KR102168575B1 - 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈 - Google Patents

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악칸 에르칸
고르군 에르뎀
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타제 세르다르
귈러 세르한
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Abstract

본 발명은, 중심을 관통하는 가상의 축을 기준으로 회전하며, 축 방향으로 서로 나란하게 배치되는 한 쌍의 디스크; 상기 한 쌍의 디스크의 사이에 개재되는 씰링 어셈블리; 및 상기 씰링 어셈블리에 설치되며, 상기 씰링 어셈블리를 상기 디스크에 고정시키는 고정수단을 포함하되, 상기 디스크는, 인접하는 다른 디스크와 대향하는 측의 면에 씰링슬롯이 형성되며, 상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하여 상기 씰링슬롯의 외측에 헤드슬롯이 형성되고, 상기 씰링 어셈블리는, 일단이 상기 디스크의 외측에서 상기 헤드슬롯으로 삽입된 후 상기 씰링슬롯에 삽입되는 메인바디와, 상기 메인바디의 타단에 설치되며, 상기 헤드슬롯의 내벽에 안착되어 상기 메인바디의 이동을 제한하는 씰링헤드를 포함하는 로터, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공한다.

Description

교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈{Rotor comprising replaceable self-locking sealing assembly, turbine and gas turbine including the same}
본 발명은 로터, 터빈 및 가스터빈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 가스터빈의 압축기로부터 공급받은 압축공기에 의해 냉각되며, 가스터빈의 연소기로부터 공급받은 연소가스에 의해 회전하는 로터와, 이러한 로터를 통해 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈 및 압축기, 연소기, 터빈을 포함하는 가스터빈에 관한 것이다.
일반적으로, 가스터빈은 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 압축기는 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과 압축기 블레이드가, 상기 압축기 케이싱 내부로 흡입된 공기의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 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. 연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축공기를 공급받아 연료와 혼합시킨다. 또한 연소기는 압축공기와 혼합된 연료를 점화기로 점화하여 고온고압의 연소가스를 생성한다. 이와 같이 생성된 연소가스는 터빈으로 공급된다. 터빈은 터빈 케이싱 내에 복수개의 터빈 베인과 터빈 블레이드가, 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스의 유동방향을 따라 다단으로 배치된다. 터빈의 내부를 통과하는 연소가스는 터빈 블레이드를 회전시키게 되고, 터빈의 내부를 완전히 통과하게 된 연소가스는 터빈 디퓨저를 통해 외부로 토출되게 된다.
한편, 상기 터빈을 구성하는 부품들을 냉각시키기 위하여, 상기 압축기에서 압축된 압축공기 중 일부는 상기 압축기로부터 추출되어 상기 터빈으로 공급된다. 상기 압축기로부터 추출된 압축공기는, 우선 상기 터빈 디스크의 내측으로 공급된 후, 상기 터빈 디스크 및 상기 터빈 블레이드 내부를 순환하여 이들을 냉각시킨다. 이렇듯, 상기 터빈 디스크의 내측으로는 압축공기가 공급되고 외측으로는 연소가스가 공급되므로, 인접하는 터빈 디스크와 터빈 디스크의 사이는, 반드시 별도의 부품을 이용하여 씰링이 되어야 한다.
이와 같이 터빈 디스크와 터빈 디스크의 사이를 씰링하기 위한 부품으로는, 금속 시트 타입의 씰링부재와, 체결 타입의 씰링부재가 존재한다. 이때, 상기 금속 시트 타입의 씰링부재는, 그 두께와 강성 때문에 상기 터빈 디스크의 회전에 따른 진동이나 충격을 효과적으로 완충시킬 수 없어서 파손되는 문제가 있으며, 터빈 디스크와 터빈 디스크의 사이에 한번 설치된 이후에는, 터빈 디스크를 해체하지 않는 이상 터빈 디스크로부터 분리하여 교체할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 체결 타입의 씰링부재는, 볼트와 같은 체결부품을 이용하여 씰링부재를 직접 체결하는 구조로 설계되므로, 씰링부재의 열팽창에 의하여 체결 부위에 과도한 응력이 집중되거나 결함이 발생되는 문제가 있다.
미국 등록특허 제9399926호(발명의 명칭 : Belly band seal with circumferential spacer) 미국 공개특허 제2014-119899호(발명의 명칭 : Belly band seal with underlapping ends)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 터빈의 내부 부품을 해체하지 않더라도 분리 및 교체가 용이하며, 터빈 로터의 회전에 따른 진동이나 충격을 효과적으로 완충시킬 수 있고, 볼트와 같은 체결부품에 의해 직접적으로 체결되지 않도록 설계하여 체결부위에 응력이 집중되거나 결함이 발생되는 것을 방지할 수 있는 씰링 어셈블리를 구비한 로터, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은, 중심을 관통하는 가상의 축을 기준으로 회전하며, 축 방향으로 서로 나란하게 배치되는 한 쌍의 디스크; 상기 한 쌍의 디스크의 사이에 개재되는 씰링 어셈블리; 및 상기 씰링 어셈블리에 설치되며, 상기 씰링 어셈블리를 상기 디스크에 고정시키는 고정수단을 포함하되, 상기 디스크는, 인접하는 다른 디스크와 대향하는 측의 면에 씰링슬롯이 형성되며, 상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하여 상기 씰링슬롯의 외측에 헤드슬롯이 형성되고, 상기 씰링 어셈블리는, 일단이 상기 디스크의 외측에서 상기 헤드슬롯으로 삽입된 후 상기 씰링슬롯에 삽입되는 메인바디와, 상기 메인바디의 타단에 설치되며, 상기 헤드슬롯의 내벽에 안착되어 상기 메인바디의 이동을 제한하는 씰링헤드를 포함하는 로터를 제공한다.
상기 씰링슬롯은, 상기 디스크의 원주방향을 따라 연장된 고리 형상으로 형성되며, 상기 디스크는, 상기 씰링슬롯으로부터 외측으로 경사진 방향으로 배치되며, 상기 씰링슬롯 및 상기 헤드슬롯과 연통되는 연결슬롯이 형성되고, 상기 메인바디는, 상기 헤드슬롯과 상기 연결슬롯에 차례로 삽입되어, 상기 씰링슬롯으로 삽입된다.
상기 디스크는, 상기 연결슬롯의 외측에 상기 디스크의 외부로부터 별도의 공구가 삽입되기 위한 삽입홈이 형성되며, 상기 헤드슬롯을 기준으로 하여 상기 연결슬롯의 반대 측 부위에 배치되며, 상기 씰링슬롯과 상기 헤드슬롯을 연결하고, 상기 씰링슬롯에 대한 상기 연결슬롯의 경사 방향과는 반대되는 방향을 향하여 상기 씰링슬롯에 대해 경사를 이루는 인출홈이 형성된다.
상기 헤드슬롯은, 상기 디스크의 축 방향을 기준으로 하였을 때의 폭이 상기 연결슬롯의 폭보다 더 크게 형성되며, 상기 씰링헤드는, 상기 헤드슬롯의 상기 연결슬롯 측 내벽에 안착된다.
상기 헤드슬롯의 상기 삽입홈 측 내벽에는, 이탈방지턱이 돌출 형성되며, 상기 씰링헤드는, 상기 이탈방지턱의 내측에 안착된다.
상기 헤드슬롯의 상기 씰링슬롯 측 내벽에는, 상기 디스크의 반경방향을 따라 볼트관통홀이 형성되며, 상기 씰링헤드는, 상기 헤드슬롯 중 상기 연결슬롯과 상기 볼트관통홀 사이의 공간에 배치되고, 상기 고정수단은, 상기 디스크의 외측에서 상기 헤드슬롯에 삽입되며, 상기 씰링헤드를 내측으로 가압하는 고정캡과, 상기 디스크의 외측에서 상기 고정캡을 관통하여 상기 볼트관통홀에 삽입되며, 상기 고정캡을 상기 디스크에 고정시키는 고정볼트를 포함한다.
상기 헤드슬롯의 상기 씰링헤드 외측 내벽에는, 상기 고정캡 측을 향하여 이탈방지턱이 돌출 형성되며, 상기 고정수단은, 상기 고정캡으로부터 상기 이탈방지턱의 내측으로 돌출되며, 상기 이탈방지턱과 상기 씰링헤드의 사이로 삽입되는 고정턱을 더 포함한다.
상기 메인바디는, 씰링 플레이트와, 상기 디스크의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 상기 씰링 플레이트의 양 측부로부터 각각 상기 디스크의 반경방향 외측을 향하도록 형성된 한 쌍의 씰링엣지와, 상기 씰링 플레이트의 외측에 안착되며, 양 측부가 각각 상기 한 쌍의 실링엣지와 접하는 완충 플레이트를 포함한다.
상기 메인바디는, 상기 씰링 플레이트의 내측에 안착되며, 양 측부가 각각 볼록한 곡면 형상으로 형성된 보조 플레이트를 더 포함한다.
상기 메인바디는, 완충 플레이트와, 상기 디스크의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 상기 완충 플레이트의 양 측부에 각각 접하도록 배치되는 제1씰링엣지 및 제2씰링엣지와, 상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하였을 때의 상기 제1씰링엣지의 내측 부위로부터 상기 제2씰링엣지 측을 향하도록 형성되며, 상기 디스크의 축 방향을 기준으로 하였을 때의 폭이 상기 완충 플레이트의 폭보다 작게 형성된 제1씰링플레이트와, 상기 제2씰링엣지의 내측 부위로부터 상기 제1씰링엣지 측을 향하도록 형성되며, 상기 제1씰링플레이트의 내측에 접하도록 배치되는 제2씰링플레이트를 포함한다.
상기 씰링슬롯은, 상기 디스크의 축 방향 폭이, 상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하여 내측으로부터 외측으로 갈수록 커지는 형상으로 형성되며, 상기 제1,2씰링엣지는, 각각 상기 제1,2씰링플레이트와 연결되는 부위가, 상기 디스크의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 상기 씰링슬롯의 양측 내벽에 접하도록 형성된다.
상기 씰링슬롯은, 상기 디스크의 축 방향 폭이, 상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하여 내측으로부터 외측으로 갈수록 커지는 형상으로 형성되며, 상기 제1,2씰링엣지는, 각각 상기 완충 플레이트의 반대 측 면의 전면(Whole surface)이, 상기 디스크의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 상기 씰링슬롯의 양측 내벽에 접하도록 형성된다.
상기 씰링 어셈블리는, 복수개로 구비되며, 각각 일단이 서로 마주보도록 상기 씰링슬롯으로 삽입되고, 상기 고정수단은, 서로 마주보도록 배치된 상기 복수개의 씰링 어셈블리의 각 타단에 설치된다.
상기 씰링 어셈블리는, 복수개로 구비되며, 어느 하나의 씰링 어셈블리의 일단이, 인접하는 다른 씰링 어셈블리의 타단과 인접하도록 상기 씰링슬롯으로 삽입되고, 상기 고정수단은, 복수개로 구비되며, 상기 복수개의 씰링 어셈블리의 타단에 각각 설치된다.
본 발명은, 가스터빈의 압축기로부터 공급받은 압축공기에 의해 냉각되며, 가스터빈의 연소기로부터 공급받은 연소가스가 내부로 통과됨에 따라 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈에 있어서, 케이싱과, 상기 케이싱의 내주면에 설치되며 연소가스의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치되는 복수개의 베인을 포함하는 스테이터; 및 상기 케이싱의 내부에 배치되며 연소가스의 유동방향을 따라 다단으로 배치되는 복수개의 디스크와, 상기 복수개의 디스크의 반경방향 외측에 설치되며 상기 복수개의 베인 사이에 각각 배치되는 복수개의 블레이드와, 상기 디스크에 설치되는 씰링 어셈블리와, 상기 씰링 어셈블리를 상기 디스크에 고정시키는 고정수단을 포함하는 로터를 포함하되, 상기 디스크는, 상기 블레이드가 설치되는 메인디스크와, 인접하는 메인디스크와 메인디스크의 사이에 배치되는 단간(Inter-stage)디스크를 포함하며, 상기 메인디스크와 상기 단간디스크의 각 대향면에는, 씰링슬롯과, 상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하여 상기 씰링슬롯의 외측에 헤드슬롯이 형성되고, 상기 씰링 어셈블리는, 인접하는 상기 메인디스크와 상기 단간디스크의 사이에 설치되는 것으로서, 일단이 상기 디스크의 외측에서 상기 헤드슬롯으로 삽입된 후 상기 씰링슬롯에 삽입되는 메인바디와, 상기 메인바디의 타단에 설치되며 상기 헤드슬롯의 내벽에 안착되어 상기 메인바디의 이동을 제한하는 씰링헤드를 포함하는 터빈을 제공한다.
본 발명은, 외부로부터 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기; 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합시켜 연소시키는 연소기; 및 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기에 의해 냉각되며, 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스가 내부로 통과됨에 따라 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈을 포함하되, 상기 터빈은, 케이싱과, 상기 케이싱의 내주면에 설치되며 연소가스의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치되는 복수개의 베인을 포함하는 스테이터와, 상기 케이싱의 내부에 배치되며 연소가스의 유동방향을 따라 다단으로 배치되는 복수개의 디스크와, 상기 복수개의 디스크의 반경방향 외측에 설치되며 상기 복수개의 베인 사이에 각각 배치되는 복수개의 블레이드와, 상기 디스크에 설치되는 씰링 어셈블리와, 상기 씰링 어셈블리를 상기 디스크에 고정시키는 고정수단을 포함하는 로터를 포함하고, 상기 디스크는, 상기 블레이드가 설치되는 메인디스크와, 인접하는 메인디스크와 메인디스크의 사이에 배치되는 단간(Inter-stage)디스크를 포함하며, 상기 메인디스크와 상기 단간디스크의 각 대향면에는, 씰링슬롯과, 상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하여 상기 씰링슬롯의 외측에 헤드슬롯이 형성되고, 상기 씰링 어셈블리는, 인접하는 상기 메인디스크와 상기 단간디스크의 사이에 설치되는 것으로서, 일단이 상기 디스크의 외측에서 상기 헤드슬롯으로 삽입된 후 상기 씰링슬롯에 삽입되는 메인바디와, 상기 메인바디의 타단에 설치되며 상기 헤드슬롯의 내벽에 안착되어 상기 메인바디의 이동을 제한하는 씰링헤드를 포함하는 가스터빈을 제공한다.
본 발명에 따른 로터, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈에 의하면, 일단이 터빈 디스크 외측에 형성된 헤드슬롯을 통해 씰링슬롯에 삽입되는 메인바디와, 메인바디의 타단에 설치되며 헤드슬롯의 내벽에 안착되어 메인바디의 이동을 제한하는 씰링헤드를 포함하는 씰링 어셈블리를 구비함으로써, 씰링 어셈블리를 터빈 디스크에 설치하고자 하는 경우에는 씰링 어셈블리의 일단을 헤드슬롯에 밀어 넣어 씰링슬롯에 삽입하고, 씰링 어셈블리를 터빈 디스크로부터 분리시키고자 하는 경우에는 씰링 어셈블리의 타단을 집어서 외측으로 인출시키는 방식을 통하여, 씰링 어셈블리를 교체할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 로터, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈에 의하면, 터빈 디스크를 해체시키지 않고도 씰링 어셈블리를 터빈 디스크로부터 용이하게 분리 및 교체시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 로터, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈에 의하면, 메인바디가 씰링 플레이트와, 씰링 플레이트의 양 측부에 형성된 한 쌍의 씰링엣지와, 한 쌍의 씰링엣지 사이에 배치되는 완충 플레이트를 포함하도록 설계됨으로써, 터빈 디스크와 터빈 디스크의 사이를 효과적으로 씰링할 수 있을 뿐만 아니라, 로터의 회전에 따른 진동이나 충격을 효과적으로 완충시킬 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 로터, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈에 의하면, 씰링헤드가 연결슬롯과 볼트관통홀 사이의 공간에 배치되고, 씰링헤드의 외측에 안착된 고정캡을 관통한 고정볼트가 볼트관통홀에 관통되는 구조로 로터가 설계됨으로써, 씰링헤드가 고정볼트에 의해 직접 관통되어 터빈 디스크에 체결되는 것을 회피할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 로터, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈에 의하면, 씰링헤드에 고정볼트를 직접 관통하여 체결함에 따라 체결부위에 응력집중 및 결함이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 가스터빈의 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 A 부분의 확대도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 한 쌍의 터빈 디스크의 사이에 설치되는 씰링 어셈블리의 사시도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 B 부분을 확대하여 도시한 것으로서, 한 쌍의 터빈 디스크 중 어느 하나의 대향면 외측 부위를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에서 씰링 어셈블리가 터빈 디스크의 씰링홈에 삽입된 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에서 씰링 어셈블리의 타단에 고정수단이 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 나타낸 터빈 디스크에 다른 터빈 디스크가 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에서 한 쌍의 터빈 디스크가 X-X선을 따라 절단된 모습을 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8에서 Z-Z선을 따라 절단된 모습을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 7에서 한 쌍의 터빈 디스크가 Y-Y선을 따라 절단된 모습을 도시한 단면도면이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 가스터빈의 메인바디를 도시한 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 메인바디가 도 10에 도시된 씰링홈에 삽입된 모습을 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 가스터빈의 메인바디를 도시한 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 메인바디가 도 10에 도시된 씰링홈에 삽입된 모습을 도시한 단면도이다.
도 15는 도 13에 도시된 메인바디가 본 발명의 제4실시예에 따른 가스터빈의 씰링홈에 삽입된 모습을 도시한 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제5실시예에 따른 메인바디의 사시도이다.
도 17은 도 16에 도시된 메인바디가 도 15에 도시된 씰링홈에 삽입된 모습을 도시한 단면도이다.
도 18은 하나의 씰링 어셈블리가 하나의 터빈 디스크에 삽입되는 모습을 설명하기 위한 개략도이다.
도 19는 두 개의 씰링 어셈블리가 하나의 터빈 디스크에 삽입되는 모습을 설명하기 위한 개략도이다.
도 20 및 도 21은 네 개의 씰링 어셈블리가 터빈 디스크에 삽입되는 모습을 설명하기 위한 개략도로서, 도 20은 어느 하나의 씰링 어셈블리의 일단이 인접하는 다른 씰링 어셈블리의 일단과 서로 마주보도록 삽입되는 모습을 도시한 것이고, 도 21은 어느 하나의 씰링 어셈블리의 일단이 인접하는 다른 씰링 어셈블리의 타단과 인접하도록 삽입되는 모습을 도시한 것이다.
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.
이하, 본 발명에 따른 로터, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈에 대해 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
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(2)와 터빈(10) 사이에는 연소기(3)가 배치된다.
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 연소기(3)로부터 공급받은 연소가스가 팽창될 수 있게 전단에서 후단 측으로 갈수록 내부공간이 커지는 구조로 설계된다.
한편, 압축기(2)의 최후단부 측에 위치한 압축기 로터와, 터빈(10)의 최전단부 측에 위치한 터빈 로터(100) 사이에는, 터빈(10)에서 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.
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.
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, 상기 압축기 케이싱과 압축기 베인은, 상기 압축기 로터와 구분하기 위하여, 압축기 스테이터라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.
상기 타이로드(4)는 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.
상기 타이로드(4)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드(4)가 압축기 디스크와 터빈 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수개의 타이로드(4)가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.
도시되지는 않았으나, 가스터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 안내깃 역할을 하는 디스월러(Desworler)가 설치될 수 있다.
상기 연소기(3)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스의 온도를 높이게 된다.
가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀(Cell) 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.
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.
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.
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.
한편, 상기 연소기(3)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈(10)으로 공급된다. 터빈(10)으로 공급된 고온 고압의 연소가스는 터빈(10)의 내부를 통과하면서 팽창하게 되고, 그에 따라 후술할 터빈 블레이드(120)에 충동 및 반동력을 가하여 회전토크가 발생되도록 한다. 이렇게 얻어진 회전토크는 상술한 토크튜브를 거쳐 압축기(2)로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 부분은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.
상기 터빈(10)은 기본적으로는 압축기(2)의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈(10)에도 압축기의 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(120)를 포함한다. 그리고 상기 터빈 디스크(110)와 상기 복수개의 터빈 블레이드(120)는, 연소가스의 유동방향을 따라 복수개가 서로 이격되도록 배치되는 다단(Multi-stage)의 구조로 설계된다. 상기 터빈 블레이드(120)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(120)를 통과한 연소가스의 유동방향을 가이드하게 된다. 이때, 상기 터빈 케이싱(12)과 터빈 베인(13) 역시, 상기 터빈 로터(100)와 구분하기 위하여, 터빈 스테이터(11)라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 터빈 디스크(110; 이하 ‘디스크’라 한다)는, 메인디스크(110a)와 단간디스크(Inter-stage disc; 110b)를 포함한다. 상기 메인디스크(110a)는, 반경방향을 기준으로 하였을 때의 외측에 상기 터빈 블레이드(120)가 결합된다. 상기 메인디스크(110a)는, 원판 형상으로 형성된다. 그리고 상기 터빈 블레이드(120)는, 동일한 단을 기준으로 하였을 때, 상기 메인디스크(110a)의 원주방향을 따라 복수개가 서로 이격되도록 배치된다.
상기 단간디스크(110b)는, 인접하는 상기 메인디스크(110a)와 메인디스크(110a)의 사이에 배치된다. 그리고 상기 단간디스크(110b)는, 상기 터빈 블레이드(120)를 통과하는 연소가스에 의해 상기 메인디스크(110a)가 회전할 시에 발생되는 회전력을, 인접하는 다른 메인디스크(110a)로 전달하는 역할을 한다. 상기 단간디스크(110b) 역시, 원판 형상으로 형성된다. 그리고 상기 단간디스크(110b)의 반경방향 외측에는, 상기 터빈 베인(13)이 배치된다. 상기 메인디스크(110a)와 상기 단간디스크(110b)는, 중심을 관통하는 상기 타이로드(4)를 기준으로 하여 그 원주방향으로 회전한다. 하지만 이는 상기 메인디스크(110a)와 상기 단간디스크(110b)의 회전 중심이 되는 가상의 축(미도시)이 상기 타이로드(4)의 축 방향(또는 길이 방향)과 일치한다는 것일 뿐, 상기 메인디스크(110a)와 상기 단간디스크(110b)가 상기 타이로드(4)의 외주면에 체결되어 상기 타이로드(4)와 함께 회전한다는 의미는 아니다.
한편, 상기 압축기 블레이드와는 달리, 상기 터빈 블레이드(120)는 고온 고압의 연소가스와 직접 접촉하게 된다. 상기 연소가스의 온도는 1700℃에 달할 정도의 고온이기 때문에 냉각수단을 필요로 하게 된다. 이를 위해서, 상기 압축기(2)와 상기 터빈(10)의 사이에는, 상기 압축기(2)의 일부 개소에서 압축된 공기를 추기하여 상기 터빈 블레이드(120)로 공급하는 추기유로(미도시)가 구비된다.
상기 추기유로는 상기 압축기 케이싱 외부에서 연장되거나(외부 유로), 상기 압축기 디스크의 내부를 관통하여 연장될 수 있고(내부 유로), 상기 외부 및 내부 유로를 모두 사용할 수도 있다. 상기 추기유로는, 상기 압축기(2)로부터 추기된 압축공기를 상기 디스크(110)의 내부로 공급한다. 그리고 상기 디스크(110)의 내부로 공급된 압축공기는, 반경방향 외측으로 흐르게 되며, 상기 터빈 블레이드(120)의 내부로 공급되어 상기 터빈 블레이드(120)를 냉각시킨다. 이때, 상기 디스크(110)의 내측에는 압축공기가 존재하며, 외측에는 연소가스가 존재한다. 따라서 인접하는 상기 디스크(110)와 디스크(110)의 사이를 밀폐시키기 위하여, 본 발명에 따른 가스터빈(1)은 씰링어셈블리(1000)와 고정수단(1300)을 더 구비한다.
이하, 도 3 내지 도 21을 참조하여 본 발명에 따른 터빈 로터(10)에 포함된 디스크(110), 씰링 어셈블리(1000) 및 고정수단(1300)에 대해 상세히 설명하도록 한다. 이때, 연소가스의 유동방향을 기준으로 하여, 상류 측을 전방이라 하고, 하류 측을 후방이라 정의한다. 한편, 여기서 정의된 전후 방향은, 상기 디스크(110)의 원주방향을 기준으로 하였을 때에는, 측부 방향(즉, 좌우 방향)이 될 수 있다. 그리고 이하부터는, 상기 디스크(110)의 반경방향을 기준으로 하여, 상기 디스크(110)로부터 멀어지는 측을 외측이라 하고, 상기 디스크(110)에 가까워지는 측을 내측이라 정의한다. 한편, 이하부터 등장하게 될 한 쌍의 디스크(110)는, 인접하는 하나의 메인디스크(110a)와 하나의 단간디스크(110b)를 의미한다고 할 것이다.
도 3 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 가스터빈(1)의 터빈 로터(100)는, 씰링 어셈블리(1000)와 고정수단(1300)을 더 포함한다. 상기 씰링 어셈블리(1000)는, 상기 한 쌍의 디스크(110)의 사이에 개재되며, 상기 디스크(110)의 원주방향을 따라 감겨진 형상으로 배치된다. 도 2에서, 상기 디스크(110)의 내측으로는, 상기 압축기(2)에서 압축된 공기가 공급된 상태이므로, 상기 디스크(110)의 내측은 상기 디스크(110)의 외측보다 압력이 더 높은 상태가 된다. 따라서 상기 디스크(110)의 내측에서 외측으로 압축공기가 누설되는 것을 방지하기 위하여, 상기 씰링 어셈블리(1000)가 상기 한 쌍의 디스크(110)의 사이에 설치된다고 할 수 있다. 상기 고정수단(1300)은, 상기 씰링 어셈블리(1000)에 설치되어 상기 씰링 어셈블리(1000)를 상기 한 쌍의 디스크(110)에 고정시키는 역할을 한다.
도 3을 참조하면, 상기 씰링 어셈블리(1000)는, 메인바디(1100) 및 씰링헤드(1200)를 포함한다. 상기 메인바디(1100)는, 스트립 형상으로 형성되는 것으로서, 그 일단(1001)이 후술할 상기 디스크(110)의 헤드슬롯(112)을 통해 씰링슬롯(111)으로 삽입된다. 그리고 상기 메인바디(1100)는, 씰링슬롯(111)의 경로를 따라 감겨지면서, 고리 형상이 된 상태로 상기 한 쌍의 디스크(110)의 사이에 배치된다. 이에 따라 상기 메인바디(1100)는, 상기 메인바디(1100)를 기준으로 외측과 내측을 공간적으로 분리시킴은 물론, 상기 한 쌍의 디스크(110)의 사이를 씰링하게 된다.
도 3 및 도 10을 참조하면, 상기 메인바디(1100)는, 씰링 플레이트(1110), 한 쌍의 씰링엣지(1120) 및 완충플레이트(1130)를 포함한다. 상기 씰링 플레이트(1110)는, 두께가 얇고 긴 스트립 형상으로 형성된다. 상기 한 쌍의 씰링엣지(1120)는, 상기 씰링 플레이트(1110)의 전방 측 단부와 후방 측 단부로부터 외측을 향하도록 형성된다. 도 10은 상기 디스크(110)의 가상의 축을 포함하는 평면으로 상기 디스크(110)를 잘랐을 때의 상기 디스크(110)의 단면을 나타낸 것으로서, 상기 한 쌍의 씰링엣지(1120)는, 상기 디스크(110)의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 상기 씰링 플레이트(1100)의 양 측부(즉, 좌측부 및 우측부)로부터 각각 외측을 향하도록 형성된다고도 할 수 있다.
상기 한 쌍의 디스크(110)의 내측(도 10에서 한 쌍의 디스크(110)의 하측)은 그 외측(도 10에서 한 쌍의 디스크(110)의 상측)보다 압력이 더 높은 상태이므로, 상기 메인바디(1100)는 상기 한 쌍의 디스크(110) 사이의 틈새로 유입된 압축공기에 의해 외측으로 힘을 받게 된다. 또한, 가스터빈(1)의 작동 중에는 상기 한 쌍의 디스크(110)가 회전을 하므로, 상기 메인바디(1100)는 외측으로 원심력을 받는다. 따라서 상기 한 쌍의 씰링엣지(1120)가 상기 씰링 플레이트(1110)로부터 내측이 아닌 외측을 향하도록 형성되는 경우, 상기 메인바디(1100)가 외측으로 가압됨에 따라 상기 한 쌍의 씰링엣지(1120)의 외측 단부가 씰링슬롯(111)의 내벽 중 외측 부위에 보다 견고하게 밀착되도록 할 수 있다. 또한 이 경우, 상기 한 쌍의 씰링엣지(1120)의 외측 단부와 씰링슬롯(111)의 내벽 중 외측 부위 사이에 초킹(Choking)이 발생되도록 하여, 그 사이를 통해 압축공기가 빠져나가는 것을 방지할 수 있다. 따라서 상기 한 쌍의 씰링엣지(1120)가 내측이 아닌 외측을 향하도록 형성됨에 따라, 상기 메인바디(1100)는 상기 한 쌍의 디스크(110) 사이를 보다 더 효과적으로 씰링 할 수 있다. 한편, 상기 씰링슬롯(111)은, 단면의 형상이 사각 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 씰링슬롯(111)의 내벽은, 전방 측 부분(111a)과 후방 측 부분(111b)이 각각 내측 부분(111c)과 외측 부분(111d)에 대하여 직각을 이루도록 형성될 수 있다.
상기 완충 플레이트(1130)는, 상기 씰링 플레이트(1110)의 외측에 안착되며, 상기 한 쌍의 씰링엣지(1120)의 사이에 배치된다. 그리고 상기 완충 플레이트(1130)는, 전방 측 단부와 후방 측 단부가 각각 상기 한 쌍의 씰링엣지(1120)와 접하도록 배치된다. 상기 완충 플레이트(1130)는, 견사나 목면사를 경사(Warp)로 하고, 금사나 은사를 위사(Weft)로 하여 직조된 직물 소재로 형성될 수 있다. 이러한 상기 완충 플레이트(1130)는, 상기 씰링 플레이트(1110)에 설치되어 상기 메인바디(1100)의 탄성과 유연성을 향상시키며, 상기 디스크(110)의 회전 시 발생될 수 있는 진동이나 충격 등을 완충시킬 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 가스터빈(1)은, 상기 메인바디(1100)가 상기 씰링 플레이트(1110)에 상기 완충 플레이트(1130)가 설치되는 구조로 설계됨에 따라, 상기 터빈 로터(100)의 작동상황에 따른 상기 씰링 어셈블리(1000)의 응답성(Compliance)을 향상시킬 수 있으며, 그에 따른 상기 씰링 어셈블리(1000)의 씰링 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 씰링 플레이트와 상기 완충 플레이트(1130)는, 도 3에 도시된 복수개의 용접부(1101)를 통해 서로 결합된다. 이때, 도 3에서는 상기 복수개의 용접부(1101)가 각각 원형인 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예에 불과하며, 상기 복수개의 용접부(1101)는 서로 평행하게 배치된 라인 형상, 또는 서로 지그재그로 엇갈리게 배치된 라인 형상 등으로 형성될 수도 있다.
상기 씰링헤드(1200)는, 일단이 상기 메인바디(1100)의 타단에 설치된다. 그리고 상기 씰링헤드(1200)는, 상기 메인바디(1100)의 일단이 후술할 헤드슬롯(112)을 통해 씰링슬롯(111)으로 삽입될 때, 상기 헤드슬롯(112)의 내벽에 안착되어 상기 메인바디(1100)의 이동을 제한하는 역할을 한다. 즉, 상기 씰링헤드(1200)는, 상기 메인바디(1100)가 씰링슬롯(111)에 삽입된 이후, 상기 메인바디(1100)가 상기 씰링슬롯(111)의 경로를 따라 더 이상 이동하지 않고 상기 씰링슬롯(111)에서 고정 배치된 상태를 유지하도록 한다. 한편, 상기 씰링 어셈블리(1000)의 일단(1001)은, 상기 메인바디(1100)의 일단을 의미하며, 상기 씰링 어셈블리(1000)의 타단(1002)은, 상기 씰링헤드(1200)의 타단을 의미한다. 그리고 상기 메인바디(1100)의 타단은, 상기 씰링헤드(1200)의 일단과 결합되는 부위를 의미한다.
상기 씰링헤드(1200)에는, 보조조작홀(1210)이 형성된다. 따라서 실시자는, 상기 씰링 어셈블리(1000)가 상기 한 쌍의 디스크(110)의 사이에 설치된 상태에서, 별도의 도구(미도시)를 상기 보조조작홀(1210)에 삽입하여 상기 씰링헤드(1200)를 잡아당김으로써, 상기 씰링 어셈블리(1000)를 상기 디스크(110)의 외측으로 보다 용이하게 인출할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 씰링헤드(1200)는, 전후방향의 폭이 상기 메인바디(1100)의 폭보다 더 크게 형성된다. 또한, 후술할 헤드슬롯(112)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 전후방향의 폭이 씰링슬롯(111) 및 연결슬롯(113)의 폭보다 더 크게 형성된다. 따라서 상기 씰링 어셈블리(1000)의 일단(1001)이 상기 씰링슬롯(111)에 삽입될 시에, 상기 씰링헤드(1200)가 상기 헤드슬롯(112)의 내벽에 안착됨에 따라, 상기 메인바디(1100)의 이동이 제한되게 된다.
도 4를 참조하면, 상기 한 쌍의 디스크(110)는, 서로가 대향하는 측의 면(이하, ‘대향면’이라 한다)에 각각 씰링슬롯(111), 헤드슬롯(112), 연결슬롯(113), 삽입홈(114), 안착홈(115), 볼트관통홀(116), 이탈방지턱(117)이 형성된다. 상기 씰링슬롯(111)은, 상기 디스크(110)의 원주방향을 따라 연장된 고리 형상으로 형성된다. 도 4에서는 상기 디스크(110)의 일부만 도시되어 있으며, 도 4에 도시된 씰링슬롯(111)의 일부가 그 형성된 방향을 따라 연장됨에 따라, 전체로서 고리 형상을 이루게 된다. 상기 헤드슬롯(112)은, 상기 씰링슬롯(111)의 외측에 형성되며, 상기 디스크(110)의 외부를 향하여 개방되도록 형성된다. 상기 헤드슬롯(112)은, 하나의 디스크(110)에 하나만이 형성될 수도 있고, 하나의 디스크(110)에 복수개가 형성될 수도 있는 바, 이에 대해서는 후술하도록 한다.
상기 연결슬롯(113)은, 상기 씰링슬롯(111)으로부터 외측으로 경사진 방향으로 연장되도록 형성된다. 그리고 상기 연결슬롯(113)은, 상기 헤드슬롯(112)과 연결되어, 상기 씰링슬롯(111)과 상기 헤드슬롯(112)을 서로 연통시킨다. 상기 씰링 어셈블리(1000)는, 일단이 상기 디스크(110)의 외측으로부터 차례로 상기 헤드슬롯(112), 연결슬롯(113) 및 씰링슬롯(111) 순으로 삽입되어, 상기 한 쌍의 디스크(110)의 사이에 배치되게 된다.
상기 헤드슬롯(112)은, 전후방향의 폭이 상기 연결슬롯(113)의 폭보다 더 크게 형성된다. 이 경우, 상기 씰링헤드(1200)는, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 헤드슬롯(112)의 상기 연결슬롯(113) 측 내벽에 안착되게 된다. 이에 따라 상기 씰링헤드(1200)는, 상기 씰링슬롯(111) 상에서 상기 메인바디(1100)가 이동하는 것을 제한하게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 터빈 로터(100), 터빈(10) 및 이를 포함하는 가스터빈(1)에 의하면, 상기 씰링 어셈블리(1000)를 상기 한 쌍의 디스크(110)의 사이에 설치하고자 하는 경우에는, 상기 씰링 어셈블리(1000)의 일단을 상기 헤드슬롯(112)에 밀어 넣어 상기 씰링슬롯(111)에 삽입하고, 상기 씰링 어셈블리(1000)를 상기 한 쌍의 디스크(110)로부터 분리시키고자 하는 경우에는, 상기 씰링 어셈블리(1000)의 타단을 집어서 외측으로 인출시키는 방식을 통하여, 상기 씰링 어셈블리(1000)를 교체할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 터빈 로터(100), 터빈(10) 및 이를 포함하는 가스터빈(1)에 의하면, 상기 한 쌍의 디스크(110)를 해체시키지 않고도, 상기 씰링 어셈블리(1000)를 상기 디스크(110)로부터 용이하게 분리 및 교체시킬 수 있다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 상기 삽입홈(114)은, 상기 연결슬롯(113)의 외측에 형성된다. 그리고 상기 삽입홈(114)은, 상기 디스크(110)의 외부를 향하여 개방되도록 형성된다. 따라서 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 한 쌍의 디스크(110)의 각 대항면이 서로 접촉된 상태에서도, 별도의 공구(미도시)가 상기 디스크(110)의 외측에서 상기 삽입홈(114)을 통하여 상기 디스크(110)의 내측으로 삽입될 수 있다. 상기 인출홈(115)은, 상기 헤드슬롯(112)을 기준으로 하여 상기 연결슬롯(113)의 반대 측 부위에 형성된다. 이때, 상기 인출홈(115)은, 상기 연결슬롯(113)으로부터 외측으로 경사진 방향을 향하도록 형성되되, 상기 연결슬롯(113)의 형성 방향과는 반대되는 방향을 향하여 형성된다. 그리고 상기 인출홈(115)은, 상기 헤드슬롯(112)과 연결되어, 상기 연결슬롯(113)과는 반대되는 측에서 상기 헤드슬롯(112)과 상기 씰링슬롯(111)을 서로 연통시킨다.
가스터빈(1)의 작동 중 상기 메인바디(1100)의 일부가 파손되어, 상기 씰링헤드(1200)를 집어서 상기 씰링 어셈블리(1000)를 외측으로 인출한 이후에도 상기 씰링슬롯(111) 상에 파손된 일부의 부품이 남아있는 경우가 있을 수 있다. 이러한 파손된 부품 일부를 외측으로 인출하기 위하여, 상기 삽입홈(114)과 상기 인출홈(115)이 상기 디스크(110)에 형성된다고 할 수 있다. 실시자는, 상기 삽입홈(114)을 통하여 별도의 공구를 삽입하고, 상기 씰링슬롯(111) 상에 남아있는 파손된 부품 일부를 상기 별도의 공구를 이용하여 가압한다. 이 경우, 상기 파손된 부품 일부는 상기 씰링슬롯(111)을 따라 이동하면서, 상기 인출홈(115)을 통해 상기 헤드슬롯(112)으로 드러나게 된다. 따라서 실시자는, 이와 같이 상기 인출홈(115)을 통해 빠져나온 상기 파손된 부품 일부를 외측으로 빼내어서, 상기 씰링 어셈블리(1000)를 상기 디스크(110)로부터 완전히 분리시킬 수 있다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 상기 볼트관통홀(116)은, 상기 헤드슬롯(112)의 상기 씰링슬롯(111) 측 내벽에 상기 디스크(110)의 반경방향을 따라 형성된다. 이때, 상기 씰링헤드(1200)는 상기 연결슬롯(113)과 상기 볼트관통홀(116)의 사이에 배치된다. 상기 이탈방지턱(117)은, 상기 헤드슬롯(112)의 상기 연결슬롯(113) 측 내벽의 외측으로부터 돌출되도록 형성된다. 상기 고정수단(1300)은, 상기 디스크(110)의 외측에서 상기 씰링헤드(1200)를 가압하도록 상기 헤드슬롯(112)에 삽입된다. 그리고 상기 고정수단(1300)은, 상기 씰링헤드(1200)를 상기 디스크(110)에 고정시켜, 가스터빈(1)의 작동 중 상기 씰링 어셈블리(1000)가 상기 한 쌍의 디스크(110)로부터 외측으로 이탈되는 것을 방지한다.
이를 위하여, 상기 고정수단(1300)은, 고정캡(1310), 고정턱(1311) 및 고정볼트(1320)를 포함한다. 상기 고정캡(1310)은, 상기 디스크(110)의 외측에서 상기 헤드슬롯(112)에 삽입되며, 상기 씰링헤드(1200)를 내측으로 가압한다. 상기 고정턱(1311)은, 상기 연결슬롯(113) 측의 면으로부터 상기 연결슬롯(113) 측을 향하여 돌출된다. 그리고 상기 고정턱(1311)은, 상기 이탈방지턱(117)과 상기 씰링헤드(1200)의 사이에 배치된다. 이에 따라 상기 고정턱(1311)은, 상기 씰링헤드(1200)를 보다 견고하게 상기 디스크(110)에 고정시킴은 물론, 상기 이탈방지턱(117)의 내측에 접촉되어 상기 고정캡(1310)이 외측으로 이탈되는 것을 방지한다. 상기 고정볼트(1320)는, 상기 고정캡(1310)의 외측에서 상기 고정캡(1310)을 관통하여, 상기 볼트관통홀(116)에 삽입된다. 이에 따라 상기 고정볼트(1320)는, 상기 고정캡(1310)을 상기 디스크(110)에 고정시킨다.
이때, 상기 씰링헤드(1200)는, 상기 연결슬롯(113)과 상기 볼트관통홀(116)의 사이에 배치되므로, 상기 고정볼트(1320)는 상기 씰링헤드(1200)를 관통하지 않는다. 따라서 본 발명에 따른 터빈 로터(100), 터빈(10) 및 가스터빈(1)에 의하면, 상기 씰링헤드(1200)가 상기 고정볼트(1320)에 의해 직접 관통되어 상기 디스크(110)에 체결되는 것을 회피할 수 있으며, 상기 씰링헤드(1200)에 상기 고정볼트(1320)를 직접 관통하여 체결함에 따라 그 체결부위에 응력집중 및 결함이 발생되는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하여, 상기 씰링 어셈블리(1000) 및 상기 고정수단(1300)이 상기 한 쌍의 디스크(110)의 사이에 설치되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 씰링 어셈블리(1000)의 일단을 상기 헤드슬롯(112)에 삽입시킨 다음, 상기 연결슬롯(113)을 거쳐 상기 씰링슬롯(111)에 삽입시킨다. 이 경우, 상기 메인바디(1100)는, 상기 씰링슬롯(111)의 경로를 따라, 즉 상기 디스크(110)의 원주방향을 따라 상기 한 쌍의 디스크(110)의 사이에서 고리 형상으로 휘어지게 된다. 상기 씰링헤드(1200)가 상기 헤드슬롯(112)의 내벽에 안착될 때 까지 상기 씰링 어셈블리(1000)를 삽입한 다음, 상기 씰링헤드(1200)의 외측에 상기 고정캡(1310)을 안착시킨다. 이후, 상기 고정볼트(1320)를 상기 고정캡(1310)을 관통하여 상기 볼트관통홀(116)에 삽입시켜, 상기 고정캡(1310)을 상기 디스크(110)에 고정시킨다. 이와 같은 과정을 통하여, 상기 씰링 어셈블리(1000)는 상기 한 쌍의 디스크(110)의 사이에 설치되어 그 사이를 씰링하게 된다.
상기 씰링 어셈블리(1000)를 상기 한 쌍의 디스크(110)로부터 분리시키는 과정은, 위의 과정을 역으로 수행하면 된다. 즉, 상기 고정볼트(1320)를 풀어서 외측으로 이탈시킨 다음, 상기 고정캡(1310)을 상기 씰링헤드(1200)로부터 분리시킨다. 그 후, 상기 씰링헤드(1200)의 보조조작홀(1210)에 별도의 도구를 삽입하여 상기 씰링헤드(1200)를 외측으로 잡아당긴다. 이 경우, 상기 메인바디(1100)가 상기 씰링헤드(1200)와 함께 상기 디스크(110)의 외측으로 인출되며, 상기 씰링 어셈블리(1000)가 상기 디스크(110)로부터 완전히 분리되게 된다. 한편, 이와 같은 상기 씰링 어셈블리(1000)의 인출 과정에서, 상기 메인바디(1100)의 파손된 부위가 상기 씰링슬롯(111) 상에 조각으로 남아있는 경우, 도 7에 도시된 삽입홈(114)으로 별도의 공구를 삽입하여 상기 씰링슬롯(111) 상에 남아있는 조각을 밀어내고, 이 조각을 상기 인출홈(115)을 통하여 상기 디스크(110)의 외측으로 빼낼 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 터빈 로터(100), 터빈(10) 및 가스터빈(1)에 의하면, 상기 씰링 어셈블리(1000)를 단순히 상기 한 쌍의 디스크(110) 사이로 삽입하거나, 상기 한 쌍의 디스크(110)로부터 외측으로 인출하는 방식을 통하여, 상기 씰링 어셈블리(1000)를 교체할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 터빈 로터(100), 터빈(10) 및 가스터빈(1)에 의하면, 상기 한 쌍의 디스크(110)를 해체시키지 않더라도, 상기 씰링 어셈블리(1000)를 상기 한 쌍의 디스크(110)로부터 보다 용이하게 분리 및 교체시킬 수 있다.
이하부터는, 도 11 내지 도 17을 참조하여, 본 발명의 제2 내지 제5실시예에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 이때, 본 발명의 제1실시예와 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 한편, 직전 실시예와 비교하여 해당 실시예에서 형상이나 구조에 변경이 없는 구성요소에 대해서는, 직전의 실시예에서 설명된 도면부호를 그대로 사용하고, 직전 실시예와 비교하여 해당 실시예에서 형상이나 구조에 변경이 있는 구성요소에 대해서는, 직전의 실시예에서 설명된 도면부호의 끝에 알파벳 x, y, z자를 순차적으로 더하여서 사용하도록 한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 메인바디(1100x)는, 본 발명의 제1실시예에서 설명된 메인바디(1100)와 비교하였을 때, 보조 플레이트(1140)를 더 포함한다. 상기 보조 플레이트(1140)는, 상기 씰링 플레이트(1110)의 내측에 배치된다. 그리고 상기 보조 플레이트(1140)는, 전방 측 단부와 후방 측 단부가 각각 볼록하게 곡률진 곡면 형상으로 형성된다. 이때, 상기 보조 플레이트(1140)는, 견사나 목면사를 경사(Warp)로 하고, 금사나 은사를 위사(Weft)로 하여 직조된 직물 소재로 형성될 수 있다. 따라서 상기 보조 플레이트(1140)는, 상기 완충 플레이트(1130)와 함께 상기 메인바디(1100)의 전체적인 탄성과 유연성을 향상시킴은 물론, 상기 터빈 로터(100)가 회전함에 따라 발생되는 진동, 충격 등을 완충하는 역할을 한다. 이에 따라 상기 보조플레이트(1140)는, 상기 한 쌍의 디스크(110)의 사이를 보다 효과적으로 밀폐시킨다. 한편, 상기 보조 플레이트(1140)는, 상기 한 쌍의 디스크(110)의 내측으로 공급된 압축공기로부터 상기 씰링 플레이트(1110)로 과도한 열전달이 일어나는 것을 방지한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 메인바디(1100y)는, 제1실시예에서 설명했던 씰링 플레이트(1101), 씰링엣지(1120)가 아닌, 제1씰링플레이트(1111), 제2씰링플레이트(1112), 제1씰링엣지(1121), 제2씰링엣지(1122)를 구비한다. 상기 제1씰링엣지(1121)와 상기 제2씰링엣지(1122)는, 상기 완충 플레이트(1130)의 전방 측 단부와 후방 측 단부에 각각 접하도록 배치된다. 물론, 이때 상기 제1씰링엣지(1121)와 상기 제2씰링엣지(1122)는 위치가 서로 바뀌도록 배치될 수도 있다.
상기 제1씰링플레이트(1111)는, 상기 제1씰링엣지(1121)의 내측 단부에서 상기 제2씰링엣지(1122) 측을 향하도록 형성된다. 상기 제2씰링플레이트(1112)는, 상기 제2씰링엣지(1122)의 내측 단부에서 상기 제1씰링엣지(1121) 측을 향하도록 형성된다. 이때, 상기 제1씰링플레이트(1111)는, 전후방향의 폭이 상기 완충 플레이트(1130)의 폭보다 더 작게 형성된다. 그리고 상기 제2씰링플레이트(1112) 역시, 전후방향의 폭이 상기 완충 플레이트(1130)의 폭보다 더 작게 형성되되, 외측면이 상기 제1씰링플레이트(1111)의 내측면에 접하도록 설계된다. 따라서 상기 완충 플레이트(1130)와 상기 제2씰링플레이트(1112)의 사이에는, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 갭이 형성된다. 한편, 상기 제1씰링플레이트(1111)와 상기 제2씰링플레이트(1112)는, 각각 상기 완충 플레이트(1130)에 용접되어 결합된다.
이때, 상기 제1씰링플레이트(1111)와 상기 제1씰링엣지(1121), 그리고 상기 제2씰링플레이트(1112)와 상기 제2씰링엣지(1122)는, 각각 프리로드(Pre-load)를 갖는 상태로 상기 완충 플레이트(1130)에 용접된다. 이 경우, 상기 제1씰링엣지(1121) 및 상기 제2씰링엣지(1122)의 각 외측 단부가, 상기 씰링슬롯(111)의 내벽 중 외측 부위에 보다 긴밀하게 접촉하도록 할 수 있다. 따라서 본 발명의 제3실시예에 따른 터빈 로터(100), 터빈(10) 및 가스터빈(1)에 의하면, 상기 씰링 어셈블리(1000)의 씰링 성능을 향상시킴은 물론, 상기 씰링 어셈블리(1000y)의 진동을 저감하여 상기 씰링 어셈블리(1000y)와 상기 씰링슬롯(111)의 내벽 사이에서 기계적 마찰에 의한 마모가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 씰링슬롯(111x)는, 본 발명의 제1 내지 제3실시예에서 설명된 씰링슬롯(111)과 비교하였을 때, 단면의 형상이 변경된다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 제4실시예에서는, 상술한 본 발명의 제3실시예에서 구비하고 있는 메인바디(1100y)의 구조를 그대로 포함하나, 씰링슬롯(111x)의 형상이 도 15에 도시된 것과 같이 변경된다.
본 발명의 제4실시예에 있어서, 상기 씰링슬롯(111x)은, 전후방향의 폭이, 내측으로부터 외측으로 갈수록 점점 커지는 형상으로 형성된다. 즉, 상기 씰링슬롯(111x) 내벽 중, 전방 측 부분(111ax)과 후방 측 부분(111bx)이, 상기 씰링슬롯(111x)의 내벽 중 내측 부분(111cx)에 대하여 둔각(Obtuse angle)을 이루도록 형성되고, 상기 씰링슬롯(111x)의 내벽 중 외측 부분(111dx)에 대하여 예각(Acute angle)을 이루도록 형성된다. 이때, 상기 제1씰링엣지(1121)와 상기 제1씰링플레이트(1111)가 이루는 각도는, 상기 씰링슬롯(111x)의 내벽 중 전방 측 부분(111ax)과 내측 부분(111cx)이 이루는 각도보다 더 작게 형성된다. 또한, 상기 제2씰링엣지(1122)와 상기 제2씰링플레이트(1112)가 이루는 각도는, 상기 씰링슬롯(111x)의 내벽 중 후방 측 부분(111bx)과 내측 부분(111cx)이 이루는 각도보다 더 작게 형성된다. 즉, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 제1씰링엣지(1121)와 상기 제1씰링플레이트(1111)가 이루는 각도는 90도이고, 상기 제2씰링엣지(1122)와 상기 제2씰링플레이트(1112)가 이루는 각도 역시 90도일 수 있다.
이와 같은 구조로 상기 씰링슬롯(111x)이 설계되는 경우, 상기 제1씰링엣지(1121)는, 전방 측의 면이 상기 씰링슬롯(111x)의 전방 측 내벽(111ax)과 전면(Whole surface)에서 접촉하는 것이 아니라, 상기 제1씰링플레이트(1111)와 연결되는 부위만이 상기 씰링슬롯(111x)의 전방 측 내벽(111ax)에 접하게 된다. 또한, 상기 제2씰링엣지(1122)는, 후방 측의 면이 상기 씰링슬롯(111x)의 후방 측 내벽(111bx)과 전면(Whole surface)에서 접촉하는 것이 아니라, 상기 제2씰링플레이트(1112)와 연결되는 부위만이 상기 씰링슬롯(111x)의 후방 측 내벽(111bx)에 접하게 된다.
이 경우, 상기 제1,2씰링엣지(1121,1122)의 외측 단부와 상기 씰링슬롯(111x)의 외측 단부(111dx) 사이에서 초킹(Choking)이 발생되는 것에 더하여, 상기 제1씰링엣지(1121)와 상기 제1씰링플레이트(1111)가 연결되는 부위에서도 초킹이 발생되도록 하고, 상기 제2씰링엣지(1122)와 상기 제2씰링플레이트(1112)가 연결되는 부위에서도 초킹이 발생되도록 할 수 있다. 따라서 본 발명의 제4실시예에 따른 터빈 로터(100), 터빈(10) 및 가스터빈(1)에 의하면, 상기 씰링 어셈블리(1000)에 의한 상기 씰링슬롯(111x)의 씰링 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 메인바디(1100z)는, 본 발명의 제4실시예에서 설명된 메인바디(1100y)와 비교하였을 때, 그 형상이 변경된다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 제5실시예에서는, 상술한 본 발명의 제4실시예에서 구비하고 있는 씰링슬롯(111x)의 구조를 그대로 포함하나, 상기 메인바디(1100)의 형상이 도 16 및 도 17에 도시된 것과 같이 변경된다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 제1씰링엣지(1121x)와 상기 제1씰링플레이트(1111)가 이루는 각도는, 상기 씰링슬롯(111x)의 내벽 중, 전방 측 부분(111ax)과 내측 부분(111cx)이 이루는 각도와 동일한 각도로 설계된다. 그리고 제2씰링엣지(1122x)와 상기 제2씰링플레이트(1112)가 이루는 각도는, 상기 씰링슬롯(111x)의 내벽 중, 후방 측 부분(111bx)과 내측 부분(111cx)이 이루는 각도와 동일한 각도로 설계된다. 즉, 상기 제1씰링엣지(1121x)의 전방 측의 면은, 상기 씰링슬롯(111x)의 전방 측 내벽(111ax)과 전면(Whole surface)에서 접하고, 상기 제2씰링엣지(1122x)의 후방 측의 면은, 상기 씰링슬롯(111x)의 후방 측 내벽(111bx)과 전면(Whole surface)에서 접한다. 그리고 완충 플레이트(1130x)는, 전방 측 단부와 후방 측 단부가 각각 상기 제1씰링엣지(1121x) 및 상기 제2씰링엣지(1122x)와 접하도록 형성된다. 한편, 상기 제1씰링플레이트(1111)와 상기 제2씰링플레이트(1112)는, 각각 용접부(1102)를 통해 상기 완충 플레이트(1130x)에 용접되어 결합된다.
이와 같은 구조로 상기 메인바디(1100z)가 설계되는 경우, 상기 메인바디(1100z)의 상기 씰링슬롯(111x)의 내벽과의 접촉면적을 최대로 할 수 있다. 따라서 본 발명의 제5실시예에 의하면, 씰링 어셈블리(1000)에 의한 상기 씰링슬롯(111x)의 씰링 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
이하부터는, 도 18 내지 도 21을 참조하여, 상기 씰링 어셈블리(1000)가 상기 디스크(110)에 삽입되는 다양한 방식에 대해 설명하도록 한다. 참고로, 도 18 내지 도 21은, 상기 디스크(110)를 그 축에 수직이 되는 가상의 평면(미도시)으로 자른 모습을 도시한 상기 디스크(110), 상기 씰링슬롯(111) 및 상기 씰링 어셈블리(1000)의 개략도이다. 그리고 도 18 내지 도 21에서, 도면부호 D1는 상기 씰링 어셈블리(1000)가 삽입되는 방향을 나타내며, 도면부호 D2는 상기 고정수단(1300)이 체결되는 위치를 나타낸다.
도 18을 참조하면, 하나의 디스크(110)에는 하나의 씰링 어셈블리(1000)만이 구비될 수 있다. 이 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 씰링 어셈블리(1000)는 그 일단(1001)과 타단(1002)이 서로 인접하게 배치되며, 하나의 씰링 어셈블리(1000)에 포함된 메인바디(1100)가 상기 한 쌍의 디스크(110) 사이의 모든 부분을 씰링하게 된다.
도 19를 참조하면, 하나의 디스크(110)에는 두 개의 씰링 어셈블리(1000)가 구비될 수 있다. 또한, 각각의 씰링 어셈블리(1000a,1000b)는, 하나의 헤드슬롯(112)을 통하여 서로 반대되는 방향으로 상기 씰링슬롯(111)에 삽입될 수 있다. 이 경우, 상기 두 개의 씰링 어셈블리(1000)는, 상기 씰링슬롯(111)에 삽입된 상태에서 각각의 일단이 서로 마주보도록 배치된다. 그리고 이 경우, 상기 두 개의 씰링 어셈블리(1000)가 삽입되었던 하나의 씰링슬롯(111)에 상기 고정수단(1300)이 설치되어, 상기 두 개의 씰링 어셈블리(1000)를 상기 디스크(110)에 고정시킨다. 한편, 상기 하나의 씰링슬롯(111)에 설치되는 상기 고정수단(1300) 역시, 두 개가 구비되어 각각 상기 씰링 어셈블리(1000)들의 씰링헤드(1200)에 설치될 수 있다. 이렇듯, 두 개의 씰링 어셈블리(1000)가 하나의 디스크(110)에 설치되는 경우, 두 개의 씰링 어셈블리(1000)가 각각 디스크(110) 하나의 각 반쪽을 맡아서 씰링 기능을 수행하게 된다.
도 20을 참조하면, 하나의 디스크(110)에는 네 개의 씰링 어셈블리(1000)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 네 개의 씰링 어셈블리(1000) 중, 제1씰링어셈블리(1000a)와 제2씰링어셈블리(1000b)는, 제1헤드슬롯(112a)을 통해 서로 반대 방향으로 상기 씰링슬롯(111)에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 네 개의 씰링 어셈블리(1000) 중, 제3씰링어셈블리(1000c)와 제4씰링어셈블리(1000d)는, 제2헤드슬롯(112b)을 통해 서로 반대 방향으로 상기 씰링슬롯(111)에 삽입될 수 있다. 그리고 상기 제1헤드슬롯(112a)과 상기 제2헤드슬롯(112b)은, 상기 디스크(110)의 중심을 기준으로 서로 반대되는 측에 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 네 개의 씰링 어셈블리(1000)는, 제1씰링어셈블리(1000a)의 일단과 상기 제3씰링어셈블리(1000c)의 일단이 서로 마주보고, 제2씰링어셈블리(1000b)의 일단과 상기 제4씰링어셈블리(1000d)의 일단이 서로 마주보도록 배치된다. 즉, 상기 네 개의 씰링 어셈블리(1000)는, 제1씰링어셈블리(1000a)의 타단과 상기 제2씰링어셈블리(1000b)의 타단이 서로 마주보고, 제3씰링어셈블리(1000c)의 타단과 상기 제4씰링어셈블리(1000d)의 타단이 서로 마주보도록 배치된다. 상기 고정수단(1300)은, 상기 제1헤드슬롯(112a)과 상기 제2헤드슬롯(112b)에 각각 설치되어, 상기 제1 내지 제4 씰링어셈블리(1000a~1000d)을 각각 상기 디스크(110)에 고정시킨다. 따라서 위와 같은 구조로 상기 터빈 로터(100)가 설계되는 경우, 상기 디스크(110)의 각 4분의 1(A quarter) 영역을 상기 제1 내지 제4 씰링어셈블리(1000a~1000d)가 맡아서 씰링하게 된다.
도 21을 참조하면, 하나의 디스크(110)에는, 네 개의 헤드슬롯(112)이 형성되고, 네 개의 씰링 어셈블리(1000)가 설치될 수 있다. 이때, 네 개의 씰링 어셈블리(1000) 중 제1씰링어셈블리(1000a)는, 네 개의 헤드슬롯(112) 중 제1헤드슬롯(112a)을 통해 상기 씰링슬롯(111)에 삽입된다. 또한, 네 개의 씰링 어셈블리(1000) 중 제2씰링어셈블리(1000b)는, 네 개의 헤드슬롯(112) 중 제2헤드슬롯(112b)을 통해 상기 씰링슬롯(111)에 삽입된다. 그리고 네 개의 씰링 어셈블리(1000) 중 제3씰링어셈블리(1000c)는, 네 개의 헤드슬롯(112) 중 제3헤드슬롯(112c)을 통해 상기 씰링슬롯(111)에 삽입된다. 네 개의 씰링 어셈블리(1000) 중 제4씰링어셈블리(1000b)는, 네 개의 헤드슬롯(112) 중 제4헤드슬롯(112d)을 통해 상기 씰링슬롯(111)에 삽입된다.
상기 제1 내지 제4 헤드슬롯(112a~112d)은, 상기 디스크(110)의 원주방향을 따라 서로 이격된 위치에 형성된다. 그리고 상기 제1 내지 제4씰링어셈블리(1000a~1000d)는, 상기 제1 내지 제4헤드슬롯(112a~112d)에 삽입되어, 각각 동일한 방향으로 상기 씰링슬롯(111)에 삽입된다. 이 경우, 어느 하나의 씰링어셈블리(1000)의 일단은, 인접하는 다른 씰링어셈블리(1000)의 타단과 인접하도록 배치되게 된다. 그리고 상기 고정수단(1300)은, 각각 상기 제1 내지 제4헤드슬롯(112a~112d)에 설치된다. 이러한 구조로 본 발명에 따른 로터(100)가 설계됨으로써, 상기 제1 내지 제4씰링어셈블리(1000a~1000d)는 각각 상기 디스크(110)의 각 4분의 1(A quarter) 영역을 맡아서 씰링하게 된다.
1 : 가스터빈 2 : 압축기
3 : 연소기 4 : 타이로드
10 : 터빈 100 : 터빈 로터
110 : 터빈 디스크 1000 : 씰링 어셈블리
1100 : 메인바디 1200 : 씰링헤드
1300 : 고정수단

Claims (16)

  1. 중심을 관통하는 가상의 축을 기준으로 회전하며, 축 방향으로 서로 나란하게 배치되는 한 쌍의 디스크;
    상기 한 쌍의 디스크의 사이에 개재되는 씰링 어셈블리; 및
    상기 씰링 어셈블리에 설치되며, 상기 씰링 어셈블리를 상기 디스크에 고정시키는 고정수단을 포함하되,
    상기 디스크는,
    인접하는 다른 디스크와 대향하는 측의 면에 씰링슬롯이 형성되며,
    상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하여 상기 씰링슬롯의 외측에 헤드슬롯이 형성되고,
    상기 씰링 어셈블리는,
    일단이 상기 디스크의 외측에서 상기 헤드슬롯으로 삽입된 후 상기 씰링슬롯에 삽입되는 메인바디와,
    상기 메인바디의 타단에 설치되며, 상기 헤드슬롯의 내벽에 안착되어 상기 메인바디의 이동을 제한하는 씰링헤드를 포함하는 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 씰링슬롯은, 상기 디스크의 원주방향을 따라 연장된 고리 형상으로 형성되며,
    상기 디스크는, 상기 씰링슬롯으로부터 외측으로 경사진 방향으로 배치되며, 상기 씰링슬롯 및 상기 헤드슬롯과 연통되는 연결슬롯이 형성되고,
    상기 메인바디는, 상기 헤드슬롯과 상기 연결슬롯에 차례로 삽입되어, 상기 씰링슬롯으로 삽입되는 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 디스크는,
    상기 연결슬롯의 외측에 상기 디스크의 외부로부터 별도의 공구가 삽입되기 위한 삽입홈이 형성되며,
    상기 헤드슬롯을 기준으로 하여 상기 연결슬롯의 반대 측 부위에 배치되며, 상기 씰링슬롯과 상기 헤드슬롯을 연결하고, 상기 씰링슬롯에 대한 상기 연결슬롯의 경사 방향과는 반대되는 방향을 향하여 상기 씰링슬롯에 대해 경사를 이루는 인출홈이 형성된 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 헤드슬롯은, 상기 디스크의 축 방향을 기준으로 하였을 때의 폭이 상기 연결슬롯의 폭보다 더 크게 형성되며,
    상기 씰링헤드는, 상기 헤드슬롯의 상기 연결슬롯 측 내벽에 안착되는 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 헤드슬롯의 상기 삽입홈 측 내벽에는, 이탈방지턱이 돌출 형성되며,
    상기 씰링헤드는, 상기 이탈방지턱의 내측에 안착되는 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 헤드슬롯의 상기 씰링슬롯 측 내벽에는, 상기 디스크의 반경방향을 따라 볼트관통홀이 형성되며,
    상기 씰링헤드는, 상기 헤드슬롯 중 상기 연결슬롯과 상기 볼트관통홀 사이의 공간에 배치되고,
    상기 고정수단은,
    상기 디스크의 외측에서 상기 헤드슬롯에 삽입되며, 상기 씰링헤드를 내측으로 가압하는 고정캡과,
    상기 디스크의 외측에서 상기 고정캡을 관통하여 상기 볼트관통홀에 삽입되며, 상기 고정캡을 상기 디스크에 고정시키는 고정볼트를 포함하는 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 헤드슬롯의 상기 씰링헤드 외측 내벽에는, 상기 고정캡 측을 향하여 이탈방지턱이 돌출 형성되며,
    상기 고정수단은,
    상기 고정캡으로부터 상기 이탈방지턱의 내측으로 돌출되며, 상기 이탈방지턱과 상기 씰링헤드의 사이로 삽입되는 고정턱을 더 포함하는 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인바디는,
    씰링 플레이트와,
    상기 디스크의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 상기 씰링 플레이트의 양 측부로부터 각각 상기 디스크의 반경방향 외측을 향하도록 형성된 한 쌍의 씰링엣지와,
    상기 씰링 플레이트의 외측에 안착되며, 양 측부가 각각 상기 한 쌍의 실링엣지와 접하는 완충 플레이트를 포함하는 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 메인바디는,
    상기 씰링 플레이트의 내측에 안착되며, 양 측부가 각각 볼록한 곡면 형상으로 형성된 보조 플레이트를 더 포함하는 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인바디는,
    완충 플레이트와,
    상기 디스크의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 상기 완충 플레이트의 양 측부에 각각 접하도록 배치되는 제1씰링엣지 및 제2씰링엣지와,
    상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하였을 때의 상기 제1씰링엣지의 내측 부위로부터 상기 제2씰링엣지 측을 향하도록 형성되며, 상기 디스크의 축 방향을 기준으로 하였을 때의 폭이 상기 완충 플레이트의 폭보다 작게 형성된 제1씰링플레이트와,
    상기 제2씰링엣지의 내측 부위로부터 상기 제1씰링엣지 측을 향하도록 형성되며, 상기 제1씰링플레이트의 내측에 접하도록 배치되는 제2씰링플레이트를 포함하는 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 씰링슬롯은, 상기 디스크의 축 방향 폭이, 상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하여 내측으로부터 외측으로 갈수록 커지는 형상으로 형성되며,
    상기 제1,2씰링엣지는, 각각 상기 제1,2씰링플레이트와 연결되는 부위가, 상기 디스크의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 상기 씰링슬롯의 양측 내벽에 접하도록 형성된 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 씰링슬롯은, 상기 디스크의 축 방향 폭이, 상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하여 내측으로부터 외측으로 갈수록 커지는 형상으로 형성되며,
    상기 제1,2씰링엣지는, 각각 상기 완충 플레이트의 반대 측 면의 전면(Whole surface)이, 상기 디스크의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 상기 씰링슬롯의 양측 내벽에 접하도록 형성된 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 씰링 어셈블리는, 복수개로 구비되며, 각각 일단이 서로 마주보도록 상기 씰링슬롯으로 삽입되고,
    상기 고정수단은, 서로 마주보도록 배치된 상기 복수개의 씰링 어셈블리의 각 타단에 설치되는 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 씰링 어셈블리는, 복수개로 구비되며, 어느 하나의 씰링 어셈블리의 일단이, 인접하는 다른 씰링 어셈블리의 타단과 인접하도록 상기 씰링슬롯으로 삽입되고,
    상기 고정수단은, 복수개로 구비되며, 상기 복수개의 씰링 어셈블리의 타단에 각각 설치되는 교환 가능한 자기 잠금식 씰링 어셈블리를 구비한 로터.
  15. 가스터빈의 압축기로부터 공급받은 압축공기에 의해 냉각되며, 가스터빈의 연소기로부터 공급받은 연소가스가 내부로 통과됨에 따라 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈에 있어서,
    케이싱과, 상기 케이싱의 내주면에 설치되며 연소가스의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치되는 복수개의 베인을 포함하는 스테이터; 및
    상기 케이싱의 내부에 배치되며 연소가스의 유동방향을 따라 다단으로 배치되는 복수개의 디스크와, 상기 복수개의 디스크의 반경방향 외측에 설치되며 상기 복수개의 베인 사이에 각각 배치되는 복수개의 블레이드와, 상기 디스크에 설치되는 씰링 어셈블리와, 상기 씰링 어셈블리를 상기 디스크에 고정시키는 고정수단을 포함하는 로터를 포함하되,
    상기 디스크는, 상기 블레이드가 설치되는 메인디스크와, 인접하는 메인디스크와 메인디스크의 사이에 배치되는 단간(Inter-stage)디스크를 포함하며,
    상기 메인디스크와 상기 단간디스크의 각 대향면에는, 씰링슬롯과, 상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하여 상기 씰링슬롯의 외측에 헤드슬롯이 형성되고,
    상기 씰링 어셈블리는, 인접하는 상기 메인디스크와 상기 단간디스크의 사이에 설치되는 것으로서, 일단이 상기 디스크의 외측에서 상기 헤드슬롯으로 삽입된 후 상기 씰링슬롯에 삽입되는 메인바디와, 상기 메인바디의 타단에 설치되며 상기 헤드슬롯의 내벽에 안착되어 상기 메인바디의 이동을 제한하는 씰링헤드를 포함하는 터빈.
  16. 외부로부터 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기;
    상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합시켜 연소시키는 연소기; 및
    상기 압축기로부터 공급받은 압축공기에 의해 냉각되며, 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스가 내부로 통과됨에 따라 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈을 포함하되,
    상기 터빈은,
    케이싱과, 상기 케이싱의 내주면에 설치되며 연소가스의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치되는 복수개의 베인을 포함하는 스테이터와,
    상기 케이싱의 내부에 배치되며 연소가스의 유동방향을 따라 다단으로 배치되는 복수개의 디스크와, 상기 복수개의 디스크의 반경방향 외측에 설치되며 상기 복수개의 베인 사이에 각각 배치되는 복수개의 블레이드와, 상기 디스크에 설치되는 씰링 어셈블리와, 상기 씰링 어셈블리를 상기 디스크에 고정시키는 고정수단을 포함하는 로터를 포함하고,
    상기 디스크는, 상기 블레이드가 설치되는 메인디스크와, 인접하는 메인디스크와 메인디스크의 사이에 배치되는 단간(Inter-stage)디스크를 포함하며,
    상기 메인디스크와 상기 단간디스크의 각 대향면에는, 씰링슬롯과, 상기 디스크의 반경방향을 기준으로 하여 상기 씰링슬롯의 외측에 헤드슬롯이 형성되고,
    상기 씰링 어셈블리는, 인접하는 상기 메인디스크와 상기 단간디스크의 사이에 설치되는 것으로서, 일단이 상기 디스크의 외측에서 상기 헤드슬롯으로 삽입된 후 상기 씰링슬롯에 삽입되는 메인바디와, 상기 메인바디의 타단에 설치되며 상기 헤드슬롯의 내벽에 안착되어 상기 메인바디의 이동을 제한하는 씰링헤드를 포함하는 가스터빈.
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