KR102138013B1

KR102138013B1 - 축방향 연료 스테이징 시스템을 갖는 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈

Info

Publication number: KR102138013B1
Application number: KR1020190064046A
Authority: KR
Inventors: 노우진
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2020-07-27
Also published as: US20200378604A1; US11313561B2

Abstract

본 발명은 2개의 축 방향으로 이격된 스테이지에서 연료/공기 혼합물이 분사되는 축방향 연료 스테이징(axial fuel staging) 시스템을 가지며, 2차적 연료/공기 혼합물이 분사되는 인젝터에 있어서 연료와 공기의 혼합도가 향상되며 역화(flashback)를 방지할 수 있는 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공한다.

Description

축방향 연료 스테이징 시스템을 갖는 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈{COMBUSTOR WITH AXIAL FUEL STAGING AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2개의 축 방향으로 이격된 스테이지에서 연료/공기 혼합물이 분사되는 축방향 연료 스테이징(axial fuel staging) 시스템을 가지며, 2차적 연료/공기 혼합물이 분사되는 인젝터에 있어서 연료와 공기의 혼합도가 향상되며 역화(flashback)를 방지할 수 있는 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것이다.

일반적으로, 터빈은 물, 가스, 증기 등과 같은 유체가 가지는 에너지를 기계적 일로 변환시키는 기계로서, 보통 회전체의 원주에 여러 개의 깃 또는 날개를 심고 거기에 증기 또는 가스를 내뿜어 충동력 또는 반동력으로 고속 회전시키는 터보형의 기계를 터빈이라고 한다.

이러한 터빈의 종류로는, 높은 곳의 물이 가지는 에너지를 이용하는 수력 터빈, 증기가 가지는 에너지를 이용하는 증기 터빈, 고압의 압축공기가 가지는 에너지를 이용하는 공기 터빈, 고온 고압의 가스가 가지는 에너지를 이용하는 가스 터빈 등이 있다.

일반적으로 가스 터빈은 압축기에서 고압으로 압축된 공기에 연료를 혼합시킨 후 연소시켜 생성되는 고온, 고압의 연소 가스를 터빈에 분사시켜 회전시킴으로써 열에너지를 역학적 에너지로 변환하는 내연기관의 일종이다.

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

가스 터빈은 기본적인 요소로서 공기를 압축시키는 압축기, 압축기로부터 공급받은 압축공기와 연료를 연소시켜 연소가스를 생성시키는 연소기 및 연소기로부터 뿜어져 나온 고온 고압의 가스를 통해 날개를 회전시켜 전력을 발생시키는 터빈을 포함한다.

상기 연소기에서 발생되는 연소 상태는 등압가열 과정으로서 연소가스 온도를 터빈 메탈이 견딜 수 있는 온도까지 상승시키는데, 상기 연소기는 압축기로부터 나온 고온, 고압의 공기를 연료와 반응시켜 높은 에너지를 갖게 하고 이를 터빈에 전달하여 터빈을 구동하는 역할을 수행하는 부분에 해당된다.

일부 연소기에서, 연소 가스들의 생성은 2개의 축 방향으로 이격된 스테이지에서 일어난다. 그러한 연소기들은, 연소기의 헤드 단부 하류의 하나 이상의 연료 분사기로 연료 및 산화제를 운반하는, "축 방향 연료 스테이징(AFS)" 시스템을 포함하는 것으로 언급된다. AFS 시스템을 갖는 연소기에서, 연소기의 상류 측 단부에서 1차적 연료 노즐이, 연료 및 공기(또는 연료/공기 혼합물)를 축 방향으로 1차적 연소 구역 내로 분사한다. 그리고, 1차적 연료 노즐의 하류에 위치하는 AFS 연료 분사기가, 연료 및 공기(또는 2차적 연료/공기 혼합물)를 1차적 연소 구역의 하류의 2차적 연소 구역 내로 교차-유동으로서 분사한다. 교차-유동은 일반적으로, 1차적 연소 구역으로부터의 연소 생성물의 유동을 가로지른다. 축 방향으로 단계화된 분사는, 이용 가능한 연료의 완전 연소의 가능성을 증가시키며, 이는 결과적으로 대기 오염 배출물을 감소시킨다.

일부의 경우에, 연료 및 공기를 2차적 연소 구역 내로 혼합물로서 도입하는 것이 바람직하다. 그에 따라, AFS 분사기의 혼합 능력은, 가스 터빈의 전체 작동 효율 및/또는 배기가스에 영향을 미친다.

또한, AFS 분사기를 통해 2차적 연료/공기 혼합물을 분사하는 경우 1차적 연소 구역으로부터의 연소 생성물의 유동에 의해 2차적 연료/공기 혼합물의 역화(flashback)가 일어나는 문제점이 발생할 수 있다.

미국 공개특허공보 제2018-0135531호(2018.05.17. 공개)

본 발명은 2개의 축 방향으로 이격된 스테이지에서 연료/공기 혼합물이 분사되는 축방향 연료 스테이징(axial fuel staging) 시스템을 가지며, 2차적 연료/공기 혼합물이 분사되는 인젝터에 있어서 연료와 공기의 혼합도가 향상되며 역화(flashback)를 방지할 수 있는 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예는, 연소 챔버를 한정하는 라이너와, 상기 라이너의 후단에 결합되는 트랜지션 피스와, 상기 라이너와 트랜지션 피스를 둘러싸도록 이격 형성되는 유동 슬리브 및 상기 라이너 또는 트랜지션 피스의 둘레 방향을 따라 배치되며, 연료와 공기의 혼합물을 분사하는 적어도 하나 이상의 인젝터를 포함하며, 상기 인젝터는, 상기 라이너와 유동 슬리브 또는 상기 트랜지션 피스와 유동 슬리브를 동시에 관통하도록 반경방향으로 연장 형성되는 분사관 및 상기 분사관에 결합되며, 내부에 복수 개의 통로(passage)가 형성되는 플레이트를 포함하는, 연소기를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 플레이트의 내부에는 연료 플리넘이 형성되며, 상기 인젝터는, 상기 연료 플리넘으로부터 상기 각각의 통로로 연료를 분사하기 위한 복수의 연료 포트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 연료 플리넘으로 연료를 공급하기 위해 상기 유동 슬리브의 축 방향을 따라 연장 형성되는 연료 공급 유로를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 분사관의 적어도 일부는 상기 유동 슬리브 측에서 상기 라이너 또는 트랜지션 피스 측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 분사관은 원통형의 관으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 인젝터는, 상기 플레이트에 결합되어, 상기 복수 개의 통로로부터 상기 분사관의 내부로 유입되는 연료와 공기의 혼합물을 가이드하기 위한 가이드 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 가이드 부재는 콘(cone) 형상일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 분사관에서 폭이 좁아지는 부분의 기울기와 상기 가이드 부재의 기울기는 동일할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 통로는 상기 플레이트의 내부에 균일하게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 인젝터는, 외부와 내부를 연통하는 적어도 하나의 연통홀이 구비되고, 내부에 일정한 체적(volume)을 형성하며 상기 플레이트를 덮도록 결합되는 댐퍼를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 인젝터는, 상기 연통홀에 슬라이드 가능하게 결합되며, 내부를 관통하는 연통유로를 갖는 실린더를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예는, 공기를 흡입하여 고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기와 연료를 혼합하고 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기 및 상기 연소기로부터 전달된 연소가스에 의해 회전력을 얻어 전력을 발생시키는 터빈을 포함하는 가스터빈을 제공한다. 상기 연소기는 상기에서 살펴본 실시 예들을 동일하게 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 연소기의 1차적 연소 구역에서 연료와 공기의 예혼합 연소가 이루어짐과 동시에, 1차적 연소 구역의 하류에 위치하는 연소기의 2차적 연소 구역으로 인젝터를 통해 연료와 공기 혼합물을 직접 주입함에 따라 가스터빈의 질소산화물(NOx) 배출 수준이 감소될 수 있다.

이때, 2차적 연소 구역 내로 연료 및 공기 혼합물을 분사하는 인젝터는 내부에 복수 개의 통로(passage)가 형성되는 플레이트를 포함하며, 각각의 통로에서 연료와 공기의 혼합이 이루어짐으로써 연료와 공기의 혼합 능력이 향상될 수 있다.

또한, 인젝터는 2차적 연소 구역으로 가까워질수록 폭이 좁아지도록 형성됨에 따라, 2차적 연소 구역으로 분사되는 연료 및 공기 혼합물의 속도가 증가할 수 있어, 1차적 연소 구역으로부터의 연소 생성물의 유동에 의해 역화(flashback)가 일어나는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 가스터빈에 포함된 연소기를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 A-A 단면에서 바라본 모습을 도시한 도면.
도 4는 도 2의 제1 실시 예에 따른 인젝터 부분을 확대하여 도시한 도면.
도 5는 도 4의 인젝터를 위에서 바라본 모습을 도시한 도면.
도 6은 도 4의 인젝터의 다공판의 일부 사시도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 인젝터 부분을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 인젝터 부분을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 인젝터 부분을 도시한 도면.

이하, 본 발명의 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

우선, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈의 구성을 도 1 및 2를 참조하여 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 터빈(1)은, 크게 케이싱(10)과, 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기(20)와, 상기 압축기(20)에 의해 압축된 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 연소기(30)와, 상기 연소기(30)로부터 전달된 연소가스에 의해 회전력을 얻어 전력을 발생시키는 터빈(40)을 포함할 수 있다.

상기 케이싱(10)은, 상기 압축기(20)가 수용되는 압축기 케이싱(12), 상기 연소기(30)가 수용되는 연소기 케이싱(13) 및 상기 터빈(40)이 수용되는 터빈 케이싱(14)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 압축기 케이싱(12), 상기 연소기 케이싱(13) 및 상기 터빈 케이싱(14)은 유체 흐름 방향 상 상류 측으로부터 하류 측으로 순차적으로 배열될 수 있다.

상기 케이싱(10)의 내부에는 로터(중심축; 50)가 회전 가능하게 구비되며, 발전을 위해 상기 로터(50)에는 발전기(미도시)가 연동되고, 상기 케이싱(10)의 하류 측에는 상기 터빈(40)을 통과한 연소 가스를 배출하는 디퓨저가 구비될 수 있다.

상기 로터(50)는, 상기 압축기 케이싱(12)에 수용되는 압축기 로터 디스크(52), 상기 터빈 케이싱(14)에 수용되는 터빈 로터 디스크(54) 및 상기 연소기 케이싱(13)에 수용되고 상기 압축기 로터 디스크(52)와 상기 터빈 로터 디스크(54)를 연결하는 토크 튜브(53), 상기 압축기 로터 디스크(52), 상기 토크 튜브(53) 및 상기 터빈 로터 디스크(54)를 체결하는 타이 로드(55)와 고정 너트(56)를 포함할 수 있다.

상기 압축기 로터 디스크(52)는 복수(예를 들어 14매)로 형성되고, 복수의 상기 압축기 로터 디스크(52)는 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 배열될 수 있다. 즉, 상기 압축기 로터 디스크(52)는 다단으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 각 압축기 로터 디스크(52)는 대략 원판형으로 형성되고, 외주부에는 후술할 압축기 블레이드(22)와 결합되는 압축기 블레이드 결합 슬롯이 형성될 수 있다.

상기 터빈 로터 디스크(54)는 상기 압축기 로터 디스크(52)와 유사하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 터빈 로터 디스크(54)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 로터 디스크(54)는 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 배열될 수 있다. 즉, 상기 터빈 로터 디스크(54)는 다단으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 각 터빈 로터 디스크(54)는 대략 원판형으로 형성되고, 외주부에는 후술할 터빈 블레이드(42)와 결합되는 터빈 블레이드 결합 슬롯이 형성될 수 있다.

상기 토크 튜브(53)는 상기 터빈 로터 디스크(54)의 회전력을 상기 압축기 로터 디스크(52)로 전달하는 토크 전달 부재로서, 일단부가 복수의 상기 압축기 로터 디스크(52) 중 공기의 유동 방향 상 최하류 단에 위치되는 압축기 로터 디스크와 체결되고, 타단부가 복수의 상기 터빈 로터 디스크(54) 중 연소 가스의 유동 방향 상 최상류 단에 위치되는 터빈 로터 디스크와 체결될 수 있다. 여기서, 상기 토크 튜브(53)의 일단부와 타단부 각각에는 돌기가 형성되고, 상기 압축기 로터 디스크(52)와 상기 터빈 로터 디스크(54) 각각에는 상기 돌기와 치합되는 홈이 형성되어, 상기 토크 튜브(53)가 상기 압축기 로터 디스크(52) 및 상기 터빈 로터 디스크(54)에 대해 상대 회전이 방지될 수 있다.

또한, 상기 토크 튜브(53)는, 상기 압축기(20)로부터 공급되는 공기가 그 토크 튜브(53)를 통과하여 상기 터빈(40)으로 유동 가능하도록, 중공형의 실린더 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 토크 튜브(53)는 장기간 지속적으로 운전되는 가스 터빈의 특성상 변형 및 뒤틀림 등에 강하게 형성되고, 용이한 유지 보수를 위해 조립 및 해체가 용이하게 형성될 수 있다.

상기 타이 로드(55)는 복수의 상기 압축기 로터 디스크(52), 상기 토크 튜브(53) 및 복수의 상기 터빈 로터 디스크(54)를 관통하도록 형성되고, 일단부가 복수의 상기 압축기 로터 디스크(52) 중 공기의 유동 방향 상 최상류 단에 위치되는 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 타단부가 복수의 상기 터빈 로터 디스크(54) 중 연소 가스의 유동 방향 상 최하류 단에 위치되는 터빈 로터 디스크를 기준으로 상기 압축기(20)의 반대측으로 돌출되고 상기 고정 너트(56)와 체결될 수 있다.

여기서, 상기 고정 너트(56)는 상기 최하류 단에 위치되는 터빈 로터 디스크(54)를 상기 압축기(20) 측으로 가압하고, 상기 최상류 단에 위치되는 압축기 로터 디스크(52)와 상기 최하류 단에 위치되는 터빈 로터 디스크(54) 사이 간격이 감소됨에 따라, 복수의 상기 압축기 로터 디스크(52), 상기 토크 튜브(53) 및 복수의 상기 터빈 로터 디스크(54)가 상기 로터(50)의 축 방향으로 압축될 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 압축기 로터 디스크(52), 상기 토크 튜브(53) 및 복수의 상기 터빈 로터 디스크(54)의 축 방향 이동 및 상대 회전이 방지될 수 있다.

한편, 본 실시예의 경우 하나의 상기 타이 로드가 복수의 상기 압축기 로터 디스크, 상기 토크 튜브 및 복수의 상기 터빈 로터 디스크의 중심부를 관통하도록 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 압축기 측과 터빈 측에 각각 별도의 타이 로드가 구비될 수도 있고, 복수의 타이 로드가 원주 방향을 따라 방사상으로 배치될 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.

이러한 구성에 따른 상기 로터(50)는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고, 일단부가 상기 발전기의 구동축에 연결될 수 있다.

상기 압축기(20)는, 상기 로터(50)와 함께 회전되는 압축기 블레이드(22) 및 상기 압축기 블레이드(22)로 유입되는 공기의 흐름을 정렬하도록 상기 압축기 케이싱(12)에 설치되는 압축기 베인(24)을 포함할 수 있다.

상기 압축기 블레이드(22)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 블레이드(22)는 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성되고, 복수의 상기 압축기 블레이드(22)는 각 단마다 상기 로터(50)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.

즉, 상기 압축기 블레이드(22)의 루트부(22a)는 상기 압축기 로터 디스크(52)의 압축기 블레이드 결합 슬롯에 결합되며, 상기 루트부(22a)는 상기 압축기 블레이드(22)가 그 압축기 블레이드 결합 슬롯으로부터 상기 로터(50)의 회전 반경 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록, 전나무(fir-tree) 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯은 마찬가지로, 상기 압축기 블레이드의 루트부(22a)에 대응되도록 전나무 형태로 형성될 수 있다.

본 실시 예의 경우, 상기 압축기 블레이드 루트부(22a)와 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯은 전나무 형태로 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니고 도브 테일 형태 등으로 형성될 수도 있다. 또는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 상기 압축기 블레이드를 상기 압축기 로터 디스크에 체결할 수 있다.

여기서, 상기 압축기 로터 디스크(52)와 상기 압축기 블레이드(22)는 통상적으로 탄젠셜 타입(tangential type) 또는 액셜 타입(axial type)으로 결합되는데, 본 실시예의 경우에는, 상기 압축기 블레이드 루트부(22a)가 전술한 바와 같이 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯에 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 삽입되는 소위 액셜 타입 형태로 형성되고 있다. 이에 따라, 본 실시 예에 따른 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯은 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯은 상기 압축기 로터 디스크(52)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배열될 수 있다.

상기 압축기 베인(24)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 베인(24)은 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 압축기 베인(24)과 상기 압축기 블레이드(22)는 공기 유동 방향을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다. 또한, 복수의 상기 압축기 베인(24)은 각 단마다 상기 로터(50)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.

상기 연소기(30)는 상기 압축기(20)로부터 유입되는 공기를 연료와 혼합 및 연소시켜 높은 에너지의 고온 고압 연소 가스를 만들어 내며, 등압 연소 과정으로 그 연소기 및 상기 터빈이 견딜 수 있는 내열 한도까지 연소 가스 온도를 높이도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 연소기(30)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 연소기(30)는 상기 연소기 케이싱에 상기 로터(50)의 회전 방향을 따라 배열될 수 있다.

본 발명의 연소기(30)는 제1 연료/공기 혼합물이 고 에너지 연소 가스의 메인 유동을 생성하기 위해 연소기의 1차적 연소 구역에 분사되고 점화되며, 제2 연료/공기 혼합물이 1차적 연소 구역으로부터 하류에 배치되는 2차적 연소 구역에 분사되고 점화되는 축 방향 연료 스테이징(axial fuel staging) 시스템을 가진다. 이는, 다단 분사 시스템 또는 지연 희박(late-lean) 분사 시스템 등으로도 불린다. 축 방향으로 후속 단계의 제2 연료/공기 혼합물은 고 에너지 연소 가스의 메인 유동 내로 분사되고 메인 유동과 혼합되며, 이는 아래에서 자세히 살펴보도록 한다.

상기 각 연소기(30)는 상기 압축기(20)에서 압축된 공기가 유입되는 라이너(100)와, 상기 라이너(100)의 후방에 위치하여 연소가스를 상기 터빈(40)으로 안내하는 트랜지션 피스(200)를 포함한다. 상기 라이너(100)는 내부에 연소 챔버(120)를 형성하고, 유동 슬리브(300)가 상기 라이너(100)와 트랜지션 피스(200)를 둘러싸도록 배치되어 그 사이에 환형의 유동공간을 형성한다.

또한, 상기 각 연소기(30)는 상기 압축기(20)로부터 공급받은 압축공기와 연료를 혼합시키는 복수의 연소기용 노즐 어셈블리(400)를 구비하며, 상기 노즐 어셈블리(400)는 상기 라이너(100)의 전방에 결합된다. 상기 연소기 케이싱(13) 또는 상기 유동 슬리브(300)의 전방에는 엔드 플레이트(420)가 결합되며, 상기 엔드 플레이트(420)에 의해 상기 노즐 어셈블리(400)가 지지되고, 연소기가 밀봉될 수 있다.

이에 따라, 상기 연소기 케이싱(13)에 의해 한정되어 상기 압축기(20)로부터 배출되는 압축공기가 수용되는 수용공간(302)으로부터 상기 유동 슬리브(300)에 형성되는 다수의 유동홀(320)을 통해 상기 라이너(100)와 유동 슬리브(300) 사이의 환형 유로(140)로 압축공기(연소용 공기)가 유입될 수 있다. 이와 같이, 상기 라이너(100)와 슬리브(300) 사이의 환형 유로(140)로 유입된 압축공기는 연소기의 전방으로 유동되어 상기 엔드 플레이트(420)까지 도달한 후 반대 방향으로 전환되어 상기 노즐 어셈블리(400)로 공급된다. 즉, 상기 압축기(20)로부터 유입되는 압축공기는 상기 노즐 어셈블리(400)를 통해 연료와 혼합되면서 상기 연소 챔버(120) 내로 분사되며, 상기 연소 챔버(120)에서는 점화 플러그(미도시)에 의해 점화되어 연소가 일어나게 된다.

이때, 상기 라이너(100)는 적어도 부분적으로, 상기 노즐 어셈블리(400)에 의해 분사되는 제1 연료/공기 혼합물을 연소시키기 위한 1차적 연소 구역(102)을 한정할 수 있으며, 연소기의 축 방향으로 1차적 연소 구역(102)으로부터 하류에 형성되는 2차적 연소 구역(104)을 한정할 수 있을 것이다.

상기 연소기(30)는 축 방향으로 후속 단계에 해당하는, 2차적 연소 구역(104)에 제2 연료/공기 혼합물을 분사하기 위한 인젝터(500)를 더 포함한다.

상기 인젝터(500)는 연소기의 축 방향으로 상기 노즐 어셈블리(400)의 하류에, 그리고 터빈(40)의 상류에 배치되며, 다수 개의 인젝터(500)가 단일 연소기(30) 내에서 사용될 수 있다. 본 실시 예에서, 상기 인젝터(500)는 상기 라이너(100)의 후단부에 배치되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 트랜지션 피스(200)의 전단부 또는 후단부에 배치될 수도 있음은 물론이다.

상기 다수 개의 인젝터(500)는 상기 라이너(100)의 둘레 방향을 따라 이격 배치되며, 본 실시 예에서 상기 다수 개의 인젝터(500)는 단일 평면 내에 구비되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 2개 이상의 축 방향으로 이격된 복수의 평면 내에 형성될 수도 있다. 상기 인젝터(500)는 상기 라이너(100)와 유동 슬리브(300)를 통해 반경방향으로 연장되어 상기 수용공간(302)과 연소 챔버(120)의 유체 연통을 제공한다. 즉, 상기 인젝터(500)는 상기 환형 유로(140) 내 압축공기의 유동을 가로지르는 방향으로 연장 형성된다.

상기 압축기(20)에서 배출되어 상기 수용공간(302)에 수용되는 압축공기의 일부는 상기 인젝터(500)로 유입되어 연료와 혼합된 후 상기 연소 챔버(120) 내로, 즉 2차적 연소 구역(104) 내로 분사된다. 상기 인젝터(500)에 의해 분사된 제2 연료/공기 혼합물은 상기 1차적 연소 구역(102)에서 연소된 고온의 연소 가스와 혼합된다. 상기 인젝터(500)에 관해서는 아래에서 자세히 살펴보도록 한다.

이때, 고온 및 고압의 연소가스에 노출된 상기 라이너(100)와 트랜지션 피스(200)를 냉각시키는 것은 연소기 내구성 증가를 위해 중요한 부분이다. 이를 위해, 상기 유동 슬리브(300)에 형성된 유동홀(320)을 통해 압축공기가 유입되어 상기 라이너(100)와 트랜지션 피스(200)의 외벽부와 수직으로 충돌함에 따라 상기 라이너와 트랜지션 피스를 냉각시킬 수 있다.

다음으로, 상기 터빈(40)은 상기 압축기(20)와 유사하게 형성될 수 있다. 상기 터빈(40)은, 상기 로터(50)와 함께 회전되는 터빈 블레이드(42) 및 상기 터빈 블레이드(42)로 유입되는 공기의 흐름을 정렬하도록 상기 터빈 케이싱(14)에 고정 설치되는 터빈 베인(44)을 포함할 수 있다.

상기 터빈 블레이드(42)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 블레이드(42)는 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성되고, 복수의 상기 터빈 블레이드(42)는 각 단마다 상기 로터(50)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.

즉, 상기 터빈 블레이드(42)의 루트부(42a)는 상기 터빈 로터 디스크(54)의 터빈 블레이드 결합 슬롯에 결합되며, 상기 루트부(42a)는 상기 터빈 블레이드(42)가 그 터빈 블레이드 결합 슬롯으로부터 상기 로터(50)의 회전 반경 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록, 전나무(fir-tree) 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 터빈 블레이드 결합 슬롯은 마찬가지로, 상기 터빈 블레이드의 루트부(42a)에 대응되도록 전나무 형태로 형성될 수 있다.

상기 터빈 베인(44)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 베인(44)은 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 터빈 베인(44)과 상기 터빈 블레이드(42)는 공기 유동 방향을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다. 또한, 복수의 상기 터빈 베인(44)은 각 단마다 상기 로터(50)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 터빈(40)은 상기 압축기(20)와 달리 고온 고압의 연소 가스와 접촉하므로 열화 등의 손상을 방지하기 위한 냉각 수단을 필요로 한다. 이를 위해, 상기 압축기(20)의 일부 개소에서 압축된 공기를 추기하여 상기 터빈(40)으로 공급하기 위한 냉각 유로를 포함할 수 있다.

상기 냉각 유로는 실시 예에 따라, 상기 케이싱(10)의 외부에서 연장되거나(외부 유로), 상기 로터(50)의 내부를 관통하여 연장될 수 있고(내부 유로), 외부 유로 및 내부 유로를 모두 사용할 수도 있다.

이때, 상기 냉각 유로는 상기 터빈 블레이드(42)의 내부에 형성되는 터빈 블레이드 쿨링 유로와 연통되어, 상기 터빈 블레이드(42)가 냉각 공기에 의해 냉각될 수 있다. 또한, 상기 터빈 블레이드 쿨링 유로는 상기 터빈 블레이드(42)의 표면에 형성되는 터빈 블레이드 필름 쿨링 홀과 연통되어, 냉각 공기가 상기 터빈 블레이드(42)의 표면에 공급됨으로써, 상기 터빈 블레이드(42)가 냉각 공기에 의해 소위 막 냉각될 수 있다. 상기 터빈 베인(44) 역시 상기 터빈 블레이드(42)와 유사하게 상기 냉각 유로로부터 냉각 공기를 공급받아 냉각될 수 있도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기의 가스터빈은 본 발명의 일 실시 예에 불과하며, 아래에서 자세히 설명할 본 발명의 연소기는 일반적인 가스터빈은 물론, 공기와 연료의 연소가 이루어지는 제트 엔진까지 넓게 적용될 수 있다.

이하, 첨부된 도 3 내지 6을 참고하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 인젝터(500)에 관하여 상세히 살펴보도록 한다.

인젝터(500)는 상기에서 살펴본 바와 같이 라이너(100)의 둘레 방향을 따라 배치되어, 연료와 공기의 혼합물을 2차적 연소 구역(104)으로 분사한다. 상기 라이너(100)의 둘레 방향을 따라 복수 개의 인젝터(500)가 일정하게 이격된 상태로 배치될 수 있으며, 본 실시 예에서는 4개의 인젝터(500)가 배치되고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 인젝터(500)는 각 인젝터가 설치되는 위치에서 상기 라이너(100)의 접선에 대해 일정한 각도를 이루도록 설치된다. 이때, 상기 각각의 인젝터(500)가 상기 라이너(100)의 접선에 대해 이루는 각도 중 적어도 일부는 서로 상이할 수 있다. 도 3에서 상기 각각의 인젝터(500)가 상기 라이너(100)의 접선에 대해 이루는 각도를 α1, α2, α3, α4로 나타내었으며, 본 실시 예에서는 α1, α2, α3, α4가 모두 동일하지 않고 서로 상이한 경우를 도시하고 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, α1, α2, α3, α4 중 일부는 상이하고, 일부는 동일할 수도 있음은 물론이다. 이에 따라, 상기 각각의 인젝터(500)에서 2차적 연소 구역(104)으로 2차 연료/공기 혼합물이 분사되는 각도가 서로 상이하며, 2차적 연소 구역(104) 내 화염의 형상을 조정할 수 있어 연소기의 연소진동을 저감하는 효과를 얻을 수 있다.

도 4 내지 6을 참고하여 각각의 인젝터(500)에 관한 구조를 자세하게 살펴보도록 한다.

상기 각각의 인젝터(500)는, 상기 라이너(100)와 유동 슬리브(300)를 동시에 관통하도록 반경방향으로 연장 형성되는 분사관(520) 및 상기 분사관(520)에 결합되며, 내부에 복수 개의 통로(passage; 530)가 형성되는 플레이트(540)를 포함한다.

상기 분사관(520)은 원통형의 관으로 구성될 수 있으며, 내부에 분사통로(522)를 한정한다. 상기 분사관(520)은 상기 수용공간(302)과 상기 라이너(100) 내부의 연소 챔버(120)를 연통하며, 2차적 연소 구역(104)으로 2차 연료/공기 혼합물을 분사하기 위해 상기 환형 유로(140)를 거쳐 상기 라이너(100)까지 연장 형성된다. 실시 예에 따라, 상기 분사관(520)은 상기 라이너(100)의 내부로 돌출되도록 연장될 수도 있다.

상기 플레이트(540)는 상기 분사관(520)에 결합되며, 내부에 연료와 공기가 혼합되는 복수 개의 통로(530)가 형성된다. 이하, 상기 통로(530)를 분사통로(522)와 구별이 용이하도록 혼합통로(530)로 명명하기로 한다. 본 실시 예에서 상기 플레이트(540)는 상기 분사관(520)의 내부에 결합되되 최상단부에, 즉 상기 유동 슬리브(300) 측에 결합된다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 플레이트(540)가 상기 분사관(520)의 상단부에 결합될 수도 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 혼합통로(530)는 상기 플레이트(540)의 내부에 균일하게 형성되는 것이 바람직하다.

도 6을 참고하여 상기 각각의 혼합통로(530)에서 연료와 공기의 혼합이 이루어지는 구조를 살펴보도록 한다. 상기 각각의 혼합통로(530)는 상기 압축기에서 배출되는 압축공기가 수용되는 수용공간(302)으로부터 압축공기가 유입될 수 있도록 일단은 상기 수용공간(302)과 연통되며, 타단은 상기 분사통로(522)와 연통되도록 연장 형성된다.

상기 플레이트(540)의 내부에는 연료 플리넘(542)이 형성되며, 상기 연료 플리넘(542)은 상기 복수 개의 혼합통로(530)를 둘러싸는 일정한 공간부로 이루어질 수 있다. 상기 각각의 혼합통로(530)에는 상기 연료 플리넘(542)으로부터 각각의 혼합통로(530) 내로 연료가 분사되기 위한 적어도 하나 이상의 연료 포트(532)가 구비된다. 본 실시 예에서는, 상기 각각의 혼합통로(530)에 2개의 연료 포트(532)가 구비되며, 상기 2개의 연료 포트(532)가 서로 마주보도록 배치됨에 따라 각 연료 포트(532)에서 분사되는 연료가 서로 충돌하여 혼합도가 향상될 수 있도록 한다. 실시 예에 따라, 상기 연료 포트는 각 혼합통로의 길이방향을 따라 다단으로 구비될 수도 있다.

또한, 상기 연료 플리넘(542)으로 연료를 공급하기 위해 상기 유동 슬리브(300)의 축 방향을 따라 연장 형성되는 연료 공급 유로(600)를 더 포함할 수 있다. 상기 연료 공급 유로(600)는 외부의 연료 공급원(미도시)에 접속되어 상기 연료 플리넘(542)으로 연료를 공급하는 역할을 하며, 본 실시 예에서 상기 연료 공급 유로(600)는 상기 유동 슬리브(300) 내에 수용되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 라이너와 유동 슬리브 사이에 형성될 수도 있다.

이에 따라, 상기 수용공간(302)으로부터 상기 혼합통로(530) 내로 유입되는 압축공기에 상기 연료 포트(532)를 통해 상기 혼합통로(530) 내로 분사되는 연료가 혼합된 후 상기 분사통로(522)로 빠져나가게 된다. 각각의 혼합통로(530) 내에서 연료와 공기가 혼합통로의 축 방향을 따라 유동되며 혼합이 효과적으로 이루어질 수 있다.

이때, 각각의 혼합통로(530)에서 상기 분사관의 분사통로(522)로 유입된 연료와 공기의 혼합물이 상기 분사통로(522)를 통과하며 속도가 증가될 수 있도록, 상기 분사관(520)의 적어도 일부는 상기 유동 슬리브(300) 측에서 상기 라이너(100) 측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시 예에서 상기 분사관(520)은 상기 플레이트(540)의 하단부로부터 라이너(100) 측으로 연장되는 끝단까지 폭이 좁아지도록 형성되고 있으며, 폭이 좁아지는 부분의 기울기(β)는 30 ~ 60°인 것이 바람직하다.

이에 따라, 2차 연료/공기 혼합물은 상기 분사통로(522)를 거치며 속도가 빨라진 상태로 2차적 연소 구역(104)으로 분사될 수 있으며, 1차적 연소 구역(102)에서 연소에 의해 생성된 연소 생성물, 즉 hot gas의 유동에 의해 역화(flashback)가 일어나는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 첨부된 도 7을 참고하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 인젝터(2500)에 관하여 설명하도록 한다.

제2 실시 예에 따른 인젝터(2500)는 상기에서 살펴본 제1 실시 예에 따른 인젝터(500)와 동일한 구성을 포함하며, 다만 상기 플레이트(540)에 결합되어, 상기 복수 개의 통로(530)로부터 상기 분사관(520)의 내부로 유입되는 연료와 공기의 혼합물을 가이드하기 위한 가이드 부재(2700)를 더 포함한다.

본 실시 예에서 상기 가이드 부재(2700)는 상기 플레이트(540)의 하면 중심부에 결합되어 상기 라이너(100) 측을 향해 연장 형성되고 있다. 상기 가이드 부재(2700)는 상기 혼합통로(530)로부터 분사통로(522)로 유입되는 연료와 공기의 혼합물을 상기 분사통로(522)의 중심부로 가이드하도록 형성되며, 본 실시 예와 같이 상기 가이드 부재(2700)는 콘(cone) 형상인 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 가이드 부재(2700)에 의해 제2 연료/공기 혼합물이 상기 분사관(520)의 중심부로 가이드됨에 따라 중심 유동이 강해질 수 있으며, 상기 분사관(520)에 의해 제2 연료/공기 혼합물의 속도가 보다 더 효과적으로 빨라질 수 있다.

이때, 상기 가이드 부재(2700)의 기울기(γ)는 30 ~ 60°일 수 있으며, 상기 분사관(520)에서 폭이 좁아지는 부분의 기울기와 상기 가이드 부재(2700)의 기울기는 동일한 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수 개의 혼합통로(530)는 상기 플레이트(540)의 내부에 균일하게 형성되는 것이 바람직하되, 본 실시 예에서 상기 가이드 부재(2700)는 내부가 비어있지 않으므로, 상기 혼합통로(530)는 상기 가이드 부재(2700)가 결합되는 플레이트의 중심부에는 형성되지 않는다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 가이드 부재의 내부가 비어있는 경우에는, 예를 들어 상기 가이드 부재가 중공을 갖는 원뿔대 등으로 형성되는 경우에는, 상기 가이드 부재의 내부로도 2차 연료/공기 혼합물이 유입될 수 있도록 상기 혼합통로(530)가 플레이트의 중심부에 형성될 수도 있다.

다음으로, 첨부된 도 8을 참고하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 인젝터(3500)에 관하여 설명하도록 한다.

제3 실시 예에 따른 인젝터(3500)는 상기에서 살펴본 제1 실시 예에 따른 인젝터(500)와 동일한 구성을 포함하며, 다만 외부와 내부를 연통하는 적어도 하나의 연통홀(3820)이 구비되고, 내부에 일정한 체적(volume)을 형성하며 상기 플레이트(540)를 덮도록 결합되는 댐퍼(3800)를 더 포함한다.

상기 댐퍼(3800)는 상기 플레이트(540)와 동일한 크기로 형성되어, 상기 플레이트(540)의 상부를 전체적으로 덮도록 결합될 수 있다. 또한, 상기 댐퍼(3800)는 일정한 높이를 가져 그 내부에 일정한 체적을 형성한다.

상기 댐퍼(3800)의 내부 체적과 외부, 즉 상기 수용공간(302)을 연통하는 적어도 하나의 연통홀(3820)은 상기 댐퍼(3800)의 측면과 상면 중 어디에도 형성될 수 있으나, 본 실시 예에서는 상기 댐퍼(3800)의 상면에 복수 개의 연통홀(3820)이 구비되고 있다.

이에 따라, 상기 수용공간(302)의 압축공기가 상기 복수 개의 연통홀(3820)을 통해 상기 댐퍼(3800)의 내부 체적을 거쳐 상기 플레이트의 복수 개의 혼합통로(530)로 각각 유입됨에 따라 연소진동이 감소될 수 있다.

이때, 상기 라이너(100)의 둘레 방향을 따라 설치되는 복수 개의 인젝터(3500) 각각에 설치되는 댐퍼(3800)의 내부 체적이 서로 상이하게 형성될 수도 있다.

마지막으로, 첨부된 도 9를 참고하여 본 발명의 제4 실시 예에 따른 인젝터(4500)에 관하여 설명하도록 한다.

제4 실시 예에 따른 인젝터(4500)는 상기에서 살펴본 제1 실시 예에 따른 인젝터(500)와 동일한 구성을 포함하며, 다만 외부와 내부를 연통하는 적어도 하나의 연통홀(4820)이 구비되고, 내부에 일정한 체적(volume)을 형성하며 상기 플레이트(540)를 덮도록 결합되는 댐퍼(4800) 및 상기 연통홀(4820)에 슬라이드 가능하게 결합되며, 내부를 관통하는 연통유로(4842)를 갖는 실린더(4840)를 더 포함한다.

상기 댐퍼(4800)는 상기 플레이트(540)와 동일한 크기로 형성되어, 상기 플레이트(540)의 상부를 전체적으로 덮도록 결합될 수 있다. 또한, 상기 댐퍼(4800)는 일정한 높이를 가져 그 내부에 일정한 체적을 형성한다.

상기 댐퍼(4800)의 내부 체적과 외부, 즉 상기 수용공간(302)을 연통하는 적어도 하나의 연통홀(4820)은 상기 댐퍼(4800)의 측면과 상면 중 어디에도 형성될 수 있으나, 본 실시 예에서는 상기 댐퍼(4800)의 상면에 복수 개의 연통홀(4820)이 구비되고 있다.

이때, 상기 각각의 연통홀(4820)에는 실린더(4840)가 슬라이드 가능하게 결합되며, 예를 들어 베어링 등으로 실린더의 축 방향을 따라 슬라이드 가능하게 결합될 수 있다. 본 실시 예에서는 각각의 연통홀마다 실린더가 결합되고 있으나, 복수 개의 연통홀 중 일부에만 실린더가 결합될 수도 있다. 이와 같이, 상기 실린더(4840)가 상기 연통홀(4820) 내부에서 슬라이드 됨에 따라 상기 댐퍼(4800)의 내부로 돌출되는 길이가 달라질 수 있으며, 결과적으로 상기 댐퍼(4800)의 내부 체적이 변화될 수 있다.

또한, 상기 댐퍼(4800)의 내부 체적과 외부의 연통을 위해 상기 각각의 실린더(4840)에는 중심을 관통하는 연통유로(4842)가 구비된다. 이에 따라, 상기 수용공간(302)의 압축공기가 상기 실린더(4840)의 연통유로(4842)를 통해 상기 댐퍼(3800)의 내부 체적을 거쳐 상기 플레이트의 복수 개의 혼합통로(530)로 각각 유입됨에 따라 연소진동이 감소될 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

10: 케이싱 12: 압축기 케이싱
13: 연소기 케이싱 14: 터빈 케이싱
20: 압축기 22: 압축기 블레이드
22a: 압축기 블레이드 루트부 24: 압축기 베인
30: 연소기 40: 터빈
42: 터빈 블레이드 42a: 터빈 블레이드 루트부
44: 터빈 베인 50: 로터
52: 압축기 로터 디스크 53: 토크 튜브
54: 터빈 로터 디스크 55: 타이로드
56: 고정너트
100: 라이너 102: 1차적 연소 구역
104: 2차적 연소 구역 120: 연소 챔버
140: 환형 유로 200: 트랜지션 피스
300: 유동 슬리브 302: 수용공간
320: 유동홀 400: 노즐 어셈블리
420: 엔드 플레이트 500: 인젝터
520: 분사관 522: 분사통로
530: 혼합통로 532: 연료 포트
540: 플레이트 542: 연료 플리넘
600: 연료 공급 유로
2500: 인젝터 2700: 가이드 부재
3500: 인젝터 3800: 댐퍼
3820: 연통홀
4500: 인젝터 4800: 댐퍼
4820: 연통홀 4840: 실린더
4842: 연통유로

Claims

연소 챔버를 한정하는 라이너;
상기 라이너의 후단에 결합되는 트랜지션 피스;
상기 라이너와 트랜지션 피스를 둘러싸도록 이격 형성되는 유동 슬리브; 및
상기 라이너 또는 트랜지션 피스의 둘레 방향을 따라 배치되며, 연료와 공기의 혼합물을 분사하는 적어도 하나 이상의 인젝터;를 포함하며,
상기 인젝터는,
상기 라이너와 유동 슬리브 또는 상기 트랜지션 피스와 유동 슬리브를 동시에 관통하도록 반경방향으로 연장 형성되는 분사관; 및
상기 분사관에 결합되는 기둥 형상의 플레이트;를 포함하며,
상기 플레이트의 내부에는 복수 개의 통로(passage)가 관통 형성되고,
상기 플레이트의 내부에는 상기 복수 개의 통로를 둘러싸도록 연료 플리넘이 형성되는 것을 특징으로 하는, 연소기.
제1항에 있어서,
상기 인젝터는, 상기 연료 플리넘으로부터 상기 각각의 통로로 연료를 분사하기 위한 복수의 연료 포트;를 더 포함하는, 연소기.
제2항에 있어서,
상기 연료 플리넘으로 연료를 공급하기 위해 상기 유동 슬리브의 축 방향을 따라 연장 형성되는 연료 공급 유로;를 더 포함하는, 연소기.
제2항에 있어서,
상기 분사관의 적어도 일부는 상기 유동 슬리브 측에서 상기 라이너 또는 트랜지션 피스 측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 연소기.
제2항에 있어서,
상기 분사관은 원통형의 관으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 연소기.
제4항에 있어서,
상기 인젝터는,
상기 플레이트에 결합되어, 상기 복수 개의 통로로부터 상기 분사관의 내부로 유입되는 연료와 공기의 혼합물을 상기 분사관의 중심부로 가이드하기 위한 가이드 부재;를 더 포함하는, 연소기.
제6항에 있어서,
상기 가이드 부재는 콘(cone) 형상인 것을 특징으로 하는, 연소기.
제7항에 있어서,
상기 분사관에서 폭이 좁아지는 부분의 기울기와 상기 가이드 부재의 기울기는 동일한 것을 특징으로 하는, 연소기.
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 통로는 상기 플레이트의 내부에 균일하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 연소기.
제1항에 있어서,
상기 인젝터는,
외부와 내부를 연통하는 적어도 하나의 연통홀이 구비되고, 내부에 일정한 체적(volume)을 형성하며 상기 플레이트를 덮도록 결합되는 댐퍼;를 더 포함하는, 연소기.
제10항에 있어서,
상기 인젝터는,
상기 연통홀에 슬라이드 가능하게 결합되며, 내부를 관통하는 연통유로를 갖는 실린더;를 더 포함하는, 연소기.
제1항에 있어서,
상기 인젝터는 상기 라이너 또는 트랜지션 피스의 둘레 방향을 따라 복수 개가 배치되며, 상기 각각의 인젝터가 상기 라이너 또는 트랜지션 피스의 접선과 이루는 각도들 중 적어도 일부는 서로 상이한 것을 특징으로 하는, 연소기.
공기를 흡입하여 고압으로 압축시키는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 공기와 연료를 혼합하고 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 연소기; 및
상기 연소기로부터 전달된 연소가스에 의해 회전력을 얻어 전력을 발생시키는 터빈;을 포함하는, 가스터빈.
연소 챔버를 한정하는 라이너;
상기 라이너의 후단에 결합되는 트랜지션 피스;
상기 라이너와 트랜지션 피스를 둘러싸도록 이격 형성되는 유동 슬리브; 및
상기 라이너 또는 트랜지션 피스의 둘레 방향을 따라 배치되며, 연료와 공기의 혼합물을 분사하는 적어도 하나 이상의 인젝터;를 포함하며,
상기 인젝터는,
상기 라이너와 유동 슬리브 또는 상기 트랜지션 피스와 유동 슬리브를 동시에 관통하도록 반경방향으로 연장 형성되는 분사관;
상기 분사관에 결합되며, 내부에 복수 개의 통로(passage)가 형성되는 플레이트;
외부와 내부를 연통하는 적어도 하나의 연통홀이 구비되고, 내부에 일정한 체적(volume)을 형성하며 상기 플레이트를 덮도록 결합되는 댐퍼; 및
상기 연통홀에 슬라이드 가능하게 결합되며, 내부를 관통하는 연통유로를 갖는 실린더;를 포함하는, 연소기.