KR102379124B1 - Burner for gas turbine combustor with structure for reduction of combustion oscillation and gas turbine combustor having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스터빈 연소기용 버너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스터빈 연소기의 연소진동 저감을 위해 음향 감쇠 구조를 구비한 가스터빈 연소기용 버너 및 이를 구비한 가스터빈 연소기에 관한 것이다. The present invention relates to a burner for a gas turbine combustor, and more particularly, to a burner for a gas turbine combustor having an acoustic damping structure for reducing combustion vibration of the gas turbine combustor, and a gas turbine combustor having the same.
가스터빈, 보일러 등과 같이 연료를 사용하는 발전장치는 연소기를 구비한다. 연소기는 일반적으로 버너와 그 하류의 연소실로 구성되며 버너에서 연료와 공기를 혼합하여 혼합 기체를 연소실로 분사하고 연소실에는 혼합기체가 연소하는 연소 영역이 형성된다. Power generation devices using fuel, such as gas turbines and boilers, include a combustor. A combustor is generally composed of a burner and a combustion chamber downstream thereof, and the burner mixes fuel and air to inject a mixed gas into the combustion chamber, and a combustion region in which the mixed gas is combusted is formed in the combustion chamber.
연소실 내부에는 연소로 인한 진동(연소진동)이 발생하는데, 연소진동의 음향 주파수가 연소실 구조물의 고유주파수 또는 유동의 특성주파수와 일치하면 음향 공진이 발생하고 이러한 공진과 열음향 불안정성은 연소실을 포함한 연소기 구조물을 파손시킬 수도 있다. In the combustion chamber, vibration (combustion vibration) occurs due to combustion, and when the acoustic frequency of combustion vibration matches the natural frequency of the combustion chamber structure or the characteristic frequency of the flow, acoustic resonance occurs. It may damage the structure.
도1은 종래 예시적인 가스터빈 연소기를 나타낸다. 가스터빈 연소기는 연료와 공기를 분사하는 버너와 연소실로 구성된다. 버너는 연료 분사구(2-1)를 통해 연료를 분사하는 노즐(2)과 노즐(2) 둘레의 노즐 가이드(4)로 구성되고 연소실(5)은 버너의 후단(하류측)에 위치하며 덤프면(6)과 라이너(7)에 의해 둘러싸인 공간으로 정의된다. 버너에서 연료와 공기를 혼합하여 혼합가스를 연소실(5)로 분사하고 연소실(5)에서 연소가 이루어진다. 1 shows a conventional exemplary gas turbine combustor. A gas turbine combustor consists of a burner that injects fuel and air and a combustion chamber. The burner is composed of a
이러한 종래의 가스터빈 연소기에서는 혼합가스가 연소할 때 연소 진동이 발생 할 수 있는데 이러한 연소 진동은 버너로 유입되면서 음향 증폭에 의해 연소 진동이 더 커지게 되고 이는 가스터빈 운전시 소음이나 진동의 주원인이며 가스터빈 연소기의 성능 및 내구성을 저해하는 요인이기도 하다. 따라서 연소시 발생하는 연소 진동을 가능한 한 억제하고 감소시킴으로써 가스터빈 연소기의 진동 및 소음을 저감하고 연소기의 성능 및 내구성을 향상시킬 필요성이 제기되고 있다. In such a conventional gas turbine combustor, combustion vibration may occur when the mixed gas is combusted. As the combustion vibration flows into the burner, the combustion vibration becomes larger by acoustic amplification, which is the main cause of noise or vibration during gas turbine operation. It is also a factor that hinders the performance and durability of gas turbine combustors. Accordingly, there is a need to reduce the vibration and noise of the gas turbine combustor and to improve the performance and durability of the gas turbine combustor by suppressing and reducing the combustion vibration generated during combustion as much as possible.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가스터빈 연소기의 버너에 바이어스 유로를 형성하여 연소 진동에 의한 음파가 바이어스 유로에 의해 흡수되거나 소산되어 연소 진동을 감쇠할 수 있는 가스터빈 연소기용 버너를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the above problems, and by forming a bias flow path in the burner of a gas turbine combustor, sound waves due to combustion vibration are absorbed or dissipated by the bias flow path to attenuate combustion vibration. An object of the present invention is to provide a burner for use.
본 발명의 일 실시예에 따르면 이너 가이드의 직경을 가변하도록 구성하여 연소 진동 흡수의 피크 값의 주파수를 변경할 수 있는 가스터빈 연소기용 버너를 제공하는 것을 목적으로 한다. According to an embodiment of the present invention, it is an object of the present invention to provide a burner for a gas turbine combustor capable of changing the frequency of the peak value of combustion vibration absorption by configuring the diameter of the inner guide to vary.
본 발명의 일 실시예에 따르면 바이어스 유로를 통한 노즐가이드 관통구의 유속을 조절하거나 또는 노즐 가이드의 다공율을 조절함으로써 주어진 진동 감쇠 특성을 최적화할 수 있는 가스터빈 연소기용 버너를 제공하는 것을 목적으로 한다. According to an embodiment of the present invention, it is an object of the present invention to provide a burner for a gas turbine combustor capable of optimizing a given vibration damping characteristic by adjusting the flow rate of the nozzle guide through-hole through the bias flow path or adjusting the porosity of the nozzle guide. .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스터빈 연소기용 버너로서, 연료를 분사하는 복수개의 분사구를 구비한 연료노즐; 상기 연료노즐의 외주면과 이격되어 상기 연료노즐을 둘러싸는 노즐 가이드; 및 상기 노즐 가이드의 외주면과 이격되어 상기 노즐 가이드를 둘러싸는 이너 가이드;를 포함하고, 상기 노즐 가이드에 복수개의 관통구가 형성되고, 상기 연료노즐과 노즐 가이드 사이의 이격 공간으로 공급될 공기의 적어도 일부가 상기 관통구를 통해 공급되도록 구성된 것인, 가스터빈 연소기용 버너를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a burner for a gas turbine combustor, comprising: a fuel nozzle having a plurality of injection ports for injecting fuel; a nozzle guide spaced apart from an outer circumferential surface of the fuel nozzle to surround the fuel nozzle; and an inner guide spaced apart from the outer circumferential surface of the nozzle guide to surround the nozzle guide, wherein a plurality of through holes are formed in the nozzle guide, and at least air to be supplied to a space between the fuel nozzle and the nozzle guide is provided. A burner for a gas turbine combustor is provided, a portion of which is configured to be fed through the through hole.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스터빈 연소기로서, 연료를 분사하는 복수개의 분사구를 구비한 연료노즐; 상기 연료노즐의 외주면과 이격되어 상기 연료노즐을 둘러싸는 노즐 가이드; 상기 노즐 가이드의 외주면과 이격되어 상기 노즐 가이드를 둘러싸는 이너 가이드; 및 상기 연료노즐과 노즐 가이드 사이의 이격 공간과 연통하는 연소실; 상기 노즐 가이드에 복수개의 관통구가 형성되고, 상기 연소실로 공급될 공기의 적어도 일부가 상기 관통구를 통해 상기 이격 공간으로 공급되며, 상기 이너 가이드의 직경이 가변하도록 구성된 것인, 가스터빈 연소기를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a gas turbine combustor, comprising: a fuel nozzle having a plurality of injection ports for injecting fuel; a nozzle guide spaced apart from an outer circumferential surface of the fuel nozzle to surround the fuel nozzle; an inner guide spaced apart from the outer circumferential surface of the nozzle guide and surrounding the nozzle guide; and a combustion chamber communicating with a space between the fuel nozzle and the nozzle guide. A plurality of through holes are formed in the nozzle guide, at least a portion of the air to be supplied to the combustion chamber is supplied to the separation space through the through holes, and the diameter of the inner guide is configured to vary. to provide.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스터빈 연소기의 노즐 가이드를 다공성 구조로 구성하고 노즐 가이드의 외측에 이너 가이드를 추가 설치하여 바이어스 유로를 형성함으로써 연소 진동에 의한 음파가 바이어스 유로에 의해 흡수되거나 소산되도록 하여 연소 진동을 감소시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a sound wave caused by combustion vibration is absorbed or dissipated by the bias flow path by configuring the nozzle guide of the gas turbine combustor in a porous structure and by additionally installing an inner guide on the outside of the nozzle guide to form a bias flow path. In this way, combustion vibrations can be reduced.
또한 이 때 가변 직경의 이너 가이드를 사용함으로써 연소 진동 흡수의 피크 값을 갖는 주파수를 변경할 수 있으므로, 특정 가스터빈 연소기 구조에 대해 연소 진동을 가장 최소화할 수 있는 이너 가이드 직경을 설정할 수 있어 연소 진동을 감소시키는 효과를 가진다. In addition, since the frequency with the peak value of combustion vibration absorption can be changed by using an inner guide with a variable diameter at this time, the inner guide diameter that can minimize combustion vibration can be set for a specific gas turbine combustor structure to reduce combustion vibration. has a reducing effect.
도1은 종래 가스터빈 연소기를 설명하는 도면,
도2 및 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스터빈 연소기를 설명하는 도면,
도4는 일 실시예에 따라 이너 가이드에 형성된 댐퍼를 설명하는 도면,
도5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스터빈 연소기를 설명하는 도면,
도6 내지 도8은 제1 실시예에 따른 가변직경 이너 가이드를 설명하는 도면,
도9는 대안적 실시예에 따른 가변직경 이너 가이드를 설명하는 도면,
도10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스터빈 연소기를 설명하는 도면,
도11 및 도12는 제2 실시예에 따른 가변직경 이너 가이드를 설명하는 도면,
도13 및 도14는 제3 실시예에 따른 가변직경 이너 가이드를 설명하는 도면,
도15 및 도16은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스터빈 연소기를 설명하는 도면,
도17은 바이어스 공기의 유속에 따른 연소진동 감소 효과를 나타내는 도면,
도18은 노즐 가이드의 다공율에 따른 연소진동 감소 효과를 나타내는 도면,
도19는 바이어스 유로의 폭에 따른 연소진동 감소 효과를 나타내는 도면이다. 1 is a view for explaining a conventional gas turbine combustor;
2 and 3 are views illustrating a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention;
4 is a view for explaining a damper formed on an inner guide according to an embodiment;
5 is a view for explaining a gas turbine combustor according to another embodiment of the present invention;
6 to 8 are views for explaining a variable diameter inner guide according to the first embodiment;
9 is a view for explaining a variable diameter inner guide according to an alternative embodiment;
10 is a view for explaining a gas turbine combustor according to another embodiment of the present invention;
11 and 12 are views for explaining a variable diameter inner guide according to the second embodiment;
13 and 14 are views for explaining a variable diameter inner guide according to the third embodiment;
15 and 16 are views for explaining a gas turbine combustor according to another embodiment of the present invention;
17 is a view showing the effect of reducing combustion vibration according to the flow rate of bias air;
18 is a view showing the effect of reducing combustion vibration according to the porosity of the nozzle guide;
19 is a view showing the effect of reducing combustion vibration according to the width of the bias passage.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and that the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 이와 유사하게, 본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)된다고 언급하는 경우 그것은 다른 구성요소에 직접적으로 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)되거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소를 개재하여 간접적으로 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)될 수 있다는 것을 의미한다. 또한 본 명세서의 도면들에 있어서 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. Similarly, when the specification refers to a component to be connected (or coupled, fastened, attached, etc.) to another component, it is directly connected (or coupled, fastened, attached, etc.) to the other component or between them. It means that it can be indirectly connected (or coupled, fastened, attached, etc.) through a third component. In addition, in the drawings of the present specification, the thickness of the components is exaggerated for an effective description of the technical content.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.In this specification, when terms such as first, second, etc. are used to describe components, these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '~를 포함한다', '~로 구성된다', 및 '~으로 이루어진다'라는 표현은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. The expressions 'comprising', 'consisting of', and 'consisting of' as used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the stated elements.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the specific embodiments below, various specific contents have been prepared to more specifically describe the invention and help understanding. However, a reader having enough knowledge in this field to understand the present invention may recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts which are commonly known and not largely related to the invention in describing the invention are not described in order to avoid confusion in describing the invention.
도2 및 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스터빈 연소기를 설명하는 도면으로, 도2는 가스터빈 연소기의 개략적인 구성의 사시도이고 도3은 측단면도이다. 2 and 3 are views for explaining a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a schematic configuration of the gas turbine combustor, and FIG. 3 is a side cross-sectional view.
도면을 참조하면 일 실시예에 따른 가스터빈 연소기는 버너(100)와 연소실(200)을 포함한다. 버너(100)는 공기와 연료를 혼합하여 혼합 기체를 하류측의 연소실(200)로 분사한다. 연소실(200)은 버너(100)의 하류측에 배치되어 버너(100)와 연통하도록 구성되고 버너(100)로부터 분사되는 혼합 기체를 연소한다. Referring to the drawings, a gas turbine combustor according to an embodiment includes a
본 명세서에서 '상류' 및 '하류'는 연료(또는 공기 또는 이들의 혼합가스)의 유체흐름을 기준으로 정의된다. 예컨대 도2와 도3에서 유체가 도면의 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 흐르며 따라서 '상류측'은 이 도면상에서 왼쪽 방향을 의미하고 '하류측'은 오른쪽 방향을 의미함을 이해할 것이다. 또한 본 명세서에서 '축방향'은 도2에 도시한 것처럼 상류측에서 하류측을 향하는 방향일 수 있고 또는 예컨대 연료노즐(20)이나 노즐 가이드(30) 등의 각 구성요소의 길이방향 또는 중심축 방향을 의미할 수 있다. In this specification, 'upstream' and 'downstream' are defined based on the fluid flow of fuel (or air or a mixture thereof). For example, in Figures 2 and 3, it will be understood that the fluid flows in a left-to-right direction in the drawing, so 'upstream side' means a left direction in this drawing and 'downstream side' means a right direction. Also, in this specification, the 'axial direction' may be a direction from an upstream side to a downstream side as shown in FIG. 2 or, for example, the longitudinal direction or central axis of each component such as the
일 실시예에서 버너(100)는 연료노즐(20), 노즐 가이드(30), 이너 가이드(inner guide)(40), 백 가이드(backed guide)(50), 및 격벽부(60)를 포함한다. In one embodiment, the
연료노즐(20)은 표면의 둘레를 따라 형성된 복수개의 연료 분사구(21)를 구비하며, 이 분사구(21)를 통해 연료를 분사한다. 도시한 실시예에서는 연료노즐(20)가 대략 통 형상으로 도시되었지만 이는 예시적인 구조이며 구체적 실시 형태에 따라 연료노즐(20)의 형상이 달라질 수 있다. 연료 분사구(21)도 도면에 도시한 형태에 한정되지 않으며 분사구(21)의 형상이나 크기, 개수, 배열 등의 구성은 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있다. 또한 대안적 실시예에서 연료노즐(20)의 표면에서 방사상 외측으로 날개(vane)가 돌출되고 이 날개에 연료 분사구가 형성될 수도 있다. The
노즐 가이드(30)는 연료노즐(20)의 외주면에서 이격되어 연료노즐(20)을 둘러싸는 부재이다. 노즐 가이드(30)는 연료노즐(20)의 적어도 일부의 주위를 둘러싸는 통형상을 가질 수 있다. 연료노즐(20)과 노즐 가이드(30) 사이에 이격 공간이 형성되고, 이 이격 공간은 연소용 공기와 연료를 연소실(200)로 공급하는 메인 유로(MC)로서 역할을 한다. 메인 유로(MC)의 상류측은 개방 단부이고 가스터빈 연소기의 공기 공급유로(AC)와 연통하며 메인 유로(MC)의 하류측도 개방 단부이고 연소실(200)과 연통한다. 따라서, 예컨대 도시한 것처럼 가스터빈 연소기의 케이스(11) 내부로 공급된 연소용 공기가 공기 공급유로(AC)를 거쳐 메인 유로(MC)로 이송되고 여기서 연료와 혼합되어 연소실(200)로 공급된다. The
이너 가이드(40)는 노즐 가이드(30)의 외주면에서 이격되어 노즐 가이드(30)를 둘러싸는 통형상의 부재이다. 이너 가이드(40)의 상류측은 개방 단부이고 하류측은 폐쇄 단부로 구성될 수 있다. 예를 들어, 이너 가이드(40)의 상류측 개방 단부는 공기 공급유로(AC)와 연통하고 하류측 폐쇄 단부는 예컨대 연소실(200)의 내부 공간을 정의하는 덤프면(220)에 의해 폐쇄되어 있다. The
노즐 가이드(30)의 외측면과 이너 가이드(40)의 내측면 사이가 이격되어 있어 내부 공간이 형성되며 이 공간을 본 명세서에서 "바이어스 유로"(BC) 또는 "캐비티"(cavity)라 칭하기로 한다. 도시한 일 실시예에서 바이어스 유로(BC)는 상류측 단부가 개방되어 있고 바이어스 유로(BC)의 공간은 노즐 가이드(30), 이너 가이드(40), 및 덤프면(220)에 의해 정의될 수 있다. An inner space is formed by being spaced apart between the outer surface of the
도시한 실시예에서 연료노즐(20), 노즐 가이드(30), 및 이너 가이드(40)는 모두 원통 형상을 가지며 동일한 중심축을 갖도록 동축으로 정렬될 수 있다. 그러나 다른 대안적 실시예에서, 연료노즐(20), 노즐 가이드(30), 및 이너 가이드(40)의 적어도 하나가 비대칭 형상의 통형상일 수 있고 중심축이 서로 정렬되지 않을 수도 있다. In the illustrated embodiment, the
가장 안쪽의 연료노즐(20)과 이를 둘러싸는 노즐 가이드(30) 사이에 메인 유로(MC)가 형성되고 노즐 가이드(30)와 이를 둘러싸는 이너 가이드(40) 사이에 바이어스 유로(BC)가 형성된다. 이 때 노즐 가이드(30)는 메인 유로(MC)와 바이어스 유로(BC) 사이에 개재되어 배치됨으로써 메인 유로(MC)와 바이어스 유로(BC)를 구획하는 역할도 한다. A main flow path MC is formed between the
바람직한 일 실시예에서 노즐 가이드(30)는 다공성 구조로 구성된다. 노즐 가이드(30)는 측면에 형성된 복수개의 관통구(31)를 포함하며, 이 관통구(31)에 의해 메인 유로(MC)와 바이어스 유로(BC)가 연통하게 된다. 관통구(31)의 형상이나 크기 및 관통구의 개수는 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. In a preferred embodiment, the
격벽부(60)는 노즐 가이드(30)의 외주면을 둘러싸는 환형 형상의 구조물로서, 이너 가이드(40)의 상류측에 설치되어 공기 공급유로(AC)와 바이어스 유로(BC) 사이를 구획하도록 배치된다. 격벽부(60)는 공기가 통과할 수 있는 복수개의 관통홀(61)을 구비한다. 관통홀(61)의 형상이나 크기 및 관통홀(61)의 개수는 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있다. The
격벽부(60)를 고정시키기 위해 백 가이드(50)가 추가적으로 설치될 수 있다. 백 가이드(50)는 이너 가이드(40)의 외측면을 둘러싸는 통형상의 부재이며, 도3에 도시한 것처럼, 백 가이드(50)의 하류측 단부는 예컨대 덤프면(220)에 고정되어 부착되고 상류측 단부는 격벽부(60)의 외주면과 결합됨으로써 격벽부(60)를 고정시킬 수 있다. 또한 백 가이드(50)는 이너 가이드(40)의 상류측 단부와도 결합됨으로써 이너 가이드(40)를 지지할 수 있다. 이너 가이드(40)와 백 가이드(50) 사이의 영역은 빈 공간일 수도 있고 임의의 지지재나 보강재 등의 구조물이 설치되거나 임의의 재료로 충진되어 있을 수도 있다. A
대안적 실시예에서 백 가이드(50)가 존재하지 않을 수도 있으며, 이 경우 이너 가이드(40)의 상류측 단부와 격벽부(60)가 결합되어 서로 지지하며 고정될 수 있음을 이해할 것이다. 또한 또 다른 대안적 실시예에서 격벽부(60)는 노즐 가이드(30), 이너 가이드(40), 및 백 가이드(50) 중 어느 하나와 일체로 구성될 수도 있다. In an alternative embodiment, the
상술한 구성에 따르면, 외부에서 공기 공급유로(AC)를 따라 가스터빈 연소기 내부로 공급된 공기의 대부분은 연료노즐(20)과 노즐 가이드(30) 사이의 공간인 메인 유로(MC)를 통해 하류로 흐르며, 메인 유로(MC)를 통과할 때 연료노즐(20)의 분사구(21)에서 분사되는 연료와 혼합하고 이 혼합된 기체가 연소실(200)로 분사되어 연소가 이루어진다. 공기 공급유로(AC)를 따라 공급된 공기 중 일부는 격벽부(60)의 관통홀(61)을 통해 노즐 가이드(30)와 이너 가이드(40) 사이의 공간, 즉 바이어스 유로(BC)로 유입되고 그 후 노즐 가이드(30) 표면의 관통구(31)을 통해 메인 유로(MC)로 합류하여 연소실(200)로 분사된다. According to the above configuration, most of the air supplied into the gas turbine combustor from the outside along the air supply passage AC is downstream through the main passage MC, which is the space between the
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 노즐 가이드(30)를 다공성 구조로 형성하고 노즐 가이드(30)와 이너 가이드(40) 사이에 바이어스 유로(BC)를 형성함으로써 가스터빈 연소시의 연소 진동을 감소시킬 수 있다. 즉 연소실(200)에서의 연소시 발생하는 음파가 메인 유로(MC)를 통해 전파되다가 관통구(31)를 통해 바이어스 유로(BC)에 유입되고 바이어스 유로(BC)에서 음파를 흡수하거나 관통구(31)를 지나면서 와류 등의 형태로 소산되어 연소 진동이 감소하게 된다. As described above, according to an embodiment of the present invention, by forming the
일 실시예에서 이너 가이드(40)는 내부 표면에 다수의 댐퍼(45)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여 도4(a)는 도2의 가스터빈 연소기의 버너(100)를 축방향으로 바라본 모습을 개략적으로 도시하였고 도4(b)는 이너 가이드(40)의 일부 면을 개략적으로 확대 도시하였다. 도2와 도4를 참조하면, 이너 가이드(40)는 내측면의 적어도 일부 표면에 형성된 복수개의 돌기형 댐퍼(45)의 포함한다(도3에서는 도시 생략). 댐퍼(45)는 이너 가이드(40) 내부의 전체 표면에 걸쳐 분포할 수도 있고 일부분, 예컨대 노즐 가이드(30)의 관통구(31)를 마주보는 영역에만 형성될 수도 있다. 일 실시예에서 각각의 댐퍼(45)는 쐐기 형태(wedge-type) 또는 원뿔 형상일 수 있고 이너 가이드(40)의 내부 표면에 소정 영역에 2차원적으로 배열되어 있다. 대안적 실시예에서 댐퍼(45)는 예컨대 다각뿔 형상일 수도 있고 이너 가이드(40)의 표면에서 돌출 형성된 임의의 비정형 형상을 가질 수도 있다. In one embodiment, the
이너 가이드(40)의 내부 벽면에 구성된 댐퍼(45)는 연소 진동을 흡수하는 역할을 한다. 도4(b)에 도시한 것처럼, 가스터빈 연소시 발생하는 음파가 바이어스 유로(BC)로 유입된 후 댐퍼(45)에 부딪혀 반사를 반복하면서 음파 에너지가 소산되면서 연소 진동이 감쇠될 수 있다. The
또한 일 실시예에서 각각의 댐퍼(45)가 다공성 물질로 구성되거나 또는 각 댐퍼(45)의 표면에 미세한 다공홀이 형성될 수 있고, 이러한 다공 구조에 의해 댐퍼(45)가 음파를 직접적으로 흡수하므로 연소 진동을 보다 효과적으로 감소시킬 수 있다. In addition, in one embodiment, each
도5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스터빈 연소기를 나타내는 도면으로, 가스터빈 연소기의 측단면을 개략적으로 도시하였다. 5 is a view showing a gas turbine combustor according to another embodiment of the present invention, schematically showing a side cross-section of the gas turbine combustor.
도5의 실시예에서 가스터빈 연소기는 버너(100)와 연소실(200)을 포함하며, 버너(100)가 연료노즐(20), 노즐 가이드(30), 이너 가이드(40), 백 가이드(50), 및 격벽부(60)를 포함하는 점에서 도2의 실시예와 동일 또는 유사하므로 이들 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 5 , the gas turbine combustor includes a
도5의 실시예에서 이너 가이드(40)는 양쪽의 단부가 제1 지지 플레이트(71)와 제2 지지 플레이트(72)에 의해 각각 지지되어 배치되며, 이너 가이드(40)가 기설정된 최소 직경과 최대 직경 사이에서 직경이 가변하는 가변직경 구조로 구성된다. In the embodiment of Fig. 5, both ends of the
이하에서는 도5 내지 도8을 참조하여 가변직경 이너 가이드에 대해 설명하기로 한다. 도6은 이너 가이드(40) 및 이너 가이드(40)의 양쪽 단부를 지지하는 제1 지지 플레이트(71)와 제2 지지 플레이트(72)의 개략적인 사시도, 도7은 이너 가이드(40)와 제2 지지 플레이트(72)의 결합구조를 설명하는 도면, 그리고 도8은 이너 가이드(40)와 제2 지지 플레이트(72)를 축방향에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 도면이다. Hereinafter, a variable diameter inner guide will be described with reference to FIGS. 5 to 8 . 6 is a schematic perspective view of the
도면들을 참조하면, 이너 가이드(40)는 노즐 가이드(30)의 외주면에서 이격되어 노즐 가이드(30)를 둘러싸는 통형상을 가진 부재이다. 이너 가이드(40)는 사각형의 판상부재로 구성되되, 이 판상부재가 노즐 가이드(30)의 주위를 적어도 한바퀴 이상 감싸도록 감겨져서 통형상을 갖도록 구성될 수 있다. 도7에 도시한 것처럼 통형상의 이너 가이드(40)는 상류측 단부(40a)와 하류측 단부(40b), 및 길이방향(즉, 축방향)으로 절개된 길이방향 단부(40c,40d)에 의해 형상이 정의될 수 있다. Referring to the drawings, the
이너 가이드(40)의 상류측 단부(40a)와 하류측 단부(40b)가 각각 제1 지지 플레이트(71)와 제2 지지 플레이트(72)에 결합되어 지지된다. 제1 지지 플레이트(71)는 이너 가이드(40)의 상류측 단부(40a)를 슬라이딩 가능하게 지지하는 디스크 형상의 부재이며, 중심부에는 연료노즐(20)과 노즐 가이드(30)가 관통할 수 있도록 관통영역(711)이 형성되어 있다. 제2 지지 플레이트(72)는 이너 가이드(40)의 하류측 단부(40b)를 슬라이딩 가능하게 지지하는 디스크 형상의 부재이며, 중심부에는 연료노즐(20)과 노즐 가이드(30)가 관통할 수 있도록 관통영역(721)이 형성되어 있다.The upstream end 40a and the downstream end 40b of the
제1 및 제2 지지 플레이트(71,72)의 관통영역(711,721)의 내측면은 노즐 가이드(30)의 외측면에 결합되어 있으며, 관통영역(711,721)의 내측면에 볼베어링 등의 구름 수단이 개재되어 있으므로 노즐 가이드(30)가 고정된 상태에서도 제1 및 제2 지지 플레이트(71,72)가 각각 회전 가능하도록 구성된다. The inner surfaces of the through
도7과 도8을 참조하면, 이너 가이드(40)의 하류측 단부(40b)가 제2 지지 플레이트(72)의 표면에 슬라이딩 가능하게 끼워진다. 제2 지지 플레이트(72)는 표면에 이너 가이드(40)의 단부(40b)를 수용하기 위한 그루브(726)를 포함할 수 있다. 도시한 실시예에서 제2 지지 플레이트(72)의 표면에 레일(725)이 돌출 형성됨으로써 두 레일(725) 사이에 그루브(726)가 형성될 수 있다. 그러나 대안적 실시예에서, 예컨대 제2 지지 플레이트(72)의 표면에 오목한 트렌치 형상의 수용홈이 형성됨으로써 그루브(726)가 형성될 수도 있다. 7 and 8 , the downstream end 40b of the
도8에 도시한 것처럼, 축방향에서 볼 때 그루브(726)는 기설정된 최소 반경에서부터 최대 반경에 이르기까지 반경이 증가하며 관통영역(721) 주위를 적어도 1회 이상 둘러싸는 나선 형상을 갖도록 구성되고, 이너 가이드(40)의 하류측 단부(40b)의 적어도 부분적으로 그루브(726)에 끼워져서 제2 지지 플레이트(72)에 결합된다. As shown in FIG. 8, when viewed in the axial direction, the
이너 가이드(40)는 제2 지지 플레이트(72)의 그루브(725)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 이너 가이드(40)와 제2 지지 플레이트(72)가 서로 상대적으로 움직일 수 있고, 따라서 이너 가이드(40)의 반경을 가변할 수 있다. 예를 들어 도8에서 이너 가이드(40)가 고정된 경우 제2 지지 플레이트(72)가 시계방향으로 회전하면 이너 가이드(40)의 직경이 점차 증가하고 반시계 방향으로 회전하면 이너 가이드(40) 직경이 점차 감소하게 된다. The
이 때 이너 가이드(40)와 제2 지지 플레이트(72)의 상대적 운동시 마찰력을 감소시키기 위한 구성이 추가될 수 있다. 예를 들어 도시한 것처럼, 이너 가이드(40)는 하류측 단부(40b)의 복수 지점마다 한 쌍의 휠(403)을 구비할 수 있다. 각각의 휠(403)은 이너 가이드(40)에 결합된 회전축(405,406)에 회전가능하게 결합되고, 한 쌍의 휠(403)이 레일(725)의 양쪽 면에 각각 밀착되어 회전함으로써 이너 가이드(40)가 제2 지지 플레이트(72)에 대해 움직일 때 마찰력을 저감할 수 있다. In this case, a configuration for reducing frictional force during the relative motion of the
대안적 실시예에서, 예컨대 이너 가이드(40)의 단부(40b)와 그루브(726) 사이에 일정 간격으로 볼베어링 등의 다른 구름 수단이 개재될 수도 있으며, 따라서 도시한 실시예 외에 마찰력 저감을 위한 다른 대안적 구성이 가능함은 물론이다.In an alternative embodiment, for example, other rolling means, such as a ball bearing, may be interposed between the end 40b of the
도7과 도8에 도시하지 않았지만 이너 가이드(40)와 제1 지지 플레이트(71)와의 결합 구조도 상술한 이너 가이드(40)와 제2 지지 플레이트(72)의 결합 구조와 동일 또는 유사하다. 예를 들어 이너 가이드(40)의 상류측 단부(40a)는 제1 지지 플레이트(71)의 그루브(716)에 슬라이딩 가능하게 체결되어 있고, 휠(403) 등의 구름 수단이 개재됨으로써 슬라이딩 운동시 마찰력을 저감할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한 제1 지지 플레이트(71)는 공기가 통과할 수 있는 복수개의 관통구(713)를 더 포함한다. 관통구(713)는 그루브(716) 안쪽 영역(즉, 그루브(716) 보다 반경이 작은 영역)의 표면에 형성되며 관통구(713)의 개수나 형상, 크기는 제한되지 않는다. Although not shown in FIGS. 7 and 8 , the coupling structure of the
한편, 본 발명의 실시예에서 제1 및 제2 지지 플레이트(71,72)와 이너 가이드(40) 중 어느 하나를 움직이면 이너 가이드(40)의 직경을 가변할 수 있으며, 도6은 이너 가이드(40)를 고정하고 제1 및 제2 지지 플레이트(71,72)를 회전시키는 구동부의 예시적 구성을 도시하였다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, if any one of the first and
도시한 실시예에서 구동부는 구동모터(73), 구동모터(73)의 구동축(731)에 연결된 베벨 기어(74), 및 베벨 기어(74)에 연결된 제1 구동기어(75)와 제2 구동기어(76)를 포함할 수 있다. 제1 지지 플레이트(71)와 제2 지지 플레이트(72)의 외주면의 적어도 일부분에는 각각 제1 구동기어(75)와 맞물리는 나사산(712)과 제2 구동기어(76)와 맞물리는 나사산(722)이 형성되어 제1 및 제2 구동기어(75,76)과 맞물려 있다. 이러한 구성에서, 구동모터(73)를 구동하여 제1 및 제2 지지 플레이트(71,72)를 동시에 회전시켜서 이너 가이드(40)의 직경을 가변할 수 있다. In the illustrated embodiment, the driving unit includes the driving
이 때 이너 가이드(40)는 중심축에 대해 회전하지 않고 고정되는 것이 바람직하다. 도시한 실시예에서 이너 가이드(40)는 외주면에 적어도 하나의 돌기부(401)가 돌출되어 있고 이 돌기부(401)가 예컨대 백 가이드(50)의 내측면에 형성된 수용홈(51)에 끼워져 있으며, 이러한 구성에 의해 이너 가이드(40)가 움직임을 제한할 수 있다. At this time, it is preferable that the
또한 도시한 실시예에서 돌기부(401)가 방사상 방향으로 더 돌출되어 백 가이드(50)와 케이스(11)를 관통하여 외측으로 더 연장되도록 구성할 수 있고 이 구성에서 돌기부(401)가 이너 가이드(40)의 현재 직경을 알려주는 인디케이터(indicator)로서 역할을 할 수 있다. 즉, 도5에 도시한 것처럼, 돌기부(401)의 케이스(11)를 관통하여 돌출한 부분을 커버하는 하우징(15)을 케이스(11)에 설치하고 하우징(15)의 적어도 일 측면에 사용자가 볼 수 있도록 투명창을 만들고, 예를 들어 하우징(15)의 투명창에 눈금을 표시하여 돌기부(401)가 케이스(11)에서 어느 정도 돌출하였는지를 측정할 수 있도록 구성할 수 있다. 이 구성에 의하면, 이너 가이드(40)의 직경이 가변함에 따라 돌기부(401)가 케이스(11)에서 돌출되는 거리가 달라지므로, 사용자가 투명창의 눈금을 읽어 현재 이너 가이드(40)의 직경을 측정할 수 있다. In addition, in the illustrated embodiment, the
도시한 실시예에서는 돌기부(401)가 이너 가이드(40)가 회전하지 않도록 스토퍼 역할을 함과 동시에 돌기부(401)를 방사상 방향으로 더 연장하여 이너 가이드 직경을 알려주는 인디케이터 역할도 하도록 구성하였지만, 대안적 실시예에서, 직경을 알려주는 인디케이터를 돌기부(401)와는 별도의 구성요소로 구현할 수도 있음은 물론이다. In the illustrated embodiment, the
한편 제1 및 제2 지지 플레이트(71,72)를 회전 구동하기 위한 상술한 구동부 구성은 예시적인 것이며 구체적 실시 형태에 따라 제1 및 제2 지지 플레이트(71,72)를 회전시키는 다양한 구성이 적용될 수 있음을 이해할 것이다. Meanwhile, the above-described configuration of the driving unit for rotationally driving the first and
도9는 대안적 실시예에 따른 가변직경 이너 가이드(40)를 도시한 것으로, 도9(a)는 이너 가이드(40)와 제2 지지 플레이트(72)를 축방향에서 바라본 모습을 개략적으로 나타내었고 도9(b)는 이 노즐 가이드(30)와 이너 가이드(40) 사이의 바이어스 유로(BC)의 폭을 설명하기 위한 도면이다. 9 shows a variable-diameter
도9(a)를 참조하면, 제2 지지 플레이트(72)의 그루브(726)가 나선 형상으로 관통영역(721) 주위를 둘러싸면서 형성되고, 이너 가이드(40)가 그루브(726)에 슬라이딩 가능하게 끼워져서 배치되는 구조는 도8과 동일하다. 도9(a)의 실시예에서 그루브(726)는 관통영역(721)을 적어도 2회 이상 복수회 둘러싸도록 길게 형성되고, 이너 가이드(40)도 원통 형상을 갖되 관통영역(721)을 복수회 둘러싸도록 감겨져서 형성된다. Referring to FIG. 9( a ), the
또한 이 실시예에서, 이너 가이드(40)는 적어도 일부 표면에 복수개의 관통구(410)를 포함한다. 예를 들어 도2에서 노즐 가이드(30)의 표면에 형성된 관통구(31)의 배열과 유사하게, 복수개의 관통구(410)들이 이너 가이드(40)의 표면의 적어도 일부 면에 배열된다. 이 때 바람직하게는, 이너 가이드(40)의 표면 중 직경이 작은 안쪽 표면부터 직경이 점차 커지는 표면을 따라 소정 길이에 걸쳐 관통구(410)가 형성되어 있다. 예를 들어, 관통구(410)는 이너 가이드(40)의 표면 중 관통영역(721)을 적어도 1회 내지 2회 둘러싸는 표면에 걸쳐 형성될 수 있다. Also in this embodiment, the
이러한 구성에 의하면, 이너 가이드(40)가 버너(100)에 장착되었을 때 노즐 가이드(30) 주위를 복수회 둘러싸면서 배치되고 이너 가이드(40)의 안쪽 표면부터 적어도 1회 내지 2회 감싸는 영역에 관통구(410)가 형성되어 있으므로 연소 진동을 추가적으로 더 감소시킬 수 있다. 즉, 연소시 발생하는 음파가 관통구(31)를 통해 바이어스 유로(BC)에 유입된 후 관통구(410)를 통해 여러 겹의 이너 가이드(40) 틈으로 들어가면서 이너 가이드(40)에 흡수되거나 관통구(410)를 지나면서 와류 등의 형태로 소산되어 연소 진동을 감소시킬 수 있다. According to this configuration, when the
한편, 이와 같이 이너 가이드(40)의 직경이 가변하는 경우 노즐 가이드(30)와 이너 가이드(40) 사이의 공간인 바이어스 유로(BC)(캐비티)의 폭(반경)이 중요한 변수가 되며, 따라서 이너 가이드(40)의 직경을 가변할 때마다 바이어스 유로(BC)의 폭을 측정하는 것이 필요하다. On the other hand, when the diameter of the
도9(b)는 일 실시예에 따라 바이어스 유로(BC)의 폭을 측정하는 예시적 방법을 설명하기 위한 도면이다. 예컨대 도5를 참조하여 설명한 것처럼 돌기부(401)의 돌출 길이를 측정하여 이너 가이드(40)의 외측반경(최대반경)을 측정하여 알고 있을 경우, 아래 수학식1에 의해 이너 가이드(40)의 내측반경(최소반경)을 산출할 수 있다. 9B is a diagram for describing an exemplary method of measuring the width of the bias flow path BC according to an exemplary embodiment. For example, as described with reference to FIG. 5 , when the outer radius (maximum radius) of the
도9(b)에 도시한 것처럼, 위 수식에서 r1과 r2는 각각 이너 가이드(40)의 내측반경(최소반경)과 외측반경(최대반경)이고, δ는 그루브(726)의 폭, 그리고 l은 이너 가이드(40)를 펼쳤을 때의 펼친 길이를 각각 나타낸다. 9(b), in the above formula, r1 and r2 are the inner radius (minimum radius) and outer radius (maximum radius) of the
바이어스 유로(BC)의 폭(L)은 이너 가이드(40)의 내측 평균반경(즉, r1+δ/2)에서 노즐 가이드(30)의 반경(r0)을 뺀 값이므로, 폭(L)은 아래 수학식2로부터 산출할 수 있다. Since the width L of the bias flow path BC is a value obtained by subtracting the radius r0 of the
도10 내지 도12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스터빈 연소기를 도시한 것으로, 도10은 가스터빈 연소기의 개략적인 측단면이고 도11과 도12는 이너 가이드 어셈블리(410) 및 이를 지지하는 구성요소들을 개략적으로 나타내었다. 10 to 12 are views showing a gas turbine combustor according to another embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic cross-sectional side view of the gas turbine combustor, and FIGS. The components are schematically shown.
도면을 참조하면, 가스터빈 연소기는 버너(100)와 연소실(200)을 포함하며, 버너(100)가 연료노즐(20), 노즐 가이드(30), 이너 가이드, 백 가이드(50), 및 격벽부(60)를 포함하는 점에서 도2의 실시예와 동일 또는 유사하므로 이들 구성에 대해서는 설명을 생략한다. Referring to the drawings, the gas turbine combustor includes a
도시한 실시예에서 이너 가이드는 복수개의 패널(410)들로 구성된 어셈블리("이너 가이드 어셈블리")(400)로 구성된다. 이너 가이드 어셈블리(400)의 각각의 패널(410)은 노즐 가이드(30)의 외주면을 일부분씩 커버하며 복수개의 패널(410)이 조립됨으로써 노즐 가이드(30)의 외주면을 한바퀴 둘러싸도록 구성된다. 예컨대 도시한 실시예에서 각각의 패널(410)은 노즐 가이드(30)의 원주방향을 따라 일렬로 배치됨으로써 이너 가이드 어셈블리(400)가 노즐 가이드(30)의 외주면을 한바퀴 둘러싸도록 구성되고, 각각의 패널(410)이 원주방향을 따라 서로 이웃하는 패널(410)과 부분적으로 오버랩되며 배치된다. In the illustrated embodiment, the inner guide is composed of an assembly (“inner guide assembly”) 400 composed of a plurality of
일 실시예에서 각 패널(410)은 상류측 및 하류측 단부의 모서리 부근에 연결부재(411,412)를 구비한다. 연결부재(411,412)는 예컨대 내부에 관통구가 형성된 소정 길이의 파이프 형상의 부재일 수 있다. In one embodiment, each
각각의 패널(410)의 상류측 단부는 제1 가이드 부재에 슬라이딩 가능하게 결합되고 하류측 단부는 제2 가이드 부재에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 제1 가이드 부재는 제1 지지부재(420)와 제1 프레임 구조물(430)을 포함할 수 있다. 제1 지지부재(420)는 이너 가이드 어셈블리(400)의 상류측에 배치되고 노즐 가이드(30)가 관통하는 관통영역(421)이 형성된 디스크 형상의 부재일 수 있다. 관통영역(421)의 내측면은 노즐 가이드(30)의 외측면에 결합되어 있으며, 노즐 가이드(30)에 대해 상대적으로 움직일 수 있도록 관통영역(421)의 내측면에 볼베어링 등의 구름 수단이 개재되어 설치될 수 있다. 또한 제1 지지부재(420)는 관통영역(421)의 주위를 따라 공기가 통과할 수 있는 다수의 관통구(422)가 형성되어 있다. 관통구(422)의 개수나 형상, 크기는 제한되지 않는다. An upstream end of each
도시한 실시예에서 제1 프레임 구조물(430)은 다수의 프레임으로 연결된 구조물로서 베이스 프레임(431), 가이드 프레임(432), 및 엔드(end) 프레임(433)을 포함할 수 있다. 베이스 프레임(431)은 다수의 프레임들이 정다각형 형상으로 연결되어 제1 지지부재(420)에 부착되고, 가이드 프레임(432)의 일단은 다각형 형상의 베이스 프레임(431)의 각 모서리와 일체로 결합되고 타단은 이너 가이드 어셈블리(400)측을 향해 돌출되어 엔드 프레임(433)에 결합된다. 엔드 프레임(433)은 베이스 프레임(431)과 동일한 형상이되 작은 크기를 가진다. 엔드 프레임(433)은 다수의 프레임들이 정다각형 형상으로 연결되어 형성되며, 가이드 프레임(432)의 타단이 다각형 형상의 엔드 프레임(433)의 각 모서리에 일체로 결합되어 있다. In the illustrated embodiment, the
이러한 구성에 의해, 제1 지지부재(420)로부터 이너 가이드 어셈블리(400)측을 향해 뻗어 나온 가이드 프레임(432)은 축방향에 대해 비스듬하게 배치된다. 즉 가이드 프레임(432)은 상류측에서 하류측으로 갈수록 중심축(예컨대 이너 가이드 어셈블리(400)의 중심축)에 점점 가까워지도록 배치된다. With this configuration, the
마찬가지로, 제2 가이드 부재는 제2 지지부재(440)와 제2 프레임 구조물(450)을 포함할 수 있고, 제2 지지부재(440)와 제2 프레임 구조물(450)은 각각 상술한 제1 지지부재(420)와 제1 프레임 구조물(430)과 동일한 구성을 가질 수 있으므로 설명을 생략한다. 다만 제2 지지부재(440)의 경우 공기가 통과하는 관통구(제1 지지부재의 422)가 필요 없고, 또한 제2 프레임 구조물(450)의 경우 가이드 프레임(452)이 하류측에서 상류측으로 갈수록 중심축에 점점 가까워지도록 배치된다. Similarly, the second guide member may include a
이러한 구성에서, 각각의 패널(410)의 양쪽 단부 영역이 제1 가이드 부재와 제2 가이드 부재에 각각 슬라이딩 가능하게 결합된다. 구체적으로, 패널(410)의 상류측 연결부재(411)에 제1 가이드 부재의 가이드 프레임(432)이 슬라이딩 가능하게 끼워지고, 패널(410)의 하류측 연결부재(412)에 제2 가이드 부재의 가이드 프레임(452)이 슬라이딩 가능하게 끼워진다. In this configuration, both end regions of each
일 실시예에서 제1 가이드 부재와 제2 가이드 부재 중 적어도 하나를 축방향을 따라 슬라이딩 이동하도록 구동하는 구동부를 포함한다. 도시한 실시예에서는 제1 가이드 부재와 제2 가이드 부재를 동시에 움직이기 위한 구동부를 도시하였다. 제1 가이드 부재의 제1 지지부재(420)의 일측면에 축방향으로 움직일 수 있도록 제1 기어(423a)가 설치되고 제2 가이드 부재의 제2 지지부재(440)의 일측면에 축방향으로 움직일 수 있도록 제2 기어(423b)가 설치된다. 구동 모터(460)에 의해 회전하는 회전축(461)은 한 쌍의 웜기어(463a,463b)를 포함할 수 있다. 제1 웜기어(463a)와 제2 웜기어(463b)는 나사산의 형상이 서로 반대방향으로 형성되어 있고, 제1 웜기어(463a)는 제1 기어(423a)와 맞물리고 제2 웜기어(463b)는 제2 기어(423b)와 맞물리도록 구성된다. In one embodiment, a driving unit for driving at least one of the first guide member and the second guide member to slide along the axial direction is included. In the illustrated embodiment, a driving unit for simultaneously moving the first guide member and the second guide member is illustrated. A
이 구성에 의하면, 구동 모터(460)에 의해 회전축(461)이 회전하면 제1 지지부재(420)와 제2 지지부재(440)가 서로를 향해 이동하여 가까워지거나 서로 반대방향으로 이동하여 멀어지게 되어 이너 가이드 어셈블리(400)의 직경이 가변하게 된다. 예를 들어 제1 지지부재(420)와 제2 지지부재(440)가 축방향을 따라 서로를 향해 슬라이딩 이동하면 도12와 같이 제1 및 제2 지지부재(420,440) 사이의 거리가 줄어든다. 이 때 각 패널(410)의 연결부재(411,412)는 각각 가이드 프레임(432,452)을 따라 슬라이딩 하면서 각각 제1 지지부재(420)와 제2 지지부재(440)에 가까워지므로 서로 이웃하는 패널간 거리가 멀어지고 오버랩되는 영역이 줄어들면서 이너 가이드 어셈블리(400)의 직경이 커진다. 반대로, 제1 및 제2 지지부재(420,440)가 서로 멀어지도록 움직이면 각 패널(410)의 연결부재(411,412)가 각각 가이드 프레임(432,452)을 따라 슬라이딩 하여 엔드 프레임(433,453)에 가까워지므로, 서로 이웃하는 패널간 거리가 가까워지고 오버랩 영역이 커지면서 이너 가이드 어셈블리(400)의 직경이 작아지게 됨을 이해할 것이다. According to this configuration, when the
한편 도시한 실시예에서는 하나의 구동모터(460)를 사용하여 제1 가이드 부재만 움직이도록 구성하였지만, 대안적 실시예에서 제1 및 제2 가이드 부재를 동시에 움직이도록 구동부를 구성할 수도 있음은 물론이다. Meanwhile, in the illustrated embodiment, only the first guide member is configured to move using a
도13 및 도14는 대안적 실시예에 따른 가변직경 이너 가이드를 나타낸 것으로, 도13은 대안적 실시예의 이너 가이드 어셈블리(500) 및 이를 지지하는 구성요소들의 개략적인 사시도이고 도14는 축방향에서 제2 지지부재(540) 바라볼 때의 단면을 개략적으로 도시하였다. 13 and 14 show a variable diameter inner guide according to an alternative embodiment, wherein FIG. 13 is a schematic perspective view of an
도면을 참조하면, 이너 가이드 어셈블리(500)는 복수개의 패널(510)들로 구성된다. 이너 가이드 어셈블리(500)의 각각의 패널(510)은 노즐 가이드(30)의 외주면을 일부분씩 커버하며 복수개의 패널(510)이 조립됨으로써 노즐 가이드(30)의 외주면을 한바퀴 둘러싸도록 구성되며, 이러한 조립 구조는 도11과 도12의 이너 가이드 어셈블리(400)와 동일 또는 유사하므로 설명을 생략한다. Referring to the drawings, the
일 실시예에서 각 패널(510)은 상류측 및 하류측 단부의 모서리 부근에 연결부재(511,512)를 구비한다. 연결부재(511,512)는 예컨대 소정 길이의 실린더 또는 통형상의 부재일 수 있다. In one embodiment, each
각각의 패널(510)의 상류측 단부는 제1 가이드 부재에 슬라이딩 가능하게 결합되고 하류측 단부는 제2 가이드 부재에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 제1 가이드 부재는 제1 지지부재(520)와 제1 경사판 구조물(530)을 포함하고, 제2 가이드 부재는 제2 지지부재(540)와 제2 경사판 구조물(550)을 포함한다. 제1 및 제2 지지부재(520,540)의 각각은 도11과 도12의 제1 지지부재(420,440)의 각각과 동일 구조와 기능을 가질 수 있으므로 설명을 생략한다. An upstream end of each
제1 경사판 구조물(530)은 제1 지지부재(520)의 한쪽 표면에서 이너 가이드 어셈블리(500)를 향해 돌출되고 서로 연결되어 정다각형의 단면을 형성하는 다수의 경사면(531) 및 서로 이웃하는 경사면(531)의 각 모서리에 형성된 가이드 홈(532)으로 구성될 수 있다. 이 때 강사면(531)은 축방향을 따라 비스듬하게 배치된다. 즉 경사면(531)이 제1 지지부재(520)의 표면에서부터 이너 가이드 어셈블리(500)를 향해 돌출할수록 경사면(531)이 중심축에 점점 가까워지도록 경사져 있고, 이에 따라 가이드 홈(532)도 동일하게 중심축을 향하는 방향으로 배치된다. The first
마찬가지로, 제2 경사판 구조물(550)은 제2 지지부재(540)의 한쪽 표면에서 이너 가이드 어셈블리(500)를 향해 돌출되고 서로 연결되어 정다각형의 단면을 형성하는 다수의 경사면(551) 및 서로 이웃하는 경사면(551)의 각 모서리에 형성된 가이드 홈(552)으로 구성될 수 있다. 경사면(551)은 제2 지지부재(540)의 표면에서부터 이너 가이드 어셈블리(500)를 향해 돌출할수록 경사면(551)이 중심축에 점점 가까워지도록 경사져 있고 가이드 홈(552)도 동일하게 중심축을 향하는 방향으로 배치된다. Similarly, the second
이러한 구성에서, 각각의 패널(510)의 양쪽 단부 영역이 제1 가이드 부재와 제2 가이드 부재에 각각 슬라이딩 가능하게 결합된다. 즉 제1 가이드 부재의 가이드 홈(532)에 패널(510)의 상류측 연결부재(511)가 슬라이딩 가능하게 끼워지고, 제2 가이드 부재의 가이드 홈(552)에 패널(510)의 하류측 연결부재(512)가 슬라이딩 가능하게 끼워진다. In this configuration, both end regions of each
도13과 도14에서는 제1 가이드 부재 및/또는 제2 가이드 부재를 축방향으로 슬라이딩 이동시키는 구동부를 생략하였지만, 도11에 도시한 것과 같은 구동부가 설치되어 제1 가이드 부재와 제2 가이드 부재 중 적어도 하나를 축방향을 따라 슬라이딩 이동할 수 있으며, 따라서 이러한 대안적 실시예에 의해서도, 제1 지지부재(520)와 제2 지지부재(540) 사이의 거리를 변경함으로써 이너 가이드 어셈블리(500)의 직경을 가변할 수 있음을 이해할 것이다. 13 and 14, the driving part for sliding the first and/or second guide member in the axial direction is omitted, but the driving part as shown in FIG. 11 is installed, and among the first guide member and the second guide member, At least one can be slid along the axial direction, and thus, even with this alternative embodiment, the diameter of the
도15 및 도16은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스터빈 연소기를 나타내는 도면으로, 도15는 가스터빈 연소기의 측단면을 개략적으로 도시하였다. 이 실시예에서 가스터빈 연소기는 버너(100)와 연소실(200)을 포함하며 버너(100)가 연료노즐(20), 노즐 가이드(30), 이너 가이드(40), 백 가이드(50), 및 격벽부(60)를 포함하는 점에서 도2와 도3에 도시한 실시예와 동일 또는 유사하며 따라서 이들 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 15 and 16 are views showing a gas turbine combustor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a schematic cross-sectional side view of the gas turbine combustor. In this embodiment, the gas turbine combustor includes a
도15와 도16의 실시예는 격벽부(60)(이하에서 “제1 격벽부”라 함)에 인접하여 배치된 또 하나의 격벽부(65)(이하에서 “제2 격벽부”라 함)를 더 포함한다. 제2 격벽부(65)는 제1 격벽부(60)와 동축으로 정렬되어 제1 격벽부(60)와 중첩되도록 배치되는 환형 형상의 부재이며 공기가 통과할 수 있는 복수개의 관통홀(66)을 가진다. 제1 격벽부(60)의 관통홀(61)과 제2 격벽부(65)의 관통홀(66)의 크기나 형상은 서로 동일하여도 되고 달라도 무방하다. 또한 도15에서 제2 격벽부(65)가 제1 격벽부(60)의 왼쪽, 즉 제1 격벽부(60)의 상류측에 배치된 것으로 도시하였지만 대안적 실시예에서 제2 격벽부(65)가 제1 격벽부(60)의 오른쪽, 즉 하류측에 배치될 수도 있다. 15 and 16 show another partition wall portion 65 (hereinafter referred to as “second partition wall portion”) disposed adjacent to the partition wall portion 60 (hereinafter referred to as “first partition wall portion”). ) is further included. The second
제2 격벽부(65)는 중심축에 대해 소정 각도 범위에서 회전할 수 있도록 결합된다. 제1 격벽부(60)의 내연부와 외연부는 각각 노즐 가이드(30)와 백 가이드(50)에 결합되어 고정되지만 제2 격벽부(65)는 제1 격벽부(60)에 대해 일정 각도 회전할 수 있으며, 이에 의해 제1 격벽부의 관통홀(61)과 제2 격벽부의 관통홀(66)이 겹치는 영역이 가변하게 된다. 도16(a)에는 제2 격벽부(65)를 회전시키는 예시적 구성으로서 랙(67)과 피니언(69) 기어를 도시하였다. 피니언(69)은 회전축(681)에 결합되고 회전축(681)은 예컨대 가스터빈 연소기의 케이스(11) 외부에 배치된 구동부(68)에 의해 회전하도록 구성될 수 있다. 그러나 이러한 랙-피니언 기어 구성은 예시적인 것이며 구체적 실시 형태에 따라 제2 격벽부(65)를 회전시키는 다양한 방법이 사용될 수 있다. The second
도16(b)는 제1 격벽부(60)와 제2 격벽부(65)이 겹쳐진 모습을 개략적으로 도시한 것으로, 제1 격벽부(60)의 관통홀(61)과 제2 격벽부(65)의 관통홀(66)이 부분적으로 겹쳐 있는 상태를 나타내었다. 이와 같이 두 개의 관통홀(61,66)이 부분적으로 중첩되면 이 중첩된 영역으로만 연소용 공기가 통과할 수 있다. 그러므로 구체적 실시 형태에 따라 제1 격벽부(60)에 대해 제2 격벽부(65)를 일정 각도 회전하여 결합함으로써 두개의 관통홀(61,66)이 중첩되는 면적을 조절할 수 있으며 공기 공급유로(AC)로부터 메인 유로(MC)와 바이어스 유로(BC)로 각각 분배되는 공기 유량을 조절할 수 있다. 바이어스 유로(BC)로 유입된 공기 유량에 따라 노즐 가이드(30)의 관통구(31)를 통과하는 공기의 유속이 달라지며 이 유속을 조절하면 연소 진동의 감쇠율을 조절할 수 있다. 따라서 실제 구현되는 가스터빈 연소기의 구체적 구조에 따라 두개의 관통홀(61,66)이 중첩되는 면적을 조절함으로써 해당 가스터빈 연소기의 연소 진동의 감쇠 특성을 최적화할 수 있다. 16 (b) schematically shows a state in which the first
한편, 도15와 도16의 실시예가 도10 내지 도14의 이너 가이드 어셈블리(400, 500)에 적용될 수 있다. 이 경우 제1 지지부재(420)를 축방향으로 움직이기 위해 구비되는 회전축(461)이 통과할 수 있도록, 도16(a)에 도시한 것처럼 제2 격벽부(65)의 소정 위치에 슬롯(651)이 형성될 수 있다. 슬롯(651)은 소정 각도의 원호 형태로 형성되고 회전축(461)이 통과할 수 있을 정도의 폭을 가지면 된다. Meanwhile, the embodiments of FIGS. 15 and 16 may be applied to the
이제 본 발명에 따른 연소 진동 감소 효과를 도17 내지 도19를 참조하여 설명하기로 한다. 우선 본 발명과 같이 노즐 가이드(30)와 이너 가이드(40)(또는 이너 가이드 어셈블리(400,500)) 사이에 바이어스 유로(BC)를 형성하고 노즐 가이드(30)의 관통구(31)를 통한 바이어스 공기 흐름을 형성할 경우의 연소 진동 흡수율을 수식으로 설명하기로 한다. The combustion vibration reduction effect according to the present invention will now be described with reference to Figs. First, as in the present invention, a bias flow path BC is formed between the
일반적으로 음파가 벽 등의 매질에 의해 흡수되는 흡수율(α)은 아래 수학식3과 같이 매질의 임피던스(ζ)의 함수로 표현된다. In general, the absorption rate (α) at which sound waves are absorbed by a medium such as a wall is expressed as a function of the impedance (ζ) of the medium as shown in
위 식에서 R은 매질의 반사율이다. where R is the reflectance of the medium.
도2에서와 같이 바이어스 유로(BC)의 공기가 노즐 가이드(30)의 관통구(31)를 통과할 때 임피던스는 아래 수학식2와 같이 노즐 가이드(30)의 임피던스(ζ p ) 및 캐비티(즉, 바이어스 유로(BC))의 임피던스(ζ cavity )의 합이며 각 임피던스는 수학식3과 같이 나타낼 수 있다. As shown in FIG. 2, when the air of the bias flow path BC passes through the through
위 식에서 k는 파수(wave number)이며 (k=ω/c = 2πf/c)의 관계가 성립한다. 또한 노즐 가이드의 임피던스(ζ p )의 실수부와 허수부는 각각 아래 수학식6과 같이 나타낼 수 있다. In the above equation, k is a wave number, and the relationship (k=ω/c = 2πf/c) holds. In addition, the real part and the imaginary part of the impedance (ζ p ) of the nozzle guide may be respectively expressed as in
위 수식에서 c는 음속(sound speed), d는 관통구(31)의 지름, M은 바이어스 유로의 마하 넘버(Mach number)(즉, 관통구(31)를 통과하는 바이어스 공기의 속도를 음속(c)으로 나눈 값), t는 노즐 가이드(30)의 두께, σ는 다공율(porosity), 그리고 ν는 점성도(viscosity)이다. 그리고 수학식3의 흡수율(α)을 수학식4와 수학식5를 이용하여 정리하면 아래 수학식7과 같이 표현된다. In the above formula, c is the sound speed, d is the diameter of the through
도17은 위 수학식에 기초하여 바이어스 공기의 유속에 따른 연소진동 감소 효과를 나타내는 그래프이다. 도면에서 수평축은 주파수이고 수직축은 흡수율이며, 노즐 가이드(30)의 두께를 10-3(m), 관통구(31)의 지름이 2*10-3(m), 다공율은 1%, 그리고 노즐 가이드(30)와 이너 가이드(40) 사이의 거리(L)를 0.05(m)로 설정하고 바이어스 공기 유속이 각각 0, 3, 5, 10, 20, 30, 및 40 (m/s)일 때의 흡수율을 나타내었다. 이 때 바이어스 공기의 유속은 예컨대 도15에 도시한 것처럼 두 개의 격벽부(60,65)를 설치하고 제2 격벽부(65)를 회전함으로써 조절할 수 있다. 17 is a graph showing the effect of reducing combustion vibration according to the flow rate of bias air based on the above equation. In the drawing, the horizontal axis is frequency and the vertical axis is water absorption, the thickness of the
도시한 그래프에서 알 수 있듯이, 바이어스 공기의 속도가 0인 경우(예컨대, 관통홀(61,66)의 중첩 영역이 없도록 제2 격벽부(65)를 회전한 경우) 전체 주파수 대역에 걸쳐 흡수율이 가장 낮았다. 바이어스 공기 유속을 3(m/s)에서 40(m/s)까지 점차 높이면 도면에 화살표로 표시한 것처럼 흡수율의 피크 값이 점차 작아지지만 흡수되는 주파수 대역은 점차 넓어진다. 따라서 예를 들어 가스터빈 연소기가 특정 흡수대역을 갖는 경우 바이어스 공기 속도를 줄여서 피크 값이 그 특정 흡수대역에 속하도록 유속을 설정할 수 있고 그렇지 않다면(특정 흡수대역이 없는 경우라면) 바이어스 공기 속도를 높여서 넓은 주파수 대역에 걸쳐 음파를 흡수하도록 유속을 설정할 수 있다. As can be seen from the graph shown, when the speed of the bias air is 0 (eg, when the second
도18은 노즐 가이드(30)의 다공율(σ)에 따른 연소진동 감소 효과를 나타내는 그래프이다. 도면에서 수평축은 주파수이고 수직축은 흡수율이며, 바이어스 공기 유속을 10(m/s), 노즐 가이드(30)의 두께를 10-3(m), 관통구(31)의 지름을 2*10-3(m), 그리고 노즐 가이드(30)와 이너 가이드(40) 사이의 거리(L)를 0.1(m)로 설정하고 노즐 가이드(30)의 다공율을 각각 0.5, 1, 2, 3, 4, 5%까지 증가시킬 때의 각각의 흡수율을 나타내었다. 18 is a graph showing the effect of reducing combustion vibration according to the porosity σ of the
도시한 그래프에서 알 수 있듯이 다공율이 0.5%(노란색), 1%(파란색), 2%(녹색), 및 3%(검은색)으로 점차 증가할수록 피크 값의 흡수율이 높아지고 피크일 때의 주파수도 점차 높아지는 쪽으로 이동하지만 다공율이 4% 및 5%로 증가할 때는 피크 값이 다시 작아진다. 그러나 다공율이 증가할수록 전체 주파수 대역에 걸쳐 전체적인 흡수율은 증가한다. As can be seen from the graph shown, as the porosity gradually increased to 0.5% (yellow), 1% (blue), 2% (green), and 3% (black), the absorption of the peak value increased and the frequency at the peak also gradually increases, but the peak value decreases again when the porosity increases to 4% and 5%. However, as the porosity increases, the overall absorption increases over the entire frequency band.
도19는 바이어스 유로의 폭(L), 즉 이너 가이드(40)의 직경에 따른 연소진동 감소 효과를 나타내는 그래프이다. 도면에서 수평축은 주파수이고 수직축은 흡수율이며, 바이어스 공기 유속을 10(m/s), 노즐 가이드(30) 두께를 10-3(m), 관통구(31)의 지름을 2*10-3(m), 그리고 다공율을 3%로 설정하고 바이어스 유로의 폭(L)을 각각 0.3, 0.2, 0.1, 0.05, 0.03, 및 0.02(m)로 점차 감소시킬 때의 각각의 흡수율을 나타내었다. 19 is a graph showing the effect of reducing combustion vibration according to the width L of the bias passage, that is, the diameter of the
도시한 그래프에 따르면 바이어스 유로의 폭(L)이 하나의 특정 값을 가질 때 하나 또는 다수의 특정 피크 주파수를 가지며 바이어스 유로의 폭(L)이 점차 작아질수록 기본 주파수(다수의 피크 주파수 중 주파수 값이 가장 작은 주파수)가 점차 높아지는 쪽으로 이동한다. 즉 바이어스 유로의 폭(L)이 작으면 상대적으로 높은 주파수 대역의 흡수율이 좋아지고 폭(L)이 커지면 상대적으로 낮은 주파수 대역의 흡수율이 좋아진다. According to the graph shown, when the width L of the bias flow path has one specific value, it has one or more specific peak frequencies, and as the width L of the bias flow path gradually decreases, the fundamental frequency (frequency among the multiple peak frequencies) The frequency with the smallest value) moves toward increasing gradually. That is, when the width L of the bias flow path is small, the absorption rate of a relatively high frequency band is improved, and when the width L is increased, the absorption rate of a relatively low frequency band is improved.
따라서, 도5 내지 도14의 실시예와 같이 이너 가이드(40)를 가변 직경 구조로 하여 바이어스 유로의 폭(L)을 다양한 값을 갖도록 구성하면, 예를 들어 가스터빈 연소기가 특정 주파수 대역에서 연소진동이 심할 경우 이 해당 주파수 대역에 흡수율의 피크 값이 오도록 이너 가이드(40)의 직경을 조절할 수 있으므로 연소 진동을 감소시킬 수 있다. Therefore, as in the embodiment of FIGS. 5 to 14 , if the width L of the bias flow path is configured to have various values by using the
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어 도15와 도16의 제1 격벽부(60)와 제2 격벽부(65)를 구비한 실시예는 도5 내지 도14의 실시예와 서로 양립가능한 구성이므로 제5 내지 도14의 실시예를 조합할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. As described above, various modifications and variations are possible from the description of this specification to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. For example, the embodiment provided with the first
20: 연료노즐
30: 노즐 가이드
40: 이너 가이드
50: 백 가이드
60, 65: 격벽부
400, 500: 이너 가이드 어셈블리
410, 510: 패널
420, 440, 520, 540: 제1 지지부재
430, 450: 프레임 구조물
530, 550: 경사판 구조물
100: 버너
200: 연소실 20: fuel nozzle
30: nozzle guide
40: inner guide
50: back guide
60, 65: bulkhead part
400, 500: inner guide assembly
410, 510: panel
420, 440, 520, 540: first support member
430, 450: frame structure
530, 550: inclined plate structure
100: burner
200: combustion chamber
Claims (16)
연료를 분사하는 복수개의 분사구를 구비한 연료노즐;
상기 연료노즐의 외주면과 이격되어 상기 연료노즐을 둘러싸는 노즐 가이드; 및
상기 노즐 가이드의 외주면과 이격되어 상기 노즐 가이드를 둘러싸는 이너 가이드;를 포함하고,
상기 노즐 가이드에 복수개의 관통구가 형성되고, 상기 연료노즐과 노즐 가이드 사이의 이격 공간으로 공급될 공기의 적어도 일부가 상기 관통구를 통해 공급되도록 구성되며,
상기 이너 가이드의 상류측의 제1 단부를 지지하며 상기 노즐 가이드가 관통하는 관통영역이 형성된 제1 지지 플레이트; 및
상기 이너 가이드의 하류측의 제2 단부를 지지하며 상기 노즐 가이드가 관통하는 관통영역이 형성된 제2 지지 플레이트;를 더 포함하는 것인, 가스터빈 연소기용 버너. A burner for a gas turbine combustor comprising:
a fuel nozzle having a plurality of injection ports for injecting fuel;
a nozzle guide spaced apart from an outer circumferential surface of the fuel nozzle to surround the fuel nozzle; and
and an inner guide spaced apart from the outer circumferential surface of the nozzle guide and surrounding the nozzle guide;
A plurality of through holes are formed in the nozzle guide, and at least a portion of air to be supplied to a space between the fuel nozzle and the nozzle guide is supplied through the through holes,
a first support plate supporting a first end of the inner guide upstream and having a through region through which the nozzle guide passes; and
The burner for a gas turbine combustor further comprising; a second support plate supporting a second end of the inner guide downstream of the inner guide and having a penetration region through which the nozzle guide passes.
상기 이너 가이드는 통형상을 가지며 이 통형상의 직경이 가변하도록 구성된 것인, 가스터빈 연소기용 버너. The method of claim 1,
wherein the inner guide has a cylindrical shape and is configured to have a variable diameter of the cylindrical shape.
상기 이너 가이드의 내주면의 적어도 일부에 복수개의 돌기형 댐퍼가 형성된 것인, 가스터빈 연소기용 버너. The method of claim 1,
A burner for a gas turbine combustor, wherein a plurality of protruding dampers are formed on at least a portion of an inner circumferential surface of the inner guide.
상기 제1 및 제2 지지 플레이트 각각의 표면에 제1 및 제2 그루브가 형성되고,
상기 제1 및 제2 그루브의 각각은, 상기 이너 가이드의 제1 및 제2 단부의 각각이 적어도 부분적으로 슬라이딩 가능하게 끼워지도록 구성되고 축방향에서 볼 때 반경이 증가하며 상기 관통영역을 적어도 한바퀴 이상 둘러싸는 나선 형상을 갖도록 구성된 것인, 가스터빈 연소기용 버너. The method of claim 1,
First and second grooves are formed on the surfaces of the first and second support plates, respectively;
Each of the first and second grooves is configured such that each of the first and second ends of the inner guide is at least partially slidably fitted, the radius when viewed in the axial direction is increased, and the penetration area is rotated at least once or more. A burner for a gas turbine combustor, configured to have an enclosing spiral shape.
상기 제1 및 제2 지지 플레이트가 중심축을 따라 회전하여 상기 이너 가이드에 대해 상대적으로 움직임으로써 상기 이너 가이드의 직경이 가변하도록 구성된 것인, 가스터빈 연소기용 버너. 6. The method of claim 5,
The burner for a gas turbine combustor, wherein the first and second support plates are configured to rotate along a central axis and move relative to the inner guide so that the diameter of the inner guide is variable.
상기 이너 가이드는 복수개의 패널이 조립된 이너 가이드 어셈블리로 구성되고,
각각의 상기 패널이 상기 노즐 가이드의 원주방향을 따라 일렬로 배치됨으로써 상기 이너 가이드 어셈블리가 상기 노즐 가이드의 외주면을 한바퀴 둘러싸도록 구성되되, 각각의 상기 패널이 상기 원주방향을 따라 서로 이웃하는 패널과 부분적으로 오버랩되며 배치된 것인, 가스터빈 연소기용 버너. The method of claim 1,
The inner guide is composed of an inner guide assembly in which a plurality of panels are assembled,
Each of the panels is arranged in a line along the circumferential direction of the nozzle guide, so that the inner guide assembly is configured to surround the outer circumferential surface of the nozzle guide once, and each of the panels is partially formed from neighboring panels along the circumferential direction. A burner for a gas turbine combustor, which is arranged to overlap with
상기 패널들의 서로 오버랩되는 영역을 가변함으로써 상기 이너 가이드의 직경이 기설정된 최소 직경과 최대 직경 사이에서 가변하도록 구성된 것인, 가스터빈 연소기용 버너. 8. The method of claim 7,
The burner for a gas turbine combustor, wherein the diameter of the inner guide is configured to vary between a predetermined minimum diameter and a maximum diameter by varying the overlapping regions of the panels.
상기 이너 가이드 어셈블리의 상류측에 배치되어 각각의 상기 패널의 상류측 단부를 슬라이딩 가능하게 지지하며, 상기 연료노즐과 노즐 가이드가 관통하는 관통영역이 형성된 제1 가이드 부재; 및
상기 이너 가이드 어셈블리의 하류측에 배치되어 각각의 상기 패널의 하류측 단부를 슬라이딩 가능하게 지지하며, 상기 연료노즐과 노즐 가이드가 관통하는 관통영역이 형성된 제2 가이드 부재;를 포함하는 것인, 가스터빈 연소기용 버너. 8. The method of claim 7,
a first guide member disposed on an upstream side of the inner guide assembly to slidably support an upstream end of each panel and having a penetration region through which the fuel nozzle and the nozzle guide pass; and
a second guide member disposed on the downstream side of the inner guide assembly to slidably support the downstream end of each of the panels, the second guide member having a penetration region through which the fuel nozzle and the nozzle guide pass; Burners for turbine combustors.
상기 제1 가이드 부재는 각각 소정 길이를 가지며 축방향을 따라 배치된 복수개의 제1 가이드 프레임을 포함하되, 각각의 제1 가이드 프레임은 각각의 상기 패널의 상류측 단부와 슬라이딩 가능하게 결합되고,
상기 제2 가이드 부재는 각각 소정 길이를 가지며 축방향을 따라 배치된 복수개의 제2 가이드 프레임을 포함하되, 각각의 제2 가이드 프레임은 각각의 상기 패널의 하류측 단부와 슬라이딩 가능하게 결합된 것인, 가스터빈 연소기용 버너. 10. The method of claim 9,
The first guide member includes a plurality of first guide frames each having a predetermined length and disposed along an axial direction, each first guide frame being slidably coupled to an upstream end of each of the panels,
wherein the second guide members each have a predetermined length and include a plurality of second guide frames disposed along the axial direction, each second guide frame being slidably coupled to a downstream end of each of the panels , burners for gas turbine combustors.
연료를 분사하는 복수개의 분사구를 구비한 연료노즐;
상기 연료노즐의 외주면과 이격되어 상기 연료노즐을 둘러싸는 노즐 가이드;
상기 노즐 가이드의 외주면과 이격되어 상기 노즐 가이드를 둘러싸는 이너 가이드; 및
상기 연료노즐의 하류측에 배치되고, 상기 연료노즐과 노즐 가이드 사이의 이격 공간과 연통하는 연소실;을 포함하고,
상기 노즐 가이드에 복수개의 관통구가 형성되고, 상기 연소실로 공급될 공기의 적어도 일부가 상기 관통구를 통해 상기 이격 공간으로 공급되며, 상기 이너 가이드의 직경이 가변하도록 구성되며
상기 이너 가이드는 사각형의 판상부재로 구성되되, 상기 판상부재가 상기 노즐 가이드 주위를 적어도 한바퀴 이상 감싸도록 감겨져서 통형상을 갖고,
상기 이너 가이드의 상류측의 제1 단부를 지지하며 중앙에 관통영역이 형성된 디스크 형상의 제1 지지 플레이트; 및
상기 이너 가이드의 하류측의 제2 단부를 지지하며 중앙에 관통영역이 형성된 디스크 형상의 제2 지지 플레이트;를 더 포함하는, 가스터빈 연소기. A gas turbine combustor comprising:
a fuel nozzle having a plurality of injection ports for injecting fuel;
a nozzle guide spaced apart from an outer circumferential surface of the fuel nozzle to surround the fuel nozzle;
an inner guide spaced apart from the outer circumferential surface of the nozzle guide and surrounding the nozzle guide; and
a combustion chamber disposed on the downstream side of the fuel nozzle and communicating with a space between the fuel nozzle and the nozzle guide; and
A plurality of through holes are formed in the nozzle guide, at least a part of the air to be supplied to the combustion chamber is supplied to the separation space through the through holes, and the diameter of the inner guide is configured to vary.
The inner guide is composed of a rectangular plate-shaped member, and the plate-shaped member is wound around the nozzle guide by at least one turn to have a cylindrical shape,
a disk-shaped first support plate supporting a first end upstream of the inner guide and having a through area in the center; and
The gas turbine combustor further comprising a; disk-shaped second support plate supporting a second end of the inner guide downstream of the inner guide and having a through area in the center thereof.
상기 제1 및 제2 지지 플레이트가 중심축을 따라 회전하여 상기 이너 가이드에 대해 상대적으로 움직임으로써 상기 이너 가이드의 직경이 가변하도록 구성된 것인, 가스터빈 연소기. 12. The method of claim 11,
and the first and second support plates are configured to rotate along a central axis and move relative to the inner guide so that the diameter of the inner guide is variable.
상기 이너 가이드는, 상기 노즐 가이드의 원주방향을 따라 일렬로 배치된 복수개의 패널로 구성된 이너 가이드 어셈블리를 포함하고,
각각의 상기 패널은 상기 노즐 가이드의 원주방향을 따라 서로 이웃하는 패널과 부분적으로 오버랩되며 배치된, 가스터빈 연소기. 12. The method of claim 11,
The inner guide includes an inner guide assembly including a plurality of panels arranged in a line along a circumferential direction of the nozzle guide,
wherein each said panel is disposed to partially overlap with a neighboring panel along a circumferential direction of said nozzle guide.
상기 패널들의 서로 오버랩되는 영역을 가변함으로써 상기 이너 가이드의 직경이 기설정된 최소 직경과 최대 직경 사이에서 가변하도록 구성된 것인, 가스터빈 연소기. 16. The method of claim 15,
The gas turbine combustor, wherein the diameter of the inner guide is configured to vary between a predetermined minimum diameter and a maximum diameter by varying the overlapping regions of the panels.
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| KR1020200133728A KR102379124B1 (en) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | Burner for gas turbine combustor with structure for reduction of combustion oscillation and gas turbine combustor having the same |
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- 2020-10-15 KR KR1020200133728A patent/KR102379124B1/en active IP Right Grant
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