째, 터빈 내부 구성에 열변형이 일어나거나, 로터를 지지하는 베어링과 로터 사이의 이격이 발생하더라도, 터빈의 내주면과 블레이드 사이에 위치하는 씨일이 블레이드와 접촉되는 것을 방지하여 씨일 및 블레이드팁이 마모되는 것을 방지할 수 있다.Second, even if thermal deformation occurs in the internal structure of the turbine, or if a gap between the bearing supporting the rotor and the rotor occurs, the seal positioned between the inner circumferential surface of the turbine and the blade is prevented from contacting the blade, Can be prevented.

셋째, 씨일이 마모되는 것을 방지하여 연소가스의 누출을 연소가스의 누출을 방지하며, 터빈의 효율을 향상시킬 수 있다.Third, it is possible to prevent the seals from being worn out, thereby preventing leakage of the combustion gas and leakage of the combustion gas, and improving the efficiency of the turbine.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래의 가스터빈의 씨일 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 씨일 조립체를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 씨일 링의 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a seal structure of a conventional gas turbine.
2 is a cross-sectional view illustrating a seal assembly of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a seal according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 가스 터빈용 씨일 및 이를 구비하는 씨일 조립체는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The seal for a gas turbine according to the present invention and the seal assembly having the same can have various modifications and various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈용 씨일 및 이를 구비하는 씨일 조립체를 상세히 설명하고자 한다.
Hereinafter, a seal for a gas turbine according to an embodiment of the present invention and a seal assembly having the same will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 씨일(seal) 조립체를 나타내는 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 씨일 링(130, seal ring)의 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a seal assembly of a gas turbine according to an embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view of a seal ring 130 according to an embodiment of the present invention.

가스 터빈은 케이싱(120), 로터(110), 씨일 링(130), 노즐(140) 및 블레이드(111)를 포함한다. 가스 터빈의 구성 중 씰링 작용과 직접적으로 관련있는 부분을 씨일 조립체라 할 수 있으며, 본 실시예에서는 케이싱(120)의 일부, 씨일 링(130) 및 블레이드(111)의 일부를 포함한 구성으로 볼 수 있다.The gas turbine includes a casing 120, a rotor 110, a seal 130, a nozzle 140, and a blade 111. The portion of the gas turbine, which is directly related to the sealing action, may be referred to as a seal assembly. In this embodiment, a portion of the casing 120, the seal 130, and a portion of the blade 111, have.

케이싱(120)은 연소기(미도시)로부터 케이싱(120)의 내부로 들어온 고온, 고압의 연소가스가 유동하는 내부 공간을 가지며, 그 내부 공간에 로터(110), 노즐(140) 및 블레이드(111)가 위치한다. The casing 120 has an internal space through which a high temperature, high pressure combustion gas flows into the casing 120 from a combustor (not shown), and a rotor 110, a nozzle 140, and a blade 111 ).

노즐(140)은 연소기로부터 케이싱(120)의 내부로 들어온 고온, 고압의 연소가스를 유도하여 블레이드(111)에 효과적으로 충돌시키는 기능을 수행한다. The nozzle 140 functions to induce high-temperature and high-pressure combustion gases entering the casing 120 from the combustor and effectively collide with the blades 111.

로터(110)는 가스 터빈의 출력축을 담당하는 회전축에 해당한다. 로터(110)의 외주면 둘레를 따라 복수의 블레이드(111)가 결합된다.The rotor 110 corresponds to a rotary shaft that is responsible for the output shaft of the gas turbine. A plurality of blades 111 are coupled along the outer circumferential surface of the rotor 110.

블레이드(111)는 노즐(140)에 의해 유도된 연소가스가 부딪혀 회전력을 발생시키는 요소이다. 블레이드(111)는 일측이 로터(110)에 결합되어 로터(110)와 함께 회전하며, 로터(110)의 외주면 원주 방향을 따라 소정의 간격으로 배치된다.The blade 111 is an element that generates a rotational force when a combustion gas induced by the nozzle 140 is struck. One side of the blades 111 is coupled to the rotor 110 and rotates together with the rotor 110 and is disposed at predetermined intervals along the circumferential direction of the rotor 110.

케이싱(120)의 내주면에는 원주 방향을 따라 환 형상의 결합홈(121)이 형성된다. On the inner circumferential surface of the casing 120, an annular coupling groove 121 is formed along the circumferential direction.

결합홈(121)에는 환 형상의 씨일 링(130, seal ring)과 탄성부재(124)가 설치된다. 씨일 링(130)은 블레이드(111)와 케이싱(120) 사이를 씰링(sealing)하여 그 사이로 연소가스가 통과하는 것을 방지한다.The coupling groove 121 is provided with a seal ring 130 and an elastic member 124. The seal 130 seals between the blades 111 and the casing 120 to prevent combustion gases from passing therethrough.

씨일 링(130)의 폭은 결합홈(121)의 폭에 대응하는 크기를 가지며, 도 2를 기준으로 상하 이동이 가능하며, 좌우 이동은 제한된다.The width of the sealing ring 130 has a size corresponding to the width of the engaging groove 121 and is movable up and down with reference to FIG. 2, and the lateral movement is limited.

씨일 링(130)은 외주측에 형성되어 케이싱(120)을 향하는 비투과성 씨일부(135)와 비투과성 씨일부(135)의 내주측에 형성되어 로터(110)를 향하는 다공성 씨일부(136)를 포함한다.The seal ring 130 is formed on the outer circumferential side and includes a non-permeable seed portion 135 facing the casing 120 and a porous seed portion 136 formed on the inner circumferential side of the non-permeable seed portion 135 to face the rotor 110. [ .

비투과성 씨일부(135)는 기체 및 액체가 통과할 수 없는 재질로 이루어지며, 가스 터빈 내부의 고온, 고압의 연소가스에 의한 파손을 방지하기 위하여 금속으로 이루어질 수 있다.The non-permeable seed part 135 is made of a material through which gas and liquid can not pass, and may be made of metal to prevent breakage due to high-temperature, high-pressure combustion gas inside the gas turbine.

다공성 씨일부(136)는 통기성이 좋은 다공질 형상으로 이루어지며, 비투과성 씨일부(135)와 마찬가지로 고온, 고압의 연소가스에 의한 파손을 방지하기 위하여 금속으로 이루어질 수 있다.The porous seed part 136 is made of a porous material having good permeability and may be made of metal to prevent breakage by high temperature and high pressure combustion gas as well as the non-permeable seed part 135.

비투과성 씨일부(135)와 다공성 씨일부(136) 사이에는 씨일 링(130)과 동일한 중심축을 가지는 환 형상의 밸런스홈(131)이 형성된다.An annular balance groove 131 having the same central axis as that of the seal 130 is formed between the non-permeable seed portion 135 and the porous seed portion 136.

밸런스홈(131)은 씨일 링(130)의 양 측면(130a, 130b) 중 적어도 어느 한 측면에 형성될 수 있다. 밸런스홈(131)의 위치를 고려하지 않고 씨일 링(130)을 결합홈(121)에 결합하기 위하여, 밸런스홈(131)은 씨일 링(130)의 양 측면(130a, 130b)에 형성될 수 있다. 결합홈(121)이 형성된 씨일 링(130)의 단면은 대략적으로 ‘I’자 또는 ‘H’자 형상이다. 씨일 링(130)의 양 측면(130a, 130b)에 밸런스홈(131)을 형성하여 도 3에서와 같이 단면이 좌우 대칭이 되도록 제작이 가능하며, 좌우 대칭 구조로 인해 씨일 링(130)의 좌우 방향과 관련없이 씨일 링(130)을 결합홈(121)에 장착할 수 있다.The balance groove 131 may be formed on at least one of both sides 130a and 130b of the seal 130. [ The balance grooves 131 may be formed on both sides 130a and 130b of the seal 130 in order to join the seal ring 130 to the engagement grooves 121 without considering the position of the balance grooves 131. [ have. The cross section of the sealing ring 130 in which the coupling groove 121 is formed is roughly an I character or an H character. A balance groove 131 may be formed on both sides 130a and 130b of the seal ring 130 so that the cross section may be symmetrical in the left and right direction as shown in FIG. The seal ring 130 can be attached to the coupling groove 121 regardless of the direction.

케이싱(120)을 향하는 블레이드(111)의 선단부(111a)에는 블레이드팁(112)이 결합된다.A blade tip 112 is coupled to a tip end portion 111a of the blade 111 facing the casing 120.

블레이드팁(112)은 각각의 블레이드(111)의 선단부(111a)에 개별적으로 설치되거나, 블레이드(111)들의 선단부(111a)들과 연결되는 하나의 환 형상으로 제조되어 블레이드(111)들의 선단부(111a)들을 감싸도록 설치될 수도 있다.The blade tips 112 are individually provided at the tip end portions 111a of the blades 111 or are formed into a single annular shape connected to the tip ends 111a of the blades 111, 111a.

도 3을 참조하면, 블레이드팁(112)이 씨일 링(130)을 향하는 면(112a)과 다공성 씨일부(136)의 내주면(136b)은 서로 일정한 간격(G)을 가지며 대면한다.3, the surface 112a of the blade tip 112 facing the seal 130 and the inner circumferential surface 136b of the porous seed portion 136 face each other with a certain gap G between them.

터빈의 작동 중에는 고온의 연소가스에 의해 블레이드(111)을 비롯한 터빈 구성들이 열변형될 수 있다. 또한, 터빈의 작동 전에 서로 접촉되어 있던 로터(110)와 로터(110)를 지지하던 베어링(미도시)이 터빈의 작동 후에 서로 이격거나, 로터(110)의 중량으로 인해 터빈이 중지된 상태와 작동하는 상태에서의 회전축의 축변위 변화가 발생될 수 있다. 이 경우, 블레이드팁(112)과 다공성 씨일부(136)가 서로 가까워져서 접촉될 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 양자 사이의 일정한 간격(G)을 형성시킨다.During operation of the turbine, turbine configurations, including the blades 111, can be thermally deformed by the hot combustion gases. The rotor 110 and the bearings (not shown) supporting the rotor 110 are separated from each other after the operation of the turbine or the turbine is stopped due to the weight of the rotor 110 A change in the axial displacement of the rotary shaft in the operating state may occur. In this case, since the blade tip 112 and the porous seed portion 136 can be brought close to each other and contacted with each other, a certain gap G is formed between them to prevent this.

블레이드팁(112)과 다공성 씨일부(136)의 간격(G)을 형성시키더라도, 터빈 작동 시에 블레이드팁(112)과 다공성 씨일부(136)가 서로 접촉하여 블레이드팁(112)과 다공성 씨일부(136)가 마모될 수 있다. 마모를 줄이기 위하여 블레이드팁(112)과 다공성 씨일부(136)의 간격(G)를 크게 하면, 연소가스가 블레이드팁(112)과 다공성 씨일부(136)의 간격(G)으로 누출되어 터빈의 효율이 낮아지는 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 씨일 링(130)의 마모 방지 및 터빈 효율을 증대를 위하여 블레이드팁(112)과 다공성 씨일부(136)는 일정하면서도 최소한 간격(G)으로 유지되는 것이 요구된다.The blade tip 112 and the porous seed portion 136 are in contact with each other during operation of the turbine so that the blade tip 112 and the porous seed portion 136 are spaced apart from each other, The portion 136 may be worn. When the gap G between the blade tip 112 and the porous seed part 136 is increased to reduce the abrasion, the combustion gas leaks to the gap G between the blade tip 112 and the porous seed part 136, The efficiency is lowered. Thus, the blade tip 112 and the porous seed portion 136 are required to be constant and at least maintained at the gap G in order to prevent wear of the seal 130 and increase turbine efficiency.

블레이드팁(112)과 다공성 씨일부(136) 사이에 터빈의 노즐(140) 압력을 상회하는 고압기체를 공급함으로써, 간격(G)이 좁아지는 것을 방지할 수 있다.It is possible to prevent the gap G from narrowing by supplying a high-pressure gas that exceeds the pressure of the nozzle 140 of the turbine between the blade tip 112 and the porous seed portion 136.

블레이드팁(112)과 다공성 씨일부(136) 사이의 간격(G)이 좁아지는 것을 방지하기 위하여, 가스 터빈 외부의 압축기(미도시)를 이용하여 블레이드팁(112)과 다공성 씨일부(136) 사이에 고압기체를 공급할 수 있다.The blade tip 112 and the porous seed portion 136 are compressed using a compressor (not shown) outside the gas turbine to prevent the gap G between the blade tip 112 and the porous seed portion 136 from becoming narrower. Pressure gas can be supplied.

케이싱(120)은 가스 터빈 외부의 압축기에 의해 공급되는 고압기체가 통과하는 기체홀(122)를 포함한다. 고압기체는 기체홀(123)를 통과한 후 씨일 링(130)의 밸런스홈(131)으로 공급된다. The casing 120 includes a gas hole 122 through which a high pressure gas supplied by a compressor outside the gas turbine passes. The high-pressure gas passes through the gas hole 123 and is supplied to the balance groove 131 of the seal ring 130.

밸런스홈(131)의 내부 영역 중 비투과성 씨일부(135)의 내주측(135b)에는 비투과성 씨일부(135)에 의해 고압기체의 흐름이 제한된다. 밸런스홈(131) 내부 영역 중 다공성 씨일부(136)의 외주측(136a)은 고압기체의 흐름을 제한하지 않으므로, 고압기체는 다공성 씨일부(136)를 통과한 후에 블레이드팁(112) 방향으로 이동한다.The flow of the high-pressure gas is limited by the non-permeable seed portion 135 on the inner peripheral side 135b of the non-permeable seed portion 135 in the inner region of the balance groove 131. Since the outer circumferential side 136a of the porous seed portion 136 in the inner region of the balance groove 131 does not restrict the flow of the high pressure gas, the high pressure gas flows in the direction of the blade tip 112 after passing through the porous seed portion 136 Move.

밸런스홈(131)의 내부 영역에는 고압기체의 압력에 의한 힘이 발생하는데, 이 힘은 고압기체의 흐름이 제한되는 영역에 가해지게 된다.A force due to the pressure of the high-pressure gas is generated in the inner region of the balance groove 131, and this force is applied to the region where the flow of the high-pressure gas is restricted.

고압기체의 압력에 의해 비투과성 씨일부(135)의 내주면(135b)를 미는 힘이 작용하지만, 다공성 씨일부(136)는 고압기체를 통과시키므로 다공성 씨일부(136)를 미는 힘이 작용하지는 않는다. 밸런스홈(131)의 내부 영역으로 공급된 고압기체는 씨일 링(130)이 블레이드(111)와 멀어지도록 힘을 가한다.The pressing force of the inner circumferential surface 135b of the impermeable seed part 135 is applied by the pressure of the high pressure gas but the force of pushing the porous seed part 136 does not act because the porous seed part 136 passes the high pressure gas . The high pressure gas supplied to the inner region of the balance groove 131 forces the seal ring 130 away from the blade 111.

다공성 씨일부(136)를 통과한 고압기체는 블레이드팁(112)이 씨일 링(130)을 향하는 면(112a)에 접하게 되며, 고압기체는 블레이드팁(112)에 힘을 가하게 된다. The high pressure gas that has passed through the porous seed portion 136 is brought into contact with the surface 112a of the blade tip 112 facing the seal 130 and the high pressure gas exerts a force on the blade tip 112.

열변형으로 로터(110)의 축의 위치가 변하거나 블레이드(111)의 길이가 변하더라도, 비투과성 씨일부(135)와 블레이드팁(112) 사이로 공급되는 고압기체의 압력에 의해 비투과성 씨일부(135)와 블레이드팁(112)에는 서로 멀어지려고 하는 힘이 작용한다. 이 힘에 의하여, 다공성 씨일부(136)와 블레이드팁(112) 사이의 간격(G)이 유지될 수 있다. 또한, 씨일 링(130)은 케이싱(120)의 내주면 둘레를 따라 형성된 결합홈(121)에 설치되는 환형 링이므로, 씨일 링(130)의 다공성 씨일부(136)의 내주면(136b) 전역에서 블레이드팁(112) 사이에는 서로 멀어지려는 힘이 작용한다. 가스 터빈이 작동하는 과정 중에, 씨일 링(130)의 다공성 씨일부(136)의 내주면(136b)은 블레이드팁(112)으로부터 이격되므로, 다공성 씨일부(136)는 블레이드팁(112)과의 접촉에 의한 마모가 발생하지 않는다. 즉, 다공성 씨일부(136)과 블레이드팁(112)은 비접촉된 상태에서 씰링이 이루어진다.Even if the position of the shaft of the rotor 110 changes due to thermal deformation or the length of the blade 111 changes, the pressure of the high pressure gas supplied between the non-permeable seed portion 135 and the blade tip 112 causes the non- 135 and the blade tip 112 are forced to move away from each other. By this force, the gap G between the porous seed portion 136 and the blade tip 112 can be maintained. Since the seal ring 130 is an annular ring provided in the engagement groove 121 formed around the inner circumferential surface of the casing 120, the seal ring 130 is formed in the entire circumferential surface 136b of the porous seed portion 136 of the seal ring 130, A force to move away from each other acts between the tips 112. During operation of the gas turbine, the inner circumferential surface 136b of the porous seed portion 136 of the seal 130 is spaced from the blade tip 112, so that the porous seed portion 136 is in contact with the blade tip 112 The abrasion due to the abrasion does not occur. That is, the porous seed part 136 and the blade tip 112 are sealed in a non-contact state.

다공성 씨일부(136)와 블레이드팁(112) 사이의 간격(G)으로 고압기체가 공급되므로, 연소가스가 이 간격(G)을 통과하는 것이 방지된다.The high pressure gas is supplied at the gap G between the porous seed portion 136 and the blade tip 112, so that the combustion gas is prevented from passing through the gap G.

씨일 링(130)과 결합홈(121)의 내주면 사이에는 다수의 탄성부재(124)가 설치된다. 탄성부재(124)에 의해 씨일 링(130)이 결합홈(121)에 결합되는 초기 위치가 결정된다. 즉, 탄성부재(124)에 의해 씨일 링(130)의 외주면 전역은 결합홈(121)의 내주면으로부터 일정하게 이격된 상태로 위치하게 된다.A plurality of elastic members 124 are provided between the seal ring 130 and the inner peripheral surface of the coupling groove 121. The initial position at which the sealing ring 130 is coupled to the coupling groove 121 is determined by the elastic member 124. [ That is, the entire outer circumferential surface of the seal ring 130 is positioned at a constant distance from the inner circumferential surface of the engaging groove 121 by the elastic member 124.

케이싱(120)은 결합홈(121)과 케이싱(120)의 내부를 연결하는 밸런스홀(123)을 더 포함할 수 있다.The casing 120 may further include a balance hole 123 connecting the coupling groove 121 and the inside of the casing 120.

씨일 링(130)이 결합홈(121)에 결합된 상태에서, 밸런스홀(123)은 결합홈(121)의 내주면과 비투과성 씨일부(135) 사이에 형성된 공간과 케이싱(120)의 내부 공간을 연결한다. 케이싱(120)의 내부 공간은 노즐(140)과 블레이드(110) 사이의 공간일 수 있다. 결합홈(121)과 비투과성 씨일부(135) 사이에 형성된 공간과 케이싱(120)의 내부 공간이 서로 연통되므로, 양 측의 압력이 동일하게 유지된다. 또한, 케이싱(120) 내부의 압력이 변하더라도 씨일 링(130)의 위치는 변하지 않는다.The balance hole 123 is formed in a space formed between the inner circumferential surface of the coupling groove 121 and the non-permeable seed portion 135 and the inner space of the casing 120 in a state where the seal ring 130 is coupled to the coupling groove 121. [ Lt; / RTI > The internal space of the casing 120 may be a space between the nozzle 140 and the blade 110. The space formed between the engaging groove 121 and the non-permeable seed portion 135 and the internal space of the casing 120 are communicated with each other, so that the pressures on both sides are kept the same. Further, even if the pressure inside the casing 120 changes, the position of the seal ring 130 does not change.

다공성 씨일부(136)의 내주면 둘레를 따라 환 형상의 씨일홈(132)이 형성된다.An annular seal groove 132 is formed along the inner circumferential surface of the porous seed portion 136.

블레이드팁(112)이 케이싱(120)을 향하는 면(112a)에는 돌기(113)가 형성된다. 블레이드(111)가 로터(110)에 의해 회전하면, 돌기(113)는 씨일홈(132)에 삽입된 상태에서 씨일홈(132)을 따라 이동한다. 돌기(113)가 씨일홈(132)에 삽입되므로, 연소가스가 다공성 씨일부(136)와 블레이드팁(112) 사이의 간격(G)으로 통과하는 것을 보다 용이하게 방지할 수 있다.
On the surface 112a of the blade tip 112 facing the casing 120, a protrusion 113 is formed. When the blade 111 is rotated by the rotor 110, the protrusion 113 moves along the seal groove 132 while being inserted into the seal groove 132. The projections 113 are inserted into the seal grooves 132 so that it is possible to more easily prevent the combustion gas from passing through the gap G between the porous seed portion 136 and the blade tip 112. [

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be appreciated that other embodiments may be easily suggested by adding, modifying, deleting, adding, or the like.

본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the claims, the parentheses used in the claims are not used for optional limitation but are used for the definite components and the description in parentheses is also interpreted as an essential component .

110 로터 111 블레이드
112 블레이드팁 113 돌기
120 케이싱 121 결합홈
122 기체홀 123 밸런스홀
124 탄성부재 130 씨일 링(seal ring)
135 비투과성 씨일부 136 다공성 씨일부
131 밸런스홈 132 씨일홈
140 노즐110 rotor 111 blade
112 blade tip 113 protrusion
120 Casing 121 Coupling groove
122 gas hole 123 balance hole
124 Elastic member 130 Seal ring
135 Non-permeable Seal Part 136 Porous Seal Part
131 Balance Home 132
140 nozzle

Claims (5)

가스 터빈의 내주면에 설치되어 로터에 연결된 블레이드와 상기 가스 터빈의 내주면 사이를 씰링하는 가스 터빈용 씨일 링에 있어서,
상기 씨일 링의 외주 측에 형성되는 비투과성 씨일부;
상기 비투과성 씨일부의 내주측에 형성되는 다공성 씨일부; 및
상기 비투과성 씨일부와 상기 다공성 씨일부 사이에 형성되는 환 형상의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈용 씨일 링.
CLAIMS 1. A seal for a gas turbine, which is provided on an inner circumferential surface of a gas turbine and seals between a blade connected to the rotor and an inner circumferential surface of the gas turbine,
A non-permeable seed part formed on an outer peripheral side of the seal ring;
A porous seed part formed on the inner peripheral side of the non-permeable seed part; And
And an annular groove formed between the non-permeable seed portion and the porous seed portion.
내주면의 둘레를 따라 환 형상의 홈으로 형성된 결합홈과, 상기 결합홈으로 고압기체를 공급시키는 기체홀이 형성된 케이싱; 및
상기 결합홈에 설치되어 로터에 연결된 블레이드와 상기 케이싱 사이를 씰링하는 환 형상의 씨일 링을 포함하며,
상기 씨일 링은,
상기 씨일 링의 외주측에 형성되며 상기 케이싱을 향하는 비투과성 씨일부;
상기 비투과성 씨일부의 내주측에 형성되는 다공성 씨일부; 및
상기 비투과성 씨일부와 상기 다공성 씨일부 사이에 형성되며 상기 씨일 링과 동일한 중심축을 가지는 환 형상의 밸런스홈을 포함하며,
상기 고압기체가 상기 기체홀을 통해 상기 밸런스홈으로 공급되어 상기 블레이드의 단부에 형성된 블레이드팁과 상기 비투과성 씨일부가 비접촉된 상태에서 씰링이 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 씨일 구조체.
A casing having an engaging groove formed in an annular groove along the circumference of the inner peripheral surface and a gas hole for supplying a high pressure gas into the engaging groove; And
And an annular seal ring which is installed in the coupling groove and seals between the casing and the blade connected to the rotor,
In the above sealing,
A non-permeable seed portion formed on an outer circumferential side of the seal and facing the casing;
A porous seed part formed on the inner peripheral side of the non-permeable seed part; And
And an annular balance groove formed between the non-permeable seed portion and the porous seed portion and having the same central axis as the sealing,
Wherein the high pressure gas is supplied to the balance groove through the gas hole so that the blade tip formed at the end of the blade and the non-permeable seed part are sealed while being in a non-contact state.
제2항에 있어서, 가스 터빈의 씨일 구조체는,
상기 결합홈에 설치되어 상기 씨일 링이 상기 케이싱의 내주면으로부터 멀어지도록 가압하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 씨일 구조체.
3. The gas turbine of claim 2,
Further comprising an elastic member which is provided in the coupling groove and presses the seal so as to be away from the inner circumferential surface of the casing.
제2항에 있어서, 상기 케이싱은,
상기 결합홈과 상기 비투과성 씨일부 사이의 공간과 상기 케이싱의 내부를 연결하는 밸런스홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 씨일 구조체.
3. The apparatus according to claim 2,
Further comprising a balance hole connecting the space between the coupling groove and the non-permeable seed portion and the interior of the casing.
제2항에 있어서,
상기 다공성 씨일부의 내주면에는 환 형상의 씨일홈이 형성되고,
상기 블레이드의 단부에 형성된 블레이드팁으로부터 돌출된 돌기가 상기 씨일홈에 삽입된 상태에서 상기 블레이드가 회전하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 씨일 구조체.3. The method of claim 2,
An annular seal groove is formed on the inner peripheral surface of the porous seed portion,
Wherein the blade is rotated in a state where a projection protruding from a blade tip formed at an end of the blade is inserted into the seal groove.
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