KR101882108B1 - 가스터빈 - Google Patents

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셰미야토프스키 빅터
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두산중공업 주식회사
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Abstract

가스터빈이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈은 실 하우징과 리어 샤프트를 경유하여 이동하는 냉각 공기의 압력 강하를 최소화 시킨 가스터빈에 관한 것이다.

Description

가스터빈{Gas turbine}
본 발명은 터빈의 블레이드로 공급되는 냉각 공기의 압력 손실을 최소화하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 실 하우징과 리어 샤프트를 경유하여 이동하는 냉각 공기의 이동 경로를 개선한 가스터빈에 관한 것이다.
일반적으로 가스터빈이나 증기터빈을 비롯하여 터빈을 구비한 기관 내지 장치를 터보머신(Turbo machine)이라 한다. 상기 터보머신은 유체의 열에너지를 기계적 에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생장치로 유체에 의해 축회전하는 회전체 및 상기 회전체를 지지하고 감싸는 고정체를 포함하고 있다.
증기터빈은 고압(HP) 터빈, 중압(IP) 터빈, 저압(LP) 터빈을 직렬 또는 병렬로 구비하고, 직렬구조의 경우 고압, 중압, 저압 터빈이 하나의 로터를 공유한다. 증기터빈에서는 고압 증기가 고압(HP) 터빈, 중압(IP) 터빈, 저압(LP) 터빈의 회전익을 구동시켜 로터를 회전시키게 된다.
가스터빈은 크게 연소가스를 생성하기 위한 연소기와, 상기 연소기로부터 토출되는 연소가스에 의해 구동하는 터빈 및 연소기로 고압의 공기를 공급하는 압축기를 포함하고 있다.
상기 압축기를 회전시켜 외부 공기를 흡입, 압축하여 연소기로 공급되고, 상기 연소기에서 압축 공기에 연료를 공급하여 연소시킴으로써 고온, 고압의 연소 가스를 생성한 후 터빈으로 공급된다.
그리고 상기 연소기로부터 토출된 고온, 고압의 연소가스가 터빈의 회전익을 구동시켜 터빈의 로터를 회전시키게 된다.
상기 터빈에는 고정익과 회전익과 같은 터빈 디스크 유닛이 상기 로터(14)의 축방향을 따라 교대로 다단으로 구비되어 있다.
이와 같이 구성된 터빈 디스크 유닛은 냉각을 위해 냉각 공기가 공급되는데, 상기 냉각 공기는 상기 터빈 디스크 유닛과 이웃하여 위치된 토크 튜브 유닛을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛으로 공급된다.
미국등록특허 US8079802
본 발명의 실시 예들은 가스터빈의 블레이드로 공급되는 냉각 공기의 이동 경로를 개선하여 압력 강하로 인한 손실을 최소화 시킨 가스터빈을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 가스터빈에 구비된 타이로드의 단부를 최외측에서 감싸고 냉각 공기가 유입되는 유입구가 형성된 리어 프레임; 상기 가스터빈에 구비된 블레이드와 상기 리어 프레임 사이에 위치되고 상기 유입구를 통해 유입된 냉각 공기가 이동하도록 제1 냉각 공기 공급부가 형성된 실 하우징; 및 상기 타이로드를 감싸며 외측에 구비되고 상기 실 하우징의 내측과 상대 회전되며, 상기 제1 냉각 공기 공급부를 통해 유입된 냉각 공기가 상기 타이로드의 중심을 향해 탄젠셜 방향(tangential direction)으로 이동되도록 제2 냉각 공기 공급부가 경사지게 형성된 리어 샤프트를 포함하되, 상기 제1 냉각 공기 공급부는 상기 타이로드의 축 방향으로 연장된 제1 냉각 공기 공급 통로; 상기 제1 냉각 공기 공급 통로와 연통된 제1 챔버; 상기 제1 챔버와 연통된 제2 냉각 공기 공급 통로를 포함한다.
상기 유입구는 상기 타이로드의 반경 방향을 향해 일단이 개구되고, 타단은 상기 실 하우징을 바라보며 가장 자리를 따라 개구된다.
상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 상기 유입구와 마주보는 위치에 일단이 개구되고, 타단이 상기 타이로드의 축 방향으로 연장되고, 상기 제1 챔버는 상기 제1 냉각 공기 공급 통로와 연통되어 상기 냉각 공기를 상기 실 하우징의 원주 방향으로 공급받기 위해 형성되며, 상기 제2 냉각 공기 공급 통로는 상기 제1 챔버와 연통되도록 일단이 개구되고, 타단이 상기 리어 샤프트를 향해 개구된다.
삭제
삭제
상기 제1 냉각공기 공급 통로는 상기 실 하우징의 반경 방향 가장 자리를 따라 일정 간격으로 다수개가 배치된다.
상기 제2 냉각 공기 공급 통로는 상기 타이로드의 중심을 향해 냉각 공기가 탄젠셜 방향(tangential direction)으로 이동되도록 경사지게 형성된다.
상기 제2 냉각 공기 공급 통로는 상기 타이로드의 축 방향을 기준으로 복수개가 이웃하여 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 개구된 타단이 상기 제2 냉각 공기 공급 통로의 일단과 상하 방향에서 서로 마주보며 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 상기 제2 냉각 공기 공급 통로보다 직경이 크게 형성된다.
상기 제2 냉각 공기 공급 통로는 반구 형태 또는 원형 형태 중의 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제1 챔버는 원주 방향 내측 바닥면이 상기 제2 냉각 공기 공급 통로를 향해 경사진 경사부를 더 포함한다.
상기 리어 샤프트는 상기 제1 챔버와 마주보는 원주 방향에 형성되고 상기 제2 냉각 공기 공급 통로를 통해 이동된 냉각 공기가 유입되는 제2 챔버를 더 포함한다.
상기 제2 챔버는 상기 제1 챔버보다 작은 면적으로 형성된다.
상기 리어 사프트와 상기 실 하우징이 서로 밀착된 원주 방향에 씰링 부재가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 리어 샤프트는 상기 타이로드를 감싸며 소정의 직경으로 이루어진 제3 챔버를 포함하고, 상기 제3 챔버는 상기 제2 냉각 공기 공급부를 통해 유입된 냉각 공기가 유입되어 상기 리어 샤프트의 원주 방향 내측에서 연통되는 것을 특징으로 한다.
상기 제3 챔버는 상기 제2 챔버와 상기 타이로드에서 수직 상하로 서로 이격되어 각각 위치된다.
상기 제2 냉각 공기 공급부는 일정한 직경으로 연장되거나, 상기 타이로드의 중심을 향해 직경이 감소되게 연장되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 냉각 공기 공급부는 원주 방향 외측에서 서로 이격된 간격과 상기 제3 챔버가 위치된 원주 방향 내측에서 서로 이격된 간격이 상이한 것을 특징으로 한다.
상기 제3 챔버는 상기 실 하우징을 향해 원주 방향에서 상기 타이로드의 축 방향을 따라 수평하게 연장된 연장부; 상기 실 하우징을 향해 연장된 단부에서 상기 타이로드의 축 방향을 기준으로 상기 실 하우징이 위치된 방향으로 라운드진 라운드 부를 더 포함한다.
상기 리어 샤프트는 상기 연장부가 위치된 곳을 기준으로 상기 블레이드를 향해 경사지게 연장된 제1 연장 통로; 상기 제1 연장 통로의 연장된 단부에서 반경 방향 외측을 향해 연장되고 단부가 상기 리어 샤프트의 내측으로 소정의 공간을 갖도록 형성된 제4 챔버를 포함한다.
상기 제2 냉각 공기 공급부는 상기 연장부에 단부가 개구되어 냉각 공기가 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 냉각 공기 공급부는 상기 제2 챔버에서 상기 제3 챔버를 향해 상기 타이로드의 축 방향을 기준으로 복수개가 이웃하여 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들은 가스터빈의 블레이드로 공급되는 애각 공기의 압력 손실이 감소되어 상시 블레이드로 공급되는 냉각 공기의 안정적인 이동을 도모할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 냉각 공기의 이동 속도를 일정하게 유지하고, 온도 상승이 최소화 되어 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 냉각 공기의 이동 경로를 최대한 단축시켜 안정적인 냉각 공기의 이동을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈을 도시한 반 단면 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실 하우징과 리어 샤프트를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 구성과 블레이드가 함께 도시된 단면도.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈을 도시한 반 단면 사시도 이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실 하우징과 리어 샤프트를 도시한 도면 이다.
첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 의한 가스터빈은 타이로드(2)의 단부를 최외측에서 감싸고 냉각 공기가 유입되는 유입구(110)가 형성된 리어 프레임(100)과, 상기 가스터빈에 구비된 블레이드(4)와 상기 리어 프레임(100) 사이에 위치되고 상기 유입구(110)를 통해 유입된 냉각 공기가 이동하도록 제1 냉각 공기 공급부(210)가 형성된 실 하우징(200) 및 상기 타이로드(2)를 감싸며 외측에 구비되고 상기 실 하우징(200)의 내측과 상대 회전되며, 상기 제1 냉각 공기 공급부(210)를 통해 유입된 냉각 공기가 상기 타이로드(2)의 중심을 향해 탄젠셜 방향(tangential direction)으로 이동되도록 제2 냉각 공기 공급부(310)가 경사지게 형성된 리어 샤프트(300)를 포함한다.
가스터빈에는 중앙에 타이로드(2)가 구비되고, 상기 타이로드(2)의 축 방향을 따라 압축기와 연소기 및 터빈과 같은 구성품들이 배치된다. 상기 타이로드(2)는 일측 단부에 리어 샤프트(300)가 블레이드(4)와 인접하여 상기 타이로드(2)의 외측을 감싸며 위치되고, 상기 리어 샤프트(300)의 외측에 실 하우징(200)이 밀착되어 위치되며, 상기 실 하우징(200)의 외측에 리어 프레임(100)이 위치된다.
상기 리어 프레임(100)과 실 하우징(200)과 리어 샤프트(300)는 타이로드(2)의 외측에 위치되므로 대략 원통형태로 형성되나, 보다 정확하게는 도면에 도시된 단면 형태로 구성된다.
본 실시 예에 의한 리어 프레임(100)은 냉각 옥기가 유입되는 유입구(110)가 타이로드(2)의 반경 방향을 향해 일단이 개구되고, 상기 리어 타단은 상기 실 하우징(200)을 바라보며 가장 자리를 따라 개구된다.
상기 유입구(110)는 상기 실 하우징(200)을 향해 타단이 개구되어 있어 화살표 방향으로 냉각 공기가 공급된다. 특히 냉각 공기는 상기 유입구(110)에서 상기 타이로드(2)를 향해 도면 기준으로 타이로드(2)의 축 방향 좌측을 향해 공급된다.
본 실시 예에 의한 실 하우징(200)은 전술한 유입구(110)와 연통되는 제1 냉각 공기 공급 통로(212)가 원주 방향에 형성된다. 상기 제1 냉각 공기 공급 통로(212)는 유입구(110)와 마주보는 위치에 일단이 개구되고, 타단이 상기 타이로드(2)의 축 방향으로 연장된다.
상기 제1 냉각 공기 공급 통로(212)는 소정의 직경으로 개구되어 일정 간격으로 실 하우징의 외측 원주 방향을 따라 다수개가 구비되어 있어 유입구(110)를 경유한 냉각 공기가 후술한 제1 챔버(214)를 향해 용이하게 이동된다.
제1 냉각 공기 공급 통로(212)는 제1 챔버(214) 제1 챔버(214)를 향해 수평하게 연장되거나 상기 제1 챔버(214)가 위치된 방향으로 상향 경사지게 개구될 수 있다.
제1 냉각 공기 공급 통로(212)는 내주면 조도가 낮게 가공되는 것이 상기 냉각 공기의 이동에 따른 저항이 최소한으로 발생되어 유리해질 수 있다.
제1 챔버(214)는 상기 제1 냉각 공기 공급 통로(212)와 연통되어 상기 냉각 공기를 상기 실 하우징(200)의 원주 방향으로 공급받기 위해 형성된다.
상기 제1 챔버(214)는 실 하우징(200)의 원주 방향에서 소정의 체척으로 형성되고, 상기 냉각 공기가 후술할 제2 냉각 공기 공급부(310)로 이동하기 이전에 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다.
냉각 공기는 리어 샤프트(300)로 이동할 때 상기 실 하우징(200)에서 압력 강하가 최소화된 상태로 이동되는 것이 가장 바람직하다. 본 발명은 이를 위해 실 하우징(200)의 원주 방향 외측에 제1 챔버(214)를 형성하여 상기 리어 샤프트(300)의 내측으로 다량의 냉각 공기를 압력 강하가 최소화된 상태로 공급하고자 한다.
이를 위해 본 발명에 의한 실 하우징(200)은 상기 제1 챔버(214)와 연통되도록 일단이 개구되고 타단이 상기 리어 샤프트(300)를 향해 개구된 제2 냉각 공기 공급 통로(216)를 포함한다.
상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)는 제1 챔버(214)의 바닥면에 개구되고, 상기 타이로드(2)의 축 방향을 기준으로 복수개가 이웃하여 배치된다.
제2 냉각 공기 공급 통로(216)가 위와 같이 배치되는 이유는 다량의 냉각 공기가 리어 샤프트(300)로 이동할 때 발생되는 압력 강하 현상을 최소화 하여 안정적으로 곱하기 위해서이다.
일 예로 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)는 상기 타이로드(2)의 중심을 향해 냉각 공기가 탄젠셜 방향(tangential direction)으로 이동되도록 경사지게 형성된다.
상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)는 제1 냉각 공기 공급 통로(212)가 개구된 위치를 기준으로 탄젠셜 방향으로 경사지게 개구되어 있어 냉각 공기의 이동이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
예를 들어 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)가 상기 리어 샤프트(300)를 향해 수직하게 개구될 경우에는 상기 냉각 공기가 상기 제1 챔버(214)에서 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)를 향해 급격하게 방향 전환을 실시하지 못할 수 있어 상기 제1 챔버(214)의 공간에서 순환 이동되거나, 불필요한 와류 발생으로 이동 궤적이 복잡해 질 수 있다.
본 발명은 냉각 공기의 안정적인 이동과 압력 강하가 최소화 되도록 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)가 탄젠셜 방향으로 경사지게 개구되므로 냉각 공기의 불필요한 이동 흐름이 최소화되고 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)를 향해 상기 실 하우징(200)의 원주 방향에서 냉각 공기의 이동 흐름이 균일하게 이루어질 수 있다.
상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)는 후술할 제2 냉각 공기 공급부(310)의 길이 보다 짧게 연장된다. 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)가 길게 연장되지 않는 이유는 냉각 공기의 이동 길이와 경로를 짧게 유지시켜 리어 샤프트(300)로 공급하고, 상기 제2 냉각 공기 공급부(310)로 용이하게 이동시켜 상기 냉각 공기의 압력 손실은 감소시키고 유입은 용이하게 유도하기 위해서이다.
또한 냉각 공기가 제2 냉각 공기 공급부(310)로 이동하기 이전에 급격한 직경 감소로 인한 압력 강하가 발생되지 않고 상기 리어 샤프트(300)로 이동될 수 있다.
본 실시 예는 제1 챔버(214)가 형성되나, 상기 제1 챔버(214)는 냉각 공기가 제2 냉각 공기 공급 통로(216)로 이동을 안정적으로 유지하기 위해 형성된 것으로 압력 강하로 인한 냉각 공기의 압력 저하는 최소한으로 발생된다.
따라서 냉각 공기는 압력과 유속이 저하되지 않고 리어 샤프트(300)를 향해 이동될 수 있다.
본 실시 예에 의한 제1 냉각 공기 공급 통로(212)는 개구된 타단이 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)의 일단과 상하 방향에서 서로 마주보며 배치된다.
이와 같이 배치되는 이유는 상기 냉각 공기가 상기 제1 냉각 공기 공급 통로(212)를 경유하여 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)로 이동할 경우 최단 거리로 이동 가능한 배치 관계가 해당되고, 이를 통해 냉각 공기의 이동 동선을 단축하고 난류 발생을 최소화 할 수 있다.
상기 제1 냉각 공기 공급 통로(212)는 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)보다 직경이 크게 형성된다. 상기 제1 냉각 공기 공급 통로(212)는 냉각 공기를 제1 챔버(214)로 공급해야 하므로 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)의 직경 보다 큰 직경으로 개구되는 것이 압력 강하를 감소할 수 있고, 다량의 냉각 공기를 안정적으로 이동시킬 수 있다.
상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)는 반구 형태 또는 원형 형태 중의 어느 하나의 형태로 이루어지며, 냉각 공기의 이동 안전성을 고려하여 전술한 단면 형태 이외의 다른 형태로 변경되는 것도 가능할 수 있다.
상기 제1 챔버(214)는 원주 방향 내측 바닥면이 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)를 향해 경사진 경사부(214a)를 더 포함한다. 상기 경사부(214a)는 냉각 공기의 이동 방향을 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)로 가이드 할 수 있어 냉각 공기의 이동 안전성이 도모된다.
따라서 냉각 공기가 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)로 균일하게 이동될 수 있다.
상기 리어 샤프트(300)는 상기 제1 챔버(214)와 마주보는 원주 방향에 형성되고 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)를 통해 이동된 냉각 공기가 유입되는 제2 챔버(320)를 더 포함한다.
상기 제2 챔버(320)는 리어 샤프트(300)의 원주 방향 외측과 상기 실 하우징(200)의 원주 방향 내측 사이에 형성되고, 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(216)를 통해 유입된 냉각 공기가 제2 냉각 공기 공급부(310)로 공급되기 이전에 머무르는 공간을 제공한다.
상기 제2 챔버(320)는 전술한 제1 챔버(214)보다 작은 면적으로 형성될 수 있는데, 상기 제2 챔버(320)의 면적이 제1 챔버(214) 보다 작게 형성되는 것이 냉각 공기의 압력 강하를 최소화 할 수 있기 때문이다.
첨부된 도 2 또는 도 4를 참조하면, 리어 사프트(300)와 상기 실 하우징(200)이 서로 밀착된 원주 방향에 씰링 부재(10)가 구비되며, 상기 씰링 부재(10)는 가스터빈의 종 단면도를 기준으로 상기 제2 챔버(320)의 전방과 후방에 복수개가 구비된다.
제2 냉각 공기 공급부(310)는 타이로드(2)의 중심을 향해 냉각 공기가 탄젠셜 방향(tangential direction)으로 이동되도록 경사지게 형성된다. 상기 제2 냉각 공기 공급부(310)는 탄젠셜 방향으로 경사지게 개구되어 있어 냉각 공기의 이동이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
예를 들어 상기 제2 냉각 공기 공급부(310)가 도면에 도시된 바와 같이 이동되지 못하고 상기 타이로드(2)를 향해 수직하게 이동될 경우에는 압력 손실로 인해 안정적으로 이동되지 못하는 현상이 발생된다.
예를 들어 냉각 공기는 제2 챔버(320)에서 상기 제2 냉각 공기 공급부(310)를 향해 급격하게 방향 전환이 이루어질 경우 이동 경로가 복잡해지고, 이로 인해 냉각 공기의 이동 흐름이 복잡해지게 된다.
이 경우 냉각 공기는 제2 냉각 공기 공급부(310)로 이동하기 위해 상기 제2 챔버(320)의 공간에서 순환 이동되거나, 불필요한 와류 발생으로 이동 궤적이 복잡해 질 수 있다.
본 발명은 냉각 공기의 안정적인 이동과 압력 강하가 최소화 되도록 상기 제2 냉각 공기 공급부(310)가 탄젠셜 방향으로 경사지게 개구되므로 냉각 공기의 불필요한 이동 흐름이 최소화 된다.
제2 냉각 공기 공급부(310)는 리어 샤프트(300)의 원주 방향 외측을 따라 다수개가 일정 간격으로 형성되어 있으며 상기 리어 샤프트(300)가 타이로드(2)에 의해 회전될 경우 상기 리어 샤프트(300)도 함께 회전된다.
상기 리어 샤프트(300)가 회전하면 냉각 공기 또한 제2 챔버(320)의 내부에서 이동이 이루어지고, 상기 제2 냉각 공기 공급부(310)로의 이동이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
본 실시 예에 의한 제2 냉각 공기 공급부(310)는 일정한 직경으로 연장되거나, 상기 타이로드(2)의 중심을 향해 직경이 감소되게 연장될 수 있다.
직경이 감소될 경우 냉각 공기의 이동 속도가 증가되므로 속도 저하로 인한 문제점을 최소화 할 수 있다.
제2 냉각 공기 공급부(310)는 원주 방향 외측에서 서로 이격된 간격과 상기 제3 챔버(330)가 위치된 원주 방향 내측에서 서로 이격된 간격이 상이하게 유지된다. 일 예로 상기 제2 냉각 공기 공급부(310)는 제3 챔버(330)로 갈수록 원주 방향에서 간격이 좁아지는데 이 경우 제3 챔버(330)로 냉각 공기가 집중적으로 이동된다.
따라서 상기 냉각 공기는 후술할 제1 연장 통로(401)로 용이하게 이동된 후에 블레이드(4)를 향해 안정적으로 이동될 수 있다.
상기 제2 냉각 공기 공급부(310)는 상기 제2 챔버(320)에서 상기 제3 챔버(330)를 향해 상기 타이로드(2)의 축 방향을 기준으로 복수개가 이웃하여 배치된다. 이 경우 어느 하나의 상기 제2 냉각 공기 공급부가 폐쇄되는 경우에도 다른 하나의 제2 냉각 공기 공급부를 통해 냉각 공기가 안정적으로 이동할 수 있어 냉각 효율을 일정하게 유지할 수 있다.
리어 샤프트(300)는 상기 타이로드(2)를 감싸며 소정의 직경으로 이루어진 제3 챔버(330)를 포함하고, 상기 제3 챔버(330)는 상기 제2 냉각 공기 공급부(310)를 통해 유입된 냉각 공기가 유입되어 상기 리어 샤프트(300)의 원주 방향 내측에서 연통된다.
상기 제3 챔버(330)는 상기 제2 챔버(320)와 상기 타이로드(2)에서 수직 상하로 서로 이격되어 각각 위치된다. 제2 챔버(320)와 제3 챔버(330)는 위치가 마주보며 배치되므로 냉각 공기가 이동하는 동선이 최단 거리로 단축되므로 이동 거리 감소로 인한 압력 강하를 용이하게 도모할 수 있다.
상기 제3 챔버(330)는 상기 실 하우징(200)을 향해 원주 방향에서 상기 타이로드(2)의 축 방향을 따라 수평하게 연장된 연장부(332)와, 상기 실 하우징(200)을 향해 연장된 단부에서 상기 타이로드(2)의 축 방향을 기준으로 상기 실 하우징(200)이 위치된 방향으로 라운드진 라운드 부(334)를 더 포함한다.
상기 연장부(332)는 제2 냉각 공기 공급부(310)의 단부가 개구되는 위치로 제3 챔버(330)로 냉각 공기가 안정적으로 공급될 수 있도록 상기 제2 냉각 공기 공급부(310)의 직경에 해당되는 길이를 합친 길이 보다 길게 연장된다.
제3 챔버(330)는 제2 냉각 공기 공급부(310)를 통해 공급된 냉각 공기가 안정적으로 수용되는 공간이 형성되어 있고 상기 타이로드(2)를 향해 냉각 공기가 일부 공급되고, 나머지 냉각공기는 라운드 부(334)를 경유한 후에 후술할 제1 연장 통로(401)로 이동된다.
상기 리어 샤프트(300)는 상기 연장부(332)가 위치된 곳을 기준으로 상기 블레이드(4)를 향해 경사지게 연장된 연장된 제1 연장 통로(401)와, 상기 제1 연장 통로(40)의 연장된 단부에서 반경 방향 외측을 향해 연장되고 단부가 상기 리어 샤프트(300)의 내측으로 소정의 공간을 갖도록 형성된 제4 챔버(402)를 포함한다.
상기 제4 챔버(402)는 냉각 공기의 일부가 저장되고, 블레이드(4)로 공급되는 냉각 공기로 인해 인접한 구성품들에 대한 추가 냉각을 도모할 수 있어 냉각 효율 향상에 도모할 수 있다.
제1 연장 통로(401)는 연장부(401)가 형성된 위치에서 블레이드(4)를 향해 연장되며, 일부의 냉각 공기는 타이로드(2)로 공급된다.
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.
2 : 타이로드
4 : 블레이드
10 : 씰링 부재
100 : 리어 프레임
110 : 유입구
200 : 실 하우징
210 : 제1 냉각 공기 공급부
212 : 제1 냉각 공기 공급 통로
214 : 제1 챔버
214a : 경사부
216 : 제2 냉각 공기 공급 통로
300 : 리어 샤프트
310 : 제2 냉각 공기 공급부
320 : 제2 챔버
330 : 제3 챔버
401 : 제1 연장 통로
402 : 제4 챔버

Claims (21)

  1. 가스터빈에 구비된 타이로드의 단부를 최외측에서 감싸고 냉각 공기가 유입되는 유입구가 형성된 리어 프레임;
    상기 가스터빈에 구비된 블레이드와 상기 리어 프레임 사이에 위치되고 상기 유입구를 통해 유입된 냉각 공기가 이동하도록 제1 냉각 공기 공급부가 형성된 실 하우징; 및
    상기 타이로드를 감싸며 외측에 구비되고 상기 실 하우징의 내측과 상대 회전되며, 상기 제1 냉각 공기 공급부를 통해 유입된 냉각 공기가 상기 타이로드의 중심을 향해 탄젠셜 방향(tangential direction)으로 이동되도록 제2 냉각 공기 공급부가 경사지게 형성된 리어 샤프트를 포함하되,
    상기 제1 냉각 공기 공급부는 상기 타이로드의 축 방향으로 연장된 제1 냉각 공기 공급 통로;
    상기 제1 냉각 공기 공급 통로와 연통된 제1 챔버;
    상기 제1 챔버와 연통된 제2 냉각 공기 공급 통로를 포함하는 가스터빈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유입구는 상기 타이로드의 반경 방향을 향해 일단이 개구되고, 타단은 상기 실 하우징을 바라보며 가장 자리를 따라 개구된 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 상기 유입구와 마주보는 위치에 일단이 개구되고, 타단이 상기 타이로드의 축 방향으로 연장되고,
    상기 제1 챔버는 상기 제1 냉각 공기 공급 통로와 연통되어 상기 냉각 공기를 상기 실 하우징의 원주 방향으로 공급받기 위해 형성되며,
    상기 제2 냉각 공기 공급 통로는 상기 제1 챔버와 연통되도록 일단이 개구되고, 타단이 상기 리어 샤프트를 향해 개구된 가스터빈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각공기 공급 통로는 상기 실 하우징의 반경 방향 가장 자리를 따라 일정 간격으로 다수개가 배치된 가스터빈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 냉각 공기 공급 통로는 상기 타이로드의 중심을 향해 냉각 공기가 탄젠셜 방향(tangential direction)으로 이동되도록 경사지게 형성된 가스터빈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 냉각 공기 공급 통로는 상기 타이로드의 축 방향을 기준으로 복수개가 이웃하여 배치된 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 개구된 타단이 상기 제2 냉각 공기 공급 통로의 일단과 상하 방향에서 서로 마주보며 배치된 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 상기 제2 냉각 공기 공급 통로보다 직경이 크게 형성된 가스터빈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 냉각 공기 공급 통로는 반구 형태 또는 원형 형태 중의 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 원주 방향 내측 바닥면이 상기 제2 냉각 공기 공급 통로를 향해 경사진 경사부를 더 포함하는 가스터빈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 리어 샤프트는 상기 제1 챔버와 마주보는 원주 방향에 형성되고 상기 제2 냉각 공기 공급 통로를 통해 이동된 냉각 공기가 유입되는 제2 챔버를 더 포함하는 가스터빈.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 챔버는 상기 제1 챔버보다 작은 면적으로 형성된 가스터빈.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 리어 샤프트와 상기 실 하우징이 서로 밀착된 원주 방향에 씰링 부재가 구비된 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 리어 샤프트는 상기 타이로드를 감싸며 소정의 직경으로 이루어진 제3 챔버를 포함하고, 상기 제3 챔버는 상기 제2 냉각 공기 공급부를 통해 유입된 냉각 공기가 유입되어 상기 리어 샤프트의 원주 방향 내측에서 연통되는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  15. 제11 항 또는 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 챔버는 상기 제2 챔버와 상기 타이로드에서 수직 상하로 서로 이격되어 각각 위치된 가스터빈.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 냉각 공기 공급부는 일정한 직경으로 연장되거나, 상기 타이로드의 중심을 향해 직경이 감소되게 연장되는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 냉각 공기 공급부는 원주 방향 외측에서 서로 이격된 간격과 상기 제3 챔버가 위치된 원주 방향 내측에서 서로 이격된 간격이 상이한 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 제3 챔버는 상기 실 하우징을 향해 원주 방향에서 상기 타이로드의 축 방향을 따라 수평하게 연장된 연장부;
    상기 실 하우징을 향해 연장된 단부에서 상기 타이로드의 축 방향을 기준으로 상기 실 하우징이 위치된 방향으로 라운드진 라운드 부를 더 포함하는 가스터빈.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 리어 샤프트는 상기 연장부가 위치된 곳을 기준으로 상기 블레이드를 향해 경사지게 연장된 제1 연장 통로;
    상기 제1 연장 통로의 연장된 단부에서 반경 방향 외측을 향해 연장되고 단부가 상기 리어 샤프트의 내측으로 소정의 공간을 갖도록 형성된 제4 챔버를 포함하는 가스터빈.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 제2 냉각 공기 공급부는 상기 연장부에 단부가 개구되어 냉각 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  21. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 냉각 공기 공급부는 상기 제2 챔버에서 상기 제3 챔버를 향해 상기 타이로드의 축 방향을 기준으로 복수개가 이웃하여 배치된 것을 특징으로 하는 가스터빈.
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