KR102062527B1 - 연료 분사페그를 포함하는 가스 터빈 엔진의 연소기, 및 이를 포함하는 가스터빈 - Google Patents

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Abstract

연료 분사페그를 포함하는 가스 터빈 엔진의 연소기, 및 이를 포함하는 가스터빈이 제시된다. 본 발명의 실시예에 따른 연소기는, 노즐 케이싱; 상기 노즐 케이싱의 일측에 결합되고, 연료와 공기가 각기 공급되는 복수 개의 공급 홀을 포함하는 헤드 엔드 플레이트; 상기 노즐 케이싱의 내부에 마련되며, 상기 노즐 엔드 플레이트에 고정되어 상기 복수 개의 공급 홀로부터 연료 및 공기를 공급받는 복수 개의 노즐 및 상기 노즐을 감싸는 복수 개의 관통 구멍이 형성된 노즐 캡을 포함하는 노즐 어셈블리; 및 상기 노즐 케이싱의 내부에 장착되고, 노즐 케이싱의 내주면을 따라 기 설정된 간격으로 둘 이상 배치되고, 노즐과 노즐 캡 사이의 공기 채널에 연료를 분사하는 연료페그(Fuel Peg);를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 공기 유동 흐름 방향과 연료 유동 흐름 방향의 차이를 줄여 원하는 영역으로 연료를 공급하여 공기와 연료 혼합도 상승에 따른 연소기 성능 상승을 구현할 수 있는 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공할 수 있다.

Description

연료 분사페그를 포함하는 가스 터빈 엔진의 연소기, 및 이를 포함하는 가스터빈{Burner Having Fuel Injection Peg, And Gas Turbine Having The Same}
본 발명은 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관한 것이다.
일반적인 가스 터빈은, 압축기와 연소기와 터빈에 의해 구성되어 있다. 그리고 공기 도입구로부터 도입된 공기가 압축기에 의해 압축됨으로써 고온, 고압의 압축 공기로 되고, 연소기에서, 이 압축 공기에 대하여 연료를 공급하여 연소시킴으로써 고온ㅇ고압의 연소 가스(작동 유체)를 얻어, 이 연소 가스에 의해 터빈을 구동하고, 이 터빈에 연결된 발전기를 구동한다.
종래의 가스 터빈의 연소기는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 파일럿 연소 버너의 주위를 둘러싸도록 복수의 메인 연소 버너가 배치되어 있고, 파일럿 연소 버너에는 파일럿 노즐이 내장되고, 메인 연소 버너에는 메인 노즐이 내장되어 있고, 파일럿 연소 버너 및 복수의 메인 연소 버너가 가스 터빈의 내통의 내부에 배치되어 있다.
종래 기술에 따른 가스 터빈은 노즐을 통해 분사되는 연료를 압축공기로 연소시켜 고온ㅇ고압의 연소 가스를 생성하고, 이를 이용 하여 터빈을 고속으로 회전시키는 원리로 작동하게 된다.
여기서, 복수 개의 터빈 블레이드를 회전시키는 작동 유체로 작용하는 연소 가스는 복수 개의 노즐이 집합된 노즐 어셈블리를 통해 분사되는 연료를 공기와 예혼합하여 연소시키거나 공기 중으로 연료를 직접 분사시켜 연소 시키는 방식을 통해 만들어진다.
따라서, 노즐 쪽으로 공기를 충분하고 적절하게 공급하는 것은 가스 터빈의 연 소에서 매우 중요하다.
예 혼합 연소를 위해 노즐로 공급되는 공기는 노즐 어셈블리의 후단에 위치한 헤드 엔드 플레이트 방향으로 공급된 후 진행 방향이 반대방향으로 꺾여 연소가 일어나는 노즐의 단부로 공급된다. 이는 노즐로 공급되는 압축 공기는 라이너와 트랜지션 피스 등으로 구성되는 연소 덕트의 하류로부터 공급되어 연소 덕트의 표면을 냉각시 킨 후에야 상류 측의 연소기로 유입되고, 이 공기는 다시 연소 덕트의 하류를 향하는 노즐 단부로 들어가야 하기 때문에 급격한 방향 전환이 일어날 수밖에 없는 구조이기 때문이다.
이처럼 연료를 연소시키기 위한 공기의 흐름은 노즐 엔드 플레이트에서 급격히 바뀌기 때문에 이런 과정에서 강한 스월(swirl)이 발생하게 된다. 강한 스월에는 실제로 진행해야 하는 흐름 방향과는 어긋나거나 반대 방향을 향하는 속도성분이 다량으로 존재하기 때문에, 이는 결국 압력 손실을 야기하여 공기의 유동 효율을 떨어뜨리게 된다.
또한, 종래 기술에 따른 연소기의 경우, 연료 공급량에 따란 연료 분사 속도가 달라지며, 연료 침투(penetration)의 차이가 발생할 수 있다. 이러한 연료 침투 차이에 의해 노즐 케이싱 내부의 연료 분포가 달라질 수 있어, 결과적으로 연료 분리(split)에 따른 효과가 다르게 나타나게 된다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
한국공개특허 10-2016-0069805 (2016년 06월 17일 공개)
본 발명은, 공기 유동 흐름 방향과 연료 유동 흐름 방향의 차이를 줄여 원하는 영역으로 연료를 공급하여 공기와 연료 혼합도 상승에 따른 연소기 성능 상승을 구현할 수 있는 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 연소기는, 노즐 케이싱; 상기 노즐 케이싱의 일측에 결합되고, 연료와 공기가 각기 공급되는 복수 개의 공급 홀을 포함하는 헤드 엔드 플레이트; 상기 노즐 케이싱의 내부에 마련되며, 상기 노즐 엔드 플레이트에 고정되어 상기 복수 개의 공급 홀로부터 연료 및 공기를 공급받는 복수 개의 노즐 및 상기 노즐을 감싸는 복수 개의 관통 구멍이 형성된 노즐 캡을 포함하는 노즐 어셈블리; 및 상기 노즐 케이싱의 내부에 장착되고, 노즐 케이싱의 내주면을 따라 기 설정된 간격으로 둘 이상 배치되고, 노즐과 노즐 캡 사이의 공기 채널에 연료를 분사하는 연료페그(Fuel Peg);를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연료페그는, 상기 노즐 케이싱의 내부면에 장착되고, 평면상 원판형 구조의 지지부; 및 상기 지지부로부터 공기 채널 내부 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조이고, 일측면에 연료분사홀이 형성된 연장부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연료페그의 단면구조는, 공기 채널 내부를 따라 유동하는 공기의 방향과 대응되는 방향으로 굴곡진 타원형 구조 또는 에어포일 구조일 수 있다.
이 경우, 상기 연료페그의 일측면에는, 공기 채널 내부를 따라 유동하는 공기의 방향과 대응되는 방향으로 연료분사홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 연료분사홀은 연료페그의 일단부에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연료페그는, 상기 노즐 케이싱의 내부면에 장착되고, 평면상 원판형 구조의 지지부; 상기 지지부로부터 공기 채널 내부 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조의 연장부; 및 상기 연장부의 일단부에 장착되는 반구형 구조이고, 일측면에 연료분사홀이 형성된 연료페그 캡;을 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 연료페그 캡에 형성된 연료분사홀은, 공기 채널 내부를 따라 유동하는 공기의 방향과 대응되는 방향으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연료페그는, 상기 노즐 케이싱의 내부면에 장착되고, 평면상 원판형 구조의 지지부; 상기 지지부로부터 공기 채널 내부 방향으로 소정 길이만큼 연장된 중공형 실린더 구조이고, 상단부에 관통구가 형성되어 있으며, 일측면에 연료분사홀이 형성된 중공형 구조의 연장부; 상기 연장부 내부에 슬라이딩 가능하도록 장착되고, 일측면에 관통구가 슬라이딩 방향으로 일정 간격 이격되어 다수 형성된 중공형 실린더 구조의 분사량 조절부재; 및 상기 분사량 조절부재의 상부면과 연장부의 내측 상단면 사이에 장착되고, 분사량 조절부재의 상하 방향 탄성복원력을 제공하는 탄성부재;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 연장부의 일단부에는, 연장부의 상단부에 형성된 관통구 방향으로 볼록한 구조이고, 관통구로부터 소정 거리만큼 이격되어 보조가이드가 더 장착될 수 있다.
또한, 상기 분사량 조절부재는 연장부의 내측면 구조와 대응되는 구조이고, 상기 분사량 조절부재의 측면과 연장부의 내측면 사이에는 실링부재가 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연료페그의 일측면에는 공기 채널 내부를 따라 유동하는 공기를 흐름을 가이드 하는 곡면 구조의 에어플로우 가이드가 장착될 수 있다.
이 경우, 상기 에어플로우 가이드는, 상기 헤드 엔드 플레이트 방향으로 볼록하게 굽은 곡면으로 형성된 오목부를 구비하는 구조일 수 있다.
또한, 상기 에어플로우 가이드는, 상기 노즐 케이싱 내부면과 대응되는 형상으로 굽은 곡면으로 형성된 오목부를 구비하는 구조일 수 있다.
또한, 상기 오목부의 단면 형상은 원호 형상일 수 있다.
또한, 상기 에어플로우 가이드는, 인접하여 배치되는 연료페그와 서로 일체형으로 결속될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 연소기를 포함하는 가스 터빈을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 노즐 케이싱의 내부에 장착되고, 노즐 케이싱의 내주면을 따라 등간격으로 둘 이상 배치되고, 노즐과 노즐 캡 사이의 공기 채널에 연료를 분사하는 연료페그(Fuel Peg)를 구비함으로써, 공기 유동 흐름 방향과 연료 유동 흐름 방향의 차이를 줄여 원하는 영역으로 연료를 공급하여 공기와 연료 혼합도 상승에 따른 연소기 성능 상승을 구현할 수 있는 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 특정 구조의 지지부 및 연장부로 구성되는 연료페그를 구비함으로써, 공기 채널 내부로 유동하는 공기에 연료를 효과적으로 분사할 수 있어, 공기 유동 흐름 방향과 연료 유동 흐름 방향의 차이를 줄여 원하는 영역으로 연료를 공급하여 공기와 연료 혼합도 상승에 따른 연소기 성능 상승을 구현할 수 있는 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 다수의 연료페그를 통과하는 연료 유동 방향과 공기 유동 방향과의 편차를 저감시킬 수 있어, 연료를 원하는 영역에 분사할 수 있으며, 결과적으로, 공기와 연료 혼합도 상승에 따른 연소기 성능 상승을 구현할 수 있는 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 연료페그를 연료 분포에 따라 비등간격으로 배치함으로써, 연료를 원하는 영역에 분사할 수 있어, 결과적으로, 공기와 연료 혼합도 상승에 따른 연소기 성능 상승을 구현할 수 있는 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 연료페그 중간 부분뿐만 아니라 연료페크의 일단부에 연료분사홀을 형성함으로써, 연료페그의 연장 길이를 줄일 수 있고, 이에 따라 공기 채널을 따라 유동하는 공기 유동 손실을 저감시킬 수 있으며, 결과적으로, 공기와 연료 혼합도 상승에 따른 연소기 성능 상승을 구현할 수 있는 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 특정 구조의 지지부, 연장부, 분사량 조절부재 및 탄성부재를 포함하는 연료페그를 구비함으로써, 공기 채널을 따라 유동하는 공기의 유동압력에 따라 연료페그로부터 분사되는 연료량을 자연스럽게 조절할 수 있어, 결과적으로, 공기와 연료 혼합도 상승에 따른 연소기 성능 상승을 구현할 수 있는 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 특정 구조의 에어플로우 가이드를 구비함으로써, 헤드 엔드 플레이트에 근접하게 설치되는 에어플로우 가이드를 통해 압축 공기의 흐름을 유연하게 안내할 수 있고, 이에 따라 종래에 압축 공기의 방향이 급격히 꺾임으로써 발생하였던 강한 스월에 인한 압력 손실을 줄일 수 있으며, 결과적으로, 압축 공기의 유연한 유도는 예 혼합 연소용 공기의 효율적인 공급을 도와 연소 효율을 향상시키게 되고, 이는 가스 터빈의 전체적인 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 가스터빈을 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 연소기의 일부분을 나타내는 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기의 일부분을 나타내는 부분단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면 사시도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 A-A'선 절단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 8의 B-B'선 절단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기의 일부분을 나타내는 부분단면 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면 사시도가 되시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 연소기(100)는, 특정 구조의 연료페그(110)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 연소기는 노즐 케이싱(101), 헤드 엔드 플레이트(102) 및 노즐 어셈블리(103)를 포함하는 구성으로서, 연료페그(110)는, 노즐 케이싱(101)의 내부에 장착되어 노즐(104)과 노즐 캡(105) 사이의 공기 채널(106)에 연료를 분사할 수 있다.
이때, 연료페그(110)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐 케이싱(101)의 내주면을 따라 기 설정된 간격으로 둘 이상 배치됨이 바람직하다.
경우에 따라서, 연료페그를 연료 분포에 따라 비등간격으로 배치함으로써, 연료를 원하는 영역에 분사할 수 있어, 결과적으로, 공기와 연료 혼합도 상승에 따른 연소기 성능 상승을 구현할 수 있는 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 헤드 엔드 플레이트(102)는, 노즐 케이싱(101)의 일측에 결합되고, 연료와 공기가 각기 공급되는 복수 개의 공급 홀을 포함하는 구조이다. 또한, 노즐 어셈블리(103)는, 노즐 케이싱(101)의 내부에 마련되며, 상기 노즐 엔드 플레이트(102)에 고정되어 상기 복수 개의 공급 홀로부터 연료 및 공기를 공급받는 복수 개의 노즐(104) 및 상기 노즐(104)을 감싸는 복수 개의 관통 구멍이 형성된 노즐 캡(105)을 포함하는 구조이다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면 사시도가 도시되어 있다. 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 A-A'선 절단면도가 되시되어 있다. 또한, 도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면도가 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 B-B'선 절단면도가 도시되어 있다.
이하에서는 이들 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 연료페그(110)의 구체적인 구조에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 연료페그(110)는, 특정 구조의 지지부(111) 및 연장부(112)를 포함하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 지지부(111)는, 노즐 케이싱(101)의 내부면에 장착되고, 평면상 원판형 구조이다. 연장부(112)는, 지지부(111)로부터 공기 채널(106) 내부 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조이고, 일측면에 연료분사홀(113)이 형성된 구조이다.
본 실시예에 따른 연료페그(110)의 단면구조는, 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 원형 구조일 수 있으며, 경우에 따라서, 공기 채널(106) 내부를 따라 유동하는 공기의 방향과 대응되는 방향으로 굴곡진 타원형 구조 또는 에어포일 구조일 수 있다.
이때, 연료페그(110)의 일측면에는, 공기 채널(106) 내부를 따라 유동하는 공기의 방향과 대응되는 방향으로 연료분사홀(113)이 형성될 수 있다. 또한, 연료분사홀(113)은, 측면상으로 보았을 때 연료페그(110)의 상단부 또는 일단부에 형성될 수 있다.
경우에 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 연료페그(110)를 구성하는 연장부(112)의 일단부에는 반구형 구조의 연료페그 캡(114)이 장착될 수 있다.
이때, 연료페그 캡(114)의 일측면에 연료분사홀(113)이 형성될 수 있다. 이 경우 역시, 연료페그 캡(114)에 형성된 연료분사홀(113)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 공기 채널(106) 내부를 따라 유동하는 공기의 방향과 대응되는 방향으로 형성됨이 바람직하다.
도 10에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면도가 도시되어 있고, 도 11에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 연료페그(110)는, 특정 구조이 분사량 조절부재(120) 및 탄성부재(122)를 더 포함하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 분사량 조절부재(120)는, 연장부(112) 내부에 슬라이딩 가능하도록 장착되고, 일측면에 관통구(121)가 슬라이딩 방향으로 일정 간격 이격되어 다수 형성된 중공형 실린더 구조일 수 있다.
이때, 연장부(112)는, 지지부(111)로부터 공기 채널(106) 내부 방향으로 소정 길이만큼 연장된 중공형 실린더 구조이고, 상단부에 관통구(115)가 형성되어 있으며, 일측면에 연료분사홀(113)이 형성된 중공형 구조임이 바람직하다.
또한, 탄성부재(122)는, 분사량 조절부재(120)의 상부면과 연장부(112)의 내측 상단면 사이에 장착되고, 분사량 조절부재(120)의 상하 방향 탄성복원력을 제공할 수 있다.
이러한 구성을 포함하는 연료페그(110)의 작동원리를 살펴보면, 연료페그(110) 주위를 지나는 공기의 유동은 연장부(112)의 상단부에 형성된 관통구(115)를 통해 연장부(112)의 내측 압력을 낮추게 된다. 공기의 유동에 의해 분사량 조절부재(120)의 상부면과 연장부(112)의 내측 상단면 사이의 공간의 압력이 저하되면, 분사량 조절부재(120)가 빨려 올라가게 되고, 이때 분사량 조절부재(120)의 일측면에 형성된 관통구(121)는 연장부(112)에 형성된 연료분사홀(113)과 연통되게 된다.
분사량 조절부재(120)가 더 높이 빨려 올라갈 수록, 연료분사홀(113)과 연통되는 관통구(121)의 수량이 증가하게 되어, 연료분사량이 증가하게 된다.
결과적으로, 연료페그(110) 주위로 유동하는 공기의 유속 내지 유량이 클 수록 연료분사량이 이에 비례하여 증가하게 된다.
경우에 따라서, 도 11에 도시된 바와 같이, 연장부(112)의 일단부에 보조가이드(130)를 더 장착하여 공기의 유동에 따른 연료페그(110)의 작동을 더욱 효과적으로 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 언급한 보조가이드(130)는, 연장부(112)의 상단부에 관통구(1150와 소정 거리만큼 이격되어 장착되는 구성으로서, 연장부(112)의 상단부에 형성된 관통구(115) 방향으로 볼록한 구조이다.
또한, 분사량 조절부재(120)의 더욱 효과적인 작동을 위해, 분사량 조절부재(120)는 연장부(112)의 내측면 구조와 대응되는 구조이고, 상기 분사량 조절부재(120)의 측면과 연장부(112)의 내측면 사이에는 실링부재가 장착될 수 있다.
도 12에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면도가 도시되어 있고, 도 13에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료페그를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 연료페그(110)의 일측면에는, 공기 채널 내부를 따라 유동하는 공기를 흐름을 가이드 하는 곡면 구조의 에어플로우 가이드(140)가 장착될 수 있다.
이때, 에어플로우 가이드(140)는, 상기 헤드 엔드 플레이트(102) 방향으로 볼록하게 굽은 곡면으로 형성된 오목부를 구비하는 구조일 수 있다.
또한, 에어플로우 가이드(140)는, 상기 노즐 케이싱(101) 내부면과 대응되는 형상으로 굽은 곡면으로 형성된 오목부를 구비하는 구조이며, 이때 오목부의 단면 형상은 원호 형상일 수 있다.
경우에 따라서, 도 13에 도시된 바와 같이, 에어플로우 가이드(140)는, 인접하여 배치되는 연료페그(110)와 서로 일체형으로 결속될 수 있다.
이러한 구성을 포함하는 본 실시예는, 헤드 엔드 플레이트에 근접하게 설치되는 에어플로우 가이드를 통해 압축 공기의 흐름을 유연하게 안내할 수 있고, 이에 따라 종래에 압축 공기의 방향이 급격히 꺾임으로써 발생하였던 강한 스월에 인한 압력 손실을 줄일 수 있으며, 결과적으로, 압축 공기의 유연한 유도는 예 혼합 연소용 공기의 효율적인 공급을 도와 연소 효율을 향상시키게 되고, 이는 가스 터빈의 전체적인 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 상기 설명한 연소기를 포함하는 가스 터빈을 제공할 수 있는 바, 공기 유동 흐름 방향과 연료 유동 흐름 방향의 차이를 줄여 원하는 영역으로 연료를 공급하여 공기와 연료 혼합도 상승에 따른 연소기 성능 상승을 구현할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
10: 종래 기술에 따른 연료노즐 조립체
11: 노즐 바디
100: 연소기
101: 노즐 케이싱
102: 헤드 엔드 플레이트
103: 노즐 어셈블리
104: 노즐
105: 노즐 캡
106: 공기 채널
110: 연료페그(Fuel Peg)
111: 지지부
112: 연장부
113: 연료분사홀
114: 연료페그 캡
115: 관통구
120: 분사량 조절부재
121: 관통구
122: 탄성부재
130: 보조가이드
140: 에어플로우 가이드

Claims (16)

  1. 노즐 케이싱(101);
    상기 노즐 케이싱(101)의 일측에 결합되고, 연료와 공기가 각기 공급되는 복수 개의 공급 홀을 포함하는 헤드 엔드 플레이트(102);
    상기 노즐 케이싱(101)의 내부에 마련되며, 상기 헤드 엔드 플레이트(102)에 고정되어 상기 복수 개의 공급 홀로부터 연료 및 공기를 공급받는 복수 개의 노즐(104) 및 상기 노즐(104)을 감싸는 복수 개의 관통 구멍이 형성된 노즐 캡(105)을 포함하는 노즐 어셈블리(103); 및
    상기 노즐 케이싱(101)의 내부에 장착되고, 노즐 케이싱(101)의 내주면을 따라 기 설정된 간격으로 둘 이상 배치되고, 노즐(104)과 노즐 캡(105) 사이의 공기 채널(106)에 연료를 분사하는 연료페그(Fuel Peg, 110);
    를 포함하고,
    상기 연료페그(110)는,
    상기 노즐 케이싱(101)의 내부면에 장착되고, 평면상 원판형 구조의 지지부(111);
    상기 지지부(111)로부터 공기 채널(106) 내부 방향으로 소정 길이만큼 연장된 중공형 실린더 구조이고, 상단부에 관통구(115)가 형성되어 있으며, 일측면에 연료분사홀(113)이 형성된 중공형 구조의 연장부(112);
    상기 연장부(112) 내부에 슬라이딩 가능하도록 장착되고, 일측면에 관통구(121)가 슬라이딩 방향으로 일정 간격 이격되어 다수 형성된 중공형 실린더 구조의 분사량 조절부재(120); 및
    상기 분사량 조절부재(120)의 상부면과 연장부(112)의 내측 상단면 사이에 장착되고, 분사량 조절부재(120)의 상하 방향 탄성복원력을 제공하는 탄성부재(122);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료페그(110)는,
    상기 노즐 케이싱(101)의 내부면에 장착되고, 평면상 원판형 구조의 지지부(111); 및
    상기 지지부(111)로부터 공기 채널(106) 내부 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조이고, 일측면에 연료분사홀(113)이 형성된 연장부(112);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료페그(110)의 단면구조는, 공기 채널(106) 내부를 따라 유동하는 공기의 방향과 대응되는 방향으로 굴곡진 타원형 구조 또는 에어포일 구조인 것을 특징으로 하는 연소기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연료페그(110)의 일측면에는, 공기 채널(106) 내부를 따라 유동하는 공기의 방향과 대응되는 방향으로 연료분사홀(113)이 형성된 것을 특징으로 하는 연소기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연료분사홀(113)은 연료페그(110)의 일단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 연소기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료페그(110)는,
    상기 노즐 케이싱(101)의 내부면에 장착되고, 평면상 원판형 구조의 지지부(111);
    상기 지지부(111)로부터 공기 채널(106) 내부 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조의 연장부(112); 및
    상기 연장부(112)의 일단부에 장착되는 반구형 구조이고, 일측면에 연료분사홀(113)이 형성된 연료페그 캡(114);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연료페그 캡(114)에 형성된 연료분사홀(113)은, 공기 채널(106) 내부를 따라 유동하는 공기의 방향과 대응되는 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 연소기.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연장부(112)의 일단부에는, 연장부(112)의 상단부에 형성된 관통구(115) 방향으로 볼록한 구조이고, 관통구로부터 소정 거리만큼 이격되어 보조가이드(130)가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 연소기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사량 조절부재(120)는 연장부(112)의 내측면 구조와 대응되는 구조이고,
    상기 분사량 조절부재(120)의 측면과 연장부(112)의 내측면 사이에는 실링부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 연소기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료페그(110)의 일측면에는 공기 채널 내부를 따라 유동하는 공기를 흐름을 가이드 하는 곡면 구조의 에어플로우 가이드(140)가 장착되는 것을 특징으로 하는 연소기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 에어플로우 가이드(140)는, 상기 헤드 엔드 플레이트(102) 방향으로 볼록하게 굽은 곡면으로 형성된 오목부를 구비하는 구조인 것을 특징으로 하는 연소기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 에어플로우 가이드(140)는, 상기 노즐 케이싱(101) 내부면과 대응되는 형상으로 굽은 곡면으로 형성된 오목부를 구비하는 구조인 것을 특징으로 하는 연소기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 오목부의 단면 형상은 원호 형상인 것을 특징으로 하는 연소기.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 에어플로우 가이드(140)는, 인접하여 배치되는 연료페그(110)와 서로 일체형으로 결속되는 것을 특징으로 하는 연소기.
  16. 제1항 내지 제7항, 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 연소기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
KR1020180036090A 2018-03-28 2018-03-28 연료 분사페그를 포함하는 가스 터빈 엔진의 연소기, 및 이를 포함하는 가스터빈 KR102062527B1 (ko)

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