KR101939519B1 - 터빈 날개, 터빈, 및 터빈 날개의 제조 방법 - Google Patents

터빈 날개, 터빈, 및 터빈 날개의 제조 방법 Download PDF

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도모토 나가이
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

터빈의 직경방향을 따라서 마련되는 터빈 날개는, 상기 터빈의 유체 유로 내에 위치하는 익형부와, 상기 직경방향에 있어서의 상기 익형부의 내측 또는 외측에 위치하며, 또한, 상기 익형부의 단부가 끼워 맞춰지는 개구를 갖는 슈라우드부를 구비하고, 상기 슈라우드부의 상기 개구를 형성하는 벽면과 상기 익형부의 상기 단부의 외주면과의 사이에는, 간극이 형성되어 있으며, 상기 슈라우드부의 상기 벽면과 상기 익형부의 상기 외주면은, 상기 간극을 사이에 두고 상기 유체 유로와는 반대측에서 용접부를 거쳐서 서로 접합되어 있으며, 상기 슈라우드부 또는 상기 익형부 중 적어도 한쪽에는, 상기 간극에 개구되며 또한 상기 간극에 냉각 유체를 공급하도록 구성된 냉각 구멍이 마련된다.

Description

터빈 날개, 터빈, 및 터빈 날개의 제조 방법{TURBINE BLADE, TURBINE, AND METHOD FOR MANUFACTURING TURBINE BLADE}
본 개시는 터빈 날개, 터빈, 및 터빈 날개의 제조 방법에 관한 것이다.
터빈에 이용되는 터빈 날개로서, 주조로 제작된 부품을 용접으로 접합하여 얻어지는 터빈 날개가 알려져 있다.
예컨대, 특허문헌 1에는, 주조된 날개부 및 슈라우드부를 용접으로 접합하여 얻어지는 터빈 정익이 개시되어 있다. 이 터빈 정익에서는, 슈라우드의 열 변형의 구속을 완화시키기 위해, 날개부와 슈라우드부가 슈라우드의 냉각면측으로부터 슈라우드의 두께 방향으로 부분적으로 용접되어 있으며, 날개부와 슈라우드의 사이에서 슈라우드의 고온 유체면 근방에 간극(미용착부)이 남겨지는 구조로 되어 있다.
일본 실용신안 공개 소60-57705호
특허문헌 1에 기재된 터빈 정익과 같이, 날개부와 슈라우드부가, 슈라우드의 두께 방향에서 부분적으로 용접되어 간극이 형성되는 경우, 터빈 날개에 외력이나 열이 가해졌을 때에 날개부 및 슈라우드부의 근소한 변형이 상기 간극에 의해 허용되기 때문에, 상기 간극을 남기지 않고 전체적으로 용접되는 경우에 비해 응력이 저감된다. 한편, 날개부와 슈라우드부가 부분적으로 용접됨으로써 형성되는 간극이 연소 가스의 유로와 용접부 사이에 존재하면, 고온의 연소 가스가 간극에 침입하는 것에 의해 용접부의 온도가 상승하여, 용접부가 열에 의해 손상되는 리스크가 생겨, 터빈 날개의 수명이 짧아질 가능성이 있다.
그래서, 터빈 날개에 있어서의 용접부의 온도 상승을 억제하는 것이 요구된다.
상술한 사정을 감안하여, 본 발명의 적어도 일 실시형태는 용접부의 온도 상승을 억제 가능한 터빈 날개를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 터빈 날개는,
터빈의 직경방향을 따라서 마련되는 터빈 날개로서,
상기 터빈의 유체 유로 내에 위치하는 익형부와,
상기 직경방향에 있어서의 상기 익형부의 내측 또는 외측에 위치하며, 또한, 상기 익형부의 단부가 끼워 맞춰지는 개구를 갖는 슈라우드부를 구비하고,
상기 슈라우드부의 상기 개구를 형성하는 벽면과 상기 익형부의 상기 단부의 외주면과의 사이에는 간극이 형성되어 있으며,
상기 슈라우드부의 상기 벽면과 상기 익형부의 상기 외주면은, 상기 간극을 사이에 두고 상기 유체 유로와는 반대측에서 용접부를 거쳐서 서로 접합되어 있으며,
상기 슈라우드부 또는 상기 익형부 중 적어도 한쪽에는, 상기 간극에 개구되며 또한 상기 간극에 냉각 유체를 공급하도록 구성된 냉각 구멍이 마련된다.
상기 (1)의 구성에 의하면, 슈라우드부와 익형부 사이에 형성된 간극에 의해 익형부 및 슈라우드부의 근소한 변형이 허용되므로, 터빈 운전 중에 있어서의 용접부에의 응력 집중을 억제할 수 있다. 또한, 슈라우드부 또는 익형부 중 적어도 한쪽에 마련한 냉각 구멍으로부터, 슈라우드부와 익형부 사이에 형성된 간극에 냉각 유체가 공급되므로, 유체 유로를 흐르는 고온의 유체가 간극에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 간극을 사이에 두고 유체 유로와는 반대측에 위치하는 용접부의 온도 상승을 억제할 수 있어서, 터빈 날개의 수명을 향상시킬 수 있다.
(2) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1)의 구성에 있어서,
상기 슈라우드부는, 상기 직경방향에서 상기 익형부의 내측 및 외측에 각각 마련되며, 또한, 상기 개구를 각각 갖는 내측 슈라우드 및 외측 슈라우드를 포함하고,
상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드의 각각의 상기 벽면과 상기 익형부의 각각의 단부의 상기 외주면과의 사이에는 상기 간극이 형성되어 있으며,
상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드의 각각의 상기 벽면과 상기 익형부의 각각의 단부의 상기 외주면은, 상기 간극을 사이에 두고 상기 유체 유로와는 반대측에서 상기 용접부를 거쳐서 서로 접합되어 있다.
상기 (2)의 구성에서는, 내측 슈라우드와 익형부 사이, 및 외측 슈라우드와 익형부 사이의 각각에 형성된 간극에 냉각 구멍으로부터 냉각 유체가 공급되므로, 보다 효과적으로 고온의 유체가 간극에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 각각의 간극을 사이에 두고 유체 유로측과는 반대측에 위치하는 각각의 용접부의 온도 상승을 억제할 수 있어서, 터빈 날개의 수명을 보다 향상시킬 수 있다.
(3) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) 또는 (2)의 구성에 있어서,
상기 익형부는, 상기 냉각 유체가 흐르도록 구성된 중공부를 갖고,
상기 냉각 구멍은, 상기 익형부의 상기 중공부와 상기 간극을 연통시키도록 구성된 제 1 냉각 구멍을 포함한다.
상기 (3)의 구성에 의하면, 익형부의 중공부와 간극을 연통시키도록 구성된 제 1 냉각 구멍을 거쳐서, 중공부를 흐르는 냉각 유체를 간극에 공급할 수 있어서, 고온의 유체가 간극에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
(4) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 구성에 있어서,
상기 슈라우드부 내에 마련되며, 상기 냉각 유체가 흐르도록 구성된 냉각 통로를 상기 슈라우드부의 내벽면과 함께 형성하는 차폐판을 추가로 구비하고,
상기 냉각 구멍은, 상기 슈라우드부 내의 상기 냉각 통로와 상기 간극을 연통시키도록 구성된 제 2 냉각 구멍을 포함한다.
상기 (4)의 구성에 의하면, 슈라우드부의 내벽면과 차폐판에 의해 형성되는 냉각 통로와 간극을 연통시키도록 구성된 제 2 냉각 구멍을 거쳐서, 냉각 통로를 흐르는 냉각 유체를 간극에 공급할 수 있어서, 고온의 유체가 간극에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
(5) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 용접부는 상기 간극의 연장 방향을 따른 제 1 용접부를 포함한다.
(6) 또한, 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 용접부는 상기 간극의 폭 방향을 따른 제 2 용접부를 포함한다.
상기 (5) 또는 (6)의 구성에 의하면, 제 1 용접부 및/또는 제 2 용접부에 의해, 익형부와 슈라우드부를 강고하게 접합할 수 있다.
(7) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 구성에 있어서,
상기 슈라우드부에는, 상기 유체 유로에 개구되도록 상기 간극의 주위에 마련되고, 또한, 상기 냉각 유체를 분출하도록 구성된 분사 구멍이 형성되어 있으며,
상기 분사 구멍은, 상기 유체 유로측을 향함에 따라서 상기 익형부에 가까워지도록 상기 직경방향에 대해 경사져 있다.
상기 (7)의 구성에 의하면, 간극의 주위에서 슈라우드부에 마련된 분사 구멍으로부터 익형부를 향해 냉각 유체가 분사되므로, 유체 유로 내의 고온 유체의 간극으로의 침입을 억제할 수 있다. 따라서, 간극으로의 고온 유체의 유입이 저해되어, 용접부의 온도 상승을 억제하는 동시에, 익형부의 온도 상승을 억제할 수 있다. 이에 의해, 터빈 날개의 수명을 보다 향상시킬 수 있다.
(8) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 슈라우드부 중 상기 유체 유로에 면하는 상기 개구의 가장자리는 상기 익형부의 연장 방향을 따른 단면 형상이 만곡 형상이다.
상기 (8)의 구성에 의하면, 터빈 날개의 조립 시에 익형부의 단부를 슈라우드부의 개구에 끼워 넣을 때, 슈라우드부의 개구의 가장자리와 익형부가 접촉해 버려도, 슈라우드부의 개구의 가장자리가 만곡 형상의 매끄러운 단면 형상을 가지므로, 익형부의 표면에 손상이 생기기 어렵다. 이에 의해, 터빈 날개의 수명을 보다 향상시킬 수 있다.
(9) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 터빈은, 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나의 구성을 갖는 터빈 날개를 포함하는 로터를 구비한다.
상기 (9)의 구성에 의하면, 슈라우드부와 익형부 사이에 형성된 간극에 의해 익형부 및 슈라우드부의 근소한 변형이 허용되므로, 터빈 운전 중에 있어서의 용접부에의 응력 집중을 억제할 수 있다. 또한, 슈라우드부 또는 익형부 중 적어도 한쪽에 마련한 냉각 구멍으로부터, 슈라우드부와 익형부 사이에 형성된 간극에 냉각 유체가 공급되므로, 유체 유로를 흐르는 고온의 유체가 간극에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 간극을 사이에 두고 유체 유로와는 반대측에 위치하는 용접부의 온도 상승을 억제할 수 있어서, 터빈 날개의 수명을 향상시킬 수 있다.
(10) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 터빈 날개의 제조 방법은,
터빈의 유체 유로 내에 마련되는 익형부와, 상기 익형부의 단부가 끼워 맞춰지는 개구를 갖는 슈라우드부를 포함하는 터빈 날개의 제조 방법으로서,
상기 슈라우드부 또는 상기 익형부 중 적어도 한쪽에 형성된 냉각 구멍이, 상기 슈라우드부의 상기 개구를 형성하는 벽면과 상기 익형부의 상기 단부의 외주면과의 사이에 형성되는 간극에 개구되도록, 상기 슈라우드부의 상기 개구에 상기 익형부의 상기 단부를 끼워 넣는 단계와,
상기 냉각 구멍을 사이에 두고 상기 유체 유로와는 반대측에서, 상기 슈라우드부의 상기 벽면과 상기 익형부의 상기 외주면을 용접하는 단계를 구비하고,
상기 용접하는 단계에서는, 적어도 상기 냉각 구멍의 개구 위치와 해당 개구 위치보다 상기 유체 유로측에서 상기 간극이 남도록, 상기 냉각 구멍에서 보아 상기 유체 유로와는 반대측에서만 상기 간극에 용접부를 형성한다.
상기 (10)의 방법으로 얻어지는 터빈 날개에 의하면, 슈라우드부와 익형부 사이에 형성된 간극에 의해 익형부 및 슈라우드부의 근소한 변형이 허용되므로, 터빈 운전 중에 있어서의 용접부에의 응력 집중을 억제할 수 있다. 또한, 슈라우드부 또는 익형부 중 적어도 한쪽에 마련한 냉각 구멍으로부터, 슈라우드부와 익형부 사이에 형성된 간극에 냉각 유체가 공급되므로, 연소 가스 유로를 흐르는 고온의 유체가 간극에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 간극을 사이에 두고 유체 유로와는 반대측에 위치하는 용접부의 온도 상승을 억제할 수 있어서, 터빈 날개의 수명을 향상시킬 수 있다.
(11) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (10)의 구성에 있어서, 상기 익형부 및 상기 슈라우드부를 각각 주조하는 주조 단계를 추가로 구비한다.
상기 (11)의 방법에 의하면, 익형부 및 슈라우드부를 각각 주조에 의해 제작하므로, 익형부 및 슈라우드부를 일체적으로 주조하는 경우에 비하여, 주조품의 구조가 비교적 간소해진다. 이 때문에, 주조 시의 결함을 저감하여, 제품 수율을 향상시킬 수 있다.
(12) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (10) 또는 (11)의 구성에 있어서,
상기 슈라우드부는, 상기 익형부의 일단측 및 타단측에 각각 마련되며, 또한, 상기 개구를 각각 갖는 내측 슈라우드 및 외측 슈라우드를 포함하고,
상기 끼워 넣는 단계에서는, 상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드의 각각의 상기 개구를 형성하는 상기 벽면과 상기 익형부의 각각의 단부의 상기 외주면과의 사이에 형성되는 상기 간극에 상기 냉각 구멍이 개구되도록, 상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드의 각각의 상기 개구에 상기 익형부의 각각의 단부를 끼워 넣고,
상기 용접하는 단계에서는, 상기 냉각 구멍을 사이에 두고 상기 유체 유로와는 반대측에서, 상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드의 상기 벽면과 상기 익형부의 각각의 단부의 상기 외주면을 용접한다.
상기 (12)의 방법으로 얻어지는 터빈 날개에 의하면, 내측 슈라우드와 익형부 사이, 및 외측 슈라우드와 익형부 사이의 각각에 형성된 간극에 냉각 구멍으로부터 냉각 유체가 공급되므로, 보다 효과적으로 고온의 유체가 간극에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 각각의 간극을 사이에 두고 유체 유로측과는 반대측에 위치하는 각각의 용접부의 온도 상승을 억제할 수 있어서, 터빈 날개의 수명을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 용접부의 온도 상승을 억제 가능한 터빈 날개가 제공된다.
도 1은 일 실시형태에 따른 터빈을 구비하는 가스 터빈을 도시하는 개략 구성도,
도 2는 일 실시형태에 따른 터빈 날개를 포함하는 정익을 도시하는 사시도,
도 3은 일 실시형태에 따른 터빈 날개를 도시하는 사시도,
도 4는 도 3에 도시하는 C-C 화살표에서 본 단면도,
도 5는 일 실시형태에 따른 터빈 날개를 도시하는 도면으로서, 도 4에 도시하는 A부에 해당하는 부분의 확대 단면도,
도 6은 일 실시형태에 따른 터빈 날개를 도시하는 도면으로서, 도 4에 도시하는 A부에 해당하는 부분의 확대 단면도,
도 7은 일 실시형태에 따른 터빈 날개를 도시하는 도면으로서, 도 4에 도시하는 A부에 해당하는 부분의 확대 단면도,
도 8은 일 실시형태에 따른 터빈 날개를 도시하는 도면으로서, 도 4에 도시하는 A부에 해당하는 부분의 확대 단면도,
도 9는 일 실시형태에 따른 터빈 날개를 도시하는 도면으로서, 도 4에 도시하는 A부에 해당하는 부분의 확대 단면도,
도 10은 일 실시형태에 따른 터빈 날개를 도시하는 도면으로서, 도 4에 도시하는 A부에 해당하는 부분의 확대 단면도,
도 11은 일 실시형태에 따른 터빈 날개를 도시하는 도면으로서, 도 4에 도시하는 A부 및 B부에 해당하는 부분의 확대 단면도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지 실시형태에 대해 설명한다. 다만, 실시형태로서 기재되어 있는, 또는 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 본 발명의 범위를 이에 한정하는 취지가 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
우선, 본 실시형태에 따른 터빈 날개 및 터빈의 적용처의 일 예인 가스 터빈에 대해 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 일 실시형태에 따른 터빈을 구비하는 가스 터빈을 도시하는 개략 구성도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 일 실시형태에 따른 가스 터빈(1)은, 압축 공기를 생성하기 위한 압축기(2)와, 압축 공기 및 연료를 이용하여 연소 가스를 발생시키기 위한 연소기(4)와, 연소 가스에 의해 회전 구동되도록 구성된 터빈(6)을 구비한다. 발전용의 가스 터빈(1)의 경우, 터빈(6)에는 도시하지 않은 발전기가 연결되어, 터빈(6)의 회전 에너지에 의해 발전이 실행되도록 되어 있다.
가스 터빈(1)에 있어서의 각 부위의 구체적인 구성예에 대해 설명한다.
압축기(2)는, 압축기 차실(10)과, 압축기 차실(10)의 입구측에 마련되며, 공기를 도입하기 위한 공기 도입구(12)와, 압축기 차실(10) 및 후술하는 터빈 차실(22)을 모두 관통하도록 마련된 로터(8)와, 압축기 차실(10) 내에 배치된 각종 날개를 구비한다. 각종 날개는, 공기 도입구(12)측에 마련된 입구 안내 날개(14)와, 압축기 차실(10)측에 고정된 복수의 정익(16)과, 정익(16)에 대해 교대로 배열되도록 로터(8)에 식설(植設)된 복수의 동익(18)을 포함한다. 또한, 압축기(2)는 도시하지 않은 추기실 등의 다른 구성요소를 구비하고 있어도 좋다. 이러한 압축기(2)에 있어서, 공기 도입구(12)로부터 도입된 공기는 복수의 정익(16) 및 복수의 동익(18)을 통과하여 압축됨으로써 고온 고압의 압축 공기가 된다. 그리고, 고온 고압의 압축 공기는 압축기(2)로부터 후단의 연소기(4)로 이송된다.
연소기(4)는 케이싱(20) 내에 배치된다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 연소기(4)는 케이싱(20) 내에 로터(8)를 중심으로 하여 환상으로 복수 배치되어 있어도 좋다. 연소기(4)에는 연료와 압축기(2)에서 생성된 압축 공기가 공급되고, 연료를 연소시키는 것에 의해, 터빈(6)의 작동 유체인 연소 가스를 발생시킨다. 그리고, 연소 가스는 연소기(4)로부터 후단의 터빈(6)으로 이송된다.
터빈(6)은 터빈 차실(22)과, 터빈 차실(22) 내에 배치된 각종 날개를 구비한다. 각종 날개는 터빈 차실(22)측에 고정된 복수의 정익(24)과, 정익(24)에 대해 교대로 배열되도록 로터(8)에 식설된 복수의 동익(26)을 포함한다. 복수의 정익(24) 또는 복수의 동익(26)은 이하에 상세하게 설명하는 터빈 날개(100)를 포함한다. 각 단의 정익(5)은, 로터(8)의 둘레방향으로 환상으로 동일한 간격을 두고 배열되며, 각각 터빈 차실(22)측에 고정되는 동시에 로터(8)측을 향해 방사상으로 복수 연장 설치되는 터빈 정익 본체(익형부(30))를 구비하고 있다. 또한, 각 단의 동익(26)은, 로터(8)의 둘레방향으로 환상으로 동일한 간격을 두고 배열되며, 로터(8)측에 고정되는 동시에 터빈 차실(22)측을 향해 방사상으로 연장 설치되는 터빈 동익 본체(익형부(30))를 구비하고 있다.
또한, 터빈(6)에는, 압축기(2) 내부의 공기가 압축기(2)로부터 연소기(4)를 우회(바이패스)하여 공급되는 도시하지 않은 바이패스 유로가 마련되어 있다. 이 바이패스 유로를 통해서 터빈(6)에 공급된 공기는 냉각 유체(G2)(도 3 참조)로서 터빈 정익 본체 및 터빈 동익 본체 각각의 내부를 유통하게 되어 있다.
또한, 터빈(6)은 출구 안내 날개 등의 다른 구성요소를 구비하고 있어도 좋다. 터빈(6)에서는, 연소 가스(G1)(도 3 참조)가 복수의 정익(24) 및 복수의 동익(26)을 통과함으로써 로터(8)가 회전 구동한다. 이에 의해, 로터(8)에 연결된 발전기가 구동되게 되어 있다.
터빈 차실(22)의 하류측에는, 배기 차실(28)을 거쳐서 배기실(29)이 연결되어 있다. 터빈(6)을 구동한 후의 연소 가스는 배기 차실(28) 및 배기실(29)을 거쳐서 외부로 배출된다.
다음에, 일 실시형태에 따른 터빈 날개(100)로서, 정익(24)에 적용되는 터빈 날개의 구성에 대해 설명한다. 도 2는 일 실시형태에 따른 터빈 날개를 포함하는 정익을 도시하는 사시도이다. 도 3은 일 실시형태에 따른 터빈 날개의 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시하는 C-C 화살표에서 본 단면도이다. 단면도이다. 또한, 다른 실시형태에서는, 터빈 날개(100)는 동익(26)에 적용되어도 좋다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 터빈 날개(100)는, 터빈(6)의 직경방향을 따라서 마련되어 있으며, 터빈(6)에 있어서, 연소기(4)로부터의 연소 가스(G1)가 흐르는 유체 유로(72) 내에 위치하는 익형부(30)와, 익형부(30)에 대하여, 터빈(6)의 직경방향에서 외측 또는 내측에 위치하는 슈라우드부(40)를 구비한다. 슈라우드부(40)는, 터빈(6)의 직경방향에서 익형부(30)의 외측에 마련되는 외측 슈라우드(40A)와, 익형부(30)의 내측에 마련되는 내측 슈라우드(40B)를 포함한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 1개의 익형부(30)와 그 익형부(30)에 대해 마련되는 1쌍의 외측 슈라우드(40A, 40B)로 이루어지는 터빈 날개(100)의 단위 구조(U)가, 터빈(6)의 둘레방향으로 복수 연결되어 1단의 정익(24)이 구성되어 있어도 좋다.
각 단위 구조(U)의 각 슈라우드부(40)(40A, 40B)는 연결부(40a)를 갖고 있으며, 해당 연결부(40a)에서, 인접한 단위 구조(U)의 연결부(40a)를 거쳐서 연결 가능하게 되어 있어도 좋다.
연소 가스(G1)가 흐르는 유체 유로(72)는 외측 슈라우드(40A) 및 내측 슈라우드(40B)를 격벽으로 하여 익형부(30)가 배열된 범위에 형성된다.
도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 슈라우드부(40)(40A, 40B)는 개구(42)(42A, 42B)를 갖고, 이 개구(42)(42A, 42B)에는 익형부(30)의 단부(32)(32A, 32B)가 끼워 맞춰져 있다. 그리고, 익형부(30)와 슈라우드부(40)(40A, 40B)는 용접부(51A)를 거쳐서 서로 접합되어 있다.
또한, 익형부(30)는 터빈(6)의 직경방향을 따라서 관통하도록 마련된 중공부(74)를 갖는다. 이 중공부(74)에는, 압축기(2)로부터의 냉각 유체(G2)가 흐르도록 되어 있으며, 냉각 유체(G2)에 의해 익형부(30)를 냉각함으로써, 유체 유로(72)를 흐르는 고온 유체(연소 가스(G1))의 열에 의한 손상으로부터 익형부(30)를 보호하도록 되어 있다. 익형부(30)에는, 중공부(74)와 유체 유로(72)를 연통하는, 도시되지 않은 구멍이 복수 마련되어 있으며, 중공부(74)로부터의 냉각 유체(G2)가 이 구멍을 통과하여, 익형부(30)를 보다 효과적으로 냉각하도록 되어 있어도 좋다.
또한, 몇 가지 실시형태에서는, 터빈 날개(100)는 상술한 구성을 구비하는 외측 슈라우드(40A)와 내측 슈라우드(40B) 중 한쪽만을 구비하고 있어도 좋다.
도 5 내지 도 11은 일 실시형태에 따른 터빈 날개를 도시하는 도면으로서, 도 5 내지 도 10은 도 4에 도시하는 A부에 해당하는 부분의 확대 단면도이며, 도 11은 도 4에 도시하는 A부 및 B부에 해당하는 부분의 확대 단면도이다. 또한, 도 4의 A부는, 익형부(30)와 외측 슈라우드(40A)가 접합된 용접부(51A) 부근을 도시하지만, 익형부(30)와 내측 슈라우드(40B)가 접합된 용접부(51B) 부근의 부분인 B부도, 도 5 내지 도 10에 도시하는 A부의 구성과 동일한 구성을 갖고 있어도 좋다. 또한, 이하의 설명에서는, 「외측 슈라우드(40A)」를 「슈라우드부(40)」로 하여 설명하는 동시에, 부호에 있어서 외측 슈라우드측의 요소임을 나타내는 「A」를 생략하고 기재한다.
도 5 내지 도 11에 도시하는 바와 같이, 터빈 날개(100)에 있어서, 슈라우드부(40)의 개구(42)를 형성하는 벽면(43)과 익형부(30)의 단부(32)의 외주면(33)과의 사이에 간극(50)이 형성되어 있다. 그리고, 슈라우드부(40)의 벽면(43)과 익형부(30)의 단부(32)의 외주면(33)은, 간극(50)을 사이에 두고 유체 유로(72)와는 반대측에서 용접부(51)를 거쳐서 접합되어 있다.
슈라우드부(40)와 익형부(30) 사이에 형성된 간극(50)에 의해, 익형부(30) 및 슈라우드부(40)의 근소한 변형이 허용되므로, 터빈(6)의 운전 중에 있어서의 용접부(51)에의 응력 집중을 억제할 수 있다.
도 5 내지 도 8 및 도 10에 도시하는 실시형태에 따른 터빈 날개(100)에서는, 용접부(51)는 간극(50)의 연장 방향(도 5 내지 도 8에서는 익형부(30)의 연장 방향)을 따른 제 1 용접부(52)를 포함한다.
또한, 도 9 내지 도 11에 도시하는 실시형태에 따른 터빈 날개(100)에서는, 용접부(51)는 간극(50)의 폭 방향을 따른 제 2 용접부(54)(54a~54c)를 포함한다.
이와 같이 터빈 날개(100)는, 제 1 용접부(52) 또는 제 2 용접부(54)(54a~54c)에 의해, 익형부(30)와 슈라우드부(40)를 강고하게 접합할 수 있다. 또한, 도 10에 도시하는 바와 같이, 간극(50)의 연장 방향을 따른 제 1 용접부(52) 및 간극(50)의 폭 방향을 따른 제 2 용접부(54)(54a~54c)의 양쪽을 마련하는 것에 의해, 익형부(30)와 슈라우드부(40)를 보다 강고하게 접합할 수 있다.
터빈 날개(100)에 있어서, 슈라우드부(40) 또는 익형부(30) 중 적어도 한쪽에는, 간극(50)에 개구되며 또한 간극(50)에 냉각 유체(G2)를 공급하도록 구성된 냉각 구멍(34, 44)이 마련된다.
이 냉각 구멍(34, 44)으로부터, 슈라우드부(40)와 익형부(30) 사이에 형성된 간극(50)에 냉각 유체(G2)가 공급되므로, 유체 유로(72)를 흐르는 고온의 유체(연소 가스(G1))가 간극(50)에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 간극(50)을 사이에 두고 유체 유로(72)와는 반대측에 위치하는 용접부(51)(52, 54)의 온도 상승을 억제할 수 있어서, 터빈 날개(100)의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 5 내지 도 11에 도시하는 터빈 날개(100)에서는, 냉각 구멍은 익형부(30)에 마련된 제 1 냉각 구멍(34)을 포함한다. 제 1 냉각 구멍(34)은 익형부(30)의 중공부(74)와 간극(50)을 연통시키도록 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 제 1 냉각 구멍(34)을 거쳐서, 중공부(74)를 흐르는 냉각 유체(G2)를 간극(50)에 공급할 수 있으므로, 유체 유로(72)를 흐르는 고온 유체(연소 가스(G1))가 간극(50)에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 제 1 냉각 구멍(34)은, 익형부(30)에 있어서, 둘레 형상으로 복수 마련되어 있어도 좋고, 터빈(6)의 직경방향에서 복수 마련되어 있어도 좋다. 제 1 냉각 구멍(34)을 복수 마련함으로써, 유체 유로(72)를 흐르는 고온 유체(연소 가스(G1))가 간극(50)에 침입하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 도 6에 도시하는 터빈 날개(100)에서는, 냉각 구멍은 슈라우드부(40)에 마련된 제 2 냉각 구멍(44)을 포함한다. 이 터빈 날개(100)는 슈라우드부(40) 내에 마련된 차폐판(48)을 구비하고 있으며, 슈라우드부(40)의 내벽면(45)과 차폐판(48) 사이에는, 압축기(2)로부터의 냉각 유체(G2)가 흐르도록 구성된 냉각 통로(49)가 형성되어 있다. 그리고, 제 2 냉각 구멍(44)은 슈라우드부(40) 내의 냉각 통로(49)와 간극(50)을 연통시키도록 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 제 2 냉각 구멍(44)을 거쳐서, 냉각 통로(49)를 흐르는 냉각 유체를 간극(50)에 공급할 수 있어서, 유체 유로(72)를 흐르는 고온 유체(연소 가스(G1))가 간극(50)에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 제 2 냉각 구멍(44)은, 슈라우드부(40)에 있어서, 둘레 형상으로 복수 마련되어 있어도 좋고, 터빈(6)의 직경방향에서 복수 마련되어 있어도 좋다. 제 2 냉각 구멍(44)을 복수 마련함으로써, 유체 유로(72)를 흐르는 고온 유체(연소 가스(G1))가 간극(50)에 침입하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
도 5 내지 도 11에 도시하는 실시형태에서는, 터빈 날개(100)의 각각에는 제 1 냉각 구멍(34)이 마련되어 있지만, 다른 실시형태에서는, 제 1 냉각 구멍(34)은 마련되지 않으며, 제 2 냉각 구멍(44)만 마련되어 있어도 좋다. 또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 터빈 날개(100)에는 제 1 냉각 구멍(34) 및 제 2 냉각 구멍(44)의 양쪽이 마련되어 있어도 좋다.
터빈 날개(100)에 있어서, 슈라우드부(40)에는, 냉각 구멍(제 2 냉각 구멍(44))과는 다른 분사 구멍(46)이 마련되어 있어도 좋다. 도 7에 도시하는 실시형태에서는, 슈라우드부(40)에는, 간극(50)의 주위에서, 유체 유로(72)에 개구되도록 분사 구멍(46)이 마련되어 있다. 또한, 이 터빈 날개(100)는, 도 6에 도시하는 실시형태와 마찬가지로, 슈라우드부(40) 내에 마련된 차폐판(48)을 구비하고 있으며, 슈라우드부(40)의 내벽면(45)과 차폐판(48) 사이에는, 압축기(2)로부터의 냉각 유체(G2)가 흐르도록 구성된 냉각 통로(49)가 형성되어 있다. 그리고, 분사 구멍(46)은 냉각 통로(49)로부터 유체 유로(72)측을 향함에 따라서 익형부(30)에 가까워지도록 터빈(6)의 직경방향에 대해 경사지게 형성되어 있으며, 슈라우드부(40) 내의 냉각 통로(49)를 흐르는 냉각 유체를 분출하도록 구성되어 있다.
이 터빈 날개(100)에서는, 슈라우드부(40)에 마련된 분사 구멍(46)으로부터 익형부(30)를 향해 냉각 유체가 분사되므로, 유체 유로(72) 내의 고온 유체의 간극(50)으로의 침입을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 터빈 날개(100)에 있어서, 슈라우드부(40) 중 유체 유로(72)에 면하는 개구(42)의 가장자리(41)는 익형부(30)의 연장 방향을 따른 단면 형상이 만곡 형상이어도 좋다.
슈라우드부(40)의 가장자리(41)가 상술한 바와 같은 만곡 형상인 것에 의해, 터빈 날개(100)의 조립 시에 익형부(30)의 단부(32)를 슈라우드부(40)의 개구(42)에 끼워 넣을 때, 슈라우드부(40)의 개구(42)의 가장자리(41)와 익형부(30)가 접촉해버려도, 익형부(30)의 표면에 손상이 생기기 어렵다. 이에 의해, 터빈 날개(100)의 수명을 보다 향상시킬 수 있다.
다음에, 이상에서 도 2 내지 도 11을 이용하여 설명한 터빈 날개(100)의 제조 방법에 대해 설명한다.
일 실시형태에 따른 터빈 날개(100)의 제조 방법은 이하에 설명하는 끼워 넣음 단계 및 용접 단계를 구비한다.
우선, 슈라우드부(40)의 개구(42)에 익형부(30)의 단부(32)를 끼워 넣는다. 이때, 슈라우드부(40)의 개구(42)를 형성하는 벽면(43)과 익형부(30)의 단부(32)의 외주면(33)과의 사이에 간극(50)이 형성되도록 하는 동시에, 슈라우드부(40) 또는 익형부(30) 중 적어도 한쪽에 형성된 냉각 구멍(제 1 냉각 구멍(34) 또는 제 2 냉각 구멍(44))이 간극(50)에 개구되도록 한다(끼워 넣음 단계).
다음에, 냉각 구멍(제 1 냉각 구멍(34) 또는 제 2 냉각 구멍(44))을 사이에 두고 유체 유로(72)와는 반대측에서, 슈라우드부(40)의 벽면(43)과 익형부(30)의 외주면(33)을 용접한다(용접 단계). 용접 단계에서는, 냉각 구멍(제 1 냉각 구멍(34) 또는 제 2 냉각 구멍(44))의 개구 위치와 해당 개구 위치보다 유체 유로(72)측에서 간극(50)이 남도록, 냉각 구멍(제 1 냉각 구멍(34) 또는 제 2 냉각 구멍(44))에서 보아 유체 유로(72)와는 반대측에서만 간극(50)에 용접부(51)를 형성한다.
도 5 내지 도 8 및 도 10에 도시하는 간극(50)의 연장 방향을 따른 제 1 용접부(52)는, 슈라우드부(40)의 플랜지(47)가 형성하는 개구(42)의 벽면(43)과, 익형부(30)의 단부(32)의 외주면(33)을, 양자를 맞댄 I형의 개선 형상으로 하고, 유체 유로(72)와는 반대측으로부터 용접을 실행함으로써 형성된다. 그리고, 용접 시, 관통 용접으로 하지 못하고 불완전 용입 용접으로 함으로써, 슈라우드부(40)의 개구(42)의 벽면(43)과 익형부(30)의 단부(32)의 외주면(33)과의 사이에 슬릿(간극(50))이 형성된다.
용접 방법으로서는, 예컨대, 레이저 용접, 전자 비임 용접, 플라스마 용접, TIG 용접 등 각종 용접 방법을 이용할 수 있다.
또한, 형성되는 슬릿의 깊이(간극(50)의 연장 방향에 있어서의 길이)는, 용접 시의 용입 깊이에 의해 결정되지만, 용접 시의 용입 깊이는 용접 조건으로 제어할 수 있다.
또한, 용접 시에 형성되는 슬릿(간극(50))의 폭을 조절함으로써, 냉각 가스의 유량을 조절할 수 있다. 즉, 연소 가스(G1)가 간극(50)에 잠입하지 않을 정도의 압력으로, 냉각 구멍(제 1 냉각 구멍(34) 또는 제 2 냉각 구멍(44))에 냉각 유체(G2)를 흘려, 연소 가스(G1)가 간극(50)에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 하여, 냉각 구멍(제 1 냉각 구멍(34) 또는 제 2 냉각 구멍(44))을 흐르는 냉각 유체(G2)의 유량을 적절히 조절함으로써 터빈(6)의 효율을 적절히 유지할 수 있다.
도 9 내지 도 11에 도시하는 간극(50)의 폭 방향을 따른 제 2 용접부(54)(54a~54c)는, 슈라우드부(40)의 개구(42)의 벽면(43)과 익형부(30)의 단부(32)의 외주면(33)을, 양자를 맞대고, 측방으로부터 관통 용접을 실행함으로써 형성된다. 용접은, 슈라우드부(40)의 벽면 중 간극(50)을 형성하는 벽면(43)과는 반대측의 벽면(76)측으로부터, 또는 익형부(30)의 내주측으로부터 실행할 수 있다.
이와 같이 측방으로부터 용접을 실행하는 경우, 용접의 층을 증가시킴으로써 용입 깊이를 증가시킬 수 있기 때문에, 소망의 용입 깊이로 하는 것이 비교적 용이하다. 따라서, 슈라우드부(40)의 개구(42)의 벽면(43)과 익형부(30)의 단부(32)의 외주면(33)과의 사이에 슬릿(간극(50))이 비교적 용이하게 형성된다. 또한, 도 9 내지 도 11에서는, 제 2 용접부(54)는 54a~54c로 도시하는 3개의 층에 의해 형성되어 있다.
용접의 수단으로서는, 예컨대, 레이저 용접, 전자 비임 용접 등 각종 용접 방법을 이용할 수 있다.
또한, 도 11에 도시하는 터빈 날개(100)는, 익형부(30)의 양단부(32A, 32B)에 있어서, 익형부(30) 또는 슈라우드부(40) 중 한쪽이 플랜지를 갖고, 다른쪽은 플랜지에 접촉하는 접촉면을 갖는다. 도 11에 도시하는 예에서는, 익형부(30)의 단부 중 외측 슈라우드(40A)측의 단부(32A)에서는, 익형부(30)가 플랜지(101)를 갖고, 외측 슈라우드(40A)는 플랜지(101)에 접촉하는 접촉면(84)을 갖는다. 한편, 익형부(30)의 단부 중 내측 슈라우드(40B)측의 단부(32B)에서는, 내측 슈라우드(40B)가 플랜지(102)를 갖고, 익형부(30)는 플랜지(102)에 접촉하는 접촉면(86)을 갖는다.
이와 같이, 익형부(30) 또는 슈라우드부(40) 중 한쪽의 플랜지(101, 102)와 다른쪽의 접촉면(84, 86)을 맞댐으로써, 용접 시에, 터빈(6)의 직경방향에 있어서의 위치 맞춤이 용이해진다.
이 경우, 우선, 익형부(30) 또는 슈라우드부(40) 중 한쪽의 플랜지(101, 102)와 다른쪽의 접촉면(84, 86)과의 맞댐면을 접합하도록 용접을 실행함으로써 제 2 용접부(54a, 54d)를 형성하고, 이어서, 용접부 소망의 깊이가 되도록 용접의 층(제 2 용접부(54b, 54c, 54e, 54f))를 형성함으로써, 소망 길이의 제 2 용접부(54)를 용이하게 형성할 수 있어서, 소망 길이의 슬릿(간극(50))을 얻을 수 있다.
또한, 슈라우드부(40)의 개구(42)의 벽면(43)과 익형부(30)의 단부(32)의 외주면(33)을, 양자를 맞대고, 측방으로부터 관통 용접을 실행함으로써 제 2 용접부(54)를 형성하는 경우, 용접의 조건에 따라서는, 용접 후에, 슈라우드부(40) 또는 익형부(30)의 일부가 잔존해 버리는 경우가 있다. 도 9에서, 익형부(30) 및 슈라우드부 중 이와 같이 잔존한 부분을 잔존부(30', 40')로서 도시한다. 이러한 잔존부(30', 40')가 남아 있으면, 용접부(51)에서 접합된 부분을 사이에 두고 양측에 슬릿(간극)이 형성되어 버려, 용접부(51)의 강도가 저하되어 버린다. 그래서, 용접에 의해 잔존부(30', 40')가 형성되었을 때에는, 이 잔존부(30', 40')를 절삭 등에 의해 제거함으로써, 강도의 저하를 방지하도록 해도 좋다.
몇 가지 실시형태에 따른 터빈 날개(100)의 제조 방법은, 익형부(30) 및 슈라우드부(40)(외측 슈라우드(40A) 및/또는 내측 슈라우드(40B))를 각각 주조하는 주조 단계를 추가로 구비한다. 그리고, 주조 단계에서 주조된 익형부(30) 및 슈라우드부(40)를 이용하여, 상기의 끼워 넣음 단계 및 용접 단계를 실시함으로써, 터빈 날개(100)를 제조한다.
이와 같이, 익형부(30) 및 슈라우드부(40)를 각각 주조에 의해 제작함으로써, 익형부(30) 및 슈라우드부(40)를 일체적으로 주조하는 경우에 비해, 주조품의 구조가 비교적 간소해진다. 이 때문에, 주조 시의 결함을 저감하여, 제품 수율을 향상시킬 수 있다.
주조의 방법으로서는, 여러 가지 주조법을 한정되지 않고 채용할 수 있지만, 정밀한 주조품을 제작하기에 적합한 정밀 주조법을 채용해도 좋으며, 예컨대, 로스트 왁스법에 의해, 복잡한 구조를 갖는 익형부(30) 및 슈라우드부(40)를 제작할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 일은 없으며, 상술한 실시형태에 변형을 가한 형태나, 이들 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라서」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」 등의 상대적 또는 절대적인 배치를 나타내는 표현은 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예컨대, 「동일」, 「같은」 및 「균질」 등의 사물이 같은 상태인 것을 나타내는 표현은 엄밀하게 같은 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능이 얻어지는 정도의 차이가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예컨대, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 면취부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.
한편, 하나의 구성요소를 「구비한다」, 「포함한다」, 또는 「갖는다」라는 표현은 다른 구성요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현이 아니다.
1: 가스 터빈 2: 압축기
4: 연소기 5: 정익
6: 터빈 8: 로터
10: 압축기 차실 12: 공기 도입구
14: 입구 안내 날개 16: 정익
18: 동익 20: 케이싱
22: 터빈 차실 24: 정익
26: 동익 28: 배기 차실
29: 배기실 30: 익형부
32: 단부 33: 외주면
34: 제 1 냉각 구멍 40: 슈라우드부
40A: 외측 슈라우드 40B: 내측 슈라우드
40a: 연결부 41: 가장자리
42: 개구 43: 벽면
44: 제 2 냉각 구멍 45: 내벽면
46: 분사 구멍 47: 플랜지
48: 차폐판 49: 냉각 통로
50: 간극 51: 용접부
52: 제 1 용접부 54: 제 2 용접부
72: 유체 유로 74: 중공부
76: 벽면 84: 접촉면
86: 접촉면 100: 터빈 날개
101: 플랜지 102: 플랜지
U: 단위 구조

Claims (14)

  1. 터빈의 직경방향을 따라서 마련되는 터빈 날개에 있어서,
    상기 터빈의 유체 유로 내에 위치하는 익형부와,
    상기 직경방향에 있어서의 상기 익형부의 내측 또는 외측에 위치하며, 또한, 상기 익형부의 단부가 끼워 맞춰지는 개구를 갖는 슈라우드부를 구비하고,
    상기 슈라우드부의 상기 개구를 형성하는 벽면과 상기 익형부의 상기 단부의 외주면과의 사이에는 간극이 형성되어 있으며,
    상기 슈라우드부의 상기 벽면과 상기 익형부의 상기 외주면은, 상기 간극을 사이에 두고 상기 유체 유로와는 반대측에서 용접부를 거쳐서 서로 접합되어 있으며,
    상기 슈라우드부 또는 상기 익형부 중 적어도 한쪽에는, 상기 간극에 개구되며 또한 상기 간극에 냉각 유체를 공급하도록 구성된 냉각 구멍이 마련되며,
    상기 익형부는, 상기 냉각 유체가 흐르도록 구성된 중공부를 갖고,
    상기 냉각 구멍은 상기 익형부의 상기 중공부와 상기 간극을 연통시키도록 구성된 제 1 냉각 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는
    터빈 날개.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슈라우드부는, 상기 직경방향에서 상기 익형부의 내측 및 외측에 각각 마련되며, 또한, 상기 개구를 각각 갖는 내측 슈라우드 및 외측 슈라우드를 포함하고,
    상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드의 각각의 상기 벽면과 상기 익형부의 각각의 단부의 상기 외주면과의 사이에는, 상기 간극이 형성되어 있으며,
    상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드의 각각의 상기 벽면과 상기 익형부의 각각의 단부의 상기 외주면은, 상기 간극을 사이에 두고 상기 유체 유로와는 반대측에서 상기 용접부를 거쳐서 서로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는
    터빈 날개.
  3. 터빈의 직경방향을 따라서 마련되는 터빈 날개에 있어서,
    상기 터빈의 유체 유로 내에 위치하는 익형부와,
    상기 직경방향에 있어서의 상기 익형부의 내측 또는 외측에 위치하며, 또한, 상기 익형부의 단부가 끼워 맞춰지는 개구를 갖는 슈라우드부를 구비하고,
    상기 슈라우드부의 상기 개구를 형성하는 벽면과 상기 익형부의 상기 단부의 외주면과의 사이에는 간극이 형성되어 있으며,
    상기 슈라우드부의 상기 벽면과 상기 익형부의 상기 외주면은, 상기 간극을 사이에 두고 상기 유체 유로와는 반대측에서 용접부를 거쳐서 서로 접합되어 있으며,
    상기 슈라우드부 또는 상기 익형부 중 적어도 한쪽에는, 상기 간극에 개구되며 또한 상기 간극에 냉각 유체를 공급하도록 구성된 냉각 구멍이 마련되며,
    상기 슈라우드부 내에 마련되며, 상기 냉각 유체가 흐르도록 구성된 냉각 통로를 상기 슈라우드부의 내벽면과 함께 형성하는 차폐판을 추가로 구비하고,
    상기 냉각 구멍은 상기 슈라우드부 내의 상기 냉각 통로와 상기 간극을 연통시키도록 구성된 제 2 냉각 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는
    터빈 날개.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접부는 상기 간극의 연장 방향을 따른 제 1 용접부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    터빈 날개.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접부는 상기 간극의 폭 방향을 따른 제 2 용접부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    터빈 날개.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 슈라우드부에는, 상기 유체 유로에 개구되도록 상기 간극의 주위에 마련되며, 또한, 상기 냉각 유체를 분출하도록 구성된 분사 구멍이 형성되어 있고,
    상기 분사 구멍은, 상기 유체 유로측을 향함에 따라서 상기 익형부에 가까워지도록 상기 직경방향에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는
    터빈 날개.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 슈라우드부 중 상기 유체 유로에 면하는 상기 개구의 가장자리는 상기 익형부의 연장 방향을 따른 단면 형상이 만곡 형상인 것을 특징으로 하는
    터빈 날개.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접부와 상기 유체 유로 사이에 위치하도록 상기 슈라우드부의 상기 벽면과 상기 익형부의 상기 외주면과의 사이에 형성되어 상기 슈라우드부 및 상기 익형부의 변형을 허용하기 위한 상기 간극에 상기 냉각 구멍이 개구되어 있는 것을 특징으로 하는
    터빈 날개.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 터빈 날개를 포함하는 로터를 구비하는 것을 특징으로 하는
    터빈.
  10. 터빈의 유체 유로 내에 마련되는 익형부와, 상기 익형부의 단부가 끼워 맞춰지는 개구를 갖는 슈라우드부를 포함하는 터빈 날개의 제조 방법에 있어서,
    상기 슈라우드부 또는 상기 익형부 중 적어도 한쪽에 형성된 냉각 구멍이, 상기 슈라우드부의 상기 개구를 형성하는 벽면과 상기 익형부의 상기 단부의 외주면과의 사이에 형성되는 간극에 개구되도록, 상기 슈라우드부의 상기 개구에 상기 익형부의 상기 단부를 끼워 넣는 단계와,
    상기 냉각 구멍을 사이에 두고 상기 유체 유로와는 반대측에서, 상기 슈라우드부의 상기 벽면과 상기 익형부의 상기 외주면을 용접하는 단계를 구비하고,
    상기 용접하는 단계에서는, 적어도 상기 냉각 구멍의 개구 위치와 상기 개구 위치보다 상기 유체 유로측에서 상기 간극이 남도록, 상기 냉각 구멍에서 보아 상기 유체 유로와는 반대측에서만 상기 간극에 용접부를 형성하며,
    상기 익형부는, 냉각 유체가 흐르도록 구성된 중공부를 갖고,
    상기 냉각 구멍은 상기 익형부의 상기 중공부와 상기 간극을 연통시키도록 구성된 제 1 냉각 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는
    터빈 날개의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 익형부 및 상기 슈라우드부를 각각 주조하는 주조 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는
    터빈 날개의 제조 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 슈라우드부는, 상기 익형부의 일단측 및 타단측에 각각 마련되며, 또한, 상기 개구를 각각 갖는 내측 슈라우드 및 외측 슈라우드를 포함하고,
    상기 끼워 넣는 단계에서는, 상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드의 각각의 상기 개구를 형성하는 상기 벽면과 상기 익형부의 각각의 단부의 상기 외주면과의 사이에 형성되는 상기 간극에 상기 냉각 구멍이 개구되도록, 상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드의 각각의 상기 개구에 상기 익형부의 각각의 단부를 끼워 넣고,
    상기 용접하는 단계에서는, 상기 냉각 구멍을 사이에 두고 상기 유체 유로와는 반대측에서, 상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드의 상기 벽면과 상기 익형부의 각각의 단부의 상기 외주면을 용접하는 것을 특징으로 하는
    터빈 날개의 제조 방법.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 용접부와 상기 유체 유로 사이에 위치하도록 상기 슈라우드부의 상기 벽면과 상기 익형부의 상기 외주면과의 사이에 형성되어 상기 슈라우드부 및 상기 익형부의 변형을 허용하기 위한 상기 간극에 상기 냉각 구멍이 개구되어 있는 것을 특징으로 하는
    터빈 날개의 제조 방법.
  14. 터빈의 유체 유로 내에 마련되는 익형부와, 상기 익형부의 단부가 끼워 맞춰지는 개구를 갖는 슈라우드부를 포함하는 터빈 날개의 제조 방법에 있어서,
    상기 슈라우드부 또는 상기 익형부 중 적어도 한쪽에 형성된 냉각 구멍이, 상기 슈라우드부의 상기 개구를 형성하는 벽면과 상기 익형부의 상기 단부의 외주면과의 사이에 형성되는 간극에 개구되도록, 상기 슈라우드부의 상기 개구에 상기 익형부의 상기 단부를 끼워 넣는 단계와,
    상기 냉각 구멍을 사이에 두고 상기 유체 유로와는 반대측에서, 상기 슈라우드부의 상기 벽면과 상기 익형부의 상기 외주면을 용접하는 단계를 구비하고,
    상기 용접하는 단계에서는, 적어도 상기 냉각 구멍의 개구 위치와 상기 개구 위치보다 상기 유체 유로측에서 상기 간극이 남도록, 상기 냉각 구멍에서 보아 상기 유체 유로와는 반대측에서만 상기 간극에 용접부를 형성하며,
    냉각 유체가 흐르도록 구성된 냉각 통로를 상기 슈라우드부의 내벽면과 함께 형성하도록, 상기 슈라우드부 내에 차폐판을 마련하는 단계를 더 구비하고,
    상기 냉각 구멍은 상기 슈라우드부 내의 상기 냉각 통로와 상기 간극을 연통시키도록 구성된 제 2 냉각 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는
    터빈 날개의 제조 방법.
KR1020177020032A 2015-01-27 2015-09-25 터빈 날개, 터빈, 및 터빈 날개의 제조 방법 KR101939519B1 (ko)

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