KR101716603B1 - 배기 덕트 - Google Patents
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Abstract
배기 덕트에 있어서, 통 형상을 이루는 덕트 플레이트(21)와, 덕트 플레이트(21)의 내면 측에 소정 간격을 두고 배치되는 보온 패널(23)과, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23) 사이에 배치되는 보온재(22)와, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23)을 연결함과 동시에 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있는 응력 흡수부로서의 제 1 평판부(31), 제 2 평판부(32)를 갖는 연결 부재(24)를 마련함으로써, 덕트 플레이트와 보온 패널 사이의 연결 부재의 손상을 방지하여 내구성의 향상을 도모한다.
Description
본 발명은, 예를 들면, 압축한 고온·고압의 공기에 대해 연료를 공급하고 연소하며, 발생한 연소 가스를 터빈에 공급하여 회전 동력을 얻는 가스 터빈에 있어서, 이 가스 터빈에서 연소한 배기 가스를 배출하기 위한 배기 덕트에 관한 것이다.
가스 터빈은 압축기와 연소기와 터빈으로 구성되어 있으며, 공기 취입구로부터 취입된 공기가 압축기에 의해서 압축되는 것에 의해 고온·고압의 압축 공기가 되며, 연소기에서, 이 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 연소시켜, 고온· 고압의 연소 가스가 터빈을 구동하고, 이 터빈에 연결된 발전기를 구동한다. 이 경우, 터빈은, 차실 내에 복수의 정익 및 동익이 교대로 배치되어 구성되고 있으며, 연소 가스에 의해 동익을 구동하는 것에 의해, 발전기가 연결되는 출력 축을 회전 구동한다. 그리고 터빈을 구동한 연소 가스는 배기 가스가 되어 배기 덕트를 통하여 대기로 방출된다.
상술한 가스 터빈에서, 배기 덕트는 배기 가스의 고온화에 대응하기 위해서, 내면 측에 보온재가 배치된다. 즉, 종래의 배기 덕트는 통 형상을 이루는 덕트의 내면에 소정 간격을 두고 복수의 스터드 볼트가 고정되는 동시에, 보온재가 균일하게 부설되고, 스터드 볼트의 선단부와 보온 패널이 너트에 의해 고정되어 구성된다.
이러한 종래의 배기 덕트로서, 예를 들면, 아래와 같이 특허 문헌 1 내지 3에 기재된 것이 있다.
상술한 종래의 배기 덕트는 내부에 고온의 배기 가스가 고속으로 흐르므로 상시 여진력을 받게 되어, 보온 패널, 스터드 볼트, 덕트 플레이트가 진동하기 쉬운 구성으로 되어 있다. 종래의 배기 덕트에서 스터드 볼트는, 기단부가 덕트 플레이트의 내면에 용접에 의해 고정되며, 선단부가 보온 패널에 너트로 고정되어 있다. 그 때문에 스터드 볼트는, 보온 패널의 진동에 의해, 그 기단부의 용접 개소에 응력이 작용하여, 손상되어 버릴 우려가 있다.
또한, 이 보온 패널은, 복수의 분할 패널로 구성되어 있으며, 배기 가스로부터의 여진력을 받아, 1매의 패널이 1개 또는 복수 개의 마디를 경계로 하여 판 두께 방향을 향해 요철 모양으로 진폭한다. 종래의 배기 덕트에서 스터드 볼트는, 기단부가 덕트 플레이트의 내면에 용접에 의해 고정되며, 선단부가 보온 패널(분할 패널)에 너트로 고정되어 있다. 그 때문에 스터드 볼트는, 보온 패널의 진동에 의해, 그 기단부의 용접 개소에 응력이 작용하여, 손상되어 버릴 우려가 있다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하는 것이며, 덕트 플레이트와 보온 패널 사이의 연결 부재의 손상을 방지하여 내구성의 향상을 도모하는 배기 덕트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배기 덕트는, 통 형상을 이루는 덕트 플레이트와, 상기 덕트 플레이트의 내면 측에 소정 간격을 두고 배치되는 보온 패널과, 상기 덕트 플레이트와 상기 보온 패널 사이에 배치되는 보온재와, 상기 덕트 플레이트와 상기 보온 패널을 연결함과 동시에 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있는 응력 흡수부를 갖는 연결 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 배기 가스의 유동에 의해 보온 패널이 진동하여, 보온 패널과 덕트 플레이트가 상대 이동하는 것에 의해 연결 부재에 응력이 작용하면, 응력 흡수부는 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수하기 때문에, 연결 부재로의 응력 집중을 억제할 수 있고, 덕트 플레이트와 보온 패널 사이의 연결 부재의 손상을 방지하여 내구성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 연결 부재는 상기 응력 흡수부로서 기능하는 제 1 평판부 및 제 2 평판부가 교차하여 연결되는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 제 1 평판부와 제 2 평판부가 교차하여 연결되는 것에 의해 응력 흡수부가 구성되기 때문에, 제 1 평판부와 제 2 평판부가 판 두께 방향으로 휘는 것에 의해, 연결 부재에의 응력을 억제할 수 있고, 2개의 평판부만으로 응력 흡수부를 구성할 수 있으므로, 구조의 간소화를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 제 1 평판부와 상기 제 2 평판부는 서로의 홈부끼리를 끼워 맞추고, 또한 용접되어 연결되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 제 1 평판부와 제 2 평판부의 홈부끼리를 끼워 맞추고 용접함으로써, 응력 흡수부를 구성할 수 있으므로, 구조의 간소화 및 저비용화를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 제 1 평판부와 상기 제 2 평판부는 플레이트 부재의 중간부가 비틀어짐으로써 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 플레이트 부재의 중간부를 비트는 것에 의해 제 1 평판부와 상기 제 2 평판부를 형성함으로써, 연결 부재를 용이하게 구성할 수 있으므로, 구조의 간소화 및 저비용화를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에서, 상기 연결 부재는 원기둥 형상을 이루고, 중간부에 상기 응력 흡수부로서 기능하는 세경부가 마련되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 원기둥 형상의 중간부에 세경부를 형성하여 응력 흡수부로서 기능시키기 때문에, 구조의 간소화를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 제 1 평판부는 상기 덕트 플레이트에 고정되는 제 1 연결 로드가 고정되고, 상기 제 2 평판부는 선단부에, 상기 보온 패널에 연결되는 나사부를 갖는 제 2 연결 로드가 고정되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 연결 부재에 의해 용이하게 덕트 플레이트와 보온 패널을 연결할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 보온 패널은 복수의 분할 패널로 구성되고, 상기 복수의 분할 패널의 단부들이 겹쳐지고, 그 두께 방향의 양측에서 한 쌍의 지지 플레이트에 의해 협지되어 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 분할 패널의 단부들끼리가 한 쌍의 지지 플레이트에 의해 협지되어 있으므로, 배기 가스의 유동에 의해 보온 패널이 진동하면, 분할 패널들끼리가 접촉 상태로 상대 이동하는 것에 의해 마찰이 발생하기 때문에, 이것으로, 감쇠 효과에 의해 연결 부재에 작용하는 응력을 억제할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 지지 플레이트는 단부들끼리가 겹쳐진 상기 복수의 분할 패널의 외연을 따라 배치되고, 소정 거리만큼 이격된 위치에서 상기 제 2 연결 로드가 각각 관통하며, 상기 나사부에 너트가 나사 결합하는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 분할 패널의 단부들끼리가 한 쌍의 지지 플레이트에 의해 협지되어 있으므로, 배기 가스의 유동에 의해 보온 패널이 진동하면, 분할 패널과 지지 플레이트가 접촉 상태에서 상대 이동하는 것에 의해 마찰이 발생하기 때문에, 이것으로, 감쇠 효과에 의해 연결 부재에 작용하는 응력을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 보온 패널은 복수의 분할 패널로 구성되고, 상기 분할 패널에 있어서 외면 측에 보강 부재가 고정되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 유동하는 배기 가스의 여진력을 받아 보온 패널을 구성하는 분할 패널이 마디를 경계로 하여 판 두께 방향을 향해 요철 모양으로 진폭하려고 하지만, 이 분할 패널에 있어서 외면 측에 보강 부재가 고정되어 있기 때문에, 이 분할 패널이 진동하기 어려워져서, 연결 부재로의 응력 집중을 억제할 수 있으며, 덕트 플레이트와 보온 패널 사이의 연결 부재의 손상을 방지하여 내구성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 분할 패널은 직사각 형상을 이루는 평면 패널이며, 상기 보강 부재는 상기 분할 패널의 외연보다 내측에 배치되는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서 분할 패널은, 보강 부재에 의해 중앙부 측 휨 강성이 증가됨으로써, 마디를 경계로 하여 판 두께 방향을 향해 요철 모양으로 진폭하기 어려워져서, 연결 부재로의 응력 집중을 억제할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 보강 부재는 링 형상을 이루는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 보강 부재를 링 형상으로 함으로써, 이 보강 부재가 분할 패널의 마디에 걸치도록 배치되게 하여, 분할 패널의 진폭을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 보강 부재는 복수의 링 형상을 이루는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 보강 부재를 복수의 링 형상으로 함으로써, 이 보강 부재가 분할 패널의 마디에 걸치도록 배치되게 하여, 분할 패널의 진폭을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 보강 부재는 링 형상을 이루는 제 1 보강부와, 상기 제 1 보강부의 내측에 배치되는 제 2 보강부를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 보강 부재를 링 형상의 제 1 보강부와 그 내측에 배치되는 제 2 보강부로 구성함으로써, 이 보강 부재는, 분할 패널이 진동하는 복수의 모드에 있어서 마디에 걸치도록 배치되게 하여, 분할 패널의 진폭을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 제 2 보강부는, 링 형상을 이루는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 제 2 보강부를 링 형상으로 함으로써, 간단한 구성으로 용이하게 복수의 진동 모드에 있어서 분할 패널의 진폭을 억제할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 제 2 보강부는, 평면에서 볼 때 T자 형상을 이루는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 제 2 보강부를 T자 형상으로 함으로써, 간단한 구성으로 용이하게 복수의 진동 모드에 있어서 분할 패널의 진폭을 억제할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 있어서, 상기 복수의 분할 패널은, 단부들끼리가 겹쳐지고, 그 두께 방향의 양측에서 한 쌍의 지지 플레이트에 의해 협지되어 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 분할 패널의 단부들끼리가 한 쌍의 지지 플레이트에 의해 협지되어 있으므로, 배기 가스의 유동에 의해 보온 패널이 진동하면, 분할 패널들끼리가 접촉 상태에서 상대 이동하는 것에 의해 마찰이 발생하기 때문에, 이것으로, 감쇠 효과에 의해 연결 부재에 작용하는 응력을 억제할 수 있다.
본 발명의 배기 덕트에 의하면, 덕트 플레이트와 보온 패널을 연결하는 연결 부재에, 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있는 응력 흡수부를 마련하므로, 덕트 플레이트와 보온 패널 사이의 연결 부재의 손상을 방지하여 내구성의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 배기 덕트를 도시하는 단면도이다.
도 2는 실시예 1의 연결 부재를 도시하는 사시도이다.
도 3은 연결 부재의 분해 사시도이다.
도 4는 실시예 1의 배기 덕트를 갖는 가스 터빈의 개략도이다.
도 5는 배기 덕트의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 도시하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 배기 덕트에 있어서 연결 부재를 도시하는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 배기 덕트에 있어서 연결 부재를 도시하는 사시도이다
도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 정면도이다.
도 10은 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 단면도이다.
도 11은 실시예 5의 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 작용 설명도이다.
도 12는 실시예 5의 배기 덕트를 갖는 가스 터빈의 개략도이다.
도 13은 배기 덕트의 단면도이다.
도 14는 실시예 5의 배기 덕트를 도시하는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 6에 따른 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 정면도이다.
도 16은 본 발명의 실시예 7에 따른 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 정면도이다.
도 2는 실시예 1의 연결 부재를 도시하는 사시도이다.
도 3은 연결 부재의 분해 사시도이다.
도 4는 실시예 1의 배기 덕트를 갖는 가스 터빈의 개략도이다.
도 5는 배기 덕트의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 도시하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 배기 덕트에 있어서 연결 부재를 도시하는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 배기 덕트에 있어서 연결 부재를 도시하는 사시도이다
도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 정면도이다.
도 10은 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 단면도이다.
도 11은 실시예 5의 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 작용 설명도이다.
도 12는 실시예 5의 배기 덕트를 갖는 가스 터빈의 개략도이다.
도 13은 배기 덕트의 단면도이다.
도 14는 실시예 5의 배기 덕트를 도시하는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 6에 따른 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 정면도이다.
도 16은 본 발명의 실시예 7에 따른 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 정면도이다.
아래 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 배기 덕트의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 더욱이, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니고, 또한 실시예가 복수인 경우에는 각 실시예를 조합하여 구성하는 것도 포함한다.
실시예
1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 배기 덕트를 도시하는 단면도, 도 2는 실시예 1의 연결 부재를 도시하는 사시도, 도 3은 연결 부재의 분해 사시도, 도 4는 실시예 1의 배기 덕트를 갖는 가스 터빈의 개략도, 도 5는 배기 덕트의 단면도이다.
실시예 1의 가스 터빈은, 도 4에 도시된 바와 같이, 공기를 압축하는 압축기(11)와, 이 압축기(11)에서 압축된 공기를 연소하는 연소기(12)와, 이 연소기(12)에서 연료와 압축 공기의 혼합 가스가 연소하는 것에 의해 발생한 연소 가스(배기 가스)에 의해 회전 가능한 터빈(13)을 갖고 있으며, 압축기(11)의 회전축에 발전기(14)가 연결되어 있다.
또한, 가스 터빈은, 터빈(13)에, 이 터빈(13)으로부터 배출되는 배기 가스를 안내하는 배기 덕트(15)가 연결되며, 이 배기 덕트(15)에 연돌(16)이 연결되어 있다. 또한, 가스 터빈은, 배기 덕트(15)에 연돌(16)이 연결되지 않고, 배열 회수 보일러(HRSG)가 연결되는 구성도 있다.
배기 덕트(15)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 직사각형의 통 형상을 이루는 덕트 플레이트(21)의 내측에 보온재(22)가 소정 두께에 걸쳐서 배치되고, 그 내측에 보온 패널(23)이 배치되어 구성되고 있으며, 내측에 배기 가스 통로(G)를 형성하고 있다. 이 보온 패널(23)은, 후술하겠지만, 복수의 분할 패널로 구성된다. 복수의 연결 부재(24)는, 기단부가 덕트 플레이트(21)의 내면에 고정되며, 선단부가 보온 패널(23)(분할 패널)을 관통하고, 고정 부재로서의 너트(25)가 나사 결합하고 있다. 이 연결 부재(24)는, 배기 덕트(15)의 둘레 방향 및 축 방향(배기 가스의 흐름 방향)으로 소정 간격으로 복수 배치되어 있으며, 덕트 플레이트(21)의 내측에 소정 간격으로 보온 패널(23)(분할 패널)을 지지하는 것에 의해, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23)의 사이에 보온재(22)를 보지하고 있다.
이 연결 부재(24)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23)을 연결하는 것이며, 길이 방향(배기 덕트의 직경 방향)에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있는 응력 흡수부를 갖는다.
연결 부재(24)는, 응력 흡수부로서 기능하는 제 1 평판부(31)와 제 2 평판부(32)가 교차하여 연결되는 것에 의해 구성된다. 제 1 평판부(31)는, 소정 두께를 가진 직사각형 형상을 이루는 판재이며, 길이 방향에 있어서 한 쪽에 제 1 홈부(31a)가 형성된다. 이 제 1 홈부(31a)는, 제 1 평판부(31)에 있어서 폭 방향의 중앙부에 위치하며 일 단부 측으로 개구된다. 제 2 평판부(32)는, 소정 두께를 가진 직사각형 형상을 이루는 판재이며, 길이 방향에 있어서 한 쪽에 제 2 홈부(32a)가 형성된다. 이 제 2 홈부(32a)는, 제 2 평판부(32)에 있어서 폭 방향의 중앙부에 위치하며 일 단부 측으로 개구된다.
이 경우, 제 1 평판부(31)의 제 1 홈부(31a)는 제 2 평판부(32)의 두께보다 약간 넓게 설정되며, 제 2 평판부(32)의 제 2 홈부(32a)는 제 1 평판부(31)의 두께보다 약간 넓게 설정된다. 여기에서 제 1 평판부(31)와 제 2 평판부(32)는 동일한 형상이며 동일한 치수의 것으로 하고 있지만, 상이한 형상, 치수의 것으로 하여도 된다.
이 제 1 평판부(31)와 제 2 평판부(32)는, 서로의 홈부(31a, 32a)끼리를 끼워 맞추는 것(嵌合)에 의해, 90도의 각도로 교차하도록 조립된다. 그리고, 제 1 평판부(31)와 제 2 평판부(32)의 끼워 맞춤부, 즉, 조립된 홈부(31a, 32a)의 주변부가 용접부(W1)에 의해 접합된다.
또한, 제 1 평판부(31)는, 길이 방향에 있어서 다른 쪽에, 덕트 플레이트(21)에 고정되는 제 1 연결 로드(33)가 고정된다. 이 경우, 제 1 연결 로드(33)는, 일 단부 측이 제 1 홈부(31a)와 대략 일직선 형상을 이루도록 제 1 평판부(31)의 평면부에 접촉하며, 용접부(W2)에 의해 접합된다. 제 2 평판부(32)는, 길이 방향에 있어서 다른 쪽에, 보온 패널(23)에 고정되는 제 2 연결 로드(34)가 고정된다. 이 경우, 제 2 연결 로드(34)는, 일 단부 측이 제 2 홈부(32a)와 대략 일직선 형상을 이루도록 제 2 평판부(32)의 평면부에 접촉하며, 용접부(W3)에 의해 접합된다.
그리고, 제 1 연결 로드(33)는, 타 단부가 덕트 플레이트(21)의 내면에 직교하도록 접촉하며, 용접부(W4)에 의해 접합된다. 또한, 제 2 연결 로드(34)는, 타 단부에 나사부(34a)가 형성되며, 보온 패널(23)을 관통하고 너트(25)가 나사 결합하는 것에 의해 보온 패널(23)에 체결된다.
또한, 보온 패널(23)은, 복수의 분할 패널(35)로 구성되며, 이 복수의 분할 패널(35)의 단부들(35a)끼리가 두께 방향으로 겹쳐져서 연결되어 있다. 즉, 보온 패널(23)은, 복수의 분할 패널(35)의 단부(35a)가 겹쳐지고, 각 관통 구멍(35b)의 위치가 적합한 상태에서, 제 2 연결 로드(34)의 타 단부가 관통하고 있다. 그리고, 각 분할 패널(35)의 단부(35a)는, 보온재(22)측으로부터 제 2 연결 로드(34)에 고정된 지지링(지지 플레이트)(36)이 접촉하고, 배기 가스 통로(G)측으로부터 와셔(지지 플레이트)(37)가 접촉한 상태에서, 제 2 연결 로드(34)의 나사부(34a)에 너트(25)가 나사 결합하는 것에 의해 지지된다. 이 분할 패널(35)은, 각 관통 구멍(35b)의 내경이 제 2 연결 로드(34)의 외경보다 크게 설정되는 것에 의해, 제 2 연결 로드(34)에 대하여 분할 패널(35)이 이동 가능하게 된다.
즉, 복수의 분할 패널(35)은, 겹쳐진 단부들(35a)끼리가 지지링(36) 및 와셔(37)에 의해 그 두께 방향으로 협지되고, 제 2 연결 로드(34)의 나사부(34a)에 너트(25)가 나사 결합하는 것에 의해 면접촉 상태로 지지된다. 이 경우, 너트(25)의 나사 결합 정도(체결 정도)는, 단부(35a)가 서로 겹쳐진 각 분할 패널(35)이 소정의 마찰력을 갖고 접동할 수 있을 정도로 설정된다.
따라서, 배기 덕트(15)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 고온의 배기 가스가 고속으로 흐르면, 보온 패널(23)이 여진력을 받아 진동하고, 이 보온 패널(23)은 덕트 플레이트(21)에 대해서 상대 이동한다. 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23)은 연결 부재(24)에 의해 연결되어 있기 때문에, 덕트 플레이트(21)에 대해서 보온 패널(23)이 진동하면 연결 부재(24)에 응력이 작용한다. 하지만 본 실시예에 있어서 연결 부재(24)는 응력 흡수부로서 제 1 평판부(31)와 제 2 평판부(32)가 교차하여 연결된다. 따라서, 연결 부재(24)는 제 1 평판부(31)와 제 2 평판부(32)가 각각 판 두께 방향으로 변형함으로써, 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있다.
즉, 도 1에서, 덕트 플레이트(21)에 대해서 보온 패널(23)이 좌우 방향으로 상대 이동하면, 제 1 평판부(31)가 판 두께 방향으로 휘는 것에 의해, 동일 방향의 응력이 흡수된다. 또한, 도 1에서, 덕트 플레이트(21)에 대해서 보온 패널(23)이 지면 직교 방향으로 상대 이동하면, 제 2 평판부(32)가 판 두께 방향으로 휘는 것에 의해, 동일 방향의 응력이 흡수된다. 또한, 도 1에서, 덕트 플레이트(21)에 대해서 보온 패널(23)이 좌우 방향 또는 지면 직교 방향 이외의 방향으로 상대 이동하면, 제 1 평판부(31)와 제 2 평판부(32)의 양쪽 모두가 판 두께 방향으로 휘는 것에 의해, 동일 방향의 응력이 흡수된다.
또한, 보온 패널(23)은, 복수의 분할 패널(35)의 단부들(35a)끼리가 면접촉 상태로 협지되어 있다. 따라서, 보온 패널(23)이 여진력을 받아 진동할 때, 각 분할 패널(35)의 단부들(35a)끼리가 접동하여 마찰이 발생하기 때문에, 이것으로 보온 패널(23)의 진동이 감쇠되어, 연결 부재(24)에 작용하는 응력이 억제된다.
이와 같이 실시예 1의 배기 덕트에서는, 통 형상을 이루는 덕트 플레이트(21)와, 이 덕트 플레이트(21)의 내면 측에 소정 간격을 두고 배치되는 보온 패널(23)과, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23) 사이에 배치되는 보온재(22)와, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23)을 연결함과 동시에 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있는 응력 흡수부(제 1 평판부(31), 제 2 평판부(32))를 갖는 연결 부재(24)를 마련하고 있다.
따라서, 배기 가스의 유동에 의해 보온 패널(23)이 진동하고, 보온 패널(23)과 덕트 플레이트(21)가 상대 이동하는 것에 의해 연결 부재(24)에 응력이 작용하면, 응력 흡수부는 연결 부재(24)의 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수함으로써, 연결 부재(24)로의 응력 집중을 억제할 수 있어서, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23) 사이의 연결 부재(24)의 손상을 방지하여 내구성의 향상을 도모할 수 있다.
즉, 연결 부재(24)는, 일 단부가 덕트 플레이트(21)의 내면에 용접부(W4)에 의해 고정되고, 타 단부가 보온 패널(23)에 나사부(34a)와 너트(25)에 의해 고정된다. 보온 패널(23)이 진동하고, 보온 패널(23)이 덕트 플레이트(21)에 대해서 상대 이동하면, 연결 부재(24)에 휨 응력이 작용한다. 이 휨 응력은, 연결 부재(24)의 일 단부와 덕트 플레이트(21)의 내면을 접합하는 용접부(W4)에 작용하여, 이 용접부(W4)가 파손되어 버릴 우려가 있다. 그러나 본 실시예에서는, 연결 부재(24)가 응력 흡수부(제 1 평판부(31), 제 2 평판부(32))를 갖고 있기 때문에, 연결 부재(24)에 휨 응력이 작용해도, 이 휨 응력이 응력 흡수부에 의해 흡수되어, 용접부(W4)에 작용하는 응력을 저감하여 용접부(W4)의 파손을 방지할 수 있다.
실시예 1의 배기 덕트에서는, 제 1 평판부(31)와 제 2 평판부(32)를 교차하여 연결하는 것에 의해 응력 흡수부를 구성하고 있다. 따라서, 보온 패널(23)이 덕트 플레이트(21)에 대해서 상대 이동하여 연결 부재(24)에 응력이 작용하면, 제 1 평판부(31)와 제 2 평판부(32)가 판 두께 방향으로 휘는 것에 의해, 연결 부재(24)에의 응력을 억제할 수 있어서, 2개의 평판부(31, 32)만으로 응력 흡수부를 구성할 수 있으므로, 구조의 간소화를 가능하게 할 수 있다.
실시예 1의 배기 덕트에서는, 제 1 평판부(31)와 제 2 평판부(32)의 홈부(31a, 32a)끼리를 끼워 맞추고, 또한 용접부(W1)에 의해 연결한다. 따라서, 2개의 평판부(31, 32)에 홈부(31a, 32a)를 형성하고 끼워 맞춰서 용접하는 것에 의해 응력 흡수부를 구성할 수 있으므로, 구조의 간소화 및 저비용화를 가능하게 할 수 있다.
실시예 1의 배기 덕트에서는, 제 1 평판부(31)에, 덕트 플레이트(21)에 고정되는 제 1 연결 로드(33)를 고정하고, 제 2 평판부(32)에, 보온 패널(23)에 연결되는 나사부(34a)를 갖는 제 2 연결 로드(34)를 고정한다. 따라서, 각 연결 로드(33, 34)를 이용함으로써, 연결 부재(24)에 의해 용이하게 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23)을 연결할 수 있다.
실시예 1의 배기 덕트에서는, 보온 패널(23)을 복수의 분할 패널(35)로 구성하고, 복수의 분할 패널(35)의 단부들(35a)끼리를 겹치고, 그 두께 방향의 양측에서 지지링(36) 및 와셔(37)에 의해 협지하고, 연결 부재(24)의 나사부(34a)에 너트(25)를 체결하여 지지하고 있다. 따라서, 분할 패널(35)의 단부들(35a)끼리가 협지되어 있으므로, 배기 가스의 유동에 의해 보온 패널(23)이 진동하면, 분할 패널들(35)끼리가 접촉 상태에서 상대 이동하는 것에 의해 마찰이 발생하기 때문에, 이것으로, 감쇠 효과에 의해 연결 부재(24)에 작용하는 응력을 억제할 수 있다.
실시예
2
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 도시하는 개략도이다. 또한, 상술한 실시예와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
실시예 2에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 배기 덕트(15)는, 덕트 플레이트(21)의 내측에 보온재(22)가 배치되고, 그 내측에 보온 패널(23)이 배치되어 구성되고, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23)은 복수의 연결 부재(24)에 의해 연결되어 있다. 이 연결 부재(24)는, 응력 흡수부로서 기능하는 제 1 평판부(31)와 제 2 평판부(32)가 교차하고 용접부(W1)에 의해 연결되어 구성된다.
제 1 평판부(31)는 제 1 연결 로드(33)에 고정되고, 제 1 연결 로드(33)는 타 단부가 덕트 플레이트(21)의 내면에 용접부(W4)에 의해 접합된다. 제 2 평판부(32)는 제 2 연결 로드(34)에 고정되고, 제 2 연결 로드(34)는 타 단부에 나사부(34a)가 형성되며, 보온 패널(23)을 관통하여 너트(25)와 나사 결합하는 것에 의해 보온 패널(23)에 체결된다.
이 보온 패널(23)은, 복수의 분할 패널(35)로 구성되며, 복수의 분할 패널(35)의 단부들(35a)끼리가 두께가 방향으로 겹쳐져서 연결되어 있다. 즉, 보온 패널(23)은, 복수의 분할 패널(35)의 단부(35a)가 겹쳐지고 각 관통 구멍(35b)의 위치가 적합한 상태에서 제 2 연결 로드(34)의 타 단부가 관통하고 있다. 그리고, 각 분할 패널(35)의 단부(35a)는, 보온재(22)측으로부터 제 2 연결 로드(34)에 고정된 지지링(지지 플레이트)(36)이 접촉하고, 배기 가스 통로(G)측으로부터 지지 플레이트(41)가 접촉한 상태에서, 제 2 연결 로드(34)의 나사부(34a)에 너트(25)가 나사 결합하는 것에 의해 지지된다.
즉 지지 플레이트(41)는, 단부들(35a)끼리가 겹쳐진 분할 패널(35)의 외연을 따라 배치되고, 단부에 제 2 연결 로드(34)가 관통할 수 있게 되어 있다. 따라서, 분할 패널(35)은 겹쳐진 단부들(35a)끼리가 지지링(36) 및 지지 플레이트(41)에 의해 그 두께 방향으로 협지되고, 제 2 연결 로드(34)의 나사부(34a)에 너트(25)가 나사 결합하는 것에 의해 면접촉 상태로 지지된다. 이 경우, 너트(25)의 나사 결합 정도(체결 정도)는, 단부(35a)가 겹쳐진 각 분할 패널(35)이 소정의 마찰력을 갖고 접동할 수 있을 정도로 설정된다.
따라서, 배기 덕트(15)는, 내부에 고온의 배기 가스가 고속으로 흐르면, 보온 패널(23)이 여진력을 받아 진동하고, 이 보온 패널(23)은 덕트 플레이트(21)에 대해서 상대 이동한다. 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23)은 연결 부재(24)에 의해 연결되어 있기 때문에, 덕트 플레이트(21)에 대해서 보온 패널(23)이 진동하면 연결 부재(24)에 응력이 작용한다. 이 때, 연결 부재(24)는, 제 1 평판부(31)와 제 2 평판부(32)가 각각 판 두께 방향으로 휘는 것에 의해, 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있다.
또한 보온 패널(23)은, 복수의 분할 패널(35)의 단부들(35a)끼리가 면접촉 상태로 협지됨과 동시에, 분할 패널(35)의 단부(35a)와 지지 플레이트(41)가 면접촉 상태로 협지되어 있다. 따라서, 보온 패널(23)이 여진력을 받아 진동할 때, 각 분할 패널(35)의 단부들(35a)끼리와 지지 플레이트(41)가 접동하여 마찰이 발생하기 때문에, 이것으로, 보온 패널(23)의 진동이 감쇠되어, 연결 부재(24)에 작용하는 응력이 억제된다.
이와 같이 실시예 2의 배기 덕트에서는, 보온 패널(23)을 복수의 분할 패널(35)로 구성하고, 복수의 분할 패널(35)의 단부들(35a)끼리를 겹치고, 그 두께 방향의 양측에서 지지링(36)과 지지 플레이트(41)에 의해 협지하고, 연결 부재(24)의 나사부(34a)에 너트(25)를 나사 결합하는 것에 의해 체결하여 지지하고 있다. 따라서, 분할 패널(35)의 단부(35a)끼리와 지지 플레이트(41)가 면접촉 상태로 협지되어 있으므로, 배기 가스의 유동에 의해 보온 패널(23)이 진동하면, 분할 패널들(35)끼리와 지지 플레이트(41)가 접촉 상태에서 상대 이동하는 것에 의해 마찰이 발생하기 때문에, 이것으로, 감쇠 효과에 의해 연결 부재(24)에 작용하는 응력을 억제할 수 있다.
실시예
3
도 7은, 본 발명의 실시예 3에 따른 배기 덕트에 있어서 연결 부재를 도시하는 사시도이다. 또한, 상술한 실시예와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
실시예 3에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 배기 덕트는, 덕트 플레이트의 내측에 보온재가 배치되고, 그 내측에 보온 패널이 배치되어 구성되고, 덕트 플레이트와 보온 패널은 복수의 연결 부재(51)에 의해 연결되어 있다. 이 연결 부재(51)는, 길이 방향(배기 덕트의 직경 방향)에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있는 응력 흡수부를 갖는다.
연결 부재(51)는, 응력 흡수부로서 기능하는 제 1 평판부(52)와 제 2 평판부(53)를 갖고, 플레이트 부재의 중간부가 대략 90도 비틀어지는 것에 의해 형성된다. 플레이트 부재는 소정 두께를 가진 직사각형 형상을 이루는 판재이며, 중간부가 대략 90도 비틀어짐으로써 비틀림부(54)가 형성되며, 일 단부가 제 1 평판부(52)가 되고, 타 단부가 제 2 평판부(53)가 된다. 이 경우, 비틀림부(54)의 비틀림 각도는 90도로 한정되는 것이 아니고, 30도 또는 60도 또는 120도라도 좋고, 180도의 배수가 아니면 된다.
또한, 제 1 평판부(52)는 제 1 연결 로드(55)가 용접부(W11)에 의해 고정되고, 제 2 평판부(53)는 제 2 연결 로드(56)가 용접부(W12)에 의해 고정되고, 제 2 연결 로드(56)는 단부에 나사부(56a)가 형성된다.
따라서, 배기 덕트는, 내부에 고온의 배기 가스가 고속으로 흐르면, 보온 패널이 여진력을 받아 진동하고, 이 보온 패널은 덕트 플레이트에 대해서 상대 이동한다. 덕트 플레이트와 보온 패널은 연결 부재(51)에 의해 연결되어 있기 때문에, 덕트 플레이트에 대해서 보온 패널이 진동하면, 연결 부재(51)에 응력이 작용한다. 이 때, 연결 부재(51)는 제 1 평판부(52)와 제 2 평판부(53)가 각각 판 두께 방향으로 휘는 것에 의해, 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있다.
이와 같이 실시예 3의 배기 덕트에서는, 플레이트 부재의 중간부를 비트는 것에 의해, 비틀림부(54)의 각 단부 측에 제 1 평판부(52)와 제 2 평판부(53)를 마련하여 연결 부재(51)를 구성하고 있다.
따라서, 플레이트 부재의 중간부를 비트는 것 만으로, 서로 교차하는 제 1 평판부(52)와 제 2 평판부(53)를 형성함으로써, 연결 부재(51)를 용이하게 구성할 수 있으므로, 구조의 간소화 및 저비용화를 가능하게 할 수 있다.
실시예
4
도 8은, 본 발명의 실시예 4에 따른 배기 덕트에 있어서 연결 부재를 도시하는 사시도이다. 또한, 상술한 실시예와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
실시예 4에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 배기 덕트는, 덕트 플레이트의 내측에 보온재가 배치되고, 그 내측에 보온 패널이 배치되어 구성되고, 덕트 플레이트와 보온 패널은 복수의 연결 부재(61)에 의해 연결되어 있다. 이 연결 부재(61)는, 길이 방향(배기 덕트의 직경 방향)에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있는 응력 흡수부를 갖는다.
연결 부재(61)는, 제 1 원뿔부(62)와 제 2 원뿔부(63) 사이에 응력 흡수부로서 기능하는 세경부(64)를 마련하고 있다. 원기둥 부재는 소정의 외경을 갖는 원기둥 형상을 이루는 봉재이며, 중간부가 가늘어지도록 가공함으로써 세경부(64)가 형성되어, 일 단부가 제 1 원뿔부(62)가 되고 타 단부가 제 2 원뿔부(63)가 된다. 또한, 제 2 원뿔부(63)에는 연결 로드(65)가 고정되고, 연결 로드(65)는 단부에 나사부(65a)가 형성되어 있다.
따라서, 배기 덕트는, 내부에 고온의 배기 가스가 고속으로 흐르면, 보온 패널이 여진력을 받아 진동하고, 이 보온 패널은 덕트 플레이트에 대해서 상대 이동한다. 덕트 플레이트와 보온 패널은 연결 부재(61)에 의해 연결되어 있기 때문에, 덕트 플레이트에 대해서 보온 패널이 진동하면, 연결 부재(61)에 응력이 작용한다. 이 때, 연결 부재(61)는 세경부(64)가 변형함으로써, 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있다.
이와 같이 실시예 4의 배기 덕트에서는, 원기둥 부재의 중간부가 가늘어지도록 가공함으로써 세경부(64)가 형성되며, 일 단부가 제 1 원뿔부(62)가 되고, 타 단부가 제 2 원뿔부(63)가 되는 연결 부재(61)를 구성하고 있다.
따라서, 원기둥 부재의 중간부를 가늘게 가공하는 것만으로, 응력 흡수부로서의 세경부(64)를 형성할 수 있으므로, 구조의 간소화 및 저비용화를 가능하게 할 수 있다.
실시예
5
도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 정면도, 도 10은 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 단면도, 도 11은 실시예 5의 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 작용 설명도, 도 12는 실시예 5의 배기 덕트를 갖는 가스 터빈의 개략도, 도 13은 배기 덕트의 단면도, 도 14는 실시예 5의 배기 덕트를 도시하는 단면도이다.
실시예 5의 가스 터빈은, 도 12에 도시된 바와 같이, 공기를 압축하는 압축기(11)와, 압축기(11)에서 압축된 공기를 연소하는 연소기(12)와, 이 연소기(12)에서 연료와 압축 공기의 혼합 가스가 연소하는 것에 의해 발생한 연소 가스(배기 가스)에 의해 회전 가능한 터빈(13)을 갖고 있으며, 압축기(11)의 회전축에 발전기(14)가 연결되어 있다.
또한, 가스 터빈은, 터빈(13)에, 이 터빈(13)으로부터 배출되는 배기 가스를 안내하는 배기 덕트(15)가 연결되며, 이 배기 덕트(15)에 연돌(16)이 연결되어 있다. 또한 가스 터빈은, 배기 덕트(15)에 연돌(16)이 연결되지 않고, 배열 회수 보일러(HRSG)가 연결되는 구성도 있다.
배기 덕트(15)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 직사각형의 통 형상을 이루는 덕트 플레이트(21)의 내측에 보온재(22)가 소정 두께에 걸쳐서 배치되고, 그 내측에 보온 패널(23)이 배치되어 구성되고 있으며, 내측에 배기 가스 통로(G)를 형성하고 있다. 이 보온 패널(23)은, 후술하겠지만, 복수의 분할 패널로 구성된다. 복수의 연결 부재(24)는, 기단부가 덕트 플레이트(21)의 내면에 고정되며, 선단 부가 보온 패널(23)(분할 패널(131))을 관통하고, 고정 부재로서의 너트(25)가 나사 결합된다. 이 연결 부재(24)는, 배기 덕트(15)의 둘레 방향 및 축 방향(배기 가스의 흐름 방향)으로 소정 간격으로 복수 배치되어 있으며, 덕트 플레이트(21)의 내측에 소정 간격으로 보온 패널(23)(분할 패널(131))을 지지하는 것에 의해, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23)과의 사이에 보온재(22)를 보지하고 있다.
이 연결 부재(24)는, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23)을 연결하는 것이며, 일 단부가 덕트 플레이트(21)의 내면에 직교하도록 접촉하며, 용접부(W1)에 의해 접합된다. 또한, 연결 부재(24)는, 타 단부에 나사부(24a)가 형성되어 있어, 보온 패널(23)을 관통하여 너트(25)가 나사 결합하는 것에 의해 보온 패널(23)에 체결되어 있다.
보온 패널(23)은, 복수의 분할 패널(131)로 구성되며, 이 복수의 분할 패널(131)의 단부들(131a)끼리가 두께 방향으로 겹쳐져서 연결되어 있다. 즉, 보온 패널(23)은, 복수의 분할 패널(131)의 단부(131a)가 겹쳐지고, 각 관통 구멍(131b)의 위치가 적합한 상태에서, 연결 부재(24)의 타 단부가 관통하고 있다. 그리고, 각 분할 패널(131)의 단부(131a)는, 보온재(22)측으로부터 연결 부재(24)에 고정된 지지링(지지 플레이트)(132)이 접촉하고, 배기 가스 통로(G)측으로부터 와셔(지지 플레이트)(133)가 접촉한 상태에서, 연결 부재(24)의 나사부(24a)에 너트(25)가 나사 결합하는 것에 의해 지지된다. 이 분할 패널(131)은, 각 관통 구멍(131b)의 내경이 연결 부재(24)의 외경보다 크게 설정되는 것에 의해, 연결 부재(24)에 대하여 분할 패널(131)이 이동 가능하게 된다.
즉, 복수의 분할 패널(131)은, 서로 겹쳐진 단부들(131a)끼리가 지지링(132) 및 와셔(133)에 의해 그 두께 방향으로 협지되고, 연결 부재(24)의 나사부(24a)에 너트(25)가 나사 결합하는 것에 의해 면접촉 상태로 지지된다. 이 경우, 너트(25)의 나사 결합 정도(체결 정도)는, 단부(131a)가 서로 겹쳐진 각 분할 패널(131)이 소정의 마찰력을 갖고 접동할 수 있을 정도로 설정된다.
이와 같이 구성된 분할 패널(131)은, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 리브(보강 부재)(141)가 고정되어 있다. 이 리브(141)는 분할 패널(131)에 있어서 외면측, 즉 보온 패널(23)에 있어서 보온재(22) 측에 용접부(W2)에 의해 고정된다.
이 경우, 분할 패널(131)은 직사각 형상(정사각 형상)을 이루는 평면 패널이며, 단부(외연부) (131a)가 겹치도록 연결되고, 이 단부(131a)의 네 모서리에 형성된 관통 구멍(131b)에 연결 부재(24)가 관통하여 체결된다. 리브(141)는 진원의 링 형상을 이루고, 분할 패널(131)의 단부(외연부)(131a)보다 내측에 배치된다.
따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 배기 덕트(15)는, 내부에 고온의 배기 가스가 고속으로 흐르면, 보온 패널(23)이 여진력을 받아 진동하고, 이 보온 패널(23)은 덕트 플레이트(21)에 대해서 상대 이동한다. 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23)은 연결 부재(24)에 의해 연결되어 있기 때문에, 덕트 플레이트(21)에 대해서 보온 패널(23)이 진동하면, 연결 부재(24)에 응력이 작용한다. 하지만, 본 실시예에 있어서, 보온 패널(23)을 구성하는 복수의 분할 패널(131)에 리브(141)가 고정된다. 따라서, 보온 패널(23)(분할 패널(131))은 리브(141)로 인해 변형하기 어려워져서, 연결 부재(24)에 작용하는 응력이 저감된다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 배기 가스의 여진력에 의해 분할 패널(131)에 대해서, 네 모서리를 연결함과 동시에 서로 교차하는 2개의 마디(S1, S2)를 갖는 진동 모드가 발생했을 때, 분할 패널(131)은, 예를 들면, 「＋」의 영역에서 지면의 앞쪽으로 변형할 때, 「－」의 영역에서 지면의 뒤쪽으로 변형한다. 여기에서, 분할 패널(131)은 링 형상의 리브(141)가 2개의 마디(S1, S2)와 교차하도록 고정되어 있으므로, 각 마디(S1, S2)에서의 휨 강성이 증가되어, 「＋」의 영역과 「－」의 영역에서 역 방향으로의 변형이 억제된다.
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 배기 가스의 여진력에 의해 분할 패널(131)에 대해서, 단부(131a)와 평행을 이루는 2개의 마디(S11, S12)와, 단부(131a)와 평행을 이룸과 동시에 2개의 마디(S11, S12)와 직교하는 2개의 마디(S21, S22)를 갖는 진동 모드가 발생했을 때, 분할 패널(131)은, 예를 들면, 「＋」의 영역에서 지면의 앞쪽으로 변형할 때, 「－」의 영역에서 지면의 뒤쪽으로 변형한다. 여기에서, 분할 패널(131)은, 링 형상의 리브(141)가 4개의 마디(S11, S12, S21, S22)와 교차하도록 고정되어 있으므로, 각 마디(S11, S12, S21, S22)에서의 휨 강성이 증가되어, 「＋」의 영역과 「－」의 영역에서 역 방향으로의 변형이 억제된다.
그리고, 보온 패널(23)은, 복수의 분할 패널(131)의 단부들(131a)끼리가 면접촉 상태로 협지되어 있다. 따라서, 보온 패널(23)이 여진력을 받아 진동할 때, 각 분할 패널(131)의 단부들(131a)끼리 접동하여 마찰이 발생하기 때문에, 이것으로, 보온 패널(23)의 진동이 감쇠되어, 연결 부재(24)에 작용하는 응력이 억제된다.
이와 같이 실시예 5의 배기 덕트에서는, 통 형상을 이루는 덕트 플레이트(21)와, 복수의 분할 패널(131)로 구성되고 덕트 플레이트(21)의 내면 측에 소정 간격을 두고 배치되는 보온 패널(23)과, 분할 패널(131)에서 외면 측에 고정되는 리브(141)와, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23) 사이에 배치되는 보온재(22)와, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23)을 연결하는 연결 부재(24)를 마련하고 있다.
따라서, 유동하는 배기 가스의 여진력을 받아 보온 패널(23)을 구성하는 분할 패널(131)이 마디(S)를 경계로 하여 판 두께 방향을 향해 요철 모양으로 진폭하려고 하지만, 이 분할 패널(131)에 있어서 외면 측에 리브(141)가 고정되어 있기 때문에 이 분할 패널(131)의 강성이 증가되어 변형하기 어려워져서, 진동의 발생을 억제하여 연결 부재(24)로의 응력 집중을 억제할 수 있으며, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23) 사이의 연결 부재(24)의 손상을 방지하여 내구성의 향상을 도모할 수 있다.
실시예 5의 배기 덕트에서는, 분할 패널(131)을 직사각 형상의 평면 패널로 하고, 리브(141)를 분할 패널(131)의 단부(외연부)(131a)보다 내측에 배치하고 있다. 따라서, 분할 패널(131)은 리브(141)에 의해 중앙부 쪽의 휨 강성이 증가되기 때문에, 마디(S)를 경계로 하여 판 두께 방향을 향해 요철 모양으로 진폭하기 어려워져서, 연결 부재(24)로의 응력 집중을 억제할 수 있다.
실시예 5의 배기 덕트에서는, 리브(141)를 링 형상으로 한다. 따라서, 리브(141)가 분할 패널(131)의 많은 마디(S)에 걸치도록 배치되게 하여, 분할 패널(131)의 진폭을 효과적으로 억제할 수 있다.
실시예 5의 배기 덕트에서는, 보온 패널(23)을 복수의 분할 패널(131)로 구성하고, 복수의 분할 패널(131)의 단부들(131a)끼리를 겹치며, 그 두께 방향의 양측에서 지지링(132) 및 와셔(133)에 의해 협지하고, 연결 부재(24)의 나사부(24a)에 너트(25)를 체결하여 지지하고 있다. 따라서, 분할 패널(131)의 단부들(131a)끼리가 협지되어 있으므로, 배기 가스의 유동에 의해 보온 패널(23)이 진동하면, 분할 패널들(131)끼리가 접촉 상태에서 상대 이동하는 것에 의해 마찰이 발생하기 때문에, 이것으로, 감쇠 효과에 의해 연결 부재(24)에 작용하는 응력을 억제할 수 있다.
실시예
6
도 15는, 본 발명의 실시예 6에 따른 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 정면도이다.
실시예 6에 있어서, 도 15에 도시된 바와 같이, 분할 패널(131)은, 리브(보강 부재)(151)가 고정되어 있다. 이 리브(151)는 분할 패널(131)에 있어서 외면 측에 용접부에 의해 고정되어 있다.
이 경우, 분할 패널(131)은 직사각 형상(정사각 형상)을 이루는 평면 패널이며, 리브(151)는 분할 패널(131)의 단부(외연부)(131a)보다 내측에 배치된다. 이 리브(151)는, 복수의 링 형상을 이루는 보강부로 구성되고, 제 1 링부(제 1 보강부)(152)와 그 내측에 배치되는 제 2 링부(제 2 보강부)(153)로 구성된다. 이 경우, 제 1 링부(152)는 제 2 링부(153)보다 큰 직경으로 설정되고, 제 1 링부(152)의 내측에 제 2 링부(153)가 배치된다.
따라서, 배기 가스의 여진력에 의해 분할 패널(131)에 대해서, 단부(131a)와 평행을 이루는 2개의 마디(S11, S12)와, 단부(131a)와 평행을 이룸과 동시에 2개의 마디(S11, S12)와 직교하는 2개의 마디(S21, S22)를 갖는 진동 모드가 발생했을 때, 분할 패널(131)은, 예를 들면, 「＋」의 영역에서 지면의 앞쪽으로 변형할 때, 「－」의 영역에서 지면의 뒤쪽으로 변형한다. 여기에서, 분할 패널(131)은, 링 형상의 2개의 링부(152, 153)를 갖는 리브(151)가 4개의 마디(S11, S12, S21, S22)와 교차하도록 고정되어 있으므로, 각 마디(S11, S12, S21, S22)에서의 휨 강성이 증가되어, 「＋」의 영역과 「－」의 영역에서 역 방향으로의 변형이 억제된다.
또한, 배기 가스의 여진력에 의해 분할 패널(131)의 중앙부에 대해서, 교차하는 2개의 마디 (S131, S132)를 갖는 진동 모드가 발생했을 때, 분할 패널(131)은, 예를 들면, 「＋」의 영역에서 지면의 앞쪽으로 변형할 때, 「－」의 영역에서 지면의 뒤쪽으로 변형한다. 여기에서, 분할 패널(131)은, 중앙부에 제 2 링부(153)가 2개의 마디(S131, S132)와 교차하도록 고정되어 있으므로, 각 마디(S131, S132)에서의 휨 강성이 증가되어, 「＋」의 영역과 「－」의 영역에서 역 방향으로의 변형이 억제된다.
이와 같이 실시예 6의 배기 덕트에서는, 보온 패널(23)을 복수의 분할 패널(131)로 구성하고, 이 분할 패널(131)에 있어서 외면 측에 리브(151)를 고정하고, 이 리브(151)를 복수의 링 형상을 이루는 제 1 링부(152)와 제 1 링부(152)의 내측에 배치되는 제 2 링부(153)로 구성하고 있다.
따라서, 유동하는 배기 가스의 여진력을 받아 보온 패널(23)을 구성하는 분할 패널(131)이 마디(S)를 경계로 하여 판 두께 방향을 향해 요철 모양으로 진폭하려고 하지만, 이 분할 패널(131)에 있어서 외면 측에 리브(151)가 고정되어 있기 때문에, 이 분할 패널(131)의 강성이 증가되어 변형하기 어려워져서, 진동의 발생을 억제하여 연결 부재(24)로의 응력 집중을 억제할 수 있으며, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23) 사이의 연결 부재(24)의 손상을 방지하여 내구성의 향상을 도모할 수 있다.
이 경우, 제 1 링부(152)의 내측에 제 2 링부(153)를 배치하고 있기 때문에, 각 링부(152, 153)가 분할 패널(131)의 진동하는 복수의 모드에 있어서 각 마디(S)에 걸치도록 배치되게 하여, 분할 패널(131)의 진폭을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 각 링부(152, 153)를 링 형상으로 함으로써, 간단한 구성으로 용이하게 복수의 진동 모드에서 분할 패널(131)의 진폭을 억제할 수 있다.
실시예
7
도 16은, 본 발명의 실시예 7에 따른 배기 덕트에 있어서 보온 패널을 구성하는 분할 패널의 정면도이다.
실시예 7에 있어서, 도 16에 도시된 바와 같이, 분할 패널(131)은, 리브(보강 부재)(161)가 고정되어 있다. 이 리브(161)는 분할 패널(131)에 있어서 외면 측에 용접부에 의해 고정된다.
이 경우, 분할 패널(131)은, 직사각 형상(정사각 형상)을 이루는 평면 패널이며, 리브(161)는 분할 패널(131)의 단부(외연부)(131a)보다 내측에 배치된다. 이 리브(161)는 복수의 보강부로 구성되고, 링 형상을 이루는 링부(제 1 보강부)(162)와 그 내측에 배치되는 2개의 직선 형상을 이루는 직선부(제 2 보강부)(163, 164)로 구성된다. 이 경우, 2개의 직선부(163, 164)는, 평면에서 볼 때 T자 형상을 이루고, 링부(162)의 내측에서 이 링부(162)에 연결하도록 배치된다.
따라서, 배기 가스의 여진력에 의해 분할 패널(131)에 대해서, 단부(131a)와 평행을 이루는 2개의 마디(S11, S12)와, 단부(131a)와 평행을 이룸과 동시에 2개의 마디(S11, S12)와 직교하는 2개의 마디(S21, S22)를 갖는 진동 모드가 발생했을 때, 분할 패널(131)은, 예를 들면, 「＋」의 영역에서 지면의 앞쪽으로 변형할 때, 「－」의 영역에서 지면의 뒤쪽으로 변형한다. 여기에서, 분할 패널(131)은, 링부(162)와 직선부(163, 164)를 갖는 리브(161)가 4개의 마디(S11, S12, S21, S22)와 교차하도록 고정되어 있으므로, 각 마디(S11, S12, S21, S22)에서의 휨 강성이 증가되어, 「＋」의 영역과 「－」의 영역에서 역 방향으로의 변형이 억제된다.
이와 같이 실시예 7의 배기 덕트에서는, 보온 패널(23)을 복수의 분할 패널(131)로 구성하고, 이 분할 패널(131)에 있어서 외면 측에 리브(161)를 고정하고, 이 리브(161)를 링부(162)와 그 내측의 직선부(163, 164)로 구성하고 있다.
따라서, 유동하는 배기 가스의 여진력을 받아 보온 패널(23)을 구성하는 분할 패널(131)이 마디(S)를 경계로 하여 판 두께 방향을 향해 요철 모양으로 진폭하려고 하지만, 이 분할 패널(131)에 있어서 외면 측에 리브(161)가 고정되어 있기 때문에, 이 분할 패널(131)의 강성이 증가되어 변형하기 어려워져서, 진동의 발생을 억제하여 연결 부재(24)로의 응력 집중을 억제할 수 있으며, 덕트 플레이트(21)와 보온 패널(23) 사이의 연결 부재(24)의 손상을 방지하여 내구성의 향상을 도모할 수 있다.
이 경우, 링부(162)의 내측에 T자 형상을 이루는 직선부(163, 164)를 배치하고 있기 때문에, 링부(162) 및 직선부(163, 164)가 분할 패널(131)의 진동하는 복수의 모드에 있어서 각 마디(S)에 걸치도록 배치되게 하여, 분할 패널(131)의 진폭을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 링부(162)의 내측에 직선부(163, 164)를 배치함으로써, 간단한 구성으로 용이하게 복수의 진동 모드에 있어서 분할 패널(131)의 진폭을 억제할 수 있다.
또한 상술한 실시예 6에서는 리브(151)를 2개의 링부(152, 153)로 구성했지만, 링부를 3개 이상으로 하여도 좋다. 또한, 링부는 진원 형상에 한정되지 않고, 타원 형상이어도 괜찮다. 또한, 상술한 실시예 7에서는 리브(161)의 내측에 T자 형상을 이루도록 직선부(163, 164)를 배치했지만, 직선부는 T자 형상에 한정되지 않고, X자 형상이나 Y자 형상 등으로 해도 좋다.
또한 상술한 실시예에서는 배기 덕트(15)를 직사각형 단면 형상으로 했지만, 이 형상으로 한정되는 것이 아니고, 원형 단면 형상이어도 괜찮다.
또한, 본 발명의 보강 부재는 링 형상에 한정되지 않고, T자 형상, X자 형상, Y자 형상 등으로 해도 좋다.
또한, 상술한 실시예에서는 본 발명의 배기 덕트를 가스 터빈의 배기계에 적용하여 설명했지만, 증기 터빈의 배기계에도 적용할 수 있으며, 배기 가스는 사용된 증기이다.
11 압축기
12 연소기
13 터빈
14 발전기
15 배기 덕트
16 연돌
21 덕트 플레이트
22 보온재
23 보온 패널
24, 51, 61 연결 부재
25 너트
31, 52 제 1 평판부(응력 흡수부)
32, 53 제 2 평판부(응력 흡수부)
33, 55 제 1 연결 로드
34, 56 제 2 연결 로드
35 분할 패널
36 지지링(지지 플레이트)
37 와셔(지지 플레이트)
41 지지 플레이트
54 비틀림부
62 제 1 원뿔부
63 제 2 원뿔부
64 세경부(응력 흡수부)
131 분할 패널
132 지지링(지지 플레이트)
133 와셔(지지 플레이트)
141, 151, 161 리브(보강 부재)
152 제 1 링부(제 1 보강부)
153 제 2 링부(제 2 보강부)
162 링부(제 1 보강부)
163, 164 직선부(제 2 보강부)
12 연소기
13 터빈
14 발전기
15 배기 덕트
16 연돌
21 덕트 플레이트
22 보온재
23 보온 패널
24, 51, 61 연결 부재
25 너트
31, 52 제 1 평판부(응력 흡수부)
32, 53 제 2 평판부(응력 흡수부)
33, 55 제 1 연결 로드
34, 56 제 2 연결 로드
35 분할 패널
36 지지링(지지 플레이트)
37 와셔(지지 플레이트)
41 지지 플레이트
54 비틀림부
62 제 1 원뿔부
63 제 2 원뿔부
64 세경부(응력 흡수부)
131 분할 패널
132 지지링(지지 플레이트)
133 와셔(지지 플레이트)
141, 151, 161 리브(보강 부재)
152 제 1 링부(제 1 보강부)
153 제 2 링부(제 2 보강부)
162 링부(제 1 보강부)
163, 164 직선부(제 2 보강부)
Claims (23)
- 배기 덕트에 있어서,
통 형상을 이루는 덕트 플레이트와,
상기 덕트 플레이트의 내면 측에 소정 간격을 두고 배치되는 보온 패널과,
상기 덕트 플레이트와 상기 보온 패널 사이에 배치되는 보온재와,
상기 덕트 플레이트와 상기 보온 패널을 연결함과 동시에 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있는 응력 흡수부를 가지는 연결 부재를 포함하며,
상기 연결 부재는, 상기 응력 흡수부로서 기능하는 제 1 평판부 및 제 2 평판부가 교차하여 연결되는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 평판부와 상기 제 2 평판부는, 서로의 홈부들끼리가 끼워 맞춰지고 또한 용접되어 연결되는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 평판부와 상기 제 2 평판부는, 플레이트 부재의 중간부가 비틀어짐으로써 형성되는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 배기 덕트에 있어서,
통 형상을 이루는 덕트 플레이트와,
상기 덕트 플레이트의 내면 측에 소정 간격을 두고 배치되는 보온 패널과,
상기 덕트 플레이트와 상기 보온 패널 사이에 배치되는 보온재와,
상기 덕트 플레이트와 상기 보온 패널을 연결함과 동시에 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있는 응력 흡수부를 갖는 연결 부재를 포함하며,
상기 연결 부재는 원기둥 형상을 이루고, 중간부에 상기 응력 흡수부로서 기능하는 세경부가 마련되는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 평판부는 상기 덕트 플레이트에 고정되는 제 1 연결 로드가 고정되고, 상기 제 2 평판부는 선단부에, 상기 보온 패널에 연결되는 나사부를 갖는 제 2 연결 로드가 고정되는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보온 패널은 복수의 분할 패널로 구성되고, 상기 복수의 분할 패널의 단부들끼리가 겹쳐지고, 그 두께 방향의 양측에서 한 쌍의 지지 플레이트에 의해 협지되어 구성되는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 평판부는 상기 덕트 플레이트에 고정되는 제 1 연결 로드가 고정되고, 상기 제 2 평판부는 선단부에, 상기 보온 패널에 연결되는 나사부를 갖는 제 2 연결 로드가 고정되며,
상기 지지 플레이트는 단부들끼리가 겹쳐진 상기 복수의 분할 패널의 외연을 따라 배치되고, 소정 거리만큼 이격된 위치에서 상기 제 2 연결 로드가 각각 관통하고, 상기 나사부에 너트가 나사 결합하는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보온 패널은 복수의 분할 패널로 구성되고, 상기 분할 패널에 있어서 외면 측에 보강 부재가 고정되는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 8 항에 있어서,
상기 분할 패널은 직사각 형상을 이루는 평면 패널이고, 상기 보강 부재는 상기 분할 패널의 외연보다 내측에 배치되는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 8 항에 있어서,
상기 보강 부재는 링 형상을 이루는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 10 항에 있어서,
상기 보강 부재는 복수의 링 형상을 이루는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 8 항에 있어서,
상기 보강 부재는, 링 형상을 이루는 제 1 보강부와, 상기 제 1 보강부의 내측에 배치되는 제 2 보강부를 가지는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 2 보강부는 링 형상을 이루는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 2 보강부는 평면에서 볼 때 T자 형상을 이루는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 8 항에 있어서,
상기 복수의 분할 패널은 단부들끼리가 겹쳐지고, 그 두께 방향의 양측에서 한 쌍의 지지 플레이트에 의해 협지되어 구성되는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 배기 덕트에 있어서,
통 형상을 이루는 덕트 플레이트와,
상기 덕트 플레이트의 내면 측에 소정 간격을 두고 배치되는 보온 패널과,
상기 덕트 플레이트와 상기 보온 패널 사이에 배치되는 보온재와,
상기 덕트 플레이트와 상기 보온 패널을 연결함과 동시에 길이 방향에 교차하는 두 방향의 응력을 흡수할 수 있는 응력 흡수부를 가지는 연결 부재를 포함하며,
상기 보온 패널은 복수의 분할 패널로 구성되고, 상기 분할 패널에 있어서 외면 측에 보강 부재가 고정되는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 16 항에 있어서,
상기 분할 패널은 직사각 형상을 이루는 평면 패널이고, 상기 보강 부재는 상기 분할 패널의 외연보다 내측에 배치되는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 16 항에 있어서,
상기 보강 부재는 링 형상을 이루는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 18 항에 있어서,
상기 보강 부재는 복수의 링 형상을 이루는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 16 항에 있어서,
상기 보강 부재는, 링 형상을 이루는 제 1 보강부와, 상기 제 1 보강부의 내측에 배치되는 제 2 보강부를 가지는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 2 보강부는 링 형상을 이루는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 2 보강부는 평면에서 볼 때 T자 형상을 이루는 것을 특징으로 하는
배기 덕트. - 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 분할 패널은 단부들끼리가 겹쳐지고, 그 두께 방향의 양측에서 한 쌍의 지지 플레이트에 의해 협지되어 구성되는 것을 특징으로 하는
배기 덕트.
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