KR102141998B1 - Blade shroud, turbine and gas turbine comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 슈라우드의 내부에 형성된 냉각구조를 개선하여 냉각성능이 향상된 블레이드슈라우드, 터빈 및 이를 이용한 가스터빈을 제공하기 위한 것으로, 가스터빈의 블레이드 팁에 형성되는 블레이드 슈라우드에 있어서, 냉각공기가 유동하는 냉각유로가 내부에 형성되는 슈라우드몸체; 및 상기 냉각유로에 형성되어, 상기 냉각유로를 통하여 공급되는 냉각공기를 슈라우드몸체의 내벽으로 분사시키는 임핀지먼트 플레이트를 포함하는 블레이드 슈라우드, 터빈 및 이를 이용한 가스터빈을 제공한다.The present invention is to provide a blade shroud with improved cooling performance by improving the cooling structure formed inside the shroud, a turbine and a gas turbine using the same, in the blade shroud formed on the blade tip of the gas turbine, the cooling air flows A shroud body in which a cooling flow path is formed; And an impingement plate formed in the cooling passage and spraying cooling air supplied through the cooling passage to the inner wall of the shroud body, and a blade shroud, a turbine, and a gas turbine using the same.
Description
본 발명은 블레이드슈라우드, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 연소기로부터 공급받은 연소가스에 의해 회전하는 블레이드의 팁에 형성되는 블레이드슈라우드, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것이다.The present invention relates to a blade shroud, a turbine and a gas turbine including the same, and more particularly, to a blade shroud, a turbine and a gas turbine including the blade shroud formed on the tip of the blade rotating by the combustion gas supplied from the combustor will be.
일반적으로, 가스터빈은 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 압축기는 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과 압축기 블레이드가 교대로 배치된다. 그리고 압축기는 압축기 입구 스크롤 스트럿(Compressor inlet scroll strut)을 통해 외부의 공기를 흡입한다. 이렇게 흡입된 공기는 압축기의 내부를 통과하면서 상기 압축기 베인과 압축기 블레이드에 의해 압축된다.Generally, a gas turbine is composed of a compressor, a combustor, and a turbine. In the compressor, a plurality of compressor vanes and compressor blades are alternately arranged in the compressor casing. And the compressor draws in the outside air through the compressor inlet scroll strut. The air sucked in this way is compressed by the compressor vane and the compressor blade while passing through the interior of the compressor.
연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축공기를 공급받아 연료와 혼합시킨다. 또한 연소기는 압축공기와 혼합된 연료를 점화기로 점화하여 고온고압의 연소가스를 생성한다. 이와 같이 생성된 연소가스는 터빈으로 공급된다.The combustor receives compressed air compressed by the compressor and mixes it with fuel. In addition, the combustor ignites fuel mixed with compressed air with an igniter to generate high-temperature and high-pressure combustion gas. The generated combustion gas is supplied to the turbine.
터빈은 터빈 케이싱 내에 복수개의 터빈 베인과 터빈 블레이드가 교대로 배치된다. 그리고 터빈은 연소기에서 생성된 연소가스를 공급받아 내부로 통과시킨다. 터빈의 내부를 통과하는 연소가스는 터빈 블레이드를 회전시키게 되고, 터빈의 내부를 완전히 통과하게 된 연소가스는 터빈 디퓨저를 통해 외부로 토출되게 된다.In the turbine, a plurality of turbine vanes and turbine blades are alternately arranged in the turbine casing. And the turbine receives the combustion gas generated by the combustor and passes it through. The combustion gas passing through the inside of the turbine rotates the turbine blade, and the combustion gas completely passing through the inside of the turbine is discharged to the outside through the turbine diffuser.
가스터빈은 타이로드(Tie rod)를 더 포함한다. 상기 타이로드는, 압축기 블레이드가 외주면에 결합되는 압축기 디스크와, 터빈 블레이드가 외주면에 결합되는 터빈 디스크의 중심부를 관통하도록 설치된다. 이에 따라 상기 타이로드는, 압축기 디스크와 터빈 디스크가 가스터빈의 내부에서 서로 고정될 수 있도록 한다.The gas turbine further includes a tie rod. The tie rod is installed such that the compressor blade is coupled to the outer circumferential surface of the compressor disk and the turbine blade is coupled to the outer circumferential surface of the turbine disk. Accordingly, the tie rod allows the compressor disk and the turbine disk to be fixed to each other inside the gas turbine.
이와 같은 가스터빈은, 4행정 기관의 피스톤과 같은 왕복운동 기구가 없기 때문에, 피스톤-실린더와 같은 상호 마찰부분이 없어 윤활유의 소비가 극히 적다. 따라서 가스터빈은, 왕복운동기계의 특징인 진폭이 대폭 감소되며, 고속운동이 가능하여 고용량의 전력을 생성할 수 있다는 장점이 있다.Since such a gas turbine does not have a reciprocating mechanism such as a piston of a four-stroke engine, there is no mutual friction portion such as a piston-cylinder and consumption of lubricant is extremely low. Therefore, the gas turbine has an advantage in that amplitude, which is a characteristic of a reciprocating machine, is greatly reduced, and high-speed motion is possible, thereby generating high-capacity power.
이러한 가스터빈의 터빈 블레이드와 관련된 기술로서 대한민국 등록실용신안 제20-0174662호에서는 가스터빈에 관해 개시하고 있다.As a technology related to the turbine blade of such a gas turbine, Korean Registered Utility Model No. 20-0174662 discloses a gas turbine.
상기 종래의 가스터빈에 포함된 터빈 블레이드는, 연소가스가 통과하는 에어포일과, 터빈 디스크에 삽입되어 에어포일을 디스크에 고정시키는 루트부재와, 상기 에어포일과 루트부재 사이에 설치되며 상기 에어포일이 안착되는 플랫폼을 포함한다. 그리고 상기 에어포일은, 본체부와, 상기 본체부의 압력면(Pressure side) 측과 흡입면(Suction side) 측으로부터 상기 터빈 케이싱 측으로 연장된 팁부(Tip part)를 포함한다.The turbine blade included in the conventional gas turbine includes an air foil through which combustion gas passes, a root member inserted into the turbine disk to fix the air foil to the disk, and installed between the air foil and the root member, and the air foil It includes a platform on which it rests. The airfoil includes a main body portion and a tip part extending from a pressure side side and a suction side side to the turbine casing side.
상기 터빈 블레이드의 팁부에는 상기 터빈 케이싱 측으로 블레이드슈라우드가 형성된다. 상기 블레이드슈라우드는 블레이드팁에서의 가스의 유출을 방지하기 위하여 블레이드 팁을 감싸고 있는 형상으로 이루어진다. 상기 슈라우드는 터빈 블레이드 팁을 감싸고 있어 가스누출을 방지하여 효율을 증대시켜 주고 터빈 블레이드를 가늘고 경량으로 제작할 수 있도록 한다. A blade shroud is formed at the tip of the turbine blade toward the turbine casing. The blade shroud is made of a shape surrounding the blade tip to prevent the gas from leaking out of the blade tip. The shroud encloses the tip of the turbine blade to prevent gas leakage, thereby increasing efficiency and to make the turbine blade thin and lightweight.
근래 들어, 가스터빈의 효율이 중요해 지면서 3,4단 블레이드의 온도가 높아지고 있는데도 불구하고, 다수의 블레이드의 슈라우드부분은 냉각되지 않거나 단순한 냉각구조를 가지고 있어 냉각효율이 높지 않다는 문제가 있다. In recent years, although the temperature of the 3rd and 4th stage blades is increasing as the efficiency of the gas turbine becomes important, there is a problem that the cooling efficiency is not high because the shroud portions of a plurality of blades are not cooled or have a simple cooling structure.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 슈라우드의 내부에 형성된 냉각구조를 개선하여 냉각성능이 향상된 블레이드슈라우드, 터빈 및 이를 이용한 가스터빈을 제공하는 데 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, and has an object to provide a blade shroud, a turbine, and a gas turbine using the same, which has improved cooling performance by improving the cooling structure formed inside the shroud.
본 발명의 일 측면에 따른 블레이드슈라우드는, 가스터빈의 블레이드 팁에 형성되는 블레이드 슈라우드에 있어서, 냉각공기가 유동하는 냉각유로가 내부에 형성되는 슈라우드몸체; 및 상기 냉각유로에 형성되어, 상기 냉각유로를 통하여 공급되는 냉각공기를 슈라우드몸체의 내벽으로 분사시키는 임핀지먼트 플레이트를 포함하는 블레이드 슈라우드를 제공한다. Blade shroud according to an aspect of the present invention, in the blade shroud formed on the blade tip of the gas turbine, a shroud body in which a cooling flow path through which cooling air flows is formed; And an impingement plate formed on the cooling passage and spraying cooling air supplied through the cooling passage to the inner wall of the shroud body.
바람직하게, 상기 냉각유로는 상기 블레이드의 팁부와 평행하게 형성되는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로로부터 상기 블레이드의 팁부측으로 절곡 연장형성되는 제2냉각유로를 포함하고, 상기 제1냉각유로와 상기 제2냉각유로 사이에 상기 임핀지먼트플레이트가 배치된다. Preferably, the cooling flow path includes a first cooling flow path formed parallel to the tip portion of the blade, and a second cooling flow path formed to bend and extend from the first cooling flow path toward the tip portion of the blade, and the first cooling flow path. The impingement plate is disposed between and the second cooling passage.
더 바람직하게는, 상기 제1냉각유로의 하류측에 배치되어 상기 제1냉각유로를 통하여 공급된 냉각공기를 상기 제2냉각유로 측으로 가이드하는 냉각공기가이드를 더 포함하고, 상기 냉각공기가이드는, 상기 슈라우드몸체 내벽에 형성되는 곡면 형상의 플레이트로 형성될 수 있다. More preferably, the cooling air guide is further disposed on the downstream side of the first cooling flow path to guide the cooling air supplied through the first cooling flow path to the second cooling flow path. It may be formed of a plate having a curved surface formed on the inner wall of the shroud body.
그리고, 상기 제1냉각유로로부터 공급된 냉각공기의 일부를 슈라우드몸체 외부로 공급하는 제1냉각홀이 상기 제1냉각유로의 하류측 슈라우드몸체에 형성되고, 상기 제2냉각유로로 공급된 냉각공기를 상기 슈라우드몸체 외부로 공급하는 제2냉각홀이 상기 제2냉각유로의 상기 블레이드 팁부측에 형성될 수 있다. In addition, a first cooling hole for supplying a portion of the cooling air supplied from the first cooling channel to the outside of the shroud body is formed in the shroud body downstream of the first cooling channel, and the cooling air supplied to the second cooling channel is provided. A second cooling hole to supply the outside of the shroud body may be formed on the blade tip side of the second cooling passage.
또한, 상기 임핀지먼트플레이트 일측의 슈라우드몸체에 삽입홀이 형성되고, 상기 삽입홀에 형성되어 상기 임핀지먼트플레이트의 이탈을 방지하는 고정부를 더 포함하며, 상기 상기 고정부는 용접공정을 통하여 형성될 수 있다. In addition, an insertion hole is formed in the shroud body on one side of the impingement plate, and further includes a fixing part formed in the insertion hole to prevent the impingement plate from coming off, and the fixing part is formed through a welding process. Can be.
다른 한편으로, 본 발명은, 타이로드가 중심을 관통하며, 연소기로부터 공급받은 연소가스를 통해 전력 생성을 위한 동력을 발생시키고, 압축기로부터 공급받은 압축공기에 의해 냉각되는 터빈에 있어서, 케이싱과, 상기 케이싱의 내주면에 설치되며 연소가스의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치된 베인을 포함하는 스테이터; 상기 케이싱과 타이로드의 사이에 설치되는 디스크와, 상기 디스크의 외주면에 설치되되 상기 베인과 베인의 사이에 각각 배치되어 연소가스에 의해 회전하는 블레이드; 및 상기 블레이드의 팁에 형성되는 블레이드슈라우드를 포함하는 로터를 포함하고, 상기 블레이드슈라우드는 냉각공기가 유동하는 냉각유로가 내부에 형성되는 슈라우드몸체; 및 상기 냉각유로에 형성되어, 상기 냉각유로를 통하여 공급되는 냉각공기를 슈라우드몸체의 내벽으로 분사시키는 임핀지먼트 플레이트를 포함하는 터빈을 제공한다. On the other hand, the present invention, the tie rod penetrates through the center, generates a power for generating electricity through the combustion gas supplied from the combustor, and in the turbine cooled by compressed air supplied from the compressor, the casing, A stator installed on the inner circumferential surface of the casing and including vanes arranged in a multi-stage along the flow direction of combustion gas; A disk installed between the casing and the tie rod, and a blade installed on an outer circumferential surface of the disk and disposed between the vane and the vane to rotate by combustion gas; And a rotor including a blade shroud formed at a tip of the blade, wherein the blade shroud is formed with a shroud body in which a cooling flow path through which cooling air flows is formed; And an impingement plate formed in the cooling passage and spraying cooling air supplied through the cooling passage to the inner wall of the shroud body.
바람직하게, 일단이 상기 냉각유로와 연통되며 상기 블레이드의 내부에 형성되는 블레이드냉각유로가 형성되어, 상기 블레이드냉각유로를 통하여 상기 냉각유로로 냉각공기를 공급할 수 있고, 상기 냉각유로는 상기 블레이드의 팁부와 평행하게 형성되는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로로부터 상기 블레이드의 팁부측으로 절곡 연장형성되는 제2냉각유로를 포함하고, 상기 제1냉각유로와 상기 제2냉각유로 사이에 상기 임핀지먼트플레이트가 배치될 수 있다. Preferably, one end is in communication with the cooling flow path and a blade cooling flow path formed inside the blade is formed to supply cooling air to the cooling flow path through the blade cooling flow path, wherein the cooling flow path is a tip portion of the blade. And a second cooling flow path formed parallel to and a second cooling flow path extending from the first cooling flow path toward the tip of the blade, and between the first cooling flow path and the second cooling flow path. The plate may be arranged.
그리고, 상기 제1냉각유로의 하류측에 배치되어 상기 제1냉각유로를 통하여 공급된 냉각공기를 상기 제2냉각유로 측으로 가이드하는 냉각공기가이드를 더 포함하되, 상기 냉각공기가이드는, 상기 슈라우드몸체 내벽에 형성되는 곡면 형상의 플레이트일 수 있다. And, it is disposed on the downstream side of the first cooling flow path further includes a cooling air guide that guides the cooling air supplied through the first cooling flow path to the second cooling flow path, wherein the cooling air guide comprises the shroud body. It may be a plate of a curved surface formed on the inner wall.
또한, 상기 제1냉각유로로부터 공급된 냉각공기의 일부를 슈라우드몸체 외부로 공급하는 제1냉각홀이 상기 제1냉각유로의 하류측 슈라우드몸체에 형성되고, 상기 제2냉각유로로 공급된 냉각공기를 상기 슈라우드몸체 외부로 공급하는 제2냉각홀이 상기 제2냉각유로의 상기 블레이드 팁부측에 형성될 수 있다. In addition, a first cooling hole for supplying a portion of the cooling air supplied from the first cooling flow path to the outside of the shroud body is formed in the shroud body downstream of the first cooling flow path, and the cooling air supplied to the second cooling flow path A second cooling hole to supply the outside of the shroud body may be formed on the blade tip side of the second cooling passage.
또한, 상기 임핀지먼트플레이트 일측의 슈라우드몸체에 삽입홀이 형성되고, 상기 삽입홀에 형성되어 상기 임핀지먼트플레이트의 이탈을 방지하는 고정부를 더 포함할 수 있다. In addition, an insertion hole is formed in the shroud body on one side of the impingement plate, and may further include a fixing part formed in the insertion hole to prevent separation of the impingement plate.
또 다른 한편으로, 본 발명은, 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기; 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기; 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜 전력 생성을 위한 동력을 발생시키며, 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기에 의해 냉각되는 터빈; 및 상기 압축기와 터빈의 중심을 관통하는 타이로드를 포함하고, 상기 터빈은, 케이싱과, 상기 케이싱의 내주면에 설치되며 연소가스의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치된 베인을 포함하는 스테이터와, 상기 케이싱과 타이로드의 사이에 설치되는 디스크와, 상기 디스크의 외주면에 설치되되 상기 베인과 베인의 사이에 각각 배치되어 연소가스에 의해 회전하는 블레이드 및 상기 블레이드의 팁에 형성되는 블레이드슈라우드를 포함하는 로터를 포함하고, 상기 블레이드슈라우드는 냉각공기가 유동하는 냉각유로가 내부에 형성되는 슈라우드몸체; 및 상기 냉각유로에 형성되어, 상기 냉각유로를 통하여 공급되는 냉각공기를 슈라우드몸체의 내벽으로 분사시키는 임핀지먼트 플레이트를 포함하는 가스터빈을 제공할 수 있다. On the other hand, the present invention, the compressor for sucking air to compress; A combustor that combusts the compressed air supplied from the compressor with fuel; A turbine that generates power for generating electricity by passing the combustion gas supplied from the combustor therein, and is cooled by compressed air supplied from the compressor; And a tie rod penetrating through the center of the compressor and the turbine, wherein the turbine comprises a casing and vanes installed on the inner circumferential surface of the casing and arranged in multi-stage along the flow direction of the combustion gas. A stator, a disk installed between the casing and a tie rod, and a blade shroud provided on an outer circumferential surface of the disk and disposed between the vane and the vane to rotate by combustion gas and a tip of the blade It includes a rotor, and the blade shroud is a shroud body in which a cooling flow path through which cooling air flows is formed; And an impingement plate formed in the cooling passage and spraying cooling air supplied through the cooling passage to the inner wall of the shroud body.
그리고, 상기 냉각유로는 상기 블레이드의 팁부와 평행하게 형성되는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로로부터 상기 블레이드의 팁부측으로 절곡 연장형성되는 제2냉각유로를 포함하고, 상기 제1냉각유로와 상기 제2냉각유로 사이에 상기 임핀지먼트플레이트가 배치되며, 상기 제1냉각유로의 하류측에 배치되어 상기 제1냉각유로를 통하여 공급된 냉각공기를 상기 제2냉각유로 측으로 가이드하는 냉각공기가이드를 더 포함하고, 상기 슈라우드몸체 내벽에 형성되는 곡면 형상의 플레이트일 수 있다. In addition, the cooling flow path includes a first cooling flow path formed parallel to the tip portion of the blade, and a second cooling flow path extending from the first cooling flow path toward the tip portion of the blade, and the first cooling flow path. The impingement plate is disposed between the second cooling flow paths, and is disposed on the downstream side of the first cooling flow path to guide cooling air supplied through the first cooling flow path to the second cooling flow path. It may further include, it may be a plate of a curved surface formed on the inner wall of the shroud body.
그리고, 상기 제1냉각유로로부터 공급된 냉각공기의 일부를 슈라우드몸체 외부로 공급하는 제1냉각홀이 상기 제1냉각유로의 하류측 슈라우드몸체에 형성되고, 상기 제2냉각유로로 공급된 냉각공기를 상기 슈라우드몸체 외부로 공급하는 제2냉각홀이 상기 제2냉각유로의 상기 블레이드 팁부측에 형성될 수 있다. And, a first cooling hole for supplying a portion of the cooling air supplied from the first cooling flow path to the outside of the shroud body is formed in the shroud body downstream of the first cooling flow path, and the cooling air supplied to the second cooling flow path A second cooling hole to supply the outside of the shroud body may be formed on the blade tip side of the second cooling passage.
본 발명에 따른 블레이드슈라우드, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈에 의하면, 블레이드슈라우드 내부에 형성된 냉각유로에 임핀지먼트플레이트를 구비함으로써, 블레이드슈라우드의 냉각효율을 향상시킬 수 있다. According to the blade shroud according to the present invention, a turbine and a gas turbine including the same, the cooling efficiency of the blade shroud can be improved by providing an impingement plate in the cooling passage formed inside the blade shroud.
도 1은 본 발명의 일실시예가 적용되는 가스터빈의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1 중 터빈 로터를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 "A"부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드슈라우드의 단부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블레이드슈라우드의 단부 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a gas turbine to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the turbine rotor in FIG. 1.
FIG. 3 is a cross-sectional view of part “A” of FIG. 2.
4 is an end cross-sectional view of a blade shroud according to another embodiment of the present invention.
5 is an end cross-sectional view of a blade shroud according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.
이하, 본 발명에 따른 블레이드 에어포일, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the blade airfoil, turbine, and gas turbine including the same will be described with reference to the drawings.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가스터빈(1)은 압축기(2), 연소기(3) 및 터빈(10)을 포함한다. 기체(압축공기 또는 연소가스)의 유동방향을 기준으로 하였을 때, 가스터빈(1)의 상류 측에는 압축기(2)가 배치되고 하류 측에는 터빈(10)이 배치된다. 그리고 압축기(1)와 터빈(10) 사이에는 연소기(3)가 배치된다.Referring to Figure 1, the
압축기(2)는 압축기 케이싱 내부에 압축기 베인과 압축기 로터를 수용하며, 터빈(10)은 터빈 케이싱(12) 내부에 터빈 베인(13)과 터빈 로터(100)를 수용한다. 이러한 압축기 베인과 압축기 로터는 압축공기의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치되며, 터빈 베인(13)과 터빈 로터(100) 역시 연소가스의 유동방향을 따라 다단으로 배치된다. 이때, 압축기(2)는 흡입된 공기가 압축될 수 있게 전단(Front-stage)에서 후단(Rear-stage) 측으로 갈수록 내부공간이 줄어들며, 반대로 터빈(10)은 연소기로부터 공급받은 연소가스가 팽창될 수 있게 전단에서 후단 측으로 갈수록 내부공간이 커지는 구조로 설계된다.The
한편, 압축기의 최후단부 측에 위치한 압축기 로터와, 터빈의 최전단부 측에 위치한 터빈 로터 사이에는, 터빈에서 발생된 회전토크를 상기 압축기로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브가 배치된다. 상기 토크튜브는 도 1에 도시된 바와 같이 총 3개의 단으로 이루어지는 복수개의 토크튜브 디스크로 구성될 수 있으나, 이는 본 발명의 여러 실시예 중 하나에 불과하며, 상기 토크튜브는 4개 이상의 단 또는 2개 이하의 단으로 이루어지는 복수개의 토크튜브 디스크로 구성될 수도 있다.On the other hand, between the compressor rotor located at the rear end side of the compressor and the turbine rotor located at the front end side of the turbine, a torque tube as a torque transmission member for transmitting rotational torque generated by the turbine to the compressor is disposed. The torque tube may be composed of a plurality of torque tube discs consisting of a total of three stages, as shown in Figure 1, but this is only one of several embodiments of the present invention, the torque tube is four or more stages or It may be composed of a plurality of torque tube discs consisting of two or less stages.
상기 압축기 로터는, 압축기 디스크와 압축기 블레이드를 포함한다. 상기 압축기 케이싱의 내부에는 복수개(예를 들어 14매)의 압축기 디스크가 구비되고, 상기 각각의 압축기 디스크들은 타이로드(4)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결된다. 더욱 상세하게는, 상기 각각의 압축기 디스크는 중심부가 상기 타이로드(4)에 의해 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬된다. 그리고 인접하는 각각의 압축기 디스크는 대향하는 면이 상기 타이로드(4)에 의해 압착되어, 서로 상대적인 회전을 할 수 없도록 배치된다.The compressor rotor includes a compressor disk and a compressor blade. A plurality of (for example, 14) compressor discs are provided inside the compressor casing, and each of the compressor discs is fastened so as not to be spaced apart in the axial direction by a
상기 압축기 디스크의 외주면에는 복수개의 압축기 블레이드가 방사상으로 결합된다. 또한, 상기 압축기 블레이드의 사이에는, 동일한 단(Stage)을 기준으로 하였을 때 상기 압축기 케이싱의 내주면에 환상으로 설치되는 복수개의 압축기 베인이 각각 배치된다. 상기 압축기 베인은 상기 압축기 디스크와는 달리 회전하지 않도록 고정된 상태를 유지하며, 압축기 블레이드를 통과한 압축공기의 흐름을 정렬하여 하류 측에 위치하는 압축기 블레이드로 압축공기를 안내하는 역할을 한다. 이때, 고정체에 해당하는 상기 압축기 케이싱과 압축기 베인은, 회전체에 해당하는 상기 압축기 로터와 구분하기 위하여, 압축기 스테이터라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.A plurality of compressor blades are radially coupled to the outer circumferential surface of the compressor disk. Further, between the compressor blades, a plurality of compressor vanes, which are provided in an annular shape on the inner circumferential surface of the compressor casing, respectively, are arranged on the basis of the same stage. Unlike the compressor disc, the compressor vane maintains a fixed state so as not to rotate, and serves to guide compressed air to a compressor blade positioned downstream by aligning the flow of compressed air passing through the compressor blade. At this time, the compressor casing and the compressor vane corresponding to the fixed body may be defined with a comprehensive name of a compressor stator in order to distinguish them from the compressor rotor corresponding to the rotating body.
상기 타이로드는 상기 복수개의 압축기 디스크와, 후술할 터빈 디스크의 중심부를 관통하도록 배치되며, 일 측 단부는 압축기의 최전단부 측에 위치한 압축기 디스크 내에 체결되고, 타 측 단부는 고정 너트에 의해 체결된다.The tie rod is disposed to penetrate the center of the plurality of compressor discs and a turbine disc, which will be described later, and one end is fastened in the compressor disc located at the foremost end of the compressor, and the other end is fastened by a fixing nut. do.
상기 타이로드의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 압축기 디스크와 터빈 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.Since the shape of the tie rod may be formed in various structures depending on the gas turbine, it is not necessarily limited to the shape shown in FIG. 1. That is, as shown, one tie rod may have a shape that passes through the central portion of the compressor disc and the turbine disc, or may have a shape in which a plurality of tie rods are arranged in a circumferential shape, and mixing of these is possible.
도시되지는 않았으나, 가스터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기(3) 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 안내깃 역할을 하는 디스월러(Desworler)가 설치될 수 있다.Although not shown, the compressor of the gas turbine may be equipped with a desworler that serves as a guide to increase the pressure of the fluid and then adjust the flow angle of the fluid entering the
상기 연소기(3)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기(3) 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.In the combustor (3), the compressed air introduced is mixed and burned with fuel to produce high-temperature, high-pressure combustion gas with high energy. Combustion gas up to the heat-resistant limit that the combustor (3) and turbine components can withstand through isostatic combustion. It will increase the temperature.
가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 연소기 케이싱 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료를 분사하는 노즐과, 연소실을 형성하는 라이너(Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션피스(Transition piece)를 포함한다.Combustors constituting the combustion system of the gas turbine may be arranged in a plurality in a combustor casing formed in a cell shape, a nozzle for injecting fuel, a liner forming a combustion chamber, and a transition for connecting the combustor to the turbine Includes a piece (Transition piece).
구체적으로, 상기 라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 연소챔버와, 상기 연소챔버를 감싸면서 환형공간을 이루는 라이너 환형유로가 형성된다. 또한 라이너의 전단에는 연료를 분사하는 노즐이 결합되며, 측벽에는 점화기가 결합된다.Specifically, the liner provides a combustion space in which fuel injected by the fuel nozzle is mixed with compressed air of the compressor and burned. The liner includes a combustion chamber that provides a combustion space in which fuel mixed with air is combusted, and a liner annular flow path that forms an annular space while surrounding the combustion chamber. In addition, a nozzle for injecting fuel is coupled to the front end of the liner, and an igniter is coupled to the sidewall.
상기 라이너 환형유로에는, 라이너의 외벽에 마련되는 다수개의 홀(Hole)을 통해 유입된 압축공기가 유동하며, 후술할 트랜지션피스를 냉각시킨 압축공기 역시 이를 통해 유동한다. 이렇듯 압축공기가 라이너의 외벽부를 따라 유동함으로써, 상기 연소챔버에서 연료의 연소에 의해 발생되는 열에 의해 라이너가 열 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.In the liner annular flow path, compressed air introduced through a plurality of holes provided on the outer wall of the liner flows, and compressed air that cools a transition piece to be described later also flows through it. As such, the compressed air flows along the outer wall portion of the liner, thereby preventing the liner from being thermally damaged by heat generated by combustion of fuel in the combustion chamber.
라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 상기 라이너와 마찬가지로, 상기 트랜지션피스는, 상기 트랜지션피스의 내부 공간을 감싸는 트랜지션피스 환형유로가 형성되며, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 상기 트랜지션피스 환형유로를 따라 흐르는 압축공기에 의해 외벽부가 냉각된다.At the rear end of the liner, a transition piece is connected so that the combustion gas burned by the spark plug can be sent to the turbine side. Like the liner, the transition piece is formed with a transition piece annular flow path surrounding the inner space of the transition piece, and an outer wall by compressed air flowing along the transition piece annular flow path to prevent damage due to high temperature of combustion gas. The part is cooled.
한편, 상기 연소기에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈으로 공급된다. 터빈으로 공급된 고온 고압의 연소가스는 터빈의 내부를 통과하면서 팽창하게 되고, 그에 따라 후술할 터빈 블레이드에 충동 및 반동력을 가하여 회전토크가 발생되도록 한다. 이렇게 얻어진 회전토크는 상술한 토크튜브를 거쳐 압축기로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 부분은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.Meanwhile, the high-temperature, high-pressure combustion gas from the combustor is supplied to the above-described turbine. The high-temperature and high-pressure combustion gas supplied to the turbine expands while passing through the inside of the turbine, and accordingly, impulses and reaction forces are applied to the turbine blades, which will be described later, to generate rotation torque. The rotation torque thus obtained is transmitted to the compressor through the above-described torque tube, and the portion exceeding the power required to drive the compressor is used to drive the generator.
상기 터빈(10)은 기본적으로는 압축기(2)의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈(10)에도 압축기(2)의 압축기 로터와 유사한 복수개의 터빈 로터(100)가 구비된다. 따라서 상기 터빈 로터(100) 역시, 터빈 디스크(110)와, 이로부터 방사상으로 배치되는 복수개의 터빈 블레이드(1000)를 포함한다. 상기 터빈 블레이드(1000)의 사이에도, 동일한 단을 기준으로 하였을 때 상기 터빈 케이싱(12)에 환상으로 설치되는 복수개의 터빈 베인(13)이 구비되며, 상기 터빈 베인(13)은 터빈 블레이드(1000)를 통과한 연소가스의 유동방향을 가이드하게 된다. 이때, 고정체에 해당하는 상기 터빈 케이싱(12)과 터빈 베인(13) 역시, 회전체에 해당하는 상기 터빈 로터(100)와 구분하기 위하여, 터빈 스테이터(11)라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.The
도 2를 참조하면, 터빈 디스크(110)는 원판 형상으로서 그 외주면에 복수개의 터빈 디스크 슬롯이 형성된다. 터빈 블레이드(1000)는 상기 터빈 디스크(110)의 반경방향 외측에 설치되는 것으로서, 상기 터빈 디스크 슬롯에 삽입되는 루트부재(1200)와, 상기 루트부재(1200)의 반경방향 외측에 결합되는 플랫폼(1300;Platform)과, 상기 플랫폼(1300)의 반경방향 외측에 결합되어 연소가스에 의해 회전하는 에어포일(1100;Airfoil)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the
상기 플랫폼(1300)은 대략 상기 터빈 블레이드(1000)의 중앙부에 배치되어, 상기 에어포일(1100)을 상기 루트부재(1200)에 고정시킨다. 또한, 상기 플랫폼(1300)은 이웃한 플랫폼(1300)과 그 측면이 서로 접하여 터빈 블레이드(1000)들 사이의 간격을 유지시키는 역할을 한다. 이때, 도 2에서는 상기 플랫폼(1300)이 평면 형상인 것으로 도시되어 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 상기 플랫폼(1300)의 형상은 다양하게 형성될 수 있다.The
상기 플랫폼(1300)의 저면에는 상기 디스크 슬롯에 체결되는 루트부재(1200)가 구비된다. 상기 루트부재(1200)는, 상기 디스크 슬롯에 형성된 굴곡면의 형태와 상응하도록 형성되는데, 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다.A
상기 루트부재의 체결방식은, 상기 터빈 디스크 슬롯에 상기 터빈 디스크의 외주면의 접선 방향을 따라 삽입되는 탄젠셜 타입(tangential type)과, 상기 터빈 디스크 슬롯에 상기 터빈 디스크의 축방향을 따라서 삽입되는 액셜 타입(axial type)이 있다. 경우에 따라서는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 상기 터빈 블레이드를 터빈 디스크에 체결할 수 있다.The fastening method of the root member includes a tangential type inserted in the turbine disk slot along the tangential direction of the outer circumferential surface of the turbine disk, and an axial inserted in the turbine disk slot along the axial direction of the turbine disk. There are axial types. In some cases, the turbine blade may be fastened to the turbine disk using a fastener other than the above type, for example, a key or a bolt.
상기 플랫폼(1300)의 상부면에는 에어포일(100)이 구비된다. 상기 에어포일(1100)은 가스터빈의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성되고, 연소가스의 흐름 방향을 기준으로 상류 측에 배치되는 리딩 엣지(Leading edge)와 하류 측에 배치되는 트레일링 엣지(Trailing edge)를 갖는다.The
여기서, 상기 압축기 블레이드와는 달리, 터빈 블레이드는 고온고압의 연소가스와 직접 접촉하게 된다. 상기 연소가스의 온도는 1700℃에 달할 정도의 고온이기 때문에 냉각수단을 필요로 하게 된다. 이를 위해서, 상기 압축기의 일부 개소에서 압축된 공기를 추기하여 상기 터빈 블레이드로 공급하는 추기유로를 갖게 된다.Here, unlike the compressor blade, the turbine blade is in direct contact with the high-temperature and high-pressure combustion gas. Since the temperature of the combustion gas is high enough to reach 1700°C, a cooling means is required. To this end, the compressed air is extracted at a part of the compressor to have a bleeding flow path for supplying it to the turbine blade.
상기 추기유로는 상기 케이싱 외부에서 연장되거나(외부 유로), 상기 압축기 디스크의 내부를 관통하여 연장될 수 있고(내부 유로), 상기 외부 및 내부 유로를 모두 사용할 수도 있다. 도 2에서, 상기 에어포일의 표면에는 다수의 필름쿨링홀(Film cooling hole)이 형성되는데, 상기 필름쿨링홀들은 상기 에어포일의 내부에 형성되는 블레이드냉각유로(미도시)와 연통되어 압축공기를 상기 에어포일의 표면에 공급하는 역할을 하게 된다.The extraction flow path may extend from the outside of the casing (outside flow path), extend through the interior of the compressor disc (inside flow path), or may use both the outer and inner flow paths. In FIG. 2, a plurality of film cooling holes are formed on the surface of the airfoil, and the film cooling holes are in communication with a blade cooling flow path (not shown) formed inside the airfoil to compress air. It serves to supply to the surface of the airfoil.
상기 터빈블레이드의 끝단인 팁(1100a;Tip)에는 블레이드슈라우드(1400)가 형성된다. A
도 3을 참조하면, 상기 블레이드슈라우드(1400)는 슈라우드몸체(1410) 및 임핀지먼트플레이트(1420)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
상기 슈라우드몸체(1410)는 가스터빈의 블레이드 팁에 형성되며, 내부에는 냉각공기가 유동하는 냉각유로(1430)가 형성된다. The
상기 냉각유로(1430)는 상기 블레이드의 에어포일(1100) 내부에 형성된 블레이드냉각유로와 연통되어 형성된다. The
상기 슈라우드몸체(1410)의 상기 냉각유로(1430)는 제1냉각유로(1431) 및 제2냉각유로(1432)가 형성된다. 상기 제1냉각유로(1431)는 상기 블레이드냉각유로와 연통되어 형성되며 상기 블레이드의 팁부와 평행하게 블레이드슈라우드(1400)의 외측단(도 3의 상측단)과 근접한 위치에 형성된다. 상기 제2냉각유로(1432)는 상기 제1냉각유로(1431)의 단부로부터 상기 블레이드의 팁부측(도 3의 하측)으로 절곡되어 연장 형성된다. 이에 따라 제1냉각유로(1431)로 공급된 냉각공기는 제2냉각유로(1432)로 공급되어 상기 슈라우드몸체(1410)의 하측부를 냉각시킨다. The
상기 냉각유로(1430)에는 상기 제1냉각유로(1431)로부터 공급된 냉각공기를 상기 제2냉각유로(1432)측으로 분사시키는 임핀지먼트플레이트(1420)가 형성된다. The
상기 임핀지먼트플레이트(1420)는 상기 제1냉각유로(1431)와 상기 제2냉각유로(1432) 사이에 형성되어, 상기 제1냉각유로(1431)로부터 공급된 냉각공기를 상기 제2냉각유로(1432)를 형성하는 슈라우드몸체(1410)의 내벽(1410a)으로 분사하여 상기 슈라우드몸체(1410)를 냉각시킨다. 상기 임핀지먼트플레이트(1420)는 평판형상의 플레이트에 상기 냉각공기가 통하여 유동하는 복수개의 분사공이 형성된 형태로 형성된다. The
상기 분사공은 상기 제1냉각유로(1431)로부터 상기 제2냉각유로(1432)측으로 가면서 점점 직경이 감소하는 형상으로 이루어져 상기 냉각공기가 상기 제2냉각유로의 내벽 측으로 보다 빠른 속도로 분사될 수 있도록 한다. The injection hole is formed in a shape that gradually decreases in diameter as it goes from the first
상기 임핀지먼트플레이트(1420)를 장착하기 위하여, 상기 슈라우드몸체(1410)의 측면에는 삽입홀(1413)이 형성된다. 상기 삽입홀(1413)은 방전가공(EDM, Electric Discharge Machining)을 통하여 슬롯 형상으로 가공될 수 있다. 상기 임핀지먼트플레이트(1420)는 상기 삽입홀(1413)을 통하여 상기 슈라우드몸체 내부로 삽입된다. 상기 임핀지먼트플레이트(1420)가 필요하지 않은 경우에는 상기 삽입홀 내측의 공간을 빈공간으로 두고 입구를 막아 전체적인 블레이드슈라우드의 질량을 감소시킬 수도 있다. In order to mount the
상기 삽입홀(1413)의 입구에는 삽입된 임핀지먼트플레이트를 고정시켜 이탈을 방지시키는 고정부(1450)가 형성된다. 상기 고정부(1450)는 용접공정 또는 펀칭 등의 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 고정부(1450)에 의하여 상기 임핀지먼트플레이트(1420)가 고정되면, 고정부의 표면을 그라인딩처리하여 표면을 매끄럽게 형성한다. A fixed
한편, 상기 제1냉각유로(1431)의 하류측에는 냉각공기가이드(1440)가 형성된다. 상기 냉각공기가이드(1440)는 상기 제1냉각유로(1431)의 하류측에 배치되어 상기 제1냉각유로(1431)를 통하여 공급된 냉각공기를 상기 제2냉각유로측의 임핀지먼트플레이트(1420)로 가이드한다. 상기 냉각공기가이드(1440)는 일단이 상기 제1냉각유로 입구측에 배치되고, 타단은 상기 임핀지먼트플레이트(1420)측에 배치되는 곡면형상의 플레이트로 이루어진다. 이에 따라 상기 제1냉각유로(1431)를 통하여 이송된 냉각공기는 상기 임핀지먼트플레이트(1420)로 유동한다. 본 실시예에서는 상기 냉각공기가이드(1440)가 별도의 플레이트로 형성되었으나, 슈라우드몸체 내벽의 형상을 곡면형상으로 가공하여 냉각공기가이드를 슈라우드몸체와 일체로 형성하는 것도 가능하다. Meanwhile, a cooling
이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 블레이드슈라우드(1400)는, 임핀지먼트플레이트를 냉각유로에 형성하여 블레이드슈라우드를 효율적으로 냉각시킬 수 있다. The
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드슈라우드의 단부 단면도이다. 4 is an end cross-sectional view of a blade shroud according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드슈라우드(2400)는, 슈라우드몸체(2410) 및 임핀지먼트플레이트(2420)를 포함하고, 상기 슈라우드몸체(2410)는 가스터빈의 블레이드 팁에 형성되며, 내부에는 냉각공기가 유동하는 냉각유로(2430)가 형성된다. 4, the
상기 냉각유로(2430)는 제1냉각유로(2431) 및 제2냉각유로(2432)로 이루어진다. 상기 제1냉각유로(2431)는 상기 블레이드의 팁부와 평행하게 블레이드슈라우드의 외측단(도 4의 상측단)과 근접한 위치에 형성되며, 상기 제2냉각유로(2432)는 상기 제1냉각유로로부터 상기 블레이드의 팁부측(도 4의 하측)으로 절곡되어 연장 형성된다.The
상기 제1냉각유로(2431)의 하류측(도 4의 우측) 슈라우드몸체에는 상기 제1냉각유로(2431)와 슈라우드몸체(2410)의 외부를 연통시키는 제1냉각홀(2411)이 형성된다. 상기 제1냉각유로(2431)를 통하여 공급된 냉각공기의 일부는 상기 제1냉각홀(2411)을 통하여 상기 슈라우드몸체(2410)의 외부로 토출되며, 이에 따라 상기 슈라우드몸체의 측면부 표면(2410a)을 냉각시킬 수 있다. A
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블레이드슈라우드(3400)의 단부 단면도이다.5 is an end cross-sectional view of a
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블레이드슈라우드(3400)는, 슈라우드몸체(3410) 및 임핀지먼트플레이트(3420)를 포함하고, 상기 슈라우드몸체(3410)는 가스터빈의 블레이드 팁에 형성되며, 내부에는 냉각공기가 유동하는 냉각유로가 형성된다. 5, the
상기 냉각유로(3430)는 제1냉각유로(3431) 및 제2냉각유로(3432)로 이루어진다. 상기 제1냉각유로(3430)는 상기 블레이드의 팁부와 평행하게 블레이드슈라우드의 외측단(도 5의 상측단)과 근접한 위치에 형성되며, 상기 제2냉각유로(3432)는 상기 제1냉각유로로부터 상기 블레이드의 팁부측(도 5의 하측)으로 절곡되어 연장 형성된다.The
상기 제2냉각유로의 블레이드팁부측의 슈라우드몸체(3410)에는, 상기 제2냉각유로(3432)와 상기 슈라우드몸체 외부를 연통시키는 제2냉각홀(3412)이 형성된다. 상기 제2냉각유로(3432)를 통하여 공급된 냉각공기의 일부는 상기 제2냉각홀(3412)을 통하여 상기 슈라우드몸체(3410)의 외부로 토출되어 상기 슈라우드몸체의 블레이드의 팁부측(도 5의 하측)의 표면(3410a)을 냉각시킨다. In the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
1 : 가스터빈 10 : 터빈
1000 : 터빈블레이드 1100 : 에어포일
1400 : 블레이드슈라우드 1410 : 슈라우드몸체
1430 : 냉각유로 1431 : 제1냉각유로
1432 : 제2냉각유로 1440 : 냉각공기가이드1: Gas turbine 10: Turbine
1000: turbine blade 1100: air foil
1400: Blade shroud 1410: Shroud body
1430: cooling passage 1431: first cooling passage
1432: Second cooling passage 1440: Cooling air guide
Claims (21)
냉각공기가 유동하는 냉각유로가 내부에 형성되는 슈라우드몸체; 및
상기 냉각유로를 통하여 공급되는 냉각공기를 슈라우드몸체의 내벽으로 분사시키는 복수개의 분사공이 형성되는 임핀지먼트 플레이트를 포함하고,
상기 임핀지먼트플레이트 일측의 슈라우드몸체에 삽입홀이 형성되며,
상기 삽입홀에 형성되어 상기 임핀지먼트플레이트의 이탈을 방지하는 고정부를 더 포함하며,
상기 냉각유로는 상기 블레이드의 팁부와 평행하게 형성되는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로로부터 상기 블레이드의 팁부측으로 절곡 연장형성되는 제2냉각유로를 포함하고, 상기 제1냉각유로와 상기 제2냉각유로 사이에 상기 임핀지먼트플레이트가 배치되고,
상기 분사공은 상기 제1냉각유로로부터 상기 제2냉각유로측으로 가면서 점점 직경이 감소하는 형상으로 이루어지는 블레이드슈라우드.
In the blade shroud formed on the blade tip of the gas turbine,
A shroud body in which a cooling flow path through which cooling air flows is formed; And
It includes an impingement plate is formed a plurality of injection holes for spraying the cooling air supplied through the cooling passage to the inner wall of the shroud body,
Insertion holes are formed in the shroud body on one side of the impingement plate,
It is formed in the insertion hole further comprises a fixing portion for preventing the separation of the impingement plate,
The cooling flow path includes a first cooling flow path that is formed parallel to the tip portion of the blade, and a second cooling flow path that is bent and extended from the first cooling flow path toward the tip portion of the blade, and the first cooling flow path and the first 2 the impingement plate is disposed between the cooling passages,
The injection hole is a blade shroud made of a shape that gradually decreases in diameter as it goes from the first cooling flow path toward the second cooling flow path.
상기 제1냉각유로의 하류측에 배치되어 상기 제1냉각유로를 통하여 공급된 냉각공기를 상기 제2냉각유로 측으로 가이드하는 냉각공기가이드를 더 포함하는 블레이드슈라우드. The method according to claim 1,
Blade shroud further comprises a cooling air guide disposed on the downstream side of the first cooling flow path to guide the cooling air supplied through the first cooling flow path to the second cooling flow path.
상기 냉각공기가이드는, 상기 슈라우드몸체 내벽에 형성되는 곡면 형상의 플레이트인 블레이드슈라우드. The method according to claim 3,
The cooling air guide is a blade shroud which is a plate having a curved surface formed on the inner wall of the shroud body.
상기 제1냉각유로로부터 공급된 냉각공기의 일부를 슈라우드몸체 외부로 공급하는 제1냉각홀이 상기 제1냉각유로의 하류측 슈라우드몸체에 형성되는 블레이드 슈라우드. The method according to claim 1,
A blade shroud in which a first cooling hole for supplying a portion of the cooling air supplied from the first cooling flow path to the outside of the shroud body is formed on the downstream shroud body of the first cooling flow path.
상기 제2냉각유로로 공급된 냉각공기를 상기 슈라우드몸체 외부로 공급하는 제2냉각홀이 상기 제2냉각유로의 상기 블레이드 팁부측에 형성되는 블레이드슈라우드.
The method according to claim 1,
A blade shroud in which a second cooling hole for supplying cooling air supplied to the second cooling channel to the outside of the shroud body is formed on the blade tip portion side of the second cooling channel.
상기 고정부는 용접공정을 통하여 형성되는 블레이드슈라우드. The method according to claim 1,
The fixing part is a blade shroud formed through a welding process.
케이싱과, 상기 케이싱의 내주면에 설치되며 연소가스의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치된 베인을 포함하는 스테이터; 상기 케이싱과 타이로드의 사이에 설치되는 디스크와, 상기 디스크의 외주면에 설치되되 상기 베인과 베인의 사이에 각각 배치되어 연소가스에 의해 회전하는 블레이드; 및 상기 블레이드의 팁에 형성되는 블레이드슈라우드를 포함하는 로터를 포함하고,
상기 블레이드슈라우드는, 냉각공기가 유동하는 냉각유로가 내부에 형성되는 슈라우드몸체; 및 상기 냉각유로를 통하여 공급되는 냉각공기를 슈라우드몸체의 내벽으로 분사시키는 복수개의 분사공이 형성되는 임핀지먼트 플레이트를 포함하고,
상기 임핀지먼트플레이트 일측의 슈라우드몸체에 삽입홀이 형성되며,
상기 삽입홀에 형성되어 상기 임핀지먼트플레이트의 이탈을 방지하는 고정부를 더 포함하며,
상기 냉각유로는 상기 블레이드의 팁부와 평행하게 형성되는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로로부터 상기 블레이드의 팁부측으로 절곡 연장형성되는 제2냉각유로를 포함하고, 상기 제1냉각유로와 상기 제2냉각유로 사이에 상기 임핀지먼트플레이트가 배치되고,
상기 분사공은 상기 제1냉각유로로부터 상기 제2냉각유로측으로 가면서 점점 직경이 감소하는 형상으로 이루어지는 터빈.In the turbine through which the tie rod passes through the center, generates power for generating electric power through the combustion gas supplied from the combustor, and is cooled by the compressed air supplied from the compressor,
A stator including a casing and vanes installed on an inner circumferential surface of the casing and arranged in a multi-stage along a flow direction of combustion gas; A disk installed between the casing and the tie rod, and a blade installed on an outer circumferential surface of the disk and disposed between the vane and the vane to rotate by combustion gas; And a rotor including a blade shroud formed on the tip of the blade,
The blade shroud, a shroud body in which a cooling flow path through which cooling air flows is formed; And an impingement plate in which a plurality of injection holes for spraying cooling air supplied through the cooling passage to the inner wall of the shroud body are formed,
Insertion holes are formed in the shroud body on one side of the impingement plate,
It is formed in the insertion hole further comprises a fixing portion for preventing the separation of the impingement plate,
The cooling flow path includes a first cooling flow path that is formed parallel to the tip portion of the blade, and a second cooling flow path that extends from the first cooling flow path toward the tip portion of the blade, and includes the first cooling flow path and the first cooling flow path. 2, the impingement plate is disposed between the cooling passages,
The injection hole is a turbine made of a shape that gradually decreases in diameter as it goes from the first cooling passage to the second cooling passage.
일단이 상기 제1냉각유로와 연통되며 상기 블레이드의 내부에 형성되는 블레이드냉각유로가 형성되어, 상기 블레이드냉각유로를 통하여 상기 제1냉각유로로 냉각공기를 공급하는 터빈. The method according to claim 9,
A turbine having one end communicating with the first cooling channel and forming a blade cooling channel formed inside the blade to supply cooling air to the first cooling channel through the blade cooling channel.
상기 제1냉각유로의 하류측에 배치되어 상기 제1냉각유로를 통하여 공급된 냉각공기를 상기 제2냉각유로 측으로 가이드하는 냉각공기가이드를 더 포함하는 터빈. The method according to claim 9,
The turbine further comprises a cooling air guide disposed on the downstream side of the first cooling flow path and guiding cooling air supplied through the first cooling flow path to the second cooling flow path.
상기 냉각공기가이드는, 상기 슈라우드몸체 내벽에 형성되는 곡면 형상의 플레이트인 터빈. The method according to claim 12,
The cooling air guide is a turbine which is a plate having a curved surface formed on the inner wall of the shroud body.
상기 제1냉각유로로부터 공급된 냉각공기의 일부를 슈라우드몸체 외부로 공급하는 제1냉각홀이 상기 제1냉각유로의 하류측 슈라우드몸체에 형성되는 터빈.
The method according to claim 9,
A turbine in which a first cooling hole for supplying a portion of the cooling air supplied from the first cooling flow path to the outside of the shroud body is formed in the shroud body downstream of the first cooling flow path.
상기 제2냉각유로로 공급된 냉각공기를 상기 슈라우드몸체 외부로 공급하는 제2냉각홀이 상기 제2냉각유로의 블레이드팁부측의 슈라우드몸체에 형성되는 터빈.
The method according to claim 9,
A turbine in which a second cooling hole for supplying cooling air supplied to the second cooling channel to the outside of the shroud body is formed in the shroud body at the blade tip side of the second cooling channel.
상기 터빈은, 케이싱과, 상기 케이싱의 내주면에 설치되며 연소가스의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치된 베인을 포함하는 스테이터와, 상기 케이싱과 타이로드의 사이에 설치되는 디스크와, 상기 디스크의 외주면에 설치되되 상기 베인과 베인의 사이에 각각 배치되어 연소가스에 의해 회전하는 블레이드 및 상기 블레이드의 팁에 형성되는 블레이드슈라우드를 포함하는 로터를 포함하고,
상기 블레이드슈라우드는, 냉각공기가 유동하는 냉각유로가 내부에 형성되는 슈라우드몸체; 및 상기 냉각유로를 통하여 공급되는 냉각공기를 슈라우드몸체의 내벽으로 분사시키는 복수개의 분사공이 형성되는 임핀지먼트 플레이트를 포함하고,
상기 임핀지먼트플레이트 일측의 슈라우드몸체에 삽입홀이 형성되며,
상기 삽입홀에 형성되어 상기 임핀지먼트플레이트의 이탈을 방지하는 고정부를 더 포함하며,
상기 냉각유로는 상기 블레이드의 팁부와 평행하게 형성되는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로로부터 상기 블레이드의 팁부측으로 절곡 연장형성되는 제2냉각유로를 포함하고, 상기 제1냉각유로와 상기 제2냉각유로 사이에 상기 임핀지먼트플레이트가 배치되고,
상기 분사공은 상기 제1냉각유로로부터 상기 제2냉각유로측으로 가면서 점점 직경이 감소하는 형상으로 이루어지는 가스 터빈.
A compressor that sucks air and compresses it; A combustor that combusts the compressed air supplied from the compressor with fuel; A turbine that generates power for generating electricity by passing the combustion gas supplied from the combustor therein, and is cooled by compressed air supplied from the compressor; And a tie rod passing through the center of the compressor and turbine,
The turbine, a stator comprising a casing, a vane installed on the inner circumferential surface of the casing and disposed in a multi-stage along the flow direction of the combustion gas, and a disc installed between the casing and the tie rod, It is installed on the outer circumferential surface of the disk, and is disposed between the vane and the vane, respectively, and a rotor including a blade rotating by combustion gas and a blade shroud formed at the tip of the blade,
The blade shroud, a shroud body in which a cooling flow path through which cooling air flows is formed; And an impingement plate in which a plurality of injection holes for spraying cooling air supplied through the cooling passage to the inner wall of the shroud body are formed,
Insertion holes are formed in the shroud body on one side of the impingement plate,
It is formed in the insertion hole further comprises a fixing portion for preventing the separation of the impingement plate,
The cooling flow path includes a first cooling flow path that is formed parallel to the tip portion of the blade, and a second cooling flow path that is bent and extended from the first cooling flow path toward the tip portion of the blade, and the first cooling flow path and the first 2, the impingement plate is disposed between the cooling passages,
The injection hole is a gas turbine made of a shape that gradually decreases in diameter as it goes from the first cooling passage to the second cooling passage.
상기 제1냉각유로의 하류측에 배치되어 상기 제1냉각유로를 통하여 공급된 냉각공기를 상기 제2냉각유로 측으로 가이드하는 냉각공기가이드를 더 포함하는 가스터빈. The method according to claim 17,
A gas turbine further disposed in a downstream side of the first cooling flow path, the cooling air guide guiding cooling air supplied through the first cooling flow path to the second cooling flow path.
상기 냉각공기가이드는, 상기 슈라우드몸체 내벽에 형성되는 곡면 형상의 플레이트인 가스터빈. The method according to claim 19,
The cooling air guide is a gas turbine which is a plate having a curved surface formed on the inner wall of the shroud body.
상기 제1냉각유로로부터 공급된 냉각공기의 일부를 슈라우드몸체 외부로 공급하는 제1냉각홀이 상기 제1냉각유로의 하류측 슈라우드몸체에 형성되고,
상기 제2냉각유로로 공급된 냉각공기를 상기 슈라우드몸체 외부로 공급하는 제2냉각홀이 상기 제2냉각유로의 상기 블레이드 팁부측에 형성되는 가스터빈.The method according to claim 17,
A first cooling hole for supplying a portion of the cooling air supplied from the first cooling channel to the outside of the shroud body is formed in the shroud body downstream of the first cooling channel,
A gas turbine in which a second cooling hole for supplying cooling air supplied to the second cooling channel to the outside of the shroud body is formed on the blade tip side of the second cooling channel.
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KR1020180105970A KR102141998B1 (en) | 2018-09-05 | 2018-09-05 | Blade shroud, turbine and gas turbine comprising the same |
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Citations (2)
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JP2008169845A (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | General Electric Co <Ge> | Impingement cooled bucket shroud, turbine rotor incorporating the same, and cooling method |
KR101770068B1 (en) * | 2016-07-04 | 2017-08-21 | 두산중공업 주식회사 | Impingement cooling apparatus of the gas turbine |
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US4589824A (en) * | 1977-10-21 | 1986-05-20 | United Technologies Corporation | Rotor blade having a tip cap end closure |
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---|---|---|---|---|
JP2008169845A (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | General Electric Co <Ge> | Impingement cooled bucket shroud, turbine rotor incorporating the same, and cooling method |
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