KR101764060B1

KR101764060B1 - Gas turbine blades

Info

Publication number: KR101764060B1
Application number: KR1020160084236A
Authority: KR
Inventors: 고민석
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2017-08-01

Abstract

Disclosed is a gas turbine blade. The gas turbine blade according to an embodiment of the present invention guides a movement of a cooling fluid flowing along a cooling flow pathway formed in the turbine blade so as to stably and effectively perform cooling, and comprises: a first guide rib including a first rib and a second rib; and a second guide rib including a third rib and a fourth rib. Moreover, the gas turbine blade also comprises: a first thermal conductive region; a second thermal conductive region; and a third thermal conductive region.

Description

{Gas turbine blades}

본 발명은 터빈 블레이드 내부에 형성된 냉각 유로를 따라 다수개가 배치된 가이드 리브를 통한 열전달 성능을 향상시키기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 리브의 배치를 통해 냉각 지점을 고르게 분포시켜 열전도 성능을 향상시킨 가스터빈 블레이드에 관한 것이다.The present invention relates to a turbine blade for improving heat transfer performance through a plurality of guide ribs formed along a cooling passage formed inside a turbine blade and more particularly, Blade.

일반적으로 가스터빈 엔진의 성능 향상을 위하여 터빈 입구 온도를 높이는 방안이 지속적으로 제안되어 왔다. 그러나 이렇게 터빈 입구 온도를 상승시킬 경우, 터빈 블레이드의 열부하를 가중시키고 수명을 단축시키는 문제점을 야기시킨다.Generally, a method for increasing the turbine inlet temperature has been continuously proposed to improve the performance of a gas turbine engine. However, raising the turbine inlet temperature causes a problem that the thermal load of the turbine blade is increased and the service life is shortened.

특히 터빈 블레이드에서 구조적으로 발생하는 열부하로 인한 냉각을 실시하기 위해 냉각유체를 공급하여 상기 터빈 블레이드에 대한 강제 냉각을 실시하고 있다.In particular, a cooling fluid is supplied to perform forced cooling of the turbine blades in order to perform cooling due to thermal load generated structurally in the turbine blades.

이러한 강제 냉각방법은 터빈의 압축기로부터 방출되는 냉각유체를 블레이드 내부에 있는 유로를 통해 주입하여 강제대류를 발생시켜 냉각시키는 방법이다. 강제대류 냉각에서는 냉각성능 향상을 위해서 요철을 사용한 냉각방법이 사용되고 있다. 상기 요철은 유로 내의 유동을 교란시켜 열전달을 향상시키기 위해서 사용된다.This forced cooling method is a method of cooling by generating a forced convection by injecting the cooling fluid discharged from the compressor of the turbine through the flow path inside the blade. For forced convection cooling, a cooling method using irregularities is used to improve cooling performance. The irregularities are used to disturb the flow in the flow path to improve the heat transfer.

도면을 참조하여 종래의 터빈 블레이드 내부에 배치된 리브를 통한 냉각 상태에 대해 설명한다.The cooling state through the ribs disposed inside the conventional turbine blades will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 터빈 블레이드 내부에는 냉각유체의 이동을 가이드 하기 위해 리브(2)가 도면에 도시된 바와 같이 배치된다.Referring to FIG. 1 of the accompanying drawings, ribs 2 are disposed within conventional turbine blades as shown in the drawing to guide movement of cooling fluid.

상기 리브(2)는 소정의 두께와 높이로 이루어진 바(bar)가 소정의 간격으로 배치되고 상기 냉각유체가 화살표로 도시된 바와 같이 상기 리브(2)를 경유하여 바닥면과 충돌한 후에 이웃한 다른 리브를 향해 이동되거나, 상기 리브(2) 사이에서 순환되면서 냉각이 이루어진다.The ribs 2 are arranged such that bars having a predetermined thickness and height are arranged at predetermined intervals and the cooling fluid collides with the floor surface via the ribs 2 as shown by arrows, Cooling is performed while being moved toward another rib or circulated between the ribs 2.

종래에는 보다 효율적인 냉각을 위해 상기 리브(2)를 경사진 상태로 다수개를 배치하여 냉각을 실시하고 있으나, 상기 리브(2)의 경사 각도에 따라 냉각 성능의 확연한 차이가 발생되었다.Conventionally, a plurality of the ribs 2 are disposed in an inclined state for more efficient cooling. However, a significant difference in cooling performance is generated depending on the inclination angle of the ribs 2.

또한 상기 냉각유체가 상기 리브(2)를 경유하여 바닥면과 부딛치는 지점이 한 방향으로 일정하게 유지되면서 열전도 측면에서 불리하게 적용되는 문제점이 발생되었다.Also, the point where the cooling fluid abuts the bottom surface via the ribs 2 is kept constant in one direction, which is disadvantageous in terms of heat conduction.

대한민국공개특허 제10-1998-024232호Korean Patent Publication No. 10-1998-024232

본 발명의 실시 예들은 터빈 블레이드의 냉각 유로를 따라 이동하는 냉각 유체를 통한 열전달 성능을 향상시키기 위해 가이드 리브의 구조를 변경하여 냉각 유체의 낙하되는 위치를 반복적으로 유도하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 터빈 블레이드를 제공하고자 한다.The embodiments of the present invention can improve the heat transfer performance through the cooling fluid moving along the cooling passage of the turbine blades by changing the structure of the guide ribs to repeatedly induce the position where the cooling fluid falls, Turbine blades.

본 발명의 일 측면에 따르면, 터빈 블레이드 내부에 형성된 냉각 유로를 따라 유동하는 냉각유체의 이동을 가이드 하기 위해 상기 냉각 유로의 길이 방향을 기준으로 양측벽을 각각 향해 서로 간에 이격된 제1 리브와, 상기 제1 리브 사이에 위치된 제2 리브를 포함하는 제1 가이드 리브; 및 상기 냉각 유체의 이동 방향을 기준으로 상기 제1 가이드 리브의 전방에 위치되고 상기 측벽 위치에서 상기 냉각 유로의 중앙을 향해 각각 위치된 제3 리브와, 상기 제2 리브와 마주보는 상태로 상기 제3 리브 사이에 위치된 제4 리브가 구비된 제2 가이드 리브를 포함하는 가이드 리브가 구비되고, 상기 제1,2 가이드 리브의 배치에 의해 상기 냉각 유로의 측벽과 접한 상태로 냉각 영역이 형성된 제1 열전도 영역과, 상기 측벽 사이에 형성되고 다수개의 냉각 영역을 이루는 제2 열전도 영역; 상기 제1 가이드 리브와 상기 제2 가이드 리브가 서로 간에 마주보는 위치에 형성된 제3 열전도 영역을 갖는다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a turbine blade comprising: a first rib spaced apart from each other with respect to a longitudinal direction of the cooling passage so as to guide movement of a cooling fluid flowing along a cooling passage formed in the turbine blade; A first guide rib including a second rib positioned between the first ribs; And a third rib positioned in front of the first guide ribs with respect to a moving direction of the cooling fluid and respectively positioned toward the center of the cooling passage at the side wall position, And a second guide rib having a fourth rib disposed between the first and second ribs, and a third guide rib disposed between the first guide rib and the second guide rib, A second heat conduction region formed between the side walls and forming a plurality of cooling regions; And a third heat conductive region formed at a position where the first guide rib and the second guide rib are opposed to each other.

상기 냉각유체의 이동 방향을 따라 상기 냉각 유로에 다수개가 서로 간에 이격된 가이드 리브가 구비되되, 상기 가이드 리브는 상기 냉각 유로의 길이 방향을 기준으로 측벽을 향해 배치된 제1 리브와, 상기 제1 리브 사이에 배치되고 상기 냉각 유로의 중앙을 향해 배치된 제2 리브를 포함하는 제1 가이드 리브; 상기 제1 가이드 리브의 전방에 위치되고 상기 측벽 위치에서 상기 냉각 유로의 내측 을 향해 배치된 제3 리브와, 상기 제2 리브와 마주보는 상태로 전방을 향해 연장된 제4 리브가 구비된 제2 가이드 리브를 포함한다.Wherein the guide rib includes a first rib disposed toward the side wall with respect to a longitudinal direction of the cooling passage, and a second rib disposed to face the first rib, A first guide rib disposed between the first guide rib and the second guide rib, the second guide rib being disposed toward the center of the cooling passage; A third rib disposed in front of the first guide rib and disposed in the sidewall position toward the inside of the cooling channel, and a second guide having a fourth rib extending forward in a state facing the second rib, Ribs.

상기 가이드 리브는 상기 제1 가이드 리브와 상기 제2 가이드 리브가 상기 냉각 유로의 길이 방향을 따라 순차적으로 반복 배치된다.The first guide rib and the second guide rib are sequentially and repeatedly arranged along the longitudinal direction of the cooling passage.

상기 제1,2 리브는 서로 간에 이격된 상태로 배치된다.The first and second ribs are spaced apart from each other.

상기 제1 리브는 상기 측벽을 향해 제1 경사각으로 경사지게 배치되고, 상기 제2 리브는 제2 경사각으로 경사지게 배치된 것을 특징으로 한다.The first rib is inclined at a first inclination angle toward the side wall, and the second rib is inclined at a second inclination angle.

상기 제1,2 리브는 상기 터빈 블레이드의 플랫폼에서 팁으로 갈수록 상기 제1 경사각돠 제2 경사각이 증가되는 것을 특징으로 한다.And the first and second ribs increase the first inclination angle and the second inclination angle as the tip of the turbine blade moves from the platform to the tip.

상기 제1,2 리브는 상기 터빈 블레이드의 팁에서 플랫폼으로 갈수록 상기 제1 경사각돠 제2 경사각이 감소되는 것을 특징으로 한다.And the first and second ribs are reduced in the first inclination angle and the second inclination angle toward the platform from the tip of the turbine blade.

상기 제1,2 리브는 상기 제1,2 경사각이 동일할 경우 상기 제1,2 경사각은 45도 전후의 경사각으로 경사진 것을 특징으로 한다.The first and second ribs may be inclined at an inclination angle of about 45 degrees when the first and second inclination angles are the same.

상기 제2 리브는 복수개로 이루어져 각각의 후단부에서 선단부로 갈수록 서로 간에 이격된 거리가 감소되는 것을 특징으로 한다.The second ribs are formed of a plurality of ribs, and the distances between the rear ends of the first ribs and the second ribs are reduced from the rear end to the front end.

상기 제2 리브는 각각 연장된 선단부 사이로 상기 냉각유체가 상기 냉각 유로의 길이 방향으로 이동되도록 상기 선단부가 서로 간에 이격된 것을 특징으로 한다.And the distal ends of the second ribs are spaced apart from each other such that the cooling fluid is moved in the longitudinal direction of the cooling passage between the extended distal ends.

상기 제4 리브는 복수개로 배치되고 각각의 후단부에서 선단부로 갈수록 서로 간에 이격된 거리가 증가되는 것을 특징으로 한다.And the fourth ribs are arranged in a plurality of spaces, and a distance between the rear ends of the fourth ribs is increased as the distance from the rear end portion to the front end portion increases.

상기 제1,2 리브와 상기 제3,4 리브는 전체 배치 형태가 마름모 형태로 배치되되, 상기 냉각 유로의 길이 방향을 기준으로 X축 방향과 Y축 방향으로 상기 냉각유체의 이동이 이루어지도록 서로 간에 이격된 상태가 유지된다.Wherein the first and second ribs and the third and fourth ribs are arranged in a rhombic shape so that the cooling fluid moves in the X axis direction and the Y axis direction with respect to the longitudinal direction of the cooling channel, The spaced apart state is maintained.

상기 제1 리브와 상기 제3 리브는 상기 측벽과 이격된 상태가 유지되고, 상기 측벽과 상기 제1,3 리브의 이격된 곳으로 냉각유체가 이동될 경우 상기 측벽에 대한 냉각이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 열전도 영역은 삼각형 형태의 냉각 영역으로 형성되고, 상기 제2 열전도 영역은 상기 측벽 사이에 마름모 형태로 형성되며, 상기 제3 열전도 영역은 상기 제1,2 열전도 영역에 비해 상대적으로 작은 열전도 영역으로 이루어진다.Wherein the first rib and the third rib are kept spaced apart from the sidewall and cooling is performed to the sidewall when the cooling fluid is moved to the space between the sidewall and the first and third ribs do.
Wherein the first heat conduction region is formed as a triangular cooling region and the second heat conduction region is formed in a rhombic shape between the side walls and the third heat conduction region has a relatively small thermal conduction compared to the first and second heat conduction regions, Lt; / RTI >

상기 제2 열전도 영역은 상기 제1,3 열전도 영역에 비해 상대적으로 큰 열전도 영역으로 이루어진다.
The second heat conduction region has a heat conduction region relatively larger than the first and third heat conduction regions.

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본 발명의 실시 예들은 가스터빈 블레이드의 내부에 배치된 제1,2 가이드 리브를 경유하여 낙하하는 지점을 반복적으로 엇갈리게 배치시켜 가스터빈 블레이드의 안정적인 냉각과 효율을 향상시킬 수 있다.Embodiments of the present invention can improve the stable cooling and efficiency of the gas turbine blades by repeatedly staggering the dropping points via the first and second guide ribs disposed inside the gas turbine blades.

본 발명의 실시 예들은 가스터빈 블레이드의 냉각이 상대적으로 불리한 측벽 위치에도 냉각유체를 공급할 수 있어 데드 존의 발생 영역을 최소화 할 수 있다.The embodiments of the present invention can supply the cooling fluid to the sidewall position where the cooling of the gas turbine blade is relatively unfavorable, thereby minimizing the occurrence area of the dead zone.

본 발명의 실시 예들은 냉각 유로를 제1 내지 제3 열전도 영역으로 세분화하고, 각기 냉각유체를 공급하여 냉각을 실시할 수 있어 터빈 블레이드의 한정된 내부 영역을 최대한 활용하여 냉각을 실시할 수 있다.The embodiments of the present invention can subdivide the cooling flow path into the first to third heat conduction areas and supply cooling fluid to each of them to perform cooling so as to utilize the limited internal area of the turbine blade to the maximum extent.

도 1은 종래의 터빈 블레이드에 구비된 리브를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 터빈 블레이드를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 터빈 블레이드의 확대도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 터빈 블레이드를 통해 냉각유체가 이동되는 상태를 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing a rib provided in a conventional turbine blade. Fig.
2 illustrates a turbine blade according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged view of a turbine blade according to an embodiment of the present invention;
4 is a view illustrating a state in which a cooling fluid is moved through a turbine blade according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈 블레이드에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 터빈 블레이드를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 터빈 블레이드의 확대도이다.A gas turbine blade according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a view showing a turbine blade according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of a turbine blade according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 터빈 블레이드(2)는 내부에 형성된 냉각 유로(10)를 따라 유동하는 냉각유체의 낙하지점이 가이드 리브(100)에 의해 특정 위치에 편심되지 않고 반복적으로 엇갈리게 유도하여 상기 냉각 유로(10)에 고르게 확산된 상태로 분포되도록 하여 냉각을 도모할 수 있다.2 to 3, the turbine blade 2 according to an embodiment of the present invention is configured such that the dropping point of the cooling fluid flowing along the cooling channel 10 formed therein is supported by the guide rib 100 It is possible to cool the cooling passage 10 by distributing the cooling passage 10 in a uniformly distributed state without repeated eccentricity at a specific position.

이 경우 상기 가이드 리브(100)는 특정 위치로만 냉각유체를 가이드 하지 않고 골고루 냉각유체를 확산시킬 수 있어 터빈 블레이드(2)의 냉각 효율을 향상 시킬 수 있다.In this case, the guide ribs 100 can diffuse the cooling fluid evenly without guiding the cooling fluid only to specific positions, thereby improving the cooling efficiency of the turbine blades 2.

상기 가이드 리브(100)는 터빈 블레이드(2)의 내측 바닥면에 배치되는 것으로 한정하나, 내측 바닥면과 마주보는 내측 상면에 배치되는 것도 가능할 수 있고, 바닥면과 내측 상면에 모두 형성되는 것도 가능할 수 있다.The guide rib 100 may be disposed on the inner bottom surface of the turbine blade 2 but may be disposed on the inner upper surface facing the inner bottom surface or may be formed on both the bottom surface and the inner upper surface .

터빈 블레이드(2)는 도면에 도시된 형태로 한정하고 내부 유로의 경로 또한 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 형태로 한정하나 다른 형태로 변경될 수 있음을 밝혀둔다.It is noted that the turbine blades 2 are limited to the shapes shown in the drawings and the paths of the internal flow paths are also limited to the shapes shown in the drawings for convenience of explanation, but they can be changed to other forms.

상기 가이드 리브(100)는 냉각 유로(10)를 따라 소정의 간격으로 다수개가 배치되는데, 냉각 유체의 이동 경로와 방향을 가이드 하여 상기 터빈 블레이드(2)의 전체적인 열 교환을 도모하기 도면에 도시된 간격으로 다수개가 배치된다.A plurality of guide ribs 100 are disposed at predetermined intervals along the cooling passage 10 to guide the movement path and direction of the cooling fluid to thereby perform overall heat exchange of the turbine blade 2. [ Multiple pieces are arranged at intervals.

가이드 리브(100)는 제1 가이드 리브(110)와 제2 가이드 리브(120)를 포함하고, 상기 제1 가이드 리브(110)는 제1 리브(112)와 제2 리브(114)를 포함한다. 또한 상기 제2 가이드 리브(120)는 제3 리브(122)와 제4 리브(124)를 포함한다.The guide rib 100 includes a first guide rib 110 and a second guide rib 120. The first guide rib 110 includes a first rib 112 and a second rib 114 . The second guide rib 120 includes a third rib 122 and a fourth rib 124.

상기 제1 가이드 리브(100)는 상기 냉각 유로(10)의 길이 방향을 기준으로 양측벽(2a)을 각각 향해 서로 간에 이격된 제1 리브(112)와, 상기 제1 리브(112) 사이에 위치된 제2 리브(114)를 포함한다.The first guide rib 100 includes a first rib 112 spaced from the first rib 112 toward the first rib 112 and a second rib 112 spaced from the second rib 112 toward the first rib 112, And a second rib 114 positioned thereon.

제1,2 리브(112, 114)는 양측벽(2a)과 인접한 위치에 위치되는데 일 예로 도면에 도시된 바와 같이 상기 측벽(2a)에 완전히 밀착되지는 않고 냉각공기가 상기 측벽(2a)과 상기 제1,2 리브(112, 114) 사이의 이격된 공간으로 이동 될 수 있도록 공간이 형성되게 배치된다. 상기 이격된 공간을 특별히 수치적으로 한정하진 않으나 냉각 유로(10)의 협소한 폭을 고려하여 상기 제1,2 리브(112, 114)의 두께에 해당되는 길이 보다는 길게 연장될 수 있다.The first and second ribs 112 and 114 are located adjacent to both side walls 2a and are not completely in close contact with the side wall 2a as shown in the figure, A space is formed between the first and second ribs 112 and 114 so as to be moved to a spaced space between the first and second ribs 112 and 114. The spacing may not be limited numerically but may be longer than the length corresponding to the thickness of the first and second ribs 112 and 114 in consideration of the narrow width of the cooling channel 10.

상기 제1,2 리브(112, 114)는 서로 간에 이격된 상태로 배치되는데, 일 예로 상기 제1 리브(112)는 상기 측벽(2a)을 향해 제1 경사각(θ1)으로 경사지게 배치되고, 상기 제2 리브(114)는 제2 경사각(θ2)으로 경사지게 배치된다.The first and second ribs 112 and 114 are spaced apart from each other. For example, the first rib 112 may be inclined at a first inclination angle? 1 toward the side wall 2a, And the second ribs 114 are inclined at the second inclination angle [theta] 2.

일 예로 상기 제1,2 경사각(θ1, θ2)은 45도 전후의 경사각으로 경사지고, 냉각 유체가 상기 제1,2 리브(112, 114)로 이동할 경우 상기 제1 리브(112)에 의해 측벽(2a)을 향해 냉각 공기를 가이드 하여 냉각에 취약했던 상기 측벽(2a)에 대한 냉각을 도모할 수 있다.For example, the first and second inclination angles? 1 and? 2 are inclined at an inclination angle of about 45 degrees. When the cooling fluid moves to the first and second ribs 112 and 114, It is possible to guide the cooling air toward the side wall 2a and to cool the side wall 2a which is vulnerable to cooling.

또한 냉각 공기는 제2 리브(114)에 의해 냉각 유로(10)의 중앙 위치로 이동될 수 있으므로 상기 위치에 대한 안정적인 냉각을 도모할 수 있다.Further, since the cooling air can be moved to the center position of the cooling channel 10 by the second rib 114, stable cooling can be achieved with respect to the above position.

상기 터빈 블레이드(2)는 플랫폼(20)에서 팁(30)으로 갈수록 냉각 공기의 이동이 딜레이되지 않고 소정의 유속이 유지되는 것이 바람직하다. 특히 냉각 유로(10)가 팁(30)에서 이동 방향이 변경되므로 상기 플랫폼(20)에서 상기 팁(30)을 향해 이동된 후에 상기 팁(30)의 위치에서 이웃한 다른 냉각 유로(10)를 향해 방향이 전환되어 이동되는 것이 터빈 블레이드(2)의 전체적인 냉각을 위해 유리해진다.The turbine blade 2 is preferably maintained at a predetermined flow rate without delaying the movement of the cooling air as it moves from the platform 20 to the tip 30. Particularly, since the direction of movement of the cooling channel 10 in the tip 30 is changed, the cooling channel 10 is moved from the platform 20 toward the tip 30, So that it is advantageous for the overall cooling of the turbine blades 2.

본 실시 예는 이를 위해 상기 플랫폼(20)에서 상기 팁(30)으로 갈수록 상기 제1,2 리브(112, 114)의 제1 경사각(θ1)과 제2 경사각(θ2)이 증가된다.In this embodiment, the first inclination angle? 1 and the second inclination angle? 2 of the first and second ribs 112 and 114 increase from the platform 20 to the tip 30.

일 예로 상기 플랫폼(20)에 위치된 제1 리브(112)가 격벽(2a)을 향해 45도 경사각도로 경사진 상태일 경우 상기 팁(30) 위치에서는 90도 각도로 경사각도가 증가되어 수직 상태로 위치된다.For example, when the first rib 112 positioned on the platform 20 is inclined at an angle of 45 degrees toward the partition wall 2a, the inclination angle is increased at an angle of 90 degrees from the position of the tip 30, .

이 경우 상기 제1 리브(112)는 상기 격벽(2a)과 제1 리브(112) 사이의 공간이 확보되어 냉각 공기가 안정적으로 이동될 수 있다. 따라서 상기 플랫폼(20)에서 팁(30) 구간에서의 열교환 효율이 향상될 수 있다.In this case, a space between the partition wall 2a and the first rib 112 is secured in the first rib 112, so that the cooling air can be stably moved. Accordingly, heat exchange efficiency in the tip (30) section of the platform (20) can be improved.

본 실시 예는 상기 제1,2 리브(112, 114)는 상기 터빈 블레이드(2)의 팁(20)에서 플랫폼(30)으로 갈수록 상기 제1 경사각(θ1)과 제2 경사각(θ2)이 감소될 수 있다. 이 경우는 냉각 유로(10)의 굴곡진 형태에 따른 냉각 공기의 안정적인 이동과 터빈 블레이드(2)의 냉각을 동시에 도모하기 위해서이다.The first and second ribs 112 and 114 are formed such that the first inclination angle? 1 and the second inclination angle? 2 decrease from the tip 20 of the turbine blade 2 toward the platform 30 . In this case, stable movement of the cooling air and cooling of the turbine blades 2 according to the curved shape of the cooling passage 10 are simultaneously achieved.

냉각 공기는 터빈 블레이드(2)의 내부에 형성된 냉각 유로(2)를 따라 이동되는 동안 상기 제1,2 가이드 리브(110, 120)에 의해 이동 방향이 가이드 된다.The cooling air is guided in the moving direction by the first and second guide ribs 110 and 120 while the cooling air is moved along the cooling channel 2 formed in the turbine blade 2.

바람직 하게는 제1,2 가이드 리브(110, 120)에 의해 상기 터빈 블레이드(2)의 내부에서 온도 편차가 최소화 되는 것이 유리하며 특정 위치에서 온도가 국부적으로 높게 유지되지 않고 전체적으로 일정한 온도가 유지되는 것이 냉각 측면에서 유리해진다.Preferably, the first and second guide ribs 110 and 120 advantageously minimize the temperature variation within the turbine blades 2 and that the temperature is not maintained locally high at a particular location, Is advantageous in terms of cooling.

예를 들어 터빈 블레이드(2)는 측벽(2a)을 향해 냉각 공기가 직접적으로 공급되지 않거나 부분 공급되는 경우 고온의 연소 가스로 인해 온도가 급격히 상승될 수 있다. 또한 이로 인해 상기 냉각 유로(10)의 냉각 온도를 낮추기 보다는 오히려 상승시킬 수 있는 조건을 제공할 수 있다.For example, when the cooling air is not directly supplied to the side wall 2a or is partially supplied, the temperature of the turbine blade 2 may be rapidly raised due to the hot combustion gas. In addition, it is possible to provide a condition that the cooling temperature of the cooling channel 10 can be raised rather than lowered.

이를 방지하기 위해 본 발명은 상기 터빈 블레이드(2)의 측벽(2a)을 향해 냉각 공기가 공급되도록 제1 리브(112)가 제1 경사각(θ1)으로 경사지게 연장되어 있으므로 상기 측벽(2a)을 향해 항시 일정량의 냉각 공기가 공급된다.In order to prevent this, the first rib 112 extends obliquely at a first inclination angle? 1 so that cooling air is supplied toward the side wall 2a of the turbine blade 2, A constant amount of cooling air is always supplied.

상기 제1 리브(112)는 일 예로 상기 제1 경사각(θ1)이 45도 전후의 경사각으로 경사지게 연장되며 상기 냉각유체가 제1 리브(112)에 의해 가이드 되어 안정적으로 공급된다.For example, the first rib 112 is inclined at an inclination angle of about 45 degrees with respect to the first inclined angle? 1, and the cooling fluid is guided by the first rib 112 to be stably supplied.

제1 리브(112)는 연장된 선단부(112b)가 측벽(2a)과 밀착되지 않고 이격된 상태로 배치되므로 냉각 공기가 공급 방향으로 역순환 되지 않고 상기 측벽(2a)을 따라 이동된다.The first ribs 112 are arranged in a state in which the extended distal end portions 112b are not in close contact with the side walls 2a so that the cooling air is moved along the side walls 2a without being reversely circulated in the feeding direction.

이 경우 냉각 공기의 불필요한 순환이 최소화 되고 상기 측벽(2a)으로 이동된 냉각공기가 길이 방향을 따라 이동될 수 있어 터빈 블레이드(2)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.In this case, unnecessary circulation of the cooling air is minimized and the cooling air moved to the side wall 2a can be moved along the longitudinal direction, so that the cooling efficiency of the turbine blade 2 can be improved.

따라서 상기 터빈 블레이드(2)의 측벽(2a)에 대한 냉각이 항시 안정적으로 이루어진다.Therefore, the cooling of the side wall 2a of the turbine blade 2 is always performed stably.

제2리브(114)는 전술한 제1 리브(112)와 배치된 방향이 상기 측벽(2a)이 아닌 냉각 유로(10)의 중앙을 향해 연장되므로 냉각유체의 이동 방향을 냉각 유로(10)의 중앙 위치로 가이드 할 수 있다.Since the second ribs 114 extend in the direction of the first ribs 112 toward the center of the cooling channel 10 rather than the side walls 2a, So that it can be guided to the central position.

상기 냉각유체의 이동 방향은 냉각 유로(10)의 길이 방향을 따라 공급될 때 국부적으로 온도가 상승하는 영역이 발생되지 않는 것이 냉각 효율 측면에서 유리하다. 또한 상기 냉각유체의 안정적인 이동과 함께 상기 냉각 유로(10)의 길이 방향에서 방향성을 가지는 것이 압력 손실을 최소화 할 수 있어 터빈 블레이드(2)의 전체적인 냉각 효율성 측면에서 유리해진다.It is advantageous in terms of cooling efficiency that a region where the temperature is locally raised does not occur when the direction of movement of the cooling fluid is supplied along the longitudinal direction of the cooling channel 10. [ In addition, the stability of the cooling fluid and the directionality in the longitudinal direction of the cooling channel 10 can minimize the pressure loss, which is advantageous in terms of overall cooling efficiency of the turbine blade 2.

이를 위해 본 실시 예에 의한 제1 리브(112)와 제2 리브(114)는 각각 서로 다른 방향을 향해 배치되되, 제1 리브(112)는 측벽(2a)을 향해 경사지게 배치되어 상기 측벽(2a)에 대한 냉각을 도모하고, 상기 제2 리브(114)는 냉각 유로(10)의 중앙을 향해 경사지게 배치되어 냉각을 도모할 수 있다.For this, the first rib 112 and the second rib 114 according to the present embodiment are arranged in different directions, respectively, and the first rib 112 is inclined toward the side wall 2a, And the second ribs 114 are arranged so as to be inclined toward the center of the cooling channel 10 so as to be cooled.

따라서 상기 제1,2 리브(112, 114)를 통해 터빈 블레이드(2)의 전체적인 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the overall cooling efficiency of the turbine blade 2 can be improved through the first and second ribs 112 and 114.

상기 가이드 리브(100)는 상기 제1 가이드 리브(110)와 상기 제2 가이드 리브(120)가 순차적으로 반복 배치되므로 냉각유체의 이동이 특정 위치에서 불안정하게 이루어지거나, 유속이 급격하게 변화되지 않고 상기 제1,2 가이드 리브(110, 120)를 경유하여 낙하되는 지점이 방사 형태로 확산되어 고르게 분포하게 된다.Since the first guide ribs 110 and the second guide ribs 120 are repeatedly arranged in order, the movement of the cooling fluid is unstable at a specific position, the flow velocity does not change abruptly The point of the drop through the first and second guide ribs 110 and 120 diffuses in a radial pattern and is evenly distributed.

이 경우 냉각유로(10)의 특정 영역에 치우치지 않고 전 면적으로 상기 냉각유체가 낙하될 수 있어 터빈 블레이드(2)의 내측 면적을 최대한 이용하여 냉각을 도모할 수 있다.In this case, the cooling fluid can fall over the entire area without being shifted to a specific area of the cooling passage 10, so that the cooling area can be maximized by using the inner area of the turbine blade 2.

본 실시 예에 의한 제1,2 가이드 리브(110, 120)는 순차적으로 반복 배치되므로 위치에 상관 없이 냉각유체의 안정적인 유동을 도모할 수 있다.Since the first and second guide ribs 110 and 120 according to the present embodiment are sequentially and repeatedly arranged, a stable flow of the cooling fluid can be achieved regardless of the position.

상기 제2 리브(114)는 복수개로 이루어져 각각의 후단부(114a)에서 선단부(114b)로 갈수록 서로 간에 마주보는 상태로 배치된 이웃한 제2 리브 사이의 이격된 거리가 감소된다. 이 경우 냉각유체가 이웃한 제4 리브(124)를 향해 용이하게 이동될 수 있고, 이동에 따른 방향성을 갖게 되어 냉각 유로(10)의 길이 방향을 따라 안정적으로 이동된다.The second ribs 114 are formed of a plurality of spaced apart distances between neighboring second ribs arranged to face each other from the respective rear end portions 114a to the distal end portions 114b. In this case, the cooling fluid can be easily moved toward the neighboring fourth ribs 124, and the cooling fluid can be stably moved along the longitudinal direction of the cooling channel 10 due to the directionality of the movement.

상기 제2 리브(114)는 각각 연장된 선단부(114b) 사이로 상기 냉각유체가 상기 냉각 유로(10)의 길이 방향으로 이동되도록 상기 선단부(114b)가 서로 간에 이격된다.The distal ends 114b of the second ribs 114 are spaced apart from each other such that the cooling fluid is moved in the lengthwise direction of the cooling passage 10 between the extended distal ends 114b.

상기 이격 거리는 제2 리브(114)의 두께 보다는 작은 길이로 이격되고 상기 이격에 따라 냉각유체가 이동 가능한 공간이 형성되어 안정적인 냉각유체의 이동이 이루어진다.The spacing distance is smaller than the thickness of the second rib 114, and a space through which the cooling fluid can move is formed according to the spacing, so that the cooling fluid can be stably moved.

제2 가이드 리브(120)는 냉각유체의 이동 방향을 기준으로 상기 제1 가이드 리브(110)의 전방에 위치되고, 상기 측벽(2a) 위치에서 상기 냉각 유로(10)의 내측을 향해 배치된 제3 리브(122)와, 상기 제2 리브(114)와 마주보는 상태로 전방을 향해 연장된 제4 리브(124)를 포함한다.The second guide ribs 120 are located in front of the first guide ribs 110 with respect to the direction of movement of the cooling fluid and extend inward of the cooling passage 10 at the position of the side wall 2a. And includes a third rib 122 and a fourth rib 124 extending forward in a state of facing the second rib 114.

상기 제3 리브(122)는 연장된 후단부(122a)가 측벽(2a)과 밀착되지 않고 이격된 상태로 배치되므로 냉각 공기가 공급 방향으로 역순환 되지 않고 상기 측벽(2a)을 따라 이동된다. 이 경우 냉각 공기의 불필요한 순환이 최소화 되고 상기 측벽(2a)으로 이동된 냉각공기가 길이 방향을 따라 이동될 수 있어 터빈 블레이드(2)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.The third ribs 122 are disposed in a state in which the extended rear end 122a is not in close contact with the side wall 2a so that the cooling air is moved along the side wall 2a without being reversely circulated in the feeding direction. In this case, unnecessary circulation of the cooling air is minimized and the cooling air moved to the side wall 2a can be moved along the longitudinal direction, so that the cooling efficiency of the turbine blade 2 can be improved.

또한 냉각유체의 이동이 특정 위치에서 불안정하게 이루어지거나, 유속이 급격하게 변화되지 않고 낙하되는 지점이 방사 형태로 다양한 위치로 확산되어 고르게 분포하게 된다.Also, the point where the movement of the cooling fluid is unstable at a specific position, or the point where the flow velocity is not abruptly changed and falls is diffused to various positions in a radial shape and distributed evenly.

그리고 냉각유로(10)의 특정 영역에 치우치지 않고 전 면적으로 상기 냉각유체가 낙하될 수 있어 터빈 블레이드(2)의 내측 면적을 최대한 이용하여 냉각을 도모할 수 있다.The cooling fluid can be dropped over a whole area without being shifted to a specific area of the cooling passage 10, so that the cooling area can be maximized by using the inner area of the turbine blade 2.

제3 리브(122)는 선단부(122b)가 상기 후단부(122a)에 비해 측벽(2a)과 이격된 거리가 멀어지므로 다량의 냉각유체가 냉각 유로(10)에서 확산된다. 이 경우 냉각 유로(10)의 냉각을 향상시킬 수 있어 터빈 블레이드(2)의 위치에 상관없이 안정적으로 냉각을 도모할 수 있다.The distal end portion 122b of the third rib 122 is spaced apart from the side wall 2a more distant than the rear end portion 122a so that a large amount of cooling fluid is diffused in the cooling passage 10. [ In this case, cooling of the cooling passage 10 can be improved, and cooling can be stably performed irrespective of the position of the turbine blades 2.

본 실시 예에 의한 제4 리브(124)는 복수개로 배치되고 각각의 후단부(124a)에서 선단부(124b)로 갈수록 서로 간에 이격된 거리가 증가된다. 이 경우 냉각유체의 이동 방향이 전방을 향해 가이드 되고, 냉각 유로(10)에서 확산되면서 보다 넓은 면적에서 열 교환이 이루어질 수 있어 터빈 블레이드(2)의 냉각 효율을 향상 시킬 수 있다.The fourth ribs 124 according to the present embodiment are arranged in a plurality and the distances between the rear ends 124a and the distal ends 124b are increased. In this case, the direction of movement of the cooling fluid is guided forward and diffused in the cooling passage 10, so that heat exchange can be performed over a wider area, so that the cooling efficiency of the turbine blade 2 can be improved.

상기 제1,2 리브(112, 114)와 상기 제3,4 리브(122, 124)는 전체 배치 형태가 마름모 형태로 배치되되, 상기 냉각 유로(10)의 길이 방향을 기준으로 X축 방향과 Y축 방향으로 상기 냉각유체의 이동이 이루어지도록 서로 간에 이격된 상태가 유지된다.The first and second ribs 112 and 114 and the third and fourth ribs 122 and 124 are arranged in a rhombic shape in the entire arrangement, And a state in which the cooling fluid is spaced apart from each other is maintained so that the cooling fluid is moved in the Y-axis direction.

이 경우 냉각유체가 서로 간에 혼합되는 형태로 유체의 이동이 이루어질 수 있어 상기 냉각 유로(10)의 길이 방향에서의 냉각 성능을 향상시킬 수 있고, 상기 터빈 블레이드(2)의 전체 냉각 효율을 안정적으로 유지할 수 있다.In this case, the fluid can be moved in such a manner that the cooling fluid is mixed with each other, so that the cooling performance in the longitudinal direction of the cooling passage 10 can be improved and the entire cooling efficiency of the turbine blade 2 can be stably .

본 실시 예는 상기 제1,2 가이드 리브(110, 120)의 배치에 의해 상기 냉각 유로(10)의 측벽(2a)과 접한 상태로 삼각형 형태의 냉각 영역으로 형성된 제1 열전도 영역(S1)과, 상기 측벽(2a) 사이에 마름모 형태로 형성되고 다수개의 냉각 영역을 이루는 제2 열전도 영역(s2)과, 상기 제1 가이드 리브(110)와 상기 제2 가이드 리브(120)가 서로 간에 마주보는 위치에 형성된 제3 열전도 영역(S3)을 포함한다.The present embodiment has a first heat conductive region S1 formed in a triangular cooling region in contact with the side wall 2a of the cooling passage 10 by the arrangement of the first and second guide ribs 110 and 120, A second heat conductive region s2 formed between the side walls 2a in a rhombic shape and forming a plurality of cooling regions and a second heat conductive region s2 formed between the first guide ribs 110 and the second guide ribs 120, And a third heat conduction region S3 formed in the position.

상기 제1 열전도 영역(S1)은 터빈 블레이드(2)의 측벽(2a) 위치에 해당되는데, 상기 측벽(2a)은 고온의 연소 가스로 인해 상대적으로 냉각에 취약한 위치에 해당되나, 본 실시 예의 경우 상기 측벽(2a)으로 냉각유체를 항시 공급할 수 있다.The first heat conduction region S1 corresponds to the position of the side wall 2a of the turbine blade 2. The side wall 2a is relatively vulnerable to cooling due to the high temperature combustion gas, The cooling fluid can always be supplied to the side wall 2a.

따라서 터빈 블레이드(2)의 측벽(2a)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있고 냉각 유체를 항시 상기 측벽(2a)으로 가이드 할 수 있다.Therefore, the cooling efficiency of the side wall 2a of the turbine blade 2 can be improved and the cooling fluid can always be guided to the side wall 2a.

본 실시 예에 의한 제2 열전도 영역(S2)은 냉각 유로(10)의 측벽(2a)을 제외한 영역으로 다량의 냉각유체가 이동한다. 상기 제2 열전도 영역(S2)은 제1,2 가이드 리브(110, 120)의 배치에 의해 형성된 영역으로 냉각 유체가 터빈 블레이드(2)의 바닥면을 경유하여 이동될 수 있도록 가이드 한다.The second heat conduction region S2 according to the present embodiment moves a large amount of the cooling fluid to the region of the cooling flow path 10 excluding the side wall 2a. The second heat conduction area S2 is formed by the arrangement of the first and second guide ribs 110 and 120 to guide the cooling fluid to be moved via the bottom surface of the turbine blade 2. [

이 경우 냉각 유체는 상기 바닥면과 최대한 밀착된 상태로 냉각 유로(10)를 따라 이동될 수 있고 이로 인해 냉각 효율도 향상시킬 수 있다.In this case, the cooling fluid can be moved along the cooling channel 10 in a state in which it is maximally in close contact with the bottom surface, thereby improving the cooling efficiency.

제2 열전도 영역(S2)은 서로 간에 연통 가능하여 냉각유체가 이동될 수 있으므로 특정 위치에서 국부적으로 온도가 급격하게 상승하지 않고 일정하게 유지되므로 냉각에 따른 안전성이 향상된다.Since the second heat conductive region S2 can communicate with each other and the cooling fluid can be moved, the temperature is maintained at a constant level without locally rising at a specific position, thereby improving the safety of cooling.

상기 제2 열전도 영역(S2)은 상기 제1,3 열전도 영역(S1, S3)에 비해 상대적으로 큰 열전도 영역으로 이루어지므로 터빈 블레이드(2)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있고, 한정된 터빈 블레이드(2)의 면적을 최대한 활용할 수 있어 데드 존의 발생 가능성을 최소화 할 수 있다.Since the second heat conduction region S2 has a relatively large heat conduction region compared to the first and third heat conduction regions S1 and S3, the cooling efficiency of the turbine blade 2 can be improved and the limited turbine blade 2 ) Can be utilized as much as possible, thereby minimizing the possibility of occurrence of a dead zone.

제3 열전도 영역(S3)은 상기 제1,2 열전도 영역(S1, S2)에 비해 상대적으로 작은 열전도 영역으로 이루어진다. 상기 제3 열전도 영역(S3)은 제1 가이드 리브(110)와 제2 가이드 리브(120)가 배치되면서 생성된 영역으로 레이 아웃상 부분적인 냉각유체의 혼합이 이루어지므로 냉각 유로(10)의 길이 방향을 따라 이동하는 냉각유체의 혼합성능 또한 향상시켜 터빈 블레이드(2)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.The third heat conduction region S3 has a heat conduction region relatively smaller than the first and second heat conduction regions S1 and S2. Since the cooling fluid is partially mixed on the layout in the third heat conduction area S3 formed by arranging the first guide ribs 110 and the second guide ribs 120, It is possible to improve the cooling efficiency of the turbine blades 2 by improving the mixing performance of the cooling fluid moving along the direction.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 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 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

2 : 터빈 블레이드
10 : 냉각 유로
100 : 가이드 리브
110 : 제1 가이드 리브
112 : 제1 리브
114 : 제2 리브
120 : 제2 가이드 리브
122 : 제3 리브
124 : 제4 리브
S1, S2, S3 : 제1,2,3 열전도 영역2: turbine blade
10:
100: Guide rib
110: first guide rib
112: first rib
114: second rib
120: second guide rib
122: third rib
124: fourth rib
S1, S2, S3: first, second, and third heat conduction regions

Claims

A first rib spaced apart from each other with respect to the longitudinal direction of the cooling passage so as to guide the movement of the cooling fluid flowing along the cooling passage formed in the turbine blade, A first guide rib including a second rib; And
A third rib positioned in front of the first guide ribs with respect to a moving direction of the cooling fluid and respectively positioned toward the center of the cooling passage at the side wall position, And a second guide rib provided with a fourth rib located between the ribs,
A first heat conduction region in which a cooling region is formed in a state in which the first and second guide ribs are in contact with the side wall of the cooling channel, a second heat conduction region formed between the side walls and forming a plurality of cooling regions; And a third heat conductive region formed at a position where the first guide rib and the second guide rib are opposed to each other.

The method according to claim 1,
Wherein the guide ribs are arranged such that the first guide ribs and the second guide ribs are sequentially and repeatedly arranged along the longitudinal direction of the cooling passage.

The method according to claim 1,
Wherein the first and second ribs are spaced apart from each other.

The method according to claim 1,
Wherein the first rib is inclined at a first inclination angle toward the side wall, and the second rib is inclined at a second inclination angle.

5. The method of claim 4,
Wherein the first and second ribs increase the first inclination angle and the second inclination angle as the tip of the turbine blade moves from the platform to the tip.

6. The method of claim 5,
Wherein the first and second ribs reduce the first inclination angle and the second inclination angle toward the platform from the tip of the turbine blade.

5. The method of claim 4,
Wherein the first and second ribs are inclined at an inclination angle of about 45 degrees when the first and second inclination angles are the same.

The method according to claim 1,
Wherein the second ribs are formed of a plurality of ribs, and the distance between the rear ends of the second ribs is reduced as they approach the front end.

The method according to claim 1,
Wherein the second ribs are spaced apart from each other such that the cooling fluid is moved in the longitudinal direction of the cooling passage between extended distal ends thereof.

The method according to claim 1,
Wherein the fourth ribs are arranged in a plurality and the distance from each rear end to the front end is increased.

The method according to claim 1,
Wherein the first and second ribs and the third and fourth ribs are arranged in a rhombic shape so that the cooling fluid moves in the X axis direction and the Y axis direction with respect to the longitudinal direction of the cooling channel, The gas turbine blades being spaced apart from one another.

The method according to claim 1,
Wherein the first rib and the third rib are kept spaced apart from the sidewall and cooling is performed to the sidewall when the cooling fluid is moved to the space between the sidewall and the first and third ribs Gas turbine blades.

The method according to claim 1,
Wherein the first heat conduction region is formed as a triangular cooling region and the second heat conduction region is formed in a rhombic shape between the side walls and the third heat conduction region has a relatively small thermal conduction compared to the first and second heat conduction regions, Wherein the gas turbine blade comprises a plurality of gas turbine blades.

The method according to claim 1,
Wherein the second heat conduction region comprises a heat conduction region relatively larger than the first and third heat conduction regions.