KR102111139B1 - 냉각통로의 소음완화 구조 및 이를 포함하는 가스터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각통로의 소음완화 구조 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로, 케이싱에서 압축기 섹션과 연결되는 제1 유로와, 상기 제1 유로와 연결되고, 케이싱의 내부에 배치되는 캐비티와, 상기 캐비티와 연결되고, 케이싱에서 터빈 섹션과 연결되는 제2 유로 및 상기 캐비티의 내부에 배치되고, 상기 제1 유로에서 유입되어 상기 캐비티의 내부를 통과하고 상기 제2 유로로 유출되는 유체에서 발생되는 소음을 완화토록 제공되는 소음완화수단을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

냉각통로의 소음완화 구조 및 이를 포함하는 가스터빈{Noise reduction structure of cooling passages and gas turbine including the same}

본 발명은 냉각통로의 소음완화 구조 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기 섹션에서 터빈 섹션으로 일부 작동유체를 우회 유동시킬 때, 발생되는 소음을 완화하기 위해 우회 냉각통로상에 배치되는 소음완화 구조에 관한 것이다.

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.

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.

가스터빈에서는 터빈 섹션이 압축기 섹션에 비해 상대적으로 고온 환경에서 작동된다. 따라서 터빈 섹션의 냉각은 압축기 섹션에 비해 더 요구되며, 이때 압축기 섹션에서 상대적으로 낮은 온도인 작동유체의 일부를 우회시켜, 터빈 섹션으로 보내어, 터빈 섹션을 냉각시키기도 한다.

도 1에는 종래 압축기 섹션(4)의 케이싱(2)에 형성된 우회 냉각통로의 일부를 나타낸다. 압축기 섹션(4)의 작동유체 일부는 유입구(11)를 통해 캐비티(cavity;12) 내부로 유입된다. 캐비티(12)는 작동유체를 일시적으로 모으는 공간이다. 그리고 작동유체는 캐비티(12)를 통과한 후, 터빈 섹션과 연결된 유출구(13) 방향으로 유동하게 된다.

이때, 작동유체는 고속으로 캐비티(12) 내부로 유입되므로, 캐비티(12) 내부에서 큰 소음이 발생되는 문제가 생긴다.

유럽특허 등록번호:EP 1998003 A2

본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 압축기 섹션에서 터빈 섹션으로 일부 작동유체를 우회 유동시킬 때, 발생되는 소음을 완화하는 소음완화 구조를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 냉각통로의 소음완화 구조에 관한 것으로, 케이싱에서 압축기 섹션과 연결되는 제1 유로;와, 상기 제1 유로와 연결되고, 케이싱의 내부에 배치되는 캐비티; 및, 상기 캐비티와 연결되고, 케이싱에서 터빈 섹션과 연결되는 제2 유로;가 제공되고, 상기 캐비티의 내부에 배치되고, 상기 제1 유로에서 유입되어 상기 캐비티의 내부를 통과하고 상기 제2 유로로 유출되는 유체에서 발생되는 소음을 완화토록 제공되는 소음완화수단;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 소음완화수단은, 상기 캐비티의 내면에 함몰된 형태로 형성되고 복수개가 배치되는 함몰부를 포함하되, 상기 함몰부는 라운딩 형상으로 처리될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 소음완화수단은, 상기 복수개의 함몰부 내부에 배치되는 충전부재를 포함하되, 상기 충전부재는 소음을 흡수하도록 섬유재질일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 소음완화수단은, 상기 캐비티의 내면에 배치되고, 물결 무늬 형상으로 형성되는 요철부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 소음완화수단은, 상기 캐비티의 내면에 배치되고, 유체의 소음을 흡수하도록 섬유재질의 소음흡수패드를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 소음흡수패드에는 복수개의 패드홀이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 소음완화수단은, 상기 캐비티의 내부에서 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 사이에 배치되고, 유체가 통과하는 유동홀과 유체의 소음을 완화하도록 라운딩 형상으로 처리된 판홈이 형성된 소음흡수판을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 판홈의 내부에는 유체의 소음을 흡수하도록 섬유재질의 충전부재가 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 소음완화수단은, 상기 캐비티의 내면에 돌기된 형태로 복수개가 배치되고, 유체의 소음을 흡수하도록 섬유재질로 된 라운딩 형상의 소음흡수돌기를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 소음흡수돌기의 표면에는 유체의 소음을 완화하도록 복수개의 돌기홈이 형성될 수 있다.

본 발명인 가스터빈은, 냉각통로의 소음완화구조가 배치된 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 배치되고 유입된 공기를 압축하는 압축기 섹션; 상기 케이싱 내부에서 상기 압축기 섹션과 연결되며 배치되고, 압축된 공기를 연소하는 연소기; 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 디퓨져;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 압축기 섹션에서 터빈 섹션으로 이어지는 냉각통로의 캐비티상에 다공성 부재, 섬유재질 등의 소음완화 구조를 설계함으로써, 우회하는 작동유체에 의한 소음발생을 완화하는 특징이 있다.

도 1은 종래 냉각통로의 캐비티를 나타낸 도면.
도 2는 가스터빈의 일반구조를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명인 소음완화 구조에 대한 제1 실시예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명인 소음완화 구조에 대한 제2 실시예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명인 소음완화 구조에 대한 제3 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명인 소음완화 구조에 대한 제4 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명인 소음완화 구조에 대한 제5 실시예를 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 냉각통로의 소음완화 구조 및 이를 포함하는 가스터빈의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 대한 설명에 앞서 가스터빈(1)의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 2을 참조하면, 가스터빈은 기본적으로 외관을 형성하는 케이싱(casing;2), 공기를 압축하는 압축기 섹션(compressor section;4), 공기를 연소하는 연소기(combuster;5), 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.

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.

공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 케이싱(2)의 전방에 압축기 섹션(4)이 위치하고, 후방에 터빈 섹션(6)이 구비된다.

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.

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.

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.

상기 압축기 로터 디스크(4a)의 외주면에는 복수 개의 블레이드(blade;100)(또는 bucket으로 지칭)가 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 블레이드(4b)은 도브 테일부(미도시)를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크(4a)에 체결된다.

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.

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.

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.

상기 타이로드(3a)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도면에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다.

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.

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.

상기 연소기(5)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압 연소과정으로 연소기(5) 및 터빈 섹션(6)의 부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.

가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기(5)은 셀 형태로 형성되는 케이싱(2) 내에 다수가 배열될 수 있다.

한편, 일반적으로 터빈 섹션(6)에서는 연소기(5)에서 나온 고온, 고압의 연소가스가 팽창하면서 터빈 섹션(6)의 회전날개에 충동, 반동력을 주어 기계적인 에너지로 변환한다.

터빈 섹션(6)에서 얻은 기계적 에너지는 압축기 섹션(4)에서 공기를 압축하는데 필요한 에너지로 공급되며 나머지는 발전기를 구동하는데 이용되어 전력을 생산하게 된다.

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.

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.

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.

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.

상기와 같은 구조를 갖는 가스터빈에 있어서, 유입된 공기는 압축기 섹션(4)에서 압축되고, 연소기(5)에서 연소된 후, 터빈 섹션(6)로 이동되어 발전 구동하고, 디퓨저(7)을 통해 대기중으로 배출된다.

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.

가스터빈에 대한 일반적인 한 형태의 구조는 상기와 같으며, 이하에서는 이러한 가스터빈에 적용되는 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명인 소음완화 구조에 대한 제1 실시예를 나타낸 도면이다.

도 3를 참고하면, 본 발명인 소음완화 구조는 케이싱에서 압축기 섹션과 연결되는 제1 유로(11)와, 상기 제1 유로(11)와 연결되고, 케이싱의 내부에 배치되는 캐비티(12) 및, 상기 캐비티(12)와 연결되고, 케이싱에서 터빈 섹션과 연결되는 제2 유로(13)가 제공되고, 상기 캐비티(12)의 내부에 배치되고, 상기 제1 유로(11)에서 유입되어 상기 캐비티(12)의 내부를 통과하고 상기 제2 유로(13)로 유출되는 유체에서 발생되는 소음을 완화토록 제공되는 소음완화수단(20)을 포함할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에서는 상기 소음완화수단(20)은 함몰부(21) 및 충전부재(60)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 함몰부(21)는 상기 캐비티(12)의 내면에 함몰된 형태로 형성되고, 복수개가 배치될 수 있다. 상기 함몰부(21)의 내부는 라운딩 형상으로 처리될 수 있다.

즉 상기 캐비티(12)의 내면에는 복수개의 홈 형상의 함몰부(21)가 형성되어 있으며, 상기 함몰부(21)의 내부에서 소음이 가진 음향에너지는 열에너지로 변환되며, 소음은 완화되게 된다.

다음 상기 충전부재(60)는 상기 복수개의 함몰부(21)의 내부에 배치되고, 소음을 흡수하도록 섬유재질로 구현될 수 있다. 상기 캐비티(12)의 내부로 유입되는 유체에서 발생되는 소음은 상기 충전부재(60)에서 흡수되며 완화되게 된다. 상기 충전부재(60)는 글라스 울(glass wool), 락 울(rock wool), 슬래그 울(slag wool) 등일 수 있다.

일반적으로 음파가 매질을 통과할 때, 반사와 투과 이외에 일부는 매질 내에서 음향 에너지가 다른 에너지로 변환되는데, 이를 '흡음'이라고 한다. 여기서 상기 복수의 함몰부(21) 또는 상기 섬유재질의 충전부재(60)와 같은 다공성 물질의 미세한 공간을 음파가 통과할 때, 마찰에 의해 음향에너지가 열에너지로 변환된다.

특히 라운딩 형상의 함몰부(21)는 공명현상을 일으켜 앞서 언급한 음향 에너지가 열에너지로 변환되며 소리가 흡음되도록 하는 원리를 이용한다.

그리고 섬유재질의 충전부재(60)는 표면과 내부에 미세한 구멍이 있는 재료로서, 흡음재의 기능을 한다. 다공성 흡음재의 좁은 틈 사이를 지나는 동안 주위 섬유질과의 마찰이나 점섬 저항 등으로 인해 음향에너지의 일부가 열에너지로 변환되며 흡음되게 된다. 상기 충전부재(60)는 사용용도 및 해당 소음 주파수에 맞게 다른 재질로도 선택될 수 있다.

즉 본 발명의 제1 실시예에서는 상기 함몰부(21)의 내부에 소음의 음향에너지가 열에너지로 변환되며 소음이 완화되고, 동시에 상기 충전부재(60)에서 소음이 흡수되므로, 소음 완화 효과를 향상시킬 수 있다.

다음 도 4는 본 발명인 소음완화 구조에 대한 제2 실시예를 나타낸 도면이다.

도 4를 참고하면, 본 발명인 소음완화 구조는 케이싱에서 압축기 섹션과 연결되는 제1 유로(11)와, 상기 제1 유로(11)와 연결되고, 케이싱의 내부에 배치되는 캐비티(12) 및, 상기 캐비티(12)와 연결되고, 케이싱에서 터빈 섹션과 연결되는 제2 유로(13)가 제공되고, 상기 캐비티(12)의 내부에 배치되고, 상기 제1 유로(11)에서 유입되어 상기 캐비티(12)의 내부를 통과하고 상기 제2 유로(13)로 유출되는 유체에서 발생되는 소음을 완화토록 제공되는 소음완화수단(20)을 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에서는 상기 소음완화수단(20)은 상기 캐비티(12)의 내면에 배치되고 물결 무늬 형상으로 형성된 요철부재(23)를 포함할 수 있다.

상기 캐비티(12)의 내부로 유입되는 유체에서 발생되는 소음의 음향에너지는 상기 요철부재(23)의 물결 무늬 사이의 공간에서 열에너지로 변환되며 소음이 완화되게 된다.

이때 소음 완화 효과를 높이기 위해 상기 요철부재(23)는 섬유재질일 수 있으며, 이 경우 물결 무늬 사이의 공간에서의 소음 완화와 함께, 요철부재(23) 자체가 소음을 흡수하므로 소음 완화 효과를 높일 수 있다. 상기 요철부재(23)는 글라스 울(glass wool), 락 울(rock wool), 슬래그 울(slag wool) 등일 수 있다.

다음 도 5는 본 발명인 소음완화 구조에 대한 제3 실시예를 나타낸 도면이다.

도 5를 참고하면, 본 발명인 소음완화 구조는 케이싱에서 압축기 섹션과 연결되는 제1 유로(11)와, 상기 제1 유로(11)와 연결되고, 케이싱의 내부에 배치되는 캐비티(12) 및, 상기 캐비티(12)와 연결되고, 케이싱에서 터빈 섹션과 연결되는 제2 유로(13)가 제공되고, 상기 캐비티(12)의 내부에 배치되고, 상기 제1 유로(11)에서 유입되어 상기 캐비티(12)의 내부를 통과하고 상기 제2 유로(13)로 유출되는 유체에서 발생되는 소음을 완화토록 제공되는 소음완화수단(20)을 포함할 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에서는 상기 소음완화수단(20)은 함몰부(21) 및 소음흡수패드(30)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 함몰부(21)는 상기 캐비티(12)의 내면에 함몰된 형태로 형성되고, 복수개가 배치될 수 있다. 상기 함몰부(21)의 내부는 라운딩 형상으로 처리될 수 있다.

즉 상기 캐비티(12)의 내면에는 복수개의 홈 형상의 함몰부(21)가 형성되어 있으며, 상기 함몰부(21)의 내부에서 소음이 가진 음향에너지는 열에너지로 변환되며, 소음은 완화되게 된다.

다음 상기 소음흡수패드(30)는 상기 캐비티(12)의 내면에서 상기 함몰부(21)의 상부에 배치되고, 유체의 소음을 흡수하도록 섬유재질로 구성될 수 있다. 상기 소음흡수패드(30)는 상기 캐비티(12)의 내면 전체에 도포되며 배치될 수 있다. 그리고 상기 소음흡수패드(30)에는 복수개의 패드홀(31)이 형성될 수 있다. 상기 소음흡수패드(30)는 글라스 울(glass wool), 락 울(rock wool), 슬래그 울(slag wool) 등일 수 있다.

상기 캐비티(12)의 내부로 유입된 유체에서 발생되는 소음은 섬유재질인 상기 소음흡수패드(30)에서 일부가 흡수되고, 또한 소음은 상기 패드홀(31)로 유입되면서, 1차적으로 음향에너지가 열에너지로 변환되며 감소하게 되고, 2차적으로 상기 함몰부(21)의 내부에서 다시 음향에너지가 재차 열에너지로 변환되며 추가적인 감소를 하게 된다.

이러한 단계적인 음향에너지의 열에너지 변환을 통해 본 발명의 제3 실시예에서는 소음 완화 효과를 보다 향상시킬 수 있다.

다음 도 6은 본 발명인 소음완화 구조에 대한 제4 실시예를 나타낸 도면이다.

도 6를 참고하면, 본 발명인 소음완화 구조는 케이싱에서 압축기 섹션과 연결되는 제1 유로(11)와, 상기 제1 유로(11)와 연결되고, 케이싱의 내부에 배치되는 캐비티(12) 및, 상기 캐비티(12)와 연결되고, 케이싱에서 터빈 섹션과 연결되는 제2 유로(13)가 제공되고, 상기 캐비티(12)의 내부에 배치되고, 상기 제1 유로(11)에서 유입되어 상기 캐비티(12)의 내부를 통과하고 상기 제2 유로(13)로 유출되는 유체에서 발생되는 소음을 완화토록 제공되는 소음완화수단(20)을 포함할 수 있다.

본 발명의 제4 실시예에서는 상기 소음완화수단(20)은 함몰부(21), 충전부재(60) 및 소음흡수판(40)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 함몰부(21)는 상기 캐비티(12)의 내면에 함몰된 형태로 형성되고, 복수개가 배치될 수 있다. 상기 함몰부(21)의 내부는 라운딩 형상으로 처리될 수 있다.

즉 상기 캐비티(12)의 내면에는 복수개의 홈 형상의 함몰부(21)가 형성되어 있으며, 상기 함몰부(21)의 내부에서 소음이 가진 음향에너지는 열에너지로 변환되며, 소음은 완화되게 된다.

다음 상기 충전부재(60)는 상기 복수개의 함몰부(21)의 내부에 배치되고, 소음을 흡수하도록 섬유재질로 구현될 수 있다. 상기 캐비티(12)의 내부로 유입되는 유체에서 발생되는 소음은 상기 충전부재(60)에서 흡수되며 완화되게 된다. 상기 충전부재(60)는 글라스 울(glass wool), 락 울(rock wool), 슬래그 울(slag wool) 등일 수 있다.

그리고 상기 소음흡수판(40)은 상기 캐비티(12)의 내부에서 상기 제1 유로(11)와 상기 제2 유로(13) 사이에 배치될 수 있다.

상기 소음흡수판(40)에는 유체가 통과하는 복수개의 유동홀(41)이 형성될 수 있으며, 상기 유동홀(41)을 통과하는 유체의 소음을 완화되도록 상기 소음흡수판(40)에는 복수개의 판홈(42)이 형성될 수 있다.

여기서 판홈(42)은 라운딩 형상으로 처리될 수 있으며, 상기 판홈(42)의 내부에는 유체의 소음을 흡수하도록 섬유재질의 충전부재(미도시)이 배치될 수 있다.

즉 유체는 제1 유로(11)에서 제2 유로(13)로 흐를 때, 상기 소음흡수판(40)의 유동홀(41)을 통과하게 된다. 이때 상기 소음흡수판(40)에 형성된 복수개의 판홈(42)의 내부에서 유체의 소음은 음향에너지가 열에너지로 변환되어 소멸하게 된다. 이때 판홈(42)의 내부에 충전부재(미도시)이 배치되어 있는 경우에는 충전부재(미도시)에서 소음이 흡수되어 소음 완화 효과를 향상시킬 수 있게 된다.

즉 본 발명의 제4 실시예에서는 상기 함몰부(21)의 내부와 상기 판홈(42)의 내부에서 유체 소음의 음향에너지가 열에너지로 변환되며 소음이 완화되고, 동시에 상기 충전부재(60)에서 소음이 흡수되므로, 소음 완화 효과를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

다음 도 7은 본 발명인 소음완화 구조에 대한 제5 실시예를 나타낸 도면이다.

도 7를 참고하면, 본 발명인 소음완화 구조는 케이싱에서 압축기 섹션과 연결되는 제1 유로(11)와, 상기 제1 유로(11)와 연결되고, 케이싱의 내부에 배치되는 캐비티(12) 및, 상기 캐비티(12)와 연결되고, 케이싱에서 터빈 섹션과 연결되는 제2 유로(13)가 제공되고, 상기 캐비티(12)의 내부에 배치되고, 상기 제1 유로(11)에서 유입되어 상기 캐비티(12)의 내부를 통과하고 상기 제2 유로(13)로 유출되는 유체에서 발생되는 소음을 완화토록 제공되는 소음완화수단(20)을 포함할 수 있다.

본 발명의 제5 실시예에서는 상기 소음완화수단(20)은 함몰부(21), 충전부재(60) 및 소음흡수돌기(50)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 함몰부(21)는 상기 캐비티(12)의 내면에 함몰된 형태로 형성되고, 복수개가 배치될 수 있다. 상기 함몰부(21)의 내부는 라운딩 형상으로 처리될 수 있다.

즉 상기 캐비티(12)의 내면에는 복수개의 홈 형상의 함몰부(21)가 형성되어 있으며, 상기 함몰부(21)의 내부에서 소음이 가진 음향에너지는 열에너지로 변환되며, 소음은 완화되게 된다.

다음 상기 충전부재(60)는 상기 복수개의 함몰부(21)의 내부에 배치되고, 소음을 흡수하도록 섬유재질로 구현될 수 있다. 상기 캐비티(12)의 내부로 유입되는 유체에서 발생되는 소음은 상기 충전부재(60)에서 흡수되며 완화되게 된다. 상기 충전부재(60)는 글라스 울(glass wool), 락 울(rock wool), 슬래그 울(slag wool) 등일 수 있다.

그리고 상기 소음흡수돌기(50)는 상기 캐비티(12)의 내면에 돌기된 형태로 복수개가 배치되고, 유체의 소음을 흡수하도록 섬유재질로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 소음흡수돌기(50)는 상기 캐비티(12)의 내면에서 상기 함몰부(21)가 교대로 배치될 수 있다. 상기 소음흡수돌기(50)는 글라스 울(glass wool), 락 울(rock wool), 슬래그 울(slag wool) 등일 수 있다.

또한 상기 소음흡수돌기(50)는 반구 형상으로 처리될 수 있으며, 상기 소음흡수돌기(50)의 표면에는 유체의 소음을 완화하도록 복수개의 돌기홈(51)이 형성될 수 있다.

상기 캐비티(12)의 내부로 유입된 유체의 소음은 섬유재질로 된 소음흡수돌기(50)에서 일부가 흡수되게 된다. 그리고 소음흡수돌기(50)의 표면에 형성된 복수개의 돌기홈(51)의 내부로 유입되어 유체의 소음은 음향에너지가 열에너지로 변환되어 소멸하게 된다.

본 발명의 제5 실시예에서는 상기 함몰부(21)의 내부 및 상기 돌기홈(51)의 내부에서 유체 소음의 음향에너지가 열에너지로 변환되며 소음이 완화되고, 동시에 상기 충전부재(60) 및 상기 소음흡수돌기(50)에서 소음이 흡수되므로, 소음 완화 효과는 높아지게 된다.

이상의 사항은 냉각통로의 소음완화 구조 및 이를 포함하는 가스터빈의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.

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.

11:제1 유로 12:캐비티
13:제2 유로
20:소음완화수단 21:함몰부
23:요철부재 30:소음흡수패드
31:패드홀 40:소음흡수판
41:유동홀 42:판홈
50:소음흡수돌기 51:돌기홈
60:충전부재

Claims (11)

1. 케이싱에서 압축기 섹션과 연결되는 제1 유로;와, 상기 제1 유로와 연결되고, 케이싱의 내부에 배치되는 캐비티; 및, 상기 캐비티와 연결되고, 케이싱에서 터빈 섹션과 연결되는 제2 유로;가 제공되고,
   상기 캐비티의 내부에 배치되고, 상기 제1 유로에서 유입되어 상기 캐비티의 내부를 통과하고 상기 제2 유로로 유출되는 유체에서 발생되는 소음을 완화토록 제공되는 소음완화수단;
   을 포함하되,
   상기 소음완화수단은,
   상기 캐비티의 내면에 함몰된 형태로 형성되고 복수개가 배치되는 함몰부를 포함하되, 상기 함몰부는 라운딩 형상으로 처리되고, 상기 복수개의 함몰부 내부에 배치되는 충전부재를 포함하되, 상기 충전부재는 소음을 흡수하도록 섬유재질이고,
   상기 복수의 함몰부 또는 상기 섬유재질의 충전부재와 같은 다공성 물질의 미세한 공간을 음파가 통과할 때, 마찰에 의해 음향에너지가 열에너지로 변환되고,
   상기 라운딩 형상의 함몰부는 공명현상을 일으켜 음향 에너지가 열에너지로 변환되며 소리가 흡음되도록 하고,
   상기 섬유재질의 충전부재는 표면과 내부에 미세한 구멍이 있는 재료이고, 소음이 다공성 흡음재의 좁은 틈 사이를 지나는 동안 주위 섬유질과의 마찰이나 점섬 저항으로 인해 음향에너지의 일부가 열에너지로 변환되며 흡음되는 것을 특징으로 하는 냉각통로의 소음완화구조.
   
2. 삭제
3. 삭제
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5. 케이싱에서 압축기 섹션과 연결되는 제1 유로;와, 상기 제1 유로와 연결되고, 케이싱의 내부에 배치되는 캐비티; 및, 상기 캐비티와 연결되고, 케이싱에서 터빈 섹션과 연결되는 제2 유로;가 제공되고,
   상기 캐비티의 내부에 배치되고, 상기 제1 유로에서 유입되어 상기 캐비티의 내부를 통과하고 상기 제2 유로로 유출되는 유체에서 발생되는 소음을 완화토록 제공되는 소음완화수단;
   을 포함하되,
   상기 소음완화수단은,
   상기 캐비티의 내면에 함몰된 형태로 형성되고 복수개가 배치되는 함몰부를 포함하되, 상기 함몰부는 라운딩 형상으로 처리되고,
   상기 캐비티의 내면에서 상기 함몰부의 내측에 배치되고, 유체의 소음을 흡수하도록 섬유재질의 소음흡수패드를 포함하고, 상기 소음흡수패드에는 복수개의 패드홀이 형성되고,
   상기 함몰부의 내부에서 소음이 가진 음향에너지는 열에너지로 변환되며 소음은 완화되고,
   상기 소음흡수패드는 상기 캐비티의 내면에서 상기 함몰부의 상부에 배치되고, 상기 소음흡수패드는 상기 캐비티의 내면 전체에 도포되며 배치되고,
   상기 캐비티의 내부로 유입된 유체에서 발생되는 소음은 섬유재질인 상기 소음흡수패드에서 일부가 흡수되고, 상기 패드홀로 유입되면서, 1차적으로 음향에너지가 열에너지로 변환되며 감소하게 되고, 2차적으로 상기 함몰부의 내부에서 다시 음향에너지가 재차 열에너지로 변환되며 추가적인 감소를 하게 되는 것을 특징으로 하는 냉각통로의 소음완화구조.
   
6. 삭제
7. 케이싱에서 압축기 섹션과 연결되는 제1 유로;와, 상기 제1 유로와 연결되고, 케이싱의 내부에 배치되는 캐비티; 및, 상기 캐비티와 연결되고, 케이싱에서 터빈 섹션과 연결되는 제2 유로;가 제공되고,
   상기 캐비티의 내부에 배치되고, 상기 제1 유로에서 유입되어 상기 캐비티의 내부를 통과하고 상기 제2 유로로 유출되는 유체에서 발생되는 소음을 완화토록 제공되는 소음완화수단;
   을 포함하되,
   상기 소음완화수단은,
   상기 캐비티의 내면에 함몰된 형태로 형성되고 복수개가 배치되는 함몰부를 포함하되, 상기 함몰부는 라운딩 형상으로 처리되고, 상기 복수개의 함몰부 내부에 배치되는 충전부재를 포함하되, 상기 충전부재는 소음을 흡수하도록 섬유재질이고,
   상기 복수의 함몰부 또는 상기 섬유재질의 충전부재와 같은 다공성 물질의 미세한 공간을 음파가 통과할 때, 마찰에 의해 음향에너지가 열에너지로 변환되고,
   상기 라운딩 형상의 함몰부는 공명현상을 일으켜 음향 에너지가 열에너지로 변환되며 소리가 흡음되도록 하고,
   상기 섬유재질의 충전부재는 표면과 내부에 미세한 구멍이 있는 재료이고, 소음이 다공성 흡음재의 좁은 틈 사이를 지나는 동안 주위 섬유질과의 마찰이나 점섬 저항으로 인해 음향에너지의 일부가 열에너지로 변환되며 흡음되고,
   상기 캐비티의 내부에서 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 사이에 배치되고, 유체가 통과하는 유동홀과 유체의 소음을 완화하도록 라운딩 형상으로 처리된 판홈이 형성된 소음흡수판을 포함하고,
   상기 판홈의 내부에는 유체의 소음을 흡수하도록 섬유재질의 충전부재가 배치되고,
   유체는 제1 유로에서 제2 유로로 흐를 때, 상기 소음흡수판의 유동홀을 통과하게 되고, 상기 소음흡수판에 형성된 복수개의 판홈의 내부에서 유체의 소음은 음향에너지가 열에너지로 변환되어 소멸하게 되는 것을 특징으로 하는 냉각통로의 소음완화구조.
   
8. 삭제
9. 케이싱에서 압축기 섹션과 연결되는 제1 유로;와, 상기 제1 유로와 연결되고, 케이싱의 내부에 배치되는 캐비티; 및, 상기 캐비티와 연결되고, 케이싱에서 터빈 섹션과 연결되는 제2 유로;가 제공되고,
   상기 캐비티의 내부에 배치되고, 상기 제1 유로에서 유입되어 상기 캐비티의 내부를 통과하고 상기 제2 유로로 유출되는 유체에서 발생되는 소음을 완화토록 제공되는 소음완화수단;
   을 포함하되,
   상기 소음완화수단은,
   상기 캐비티의 내면에 돌기된 형태로 복수개가 배치되고, 유체의 소음을 흡수하도록 섬유재질로 된 라운딩 형상의 소음흡수돌기를 포함하고, 상기 소음흡수돌기의 표면에는 유체의 소음을 완화하도록 복수개의 돌기홈이 형성되고,
   상기 캐비티의 내부로 유입된 유체의 소음은 섬유재질로 된 소음흡수돌기에서 일부가 흡수되게 되고, 상기 소음흡수돌기의 표면에 형성된 복수개의 돌기홈의 내부로 유입되어 유체의 소음은 음향에너지가 열에너지로 변환되어 소멸하게 되고,
   상기 캐비티의 내면에 함몰된 형태로 형성되고 복수개가 배치되는 함몰부를 포함하되, 상기 함몰부는 라운딩 형상으로 처리되고, 상기 복수개의 함몰부 내부에 배치되는 충전부재를 포함하되, 상기 충전부재는 소음을 흡수하도록 섬유재질이고,
   상기 복수의 함몰부 또는 상기 섬유재질의 충전부재와 같은 다공성 물질의 미세한 공간을 음파가 통과할 때, 마찰에 의해 음향에너지가 열에너지로 변환되며, 소음이 완화되는 것을 특징으로 하는 냉각통로의 소음완화구조.
   
10. 삭제
11. 제1항, 제5항, 제7항 또는 제9항 중 어느 한 항의 냉각통로의 소음완화구조가 배치된 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 배치되고 유입된 공기를 압축하는 압축기 섹션;
    상기 케이싱 내부에서 상기 압축기 섹션과 연결되며 배치되고, 압축된 공기를 연소하는 연소기;
    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 디퓨져;를 포함하는 가스터빈.
    
    
    
    

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