KR101980006B1 - 접속 어셈블리 및 이를 포함하는 가스터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 접속 어셈블리 및 이를 구비하는 가스터빈은, 터빈 입구실린더의 선단에 복수의 냉각구가 형성된 결합 링부재를 결합 설치함으로써, 압축기에서 압축된 공기를 터빈 내측의 선단으로 냉각구를 통해 유입되게 하여, 터빈 내측 선단의 베인 에어포일 부분에 대한 냉각이 안정적으로 이루어지게 한다.

Description

접속 어셈블리 및 이를 포함하는 가스터빈{Conjunction assembly and gas turbine comprising the same}

본 발명은 접속 어셈블리 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 연소기의 출구를 이루는 접속 링과 터빈의 입구를 이루는 터빈 입구실린더의 사이를 연결하는 접속 어셈블리 및 이를 포함하는 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 구성된다. 상기 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인 에어포일과, 압축기 블레이드 에어포일이 교대로 배치되어 있다.

연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소 가스가 생성된다.

터빈은 터빈 케이싱 내에 복수의 터빈 베인 에어포일과, 터빈 블레이드 에어포일이 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기와 연소기와 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있다.

상기 로터는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 상기 로터에 복수의 디스크가 고정되어, 각각의 블레이드 에어포일이 연결되는 동시에, 배기실측의 단부에 발전기 등의 구동축이 연결된다.

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

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

이러한 가스터빈의 연소기와 터빈의 연결부와 관련된 기술로서, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0174662호(2000.04.01)에서는, 가스터빈에 관해 개시하고 있다.

상기 종래의 가스터빈은, 연소기와 터빈 사이에 형성되는 갭 부분을 감싸도록 설치되어 그 사이의 갭을 씰링하는 접속 어셈블리를 포함한다. 그리고, 연소기의 후단에는 터빈 선단 내측으로 압축기에서 압축된 공기를 공급하면서 상기 터빈 내측 선단의 베인 에어포일을 냉각시키는 냉각유로가 형성된다. 그러나, 종래의 가스터빈은 터빈의 회전 구동에 따라 발생되는 진동, 또는 터빈 입구실린더나 연소기 단부의 열변형에 의해, 연소기와 터빈의 연결부의 위치가 변경되는 한계를 갖는다. 이 경우, 상기 연소기의 후단에서 터빈의 선단 내측으로 공급되는 압축된 공기가 터빈 선단 내측에 위치하는 베인 에어포일로 안정적인 공급이 이루어지지 않으면서, 상기 베인 에어포일의 냉각효율이 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은, 압축기에서 압축된 공기가 터빈 선단 내측의 베인 에어포일로 안정적으로 공급되게 하면서 터빈 내측의 베인 에어포일에 대한 냉각효율을 증대되게 하는 접속 어셈블리 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은, 연소기의 출구를 이루는 접속 링과, 터빈의 입구를 이루는 터빈 입구실린더의 사이를 연결하는 접속 어셈블리에 있어서, 일측을 상기 터빈 입구실린더의 선단에 결합하며, 압축기에서 압축된 공기를 상기 터빈 내측으로 공급되게 하는 복수의 냉각구가 상호 이격되게 관통 형성된 결합 링부재, 상기 접속 링과 상기 결합 링부재를 연결하도록 설치되어, 상기 접속 링과 상기 결합 링부재 사이를 씰링하는 접속 씰링부를 포함하는 접속 어셈블리를 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기, 상기 압축기로부터 공급된 압축공기를 통해 연료가 연소되는 라이너와, 상기 라이너로부터 공급된 연소가스가 통과되는 트랜지션 피스와, 상기 트랜지션 피스의 단부에 결합되는 접속 링을 포함하는 연소기, 상기 접속 링 단부에 대향되게 배치하는 터빈 입구실린더를 포함하며, 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜, 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈, 일측을 상기 터빈 입구실린더의 선단에 결합하며, 압축기에서 압축된 공기를 상기 터빈 내측으로 공급되게 하는 복수의 냉각구가 상호 이격되게 관통 형성된 결합 링부재와, 상기 접속 링과 상기 결합 링부재를 연결하도록 설치되어, 상기 접속 링과 상기 결합 링부재 사이를 씰링하는 접속 씰링부를 포함하는 접속 어셈블리를 포함하는 가스터빈을 제공한다.

본 발명에 따른 접속 어셈블리 및 이를 구비하는 가스터빈은, 터빈 입구실린더의 선단에 복수의 냉각구가 형성된 결합 링부재를 결합 설치함으로써, 압축기에서 압축된 공기를 터빈 내측의 선단으로 냉각구를 통해 유입되게 하여, 터빈 내측 선단의 베인 에어포일 부분에 대한 냉각이 안정적으로 이루어지게 한다.

더불어, 결합 링부재와 접속 링을 연결하도록 결합 링부재의 연결홈부에 접속 링으로부터 돌출 형성된 연결부재를 삽입한 상태로 연결부재와 연결홈부 사이를 씰링하도록 연결 씰링부재를 설치함으로써, 접속 링과 결합 링부재 및 터빈 입구실린더가 연결부재 및 연결홈부를 통해 직결 상태로 연결되게 하여, 터빈과 연소기의 접속 부분을 진동이나 열변형에 상관없이 안정적인 씰링상태로 연결 유지할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접속 어셈블리가 적용되는 가스 터빈의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1 중 A 부분의 확대도이다.
도 3은 도 2 중 B 부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접속 어셈블리가 적용된 가스터빈의 부분 확대단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 접속 어셈블리 및 이를 포함하는 가스터빈의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 접속 어셈블리(1000)가 적용된 가스터빈(100)의 일 예가 도시되어 있다. 상기 가스 터빈은 압축기 케이싱(102)을 구비하고 있고, 상기 압축기 케이싱(102)의 후측에는 터빈을 통과한 연소가스가 배출되는 디퓨저(106)가 구비되어 있다. 그리고, 상기 디퓨저(106)의 앞쪽으로 압축기에서 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(104)가 배치된다.

공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 압축기 케이싱(102)의 상류측에 압축기를 구성하는 압축기 섹션(110)이 위치하고, 하류 측에 터빈을 구성하는 터빈 섹션(120)이 배치된다. 그리고, 상기 압축기 섹션(110)과 상기 터빈 섹션(120)의 사이에는 터빈 섹션에서 발생된 회전토크를 상기 압축기 섹션으로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브(200)가 배치되어 있다.

상기 압축기 섹션(110)에는 복수의 압축기 로터 디스크(140)가 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(140)들은 타이로드(150)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.

구체적으로, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(140)는 대략 중앙을 상기 타이로드(150)가 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로터 디스크(140)는 대향하는 면이 상기 타이로드(150)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.

상기 압축기 로터 디스크(140)의 외주면에는 복수 개의 압축기 블레이드 에어포일(144)이 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 압축기 블레이드 에어포일(144)은 루트부(146)를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크(140)에 체결된다.

상기 각각의 압축기 로터 디스크(140)의 사이에는 상기 압축기 케이싱(102)에 고정되어 배치되는 베인 에어포일이 위치한다. 상기 베인 에어포일은 상기 압축기 로터 디스크(140)와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 상기 압축기 로터 디스크(140)의 압축기 블레이드 에어포일(144)을 통과한 압축공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 압축기 로터 디스크의 압축기 블레이드 에어포일(144)로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.

상기 루트부(146)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 블레이드 에어포일을 압축기 로터 디스크에 체결할 수 있다.

상기 타이로드(150)는 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크(140)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크(140) 내에 체결되고, 타측 단부는 상기 토크튜브(200) 내에서 고정된다.

상기 타이로드(150)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.

도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨저(Diffuser)의 다음 위치에 안내깃 역할을 하는 베인 에어포일이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(Desworler)라고 한다.

상기 연소기(104)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 연소기(104)는 셀 형태로 형성되는 케이싱 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료노즐 등을 포함하는 버너(Burner,미도시)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner,105), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece,107)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 라이너(105)는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너(105)는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다. 또한 라이너(105)의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.

한편 라이너(105)의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션 피스(107)가 연결된다. 이러한 트랜지션 피스(107)는, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.

이를 위해 상기 트랜지션 피스(107)에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀(미도시)들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너(105) 측으로 유동된다.

상기 라이너(105)의 환형공간에는 전술한 트랜지션 피스(107)를 냉각시킨 냉각공기가 유동되며, 라이너(105)의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리브에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.

이때, 상기 트랜지션 피스(107)는, 외벽을 이루는 아우터 트랜지션 피스(107a)와 내벽을 이루는 이너 트랜지션 피스(107b)를 포함한다. 또한, 상기 트랜지션 피스(107) 후단에는 접속 링(108)을 결합 구비하는데, 상기 접속 링(108)은, 후술할 터빈 입구실린더(131) 측과 대향하는 상기 아우터 트랜지션 피스(107a)와 이너 트랜지션 피스(107b)의 단부에 결합된다. 그에 따라 상기 접속 링(108)은, 상기 아우터 트랜지션 피스(107a)와 이너 트랜지션 피스(107b)가 서로 고정되도록 하며, 상기 아우터 트랜지션 피스(107a)와 이너 트랜지션 피스(107b)의 사이로 유입되는 압축공기가 이후 설명될 터빈 측으로 흘러나가는 것을 방지하게 된다.

한편, 상기 연소기(104)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈을 구성하는 터빈 섹션(120)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충돌, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크 튜브를 거쳐 압축기 섹션(110)으로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.

상기 터빈 섹션(120)은 기본적으로는 압축기 섹션(110)의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈 섹션(120)에도 압축기 섹션(120)의 압축기 로터 디스크(140)와 유사한 복수의 터빈 로터 디스크(180)가 구비된다. 따라서, 상기 터빈 로터 디스크(180) 역시, 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드 에어포일(184)도 포함한다. 상기 터빈 블레이드 에어포일(184) 역시 도브테일 등의 방식으로 상기 터빈 로터 디스크(180)에 결합될 수 있다. 아울러, 상기 터빈 로터 디스크(180)의 터빈 블레이드 에어포일(184) 사이에도 터빈 섹션(120)의 터빈 케이싱(101)에 고정되는 베인 에어포일(185)이 구비되어, 터빈 블레이드 에어포일(184)을 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 가이드하게 된다. 이때, 상기 터빈 섹션(120)의 터빈 케이싱(101) 선단에는 터빈 입구실린더(131)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 터빈 입구실린더(131)의 선단에는 이후 설명될 결합 링부재(1100)를 고정 결합한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접속 어셈블리(100)는, 상기 접속 링(108)과 터빈 입구실린더(131) 사이를 연결하도록 설치하는 것으로서, 결합 링부재(1100), 접속 씰링부(1200)를 포함한다.

상기 결합 링부재(1100)는 상기 접속 링(108)과 터빈 입구실린더(131) 사이에 위치하도록 상기 터빈 입구실린더(131)의 선단에 결합되어, 상기 압축기에서 압축된 공기 중 일부를 상기 터빈 선단 내측에 배치된 베인 에어포일(185)로 공급되게 하면서 상기 베인 에어포일(185)을 냉각되게 한다. 즉, 상기 결합 링부재(1100)는 터빈 섹션(120)의 회전 구동에 따라 발생되는 진동, 또는 터빈 입구실린더(131)나 트랜지션 피스(107)의 열변형이 발생함에 상관없이 상기 터빈 선단 내측으로 압축된 공기를 안정적으로 공급되게 하면서, 상기 터빈 내측 선단에 배치된 첫 번째 베인 에어포일(185)의 냉각효율을 안정적으로 유지되게 한다.

이러한, 상기 결합 링부재(1100)는 상기 터빈 입구실린더(131)의 단부로부터 상기 접속 링(108) 방향으로 돌출 배치되도록 설치하며, 상기 터빈 입구실린더(131)의 둘레로 대응되게 결합하도록 링 구조로 형성된다. 즉, 상기 결합 링부재(1100)는 상기 접속 링(108) 후단에 대향되는 상기 터빈 입구실린더(131)의 선단의 면부에 결합 형성된다.

그리고, 상기 결합 링부재(1100)에는 상기 압축기에서 압축된 공기를 상기 터빈 내측으로 공급되게 가이드하는 냉각구(1110)가 관통 형성된다. 이러한, 상기 냉각구(1110)는 압축된 공기를 상기 터빈 내측으로 공급되게 하면서 첫번째 베인 에어포일(185)의 냉각효율을 증대시킬 수 있도록 상호 이격되게 복수개가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 냉각구(1110)는 상기 터빈 내측 선단에 배치된 첫 번째 베인 에어포일(185) 방향으로 압축된 공기가 유입되게 가이드하도록 상기 터빈 입구실린더(131) 방향으로 경사지게 형성된다. 즉, 상기 냉각구(1110)는 상기 압축기에서 압축된 공기와 접촉되는 면부로부터 상기 연소기(104)에서 발생된 연소가스와 접촉되는 면부로 연소가스의 배출되는 방향으로 경사진 각도를 가지도록 형성된다.

또한, 상기 결합 링부재(1100)의 일측 및 타측에는 상기 압축기에서 압축된 공기가 위치하는 방향, 즉 상기 터빈 입구실린더(131) 외측 방향으로 돌출되도록 한 쌍의 가이드막(1120)이 수직하게 형성된다. 이같이, 상기 가이드막(1120)은 상기 압축기에서 발생된 압축된 공기와 접촉되는 상기 결합 링부재(1100) 면부의 선측 및 후측에 상호 대향되도록 돌출 형성된다. 이러한, 상기 가이드막(1120)은 상기 압축기에서 압축된 공기를 상기 결합 링부재(1100)의 압축된 공기와 접촉되는 면부에 모이게 함으로써, 앞서 설명한 상기 냉각구(1110)를 통해 상기 터빈 내측으로 압축된 공기의 공급이 안정적으로 이루어지게 한다.

더불어, 상기 결합 링부재(1100)의 일측면, 보다 상세하게는 상기 접속 링(108)에 대향되는 상기 결합 링부재(1100)의 선단 면부에는 연결홈부(1130)가 형성될 수 있다. 이러한, 상기 연결홈부(1130)는 이후 설명될 접속 씰링부(1200)의 연결부재(1210)를 대응되게 삽입상태로 연결할 수 있게 한다.

이같이, 상기 연결홈부(1130)는 상기 결합 링부재(1100)의 선단 면부로부터 상기 결합 링부재(1100) 내측으로 삽입되도록 형성되어, 이후 설명될 접속 씰링부(1200)의 연결부재(1210)를 대응되게 삽입 설치할 수 있게 한다. 즉, 상기 연결홈부(1130)는 상기 접속 링(108)의 후단 면부에 대향되는 상기 결합 링부재(1100)의 선단 면부에 형성된다. 여기서, 상기 연결홈부(1130)의 단면 직경은 연결부재(1210)의 단면 직경에 대응되는 크기를 가지도록 형성하고, 상기 연결홈부(1130)의 상기 결합 링부재(1100) 내측으로 연장되는 길이는 연결부재(1210)의 길이와 동일하게 형성하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않고, 상기 연결홈부(1130)의 단면 직경 크기는 연결부재(1210)의 단면 직경 크기보다 크게 형성되거나 상기 연결홈부(1130)의 상기 결합 링부재(1100) 내측으로 연장되는 길이를 연결부재(1210)의 길이보다 길게 형성되게 할 수도 있다.

그리고, 상기 연결홈부(1130)와 연결되도록 상기 결합 링부재(1100)의 내측에는 삽입홈(1140)이 형성될 수 있다. 이러한, 상기 삽입홈(1140)은 이후 설명될 연결 씰링부재(1220)의 일측을 삽입 상태로 걸림되게 함으로써, 연결부재(1210)가 연결홈부(1130)에 대응되게 삽입 배치된 상태에서 연결 씰링부재(1220)가 연결부재(1210)와 상기 연결홈부(1130)가 형성된 결합 링부재(1100)의 내측 면부 사이를 고정상태로 씰링되게 할 수 있다. 더불어, 상기 삽입홈(1140)은 연결 씰링부재(1220)를 탄성 지지되게 하는 탄성 지지부재(1300)를 추가로 구비할 때, 상기 탄성 지지부재(1300)를 고정상태로 삽입 배치할 수 있는 공간을 제공한다. 여기서, 상기 삽입홈(1140)은 외측삽입홉(1141), 내측삽입홈(1142)을 포함한다. 이때, 상기 외측삽입홈(1141)은 상기 연결홈부(1130)를 기준으로 상기 결합 링부재(1100)의 내측 외주면에 상기 연결홈부(1130)와 연결되도록 형성되어, 이후 설명될 연결 씰링부재(1220)의 외측 씰링(1221)의 일측을 삽입상태로 걸림 배치할 수 있게 한다. 상기 내측삽입홈(1142)은 상기 연결홈부(1130)를 기준으로 상기 결합 링부재(1100)의 내측 내주면에 상기 연결홈부(1130)와 연결되도록 형성되어, 이후 설명될 연결 씰링부재(1220)의 내측 씰링(1222)의 일측을 삽입상태로 걸림 배치할 수 있게 한다.

상기 접속 씰링부(1200)는 상기 결합 링부재(1100)와 접속 링(108)을 연결하면서, 상기 접속 링(108)과 상기 결합 링부재(1100) 사이를 씰링되게 한다. 즉, 상기 접속 씰링부(1200)는 상기 접속 링(108)과 상기 결합 링부재(1100) 사이를 통해 압축기에서 공급되는 압축된 공기가 통과하는 것을 방지한다. 이러한, 상기 접속 씰링부(1200)는 연결부재(1210), 연결 씰링부재(1220)를 포함한다.

상기 연결부재(1210)는 상기 접속 링(108)에 형성되어, 상기 접속 링(108)과 상기 결합 링부재(1100) 사이를 연결상태로 씰링한다. 즉, 상기 연결부재(1210)는 터빈 섹션(120)의 회전 구동에 따라 발생되는 진동, 또는 터빈 입구실린더(131)나 트랜지션 피스(107)의 열변형이 발생하더라도 상기 접속 링(108)이 상기 결합 링부재(1100)에 일렬상태로 연결 유지되게 함으로써, 상기 접속 링(108)과 상기 결합 링부재(1100) 사이에 상기 압축기에서 공급되는 압축된 공기가 통과하는 틈이 발생하는 것을 방지한다. 이같이, 상기 연결부재(1210)는 터빈 섹션(120)의 회전 구동에 따라 발생되는 진동, 또는 터빈 입구실린더(131)나 트랜지션 피스(107)의 열변형이 발생할 때, 상기 접속 링(108)과 상기 결합 링부재(1100) 및 상기 터빈 입구실린더(131)를 동시에 이동되게 함으로써, 상기 접속 링(108)과 결합 링부재(1100) 및 상기 터빈 입구실린더(131)의 연결 위치가 일정하게 유지되게 한다.

이러한, 상기 연결부재(1210)는 상기 접속 링(108)의 단부로부터 상기 결합 링부재(1100) 방향으로 돌출되게 링 구조로 형성된다. 즉, 상기 연결부재(1210)는 상기 결합 링부재(1100) 선단에 대향되는 상기 접속 링(108) 후단의 면부에 형성된 상태로 상기 결합 링부재(1100)에 형성된 연결홈부(1130)에 대응되게 삽입 배치한다.

상기 연결 씰링부재(1220)는 상기 연결부재(1210)를 상기 연결홈부(1130)에 삽입 배치한 상태에서 상기 연결부재(1210)와 상기 연결홈부(1130)가 형성된 상기 결합 링부재(1100) 내측 면부 사이를 씰링한다. 즉, 상기 연결 씰링부재(1220)는 상기 연결부재(1210)와 상기 연결홈부(1130) 내면 사이의 기밀성을 향상시켜, 압축공기나 상기 연소기(104) 내부의 연소가스가 상기 연결홈부(1130)를 통하여 서로 반대쪽으로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 더불어, 상기 연결 씰링부재(1220)는 상기 연결홈부(1130)에 삽입된 상기 연결부재(1210)를 탄성 지지함으로써, 터빈 섹션(120)의 회전 구동에 따라 발생되는 진동을 흡수함과 더불어 상기 연결부재(1210)나 상기 터빈 입구실린더(131)의 열변형이 발생하더라도 상기 연결부재(1210)가 상기 연결홈부(1130)로부터 밀려나가는 것을 방지하여, 안정적인 씰링을 유지되게 한다. 여기서, 상기 연결 씰링부재(1220)는 연성 및 탄성을 가지는 고무재질이나 합성수지재질로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않음은 물론이다.

이러한, 상기 연결 씰링부재(1220)는 외측 씰링(1221), 내측 씰링(1222)을 포함한다. 상기 외측 씰링(1221)은 상기 연결부재(1210)의 외주면에 접하도록 상기 연결홈부(1130)의 삽입홈(1140) 중 외측삽입홈(1141)에 삽입 설치되어, 상기 연결부재(1210)의 외주면과 상기 연결홈부(1130) 내면 사이를 씰링한다. 그리고, 상기 내측 씰링(1222)은 상기 연결부재(1210)의 내주면에 접하도록 상기 연결홈부(1130)의 삽입홈(1140) 중 내측삽입홈(1142)에 삽입 설치되어, 상기 연결부재(1210)의 내주면과 상기 연결홈부(1130) 내면 사이를 씰링한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스터빈(100)에 포함된 접속 어셈블리(1000)는, 탄성 지지부재(1300)를 더 포함할 수 있다.

상기 탄성 지지부재(1300)는 탄성력을 가지는 부재로서, 상기 연결 씰링부재(1220)를 탄성 지지할 수 있도록 상기 연결홈부(1130)에 삽입 구비한다. 이러한, 상기 탄성 지지부재(1300)는 상기 연결 씰링부재(1220)를 상기 연결부재(1210) 방향으로 밀림되게 하는 힘을 부가하면서, 상기 연결 씰링부재(1220)가 상기 연결부재(1210)에 안정적인 밀착상태를 유지되게 하는 바, 상기 연결홈부(1130)에 상기 연결부재(1210)가 삽입된 상태에서 상기 연결부재(1210)와 상기 연결홈부(1130) 내면 사이를 안정적으로 씰링되게 한다. 이때, 상기 탄성 지지부재(1300)의 일단은 상기 결합 링부재(1100) 내측에 접하도록 연결하고, 상기 탄성 지지부재(1300)의 타단은 상기 연결 씰링부재(1220)에 접하도록 연결한다. 더욱 상세하게는, 도 4를 참조하면, 상기 탄성 지지부재(1300)는 외측 탄성지지부재(1310), 내측 탄성지지부재(1320)를 포함한다.

상기 외측 탄성지지부재(1310)는 상기 연결홈부(1130)의 외측삽입홈(1141)에 삽입 배치된 상태로 상기 연결 씰링부재(1220)의 외측 씰링(1221)을 상기 연결부재(1210)의 외주면 방향으로 밀림시키도록 상기 외측 씰링(1221)을 탄성 지지한다. 그리고, 상기 내측 탄성지지부재(1320)는 상기 연결홈부(1130)의 내측삽입홈(1142)에 삽입 배치된 상태로 상기 연결 씰링부재(1220)의 내측 씰링(1222)을 상기 연결부재(1210)의 내주면 방향으로 밀림시키도록 상기 내측 씰링(1222)을 탄성 지지한다. 여기서, 탄성 지지부재(1300)의 외측 탄성지지부재(1310) 및 내측 탄성지지부재(1320)는 스프링 부재일 수 있다.

이와 같이, 일 실시예의 접속 어셈블리 및 이를 구비하는 가스터빈은, 상기 터빈 입구실린더(131)의 선단에 복수의 냉각구(1110)가 형성된 상기 결합 링부재(1100)를 결합 설치함으로써, 상기 압축기에서 압축된 공기를 상기 터빈 내측의 선단으로 상기 냉각구(1110)를 통해 유입되게 하여, 상기 터빈 내측 선단의 베인 에어포일(185) 부분에 대한 냉각이 안정적으로 이루어지게 한다.

더불어, 상기 결합 링부재(1100)와 상기 접속 링(108)을 연결하도록 상기 결합 링부재(1100)의 연결홈부(1130)에 상기 접속 링(108)으로부터 돌출 형성된 상기 연결부재(1210)를 삽입한 상태로 상기 연결부재(1210)와 상기 연결홈부(1130) 사이를 씰링하도록 연결 씰링부재(1220)를 설치함으로써, 상기 접속 링(108)과 상기 결합 링부재(1100) 및 상기 터빈 입구실린더(131)가 상기 연결부재(1210) 및 상기 연결홈부(1130)를 통해 직결 상태로 연결되게 하여, 터빈과 연소기(104)의 접속 부분을 진동이나 열변형에 상관없이 안정적인 씰링상태로 연결 유지할 수 있게 한다.

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

100: 가스터빈 101: 압축기 케이싱
102: 터빈 케이싱 104: 연소기
105: 라이너 106: 디퓨저
107: 트랜지션 피스 108: 접속 링
110: 압축기 섹션 120: 터빈 섹션
200: 토크튜브 131: 터빈 입구실린더
140: 압축기 로터 디스크 144: 압축기 블레이드 에어포일
150: 타이로드 180: 터빈 로터 디스크
184: 터빈 블레이드 에어포일 1000: 접속 어셈블리
1100: 결합 링부재 1110: 냉각구
1120: 가이드막 1130: 연결홈부
1140: 삽입홈 1141: 외측 삽입홈
1142: 내측 삽입홈 1200: 접속 씰링부
1210: 연결부재 1120:연결 씰링부재
1221: 외측 씰링 1222: 내측 씰링
1300: 탄성 지지부재 1310: 외측 탄성지지부재
1320: 내측 탄성지지부재

Claims (20)

1. 연소기의 출구를 이루는 접속 링과, 터빈의 입구를 이루는 터빈 입구실린더의 사이를 연결하는 접속 어셈블리에 있어서,
   일측을 상기 터빈 입구실린더의 선단에 결합하며, 압축기에서 압축된 공기를 상기 터빈 내측으로 공급되게 하는 복수의 냉각구가 상호 이격되게 관통 형성된 결합 링부재와;
   상기 접속 링과 상기 결합 링부재를 연결하도록 설치되어, 상기 접속 링과 상기 결합 링부재 사이를 씰링하는 접속 씰링부;를 포함하며,
   상기 냉각구는, 압축된 공기를 상기 터빈 선단 내측에 배치된 첫 번째 베인 에어포일 방향으로 유입되게 가이드하도록 상기 터빈 입구실린더 방향으로 경사지게 형성되고,
   상기 결합 링부재의 일측 및 타측에는 압축된 공기를 상기 결합 링부재의 압축된 공기와 접촉되는 면부에 모이게 하여 상기 냉각구를 통해 상기 터빈 내측으로 압축된 공기의 공급이 안정적으로 이루어지게 하도록 상기 터빈 입구실린더 외측 방향으로 돌출되도록 한 쌍의 가이드막이 압축기에서 압축된 공기의 이동방향에 수직하게 형성되며,
   상기 접속 링에 대향되는 상기 결합 링부재의 면부에는 연결홈부가 형성되며,
   상기 접속 씰링부는,
   터빈의 구동에 따라 발생되는 진동 또는 터빈 입구실린더나 트랜지션 피스의 열변형이 발생하더라도 접속 링이 결합 링부재에 일렬상태로 연결 유지되게 함으로써, 접속 링과 결합 링부재 사이에 압축기에서 공급되는 압축된 공기가 통과하는 틈이 발생하는 것을 방지할 수 있게 상기 연결홈부에 대응되게 삽입되도록 상기 접속 링의 단부로부터 돌출 형성된 연결부재와,
   상기 연결홈부에 삽입 설치하며, 상기 연결부재와 상기 결합 링부재 내면 사이 기밀성을 향상시켜, 압축공기나 상기 연소기 내부의 연소가스가 상기 연결홈부를 통하여 서로 반대쪽으로 누출되는 것을 방지함과 더불어 연결홈부에 삽입된 연결부재를 탄성 지지하면서 터빈의 회전에 따라 발생되는 진동을 흡수하고 상기 연결부재나 상기 터빈 입구실린더의 열변형이 발생하더라도 상기 연결부재가 상기 연결홈부로부터 밀려나가는 것을 방지하는 연결 씰링부재를 포함하고,
   상기 연결홈부에는 상기 연결 씰링부재를 탄성 지지하며 상기 연결 씰링부재를 상기 연결부재 방향으로 밀림되게 하는 힘을 부가하면서, 상기 연결 씰링부재가 상기 연결부재에 안정적인 밀착상태를 유지되게 하는 탄성 지지부재를 삽입 구비하는 접속 어셈블리.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결부재는, 상기 결합 링부재에 대향되는 상기 접속 링 후단의 면부에 형성되고,
   상기 연결홈부는, 상기 접속 링에 대향되는 상기 결합 링부재 선단 면부에 형성된 접속 어셈블리.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결 씰링부재는,
   상기 연결부재의 외주면에 접하도록 상기 연결홈부에 삽입 설치하는 외측 씰링과,
   상기 연결부재의 내주면에 접하도록 상기 연결홈부에 삽입 설치하는 내측 씰링을 포함하는 접속 어셈블리.
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성 지지부재의 일단은 상기 결합 링부재 내측에 접하도록 연결되고, 상기 탄성 지지부재의 타단은 상기 연결 씰링부재에 접하도록 연결되는 접속 어셈블리.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성 지지부재는, 스프링 부재인 접속 어셈블리.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 결합 링부재 내측에는 상기 연결홈부와 연결되도록 형성되어, 상기 연결 씰링부재의 일단을 삽입상태로 걸림되게 하는 삽입홈을 더 구비하는 접속 어셈블리.
11. 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기와;
    상기 압축기로부터 공급된 압축공기를 통해 연료가 연소되는 라이너와, 상기 라이너로부터 공급된 연소가스가 통과되는 트랜지션 피스와, 상기 트랜지션 피스의 단부에 결합되는 접속 링을 포함하는 연소기와;
    상기 접속 링 단부에 대향되게 배치하는 터빈 입구실린더를 포함하며, 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜, 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈; 및
    일측을 상기 터빈 입구실린더의 선단에 결합하며, 압축기에서 압축된 공기를 상기 터빈 내측으로 공급되게 하는 복수의 냉각구가 상호 이격되게 관통 형성된 결합 링부재와, 상기 접속 링과 상기 결합 링부재를 연결하도록 설치되어, 상기 접속 링과 상기 결합 링부재 사이를 씰링하는 접속 씰링부를 포함하며, 상기 냉각구는, 압축된 공기를 상기 터빈 선단 내측에 배치된 첫 번째 베인 에어포일 방향으로 유입되게 가이드하도록 상기 터빈 입구실린더 방향으로 경사지게 형성되고, 상기 결합 링부재의 일측 및 타측에는 압축된 공기를 상기 결합 링부재의 압축된 공기와 접촉되는 면부에 모이게 하여 상기 냉각구를 통해 상기 터빈 내측으로 압축된 공기의 공급이 안정적으로 이루어지게 하도록 상기 터빈 입구실린더 외측 방향으로 돌출되도록 한 쌍의 가이드막이 수직하게 형성된 접속 어셈블리;를 포함하며,
    상기 접속 링에 대향되는 상기 결합 링부재의 면부에는 연결홈부가 형성되며,
    상기 접속 씰링부는,
    터빈의 구동에 따라 발생되는 진동 또는 터빈 입구실린더나 트랜지션 피스의 열변형이 발생하더라도 접속 링이 결합 링부재에 일렬상태로 연결 유지되게 함으로써, 접속 링과 결합 링부재 사이에 압축기에서 공급되는 압축된 공기가 통과하는 틈이 발생하는 것을 방지할 수 있게 상기 연결홈부에 대응되게 삽입되도록 상기 접속 링의 단부로부터 돌출 형성된 연결부재와,
    상기 연결홈부에 삽입 설치하며, 상기 연결부재와 상기 결합 링부재 내면 사이 기밀성을 향상시켜, 압축공기나 상기 연소기 내부의 연소가스가 상기 연결홈부를 통하여 서로 반대쪽으로 누출되는 것을 방지함과 더불어 연결홈부에 삽입된 연결부재를 탄성 지지하면서 터빈의 회전에 따라 발생되는 진동을 흡수하고 상기 연결부재나 상기 터빈 입구실린더의 열변형이 발생하더라도 상기 연결부재가 상기 연결홈부로부터 밀려나가는 것을 방지하는 연결 씰링부재를 포함하고,
    상기 연결홈부에는 상기 연결 씰링부재를 탄성 지지하며 상기 연결 씰링부재를 상기 연결부재 방향으로 밀림되게 하는 힘을 부가하면서, 상기 연결 씰링부재가 상기 연결부재에 안정적인 밀착상태를 유지되게 하는 탄성 지지부재를 삽입 구비하는 접속 어셈블리를 포함하는 가스터빈.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 청구항 11에 있어서,
    상기 연결부재는, 상기 결합 링부재에 대향되는 상기 접속 링 후단의 면부에 형성되고,
    상기 연결홈부는, 상기 접속 링에 대향되는 상기 결합 링부재 선단 면부에 형성된 접속 어셈블리를 포함하는 가스터빈.
16. 청구항 11에 있어서,
    상기 연결 씰링부재는,
    상기 연결부재의 외주면에 접하도록 상기 연결홈부에 삽입 설치하는 외측 씰링과,
    상기 연결부재의 내주면에 접하도록 상기 연결홈부에 삽입 설치하는 내측 씰링을 포함하는 접속 어셈블리를 포함하는 가스터빈.
17. 삭제
18. 청구항 11에 있어서,
    상기 탄성 지지부재의 일단은 상기 결합 링부재 내측에 접하도록 연결되고, 상기 탄성 지지부재의 타단은 상기 연결 씰링부재에 접하도록 연결되는 접속 어셈블리를 포함하는 가스터빈.
19. 청구항 11에 있어서,
    상기 탄성 지지부재는, 스프링 부재인 접속 어셈블리를 포함하는 가스터빈.
20. 청구항 11에 있어서,
    상기 결합 링부재 내측에는 상기 연결홈부와 연결되도록 형성되어, 상기 연결 씰링부재의 일단을 삽입상태로 걸림되게 하는 삽입홈을 더 구비하는 접속 어셈블리를 포함하는 가스터빈.
    

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