KR102153064B1

KR102153064B1 - 터빈 블레이드 및 이를 포함하는 가스 터빈

Info

Publication number: KR102153064B1
Application number: KR1020180126285A
Authority: KR
Inventors: 김석범
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2018-10-22
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2020-09-07
Also published as: KR20200045344A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드는, 냉각 유체가 유입되는 유입구가 형성된 루트부; 루트부의 상측에 배치되며, 흡입면과 압력면으로 형성되고, 내부 캐비티를 구비하는 에어포일; 및 흡입면 및 압력면을 이루는 벽 내부에 각각 형성되는 적어도 하나 이상의 외측 냉각 유로;를 포함한다. 루트부의 유입구를 통해 유입된 냉각 유체가 외측 냉각 유로를 따라 통과한 후 내부 캐비티로 유입된다.
본 발명의 실시예들에 따르면 냉각 공기에 의해 에어포일의 내부 중심보다 흡입면 및 압력면을 먼저 냉각하여 보다 균일하고 효율적으로 냉각할 수 있고, 흡입면 및 압력면을 효율적으로 냉각함으로써 에어포일 중앙부의 캐비티를 축소하여 원심력에 의한 응력에 대하여 구조 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

터빈 블레이드 및 이를 포함하는 가스 터빈{TURBINE BLADE AND GAS TURBINE HAVING THE SAME}

본 발명은 터빈 블레이드 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관한 것이다.

터빈이란 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 기계장치로, 증기를 이용하는 증기터빈 및 고온의 연소가스를 이용하는 가스터빈 등이 있다.

이 중, 가스터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 상기 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.

연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소 가스가 생성된다.

터빈은 터빈 케이싱 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기와 연소기와 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있다.

로터는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 로터에 복수의 디스크가 고정되어, 각각의 블레이드가 연결되는 동시에, 배기실측의 단부에 발전기 등의 구동축이 연결된다.

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

가스터빈의 작동에 대해서 간략하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소 가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소 가스는 터빈측으로 분사된다. 분사된 연소 가스가 상기 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성시키고, 이에 상기 로터가 회전하게 된다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0064754호 (명칭: 가스터빈의 냉각 블레이드)

본 발명의 일측면은 냉각 공기에 의해 에어포일의 내부 중심보다 흡입면 및 압력면을 먼저 냉각하여 보다 균일하고 효율적으로 냉각할 수 있는 터빈 블레이드 및 가스터빈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드는, 냉각 유체가 유입되는 유입구가 형성된 루트부; 루트부의 상측에 배치되며, 흡입면과 압력면으로 형성되고, 내부 캐비티를 구비하는 에어포일; 및 흡입면 및 압력면을 이루는 벽 내부에 각각 형성되는 적어도 하나 이상의 외측 냉각 유로;를 포함한다. 루트부의 유입구를 통해 유입된 냉각 유체가 외측 냉각 유로를 따라 통과한 후 내부 캐비티로 유입되며, 상기 에어포일은 복수의 내부 캐비티를 포함하고, 리딩 엣지와 인접한 내부 캐비티와 상기 에어포일의 중심 영역에 배치된 내부 캐비티 사이에는 벽이 형성되고, 루트부와 인접한 영역에서의 상기 벽의 두께는 팁과 인접한 영역에서의 상기 벽의 두께보다 더 크게 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드에 있어서, 각 외측 냉각 유로는, 에어포일의 스팬 방향을 따라 연장형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드에 있어서, 각 외측 냉각 유로는, 일단이 내부 캐비티의 상단에 형성되는 챔버와 연결되며, 냉각 유체는 각 외측 냉각 유로를 따라 통과한 후 챔버에서 합류하여 내부 캐비티로 유입될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드에 있어서, 각 외측 냉각 유로는, 복수개의 유로가 나란하게 배열될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드에 있어서, 각 외측 냉각 유로는, 스팬 방향을 따라 굴곡진 형태로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드에 있어서, 각 외측 냉각유로는, 스팬 방향으로 지그재그로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드에 있어서, 외측 냉각 유로는, 흡입면 또는 압력면을 관통하여 형성하는 복수개의 냉각홀과 연통 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드에 있어서, 유입구는, 각각 흡입면 측과 압력면 측 외측 냉각 유로로 분기할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈은, 유입되는 공기를 압축하는 압축기; 압축기로부터 압축된 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 및 연소기로부터 연소된 가스로 동력을 발생시키며, 연소 가스가 지나는 연소 가스 경로 상에서 연소 가스를 가이드하는 터빈 베인과, 연소 가스 경로 상에서 연소 가스에 의해 회전하는 터빈 블레이드를 구비하는 터빈;을 포함한다. 터빈 블레이드는, 냉각 유체가 유입되는 유입구가 형성된 루트부; 루트부의 상측에 배치되며, 흡입면과 압력면으로 형성되고, 내부 캐비티를 구비하는 에어포일; 및 흡입면 및 압력면을 이루는 벽 내부에 각각 형성되는 적어도 하나 이상의 외측 냉각 유로;를 포함하며, 루트부의 유입구를 통해 유입된 냉각 유체가 외측 냉각 유로를 따라 통과한 후 내부 캐비티로 유입되며, 상기 에어포일은 복수의 내부 캐비티를 포함하고, 리딩 엣지와 인접한 내부 캐비티와 상기 에어포일의 중심 영역에 배치된 내부 캐비티 사이에는 벽이 형성되고, 루트부와 인접한 영역에서의 상기 벽의 두께는 팁과 인접한 영역에서의 상기 벽의 두께보다 더 크게 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 각 외측 냉각 유로는, 에어포일의 스팬 방향을 따라 연장형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 각 외측 냉각 유로는, 일단이 내부 캐비티의 상단에 형성되는 챔버와 연결되며, 냉각 유체는 각 외측 냉각 유로를 따라 통과한 후 챔버에서 합류하여 내부 캐비티로 유입될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 각 외측 냉각 유로는, 복수개의 유로가 나란하게 배열될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 각 외측 냉각 유로는, 스팬 방향을 따라 굴곡진 형태로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 각 외측 냉각유로는, 스팬 방향으로 지그재그로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 유입구는, 각각 흡입면 측과 압력면 측 외측 냉각 유로로 분기할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면 냉각 공기에 의해 에어포일의 내부 중심보다 흡입면 및 압력면을 먼저 냉각하여 보다 균일하고 효율적으로 냉각할 수 있다.

흡입면 및 압력면을 효율적으로 냉각함으로써 에어포일 중앙부의 캐비티를 축소하여 원심력에 의한 응력에 대하여 구조 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 단면을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드의 사시도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV를 따라 절단한 단면을 나타내는 터빈 블레이드의 사시도이다.
도 5는 도 2의 V-V를 따라 절단한 단면을 나타내는 터빈 블레이드의 사시도이다.
도 6는 도 2의 VI-VI를 따라 절단한 단면을 나타내는 터빈 블레이드의 사시도이다.
도 7은 도 2의 VII-VII를 따라 절단한 단면을 나타내는 터빈 블레이드의 사시도이다.
도 8은 도 2의 VIII-VIII를 따라 절단한 단면을 나타내는 터빈 블레이드의 사시도이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 외측 냉각 유로를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 9b는 도 9a의 절단선을 따라 절단한 단면도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 외측 냉각 유로의 변형예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 10b는 도 10a의 절단선을 따라 절단한 단면도이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 외측 냉각 유로의 변형예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 11b는 도 11a의 절단선을 따라 절단한 단면도이다.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 터빈 블레이드 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관하여 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 단면을 개념적으로 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈(1)은 압축기(10), 연소기(20), 터빈(30)을 포함한다. 압축기(10)는 유입되는 공기를 고압으로 압축하는 역할을 하며, 압축된 공기를 연소기 측으로 전달한다. 압축기(10)는 방사상으로 설치된 다수의 압축기 블레이드를 구비하며, 터빈(30)의 회전으로부터 생성된 동력의 일부를 전달받아 압축기 블레이드가 회전하며, 블레이드의 회전에 의해 공기가 압축되면서 연소기(20) 측으로 이동한다. 블레이드의 크기 및 설치 각도는 설치 위치에 따라 달라질 수 있다.

압축기(10)에서 압축된 공기는 연소기(20)로 이동하여 환형으로 배치된 복수의 연소 챔버와 연료 노즐 모듈(22)을 통해 연료와 혼합하여 연소된다. 연소로 인해 발생된 고온의 연소 가스는 터빈(30)으로 배출되며, 연소 가스에 의해 터빈이 회전하게 된다.

터빈(30)은 터빈 로터 디스크(300)를 축방향으로 결합하는 센터 타이로드(400)를 통해 다단으로 배열된다. 터빈 로터 디스크(300)는 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(100)를 포함한다. 터빈 블레이드(100)는 도브테일 등의 방식으로 터빈 로터 디스크(300)에 결합될 수 있다. 아울러, 터빈 블레이드(100)의 사이에도 하우징에 고정되는 터빈 베인(200)이 구비되어, 터빈 블레이드(200)를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 가이드하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 터빈(30)은 터빈 베인(200)과 터빈 블레이드(100)가 가스 터빈(1)의 축 방향을 따라 n개씩 교대로 배열될 수 있다. 고온의 연소가스는 축 방향을 따라 터빈 베인(200) 및 터빈 블레이드(100)를 통과하고 터빈 블레이드(100)를 회전시킨다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드의 사시도이며, 도 4는 도 2의 IV-IV를 따라 절단한 단면을 나타내는 터빈 블레이드의 사시도이고, 도 5는 도 2의 V-V를 따라 절단한 단면을 나타내는 터빈 블레이드의 사시도이고, 도 6는 도 2의 VI-VI를 따라 절단한 단면을 나타내는 터빈 블레이드의 사시도이고, 도 7은 도 2의 VII-VII를 따라 절단한 단면을 나타내는 터빈 블레이드의 사시도이고, 도 8은 도 2의 VIII-VIII를 따라 절단한 단면을 나타내는 터빈 블레이드의 사시도이다.

도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드(100)는 루트부(110), 에어포일(120) 및 외측 냉각 유로(130, 132)를 포함한다.

터빈 블레이드(100)는 터빈 로터 디스크(300)에 장착되어 고압의 연소가스에 의해 터빈이 회전 작동되도록 하는 것으로서, 하부측으로는 터빈 로터 디스크(300)에 결합되는 루트부(110)가 형성되고, 루트부(110)의 상부측으로는 공기 압력에 의해 회전되는 에어포일(120)을 일체로 결합하여 에어포일(120)의 전후면의 압력차에 의해 터빈이 회전 작동되도록 한다.

루트부(110)의 외측면에는 외측방으로 돌출된 생크 및 플랫폼이 형성되도록 하여 견고한 고정이 이루어지도록 한다. 루트부(110)에는 에어포일(120)로 냉각 유체가 유입되는 유입구(1110)가 형성되어 있다.

에어포일(120)은 연소 가스가 유입되는 전면으로는 외측방으로 볼록한 곡면을 이루며 돌출된 흡입면(122)이 형성되도록 하고, 후면으로는 흡입면(suction side, 122) 측으로 오목하게 함몰된 곡면을 이루는 압력면(pressure side, 124)이 형성되도록 하여 에어포일(120) 전후의 압력차가 극대화되면서 원활한 공기의 흐름이 이루어지도록 한다.

에어포일(120)은 압력면(124)과 흡입면(122)이 접하는 양단부인 리딩 에지(121, leading edge)와 트레일링 에지(123, trailing edge)를 포함하며, 리딩 에지(121)는 에어포일(120)에서 유동하는 유체를 맞이하는 앞 부분의 끝단을 의미하며, 트레일링 에지(123)는 에어포일(120)의 뒷 부분의 끝단을 의미한다. 또한 루트부에서 에어포일 팁(tip)을 향하는 방향을 스팬(span) 방향이라 칭한다.

에어포일(120)은 내부에 내부 캐비티(1210, 1212, 1214)를 포함한다. 내부 캐비티는 스팬 방향을 따라 복수개로 분할되어 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 3개로 분할되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 내부 캐비티 중 에어포일 중심 영역에 배치된 내부 캐비티(1210)을 중심으로 설명한다.

내부 캐비티(1210)는 에어포일(120)의 내측으로 연소 가스보다 낮은 온도의 냉각 유체를 주입시켜 냉각 유체가 에어포일(120) 내측면과 열교환하면서 블레이드의 전체적인 온도가 하강되도록 한다. 냉각 유체는 유입구(1110)를 통해 내부 캐비티(1210)로 유입되는데, 본 실시예에서는 후술할 외측 냉각 유로(130, 132)를 거친후 내부 캐비티(1210)로 유입된다.

외측 냉각 유로(130, 132)는 흡입면(122) 및 압력면(124)을 이루는 벽 내부에 각각 적어도 하나 이상 형성된다. 루트부(10)의 유입구(1110)를 통해 유입된 냉각공기가 외측 냉각 유로(130)를 따라 통과한 후 내부 캐비티(1210)로 유입될 수 있다.

외측 냉각 유로는 각각 흡입면측 냉각 유로(130)와 압력면측 냉각 유로(132)로 형성되는데, 유입구(1110)는 각각 흡입면측 냉각 유로(130)과 압력면측 냉각 유로(132)로 분기하도록 형성될 수 있다.

도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 외측 냉각 유로를 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 9b는 도 9a의 절단선을 따라 절단한 단면도이다. 도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 외측 냉각 유로의 변형예를 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 10b는 도 10a의 절단선을 따라 절단한 단면도이다. 또한 도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 외측 냉각 유로의 변형예를 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 11b는 도 11a의 절단선을 따라 절단한 단면도이다.

각 외측 냉각 유로(130, 132)는 에어포일의 스팬 방향을 따라 연장형성될 수 있다. 각 외측 냉각 유로(130, 132)는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 복수개의 유로가 나란하게 배열되는 형태로 형성될 수 있다. 또는 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 복수개의 유로가 직선이 아닌 스팬 방향을 따라 굴곡진 형태로 형성되거나, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 스팬 방향으로 지그재그로 형성되는 사행(蛇行) 유로, 즉 유로가 에어포일(120)의 팁과 루트방향을 복수회 왕복하는 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이 유로가 형성되면 냉각 유체가 외측 냉각 유로(130, 132)에 체류하는 시간이 길어지면서 좀 더 효율적으로 에어포일을 냉각할 수 있다.

각 외측 냉각 유로(130, 132)는, 일단이 내부 캐비티(1210)의 상단에 형성되는 챔버(1216)와 연결되며, 냉각 유체는 각 외측 냉각 유로(130, 132)를 따라 통과한 후 챔버(1216)에서 합류하여 내부 캐비티(1210)로 유입될 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하면서 본 실시예에서 냉각 유체의 흐름에 대해 설명한다.

터빈 로터 디스크(400)를 통해 압축기(10)에서 터빈(30)으로 유입되는 냉각 유체는 루트부(10)의 하단부에 형성된 유입구(1110)를 통해 각 외측 냉각 유로(130, 132)로 유입된다.

흡입면측 냉각 유로(130)와 압력면측 냉각 유로(132)로 유입된 냉각 유체는 유로를 따라 흐르면서 에어포일(120)를 냉각한다. 각 외측 냉각 유로(130, 132)는 흡입면(122) 또는 압력면(124)을 관통하여 형성하는 복수개의 냉각홀(140)과 연통될 수 있다. 각 외측 냉각 유로(130, 132)를 흘러가는 냉각 유체가 냉각홀(140)을 통해 분사되면서, 에어포일 외면에 에어 커튼과 같이 이동하면서 이른바 필름 냉각(film cooling) 방식으로 에어포일(120) 외면을 냉각할 수 있다. 냉각 유체가 에어포일(120) 내부에서 열교환하기 전에, 고온 고압의 연소 가스와 직접 충돌하는 에어포일(120)의 외면을 먼저 냉각함으로써 냉각 효율을 높일 수 있다.

흡입면측 냉각 유로(130)와 압력면측 냉각 유로(132)를 거친 냉각 유체는 내부 캐비티(1210)의 상단에 형성된 챔버(1216)에서 합류하여 내부 캐비티(1210)로 유입된다(도 9b, 도 10b 및 도 11b 참조). 냉각 유체의 일부는 챔버(1216)에 형성되어 터빈 블레이드 팁에 형성된 냉각홀(미도시)를 통해 블레이드 팁을 냉각할 수 있다.

냉각 유체는 외측 냉각 유로(130, 132), 내부 캐비티(1210)를 흘러가면서 내벽들과 열교환하여, 터빈 블레이드(100)의 온도를 떨어뜨린다. 트레일링 에지에 다수의 배출구가 형성되도록 하여 냉각 유체가 루트부(110) 및 에어포일(120)의 내부 캐비티(1210)를 통과하면서 터빈 블레이드(100)를 냉각시킨 후 배출구를 통해 배출되도록 한다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 다양한 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

1 : 가스 터빈 10 : 압축기
20 : 연소기 30 : 터빈
100 : 터빈 블레이드
110 : 루트부 120 : 에어포일
122 : 흡입면 124 : 압력면
130 : 흡입면 냉각 유로
132 : 압력면 냉각 유로
200 : 터빈 베인 300 : 터빈 로터 디스크
400 : 센터 타이로드 1110 : 유입구

Claims

냉각 유체가 유입되는 유입구가 형성된 루트부;
상기 루트부의 상측에 배치되며, 흡입면과 압력면으로 형성되고, 내부 캐비티를 구비하는 에어포일; 및
상기 흡입면 및 압력면을 이루는 벽 내부에 각각 형성되는 적어도 하나 이상의 외측 냉각 유로;를 포함하며,
상기 루트부의 유입구를 통해 유입된 냉각 유체가 상기 외측 냉각 유로를 따라 통과한 후 상기 내부 캐비티로 유입되며,
상기 에어포일은 복수의 내부 캐비티를 포함하고,
리딩 엣지와 인접한 내부 캐비티와 상기 에어포일의 중심 영역에 배치된 내부 캐비티 사이에는 벽이 형성되고,
루트부와 인접한 영역에서의 상기 벽의 두께는 팁과 인접한 영역에서의 상기 벽의 두께보다 더 크게 형성된 터빈 블레이드.
제1항에 있어서,
상기 각 외측 냉각 유로는, 상기 에어포일의 스팬 방향을 따라 연장형성되는 터빈 블레이드.
제2항에 있어서,
상기 각 외측 냉각 유로는, 일단이 상기 내부 캐비티의 상단에 형성되는 챔버와 연결되며,
상기 냉각 유체는 각 외측 냉각 유로를 따라 통과한 후 상기 챔버에서 합류하여 상기 내부 캐비티로 유입되는 터빈 블레이드.
제2항에 있어서,
상기 각 외측 냉각 유로는, 복수개의 유로가 나란하게 배열되는 터빈 블레이드.
제3항에 있어서,
상기 각 외측 냉각 유로는, 상기 스팬 방향을 따라 굴곡진 형태로 형성되는 터빈 블레이드.
제2항에 있어서,
상기 각 외측 냉각유로는, 스팬 방향으로 지그재그로 형성되는 터빈 블레이드.
냉각 유체가 유입되는 유입구가 형성된 루트부;
상기 루트부의 상측에 배치되며, 흡입면과 압력면으로 형성되고, 내부 캐비티를 구비하는 에어포일; 및
상기 흡입면 및 압력면을 이루는 벽 내부에 각각 형성되는 복수의 외측 냉각 유로;를 포함하며,
상기 루트부의 유입구를 통해 유입된 냉각 유체가 상기 외측 냉각 유로를 따라 통과한 후 상기 내부 캐비티로 유입되며,
상기 외측 냉각 유로는, 상기 흡입면 또는 압력면을 관통하여 형성하는 복수개의 냉각홀과 연통되어, 상기 외측 냉각 유로를 흘러가는 냉각 유체가 상기 냉각홀을 통해서 상기 흡입면 또는 상기 압력면으로 분사되며,
상기 외측 냉각 유로는 상기 에어포일의 높이 방향으로 이어져 형성되고, 상기 외측 냉각 유로로 유입된 상기 냉각 유체 중 일부는 상기 외측 냉각 유로를 따라 이동하다가 상기 냉각홀을 통해서 배출되고, 나머지 상기 냉각 유체만 상기 내부 캐비티의 상단에 형성되며 상기 외측 냉각 유로들과 연결된 챔버에서 합류하여 상기 내부 캐비티로 공급되어, 상기 냉각 유체는 상기 에어 포일의 외면을 먼저 냉각 한 후에 상기 내부 캐비티의 내측을 냉각하는 터빈 블레이드.
제1항에 있어서,
상기 유입구는, 각각 상기 흡입면 측과 상기 압력면 측 외측 냉각 유로로 분기하는 터빈 블레이드.
유입되는 공기를 압축하는 압축기;
상기 압축기로부터 압축된 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 및
상기 연소기로부터 연소된 가스로 동력을 발생시키며, 상기 연소 가스가 지나는 연소 가스 경로 상에서 상기 연소 가스를 가이드하는 터빈 베인과, 상기 연소 가스 경로 상에서 상기 연소 가스에 의해 회전하는 터빈 블레이드를 구비하는 터빈;을 포함하고,
상기 터빈 블레이드는,
냉각 유체가 유입되는 유입구가 형성된 루트부;
상기 루트부의 상측에 배치되며, 흡입면과 압력면으로 형성되고, 내부 캐비티를 구비하는 에어포일; 및
상기 흡입면 및 압력면을 이루는 벽 내부에 각각 형성되는 적어도 하나 이상의 외측 냉각 유로;를 포함하며,
상기 루트부의 유입구를 통해 유입된 냉각 유체가 상기 외측 냉각 유로를 따라 통과한 후 상기 내부 캐비티로 유입되며,
상기 에어포일은 복수의 내부 캐비티를 포함하고,
리딩 엣지와 인접한 내부 캐비티와 상기 에어포일의 중심 영역에 배치된 내부 캐비티 사이에는 벽이 형성되고,
루트부와 인접한 영역에서의 상기 벽의 두께는 팁과 인접한 영역에서의 상기 벽의 두께보다 더 크게 형성된 가스 터빈.
제9항에 있어서,
상기 각 외측 냉각 유로는, 상기 에어포일의 스팬 방향을 따라 연장형성되는 가스 터빈.
제10항에 있어서,
상기 각 외측 냉각 유로는, 일단이 상기 내부 캐비티의 상단에 형성되는 챔버와 연결되며,
상기 냉각 유체는 각 외측 냉각 유로를 따라 통과한 후 상기 챔버에서 합류하여 상기 내부 캐비티로 유입되는 가스 터빈.
유입되는 공기를 압축하는 압축기;
상기 압축기로부터 압축된 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 및
상기 연소기로부터 연소된 가스로 동력을 발생시키며, 상기 연소 가스가 지나는 연소 가스 경로 상에서 상기 연소 가스를 가이드하는 터빈 베인과, 상기 연소 가스 경로 상에서 상기 연소 가스에 의해 회전하는 터빈 블레이드를 구비하는 터빈;을 포함하고,
상기 터빈 블레이드는,
냉각 유체가 유입되는 유입구가 형성된 루트부;
상기 루트부의 상측에 배치되며, 흡입면과 압력면으로 형성되고, 내부 캐비티를 구비하는 에어포일; 및
상기 흡입면 및 압력면을 이루는 벽 내부에 각각 형성되는 복수의 외측 냉각 유로;를 포함하며,
상기 루트부의 유입구를 통해 유입된 냉각 유체가 상기 외측 냉각 유로를 따라 통과한 후 상기 내부 캐비티로 유입되며,
상기 외측 냉각 유로는, 상기 흡입면 또는 압력면을 관통하여 형성하는 복수개의 냉각홀과 연통되어, 상기 외측 냉각 유로를 흘러가는 냉각 유체가 냉각홀을 통해서 상기 흡입면 또는 상기 압력면으로 분사되며,
상기 외측 냉각 유로는 상기 에어포일의 높이 방향으로 이어져 형성되고, 상기 외측 냉각 유로로 유입된 상기 냉각 유체 중 일부는 상기 외측 냉각 유로를 따라 이동하다가 상기 냉각홀을 통해서 배출되고, 나머지 상기 냉각 유체만 상기 내부 캐비티의 상단에 형성되며 상기 외측 냉각 유로들과 연결된 챔버에서 합류하여 상기 내부 캐비티로 공급되어, 상기 냉각 유체는 상기 에어 포일의 외면을 먼저 냉각 한 후에 상기 내부 캐비티의 내측을 냉각하는 가스 터빈.
제11항에 있어서,
상기 각 외측 냉각 유로는, 상기 스팬 방향을 따라 굴곡진 형태로 형성되는 가스 터빈.
제10항에 있어서,
상기 각 외측 냉각유로는, 스팬 방향으로 지그재그로 형성되는 가스 터빈.
제9항에 있어서,
상기 유입구는, 각각 상기 흡입면 측과 상기 압력면 측 외측 냉각 유로로 분기하는 가스 터빈.