KR102358606B1 - Turbine blade and gas turbine including turbine blade - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터빈 블레이드 및 가스 터빈에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면에 의하면, 플랫폼부; 상기 플랫폼부의 반경 방향 내측 단부에 형성되는 루트부; 및 상기 플랫폼부의 반경 방향 외측 단부에 형성되는 에어포일부;를 포함하되, 상기 에어포일부는, 내부에 터빈 블레이드 냉각 유로가 형성되며, 반경 방향 외측 단부에 상기 터빈 블레이드 냉각 유로의 출구가 형성되는 블레이드 팁을 포함하고, 상기 블레이드 팁에는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드를 제공한다.The present invention relates to a turbine blade and a gas turbine, and according to one aspect of the present invention, a platform unit; a root portion formed at an inner end of the platform portion in a radial direction; and an airfoil portion formed at a radially outer end of the platform portion, wherein the airfoil portion has a turbine blade cooling passage formed therein, and an outlet of the turbine blade cooling passage is formed at the radially outer end of the airfoil portion It provides a turbine blade comprising a blade tip, the blade tip is characterized in that the projection is formed.

Description

터빈 블레이드 및 상기 터빈 블레이드를 포함하는 가스 터빈{TURBINE BLADE AND GAS TURBINE INCLUDING TURBINE BLADE}Turbine blades and a gas turbine comprising the turbine blades

본 발명은, 가스 터빈에 사용되는 터빈 블레이드에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 터빈 블레이드 냉각 유로를 고온의 연소 가스로부터 보호하기 위한 블레이드 팁 구조에 관한 것이다.The present invention relates to turbine blades used in gas turbines. More particularly, it relates to a blade tip structure for protecting a turbine blade cooling passage from hot combustion gases.

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.In general, a turbine is a machine that converts the energy of a fluid such as water, gas, steam, etc. into mechanical work, usually by planting several blades or blades on the circumference of a rotating body and blowing steam or gas thereto at high speed with impulse or reaction force. A turbo-type machine that rotates is called a turbine.

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.Examples of such turbines include a hydro turbine using the energy of high water, a steam turbine using the energy of steam, an air turbine using the energy of high-pressure compressed air, and a gas using the energy of high-temperature and high-pressure gas. turbines, etc.

이 중, 가스 터빈은 도 1에 도시된 바와 같이 압축기, 연소기, 터빈 및 로터를 포함한다.Among them, the gas turbine includes a compressor, a combustor, a turbine and a rotor as shown in FIG. 1 .

상기 압축기는 서로 교대로 배치되는 복수의 압축기 베인과 복수의 압축기 블레이드를 포함한다.The compressor includes a plurality of compressor vanes and a plurality of compressor blades arranged alternately with each other.

상기 연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소 가스를 생성한다.The combustor generates high-temperature and high-pressure combustion gas by supplying fuel to the compressed air compressed by the compressor and igniting it with a burner.

상기 터빈은 서로 교대로 배치되는 복수의 터빈 베인과 복수의 터빈 블레이드를 포함한다.The turbine includes a plurality of turbine vanes and a plurality of turbine blades arranged alternately with each other.

상기 로터는 상기 압축기, 상기 연소기 및 상기 터빈의 중심부를 관통하도록 형성되고, 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며, 일단부가 발전기의 구동축에 연결된다.The rotor is formed to pass through the central portions of the compressor, the combustor, and the turbine, both ends are rotatably supported by bearings, and one end is connected to a drive shaft of the generator.

그리고, 상기 로터는 상기 압축기 블레이드와 체결되는 복수의 압축기 디스크, 상기 터빈 블레이드와 체결되는 복수의 터빈 디스크 및 상기 터빈 디스크로부터 상기 압축기 디스크로 회전력을 전달하는 토크 튜브를 포함한다.In addition, the rotor includes a plurality of compressor disks coupled to the compressor blades, a plurality of turbine disks coupled to the turbine blades, and a torque tube for transmitting rotational force from the turbine disks to the compressor disks.

이러한 구성에 따른 가스 터빈은, 상기 압축기에서 압축된 공기가 상기 연소실에서 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소 가스로 변환되고, 이렇게 만들어진 연소 가스가 터빈 측으로 분사되며, 분사된 연소 가스가 상기 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성시키고, 상기 로터가 회전하게 된다.In the gas turbine according to this configuration, the compressed air in the compressor is mixed with fuel in the combustion chamber and is converted into high-temperature combustion gas by combustion, the combustion gas thus made is injected toward the turbine, and the injected combustion gas is the turbine blade. A rotational force is generated while passing, and the rotor rotates.

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.Since these gas turbines do not have a reciprocating mechanism such as a piston of a four-stroke engine, there is no mutual friction part such as a piston-cylinder, so the consumption of lubricant is extremely low. There are advantages.

한편, 터빈 블레이드에 있어서, 고온의 연소 가스가 터빈 블레이드에 직접 접촉하므로 터빈 블레이드 내부에 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로를 형성하여 터빈 블레이드를 냉각시키는 방법이 알려져 있다.On the other hand, in a turbine blade, a method of cooling the turbine blade by forming a cooling passage through which a cooling fluid flows inside the turbine blade is known because the combustion gas of high temperature directly contacts the turbine blade.

그러나, 이러한 종래의 터빈 블레이드에 있어서는, 고온의 연소 가스 일부가 냉각 유로 출구로 침투하는 문제점이 있었다.However, in such a conventional turbine blade, there is a problem that a part of the high-temperature combustion gas penetrates into the cooling passage outlet.

따라서, 본 발명은, 연소 가스가 터빈 블레이드 냉각 유로로 침투하는 것을 방지할 수 있는 터빈 블레이드 및 상기 터빈 블레이드를 포함하는 가스 터빈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a turbine blade capable of preventing infiltration of combustion gas into a turbine blade cooling passage, and a gas turbine including the turbine blade.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 플랫폼부; 상기 플랫폼부의 반경 방향 내측 단부에 형성되는 루트부; 및 상기 플랫폼부의 반경 방향 외측 단부에 형성되는 에어포일부;를 포함하되, 상기 에어포일부는, 내부에 터빈 블레이드 냉각 유로가 형성되며, 반경 방향 외측 단부에 상기 터빈 블레이드 냉각 유로의 출구가 형성되는 블레이드 팁을 포함하고, 상기 블레이드 팁에는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드가 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, the platform unit; a root portion formed at an inner end of the platform portion in a radial direction; and an airfoil portion formed at a radially outer end of the platform portion, wherein the airfoil portion has a turbine blade cooling passage formed therein, and an outlet of the turbine blade cooling passage is formed at the radially outer end of the airfoil portion A turbine blade is provided, comprising a blade tip, wherein the blade tip has a protrusion formed therein.

본 발명의 또 다른 일측면에 의하면, 디스크; 상기 디스크의 외주면에 방사상으로 장착되는 복수 개의 터빈 블레이드를 포함하고, 상기 터빈 블레이드는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 것을 특징으로 하는 로터가 제공된다.According to another aspect of the present invention, the disk; A rotor is provided, comprising a plurality of turbine blades radially mounted on an outer circumferential surface of the disk, the turbine blades according to any one of claims 1 to 13.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 하우징; 상기 하우징으로 유입되는 공기를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 공기에 연료를 혼합하고 점화하여 연소 가스를 생성하는 연소기; 및 상기 연소기로부터 생성된 연소 가스로부터 회전력을 얻어 상기 압축기를 회전시키는 터빈;을 포함하고, 상기 터빈은 상기 제14항에 따른 터빈 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈이 제공된다.According to another aspect of the present invention, the housing; a compressor for compressing the air introduced into the housing; a combustor that mixes fuel with the air compressed in the compressor and ignites to generate combustion gas; and a turbine for rotating the compressor by obtaining rotational force from the combustion gas generated from the combustor, wherein the turbine includes the turbine disk according to claim 14 .

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 돌출부에 의해서 냉각 유로로 유입되는 연소 가스를 최소화할 수 있고, 그에 따라서 터빈측 블레이드 단부의 열화를 최소화할 수 있다. 따라서, 제품의 수명을 향상시킬 수 있고 유지보수 주기도 연장할 수 있게 된다.According to the aspects of the present invention having the above configuration, it is possible to minimize the combustion gas flowing into the cooling passage by the protrusion, thereby minimizing the deterioration of the turbine-side blade end. Accordingly, the lifespan of the product can be improved and the maintenance cycle can be extended.

도 1은 가스 터빈을 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에서 가스 터빈 블레이드를 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 블레이드 팁 부분을 도시한 사시도,
도 4는 도 2의 블레이드 팁 부분을 다른 각도로 도시한 사시도,
도 5a 및 도 5b는 돌출부의 유무에 따른 고온 가스 침투 여부를 도시한 단면도,
도 6a는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,
도 6b는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 터빈 블레이드의 블레이드 팁을 도시한 단면도이다.
1 is a cross-sectional view of a gas turbine;
2 is a perspective view showing a gas turbine blade in a gas turbine according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a perspective view showing the blade tip portion of Figure 2;
Figure 4 is a perspective view showing the blade tip portion of Figure 2 from another angle;
5A and 5B are cross-sectional views showing whether hot gas penetrates according to the presence or absence of a protrusion;
Figure 6a is a cross-sectional view taken along line I-I of Figure 4;
Figure 6b is a sectional view taken along line II-II of Figure 4;
7A to 7C are cross-sectional views illustrating a blade tip of a gas turbine blade according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 의한 가스 터빈을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a gas turbine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 가스 터빈을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에서 가스 터빈 블레이드를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 블레이드 팁 부분을 도시한 사시도이고, 도 4는 도 2의 블레이드 팁 부분을 다른 각도로 도시한 사시도이고, 도 5a 및 도 5b는 돌출부의 유무에 따른 고온 가스 침투 여부를 도시한 단면도이고, 도 6a는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이고, 도 6b는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이며, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 터빈 블레이드의 블레이드 팁을 도시한 단면도이다.Figure 1 is a cross-sectional view showing a gas turbine, Figure 2 is a perspective view showing a gas turbine blade in a gas turbine according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view showing the blade tip portion of Figure 2, Figure 4 is a perspective view showing the blade tip portion of FIG. 2 at a different angle, FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views showing whether hot gas penetrates according to the presence or absence of a protrusion, and FIG. 6A is a cross-sectional view taken along line I-I of FIG. , FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 4, and FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views illustrating a blade tip of a gas turbine blade according to another embodiment of the present invention.

첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈은, 하우징(100), 상기 하우징(100)의 내부에 회전 가능하게 구비되는 로터(600), 상기 로터(600)로부터 회전력을 전달받아 상기 하우징(100)으로 유입되는 공기를 압축하는 압축기(200), 상기 압축기(200)에서 압축된 공기에 연료를 혼합하고 점화하여 연소 가스를 생성하는 연소기(400), 상기 연소기(400)로부터 생성된 연소 가스로부터 회전력을 얻어 상기 로터(600)를 회전시키는 터빈(500), 발전을 위해 상기 로터(600)에 연동되는 발전기 및 상기 터빈(500)을 통과한 연소 가스를 배출하는 디퓨저를 포함할 수 있다.1 , the gas turbine according to an embodiment of the present invention includes a housing 100 , a rotor 600 rotatably provided in the housing 100 , and rotational force from the rotor 600 . Compressor 200 that receives and compresses air flowing into the housing 100, a combustor 400 that mixes fuel with the compressed air in the compressor 200 and ignites to generate combustion gas, the combustor 400 ) to obtain rotational force from the combustion gas generated from the turbine 500 for rotating the rotor 600 , a generator interlocked with the rotor 600 for power generation, and a diffuser for discharging the combustion gas passing through the turbine 500 . may include

상기 하우징(100)은, 상기 압축기(200)가 수용되는 압축기 하우징(110), 상기 연소기(400)가 수용되는 연소기 하우징(120) 및 상기 터빈(500)이 수용되는 터빈 하우징(130)을 포함할 수 있다.The housing 100 includes a compressor housing 110 in which the compressor 200 is accommodated, a combustor housing 120 in which the combustor 400 is accommodated, and a turbine housing 130 in which the turbine 500 is accommodated. can do.

여기서, 상기 압축기 하우징(110), 상기 연소기 하우징(120) 및 상기 터빈 하우징(130)은 유체 흐름 방향 상 상류 측으로부터 하류 측으로 순차적으로 배열될 수 있다.Here, the compressor housing 110 , the combustor housing 120 , and the turbine housing 130 may be sequentially arranged from an upstream side to a downstream side in a fluid flow direction.

상기 로터(600)는, 상기 압축기 하우징(110)에 수용되는 압축기 디스크(610), 상기 터빈 하우징(130)에 수용되는 터빈 디스크(630) 및 상기 연소기 하우징(120)에 수용되고 상기 압축기 디스크(610)와 상기 터빈 디스크(630)를 연결하는 토크 튜브(620), 상기 압축기 디스크(610), 상기 토크 튜브(620) 및 상기 터빈 디스크(630)를 체결하는 타이 로드(640)와 고정 너트(650)를 포함할 수 있다.The rotor 600 includes a compressor disk 610 accommodated in the compressor housing 110 , a turbine disk 630 accommodated in the turbine housing 130 , and the compressor disk 630 accommodated in the combustor housing 120 . A torque tube 620 connecting 610 and the turbine disk 630, the compressor disk 610, a tie rod 640 and a fixing nut for fastening the torque tube 620 and the turbine disk 630 ( 650) may be included.

상기 압축기 디스크(610)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 디스크(610)는 상기 로터의 축 방향을 따라 배열될 수 있다. 즉, 상기 압축기 디스크(610)는 다단으로 형성될 수 있다.The compressor disk 610 may be formed in plurality, and the plurality of the compressor disks 610 may be arranged along the axial direction of the rotor. That is, the compressor disk 610 may be formed in multiple stages.

그리고, 각 압축기 디스크(610)는 대략 원판형으로 형성되고, 외주부에 후술할 압축기 블레이드(210)와 결합되는 압축기 디스크 슬롯이 형성될 수 있다.In addition, each compressor disk 610 may be formed in a substantially disk shape, and a compressor disk slot coupled to a compressor blade 210 to be described later may be formed on an outer periphery thereof.

상기 압축기 디스크 슬롯은, 후술할 압축기 블레이드(210)가 그 압축기 디스크 슬롯으로부터 상기 로터의 회전 반경 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록, 전나무(fir-tree) 형태로 형성될 수 있다.The compressor disk slot may be formed in a fir-tree shape to prevent the compressor blade 210, which will be described later, from being separated from the compressor disk slot in the rotational radial direction of the rotor.

여기서, 상기 압축기 디스크(610)와 후술할 압축기 블레이드(210)는 통상적으로 탄젠셜 타입(tangential type) 또는 액셜 타입(axial type)으로 결합되는데, 본 실시예의 경우 액셜 타입으로 결합되도록 형성된다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 압축기 디스크 슬롯은 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 디스크 슬롯은 상기 압축기 디스크(610)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배열될 수 있다.Here, the compressor disk 610 and the compressor blade 210 to be described later are typically coupled to each other in a tangential type or an axial type, but in this embodiment, they are formed to be coupled in an axial type. Accordingly, the plurality of compressor disk slots according to the present embodiment may be formed, and the plurality of compressor disk slots may be radially arranged along the circumferential direction of the compressor disk 610 .

상기 터빈 디스크(630)는 상기 압축기 디스크(610)와 유사하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 터빈 디스크(630)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 디스크(630)는 상기 로터의 축 방향을 따라 배열될 수 있다. 즉, 상기 터빈 디스크(630)는 다단으로 형성될 수 있다.The turbine disk 630 may be formed similarly to the compressor disk 610 . That is, the turbine disk 630 may be formed in plurality, and the plurality of turbine disks 630 may be arranged along the axial direction of the rotor. That is, the turbine disk 630 may be formed in multiple stages.

그리고, 각 터빈 디스크는 대략 원판형으로 형성되고, 외주부에 후술할 터빈 블레이드(700)와 결합되는 터빈 디스크 슬롯이 형성될 수 있다.In addition, each turbine disk is formed in a substantially disk shape, and a turbine disk slot coupled to a turbine blade 700 to be described later may be formed on the outer periphery.

상기 터빈 디스크 슬롯은, 후술할 터빈 블레이드(700)가 그 터빈 디스크 슬롯으로부터 상기 로터의 회전 반경 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록, 전나무 형태로 형성될 수 있다.The turbine disk slot may be formed in the shape of a fir tree to prevent the turbine blade 700, which will be described later, from being separated from the turbine disk slot in the rotational radial direction of the rotor.

여기서, 상기 터빈 디스크(630)와 후술할 터빈 블레이드(700)는 통상적으로 탄젠셜 타입(tangential type) 또는 액셜 타입(axial type)으로 결합되는데, 본 실시예의 경우 액셜 타입으로 결합되도록 형성된다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 터빈 디스크 슬롯은 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 디스크 슬롯은 상기 터빈 디스크(630)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배열될 수 있다.Here, the turbine disk 630 and the turbine blade 700 to be described later are typically coupled to each other in a tangential type or an axial type, but in this embodiment, they are formed to be coupled in an axial type. Accordingly, the turbine disk slot according to this embodiment is formed in plurality, the plurality of the turbine disk slot may be radially arranged along the circumferential direction of the turbine disk (630).

상기 토크 튜브(620)는 상기 터빈 디스크(630)의 회전력을 상기 압축기 디스크(610)로 전달하는 토크 전달 부재로서, 일단부가 복수의 상기 압축기 디스크(610) 중 공기의 유동 방향 상 최하류 단에 위치되는 압축기 디스크와 체결되고, 타단부가 복수의 상기 터빈 디스크(630) 중 연소 가스의 유동 방향 상 최상류 단에 위치되는 터빈 디스크와 체결될 수 있다. 여기서, 상기 토크 튜브(620)의 일단부와 타단부 각각에는 돌기가 형성되고, 상기 압축기 디스크(610)와 상기 터빈 디스크(630) 각각에는 상기 돌기와 치합되는 홈이 형성되어, 상기 토크 튜브(620)가 상기 압축기 디스크(610) 및 상기 터빈 디스크(630)에 대해 상대 회전이 방지될 수 있다.The torque tube 620 is a torque transmission member that transmits the rotational force of the turbine disk 630 to the compressor disk 610 , and has one end at the most downstream end in the air flow direction among the plurality of compressor disks 610 . It may be engaged with the located compressor disk, and the other end may be engaged with the turbine disk located at the most upstream end in the flow direction of the combustion gas among the plurality of turbine disks 630 . Here, a protrusion is formed on each of one end and the other end of the torque tube 620 , and a groove meshing with the protrusion is formed in each of the compressor disk 610 and the turbine disk 630 , the torque tube 620 . ) may be prevented from rotating relative to the compressor disk 610 and the turbine disk 630 .

그리고, 상기 토크 튜브(620)는, 상기 압축기(200)로부터 공급되는 공기가 그 토크 튜브를 통과하여 상기 터빈(500)으로 유동 가능하도록, 중공형의 실린더 형태로 형성될 수 있다.In addition, the torque tube 620 may be formed in a hollow cylinder shape so that air supplied from the compressor 200 may flow to the turbine 500 through the torque tube.

그리고, 상기 토크 튜브(620)는 장기간 지속적으로 운전되는 가스 터빈의 특성상 변형 및 뒤틀림 등에 강하게 형성되고, 용이한 유지 보수를 위해 조립 및 해체가 용이하게 형성될 수 있다.In addition, the torque tube 620 is strongly formed in deformation and distortion due to the characteristics of a gas turbine continuously operated for a long period of time, and can be easily assembled and disassembled for easy maintenance.

상기 타이 로드(640)는 복수의 상기 압축기 디스크(610), 상기 토크 튜브(620) 및 복수의 상기 터빈 디스크(630)를 관통하도록 형성되고, 일단부가 복수의 상기 압축기 디스크(610) 중 공기의 유동 방향 상 최상류 단에 위치되는 압축기 디스크 내에 체결되고, 타단부가 복수의 상기 터빈 디스크(630) 중 연소 가스의 유동 방향 상 최하류 단에 위치되는 터빈 디스크를 기준으로 상기 압축기(200)의 반대측으로 돌출되고 상기 고정 너트(650)와 체결될 수 있다.The tie rod 640 is formed to pass through the plurality of compressor disks 610 , the torque tube 620 and the plurality of turbine disks 630 , and one end of the plurality of compressor disks 610 of air It is fastened in the compressor disk located at the most upstream end in the flow direction, and the other end is opposite to the compressor 200 with respect to the turbine disk located at the most downstream end in the flow direction of the combustion gas among the plurality of turbine disks 630 . may protrude and be fastened to the fixing nut 650 .

여기서, 상기 고정 너트(650)는 상기 최하류 단에 위치되는 터빈 디스크를 상기 압축기(200) 측으로 가압하고, 상기 최상류 단에 위치되는 압축기 디스크와 상기 최하류 단에 위치되는 터빈 디스크 사이 간격이 감소됨에 따라, 복수의 상기 압축기 디스크(610), 상기 토크 튜브(620) 및 복수의 상기 터빈 디스크(630)가 상기 로터의 축 방향으로 압축될 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 압축기 디스크(610), 상기 토크 튜브(620) 및 복수의 상기 터빈 디스크(630)의 축 방향 이동 및 상대 회전이 방지될 수 있다.Here, the fixing nut 650 presses the turbine disk located at the most downstream end toward the compressor 200, and the interval between the compressor disk located at the most upstream end and the turbine disk located at the most downstream end is reduced. Accordingly, the plurality of compressor disks 610 , the torque tube 620 , and the plurality of turbine disks 630 may be compressed in the axial direction of the rotor. Accordingly, axial movement and relative rotation of the plurality of compressor disks 610 , the torque tube 620 and the plurality of turbine disks 630 may be prevented.

한편, 본 실시예의 경우 하나의 상기 타이 로드(640)가 복수의 상기 압축기 디스크(610), 상기 토크 튜브(620) 및 복수의 상기 터빈 디스크(630)의 중심부를 관통하도록 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 압축기(200) 측과 터빈(500) 측에 각각 별도의 타이 로드가 구비될 수도 있고, 복수의 타이 로드가 원주 방향을 따라 방사상으로 배치될 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.Meanwhile, in the present embodiment, one tie rod 640 is formed to pass through the central portions of the plurality of compressor disks 610 , the torque tube 620 and the plurality of turbine disks 630 , but is limited thereto. it is not That is, separate tie rods may be provided on the compressor 200 side and the turbine 500 side, respectively, and a plurality of tie rods may be radially disposed along the circumferential direction, and a mixture thereof may be used.

이러한 구성에 따른 상기 로터는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고, 일단부가 상기 발전기의 구동축에 연결될 수 있다.Both ends of the rotor according to this configuration may be rotatably supported by bearings, and one end may be connected to the drive shaft of the generator.

상기 압축기(200)는, 상기 로터와 함께 회전되는 압축기 블레이드(210) 및 상기 압축기 블레이드(210)로 유입되는 공기의 흐름을 정렬하도록 상기 하우징(100)에 고정 설치되는 압축기 베인(220)을 포함할 수 있다.The compressor 200 includes a compressor blade 210 that rotates together with the rotor and a compressor vane 220 that is fixedly installed in the housing 100 to align the flow of air flowing into the compressor blade 210 . can do.

상기 압축기 블레이드(210)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 블레이드(210)는 상기 로터의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성되고, 복수의 상기 압축기 블레이드(210)는 각 단마다 상기 로터의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.The compressor blades 210 are formed in plurality, the plurality of compressor blades 210 are formed in a plurality of stages along the axial direction of the rotor, and the plurality of compressor blades 210 rotate at each stage of the rotor. It may be formed radially along the direction.

그리고, 각 압축기 블레이드(210)는, 판형의 압축기 블레이드 플랫폼부, 상기 압축기 블레이드 플랫폼부로부터 상기 로터의 회전 반경 방향 상 구심 측으로 연장되는 압축기 블레이드 루트부 및 상기 압축기 블레이드 플랫폼부로부터 상기 로터의 회전 반경 방향 상 원심 측으로 연장되는 압축기 블레이드 에어 포일부를 포함할 수 있다.In addition, each compressor blade 210 includes a plate-shaped compressor blade platform portion, a compressor blade root portion extending from the compressor blade platform portion to a centripetal side in a rotational radial direction of the rotor, and a rotation radius of the rotor from the compressor blade platform portion It may include a compressor blade airfoil portion extending in a direction distal to the centrifugal side.

상기 압축기 블레이드 플랫폼부는 이웃하는 압축기 블레이드 플랫폼부와 접하며 상기 압축기 블레이드 에어 포일부 사이 간격을 유지시키는 역할을 할 수 있다.The compressor blade platform unit may be in contact with a neighboring compressor blade platform unit and may serve to maintain a gap between the compressor blade airfoil units.

상기 압축기 블레이드 루트부는 전술한 바와 같이 상기 압축기 디스크 슬롯에 상기 로터의 축 방향을 따라 삽입되는 소위 액셜 타입 형태로 형성될 수 있다.As described above, the compressor blade root portion may be formed in a so-called axial type to be inserted into the compressor disk slot along the axial direction of the rotor.

그리고, 상기 압축기 블레이드 루트부는 상기 압축기 디스크 슬롯에 대응되도록 전나무 형태로 형성될 수 있다.In addition, the compressor blade root portion may be formed in a fir tree shape to correspond to the compressor disk slot.

여기서, 본 실시예의 경우 상기 압축기 블레이드 루트부와 상기 압축기 디스크 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 블레이드(210)를 상기 압축기 디스크(610)에 체결할 수 있다.Here, in the present embodiment, the compressor blade root and the compressor disk slot are formed in a fir tree shape, but are not limited thereto and may be formed in a dovetail shape or the like. Alternatively, the compressor blade 210 may be fastened to the compressor disk 610 using another fastening device other than the above type, for example, a fastener such as a key or bolt.

그리고, 상기 압축기 블레이드 루트부와 상기 압축기 디스크 슬롯은, 상기 압축기 블레이드 루트부와 상기 압축기 디스크 슬롯이 용이하게 체결 가능하도록, 상기 압축기 디스크 슬롯이 상기 압축기 블레이드 루트부보다 크게 형성되고, 결합된 상태에서 상기 압축기 블레이드 루트부와 상기 압축기 디스크 슬롯 사이에 터빈 팁 클리어런스가 형성될 수 있다.The compressor blade root portion and the compressor disk slot are formed to be larger than the compressor blade root portion so that the compressor blade root portion and the compressor disk slot can be easily coupled to each other. A turbine tip clearance may be formed between the compressor blade root and the compressor disk slot.

그리고, 별도로 도시하지는 않았으나, 상기 압축기 블레이드 루트부와 상기 압축기 디스크 슬롯은 별도의 핀에 의해 고정되어, 상기 압축기 블레이드 루트부가 상기 압축기 디스크 슬롯으로부터 상기 로터의 축 방향으로 이탈되는 것이 방지될 수 있다.In addition, although not shown separately, the compressor blade root portion and the compressor disk slot are fixed by separate pins, so that the compressor blade root portion is prevented from being separated from the compressor disk slot in the axial direction of the rotor.

상기 압축기 블레이드 에어 포일부는 가스 터빈 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성되고, 공기의 유동 방향 상 상류 측에 위치되어 공기가 입사되는 압축기 블레이드 에어 포일부 리딩 에지(leading edge) 및 공기의 유동 방향 상 하류 측에 위치되어 공기가 출사되는 압축기 블레이드 에어 포일부 트레일링 에지(trailing edge)를 포함할 수 있다.The compressor blade airfoil part is formed to have an airfoil optimized according to the gas turbine specifications, and is located on the upstream side in the air flow direction to enter the compressor blade airfoil part leading edge (leading edge) and the air flow direction The compressor blade airfoil portion may include a trailing edge positioned on the upstream and downstream side from which air is emitted.

상기 압축기 베인(220)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 압축기 베인(220)은 상기 로터의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 압축기 베인(220)과 상기 압축기 블레이드(210)는 공기 유동 방향을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다.The compressor vanes 220 may be formed in plurality, and the plurality of compressor vanes 220 may be formed in a plurality of stages along the axial direction of the rotor. Here, the compressor vane 220 and the compressor blade 210 may be alternately arranged along the air flow direction.

그리고, 복수의 상기 압축기 베인(220)은 각 단마다 상기 로터의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.In addition, the plurality of compressor vanes 220 may be formed radially along the rotation direction of the rotor at each stage.

그리고, 각 압축기 베인(220)은, 상기 로터의 회전 방향을 따라 환형으로 형성되는 압축기 베인 플랫폼부 및 상기 압축기 베인 플랫폼부로부터 상기 로터의 회전 반경 방향으로 연장되는 압축기 베인 에어 포일부를 포함할 수 있다.In addition, each compressor vane 220 may include a compressor vane platform part formed in an annular shape along the rotational direction of the rotor and a compressor vane airfoil part extending from the compressor vane platform part in the rotational radial direction of the rotor. have.

상기 압축기 베인 플랫폼부는, 상기 압축기 베인 에어 포일부의 익근부에 형성되고 상기 압축기 하우징(110)에 체결되는 루트 측 압축기 베인 플랫폼부 및 상기 압축기 베인 에어 포일부의 익단부에 형성되고 상기 로터에 대향되는 팁 측 압축기 베인 플랫폼부를 포함할 수 있다.The compressor vane platform part is formed in the proximal part of the compressor vane airfoil part and is formed in the root side compressor vane platform part which is fastened to the compressor housing 110 and the compressor vane airfoil part is formed in the tip part and faces the rotor. It may include a tip side compressor vane platform part.

여기서, 본 실시예에 따른 상기 압축기 베인 플랫폼부는 상기 압축기 베인 에어 포일부의 익근부 뿐만 아니라 익단부를 지지함으로써 상기 압축기 베인 에어 포일부를 더욱 안정적으로 지지하기 위해 상기 루트 측 압축기 베인 플랫폼부 및 상기 팁 측 압축기 베인 플랫폼부를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 압축기 베인 플랫폼부는 상기 루트 측 압축기 베인 플랫폼부를 포함하여 상기 압축기 베인 에어 포일부의 익근부만 지지하도록 형성될 수도 있다.Here, the compressor vane platform unit according to the present embodiment supports the root side compressor vane platform unit and the compressor vane airfoil unit in order to more stably support the compressor vane airfoil unit by supporting not only the blade part but also the tip part of the compressor vane airfoil part. including, but not limited to, a tip side compressor vane platform portion. That is, the compressor vane platform portion may be formed to support only the blade portion of the compressor vane airfoil portion including the root-side compressor vane platform portion.

한편, 각 압축기 베인(220)은 상기 루트 측 압축기 베인 플랫폼부와 상기 압축기 하우징을 체결시키는 압축기 베인 루트부를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, each compressor vane 220 may further include a compressor vane root portion coupling the root-side compressor vane platform portion and the compressor housing.

상기 압축기 베인 에어 포일부는 가스 터빈 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성되고, 공기의 유동 방향 상 상류 측에 위치되어 공기가 입사되는 압축기 베인 에어 포일부 리딩 에지 및 공기의 유동 방향 상 하류 측에 위치되어 공기가 출사되는 압축기 베인 에어 포일부 트레일링 에지를 포함할 수 있다.The compressor vane airfoil part is formed to have an airfoil optimized according to the gas turbine specifications, and is located on the upstream side in the air flow direction, and the leading edge of the compressor vane airfoil part into which air is incident and the air flow direction upstream side The compressor vane airfoil portion may include a trailing edge positioned and from which air exits.

상기 연소기(400)는 상기 압축기(200)로부터 유입되는 공기를 연료와 혼합 및 연소시켜 높은 에너지의 고온 고압 연소 가스를 만들어 내며, 등압 연소 과정으로 상기 연소기(400) 및 상기 터빈(500)이 견딜 수 있는 내열 한도까지 연소 가스 온도를 높이도록 형성될 수 있다.The combustor 400 mixes and combusts the air flowing in from the compressor 200 with fuel to produce high-energy, high-temperature, high-pressure combustion gas, and the combustor 400 and the turbine 500 withstand the isostatic combustion process. It can be configured to raise the combustion gas temperature to the limit of possible heat resistance.

구체적으로, 상기 연소기(400)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 연소기(400)는 상기 연소기 하우징(120)에 상기 로터의 회전 방향을 따라 배열될 수 있다.Specifically, the combustor 400 may be formed in plurality, and the plurality of combustors 400 may be arranged in the combustor housing 120 along the rotational direction of the rotor.

그리고, 각 연소기(400)는, 상기 압축기(200)에서 압축된 공기가 유입되는 라이너, 상기 라이너에 유입되는 공기에 연료를 분사하고 연소시키는 버너 및 상기 버너에서 생성되는 연소 가스를 상기 터빈(500)으로 안내하는 트랜지션 피스를 포함할 수 있다.In addition, each combustor 400 includes a liner into which the air compressed by the compressor 200 flows, a burner that injects fuel into the air flowing into the liner and burns it, and a combustion gas generated from the burner into the turbine 500 . ) may include a transition piece to guide.

상기 라이너는, 연소실을 형성하는 화염통 및 상기 화염통을 감싸면서 환형 공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다.The liner may include a flame barrel forming a combustion chamber and a flow sleeve enclosing the flame barrel to form an annular space.

상기 버너는, 상기 연소실로 유입되는 공기에 연료를 분사하도록 상기 라이너의 전단 측에 형성되는 연료 분사 노즐 및 상기 연소실에서 혼합된 공기와 연료가 착화되도록 상기 라이너의 벽부에 형성되는 점화 플러그를 포함할 수 있다.The burner may include a fuel injection nozzle formed on a front side of the liner to inject fuel into the air flowing into the combustion chamber, and a spark plug formed on a wall portion of the liner to ignite the fuel and air mixed in the combustion chamber. can

상기 트랜지션 피스는 연소 가스의 높은 온도에 의해 손상되지 않도록 그 트랜지션 피스의 외벽부가 상기 압축기(200)로부터 공급되는 공기에 의해 냉각되도록 형성될 수 있다.The transition piece may be formed so that an outer wall of the transition piece is cooled by the air supplied from the compressor 200 so as not to be damaged by the high temperature of the combustion gas.

즉, 상기 트랜지션 피스에는 공기를 내부로 분사하기 위한 냉각 홀이 형성되고, 공기가 그 냉각 홀을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킬 수 있다.That is, a cooling hole for injecting air into the transition piece is formed, and the air can cool the main body therein through the cooling hole.

한편, 상기 트랜지션 피스를 냉각시킨 공기는 상기 라이너의 환형 공간으로 유동되고, 상기 라이너의 외벽에는 상기 플로우 슬리브의 외부에서 공기가 상기 플로우 슬리브에 마련되는 냉각 홀을 통해 냉각 공기로 제공되어 충돌할 수 있다.On the other hand, the air that has cooled the transition piece flows into the annular space of the liner, and on the outer wall of the liner, air from the outside of the flow sleeve is provided as cooling air through a cooling hole provided in the flow sleeve to collide have.

여기서, 별도로 도시하지는 않았으나, 상기 압축기(200)와 상기 연소기(400) 사이에는 상기 연소기(400)로 유입되는 공기의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위해 안내깃 역할을 하는 디스월러(desworler)가 형성될 수 있다.Here, although not shown separately, between the compressor 200 and the combustor 400, there is a deworler serving as a guide blade to adjust the flow angle of the air flowing into the combustor 400 to the design flow angle. can be formed.

상기 터빈(500)은 상기 압축기(200)와 유사하게 형성될 수 있다.The turbine 500 may be formed similarly to the compressor 200 .

즉, 상기 터빈(500)은, 상기 로터와 함께 회전되는 터빈 블레이드(700) 및 상기 터빈 블레이드(700)로 유입되는 공기의 흐름을 정렬하도록 상기 하우징(100)에 고정 설치되는 터빈 베인(520)을 포함할 수 있다.That is, the turbine 500 is a turbine blade 700 rotated together with the rotor and a turbine vane 520 fixedly installed in the housing 100 to align the flow of air introduced into the turbine blade 700 . may include

상기 터빈 블레이드(700)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 블레이드(700)는 상기 로터의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성되고, 복수의 상기 터빈 블레이드(700)는 각 단마다 상기 로터의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.The turbine blades 700 are formed in plurality, the plurality of the turbine blades 700 are formed in a plurality of stages along the axial direction of the rotor, and the plurality of the turbine blades 700 rotates the rotor at each stage. It may be formed radially along the direction.

그리고, 각 터빈 블레이드(700)는, 판형의 터빈 블레이드 플랫폼부, 상기 터빈 블레이드 플랫폼부로부터 상기 로터의 회전 반경 방향 상 구심 측으로 연장되는 터빈 블레이드 루트부 및 상기 터빈 블레이드 플랫폼부로부터 상기 로터의 회전 반경 방향 상 원심 측으로 연장되는 터빈 블레이드 에어포일부를 포함할 수 있다.In addition, each turbine blade 700 includes a plate-shaped turbine blade platform portion, a turbine blade root portion extending from the turbine blade platform portion to a centripetal side in a rotational radial direction of the rotor, and a rotation radius of the rotor from the turbine blade platform portion It may include a turbine blade airfoil portion extending distally in a direction.

상기 터빈 블레이드 플랫폼부는 이웃하는 터빈 블레이드 플랫폼부와 접하며 상기 터빈 블레이드 에어포일부 사이 간격을 유지시키는 역할을 할 수 있다.The turbine blade platform unit may be in contact with the neighboring turbine blade platform unit and serve to maintain a gap between the turbine blade airfoil units.

상기 터빈 블레이드 루트부는 전술한 바와 같이 상기 터빈 디스크 슬롯에 상기 로터의 축 방향을 따라 삽입되는 소위 액셜 타입 형태로 형성될 수 있다.As described above, the turbine blade root portion may be formed in a so-called axial type to be inserted into the turbine disk slot along the axial direction of the rotor.

그리고, 상기 터빈 블레이드 루트부는 상기 터빈 디스크 슬롯에 대응되도록 전나무 형태로 형성될 수 있다.And, the turbine blade root portion may be formed in the shape of a fir tree to correspond to the turbine disk slot.

여기서, 본 실시예의 경우 상기 터빈 블레이드 루트부와 상기 터빈 디스크 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 터빈 블레이드(700)를 상기 터빈 디스크(630)에 체결할 수 있다.Here, in the present embodiment, the turbine blade root portion and the turbine disk slot are formed in a fir tree shape, but are not limited thereto and may be formed in a dovetail shape or the like. Alternatively, the turbine blade 700 may be fastened to the turbine disk 630 using a fastener other than the above type, for example, a key or a fastener such as a bolt.

그리고, 상기 터빈 블레이드 루트부와 상기 터빈 디스크 슬롯은, 상기 터빈 블레이드 루트부와 상기 터빈 디스크 슬롯이 용이하게 체결 가능하도록, 상기 터빈 디스크 슬롯이 상기 터빈 블레이드 루트부보다 크게 형성되고, 결합된 상태에서 상기 터빈 블레이드 루트부와 상기 터빈 디스크 슬롯 사이에 간극이 형성될 수 있다.And, the turbine blade root portion and the turbine disk slot, the turbine disk slot is formed larger than the turbine blade root portion so that the turbine blade root portion and the turbine disk slot can be easily fastened, in a coupled state A gap may be formed between the turbine blade root and the turbine disk slot.

그리고, 별도로 도시하지는 않았으나, 상기 터빈 블레이드 루트부와 상기 터빈 디스크 슬롯은 별도의 핀에 의해 고정되어, 상기 터빈 블레이드 루트부가 상기 터빈 디스크 슬롯으로부터 상기 로터의 축 방향으로 이탈되는 것이 방지될 수 있다.And, although not shown separately, the turbine blade root portion and the turbine disk slot are fixed by separate pins, so that the turbine blade root portion is prevented from being separated from the turbine disk slot in the axial direction of the rotor.

상기 터빈 블레이드 에어포일부는 가스 터빈 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성되고, 연소 가스의 유동 방향 상 상류 측에 위치되어 연소 가스가 입사되는 터빈 블레이드 에어포일부 리딩 엣지 및 연소 가스의 유동 방향 상 하류 측에 위치되어 연소 가스가 출사되는 터빈 블레이드 에어포일부 트레일링 엣지를 포함할 수 있다.The turbine blade airfoil part is formed to have an airfoil optimized according to the gas turbine specification, and is located on the upstream side in the flow direction of the combustion gas so that the leading edge of the turbine blade airfoil part into which the combustion gas is incident and the combustion gas flow direction It may include a turbine blade airfoil portion trailing edge positioned on the downstream side from which combustion gases are emitted.

상기 터빈 베인(520)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 터빈 베인(520)은 상기 로터의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 터빈 베인(520)과 상기 터빈 블레이드(700)는 공기 유동 방향을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다.The turbine vane 520 may be formed in plurality, and the plurality of turbine vanes 520 may be formed in a plurality of stages along the axial direction of the rotor. Here, the turbine vane 520 and the turbine blade 700 may be alternately arranged with each other along the air flow direction.

그리고, 복수의 상기 터빈 베인(520)은 각 단마다 상기 로터의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.In addition, the plurality of turbine vanes 520 may be radially formed along the rotational direction of the rotor at each stage.

그리고, 각 터빈 베인(520)은, 상기 로터의 회전 방향을 따라 환형으로 형성되는 터빈 베인 플랫폼부 및 상기 터빈 베인 플랫폼부로부터 상기 로터의 회전 반경 방향으로 연장되는 터빈 베인 에어포일부를 포함할 수 있다.In addition, each turbine vane 520 may include a turbine vane platform portion formed in an annular shape along the rotational direction of the rotor and a turbine vane airfoil portion extending from the turbine vane platform portion in the rotational radial direction of the rotor. have.

상기 터빈 베인 플랫폼부는, 상기 터빈 베인 에어포일부의 익근부에 형성되고 상기 터빈 하우징(130)에 체결되는 루트 측 터빈 베인 플랫폼부 및 상기 터빈 베인 에어포일부의 익단부에 형성되고 상기 로터에 대향되는 팁 측 터빈 베인 플랫폼부를 포함할 수 있다.The turbine vane platform part is formed at the tip of the turbine vane airfoil part and is formed at the tip end of the turbine vane airfoil part and the root-side turbine vane platform part which is fastened to the turbine housing 130 and faces the rotor. It may include a tip side turbine vane platform part.

여기서, 본 실시예에 따른 상기 터빈 베인 플랫폼부는 상기 터빈 베인 에어포일부의 익근부 뿐만 아니라 익단부를 지지함으로써 상기 터빈 베인 에어포일부를 더욱 안정적으로 지지하기 위해 상기 루트 측 터빈 베인 플랫폼부 및 상기 팁 측 터빈 베인 플랫폼부를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 터빈 베인 플랫폼부는 상기 루트 측 터빈 베인 플랫폼부를 포함하여 상기 터빈 베인 에어포일부의 익근부만 지지하도록 형성될 수도 있다.Here, the turbine vane platform part according to this embodiment supports the root side turbine vane platform part and the turbine vane airfoil part to more stably support the turbine vane airfoil part by supporting not only the blade part but also the tip part of the turbine vane airfoil part. including, but not limited to, a tip side turbine vane platform portion. That is, the turbine vane platform portion may be formed to support only the blade portion of the turbine vane airfoil portion including the root-side turbine vane platform portion.

한편, 각 터빈 베인(520)은 상기 루트 측 터빈 베인 플랫폼부와 상기 터빈 하우징(130)을 체결시키는 터빈 베인 루트부를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, each turbine vane 520 may further include a turbine vane root for coupling the root-side turbine vane platform and the turbine housing 130 .

상기 터빈 베인 에어포일부는 가스 터빈 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성되고, 연소 가스의 유동 방향 상 상류 측에 위치되어 연소 가스가 입사되는 터빈 베인 에어포일부 리딩 에지 및 연소 가스의 유동 방향 상 하류 측에 위치되어 연소 가스가 출사되는 터빈 베인 에어포일부 트레일링 에지를 포함할 수 있다.The turbine vane airfoil part is formed to have an airfoil optimized according to gas turbine specifications, and is located on the upstream side in the flow direction of the combustion gas, so that the leading edge of the turbine vane airfoil part into which the combustion gas is incident and on the flow direction of the combustion gas It may include a turbine vane airfoil portion trailing edge located on the downstream side from which combustion gases are emitted.

여기서, 상기 터빈(500)은 상기 압축기(200)와 달리 고온 고압의 연소 가스와 접촉하므로, 열화 등의 손상을 방지하기 위한 냉각 수단을 필요로 한다.Here, the turbine 500, unlike the compressor 200, comes in contact with high-temperature and high-pressure combustion gas, and thus requires a cooling means for preventing damage such as deterioration.

이에 따라, 본 실시예에 따른 가스 터빈은, 상기 압축기(200)의 일부 개소에서 압축된 공기를 추기하여 상기 터빈(500)으로 공급하는 냉각 유로를 더 포함할 수 있다. 여기서, 이하에서는 상기 냉각 유로의 공기를 냉각 유체라 지칭하겠다.Accordingly, the gas turbine according to the present embodiment may further include a cooling passage for extracting compressed air from a portion of the compressor 200 and supplying it to the turbine 500 . Hereinafter, the air in the cooling passage will be referred to as a cooling fluid.

상기 냉각 유로는 상기 하우징(100)의 외부에서 연장되거나(외부 유로), 상기 로터의 내부를 관통하여 연장될 수 있고(내부 유로), 외부 유로 및 내부 유로를 모두 사용할 수도 있다.The cooling flow path may extend from the outside of the housing 100 (external flow path), extend through the inside of the rotor (internal flow path), or both an external flow path and an internal flow path may be used.

그리고, 상기 냉각 유로는 상기 터빈 블레이드(700)의 내부에 형성되는 터빈 블레이드 냉각 유로와 연통되어, 상기 터빈 블레이드(700)가 냉각 유체에 의해 냉각될 수 있다.In addition, the cooling passage communicates with a turbine blade cooling passage formed inside the turbine blade 700 , so that the turbine blade 700 may be cooled by the cooling fluid.

그리고, 상기 터빈 블레이드 냉각 유로는 상기 터빈 블레이드(700)의 표면에 형성되는 터빈 블레이드 필름 쿨링 홀과 연통되어, 냉각 유체가 상기 터빈 블레이드(700)의 표면에 공급됨으로써, 상기 터빈 블레이드(700)가 냉각 공기에 의해 소위 막 냉각될 수 있다.In addition, the turbine blade cooling passage communicates with a turbine blade film cooling hole formed on the surface of the turbine blade 700 , and a cooling fluid is supplied to the surface of the turbine blade 700 , so that the turbine blade 700 is heated. It can be so-called film cooling by cooling air.

이외에도, 상기 터빈 베인(520) 역시 상기 터빈 블레이드(700)와 유사하게 상기 냉각 유로로부터 냉각 유체를 공급받아 냉각될 수 있도록 형성될 수 있다.In addition, the turbine vane 520 may also be formed to be cooled by receiving a cooling fluid from the cooling passage similarly to the turbine blade 700 .

한편, 상기 터빈(500)은 상기 터빈 블레이드(700)가 원활히 회전 가능하도록 상기 터빈 블레이드(700)의 익단과 상기 터빈 하우징(130)의 내주면 사이에 터빈 팁 클리어런스를 필요로 한다.Meanwhile, the turbine 500 requires a turbine tip clearance between the tip of the turbine blade 700 and the inner peripheral surface of the turbine housing 130 so that the turbine blade 700 can rotate smoothly.

다만, 상기 터빈 팁 클리어런스는 넓을수록 상기 터빈 블레이드(700)와 상기 터빈 하우징(130) 사이 간섭 방지 측면에서 유리하지만 연소 가스 누설 측면에서 불리하고, 좁을수록 그 반대가 된다. 즉, 상기 연소기(400)로부터 분사되는 연소 가스의 유동은 상기 터빈 블레이드(700)를 관류하는 주 유동 및 상기 터빈 블레이드(700)와 상기 터빈 하우징(130) 사이 터빈 팁 클리어런스를 통과하는 누설 유동으로 구분될 수 있는데, 상기 터빈 팁 클리어런스가 넓을수록, 상기 누설 유동이 증가되어 가스 터빈 효율이 저하되나, 열 변형 등에 의한 상기 터빈 블레이드(700)와 상기 터빈 하우징(130) 사이 간섭 및 그에 따른 손상이 방지될 수 있다. 반면, 상기 터빈 팁 클리어런스가 좁을수록, 상기 누설 유동이 감소되어 가스 터빈 효율이 향상되나, 열 변형 등에 의한 상기 터빈 블레이드(700)와 상기 터빈 하우징(130) 사이 간섭 및 이에 따른 손상이 발생될 수 있다.However, the wider the turbine tip clearance is, the more advantageous it is in terms of preventing interference between the turbine blade 700 and the turbine housing 130, but it is disadvantageous in terms of combustion gas leakage, and vice versa. That is, the flow of combustion gas injected from the combustor 400 is a main flow flowing through the turbine blade 700 and a leakage flow passing through the turbine tip clearance between the turbine blade 700 and the turbine housing 130 . It can be distinguished, as the turbine tip clearance is wide, the leakage flow is increased and the gas turbine efficiency is lowered, but interference between the turbine blade 700 and the turbine housing 130 due to thermal deformation and the resulting damage are reduced. can be prevented. On the other hand, as the turbine tip clearance is narrower, the leakage flow is reduced and gas turbine efficiency is improved. have.

이러한 구성에 따른 가스 터빈은, 상기 하우징(100)으로 유입되는 공기가 상기 압축기(200)에 의해 압축되고, 상기 압축기(200)에 의해 압축된 공기가 상기 연소기(400)에 의해 연료와 혼합된 뒤 연소되어 연소 가스가 되고, 상기 연소기(400)에서 생성된 연소 가스가 상기 터빈(500)으로 유입되고, 상기 터빈(500)으로 유입된 연소 가스가 상기 터빈 블레이드(700)를 통해 상기 로터를 회전시킨 후 상기 디퓨저를 통해 대기로 배출되며, 연소 가스에 의해 회전되는 상기 로터가 상기 압축기(200) 및 상기 발전기를 구동할 수 있다. 즉, 상기 터빈(500)에서 얻은 기계적 에너지 중 일부는 상기 압축기(200)에서 공기를 압축하는데 필요한 에너지로 공급되고, 나머지는 상기 발전기로 전력을 생산하는데 이용될 수 있다.In the gas turbine according to this configuration, the air introduced into the housing 100 is compressed by the compressor 200 , and the air compressed by the compressor 200 is mixed with fuel by the combustor 400 . After combustion, it becomes combustion gas, the combustion gas generated in the combustor 400 flows into the turbine 500 , and the combustion gas introduced into the turbine 500 drives the rotor through the turbine blade 700 . After being rotated, it is discharged to the atmosphere through the diffuser, and the rotor rotated by combustion gas may drive the compressor 200 and the generator. That is, some of the mechanical energy obtained from the turbine 500 is supplied as energy required to compress the air in the compressor 200 , and the rest may be used to generate electric power by the generator.

한편, 본 실시예에 따른 터빈 블레이드(이하, '블레이드(700)'라 한다)는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 터빈 블레이드 플랫폼부(이하, '플랫폼부(710)'라 한다), 상기 터빈 블레이드 루트부(이하, '루트부(720)'라 한다), 상기 터빈 블레이드 에어포일부(이하, '에어포일부(730)'라 한다) 를 포함한다.On the other hand, the turbine blade (hereinafter, referred to as 'blade 700') according to this embodiment, the turbine blade platform unit (hereinafter referred to as 'platform unit 710'), as shown in FIG. It includes a turbine blade root portion (hereinafter referred to as 'root portion 720') and the turbine blade airfoil portion (hereinafter referred to as 'airfoil portion 730').

이하에서, 반경 방향이란 상기 블레이드(700)가 상기 로터(600)에 장착되었을 때 상기 로터(600)의 반경 방향을 의미하며, 축 방향이란 상기 로터(600) 회전축의 길이 방향을 의미하는 것으로 정의한다. 이러한 반경 방향과 축 방향이 도 2에 도시되어 있다.Hereinafter, the radial direction means the radial direction of the rotor 600 when the blade 700 is mounted on the rotor 600, and the axial direction is defined as meaning the longitudinal direction of the rotor 600 rotation shaft. do. These radial and axial directions are shown in FIG. 2 .

상기 플랫폼부(710)의 반경방향 내측에는 상기 루트부(720)가 결합하고, 반경방향 외측에 상기 에어포일부(730)가 결합한다. 상기 루트부(720)는 상기 로터(600)에 결합한다.The root portion 720 is coupled to the radially inner side of the platform portion 710, and the airfoil portion 730 is coupled to the radially outer side. The root portion 720 is coupled to the rotor 600 .

상기 플랫폼부(710)는 복수개의 층이 겹쳐진 플레이트 구조로 형성될 수 있다. 한편, 본 실시예에서 상기 플랫폼부(710)는 직사각형으로 형성되나, 이와 달리 C자형 또는 S자형 등과 같이 측면의 전부 또는 일부가 곡선으로 형성될 수도 있다. 그리고, 상기 블레이드(700)가 상기 로터에 결합하였을 때 인접한 상기 플랫폼부(710)간의 결속을 위하여 상기 플랫폼부(710)의 측면에는 홈이 형성될 수 있다.The platform unit 710 may be formed in a plate structure in which a plurality of layers are overlapped. Meanwhile, in the present embodiment, the platform unit 710 is formed in a rectangular shape, but otherwise, all or part of the side surface may be formed in a curved shape, such as a C-shape or an S-shape. Also, when the blade 700 is coupled to the rotor, a groove may be formed in a side surface of the platform unit 710 for bonding between the adjacent platform units 710 .

상기 루트부(720)는 상기 루트부(720)의 반경방향 외측에서 상기 플랫폼부(710)와 결합하고, 상기 루트부(720)의 반경방향 내측은 상기 터빈 디스크(630)와 결합하기 위해 돌출된 형상으로 이루어진다. 즉, 상기 루트부(720)에 의해 상기 블레이드(700)가 상기 로터(600)에 결합된다. 이때, 상기 루트부(720)는 고온 가스(H)로부터 상기 루트부(720)를 보호하기 위한 코팅층을 포함할 수 있다.The root portion 720 engages with the platform portion 710 at the radially outer side of the root portion 720 , and the radially inner side of the root portion 720 protrudes to engage the turbine disk 630 . made in the shape of That is, the blade 700 is coupled to the rotor 600 by the root portion 720 . In this case, the root portion 720 may include a coating layer for protecting the root portion 720 from the high-temperature gas (H).

또한, 상기 루트부(720)는 상기 로터(600)의 회전시에 원심응력에 잘 견디도록 설계되어야 하며, 일 예로 외측면이 전나무 형상을 갖도록 돌출되어 상기 터빈 디스크(630)와 결합하도록 형성될 수 있다.In addition, the root portion 720 should be designed to withstand centrifugal stress well during rotation of the rotor 600, for example, the outer surface is protruded to have a fir-tree shape to be formed to be coupled with the turbine disk 630. can

상기 에어포일부(730)는 내부에 상기 터빈 블레이드 냉각 유로(이하, '블레이드 냉각 유로(732)'라 한다)가 형성된다. 상기한 바와 같이, 상기 블레이드 냉각 유로(732)에는 냉각 유체가 유동하여 고온의 연소 가스로 인한 상기 에어포일부(730)의 손상을 방지한다. 상기 블레이드 냉각 유로(732)의 출구는 상기 에어포일부(730)의 반경방향 외측 단부인 블레이드 팁(738)에 형성된다. 이때 냉각 유로 출구는 상기 블레이드 냉각 유로(732)의 구조에 따라 복수로 형성될 수 있다.The airfoil part 730 has the turbine blade cooling passage (hereinafter, referred to as a 'blade cooling passage 732') formed therein. As described above, a cooling fluid flows in the blade cooling passage 732 to prevent damage to the airfoil portion 730 due to the high-temperature combustion gas. The outlet of the blade cooling passage 732 is formed in the blade tip 738 which is the radially outer end of the airfoil portion 730 . In this case, a plurality of cooling passage outlets may be formed according to the structure of the blade cooling passage 732 .

상기 터빈 블레이드 에어포일부 리딩 엣지(이하, '리딩 엣지(734a)'라 한다)와 상기 터빈 블레이드 에어포일부 트레일링 엣지(이하, '트레일링 엣지(734b)'라 한다) 사이에는, 고온 가스(H)가 충돌하는 방향에 압력면(736a)이 있다. 그리고, 상기 압력면(736a)과 반대 방향에는 흡입면(736b)이 있다. 이때, 상기 블레이드(700)의 회전을 위하여 상기 압력면(736a)은 오목하게 형성되고, 상기 흡입면(736b)은 볼록하게 형성된다.Between the turbine blade airfoil unit leading edge (hereinafter referred to as 'leading edge 734a') and the turbine blade airfoil unit trailing edge (hereinafter referred to as 'trailing edge 734b'), hot gas There is a pressure surface 736a in the direction in which (H) collides. In addition, there is a suction surface 736b in a direction opposite to the pressure surface 736a. At this time, for rotation of the blade 700, the pressure surface 736a is formed to be concave, and the suction surface 736b is formed to be convex.

도 5b에 도시된 것처럼, 상기 에어포일부(730)의 반경방향 외측에는 상기 블레이드(700)를 감싸는 슈라우드(S)가 위치하며, 상기 블레이드 팁(738)과 상기 슈라우드(S) 사이에 터빈 팁 클리어런스가 형성된다.As shown in FIG. 5B, a shroud (S) surrounding the blade 700 is positioned on the radially outer side of the airfoil part 730, and the turbine tip is between the blade tip 738 and the shroud (S). clearance is formed.

도 2에 도시된 것처럼, 상기 블레이드 팁(738)은 상기 에어포일부(730)의 반경방향 외측 단면으로, 에어포일의 형상으로 이루어진다. 상기 블레이드 팁(738)에는 상기 블레이드 냉각 유로(732)의 출구가 형성된다. 이때, 상기 블레이드 냉각 유로(732)의 출구는 복수개로 형성되며, 이 경우 각 출구 사이에는 격벽이 구비될 수 있다.As shown in FIG. 2 , the blade tip 738 is a radially outer cross-section of the airfoil portion 730 , and is formed in the shape of an airfoil. An outlet of the blade cooling passage 732 is formed at the blade tip 738 . At this time, a plurality of outlets of the blade cooling passage 732 are formed, and in this case, a partition wall may be provided between the outlets.

종래 블레이드의 경우에는, 블레이드 팁 냉각을 위하여 블레이드 팁에 팁 쿨링 홀(tip cooling hole)을 형성하거나, 슈라우드(S)에 팁 홀을 형성하여 냉각유체의 유량을 제어하였다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 의한 터빈 블레이드(700)는 상기 블레이드 팁(738)에 팁 쿨링 홀이 형성되지 않고 쓰로틀 플레이트에서 유량을 제어하여 상기 블레이드 팁(738)에서는 상기 블레이드 냉각 유로(732)의 출구가 바로 형성된다.In the case of a conventional blade, a tip cooling hole was formed in the blade tip for cooling the blade tip, or a tip hole was formed in the shroud (S) to control the flow rate of the cooling fluid. However, in the turbine blade 700 according to an embodiment of the present invention, a tip cooling hole is not formed in the blade tip 738 and the flow rate is controlled by the throttle plate, so that the blade cooling passage 732 in the blade tip 738 ) is formed immediately.

이러한 경우에, 도 5a에 도시된 바와 같이, 고온 가스(H)가 상기 블레이드 팁(738)과 상기 슈라우드(S) 사이의 상기 터빈 팁 클리어런스를 거쳐서 상기 블레이드 냉각 유로로 침투할 수 있게 된다. 그 결과 고온 가스(H)의 침투로 인해 상기 블레이드 냉각 유로가 손상될 가능성이 있으므로, 상기 블레이드 냉각 유로 내벽에 내산화 코팅을 하여 손상을 방지할 수 있다. 그러나, 내산화 코팅을 할 경우에는 크랙이 발생할 위험이 있는 문제가 발생한다.In this case, as shown in FIG. 5A , the hot gas H can penetrate into the blade cooling passage through the turbine tip clearance between the blade tip 738 and the shroud S. As a result, since there is a possibility that the blade cooling passage may be damaged due to the penetration of the high temperature gas H, damage may be prevented by applying an oxidation-resistant coating to the inner wall of the blade cooling passage. However, when the oxidation-resistant coating is applied, there is a problem in that there is a risk of cracking.

상기한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드(700)는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 블레이드 팁(738)에서 축방향으로 상기 블레이드 냉각 유로(732)를 향하여 연장된 돌출부(739)가 형성된다. 상기 돌출부(739)는 고온 가스 침투 방지라는 목적을 효과적으로 달성할 수 있도록 상기 압력면(736a)에 형성된다.In order to solve the above problem, the turbine blade 700 according to an embodiment of the present invention extends from the blade tip 738 in the axial direction toward the blade cooling passage 732 as shown in FIG. 3 . A protrusion 739 is formed. The protrusion 739 is formed on the pressure surface 736a to effectively achieve the purpose of preventing the penetration of hot gas.

상기 돌출부(739)의 형상 및 크기 등은 후술하는 바와 같이 다양하게 실시될 수 있다.The shape and size of the protrusion 739 may be variously implemented as will be described later.

도 7a 내지 도 7c에 도시된 것처럼, 본 발명의 다른 실시예들에 따르면 상기 돌출부(739)는 단면이 사다리꼴 등의 다각형으로 형성되거나, 하나의 변 이상이 곡선으로 이루어진 도형으로 형성될 수 있다. 그러나, 이는 본 발명이 이러한 실시예들에 의해서만 이루어지는 것으로 한정하는 것은 아니며, 상기 돌출부(739)가 고온 가스(H)의 침투를 방지하는 기능을 할 수 있는 한, 본 발명의 실시예들에 한정되지 않고 이 외에도 다양한 형상으로 실시될 수 있다.As shown in FIGS. 7A to 7C , according to other embodiments of the present invention, the protrusion 739 may have a polygonal cross-section such as a trapezoid, or may be formed in a shape in which one or more sides are curved. However, this is not limited to the embodiments of the present invention, as long as the protrusion 739 can function to prevent penetration of the hot gas H In addition to this, it may be implemented in various shapes.

한편, 상기 돌출부(739)는 제작 내지 가공 과정에서 모따기(chamfer) 또는 모깎기(fillet)될 수 있다. 예를 들어, 사다리꼴 형상의 단면을 한 상기 돌출부(739)에서 둔각을 가진 모서리를 모깎기로 가공할 수 있다. 이러한 가공시에는 모따기 또는 모깎기된 부분이 냉각 유체의 유동에 끼치는 영향을 고려하여 세부적인 치수가 결정될 수 있다.Meanwhile, the protrusion 739 may be chamfered or filled in a manufacturing or processing process. For example, a corner having an obtuse angle in the protrusion 739 having a trapezoidal cross-section may be processed by filleting. During such machining, detailed dimensions may be determined in consideration of the effect of the chamfer or fillet on the flow of the cooling fluid.

그리고, 상기 돌출부(739)의 크기는 상기 리딩 엣지(734a)에서부터 상기 트레일링 엣지(734b)까지 다르게 형성된다. 본 실시예에서는 도 6a 및 도 6b에 도시된 것처럼, 상기 돌출부(739)가 상기 리딩 엣지(734a)에 가까울수록 커지고, 상기 트레일링 엣지(734b)에 가까울수록 작아지도록 형성된다. 그러나, 이와 반대로 상기 돌출부(739)의 크기가 상기 트레일링 엣지(734b)에 가까울수록 커지고, 상기 리딩 엣지(734a)에 가까울수록 작아지도록 형성될 수도 있다. 또한, 상기 돌출부(739)의 크기가 상기 리딩 엣지(734a))에서부터 상기 트레일링 엣지(734b)에 이르기까지 어느 곳에서나 균일하도록 형성될 수도 있다.In addition, the size of the protrusion 739 is formed differently from the leading edge 734a to the trailing edge 734b. In the present embodiment, as shown in FIGS. 6A and 6B , the protrusion 739 is formed to become larger as it approaches the leading edge 734a, and to become smaller as it approaches the trailing edge 734b. However, on the contrary, the size of the protrusion 739 may be formed to increase as it approaches the trailing edge 734b and to become smaller as it approaches the leading edge 734a. In addition, the size of the protrusion 739 may be formed to be uniform anywhere from the leading edge 734a to the trailing edge 734b.

도 5b에 도시된 것처럼, 상기 돌출부(739)가 형성된 상기 블레이드 팁(738)의 경우에는 상기 돌출부(739)에 의해서 상기 터빈 팁 클리어런스로 흐르는 고온 가스(H)의 상기 블레이드 냉각 유로(732) 내부 침투가 차단된다.As shown in FIG. 5B , in the case of the blade tip 738 having the protrusion 739 formed therein, the blade cooling passage 732 of the hot gas H flowing into the turbine tip clearance by the protrusion 739 is inside the penetration is blocked.

한편, 상기 돌출부(739)는 상기 에어포일부(730)와 일체형으로 형성된다. 즉, 상기 에어포일부(730)는 상기 돌출부(739)를 포함하여 주조로 제작될 수 있으며, 이에 따라 상기 돌출부(739)를 용접하여 부착하는 등의 별도의 가공이 불필요하다.Meanwhile, the protrusion 739 is integrally formed with the airfoil portion 730 . That is, the airfoil part 730 may be manufactured by casting including the protrusion part 739 , and thus, separate processing such as welding and attaching the protrusion part 739 is unnecessary.

고온 가스(H)는 상기 에어포일부(730)의 상기 리딩 엣지(734a)에서부터 상기 트레일링 엣지(734b)의 방향으로 상기 압력면(736a)을 따라 유동하므로, 상기 돌출부(739)는 상기 블레이드 팁(738)의 상기 압력면(736a) 방향에 형성된다.Since the hot gas H flows along the pressure surface 736a in the direction from the leading edge 734a of the airfoil portion 730 to the trailing edge 734b, the projection 739 is the blade It is formed in the direction of the pressure surface (736a) of the tip (738).

본 발명의 일 실시예에 의한 터빈 블레이드(700)는, 다단 터빈을 갖는 가스 터빈에서 3단 터빈에 장착될 수 있다. 터빈은 일반적으로 최대 4단이 장착되는데, 단수가 증가할수록 팽창하여 부피가 증가한 고온 가스(H)가 유입되므로 터빈 블레이드의 크기도 그에 맞게 커져야 하며, 터빈 블레이드의 냉각 방법도 적절하게 결정되어야 한다. 이러한 점들을 고려하여 본 실시예의 경우에는 3단 터빈에 사용되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 다른 단의 터빈에 사용되는 것도 가능하다.The turbine blade 700 according to an embodiment of the present invention may be mounted on a three-stage turbine in a gas turbine having a multi-stage turbine. The turbine is generally equipped with a maximum of four stages. As the number of stages increases, the hot gas (H), which expands and increases in volume, flows in, so the size of the turbine blade must be increased accordingly, and the cooling method of the turbine blade must be appropriately determined. In consideration of these points, the present embodiment has been described as being used in a three-stage turbine, but otherwise, it is also possible to be used in a turbine of another stage.

이하, 본 실시예에 따른 터빈 블레이드의 작용효과에 대하여 설명한다.Hereinafter, the effect of the turbine blade according to the present embodiment will be described.

상기 터빈 블레이드(700)는 블레이드 팁(738)에 터빈 블레이드 냉각유로의 출구를 형성하여 냉각 유체를 내보냄으로써 블레이드 팁(738)을 냉각한다. 이때 고온 가스(H)의 일부가 상기 블레이드 팁(738)과 상기 슈라우드(S) 사이의 터빈 팁 클리어런스로 흐르게 된다. 특히, 가스 터빈의 시동구간에서는 도 5a에 도시된 바와 같이 고온 가스(H)의 일부가 블레이드 냉각 유로까지 침투할 수 있다. 이러한 경우, 블레이드 냉각 유로가 고온 가스(H)에 의해 손상될 가능성이 있다. 이에 따라 블레이드 냉각 유로의 손상을 방지하기 위하여 내산화 코팅이 필요하지만, 내산화 코팅을 할 경우 블레이드 냉각 유로 내부면에 균열이 발생할 위험이 있다.The turbine blade 700 cools the blade tip 738 by discharging the cooling fluid by forming an outlet of the turbine blade cooling passage at the blade tip 738 . At this time, a portion of the hot gas (H) flows into the turbine tip clearance between the blade tip (738) and the shroud (S). In particular, in the starting section of the gas turbine, as shown in FIG. 5A , a part of the hot gas (H) may penetrate to the blade cooling passage. In this case, there is a possibility that the blade cooling passage is damaged by the hot gas (H). Accordingly, an oxidation-resistant coating is required to prevent damage to the blade cooling passage, but if the oxidation-resistant coating is applied, there is a risk of cracks occurring on the inner surface of the blade cooling passage.

그러나, 상기 블레이드 팁(738)에 상기 돌출부(739)가 형성되면 고온 가스(H)가 상기 블레이드 냉각 유로(732)로 침투하는 것을 막을 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 돌출부(739)가 고온 가스(H)의 유동 경로상에 위치하기 때문이다. 이에 따라, 상기 블레이드 냉각 유로(732) 내부면이 손상될 가능성이 적다. 또한, 상기 블레이드 냉각 유로(732) 내부면에 내산화 코팅이 불필요하게 되어 제작 공정 및 비용이 증가하지 않으며 내산화 코팅으로 인한 균열이 발생할 위험이 없어지는 측면이 있다.However, when the protrusion 739 is formed on the blade tip 738 , it is possible to prevent the high temperature gas H from penetrating into the blade cooling passage 732 . This is because the protrusion 739 is located on the flow path of the hot gas H as shown in FIG. 5B . Accordingly, there is little possibility that the inner surface of the blade cooling passage 732 is damaged. In addition, the oxidation-resistant coating on the inner surface of the blade cooling passage 732 is unnecessary, so that the manufacturing process and cost do not increase, and the risk of cracking due to the oxidation-resistant coating is eliminated.

또한, 상기 돌출부(739)는 별도로 부착되는 것이 아니라 상기 에어포일부(730)에 일체형으로 제작되므로 비용 상승 요인이 적으며 제작에도 특별한 어려움이 없다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드(700)는 상기 블레이드 팁(738)에 간단한 형상의 상기 돌출부(739)를 가공함으로써 고온 가스(H) 침투를 방지하는 목적을 달성할 수 있는 것이다.In addition, since the protrusion 739 is not attached separately, but is manufactured integrally with the airfoil portion 730, there is little cost increase factor and there is no particular difficulty in manufacturing. That is, the turbine blade 700 according to an embodiment of the present invention can achieve the purpose of preventing the penetration of hot gas (H) by processing the protrusion 739 having a simple shape on the blade tip 738 . .

100: 하우징 110: 압축기 하우징
120: 연소기 하우징 130: 터빈 하우징
200: 압축기 210: 압축기 블레이드
220: 압축기 베인 400: 연소기
500: 터빈 520: 터빈 베인
600: 로터 610: 압축기 디스크
620: 토크 튜브 630: 터빈 디스크
640: 타이 로드 650: 고정 너트
700: 터빈 블레이드 710: 플랫폼부
720: 루트부 730: 에어포일부
732: 블레이드 냉각 유로 734a: 리딩 엣지
734b: 트레일링 엣지 736a: 압력면
736b: 흡입면 738: 블레이드 팁
739, 739', 739'': 돌출부
H: 고온 가스
S: 슈라우드
100: housing 110: compressor housing
120: combustor housing 130: turbine housing
200: compressor 210: compressor blade
220: compressor vane 400: combustor
500: turbine 520: turbine vane
600: rotor 610: compressor disc
620: torque tube 630: turbine disk
640: tie rod 650: fixing nut
700: turbine blade 710: platform unit
720: root portion 730: airfoil portion
732: blade cooling passage 734a: leading edge
734b: trailing edge 736a: pressure side
736b: suction surface 738: blade tip
739, 739', 739'': overhang
H: hot gas
S: shroud

Claims (14)

플랫폼부;
상기 플랫폼부의 반경 방향 내측 단부에 형성되는 루트부; 및
상기 플랫폼부의 반경 방향 외측 단부에 형성되는 에어포일부;를 포함하되,
상기 에어포일부는,
내부에 터빈 블레이드 냉각 유로가 형성되며, 반경 방향 외측 단부에 상기 터빈 블레이드 냉각 유로의 출구가 형성되는 블레이드 팁을 포함하고, 상기 블레이드 팁에는 돌출부가 형성되고,
상기 터빈 블레이드 냉각 유로는, 상기 블레이드 팁에서 출구가 형성됨으로써 상기 에어포일부의 외부와 연통되는 열린 형태이고,
상기 터빈 블레이드 냉각 유로에는, 상기 루트부로부터 상기 블레이드 팁을 향하는 방향으로 유동하는 냉각 공기가 유동되고,
상기 에어포일부는,
고온 가스의 유동 상류 방향을 바라보는 리딩 엣지;
상기 리딩 엣지의 반대 방향을 바라보는 트레일링 엣지;
상기 리딩 엣지와 상기 트레일링 엣지 사이에서, 일측에 형성되는 압력면; 및
상기 리딩 엣지와 상기 트레일링 엣지 사이에서, 상기 압력면의 반대 방향에 형성되는 흡입면;을 포함하며,
상기 돌출부는 압력면 방향에 형성되고,
상기 돌출부의 하면은 상기 하면을 따라 유동되는 공기가 상기 돌출부에 대향하는 상기 블레이드 팁의 내측면에서 적어도 슈라우드 부근의 끝지점과 접촉되도록 형성되고,
상기 돌출부의 상면은 상기 블레이드 팁과 같은 높이로 형성되어,
상기 터빈 블레이드 냉각 유로를 지나면서 상기 하면을 따라 유동되는 공기의 흐름과 상기 돌출부의 상면에 의해서, 고온 가스가 상기 터빈 블레이드 냉각 유로로 유입되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드.
platform unit;
a root portion formed at an inner end of the platform portion in a radial direction; and
Including; an airfoil portion formed at the radially outer end of the platform portion,
The airfoil part,
A turbine blade cooling passage is formed therein, and a blade tip having an outlet of the turbine blade cooling passage formed at an outer end thereof in a radial direction, wherein a protrusion is formed in the blade tip,
The turbine blade cooling passage is in an open form that communicates with the outside of the airfoil portion by forming an outlet at the blade tip,
Cooling air flowing in a direction from the root portion toward the blade tip flows in the turbine blade cooling passage,
The airfoil part,
a leading edge facing upstream of the flow of hot gas;
a trailing edge facing the opposite direction of the leading edge;
a pressure surface formed on one side between the leading edge and the trailing edge; and
Between the leading edge and the trailing edge, a suction surface formed in a direction opposite to the pressure surface; includes,
The protrusion is formed in the direction of the pressure surface,
The lower surface of the protrusion is formed such that air flowing along the lower surface is in contact with at least an end point in the vicinity of the shroud on the inner surface of the blade tip facing the protrusion,
The upper surface of the protrusion is formed at the same height as the blade tip,
The turbine blade, characterized in that the high-temperature gas is prevented from flowing into the turbine blade cooling passage by the flow of air flowing along the lower surface and the upper surface of the protrusion while passing through the turbine blade cooling passage.
제1항에 있어서,
상기 돌출부는 반경방향에 수직한 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드.
The method of claim 1,
The turbine blade, characterized in that the projection extends in a direction perpendicular to the radial direction.
제2항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 리딩 엣지에서 상기 트레일링 엣지에 이르기까지의 구간 중 일부에만 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드.
3. The method of claim 2,
The protrusion is
Turbine blade, characterized in that formed only in a part of the section from the leading edge to the trailing edge.
제2항에 있어서,
상기 돌출부는,
축 방향 단면이 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드.
3. The method of claim 2,
The protrusion is
A turbine blade, characterized in that the axial cross section is formed in a polygonal shape.
제2항에 있어서,
상기 돌출부는,
축 방향 단면이 곡선을 포함하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드.
3. The method of claim 2,
The protrusion is
A turbine blade, characterized in that the axial cross section is formed to include a curve.
제4항에 있어서,
상기 돌출부는 모따기되어 있는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드.
5. The method of claim 4,
The turbine blade, characterized in that the projection is chamfered.
제2항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 리딩 엣지에서 상기 트레일링 엣지까지, 돌출된 두께가 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드.
3. The method of claim 2,
The protrusion is
From the leading edge to the trailing edge, the turbine blade, characterized in that the protruding thickness is formed differently.
제2항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 리딩 엣지에서 상기 트레일링 엣지까지, 축 방향 단면적이 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드.
3. The method of claim 2,
The protrusion is
Turbine blade, characterized in that from the leading edge to the trailing edge, the axial cross-sectional area is formed differently.
제1항에 있어서,
상기 블레이드 팁에는 복수개의 냉각 유로 출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드.
According to claim 1,
A turbine blade, characterized in that a plurality of cooling passage outlets are formed at the blade tip.
제9항에 있어서,
상기 돌출부는 상기 복수개의 냉각 유로 출구 중 일부에만 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드.
10. The method of claim 9,
The protrusion is a turbine blade, characterized in that formed only in some of the outlets of the plurality of cooling passages.
제2항에 있어서,
상기 에어포일부는,
상기 압력면에 복수의 필름 쿨링 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드.
3. The method of claim 2,
The airfoil part,
A turbine blade, characterized in that a plurality of film cooling holes are formed on the pressure surface.
제1항에 있어서,
상기 터빈 블레이드는 3단 터빈에 장착되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드.
The method of claim 1,
The turbine blade is a turbine blade, characterized in that mounted on the three-stage turbine.
디스크;
상기 디스크의 외주면에 방사상으로 장착되는 복수 개의 터빈 블레이드를 포함하고,
상기 터빈 블레이드는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 것을 특징으로 하는 터빈 디스크.
disk;
Comprising a plurality of turbine blades radially mounted on the outer circumferential surface of the disk,
13. A turbine disk, characterized in that the turbine blades are according to any one of claims 1 to 12.
하우징;
상기 하우징으로 유입되는 공기를 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 공기에 연료를 혼합하고 점화하여 연소 가스를 생성하는 연소기; 및
상기 연소기로부터 생성된 연소 가스로부터 회전력을 얻어 상기 압축기를 회전시키는 터빈;을 포함하고,
상기 터빈은 상기 제13항에 따른 터빈 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
housing;
a compressor for compressing the air introduced into the housing;
a combustor that mixes fuel with the air compressed in the compressor and ignites to generate combustion gas; and
A turbine for rotating the compressor by obtaining rotational force from the combustion gas generated from the combustor;
A gas turbine, characterized in that the turbine comprises a turbine disk according to claim 13 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011149427A (en) * 2010-01-21 2011-08-04 General Electric Co <Ge> System for cooling turbine blade
KR101596068B1 (en) * 2008-07-21 2016-02-19 터보메카 Hollow turbine wheel vane comprising a rib and associated wheel and turbomachine

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