KR102153015B1 - 로터 디스크 결합체 및 이를 포함하는 가스터빈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전 시 로터 디스크 간 미끄럼 방지가 가능하며, 무게중심이 회전축과 동일할 수 있도록 밸런싱(balancing)이 가능한 로터 디스크 결합체 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로, 본 발명은, 나란하게 배치되는 복수의 로터 디스크와, 상기 복수의 로터 디스크를 관통 결합하는 타이 로드와, 상기 복수의 로터 디스크가 서로 마주보는 면에 각각 형성되는 복수의 결합홈 및 양단이 상기 마주보는 면의 결합홈에 각각 삽입되는 복수의 결합핀을 포함하는 로터 디스크 결합체를 제공한다.

Description

로터 디스크 결합체 및 이를 포함하는 가스터빈{ROTOR DISK ASSEMBLY AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 로터 디스크 결합체 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전 시 로터 디스크 간 미끄럼 방지가 가능하며, 무게중심이 회전축과 동일할 수 있도록 밸런싱(balancing)이 가능한 로터 디스크 결합체 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 고속회전시키는 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 압축기, 연소기, 터빈 및 로터를 포함하며, 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.
상기 로터는 상기 압축기, 연소기 및 터빈의 중심부를 관통하도록 형성되고, 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며, 일단부가 발전기의 구동축에 연결된다.
그리고, 상기 로터는 압축기 블레이드와 체결되는 복수의 압축기 로터 디스크와, 터빈 블레이드와 체결되는 복수의 터빈 로터 디스크 및 상기 터빈 로터 디스크로부터 상기 압축기 로터 디스크로 회전력을 전달하는 토크 튜브를 포함한다.
도 1은 종래 가스터빈의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다. 구체적으로 도 1을 참고하여 살펴보면, 상기 복수의 압축기 로터 디스크(10)는 상기 로터의 축 방향을 따라 나란하게 배열되며, 상기 각 압축기 로터 디스크(10)에는 압축기 블레이드(12)가 결합되고 있다.
이때, 상기 복수의 압축기 로터 디스크(10)는 이를 축 방향으로 관통하는 스핀들 볼트(20)에 의해 결합되고 있다. 즉, 상기 스핀들 볼트(20)에 의해 상기 복수의 압축기 로터 디스크(10)는 인접하는 압축기 로터 디스크(10)와 밀착하는 방향으로 압착되며, 이에 따라 상기 복수의 압축기 로터 디스크(10)가 고정되는 것이다.
또한, 상기 복수의 터빈 로터 디스크(30)도 상기 로터의 축 방향을 따라 나란하게 배열되며, 상기 각 터빈 로터 디스크(30)에는 터빈 블레이드(32)가 결합되고 있다.
상기 복수의 터빈 로터 디스크(30)는 마찬가지로 이를 축 방향으로 관통하는 스핀들 볼트(40)에 의해 축 방향으로 압착되어 결합되고 있다.
하지만, 상기와 같이 압착됨에도 불구하고 상기 로터가 회전함에 따라 발생하는 원심력에 의해 상기 각 로터 디스크 사이에서는 미끄러짐이 발생하게 된다는 문제점이 있다.
또한, 상기 로터 디스크의 무게중심이 상기 로터의 회전축과 상이하면 한 쪽으로 치우쳐져 회전됨에 따라 진동이 크게 발생되며, 이로 인해 가스터빈의 안정적인 작동이 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 회전 시 로터 디스크 간 미끄럼 방지가 가능하며, 무게중심이 회전축과 동일할 수 있도록 밸런싱(balancing)이 가능한 로터 디스크 결합체 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공하는 것에 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 나란하게 배치되는 복수의 로터 디스크와, 상기 복수의 로터 디스크를 관통 결합하는 타이 로드와, 상기 복수의 로터 디스크가 서로 마주보는 면에 각각 형성되는 복수의 결합홈 및 양단이 상기 마주보는 면의 결합홈에 각각 삽입되는 복수의 결합핀을 포함하는 로터 디스크 결합체를 제공한다.
이때, 상기 각 로터 디스크는, 상기 복수의 로터 디스크가 나란하게 배치되는 방향을 따라 양측으로 돌출된 돌출결합부를 포함하며, 상기 결합홈은 상기 돌출결합부에 형성될 수 있다.
상기 결합홈은 상기 복수의 로터 디스크가 서로 마주보는 각 면에서 상기 로터 디스크의 원주방향을 따라 복수개 형성될 수 있다.
상기 복수의 로터 디스크가 서로 마주보는 면에 형성되는 상기 결합홈은 서로 마주보며 대칭을 이루도록 형성될 수 있다.
상기 결합핀은 원기둥의 형상으로 형성될 수 있다.
또는, 상기 결합핀은 상기 로터 디스크의 중심축을 향해 오목한 곡면을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 결합핀의 일단 외주면에는 나사산이 형성되며, 상기 결합핀의 일단이 삽입되는 상기 결합홈에는 상기 나사산에 대응되는 나사홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 로터 디스크의 무게중심을 검출하기 위한 검출부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 검출부에 의해 검출된 상기 로터 디스크의 무게중심이 상기 로터 디스크의 중심축과 동일하도록, 상기 복수의 결합핀의 배치관계 또는 무게를 결정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 로터 디스크의 무게중심이 상기 로터 디스크의 중심축에서 일측으로 벗어나있는 경우, 상기 무게중심이 위치하는 일측에 무게가 상대적으로 적은 결합핀을 배치하거나, 상기 무게중심이 위치하는 일측의 반대측에 무게가 상대적으로 큰 결합핀을 배치하도록 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 로터 디스크의 무게중심이 상기 로터 디스크의 중심축에서 일측으로 벗어나있는 경우, 상기 무게중심이 위치하는 일측보다 반대측에 상기 결합핀이 더 많이 배치되도록 결정할 수 있다.
상기 결합핀은 열팽창계수가 높은 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은, 케이싱과, 상기 케이싱 내에 배치되며, 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기와, 상기 압축기에 의해 압축된 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 연소기와, 상기 연소기에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 이용하여 복수의 터빈 블레이드를 회전시키며 전력을 생산하는 터빈 및 상기 압축기, 연소기 및 터빈을 관통하도록 상기 케이싱의 내측 중앙에 구비되며, 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 로터를 포함하며, 상기 로터는, 상기 압축기의 압축기 블레이드가 결합되며, 나란하게 배치되는 복수의 압축기 로터 디스크와, 상기 터빈 블레이드가 결합되며, 나란하게 배치되는 복수의 터빈 로터 디스크와, 상기 압축기 로터 디스크와 터빈 로터 디스크를 연결하는 토크 튜브와, 상기 압축기 로터 디스크, 터빈 로터 디스크 및 토크 튜브를 관통 결합하는 타이 로드와, 상기 복수의 압축기 로터 디스크가 서로 마주보는 면에 각각 형성되는 복수의 결합홈 및 양단이 상기 마주보는 면의 결합홈에 각각 삽입되는 복수의 결합핀을 포함하는 가스터빈을 제공한다.
이때, 상기 각 압축기 로터 디스크는, 상기 로터의 축 방향을 따라 양측으로 돌출된 돌출결합부를 포함하며, 상기 결합홈은 상기 돌출결합부에 형성될 수 있다.
상기 결합홈은 상기 복수의 압축기 로터 디스크가 서로 마주보는 각 면에서 상기 압축기 로터 디스크의 원주방향을 따라 복수개 형성될 수 있다.
상기 복수의 압축기 로터 디스크가 서로 마주보는 면에 형성되는 상기 결합홈은 서로 마주보며 대칭을 이루도록 형성될 수 있다.
상기 결합핀은 원기둥의 형상으로 형성될 수 있다.
또는, 상기 결합핀은 상기 압축기 로터 디스크의 중심축을 향해 오목한 곡면을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 결합핀의 일단 외주면에는 나사산이 형성되며, 상기 결합핀의 일단이 삽입되는 상기 결합홈에는 상기 나사산에 대응되는 나사홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 압축기 로터 디스크의 무게중심을 검출하기 위한 검출부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 검출부에 의해 검출된 상기 압축기 로터 디스크의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크의 중심축과 동일하도록, 상기 복수의 결합핀의 배치관계 또는 무게를 결정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압축기 로터 디스크의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크의 중심축에서 일측으로 벗어나있는 경우, 상기 무게중심이 위치하는 일측에 무게가 상대적으로 적은 결합핀을 배치하거나, 상기 무게중심이 위치하는 일측의 반대측에 무게가 상대적으로 큰 결합핀을 배치하도록 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압축기 로터 디스크의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크의 중심축에서 일측으로 벗어나있는 경우, 상기 무게중심이 위치하는 일측보다 반대측에 상기 결합핀이 더 많이 배치되도록 결정할 수 있다.
상기 결합핀은 열팽창계수가 높은 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 각 로터 디스크가 결합핀에 의해 결합됨에 따라 회전 시 원심력에 의해 각 로터 디스크 간 미끄러짐이 발생하는 것을 방지 가능하다는 효과가 있다.
또한, 로터 디스크의 무게중심이 로터 디스크의 회전축과 동일할 수 있도록 밸런싱(balancing)이 가능하며, 이로 인해 진동이 저감되어 가스터빈의 안정적인 작동이 가능하다.
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 종래 가스터빈의 일부를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈의 개략적인 구조를 도시한 단면도.
도 3은 도 2에서 복수의 압축기 로터 디스크의 일부분을 확대하여 도시한 단면도.
도 4는 도 2에서 압축기 로터 디스크를 분리하여 도시한 단면사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가스터빈의 압축기 로터 디스크를 분리하여 도시한 단면사시도.
이하, 본 발명의 로터 디스크 결합체 및 이를 포함하는 가스터빈에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 2 내지 5를 참조하여 설명하도록 한다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구 범위에 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.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈의 개략적인 구조를 도시한 단면도, 도 3은 도 2에서 복수의 압축기 로터 디스크의 일부분을 확대하여 도시한 단면도, 도 4는 도 2에서 압축기 로터 디스크를 분리하여 도시한 단면사시도, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가스터빈의 압축기 로터 디스크를 분리하여 도시한 단면사시도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈에 관하여, 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 터빈(1)은, 크게 케이싱(100)과, 상기 케이싱(100) 내에 배치되며, 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기(200)와, 상기 압축기(200)에 의해 압축된 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 복수의 연소기(300)와, 상기 연소기(300)에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 이용하여 복수의 터빈 블레이드를 회전시키며 전력을 생산하는 터빈(400)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 케이싱(100)은, 상기 압축기(200)가 수용되는 압축기 케이싱(102), 상기 연소기(300)가 수용되는 연소기 케이싱(103) 및 상기 터빈(400)이 수용되는 터빈 케이싱(104)을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 압축기 케이싱, 연소기 케이싱 및 터빈 케이싱이 일체로 형성될 수도 있다.
여기서, 상기 압축기 케이싱(102), 상기 연소기 케이싱(103) 및 상기 터빈 케이싱(104)은 유체 흐름 방향 상 상류 측으로부터 하류 측으로 순차적으로 배열될 수 있다.
상기 케이싱(100)의 내부에는 로터(500)가 회전 가능하게 구비되며, 발전을 위해 상기 로터(500)에는 발전기(미도시)가 연동되고, 상기 케이싱(100)의 하류 측에는 상기 터빈(400)을 통과한 연소 가스를 배출하는 디퓨저가 구비될 수 있다.
상기 로터(500)는, 상기 압축기 케이싱(102)에 수용되는 압축기 로터 디스크(520), 상기 터빈 케이싱(104)에 수용되는 터빈 로터 디스크(540) 및 상기 연소기 케이싱(103)에 수용되고 상기 압축기 로터 디스크(520)와 상기 터빈 로터 디스크(540)를 연결하는 토크 튜브(530), 상기 압축기 로터 디스크(520), 상기 토크 튜브(530) 및 상기 터빈 로터 디스크(540)를 체결하는 타이 로드(550)와 고정 너트(560)를 포함할 수 있다.
상기 압축기 로터 디스크(520)는 복수(예를 들어 14매)로 형성되고, 복수의 상기 압축기 로터 디스크(520)는 상기 로터(500)의 축 방향을 따라 배열될 수 있다. 즉, 상기 압축기 로터 디스크(520)는 다단으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 각 압축기 로터 디스크(520)는 대략 원판형으로 형성되고, 외주부에는 후술할 압축기 블레이드(220)와 결합되는 압축기 블레이드 결합 슬롯(522)이 형성될 수 있다.
상기 터빈 로터 디스크(540)는 상기 압축기 로터 디스크(520)와 유사하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 터빈 로터 디스크(540)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 로터 디스크(540)는 상기 로터(500)의 축 방향을 따라 배열될 수 있다. 즉, 상기 터빈 로터 디스크(540)는 다단으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 각 터빈 로터 디스크(540)는 대략 원판형으로 형성되고, 외주부에는 후술할 터빈 블레이드(420)와 결합되는 터빈 블레이드 결합 슬롯이 형성될 수 있다.
상기 토크 튜브(530)는 상기 터빈 로터 디스크(540)의 회전력을 상기 압축기 로터 디스크(520)로 전달하는 토크 전달 부재로서, 일단부가 복수의 상기 압축기 로터 디스크(520) 중 공기의 유동 방향 상 최하류 단에 위치되는 압축기 로터 디스크와 체결되고, 타단부가 복수의 상기 터빈 로터 디스크(540) 중 연소 가스의 유동 방향 상 최상류 단에 위치되는 터빈 로터 디스크와 체결될 수 있다. 여기서, 상기 토크 튜브(530)의 일단부와 타단부 각각에는 돌기가 형성되고, 상기 압축기 로터 디스크(520)와 상기 터빈 로터 디스크(540) 각각에는 상기 돌기와 치합되는 홈이 형성되어, 상기 토크 튜브(530)가 상기 압축기 로터 디스크(520) 및 상기 터빈 로터 디스크(540)에 대해 상대 회전이 방지될 수 있다.
또한, 상기 토크 튜브(530)는, 상기 압축기(200)로부터 공급되는 공기가 그 토크 튜브(530)를 통과하여 상기 터빈(400)으로 유동 가능하도록, 중공형의 실린더 형태로 형성될 수 있다.
이때, 상기 토크 튜브(530)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(550)는 복수의 상기 압축기 로터 디스크(520), 상기 토크 튜브(530) 및 복수의 상기 터빈 로터 디스크(540)를 관통하도록 형성되고, 일단부가 복수의 상기 압축기 로터 디스크(520) 중 공기의 유동 방향 상 최상류 단에 위치되는 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 타단부가 복수의 상기 터빈 로터 디스크(540) 중 연소 가스의 유동 방향 상 최하류 단에 위치되는 터빈 로터 디스크를 기준으로 상기 압축기(200)의 반대측으로 돌출되고 상기 고정 너트(560)와 체결될 수 있다.
여기서, 상기 고정 너트(560)는 상기 최하류 단에 위치되는 터빈 로터 디스크(540)를 상기 압축기(200) 측으로 가압하고, 상기 최상류 단에 위치되는 압축기 로터 디스크(520)와 상기 최하류 단에 위치되는 터빈 로터 디스크(540) 사이 간격이 감소됨에 따라, 복수의 상기 압축기 로터 디스크(520), 상기 토크 튜브(530) 및 복수의 상기 터빈 로터 디스크(540)가 상기 로터(500)의 축 방향으로 압축될 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 압축기 로터 디스크(520), 상기 토크 튜브(530) 및 복수의 상기 터빈 로터 디스크(540)의 축 방향 이동 및 상대 회전이 방지될 수 있다.
이와 같이, 상기 복수의 압축기 로터 디스크(520)와 복수의 터빈 로터 디스크(540)는 상기 타이 로드(550) 및 고정 너트(560)에 의해 축 방향으로 서로 압착됨에 따라 축 방향 이동 및 상대 회전이 방지되도록 결합되고 있다.
더욱이, 본 발명의 가스터빈에 따르면, 상기 로터(500)의 회전 시 원심력에 의해 상기 각 로터 디스크 간 미끄러짐이 발생하지 않도록 상기 인접하는 로터 디스크들은 별도의 결합핀에 의해 결합되는 구조를 이루고 있다. 이와 관련하여서는 아래에서 더욱 자세히 설명하도록 한다.
한편, 본 실시예의 경우 하나의 상기 타이 로드(550)가 복수의 상기 압축기 로터 디스크(520), 상기 토크 튜브(530) 및 복수의 상기 터빈 로터 디스크(540)의 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(500)는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고, 일단부가 상기 발전기의 구동축에 연결될 수 있다.
상기 압축기(200)는, 상기 로터(500)와 함께 회전되는 압축기 블레이드(220) 및 상기 압축기 블레이드(220)로 유입되는 공기의 흐름을 정렬하도록 상기 케이싱(100)에 고정 설치되는 압축기 베인(240)을 포함할 수 있다.
상기 압축기 블레이드(220)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 블레이드(220)는 상기 로터(500)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성되고, 복수의 상기 압축기 블레이드(220)는 각 단마다 상기 로터(500)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.
즉, 상기 압축기 블레이드(220)의 루트부(222)는 상기 압축기 로터 디스크(520)의 압축기 블레이드 결합 슬롯(522)에 결합되며, 상기 루트부(222)는 상기 압축기 블레이드(220)가 그 압축기 블레이드 결합 슬롯(522)으로부터 상기 로터(500)의 회전 반경 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록, 전나무(fir-tree) 형태로 형성될 수 있다.
이때, 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯(522)은 마찬가지로, 상기 압축기 블레이드의 루트부(222)에 대응되도록 전나무 형태로 형성될 수 있다.
본 실시 예의 경우, 상기 압축기 블레이드 루트부(222)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(520)와 상기 압축기 블레이드(220)는 통상적으로 탄젠셜 타입(tangential type) 또는 액셜 타입(axial type)으로 결합되는데, 본 실시예의 경우에는, 상기 압축기 블레이드 루트부(222)가 전술한 바와 같이 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯(522)에 상기 로터(500)의 축 방향을 따라 삽입되는 소위 액셜 타입 형태로 형성되고 있다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯(522)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯(522)은 상기 압축기 로터 디스크(520)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배열될 수 있다.
상기 압축기 베인(240)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 베인(240)은 상기 로터(500)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 압축기 베인(240)과 상기 압축기 블레이드(220)는 공기 유동 방향을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다.
또한, 복수의 상기 압축기 베인(240)은 각 단마다 상기 로터(500)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.
상기 연소기(300)는 상기 압축기(200)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(300)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 연소기(300)는 상기 연소기 케이싱에 상기 로터(500)의 회전 방향을 따라 배열될 수 있다.
또한, 상기 각 연소기(300)는, 상기 압축기(200)에서 압축된 공기가 유입되는 라이너, 상기 라이너에 유입되는 공기에 연료를 분사하고 연소시키는 버너 및 상기 버너에서 생성되는 연소 가스를 상기 터빈으로 안내하는 트랜지션 피스를 포함할 수 있다.
상기 라이너는, 연소실을 형성하는 화염통 및 상기 화염통을 감싸면서 환형 공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다.
상기 버너는, 상기 연소실로 유입되는 공기에 연료를 분사하도록 상기 라이너의 전단 측에 형성되는 연료 분사 노즐 및 상기 연소실에서 혼합된 공기와 연료가 착화되도록 상기 라이너의 벽부에 형성되는 점화 플러그를 포함할 수 있다.
상기 트랜지션 피스는 연소 가스의 높은 온도에 의해 손상되지 않도록 그 트랜지션 피스의 외벽부가 상기 압축기로부터 공급되는 공기에 의해 냉각되도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 트랜지션 피스에는 공기를 내부로 분사하기 위한 냉각 홀이 형성되고, 공기가 그 냉각 홀을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킬 수 있다.
한편, 상기 트랜지션 피스를 냉각시킨 공기는 상기 라이너의 환형 공간으로 유동되고, 상기 라이너의 외벽에는 상기 플로우 슬리브의 외부에서 공기가 상기 플로우 슬리브에 마련되는 냉각 홀을 통해 냉각 공기로 제공되어 충돌할 수 있다.
여기서, 별도로 도시하지는 않았으나, 상기 압축기(200)와 상기 연소기(300) 사이에는 상기 연소기(300)로 유입되는 공기의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위해 안내깃 역할을 하는 디스월러(desworler)가 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 터빈(400)은 상기 압축기(200)와 유사하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 터빈(400)은, 상기 로터(500)와 함께 회전되는 터빈 블레이드(420) 및 상기 터빈 블레이드(420)로 유입되는 공기의 흐름을 정렬하도록 상기 케이싱(100)에 고정 설치되는 터빈 베인(440)을 포함할 수 있다.
상기 터빈 블레이드(420)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 블레이드(420)는 상기 로터(500)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성되고, 복수의 상기 터빈 블레이드(420)는 각 단마다 상기 로터(500)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.
즉, 상기 터빈 블레이드(420)의 루트부(422)는 상기 터빈 로터 디스크(540)의 터빈 블레이드 결합 슬롯에 결합되며, 상기 루트부(422)는 상기 터빈 블레이드(420)가 그 터빈 블레이드 결합 슬롯으로부터 상기 로터(500)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(422)에 대응되도록 전나무 형태로 형성될 수 있다.
본 실시 예의 경우, 상기 터빈 블레이드 루트부(422)와 상기 터빈 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 터빈 블레이드를 상기 터빈 로터 디스크에 체결할 수 있다.
여기서, 상기 터빈 로터 디스크(540)와 상기 터빈 블레이드(420)는 통상적으로 탄젠셜 타입(tangential type) 또는 액셜 타입(axial type)으로 결합되는데, 본 실시예의 경우에는, 상기 터빈 블레이드 루트부(422)가 전술한 바와 같이 상기 터빈 블레이드 결합 슬롯에 상기 로터(500)의 축 방향을 따라 삽입되는 소위 액셜 타입 형태로 형성되고 있다. 이에 따라, 본 실시 예에 따른 상기 터빈 블레이드 결합 슬롯은 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 블레이드 결합 슬롯은 상기 터빈 로터 디스크(540)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배열될 수 있다.
상기 터빈 베인(440)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 베인(440)은 상기 로터(500)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 터빈 베인(440)과 상기 터빈 블레이드(420)는 공기 유동 방향을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다.
또한, 복수의 상기 터빈 베인(440)은 각 단마다 상기 로터(500)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 터빈(400)은 상기 압축기(200)와 달리 고온 고압의 연소 가스와 접촉하므로, 열화 등의 손상을 방지하기 위한 냉각 수단을 필요로 한다.
이에 따라, 본 실시 예에 따른 가스 터빈은, 상기 압축기(200)의 일부 개소에서 압축된 공기를 추기하여 상기 터빈(400)으로 공급하는 냉각 유로를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각 유로는 실시 예에 따라, 상기 케이싱(100)의 외부에서 연장되거나(외부 유로), 상기 로터(500)의 내부를 관통하여 연장될 수 있고(내부 유로), 외부 유로 및 내부 유로를 모두 사용할 수도 있다.
이때, 상기 냉각 유로는 상기 터빈 블레이드(420)의 내부에 형성되는 터빈 블레이드 쿨링 유로와 연통되어, 상기 터빈 블레이드(420)가 냉각 공기에 의해 냉각될 수 있다.
또한, 상기 터빈 블레이드 쿨링 유로는 상기 터빈 블레이드(420)의 표면에 형성되는 터빈 블레이드 필름 쿨링 홀과 연통되어, 냉각 공기가 상기 터빈 블레이드(420)의 표면에 공급됨으로써, 상기 터빈 블레이드(420)가 냉각 공기에 의해 소위 막 냉각될 수 있다.
이외에도, 상기 터빈 베인(440) 역시 상기 터빈 블레이드(420)와 유사하게 상기 냉각 유로로부터 냉각 공기를 공급받아 냉각될 수 있도록 형성될 수 있다.
이러한 구성에 따른 가스 터빈(1)은, 상기 케이싱(100)으로 유입되는 공기가 상기 압축기(200)에 의해 압축되고, 상기 압축기에 의해 압축된 공기가 상기 연소기(300)에 의해 연료와 혼합된 뒤 연소되어 연소 가스가 되고, 상기 연소기에서 생성된 연소 가스가 상기 터빈(400)으로 유입되고, 상기 터빈(400)으로 유입된 연소 가스가 상기 터빈 블레이드(420)를 통해 상기 로터(500)를 회전시킨 후 상기 디퓨저를 통해 대기로 배출되며, 연소 가스에 의해 회전되는 상기 로터(500)가 상기 압축기(200) 및 상기 발전기를 구동할 수 있다. 즉, 상기 터빈에서 얻은 기계적 에너지 중 일부는 상기 압축기에서 공기를 압축하는데 필요한 에너지로 공급되고, 나머지는 상기 발전기로 전력을 생산하는데 이용될 수 있다.
여기서, 상기의 가스터빈은 본 발명의 일 실시 예에 불과하며, 아래에서 자세히 설명할 본 발명의 로터 디스크 결합체는 일반적인 가스터빈에 모두 적용될 수 있다.
이하, 도 3 내지 5를 참고하여 본 발명의 로터 디스크 결합체에 관하여 살펴보도록 한다.
본 발명의 로터 디스크 결합체는, 나란하게 배치되는 복수의 로터 디스크와, 상기 복수의 로터 디스크를 관통 결합하는 타이 로드와, 상기 복수의 로터 디스크가 서로 마주보는 면에 각각 형성되는 복수의 결합홈 및 양단이 상기 마주보는 면의 결합홈에 각각 삽입되는 복수의 결합핀을 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 상기 복수의 로터 디스크는, 상기에서 살펴본 가스터빈(1)의 압축기 로터 디스크(520) 또는 터빈 로터 디스크(540)일 수도 있으며, 일반적인 회전체의 로터 디스크일 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 로터 디스크 결합체는 가스터빈뿐만 아니라 로터 디스크가 구비되는 회전체 구조라면 어느 것에든 적용될 수 있으며, 본 실시 예에서는 상기에서 설명한 가스터빈의 압축기 로터 디스크(520)에 적용되는 것을 기준으로 설명하도록 한다.
즉, 상기에서 살펴본 바와 같이, 복수의 압축기 로터 디스크(520)가 상기 로터(500)의 축 방향을 따라 나란하게 배열되며, 상기 복수의 압축기 로터 디스크(520)의 중심부를 상기 타이 로드(550)가 관통하여 결합하고 있다.
이때, 상기 복수의 압축기 로터 디스크(520)가 서로 마주보는 면에는 각각 결합홈(600)이 형성되며, 상기 마주보는 면의 결합홈(600)에 결합핀(700)의 각 일단이 삽입됨에 따라 인접하는 상기 압축기 로터 디스크(520)를 결합하게 된다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 압축기 로터 디스크(520)가 서로 마주보는 각각의 면에는 하나 이상의 결합홈(600)이 형성되되, 인접하는 한 쌍의 압축기 로터 디스크(520a, 520b)를 기준으로 설명하면, 서로 마주보는 면에 한 쌍의 결합홈(600a, 600b)이 형성된다.
즉, 일측에 위치한 압축기 로터 디스크(520a)가 타측에 위치한 압축기 로터 디스크(520b)를 마주보는 면과, 타측에 위치한 압축기 로터 디스크(520b)가 일측에 위치한 압축기 로터 디스크(520a)를 마주보는 면에는 각각 결합홈(600a, 600b)이 형성되고 있으며, 상기 마주보는 한 쌍의 결합홈(600a, 600b)에는 하나의 결합핀(700)의 양 단이 삽입됨으로써 인접하는 한 쌍의 압축기 로터 디스크(520a, 520b)가 결합되는 것이다.
특히, 상기 각 압축기 로터 디스크(520)는, 상기 로터(500)의 축 방향을 따라 양측으로 돌출된 돌출결합부(524)를 포함하며, 상기 결합홈(600)은 상기 돌출결합부(524)에 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 상기 압축기 로터 디스크(520)는 대략 원판형으로 형성되되, 상기 돌출결합부(524)는 상기 압축기 로터 디스크(520)의 축 방향 양면에서 축 방향으로 돌출된 링 형태로 이루어지고 있으며, 단면상으로는 직사각형의 형상을 이루고 있다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 결합홈(600)은 상기 복수의 압축기 로터 디스크(520)가 서로 마주보는 면에 모두 형성되되, 각 면에서 상기 압축기 로터 디스크(520)의 원주방향을 따라 복수개 형성되고 있다. 즉, 상기 돌출결합부(524)의 원주방향을 따라 복수개가 형성되고 있다.
상기 각 면에 형성되는 결합홈(600)의 개수는 다양하게 형성될 수 있으며, 상기 각 면에 형성되는 복수의 결합홈(600)에는 상기 결합핀(700)이 모두 삽입될 수도 있으나, 후술할 밸런싱(balancing) 등의 목적을 위해 일부에만 삽입될 수도 있다.
본 실시 예에서, 상기 복수의 압축기 로터 디스크(520)가 서로 마주보는 면에 형성되는 상기 결합홈(600)들은 서로 마주보며 대칭을 이루도록 형성되고 있다. 즉, 상기에서 살펴본 한 쌍의 결합홈(600a, 600b)은 서로 대칭을 이루어 인접하는 한 쌍의 압축기 로터 디스크(520a, 520b)가 서로 맞닿았을 때 하나의 일직선의 홈을 이룰 수 있도록 한다.
하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 마주보는 면에 형성되는 결합홈이 서로 다른 위치에 형성되거나 동일한 위치에 형성되더라도 상기 로터(500)의 축과 일정한 각도를 이루도록 형성되는 경우 그에 대응하도록 결합핀의 형상을 형성함으로써 인접하는 압축기 로터 디스크를 결합할 수 있다.
본 실시 예에서, 상기 결합핀(700)은 원기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 결합홈(600) 또한 상기 결합핀(700)의 형상에 대응하여 원형의 홈으로 이루어지며, 상기 결합핀(700)의 일단은 일측에 위치하는 상기 압축기 로터 디스크(520a)의 결합홈(600a)에, 타단은 타측에 위치하는 상기 압축기 로터 디스크(520b)의 결합홈(600b)에 각각 삽입되게 된다.
이때, 상기 결합핀(700)의 일단 외주면에는 나사산(702)이 형성되며, 상기 결합핀(700)의 일단이 삽입되는 상기 결합홈(600)에는 상기 나사산(702)에 대응되는 나사홈(602)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 인접하는 상기 압축기 로터 디스크(520)의 결합 시 우선 상기 결합핀(700)의 일단을 하나의 압축기 로터 디스크의 결합홈(600)에 나사결합하여 고정해놓은 상태로 다른 하나의 압축기 로터 디스크의 결합홈(600)에 상기 결합핀(700)의 타단을 삽입할 수 있어 결합이 용이하며 견고해지는 효과가 있다.
본 실시 예에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 결합핀(700)의 반(half)에 해당하는 일단에 나사산(702)이 형성되고 있으며, 상기 결합핀(700)의 일단이 삽입되는 상기 압축기 로터 디스크의 결합홈(600)에 이에 대응되는 나사홈(602)이 형성되고 있다. 즉, 상기 하나의 압축기 로터 디스크(520)에서 축 방향 양면에 형성되는 복수의 결합홈(600) 중 일면에 형성되는 복수의 결합홈(600)에만 상기 나사홈(602)이 형성되고 있는 것이다.
하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 결합핀의 외주면 전체에 나사산이 형성될 수 있음은 물론이고, 나사결합 이외에 별도의 부재를 이용하거나 압착하여 상기 결합핀을 결합홈에 고정할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 결합핀(700)은 열팽창계수가 높은 소재로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 로터(500)의 회전 시 온도가 높아짐에 따라 상기 결합핀(700)이 팽창하며 상기 결합홈(600) 내에서 압착되어 상기 결합핀(700)과 결합홈(600) 사이에 간극이 발생하지 않으며 이로 인해 토크 전달력이 높아지는 효과가 있다.
이와 같이, 상기 복수의 압축기 로터 디스크(520)가 상기 타이 로드(550)에 의해 축 방향 이동 및 상대 회전이 방지되도록 압착되어 결합될 뿐만 아니라, 상기 로터(500)의 축 방향으로 삽입되는 별도의 결합핀(700)에 의해 인접하는 상기 압축기 로터 디스크(520) 사이가 결합됨에 따라, 상기 로터(500)의 회전 시 원심력이 발생하더라도 상기 각 압축기 로터 디스크(520) 간 슬립(slip)이 발생하지 않는다.
또한, 상기 결합핀(700)이 상기 압축기 로터 디스크(520)의 원주방향을 따라 삽입됨에 따라 인접하는 상기 압축기 로터 디스크(520)를 보다 견고하게 결합할 수 있다.
이에 따라, 상기 압축기 로터 디스크(520) 간 토크 전달이 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 도 5를 참고하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가스터빈의 압축기 로터 디스크를 살펴보면, 상기 결합홈 및 결합핀의 형상은 다르게 형성될 수도 있다.
다른 실시 예에 따른 상기 결합핀(1700)은 상기 압축기 로터 디스크(520)의 중심축을 향해 오목한 곡면을 갖도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 결합핀(1700)은 상기 압축기 로터 디스크(520)의 결합홈(1600)에 삽입되는 경우 상기 압축기 로터 디스크(520)의 원주방향의 양 측면이 상기 압축기 로터 디스크(520)와 동일한 중심을 갖는 동심원의 일부로 이루어지도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 결합핀(1700)이 삽입되기 위한 상기 결합홈(1600) 또한 동일한 형상으로 이루어진다.
이와 같이, 상기 결합핀(1700)에 의해 인접하는 상기 압축기 로터 디스크(520)가 결합되는 효과는 동일하며, 더욱이 곡면으로 형성되어 상기 결합핀(1700)이 결합홈(1600)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 상기 압축기 로터 디스크(520)에 원주방향을 따라 삽입되는 복수의 결합핀(1700)의 중심이 상기 압축기 로터 디스크(520)와 동일한 중심을 갖게 되어 보다 효율적으로 밸런싱이 가능하다는 효과가 있다.
이외에도, 상기 결합핀과 결합홈의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심을 검출하기 위한 검출부(800)와, 상기 검출부(800)에 의해 검출된 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크(520)의 중심축(CL)과 동일하도록, 상기 복수의 결합핀(700)의 배치관계 또는 무게를 결정하는 제어부(900)를 더 포함할 수 있다.
상기 검출부(800)는 상기 각 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심을 검출할 수도 있으며, 상기 복수의 압축기 로터 디스크(520) 전체의 무게중심을 검출할 수도 있다.
상기 검출부(800)는 다양한 방법에 의해 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심을 검출할 수 있으며, 상기 로터(500)의 회전 시 한 쪽으로 치우쳐져 회전이 이루어지며 진동이 발생하는 경우 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심은 상기 압축기 로터 디스크(520)의 중심축(CL) 상에 있지 않다고 볼 수 있다.
본 실시 예에서, 상기 압축기 로터 디스크(520)의 중심을 상기 타이 로드(550)가 관통하고 있으므로, 상기 압축기 로터 디스크(520)의 중심축(CL)은 상기 타이 로드(550)의 중심축과 동일하다고 볼 수 있다.
이에 따라, 상기 검출부(800)에 의해 검출된 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크(520)의 중심축(CL)에서 일측으로 벗어나있는 경우, 상기 제어부(900)는 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크(520)의 중심축(CL) 상에 위치할 수 있도록, 상기 복수의 결합핀(700)의 배치관계 또는 무게배치를 결정한다.
즉, 상기 제어부(900)는, 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크(520)의 중심축(CL)에서 일측으로 벗어나있는 경우, 상기 무게중심이 위치하는 일측에 무게가 상대적으로 적은 결합핀(700)을 배치하거나, 상기 무게중심이 위치하는 일측의 반대측에 무게가 상대적으로 큰 결합핀(700)을 배치하도록 결정할 수 있다.
이로 인해, 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심이 무게가 상대적으로 큰 결합핀(700)이 배치되는 반대측으로 이동하며 상기 중심축(CL) 상에 가까워짐에 따라 궁극적으로 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크(520)의 중심축(CL) 상에 위치할 수 있는 것이다.
이때, 상기 결합핀(700)은 인접하는 상기 압축기 로터 디스크(520)를 결합함과 동시에 무게추의 역할을 한다고 볼 수 있다.
또는, 상기 제어부(900)는, 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크(520)의 중심축(CL)에서 일측으로 벗어나있는 경우, 상기 무게중심이 위치하는 일측보다 반대측에 상기 결합핀(700)이 더 많이 배치되도록 결정할 수 있다.
이로 인해, 마찬가지로 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심이 상대적으로 많은 수의 결합핀(700)이 배치되어 무게가 큰 반대측으로 이동하며 상기 중심축(CL) 상에 가까워짐에 따라 궁극적으로 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크(520)의 중심축(CL) 상에 위치할 수 있는 것이다.
상기와 같이 밸런싱(balancing) 작업을 위해, 상기 복수의 압축기 로터 디스크(520)가 서로 마주보는 각 면에서 상기 압축기 로터 디스크(520)의 원주방향을 따라 형성되는 복수개의 결합홈(600) 중 일부에만 상기 결합핀(700)이 삽입될 수 있음은 물론이다.
더욱이, 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심이 상기 중심축(CL) 상에 위치하더라도, 상기 로터(500)의 축 방향으로 무게가 균일하게 분포되지 않고 일방향으로 치우쳐져 있을 경우에도 상기 로터(500)의 회전이 불안정하여 진동이 발생할 수 있으므로, 이 경우에도 상기 마주보는 압축기 로터 디스크(520)의 사이마다 배치되는 상기 결합핀(700)의 개수 또는 무게를 조절함으로써 상기 로터(500)의 안정적인 회전을 도모할 수 있다.
이와 같이, 상기 제어부(900)에 의해 결정된 상기 결합핀(700)의 배치관계 또는 무게배치와 같이 조절함에 따라 상기 압축기 로터 디스크(520)의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크(520)의 중심축(CL) 상에 위치하도록 조절할 수 있어, 상기 로터(500)의 회전 시 진동이 발생하지 않으며 상기 가스터빈(1)의 안정적인 작동이 가능하다는 효과가 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.
1: 가스터빈 100: 케이싱
102: 압축기 케이싱 103: 연소기 케이싱
104: 터빈 케이싱 200: 압축기
220: 압축기 블레이드 222: 압축기 블레이드 루트부
240: 압축기 베인 300: 연소기
400: 터빈 420: 터빈 블레이드
422: 터빈 블레이드 루트부 440: 터빈 베인
500: 로터 520: 압축기 로터 디스크
522: 압축기 블레이드 결합 슬롯 524: 돌출결합부
530: 토크 튜브 540: 터빈 로터 디스크
550: 타이로드 560: 고정 너트
600, 1600: 결합홈 602: 나사홈
700, 1700: 결합핀 702: 나사산
800: 검출부 900: 제어부

Claims (24)

  1. 나란하게 배치되는 복수의 로터 디스크;
    상기 복수의 로터 디스크를 관통 결합하는 타이 로드;
    상기 복수의 로터 디스크가 서로 마주보는 면에 각각 형성되는 복수의 결합홈; 및
    양단이 상기 마주보는 면의 결합홈에 각각 삽입되는 복수의 결합핀;을 포함하며,
    상기 각 로터 디스크는, 상기 복수의 로터 디스크가 나란하게 배치되는 방향을 따라 양측으로 돌출된 돌출결합부를 포함하며, 상기 결합홈은 상기 돌출결합부에 형성되고,
    상기 결합홈은 상기 복수의 로터 디스크가 서로 마주보는 각 면에서 상기 로터 디스크의 원주방향을 따라 복수개 형성되며,
    상기 로터 디스크의 무게중심을 검출하기 위한 검출부;
    상기 검출부에 의해 검출된 상기 로터 디스크의 무게중심이 상기 로터 디스크의 중심축과 동일하도록, 상기 복수의 결합핀의 배치관계 또는 무게를 결정하는 제어부;를 더 포함하고,
    상기 복수의 로터 디스크가 서로 마주보는 면에 형성되는 상기 결합홈은 서로 마주보며 대칭을 이루도록 형성되며,
    상기 결합핀은 상기 로터 디스크의 중심축을 향해 오목한 곡면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로터 디스크 결합체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 로터 디스크의 무게중심이 상기 로터 디스크의 중심축에서 일측으로 벗어나있는 경우, 상기 무게중심이 위치하는 일측에 무게가 상대적으로 적은 결합핀을 배치하거나, 상기 무게중심이 위치하는 일측의 반대측에 무게가 상대적으로 큰 결합핀을 배치하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 로터 디스크 결합체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 로터 디스크의 무게중심이 상기 로터 디스크의 중심축에서 일측으로 벗어나있는 경우, 상기 무게중심이 위치하는 일측보다 반대측에 상기 결합핀이 더 많이 배치되도록 결정하는 것을 특징으로 하는 로터 디스크 결합체.
  12. 삭제
  13. 케이싱;
    상기 케이싱 내에 배치되며, 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기;
    상기 압축기에 의해 압축된 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 연소기;
    상기 연소기에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 이용하여 복수의 터빈 블레이드를 회전시키며 전력을 생산하는 터빈; 및
    상기 압축기, 연소기 및 터빈을 관통하도록 상기 케이싱의 내측 중앙에 구비되며, 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 로터;를 포함하며,
    상기 로터는,
    상기 압축기의 압축기 블레이드가 결합되며, 나란하게 배치되는 복수의 압축기 로터 디스크;
    상기 터빈 블레이드가 결합되며, 나란하게 배치되는 복수의 터빈 로터 디스크;
    상기 압축기 로터 디스크와 터빈 로터 디스크를 연결하는 토크 튜브;
    상기 압축기 로터 디스크, 터빈 로터 디스크 및 토크 튜브를 관통 결합하는 타이 로드;
    상기 복수의 압축기 로터 디스크가 서로 마주보는 면에 각각 형성되는 복수의 결합홈; 및
    양단이 상기 마주보는 면의 결합홈에 각각 삽입되는 복수의 결합핀;을 포함하고,
    상기 각 압축기 로터 디스크는, 상기 로터의 축 방향을 따라 양측으로 돌출된 돌출결합부를 포함하며, 상기 결합홈은 상기 돌출결합부에 형성되고,
    상기 결합홈은 상기 복수의 압축기 로터 디스크가 서로 마주보는 각 면에서 상기 압축기 로터 디스크의 원주방향을 따라 복수개 형성되며,
    상기 압축기 로터 디스크의 무게중심을 검출하기 위한 검출부; 및
    상기 검출부에 의해 검출된 상기 압축기 로터 디스크의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크의 중심축과 동일하도록, 상기 복수의 결합핀의 배치관계 또는 무게를 결정하는 제어부;를 더 포함하고,
    상기 복수의 압축기 로터 디스크가 서로 마주보는 면에 형성되는 상기 결합홈은 서로 마주보며 대칭을 이루도록 형성되며,
    상기 결합핀은 상기 압축기 로터 디스크의 중심축을 향해 오목한 곡면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압축기 로터 디스크의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크의 중심축에서 일측으로 벗어나있는 경우, 상기 무게중심이 위치하는 일측에 무게가 상대적으로 적은 결합핀을 배치하거나, 상기 무게중심이 위치하는 일측의 반대측에 무게가 상대적으로 큰 결합핀을 배치하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압축기 로터 디스크의 무게중심이 상기 압축기 로터 디스크의 중심축에서 일측으로 벗어나있는 경우, 상기 무게중심이 위치하는 일측보다 반대측에 상기 결합핀이 더 많이 배치되도록 결정하는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  24. 삭제
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