KR102080566B1

KR102080566B1 - Cooling structure of combustor, combustor and gas turbine having the same

Info

Publication number: KR102080566B1
Application number: KR1020180000597A
Authority: KR
Inventors: 이병진
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2020-02-24
Also published as: KR20190083079A

Abstract

본 발명은 연소기의 냉각구조 및 이를 포함하는 연소기 및 가스터빈에 관한 것으로, 연소실을 형성하는 제1 슬리브와 상기 제1 슬리브와 냉각공기 유로를 형성하도록, 상기 제1 슬리브와 일정 간격이 이격되어 감싸며 배치되고, 제2 방향 냉각공기(F2)가 유입되는 복수의 에어홀이 표면을 따라 형성된 제2 슬리브 및 상기 제1 슬리브의 표면에서, 상기 복수의 에어홀로부터 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)가 상기 제1 슬리브의 표면을 따라 흐르는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의해 간섭된 유동방향의 대응되는 위치에 원주방향을 따라 배치되는 링 형상의 냉각유닛을 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 연소기의 라이너 냉각구조를 개선하여 냉각공기에 의한 냉각능력을 향상하는 효과가 있다. The present invention relates to a cooling structure of a combustor, and a combustor and a gas turbine including the same, wherein the first sleeve and the first sleeve and a cooling air flow path are formed to form a combustion chamber so as to be spaced apart from the first sleeve. The second direction cooling air (F2) flowing from the plurality of air holes disposed on the surface of the first sleeve and the second sleeve formed along the surface of the plurality of air holes into which the second directional cooling air (F2) flows ) May include a ring-shaped cooling unit disposed along the circumferential direction at a corresponding position in the flow direction interfered by the first direction cooling air F1 flowing along the surface of the first sleeve. According to the invention, there is an effect of improving the cooling capacity of the combustion air by improving the liner cooling structure of the combustor.

Description

COOLING STRUCTURE OF COMBUSTOR, COMBUSTOR AND GAS TURBINE HAVING THE SAME}

본 발명은 연소기의 냉각구조 및 이를 포함하는 연소기 및 가스터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소기의 라이너 냉각구조를 개선하여 냉각공기에 의한 냉각능력을 향상시킨 연소기의 냉각구조 및 이를 포함하는 연소기 및 가스터빈에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling structure of a combustor, a combustor and a gas turbine including the same, and more particularly, to a combustion structure of a combustor having improved cooling ability by cooling air by improving a liner cooling structure of a combustor, and a combustor including the same. It's about gas turbines.

일반적으로 터빈(turbine)은 가스(gas), 스팀(steam) 등 유체의 열에너지를 기계에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생 장치로, 유체에 의해 축회전되도록 복수 개의 회전익(bucket)을 포함하는 로터(rotor)와, 로터의 둘레를 감싸며 설치되고 복수 개의 고정익(diaphram)이 구비된 케이싱(casing)을 포함하고 있다.In general, a turbine is a power generating device that converts thermal energy of a fluid, such as gas and steam, into rotational force, which is mechanical energy, and includes a rotor including a plurality of buckets to be axially rotated by the fluid. rotor and a casing installed around the rotor and provided with a plurality of diaphragms.

여기서, 가스터빈은 압축기 섹션와 연소기 및 터빈 섹션을 포함하여 구성되고, 압축기 섹션의 회전에 의해 외부 공기가 흡입, 압축된 후 연소기로 보내지고, 연소기에서 압축공기와 연료의 혼합에 의해 연소가 이루어진다. 연소기에서 발생된 고온·고압의 가스는 터빈 섹션을 통과하면서 터빈의 로터를 회전시켜 발전기를 구동시킨다.Here, the gas turbine comprises a compressor section, a combustor and a turbine section, the outside air is sucked in and compressed by the rotation of the compressor section, and then sent to the combustor, where combustion occurs by mixing compressed air and fuel in the combustor. The hot, high pressure gas generated by the combustor passes through the turbine section and rotates the rotor of the turbine to drive the generator.

가스터빈의 운용에 있어서, 연소기의 냉각은 중요한 기술요소 중의 하나이다. 연소기에서는 압축공기와 연료의 혼합이 이뤄지고, 버너의 점화장치에 의해 연소가 이뤄지게 되는데, 연소과정에서 고열이 발생하므로, 연소기 부품의 열손 방지를 위한 적정온도 유지는 당해 기술분야의 주요 과제이다.In the operation of gas turbines, the combustion of the combustor is one of the important technical elements. Combustor is a mixture of compressed air and fuel, and the combustion is made by the ignition device of the burner, because high heat is generated during the combustion process, maintaining an appropriate temperature for preventing heat loss of the combustor components is a major problem in the art.

특히 연소실을 구성하는 연소기의 라이너 표면 온도를 얼마나 효과적으로 냉각시킬 수 있는지가 관건이다. In particular, how effective the cooling of the liner surface temperature of the combustor constituting the combustion chamber is a key.

미국특허 등록번호: US 8276391 B1United States Patent Registration Number: US 8276391 B1

본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 연소기의 라이너 냉각구조를 개선하여 냉각공기에 의한 냉각능력을 향상시킨 연소기의 냉각구조 및 이를 포함하는 연소기 및 가스터빈를 제공하는 데에 있다.The present invention has been made in order to solve the problems in the related art as described above, an object of the present invention is to improve the cooling capacity of the combustor by improving the liner cooling structure of the combustor and the combustion structure of the combustor comprising the same And gas turbines.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 연소기의 냉각구조에 관한 것으로, 연소실을 형성하는 제1 슬리브와 상기 제1 슬리브와 냉각공기 유로를 형성하도록, 상기 제1 슬리브와 일정 간격이 이격되어 감싸며 배치되고, 제2 방향 냉각공기(F2)가 유입되는 복수의 에어홀이 표면을 따라 형성된 제2 슬리브 및 상기 제1 슬리브의 표면에서, 상기 복수의 에어홀로부터 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)가 상기 제1 슬리브의 표면을 따라 흐르는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의해 간섭된 유동방향의 대응되는 위치에 원주방향을 따라 배치되는 링 형상의 냉각유닛을 포함할 수 있다. The present invention for achieving the above object relates to a cooling structure of the combustor, the first sleeve to form a combustion chamber and the first sleeve and a cooling air flow path to surround the first sleeve to form a space, The second direction cooling air (F2) flowing from the plurality of air holes disposed on the surface of the first sleeve and the second sleeve formed along the surface of the plurality of air holes into which the second directional cooling air (F2) flows ) May include a ring-shaped cooling unit disposed along the circumferential direction at a corresponding position in the flow direction interfered by the first direction cooling air F1 flowing along the surface of the first sleeve.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유닛은, 상기 제1 슬리브의 표면에 원주방향을 따라 배치되는 링 형상의 바디부 및 제1,2 방향 냉각공기(F1,F2)가 상기 바디부의 내부에서 난류를 형성하여 연소기에 대한 냉각능력이 증가되도록, 상기 바디부에 형성되는 냉각홈을 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the cooling unit, the ring-shaped body portion and the first, second direction cooling air (F1, F2) disposed in the circumferential direction on the surface of the first sleeve in the body portion It may include a cooling groove formed in the body portion to form a turbulent flow to increase the cooling capacity for the combustor.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각홈은 상기 에어홀에 대응되는 형상으로 구성되거나 또는 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 신장되게 구성될 수 있다. In addition, in the exemplary embodiment of the present invention, the cooling groove may be configured to have a shape corresponding to the air hole or may be configured to extend toward the flow direction of the first direction cooling air F1.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각홈의 내부에는 버너 방향(B)측으로 경사부가 형성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the inclined portion may be formed in the burner direction (B) inside the cooling groove.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각홈은 상기 바디부에서 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향을 따라 복수의 열로 배치되고, 상기 복수의 열로 배치된 냉각홈에 형성된 각 경사면의 경사각은 서로 다르게 구성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the cooling groove is arranged in a plurality of rows along the flow direction of the first direction cooling air (F1) in the body portion, the inclination angle of each inclined surface formed in the cooling groove arranged in the plurality of rows is Can be configured differently.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 복수의 열로 배치된 냉각홈에 형성된 각 경사면의 경사각은 버너 방향(B)으로 갈수록 증가하도록 구성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the inclination angle of each inclined surface formed in the cooling grooves arranged in the plurality of rows may be configured to increase toward the burner direction (B).

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유닛은, 상기 제1 슬리브의 표면에 원주방향을 따라 배치되는 링 형상의 바디부 및 제1,2 방향 냉각공기(F1,F2)가 상기 바디부의 표면에서 난류를 형성하여 연소기에 대한 냉각능력이 증가되도록, 상기 바디부에 형성되는 냉각핀을 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the cooling unit, the ring-shaped body portion and the first and second direction cooling air (F1, F2) disposed on the surface of the first sleeve in the circumferential direction on the surface of the body portion It may include a cooling fin formed in the body portion to form a turbulence, so that the cooling capacity for the combustor is increased.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각핀은 상기 에어홀에 대응되는 형상으로 구성되거나 또는 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 신장되게 구성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the cooling fin may be configured in a shape corresponding to the air hole or may be configured to extend in the flow direction of the first direction cooling air (F1).

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각핀은, 상기 바디부의 표면에서 상기 제1 방향 냉각공기(F1)의 유입방향측에 배치되는 전단핀과 상기 바디부의 표면에서 버너 방향(B)측에 배치되는 후단핀 및 상기 바디부의 표면에서 상기 전단핀과 상기 후단핀 사이에 배치되는 중단핀을 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the cooling fin is disposed on the front side of the front fin and the burner direction (B) on the surface of the body portion and the front end fins arranged in the inflow direction side of the first direction cooling air (F1). It may include a rear end pin and a stop pin disposed between the front end pin and the rear end pin on the surface of the body portion.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 중단핀 또는 상기 후단핀 중 적어도 어느 하나에는 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 경사면이 형성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, at least one of the middle pin or the rear end pin may be formed inclined surface toward the flow direction of the first direction cooling air (F1).

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 중단핀 및 상기 후단핀에는 각 경사면이 형성되고, 각 경사면의 경사각은 서로 다르게 구성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, each inclined surface is formed on the middle pin and the rear end pin, and the inclined angle of each inclined surface may be configured differently.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 중단핀 및 상기 후단핀에 형성된 각 경사면의 경사각은 버너 방향(B)으로 갈수록 증가하도록 구성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the inclination angle of each inclined surface formed on the middle pin and the rear end pin may be configured to increase in the burner direction (B).

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 전단핀, 상기 중단핀 또는 상기 후단핀 중 적어도 어느 하나에는 제1 방향 냉각공기(F1)이 관통하며 흐르는 사이드패스가 형성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, at least one of the front end pin, the middle pin, or the rear end pin may have a side pass through which the first directional cooling air F1 flows.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 전단핀, 상기 중단핀 및 상기 후단핀에는 각 사이드패스가 형성되고, 각 사이드패스는 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향을 기준으로 서로 어긋나게 배치될 수 있다. In addition, in the exemplary embodiment of the present invention, each of the front end pin, the middle pin, and the rear end pin may have side paths, and each side path may be disposed to be offset from each other based on the flow direction of the first direction cooling air F1. have.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 전단핀은 상기 바디부의 둘레 일부를 따라 형성되고, 상기 전단핀과 상기 중단핀 사이에는 제1,2 방향 냉각공기(F1,F2)가 혼류되며 소용돌이치어 연소기의 냉각능력이 증가되는 난류유동부가 형성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the shear pin is formed along a portion of the circumference of the body portion, and the first and second direction cooling air (F1, F2) is mixed between the shear pin and the interruption pin swirling the combustor Turbulent flow may be formed to increase the cooling capacity.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유닛은, 상기 제1 슬리브의 표면에 원주방향을 따라 배치되는 링 형상의 바디부 및 상기 바디부의 상부를 따라 원주방향으로 배치되는 루프부를 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the cooling unit may include a ring-shaped body portion disposed in the circumferential direction on the surface of the first sleeve and a loop portion disposed in the circumferential direction along the upper portion of the body portion.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유닛은, 상기 루프부의 상부에 원주방향을 따라 복수 개로 배치되고, 제1,2 방향 냉각공기(F1,F2)가 유입되는 제1 홀을 더 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the cooling unit may be disposed in a plurality in the circumferential direction on the upper portion of the roof portion, and may further include a first hole into which the first and second direction cooling air (F1, F2) flows. have.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유닛은, 상기 루프부와 상기 바디부간의 경계 부위에 원주방향을 따라 복수 개로 배치되고, 상기 제1 홀로 유입된 제1,2 방향 냉각공기(F1,F2)가 배출되는 제2 홀을 더 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the cooling unit is disposed in a plurality in the circumferential direction at the boundary between the loop portion and the body portion, the first and second direction cooling air (F1, F2) flowed into the first hole ) May further include a second hole through which it is discharged.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 홀은 버너 방향(B)측에 배치될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the second hole may be disposed on the burner direction (B) side.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향을 기준으로 서로 어긋나게 배치될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the first hole and the second hole may be arranged to be shifted from each other based on the flow direction of the first direction cooling air F1.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 루프부는 아치 형상으로 이뤄지고, 상기 루프부와 상기 바디부간에는 냉각공기가 소용돌이치며 냉각능력을 향상시키는 난류 발생부가 형성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the loop portion may be formed in an arc shape, and a turbulence generation portion may be formed between the roof portion and the body portion to swirl the cooling air and improve cooling ability.

또한, 본 발명의 실시예에서는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의해 유동 간섭된 제2 방향 냉각공기(F2)가 상기 제1 홀을 통해 상기 난류 발생부로 원활하게 유입되도록, 상기 제1 홀에서 제1 방향 냉각공기(F1)측에는 곡면부가 형성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the second directional cooling air F2 flow-interfered by the first directional cooling air F1 flows smoothly into the turbulence generating unit through the first hole. The curved portion may be formed at the first direction cooling air F1 side.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 슬리브의 표면에서 상기 냉각유닛의 배치 위치는, 상기 에어홀의 수직선을 기준으로 버너 방향(B)측으로 0~60°범위내일 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the arrangement position of the cooling unit on the surface of the first sleeve may be in the range of 0 to 60 ° toward the burner direction (B) based on the vertical line of the air hole.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유닛은, 상기 제1 슬리브보다 열전도율이 높은 재질로 구성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the cooling unit may be made of a material having a higher thermal conductivity than the first sleeve.

또한, 본 발명의 실시예에서는 제2 방향 냉각공기(F2)가 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭이 차단되며, 상기 제1 슬리브의 표면방향으로의 흐름이 안내되도록, 상기 에어홀에 배치되는 가이드튜브를 더 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the second directional cooling air F2 is interrupted by the first directional cooling air F1, and the flow is directed to the air hole so that the flow in the surface direction of the first sleeve is guided. It may further include a guide tube disposed.

본 발명인 연소기는 연소실을 형성하는 제1 슬리브와 상기 제1 슬리브와 냉각공기 유로를 형성하도록, 상기 제1 슬리브와 일정 간격이 이격되어 감싸며 배치되고, 제2 방향 냉각공기(F2)가 유입되는 복수의 에어홀이 표면을 따라 형성된 제2 슬리브와 상기 제1 슬리브의 표면에서, 상기 복수의 에어홀로부터 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)가 상기 제1 슬리브의 표면을 따라 흐르는 제2 방향 냉각공기(F1)에 의해 간섭된 유동방향의 대응되는 위치에 원주방향을 따라 배치되는 상기 냉각유닛 및 상기 연소실에서 연료와 공기를 연소하는 버너를 포함할 수 있다. The combustor according to the present invention is disposed to be spaced apart from the first sleeve at a predetermined interval so as to form a first sleeve forming the combustion chamber and the first sleeve and the cooling air flow path, and a plurality of second air cooling air F2 introduced therein. In the second sleeve formed along the surface of the second sleeve and the surface of the first sleeve, the second direction cooling air (F2) flowing from the plurality of air holes flows along the surface of the first sleeve The cooling unit disposed along the circumferential direction at a corresponding position in the flow direction interfered by the air (F1) and a burner for burning fuel and air in the combustion chamber.

본 발명인 가스터빈은 케이싱과 상기 케이싱의 내부에 배치되고 유입된 공기를 압축하는 압축기 섹션과 상기 케이싱 내부에서 상기 압축기 섹션과 연결되며 배치되고, 압축된 공기를 연소하는 상기 연소기와 상기 케이싱 내부에서 상기 연소기와 연결되며 배치되고, 연소된 공기를 이용하여 동력을 생산하는 터빈 섹션 및 상기 케이싱 내부에서 상기 터빈 섹션과 연결되며 배치되고, 공기를 외부로 배출하는 디퓨져를 포함할 수 있다. The gas turbine of the present invention is disposed in the casing and the casing and the compressor section for compressing the introduced air and connected to the compressor section in the casing, and the combustor and the inside of the casing for burning the compressed air. And a turbine section connected to the combustor, the turbine section generating power using the combusted air, and a diffuser connected to the turbine section within the casing and disposed to discharge air.

본 발명에 따르면, 연소기의 라이너 표면상에 원주방향으로 열전도율이 높은 링 형상의 냉각유닛을 배치하여, 연소기의 플로우 슬리브상에 형성된 에어홀로부터 유입되는 냉각공기와 압축기를 통과하고 연소기의 버너 방향으로 유입되는 압축공기에 의한 냉각판에서의 난류 발생 유도로 열전도율을 향상시켜 라이너의 냉각효과를 증가시킬 수 있다. According to the present invention, a ring-shaped cooling unit having a high thermal conductivity in a circumferential direction is disposed on the liner surface of the combustor, and passes through the cooling air and the compressor flowing from the air hole formed on the flow sleeve of the combustor and in the burner direction of the combustor. Induction of turbulence in the cooling plate due to the inflow of compressed air improves the thermal conductivity, thereby increasing the cooling effect of the liner.

이때 냉각유닛에 복수개의 홈이 형성되어 있는 경우에는 홈 내부에서의 냉각공기의 난류 발생으로 라이너 방향으로의 열전달을 높이고, 냉각유닛에 복수개의 핀이 형성되어 있는 경우에는 핀 사이에서의 냉각공기의 난류 발생으로 라이너 방향으로의 열전달을 높일 수 있다. At this time, when a plurality of grooves are formed in the cooling unit, the heat transfer in the liner direction is increased due to the generation of turbulent flow of cooling air in the grooves, and when a plurality of fins are formed in the cooling unit, Turbulence can increase heat transfer in the liner direction.

그리고 냉각유닛은 플로우슬리브의 에어홀에서 유입되는 방사방향 냉각공기와 버너 방향으로 진행하는 압축공기간의 간섭를 고려하여, 라이너 표면상에서 에어홀에 비해 상대적으로 버너 방향측으로 편심되어 위치하게 되고, 이에 따라 간섭된 냉각공기와 압축공기는 냉각유닛의 중심방향으로 유동함으로써, 전반적인 냉각능력을 향상시키게 된다. In addition, the cooling unit is located eccentrically toward the burner direction relative to the air hole on the surface of the liner in consideration of the interference between the radial cooling air flowing from the air hole of the flow sleeve and the compressed air going in the burner direction. The cooling air and the compressed air flow toward the center of the cooling unit, thereby improving the overall cooling capacity.

도 1은 일반적인 가스터빈에 대한 측단면도.
도 2는 일반적인 연소기에 대한 절단 사시도.
도 3a는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제1 실시예가 연소기상 배치된 상태를 나타낸 측단면도.
도 3b는 도 3a에 게시된 냉각유닛의 제1 형태를 나타낸 도면.
도 3c는 도 3a에 게시된 냉각유닛의 제2 형태를 나타낸 도면.
도 3d는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제1 실시예에 가이드튜브가 추가 배치된 상태를 나타낸 측단면도.
도 4a는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제2 실시예가 연소기상 배치된 상태를 나타낸 측단면도.
도 4b는 도 4a에 게시된 냉각유닛의 제1 형태를 나타낸 도면.
도 4c는 도 4a에 게시된 냉각유닛의 제2 형태를 나타낸 도면.
도 4d는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제2 실시예에 가이드튜브가 추가 배치된 상태를 나타낸 측단면도.
도 5a는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제3 실시예가 연소기상 배치된 상태를 나타낸 측단면도.
도 5b는 도 5a에 게시된 냉각유닛의 제1 형태를 나타낸 도면.
도 5c는 도 5a에 게시된 냉각유닛의 제2 형태를 나타낸 도면.
도 5d는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제3 실시예에 가이드튜브가 추가 배치된 상태를 나타낸 측단면도.
도 6a는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제4 실시예가 연소기상 배치된 상태를 나타낸 측단면도.
도 6b는 도 6a에 게시된 냉각유닛의 제1 형태를 나타낸 도면.
도 6c는 도 6a에 게시된 냉각유닛의 제2 형태를 나타낸 도면.
도 6d는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제4 실시예에 가이드튜브가 추가 배치된 상태를 나타낸 측단면도.
도 7a는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제5 실시예가 연소기상 배치된 상태를 나타낸 측단면도.
도 7b는 도 7a에 게시된 냉각유닛의 제1 형태를 나타낸 도면.
도 7c는 도 7a에 게시된 냉각유닛의 제2 형태를 나타낸 도면.
도 7d는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제5 실시예에 가이드튜브가 추가 배치된 상태를 나타낸 측단면도.1 is a side cross-sectional view of a typical gas turbine.
2 is a cut perspective view of a general combustor.
Figure 3a is a side cross-sectional view showing a state in which the first embodiment of the cooling structure of the combustor of the present invention is disposed on the combustor.
3b shows a first form of the cooling unit as shown in FIG. 3a;
3c shows a second form of the cooling unit as shown in FIG. 3a;
Figure 3d is a side cross-sectional view showing a state in which the guide tube is further disposed in the first embodiment of the cooling structure of the present invention combustor.
4A is a side sectional view showing a state where a second embodiment of a cooling structure of a combustor of the present invention is disposed on a combustor;
FIG. 4b shows a first form of the cooling unit posted in FIG. 4a;
4C shows a second form of the cooling unit as shown in FIG. 4A;
Figure 4d is a side cross-sectional view showing a state in which the guide tube is further disposed in the second embodiment of the cooling structure of the present invention combustor.
Fig. 5A is a side sectional view showing a state where a third embodiment of the cooling structure of the combustor of the present invention is arranged on a combustor.
FIG. 5b shows a first form of the cooling unit shown in FIG. 5a;
FIG. 5C shows a second form of the cooling unit as shown in FIG. 5A; FIG.
Figure 5d is a side cross-sectional view showing a state in which the guide tube is further disposed in the third embodiment of the cooling structure of the present invention combustor.
Fig. 6A is a side sectional view showing a state where a fourth embodiment of the cooling structure of the combustor of the present invention is arranged on a combustor.
6b shows a first form of the cooling unit as shown in FIG. 6a;
FIG. 6C shows a second form of the cooling unit as shown in FIG. 6A; FIG.
Figure 6d is a side cross-sectional view showing a state in which the guide tube is further disposed in the fourth embodiment of the present invention, the cooling structure of the combustor.
Fig. 7A is a side sectional view showing a state where a fifth embodiment of the cooling structure of the combustor of the present invention is arranged on a combustor.
FIG. 7b shows a first form of the cooling unit shown in FIG. 7a;
FIG. 7C shows a second form of the cooling unit as shown in FIG. 7A; FIG.
Figure 7d is a side cross-sectional view showing a state in which the guide tube is further disposed in the fifth embodiment of the cooling structure of the present invention combustor.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 연소기의 냉각구조 및 이를 포함하는 연소기 및 가스터빈의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings it will be described in detail preferred embodiments of the combustion structure and the combustor and the gas turbine including the same according to the present invention.

본 발명에 대한 설명에 앞서 가스터빈(1)의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Prior to the description of the present invention, the configuration of the gas turbine 1 will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 1을 참조하면, 가스터빈은 기본적으로 외관을 형성하는 케이싱(casing;2), 공기를 압축하는 압축기 섹션(compressor section;4), 공기를 연소하는 연소기(combuster;10), 연소된 가스를 이용하여 발전하는 터빈섹션(turbine section;6), 배기가스를 배출하는 디퓨져(diffuser;7) 및 압축기섹션(4)과 터빈섹션(6)을 연결하여 회전동력을 전달하는 로터(rotor;3)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1, the gas turbine basically includes a casing 2 that forms an appearance, a compressor section 4 that compresses air, a combustor 10 that burns air, and a combustor. A turbine section 6 generating gas using a gas, a diffuser 7 exhausting exhaust gas, and a rotor connecting the compressor section 4 and the turbine section 6 to transmit rotational power; 3) can be configured to include.

열역학적으로 가스터빈의 상류측에 해당하는 압축기 섹션(compressor section)으로는 외부의 공기가 유입되어 단열압축 과정을 거치게 된다. 압축된 공기는 연소기 섹션(combuster section)으로 유입되어 연료와 혼합되어 등압연소 과정을 거치고, 연소가스는 가스터빈의 하류측에 해당하는 터빈 섹션(turbine section)으로 유입되어 단열팽창 과정을 거치게 된다.Thermodynamically, the compressor section corresponding to the upstream side of the gas turbine receives external air and undergoes adiabatic compression. Compressed air enters the combuster section, mixes with fuel and undergoes isocombustion, and combustion gas enters the turbine section downstream of the gas turbine and undergoes adiabatic expansion. .

공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 케이싱(10)의 전방에 압축기 섹션(4)이 위치하고, 후방에 터빈 섹션(6)이 구비된다. Referring to the flow direction of the air, the compressor section 4 is located in front of the casing 10, the turbine section 6 is provided at the rear.

상기 압축기 섹션(4)과 상기 터빈 섹션(6)의 사이에는 상기 터빈 섹션(6)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기 섹션(4)로 전달하는 토크튜브(3b)이 구비된다. Between the compressor section 4 and the turbine section 6 is provided a torque tube 3b for transmitting the rotational torque generated in the turbine section 6 to the compressor section 4.

상기 압축기 섹션(4)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(4a)이 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(4a)들은 타이로드(3a)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결된다. The compressor section 4 is provided with a plurality (for example 14) of compressor rotor disks 4a, and each of the compressor rotor disks 4a is fastened so as not to be spaced in the axial direction by the tie rods 3a. do.

상기 각각의 압축기 로터 디스크(4a) 중앙을 상기 타이로드(3a)이 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 상기 압축기 로터 디스크(4a)의 외주부 부근에는 이웃한 로터 디스크에 상대 회전이 불가능하도록 결합되는 플랜지(미도시)가 축 방향으로 돌출되게 형성된다.The centers of the respective compressor rotor disks 4a are aligned in the axial direction with each other while the tie rods 3a penetrate. In the vicinity of the outer circumferential portion of the compressor rotor disk 4a, a flange (not shown) coupled to a neighboring rotor disk to prevent relative rotation is formed to protrude in the axial direction.

상기 압축기 로터 디스크(4a)의 외주면에는 복수 개의 블레이드(blade;4b)(또는 bucket으로 지칭)가 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 블레이드(4b)은 도브 테일부(미도시)를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크(4a)에 체결된다.A plurality of blades 4b (or buckets) are radially coupled to the outer circumferential surface of the compressor rotor disk 4a. Each blade 4b has a dove tail portion (not shown) to be fastened to the compressor rotor disk 4a.

도브 테일부의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 도브 테일외의 다른 체결장치를 이용하여 상기 압축기 블레이드(4b)을 압축기 로터 디스크(4a)에 체결할 수 있다.The dovetail fastening method includes a tangential type and an axial type. This may be selected according to the required structure of a commercially available gas turbine. In some cases, the compressor blade 4b can be fastened to the compressor rotor disk 4a using a fastening device other than the dovetail.

이때 케이싱(2) 중 압축기 섹션(4)의 내주면에는 상기 압축기 블레이드(4b)의 상대 회전운동에 대한 베인(미도시)(또는 노즐이라 지칭)이 다이아프램(미도시)상에 장착되며 배치될 수 있다. At this time, the inner circumferential surface of the compressor section 4 of the casing 2 has vanes (or nozzles) for relative rotational movement of the compressor blade 4b mounted on the diaphragm (not shown). Can be.

상기 타이로드(3a)은 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크(4a)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크(4a) 내에 체결되고, 타측 단부는 상기 토크튜브(3b)에 고정된다. The tie rods 3a are arranged to penetrate through the centers of the plurality of compressor rotor disks 4a, one end of which is fastened in the compressor rotor disk 4a located at the most upstream side, and the other end thereof is the torque tube 3b. It is fixed to).

상기 타이로드(3a)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도면에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. Since the shape of the tie rod 3a may be formed in various structures according to the gas turbine, it is not necessarily limited to the form shown in the drawings.

하나의 타이로드(3a)이 압축기 로터 디스크(4a)의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드(3a)이 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.One tie rod 3a may have a form penetrating the central portion of the compressor rotor disk 4a, and a plurality of tie rods 3a may be arranged in a circumferential shape, or a combination thereof may be used. .

도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨저의 다음 위치에 가이드깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(desworler)라고 한다.Although not shown, the compressor of the gas turbine may be provided with a vane serving as a guide vane at the next position of the diffuser to increase the pressure of the fluid and then adjust the flow angle of the fluid entering the combustor to the design flow angle. It is called a desworler.

상기 연소기(10)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압 연소과정으로 연소기(10) 및 터빈 섹션(6)의 부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.The combustor 10 mixes and combusts the introduced compressed air with fuel to produce a high-temperature, high-pressure combustion gas of high energy, and the heat resistance that the components of the combustor 10 and the turbine section 6 can withstand during the isostatic combustion process. The combustion gas temperature is raised to the limit.

가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기(10)은 셀 형태로 형성되는 케이싱(2) 내에 다수가 배열될 수 있다. The combustor 10 constituting the combustion system of the gas turbine may be arranged in the casing 2 formed in the form of a cell.

연소기(10)의 구조는 도 2를 참고하여 이하 자세히 살펴보도록 한다. The structure of the combustor 10 will be described in detail below with reference to FIG. 2.

한편, 일반적으로 터빈 섹션(6)에서는 연소기(10)에서 나온 고온, 고압의 연소가스가 팽창하면서 터빈 섹션(6)의 회전날개에 충동, 반동력을 주어 기계적인 에너지로 변환한다.On the other hand, in the turbine section 6, the high-temperature, high-pressure combustion gas from the combustor 10 expands and imparts impulse and reaction force to the rotor blades of the turbine section 6 to convert it into mechanical energy.

터빈 섹션(6)에서 얻은 기계적 에너지는 압축기 섹션(4)에서 공기를 압축하는데 필요한 에너지로 공급되며 나머지는 발전기를 구동하는데 이용되어 전력을 생산하게 된다.The mechanical energy obtained in the turbine section 6 is supplied with the energy required to compress the air in the compressor section 4 and the rest is used to drive the generator to produce power.

상기 터빈 섹션(6)에는 차실 내에 복수의 정익 및 동익이 교대로 배치 형성되어 구성되어 있고, 연소 가스에 의해 동익을 구동시킴으로써 발전기가 연결되는 출력축을 회전 구동시키고 있다. The turbine section 6 is formed by alternately arranging a plurality of vanes and rotor blades in a vehicle compartment, and rotationally drives an output shaft to which a generator is connected by driving the rotor blades by combustion gas.

이를 위해, 상기 터빈 섹션(6)에는 복수의 터빈 로터 디스크(6a)이 구비된다. 상기 각각의 터빈 로터 디스크(6a)은 기본적으로는 상기 압축기 로터 디스크(4a)과 유사한 형태를 갖는다. To this end, the turbine section 6 is equipped with a plurality of turbine rotor disks 6a. Each turbine rotor disk 6a basically has a form similar to the compressor rotor disk 4a.

상기 터빈 로터 디스크(6a) 역시 이웃한 터빈 로터 디스크(6a)과 결합되기 위한 구비한 플랜지(미도시)를 구비하고, 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(6b)(또는 bucket으로 지칭)를 포함한다. 상기 터빈 블레이드(6b) 역시 도브테일 방식으로 상기 터빈 로터 디스크(6a)에 결합될 수 있다.The turbine rotor disk 6a also has a provided flange (not shown) for coupling with a neighboring turbine rotor disk 6a and includes a plurality of radially arranged turbine blades 6b (or buckets). do. The turbine blade 6b may also be coupled to the turbine rotor disk 6a in a dovetail manner.

이때 케이싱(2) 중 터빈 섹션(6)의 내주면에는 상기 터빈 블레이드(6b)의 상대 회전운동에 대한 베인(미도시)(또는 노즐이라 지칭)이 다이아프램(미도시)상에 장착되며 배치될 수 있다. At this time, the inner circumferential surface of the turbine section 6 of the casing 2 is mounted with a vane (not shown) (or nozzle) for relative rotational movement of the turbine blade 6b to be mounted on the diaphragm (not shown). Can be.

상기와 같은 구조를 갖는 가스터빈에 있어서, 유입된 공기는 압축기 섹션(4)에서 압축되고, 연소기(10)에서 연소된 후, 터빈 섹션(6)로 이동되어 발전 구동하고, 디퓨저(7)을 통해 대기중으로 배출된다.In the gas turbine having the structure as described above, the introduced air is compressed in the compressor section 4, combusted in the combustor 10, then moved to the turbine section 6 to drive power generation, and the diffuser 7 is driven. Through the atmosphere.

여기서, 상기 토크튜브(3b), 압축기 로터 디스크(4a), 압축기 블레이드(4b), 터빈 로터 디스크(6a), 터빈 블레이드(6b), 타이로드(3a) 등은 회전 구성요소로서 일체로 로터(3) 또는 회전체라고 지칭될 수 있다. 그리고 케이싱(2), 베인(vane;미도시), 다이아프램(diaphram;미도시) 등은 비회전 구성요소로서 일체로 스테이터(stator) 또는 고정체라고 지칭될 수 있다. Here, the torque tube 3b, the compressor rotor disk 4a, the compressor blade 4b, the turbine rotor disk 6a, the turbine blade 6b, the tie rods 3a, and the like are integrally formed as a rotating component. 3) or a rotating body. The casing 2, vanes (not shown), diaphragms (not shown), etc. may be referred to as stators or fixtures integrally as non-rotating components.

가스터빈에 대한 일반적인 한 형태의 구조는 상기와 같으며, 이하에서는 이러한 가스터빈에 적용되는 본 발명에 대해 설명하도록 한다.One general structure of a gas turbine is as described above, and the following describes the present invention applied to such a gas turbine.

도 2는 연소기의 길이방향 절단 사시도이다. 연소기(10)는 버너(10a)를 구성하는 연료분사노즐(15, 17)과 연료노즐(15, 17)을 둘러싸는 버너 케이싱(11), 연소실(31a)을 형성하는 라이너(31; Liner)와 라이너(31)를 환형으로 둘러 싼 플로우 슬리브(35), 및 연소기(100)와 터빈(20)의 연결부가 되는 트랜지션 피스(3; Transition Piece)와 트랜지션 피스(33)를 환형으로 둘러 싼 플로우 슬리브(35)를 구성된다.2 is a longitudinal cut perspective view of the combustor. The combustor 10 includes the fuel injection nozzles 15 and 17 forming the burner 10a, the burner casing 11 surrounding the fuel nozzles 15 and 17, and a liner 31 forming the combustion chamber 31a. A flow sleeve 35 annularly enclosing the liner 31, and an annularly enclosed transition piece 3 and the transition piece 33 serving as a connection between the combustor 100 and the turbine 20. The sleeve 35 is configured.

라이너(31)는 연료노즐(15, 17)에 의해 분사되는 연료가 를 통해 유입되는 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소실(31a)을 제공한다. 라이너(31)는 외주에 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브(35)에 의해 압축공기 유로(32)를 통해 라이너(31)를 냉각시킬 수 있다. 라이너의 전단에는 연료노즐(15, 17)이 결합된다.The liner 31 provides a combustion chamber 31a in which fuel injected by the fuel nozzles 15 and 17 is mixed with and combusted with compressed air introduced through. The liner 31 may cool the liner 31 through the compressed air flow path 32 by the flow sleeve 35 forming an annular space on the outer circumference. The fuel nozzles 15 and 17 are coupled to the front end of the liner.

한편 라이너(31)의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스(33)가 연결된다. 이러한 라이너(31)와 트랜지션피스(33)는 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 라이너(31)와 트랜지션피스(33) 감싼 플로우슬리브(35)에 의해 형성된 환형공간 즉, 압축공기 유로(32,34)로 공급된 압축공기에 의해 냉각된다.On the other hand, the transition piece 33 is connected to the rear end of the liner 31 so that the combustion gas combusted by the spark plug can be sent to the turbine side. The liner 31 and the transition piece 33 are annular spaces formed by the flow sleeve 35 wrapped around the liner 31 and the transition piece 33 to prevent damage due to high temperature of the combustion gas, that is, the compressed air flow path ( It is cooled by the compressed air supplied to 32,34.

복수의 연료 노즐(18)은 하우징으로서 기능하는 버너 케이싱(11)에 환형으로 둘러 싸여 있고, 라이너(31)와 연결된다. 복수의 연료 노즐(18)이 라이너(31)와 연결되는 부분 내부에는 복수의 개구가 형성된 원통형의 부재가 삽입될 수 있는데, 이 원통형의 부재는 복수의 연료 노즐(18)을 포함하는 노즐 튜브 (13)이다. 상기 노즐 튜브(13)에 형성된 복수의 개구는 연료 노즐(18)로서 기능하며, 상기 연료 노즐(18)은 중심 노즐(17) 및 이를 둘러싸는 복수의 주변 노즐(15)들로 구성될 수 있다.The plurality of fuel nozzles 18 are annularly enclosed in the burner casing 11 serving as a housing and connected to the liner 31. A cylindrical member having a plurality of openings may be inserted into a portion where the plurality of fuel nozzles 18 is connected to the liner 31, and the cylindrical member may include a nozzle tube including a plurality of fuel nozzles 18. 13). The plurality of openings formed in the nozzle tube 13 function as a fuel nozzle 18, and the fuel nozzle 18 may be composed of a central nozzle 17 and a plurality of peripheral nozzles 15 surrounding the nozzle nozzle 13. .

연료 노즐(18)은 원통형 공간의 중심에서 연소기 전후 방향으로 연장하는 센터바디(14)를 둘러싸도록 구성된다. 상기 센터바디(14)의 일단은 연료 노즐 베이스(12)에 연결되어 그로부터 연료를 공급받고, 이러한 연료는 상기 센터바디(14) 및/또는 상기 센터바디(14)의 둘레에 형성되는, 스월러로 불리는 스월 베인(20)에 형성된 연료 분사 개구(21)를 통해 분사되어 압축공기와 혼합될 수 있다. 연료가 공급되는 연료 노즐의 위치 및 형태는 도 2에 도시된 형태에 한정되지 않고, 도면은 단지 예시일 뿐이라는 것에 주의해야 한다.The fuel nozzle 18 is configured to surround the center body 14 extending in the combustor front-back direction at the center of the cylindrical space. One end of the center body 14 is connected to and supplied with fuel from a fuel nozzle base 12, the fuel being formed around the center body 14 and / or the center body 14. It is injected through the fuel injection opening 21 formed in the swirl vane 20 may be mixed with compressed air. It is to be noted that the position and shape of the fuel nozzle to which fuel is supplied is not limited to the form shown in FIG. 2, and the drawing is merely an example.

상기 노즐 베이스(12)는 엔드 커버(22)에 연결되어 있고, 상기 엔드 커버(22)는 적어도 부분적으로 연료를 공급받기 위한 구성을 포함할 수 있다.The nozzle base 12 is connected to the end cover 22, and the end cover 22 may comprise a configuration for receiving fuel at least partially.

이하에서는 도 3 내지 도 8d를 참고하여 본 발명인 연소기의 냉각구조에 대해 살펴보도록 한다. Hereinafter, the cooling structure of the combustor of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 8D.

이하 제시되는 제1 방향 냉각공기(F1)는 압축기 섹션을 통과한 압축된 공기일 수 있으며, 제2 방향 냉각공기(F2)는 외부로부터 공급되는 냉각용 공기일 수 있다. The first directional cooling air F1 as described below may be compressed air passing through the compressor section, and the second directional cooling air F2 may be cooling air supplied from the outside.

제1,2 방향 냉각공기 모두 연소실(31a)의 온도보다는 낮은 온도를 형성하며 연소실(31a)의 부품의 냉각 작용을 수행할 수 있으므로, 이하 제1,2 방향 냉각공기로 통칭하기로 한다. Since the first and second directional cooling air both form a temperature lower than the temperature of the combustion chamber 31a and can perform a cooling operation of the components of the combustion chamber 31a, the first and second directional cooling air will be collectively referred to as first and second directional cooling air.

[제1 실시예][First Embodiment]

도 3a는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제1 실시예가 연소기상 배치된 상태를 나타낸 측단면도이며, 도 3b는 도 3a에 게시된 냉각유닛(100)의 제1 형태를 나타낸 도면이고, 도 3c는 도 3a에 게시된 냉각유닛(100)의 제2 형태를 나타낸 도면이며, 도 3d는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제1 실시예에 가이드튜브(190)가 추가 배치된 상태를 나타낸 측단면도이다. Figure 3a is a side cross-sectional view showing a first embodiment of the cooling structure of the combustor of the present invention disposed on the combustor, Figure 3b is a view showing a first form of the cooling unit 100 posted in Figure 3a, Figure 3c Figure 3a is a view showing a second form of the cooling unit 100, Figure 3d is a side cross-sectional view showing a state in which the guide tube 190 is additionally arranged in the first embodiment of the cooling structure of the combustor of the present invention.

도 3a를 참고하면, 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제1 실시예는 제1 슬리브(31), 제2 슬리브(35) 및 냉각유닛(100)을 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 3A, a first embodiment of the cooling structure of the combustor according to the present invention may include a first sleeve 31, a second sleeve 35, and a cooling unit 100.

상기 제1 슬리브(31)는 연소기의 라이너일 수 있으며, 상기 제1 슬리브(31)는 원주방향으로 감싸며 배치되어 연소실(31a)을 형성할 수 있다. 다만 상기 제1 슬리브(31)가 반드시 연소기의 라이너로 한정되는 것은 아니다. The first sleeve 31 may be a liner of the combustor, and the first sleeve 31 may be disposed to surround the circumferential direction to form the combustion chamber 31a. However, the first sleeve 31 is not necessarily limited to the liner of the combustor.

상기 제2 슬리브(35)는 연소기의 플로우 슬리브일 수 있으며, 상기 제1 슬리브(31)와 냉각공기 유로(32)를 형성하도록, 상기 제1 슬리브(31)와 일정 간격이 이격되어 감싸며 배치될 수 있다. 그리고 제2 방향 냉각공기(F2)가 유입되는 복수의 에어홀(36)이 표면을 따라 가공될 수 있다. 다만 상기 제2 슬리브(35)가 반드시 연소기의 플로우 슬리브로 한정되는 것은 아니다. The second sleeve 35 may be a flow sleeve of a combustor, and may be disposed to surround the first sleeve 31 at a predetermined interval so as to form the first sleeve 31 and the cooling air flow path 32. Can be. In addition, a plurality of air holes 36 into which the second direction cooling air F2 flows may be processed along the surface. However, the second sleeve 35 is not necessarily limited to the flow sleeve of the combustor.

상기 냉각유닛(100)은 상기 제1 슬리브(31)의 표면에서, 상기 복수의 에어홀(36)로부터 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)가 상기 제1 슬리브(31)의 표면을 따라 흐르는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의해 간섭된 유동방향의 대응되는 위치에 원주방향을 따라 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유닛(100)은 상기 복수의 에어홀(36)에 대응되는 개수로 복수 개가 배치될 수 있으며, 링 형상으로 이뤄질 수 있다. 다만 반드시 상기 복수의 에어홀(36)에 대응되는 개수로 한정되는 것은 아니다. The cooling unit 100 flows along the surface of the first sleeve 31 through the second direction cooling air F2 flowing from the plurality of air holes 36 on the surface of the first sleeve 31. It may be arranged along the circumferential direction at a corresponding position in the flow direction interfered by the first direction cooling air (F1). In the embodiment of the present invention, the cooling unit 100 may be arranged in plural numbers corresponding to the plurality of air holes 36, and may be formed in a ring shape. However, it is not necessarily limited to the number corresponding to the plurality of air holes 36.

그리고 상기 냉각유닛(100)은 상기 제1 슬리브(31)에 비해 열전도도가 높은 재질로 구성될 수 있다. 이는 금속, 세라믹 등의 재질일 수 있다. The cooling unit 100 may be made of a material having a higher thermal conductivity than the first sleeve 31. It may be a material such as metal, ceramic, or the like.

구체적으로 상기 냉각유닛(100)은 바디부(110)와 냉각홈(120)을 포함하여 구성될 수 있다. Specifically, the cooling unit 100 may be configured to include a body portion 110 and the cooling groove 120.

상기 바디부(110)는 상기 제1 슬리브(31)의 표면에 원주방향을 따라 배치될 수 있으며, 링 형상일 수 있다. 이때 상기 바디부(110)는 상기 제1 슬리브(31)의 표면에 용접 접합되거나 또는 상기 제1 슬리브(31)의 표면에 삽입홈(31b)이 가공되고, 상기 바디부(110)가 끼움 결합될 수 있다. 또는 상기 바디부(110)가 원형인 경우 삽입홈(31b)에 나사산 체결될 수 있다. 다만 다른 결합 형태도 가능하다.The body part 110 may be disposed along the circumferential direction on the surface of the first sleeve 31 and may have a ring shape. At this time, the body portion 110 is welded to the surface of the first sleeve 31 or the insertion groove 31b is processed on the surface of the first sleeve 31, the body portion 110 is fitted Can be. Alternatively, when the body 110 is circular, it may be screwed into the insertion groove 31b. However, other combinations are possible.

상기 냉각홈(120)은 제1,2 방향 냉각공기(F1,F2)가 상기 바디부(110)의 내부에서 난류를 형성하여 연소기에 대한 냉각능력이 증가되도록, 상기 바디부(110)에 형성될 수 있다. The cooling groove 120 is formed in the body portion 110 such that cooling air to the combustor is increased by forming turbulent flow in the first and second direction cooling air F1 and F2 inside the body portion 110. Can be.

이때 상기 제1 슬리브(31)의 표면에서 상기 냉각유닛(100)의 배치 위치는, 상기 에어홀(36)의 수직선을 기준으로 버너 방향(B)측으로 0~60° 범위내에 이격 배치될 수 있다. 상기 배치 위치는 제1,2 방향 냉각공기의 속도 및 유량, 라이너 및 플로우슬리브의 구조 차이, 연소기의 종류 및 형태 등의 여러 인자들에 따라 가장 최적화된 값으로 달리 결정될 수 있다. At this time, the arrangement position of the cooling unit 100 on the surface of the first sleeve 31 may be spaced apart in the range of 0 ~ 60 ° toward the burner direction (B) relative to the vertical line of the air hole (36). . The arrangement position may be differently determined as the most optimized value according to various factors such as the speed and flow rate of the first and second direction cooling air, the difference in the structure of the liner and the flow sleeve, the type and type of the combustor, and the like.

이는 상기 에어홀(36)을 통해 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)는 제1 슬리브(31) 방향으로 유동하는 중에, 버너 방향(B)으로 진입하는 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동에 의해 진행 간섭을 받게 된다. 이 때문에 제2 방향 냉각공기(F2)는 버너 방향(B)측으로 기울어지며 흐르게 된다. This is because the second direction cooling air F2 introduced through the air hole 36 flows in the direction of the first sleeve 31 and flows in the first direction cooling air F1 entering the burner direction B. Will be interfered with by progress. For this reason, the 2nd direction cooling air F2 flows inclined toward the burner direction B side.

이러한 기울어져 흐르는 정도를 고려하여 상기 냉각유닛(100)의 배치는 상기 제1 슬리브(31)상에서 상기 에어홀(36)의 수직선을 기준으로 버너 방향(B)측으로 더 이동하여 배치된다.In consideration of the degree of inclination, the cooling unit 100 is disposed on the first sleeve 31 by moving further toward the burner direction B based on the vertical line of the air hole 36.

이에 따라 도 3a에서와 같이, 상기 에어홀(36)로 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭에 의해 버너 방향(B)측으로 기울어져 흐르게 되고, 그 위치에 상기 바디부(110)가 배치되어 있어, 상기 바디부(110)의 냉각홈(120)으로 유입되게 된다. Accordingly, as shown in FIG. 3A, the second directional cooling air F2 flowing into the air hole 36 flows inclined toward the burner direction B by the interference caused by the first directional cooling air F1. The body part 110 is disposed at the position, so that the body part 110 flows into the cooling groove 120 of the body part 110.

상기 냉각홈(120)으로 유입된 냉각공기는 홈의 내부에서 소용돌이치며 난류를 형성하게 되고, 이러한 난류 유동에 의해 냉각 열전달의 지속시간이 증가하면서 상기 바디부(110)를 통해 상기 라이너를 보다 많이 냉각할 수 있게 된다. The cooling air flowing into the cooling groove 120 forms a turbulent flow by swirling inside the groove, and as the duration of cooling heat transfer increases due to the turbulent flow, the liner is moved more through the body portion 110. It becomes possible to cool down.

도 3a에서와 같이, 상기 바디부(110)는 상기 제1 슬리브(31)의 삽입홈(31b)에 삽입되어 있는 경우, 냉각열은 라이너의 내측으로 보다 더 깊숙이 전달될 수 있다. As shown in FIG. 3A, when the body part 110 is inserted into the insertion groove 31b of the first sleeve 31, the heat of cooling may be transmitted deeper than the inside of the liner.

도 3b 및 도 3c를 참고하면, 본 발명인 냉각홈(120)의 여러 형태들이 게시되어 있다. 3B and 3C, various forms of the present invention cooling groove 120 are posted.

상기 냉각홈(120)은 상기 에어홀(36)에 대응되는 형상으로 구성되거나 또는 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 신장되게 구성될 수 있다. The cooling groove 120 may be configured in a shape corresponding to the air hole 36 or may be configured to extend in the flow direction of the first direction cooling air F1.

즉 본 발명에서는 에어홀(36)이 원형이라는 가정하에, 도 3b에서와 같이 냉각홈(120)이 모두 에어홀(36)에 대응되는 형상으로 원 형상으로 구성될 수 있음을 제시한다.That is, in the present invention, on the assumption that the air hole 36 is circular, as shown in FIG. 3B, all of the cooling grooves 120 may be formed in a circular shape in a shape corresponding to the air hole 36.

또한, 도 3c에서와 같이 냉각홈(120)을 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 신장된 타원 형상으로 구성될 수 있음을 제시한다. 이러한 타원 형상은 제2 방향 냉각공기(F2)가 냉각홈(120)으로 원활하게 유입될 수 있도록 하는 효과가 있다. 제2 방향 냉각공기(F2)는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의해 기울어져 유동하므로, 냉각홈(120)이 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 타원 형상으로 신장되어 있는 경우, 진입이 보다 원활할 것이다. In addition, as shown in Figure 3c suggests that the cooling groove 120 may be configured in an elliptical shape extending toward the flow direction of the first direction cooling air (F1). The elliptic shape has an effect of allowing the second direction cooling air F2 to smoothly flow into the cooling groove 120. Since the second directional cooling air F2 is inclined and flows by the first directional cooling air F1, when the cooling groove 120 extends in an elliptic shape toward the flow direction of the first directional cooling air F1, Entry will be smoother.

다만 상기 냉각홈(120)이 반드시 상기 형상으로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 일 형태 제시에 불과하다.However, the cooling groove 120 is not necessarily limited to the above shape, but is merely an embodiment of the present invention.

다음 도 3d를 참고하면, 본 발명은 제2 방향 냉각공기(F2)가 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭이 차단되며, 상기 제1 슬리브(31)의 표면방향으로의 흐름이 안내되도록, 상기 에어홀(36)에 배치되는 가이드튜브(190)를 더 포함할 수 있다. Next, referring to FIG. 3D, in the present invention, the second direction cooling air F2 is blocked from interference by the first direction cooling air F1, and the flow in the surface direction of the first sleeve 31 is guided. It may further include a guide tube 190 disposed in the air hole (36).

상기 가이드튜브(190)는 상기 에어홀(36)에 냉각공기 유로(32) 내부로 삽입 배치된다. 이에 따라 상기 에어홀(36)로 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)는 상기 가이드튜브(190)의 안내를 받으며, 상기 냉각유닛(100) 방향으로 진입할 수 있다. 제1 방향 냉각공기(F1)는 가이드튜브(190)의 외측 둘레를 따라 돌아 흐르게 되므로, 제2 방향 냉각공기(F2)의 유동방향을 간섭하지 않게 된다. The guide tube 190 is inserted into the cooling air flow path 32 in the air hole 36. Accordingly, the second direction cooling air F2 introduced into the air hole 36 may be guided by the guide tube 190 and enter the cooling unit 100. Since the first direction cooling air F1 flows along the outer circumference of the guide tube 190, the first direction cooling air F1 does not interfere with the flow direction of the second direction cooling air F2.

이 경우 상기 제1 슬리브(31) 표면상에서의 상기 냉각유닛(100)의 배치 위치는 상기 에어홀(36)의 바로 아래일 수 있으며, 버너 방향(B) 기준으로 배치 이격 각도는 0°일 수 있다. In this case, an arrangement position of the cooling unit 100 on the surface of the first sleeve 31 may be directly below the air hole 36, and an arrangement separation angle based on a burner direction B may be 0 °. have.

[제2 실시예]Second Embodiment

도 4a는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제2 실시예가 연소기상 배치된 상태를 나타낸 측단면도이고, 도 4b는 도 4a에 게시된 냉각유닛(100)의 제1 형태를 나타낸 도면이며, 도 4c는 도 4a에 게시된 냉각유닛(100)의 제2 형태를 나타낸 도면이고, 도 4d는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제2 실시예에 가이드튜브(190)가 추가 배치된 상태를 나타낸 측단면도이다. 4A is a side sectional view showing a state in which a second embodiment of the cooling structure of the combustor of the present invention is disposed on the combustor, and FIG. 4B is a view showing a first form of the cooling unit 100 posted in FIG. 4A, and FIG. 4C is Figure 4a is a view showing a second form of the cooling unit 100, Figure 4d is a side cross-sectional view showing a state in which the guide tube 190 is further disposed in the second embodiment of the cooling structure of the combustor of the present invention.

도 4a 및 도 4d를 참고하면, 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제2 실시예는 제1 슬리브(31), 제2 슬리브(35) 및 냉각유닛(100)을 포함하여 구성될 수 있다. 4A and 4D, the second embodiment of the cooling structure of the combustor according to the present invention may include a first sleeve 31, a second sleeve 35, and a cooling unit 100.

상기 냉각유닛(100)은 상기 제1 슬리브(31)의 표면에서, 상기 복수의 에어홀(36)로부터 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)가 상기 제1 슬리브(31)의 표면을 따라 흐르는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의해 간섭된 유동방향의 대응되는 위치에 원주방향을 따라 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유닛(100)은 상기 복수의 에어홀(36)에 대응되는 개수로 복수 개가 배치될 수 있으며, 링 형상으로 이뤄질 수 있다. 다만 반드시 상기 복수의 에어홀(36)에 대응되는 개수로 한정되는 것은 아니다. The cooling unit 100 flows along the surface of the first sleeve 31 through the second direction cooling air F2 flowing from the plurality of air holes 36 on the surface of the first sleeve 31. It may be arranged along the circumferential direction at a corresponding position in the flow direction interfered by the first direction cooling air (F1). In the embodiment of the present invention, a plurality of cooling units 100 may be arranged in a number corresponding to the plurality of air holes 36, and may be formed in a ring shape. However, the present invention is not necessarily limited to the number corresponding to the plurality of air holes 36.

상기 바디부(110)는 상기 제1 슬리브(31)의 표면에 원주방향을 따라 배치될 수 있으며, 링 형상일 수 있다. 이때 상기 바디부(110)는 상기 제1 슬리브(31)의 표면에 용접 접합되거나 또는 상기 제1 슬리브(31)의 표면에 삽입홈(31b)이 가공되고, 상기 바디부(110)가 끼움 결합될 수 있다. 또는 상기 바디부(110)가 원형인 경우 삽입홈(31b)에 나사산 체결될 수 있다. 다만 다른 결합 형태도 가능하다.The body part 110 may be disposed along the circumferential direction on the surface of the first sleeve 31 and may have a ring shape. At this time, the body portion 110 is welded to the surface of the first sleeve 31 or the insertion groove 31b is processed on the surface of the first sleeve 31, the body portion 110 is fitted Can be. Alternatively, when the body portion 110 is circular, it may be screwed into the insertion groove 31b. However, other combinations are possible.

이때 상기 제1 슬리브(31)의 표면에서 상기 냉각유닛(100)의 배치 위치는, 상기 에어홀(36)의 수직선을 기준으로 버너 방향(B)측으로 0~60° 범위내에 이격 배치될 수 있다. 상기 배치 위치는 제1,2 방향 냉각공기의 속도 및 유량, 라이너 및 플로우슬리브의 구조 차이, 연소기의 종류 및 형태 등의 여러 인자들에 따라 가장 최적화된 값으로 달리 결정될 수 있다. At this time, the arrangement position of the cooling unit 100 on the surface of the first sleeve 31 may be spaced apart in the range of 0 ~ 60 ° toward the burner direction (B) relative to the vertical line of the air hole (36). . The arrangement position may be differently determined as the most optimized value according to various factors such as the speed and flow rate of the first and second direction cooling air, the difference in the structure of the liner and the flow sleeve, the type and shape of the combustor, and the like.

이에 따라 도 4a에서와 같이, 상기 에어홀(36)로 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭에 의해 버너 방향(B)측으로 기울어져 흐르게 되고, 그 위치에 상기 바디부(110)가 배치되어 있어, 상기 바디부(110)의 냉각홈(120)으로 유입되게 된다. Accordingly, as shown in FIG. 4A, the second directional cooling air F2 flowing into the air hole 36 flows inclined toward the burner direction B by the interference caused by the first directional cooling air F1. The body part 110 is disposed at the position, so that the body part 110 flows into the cooling groove 120 of the body part 110.

상기 냉각홈(120)으로 유입된 냉각공기는 홈의 내부에서 소용돌이치며 난류를 형성하게 되고, 이러한 난류 유동에 의해 냉각 열전달의 지속시간이 증가하면서 상기 바디부(110)를 통해 상기 라이너를 보다 많이 냉각할 수 있게 된다. The cooling air flowing into the cooling groove 120 forms a turbulent flow by swirling inside the groove, and as the duration of cooling heat transfer increases due to the turbulent flow, the liner is moved more through the body portion 110. Cooling is possible.

도 4a에서와 같이, 상기 바디부(110)는 상기 제1 슬리브(31)의 삽입홈(31b)에 삽입되어 있는 경우, 냉각열은 라이너의 내측으로 보다 더 깊숙이 전달될 수 있다. As shown in FIG. 4A, when the body part 110 is inserted into the insertion groove 31b of the first sleeve 31, the cooling heat may be transmitted deeper into the liner.

한편, 본 발명의 제2 실시예에서 상기 냉각홈(120)의 내부에는 버너 방향(B)측 또는 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 경사부(124)가 형성될 수 있다. On the other hand, in the second embodiment of the present invention, the inclined portion 124 may be formed in the burner direction (B) side or the flow direction side of the first direction cooling air (F1) inside the cooling groove (120).

상기 냉각홈(120)에 경사부(124)가 형성된 경우, 도 4a에서와 같이 상기 냉각홈(120)의 내부로 유입된 후 난류를 형성하고 다시 버너 방향(B)측으로 나가는 냉각공기가 제1 방향 냉각공기(F1)에 의해 빠져나가지 못하게 되는 간섭 현상을 완화할 수 있다. When the inclined portion 124 is formed in the cooling groove 120, as shown in FIG. 4A, cooling air flowing into the cooling groove 120 and then forming turbulence and exiting toward the burner direction (B) is first. It is possible to alleviate the interference phenomenon that cannot be escaped by the directional cooling air F1.

상기 냉각홈(120)의 내부에서 난류 형성된 냉각공기는 경사면을 타고 부드럽게 버너 방향(B)측으로 흐를 수 있다. 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭은 경사면의 경사도가 완만할수록 미치는 영향은 적어지게 된다. Cooling air formed in the turbulence of the cooling groove 120 may flow in the burner direction (B) toward the inclined surface. The interference caused by the first directional cooling air F1 is less affected by the gentle slope of the inclined surface.

본 발명에서는 상기 냉각홈(120)은 상기 바디부(110)에서 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향을 따라 복수의 열로 배치되고, 상기 복수의 열로 배치된 냉각홈(120)에 형성된 각 경사면의 경사각은 서로 동일한 경사각으로 구성될 수 있다. In the present invention, the cooling groove 120 is arranged in a plurality of rows along the flow direction of the first direction cooling air (F1) in the body portion 110, each formed in the cooling groove 120 arranged in the plurality of rows The inclination angles of the inclined surfaces may be configured with the same inclination angles.

다른 형태로는 상기 냉각홈(120)은 상기 바디부(110)에서 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향을 따라 복수의 열로 배치되고, 상기 복수의 열로 배치된 냉각홈(120)에 형성된 각 경사면의 경사각은 서로 다르게 구성될 수 있다. In another embodiment, the cooling groove 120 is arranged in a plurality of rows along the flow direction of the first direction cooling air F1 in the body part 110, and formed in the cooling groove 120 arranged in the plurality of rows. The inclination angle of each inclined surface may be configured differently.

즉 도 4a의 확대도에 게시된 것과 같이, 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측을 기준으로 가장 가까운 냉각홈(120)의 내부 경사면을 제1 경사면(121), 중앙부에 배치된 냉각홈(120)의 내부 경사면을 제2 경사면(122), 버너 방향(B)측에 가장 가깝게 배치된 냉각홈(120)의 내부 경사면을 제3 경사면(123)으로 지정하면, 제1 경사면(121)에서 제3 경사면(123)으로 갈수록 경사도가 증가되도록 구성될 수 있다. That is, as shown in the enlarged view of FIG. 4A, the internal inclined surface of the cooling groove 120 closest to the flow direction side of the first direction cooling air F1 is disposed on the first inclined surface 121 and the center portion. When the internal inclined surface of the groove 120 is designated as the third inclined surface 123 of the second inclined surface 122 and the cooling groove 120 disposed closest to the burner direction B side, the first inclined surface 121 ) May be configured to increase the inclination toward the third inclined surface 123.

이는 제1 방향 냉각공기(F1)측에 가까운 제1 경사면(121)을 따라 흐르는 난류 형성 냉각공기는 가장 큰 간섭을 받으므로, 보다 원활하게 빠져나올 수 있도록, 경사각을 완만하게 구성하고, 버너 방향(B)측에 가까운 제3 경사면(123)으로 갈수록, 냉각홈(120)의 내부에서 냉각공기의 잔류시간을 증가시켜 난류 발생에 의한 냉각능력을 향상시키기 위해 경사각을 보다 크게 구성될 수 있다. This is because the turbulence-forming cooling air flowing along the first inclined surface 121 close to the first direction cooling air F1 side is subjected to the greatest interference, so that the inclination angle is smoothly constructed so as to escape more smoothly, and the burner direction Toward the third inclined surface 123 closer to the side (B), the inclination angle may be configured to increase the remaining time of the cooling air in the cooling groove 120 to improve the cooling capacity due to turbulence generation.

물론 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭은 상대적으로 적으므로, 빠져나올 때는 약간 더 원활할 수 있다. Of course, since the interference by the first direction cooling air (F1) is relatively small, it may be slightly smoother when exiting.

다음 도 4b 및 도 4c를 참고하면, 본 발명인 냉각홈(120)의 여러 형태들이 게시되어 있다. 4B and 4C, various forms of the cooling groove 120 of the present invention are posted.

즉 본 발명에서는 에어홀(36)이 원형이라는 가정하에, 도 4b에서와 같이 냉각홈(120)이 모두 에어홀(36)에 대응되는 형상으로 원 형상으로 구성될 수 있음을 제시한다.That is, in the present invention, on the assumption that the air hole 36 is circular, as shown in FIG. 4B, all of the cooling grooves 120 may be formed in a circular shape in a shape corresponding to the air hole 36.

상기 제1,2,3 경사면(121,122,123)은 복수의 열로 배치된 각 냉각홈(120)에서 버너 방향(B)측에 형성된 것을 확인할 수 있다. The first, second, and third inclined surfaces 121, 122, and 123 may be formed at the burner direction B in the cooling grooves 120 arranged in a plurality of rows.

또한, 도 4c에서와 같이 냉각홈(120)을 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 신장된 타원 형상으로 구성될 수 있음을 제시한다. 이러한 타원 형상은 제2 방향 냉각공기(F2)가 냉각홈(120)으로 원활하게 유입될 수 있도록 하는 효과가 있다. 제2 방향 냉각공기(F2)는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의해 기울어져 유동하므로, 냉각홈(120)이 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 타원 형상으로 신장되어 있는 경우, 진입이 보다 원활할 것이다. Also, as shown in FIG. 4C, the cooling groove 120 may have an elliptic shape extending in the flow direction of the first direction cooling air F1. The elliptic shape has an effect of allowing the second direction cooling air F2 to smoothly flow into the cooling groove 120. Since the second directional cooling air F2 is inclined and flows by the first directional cooling air F1, when the cooling groove 120 extends in an elliptic shape toward the flow direction of the first directional cooling air F1, Entry will be smoother.

다음 도 4d를 참고하면, 본 발명은 제2 방향 냉각공기(F2)가 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭이 차단되며, 상기 제1 슬리브(31)의 표면방향으로의 흐름이 안내되도록, 상기 에어홀(36)에 배치되는 가이드튜브(190)를 더 포함할 수 있다. Next, referring to FIG. 4D, in the present invention, the second direction cooling air F2 is blocked from interference by the first direction cooling air F1, and the flow in the surface direction of the first sleeve 31 is guided. It may further include a guide tube 190 disposed in the air hole (36).

[제3 실시예][Example 3]

도 5a는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제3 실시예가 연소기상 배치된 상태를 나타낸 측단면도이고, 도 5b는 도 5a에 게시된 냉각유닛(100)의 제1 형태를 나타낸 도면이며, 도 5c는 도 5a에 게시된 냉각유닛(100)의 제2 형태를 나타낸 도면이고, 도 5d는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제3 실시예에 가이드튜브(190)가 추가 배치된 상태를 나타낸 측단면도이다. Figure 5a is a side cross-sectional view showing a third embodiment of the cooling structure of the combustor of the present invention disposed on the combustor, Figure 5b is a view showing a first form of the cooling unit 100 posted in Figure 5a, Figure 5c Figure 5a is a view showing a second form of the cooling unit 100, Figure 5d is a side cross-sectional view showing a state in which the guide tube 190 is additionally arranged in a third embodiment of the cooling structure of the combustor of the present invention.

도 5a를 참고하면, 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제3 실시예는 제1 슬리브(31), 제2 슬리브(35) 및 냉각유닛(100)을 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 5A, a third embodiment of the cooling structure of the combustor according to the present invention may include a first sleeve 31, a second sleeve 35, and a cooling unit 100.

구체적으로 상기 냉각유닛(100)은 바디부(110)와 냉각핀(130)을 포함하여 구성될 수 있다. Specifically, the cooling unit 100 may be configured to include a body portion 110 and the cooling fin 130.

상기 냉각핀(130)은 제1,2 방향 냉각공기(F1,F2)가 상기 바디부(110)의 내부에서 난류를 형성하여 연소기에 대한 냉각능력이 증가되도록, 상기 바디부(110)에 형성될 수 있다. The cooling fins 130 are formed in the body portion 110 such that the cooling air to the combustor is increased by forming turbulent flow in the first and second direction cooling air F1 and F2 inside the body portion 110. Can be.

이에 따라 도 5a에서와 같이, 상기 에어홀(36)로 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭에 의해 버너 방향(B)측으로 기울어져 흐르게 되고, 그 위치에 상기 바디부(110)가 배치되어 있어, 상기 바디부(110)의 냉각핀(130) 사이로 유입되게 된다. Accordingly, as shown in FIG. 5A, the second directional cooling air F2 flowing into the air hole 36 flows inclined toward the burner direction B by the interference caused by the first directional cooling air F1. The body part 110 is disposed at the position, so that the body part 110 flows in between the cooling fins 130 of the body part 110.

상기 냉각핀(130)으로 유입된 냉각공기는 냉각핀(130) 사이에서 소용돌이치며 난류를 형성하게 되고, 이러한 난류 유동에 의해 냉각 열전달의 지속시간이 증가하면서 상기 바디부(110)를 통해 상기 라이너를 보다 많이 냉각할 수 있게 된다. The cooling air introduced into the cooling fins 130 swirls between the cooling fins 130 to form turbulent flow, and the duration of the cooling heat transfer is increased by the turbulent flow, and thus the liner through the body portion 110. It will be able to cool more.

도 5a에서와 같이, 상기 바디부(110)는 상기 제1 슬리브(31)의 삽입홈(31b)에 삽입되어 있는 경우, 냉각열은 라이너의 내측으로 보다 더 깊숙이 전달될 수 있다. As shown in FIG. 5A, when the body part 110 is inserted into the insertion groove 31b of the first sleeve 31, the heat of cooling may be transmitted deeper into the liner.

도 5b 및 도 5c를 참고하면, 본 발명인 냉각핀(130)의 여러 형태들이 게시되어 있다. 5B and 5C, various forms of the present invention cooling fin 130 are posted.

상기 냉각핀(130)은 상기 에어홀(36)에 대응되는 형상으로 구성되거나 또는 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 신장되게 구성될 수 있다. The cooling fin 130 may be configured in a shape corresponding to the air hole 36 or may be configured to extend in the flow direction of the first direction cooling air F1.

즉 본 발명에서는 에어홀(36)이 원형이라는 가정하에, 도 5b에서와 같이 냉각핀(130)이 모두 에어홀(36)에 대응되는 형상으로 원 형상으로 구성될 수 있음을 제시한다.That is, in the present invention, assuming that the air hole 36 is circular, as shown in FIG. 5B, all of the cooling fins 130 may be formed in a circular shape in a shape corresponding to the air hole 36.

또한, 도 5c에서와 같이 냉각핀(130)을 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 신장된 타원 형상으로 구성될 수 있음을 제시한다. 이러한 타원 형상은 제1 방향 냉각공기(F1)가 냉각핀(130)의 표면을 타고 원활하게 흐를 수 있도록 하는 효과가 있다. In addition, as shown in Figure 5c suggests that the cooling fins 130 may be configured in an elliptic shape extending toward the flow direction of the first direction cooling air (F1). The elliptic shape has an effect of allowing the first direction cooling air F1 to flow smoothly on the surface of the cooling fin 130.

다만 상기 냉각핀(130)이 반드시 상기 형상으로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 일 형태 제시에 불과하다.However, the cooling fin 130 is not necessarily limited to the above shape, it is merely presenting one embodiment of the present invention.

다음 도 5d를 참고하면, 본 발명은 제2 방향 냉각공기(F2)가 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭이 차단되며, 상기 제1 슬리브(31)의 표면방향으로의 흐름이 안내되도록, 상기 에어홀(36)에 배치되는 가이드튜브(190)를 더 포함할 수 있다. Next, referring to FIG. 5D, in the present invention, the second direction cooling air F2 is blocked from interference by the first direction cooling air F1, and the flow in the surface direction of the first sleeve 31 is guided. It may further include a guide tube 190 disposed in the air hole (36).

[제4 실시예][Example 4]

도 6a는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제4 실시예가 연소기상 배치된 상태를 나타낸 측단면도이고, 도 6b는 도 6a에 게시된 냉각유닛(100)의 제1 형태를 나타낸 도면이며, 도 6c는 도 6a에 게시된 냉각유닛(100)의 제2 형태를 나타낸 도면이고, 도 6d는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제4 실시예에 가이드튜브(190)가 추가 배치된 상태를 나타낸 측단면도이다. FIG. 6A is a side sectional view showing a fourth embodiment of the cooling structure of the combustor according to the present invention disposed on the combustor, and FIG. 6B is a view showing a first form of the cooling unit 100 posted in FIG. 6A, and FIG. 6C is Figure 6a is a view showing a second form of the cooling unit 100 posted in Figure 6d, Figure 6d is a side cross-sectional view showing a state in which the guide tube 190 is additionally arranged in a fourth embodiment of the cooling structure of the combustor of the present invention.

도 6a 및 도 6d를 참고하면, 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제4 실시예는 제1 슬리브(31), 제2 슬리브(35) 및 냉각유닛(100)을 포함하여 구성될 수 있다. 6A and 6D, the fourth embodiment of the cooling structure of the combustor according to the present invention may include a first sleeve 31, a second sleeve 35, and a cooling unit 100.

이에 따라 도 6a에서와 같이, 상기 에어홀(36)로 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭에 의해 버너 방향(B)측으로 기울어져 흐르게 되고, 그 위치에 상기 바디부(110)가 배치되어 있어, 상기 바디부(110)의 냉각핀(130) 사이로 유입되게 된다. Accordingly, as shown in FIG. 6A, the second directional cooling air F2 flowing into the air hole 36 flows inclined toward the burner direction B by the interference caused by the first directional cooling air F1. The body part 110 is disposed at the position, so that the body part 110 flows in between the cooling fins 130 of the body part 110.

도 6a에서와 같이, 상기 바디부(110)는 상기 제1 슬리브(31)의 삽입홈(31b)에 삽입되어 있는 경우, 냉각열은 라이너의 내측으로 보다 더 깊숙이 전달될 수 있다. As shown in FIG. 6A, when the body part 110 is inserted into the insertion groove 31b of the first sleeve 31, the heat of cooling may be transmitted deeper into the liner.

한편, 본 발명의 제4 실시예에서는 도 6b 및 도 6c를 참고하면, 상기 냉각핀(130)은 전단핀(141), 중단핀(142) 및 후단핀(143)을 포함하여 구성될 수 있다. Meanwhile, in the fourth embodiment of the present invention, referring to FIGS. 6B and 6C, the cooling fin 130 may include a front fin 141, a middle fin 142, and a rear fin 143. .

상기 전단핀(141)은 상기 바디부(110)의 표면에서 상기 제1 방향 냉각공기(F1)의 유입방향측에 배치될 수 있다. 상기 전단핀(141)은 상기 바디부(110)의 둘레 일부를 따라 격벽 형상으로 구성될 수 있다. The shear pin 141 may be disposed on the inflow direction side of the first direction cooling air F1 on the surface of the body part 110. The shear pin 141 may be configured to have a partition wall shape along a part of the circumference of the body part 110.

상기 후단핀(143)은 상기 바디부(110)의 표면에서 버너 방향(B)측에 배치될 수 있다.The rear end pin 143 may be disposed on the burner direction B side from the surface of the body portion 110.

상기 중단핀(142)은 상기 바디부(110)의 표면에서 상기 전단핀(141)과 상기 후단핀(143) 사이에 배치될 수 있다. The stop pin 142 may be disposed between the front end pin 141 and the rear end pin 143 on the surface of the body part 110.

여기서 상기 중단핀(142) 또는 상기 후단핀(143) 중 적어도 어느 하나에는 버너 방향(B)측 또는 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 경사면이 형성될 수 있다. Here, at least one of the middle pin 142 or the rear end pin 143 may be formed in the inclined surface toward the burner direction (B) side or the flow direction of the first direction cooling air (F1).

상기 중단핀(142) 또는 상기 후단핀(143)에 경사면가 형성된 경우, 도 6a에서와 같이 상기 냉각핀(130) 사이로 유입된 후 난류를 형성하고 다시 버너 방향(B)측으로 나가는 냉각공기가 제1 방향 냉각공기(F1)에 의해 빠져나가지 못하게 되는 간섭 현상을 완화할 수 있다. When the inclined surface is formed on the stop pin 142 or the rear end pin 143, as shown in Figure 6a, the cooling air flowing through the cooling fins 130 and then forming turbulence and exiting to the burner direction (B) side first It is possible to alleviate the interference phenomenon that cannot be escaped by the directional cooling air F1.

상기 냉각핀(130) 사이에서 난류 형성된 냉각공기는 경사면을 타고 부드럽게 버너 방향(B)측으로 흐를 수 있다. 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭은 경사면의 경사도가 완만할수록 미치는 영향은 적어지게 된다. Cooling air formed in the turbulence between the cooling fins 130 may flow smoothly along the inclined surface toward the burner direction (B). The interference caused by the first directional cooling air F1 is less affected by the gentle slope of the inclined surface.

본 발명에서는 상기 냉각핀(130)은 상기 바디부(110)에서 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향을 따라 복수의 열로 배치되고, 상기 복수의 열로 배치된 냉각핀(130)에 형성된 각 경사면의 경사각은 서로 동일한 경사각으로 구성될 수 있다. In the present invention, the cooling fin 130 is disposed in a plurality of rows along the flow direction of the first direction cooling air (F1) in the body portion 110, each formed in the cooling fins 130 arranged in the plurality of rows The inclination angles of the inclined surfaces may be configured with the same inclination angles.

다른 형태로는 상기 냉각핀(130)은 상기 바디부(110)에서 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향을 따라 복수의 열로 배치되고, 상기 복수의 열로 배치된 냉각핀(130)에 형성된 각 경사면의 경사각은 서로 다르게 구성될 수 있다. In another embodiment, the cooling fins 130 are arranged in a plurality of rows along the flow direction of the first direction cooling air F1 in the body portion 110 and formed in the cooling fins 130 arranged in the plurality of rows. The inclination angle of each inclined surface may be configured differently.

즉 도 6a의 확대도에 게시된 것과 같이, 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측을 기준으로 가장 가까운 냉각핀(130)인 중단핀(142)의 경사면을 제4 경사면(142a), 버너 방향(B)측에 배치된 후단핀(143)의 경사면을 제4 경사면(142a)으로 지정하면, 제4 경사면(142a)에서 제5 경사면(143a)으로 갈수록 경사도가 증가되도록 구성될 수 있다. That is, as shown in the enlarged view of FIG. 6A, the inclined surface of the stopping pin 142, which is the cooling fin 130 closest to the flow direction side of the first direction cooling air F1, is disposed on the fourth inclined surface 142a, When the inclined surface of the rear end pin 143 disposed on the burner direction B side is designated as the fourth inclined surface 142a, the inclination may be increased from the fourth inclined surface 142a to the fifth inclined surface 143a. .

이는 제1 방향 냉각공기(F1)측에 가까운 중단핀(142)의 제4 경사면(142a)을 따라 흐르는 난류 형성 냉각공기는 가장 큰 간섭을 받으므로, 보다 원활하게 빠져나올 수 있도록, 경사각을 완만하게 구성하고, 버너 방향(B)측에 가까운 후단핀(143)의 제5 경사면(143a)으로 갈수록, 후단핀(143) 사이에서 냉각공기의 잔류시간을 증가시켜 난류 발생에 의한 냉각능력을 향상시키기 위해 경사각을 보다 크게 구성될 수 있다. This is because the turbulence-forming cooling air flowing along the fourth inclined surface 142a of the suspending fin 142 close to the first direction cooling air F1 is subjected to the greatest interference, so that the inclination angle is gentle so that it can escape more smoothly. In this case, the remaining time of the cooling air is increased between the rear end pins 143 toward the fifth inclined surface 143a of the rear end pins 143 near the burner direction B side, thereby improving the cooling ability by the generation of turbulence. To make the angle of inclination larger, it can be configured.

또한 본 발명의 제4 실시예에서는 도 6b 및 도 6c를 참고하면, 상기 전단핀(141), 상기 중단핀(142) 또는 상기 후단핀(143) 중 적어도 어느 하나에는 제1 방향 냉각공기(F1)이 관통하며 흐르는 사이드패스가 추가 가공될 수 있다.6B and 6C, in at least one of the front end fin 141, the stop pin 142, and the rear end fin 143, the first direction cooling air F1 is described. The side pass flowing through) can be further processed.

상기 전단핀(141)에는 제1 사이드패스, 상기 중단핀(142)에는 제2 사이드패스, 상기 후단핀(143)에는 제3 사이드패스가 가공될 수 있다. A first side pass may be formed on the front end pin 141, a second side pass may be formed on the break pin 142, and a third side pass may be processed on the rear end pin 143.

또한 상기 전단핀(141)은 상기 바디부(110)의 둘레 일부를 따라 형성됨에 따라, 상기 전단핀(141)과 상기 중단핀(142) 사이에는 제1,2 방향 냉각공기(F1,F2)가 혼류되며 소용돌이치어 연소기의 냉각능력이 증가되는 난류유동부(112)가 형성될 수 있다. In addition, the shear pin 141 is formed along a portion of the circumference of the body portion 110, the first and second direction cooling air (F1, F2) between the shear pin 141 and the stop pin (142) The turbulent flow 112 may be formed by mixing and swirling to increase the cooling capacity of the combustor.

우선 상기 사이드패스는 상기 냉각핀(130) 사이에서 제1 방향 냉각공기(F1)의 흐름을 원활하게 하기 위한 목적과 상기 냉각핀(130) 사이에서 제2 방향 냉각공기(F2)와의 혼류로 난류 발생을 상승시키기 위한 목적이 동시에 있다.First, the side paths are turbulent for the purpose of smoothly flowing the first direction cooling air F1 between the cooling fins 130 and the mixing of the second direction cooling air F2 between the cooling fins 130. The purpose is to increase the occurrence at the same time.

이러한 상기 제1,2,3 사이드패스(141,142,143)는 본 발명의 제4 실시예에서는 상기 전단핀(141), 상기 중단핀(142) 및 상기 후단핀(143)에는 형성되고, 각 제1,2,3, 사이드패스(141,142,143)는 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향을 기준으로 서로 어긋나게 배치될 수 있다.The first, second, and third side paths 141, 142, and 143 are formed in the front end pins 141, the stop pins 142, and the rear end pins 143 in the fourth embodiment of the present invention. The second and third side paths 141, 142, and 143 may be disposed to be offset from each other based on the flow direction of the first direction cooling air F1.

이와 같은 배치를 통해 냉각공기는 상기 제1,2,3, 사이드패스(141,142,143)에서의 지그재그식의 유동 및 상기 전단핀(141)과 상기 후단핀(143) 사이의 난류유동부(112)에서의 난류 발생으로 잔류시간이 늘어나, 상기 바디부(110)와 상기 냉각핀(130) 사이에서 냉각능력을 보다 향상시킬 수 있게 된다. Through this arrangement, the cooling air is zigzag in the first, second and third side paths 141, 142 and 143 and in the turbulent flow portion 112 between the front and rear fins 141 and 143. The residence time is increased due to the turbulence of the, it is possible to further improve the cooling capacity between the body portion 110 and the cooling fin 130.

또한, 도 6c에서와 같이 바디부(110) 및 냉각핀(130)을 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 신장된 타원 형상으로 구성될 수 있음을 제시한다. 이러한 타원 형상은 제2 방향 냉각공기(F2)가 냉각핀(130)으로 원활하게 유입될 수 있도록 하는 효과가 있다. 제2 방향 냉각공기(F2)는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의해 기울어져 유동하므로, 냉각핀(130)이 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 타원 형상으로 신장되어 있는 경우, 진입이 보다 원활할 것이다. Also, as shown in FIG. 6C, the body 110 and the cooling fins 130 may have an elliptic shape extending in the flow direction of the first direction cooling air F1. The elliptic shape has an effect of allowing the second direction cooling air F2 to smoothly flow into the cooling fin 130. Since the second directional cooling air F2 is inclined and flows by the first directional cooling air F1, when the cooling fins 130 extend in an elliptic shape toward the flow direction of the first directional cooling air F1, Entry will be smoother.

다만 상기 바디부(110) 및 상기 냉각핀(130)이 반드시 상기 형상으로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 일 형태 제시에 불과하다.However, the body 110 and the cooling fin 130 is not necessarily limited to the above shape, but is merely an embodiment of the present invention.

다음 도 6d를 참고하면, 본 발명은 제2 방향 냉각공기(F2)가 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭이 차단되며, 상기 제1 슬리브(31)의 표면방향으로의 흐름이 안내되도록, 상기 에어홀(36)에 배치되는 가이드튜브(190)를 더 포함할 수 있다. Next, referring to FIG. 6D, the second directional cooling air F2 is blocked from interference by the first directional cooling air F1, and the flow in the surface direction of the first sleeve 31 is guided. It may further include a guide tube 190 disposed in the air hole (36).

[제5 실시예][Example 5]

도 7a는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제5 실시예가 연소기상 배치된 상태를 나타낸 측단면도이고, 도 7b는 도 7a에 게시된 냉각유닛의 제1 형태를 나타낸 도면이며, 도 7c는 도 7a에 게시된 냉각유닛의 제2 형태를 나타낸 도면이고, 도 7d는 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제5 실시예에 가이드튜브가 추가 배치된 상태를 나타낸 측단면도이다. FIG. 7A is a side sectional view showing a fifth embodiment of the cooling structure of the combustor of the present invention disposed on the combustor, FIG. 7B is a view showing a first form of the cooling unit posted in FIG. 7A, and FIG. 7C is shown in FIG. FIG. 7D is a side sectional view showing a state in which a guide tube is additionally arranged in a fifth embodiment of the cooling structure of the combustor according to the present invention. FIG.

도 7a를 참고하면, 본 발명인 연소기의 냉각구조의 제5 실시예는 제1 슬리브(31), 제2 슬리브(35) 및 냉각유닛(100)을 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 7A, the fifth embodiment of the cooling structure of the combustor according to the present invention may include a first sleeve 31, a second sleeve 35, and a cooling unit 100.

구체적으로 상기 냉각유닛(100)은 바디부(110), 루프부(160), 제1 홀(161), 제2 홀(163), 곡면부(165) 및 난류발생부(167)를 포함하여 구성될 수 있다. In detail, the cooling unit 100 includes a body part 110, a roof part 160, a first hole 161, a second hole 163, a curved part 165, and a turbulence generating part 167. Can be configured.

상기 루프부(160)은 상기 바디부(110)의 상부를 따라 원주방향으로 배치될 수 있다. 상기 루프부(160)은 상기 바디부(110)의 상부에 용접 접합될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The loop part 160 may be disposed in the circumferential direction along the upper portion of the body part 110. The roof 160 may be welded to the upper portion of the body 110, but is not necessarily limited thereto.

여기서 상기 루프부(160)는 아치 형상으로 이뤄지고, 상기 루프부(160)와 상기 바디부(110)간에는 냉각공기가 소용돌이치며 냉각능력을 향상시키는 난류발생부(167)가 형성될 수 있다. Here, the roof part 160 may be formed in an arch shape, and a turbulence generating part 167 may be formed between the roof part 160 and the body part 110 to swirl the cooling air and improve cooling capacity.

그리고 상기 제1 홀은 상기 루프부의 상부에 원주방향을 따라 복수 개로 배치되고, 제1,2 방향 냉각공기(F1,F2)가 유입되도록 제공될 수 있다. The first holes may be provided in plural in the circumferential direction on the upper part of the loop part, and may be provided to allow the first and second direction cooling air F1 and F2 to flow therein.

상기 제2 홀은 상기 루프부와 상기 바디부간의 경계 부위에 원주방향을 따라 복수 개로 배치되고, 상기 제1 홀로 유입된 제1,2 방향 냉각공기(F1,F2)가 배출되도록 제공될 수 있다. 여기서 상기 제2 홀은 버너 방향(B)측에 배치될 수 있다. The second hole may be provided in plurality in a circumferential direction at a boundary portion between the loop part and the body part, and may be provided to discharge the first and second direction cooling air F1 and F2 introduced into the first hole. . Here, the second hole may be disposed at the burner direction B side.

도 7b 및 도 7c를 참고하면, 상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향을 기준으로 서로 어긋나게 배치될 수 있다. 7B and 7C, the first hole and the second hole may be disposed to be offset from each other based on the flow direction of the first direction cooling air F1.

상기 곡면부는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의해 유동 간섭된 제2 방향 냉각공기(F2)가 상기 제1 홀을 통해 상기 난류 발생부로 원활하게 유입되도록, 상기 제1 홀에서 제1 방향 냉각공기(F1)측에 배치될 수 있다.The curved portion of the first directional cooling air in the first hole so that the second directional cooling air (F2) flow interference interfered by the first directional cooling air (F1) smoothly flows into the turbulence generating unit through the first hole. It may be arranged on the (F1) side.

이때 상기 제1 슬리브(31)의 표면에서 상기 제1 홀(161)의 배치 위치는, 상기 에어홀(36)의 수직선을 기준으로 버너 방향(B)측으로 0~60° 범위내에 배치될 수 있다. 상기 배치 위치는 제1,2 방향 냉각공기의 속도 및 유량, 라이너 및 플로우슬리브의 구조 차이, 연소기의 종류 및 형태 등의 여러 인자들에 따라 가장 최적화된 값으로 달리 결정될 수 있다. In this case, an arrangement position of the first hole 161 on the surface of the first sleeve 31 may be disposed within a range of 0 ° to 60 ° toward the burner direction B based on a vertical line of the air hole 36. . The arrangement position may be differently determined as the most optimized value according to various factors such as the speed and flow rate of the first and second direction cooling air, the difference in the structure of the liner and the flow sleeve, the type and type of the combustor, and the like.

이러한 기울어져 흐르는 정도를 고려하여 상기 제1 홀(161)의 배치는 상기 제1 슬리브(31)상에서 상기 에어홀(36)의 수직선을 기준으로 버너 방향(B)측으로 더 이동하여 배치된다.In consideration of the inclination degree, the first hole 161 is disposed on the first sleeve 31 to be further moved toward the burner direction B with respect to the vertical line of the air hole 36.

이에 따라 도 7a에서와 같이, 상기 에어홀(36)로 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭에 의해 버너 방향(B)측으로 기울어져 흐르게 되고, 그 위치에 상기 제1 홀(161)가 배치되어 있어, 상기 루프부(160)의 제1 홀(161)로 유입되게 된다. Accordingly, as shown in FIG. 7A, the second direction cooling air F2 flowing into the air hole 36 flows inclined toward the burner direction B by the interference caused by the first direction cooling air F1. The first hole 161 is disposed at the position and flows into the first hole 161 of the roof 160.

상기 제1 홀(161)로 유입된 냉각공기는 난류발생부(167)의 내부에서 소용돌이치며 난류를 형성하게 되고, 이러한 난류 유동에 의해 냉각 열전달의 지속시간이 증가하면서 상기 바디부(110)를 통해 상기 라이너를 보다 많이 냉각할 수 있게 된다. Cooling air introduced into the first hole 161 is swirled inside the turbulence generating unit 167 to form turbulent flow, and the duration of the cooling heat transfer is increased by the turbulent flow to move the body part 110. Through this, the liner can be cooled more.

도 7a에서와 같이, 상기 바디부(110)는 상기 제1 슬리브(31)의 삽입홈(31b)에 삽입되어 있는 경우, 냉각열은 라이너의 내측으로 보다 더 깊숙이 전달될 수 있다. As shown in FIG. 7A, when the body part 110 is inserted into the insertion groove 31b of the first sleeve 31, the cooling heat may be transmitted deeper into the liner.

도 7b 및 도 7c를 참고하면, 본 발명인 제1 홀(161)의 여러 형태들이 게시되어 있다. 7B and 7C, various forms of the first hole 161 of the present invention are posted.

상기 제1 홀(161)은 상기 에어홀(36)에 대응되는 형상으로 구성되거나 또는 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 신장되게 구성될 수 있다. The first hole 161 may be configured to have a shape corresponding to the air hole 36 or may be configured to extend toward the flow direction of the first direction cooling air F1.

즉 본 발명에서는 에어홀(36)이 원형이라는 가정하에, 도 7b에서와 같이 제1 홀(161)이 모두 에어홀(36)에 대응되는 형상으로 원 형상으로 구성될 수 있음을 제시한다.That is, in the present invention, assuming that the air hole 36 is circular, as shown in FIG. 7B, all of the first holes 161 may be formed in a circular shape in a shape corresponding to the air hole 36.

또한, 도 7c에서와 같이 제1 홀(161)을 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 신장된 타원 형상으로 구성될 수 있음을 제시한다. 이러한 타원 형상은 제2 방향 냉각공기(F2)가 제1 홀(161)으로 원활하게 유입될 수 있도록 하는 효과가 있다. 제2 방향 냉각공기(F2)는 제1 방향 냉각공기(F1)에 의해 기울어져 유동하므로, 제1 홀(161)이 제1 방향 냉각공기(F1)의 유동방향측으로 타원 형상으로 신장되어 있는 경우, 진입이 보다 원활할 것이다. In addition, as shown in FIG. 7C, the first hole 161 may have an elliptic shape extending toward the flow direction of the first direction cooling air F1. The elliptic shape has an effect of allowing the second direction cooling air F2 to smoothly flow into the first hole 161. Since the second directional cooling air F2 is inclined and flows by the first directional cooling air F1, the first hole 161 extends in an elliptical shape toward the flow direction of the first directional cooling air F1. The entry will be smoother.

다만 상기 제1 홀(161)이 반드시 상기 형상으로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 일 형태 제시에 불과하다.However, the first hole 161 is not necessarily limited to the above shape, but merely an embodiment of the present invention.

상기 제1 홀(161)을 통해 유입된 냉각공기는 난류발생부(167)에서 소용돌이치며 유동하여 바디부(110)를 통해 제1 슬리브(31)에 냉각열을 전달하고, 상기 제1 홀(161)과 어긋나게 배치된 상기 제2 홀(163)을 통해 다시 버너방향(B)으로 유동하게 된다. The cooling air introduced through the first hole 161 flows by swirling in the turbulence generating unit 167 to transfer cooling heat to the first sleeve 31 through the body part 110, and the first hole ( It flows again in the burner direction B through the second hole 163 disposed to be offset from 161.

제1 홀(161)과 제2 홀(163)의 어긋난 배치를 통해 난류발생부(167)에서의 냉각공기의 잔류시간이 늘어나 냉각열 전달 시간은 그 만큼 증가하게 되고, 냉각능력 또한 향상되게 된다. The displaced arrangement of the first hole 161 and the second hole 163 increases the remaining time of the cooling air in the turbulence generating unit 167, thereby increasing the cooling heat transfer time and increasing the cooling capacity. .

다음 도 7d를 참고하면, 본 발명은 제2 방향 냉각공기(F2)가 제1 방향 냉각공기(F1)에 의한 간섭이 차단되며, 상기 제1 슬리브(31)의 표면방향으로의 흐름이 안내되도록, 상기 에어홀(36)에 배치되는 가이드튜브(190)를 더 포함할 수 있다. Next, referring to FIG. 7D, the second directional cooling air F2 is blocked from interference by the first directional cooling air F1, and the flow in the surface direction of the first sleeve 31 is guided. It may further include a guide tube 190 disposed in the air hole (36).

이 경우 상기 제1 슬리브(31) 표면상에서의 상기 제1 홀(161)의 배치 위치는 상기 에어홀(36)의 바로 아래일 수 있으며, 버너 방향(B) 기준으로 배치 이격 각도는 0°일 수 있다. 이 경우 제1 홀(161)의 크기는 에어홀(36)의 크기에 대응되도록 확대될 수 있다. In this case, the arrangement position of the first hole 161 on the surface of the first sleeve 31 may be directly below the air hole 36, and the arrangement separation angle based on the burner direction B may be 0 °. Can be. In this case, the size of the first hole 161 may be enlarged to correspond to the size of the air hole 36.

한편, 본 발명인 연소기는 도 2를 참고하면, 연소실(31a)을 형성하는 제1 슬리브(31)와, 상기 제1 슬리브(31)와 냉각공기 유로(32)를 형성하도록, 상기 제1 슬리브(31)와 일정 간격이 이격되어 감싸며 배치되고, 제2 방향 냉각공기(F2)가 유입되는 복수의 에어홀(36)이 표면을 따라 형성된 제2 슬리브(35)와, 상기 제1 슬리브(31)의 표면에서, 상기 복수의 에어홀(36)로부터 유입되는 제2 방향 냉각공기(F2)가 상기 제1 슬리브(31)의 표면을 따라 흐르는 제2 방향 냉각공기(F1)에 의해 간섭된 유동방향의 대응되는 위치에 배치되는 상기 냉각유닛(100) 및 상기 연소실(31a)에서 연료와 공기를 연소하는 버너(10a)를 포함하여 구성될 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 2, the combustor according to the present invention may include the first sleeve 31 forming the combustion chamber 31a, the first sleeve 31, and the cooling air flow path 32. The second sleeve 35 and the first sleeve 31 are disposed to be spaced apart from each other at a predetermined distance from each other and have a plurality of air holes 36 through which the second directional cooling air F2 flows. In the surface of the flow direction, the second direction cooling air (F2) flowing from the plurality of air holes 36, the flow direction interfered by the second direction cooling air (F1) flowing along the surface of the first sleeve 31 It may be configured to include a burner (10a) for burning fuel and air in the cooling unit 100 and the combustion chamber (31a) disposed at a corresponding position of.

그리고 본 발명인 가스터빈은 도 1를 참고하면, 케이싱(2)과, 상기 케이싱(2)의 내부에 배치되고 유입된 공기를 압축하는 압축기 섹션(4)과, 상기 케이싱(2) 내부에서 상기 압축기 섹션(4)과 연결되며 배치되고, 압축된 공기를 연소하는 상기 연소기(10)와, 상기 케이싱(2) 내부에서 상기 연소기(10)와 연결되며 배치되고, 연소된 공기를 이용하여 동력을 생산하는 터빈 섹션(6) 및 상기 케이싱(2) 내부에서 상기 터빈 섹션(6)과 연결되며 배치되고, 공기를 외부로 배출하는 디퓨져(7)를 포함하여 구성될 수 있다. In addition, referring to FIG. 1, the gas turbine of the present invention includes a casing 2, a compressor section 4 configured to compress air introduced into the casing 2, and the compressor inside the casing 2. The combustor 10, which is arranged and connected to the section 4, burns the compressed air, and is connected to and arranged in the casing 2, which is connected to the combustor 10, to produce power using the combusted air. The turbine section 6 and the casing 2 may be connected to the turbine section 6 and disposed therein, and may include a diffuser 7 for discharging air to the outside.

이상의 사항은 연소기의 냉각구조 및 이를 포함하는 연소기 및 가스터빈의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.The foregoing merely illustrates specific embodiments of the combustion structure of the combustor and the combustor and gas turbine including the same.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be substituted and modified in various forms without departing from the spirit of the present invention as set forth in the claims below. do.

31:제1 슬리브(라이너)
31a:연소실
31b:삽입홈
32:냉각공기 유로
35:제2 슬리브(플로우 슬리브)
36:에어홀
100:냉각유닛
110:바디부
112:난류유동부
120:냉각홈
121:제1 경사면
122:제2 경사면
123:제3 경사면
124:경사부
130:냉각핀
141:전단핀
142:중단핀
142a:제4 경사면
143:후단핀
143a:제5 경사면
150:사이드패스
151,152,153:제1,2,3 사이드패스
160:루프부
161:제1 홀
163:제2 홀
165:곡면부
167:난류발생부
190:가이드튜브
F1:제1 방향 냉각공기(압축공기)
F2:제2 방향 냉각공기(방사방향 냉각공기)
B:버너 방향
31: First sleeve (liner)
31a: combustion chamber
31b: Inset groove
32: cooling air flow path
35: second sleeve (flow sleeve)
36: air hall
100: cooling unit
110: Body part
112: turbulent flow
120: cooling groove
121: The first slope
122: second inclined surface
123: third slope
124: slope
130: cooling fin
141: shear pin
142: middle pin
142a: fourth slope
143: trailing pin
143a: fifth slope
150: side pass
151,152,153: 1st, 2nd, 3rd side pass
160: loop part
161: The first hall
163: The second hall
165: curved surface
167: turbulence generation unit
190: Guide tube
F1: First direction cooling air (compressed air)
F2: Second direction cooling air (radial cooling air)
B: Burner Direction

Claims

A first sleeve forming a combustion chamber;
A second sleeve disposed to surround the first sleeve and spaced apart from the first sleeve to form a cooling air flow path, and a plurality of air holes along the surface of which a plurality of air holes into which the second direction cooling air F2 flows is formed; And
On the surface of the first sleeve, the second direction cooling air (F2) flowing from the plurality of air holes corresponding to the flow direction interfered by the first direction cooling air (F1) flowing along the surface of the first sleeve Includes; ring-shaped cooling unit disposed along the circumferential direction at the position
The cooling unit,
A ring-shaped body portion disposed along the circumferential direction on the surface of the first sleeve; And
And cooling grooves formed in the body portion such that first and second directions of cooling air (F1, F2) form turbulent flow in the body portion to increase the cooling capacity for the combustor.
The inclined portion is formed in the burner direction (B) side of the cooling groove,
The cooling groove is arranged in a plurality of rows along the flow direction of the first direction cooling air (F1) in the body portion, the inclination angle of each inclined surface formed in the cooling groove arranged in the plurality of rows is configured differently,
Cooling structure of the combustor, characterized in that the inclination angle of each inclined surface formed in the plurality of rows of cooling grooves increases in the burner direction (B).

delete

The method of claim 1,
The cooling groove is configured to have a shape corresponding to the air hole or the cooling structure of the combustor, characterized in that configured to extend in the flow direction side of the first direction cooling air (F1).

delete

A first sleeve forming a combustion chamber;
A second sleeve disposed to surround the first sleeve and spaced apart from the first sleeve to form a cooling air flow path, and a plurality of air holes along the surface of which a plurality of air holes into which the second direction cooling air F2 flows is formed; And
On the surface of the first sleeve, the second direction cooling air (F2) flowing from the plurality of air holes corresponding to the flow direction interfered by the first direction cooling air (F1) flowing along the surface of the first sleeve Includes; ring-shaped cooling unit disposed along the circumferential direction at the position
The cooling unit,
A ring-shaped body portion disposed along the circumferential direction on the surface of the first sleeve; And
And first and second cooling air (F1, F2) to form turbulence on the surface of the body portion to increase the cooling capacity for the combustor; cooling fins formed in the body portion;
The cooling fin is configured in a shape corresponding to the air hole or the cooling structure of the combustor, characterized in that configured to extend in the flow direction side of the first direction cooling air (F1).

delete

The method of claim 7, wherein
The cooling fins,
Shear pins disposed on the inflow direction side of the first direction cooling air (F1) on the surface of the body portion;
A rear end pin disposed on a burner direction (B) side from the surface of the body portion; And
A stop pin disposed between the front end pin and the rear end pin on the body portion;
Cooling structure of the combustor comprising a.

The method of claim 9,
Cooling structure of the combustor, characterized in that the inclined surface is formed in the flow direction side of the first direction cooling air (F1) at least one of the middle pin or the rear end pin.

The method of claim 10,
Cooling structure of the combustor, characterized in that each inclined surface is formed on the stop pin and the rear end pin, the inclination angle of each inclined surface is different.

The method of claim 11,
Cooling structure of the combustor, characterized in that the inclination angle of each inclined surface formed in the stop pin and the rear end pin increases toward the burner direction (B).

The method of claim 12,
Cooling structure of the combustor, characterized in that; at least one of the front end pin, the middle pin or the rear end pin is a side pass through which the first direction cooling air (F1) flows.

The method of claim 13,
Each side path is formed in the front end pin, the stop pin and the rear end pin, and each side path is arranged to be offset from each other based on the flow direction of the first direction cooling air (F1).

The method of claim 14,
The shear pin is formed along a portion of the circumference of the body portion, and the turbulent flow portion in which the cooling capacity of the combustor is increased by swirling the first and second direction cooling air (F1, F2) between the shear pin and the stop pin. Cooling structure of the combustor, characterized in that is formed.

A first sleeve forming a combustion chamber;
A second sleeve disposed to surround the first sleeve and spaced apart from the first sleeve to form a cooling air flow path, and a plurality of air holes along the surface of which a plurality of air holes into which the second direction cooling air F2 flows is formed; And
On the surface of the first sleeve, the second direction cooling air (F2) flowing from the plurality of air holes corresponding to the flow direction interfered by the first direction cooling air (F1) flowing along the surface of the first sleeve Includes; ring-shaped cooling unit disposed along the circumferential direction at the position
The cooling unit,
A ring-shaped body portion disposed along the circumferential direction on the surface of the first sleeve; And
A loop part disposed circumferentially along an upper portion of the body part;
Cooling structure of the combustor comprising a.

The method of claim 16,
The cooling unit,
And a plurality of first holes disposed in the circumferential direction on the upper part of the loop part and into which first and second directional cooling air (F1, F2) flows.

The method of claim 17,
The cooling unit,
And a plurality of second holes disposed in a circumferential direction at a boundary portion between the loop part and the body part and discharging first and second direction cooling air (F1, F2) introduced into the first hole. Cooling structure of the combustor characterized in that.

The method of claim 18,
The second hole is a cooling structure of the combustor, characterized in that disposed in the burner direction (B) side.

The method of claim 19,
The first hole and the second hole is a cooling structure of the combustor, characterized in that arranged to be offset from each other based on the flow direction of the first direction cooling air (F1).

The method of claim 20,
The loop portion is formed in an arc shape, the turbulence generating portion to improve the cooling capacity by swirling the cooling air between the loop portion and the body portion; the cooling structure of the combustor.

The method of claim 21,
The first directional cooling air F1 at the first hole such that the second directional cooling air F2 flow-interfered by the first directional cooling air F1 flows smoothly into the turbulence generator through the first hole. Cooling structure of the combustor, characterized in that the curved portion; is formed on the side.

The method of claim 1,
The arrangement position of the cooling unit on the surface of the first sleeve, the cooling structure of the combustor, characterized in that in the range of 0 ~ 60 ° toward the burner direction (B) side with respect to the vertical line of the air hole.

The method of claim 1,
The cooling unit is a cooling structure of the combustor, characterized in that made of a material having a higher thermal conductivity than the first sleeve.

The method of claim 1,
And a guide tube disposed in the air hole such that the second direction cooling air F2 is interrupted by the first direction cooling air F1 and the flow in the surface direction of the first sleeve is guided. Cooling structure of the combustor, characterized in that.

A first sleeve forming a combustion chamber;
A second sleeve disposed to surround the first sleeve and spaced apart from the first sleeve to form a cooling air flow path, and a plurality of air holes along the surface of which a plurality of air holes into which the second direction cooling air F2 flows is formed;
In the surface of the first sleeve, the second direction cooling air (F2) flowing from the plurality of air holes corresponding to the flow direction interfered by the second direction cooling air (F1) flowing along the surface of the first sleeve The cooling unit according to any one of claims 1, 7, or 16 disposed in the circumferential direction at the position; And
A burner for burning fuel and air in the combustion chamber;
Combustor comprising a.

Casing;
A compressor section disposed inside the casing and compressing the introduced air;
A combustor of claim 26 connected to the compressor section within the casing and combusting compressed air;
A turbine section disposed in the casing, connected to the combustor, the turbine section generating power using the combusted air; And
A diffuser disposed in the casing and connected to the turbine section and discharging air to the outside;
Gas turbine comprising a.