KR102235024B1 - 터빈 베인 및 이를 포함하는 가스 터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은,
에어 포일; 에어 포일의 상단에 형성된 아우터 슈라우드; 에어 포일의 하단에 형성되며, 유동하는 연소가스에 의해 에어 포일에 가해지는 응력을 상쇄하는 응력 상쇄부가 형성된 이너 슈라우드를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 초기 가동시 터빈 로터 디스크와 터빈 베인의 충돌을 방지할 수 있고, 정상 가동시 터빈 베인에 발생하는 굽힘 응력을 방지할 수 있다.

Description

터빈 베인 및 이를 포함하는 가스 터빈 {Turbine vane and gas turbine comprising it}

본 발명은 터빈 베인 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 초기 가동시 터빈 로터 디스크와 터빈 베인의 충돌을 방지할 수 있고, 정상 가동시 터빈 베인에 발생하는 굽힘 응력을 방지할 수 있는 터빈 베인 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은,

에어 포일; 에어 포일의 상단에 형성된 아우터 슈라우드; 에어 포일의 하단에 형성되며, 유동하는 연소가스에 의해 에어 포일에 가해지는 응력을 상쇄하는 응력 상쇄부가 형성된 이너 슈라우드를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인에 있어서, 이너 슈라우드는 에어 포일을 지지하는 플랫폼부와 플랫폼부의 하면에 연결 형성된 루트부를 포함하며, 응력 상쇄부는 루트부의 일면 하측에서 돌출 형성된 돌출부와 루트부의 타면 하측에서 함몰 형성된 리세스부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인에 있어서, 돌출부와 리세스부는 기설정된 각도의 경사면을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인에 있어서, 경사면의 각도는 5° 내지 45°일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인에 있어서, 루트부의 폭을 100으로 할 때, 돌출부와 리세스부의 폭은 5 내지 30일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인에 있어서, 루트부의 높이를 100으로 할 때, 돌출부와 리세스부의 높이는 10 내지 40일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인에 있어서, 루트부는 단면이 U자 형상으로 형성되는 환형의 U링에 비고정 방식으로 삽입되며, 가스 터빈의 가동 상태에 따라 루트부는 U링 내부에서 방사 방향으로 슬라이딩할 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 베인은, 에어 포일; 에어 포일의 상단에 형성된 아우터 슈라우드; 에어 포일의 하단에 형성되며, 유동하는 연소가스에 의해 에어 포일에 가해지는 응력을 상쇄하는 응력 상쇄부가 형성된 이너 슈라우드;를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 이너 슈라우드는 에어 포일을 지지하는 플랫폼부와 플랫폼부의 하면에 연결 형성된 루트부를 포함하며, 응력 상쇄부는 루트부의 일면 하측에서 돌출 형성된 돌출부와 루트부의 타면 하측에서 함몰 형성된 리세스부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 돌출부와 리세스부는 기설정된 각도의 경사면을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 경사면의 각도는 5° 내지 45°일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 루트부의 폭을 100으로 할 때, 돌출부와 리세스부의 폭은 5 내지 30일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 루트부의 높이를 100으로 할 때, 돌출부와 리세스부의 높이는 10 내지 40일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 루트부는 단면이 U자 형상으로 형성되는 환형의 U링에 비고정 방식으로 삽입되며, 가동 상태에 따라 루트부는 U링 내부에서 방사 방향으로 슬라이딩할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 초기 가동시 터빈 로터 디스크와 터빈 베인의 충돌을 방지할 수 있고, 정상 가동시 터빈 베인에 발생하는 굽힘 응력을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 단면이 개념적으로 도시된 도면이다.
도 3은 종래의 터빈 베인이 개념적으로 도시된 도면이다.
도 4는 도 3의 터빈 베인을 구비한 가스 터빈 가동시 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 또 다른 종래의 터빈 베인이 개념적으로 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인이 개념적으로 도시된 정면도이다.
도 7은 도 6의 측면도이다.
도 8은 도 6의 터빈 베인이 환형의 U링에 비고정 방식으로 삽입되어 있는 것이 예시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인에 의해 에어 포일에 가해지는 응력이 상쇄되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 터빈 베인 지지 구조체 및 터빈 베인 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 모듈을 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 하우징(31)에 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 종래의 터빈 베인이 개념적으로 도시된 도면이고, 도 4는 도 3의 터빈 베인을 구비한 가스 터빈 가동시 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 종래의 터빈 베인(200a)은 에어포일(210a)과 에어포일(210a) 상단에 형성된 아우터 슈라우드(220a)와, 에어포일(210a) 하단에 형성된 이너 슈라우드(230a)를 구비한다.

에어포일(210a)은 리딩 에지(211a)와 트레일링 에지(212a)가 형성되어 있다. 리딩 에지(211a)는 에어포일(210a)에서 유동하는 유체를 맞이하는 앞 부분의 끝단을 의미하며, 트레일링 에지(212a)는 에어포일(210a)의 뒷 부분의 끝단을 의미한다. 에어포일(210a)은 리딩 에지(211a) 및 트레일링 에지(212a)를 연결하여 형성되는 압력면(pressure side)과 흡입면(suction side)를 구비하며, 유동하는 유체는 압력면에 압력을 가한다.

이너 슈라우드 및 아우터 슈라우드는 에어포일(210a) 양단에 배치되어 에어포일(210a)을 지지하며, 각각 플랫폼부 및 루트부를 포함할 수 있다. 터빈 베인(200a)은 이너 슈라우드(230a)가 가스 터빈의 내측 회전축을 향하는 방향으로, 아우터 슈라우드(220a)가 가스 터빈의 외부를 향하는 방향으로 배치된다.

이너 슈라우드(230a)의 플랫폼부(231a)는 판면이 에어포일(210a)을 향하도록 판상으로 형성되며, 루트부(232a)는 플랫폼부(231a)의 외측 판면, 즉 에어포일(210a)과 접하는 판면의 반대면 상에 배치되며, 플랫폼부(231a)로부터 외측으로 연장 형성된다. 루트부(232a)의 하부에는 대체로 U자 형상의 U링(240a)이 체결되고, U링 하부에는 터빈 로터 디스크(300)가 이격되어 형성된다. U링(240a)은 루트부(232a)가 터빈 로터 디스크(300)가 접촉하는 것을 방지한다.

상기와 같이 구성되는 종래의 터빈 베인(200a)을 이용하여 가스 터빈을 가동할 때, 가동 초기에는 터빈 로터 디스크(300)의 회전에 의한 원심력과 터빈 로터 디스크(300)에 작용하는 열에 의해 터빈 로터 디스크(300)는 터빈 베인(200a) 방향으로 팽창(화살표 E1)하고, 케이스에 고정된 터빈 베인(200a)은 터빈 로터 디스크(300) 방향으로 팽창(화살표 E2)하지만, U링(240a) 내부에서 상하로 이동하므로, 터빈 베인(200a)의 루트부(232a)가 터빈 로터 디스크(300)가 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 연소기(20)에서 발생한 연소 가스가 터빈 베인(200a)에 충돌하면, 에어포일 형상에 따라 터빈 베인(200a)의 압력면에서 흡입면으로의 가스 유동이 형성된다. 이 가스 유동은 터빈 베인(200a)에 일 방향의 힘을 가하게 된다. 이 힘에 의해 터빈 베인(200a)의 상측, 즉, 에어포일(210a)과 아우터 슈라우드가 연결된 부분에 굽힘 응력(bending stress)이 발생하게 되고, 지속적인 굽힘 응력 발생에 의해 터빈 베인이 손상될 우려가 있다. 한편, 이 힘에 의해 터빈 베인의 하부 일측은 상승하고, 하부 타측은 하강하게 된다. 여기서, 에어포일과 아우터 슈라우드가 연결된 부분은 고정단으로 작용하고, 터빈 베인의 하부 일측은 고정된 부분이 없으므로 자유단으로 작용하는데, 이는 터빈 베인의 씰플레이트(Seal plate)의 손상을 초래할 수 있다.

한편, 상기 도 3 및 도 4의 문제점을 해결하기 위해 고안된 또 다른 종래의 터빈 베인(200b)이 도 5에 예시되어 있다. 도 5는 또 다른 종래의 터빈 베인이 개념적으로 도시된 도면이다.

도 5를 참조하면, 또 다른 종래의 터빈 베인(200b)은, 이른바 멀티 에어포일로서 복수개의 에어포일(210b)이 일체로 형성된 형태이다. 도 5의 터빈 베인(200b)은 아우터 슈라우드(220b)와 이너 슈라우드(230b) 사이에 복수개의 에어포일(210b)을 일체로 형성하여 에어포일(210b)과 아우터 슈라우드(220b)가 연결된 부분에 굽힘 응력(bending stress)을 일정 부분 해소하였다.

그러나, 이러한 종래의 터빈 베인(200b)은 다음과 같은 문제를 야기한다. 먼저, 복수개의 에어포일(210b)이 일체로 형성되므로, 에어포일(210b) 사이의 공간 간섭에 의해 에어포일(210b)의 표면을 코팅하는 코팅 작업을 수행하기 어렵고, 또한, 에어포일(210b)의 표면에 쿨링홀을 형성하는 쿨링홀 가공 작업을 수행하기 어려운 문제가 있다. 이로 인해, 가스 터빈의 효율이 감소되는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은, 상기한 종래 터빈 베인의 문제점들을 해소하기 위한 것으로, 가스 터빈 초기 가동시, 터빈 로터 디스크와 터빈 베인의 충돌을 방지할 수 있고, 가스 터빈 정상 가동시, 터빈 베인에 발생하는 굽힘 응력을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인이 개념적으로 도시된 정면도이고, 도 7은 도 6의 측면도이며, 도 8은 도 6의 터빈 베인이 환형의 U링에 비고정 방식으로 삽입되어 있는 것이 예시된 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인에 의해 에어 포일에 가해지는 응력이 상쇄되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인(200)은, 에어포일(210)과, 에어포일(210) 상단에 형성된 아우터 슈라우드(220)와, 에어포일(210) 하단에 형성된 이너 슈라우드(230)를 포함하며, 이너 슈라우드(230)에는 응력 상쇄부(1000 : 1100, 1200)가 형성된다.

에어포일(210)은 리딩 에지(211)와 트레일링 에지(212)를 구비한다. 리딩 에지(211)는 에어포일(210)에서 유동하는 유체를 맞이하는 앞 부분의 끝단을 의미하며, 트레일링 에지(212)는 에어포일(210)의 뒷 부분의 끝단을 의미한다. 에어포일(210)은 리딩 에지(211) 및 트레일링 에지(212)를 연결하여 형성되는 압력면(pressure side)과 흡입면(suction side)를 구비하며, 유동하는 유체는 압력면에 압력을 가한다.

이너 슈라우드(230) 및 아우터 슈라우드(220)는 에어포일(210) 양단에 배치되어 에어포일(210)을 지지하며, 각각 플랫폼부 및 루트부를 포함할 수 있다. 이너 슈라우드(230)는 터빈 로터 디스크(300) 측에 배치되고, 아우터 슈라우드(220)는 가스 터빈의 케이스 측에 배치된다.

이너 슈라우드(230)의 플랫폼부(231)는 판면이 에어포일(210)을 향하도록 판상으로 형성되며, 루트부(232)는 플랫폼부(231)의 하방향으로 연장 형성된다. 플랫폼부(231) 및 루트부(232) 내부에는 냉각을 위한 냉각 유로(233)가 형성된다.

응력 상쇄부(1000)는 유동하는 연소가스에 의해 에어 포일(210)에 가해지는 응력을 상쇄한다. 응력 상쇄부(1000)는 돌출부(1100)와 리세스부(1200)를 포함한다.

돌출부(1100)는 루트부(232)의 일면 하측에서 일 방향으로 돌출 형성되고, 리세스부(1200)는 루트부(232)의 타면 하측에서 일 방향으로 함몰 형성된다. 어느 하나의 에어 포일의 루트부(232)에 형성된 돌출부(1100)는 인접한 에어포일의 루트부(232)에 형성된 리세스부(1200)에 삽입 접촉된다.

구체적으로, 돌출부(1100)와 리세스부(1200)는 소정 각도의 경사면(1101, 1201)을 구비한다. 경사면(1101, 1201)의 각도(θ)는 특별히 한정되지는 않으나, 5° 내지 45°인 것이 바람직하다. 경사면(1101, 1201)의 각도가 5°미만인 경우, 조립시 간섭으로 조립이 불가능한 단점이 있으며, 경사면(1101, 1201)의 각도가 45° 초과인 경우, 굽힘을 서로 상쇄시키지 못하는 단점이 있다.

또한, 특별히 한정되지는 않으나, 루트부(232)의 폭(L)을 100으로 할 때, 돌출부(1100)와 리세스부(1200)의 폭(L1, L2)은 5 내지 30인 것이 바람직하다. 폭(L1, L2)이 5 미만인 경우, 베인과 베인 사이의 GAP으로 인해 굽힘을 서로 상쇄시키지 못하는 단점이 있으며, 폭(L1, L2)이 30 초과인 경우, 코너부분에 응력이 집중되는 단점이 있다.

또한, 특별히 한정되지는 않으나, 루트부(232)의 높이(H)를 100으로 할 때, 돌출부(1100)와 리세스부(1200)의 높이(H1, H2)는 10 내지 40 인 것이 바람직하다. 높이(H1, H2)이 10 미만인 경우, 코너부분의 응력집중으로 파단의 단점이 있으며, 높이(H1, H2)이 40 초과인 경우, 굽힘을 서로 상쇄시키는 양이 미미하는 단점이 있다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인(200)은 도 8에 도시된 바와 같이, 단면이 U자 형상으로 형성되는 환형의 U링(240)에 비고정 방식으로 삽입된다. 복수개의 터빈 베인(200)의 루트부(232)들 사이에는 일정한 갭(gap)이 형성된다.

가스 터빈 가동 초기에는, 터빈 로터 디스크(300)의 회전에 의한 원심력과 터빈 로터 디스크(300)에 작용하는 열에 의해 터빈 로터 디스크(300)는 터빈 베인(200) 방향으로 팽창하고, 케이스에 고정된 터빈 베인(200)은 터빈 로터 디스크(300) 방향으로 팽창하지만, U링(240) 내부에서 상하로 슬라이딩하므로, 터빈 베인(200)의 루트부(232)가 터빈 로터 디스크(300)가 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 가스 터빈 정상 가동시에는, 연소가스의 유동에 의해 터빈 베인(200)의 일 측 및 돌출부(1100)에 상방향 변위(화살표 E3)가 야기되고, 터빈 베인(200)의 타 측 및 리세스부(1200)에 하방향 변위(화살표 E4)가 야기된다.

돌출부(1100)와 리세스부(1200)에 야기된 변위들은 서로 반대 방향이므로, 전체적으로 에어포일(210)에 가해지는 응력을 상쇄시켜서 에어포일(210)의 설계 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 멀티 에어포일 형태가 아닌, 단일의 에어포일로 제조하므로, 응력 저감을 위해 멀티 에어포일 형태로 제조된 터빈 베인(도 5의 200b)과는 달리, 에어포일(210) 사이의 공간 간섭 문제가 없으므로, 에어포일(210)의 표면을 코팅하는 코팅 작업을 수행하기 용이하고, 에어포일(210)의 표면에 쿨링홀을 형성하는 쿨링홀 가공 작업을 수행하기 용이하여, 전체적으로 가스 터빈의 효율을 향상시킬 수 있다.

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 200 : 터빈 베인
210 : 에어포일 220 : 아우터 슈라우드
230 : 이너 슈라우드 231 : 플랫폼부
232 : 루트부 233 : 냉각 유로
1000 : 응력 상쇄부 1100 : 돌출부
1200 : 리세스부

Claims (14)

1. 리딩 에지와 트레일링 에지를 구비하는 단일 에어 포일;
   상기 단일 에어 포일의 상단에 형성된 아우터 슈라우드;
   상기 단일 에어 포일의 하단에 형성되며, 유동하는 연소가스에 의해 상기 단일 에어 포일에 가해지는 응력을 상쇄하는 응력 상쇄부가 형성된 이너 슈라우드;를 포함하며,
   상기 이너 슈라우드는 상기 단일 에어 포일을 지지하는 플랫폼부와 상기 플랫폼부의 하면에 연결 형성된 루트부를 포함하고,
   상기 응력 상쇄부는 상기 루트부의 일면 하측에서 돌출 형성된 돌출부와 상기 루트부의 타면 하측에서 함몰 형성된 리세스부를 포함하며,
   상기 돌출부와 상기 리세스부는 5° 내지 45°각도의 경사면을 구비하고,
   상기 루트부의 폭을 100으로 할 때, 상기 돌출부와 상기 리세스부의 폭은 10 내지 30이며,
   상기 루트부의 높이를 100으로 할 때, 상기 돌출부와 상기 리세스부의 높이는 10 내지 40이고,
   상기 루트부는 단면이 U자 형상으로 형성되는 환형의 U링에 비고정 방식으로 삽입되며, 가스 터빈의 가동 상태에 따라 상기 루트부는 상기 U링 내부에서 방사 방향으로 슬라이딩하며,
   가스 터빈 정상 가동시, 연소가스의 유동에 의해 상기 돌출부와 상기 리세스부에 야기된 변위들로 인해 상기 응력이 서로 상쇄되는 것
   을 특징으로 하는 터빈 베인.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 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 베인은,
   리딩 에지와 트레일링 에지를 구비하는 단일 에어 포일;
   상기 단일 에어 포일의 상단에 형성된 아우터 슈라우드;
   상기 단일 에어 포일의 하단에 형성되며, 유동하는 연소가스에 의해 상기 단일 에어 포일에 가해지는 응력을 상쇄하는 응력 상쇄부가 형성된 이너 슈라우드;를 포함하며,
   상기 이너 슈라우드는 상기 단일 에어 포일을 지지하는 플랫폼부와 상기 플랫폼부의 하면에 연결 형성된 루트부를 포함하고,
   상기 응력 상쇄부는 상기 루트부의 일면 하측에서 돌출 형성된 돌출부와 상기 루트부의 타면 하측에서 함몰 형성된 리세스부를 포함하며,
   상기 돌출부와 상기 리세스부는 5° 내지 45°각도의 경사면을 구비하고,
   상기 루트부의 폭을 100으로 할 때, 상기 돌출부와 상기 리세스부의 폭은 10 내지 30이며,
   상기 루트부의 높이를 100으로 할 때, 상기 돌출부와 상기 리세스부의 높이는 10 내지 40이고,
   상기 루트부는 단면이 U자 형상으로 형성되는 환형의 U링에 비고정 방식으로 삽입되며, 가스 터빈의 가동 상태에 따라 상기 루트부는 상기 U링 내부에서 방사 방향으로 슬라이딩하며,
   가스 터빈 정상 가동시, 연소가스의 유동에 의해 상기 돌출부와 상기 리세스부에 야기된 변위들로 인해 상기 응력이 서로 상쇄되는 것
   을 특징으로 가스 터빈.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

Images