KR102426622B1 - 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키며, 생성된 연소가스를 터빈으로 공급하는 연소기에 있어서, 상기 압축기로부터 압축공기를 공급받으며 외부로부터 연료를 공급받는 노즐 케이싱; 상기 노즐케이싱에 연결되며, 상기 노즐케이싱으로부터 분사된 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 연소실이 형성된 라이너; 상기 라이너에 연결되며, 상기 라이너에서 형성된 연소가스를 상기 터빈으로 공급하는 트랜지션피스; 상기 노즐케이싱의 내부에 설치되며, 속이 빈 형상의 혼합케이싱; 유체의 유동방향을 기준으로 상기 혼합케이싱의 하류 측에 배치되며, 복수개의 이퓨전홀이 형성된 노즐플레이트; 및 상기 혼합케이싱의 내부에 설치되며, 하류 측 단부가 상기 노즐플레이트에 삽입되는 연료노즐을 포함하는 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공한다.

Description

연소기 및 이를 포함하는 가스터빈{Combustor and gas turbine comprising the same}

본 발명은 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키며, 생성된 연소가스를 터빈으로 공급하는 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것이다.

터보머신이란, 터보머신을 통과하는 유체(특히, 기체)를 통해, 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 장치를 의미한다. 따라서 터보머신은 통상 발전기와 함께 설치되어 사용된다. 이러한 터보머신에는, 가스터빈(Gas turbine), 스팀터빈(Steam turbine), 풍력터빈(Wind power turbine) 등이 해당될 수 있다. 가스터빈은 압축공기와 천연가스를 혼합하여 연소시켜 연소가스를 생성하고, 이와 같이 생성된 연소가스를 이용하여 발전을 위한 동력을 생성하는 장치이다. 스팀터빈은 물을 가열하여 생성되는 증기를 이용하여 발전을 위한 동력을 생성하는 장치이다. 풍력터빈은 풍력을 발전용 동력으로 전환시키는 장치이다.

터보머신 중 가스터빈에 대해 살펴보면, 가스터빈은 압축기와 연소기와 터빈을 포함한다. 압축기는 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과 압축기 블레이드가 교대로 배치된다. 그리고 압축기는 압축기 입구 스크롤 스트럿(Compressor inlet scroll strut)을 통해 외부의 공기를 흡입한다. 이렇게 흡입된 공기는 압축기의 내부를 통과하면서 상기 압축기 베인과 압축기 블레이드에 의해 압축된다. 연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축공기를 공급받아 연료와 혼합시킨다. 또한 연소기는 압축공기와 혼합된 연료를 점화기로 점화하여 고온고압의 연소가스를 생성한다. 이와 같이 생성된 연소가스는 터빈으로 공급된다. 터빈은 터빈 케이싱 내에 복수개의 터빈 베인과 터빈 블레이드가 교대로 배치된다. 그리고 터빈은 연소기에서 생성된 연소가스를 공급받아 내부로 통과시킨다. 터빈의 내부를 통과하는 연소가스는 터빈 블레이드를 회전시키게 되고, 터빈의 내부를 완전히 통과하게 된 연소가스는 터빈 디퓨저를 통해 외부로 토출되게 된다.

터보머신 중 증기터빈에 대해 살펴보면, 증기터빈은 증발기와 터빈을 포함한다. 상기 증발기는 외부로부터 공급받은 물을 가열하여 증기를 생성한다. 상기 터빈은 가스터빈에서의 터빈과 마찬가지로 터빈 케이싱 내에 복수개의 터빈 베인과 터빈 블레이드가 교대로 배치된다. 다만, 증기터빈에서의 터빈은 연소가스가 아닌 상기 증발기에서 생성된 증기를 내부로 통과시켜, 터빈 블레이드를 회전시킨다.

한편, 터보머신 중 가스터빈의 경우, 연소기의 내부에서 고온의 화염이 발생되므로, 연소기의 연소실로 연료와 공기의 혼합물을 분사하는 연료노즐을 이와 같은 고온의 화염으로부터 보호할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 개발된 것으로, 연소기의 연소실에서 발생되는 고온의 화염으로부터 제품을 보호하도록 개선된 구조를 갖는 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은, 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키며, 생성된 연소가스를 터빈으로 공급하는 연소기에 있어서, 상기 압축기로부터 압축공기를 공급받으며 외부로부터 연료를 공급받는 노즐 케이싱; 상기 노즐케이싱에 연결되며, 상기 노즐케이싱으로부터 분사된 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 연소실이 형성된 라이너; 상기 라이너에 연결되며, 상기 라이너에서 형성된 연소가스를 상기 터빈으로 공급하는 트랜지션피스; 상기 노즐케이싱의 내부에 설치되며, 속이 빈 형상의 혼합케이싱; 유체의 유동방향을 기준으로 상기 혼합케이싱의 하류 측에 배치되며, 복수개의 이퓨전홀이 형성된 노즐플레이트; 및 상기 혼합케이싱의 내부에 설치되며, 하류 측 단부가 상기 노즐플레이트에 삽입되는 연료노즐을 포함하는 연소기를 제공한다.

또한, 본 발명은, 외부로부터 공급받은 공기를 압축하는 압축기; 연소가스가 내부로 통과됨에 따라 전력 생성을 위한 동력을 생성하는 터빈; 및 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키며, 생성된 연소가스를 상기 터빈으로 공급하는 연소기를 포함하되, 상기 연소기는, 상기 압축기로부터 압축공기를 공급받으며 외부로부터 연료를 공급받는 노즐 케이싱과, 상기 노즐케이싱에 연결되며, 상기 노즐케이싱으로부터 분사된 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 연소실이 형성된 라이너와, 상기 라이너에 연결되며, 상기 라이너에서 형성된 연소가스를 상기 터빈으로 공급하는 트랜지션피스와, 상기 노즐케이싱의 내부에 설치되며, 속이 빈 형상의 혼합케이싱과, 유체의 유동방향을 기준으로 상기 혼합케이싱의 하류 측에 배치되며, 복수개의 이퓨전홀이 형성된 노즐플레이트와, 상기 혼합케이싱의 내부에 설치되며, 하류 측 단부가 상기 노즐플레이트에 삽입되는 연료노즐을 포함하는 가스터빈을 제공한다.

상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때, 상기 혼합케이싱은, 상기 노즐케이싱의 원주방향을 따라 배치되는 복수개로 구비되며, 상기 노즐케이싱은, 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기가 상기 노즐플레이트로 유동하는 메인공급홀이 중심부에 형성될 수 있다.

상기 연료노즐은, 상기 노즐케이싱의 반경방향을 따라 이격되는 복수개로 구비되며, 상기 복수개의 이퓨전홀은, 서로 인접하는 연료노즐과 연료노즐의 사이에 각각 배치될 수 있다.

상기 복수개의 이퓨전홀은, 서로 인접하는 연료노즐과 연료노즐의 사이에 적어도 2개식 배치될 수 있다.

상기 연소기는, 상기 노즐케이싱의 외면에 설치되며, 상기 혼합케이싱의 내부로 연료를 공급하는 연료공급수단을 더 포함하며, 상기 연료노즐은, 상기 혼합케이싱의 내부에 존재하는 연료가 내부로 유입되는 연료유입홀이 형성될 수 있다.

상기 혼합케이싱은, 상기 연료노즐의 상류 측 단부가 결합되며, 상기 연료노즐로 압축공기가 유입되는 공기유입홀이 형성된 제1케이싱플레이트와, 상기 제1케이싱플레이트의 하류 측에 배치되며, 상기 연료노즐이 관통되는 제2케이싱플레이트와, 상기 노즐케이싱의 내주면으로부터 반경방향 내측으로 이격 배치되며, 상기 제1케이싱플레이트와 제2케이싱플레이트에 결합되는 제3케이싱플레이트를 포함할 수 있다.

상기 노즐플레이트는, 상기 제2케이싱플레이트로부터 하류 측으로 이격 배치되며, 상기 노즐케이싱의 내주면에 접하도록 배치될 수 있다.

상기 혼합케이싱은, 상기 공기유입홀에 착탈 가능하게 삽입되며, 상기 공기유입홀을 선택적으로 개방시키는 개폐부재를 더 포함할 수 있다.

상기 연소기는, 상기 제1케이싱플레이트의 상류 측에 설치되며, 상기 노즐케이싱의 원주방향을 따라 회전하여 상기 공기유입홀을 선택적으로 개방시키는 개폐플레이트를 더 포함할 수 있다.

상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때, 상기 혼합케이싱은, 상기 노즐케이싱의 원주방향을 따라 배치되는 복수개로 구비되며, 상기 개폐플레이트는, 상기 노즐케이싱의 원주방향을 따라 배치되는 복수개로 구비되며, 각각 상기 혼합케이싱의 상류 측에 안착될 수 있다.

상기 복수개의 혼합케이싱은, 각각 원통 형상으로 형성되며, 상기 복수개의 개폐플레이트는, 각각 원판 형상으로 형성될 수 있다.

상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때, 상기 혼합케이싱은, 상기 노즐케이싱의 원주방향을 따라 배치되는 복수개로 구비되며, 상기 개폐플레이트는, 상기 복수개의 혼합케이싱의 형상에 대응되는 복수개의 개폐홀이 각각 형성될 수 있다.

상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때, 상기 복수개의 혼합케이싱은, 각각 부채꼴 형상으로 형성되며, 상기 개폐플레이트는, 중공의 원판 형상으로 형성되고, 상기 복수개의 개폐홀은, 각각 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다.

상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때, 상기 혼합케이싱은, 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기가 상기 노즐플레이트로 유동하는 메인공급홀이 중심부에 형성되며, 상기 공기유입홀이 반경방향을 따라 서로 이격 배치되고 원주방향을 따라 교대로 배치되는 복수개로 구비되고, 상기 개폐플레이트는, 반경방향 및 원주방향으로 인접하는 상기 공기유입홀과 공기유입홀의 사이에 배치되는 복수개의 개폐홀이 형성될 수 있다.

상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때, 상기 혼합케이싱은, 외주면이 상기 노즐케이싱의 내주면에 접하는 원통 형상으로 형성되며, 상기 개폐플레이트는, 중공의 원판 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 연소기는, 상기 노즐케이싱의 내부에 배치되며, 각각의 중심부에 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기가 상기 노즐플레이트로 유동하는 메인공급홀이 형성된 복수개의 보조케이싱을 더 포함하며, 상기 혼합케이싱은, 상기 복수개의 보조케이싱의 내부에 각각 설치되는 복수개로 구비될 수 있다.

상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때, 하나의 보조케이싱을 기준으로, 상기 혼합케이싱은, 상기 보조케이싱의 원주방향을 따라 이격 배치되는 복수개로 구비되며, 본 발명에 따른 연소기는, 상기 복수개의 혼합케이싱의 상류 측에 각각 설치되며, 상기 보조케이싱의 원주방향을 따라 회전하여 상기 복수개의 혼합케이싱에 각각 형성된 공기유입홀을 개폐하는 복수개의 개폐플레이트를 더 포함할 수 있다.

상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때, 하나의 보조케이싱을 기준으로, 상기 혼합케이싱은, 상기 보조케이싱의 원주방향을 따라 이격 배치되는 복수개로 구비되며, 본 발명에 따른 연소기는, 상기 복수개의 혼합케이싱의 상류 측에 설치되며, 상기 보조케이싱의 원주방향을 따라 회전하여 상기 복수개의 혼합케이싱에 각각 형성된 공기유입홀을 개폐하고, 상기 복수개의 혼합케이싱의 형상에 대응되는 복수개의 개폐홀이 각각 형성된 개폐플레이트를 더 포함할 수 있다.

상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때, 하나의 보조케이싱을 기준으로, 상기 혼합케이싱은, 상기 메인공급홀이 중심부에 형성되며, 반경방향을 따라 서로 이격 배치되고 원주방향을 따라 교대로 배치되는 복수개의 공기유입홀이 형성되고, 본 발명에 따른 연소기는, 상기 혼합케이싱의 상류 측에 설치되며, 상기 보조케이싱의 원주방향을 따라 회전하여 상기 복수개의 공기유입홀을 개폐하고, 반경방향 및 원주방향으로 인접하는 상기 공기유입홀과 공기유입홀의 사이에 배치되는 복수개의 개폐홀이 형성된 개폐플레이트를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 의하면, 연소실로 연료를 분사하는 연료노즐과, 연료노즐의 단부가 삽입되며 노즐케이싱의 내부에 설치되는 노즐플레이트를 구비하고, 노즐플레이트에는 압축기로부터 공급받은 압축공기가 연소실로 분사되는 복수개의 이퓨전홀(Effusion hole)이 형성됨으로써, 상기 복수개의 이퓨전홀을 통해 분사되는 압축공기를 통해 노즐플레이트를 냉각시킬 수 있으며, 이를 통해 연소실에서 발생되는 고온의 화염에 의한 열기가 상기 노즐플레이트 상류 측으로 전달되는 것을 방지하여 연소기를 구성하는 부품을 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가스터빈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소기의 내부를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2를 압축공기의 유동방향 기준 상류 측에서 바라본 모습을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 연소기의 내부를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 연소기의 내부를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5를 압축공기의 유동방향 기준 상류 측에서 바라본 모습을 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6에서 개폐플레이트가 노즐케이싱의 원주방향을 따라 회전하여, 연료유입홀을 일부 개방시킨 모습을 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 연소기를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 연소기를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 연소기를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 연소기를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제8실시예에 따른 연소기를 나타낸 도면이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 대해서 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가스터빈(10)은 압축기(1), 연소기(100) 및 터빈(12)을 포함한다. 기체(압축공기 또는 연소가스)의 유동방향을 기준으로 하였을 때, 가스터빈(10)의 상류 측에는 압축기(11)가 배치되고 하류 측에는 터빈(12)이 배치된다. 그리고 압축기(11)와 터빈(12) 사이에는 연소기(100)가 배치된다.

압축기(11)는 압축기 케이싱 내부에 압축기 베인과 압축기 로터를 수용하며, 터빈(12)은 터빈 케이싱 내부에 터빈 베인과 터빈 로터를 수용한다. 이러한 압축기 베인과 압축기 로터는 압축공기의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치되며, 터빈 베인과 터빈 로터 역시 연소가스의 유동방향을 따라 다단으로 배치된다. 이때, 압축기(11)는 흡입된 공기가 압축될 수 있게 전단(Front-stage)에서 후단(Rear-stage) 측으로 갈수록 내부공간이 줄어들며, 반대로 터빈(12)은 연소기로부터 공급받은 연소가스가 팽창될 수 있게 전단에서 후단 측으로 갈수록 내부공간이 커지는 구조로 설계된다.

한편, 압축기(11)의 최후단부 측에 위치한 압축기 로터와, 터빈(12)의 최전단부 측에 위치한 터빈 로터 사이에는, 터빈(12)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기(11)로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브가 배치된다. 상기 토크튜브는 도 1에 도시된 바와 같이 총 3개의 단으로 이루어지는 복수개의 토크튜브 디스크로 구성될 수 있으나, 이는 본 발명의 여러 실시예 중 하나에 불과하며, 상기 토크튜브는 4개 이상의 단 또는 2개 이하의 단으로 이루어지는 복수개의 토크튜브 디스크로 구성될 수도 있다.

상기 압축기 로터는, 압축기 디스크와 압축기 블레이드를 포함한다. 상기 압축기 케이싱의 내부에는 복수개(예를 들어 14매)의 압축기 디스크가 구비되고, 상기 각각의 압축기 디스크들은 타이로드에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결된다. 더욱 상세하게는, 상기 각각의 압축기 디스크는 중심부가 상기 타이로드에 의해 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬된다. 그리고 인접하는 각각의 압축기 디스크는 대향하는 면이 상기 타이로드에 의해 압착되어, 서로 상대적인 회전을 할 수 없도록 배치된다.

상기 압축기 디스크의 외주면에는 복수개의 압축기 블레이드가 방사상으로 결합된다. 또한, 상기 압축기 블레이드의 사이에는, 동일한 단(Stage)을 기준으로 하였을 때 상기 압축기 케이싱의 내주면에 환상으로 설치되는 복수개의 압축기 베인이 각각 배치된다. 상기 압축기 베인은 상기 압축기 디스크와는 달리 회전하지 않도록 고정된 상태를 유지하며, 압축기 블레이드를 통과한 압축공기의 흐름을 정렬하여 하류 측에 위치하는 압축기 블레이드로 압축공기를 안내하는 역할을 한다. 이때, 상기 압축기 케이싱과 압축기 베인은, 상기 압축기 로터와 구분하기 위하여, 압축기 스테이터라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.

상기 타이로드는 상기 복수개의 압축기 디스크와, 후술할 터빈 디스크의 중심부를 관통하도록 배치되며, 일 측 단부는 압축기의 최전단부 측에 위치한 압축기 디스크 내에 체결되고, 타 측 단부는 고정 너트에 의해 체결된다.

상기 타이로드의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 압축기 디스크와 터빈 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.

도시되지는 않았으나, 가스터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 안내깃 역할을 하는 디스월러(Deswirler)가 설치될 수 있다.

상기 연소기(100)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스의 온도를 높이게 된다.

가스터빈(10)의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀(Cell) 형태로 형성되는 연소기 케이싱 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료를 분사하는 연료노즐(160)과, 연소실을 형성하는 라이너(120; Liner), 그리고 연소기(100)와 터빈(12)의 연결부가 되는 트랜지션피스(130; Transition piece)를 포함한다.

구체적으로, 상기 라이너(120)는 연료노즐(160)에 의해 분사되는 연료가 압축기(11)의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너(120)는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 연소챔버와, 상기 연소챔버를 감싸면서 환형공간을 이루는 라이너 환형유로가 형성된다. 또한 라이너(120)의 전단에는 연료를 분사하는 연료노즐(160)이 결합되며, 측벽에는 점화기가 결합된다.

상기 라이너 환형유로에는, 라이너(120)의 외벽에 마련되는 다수개의 홀(Hole)을 통해 유입된 압축공기가 유동하며, 후술할 트랜지션피스(130)를 냉각시킨 압축공기 역시 이를 통해 유동한다. 이렇듯 압축공기가 라이너(120)의 외벽부를 따라 유동함으로써, 상기 연소챔버에서 연료의 연소에 의해 발생되는 열에 의해 라이너(120)가 열 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.

라이너(120)의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스(130)가 연결된다. 상기 라이너(120)와 마찬가지로, 상기 트랜지션피스(130)는 , 상기 트랜지션피스(130)의 내부 공간을 감싸는 트랜지션피스 환형유로가 형성되며, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 상기 트랜지션피스 환형유로를 따라 흐르는 압축공기에 의해 외벽부가 냉각된다.

한편, 상기 연소기(100)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈(12)으로 공급된다. 터빈(12)으로 공급된 고온 고압의 연소가스는 터빈(12)의 내부를 통과하면서 팽창하게 되고, 그에 따라 후술할 터빈 블레이드에 충동 및 반동력을 가하여 회전토크가 발생되도록 한다. 이렇게 얻어진 회전토크는 상술한 토크튜브를 거쳐 압축기로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 부분은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.

상기 터빈(12)은 기본적으로는 압축기(11)의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈(12)에도 압축기(11)의 압축기 로터와 유사한 복수개의 터빈 로터가 구비된다. 따라서 상기 터빈 로터 역시, 터빈 디스크와, 이로부터 방사상으로 배치되는 복수개의 터빈 블레이드를 포함한다. 상기 터빈 블레이드의 사이에도, 동일한 단을 기준으로 하였을 때 상기 터빈 케이싱에 환상으로 설치되는 복수개의 터빈 베인이 구비되며, 상기 터빈 베인은 터빈 블레이드를 통과한 연소가스의 유동방향을 가이드하게 된다. 이때, 상기 터빈 케이싱과 터빈 베인 역시, 상기 터빈 로터와 구분하기 위하여, 터빈 스테이터라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 연소기(100)는, 노즐케이싱(110), 라이너(120), 트랜지션피스(130), 혼합케이싱(140), 노즐플레이트(150), 연료노즐(160), 연료공급수단(170)을 포함한다.

상기 노즐케이싱(110)은, 상기 압축기(11)로부터 압축공기를 공급받으며, 외부로부터 연료를 공급받는다. 상기 연료는 수소일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 라이너(120)는, 압축공기 또는 연소가스의 유동방향을 기준으로 상기 노즐케이싱(110)의 하류 측에 연결되며, 상기 노즐케이싱(110)으로부터 분사된 연료와 압축공기의 혼합물이 연소된다. 상기 트랜지션피스(130)는, 상기 라이너(120)의 하류 측에 연결되며, 상기 라이너(120)의 연소실에서 발생된 연소가스를 상기 터빈(12)으로 공급한다.

상기 혼합케이싱(140)은, 상기 노즐케이싱(110)의 내부에 설치되며, 속이 빈 형상으로 형성된다. 도 3을 참조하면(즉, 상기 노즐케이싱(110)으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱(110)을 보았을 때), 상기 혼합케이싱(140)은, 상기 노즐케이싱(110)의 원주방향을 따라 배치되는 복수개로 구비될 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 혼합케이싱(140)은, 제1케이싱플레이트(141), 제2케이싱플레이트(143), 제3케이싱플레이트(144)를 포함할 수 있다. 상기 제1케이싱플레이트(141)는, 상기 연료노즐(160)의 상류 측 단부가 결합되며, 상기 연료노즐(160)로 압축공기가 유입되는 공기유입홀(142)이 형성된다. 그리고 상기 압축기(11)로부터 상기 노즐케이싱(110)으로 공급된 압축공기는, 상기 공기유입홀(142)을 통해 상기 연료노즐(160)의 내부로 유입된 후, 상기 연료노즐(160)의 내부로 유입된 연료와 함께 혼합되어 상기 라이너(120)로 분사된다. 상기 제2케이싱플레이트(143)는, 상기 제1케이싱플레이트(141)의 하류 측에 배치되며, 상기 연료노즐(160)이 관통된다. 상기 제3케이싱플레이트(144)는, 상기 노즐케이싱(110)의 내주면으로부터 반경방향 내측으로 이격 배치되며, 상기 제1케이싱플레이트(141)와 제2케이싱플레이트(143)에 결합된다.

상기 노즐플레이트(150)는, 상기 혼합케이싱(140)의 하류 측에 배치되며, 복수개의 이퓨전홀(151: Effusion hole)이 형성된다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 노즐케이싱(110)은, 상기 압축기(11)로부터 공급받은 압축공기가 상기 노즐플레이트(150)로 유동하는 메인공급홀(111)이 형성된다. 그리고 상기 메인공급홀(111)을 통해 유입된 압축공기는, 상기 복수개의 이퓨전홀(151)을 통해 상기 라이너(120) 측으로 분사된다. 한편, 상기 노즐플레이트(150)는, 상기 제2케이싱플레이트(143)로부터 하류 측으로 이격 배치되며, 상기 노즐케이싱(110)의 내주면에 접하도록 배치된다. 따라서 상기 노즐플레이트(150)를 기준으로, 상류 측과 하류 측 공간은 서로 분리된다.

이와 같이 압축공기가 상기 복수개의 이퓨전홀(151)을 통해 라이너 측으로 분사됨으로써, 상기 노즐플레이트(150) 및 상기 노즐플레이트(150)에 삽입된 연료노즐(160)의 하류 측 단부는 냉각되며, 상기 라이너(120)의 내부에서 발생되는 고온의 화염에 의해 상기 노즐플레이트(150)를 비롯한 상기 노즐플레이트(150) 상류 측의 다른 부품들이 열 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.

상기 연료노즐(160)은, 상기 혼합케이싱(140)의 내부에 설치되며, 상류 측 단부가 상기 혼합케이싱(140)의 내부에서 제1케이싱플레이트(141)에 결합되고, 하류 측 단부가 상기 제2케이싱플레이트(143)를 관통하여 상기 노즐플레이트(150)에 삽입된다. 따라서 외부로부터 공급받은 연료는, 상기 연료노즐(160)의 내부로 유입된 후 상기 라이너(120) 측으로 분사된다.

도 2를 참조하면, 상기 연료노즐(160)은, 상기 노즐케이싱(110)의 반경방향을 따라 이격되는 복수개로 구비될 수 있다. 그리고 상기 복수개의 이퓨전홀(151)은, 서로 인접하는 연료노즐(160)과 연료노즐(160)의 사이에 각각 배치될 수 있다. 이때, 상기 복수개의 이퓨전홀(151)은, 서로 인접하는 연료노즐(160)과 연료노즐(160)의 사이에 적어도 2개씩 배치될 수 있다. 따라서 상기 이퓨전홀(161)을 따라 분사되는 압축공기는, 상기 연료노즐(160)의 하류 측 단부 역시 냉각시키게 된다. 한편, 도 3을 참조하면, 상기 연료노즐(160)은, 상기 노즐케이싱(110)의 원주방향을 따라 이격되는 복수개로 구비될 수도 있다.

상기 연료공급수단(170)은, 상기 노즐케이싱(110)의 외면에 설치되며, 상기 혼합케이싱(140)의 내부로 연료를 공급한다. 그리고 상기 연료노즐(160)은, 연료유입홀(161)이 관통 형성될 수 있다. 상기 연료유입홀(161)은, 상기 혼합케이싱(140)의 내부에 배치된다. 그리고 상기 연료공급수단(170)으로부터 상기 혼합케이싱(140)의 내부로 공급된 연료는, 상기 연료유입홀(161)을 통해 상기 연료노즐(160)의 내부로 유입된 후, 상기 연료노즐(160)을 따라 상기 라이너(120)로 분사된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 연소기(200)는, 본 발명의 제1실시예와 비교하였을 때, 개폐부재(145)를 더 포함할 수 있다.

상기 개폐부재(145)는, 상기 공기유입홀(142)에 착탈 가능하게 삽입되며, 상기 공기유입홀(142)을 선택적으로 개방 또는 폐쇄시킨다. 상기 개폐부재(145)는, 상기 메인공급홀(111)로 유입되는 공기의 유량과 상기 공기유입홀(142)을 통해 유입되는 공기의 유량의 비율을 조절하여, 상기 라이너(120)로 분사되는 연료와 압축공기의 혼합비, 상기 라이너(120)의 연소실에서 발생되는 화염의 온도, 압력조건, 등을 목적하는 설정범위에 맞게 제어할 수 있다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 연소기(300)는, 발명의 제1실시예와 비교하였을 때, 개폐플레이트(180)를 더 포함할 수 있다.

상기 개폐플레이트(180)는, 상기 제1케이싱플레이트(141)의 상류 측에 설치되며, 상기 노즐케이싱(110)의 원주방향을 따라 회전(또는 이동)하여 상기 공기유입홀(142)을 선택적으로 개방 또는 폐쇄시킨다. 더욱 상세하게는, 상기 개폐플레이트(180)는, 상기 노즐케이싱(110)의 원주방향을 따라 배치되는 복수개로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 복수개의 혼합케이싱은, 각각 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 개폐플레이트(180)는, 원판 형상으로 형성되며, 각각 상기 제1케이싱플레이트(141)의 상류 측에 안착될 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 복수개의 개폐플레이트(180)는, 상기 노즐케이싱(110)의 원주방향을 따라 이동함으로써, 상기 복수개의 공기유입홀(142)을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하게 된다. 그리고 이을 통해 상기 복수개의 개폐플레이트(180)는, 상기 메인공급홀(111)로 유입되는 공기의 유량과 상기 공기유입홀(142)을 통해 유입되는 공기의 유량의 비율을 조절하여, 상기 라이너(120)로 분사되는 연료와 압축공기의 혼합비, 상기 라이너(120)의 연소실에서 발생되는 화염의 온도, 압력조건, 등을 목적하는 설정범위에 맞게 제어할 수 있다.

한편, 도 6 및 도 7에 개시된 상기 복수개의 개폐플레이트(180)는, 반드시 상기 노즐케이싱(110)의 원주방향을 따라 모두 함께 동시에 이동하는 것은 아니며, 상기 노즐케이싱(110)의 원주방향을 따라 각각 독립적으로 이동할 수 있음은 물론이라 할 것이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 연소기(400)에서, 상기 혼합케이싱(140)은, 도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 제3실시예와 마찬가지로 상기 노즐케이싱(110)의 원주방향을 따라 배치되는 복수개O 구비될 수 있다. 이때, 상기 개폐플레이트(180)는, 복수개가 아닌 한 개로 구비되며, 상기 복수개의 혼합케이싱(140)의 형상에 대응되는 복수개의 개폐홀(181)이 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 복수개의 혼합케이싱(140)은, 각각 부채꼴(Fan-shape) 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 개폐플레이트(180)는, 중공의 원판 형상으로 형성되어 상기 메인공급홀(111)이 중심부와 연통될 수 있다. 또한, 상기 복수개의 개폐홀(181)은, 각각 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 제4실시예에서, 상기 개폐플레이트(180)는 상기 메인공급홀(111)의 중심점(C)을 중심으로 회전한다. 상기 개폐플레이트(180)가 회전함에 따라, 상기 개폐홀(181)은, 상기 노즐케이싱(110)으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱(110)을 보았을 때를 기준으로 상기 혼합케이싱(140)과 일치하도록 배치될 수도 있고 상기 혼합케이싱(140)과 혼합케이싱(140)의 사이에 배치될 수도 있다. 도 8은 상기 복수개의 개폐홀(181)이 각각 상기 복수개의 혼합케이싱(140)과 일치하도록 배치된 상태를 나타내고 있다.

도 8의 상태에서는, 상기 개폐홀(181)에 의해 상기 복수개의 공기유입홀(142)이 개방된 상태이므로, 상기 복수개의 공기유입홀(142)로 공기가 유입될 수 있다. 반대로 도면에는 도시되어 있지 않으나, 도 8의 상태에서 상기 복수개의 개폐홀(181)이 상기 복수개의 혼합케이싱(140)의 사이에 오도록 상기 개폐플레이트(180)가 회전하는 경우, 상기 개폐플레이트(180)는 상기 복수개의 공기유입홀(142)을 밀폐시키며, 상기 복수개의 공기유입홀(142)로 공기가 유입되는 것을 방지하게 된다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 연소기(500)에서, 상기 혼합케이싱(140)은, 도 6 내지 도 8에 도시된 본 발명의 제3,4실시예와는 다르게, 상기 혼합케이싱(140)이 복수개가 아닌 한 개로 구비된다. 구체적으로, 상기 혼합케이싱(140)은, 상기 메인공급홀(111)이 중심부에 형성되며, 외주면이 상기 노즐케이싱(110)의 내주면에 접하는 원통 형상으로 형성된다. 그리고 상기 혼합케이싱(140)은, 상기 복수개의 공기유입홀(142)이 형성된다. 여기서, 상기 복수개의 공기유입홀(142)은, 상기 혼합케이싱(140)의 반경방향을 따라 서로 이격 배치되고, 상기 혼합케이싱(140)의 원주방향을 따라 교대로 배치된다.

상기 개폐플레이트(180)는, 도 8에 도시된 본 발명의 제4실시예와 마찬가지로, 복수개가 아닌 한 개로 구비된다. 그리고 상기 개폐플레이트(180)는, 중공의 원판 형상으로 형성되어 상기 메인공급홀(111)이 중심부와 연통되며, 상기 혼합케이싱(140)의 반경방향 및 원주방향으로 인접하는 상기 공기유입홀(142)과 공기유입홀(142)의 사이에 배치되는 복수개의 개폐홀(181)이 형성된다.

본 발명의 제5실시예에서, 상기 개폐플레이트(180)는 상기 메인공급홀(111)의 중심점(C)을 중심으로 회전한다. 상기 개폐플레이트(180)가 회전함에 따라, 상기 개폐홀(181)은, 상기 노즐케이싱(110)으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱(110)을 보았을 때를 기준으로 상기 공기유입홀(142)과과 일치하도록 배치될 수도 있고 상기 공기유입홀(142)과 공기유입홀(142)의 사이에 배치될 수도 있다. 도 9는 상기 복수개의 개폐홀(181)이 각각 상기 공기유입홀(142)과 공기유입홀(142)의 사이에 배치된 상태를 나타내고 있다.

도 9와 같은 상태에서는, 상기 개폐플레이트(180)가 상기 복수개의 공기유입홀(142)을 전부 밀폐시키고 있으므로, 상기 복수개의 공기유입홀(142)로 공기가 유입될 수 없다. 반대로 도면에는 도시되어 있지 않으나, 도 9의 상태에서 상기 개폐플레이트(180)가 회전하여 상기 복수개의 개폐홀(181)이 상기 복수개의 공기유입홀(142)과 일치된 상태가 되는 경우, 상기 복수개의 공기유입홀(142)은 각각 상기 복수개의 개폐홀(181)에 의해 개방된 상태가 되며, 압축공기가 상기 개폐홀(181) 및 상기 공기유입홀(142)로 유입 가능한 상태가 된다.

도 10 내지 도 12에 도시된 본 발명의 제6 내지 제8실시예의 경우, 도 6 내지 9에 개시된 혼합케이싱(140) 및 개폐플레이트(180)가 단위 번들(Bundle)의 구조로 상기 노즐케이싱(110)의 내부에 복수개로 구비된 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제6 내지 제8실시예에 따른 연소기(600,700,800)는, 복수개의 보조케이싱(190)을 더 포함한다. 상기 복수개의 보조케이싱(190)은, 상기 노즐케이싱(110)의 내부에 배치되는 것으로, 상기 노즐케이싱(110)의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되며, 상기 노즐케이싱(110)의 중심부에도 배치될 수 있다. 그리고 상기 복수개의 보조케이싱(190)은, 압축공기가 유입되는 메인공급홀(111)이 각각의 중심부에 형성된다. 상기 혼합케이싱(140)은, 복수개로 구비되며, 각각 상기 보조케이싱(190)의 내부에 설치된다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제6실시예에 따른 연소기(600)는, 도 6에 도시된 본 발명의 제3실시예에서의 혼합케이싱(140) 및 개폐플레이트(180)가 상기 복수개의 보조케이싱(190)에 각각 구비된다. 즉, 하나의 보조케이싱(190)을 기준으로, 상기 혼합케이싱(140)은 상기 메인공급홀(111)을 중심에 두고 상기 메인공급홀(111)의 반경방향 외측에서 상기 보조케이싱(190)의 원주방향을 따라 이격 배치되는 복수개로 구비되며, 상기 개폐플레이트(180) 역시 상기 복수개의 혼합케이싱(140)에 대응하여 복수개로 구비된다. 여기서, 상기 복수개의 혼합케이싱(140)은 각각 원통 형상으로 형성되고, 상기 복수개의 개폐플레이트(180)는 각각 원판 형상일 수 있다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제7실시예에 따른 연소기(700)는, 도 8에 도시된 본 발명의 제4실시예에서의 혼합케이싱(140) 및 개폐플레이트(180)가 상기 복수개의 보조케이싱(190)에 각각 구비된다. 즉, 하나의 보조케이싱(190)을 기준으로, 상기 혼합케이싱(140)은 상기 메인공급홀(111)을 중심에 두고 상기 메인공급홀(111)의 반경방향 외측에서 상기 보조케이싱(190)의 원주방향을 따라 이격 배치되는 복수개로 구비되며, 상기 개폐플레이트(180)는 상기 메인공급홀(111)의 중심점(C)을 중심으로 회전하는 것으로 상기 복수개의 혼합케이싱(140)의 형상에 대응되는 복수개의 개폐홀(181)이 각각 형성된다. 여기서, 상기 복수개의 혼합케이싱(140)은 각각 부채꼴 형상으로 형성되고, 상기 개폐플레이트(180)는 중공의 원판 형상으로 형성되어 중심부가 상기 메인공급홀(111)과 연통되고, 상기 복수개의 개폐홀(181)은 각각 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제8실시예에 따른 연소기(800)는, 도 9에 도시된 본 발명의 제5실시예에서의 혼합케이싱(140) 및 개폐플레이트(180)가 상기 복수개의 보조케이싱(190)에 각각 구비된다. 하나의 보조케이싱(190)을 기준으로, 상기 혼합케이싱(140)은, 상기 메인공급홀(111)이 중심부에 형성되며, 외주면이 상기 보조케이싱(190)의 내주면에 접하는 원통 형상으로 형성된다. 그리고 상기 혼합케이싱(140)에 형성되는 복수개의 공기유입홀(142)은, 각각 상기 혼합케이싱(140)의 반경방향을 따라 서로 이격 배치되고 원주방향을 따라 교대로 배치된다. 하나의 보조케이싱(190)을 기준으로, 상기 개폐플레이트(180)는 중공의 원판 형상으로 형성되어 상기 메인공급홀(111)과 연통되며, 상기 개폐플레이트(180)에 형성되는 복수개의 개폐홀(181)은 상기 개폐플레이트(180)의 반경방향 및 원주방향으로 인접하는 상기 공기유입홀(142)과 공기유입홀(142)의 사이에 배치된다.

이상에서 설명된 본 발명의 제6 내지 제8실시예에서 각 단위 번들의 작동은, 앞서 설명된 본 발명의 제3 내지 제5실시예에서의 혼합케이싱(140) 및 개폐플레이트(180)의 작동과 같다. 한편, 도 6 내지 도 8에서는 하나의 실시예에서의 단위 번들의 구조가 통일된 것으로 도시하고 있으나, 이는 일 예에 불과하며, 하나의 실시예에서의 단위 번들의 구조는 서로 혼합될 수 있다.

10 : 가스터빈 11 : 압축기
12 : 터빈
100,200,300,400,500,600,700,800 : 연소기
110 : 노즐케이싱 120 : 라이너
130 : 트랜지션피스 140 : 혼합케이싱
150 : 노즐플레이트 160 : 연료노즐
170 : 연료공급수단 180 : 개폐플레이트
190 : 보조케이싱

Claims (20)

1. 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키며, 생성된 연소가스를 터빈으로 공급하는 연소기에 있어서,
   상기 압축기로부터 압축공기를 공급받으며 외부로부터 연료를 공급받는 노즐 케이싱;
   상기 노즐케이싱에 연결되며, 상기 노즐케이싱으로부터 분사된 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 연소실이 형성된 라이너;
   상기 라이너에 연결되며, 상기 라이너에서 형성된 연소가스를 상기 터빈으로 공급하는 트랜지션피스;
   상기 노즐케이싱의 내부에 설치되며, 속이 빈 형상의 혼합케이싱;
   유체의 유동방향을 기준으로 상기 혼합케이싱의 하류 측에 배치되며, 복수개의 이퓨전홀이 형성된 노즐플레이트; 및
   상기 혼합케이싱의 내부에 설치되며, 하류 측 단부가 상기 노즐플레이트에 삽입되는 연료노즐을 포함하고,
   상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때,
   상기 혼합케이싱은, 상기 노즐케이싱의 원주방향을 따라 배치되는 복수개로 구비되며,
   상기 노즐케이싱은, 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기가 상기 노즐플레이트로 유동하는 메인공급홀이 중심부에 형성되는 연소기.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 연료노즐은, 상기 노즐케이싱의 반경방향을 따라 이격되는 복수개로 구비되며,
   상기 복수개의 이퓨전홀은, 서로 인접하는 연료노즐과 연료노즐의 사이에 각각 배치되는 연소기.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 복수개의 이퓨전홀은, 서로 인접하는 연료노즐과 연료노즐의 사이에 적어도 2개식 배치되는 연소기.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 노즐케이싱의 외면에 설치되며, 상기 혼합케이싱의 내부로 연료를 공급하는 연료공급수단을 더 포함하며,
   상기 연료노즐은, 상기 혼합케이싱의 내부에 존재하는 연료가 내부로 유입되는 연료유입홀이 형성된 연소기.
6. 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키며, 생성된 연소가스를 터빈으로 공급하는 연소기에 있어서,
   상기 압축기로부터 압축공기를 공급받으며 외부로부터 연료를 공급받는 노즐 케이싱;
   상기 노즐케이싱에 연결되며, 상기 노즐케이싱으로부터 분사된 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 연소실이 형성된 라이너;
   상기 라이너에 연결되며, 상기 라이너에서 형성된 연소가스를 상기 터빈으로 공급하는 트랜지션피스;
   상기 노즐케이싱의 내부에 설치되며, 속이 빈 형상의 혼합케이싱;
   유체의 유동방향을 기준으로 상기 혼합케이싱의 하류 측에 배치되며, 복수개의 이퓨전홀이 형성된 노즐플레이트; 및
   상기 혼합케이싱의 내부에 설치되며, 하류 측 단부가 상기 노즐플레이트에 삽입되는 연료노즐을 포함하고,
   상기 혼합케이싱은,
   상기 연료노즐의 상류 측 단부가 결합되며, 상기 연료노즐로 압축공기가 유입되는 공기유입홀이 형성된 제1케이싱플레이트와,
   상기 제1케이싱플레이트의 하류 측에 배치되며, 상기 연료노즐이 관통되는 제2케이싱플레이트와,
   상기 노즐케이싱의 내주면으로부터 반경방향 내측으로 이격 배치되며, 상기 제1케이싱플레이트와 제2케이싱플레이트에 결합되는 제3케이싱플레이트를 포함하는 연소기.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 노즐플레이트는, 상기 제2케이싱플레이트로부터 하류 측으로 이격 배치되며, 상기 노즐케이싱의 내주면에 접하도록 배치되는 연소기.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 혼합케이싱은,
   상기 공기유입홀에 착탈 가능하게 삽입되며, 상기 공기유입홀을 선택적으로 개방시키는 개폐부재를 더 포함하는 연소기.
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1케이싱플레이트의 상류 측에 설치되며, 상기 노즐케이싱의 원주방향을 따라 회전하여 상기 공기유입홀을 선택적으로 개방시키는 개폐플레이트를 더 포함하는 연소기.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때,
    상기 혼합케이싱은, 상기 노즐케이싱의 원주방향을 따라 배치되는 복수개로 구비되며,
    상기 개폐플레이트는, 상기 노즐케이싱의 원주방향을 따라 배치되는 복수개로 구비되며, 각각 상기 혼합케이싱의 상류 측에 안착되는 연소기.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 복수개의 혼합케이싱은, 각각 원통 형상으로 형성되며,
    상기 복수개의 개폐플레이트는, 각각 원판 형상으로 형성된 연소기.
12. 청구항 9에 있어서,
    상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때,
    상기 혼합케이싱은, 상기 노즐케이싱의 원주방향을 따라 배치되는 복수개로 구비되며,
    상기 개폐플레이트는, 상기 복수개의 혼합케이싱의 형상에 대응되는 복수개의 개폐홀이 각각 형성된 연소기.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때,
    상기 복수개의 혼합케이싱은, 각각 부채꼴 형상으로 형성되며,
    상기 개폐플레이트는, 중공의 원판 형상으로 형성되고,
    상기 복수개의 개폐홀은, 각각 부채꼴 형상으로 형성된 연소기.
14. 청구항 9에 있어서,
    상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때,
    상기 혼합케이싱은, 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기가 상기 노즐플레이트로 유동하는 메인공급홀이 중심부에 형성되며, 상기 공기유입홀이 반경방향을 따라 서로 이격 배치되고 원주방향을 따라 교대로 배치되는 복수개로 구비되고,
    상기 개폐플레이트는, 반경방향 및 원주방향으로 인접하는 상기 공기유입홀과 공기유입홀의 사이에 배치되는 복수개의 개폐홀이 형성된 연소기.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때,
    상기 혼합케이싱은, 외주면이 상기 노즐케이싱의 내주면에 접하는 원통 형상으로 형성되며,
    상기 개폐플레이트는, 중공의 원판 형상으로 형성된 연소기.
16. 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키며, 생성된 연소가스를 터빈으로 공급하는 연소기에 있어서,
    상기 압축기로부터 압축공기를 공급받으며 외부로부터 연료를 공급받는 노즐 케이싱;
    상기 노즐케이싱에 연결되며, 상기 노즐케이싱으로부터 분사된 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 연소실이 형성된 라이너;
    상기 라이너에 연결되며, 상기 라이너에서 형성된 연소가스를 상기 터빈으로 공급하는 트랜지션피스;
    상기 노즐케이싱의 내부에 설치되며, 속이 빈 형상의 혼합케이싱;
    유체의 유동방향을 기준으로 상기 혼합케이싱의 하류 측에 배치되며, 복수개의 이퓨전홀이 형성된 노즐플레이트; 및
    상기 혼합케이싱의 내부에 설치되며, 하류 측 단부가 상기 노즐플레이트에 삽입되는 연료노즐을 포함하고,
    상기 노즐케이싱의 내부에 배치되며, 각각의 중심부에 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기가 상기 노즐플레이트로 유동하는 메인공급홀이 형성된 복수개의 보조케이싱을 더 포함하며,
    상기 혼합케이싱은, 상기 복수개의 보조케이싱의 내부에 각각 설치되는 복수개로 구비되는 연소기.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때,
    하나의 보조케이싱을 기준으로,
    상기 혼합케이싱은, 상기 보조케이싱의 원주방향을 따라 이격 배치되는 복수개로 구비되며,
    상기 복수개의 혼합케이싱의 상류 측에 각각 설치되며, 상기 보조케이싱의 원주방향을 따라 회전하여 상기 복수개의 혼합케이싱에 각각 형성된 공기유입홀을 개폐하는 복수개의 개폐플레이트를 더 포함하는 연소기.
18. 청구항 16에 있어서,
    상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때,
    하나의 보조케이싱을 기준으로,
    상기 혼합케이싱은, 상기 보조케이싱의 원주방향을 따라 이격 배치되는 복수개로 구비되며,
    상기 복수개의 혼합케이싱의 상류 측에 설치되며, 상기 보조케이싱의 원주방향을 따라 회전하여 상기 복수개의 혼합케이싱에 각각 형성된 공기유입홀을 개폐하고, 상기 복수개의 혼합케이싱의 형상에 대응되는 복수개의 개폐홀이 각각 형성된 개폐플레이트를 더 포함하는 연소기.
19. 청구항 16에 있어서,
    상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때,
    하나의 보조케이싱을 기준으로,
    상기 혼합케이싱은, 상기 메인공급홀이 중심부에 형성되며, 반경방향을 따라 서로 이격 배치되고 원주방향을 따라 교대로 배치되는 복수개의 공기유입홀이 형성되고,
    상기 혼합케이싱의 상류 측에 설치되며, 상기 보조케이싱의 원주방향을 따라 회전하여 상기 복수개의 공기유입홀을 개폐하고, 반경방향 및 원주방향으로 인접하는 상기 공기유입홀과 공기유입홀의 사이에 배치되는 복수개의 개폐홀이 형성된 개폐플레이트를 더 포함하는 연소기.
20. 외부로부터 공급받은 공기를 압축하는 압축기;
    연소가스가 내부로 통과됨에 따라 전력 생성을 위한 동력을 생성하는 터빈; 및
    상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키며, 생성된 연소가스를 상기 터빈으로 공급하는 연소기를 포함하되,
    상기 연소기는,
    상기 압축기로부터 압축공기를 공급받으며 외부로부터 연료를 공급받는 노즐 케이싱과,
    상기 노즐케이싱에 연결되며, 상기 노즐케이싱으로부터 분사된 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 연소실이 형성된 라이너와,
    상기 라이너에 연결되며, 상기 라이너에서 형성된 연소가스를 상기 터빈으로 공급하는 트랜지션피스와,
    상기 노즐케이싱의 내부에 설치되며, 속이 빈 형상의 혼합케이싱과,
    유체의 유동방향을 기준으로 상기 혼합케이싱의 하류 측에 배치되며, 복수개의 이퓨전홀이 형성된 노즐플레이트와,
    상기 혼합케이싱의 내부에 설치되며, 하류 측 단부가 상기 노즐플레이트에 삽입되는 연료노즐을 포함하고,
    상기 노즐케이싱으로 압축공기가 공급되는 방향을 따라 상기 노즐케이싱을 보았을 때,
    상기 혼합케이싱은, 상기 노즐케이싱의 원주방향을 따라 배치되는 복수개로 구비되며,
    상기 노즐케이싱은, 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기가 상기 노즐플레이트로 유동하는 메인공급홀이 중심부에 형성되는 가스터빈.

Images