KR102291801B1 - 링 세그먼트 및 이를 포함하는 가스터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 터빈을 수용하는 케이싱에 장착되는 링 세그먼트에 있어서, 상기 케이싱의 내벽과 마주하는 차폐판;과, 상기 차폐판에서 상기 케이싱 측으로 돌출되어 상기 케이싱에 결합되는 한 쌍의 후크부;와, 상기 차폐판과 상기 한 쌍의 후크부 사이에 형성되는 캐비티;와, 상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제1 측면을 연결하는 복수의 제1 냉각유로; 및 상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면을 연결하는 복수의 제2 냉각유로;를 포함하며, 상기 복수의 제1 냉각유로는 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 복수의 제2 냉각유로는 상기 터빈의 원주방향을 따라 연장 형성되는, 링 세그먼트를 제공한다.

Description

링 세그먼트 및 이를 포함하는 가스터빈{RING SEGMENT AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 링 세그먼트 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 링 세그먼트의 냉각 효율이 향상되고 터빈 내 고온 고압의 연소가스의 누설 방지가 효과적으로 이루어질 수 있는 링 세그먼트 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 압축기에서 고압으로 압축된 공기에 연료를 혼합시킨 후 연소시켜 생성되는 고온, 고압의 연소 가스를 터빈에 분사시켜 회전시킴으로써 열에너지를 역학적 에너지로 변환하는 내연기관의 일종이다. 가스 터빈은 발전기, 항공기, 선박, 기차 등을 구동하는데 사용된다.

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.

가스 터빈은 기본적인 요소로서 공기를 압축시키는 압축기, 압축기로부터 공급받은 압축공기와 연료를 연소시켜 연소가스를 생성시키는 연소기 및 연소기로부터 뿜어져 나온 고온 고압의 연소가스를 통해 날개를 회전시켜 전력을 발생시키는 터빈을 포함한다. 터빈으로 분사된 연소 가스가 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성시키고, 이에 터빈의 로터가 회전하게 된다.

로터를 회전시키는 고온 고압의 연소가스의 누설을 방지하고 결과적으로 가스터빈의 효율이 증대되도록 터빈의 내부에는 링 세그먼트가 설치된다. 링 세그먼트는 터빈 블레이드를 수용하는 터빈 케이싱 내에 설치되어 회전하는 터빈 블레이드의 외곽을 둘러싸도록 위치한다. 이 때, 터빈 케이싱의 내부공간에 대향하는 링 세그먼트의 일면은 고온 고압의 연소가스에 노출되어 높은 열부하가 발생될 수 있고, 열부하에 의해 링 세그먼트의 파손이 발생할 수 있다. 이러한 링 세그먼트는 열부하에 의한 파손을 방지하기 위해 복수의 냉각유로가 내부에 형성되는데, 열부하에 의한 파손을 방지하기 위하여 냉각 효율을 향상시키는 냉각구조의 연구개발이 지속되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1965505호(2019.03.28)

본 발명은 링 세그먼트의 냉각 효율이 향상되고 터빈 내 고온 고압의 연소가스의 누설 방지가 효과적으로 이루어질 수 있는 링 세그먼트 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예는, 터빈을 수용하는 케이싱에 장착되는 링 세그먼트에 있어서, 상기 케이싱의 내벽과 마주하는 차폐판;과, 상기 차폐판에서 상기 케이싱 측으로 돌출되어 상기 케이싱에 결합되는 한 쌍의 후크부;와, 상기 차폐판과 상기 한 쌍의 후크부 사이에 형성되는 캐비티;와, 상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제1 측면을 연결하는 복수의 제1 냉각유로; 및 상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면을 연결하는 복수의 제2 냉각유로;를 포함하며, 상기 복수의 제1 냉각유로는 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 복수의 제2 냉각유로는 상기 터빈의 원주방향을 따라 연장 형성되는, 링 세그먼트를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 차폐판 내부에는 챔버가 형성되며, 상기 복수의 제2 냉각유로 각각은, 상기 캐비티로부터 상기 챔버에 연결되는 유입구와, 상기 챔버로부터 상기 차폐판의 제2 측면에 연결되는 배출구를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 챔버는 상기 한 쌍의 후크부 사이에서 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 배출구는 상기 터빈의 반경방향 내측을 향해 기울어지도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 배출구가 기울어지는 각도는 20~60°일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 챔버는 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측단에 각각 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 차폐판에서 돌출되어 상기 한 쌍의 후크부를 연결하는 한 쌍의 보강부;를 더 포함하며, 상기 유입구는 상기 보강부의 내측면에 형성되고, 상기 배출구는 상기 차폐판의 제2 측면에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 각각의 챔버의 양단에 연결되며, 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되는 복수의 추가 냉각유로;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 각각의 추가 냉각유로와 상기 차폐판의 제2 측면을 연결하는 복수의 추가 배출구;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 추가 배출구는 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 이격 배열되되, 상기 차폐판에서 상기 한 쌍의 후크부가 형성되는 부분에는 배열되지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 각각의 추가 냉각유로에는 추가 챔버가 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 각각의 추가 챔버와 상기 차폐판의 제2 측면을 연결하는 복수의 추가 배출구;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 추가 챔버는 상기 차폐판에서 상기 한 쌍의 후크부가 형성되는 부분에는 형성되지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면 중 일면에 형성되는 복수의 배출구는 타면에 형성되는 복수의 배출구 사이사이에 교차 배열될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면 중 상기 터빈이 회전하는 방향으로 선단에 위치하는 일면에 형성되는 복수의 배출구의 갯수는, 후단에 위치하는 타면에 형성되는 복수의 배출구의 갯수보다 많을 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 각각의 챔버 내부에는 일단이 상기 챔버의 상측 내면에 고정되는 격벽이 구비되며, 상기 유입구와 배출구는 상기 챔버의 상측에 연결될 수 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예는, 터빈 케이싱;과, 상기 터빈 케이싱의 중심부에 배치되는 회전 가능한 터빈 로터 디스크;와, 상기 터빈 로터 디스크에 설치되는 복수의 터빈 블레이드;와, 상기 터빈 케이싱에 설치되는 복수의 터빈 베인; 및 상기 복수의 터빈 블레이드를 감싸도록 상기 터빈 케이싱의 내주면에 장착되는 복수의 링 세그먼트;를 포함하며, 상기 복수의 링 세그먼트는 고리 형상을 이루도록 상기 터빈 케이싱의 원주방향을 따라 이웃하여 연속적으로 배치되고, 상기 링 세그먼트 각각은, 상기 터빈 케이싱의 내벽과 마주하는 차폐판;과, 상기 차폐판에서 상기 터빈 케이싱 측으로 돌출되어 상기 터빈 케이싱에 결합되는 한 쌍의 후크부;와, 상기 차폐판과 상기 한 쌍의 후크부 사이에 형성되는 캐비티;와, 상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제1 측면을 연결하는 복수의 제1 냉각유로; 및 상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면을 연결하는 복수의 제2 냉각유로;를 포함하며, 상기 제1 측면은 상기 터빈 베인을 마주보는 측면이고, 상기 제2 측면은 이웃하는 링 세그먼트를 마주보는 측면인 것을 특징으로 하는, 터빈을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 서로 이웃하는 링 세그먼트에서 서로를 향해 분사되는 냉각공기는 오프셋(offset)될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 각각의 링 세그먼트에서 상기 터빈 블레이드가 회전하는 방향으로 선단에 위치하는 제2 측면에서 배출되는 냉각공기의 양은, 후단에 위치하는 제2 측면에서 배출되는 냉각공기의 양보다 많을 수 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예는, 공기를 흡입하여 고압으로 압축시키는 압축기;와, 상기 압축기에서 압축된 공기와 연료를 혼합하고 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기;와, 상기 연소기로부터 전달된 연소가스에 의해 회전력을 얻어 전력을 발생시키는 터빈; 및 상기 압축기, 연소기 및 터빈이 수용되는 케이싱;을 포함하며, 상기 터빈은, 상기 케이싱의 중심부에 배치되는 회전 가능한 터빈 로터 디스크;와, 상기 터빈 로터 디스크에 설치되는 복수의 터빈 블레이드;와, 상기 케이싱에 설치되는 복수의 터빈 베인; 및 상기 복수의 터빈 블레이드를 감싸도록 상기 케이싱의 내주면에 장착되는 복수의 링 세그먼트;를 포함하며, 상기 복수의 링 세그먼트는 고리 형상을 이루도록 상기 케이싱의 원주방향을 따라 이웃하여 연속적으로 배치되고, 상기 링 세그먼트 각각은, 상기 케이싱의 내벽과 마주하는 차폐판;과, 상기 차폐판에서 상기 케이싱 측으로 돌출되어 상기 케이싱에 결합되는 한 쌍의 후크부;와, 상기 차폐판과 상기 한 쌍의 후크부 사이에 형성되는 캐비티;와, 상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제1 측면을 연결하는 복수의 제1 냉각유로; 및 상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면을 연결하는 복수의 제2 냉각유로;를 포함하며, 상기 제1 측면은 상기 터빈 베인을 마주보는 측면이고, 상기 제2 측면은 이웃하는 링 세그먼트를 마주보는 측면인 것을 특징으로 하는, 가스터빈을 제공한다.

본 발명에 따르면, 링 세그먼트의 캐비티에서 서로 마주보는 제1 측면으로 냉각공기가 분사될 수 있도록 하는 제1 냉각유로와, 링 세그먼트의 캐비티에서 서로 마주보는 제2 측면으로 냉각공기가 분사될 수 있도록 하는 제2 냉각유로가 동시에 구비되며, 복수의 제2 냉각유로는 챔버에 의해 연결됨에 따라, 링 세그먼트의 냉각 효율이 향상되어 링 세그먼트가 열부하에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 서로 인접하는 링 세그먼트 사이에 에어 커튼(air curtain)이 생성될 수 있어 터빈 내 고온 고압의 연소가스가 누설되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

궁극적으로, 가스터빈의 효율이 증대될 수 있다.

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 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스터빈을 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 가스터빈에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 링 세그먼트가 설치되는 터빈 케이싱의 부위를 확대하여 도시한 단면도.
도 3은 도 2에서 링 세그먼트를 분리하여 도시한 사시도.
도 4는 도 3에서 A-A선을 따라 자른 단면도.
도 5는 도 3에서 B-B선을 따라 자른 단면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 링 세그먼트를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 링 세그먼트를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 링 세그먼트를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 링 세그먼트를 도시한 사시도.

이하, 본 발명의 링 세그먼트 및 이를 포함하는 가스터빈에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 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.

우선, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가스터빈의 구성을 도 1 및 2를 참조하여 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 터빈(1)은, 크게 케이싱(10)과, 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기(20)와, 상기 압축기(20)에 의해 압축된 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 연소기(30)와, 상기 연소기(30)로부터 전달된 연소가스에 의해 회전력을 얻어 전력을 발생시키는 터빈(40)을 포함할 수 있다.

상기 케이싱(10)은, 상기 압축기(20)가 수용되는 압축기 케이싱(12), 상기 연소기(30)가 수용되는 연소기 케이싱(13) 및 상기 터빈(40)이 수용되는 터빈 케이싱(14)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 압축기 케이싱(12), 상기 연소기 케이싱(13) 및 상기 터빈 케이싱(14)은 유체 흐름 방향 상 상류 측으로부터 하류 측으로 순차적으로 배열될 수 있다.

상기 케이싱(10)의 내부에는 로터(중심축; 50)가 회전 가능하게 구비되며, 발전을 위해 상기 로터(50)에는 발전기(미도시)가 연동되고, 상기 케이싱(10)의 하류 측에는 상기 터빈(40)을 통과한 연소 가스를 배출하는 디퓨저가 구비될 수 있다.

상기 로터(50)는, 상기 압축기 케이싱(12)에 수용되는 압축기 로터 디스크(52), 상기 터빈 케이싱(14)에 수용되는 터빈 로터 디스크(54) 및 상기 연소기 케이싱(13)에 수용되고 상기 압축기 로터 디스크(52)와 상기 터빈 로터 디스크(54)를 연결하는 토크 튜브(53), 상기 압축기 로터 디스크(52), 상기 토크 튜브(53) 및 상기 터빈 로터 디스크(54)를 체결하는 타이 로드(55)와 고정 너트(56)를 포함할 수 있다.

상기 압축기 로터 디스크(52)는 복수(예를 들어 14매)로 형성되고, 복수의 상기 압축기 로터 디스크(52)는 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 배열될 수 있다. 즉, 상기 압축기 로터 디스크(52)는 다단으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 각 압축기 로터 디스크(52)는 대략 원판형으로 형성되고, 외주부에는 후술할 압축기 블레이드(22)와 결합되는 압축기 블레이드 결합 슬롯이 형성될 수 있다.

상기 터빈 로터 디스크(54)는 상기 압축기 로터 디스크(52)와 유사하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 터빈 로터 디스크(54)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 로터 디스크(54)는 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 배열될 수 있다. 즉, 상기 터빈 로터 디스크(54)는 다단으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 각 터빈 로터 디스크(54)는 대략 원판형으로 형성되고, 외주부에는 후술할 터빈 블레이드(42)와 결합되는 터빈 블레이드 결합 슬롯이 형성될 수 있다.

상기 토크 튜브(53)는 상기 터빈 로터 디스크(54)의 회전력을 상기 압축기 로터 디스크(52)로 전달하는 토크 전달 부재로서, 일단부가 복수의 상기 압축기 로터 디스크(52) 중 공기의 유동 방향 상 최하류 단에 위치되는 압축기 로터 디스크와 체결되고, 타단부가 복수의 상기 터빈 로터 디스크(54) 중 연소 가스의 유동 방향 상 최상류 단에 위치되는 터빈 로터 디스크와 체결될 수 있다. 여기서, 상기 토크 튜브(53)의 일단부와 타단부 각각에는 돌기가 형성되고, 상기 압축기 로터 디스크(52)와 상기 터빈 로터 디스크(54) 각각에는 상기 돌기와 치합되는 홈이 형성되어, 상기 토크 튜브(53)가 상기 압축기 로터 디스크(52) 및 상기 터빈 로터 디스크(54)에 대해 상대 회전이 방지될 수 있다.

또한, 상기 토크 튜브(53)는, 상기 압축기(20)로부터 공급되는 공기가 그 토크 튜브(53)를 통과하여 상기 터빈(40)으로 유동 가능하도록, 중공형의 실린더 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 토크 튜브(53)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(55)는 복수의 상기 압축기 로터 디스크(52), 상기 토크 튜브(53) 및 복수의 상기 터빈 로터 디스크(54)를 관통하도록 형성되고, 일단부가 복수의 상기 압축기 로터 디스크(52) 중 공기의 유동 방향 상 최상류 단에 위치되는 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 타단부가 복수의 상기 터빈 로터 디스크(54) 중 연소 가스의 유동 방향 상 최하류 단에 위치되는 터빈 로터 디스크를 기준으로 상기 압축기(20)의 반대측으로 돌출되고 상기 고정 너트(56)와 체결될 수 있다.

여기서, 상기 고정 너트(56)는 상기 최하류 단에 위치되는 터빈 로터 디스크(54)를 상기 압축기(20) 측으로 가압하고, 상기 최상류 단에 위치되는 압축기 로터 디스크(52)와 상기 최하류 단에 위치되는 터빈 로터 디스크(54) 사이 간격이 감소됨에 따라, 복수의 상기 압축기 로터 디스크(52), 상기 토크 튜브(53) 및 복수의 상기 터빈 로터 디스크(54)가 상기 로터(50)의 축 방향으로 압축될 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 압축기 로터 디스크(52), 상기 토크 튜브(53) 및 복수의 상기 터빈 로터 디스크(54)의 축 방향 이동 및 상대 회전이 방지될 수 있다.

한편, 본 실시예의 경우 하나의 상기 타이 로드가 복수의 상기 압축기 로터 디스크, 상기 토크 튜브 및 복수의 상기 터빈 로터 디스크의 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(50)는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고, 일단부가 상기 발전기의 구동축에 연결될 수 있다.

상기 압축기(20)는, 상기 로터(50)와 함께 회전되는 압축기 블레이드(22) 및 상기 압축기 블레이드(22)로 유입되는 공기의 흐름을 정렬하도록 상기 압축기 케이싱(12)에 설치되는 압축기 베인(24)을 포함할 수 있다.

상기 압축기 블레이드(22)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 블레이드(22)는 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성되고, 복수의 상기 압축기 블레이드(22)는 각 단마다 상기 로터(50)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.

상기 압축기 블레이드(22)의 루트부(22a)는 상기 압축기 로터 디스크(52)의 압축기 블레이드 결합 슬롯에 결합되며, 상기 루트부(22a)는 상기 압축기 블레이드(22)가 그 압축기 블레이드 결합 슬롯으로부터 상기 로터(50)의 회전 반경 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록, 전나무(fir-tree) 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯은 마찬가지로, 상기 압축기 블레이드의 루트부(22a)에 대응되도록 전나무 형태로 형성될 수 있다.

본 실시 예의 경우, 상기 압축기 블레이드 루트부(22a)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(52)와 상기 압축기 블레이드(22)는 통상적으로 탄젠셜 타입(tangential type) 또는 액셜 타입(axial type)으로 결합되는데, 본 실시예의 경우에는, 상기 압축기 블레이드 루트부(22a)가 전술한 바와 같이 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯에 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 삽입되는 소위 액셜 타입 형태로 형성되고 있다. 이에 따라, 본 실시 예에 따른 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯은 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 블레이드 결합 슬롯은 상기 압축기 로터 디스크(52)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배열될 수 있다.

상기 압축기 베인(24)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 베인(24)은 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 압축기 베인(24)과 상기 압축기 블레이드(22)는 공기 유동 방향을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다. 또한, 복수의 상기 압축기 베인(24)은 각 단마다 상기 로터(50)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서 복수의 상기 압축기 베인(24) 중 적어도 일부는 공기의 유입량의 조절 등을 위해 정해진 범위 내에서 회전 가능하도록 장착될 수 있다.

상기 연소기(30)는 상기 압축기(20)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(30)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 연소기(30)는 상기 연소기 케이싱에 상기 로터(50)의 회전 방향을 따라 배열될 수 있다.

상기 각 연소기(30)는 상기 압축기(20)에서 압축된 공기가 유입되는 라이너(Liner)와, 상기 라이너의 후방에 위치하여 연소가스를 상기 터빈(40)으로 안내하는 트랜지션 피스(Transition piece)를 포함한다. 상기 라이너와 트랜지션 피스는 내부에 연소 챔버를 형성하고, 슬리브가 상기 라이너와 트랜지션 피스를 둘러싸도록 배치되어 그 사이에 환형의 유동공간을 형성한다.

또한, 상기 각 연소기(30)는, 상기 압축기(20)로부터 공급받은 압축공기와 연료를 혼합하여 분사하기 위해 상기 라이너의 전방에 구비되는 연료 분사 노즐과, 상기 라이너의 연소 챔버에서 혼합된 압축공기와 연료가 착화되도록 상기 라이너의 벽부에 구비되는 점화 플러그를 포함할 수 있다. 이후, 연소된 가스는 상기 터빈(40)으로 배출되어 회전을 발생시킨다.

이때, 고온 및 고압의 연소가스에 노출되는 상기 라이너와 트랜지션 피스를 냉각시키는 것은 연소기 내구성 증가를 위해 중요한 부분이다. 이를 위해, 상기 슬리브에는 냉각홀이 형성되어 냉각홀을 통해 유입되는 압축공기가 수직으로 상기 라이너와 트랜지션 피스의 외벽부와 충돌함에 따라 상기 라이너와 트랜지션 피스를 냉각시키도록 한다.

구체적으로, 상기 압축기(20)로부터 유입되는 압축공기는 상기 슬리브에 형성된 냉각홀을 통해 환형공간으로 유입되어 상기 라이너와 트랜지션 피스를 냉각시키고 환형공간을 따라 상기 라이너의 전방으로 유동하게 되며, 상기 연료 분사 노즐로 유입될 수 있다.

여기서, 상기 압축기(20)와 상기 연소기(30) 사이에는 상기 연소기(30)로 유입되는 공기의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위해 안내깃 역할을 하는 디스월러(De-swirler)가 형성될 수도 있다.

다음으로, 상기 터빈(40)은 상기 압축기(20)와 유사하게 형성될 수 있다. 상기 터빈(40)은, 상기 로터(50)와 함께 회전되는 터빈 블레이드(42) 및 상기 터빈 블레이드(42)로 유입되는 공기의 흐름을 정렬하도록 상기 터빈 케이싱(14)에 고정 설치되는 터빈 베인(44)을 포함할 수 있다.

상기 터빈 블레이드(42)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 블레이드(42)는 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성되고, 복수의 상기 터빈 블레이드(42)는 각 단마다 상기 로터(50)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 각 터빈 블레이드(42)는, 판형의 터빈 블레이드 플랫폼부, 상기 터빈 블레이드 플랫폼부로부터 상기 로터(50)의 회전 반경 방향 상 구심 측으로 연장되는 터빈 블레이드 루트부(42a) 및 상기 터빈 블레이드 플랫폼부로부터 상기 로터(50)의 회전 반경 방향 상 원심 측으로 연장되는 터빈 블레이드 에어 포일부를 포함할 수 있다.

상기 터빈 블레이드 플랫폼부는 이웃하는 터빈 블레이드 플랫폼부와 접하며 상기 터빈 블레이드 에어 포일부 사이 간격을 유지시키는 역할을 할 수 있다.

상기 터빈 블레이드(42)의 루트부(42a)는 상기 터빈 로터 디스크(54)의 터빈 블레이드 결합 슬롯에 결합되며, 상기 루트부(42a)는 상기 터빈 블레이드(42)가 그 터빈 블레이드 결합 슬롯으로부터 상기 로터(50)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(42a)에 대응되도록 전나무 형태로 형성될 수 있다. 상기 터빈 블레이드 루트부(42a)는 전술한 바와 같이 상기 터빈 블레이드 결합 슬롯에 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 삽입되는 소위 액셜 타입 형태로 형성될 수 있다.

상기 터빈 블레이드 에어 포일부는 가스 터빈 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성되고, 연소 가스의 유동방향 상 상류 측에 위치되어 연소 가스가 입사되는 리딩 에지 및 연소 가스의 유동 방향 상 하류 측에 위치되어 연소 가스가 출사되는 트레일링 에지를 포함할 수 있다.

상기 터빈 베인(44)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 베인(44)은 상기 로터(50)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 터빈 베인(44)과 상기 터빈 블레이드(42)는 공기 유동 방향을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다. 또한, 복수의 상기 터빈 베인(44)은 각 단마다 상기 로터(50)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 터빈(40)은 상기 압축기(20)와 달리 고온 고압의 연소 가스와 접촉하므로 열화 등의 손상을 방지하기 위한 냉각 수단을 필요로 한다. 이를 위해, 상기 압축기(20)의 일부 개소에서 압축된 공기를 추기하여 상기 터빈(40)으로 공급하기 위한 냉각 유로를 포함할 수 있다.

상기 냉각 유로는 실시 예에 따라, 상기 케이싱(10)의 외부에서 연장되거나(외부 유로), 상기 로터(50)의 내부를 관통하여 연장될 수 있고(내부 유로), 외부 유로 및 내부 유로를 모두 사용할 수도 있다.

이때, 상기 냉각 유로는 상기 터빈 블레이드(42)의 내부에 형성되는 터빈 블레이드 쿨링 유로와 연통되어, 상기 터빈 블레이드(42)가 냉각 공기에 의해 냉각될 수 있다. 또한, 상기 터빈 블레이드 쿨링 유로는 상기 터빈 블레이드(42)의 표면에 형성되는 터빈 블레이드 필름 쿨링 홀과 연통되어, 냉각 공기가 상기 터빈 블레이드(42)의 표면에 공급됨으로써, 상기 터빈 블레이드(42)가 냉각 공기에 의해 소위 막 냉각될 수 있다. 상기 터빈 베인(44) 역시 상기 터빈 블레이드(42)와 유사하게 상기 냉각 유로로부터 냉각 공기를 공급받아 냉각될 수 있도록 형성될 수 있다.

한편, 상기 터빈(40)은 상기 터빈 블레이드(42)가 원활히 회전 가능하도록 상기 터빈 블레이드(42)의 익단과 상기 터빈 케이싱(14)의 내주면 사이에 간극을 필요로 한다.

다만, 상기 간극은 넓을수록 상기 터빈 블레이드(42)와 상기 터빈 케이싱(14) 사이의 간섭 방지 측면에서 유리하지만, 연소 가스 누설 측면에서는 불리하고, 좁을수록 그 반대가 된다. 즉, 상기 연소기(30)로부터 분사되는 연소 가스의 유동은 상기 터빈 블레이드(42)를 관류하는 주 유동 및 상기 터빈 블레이드(42)와 상기 터빈 케이싱(14) 사이의 간극을 통과하는 누설 유동으로 구분될 수 있는데, 상기 간극이 넓을수록 상기 누설 유동이 증가되어 가스 터빈 효율이 저하되나, 열 변형 등에 의한 상기 터빈 블레이드(42)와 상기 터빈 케이싱(14) 사이의 간섭 및 그에 따른 손상이 방지될 수 있다. 반면, 상기 간극이 좁을수록 상기 누설 유동이 감소되어 가스 터빈 효율이 향상되나, 열 변형 등에 의한 상기 터빈 블레이드(42)와 상기 터빈 케이싱(14) 사이의 간섭 및 이에 따른 손상이 발생될 수 있다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 가스터빈에서, 상기 터빈(40)은 터빈 블레이드(42)와 터빈 케이싱(14) 사이 간섭 및 이에 따른 손상을 방지하면서 가스터빈 효율 저하를 최소화할 수 있는 적정한 간극을 확보하기 위해, 링 세그먼트(1000)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 링 세그먼트(1000)는 상기 터빈 블레이드(42)를 감싸도록 상기 터빈 케이싱(14)의 내주면에 설치된다. 구체적으로, 상기 링 세그먼트(1000)는 터빈 케이싱(14)의 내벽에 복수 개 장착되며, 복수의 링 세그먼트(1000)는 터빈 케이싱(14)의 둘레방향(x축 방향)을 따라 연속적으로 배치되어 고리 형상을 이룬다. 고리 형상을 이루는 복수의 링 세그먼트(1000)들은 터빈 블레이드(42)의 외측에서 터빈 블레이드(42)를 감싸며 연소가스의 누설을 방지한다. 즉, 고리 형상을 이루는 복수의 링 세그먼트(1000)들은 터빈(40) 중심축의 길이방향(y축 방향)으로 터빈 블레이드(42)의 위치에 대응하여 다단으로 형성되며, 터빈 베인(44)과 교대로 배치된다.

이때, 터빈 케이싱(14) 내에는 고온 고압의 연소가스가 통과하기 때문에 상기 링 세그먼트(1000), 특히 터빈 케이싱(14)의 내부공간에 대향하는 링 세그먼트(1000) 부분은 열부하에 의해 파손이 발생될 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 링 세그먼트(1000)에는 복수의 냉각유로가 구비되는바, 이는 아래에서 자세히 설명하도록 한다.

여기서, 상기의 가스터빈은 본 발명의 일 실시 예에 불과하며, 아래에서 자세히 설명할 본 발명의 링 세그먼트는 일반적인 가스터빈은 물론, 공기와 연료의 연소가 이루어지는 제트 엔진까지 넓게 적용될 수 있다.

다음으로, 도 3 내지 5를 참고하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 링 세그먼트(1000)를 상세하게 살펴보도록 한다.

상기 링 세그먼트(1000)는, 상기 터빈 케이싱(14)의 내벽과 마주하며 로터(50)의 회전 방향을 따라 연장되는 차폐판(100) 및 상기 차폐판(100)으로부터 터빈 케이싱(14) 측으로 돌출되는 한 쌍의 후크부(200)를 포함한다. 차폐판(100)은 대략 사각판의 형상으로 이루어질 수 있으며, 한 쌍의 후크부(200)는 차폐판(100)의 외면에서 터빈 케이싱(14)을 향하여 터빈(40)의 반경방향(z축 방향)으로 절곡되도록 돌출되어 터빈 케이싱(14)에 형성된 홈에 삽입된다. 본 실시 예에서 차폐판(100)과 한 쌍의 후크부(200)는 일체로 형성되고 있다.

차폐판(100)과 한 쌍의 후크부(200) 사이에는 캐비티(C)가 형성되며, 도 2에 도시된 바와 같이 링 세그먼트(1000)의 냉각을 위한 냉각공기가 터빈 케이싱(14)을 통해 캐비티(C)로 공급된다. 차폐판(100)에서 터빈 케이싱(14)을 향하는 면을 냉각공기가 타격하는 타겟면(target surface, F1)이라 하고, 터빈 블레이드(42)를 향하는 면을 고온측면(hot side surface, F2)이라고 할때, 캐비티(C)는 타겟면(F1) 측에 형성되는 것이다. 상기 냉각공기는 압축기(20)로부터 추기된 압축공기에 해당할 수 있다.

보강부(120)는 차폐판(100)에서 돌출되며 제1 후크부(210)에서 제2 후크부(220)를 향하는 방향으로 이어져 형성된다. 구체적으로, 차폐판(100)에는 2개의 보강부(120)가 형성되며, 보강부(120)는 차폐판(100)의 양쪽 측단에서 돌출되어 제1 후크부(210)와 제2 후크부(220)를 연결할 수 있다. 이로 인해, 캐비티(C)는 제1 후크부(210), 제2 후크부(220) 및 2개의 보강부(120)에 의하여 둘러싸여 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 링 세그먼트(1000)에는 캐비티(C)에서 차폐판(100)의 서로 마주보는 제1 측면(S1, S1')으로 냉각공기가 분사될 수 있도록 하는 제1 냉각유로(300)와, 캐비티(C)에서 차폐판(100)의 서로 마주보는 제2 측면(S2, S2')으로 냉각공기가 분사될 수 있도록 하는 제2 냉각유로(400)가 동시에 구비된다.

차폐판(100)의 제1 측면(S1, S1')은 터빈(40) 중심축의 길이방향(y축 방향)을 따라 서로 마주보는 측면, 즉 터빈 베인(44)를 마주보는 측면으로 정하고, 차폐판(100)의 제2 측면(S2, S2')은 터빈(40)의 원주방향(x축 방향)을 따라 서로 마주보는 측면, 즉 복수 개의 링 세그먼트(1000)가 고리 형상을 이루도록 터빈(40)의 원주방향(x축 방향)을 따라 인접하여 배열될 때, 이웃하는 링 세그먼트(1000)를 마주보는 측면으로 정한다. 이때, 이웃하는 링 세그먼트(1000)들의 제2 측면(S2, S2')은 서로 소정의 갭(gap)을 두고 마주하게 된다.

구체적으로, 제1 냉각유로(300)는, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 캐비티(C)와 차폐판(100)의 서로 마주하는 제1 측면(S1, S1')을 연결한다. 제1 냉각유로(300)는 터빈(40) 중심축의 길이방향(y축 방향)으로 연장 형성되며, 또한 터빈(40)의 원주방향(x축 방향)으로 복수 개가 이격 배열된다.

제1 냉각유로(300)의 유입구(320)는 제1 후크부(210) 및 제2 후크부(220) 각각의 내측면 하부에 형성되고, 제1 냉각유로(300)의 배출구(330)는 차폐판(100)의 제1 측면(S1, S1')에 형성된다. 이에 따라, 캐비티(C)로 유입된 냉각공기는 제1 냉각유로(300)를 통해 차폐판(100)의 제1 측면(S1, S1')으로 분사될 수 있다.

제2 냉각유로(400)는, 도 2 및 4에 도시된 바와 같이, 제1 냉각유로(300)와 교차하도록 제1 냉각유로(300)에 수직인 방향으로 연장 형성되며, 제2 냉각유로(400)는 캐비티(C)와 차폐판(100)의 서로 마주하는 제2 측면(S2, S2')을 연결한다. 제2 냉각유로(400)는 터빈(40)의 원주방향(x축 방향)으로 연장 형성되며, 또한 터빈(40) 중심축의 길이방향(y축 방향)으로 복수 개가 이격 배열된다.

제2 냉각유로(400)의 유입구(420)는 보강부(120)의 내측면에 형성되고, 제2 냉각유로(400)의 배출구(430)는 차폐판(100)의 제2 측면(S2, S2')에 형성된다. 이에 따라, 캐비티(C)로 유입된 냉각공기는 제2 냉각유로(400)를 통해 차폐판(100)의 제2 측면(S2, S2')으로 분사될 수 있다.

이때, 제2 냉각유로(400)의 유입구(420)와 배출구(430) 사이에는 복수 개의 제2 냉각유로(400)들을 연결하는 챔버(410)가 구비된다. 즉, 차폐판(100) 내부에는 챔버(410)가 형성되되, 복수 개의 제2 냉각유로(400) 각각은, 캐비티(C)로부터 챔버(410)에 연결되는 유입구(420)와, 챔버(410)로부터 차폐판의 제2 측면(S2, S2')에 연결되는 배출구(430)를 포함하는 것이다.

챔버(410)는 차폐판(100) 내부에서 터빈(40) 중심축의 길이방향(y축 방향)으로, 즉 제1 후크부(210)에서 제2 후크부(220)를 향하는 방향으로 연장 형성된다. 본 실시 예에서는 챔버(410)가 제1 후크부(210)와 제2 후크부(220) 사이에 형성된다. 또한, 챔버(410)는 터빈(40)의 원주방향(x축 방향)을 따라 차폐판(100)의 양쪽 측단에 각각 형성되므로, 제1 냉각유로(300)는 2개의 챔버(410) 사이에 위치하며 챔버(410)와 연통되지 않는다.

이에 따라, 캐비티(C)로 유입된 냉각공기는 유입구(420)를 통해 제2 냉각유로(400)로 유입되며, 복수의 유입구(420)들을 통해 유입된 냉각공기가 챔버(410)에서 합류하였다가 다시 각각의 배출구(430)를 통해 차폐판(100)의 제2 측면(S2, S2')으로 배출된다. 이와 같이, 냉각공기가 제2 냉각유로(400) 내에서 챔버(410)에 합류하였다가 다시 분배되는 구조를 이루어, 차폐판(100) 내 냉각공기의 체류 시간이 증가하므로 이의 냉각 효율이 향상될 수 있다. 또한, 복수의 유입구(420)들을 통해 냉각공기가 챔버(410)로 유입될 때, 냉각공기가 챔버(410)의 내벽을 타격하게 되므로 냉각 효율이 더욱 향상될 수 있다. 챔버(410) 내 냉각공기의 체류 시간을 증가시키기 위해, 제2 냉각유로의 유입구(420)는 챔버(410)의 상측에 연결되고 배출구(430)는 챔버(410)의 하측에 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

결과적으로, 링 세그먼트(1000)에서 냉각공기는 제1 냉각유로(300)에 의해 터빈 베인(44)을 마주보는 제1 측면(S1, S1')으로 배출될 수 있을 뿐만 아니라, 제2 냉각유로(400)에 의해 인접하는 링 세그먼트(1000)를 마주보는 제2 측면(S2, S2')으로도 배출될 수 있다. 이와 같이 제2 냉각유로(400)를 통해 배출된 공기는 인접하는 링 세그먼트(1000)의 제2 측면(S2, S2')을 타격하여 냉각시키고 터빈 케이싱(14)의 내측을 향해 이동하며, 이에 따라 인접하는 링 세그먼트(1000)들 사이에 에어 커튼(air curtain)을 형성하여 인접하는 링 세그먼트(1000)들 사이로 고온 고압의 연소가스가 유입되는 것을 차단할 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 따르면, 제2 냉각유로(400)를 통해 배출되는 냉각공기가 인접하는 링 세그먼트(1000)들 사이에서 에어 커튼을 보다 효과적으로 형성하도록 하기 위해, 제2 냉각유로의 배출구(430)가 터빈 케이싱(14)의 내측을 향해 기울어진 상태로 형성되고 있다. 상기 제2 냉각유로의 배출구(430)가 기울어진 각도는 30° 내지 60°인 것이 바람직하다. 이는 냉각공기에 내측을 향해 배출되는 힘을 부여하여 고온 고압의 연소가스가 인접하는 링 세그먼트(1000)들 사이로 유입되는 것을 확실히 차단함과 동시에 인접하는 링 세그먼트(1000)의 측면도 타격하여 냉각시키도록 하기 위함이다.

또한, 실시 예에 따라 제2 냉각유로의 배출구(430)는 링 세그먼트(1000)의 내측에서 외측으로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하는 구조로 이루어질 수도 있다. 이에 따라, 제2 냉각유로의 배출구(430)에서 분사되는 공기의 속도가 증가되어 고온 고압의 연소가스가 인접하는 링 세그먼트(1000)들 사이로 유입되는 것을 확실하게 차단할 수 있다.

이와 같이 내부에 제1 냉각유로(300), 제2 냉각유로(400) 및 챔버(410)를 갖는 링 세그먼트(1000)는 적층 가공(additive manufacturing)으로 제조될 수 있다.

상기의 제1 실시 예에서는 제2 냉각유로(400)가 캐비티(C)와 서로 마주보는 차폐판(100)의 2개의 제2 측면(S2, S2')을 모두 연결하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2 냉각유로(400)는 캐비티(C)와 서로 마주보는 차폐판(100)의 제2 측면(S2, S2')들 중 터빈 블레이드(42)가 회전하는 방향(-x축 방향)에 위치하는 하나의 제2 측면(S2)만을 연결할 수도 있음은 물론이다. 이에 따르면, 제2 냉각유로(400)는 터빈 블레이드(42)의 선단과 동일한 방향으로 향하는 링 세그먼트(1000)의 측면에서 터빈 블레이드(42)의 회전 방향으로만 공기를 배출하게 된다. 이로 인해, 제2 냉각유로(400)가 링 세그먼트(1000)의 양쪽 측단에 형성되는 경우보다 배출되는 냉각공기의 양을 적을지라도 터빈 블레이드(42)가 회전하는 방향으로만 냉각공기를 배출함으로써, 터빈 블레이드(42)로부터 유입되는 연소가스의 유동에 의한 방해를 받지 않고 안정적인 냉각이 수행될 수 있다. 또한, 이 경우 제2 냉각유로(400)가 형성되지 않은 링 세그먼트(1000)의 측단도 이웃하는 링 세그먼트의 제2 냉각유로에서 배출되는 냉각공기에 의해 냉각될 수 있다.

다음으로, 도 6을 참고하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 링 세그먼트(2000)를 살펴보도록 한다.

본 제2 실시예에 따른 링 세그먼트(2000)는 챔버의 구조를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 링 세그먼트(1000)와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.

제2 냉각유로(2400)는 캐비티(C)와 차폐판(2100)의 서로 마주하는 제2 측면(S2, S2')을 연결하며, 보강부(2120)의 내측면에 형성되는 유입구(2420)와, 제2 측면(S2, S2')에 형성되는 배출구(2430)를 포함하고, 유입구(2420)와 배출구(2430) 사이에는 복수 개의 제2 냉각유로(2400)들을 연결하는 챔버(2410)가 형성된다. 다만, 본 실시 예에서는 챔버(2410)가 차폐판(2100)의 내부에서 보강부(2120)의 내부까지 길게 연장 형성된다. 이에 따라, 열전달 면적이 확장되고 챔버(2410) 내 냉각공기의 체류 시간이 보다 길어질 수 있다.

또한, 챔버(2410)의 내부에는 하나 이상의 격벽(2440)이 구비되되, 격벽(2440)은 일단만 챔버(2410)의 내면에 고정되어 냉각공기의 방향전환을 유도한다. 복수의 격벽(2440)이 구비되는 경우, 챔버(2410) 내에서 냉각공기가 사행형상(serpentine)으로 구불구불한 유동을 형성할 수 있도록, 서로 이웃하는 격벽(2440)은 챔버(2410)의 내면에 고정되는 고정단의 위치가 서로 반대방향에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 어느 하나의 격벽(2440)을 기준으로 챔버(2410)의 내면에 고정된 고정단의 상하에는 이웃하는 격벽(2440)의 자유단이 위치하게 되는 것이다.

본 실시 예에서는 2개의 격벽(2440)이 구비되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 2개의 격벽(2440)은 터빈(40)의 원주방향(x축 방향)으로 연장되며, 터빈(40)의 반경방향(z축 방향)을 따라, 즉 챔버(2410)의 높이 방향을 따라 이격 배치된다. 상부에 배치된 격벽(2440)은 챔버(2410)의 일면에 고정되며, 하부에 배치된 격벽(2440)은 상기 챔버(2410)의 일면과 마주보는 챔버(2410)의 타면에 고정되고 있어, 점선으로 도시된 바와 같이 챔버(2410) 내에서 냉각공기는 구불구불한 유동을 갖도록 유도된다. 이에 따라, 냉각공기가 격벽(2440)을 타격하여 냉각 효율이 향상될 뿐만 아니라 냉각공기의 체류 시간이 증가하므로 냉각 효율이 향상될 수 있다.

또한, 본 실시 예에서도 제2 냉각유로(2400)를 통해 배출되는 냉각공기가 인접하는 링 세그먼트(2000)들 사이에서 에어 커튼을 보다 효과적으로 형성하도록 하기 위해, 제2 냉각유로의 배출구(2430)가 터빈 케이싱(14)의 내측을 향해 기울어진 상태로 형성되고 있다.

다음으로, 도 7을 참고하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 링 세그먼트(3000)를 살펴보도록 한다.

본 제3 실시예에 따른 링 세그먼트(3000)는 챔버의 격벽과 배출구의 구조를 제외하고는 상기 제2 실시예에 따른 링 세그먼트(2000)와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.

제2 냉각유로(3400)는 캐비티(C)와 차폐판(3100)의 서로 마주하는 제2 측면(S2, S2')을 연결하며, 보강부(3120)의 내측면에 형성되는 유입구(3420)와, 제2 측면(S2, S2')에 형성되는 배출구(3430)를 포함하고, 유입구(3420)와 배출구(3430) 사이에는 복수 개의 제2 냉각유로(3400)들을 연결하는 챔버(3410)가 형성된다. 챔버(3410)는 차폐판(3100)의 내부에서 보강부(3120)의 내부까지 길게 연장 형성된다.

또한, 챔버(3410)의 내부에는 하나 이상의 격벽(3440)이 구비되되, 격벽(3440)은 일단만 챔버(3410)의 내면에 고정되어 냉각공기의 방향전환을 유도한다. 복수의 격벽(3440)이 구비되는 경우, 챔버(3410) 내에서 냉각공기가 사행형상(serpentine)으로 구불구불한 유동을 형성할 수 있도록, 서로 이웃하는 격벽(3440)은 챔버(3410)의 내면에 고정되는 고정단의 위치가 서로 반대방향에 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시 예에서는 1개의 격벽(3440)이 구비되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 2개 이상의 격벽(3440)이 구비될 수 있음은 물론이다. 1개의 격벽(3440)은 터빈(40)의 반경방향(z축 방향)을 따라, 즉 챔버(3410)의 높이 방향을 따라 연장 형성되며, 챔버(3410)의 상측 내면에 고정된다. 이에 따라, 점선으로 도시된 바와 같이 챔버(3410) 내에서 냉각공기는 구불구불한 유동을 갖도록 유도된다.

특히, 본 실시 예에서 제2 냉각유로의 유입구(3420)를 통해 챔버(3410)의 상측에서 유입된 냉각공기는 격벽(3440)에 의해 챔버(3410)의 하측으로 이동한 후 다시 방향을 전환하여 상측으로 유도되므로, 제2 냉각유로의 배출구(3430) 또한 챔버(3410)의 상측에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 예에서도 제2 냉각유로(3400)를 통해 배출되는 냉각공기가 인접하는 링 세그먼트(3000)들 사이에서 에어 커튼을 보다 효과적으로 형성하도록 하기 위해, 제2 냉각유로의 배출구(3430)가 터빈 케이싱(14)의 내측을 향해 기울어진 상태로 형성된다. 이때, 제2 냉각유로의 배출구(3430)가 챔버(3410)의 상측에 형성되면, 챔버(3410)의 하측에 형성되는 경우보다 배출구(3430)가 형성될 수 있는 범위가 커지므로, 배출구(3430)의 기울어진 각도와 길이를 용이하게 설정할 수 있다.

다음으로, 도 8을 참고하여 본 발명의 제4 실시 예에 따른 링 세그먼트(4000)를 살펴보도록 한다.

본 제4 실시예에 따른 링 세그먼트(4000)는 추가 냉각유로와 추가 배출구의 구조를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 링 세그먼트(1000)와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.

제2 냉각유로(4400)는 캐비티(C)와 차폐판(4100)의 서로 마주하는 제2 측면(S2, S2')을 연결하며, 보강부(4120)의 내측면에 형성되는 유입구(4420)와, 제2 측면(S2, S2')에 형성되는 배출구(4430)를 포함하고, 유입구(4420)와 배출구(4430) 사이에는 복수 개의 제2 냉각유로(4400)들을 연결하는 챔버(4410)가 형성된다.

챔버(4410)는 차폐판(4100) 내부에서 터빈(40) 중심축의 길이방향(y축 방향)으로 연장 형성되되, 제1 후크부(4210)와 제2 후크부(4220) 사이에 형성되고 있다. 이는 후크부의 영역에 챔버가 형성될 경우 링 세그먼트를 터빈 케이싱에 체결하기 위한 후크부의 강성이 약해질 수 있기 때문이다. 이에 대해, 본 실시 예는 후크부의 강성을 유지하면서도 냉각공기가 링 세그먼트의 제2 측면(S2, S2')에서 분사되되, 제1 후크부(4210)와 제2 후크부(4220) 사이에서만 분사되는 것이 아니라 전면에서 분사될 수 있도록 하기 위한 것이다.

이를 위해, 본 실시 예에 따른 링 세그먼트(4000)는 추가 냉각유로(4450) 및 추가 배출구(4460)를 더 포함한다. 추가 냉각유로(4450)는 챔버(4410)의 양단에 연결되어 터빈(40) 중심축의 길이방향(y축 방향)으로 연장 형성된다. 이에 따라, 챔버(4410) 내의 냉각공기가 배출구(4430) 뿐만 아니라 양단의 추가 냉각유로(4450)로 분배될 수 있다. 실시 예에 따라 추가 냉각유로(4450)는 챔버(4410)에 연결되는 일단에서 타단으로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하는 구조로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 냉각공기가 챔버(4410)로부터 먼 추가 냉각유로의 부분까지 효과적으로 분배될 수 있다.

추가 냉각유로(4450)에는 이를 차폐판의 제2 측면(S2, S2')과 연결하기 위한 추가 배출구(4460)가 연결되되, 추가 배출구(4460)는 터빈(40) 중심축의 길이방향(y축 방향)을 따라 복수 개가 이격 배열될 수 있다. 각각의 추가 배출구(4460)는 추가 냉각유로(4450)로부터 터빈(40)의 원주방향(x축 방향)으로 연장 형성되며, 배출구(4430)와 마찬가지로 터빈 케이싱(14)의 내측을 향해 기울어진 상태로 형성될 수 있다. 이때, 후크부의 강성을 유지하기 위해 제1 후크부(4210) 및 제2 후크부(4220)가 형성되는 부분에는 추가 배출구(4460)가 형성되지 않을 수 있다.

이에 따라, 냉각공기가 링 세그먼트의 제2 측면(S2, S2')에서 분사되되, 링 세그먼트의 길이방향(y축 방향)을 따라 넓게 분사 가능함으로써 냉각효율이 증가될 수 있으며, 인접하는 링 세그먼트(4000)들 사이에서 에어 커튼이 형성되는 범위가 증가하여 보다 확실하게 연소가스의 유입을 차단할 수 있다.

상기의 제4 실시 예에서는 챔버에 추가 냉각유로가 연결되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 도 9에 도시된 본 발명의 제5 실시 예에 따른 링 세그먼트(5000)와 같이 챔버에 별도의 추가 챔버가 연결될 수도 있다.

자세히 살펴보면, 제5 실시 예에 따른 링 세그먼트(5000)의 제2 냉각유로(5400)는 캐비티(C)와 차폐판(5100)의 서로 마주하는 제2 측면(S2, S2')을 연결하며, 유입구(5420)와 배출구(5430)를 포함하고, 유입구(5420)와 배출구(5430) 사이에는 복수 개의 제2 냉각유로(5400)들을 연결하는 챔버(5410)가 형성된다. 챔버(5410)는 차폐판(5100) 내부에서 터빈(40) 중심축의 길이방향(y축 방향)으로 연장 형성되되, 제1 후크부(5210)와 제2 후크부(5220) 사이에 형성되고 있다.

이에 대해, 본 실시 예는 후크부의 강성을 유지하면서도 냉각공기가 링 세그먼트의 제2 측면(S2, S2')에 있어서 전면에서 분사될 수 있도록, 추가 냉각유로(5450), 추가 챔버(5470) 및 추가 배출구(5460)를 더 포함한다.

추가 냉각유로(5450)는 챔버(5410)의 양단에 연결되어 터빈(40) 중심축의 길이방향(y축 방향)으로 연장 형성된다. 이에 따라, 챔버(5410) 내의 냉각공기가 배출구(5430) 뿐만 아니라 양단의 추가 냉각유로(5450)로 분배될 수 있다. 또한, 상기 양단의 추가 냉각유로(5450)에는 각각 추가 챔버(5470)가 연결될 수 있다. 본 실시 예에서는 차폐판(5100)에서 후크부가 돌출되는 범위까지는 추가 냉각유로(5450)가 연장되고, 차폐판(5100)에서 후크부가 돌출되지 않는 양단부에 추가 챔버(5470)가 구비되고 있다. 이는 후크부의 영역에 챔버가 형성될 경우 링 세그먼트를 터빈 케이싱에 체결하기 위한 후크부의 강성이 약해질 수 있기 때문이다. 이때, 추가 챔버(5470)는 챔버(5410)와 동일한 형상 및 구조를 가질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 서로 상이한 형상 및 구조를 가질 수도 있다.

추가 챔버(5470)에는 이를 차폐판의 제2 측면(S2, S2')과 연결하기 위한 추가 배출구(5460)가 연결되되, 추가 배출구(5460)는 터빈(40) 중심축의 길이방향(y축 방향)을 따라 복수 개가 이격 배열될 수 있다. 각각의 추가 배출구(5460)는 배출구(5430)와 마찬가지로 터빈 케이싱(14)의 내측을 향해 기울어진 상태로 형성될 수 있다.

이에 따라, 냉각공기가 링 세그먼트의 제2 측면(S2, S2')에 있어서 링 세그먼트의 길이방향(y축 방향)을 따라 넓게 분사될 수 있으며, 특히 추가 챔버(5470)를 포함함으로써 링 세그먼트의 양단부에서도 냉각공기의 체류 시간이 증가하여 냉각 효율이 보다 크게 향상될 수 있다.

상기 제1 내지 제5 실시 예에 따른 링 세그먼트에 있어서, 링 세그먼트의 서로 마주보는 2개의 제2 측면(S2, S2') 중 하나의 제2 측면(S2)에 형성되는 제2 냉각유로의 배출구와 다른 하나의 제2 측면(S2')에 형성되는 제2 냉각유로의 배출구는 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 특히, 인접하는 링 세그먼트에 있어서, 하나의 링 세그먼트의 제2 측면(S2)에서 분사되는 냉각공기와 이와 마주보는 다른 하나의 링 세그먼트의 제2 측면(S2')에서 분사되는 냉각공기가 서로 오프셋(offset)될 수 있도록 제2 냉각유로의 배출구가 형성되는 것이 바람직하다. 일 예로, 링 세그먼트의 하나의 제2 측면(S2)에 형성되는 제2 냉각유로의 배출구들은 다른 하나의 제2 측면(S2')에 형성되는 제2 냉각유로의 배출구들 사이사이에 형성되어 서로 교차되도록 배열될 수 있다. 이에 따라, 인접하는 링 세그먼트들 사이로 분사되는 냉각공기가 서로 충돌에 의한 유동방해를 받지않고 에어 커튼을 효과적으로 형성할 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 제5 실시 예에 따른 링 세그먼트에 있어서, 차폐판의 서로 마주보는 2개의 제2 측면(S2, S2') 중 터빈 블레이드(42)가 회전하는 방향으로 선단에 위치하는 일면(S2)에 형성되는 복수의 배출구의 갯수는, 후단에 위치하는 타면(S2')에 형성되는 복수의 배출구의 갯수보다 많을 수 있다. 이에 따라, 상기 각각의 링 세그먼트에서 터빈 블레이드(42)가 회전하는 방향으로 선단에 위치하는 제2 측면(S2)에서 배출되는 냉각공기의 양은, 후단에 위치하는 제2 측면(S2')에서 배출되는 냉각공기의 양보다 많게 된다. 이는, 터빈 블레이드(42)가 회전하는 방향과 반대방향으로 냉각공기가 배출되는 경우 터빈 블레이드(42)로부터 유입되는 회전 모멘텀을 갖는 연소가스의 유동에 의해 냉각공기의 출구유동이 방해받을 수 있기 때문이다. 따라서, 캐비티(C)로 공급되는 냉각공기가, 링 세그먼트에서 터빈 블레이드(42)가 회전하는 방향과 같은 방향으로 냉각공기를 배출하는 제2 측면(S2)을 통해 더 많이 배출될 수 있도록 하여, 연소가스의 유동에 의한 방해를 줄일 수 있으며 안정적인 냉각이 수행될 수 있다.

또한, 상기 제2 냉각유로의 배출구들은 직선으로 형성되는 것으로 도시하였으나, 곡선으로 형성될 수도 있음은 물론이다.

본 발명에 따르면, 링 세그먼트의 냉각 효율이 향상되어 링 세그먼트가 열부하에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 서로 인접하는 링 세그먼트 사이에 에어 커튼(air curtain)이 생성될 수 있어 터빈 내 고온 고압의 연소가스가 누설되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

궁극적으로, 가스터빈의 효율이 증대될 수 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 10: 케이싱
12: 압축기 케이싱 13: 연소기 케이싱
14: 터빈 케이싱 20: 압축기
22: 압축기 블레이드 22a: 루트부
24: 압축기 베인 30: 연소기
40: 터빈 42: 터빈 블레이드
42a: 루트부 44: 터빈 베인
50: 로터 52: 압축기 로터 디스크
53: 토크 튜브 54: 터빈 로터 디스크
55: 타이 로드 56: 고정 너트
1000, 2000, 3000, 4000, 5000: 링 세그먼트
100, 2100, 3100, 4100, 5100: 차폐판
120, 2120, 3120, 4120, 5120: 보강부
200: 한 쌍의 후크부
210, 4210, 5210: 제1 후크부
220, 4220, 5220: 제2 후크부
300: 제1 냉각유로
320: 제1 냉각유로의 유입구
330: 제1 냉각유로의 배출구
400, 2400, 3400, 4400, 5400: 제2 냉각유로
410, 2410, 3410, 4410, 5410: 챔버
420, 2420, 3420, 4420, 5420: 제2 냉각유로의 유입구
430, 2430, 3430, 4430, 5430: 제2 냉각유로의 배출구
2440, 3440: 격벽
4450, 5450: 추가 냉각유로
4460, 5460: 추가 배출구
5470: 추가 챔버

Claims (20)

1. 터빈을 수용하는 케이싱에 장착되는 링 세그먼트에 있어서,
   상기 케이싱의 내벽과 마주하는 차폐판;
   상기 차폐판에서 상기 케이싱 측으로 돌출되어 상기 케이싱에 결합되는 한 쌍의 후크부;
   상기 차폐판과 상기 한 쌍의 후크부 사이에 형성되는 캐비티;
   상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제1 측면을 연결하는 복수의 제1 냉각유로; 및
   상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면을 연결하는 복수의 제2 냉각유로;를 포함하며,
   상기 복수의 제1 냉각유로는 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 복수의 제2 냉각유로는 상기 터빈의 원주방향을 따라 연장 형성되고,
   상기 차폐판 내부에는 챔버가 형성되되, 상기 챔버는 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측단에 각각 형성되며, 상기 챔버는 상기 한 쌍의 후크부 사이에서 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되고,
   상기 복수의 제2 냉각유로 각각은, 상기 캐비티로부터 상기 챔버에 연결되는 유입구와, 상기 챔버로부터 상기 차폐판의 제2 측면에 연결되는 배출구를 포함하며,
   상기 각각의 챔버의 양단에 연결되며, 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되는 복수의 추가 냉각유로; 및 상기 각각의 추가 냉각유로와 상기 차폐판의 제2 측면을 연결하는 복수의 추가 배출구;를 더 포함하고,
   상기 복수의 추가 배출구는 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 이격 배열되되, 상기 차폐판에서 상기 한 쌍의 후크부가 형성되는 부분에는 배열되지 않는 것을 특징으로 하는, 링 세그먼트.
   
2. 터빈을 수용하는 케이싱에 장착되는 링 세그먼트에 있어서,
   상기 케이싱의 내벽과 마주하는 차폐판;
   상기 차폐판에서 상기 케이싱 측으로 돌출되어 상기 케이싱에 결합되는 한 쌍의 후크부;
   상기 차폐판과 상기 한 쌍의 후크부 사이에 형성되는 캐비티;
   상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제1 측면을 연결하는 복수의 제1 냉각유로; 및
   상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면을 연결하는 복수의 제2 냉각유로;를 포함하며,
   상기 복수의 제1 냉각유로는 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 복수의 제2 냉각유로는 상기 터빈의 원주방향을 따라 연장 형성되고,
   상기 차폐판 내부에는 챔버가 형성되되, 상기 챔버는 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측단에 각각 형성되며, 상기 챔버는 상기 한 쌍의 후크부 사이에서 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되고,
   상기 복수의 제2 냉각유로 각각은, 상기 캐비티로부터 상기 챔버에 연결되는 유입구와, 상기 챔버로부터 상기 차폐판의 제2 측면에 연결되는 배출구를 포함하며,
   상기 각각의 챔버의 양단에 연결되며, 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되는 복수의 추가 냉각유로;를 더 포함하고,
   상기 각각의 추가 냉각유로에는 추가 챔버가 연결되는, 링 세그먼트.
   
3. 터빈을 수용하는 케이싱에 장착되는 링 세그먼트에 있어서,
   상기 케이싱의 내벽과 마주하는 차폐판;
   상기 차폐판에서 상기 케이싱 측으로 돌출되어 상기 케이싱에 결합되는 한 쌍의 후크부;
   상기 차폐판과 상기 한 쌍의 후크부 사이에 형성되는 캐비티;
   상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제1 측면을 연결하는 복수의 제1 냉각유로; 및
   상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면을 연결하는 복수의 제2 냉각유로;를 포함하며,
   상기 복수의 제1 냉각유로는 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 복수의 제2 냉각유로는 상기 터빈의 원주방향을 따라 연장 형성되고,
   상기 차폐판 내부에는 챔버가 형성되되, 상기 챔버는 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측단에 각각 형성되며, 상기 챔버는 상기 한 쌍의 후크부 사이에서 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되고,
   상기 복수의 제2 냉각유로 각각은, 상기 캐비티로부터 상기 챔버에 연결되는 유입구와, 상기 챔버로부터 상기 차폐판의 제2 측면에 연결되는 배출구를 포함하며,
   상기 각각의 챔버 내부에는 일단이 상기 챔버의 상측 내면에 고정되는 격벽이 구비되며, 상기 유입구와 배출구는 상기 챔버의 상측에 연결되는 것을 특징으로 하는, 링 세그먼트.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 배출구는 상기 터빈의 반경방향 내측을 향해 기울어지도록 형성되는, 링 세그먼트.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 배출구가 기울어지는 각도는 20~60°인 것을 특징으로 하는, 링 세그먼트.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 차폐판에서 돌출되어 상기 한 쌍의 후크부를 연결하는 한 쌍의 보강부;를 더 포함하며,
   상기 유입구는 상기 보강부의 내측면에 형성되고, 상기 배출구는 상기 차폐판의 제2 측면에 형성되는, 링 세그먼트.
   
8. 제3항에 있어서,
   상기 각각의 챔버의 양단에 연결되며, 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되는 복수의 추가 냉각유로;를 더 포함하는, 링 세그먼트.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 각각의 추가 냉각유로와 상기 차폐판의 제2 측면을 연결하는 복수의 추가 배출구;를 더 포함하는, 링 세그먼트.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 추가 배출구는 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 이격 배열되되, 상기 차폐판에서 상기 한 쌍의 후크부가 형성되는 부분에는 배열되지 않는 것을 특징으로 하는, 링 세그먼트.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 각각의 추가 냉각유로에는 추가 챔버가 연결되는, 링 세그먼트.
    
12. 제2항 또는 제11항에 있어서,
    상기 각각의 추가 챔버와 상기 차폐판의 제2 측면을 연결하는 복수의 추가 배출구;를 더 포함하는, 링 세그먼트.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 추가 챔버는 상기 차폐판에서 상기 한 쌍의 후크부가 형성되는 부분에는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는, 링 세그먼트.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면 중 일면에 형성되는 복수의 배출구는 타면에 형성되는 복수의 배출구 사이사이에 교차 배열되는 것을 특징으로 하는, 링 세그먼트.
    
15. 제1항에 있어서,
    상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면 중 상기 터빈이 회전하는 방향으로 선단에 위치하는 일면에 형성되는 복수의 배출구의 갯수는, 후단에 위치하는 타면에 형성되는 복수의 배출구의 갯수보다 많은 것을 특징으로 하는, 링 세그먼트.
    
16. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 챔버 내부에는 일단이 상기 챔버의 상측 내면에 고정되는 격벽이 구비되며, 상기 유입구와 배출구는 상기 챔버의 상측에 연결되는 것을 특징으로 하는, 링 세그먼트.
    
17. 터빈 케이싱;
    상기 터빈 케이싱의 중심부에 배치되는 회전 가능한 터빈 로터 디스크;
    상기 터빈 로터 디스크에 설치되는 복수의 터빈 블레이드;
    상기 터빈 케이싱에 설치되는 복수의 터빈 베인; 및
    상기 복수의 터빈 블레이드를 감싸도록 상기 터빈 케이싱의 내주면에 장착되는 복수의 링 세그먼트;를 포함하며,
    상기 복수의 링 세그먼트는 고리 형상을 이루도록 상기 터빈 케이싱의 원주방향을 따라 이웃하여 연속적으로 배치되고,
    상기 링 세그먼트 각각은,
    상기 터빈 케이싱의 내벽과 마주하는 차폐판;
    상기 차폐판에서 상기 터빈 케이싱 측으로 돌출되어 상기 터빈 케이싱에 결합되는 한 쌍의 후크부;
    상기 차폐판과 상기 한 쌍의 후크부 사이에 형성되는 캐비티;
    상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제1 측면을 연결하는 복수의 제1 냉각유로; 및
    상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면을 연결하는 복수의 제2 냉각유로;를 포함하며,
    상기 제1 측면은 상기 터빈 베인을 마주보는 측면이고, 상기 제2 측면은 이웃하는 링 세그먼트를 마주보는 측면이며,
    상기 차폐판 내부에는 챔버가 형성되되, 상기 챔버는 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측단에 각각 형성되며, 상기 챔버는 상기 한 쌍의 후크부 사이에서 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되고,
    상기 복수의 제2 냉각유로 각각은, 상기 캐비티로부터 상기 챔버에 연결되는 유입구와, 상기 챔버로부터 상기 차폐판의 제2 측면에 연결되는 배출구를 포함하며,
    상기 각각의 챔버의 양단에 연결되며, 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되는 복수의 추가 냉각유로; 및 상기 각각의 추가 냉각유로와 상기 차폐판의 제2 측면을 연결하는 복수의 추가 배출구;를 더 포함하고,
    상기 복수의 추가 배출구는 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 이격 배열되되, 상기 차폐판에서 상기 한 쌍의 후크부가 형성되는 부분에는 배열되지 않는 것을 특징으로 하는, 터빈.
    
18. 제17항에 있어서,
    서로 이웃하는 링 세그먼트에서 서로를 향해 분사되는 냉각공기는 오프셋(offset)되는 것을 특징으로 하는, 터빈.
    
19. 제17항에 있어서,
    상기 각각의 링 세그먼트에서 상기 터빈 블레이드가 회전하는 방향으로 선단에 위치하는 제2 측면에서 배출되는 냉각공기의 양은, 후단에 위치하는 제2 측면에서 배출되는 냉각공기의 양보다 많은 것을 특징으로 하는, 터빈.
    
20. 공기를 흡입하여 고압으로 압축시키는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 공기와 연료를 혼합하고 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기;
    상기 연소기로부터 전달된 연소가스에 의해 회전력을 얻어 전력을 발생시키는 터빈; 및
    상기 압축기, 연소기 및 터빈이 수용되는 케이싱;을 포함하며,
    상기 터빈은,
    상기 케이싱의 중심부에 배치되는 회전 가능한 터빈 로터 디스크;
    상기 터빈 로터 디스크에 설치되는 복수의 터빈 블레이드;
    상기 케이싱에 설치되는 복수의 터빈 베인; 및
    상기 복수의 터빈 블레이드를 감싸도록 상기 케이싱의 내주면에 장착되는 복수의 링 세그먼트;를 포함하며,
    상기 복수의 링 세그먼트는 고리 형상을 이루도록 상기 케이싱의 원주방향을 따라 이웃하여 연속적으로 배치되고,
    상기 링 세그먼트 각각은,
    상기 케이싱의 내벽과 마주하는 차폐판;
    상기 차폐판에서 상기 케이싱 측으로 돌출되어 상기 케이싱에 결합되는 한 쌍의 후크부;
    상기 차폐판과 상기 한 쌍의 후크부 사이에 형성되는 캐비티;
    상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제1 측면을 연결하는 복수의 제1 냉각유로; 및
    상기 캐비티와 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측면을 연결하는 복수의 제2 냉각유로;를 포함하며,
    상기 제1 측면은 상기 터빈 베인을 마주보는 측면이고, 상기 제2 측면은 이웃하는 링 세그먼트를 마주보는 측면이며,
    상기 차폐판 내부에는 챔버가 형성되되, 상기 챔버는 상기 차폐판의 서로 마주보는 제2 측단에 각각 형성되며, 상기 챔버는 상기 한 쌍의 후크부 사이에서 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되고,
    상기 복수의 제2 냉각유로 각각은, 상기 캐비티로부터 상기 챔버에 연결되는 유입구와, 상기 챔버로부터 상기 차폐판의 제2 측면에 연결되는 배출구를 포함하며,
    상기 각각의 챔버의 양단에 연결되며, 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 연장 형성되는 복수의 추가 냉각유로; 및 상기 각각의 추가 냉각유로와 상기 차폐판의 제2 측면을 연결하는 복수의 추가 배출구;를 더 포함하고,
    상기 복수의 추가 배출구는 상기 터빈의 중심축의 길이 방향을 따라 이격 배열되되, 상기 차폐판에서 상기 한 쌍의 후크부가 형성되는 부분에는 배열되지 않는 것을 특징으로 하는, 가스터빈.
    

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