KR102316629B1 - 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치 및 이를 포함하는 가스 터빈 - Google Patents

터빈 블레이드 팁 간극 제어장치 및 이를 포함하는 가스 터빈 Download PDF

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Abstract

본 발명의 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치는, 연소가스의 유동을 안내하는 터빈 케이싱; 상기 터빈 케이싱의 외측에 회전가능하게 장착되는 액추에이터 링; 상기 터빈 케이싱 내부에 회전가능하게 장착되는 복수의 터빈 블레이드; 상기 복수의 터빈 블레이드의 선단부를 둘러싸고 그 선단부와 소정 간극을 갖도록 설치되는 복수의 링 세그먼트; 일단부가 상기 복수의 링 세그먼트에 연결되고 타단부가 상기 터빈 케이싱의 외부까지 반경방향으로 연장되는 복수의 회전축; 상기 액추에이터 링의 원주방향 회전운동에 따라 상기 회전축을 회전시키는 링크부재; 및 상기 회전축의 내측 단부에 구비되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 내측으로 움직이는 푸셔부재를 포함한다.

Description

터빈 블레이드 팁 간극 제어장치 및 이를 포함하는 가스 터빈{Turbine blade tip clearance control apparatus and gas turbine comprising the same}
본 발명은 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치 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 가스 터빈 등이 있다.
이 중, 가스 터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 하우징 내에 복수의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.
연소기는 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소가스가 생성된다.
터빈은 터빈 하우징 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 가스 터빈은 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.
가스 터빈의 작동에 대해서 간략하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소가스는 터빈측으로 분사된다. 분사된 연소가스가 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성하고, 이에 로터가 회전하게 된다.
이때 터빈 케이싱과 블레이드 사이에는 팁 클리어런스(Tip clearance)로 정의되는 간격이 형성된다. 팁 클리어런스가 적정 수준 이상으로 커지면 일을 하지 않고 터빈 케이싱과 블레이드 사이로 빠져나가는 연소가스의 양이 증가하여 가스터빈 전체의 효율이 감소한다. 반대로 팁 클리어런스가 적정 수준 이하로 작아지면 터빈 케이싱의 내벽을 블레이드가 긁게 되는 문제가 발생한다. 따라서 터빈의 팁 클리어런스를 적정한 수준에서 조절하는 것은 가스터빈의 성능을 향상시키는 것과 밀접한 관련이 있다.
등록특허공보 제10-1957590호
본 발명은 터빈 케이싱 외부에 설치된 액추에이터 링을 회전시킴으로써 터빈 케이싱 내에 원주방향으로 배치된 복수의 링 세그먼트를 한꺼번에 일률적으로 움직여서 복수의 터빈 블레이드의 팁 간극을 일률적으로 제어할 수 있는 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치는, 연소가스의 유동을 안내하는 터빈 케이싱; 상기 터빈 케이싱의 외측에 회전가능하게 장착되는 액추에이터 링; 상기 터빈 케이싱 내부에 회전가능하게 장착되는 복수의 터빈 블레이드; 상기 복수의 터빈 블레이드의 선단부를 둘러싸고 그 선단부와 소정 간극을 갖도록 설치되는 복수의 링 세그먼트; 일단부가 상기 복수의 링 세그먼트에 연결되고 타단부가 상기 터빈 케이싱의 외부까지 반경방향으로 연장되는 복수의 회전축; 상기 액추에이터 링의 원주방향 회전운동에 따라 상기 회전축을 회전시키는 링크부재; 및 상기 회전축의 내측 단부에 구비되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 내측으로 움직이는 푸셔부재를 포함한다.
상기 액추에이터 링은 상기 터빈 케이싱의 외측에 설치된 액추에이터에 의해 소정 각도 범위에서 정역회전될 수 있다.
상기 링크부재는 상기 액추에이터 링과 상기 복수의 회전축 외측단 사이에 상기 회전축 및 액추에이터 링에서 편심되도록 연결될 수 있다.
상기 회전축의 외측단에는 상기 회전축과 함께 회전하도록 결합되고, 상기 회전축에 수직인 방향으로 연장되어 단부에 상기 링크부재가 회전가능하게 연결되는 편심부재를 구비할 수 있다.
상기 링 세그먼트의 외측에 장착되고 상기 푸셔부재가 통과하도록 설치되는 베어링브라켓과, 상기 베어링브라켓의 중심에 상기 푸셔부재가 통과하도록 장착되어 상기 푸셔부재가 회전되면 상기 푸셔부재를 반경방향으로 이동시키는 스크류 부쉬를 더 포함할 수 있다.
상기 회전축 하단부는 상기 푸셔부재의 상부 내측에 삽입되고, 상기 푸셔부재는 상기 회전축에 대해 축방향으로 이동가능하되 상기 회전축에 대해 상대적으로 회전불가능하게 연결되어 상기 회전축과 함께 회전될 수 있다.
상기 스크류 부쉬는 중앙부 관통공 주위 하면에 형성된 스크류 캠부를 포함하고, 상기 푸셔부재는 외주면에 상기 스크류 캠부와 슬라이딩가능하게 결합하는 스크류 리브부를 포함할 수 있다.
상기 베어링브라켓의 양측과 상기 링 세그먼트 사이에 장착되어 수축하는 복원력에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 외측으로 당겨 간극을 소정값 이상으로 유지하는 한 쌍의 탄성복원장치를 더 포함할 수 있다.
상기 탄성복원장치는 일단이 상기 링 세그먼트에 결합되고 타단이 상기 베어링브라켓에 결합되는 장착축과, 상기 베어링브라켓에 결합부재에 의해 고정되고 상기 장착축이 통과하는 관통공이 형성된 스프링장착부재와, 일단이 상기 링 세그먼트에 결합되고 타단이 상기 스프링장착부재에 결합되며 상기 장착축 주위에 배치되는 스프링을 포함할 수 있다.
상기 터빈 케이싱의 외주면에 장착되어 상기 액추에이터 링의 내주면을 지지하는 복수의 롤러베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 링 세그먼트는 원주방향을 따라 배열되는 8개의 세그먼트부재에 각각 4~6개의 링 세그먼트가 장착되고, 상기 푸셔부재는 각 세그먼트부재에 결합될 수 있다.
상기 8개의 세그먼트부재 중 두 세그먼트부재의 원주방향 측면 사이에 장착되어 가스 누출을 방지하는 실 플레이트와, 상기 두 세그먼트부재의 원주방향 측면 사이에 걸치도록 장착되어 두 세그먼트부재가 반경방향으로 동시에 움직이도록 하는 포지셔닝 핀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 가스 터빈은, 외부 공기를 흡입하여 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 터빈 케이싱 내부에 터빈 블레이드가 장착되며, 상기 연소기로부터 배출되는 연소 가스에 의해 상기 터빈 블레이드가 회전하는 터빈; 및 상기 터빈 케이싱과 상기 터빈 블레이드 사이에 형성되는 팁 간극을 제어하는 팁 간극 제어장치를 포함하고, 상기 팁 간극 제어장치는 연소가스의 유동을 안내하는 터빈 케이싱; 상기 터빈 케이싱의 외측에 회전가능하게 장착되는 액추에이터 링; 상기 터빈 케이싱 내부에 회전가능하게 장착되는 복수의 터빈 블레이드; 상기 복수의 터빈 블레이드의 선단부를 둘러싸고 그 선단부와 소정 간극을 갖도록 설치되는 복수의 링 세그먼트; 일단부가 상기 복수의 링 세그먼트에 연결되고 타단부가 상기 터빈 케이싱의 외부까지 반경방향으로 연장되는 복수의 회전축; 상기 액추에이터 링의 원주방향 회전운동에 따라 상기 회전축을 회전시키는 링크부재; 및 상기 회전축의 내측 단부에 구비되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 내측으로 움직이는 푸셔부재를 포함한다.
상기 액추에이터 링은 상기 터빈 케이싱의 외측에 설치된 액추에이터에 의해 소정 각도 범위에서 정역회전될 수 있다.
상기 링크부재는 상기 액추에이터 링과 상기 복수의 회전축 외측단 사이에 상기 회전축 및 액추에이터 링에서 편심되도록 연결될 수 있다.
상기 회전축의 외측단에는 상기 회전축과 함께 회전하도록 결합되고, 상기 회전축에 수직인 방향으로 연장되어 단부에 상기 링크부재가 회전가능하게 연결되는 편심부재를 구비할 수 있다.
상기 링 세그먼트의 외측에 장착되고 상기 푸셔부재가 통과하도록 설치되는 베어링브라켓과, 상기 베어링브라켓의 중심에 상기 푸셔부재가 통과하도록 장착되어 상기 푸셔부재가 회전되면 상기 푸셔부재를 반경방향으로 이동시키는 스크류 부쉬를 더 포함할 수 있다.
상기 회전축 하단부는 상기 푸셔부재의 상부 내측에 삽입되고, 상기 푸셔부재는 상기 회전축에 대해 축방향으로 이동가능하되 상기 회전축에 대해 상대적으로 회전불가능하게 연결되어 상기 회전축과 함께 회전될 수 있다.
상기 스크류 부쉬는 중앙부 관통공 주위 하면에 형성된 스크류 캠부를 포함하고, 상기 푸셔부재는 외주면에 상기 스크류 캠부와 슬라이딩가능하게 결합하는 스크류 리브부를 포함할 수 있다.
상기 베어링브라켓의 양측과 상기 링 세그먼트 사이에 장착되어 수축하는 복원력에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 외측으로 당겨 간극을 소정값 이상으로 유지하는 한 쌍의 탄성복원장치를 더 포함할 수 있다.
상기 탄성복원장치는 일단이 상기 링 세그먼트에 결합되고 타단이 상기 베어링브라켓에 결합되는 장착축과, 상기 베어링브라켓에 결합부재에 의해 고정되고 상기 장착축이 통과하는 관통공이 형성된 스프링장착부재와, 일단이 상기 링 세그먼트에 결합되고 타단이 상기 스프링장착부재에 결합되며 상기 장착축 주위에 배치되는 스프링을 포함할 수 있다.
상기 터빈 케이싱의 외주면에 장착되어 상기 액추에이터 링의 내주면을 지지하는 복수의 롤러베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 링 세그먼트는 원주방향을 따라 배열되는 8개의 세그먼트부재에 각각 4~6개의 링 세그먼트가 장착되고, 상기 푸셔부재는 각 세그먼트부재에 결합될 수 있다.
상기 8개의 세그먼트부재 중 두 세그먼트부재의 원주방향 측면 사이에 장착되어 가스 누출을 방지하는 실 플레이트와, 상기 두 세그먼트부재의 원주방향 측면 사이에 걸치도록 장착되어 두 세그먼트부재가 반경방향으로 동시에 움직이도록 하는 포지셔닝 핀을 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치 및 이를 포함하는 가스 터빈에 의하면, 터빈 케이싱 외부에 설치된 액추에이터 링을 회전시킴으로써 터빈 케이싱 내에 원주방향으로 배치된 복수의 링 세그먼트를 한꺼번에 일률적으로 움직여서 복수의 터빈 블레이드의 팁 간극을 일률적으로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 일부 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 개략적인 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부 구조를 나타내는 일부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4에서 하나의 링크부재 주위를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 4에서 복수의 회전축을 지나는 평면으로 자른 단면도이다.
도 7은 도 6에서 링크부재부터 복수의 링 세그먼트까지 주위를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 8은 세그먼트부재에 복수의 링 세그먼트가 결합된 것을 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8에서 좌측면 부위를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 10은 2개의 세그먼트부재가 접하는 부위를 나타내는 사시도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 일부 절개 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 개략적인 구조를 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부 구조를 나타내는 일부 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈(1000)은 압축기(1100), 연소기(1200), 터빈(1300)을 포함한다. 압축기(1100)는 방사상으로 설치된 다수의 블레이드(1110)를 구비한다. 압축기(1100)는 블레이드(1110)를 회전시키며, 블레이드(1110)의 회전에 의해 공기가 압축되면서 이동한다. 블레이드(1110)의 크기 및 설치 각도는 설치 위치에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서 압축기(1100)는 터빈(1300)과 직접 또는 간접적으로 연결되어, 터빈(1300)에서 발생되는 동력의 일부를 전달받아 블레이드(1110)의 회전에 이용할 수 있다.
압축기(1100)에서 압축된 공기는 연소기(1200)로 이동한다. 연소기(1200)는 환형으로 배치되는 복수의 연소 챔버(1210)와 연료 노즐 모듈(1220)을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈(1000)은 하우징(1010)을 구비하고 있고, 하우징(1010)의 후측에는 터빈을 통과한 연소가스가 배출되는 디퓨져(1400)가 구비되어 있다. 그리고, 디퓨져(1400)의 앞쪽으로 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(1200)가 배치된다.
공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 하우징(1010)의 상류측에 압축기 섹션(1100)이 위치하고, 하류 측에 터빈 섹션(1300)이 배치된다. 그리고, 압축기 섹션(1100)과 터빈 섹션(1300)의 사이에는 터빈 섹션(1300)에서 발생된 회전토크를 압축기 섹션(1100)으로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브 유닛(1500)이 배치되어 있다.
압축기 섹션(1100)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(1120)가 구비되고, 각각의 압축기 로터 디스크(1120)들은 타이로드(1600)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.
구체적으로, 각각의 압축기 로터 디스크(1120)는 회전축을 구성하는 타이로드(1600)가 대략 중앙을 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로터 디스크(1120)는 대향하는 면이 타이로드(1600)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.
압축기 로터 디스크(1120)의 외주면에는 복수 개의 블레이드(1110)가 방사상으로 결합되어 있다. 각각의 블레이드(1110)는 도브테일부(1112)를 구비하여 압축기 로터 디스크(1120)에 체결된다.
각각의 로터 디스크(1120)의 사이에는 하우징에 고정되어 배치되는 베인(미도시)이 위치한다. 베인은 로터 디스크와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 압축기 로터 디스크의 블레이드를 통과한 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 로터 디스크의 블레이드로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.
도브테일부(1112)의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스 터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다. 경우에 따라서는, 상기한 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.
타이로드(1600)는 복수 개의 압축기 로터 디스크(1120) 및 터빈 로터 디스크(1322)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 타이로드(1600)는 하나 또는 복수의 타이로드로 구성될 수 있다. 타이로드(1600)의 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 타이로드(1600)의 타측 단부는 고정 너트(1450)에 의해 체결될 수 있다.
타이로드(1600)의 형태는 가스 터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 2에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.
도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨져(diffuser)의 다음 위치에 안내깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(deswirler)라고 한다.
연소기(1200)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈 부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스 온도를 높이게 된다.
가스 터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 하우징 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료분사노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다. 또한 라이너의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.
한편 라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 이러한 트랜지션피스는, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.
이를 위해 트랜지션피스에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너 측으로 유동된다.
라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션피스를 냉각시킨 냉각공기가 유동되며, 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리브에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.
한편, 연소기에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈(1300)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충돌하여, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크튜브를 거쳐 압축기으로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.
터빈(1300)은 기본적으로는 압축기의 구조와 유사하다. 즉, 터빈(1300)에도 압축기(1100)의 로터와 유사한 터빈 로터(1320)가 구비된다. 따라서, 터빈 로터(1320)는 터빈 로터 디스크(1322)와, 이로부터 방사상으로 배치되는 복수개의 터빈 블레이드(1324)를 포함한다. 터빈 블레이드(1324) 역시 도브테일 등의 방식으로 터빈 로터 디스크(1322)에 결합될 수 있다.
아울러, 터빈 로터 디스크(1322)의 터빈 블레이드(1324)의 사이에도 터빈 케이싱(1312)에 고정되는 복수개의 터빈 베인(1314)이 구비되어, 터빈 블레이드(1324)를 통과한 연소가스의 흐름 방향을 가이드하게 된다. 이때, 고정체에 해당하는 터빈 케이싱(1312)과 터빈 베인(1314) 역시, 회전체에 해당하는 터빈 로터(120)와 구분하기 위하여, 터빈 스테이터(1310)라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.
터빈 베인(1314)의 내측 단부와 외측 단부에 결합된 엔드월(endwall)인 베인 캐리어(1313)에 의해, 터빈 베인(1314)은 하우징 내에 고정적으로 장착된다. 반면에, 하우징 내측에 회전하는 터빈 블레이드(1324)의 외측 단부와 마주보는 위치에는 링 세그먼트(110)가 터빈 블레이드(1324)의 외측 단부와 소정의 간극을 형성하도록 장착된다. 즉, 링 세그먼트(110)와 터빈 블레이드(1324)의 외측 단부 사이의 간극이 팁 클리어런스(Tip clearance)를 형성한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치의 외관을 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4에서 하나의 링크부재 주위를 확대하여 나타내는 사시도이며, 도 6은 도 4에서 복수의 회전축을 지나는 평면으로 자른 단면도이고, 도 7은 도 6에서 링크부재부터 복수의 링 세그먼트까지 주위를 확대하여 나타내는 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치(100)는, 연소가스의 유동을 안내하는 터빈 케이싱, 터빈 케이싱의 외측에 회전가능하게 장착되는 액추에이터 링(130), 터빈 케이싱 내부에 회전가능하게 장착되는 복수의 터빈 블레이드(1324), 복수의 터빈 블레이드의 선단부를 둘러싸고 그 선단부와 소정 간극을 갖도록 설치되는 복수의 링 세그먼트(110), 일단부가 복수의 링 세그먼트에 연결되고 타단부가 터빈 케이싱의 외부까지 반경방향으로 연장되는 복수의 회전축(160), 액추에이터 링의 원주방향 회전운동에 따라 회전축을 회전시키는 링크부재(150) 및 회전축의 내측 단부에 구비되어 회전축의 회전에 의해 링 세그먼트를 반경방향 내측으로 움직이는 푸셔부재(170)를 포함한다.
도 4는 한 세트의 링 세그먼트들을 둘러싸는 터빈 케이싱을 개략적으로 도시한 것으로서, 이 터빈 케이싱은 도 2에서 터빈 케이싱(1312)을 둘러싸는 터빈 섹션(1300)의 외부 케이싱 부분일 수 있다. 터빈 케이싱은 한 쌍의 지지브라켓에 결합되어 지지될 수 있다.
액추에이터 링(130)은 터빈 케이싱의 외측에 회전가능하게 장착될 수 있다. 액추에이터 링(130)은 터빈 케이싱의 외주면에 장착되어 액추에이터 링의 내주면을 지지하는 복수의 롤러베어링(135)에 지지될 수 있다. 액추에이터 링(130)의 내주면에는 복수의 롤러베어링(135)의 롤러 일부가 삽입되어 지지되는 홈이 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 롤러베어링(135)은 터빈 케이싱의 상반부에 3개, 하반부에 3개가 소정 간격으로 배치될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 링 세그먼트(110)는 다수개가 하나의 세그먼트부재(120)에 장착될 수 있다. 바람직한 실시예에서 세그먼트부재(120)는 원주방향으로 8개가 설치되고, 각 세그먼트부재(120)에 각각 4~6개의 링 세그먼트(110)가 장착될 수 있다.
복수의 회전축(160)은 일단부가 복수의 링 세그먼트(110)에 연결되고 타단부가 터빈 케이싱의 외부까지 반경방향으로 연장될 수 있다. 구체적으로, 회전축(160)의 외측 단부는 링크부재(150)를 통해 액추에이터 링(130)과 연결되고, 회전축(160)의 내측 단부는 푸셔부재(170)에 결합되고 푸셔부재(170)가 세그먼트부재(120)에 결합되어 세그먼트부재(120)에 결합된 다수의 링 세그먼트(110)에 연결될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 링크부재(150)는 액추에이터 링(130)과 회전축(160) 사이에 회전가능하게 연결되어, 액추에이터 링(130)의 원주방향 회전운동에 따라 회전축(160)을 회전시킬 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 푸셔부재(170)는 회전축(160)의 내측 단부에 구비되어 회전축(160)의 회전에 의해 링 세그먼트(110)를 반경방향 내측으로 움직일 수 있다. 링 세그먼트(110)가 반경방향 내측으로 움직이면 터빈 블레이드의 팁 간극이 줄어들 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 액추에이터 링(130)은 터빈 케이싱의 외측에 설치된 액추에이터(140)에 의해 소정 각도 범위에서 정역회전될 수 있다. 액추에이터(140)는 터빈 케이싱을 지지하는 한 쌍의 지지브라켓의 일측에 고정되는 브라켓에 장착될 수 있다. 액추에이터(140)는 전기 또는 유압 모터에 의해 액추에이터 봉(145)을 직선적으로 왕복운동할 수 있도록 구성될 수 있다. 액추에이터 봉(145)은 일단이 액추에이터(140)에 회동가능하게 연결되고 타단이 액추에이터 링(130)에 회동가능하게 연결될 수 있다. 그래서, 액추에이터(140)가 작동하면 액추에이터 봉(145)이 액추에이터 링(130) 일단부를 밀어서 액추에이터 링(130)을 소정 각도 회전시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 링크부재(150)는 액추에이터 링(130)과 복수의 회전축(160) 외측단 사이에 회전축(160) 및 액추에이터 링(130)에서 편심되도록 연결될 수 있다. 이를 위해, 회전축(160)의 외측단에는 회전축과 함께 회전하도록 결합되고, 회전축에 수직인 방향으로 연장되어 단부에 링크부재(150)가 회전가능하게 연결되는 편심부재(156)를 구비할 수 있다.
편심부재(156)의 일단은 회전축(160)의 외측 단부에 상대적으로 회전되지 않도록 결합되어, 편심부재(156)가 링크부재(150)에 의해 회전되면 편심부재(156)에 결합된 회전축(160)이 회전될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 회전축(160)은 전체가 하나의 부재로 형성되지 않고 회전축 상부가 별도의 부품으로 형성되어 회전축 하부와 결합될 수 있다. 그래서, 편심부재(156)는 회전축 상부의 상단에 결합되고, 회전축 상부가 터빈 케이싱의 반경방향 외측에 결합되는 베어링커버(162)에 회전가능하게 장착될 수 있다.
푸셔부재(170)도 하나의 부재로 형성될 수도 있으나, 푸셔부재(170)의 반경방향 내측 단부 외주면에 다른 부품인 연결부재가 결합되고, 연결부재의 반경방향 내측에 결합부재가 결합될 수 있다. 그래서, 푸셔부재(170)의 결합부재의 내측 단부가 세그먼트부재(120)에 결합될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 팁 간극 제어장치는, 링 세그먼트(110)의 외측에 장착되고 푸셔부재(170)가 통과하도록 설치되는 베어링브라켓(180)과, 베어링브라켓의 중심에 푸셔부재(170)가 통과하도록 장착되어 푸셔부재(170)가 회전되면 푸셔부재(170)를 반경방향으로 이동시키는 스크류 부쉬(190)를 더 포함할 수 있다.
베어링브라켓(180)은 회전축(160)과 세그먼트부재(120) 사이에 후술하는 한 쌍의 탄성복원장치(200)에 의해 설치될 수 있다. 베어링브라켓(180)의 중심에는 회전축(160)의 하단부와 푸셔부재(170)가 통과하는 관통공이 형성될 수 있다.
스크류 부쉬(190)는 중심에 푸셔부재(170)가 통과하는 관통공이 형성된 원형 디스크 형태로 이루어지고, 푸셔부재(170)의 중간 외주면에 장착될 수 있다.
회전축(160) 하단부는 푸셔부재(170)의 상부 내측에 삽입되고, 푸셔부재(170)는 회전축(160)에 대해 축방향으로 이동가능하되 회전축(160)에 대해 상대적으로 회전불가능하게 연결되어 회전축(160)과 함께 회전될 수 있다. 이를 위해, 회전축(160) 하단부 외주면에는 길이방향으로 복수의 홈이 형성되고, 푸셔부재(170)의 상단부 내주면에는 회전축(160)의 홈들에 대응하는 복수의 돌출리브가 형성될 수 있다. 그래서, 회전축(160)과 푸셔부재(170)는 함께 회전하되, 푸셔부재(170)는 회전축(160)에 대해 축방향으로 이동할 수 있다.
스크류 부쉬(190)는 중앙부 관통공 주위 하면에 형성된 스크류 캠부(197)를 포함하고, 푸셔부재(170)는 외주면에 스크류 캠부(197)와 슬라이딩가능하게 결합하는 스크류 리브부(179)를 포함할 수 있다. 스크류 캠부(197)는 스크류 리브부(179)에 대응하여 소정 피치를 가진 나사산 형태로 이루어질 수 있다. 그래서, 회전축(160)과 함께 푸셔부재(170)가 회전되면, 푸셔부재(170)는 스크류 부쉬(190)에 의해 세그먼트부재(120) 쪽으로 이동되어 세그먼트부재(120)와 이에 결합된 링 세그먼트(110)를 반경방향 내측으로 이동시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 팁 간극 제어장치는 베어링브라켓(180)의 양측과 링 세그먼트(110) 사이에 장착되어 수축하는 복원력에 의해 링 세그먼트(110)를 반경방향 외측으로 당겨 간극을 소정값 이상으로 유지하는 한 쌍의 탄성복원장치(200)를 더 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 탄성복원장치(200)는 일단이 링 세그먼트(110)에 결합되고 타단이 베어링브라켓(180)에 결합되는 장착축(202)과, 베어링브라켓(180)에 결합부재(204)에 의해 고정되고 장착축(202)이 통과하는 관통공이 형성된 스프링장착부재(206)와, 일단이 링 세그먼트(110)에 결합되고 타단이 스프링장착부재(206)에 결합되며 장착축(202) 주위에 배치되는 스프링(208)을 포함할 수 있다.
베어링브라켓(180)은 회전축(160)과 푸셔부재(170)가 통과하는 관통공이 형성된 허브부와 복수의 장착축(202)이 삽입되어 장착되는 복수의 관통공이 형성된 날개부를 포함하여, 전체적으로 원형 디스크 형태로 이루어질 수 있다. 허브부는 날개부에 비해 더 두껍게 형성될 수 있다.
장착축(202)은 2개가 설치될 수 있고, 일단이 링 세그먼트(110)에 나사산에 의해 체결되어 결합되고 타단이 베어링브라켓(180)에 삽입되어 결합될 수 있다. 장착축(202)은 그 주위에 장착되는 스프링(208)을 이탈하지 않도록 지지할 수 있다. 한 쌍의 장착축(202)은 회전축(160) 및 푸셔부재(170)와 평행하게 설치될 수 있다.
스프링장착부재(206)는 베어링브라켓(180)보다 작은 원형 디스크 형태로 형성되되, 베어링브라켓(180)의 외측부에 형성된 관통공에 삽입되어 결합되는 결합부재(204)의 하단부에 체결되어 고정될 수 있다. 스프링장착부재(206)의 중심에는 장착축(202)이 통과하는 관통공이 형성되고, 관통공의 주위에는 스프링(208)의 상단이 결합되는 결합홈이 형성될 수 있다.
스프링(208)은 일단이 링 세그먼트(110)에 형성된 결합홈에 결합되고 타단이 스프링장착부재(206)의 결합홈에 결합되며, 장착축(202) 주위에 배치되는 용수철 스프링일 수 있다. 액추에이터 링(130)과 회전축(160)이 회전되지 않는 상태에서, 스프링(208)은 수축하는 방향으로 복원력을 작용함으로써 세그먼트부재(120) 및 복수의 링 세그먼트(110)를 당겨서 팁 간극이 소정 간극 이상으로 유지되도록 할 수 있다.
도 8은 세그먼트부재에 복수의 링 세그먼트가 결합된 것을 나타내는 사시도이고, 도 9는 도 8에서 좌측면 부위를 확대하여 나타내는 사시도이며, 도 10은 2개의 세그먼트부재가 접하는 부위를 나타내는 사시도이다.
복수의 링 세그먼트(110)는 원주방향을 따라 배열되는 8개의 세그먼트부재(120)에 각각 4~6개의 링 세그먼트(110)가 장착되고, 푸셔부재(170)는 각 세그먼트부재(120)에 결합될 수 있다. 이를 위해, 도 8에 도시된 바와 같이, 각 세그먼트부재(120)의 외주면에는 푸셔부재(170)의 단부가 반경반향으로 이동할 수 있도록 삽입되는 구멍과, 탄성복원장치(200)의 한 쌍의 장착축(202)이 결합되는 한 쌍의 체결공이 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 실시예에서는 각 세그먼트부재(120)에 4개의 링 세그먼트(110)가 장착되어 있고, 도 8에 도시된 실시예에서는 각 세그먼트부재(120)에 6개의 링 세그먼트(110)가 장착되어 있다. 세그먼트부재(120)가 원주상에 8개가 배치되는 경우, 하나의 세그먼트부재(120)는 360도의 원주상에서 45도씩 차지하게 된다. 8개의 세그먼트부재(120)가 배치되면, 상술한 링크부재(150), 회전축(160), 푸셔부재(170), 탄성복원장치(200) 등도 각각 8개씩 배치될 것이다.
그리고, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 세그먼트부재(120)는 8개의 세그먼트부재(120) 중 두 세그먼트부재(120)의 원주방향 측면 사이에 장착되어 가스 누출을 방지하는 실 플레이트(210)와, 두 세그먼트부재(120)의 원주방향 측면 사이에 걸치도록 장착되어 두 세그먼트부재(120)가 반경방향으로 동시에 움직이도록 하는 포지셔닝 핀(220)을 더 포함할 수 있다.
실 플레이트(210)는 두 세그먼트부재(120)의 측면과 두 링 세그먼트(110)의 측면 사이에 장착되어, 특히 팁 간극이 커질 때 두 링 세그먼트(110) 사이의 틈으로 연소 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있다. 실 플레이트(210)는 고온에서 견딜 수 있는 스테인리스 스틸 재질로 이루어질 수 있고, 마모 및 마찰을 줄이기 위해 표면처리를 수행한 것으로 제작될 수 있다.
실 플레이트(210)는 터빈의 축방향으로 길게 형성되어 링 세그먼트(110)의 측면에 배치되는 가로부와 가로부에서 반경방향 외측으로 연장되어 세그먼트부재(120)의 측면에 배치되는 세로부를 포함할 수 있다. 적어도 두 세그먼트부재(120)의 측면에는 실 플레이트(210)의 세로부가 삽입되는 홈이 형성되어 세로부가 장착될 수 있다. 두 링 세그먼트(110)의 측면에도 실 플레이트(210)의 가로부가 삽입되는 홈이 형성되어 가로부가 장착될 수 있다.
실 플레이트(210)의 원주방향 일측은 일측의 세그먼트부재(120)에 고정되고, 타측은 매우 작은 공차를 가지고 타측의 세그먼트부재(120)에 삽입되어 조립될 수 있다. 실 플레이트(210)의 폭과 두께는 열팽창 등을 고려하여 선정할 수 있다.
포지셔닝 핀(220)은 두 세그먼트부재(120) 사이의 측면에 실 플레이트(210)의 세로부 사이에 형성된 2개의 삽입홈에 2개가 삽입되어 장착될 수 있다. 포지셔닝 핀(220)의 일측은 일측 세그먼트부재(120)의 삽입홈에 억지끼움 방식으로 삽입되어 고정되고 타측은 타측 세그먼트부재(120)의 삽입홈에 매우 작은 공차를 가지고 삽입되어 조립될 수 있다. 2개의 포지셔닝 핀(220)은 두 세그먼트부재(120)의 측면에 양측부가 걸치도록 장착됨으로써, 두 세그먼트부재(120)가 반경방향으로 동시에 일률적으로 움직이도록 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 가스 터빈을 작동할 때 과도 구간에서는 탄성복원장치에 의해 팁 간극을 크게 설정하고, 정상 상태에서는 액추에이터를 작동하여 복수의 터빈 블레이드 팁 간극을 최적의 상태로 일률적으로 줄임으로써 가스 터빈의 효율을 증대할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
1000: 가스터빈 1010: 하우징
1100: 압축기 1110: 압축기 블레이드
1112: 도브테일부 1120: 압축기 로터 디스크
1200: 연소기 1300: 터빈
1310: 터빈 스테이터 1312: 터빈 케이싱
1313: 베인 캐리어 1314: 터빈 베인
1320: 터빈 로터 1322: 터빈 로터 디스크
1324: 터빈 블레이드 1400: 디퓨져
1450: 고정너트 1500: 토크튜브 유닛
1600: 타이로드
100: 팁 간극 제어장치
110: 링 세그먼트 120: 세그먼트부재
130: 액추에이터 링 135: 롤러베어링
140: 액추에이터 145: 액추에이터 봉
150: 링크부재 156: 편심부재
160: 회전축 162: 베어링커버
170: 푸셔부재 179: 스크류 리브부
180: 베어링브라켓 190: 스크류 부쉬
197: 스크류 캠부 200: 탄성복원장치
202: 장착축 204: 결합부재
206: 스프링장착부재 208: 스프링
210: 실 플레이트 220: 포지셔닝 핀

Claims (24)

  1. 연소가스의 유동을 안내하는 터빈 케이싱;
    상기 터빈 케이싱의 외측에 회전가능하게 장착되는 액추에이터 링;
    상기 터빈 케이싱 내부에 회전가능하게 장착되는 복수의 터빈 블레이드;
    상기 복수의 터빈 블레이드의 선단부를 둘러싸고 그 선단부와 소정 간극을 갖도록 설치되는 복수의 링 세그먼트;
    일단부가 상기 복수의 링 세그먼트에 연결되고 타단부가 상기 터빈 케이싱의 외부까지 반경방향으로 연장되는 복수의 회전축;
    상기 액추에이터 링의 원주방향 회전운동에 따라 상기 회전축을 회전시키는 링크부재;
    상기 회전축의 내측 단부에 구비되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 내측으로 움직이는 푸셔부재;
    상기 링 세그먼트의 외측에 장착되고 상기 푸셔부재가 통과하도록 설치되는 베어링브라켓; 및
    상기 베어링브라켓의 중심에 상기 푸셔부재가 통과하도록 장착되어 상기 푸셔부재가 회전되면 상기 푸셔부재를 반경방향으로 이동시키는 스크류 부쉬를 포함하고,
    상기 회전축 하단부는 상기 푸셔부재의 상부 내측에 삽입되고, 상기 푸셔부재는 상기 회전축에 대해 축방향으로 이동가능하되 상기 회전축에 대해 상대적으로 회전불가능하게 연결되어 상기 회전축과 함께 회전되며,
    상기 스크류 부쉬는 중앙부 관통공 주위 하면에 형성된 스크류 캠부를 포함하고,
    상기 푸셔부재는 외주면에 상기 스크류 캠부와 슬라이딩가능하게 결합하는 스크류 리브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터 링은 상기 터빈 케이싱의 외측에 설치된 액추에이터에 의해 소정 각도 범위에서 정역회전되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 링크부재는 상기 액추에이터 링과 상기 복수의 회전축 외측단 사이에 상기 회전축 및 액추에이터 링에서 편심되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전축의 외측단에는 상기 회전축과 함께 회전하도록 결합되고, 상기 회전축에 수직인 방향으로 연장되어 단부에 상기 링크부재가 회전가능하게 연결되는 편심부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 연소가스의 유동을 안내하는 터빈 케이싱;
    상기 터빈 케이싱의 외측에 회전가능하게 장착되는 액추에이터 링;
    상기 터빈 케이싱 내부에 회전가능하게 장착되는 복수의 터빈 블레이드;
    상기 복수의 터빈 블레이드의 선단부를 둘러싸고 그 선단부와 소정 간극을 갖도록 설치되는 복수의 링 세그먼트;
    일단부가 상기 복수의 링 세그먼트에 연결되고 타단부가 상기 터빈 케이싱의 외부까지 반경방향으로 연장되는 복수의 회전축;
    상기 액추에이터 링의 원주방향 회전운동에 따라 상기 회전축을 회전시키는 링크부재;
    상기 회전축의 내측 단부에 구비되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 내측으로 움직이는 푸셔부재;
    상기 링 세그먼트의 외측에 장착되고 상기 푸셔부재가 통과하도록 설치되는 베어링브라켓;
    상기 베어링브라켓의 중심에 상기 푸셔부재가 통과하도록 장착되어 상기 푸셔부재가 회전되면 상기 푸셔부재를 반경방향으로 이동시키는 스크류 부쉬; 및
    상기 베어링브라켓의 양측과 상기 링 세그먼트 사이에 장착되어 수축하는 복원력에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 외측으로 당겨 간극을 소정값 이상으로 유지하는 한 쌍의 탄성복원장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탄성복원장치는 일단이 상기 링 세그먼트에 결합되고 타단이 상기 베어링브라켓에 결합되는 장착축과, 상기 베어링브라켓에 결합부재에 의해 고정되고 상기 장착축이 통과하는 관통공이 형성된 스프링장착부재와, 일단이 상기 링 세그먼트에 결합되고 타단이 상기 스프링장착부재에 결합되며 상기 장착축 주위에 배치되는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 터빈 케이싱의 외주면에 장착되어 상기 액추에이터 링의 내주면을 지지하는 복수의 롤러베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치.
  11. 연소가스의 유동을 안내하는 터빈 케이싱;
    상기 터빈 케이싱의 외측에 회전가능하게 장착되는 액추에이터 링;
    상기 터빈 케이싱 내부에 회전가능하게 장착되는 복수의 터빈 블레이드;
    상기 복수의 터빈 블레이드의 선단부를 둘러싸고 그 선단부와 소정 간극을 갖도록 설치되는 복수의 링 세그먼트;
    일단부가 상기 복수의 링 세그먼트에 연결되고 타단부가 상기 터빈 케이싱의 외부까지 반경방향으로 연장되는 복수의 회전축;
    상기 액추에이터 링의 원주방향 회전운동에 따라 상기 회전축을 회전시키는 링크부재; 및
    상기 회전축의 내측 단부에 구비되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 내측으로 움직이는 푸셔부재를 포함하고,
    상기 복수의 링 세그먼트는 원주방향을 따라 배열되는 8개의 세그먼트부재에 각각 4~6개의 링 세그먼트가 장착되며,
    상기 푸셔부재는 각 세그먼트부재에 결합되고,
    상기 8개의 세그먼트부재 중 두 세그먼트부재의 원주방향 측면 사이에 장착되어 가스 누출을 방지하는 실 플레이트와,
    상기 두 세그먼트부재의 원주방향 측면 사이에 걸치도록 장착되어 두 세그먼트부재가 반경방향으로 동시에 움직이도록 하는 포지셔닝 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드 팁 간극 제어장치.
  12. 삭제
  13. 외부 공기를 흡입하여 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기;
    터빈 케이싱 내부에 터빈 블레이드가 장착되며, 상기 연소기로부터 배출되는 연소 가스에 의해 상기 터빈 블레이드가 회전하는 터빈; 및
    상기 터빈 케이싱과 상기 터빈 블레이드 사이에 형성되는 팁 간극을 제어하는 팁 간극 제어장치를 포함하고,
    상기 팁 간극 제어장치는
    연소가스의 유동을 안내하는 터빈 케이싱;
    상기 터빈 케이싱의 외측에 회전가능하게 장착되는 액추에이터 링;
    상기 터빈 케이싱 내부에 회전가능하게 장착되는 복수의 터빈 블레이드;
    상기 복수의 터빈 블레이드의 선단부를 둘러싸고 그 선단부와 소정 간극을 갖도록 설치되는 복수의 링 세그먼트;
    일단부가 상기 복수의 링 세그먼트에 연결되고 타단부가 상기 터빈 케이싱의 외부까지 반경방향으로 연장되는 복수의 회전축;
    상기 액추에이터 링의 원주방향 회전운동에 따라 상기 회전축을 회전시키는 링크부재;
    상기 회전축의 내측 단부에 구비되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 내측으로 움직이는 푸셔부재;
    상기 링 세그먼트의 외측에 장착되고 상기 푸셔부재가 통과하도록 설치되는 베어링브라켓; 및
    상기 베어링브라켓의 중심에 상기 푸셔부재가 통과하도록 장착되어 상기 푸셔부재가 회전되면 상기 푸셔부재를 반경방향으로 이동시키는 스크류 부쉬를 포함하고,
    상기 회전축 하단부는 상기 푸셔부재의 상부 내측에 삽입되고, 상기 푸셔부재는 상기 회전축에 대해 축방향으로 이동가능하되 상기 회전축에 대해 상대적으로 회전불가능하게 연결되어 상기 회전축과 함께 회전되며,
    상기 스크류 부쉬는 중앙부 관통공 주위 하면에 형성된 스크류 캠부를 포함하고,
    상기 푸셔부재는 외주면에 상기 스크류 캠부와 슬라이딩가능하게 결합하는 스크류 리브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 액추에이터 링은 상기 터빈 케이싱의 외측에 설치된 액추에이터에 의해 소정 각도 범위에서 정역회전되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 링크부재는 상기 액추에이터 링과 상기 복수의 회전축 외측단 사이에 상기 회전축 및 액추에이터 링에서 편심되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 회전축의 외측단에는 상기 회전축과 함께 회전하도록 결합되고, 상기 회전축에 수직인 방향으로 연장되어 단부에 상기 링크부재가 회전가능하게 연결되는 편심부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 외부 공기를 흡입하여 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기;
    터빈 케이싱 내부에 터빈 블레이드가 장착되며, 상기 연소기로부터 배출되는 연소 가스에 의해 상기 터빈 블레이드가 회전하는 터빈; 및
    상기 터빈 케이싱과 상기 터빈 블레이드 사이에 형성되는 팁 간극을 제어하는 팁 간극 제어장치를 포함하고,
    상기 팁 간극 제어장치는
    연소가스의 유동을 안내하는 터빈 케이싱;
    상기 터빈 케이싱의 외측에 회전가능하게 장착되는 액추에이터 링;
    상기 터빈 케이싱 내부에 회전가능하게 장착되는 복수의 터빈 블레이드;
    상기 복수의 터빈 블레이드의 선단부를 둘러싸고 그 선단부와 소정 간극을 갖도록 설치되는 복수의 링 세그먼트;
    일단부가 상기 복수의 링 세그먼트에 연결되고 타단부가 상기 터빈 케이싱의 외부까지 반경방향으로 연장되는 복수의 회전축;
    상기 액추에이터 링의 원주방향 회전운동에 따라 상기 회전축을 회전시키는 링크부재;
    상기 회전축의 내측 단부에 구비되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 내측으로 움직이는 푸셔부재;
    상기 링 세그먼트의 외측에 장착되고 상기 푸셔부재가 통과하도록 설치되는 베어링브라켓;
    상기 베어링브라켓의 중심에 상기 푸셔부재가 통과하도록 장착되어 상기 푸셔부재가 회전되면 상기 푸셔부재를 반경방향으로 이동시키는 스크류 부쉬; 및
    상기 베어링브라켓의 양측과 상기 링 세그먼트 사이에 장착되어 수축하는 복원력에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 외측으로 당겨 간극을 소정값 이상으로 유지하는 한 쌍의 탄성복원장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 탄성복원장치는 일단이 상기 링 세그먼트에 결합되고 타단이 상기 베어링브라켓에 결합되는 장착축과, 상기 베어링브라켓에 결합부재에 의해 고정되고 상기 장착축이 통과하는 관통공이 형성된 스프링장착부재와, 일단이 상기 링 세그먼트에 결합되고 타단이 상기 스프링장착부재에 결합되며 상기 장착축 주위에 배치되는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 터빈 케이싱의 외주면에 장착되어 상기 액추에이터 링의 내주면을 지지하는 복수의 롤러베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  23. 외부 공기를 흡입하여 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기;
    터빈 케이싱 내부에 터빈 블레이드가 장착되며, 상기 연소기로부터 배출되는 연소 가스에 의해 상기 터빈 블레이드가 회전하는 터빈; 및
    상기 터빈 케이싱과 상기 터빈 블레이드 사이에 형성되는 팁 간극을 제어하는 팁 간극 제어장치를 포함하고,
    상기 팁 간극 제어장치는
    연소가스의 유동을 안내하는 터빈 케이싱;
    상기 터빈 케이싱의 외측에 회전가능하게 장착되는 액추에이터 링;
    상기 터빈 케이싱 내부에 회전가능하게 장착되는 복수의 터빈 블레이드;
    상기 복수의 터빈 블레이드의 선단부를 둘러싸고 그 선단부와 소정 간극을 갖도록 설치되는 복수의 링 세그먼트;
    일단부가 상기 복수의 링 세그먼트에 연결되고 타단부가 상기 터빈 케이싱의 외부까지 반경방향으로 연장되는 복수의 회전축;
    상기 액추에이터 링의 원주방향 회전운동에 따라 상기 회전축을 회전시키는 링크부재; 및
    상기 회전축의 내측 단부에 구비되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 링 세그먼트를 반경방향 내측으로 움직이는 푸셔부재를 포함하며,
    상기 복수의 링 세그먼트는 원주방향을 따라 배열되는 8개의 세그먼트부재에 각각 4~6개의 링 세그먼트가 장착되고,
    상기 푸셔부재는 각 세그먼트부재에 결합되며,
    상기 8개의 세그먼트부재 중 두 세그먼트부재의 원주방향 측면 사이에 장착되어 가스 누출을 방지하는 실 플레이트와,
    상기 두 세그먼트부재의 원주방향 측면 사이에 걸치도록 장착되어 두 세그먼트부재가 반경방향으로 동시에 움직이도록 하는 포지셔닝 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  24. 삭제
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