KR101914877B1

KR101914877B1 - 회전축의 지지 구조체 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈

Info

Publication number: KR101914877B1
Application number: KR1020170115165A
Authority: KR
Inventors: 최태규
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2018-11-02
Also published as: US10851670B2; US20190078465A1

Abstract

본 발명은 가스터빈의 중앙을 관통하는 회전축의 양단을 지지하는 회전축 지지 구조체에 있어서, 압축기 케이싱의 전단 또는 터빈 케이싱의 후단에 장착되며, 상기 가스터빈을 관통하는 회전축의 둘레면에 인접하게 구비되는 본체부; 상기 회전축의 둘레면을 지지하는 패드부재; 상기 패드부재의 외측에 형성되며, 상기 패드부재를 회전가능하게 지지하는 피봇하우징; 및 상기 피봇하우징과 상기 본체부 사이에 형성되어, 상기 피봇하우징을 지지하는 스프링부재를 포함하되, 상기 본체부의 내주면에는 상기 피봇하우징이 삽입되어 장착되는 장착홈이 형성되고, 상기 스프링부재는 상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되어 상기 피봇하우징을 탄성 지지하며, 상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되는 상기 스프링부재는 반구형상을 가지는 판스프링이 사용되고, 반구형상을 가지는 상기 스프링부재의 굴곡부가 상기 피봇하우징을 지지하여 상기 스프링부재로 상기 회전축의 하중이 전달되면 하중의 일부를 흡수하고 상기 회전축의 하중이 전달되지 않으면 상기 패드부재를 원상복귀 시키는 것을 특징으로 하는 회전축의지지 구조체 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈을 제공한다.
따라서, 압축기 케이싱의 전단과 터빈 케이싱의 후단에서 가스터빈을 관통하는 회전축의 둘레면을 지지하는 구조를 개선함으로써 고하중 발생 시에도 하중의 일부를 흡수하여 베어링으로서의 성능을 가질 수 있는 회전축의 지지 구조체 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈을 제공할 수 있다.

Description

회전축의 지지 구조체 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈{Support structure of rotating shaft and turbine and gas turbine comprising the same}

본 발명은 회전축 지지 구조체 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈에 관한 것으로, 압축기 케이싱의 전단과 터빈 케이싱의 후단에서 가스터빈을 관통하는 회전축의 둘레면을 지지하는 회전축의 지지 구조체 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈에 관한 것이다.

터빈이란 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 기계장치로, 증기를 이용하는 증기터빈 및 고온의 연소가스를 이용하는 가스터빈 등이 있다. 이 중, 가스터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성되며, 상기 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.

연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 정화함으로써 고온고압의 연소 가스가 생성된다. 터빈은 터빈 케이싱 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기와 연소기와 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있다.

이러한 가스터빈은 4행정 기관의 피스톤과 같은 왕복운동 기구가 없기 때문에 피스톤-실린더와 같은 상화 마찰부분이 없어 윤활유의 소비가 극히 적으며 왕복운동기계의 특징인 진폭이 대폭 감소되고, 고속운동이 가능한 장점이 있다.

가스터빈의 작동에 대해서 간력하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소 가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소 가스는 터빈측으로 분사된다. 분사된 연소 가스가 상기 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성시키고, 이에 상기 로터가 회전하게 된다.

이러한 가스터빈의 터빈과 관련된 기술로서, 대한민국 등록실용신안 제20-0174662호에서는 가스터빈에 관해 개시하고 있다.

이러한 가스터빈이 운전되기 위해서는 회전축인 로터가 회전해야 하며, 상기 로터는 양단부가 회전가능하도록 지지된다. 일반적으로 상기 로터를 지지하는 부분에는 틸팅 베어링이 설치된다.

상기 틸팅베어링은 상기 로터를 지지하는 패드와 상기 패드를 지지하는 피봇하우징으로 구성된다. 그런데, 상기 로터를 지지하는 틸팅하우징은 고하중을 받게 되는 경우, 베어링으로서 성능을 발휘하지 못하다는 문제점을 가진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 압축기 케이싱의 전단과 터빈 케이싱의 후단에서 가스터빈을 관통하는 회전축의 둘레면을 지지하되, 고하중 발생 시에도 하중의 일부를 흡수하여 베어링으로서의 성능을 가질 수 있는 회전축의 지지 구조체 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가스터빈의 중앙을 관통하는 회전축의 양단을 지지하는 회전축 지지 구조체에 있어서, 압축기 케이싱의 전단 또는 터빈 케이싱의 후단에 장착되며, 상기 가스터빈을 관통하는 회전축의 둘레면에 인접하게 구비되는 본체부; 상기 회전축의 둘레면을 지지하는 패드부재; 상기 패드부재의 외측에 형성되며, 상기 패드부재를 회전가능하게 지지하는 피봇하우징; 및 상기 피봇하우징과 상기 본체부 사이에 형성되어, 상기 피봇하우징을 지지하는 스프링부재를 포함하되, 상기 본체부의 내주면에는 상기 피봇하우징이 삽입되어 장착되는 장착홈이 형성되고, 상기 스프링부재는 상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되어 상기 피봇하우징을 탄성 지지하며, 상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되는 상기 스프링부재는 반구형상을 가지는 판스프링이 사용되고, 반구형상을 가지는 상기 스프링부재의 굴곡부가 상기 피봇하우징을 지지하여 상기 스프링부재로 상기 회전축의 하중이 전달되면 하중의 일부를 흡수하고 상기 회전축의 하중이 전달되지 않으면 상기 패드부재를 원상복귀 시키는 것을 특징으로 하는 회전축의지지 구조체를 제공한다.

본 발명에 따른 회전축의 지지 구조체에 있어서, 상기 패드부재는 상기 회전축의 둘레면과 대응되는 라운드진 형상을 가질 수 있고, 상기 패드부재의 외측면에는 상기 피봇 하우징과 연결되는 피봇 돌기가 돌출되게 구비될 수 있으며, 상기 피봇 하우징에는 상기 피봇 돌기가 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있다.

삭제

상기 피봇 돌기는 상기 패드부재의 외측면 중앙부에 구비될 수 있으며, 상기 피봇 돌기는 반구형상을 가질 수 있고, 상기 피봇 하우징에는 상기 피봇 돌기가 삽입되는 삽입홈이 형성되며, 상기 삽입홈은 상기 피봇 돌기와 대응되는 반구형상을 가질 수 있다.

삭제

본 발명의 다른 측면에 의하면, 연소기로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜, 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈에 있어서, 회전축의 둘레면에 구비되며, 복수개의 터빈 디스크와, 복수의 터빈 디스크의 외측면에 각각 결합되는 복수개의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈 로터; 상기 터빈 로터를 내부에 수용하는 터빈 케이싱; 상기 복수개의 터빈 블레이드 사이에 배치되도록 상기 터빈 케이싱의 내측면에 설치되는 복수개의 터빈 베인; 및 압축기 케이싱의 전단 또는 상기 터빈 케이싱의 후단에 장착되며, 상기 터빈을 관통하는 회전축의 둘레면에 인접하게 구비되는 본체부와, 상기 회전축의 둘레면을 지지하는 패드부재와, 상기 패드부재의 외측에 형성되며, 상기 패드부재를 회전가능하게 지지하는 피봇하우징과, 상기 피봇하우징과 상기 본체부 사이에 형성되어, 상기 피봇하우징을 지지하는 스프링부재를 포함하되, 상기 본체부의 내주면에는 상기 피봇하우징이 삽입되어 장착되는 장착홈이 형성되고, 상기 스프링부재는 상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되어 상기 피봇하우징을 탄성 지지하며, 상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되는 상기 스프링부재는 반구형상을 가지는 판스프링이 사용되고, 반구형상을 가지는 상기 스프링부재의 굴곡부가 상기 피봇하우징을 지지하여 상기 스프링부재로 상기 회전축의 하중이 전달되면 하중의 일부를 흡수하고 상기 회전축의 하중이 전달되지 않으면 상기 패드부재를 원상복귀 시키는 것을 특징으로 하는 터빈을 제공한다.

본 발명에 따른 터빈에 있어서, 상기 패드부재는 상기 회전축의 둘레면과 대응되는 라운드진 형상을 가질 수 있고, 상기 패드부재의 외측면에는 상기 피봇 하우징과 연결되는 피봇 돌기가 돌출되게 구비될 수 있으며, 상기 피봇 하우징에는 상기 피봇 돌기가 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있다.

삭제

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기; 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 통해 연료를 연소시켜 연소가스를 생성하는 연소기; 및 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스에 의해 회전하는 것으로서, 복수의 터빈 디스크와, 상기 복수의 터빈 디스크의 외측면에 각각 결합되는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈 로터와, 상기 터빈 로터를 수용하는 터빈 케이싱과, 상기 복수의 터빈 블레이드 사이에 배치되도록 상기 터빈 케이싱 내측에 설치되는 복수의 터빈 베인과, 압축기 케이싱의 전단 또는 상기 터빈 케이싱의 후단에 장착되며, 터빈을 관통하는 회전축의 둘레면에 인접하게 구비되는 본체부, 상기 회전축의 둘레면을 지지하는 패드부재, 상기 패드부재의 외측에 형성되며, 상기 패드부재를 회전가능하게 지지하는 피봇하우징, 상기 피봇하우징과 상기 본체부 사이에 형성되어, 상기 피봇하우징을 지지하는 스프링부재를 포함하는 회전축 지지 구조체를 포함하는 터빈을 포함하되, 상기 본체부의 내주면에는 상기 피봇하우징이 삽입되어 장착되는 장착홈이 형성되고, 상기 스프링부재는 상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되어 상기 피봇하우징을 탄성 지지하며, 상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되는 상기 스프링부재는 반구형상을 가지는 판스프링이 사용되고, 반구형상을 가지는 상기 스프링부재의 굴곡부가 상기 피봇하우징을 지지하여 상기 스프링부재로 상기 회전축의 하중이 전달되면 하중의 일부를 흡수하고 상기 회전축의 하중이 전달되지 않으면 상기 패드부재를 원상복귀시키는 것을 특징으로 하는 가스터빈을 제공한다.

본 발명에 따른 가스터빈에 있어서, 상기 패드부재는 상기 회전축의 둘레면과 대응되는 라운드진 형상을 가질 수 있고, 상기 패드부재의 외측면에는 상기 피봇 하우징과 연결되는 피봇 돌기가 돌출되게 구비될 수 있으며, 상기 피봇 하우징에는 상기 피봇 돌기가 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있다.

삭제

본 발명에 따른 회전축의 지지 구조체 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈은 압축기 케이싱의 전단과 터빈 케이싱의 후단에서 가스터빈을 관통하는 회전축의 둘레면을 지지하는 구조를 개선함으로써 고하중 발생 시에도 하중의 일부를 흡수하여 베어링으로서의 성능을 가질 수 있는 회전축의 지지 구조체 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축의 지지 구조체가 적용되는 가스터빈의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 회전축의 지지 구조체가 회전축을 지지하는 상태를 확대하여 도시한 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 회전축의 지지 구조체가 회전축을 지지하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 따른 회전축의 지지 구조체의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전축의 지지구조체가 회전축을 지지하는 상태를 확대하여 도시한 정면도이다.

이하, 본 발명에 따른 회전축의 지지 구조체 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈에 대해 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가스터빈(10)은 회전축(100)과, 압축기(200)와, 토크튜브(300)와, 연소기(400)와, 터빈(1000)을 포함하며, 상기 회전축(100)은 상기 가스터빈(10)을 관통하며, 타이로드를 포함하여 상기 가스터빈(10)의 중심부를 가로지르도록 설치되는 봉 부재이다., 상기 회전축(100)은 압축기(200)와 터빈(1000)을 체결시키는 역할을 한다.

상기 가스터빈(10)은 하우징(10a)을 구비하고 있고, 상기 하우징(10a)의 후측에는 상기 터빈(1000)을 통과한 연소가스가 배출되는 디퓨저(10b)가 구비되어 있으며, 상기 디퓨저(10b)의 앞쪽에는 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(400)가 배치된다.

공기의 흐름을 기준으로 설명하면, 상기 하우징(10a)의 상류측에 압축기(200)가 위치하고, 하류 측에는 터빈(1000)이 배치된다. 상기 압축기(200)와 상기 터빈(1000)의 사이에는 상기 터빈(1000)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기(200)로 전달하는 토크전달부재로서의 토크튜브(300)가 배치되는 것이 바람직하다.

상기 압축기(200)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 디스크(220)가 구비되고, 상기 각각의 압축기 디스크(220)들은 회전축(100)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있으며, 상기 압축기 디스크(220)는 압축기 케이싱(200a)의 내부에 구비되는 것이 바람직하다.

상기 각각의 압축기 디스크(220)는 대략 중앙을 상기 회전축(100)이 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있으며, 이웃한 각각의 압축기 디스크(220)는 대향하는 면이 상기 회전축(100)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.

상기 압축기 디스크(220)의 외주면에는 복수개의 압축기 블레이드(240)가 방사상으로 결합되어 있으며, 상기 각각의 압축기 블레이드(240)는 압축기 블레이드 루트부재(260)를 구비하여 상기 압축기 디스크(220)에 체결된다.

상기 각각의 압축기 디스크(220)의 사이에는 상기 케이싱(10a)에 고정되어 배치되는 압축기 베인(280)이 위치한다. 상기 압축기 베인(280)은 상기 압축기 디스크(220)와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 상기 압축기 디스크(220)의 압축기 블레이드(240)를 통과한 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 압축기 디스크(220)의 압축기 블레이드(240)로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.

상기 압축기 블레이드 루트부(260)의 체결방식은 탄젠셜 타입(Tangential type)과 액셜 타입(Axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 상기 압축기 블레이드를 압축기 로터 디스크에 체결할 수 있다.

상기 압축기 디스크(220)와 상기 압축기 블레이드(240)로 이루어지는 압축기 로터(210)는 상기 케이싱(10a)의 내부에 다단으로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 회전축(100)은 상기 복수 개의 압축기 디스크(220)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 디스크(220) 내에 체결되고, 타측 단부는 상기 토크튜브(300) 내에서 고정된다.

상기 연소기(400)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.

가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 케이싱 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료분사노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다. 또한 라이너의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.

한편 라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션 피스가 연결된다. 이러한 트랜지션 피스는, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.

이를 위해 상기 트랜지션 피스에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너 측으로 유동된다.

상기 라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션 피스를 냉각시킨 냉각공기가 유동되며, 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리브에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.

상기 연소기(400)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈(1000)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충돌, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크튜브(300)를 거쳐 압축기(200)로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.

상기 터빈(1000)은 기본적으로 상기 압축기(200)의 구조와 유사하며, 상기 터빈(1000)은 복수의 터빈 디스크(1120)와, 복수의 터빈 블레이드(1140)로 구성되는 복수개의 터빈 로터(1100)를 포함한다.

상기 복수의 터빈 디스크(1120) 외측면에 복수의 터빈 블레이드(1140)가 결합되며, 상기 복수의 터빈 디스크(1120)는 방사상으로 상기 타이로드(100)의 외주면에 구비되어 상기 연소기(400)로부터 공급되는 연소가스에 의해 회전하게 된다. 상기 복수의 터빈 디스크(1120) 외측면에 복수의 터빈 블레이드(1140)가 결합되며, 상기 복수의 터빈 디스크(1120)는 방사상으로 상기 회전축(100)의 외주면에 구비되어 상기 연소기(400)로부터 공급되는 연소가스에 의해 회전하게 된다.

상기 터빈 블레이드(1140)는 도브테일 등의 방식으로 상기 터빈 디스크(1120)에 결합되며, 다단으로 상기 회전축(100)의 외주면에 구비되는 상기 터빈 블레이드(1140)의 사이에는 터빈 케이싱(1200)에 고정되는 복수의 터빈 베인(1300)이 구비되고, 상기 복수의 터빈 베인(1300)은 상기 터빈 블레이드(1140)를 통과한 연소가스의 흐름을 가이드하는 역할을 한다.

상기 복수의 터빈 베인(1300)은 상기 터빈 케이싱(1200)의 원주방향을 따라서 다열로 형성되며, 상기 복수의 터빈 베인(1300)은 상기 타이로드(100)의 축방향을 따라 상기 터빈 블레이드(1140)와 순차적으로 엇갈리게 형성되는 것이 바람직하다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 하우징(10a)의 전단 및 상기 터빈 케이싱(1200)의 후단에는 상기 회전축(100)의 둘레면을 지지하는 회전축 지지 구조체(1400)가 구비된다.

상기 회전축 지지 구조체(1400)는 상기 하우징(10a) 및 상기 터빈 케이싱(1200)에 장착되며 상기 회전축(100)의 둘레면에 인접하게 구비되는 본체부(1410)와, 상기 회전축(100)의 둘레면을 지지하는 패드부재(1420)와, 상기 패드부재(1420)의 외측에 구비되며 상기 패드부재(1420)를 회전 가능하게 지지하는 피봇 하우징(1430)과, 상기 피봇 하우징(1430)을 지지하는 스프링부재(1440)를 포함한다.

상기 피봇 하우징(1430)는 상기 본체부(1410)의 내주면에 장착되며, 상기 본체부(1410)의 내주면에는 상기 피봇 하우징(1430)이 삽입되어 장착되는 장착홈(1430a)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 피봇 하우징(1430)에는 패드부재(1420)가 회전 가능하게 지지되며, 상기 패드부재(1420)는 상기 회전축(100)의 둘레면을 지지한다. 상기 패드부재(1420)는 상기 회전축(100)의 둘레면과 대응되는 라운드진 형상을 가지는 것이 바람직하며, 상기 패드부재(1420)의 외측면에는 상기 피봇 하우징(1430)과 연결되는 피봇 돌기(1420a)가 돌출되게 구비되고, 상기 피봇 돌기(1420a)는 반구형상을 가지며 상기 패드부재(1420)의 외측면 중앙부에 구비된다.

상기 피봇 하우징(1430)에는 상기 피봇 돌기(1420a)가 삽입되는 삽입홈(1430a)이 형성되며, 상기 삽입홈(1430a)은 상기 피봇 돌기(1420a)와 대응되는 반구형상을 가지는 것이 바람직하다.

상기 본체부(1410)의 내주면과 상기 피봇 하우징(1430) 사이에는 스프링부재(1440)가 구비되어 상기 피봇 하우징(1430)을 하부에서 지지한다. 상기 스프링부재(1440)는 판스프링으로 반구형상을 가지며, 상기 스프링부재(1440)의 굴곡부가 상기 피봇 하우징(1430)을 하부에서 지지하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전축의 지지구조체가 회전축을 지지하는 상태를 확대하여 도시한 정면도이다. 도 5를 참조하면, 상기 스프링부재(1440')는 반구형상이 아닌 다단으로 절곡단 형상을 가질 수 있으며, 반구형상 또는 다단으로 절곡된 형상이 아닌 일반적인 링 형상을 가지도록 변형될 수 있다.

상기 회전축 지지 구조체(1400)가 가스터빈을 관통하는 회전축(100)의 둘레면을 지지함으로써 고하중 발생 시에도 하중의 일부를 흡수하여 베어링으로서의 성능을 가질 수 있게 된다.

상기 터빈 디스크(1120)는 상기 터빈 블레이드(1140)가 연소가스에 의해 회전함에 따라 함께 회전하는 회전체이고, 상기 터빈 베인(1300)은 상기 터빈 케이싱(1200)에 고정된 것으로 상기 터빈 블레이드(1140)의 회전과는 무관하게 고정되는 고정체이며, 연소가스가 상기 터빈 블레이드(1140)를 통과하면서 상기 터빈 블레이드(1140)를 밀게 된다. 연소가스가 상기 터빈 블레이드(1140)를 밀게 되면 상기 터빈 블레이드(1140)와 상기 터빈 디스크(1120)는 상기 타이로드(100)를 중심축으로 하여 회전하며, 상기 터빈 블레이드(1140)를 통과한 연소가는 상기 터빈 베인(1300)에 의해 흐름방향이 가이드되면서 디퓨저(10b)를 통해 외부로 배출되게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 가스터빈 100 : 회전축
200 : 압축기 210 : 압축기 로터
220 : 압축기 디스크 240 : 압축기 블레이드
260 : 압축기 블레이드 루트부재 280 : 압축기 베인
300 : 토크튜브 400 : 연소기
1000 : 터빈 1100 : 터빈 로터
1120 : 터빈 디스크 1140 : 터빈 블레이드
1200 : 터빈 케이싱 1300 : 터빈 베인
1400 : 회전축 지지 구조체 1410 : 본체부
1420 : 패드부재 1430 : 피봇 하우징
1440 : 스프링부재

Claims

가스터빈의 중앙을 관통하는 회전축의 양단을 지지하는 회전축 지지 구조체에 있어서,
압축기 케이싱의 전단 또는 터빈 케이싱의 후단에 장착되며, 상기 가스터빈을 관통하는 회전축의 둘레면에 인접하게 구비되는 본체부;
상기 회전축의 둘레면을 지지하는 패드부재;
상기 패드부재의 외측에 형성되며, 상기 패드부재를 회전가능하게 지지하는 피봇하우징; 및
상기 피봇하우징과 상기 본체부 사이에 형성되어, 상기 피봇하우징을 지지하는 스프링부재를 포함하되,
상기 본체부의 내주면에는 상기 피봇하우징이 삽입되어 장착되는 장착홈이 형성되고,
상기 스프링부재는 상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되어 상기 피봇하우징을 탄성 지지하며,
상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되는 상기 스프링부재는 반구형상을 가지는 판스프링이 사용되고,
반구형상을 가지는 상기 스프링부재의 굴곡부가 상기 피봇하우징을 지지하여 상기 스프링부재로 상기 회전축의 하중이 전달되면 하중의 일부를 흡수하고 상기 회전축의 하중이 전달되지 않으면 상기 패드부재를 원상복귀 시키는 것을 특징으로 하는 회전축의지지 구조체.
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청구항 1에 있어서,
상기 패드부재는 상기 회전축의 둘레면과 대응되는 라운드진 형상을 가지는 회전축의 지지구조체.
청구항 3에 있어서,
상기 패드부재의 외측면에는 상기 피봇 하우징과 연결되는 피봇 돌기가 돌출되게 구비되고,
상기 피봇 하우징에는 상기 피봇 돌기가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 회전축의 지지구조체.
청구항 4에 있어서,
상기 피봇 돌기는 상기 패드부재의 외측면 중앙부에 구비되며, 상기 피봇 돌기는 반구형상을 가지고,
상기 피봇 하우징에는 상기 피봇 돌기가 삽입되는 삽입홈이 형성되며, 상기 삽입홈은 상기 피봇 돌기와 대응되는 반구형상을 가지는 회전축의 지지구조체.
삭제
연소기로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜, 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈에 있어서,
회전축의 둘레면에 구비되며, 복수개의 터빈 디스크와, 복수의 터빈 디스크의 외측면에 각각 결합되는 복수개의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈 로터;
상기 터빈 로터를 내부에 수용하는 터빈 케이싱;
상기 복수개의 터빈 블레이드 사이에 배치되도록 상기 터빈 케이싱의 내측면에 설치되는 복수개의 터빈 베인; 및
압축기 케이싱의 전단 또는 상기 터빈 케이싱의 후단에 장착되며, 상기 터빈을 관통하는 회전축의 둘레면에 인접하게 구비되는 본체부와,
상기 회전축의 둘레면을 지지하는 패드부재와,
상기 패드부재의 외측에 형성되며, 상기 패드부재를 회전가능하게 지지하는 피봇하우징과,
상기 피봇하우징과 상기 본체부 사이에 형성되어, 상기 피봇하우징을 지지하는 스프링부재를 포함하되,
상기 본체부의 내주면에는 상기 피봇하우징이 삽입되어 장착되는 장착홈이 형성되고,
상기 스프링부재는 상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되어 상기 피봇하우징을 탄성 지지하며,
상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되는 상기 스프링부재는 반구형상을 가지는 판스프링이 사용되고,
반구형상을 가지는 상기 스프링부재의 굴곡부가 상기 피봇하우징을 지지하여 상기 스프링부재로 상기 회전축의 하중이 전달되면 하중의 일부를 흡수하고 상기 회전축의 하중이 전달되지 않으면 상기 패드부재를 원상복귀 시키는 것을 특징으로 하는 터빈.
삭제
청구항 7에 있어서,
상기 패드부재는 상기 회전축의 둘레면과 대응되는 라운드진 형상을 가지는 터빈.
청구항 9에 있어서,
상기 패드부재의 외측면에는 상기 피봇 하우징과 연결되는 피봇 돌기가 돌출되게 구비되고,
상기 피봇 하우징에는 상기 피봇 돌기가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 터빈.
청구항 10에 있어서,
상기 피봇 돌기는 상기 패드부재의 외측면 중앙부에 구비되며, 상기 피봇 돌기는 반구형상을 가지고,
상기 피봇 하우징에는 상기 피봇 돌기가 삽입되는 삽입홈이 형성되며, 상기 삽입홈은 상기 피봇 돌기와 대응되는 반구형상을 가지는 터빈.
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공기를 흡입하여 압축시키는 압축기;
상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 통해 연료를 연소시켜 연소가스를 생성하는 연소기; 및
상기 연소기로부터 공급받은 연소가스에 의해 회전하는 것으로서, 복수의 터빈 디스크와, 상기 복수의 터빈 디스크의 외측면에 각각 결합되는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈 로터와,
상기 터빈 로터를 수용하는 터빈 케이싱과,
상기 복수의 터빈 블레이드 사이에 배치되도록 상기 터빈 케이싱 내측에 설치되는 복수의 터빈 베인과,
압축기 케이싱의 전단 또는 상기 터빈 케이싱의 후단에 장착되며, 터빈을 관통하는 회전축의 둘레면에 인접하게 구비되는 본체부, 상기 회전축의 둘레면을 지지하는 패드부재, 상기 패드부재의 외측에 형성되며, 상기 패드부재를 회전가능하게 지지하는 피봇하우징, 상기 피봇하우징과 상기 본체부 사이에 형성되어, 상기 피봇하우징을 지지하는 스프링부재를 포함하는 회전축 지지 구조체를 포함하는 터빈을 포함하되,
상기 본체부의 내주면에는 상기 피봇하우징이 삽입되어 장착되는 장착홈이 형성되고,
상기 스프링부재는 상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되어 상기 피봇하우징을 탄성 지지하며,
상기 장착홈의 저면과 상기 피봇하우징 사이에 구비되는 상기 스프링부재는 반구형상을 가지는 판스프링이 사용되고,
반구형상을 가지는 상기 스프링부재의 굴곡부가 상기 피봇하우징을 지지하여 상기 스프링부재로 상기 회전축의 하중이 전달되면 하중의 일부를 흡수하고 상기 회전축의 하중이 전달되지 않으면 상기 패드부재를 원상복귀시키는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
삭제
청구항 13에 있어서,
상기 패드부재는 상기 회전축의 둘레면과 대응되는 라운드진 형상을 가지는 가스터빈.
청구항 15에 있어서,
상기 패드부재의 외측면에는 상기 피봇 하우징과 연결되는 피봇 돌기가 돌출되게 구비되고,
상기 피봇 하우징에는 상기 피봇 돌기가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 가스터빈.
청구항 16에 있어서,
상기 피봇 돌기는 상기 패드부재의 외측면 중앙부에 구비되며, 상기 피봇 돌기는 반구형상을 가지고,
상기 피봇 하우징에는 상기 피봇 돌기가 삽입되는 삽입홈이 형성되며, 상기 삽입홈은 상기 피봇 돌기와 대응되는 반구형상을 가지는 가스터빈.
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